CN102875968B - 一种阻燃增强型环氧塑料板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子材料改性和加工技术领域，公开了一种阻燃增强型环氧塑料板材及其制备方法，该环氧塑料板材包括以下组分和重量份：环氧树脂100份、增塑剂5～20份、增韧剂3～15份、增强纤维80～150份、填充剂0～100份、稀释剂8～15份、阻燃剂15～30份、阻燃协效剂3～8份、固化剂5～18份。与现有技术相比，本发明所提供的阻燃增强型环氧塑料板材强度高且韧性好、耐冲击、易加工、寿命长而且成本低、阻燃防火性好能达到UL-94的V-0级标准，该材料可广泛用于汽车、建筑板材等众多国民经济领域。

Description

一种阻燃增强型环氧塑料板材及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料改性和加工技术领域，涉及一种环氧塑料板材及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，我国的汽车产量稳步增长，汽车消费规模日趋庞大。据中国汽车工业协会发布数据显示，2008年我国产量达到934.51万辆，汽车销量达到938.05万辆。虽然全球经济危机对各国的汽车产业带来了严重影响，但国内汽车厂家积极应对，加上政府政策的支持，近来中国的汽车销量开始回升，从整体趋势上看，我国的汽车工业仍将保持一个持续高速增长态势。在汽车及相关行业的进步带来巨大机遇的同时，汽车工业也面临着巨大的挑战。汽车及相关行业的发展对社会能源供给、环境保护等方面的影响日益明显，因此要承受的节能减排的压力也日趋增大。在汽车行业中，不关是钣金零件还是塑料零件和总成组合件的检验模型，除少数用铝合金做工作型面外，大部分是用糊状伐木树脂做工作型面，这种糊状伐木树脂以环氧树脂合成材料为基础，现有糊状伐木树脂的弱点是：组织结构松软、耐磨性差、脆性大、寿命短、阻燃性不理想。

随着生产技术的发展，人们开始研究新材料，逐步代替糊状伐木树脂的另一种新材料——聚氨基甲酸酯塑料板材问世，其性能优良：韧性好、耐磨性高，易加工、组织致密，引起用户的极大兴趣，目前已经得到用户认可，用此材料做检验模型的用户也越来越多。但此材料为进口材料，价格高，成本大，不利于普及和促进汽车工业的发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷而提供一种阻燃增强型环氧塑料板材，这种塑料板材性能优良且成本低。

本发明的另一个目的是提供上述的阻燃增强型环氧塑料板材的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现上述目的的：

一种环氧塑料板材，其包括以下组分及重量份：

环氧树脂100份，

增塑剂5～20份，

增韧剂3～15份，

增强纤维80～150份，

填充剂0～00份，

稀释剂8～15份，

阻燃剂15～30份，

阻燃协效剂3～8份，

固化剂5～18份。

所述的环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂或三聚氰酸环氧树脂，并且所述的每公斤环氧树脂含4.3～5.1当量的环氧值，挥发份≤1％，为了达到上述要求，选用室温变硬、尺寸稳定、强度高、热膨胀系数小的环氧树脂。

所述的增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二壬酯或对苯二甲酸二辛酯。

所述的增韧剂选自聚酰胺树脂、丁腈胶或三元乙丙橡胶。

所述的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维或石棉纤维。

所述的填充剂选自石英粉、云母粉、碳酸钙或钛白粉；并且所述的石英粉的粒度大于270目，白度85-90。

所述的稀释剂选自环己酮、二甲苯、苯乙烯、苯乙烯氧化物、苯基缩水甘油醚或烯丙基缩水甘油醚。

所述的阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、包覆聚磷酸胺、氢氧化镁、氢氧化铝、十溴联苯醚、四溴双酚A、氯化聚乙烯或氯化石蜡。

所述的阻燃协效剂选自氧化钙、氧化铝、三氧化硼、氧化钛氧化锌、氧化镁、氧化硅、硼酸锌、水滑石或三氧化二锑。

所述的固化剂选自乙二胺、二乙烯三胺-环氧丙烷苯基醚加成物、间苯三胺、邻苯二甲酸酐或2-甲基咪唑中的一种；所述的固化剂二乙烯三胺-环氧丙烷苯基醚加成物的胺值为680～720。

一种上述阻燃增强型环氧塑料板材的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述比例称取各原料，将环氧树脂、增塑剂、增韧剂、增强纤维、填充剂、稀释剂加入反应釜中，搅拌均匀；

(2)将阻燃剂和阻燃协效剂加入到步骤(1)中制备的混合物中，加热到80～100℃，并搅拌均匀至无固体颗粒出现；再加入固化剂，搅拌混匀；

(3)将配好的料液在真空下搅拌，脱气；

(4)再将脱气后的物料置于成型模具进行固化，3～4小时后离型，模具温度为80～100℃；再将上述离型后的板材在55～65℃温度下恒温保温1.5～2.5小时。

所述的步骤(1)的搅拌温度为70～80℃，搅拌时间为8～12分钟。

所述的步骤(3)的真空度为9.0～10.0×10⁴Pa，搅拌速度160～200r/min，脱气时间为10-15分钟。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明所提供的阻燃增强型环氧塑料板材强度高且韧性好、耐冲击、易加工、寿命长而且成本低、阻燃防火性好能达到UL-94的V-0级标准。

