一种不饱和树脂基复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及不饱和树脂材料领域，具体涉及一种不饱和树脂基复合材料及其制备方法与应用。所述不饱和树脂基复合材料的原料包括不饱和树脂、导热填料，以及改性剂，所述不饱和树脂为不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂，所述导热填料为氧化铝和碳化硅，所述改性剂为聚乙烯和/或聚四氟乙烯，所述改性剂与所述导热填料的重量比为15～25：400～650。本发明专利技术中不饱和树脂基复合材料的导热系数＞2W/m〃K，是传统不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂基复合材料的2倍以上；而且不饱和树脂(不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂)与导热填料之间具有良好的相容性，避免了因为加入导热填料而造成的硬度过高的问题，材料的巴氏硬度≤70，减少了对模具及接触部件的磨损。

An unsaturated resin matrix composite and its preparation and Application

The invention relates to the field of unsaturated resin material, in particular to an unsaturated resin matrix composite material and a preparation method and application thereof. The raw materials of the unsaturated resin based composite material include unsaturated resin, heat conducting filler, and modifier, the unsaturated resin is unsaturated polyester resin and / or vinyl ester resin, the heat conducting filler is alumina and silicon carbide, the modifier is polyethylene and / or polytetrafluoroethylene, and the weight ratio of the modifier and the heat conducting filler is 15-25:400-650. In the invention, the thermal conductivity of the unsaturated resin based composite material is more than 2W / m \u2033 K, which is more than twice of that of the traditional unsaturated polyester resin and / or vinyl ester resin based composite material; moreover, the unsaturated resin (unsaturated polyester resin and / or vinyl ester resin) has good compatibility with the thermal conductive filler, avoiding the problem of high hardness caused by adding the thermal conductive filler, and the material The hardness is less than 70, which reduces the wear of the mold and contact parts.

