專利名稱：一種增強型復合填料及其玻璃鋼制品的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種增強型復合填料及其玻璃鋼制品的制備方法。
背景技術：
玻璃鋼制品以質輕高強著稱，但是由于成本相對較高，從而限制了其廣泛應用。目前，降低玻璃鋼制品成本的途徑主要有兩個，ー個是結構優(yōu)化，另ー個是在不降低制品性能的前提下，更換相對較為便宜的原材料。其次，現(xiàn)有的玻璃鋼體系，在成型較大的薄殼型制品時，雖然可以通過預設加強筋等措施，來増加制品剛度，但還是常常因為剛度不足，出現(xiàn)制品變形等問題；而且對于部分產(chǎn)品，若加強筋過多過密，將使得成型過程稍顯繁復，施工不便。因此，如何解決上述問題，對玻璃鋼從業(yè)者而言，尤為現(xiàn)實和迫切。長久以來，通過在玻璃鋼中加入無機填料，來増加制品的剛度、硬度、強度以及改善制品尺寸穩(wěn)定性的方法， 已經(jīng)廣為應用。但目前使用的填料，種類相對較為単一，而且多數(shù)為未改性的原生無機粉體。因此，使用其作為填料，所生產(chǎn)的玻璃鋼制品，常常在剛度、硬度提高的同吋，出現(xiàn)強度、 韌性下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種能提高玻璃鋼制品強度、剛度和尺寸穩(wěn)定性的增強型復合填料，及使用該增強型復合填料制備玻璃鋼制品的方法。為了達到所述目的，本發(fā)明的技術方案為，ー種增強型復合填料，由改性后的棒狀粉體、片狀粉體和粒狀粉體組成；改性后的粉體包括粉體和其表面包覆的改性劑，其中改性劑占改性粉體的重量百分比為0. 5 10% ；改性后的棒狀粉體為10 90重量份、改性后的片狀粉體為5 60重量份、改性后的粒狀粉體為0. 5 40重量份。所述棒狀粉體的粒徑范圍為0.01 100 μ m，片狀粉體的粒徑范圍為0. 1 70 μ m，粒狀粉體的粒徑范圍為0. 01 20 μ m。所述改性劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯偶聯(lián)劑、聚合物分散劑中的ー種或幾種。所述聚合物分散劑為硬脂酸鹽、聚乙ニ醇、聚乙烯醇、聚乙烯蠟、聚丙烯酸鈉或多聚磷酸鈉中的ー種或幾種。所述棒狀粉體選自玻璃纖維、碳纖維、石棉、透閃石、硅灰石、纖維海泡石中的ー種或幾種。所述片狀粉體選自石墨、云母、高嶺土、滑石、蛭石、水合氧化鋁、珍珠巖中的ー種或幾種。所述粒狀粉體選自炭黒、氧化鋁、氧化鋅、氣相ニ氧化硅、沉淀ニ氧化硅、ニ氧化鈦、氫氧化鋁、重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、重晶石、氫氧化鎂中的ー種或幾種。本發(fā)明的另ー個目的是提供ー種使用所述增強型復合填料制備玻璃鋼制品的方法，其特征在于包括以下步驟1.粉體表面改性，將棒狀粉體、片狀粉體和粒狀粉體分別烘干后，在高速攪拌狀態(tài)下噴霧加入改性劑，完成粉體的表面改性，改性劑占改性粉體的重量百分比為0. 5 10%，處理溫度為60 80°C，處理時間為1 IOmin ；2.制備復合粉體，將改性后的棒狀粉體、片狀粉體和粒狀粉體按10 90 5 60 0. 5 40的重量配比混合后在20 120°C下在高速混合機中攪拌分散5 40min，形成復合粉體；3.樹脂與粉體初歩混合，將步驟2獲得的復合粉體，與已經(jīng)加入促進劑的不飽和聚酯樹脂按樹脂復合粉體=100 1 100的重量比混合，通過攪拌完成初歩混合，混合時間1 lOmin，溫度為室溫；4.樹脂與粉體的進ー步共混分散。