2、本发明所提供的材料可广泛用于汽车行业、建筑板材等众多国民经济领域。并且这种材料成本便宜、性能高，可推广汽车行业等的迅速发展，满足社会发展的需要。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对如上所述的阻燃增强型环氧塑料板材作进一步详细的说明。

实施例中采用GB(国标)测定材料的各项性能，如无特别说明，组分的份数均为重量份数。

实施例1

按配方比将环氧树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯8份、三元乙丙橡胶5份、玻璃纤维100份、石英粉30份、烯丙基缩水甘油醚10份加入反应釜中，在70℃条件下搅拌10分钟；

将氯化石蜡20份、三氧化二锑5份加入上述混合物中，加热到80℃，并搅拌均匀至无固体颗粒出现；再加入二乙烯三胺-环氧丙烷苯基醚加成物9份，搅拌混匀；

将配好的料液在真空下(真空度为9.5*10⁴Pa)搅拌，搅拌速度180r/min，脱气12分钟；再将脱气后的物料置于成型模具进行固化，3.5小时后离型，模具温度为90℃；

再将上述离型后的板材在55℃温度下恒温保温2小时。将所得板材按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表1中。

实施例2

按配方比将环氧树脂100份、邻苯二甲酸二丁酯14份、丁腈胶8份、玻璃纤维80份、碳酸钙20份、烯丙基缩水甘油醚12份加入反应釜中，在75℃条件下搅拌8分钟；

将十溴联苯醚15份、硼酸锌6份加入上述混合物中，加热到85℃，并搅拌均匀至无固体颗粒出现；再加入2-甲基咪唑5份，搅拌混匀；

将配好的料液在真空下(真空度为9.2*10⁴Pa)搅拌，搅拌速度170r/min，脱气10分钟；再将脱气后的物料置于成型模具进行固化，3小时后离型，模具温度为80℃；

再将上述离型后的板材在60℃温度下恒温保温1.5小时。将所得板材按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表1中。

实施例3

按配方比将环氧树脂100份、邻苯二甲酸二壬酯6份、三元乙丙橡胶4份、玻璃纤维120份、碳酸钙60份、烯丙基缩水甘油醚8份加入反应釜中，在80℃条件下搅拌8分钟；

将四溴双酚A20份、三氧化二锑6份加入上述混合物中，加热到95℃，并搅拌均匀至无固体颗粒出现；再加入二乙烯三胺-环氧丙烷苯基醚加成物10份，搅拌混匀；

将配好的料液在真空下(真空度为10.0*10⁴Pa)搅拌，搅拌速度160r/min，脱气14分钟；再将脱气后的物料置于成型模具进行固化，3小时后离型，模具温度为100℃；

再将上述离型后的板材在65℃温度下恒温保温2小时。将所得板材按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表1中。

实施例4

按配方比将环氧树脂100份、邻苯二甲酸二丁酯15份、丁腈胶10份、玻璃纤维100份、烯丙基缩水甘油醚10份加入反应釜中，在75℃条件下搅拌12分钟；

将十溴联苯醚28份、三氧化二锑8份加入上述混合物中，加热到100℃，并搅拌均匀至无固体颗粒出现；再加入2-甲基咪唑18份，搅拌混匀；

将配好的料液在真空下(真空度为9.5*10⁴Pa)搅拌，搅拌速度200r/min，脱气10分钟；再将脱气后的物料置于成型模具进行固化，3.5小时后离型，模具温度为85℃；

再将上述离型后的板材在55℃温度下恒温保温2.5小时。将所得板材按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表1中。

实施例5

按配方比将环氧树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯18份、丁腈胶15份、玻璃纤维150份、石英粉100份、烯丙基缩水甘油醚15份加入反应釜中，在80℃条件下搅拌10分钟；

将十溴联苯醚25份、硼酸锌6份加入上述混合物中，加热到90℃，并搅拌均匀至无固体颗粒出现；再加入二乙烯三胺-环氧丙烷苯基醚加成物15份，搅拌混匀；

将配好的料液在真空下(真空度为10.0*10⁴Pa)搅拌，搅拌速度180r/min，脱气15分钟；再将脱气后的物料置于成型模具进行固化，3.5小时后离型，模具温度为95℃；

再将上述离型后的板材在65℃温度下恒温保温1.5小时。将所得板材按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表1中。

比较例1

不添加增塑剂、增韧剂，其余同实施例5。按配方比将环氧树脂100份、玻璃纤维150份、石英粉100份、烯丙基缩水甘油醚15份加入反应釜中，在80℃条件下搅拌10分钟；