【技术实现步骤摘要】
一种不饱和树脂基复合材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及不饱和树脂材料领域，具体涉及一种不饱和树脂基复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
不饱和树脂指分子链中含有不饱和双键的树脂，如不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂等。不饱和聚酯树脂是热固性树脂中最常用的一种，一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。由于其具有较好的耐热性、力学性能、耐化学腐蚀性能和介电性能，而且品种多、价格较低，因此受到了广泛应用。乙烯基酯树脂既保留了环氧树脂的基本链段，秉承了环氧树脂的优良特性，又在分子链中引入了不饱和双键，具有不饱和聚酯树脂的良好工艺性能。所以乙烯基酯树脂在力学性能、耐高温性能、耐化学腐蚀性能以及固化性能、成型性能和加工性能方面均有出色的表现，在汽车、体育、医疗卫生等领域都得到了广泛的应用。乙烯基酯树脂的固化机理与不饱和聚酯树脂相同，是树脂分子中的双键与稀释剂苯乙烯的双键间的交联成型，固化时间短，成型周期短，能够满足复合材料汽车零部件等产品批量生产的需求。虽然上述的两种不饱和树脂在电气性能，机械性能等方面表现优异，但由于其中应用较多的树脂和玻纤均为热的不良导体，故材料的导热性能均不佳，而这种导热不良的特性越来越制约了其发展的空间。特别是在马达塑封领域，只有具备高导热系数的树脂材料才能解决高功率马达的散热问题，进而延长电器的使用寿命。因此，亟需对不饱和聚酯树脂/乙烯基酯树脂的导热性能进行改进。传统的树脂基复合材料通常只加入氢氧化铝和碳酸钙作为填料，而这两者也都是热的不良导体。通过将部分无机填料替换为高导热系数的填料，可以起到提高成品导热系数的物理效果。例如CN105061999A公开了几种适用于环氧树脂体系的高导热填料，具体为氮化铝和碳化硅等无机材料。氮化铝和氮化硼虽然本身的导热系数高，但氮化铝的耐水性差，会影响成品的耐水性能；氮化硼具有各向异性，会使导热方向受限。而且上述二者的价格都远远高于氢氧化铝和碳酸钙等常用填料，作为添加量超过总重一半的主要原料，这将极大地限制成品的市场推广。同时，由于此类具备高导热系数的填料与不饱和聚酯树脂/乙烯基酯树脂的相容性一般，在加工时容易发生填料外露的情况；而物性和价格适中的导热填料本身又存在着硬度过高的问题，导致其不仅会大幅加剧材料成型过程中对模具的磨损，在应用时，也会因为材料表面硬度过高，造成对接触部件的磨损，变相提高了客户的生产成本。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种导热系数高，表面硬度适中的不饱和树脂基复合材料及其制备方法与应用。本专利技术首先提供一种不饱和树脂基复合材料，其原料包括不饱和树脂、导热填料，以及改性剂，所述不饱和树脂为不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂，所述导热填料为氧化铝和碳化硅，所述改性剂为聚乙烯和/或聚四氟乙烯，所述改性剂与所述导热填料的重量比为15～25：400～650。本专利技术发现，在不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂的应用环境中，按上述比例加入聚乙烯和/或聚四氟乙烯后，可以改善不饱和树脂(不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂)与导热填料(氧化铝和碳化硅)之间的相容性问题，减少填料外露对模具的磨耗频度；同时降低基体树脂成型后的表面硬度，减少甚至避免其在应用时对接触部件的磨损。为了改善导热填料与不饱和树脂材料和/或乙烯基酯树脂混合时的均一性和相容性问题，进一步有利于兼顾其导热性能和表面硬度，本专利技术对导热填料组分和用量进行了优化，得到如下优选方案：作为优选，所述导热填料与所述不饱和树脂的重量比为400～650：120～150。结合考虑其本身的物理性质，进一步优选所述氧化铝与所述不饱和树脂的重量比为100～550：120～150，所述碳化硅与所述不饱和树脂的重量比为100～350：120～150。更优选在上述用量范围内，所述氧化铝和碳化硅的重量比为0.3～3:1；进一步优选为0.3～1:1。为了在改善材料硬度的同时，不影响不饱和树脂本身所具有的性能，优选所述改性剂与所述不饱和树脂的重量比为15～25：120～150。进一步优选的，所述氧化铝的中位粒径(D50)为8～12μm(更优选为10μm)；和/或，所述碳化硅的中位粒径(D50)为80～100μm(更优选为90μm)。本专利技术在应用于团装模塑料制备时，具有尤其好的效果。因此，优选本专利技术中所述的不饱和树脂基复合材料为团装模塑料。在本专利技术的不饱和树脂材料中，不饱和聚酯树脂的种类可以是由不饱和多元酸、饱和多元酸与多元醇缩聚制成的成型材料通用聚酯。考虑到实际使用时的工作环境，以及与所述导热填料、改性剂复配的效果，优选所述不饱和聚酯树脂为间苯型不饱和聚酯、邻苯型不饱和聚酯、卤代不饱和聚酯中的一种或多种组合。其中，间苯型不饱和聚酯采用了间苯二甲酸作为饱和多元酸，成型后具有良好的力学性能；邻苯型不饱和聚酯采用了邻苯二甲酸作为饱和多元酸，成本相对较低应用广泛；卤代不饱和聚酯采用卤代饱和酸作为饱和多元酸，可有效提升制品的阻燃等级。另外，除上述不饱和聚酯材料外，还可以加入乙烯基酯树脂，所述的乙烯基酯树脂通过环氧树脂与不饱和一元酸合成，引入双酚A等改性原料后，可以赋予制品良好的韧性、耐热性和耐腐蚀性。本领域人员可根据对材料的韧性、耐热性、阻燃性、耐腐蚀性等性能的不同需求，对上述不饱和树脂材料进行选用和复配，在此不做进一步限定。对应部分环境所需的阻燃要求，本专利技术的原料还可以设置阻燃填料，为了兼顾不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂本身的性能，所述阻燃填料优选为氢氧化铝。作为优选，以复合材料总重为基准，所述阻燃填料的用量为0～30wt％；优选所述阻燃填料与所述导热填料的总用量为60～70wt％。根据不同客户对导热、阻燃和成型的不同要求，可以对阻燃填料及导热填料的用量进行调整。在一些技术方案中，所述不饱和树脂基复合材料的原料中还包括低收缩剂，考虑到在本专利技术体系中的相容性问题，所述低收缩剂优选为聚苯乙烯。同时，由于聚乙烯、聚四氟乙烯本身可以也具有低收缩剂的作用，因此还可以减少组方中低收缩剂的用量。优选以复合材料总重为基准，所述低收缩剂的用量为1.5～2.5wt％；优选所述低收缩剂与所述改性剂的总用量为3.5～4.5wt％。作为优选，所述不饱和树脂基复合材料的原料中还包括增强纤维，所述增强纤维优选为短切玻璃纤维。本专利技术中的短切玻璃纤维作为增强材料主体没有特殊要求，只要是经过表面处理、可均匀浸润分散在不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂体系中的品种即可采用。可根据实际制品的实际大小和强度要求采用长度为1.5～12mm的短切玻璃纤维，在该长度范围下，短切玻璃纤维可以选用1.5mm、3mm、6mm、9mm、12mm中的一种或多种组合；优选以复合材料总重为基准，所述增强纤维的用量为10～15wt％。在一些技术方案中，所述不饱和树脂基复合材料的原料中还包括固化剂、交联剂、脱模剂中的一种或几种，本专利技术进一步对应用上述功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不饱和树脂基复合材料，其原料包括不饱和树脂和导热填料，其特征在于，所述原料还包括改性剂，所述不饱和树脂为不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂，所述导热填料为氧化铝和碳化硅，所述改性剂为聚乙烯和/或聚四氟乙烯，所述改性剂与所述导热填料的重量比为15～25：400～650。/n

