一种高性能玻璃钢复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能玻璃钢复合材料，其特征在于，由如下重量份的各原料制备得到：聚3,3'‑二氨基‑4,4'‑二氟二苯砜纳迪克酸酐酰胺40‑50份、4,4'‑二巯基二苯硫醚双甲基丙烯酸甲酯2‑5份、玻璃纤维15‑25份、纳米硼纤维3‑7份、烯丙基酚醛树脂10‑15份、乙烯基硅油1‑4份、偶联剂1‑3份、引发剂1‑3份。本发明专利技术还公开了所述高性能玻璃钢复合材料的制备方法。本发明专利技术公开的高性能玻璃钢复合材料综合性能佳，各组分之间相容性好，耐候性、耐磨性、阻燃性、耐腐蚀性和耐水性优异，强度大，产品重量轻，成本低，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能玻璃钢复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料制备
，尤其涉及一种高性能玻璃钢复合材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着经济的飞速发展和国民生活水平的不断提高，材料作为人们生活的一部分，给人们的生活带来了诸多便利，材料的发展也成为现代文明的标志。性能优异的材料是保证重大建筑工程质量和使用安全性的前提。因此，作为具有较高性能附加值的玻璃钢材料引起了人们的注意，成为现阶段乃至未来一段时间材料行业发展的主流趋势，具有较大的市场潜能，必将成为未来市场的“明星”。玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料，它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。由于其强度相当于钢材，又含有玻璃组分，也具有玻璃那样的色泽、形体、耐腐蚀、电绝缘、隔热等性能，因此称为“玻璃钢”。玻璃钢复合材料以其独具的强耐腐蚀性能、绝缘性能、耐热性能、内表面光滑、输送能耗低、使用寿命长、质量轻、运输安装方便、不需维修及综合造价低等诸多优势在石油、电力、化工、造纸、城市给排水、工厂污水处理、海水淡化、煤气输送等行业取得了广泛的应用。现有技术中的玻璃钢复合材料也存在一些缺陷。首先，其弹性模量低，在产品结构中常感到刚性不足，容易变形；其次，长期耐温性差，一般不能在高温下长期使用；除此之外，市面上的玻璃钢复合材料还普遍存在着抗老化差、剪切强度低等缺陷。中国专利技术专利CN103254566A专利文献公开了“一种耐冲击的玻璃钢材料”，具体公开了一种耐冲击玻璃钢材料，它由包括以下质量份比的原材料制成：长度为15～50mm的卷曲玻璃短纤维15～25份，环氧树脂20～25份，环氧树脂活性稀释剂3～8份，增粘剂0.05～0.1份，增塑剂1～2份、硅烷偶联剂1～2份、固化剂2～5份、填料10～20份，该玻璃钢材料具有良好界面性能、强度高、承载能力大、耐冲击性能好，但是树脂使用的环氧树脂，存在着耐老化性能不足，实际的力学性能有待进一步提高的缺陷。因此，开发一种综合性能佳，耐候性、耐磨性、阻燃性、耐腐蚀性和耐水性好，强度大，产品重量轻，成本低，使用寿命长的高性能玻璃钢复合材料符合市场需求，具有较大的社会价值和经济价值。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供一种高性能玻璃钢复合材料及其制备方法，该制备方法简单易操作，过程控制方便、耗能少，制备效率和成品合格率高，适合连续工业化生产；制备得到的高性能玻璃钢复合材料综合性能佳，各组分之间相容性好，耐候性、耐磨性、阻燃性、耐腐蚀性和耐水性优异，强度大，产品重量轻，成本低，使用寿命长。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高性能玻璃钢复合材料，其特征在于，由如下重量份的各原料制备得到：聚3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜纳迪克酸酐酰胺40-50份、4,4'-二巯基二苯硫醚双甲基丙烯酸甲酯2-5份、玻璃纤维15-25份、纳米硼纤维3-7份、烯丙基酚醛树脂10-15份、乙烯基硅油1-4份、偶联剂1-3份、引发剂1-3份。进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。进一步地，所述烯丙基酚醛树脂是线型烯丙基化酚醛树脂，为预先制备，制备方法参见：李美玲，etal.“烯丙基酚醛树脂的合成与固化特性研究”，化学与粘合32.5(2010):31-33；所述乙烯基硅油粘度为8000，乙烯基含量2％，购于佛山市顺德区宝晟贸易有限公司。进一步地，所述聚3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜纳迪克酸酐酰胺的制备方法，包括如下步骤：将3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜、纳迪克酸酐、催化剂、水、阻聚剂加入到高沸点溶剂中，在105-125℃下搅拌0.5-1小时，得到反应溶液，然后将该反应溶液转移到高压反应釜中，用氮气或惰性气体置换釜内空气，然后在常压下130-150℃下搅拌反应3-5小时，然后减压至30-100Pa，升温至280-300℃，保温保压搅拌反应18-24小时，反应结束后冷却至室温，在质量分数为2-5％的氢氧化钠水溶液中沉出，接着用水洗涤3-8次，再用乙醇洗涤3-6次，最后旋蒸除去乙醇，得到聚3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜纳迪克酸酐酰胺。