将十溴联苯醚25份、硼酸锌6份加入上述混合物中，加热到90℃，并搅拌均匀至无固体颗粒出现；再加入二乙烯三胺-环氧丙烷苯基醚加成物15份，搅拌混匀；

将配好的料液在真空下(真空度为10.0*10⁴Pa)搅拌，搅拌速度180r/min，脱气15分钟；再将脱气后的物料置于成型模具进行固化，3.5小时后离型，模具温度为95℃；

再将上述离型后的板材在65℃温度下恒温保温1.5小时。将所得板材按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表1中。

比较例2

不添加增强纤维，其余同实施例5。按配方比将环氧树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯18份、丁腈胶15份、石英粉100份、烯丙基缩水甘油醚15份加入反应釜中，在80℃条件下搅拌10分钟；

将十溴联苯醚25份、硼酸锌6份加入上述混合物中，加热到90℃，并搅拌均匀至无固体颗粒出现；再加入二乙烯三胺-环氧丙烷苯基醚加成物15份，搅拌混匀；

将配好的料液在真空下(真空度为10.0*10⁴Pa)搅拌，搅拌速度180r/min，脱气15分钟；再将脱气后的物料置于成型模具进行固化，3.5小时后离型，模具温度为95℃；

再将上述离型后的板材在65℃温度下恒温保温1.5小时。将所得板材按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表1中。

比较例3

不添加阻燃剂，其余同实施例4。按配方比将环氧树脂100份、邻苯二甲酸二丁酯15份、丁腈胶10份、玻璃纤维100份、烯丙基缩水甘油醚10份加入反应釜中，在75℃条件下搅拌12分钟；

将十溴联苯醚28份、三氧化二锑8份加入上述混合物中，加热到100℃，并搅拌均匀至无固体颗粒出现；再加入2-甲基咪唑18份，搅拌混匀；

将配好的料液在真空下(真空度为9.5*10⁴Pa)搅拌，搅拌速度200r/min，脱气10分钟；再将脱气后的物料置于成型模具进行固化，3.5小时后离型，模具温度为85℃；

再将上述离型后的板材在55℃温度下恒温保温2.5小时。将所得板材按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于表1中。

由表1中各项数据可知，实施例4、5所得产品的综合性能较好，满足产品的性能要求。对比例1中不加增塑剂、增韧剂使板材弯曲强度、冲击强度显著降低，脆性大、不易加工，达不到产品的性能要求；对比例2中不加增强纤维，使板材的拉伸强度大幅度降低，不能满足产品力学性能要求；对比例3中不加阻燃剂，使板材样品的氧指数很低，阻燃效果达不到UL-94的V-0级标准。

表1

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种环氧塑料板材，其特征在于：其包括以下组分及重量份：

所述的填充剂选自石英粉、云母粉、碳酸钙或钛白粉；

所述的阻燃协效剂选自氧化钙、氧化铝、三氧化硼、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化硅、硼酸锌、水滑石或三氧化二锑；

所述的环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂或三聚氰酸环氧树脂，每公斤环氧树脂含4.3～5.1当量的环氧值，挥发份≤1％；

所述的增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二壬酯或对苯二甲酸二辛酯；

所述的增韧剂选自聚酰胺树脂、丁腈胶或三元乙丙橡胶；

所述的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维或石棉纤维；所述的石英粉的粒度大于270目，白度85-90；

所述的稀释剂选自环己酮、二甲苯、苯乙烯、苯乙烯氧化物、苯基缩水甘油醚或烯丙基缩水甘油醚；

所述的阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、包覆聚磷酸胺、氢氧化镁、氢氧化铝、十溴联苯醚、四溴双酚A、氯化聚乙烯或氯化石蜡；

所述的固化剂选自乙二胺、二乙烯三胺-环氧丙烷苯基醚加成物、间苯三胺、邻苯二甲酸酐或2-甲基咪唑中的一种，且所述的固化剂二乙烯三胺-环氧丙烷苯基醚加成物的胺值为680～720；

所述的环氧塑料板材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将环氧树脂、增塑剂、增韧剂、增强纤维、填充剂、稀释剂加入反应釜中，搅拌均匀；

(2)将阻燃剂和阻燃协效剂加入到步骤(1)中制备的混合物中，加热到80～100℃，并搅拌均匀至无固体颗粒出现；再加入固化剂，搅拌混匀；

(3)将配好的料液在真空下搅拌，脱气；

(4)再将脱气后的物料置于成型模具进行固化，3～4小时后离型，模具温度为80～100℃；再将上述离型后的板材在55～65℃温度下恒温保温1.5～2.5小时；

所述的步骤(3)的真空度为9.0～10.0×10⁴Pa，搅拌速度160～200r/min，脱气时间为10-15分钟。

2.根据权利要求1所述的环氧塑料板材，其特征在于：所述的步骤(1)的搅拌温度为70～80℃，搅拌时间为8～12分钟。