將步驟3獲得的初歩混合物在室溫下通過混合裝置進ー步共混分散，分散時間為5 30min，形成混合漿料；5.混合漿料的脫氣。將步驟4獲得的混合物放入真空攪拌脫氣裝置中，室溫下攪拌并脫氣1 15min ；6.加入固化劑，然后結合玻璃纖維織物制備玻璃鋼。在步驟5獲得的混合物中加入固化劑，固化劑為不飽和聚酯樹脂重量的2%，攪拌1 5min，攪拌均勻后，結合玻璃纖維織物成型玻璃鋼制品。步驟3中使用的促進劑為環(huán)烷酸鈷或異辛酸鈷，使用量為不飽和聚酯樹脂重量的 0. 5 1. 5%。步驟4中所述的混合裝置為捏合機、密煉機、球磨機、膠體磨、攪拌磨中的ー種。步驟6中所述的固化劑為過氧化甲乙酮或過氧化環(huán)己酮。步驟6中所述的玻璃纖維織物為玻璃纖維布或玻璃纖維氈或強芯毯中的ー種或幾種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明中的增強型復合填料，其材料組分通過不同粒徑的無機粉體的級配、不同形狀的無機粉體的協(xié)同、不同種類的表面改性劑的復合，與基體樹脂之間形成牢固的化學鍵合和獨特的增韌結構，因此可以制得強度、剛度、韌性皆佳的玻璃鋼制品。(2)本發(fā)明中的增強型復合填料在應用于玻璃鋼制品吋，通過強力分散和真空攪拌脫氣等手段，不但使得無機填料在樹脂基體中分散得更為均勻，而且消除了樹脂基體中的部分氣孔，從而提高了制品的致密性。因此填料的增強效果更為明顯， 制品的力學性能更好。(3)在玻璃鋼制品中使用增強型復合填料，能夠提高制品的強度、剛度、尺寸穩(wěn)定性。(4)本發(fā)明中的增強型復合填料，在玻璃鋼制品中應用吋，具有原料易得、 操作エ藝簡單、適合エ業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點。


圖1為實施例12 16中制品與未添加填料的樣品的拉伸強度對比圖。圖2為實施例12 16中制品與未添加填料的樣品的彎曲強度對比圖。圖3為實施例12 16中制品與未添加填料的樣品的沖擊強度對比圖。
具體實施例方式以下實施例結合附圖對本發(fā)明做進ー步描述。實施例1粉體表面改性的過程，具體步驟如下
A、取IOOOg粒徑為0. 01 μ m的纖維海泡石粉、IOOOg粒徑為0. 1 μ m的高嶺土粉和 IOOOg粒徑為0. 01 μ m的炭黒，分別放入烘箱中，120°C下干燥池；B、將干燥后的IOOOg纖維海泡石粉倒入反應器中，高速攪拌狀態(tài)下，噴霧加入已經(jīng)用微量丙酮稀釋分散的20g鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-401，保持溫度為60°C，處理時間為Imin ；C、將干燥后的IOOOg高嶺土粉倒入反應器中，高速攪拌狀態(tài)下，噴霧加入已經(jīng)用微量丙酮稀釋分散的30g硅烷偶聯(lián)劑KH550，保持溫度為70°C，處理時間為7min ；D、將干燥后的IOOOg炭黑倒入反應器中，高速攪拌狀態(tài)下，噴霧加入已經(jīng)用微量丙酮稀釋分散的50g聚乙烯蠟，保持溫度為80°C，處理時間為5min。由于改性對粉體粒徑的影響微乎其微，因此，改性前后粉體粒徑可視為相同，以下實施例亦同。實施例2實施例2的步驟同實施例1，其區(qū)別在于所用粉體分別為平均粒徑為1 μ m的短切玻璃纖維粉1000g，60°C下用25g硅烷偶聯(lián)劑KH570處理^iin ；平均粒徑為1 μ m的石墨粉 500g，65°C下用5g鋁酸酯偶聯(lián)劑SG-Al 821處理^iin ；平均粒徑為1 μ m的氧化鋁粉400g， 75°C下用15g硬脂酸鈉處理anin。