【技术特征摘要】
1.一种不饱和树脂基复合材料，其原料包括不饱和树脂和导热填料，其特征在于，所述原料还包括改性剂，所述不饱和树脂为不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂，所述导热填料为氧化铝和碳化硅，所述改性剂为聚乙烯和/或聚四氟乙烯，所述改性剂与所述导热填料的重量比为15～25：400～650。


2.根据权利要求1所述的不饱和树脂基复合材料，其特征在于，所述导热填料与所述不饱和树脂的重量比为400～650：120～150。


3.根据权利要求2所述的不饱和树脂基复合材料，其特征在于，所述氧化铝与所述不饱和树脂的重量比为100～550：120～150，所述碳化硅与所述不饱和树脂的重量比为100～350：120～150；
和/或，所述氧化铝和碳化硅的重量比为0.3～3:1。


4.根据权利要求1所述的不饱和树脂基复合材料，其特征在于，所述改性剂与所述不饱和树脂的重量比为15～25：120～150。


5.根据权利要求4所述的不饱和树脂基复合材料，其特征在于，所述氧化铝的中位粒径为8～12μm；和/或，所述碳化硅的中位粒径为80～100μm。


6.根据权利要求1所述的不饱和树脂基复合材料，其特征在于，所述不饱和树脂基复合材料为团装模塑料。


7.根据权利要求6所述的不饱和树脂基复合材料，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂为间苯型不饱和聚酯、邻苯型不饱和聚酯、卤代不饱和聚酯中的一种或多种组合。


8.根据权利要求3所述的不饱和树脂基复合材料，其特征在于，所述原料还包括0～30wt％阻燃填料，所述阻燃填料与所述导热填料的总用量为60～70wt％，所述阻燃填料为氢氧化铝。

【专利技术属性】
技术研发人员：朱忆潮，
申请(专利权)人：上海昭和高分子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31