进一步地，所述3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜、纳迪克酸酐、催化剂、水、阻聚剂、高沸点溶剂的质量比为1.73:1:(0.5-0.8):0.1:0.1:(10-15)。进一步地，所述催化剂为2-(2'-吡啶基)乙基膦酸、2-(2'-吡啶基)乙基膦酸二乙酯、硫代磷酰胺、钛酸四丁酯、乙酸锑中的至少一种；所述阻聚剂为四氯苯醌、l,4-萘醌中的至少一种。进一步地，所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种。本专利技术的另一个目的在于提供一种所述高性能玻璃钢复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料放入双螺杆挤出机中进行共混、挤出得到高性能玻璃钢复合材料。进一步地，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为190-220rpm，挤出压力为30-40MPa，且双螺杆挤出机分为5段，自加料口开始各段温度依次为230-238℃、242-250℃、252-258℃、262-268℃、270-278℃，机头温度为260-270℃。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：(1)本专利技术提供的一种高性能玻璃钢复合材料，制备方法简单易操作，过程控制方便、耗能少，制备效率和成品合格率高，适合连续工业化生产。(2)本专利技术提供的一种高性能玻璃钢复合材料，克服了传统玻璃钢材料弹性模量低，在产品结构中常感到刚性不足，容易变形，长期耐温性差，一般不能在高温下长期使用，抗老化差、剪切强度低等缺陷，具有综合性能佳，各组分之间相容性好，耐候性、耐磨性、阻燃性、耐腐蚀性和耐水性优异，强度大，产品重量轻，成本低，使用寿命长的优点。(3)本专利技术提供的一种高性能玻璃钢复合材料，选用聚3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜纳迪克酸酐酰胺、4,4'-二巯基二苯硫醚双甲基丙烯酸甲酯、烯丙基酚醛树脂、乙烯基硅油这些具有乙烯基的单体材料作为基材，在复合材料成型时，发生共聚反应，形成三维网络结构，交联固化，有效改善了材料的综合性能，特别是其性能稳定性，延长了其使用寿命，通过共聚，在材料分子链上引入苯硫醚、聚酰胺、氟苯、酚醛等结构，使得材料能同时具备这些结构的优异性能，使得材料耐候性、阻燃性、机械力学性能、耐磨性、耐高温性能更佳；聚3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜纳迪克酸酐酰胺通过3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜、纳迪克酸酐发生酰胺化缩聚反应制成，由于分子链上引入了砜苯基、烷基环结构，使得材料综合性能进一步改善，阻燃性进一步提高。(4)本专利技术提供的一种高性能玻璃钢复合材料，选用玻璃纤维和纳米硼纤维共同填充剂，使得材料强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能玻璃钢复合材料，其特征在于，由如下重量份的各原料制备得到：聚3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜纳迪克酸酐酰胺40-50份、4,4'-二巯基二苯硫醚双甲基丙烯酸甲酯2-5份、玻璃纤维15-25份、纳米硼纤维3-7份、烯丙基酚醛树脂10-15份、乙烯基硅油1-4份、偶联剂1-3份、引发剂1-3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能玻璃钢复合材料，其特征在于，由如下重量份的各原料制备得到：聚3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜纳迪克酸酐酰胺40-50份、4,4'-二巯基二苯硫醚双甲基丙烯酸甲酯2-5份、玻璃纤维15-25份、纳米硼纤维3-7份、烯丙基酚醛树脂10-15份、乙烯基硅油1-4份、偶联剂1-3份、引发剂1-3份。


2.根据权利要求1所述的一种高性能玻璃钢复合材料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的一种高性能玻璃钢复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的一种高性能玻璃钢复合材料，其特征在于，所述聚3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜纳迪克酸酐酰胺的制备方法，包括如下步骤：将3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜、纳迪克酸酐、催化剂、水、阻聚剂加入到高沸点溶剂中，在105-125℃下搅拌0.5-1小时，得到反应溶液，然后将该反应溶液转移到高压反应釜中，用氮气或惰性气体置换釜内空气，然后在常压下130-150℃下搅拌反应3-5小时，然后减压至30-100Pa，升温至280-300℃，保温保压搅拌反应18-24小时，反应结束后冷却至室温，在质量分数为2-5％的氢氧化钠水溶液中沉出，接着用水洗涤3-8次，再用乙醇洗涤3-6次，最后旋蒸除去乙醇，得到聚3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜纳迪克酸酐酰胺。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：邓华斌，
类型：发明
国别省市：湖南;43