實施例3實施例3的步驟同實施例1，其區(qū)別在于所用粉體分別為平均粒徑為5μπι的碳纖維粉，使用鋯酸酯偶聯(lián)劑SG-Zr803處理；平均粒徑為70 μ m的云母粉，使用硅烷偶聯(lián)劑 KH560處理；平均粒徑為5 μ m的氫氧化鋁粉，使用聚乙ニ醇處理；處理時間均為5min，改性時保持溫度為80°C左右。實施例4實施例4的步驟同實施例1，其區(qū)別在于所用粉體分別為平均粒徑為10 μ m的石棉粉，使用聚乙烯醇處理；平均粒徑為50μπι的云母粉，使用鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201處理；平均粒徑為10 μ m的氫氧化鋁粉，使用硅烷偶聯(lián)劑KH 580處理；處理時間均為7min，改性時保持溫度為60°C左右。實施例5實施例5的步驟同實施例1，其區(qū)別在于所用粉體分別為平均粒徑為50μπι的硅灰石粉，使用硅烷偶聯(lián)劑KH 590處理；平均粒徑為20 μ m的云母粉，使用鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-102處理；平均粒徑為15 μ m的氫氧化鋁粉，使用聚丙烯酸鈉處理；處理時間均為 lOmin，改性時保持溫度為70°C左右。實施例6 實施例6的步驟同實施例1，其區(qū)別在于所用粉體分別為平均粒徑為80 μ m的透閃石粉，使用多聚磷酸鈉處理；平均粒徑為10 μ m的滑石粉，使用硅烷偶聯(lián)劑KH 540處理；平均粒徑為20 μ m的重質碳酸鈣粉，使用鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-311處理；處理時間均為lOmin， 改性時保持溫度為65°C左右。實施例7實施例7的步驟同實施例1，其區(qū)別在于所用粉體分別為平均粒徑為10 μ m的透閃石粉，使用硬脂酸鋅處理；平均粒徑為10 μ m的蛭石粉，使用鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-IOl處理； 平均粒徑為10 μ m的氧化鋅粉，使用硅烷偶聯(lián)劑KH550處理；處理時間均為6min，改性時保持溫度為70°C左右。實施例8實施例8的步驟同實施例1，其區(qū)別在于所用粉體分別為平均粒徑為10 μ m的碳纖維粉，使用鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-401處理；平均粒徑為10 μ m的水合氧化鋁粉，使用硅烷偶聯(lián)劑KH 570處理；平均粒徑為1 μ m的氣相ニ氧化硅粉，使用硅烷偶聯(lián)劑KH 550處理；處理時間均為lOmin，改性時保持溫度為65°C左右。實施例9實施例9的步驟同實施例1，其區(qū)別在于所用粉體分別為平均粒徑為10 μ m的碳纖維粉，使用聚乙ニ醇處理；平均粒徑為10 μ m的水合氧化鋁粉，使用鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-IOl 處理；平均粒徑為1 μ m的氣相ニ氧化硅粉，使用硅烷偶聯(lián)劑SG-Sil51處理；處理時間均為 lOmin，改性時保持溫度為75°C左右。實施例10實施例10的步驟同實施例1，其區(qū)別在于所用粉體分別為平均粒徑為ΙΟμπι的硅灰石粉，使用硅烷偶聯(lián)劑SG-Si900處理；平均粒徑為10 μ m的珍珠巖粉，使用鋯酸酯偶聯(lián)劑 SG-Zr804處理；平均粒徑為20 μ m的沉淀ニ氧化硅粉，使用硅烷偶聯(lián)劑KH 550處理；處理時間均為5min，改性時保持溫度為65°C左右。