一种高强度的玻璃纤维复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度的玻璃纤维复合材料，现如今的导热聚合物复合材料多用采用聚酰胺、聚苯硫醚等作为树脂基体，这些树脂基体的加工成本高，性能较差，不易成型，相对而言，以聚丙烯作为树脂基体的导热复合材料，它的成本更低，性能更加优越，同时易加工成型，因此聚丙烯树脂成为研究导热复合材料的重点。聚丙烯树脂的导热系数较低，无法广泛应用，因此现如今都通过添加石墨烯来提高聚丙烯树脂的导热系数。本发明专利技术配方设计合理，工艺参数优化，不仅实现了高强度玻璃纤维复合材料的制备，同时抑制了复合材料的阻燃现象，提高了复合材料的导热性能，应用范围更广，具有较高的实用性。具有较高的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度的玻璃纤维复合材料


[0001]本专利技术涉及玻纤复合材料领域，具体是一种高强度的玻璃纤维复合材料。

技术介绍

[0002]玻璃纤维，一种性能优异的无机非金属材料，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差；玻璃纤维通常应用于复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料、电路基板等各个领域。
[0003]聚丙烯，一种半结晶的热塑性塑料，它具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，在工业界有广泛的应用，是常见的高分子材料之一。
[0004]聚丙烯由于其优异的性能，易于工业化等优点，现如今得到广泛的应用，只是其导热性能较差，这大大限制了它的应用范围，在使用时我们通常会添加石墨烯来提高聚丙烯的导热性能，同时添加玻璃纤维增韧，使得制备的复合材料具有较好的导热性和力学性能，但玻纤加入聚丙烯之后，聚丙烯的极限氧指数大大降低，这极大的限制了我们的使用。
[0005]针对上述问题，我们设计了一种高强度的玻璃纤维复合材料及其加工工艺，这是我们亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种高强度的玻璃纤维复合材料及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高强度的玻璃纤维复合材料，所述玻璃纤维复合材料各原料组分如下：以重量计，聚丙烯25
‑
80份、石墨烯8
‑
25份、纤维15
‑
30份、改性剂30
‑
50份、阻燃剂15
‑
40份、色母1
‑
2份、光稳定剂0.5
‑
1份、相容剂5
‑
15份。
[0008]本专利技术中提供了一种高强度的玻璃纤维复合材料及其加工工艺，现如今的导热聚合物复合材料多用采用聚酰胺、聚苯硫醚等作为树脂基体，这些树脂基体的加工成本高，性能较差，不易成型，相对而言，以聚丙烯作为树脂基体的导热复合材料，它的成本更低，性能更加优越，同时易加工成型，因此聚丙烯树脂成为研究导热复合材料的重点。
[0009]聚丙烯树脂的导热系数较低，无法广泛应用，因此现如今都通过添加石墨烯来提高聚丙烯树脂的导热系数，同时添加玻璃纤维，以增强聚丙烯树脂的韧性和强度，提高聚丙烯树脂的抗冲击强度、拉伸强度和耐腐蚀等性能，使得聚丙烯树脂能够广泛应用，但是由于玻璃纤维与聚丙烯树脂复合后，材料的极限氧指数大大降低，遇氧极易燃烧，同时在燃烧时会产生大量热量，玻璃纤维还将热量传递至聚丙烯树脂基体表面，加剧燃烧，这也是我们所谓的“灯芯效应”。
[0010]为了解决这个问题，我们添加了改性剂和阻燃剂，通过阻燃剂和改性剂的配合来抑制燃烧现象，实现阻燃，同时提高材料的力学性能。
[0011]较优化地，所述阻燃剂各原料组分如下：以重量计，聚乙二醇10
‑
50份、聚磷酸胺
20
‑
45份、三聚氰胺10
‑
15份、抗氧化剂5
‑
12份。
[0012]本专利技术中，阻燃剂中包括聚乙二醇，在制备过程中，我们通过控制反应条件，使得聚乙二醇能够与石墨烯聚合，制得的聚合产物具有很好的储热功能，在现有的技术中，聚乙二醇和石墨烯聚合得到的产物一般作为一种潜热储热材料，应用于能源存储和释放领域，而本专利技术中利用该技术，应用于聚丙烯的阻燃，利用聚合产物吸收玻璃纤维复合材料燃烧时所产生的热量，抑制“灯芯效应”的加剧，同时石墨烯、聚乙二醇的聚合产物与聚丙烯共混，能够有效提高聚丙烯的导热性。
[0013]阻燃剂中还包括聚磷酸胺、三聚氰胺和抗氧化剂，添加的聚乙二醇还能够作为炭化剂，与聚磷酸胺反应聚合，制备一种膨胀型阻燃剂，在玻璃纤维复合材料燃烧时，聚磷酸胺作为脱水剂，将聚乙二醇脱水成炭，炭化物分解后会在玻纤表面形成一层封闭碳层，能够有效抑制玻纤的传热，同时阻碍传输燃料，从而达到减缓“灯芯效应”的目的；炭层的形成还能够阻止氧气的扩散，隔绝聚丙烯与热源，阻燃效果更好。