實施例11實施例11的步驟同實施例1，其區(qū)別在于所用粉體分別為平均粒徑為ΙΟμπι的硅灰石粉，使用硅烷偶聯(lián)劑SG-Si900處理；平均粒徑為10 μ m的珍珠巖粉，使用三乙醇胺處理；平均粒徑為20 μ m的ニ氧化鈦粉，使用硅烷偶聯(lián)劑KH 570處理；處理時間均為5min，改性時保持溫度為70°C左右。實施例12取實施例2中制備的改性后的粉體，具體量為平均粒徑為1 μ m的短切玻璃纖維粉10g，平均粒徑為1 μ m的石墨粉60g，平均粒徑為1 μ m的氧化鋁粉30g，分別干燥后于 20°C下在高速混合機中攪拌分散5min，形成復合粉體；然后將復合粉體與900g預促的不飽和聚酯樹脂使用攪拌槳在室溫下混合分散3min，形成初歩混合物；不飽和聚酯樹脂使用前已經(jīng)加入環(huán)烷酸鈷促進劑，其中促進劑的量為不飽和聚酯樹脂重量的1% ；接著將初步混合物放入捏合機中，室溫下進ー步混合分散15min ；隨后在真空攪拌脫氣裝置中，室溫下混合并脫氣lmin，最后取出混合膠料，與18g過氧化甲乙酮固化劑混合Imin后，逐層涂覆井手糊成型10層400g/m2的無堿玻璃纖維方格布。實施例13取實施例3中制備的改性后的粉體，具體量為平均粒徑為5 μ m的碳纖維粉20g， 平均粒徑為70 μ m的云母粉55g，平均粒徑為5 μ m的氫氧化鋁粉25g，分別干燥后于40°C下在高速混合機中攪拌分散5min，形成復合粉體；然后將復合粉體與900g預促的不飽和聚酯樹脂使用攪拌槳在室溫下混合分散3min，形成初歩混合物；不飽和聚酯樹脂使用前已經(jīng)加入環(huán)烷酸鈷促進劑，其中促進劑的量為不飽和聚酯樹脂重量的1% ；接著將初步混合物放入密煉機中，室溫下進ー步混合分散30min ；隨后在真空攪拌脫氣裝置中，室溫下混合并脫氣 3min，最后取出混合膠料，與18g過氧化環(huán)己酮固化劑混合Imin后，逐層涂覆井手糊成型10 層400g/m2的無堿玻璃纖維方格布。
實施例14取實施例4中制備的改性后的粉體，具體量為平均粒徑為1(^!11的石棉粉3(^， 平均粒徑為50 μ m的云母粉50g，平均粒徑為10 μ m的氫氧化鋁粉20g，分別干燥后于50°C 下在高速混合機中攪拌分散15min，形成復合粉體；然后將復合粉體與900g預促的不飽和聚酯樹脂使用攪拌槳在室溫下混合分散5min，形成初歩混合物；不飽和聚酯樹脂使用前已經(jīng)加入環(huán)烷酸鈷促進劑，其中促進劑的量為不飽和聚酯樹脂重量的1% ；接著將初步混合物放入球磨機中，室溫下進ー步混合分散15min，隨后在真空攪拌脫氣裝置中，室溫下混合并脫氣5min，最后取出混合膠料，與18g固化劑過氧化甲乙酮混合aiiin后，逐層涂覆井手糊成型10層400g/m2的無堿玻璃纖維方格布。實施例15取實施例5中制備的改性后的粉體，具體量為平均粒徑為50 μ m的硅灰石粉 50g,平均粒徑為20 μ m的云母粉35g，平均粒徑為15 μ m的氫氧化鋁粉15g，分別干燥后于 70°C下在高速混合機中攪拌分散20min，形成復合粉體；然后將復合粉體與900g預促的不飽和聚酯樹脂使用攪拌槳在室溫下混合分散5min，形成初歩混合物；不飽和聚酯樹脂使用前已經(jīng)加入環(huán)烷酸鈷促進劑，其中促進劑的量為不飽和聚酯樹脂重量的1% ；接著將初步混合物放入膠體磨中，室溫下進ー步混合分散20min，隨后在真空攪拌脫氣裝置中，室溫下混合并脫氣8min，最后取出混合膠料，與18g過氧化甲乙酮固化劑混合^iin后，逐層涂覆井手糊成型10層400g/m2的無堿玻璃纖維方格布。實施例16取實施例6中制備的改性后的粉體，具體量為平均粒徑為80 μ m的透閃石粉 70g,平均粒徑為10 μ m的滑石粉20g，平均粒徑為20 μ m的重質碳酸鈣粉10g，干燥后于 100°C下在高速混合機中攪拌分散30min，然后將混合物與900g預促的不飽和聚酯樹脂使用攪拌槳在室溫下混合分散lOmin，形成初歩混合物；不飽和聚酯樹脂使用前已經(jīng)加入環(huán)烷酸鈷促進劑，其中促進劑的量為不飽和聚酯樹脂重量的1 % ；接著將初步混合物放入膠體磨中，室溫下進ー步混合分散lOmin，隨后在真空攪拌脫氣裝置中，室溫下混合并脫氣 lOmin，最后取出混合膠料，與18g過氧化環(huán)己酮固化劑混合aiiin后，逐層涂覆井手糊成型 10層400g/m2的無堿玻璃纖維方格布。實施例17取實施例7中制備的改性后的粉體，具體量為平均粒徑為10 μ m的透閃石粉 50g，平均粒徑為10 μ m的蛭石粉25g，平均粒徑為10 μ m的氧化鋅粉25g，干燥后于70°C下在高速混合機中攪拌分散35min，然后將混合物與900g預促的不飽和聚酯樹脂使用攪拌槳在室溫下混合分散8min，形成初歩混合物；不飽和聚酯樹脂使用前已經(jīng)加入環(huán)烷酸鈷促進劑，其中促進劑的量為不飽和聚酯樹脂重量的1 % ；接著將初步混合物放入攪拌磨中，室溫下進ー步混合分散5min，隨后在真空攪拌脫氣裝置中，室溫下混合并脫氣12min，最后取出混合膠料，與18g過氧化環(huán)己酮固化劑混合^iin后，逐層涂覆井手糊成型10層400g/m2的無堿玻璃纖維方格布。實施例18拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度實驗例針對所述實施例12 16制備的5組玻璃鋼制品，分別進行了拉伸強度實驗、彎曲強度實驗和沖擊強度實驗，實驗結果分別見圖1、圖2和圖3。通過拉伸強度實驗可知，添加填料后，部分制品的拉伸強度，有所提高。通過彎曲強度實驗可知，添加填料后，部分制品的彎曲強度，略有提高。通過沖擊強度實驗可知，添加填料后，制品的沖擊強度，提高很明顯。
所述實施例中的各原料的使用量可在前述用量范圍內(nèi)調(diào)整，前述實施例中的各種形狀的粉體可以使用未在前述實施例中使用的其它同種類型的粉體替代，前述實施例中的手糊成型材料可以使用未在前述實施例中使用的其它玻璃纖維織物，前述實施例中的增強型復合填料可以用于手糊成型以及其它ェ藝成型的玻璃鋼制品。所述實施例僅用于對本發(fā)明進行說明，并不構成對權利要求范圍的限制，本領域技術人員可以想到的其它替代手段， 均在本發(fā)明權利要求范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種增強型復合填料，其特征在于由改性后的棒狀粉體、片狀粉體和粒狀粉體，其中改性后的粉體包括粉體和其表面包覆的改性劑，改性劑占改性粉體的重量百分比為0. 5 10%，改性后的棒狀粉體為10 90重量份、改性后的片狀粉體為5 60重量份、改性后的粒狀粉體為0. 5 40重量份。
2.如權利要求1所述的ー種增強型復合填料，其特征在于棒狀粉體的粒徑范圍為 0.01 ΙΟΟμπι，片狀粉體的粒徑范圍為0. 1 70μπι，粒狀粉體的粒徑范圍為0.01 20 μ m0
3.如權利要求1所述的ー種增強型復合填料，其特征在于改性劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯偶聯(lián)劑、聚合物分散劑中的ー種或幾種。