[0014]三聚氰胺遇热分解，放出NH3，不仅能够稀释氧气的浓度，还能够促进炭层的形成，提高阻燃效果。
[0015]较优化地，所述改性剂各原料组分如下：以重量计，聚乙烯醇15
‑
60份、丙三醇5
‑
25份、磷酸三丁酯3
‑
5份、有机蒙脱土3
‑
8份。
[0016]本专利技术中还制备了一种改性剂，其中包括聚乙烯醇、丙三醇、磷酸三丁酯和有机蒙脱土，在现如今的技术中，通过聚乙烯醇制备的改性剂多用于软包装及纸张包装材料领域，而本专利技术中对其配方进行改进，并将其涂布在基体材料上，不仅可以提高玻璃纤维复合材料的强度和力学性能，同时聚乙烯醇作为阻隔性最好的树脂之一，能够有效隔绝氧气，极大程度的降低了“灯芯效应”的产生，起到很好的阻燃效果。
[0017]本专利技术中在聚乙烯醇中添加了丙三醇和机蒙脱土，有效提高了玻璃纤维复合材料的热稳定性和耐水性，使得复合材料的应用范围进一步扩展。
[0018]较优化地，所述纤维包括玻璃纤维和碳纤维，所述玻璃纤维和碳纤维的质量比为1：（1
‑
1.2）。
[0019]本专利技术中纤维包括碳纤维和玻璃纤维，通过碳纤维和玻璃纤维，有效提高了复合材料的韧性、强度和其他力学性能，同时碳纤维还能够与石墨烯发生协同作用，石墨烯在聚丙烯中以岛状结构分布，而碳纤维的添加能够起到连接作用，在岛与岛之间进行连接，提高复合材料的三维导热、导电网路，使得聚丙烯的导热性能更优异。
[0020]较优化地，所述玻璃纤维的直径为8
‑
12um，所述玻璃纤维表面经过钛酸酯偶联剂浸渍处理。
[0021]本专利技术中玻璃纤维经过钛酸酯偶联剂浸渍处理，能够提高玻璃纤维与各组分之间的相容性。
[0022]较优化地，所述色母为炭黑、氧化钛、酞菁蓝中的一种；所述光稳定剂为水杨酸酯类紫外线吸收剂、苯酮类紫外线吸收剂、三嗪类紫外线吸收剂中的一种；所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010。
[0023]本专利技术中，色母中含有的炭黑、氧化钛等物质也是常用的光屏蔽剂，色母中的光屏蔽剂与光稳定剂能够发生协同作用，使得复合材料具有良好的耐光氧老化性能。
[0024]较优化地，一种高强度的玻璃纤维复合材料的加工工艺，包括以下步骤：
1)准备原料；2)基体材料的制备；3)表面改性，得到所述玻璃纤维复合材料。
[0025]较优化地，包括以下步骤：1)准备原料：称取聚丙烯、石墨烯、色母、光稳定剂、相容剂、聚乙二醇、聚磷酸胺、三聚氰胺、抗氧化剂、聚乙烯醇、丙三醇、磷酸三丁酯、有机蒙脱土、玻璃纤维和碳纤维，备用；2)基体材料的制备：a)取步骤1）准备的聚丙烯、相容剂和玻璃纤维、色母和光稳定剂，放入高速混合机中混合，混合均匀后再投入双螺杆挤出机，在超声波设备辅助下熔融共混，双螺杆挤出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度的玻璃纤维复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维复合材料各原料组分如下：以重量计，聚丙烯50份、石墨烯15份、纤维24份、改性剂40份、阻燃剂35份、色母1.5份、光稳定剂0.8份、相容剂10份；阻燃剂各原料组分如下：以重量计，聚乙二醇35份、聚磷酸胺35份、三聚氰胺12份、抗氧化剂8份；改性剂各原料组分如下：以重量计，聚乙烯醇40份、丙三醇18份、磷酸三丁酯4份、有机蒙脱土5份；纤维包括玻璃纤维和碳纤维，所述玻璃纤维和碳纤维的质量比为1：1.1；玻璃纤维的直径为10um；色母为氧化钛；光稳定剂为苯酮类紫外线吸收剂；相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；抗氧化剂为抗氧化剂1010；所述玻璃纤维复合材料的加工工艺，包括以下步骤：1）准备原料，称取聚丙烯、石墨烯、色母、光稳定剂、相容剂、聚乙二醇、聚磷酸胺、三聚氰胺、抗氧化剂、聚乙烯醇、丙三醇、磷酸三丁酯、有机蒙脱土、玻璃纤维和碳纤维，备用；2）基体材料的制备：a）取步骤1）准备的聚丙烯、相容剂和玻璃纤维、色母和光稳定剂，放入高速混合机中混合15min，混合均匀后再投入双螺杆挤出机，在超声波设备辅助下熔融共混，超声波频率为20KHz，双螺杆挤出机的温度为200...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴广华，
申请(专利权)人：裴广华，
类型：发明
国别省市：