4.如權利要求3所述的ー種增強型復合填料，其特征在于所述聚合物分散劑為硬脂酸鹽、聚乙ニ醇、聚乙烯醇、聚乙烯蠟、聚丙烯酸鈉或多聚磷酸鈉中的ー種或幾種。
5.如權利要求1所述的ー種增強型復合填料，其特征在于棒狀粉體選自玻璃纖維、碳纖維、石棉、透閃石、硅灰石、纖維海泡石中的ー種或幾種；片狀粉體選自石墨、云母、高嶺土、滑石、蛭石、水合氧化鋁、珍珠巖中的ー種或幾種；粒狀粉體選自炭黒、氧化鋁、氧化鋅、 氣相ニ氧化硅、沉淀ニ氧化硅、ニ氧化鈦、氫氧化鋁、重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、重晶石、氫氧化鎂中的ー種或幾種。
6.ー種使用權利要求1所述增強型復合填料制備玻璃鋼制品的方法，其特征在于包括以下步驟步驟1，粉體表面改性，將棒狀粉體、片狀粉體和粒狀粉體分別烘干后，在高速攪拌狀態(tài)下噴霧加入改性劑，完成粉體的表面改性，改性劑占改性粉體的重量百分比為0. 5 10%， 處理溫度為60 80°C，處理時間為1 IOmin ；步驟2，制備復合粉體，將改性后的棒狀粉體、片狀粉體和粒狀粉體按10 90 5 60 0.5 40的重量配比混合后在20 120°C下在高速混合機中攪拌分散5 40min，形成復合粉體；步驟3，樹脂與粉體初歩混合，將步驟2獲得的復合粉體，與已經(jīng)加入促進劑的不飽和聚酯樹脂按樹脂復合粉體=100 1 100 100的重量比混合，通過攪拌將完成初歩混合，混合時間1 lOmin，溫度為室溫；步驟4，樹脂與粉體的進ー步共混分散。將步驟3獲得的初歩混合物在室溫下通過混合裝置進ー步共混分散，分散時間為5 30min，形成混合漿料；步驟5，混合漿料的脫氣。將步驟4獲得的混合物放入真空攪拌脫氣裝置中，室溫下攪拌并脫氣1 15min ；步驟6，加入固化劑，然后結合玻璃纖維織物制備玻璃鋼。在步驟5獲得的混合物中加入固化劑，固化劑為不飽和聚酯樹脂重量的2%，攪拌1 5min，攪拌均勻后，結合玻璃纖維織物成型玻璃鋼制品。
7.如權利要求6所述的ー種制備玻璃鋼制品的方法，其特征在于步驟3中使用的促進劑為環(huán)烷酸鈷或異辛酸鈷，使用量為不飽和聚酯樹脂重量的0. 5 1. 5%。
8.如權利要求6所述的ー種制備玻璃鋼制品的方法，其特征在于步驟4中所述的混合裝置為捏合機、密煉機、球磨機、膠體磨、攪拌磨中的ー種。
9.如權利要求6所述的ー種制備玻璃鋼制品的方法，其特征在于步驟6中所述的固化劑為過氧化甲乙酮或過氧化環(huán)己酮。
10.如權利要求6所述的ー種制備玻璃鋼制品的方法，其特征在于步驟6中所述的玻璃纖維織物為玻璃纖維布或玻璃纖維氈或強芯毯中的ー種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能提高玻璃鋼制品強度、剛度和尺寸穩(wěn)定性的增強型復合填料，及使用該增強型復合填料制備玻璃鋼制品的方法，增強型復合填料具體由棒狀粉體、片狀粉體、粒狀粉體這三種改性粉體組成，改性粉體包括粉體和其表面包覆的改性劑，其中改性劑占改性粉體的重量百分比為0.5～10％，其中改性后的棒狀粉體為10～90重量份、改性后的片狀粉體為5～60重量份、改性后的粒狀粉體為0.5～40重量份。本發(fā)明具有制得產(chǎn)品強度、剛度、韌性皆佳，原料易得，操作工藝簡單，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點。
文檔編號C08K13/06GK102558610SQ20101061431
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者付秀君, 劉永惠, 孫剛, 李亞東, 李嬌, 李立民 申請人:秦皇島耀華玻璃鋼股份公司