一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂及其制备方法，属于合成树脂制品技术领域。本发明专利技术利用钠质膨润土的阳离子交换性能，将超细二氧化硅中以及氧化铝中的阳离子交换进入膨润土层内，然后用等离子溅射对其进行造孔，得到等离子改性钠质膨润土，提高膨润土的吸附性，钠质膨润土还具有耐老化性，可增加合成树脂的耐高温性和机械强度，而且还能够最大程度地保留树脂的高吸水性；通过在微孔包膜增强剂外部包裹有流化包裹层材料，提高微孔包膜增强剂的机械强度，使得到的合成树脂的机械强度明显增强。

A high strength synthetic resin for glass fiber rod and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂及其制备方法
本专利技术属于合成树脂制品
，具体涉及一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂及其制备方法。
技术介绍
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但玻璃纤维制品同玻璃一样，性脆，容易断裂；而且，耐磨性差，长时间使用容易导致其损坏，一旦有尖锐物品在其表面刮划，会造成无法修复的磨损。而玻璃纤维杆就是针对玻璃纤维的上述缺点，将玻璃纤维及其制品(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。相对密度在1.5-2.0之间，只有碳钢的1/4-1/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中，都具有卓越成效，某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。作为玻璃纤维杆基体材料的合成树脂，其机械强度决定着玻璃纤维杆的机械性能的好坏，所以急需一种高强度、耐热性好、柔韧性强的合成树脂。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提供了一种耐高温、高柔韧性的用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂及其制备方法。本专利技术的技术方案是：一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂，包括以下组份：35-40份环氧树脂、20-25份酚醛树脂、15-20份聚酰胺树脂、15-18份聚氯乙烯、1-2份邻苯二甲酸二乙酯、1.5-3份聚乙烯醇缩醛、2-4份等离子改性钠质膨润土、6-8份微孔包膜增强剂、3-6份阻燃剂。进一步地，所述等离子改性钠质膨润土的制备方法为：(1)在45-60℃的温度下，将4-5g超细二氧化硅、2-3g氧化铝添加至装有80mL浓度为0.15-0.6mol/L的氢氧化钠溶液的反应釜中，同时，向反应釜中通入气流速度为0.6L/min的氮气搅拌2-3h，得到悬浊液A；(2)取4-5g普通钠质膨润土过筛60-80目，然后加入上述悬浊液A中，搅拌3-5h、老化2-3h后得到悬浊液B；(3)将悬浊液B用蒸馏水洗涤3-4遍，烘干，得到改性钠质膨润土微粒，并将其放入真空环境下以50-65r/min的转速转动，通入氩气直到真空度为25-30Pa，将氩气离化为氩离子对上述改性钠质膨润土微粒的表面进行等离子溅射，使改性钠质膨润土微粒的表面形成纳米级微孔；钠质膨润土将超细二氧化硅中以及氧化铝中的阳离子进行置换，并将阳离子交换进入膨润土层内，然后用等离子溅射对其进行造孔，得到等离子改性钠质膨润土，提高膨润土的吸附性，钠质膨润土还具有耐老化性，可增加合成树脂的耐高温性和机械强度，而且还能够最大程度地保留树脂的高吸水性。进一步地，所述微孔包膜增强剂按重量百分比计包括：10-15％碳纤维、3-5％1,3-二氧杂环己烷、2-4％过氧化叔丁醇、2-3％二苯基硅二醇、1-2％白炭黑、4-5％硬脂酸钙、3-6％纳米碳酸钙、1-2％硼硅酸盐、3-5％聚酰胺纤维、2-4％聚苯硫醚、2-3％乙烯基三乙氧基硅烷、6-10％流化包裹层材料、余量为硅酸盐。进一步地，所述微孔包膜增强剂的制备方法为：(1)在60-80℃的温度下，将上述重量百分比的硅酸盐、碳纤维、1,3-二氧杂环己烷、氧化叔丁醇、二苯基硅二醇混合均匀，然后超声处理2-3h，得到混合物A；(2)在100-150℃的温度下，将上述重量百分比的白炭黑、硬脂酸钙混合均匀，然后降温至55-85℃，并将上述重量百分比的纳米碳酸钙、硼硅酸盐、聚酰胺纤维、聚苯硫醚、乙烯基三乙氧基硅烷加入，并以150-200r/min的速率搅拌均匀，然后冷却至常温，得到混合物B；(3)将混合物A、混合物B以及流化包裹层材料放入离心机中，以2500-3000r/min的速率进行离心，得到微粒物，然后利用无菌水对上述微粒物洗涤、干燥，并将干燥后的物质添加至膨化机中，在温度为400-450℃的温度下，向膨化机添加8-15MPa的膨化压力处理2-3h，然后冷却至室温，得到微孔包膜增强剂，通过流化包裹层材料将各个物质包裹其中，提高微孔包膜增强剂的机械强度，使得到的合成树脂的机械强度明显增强，通过膨化使流化包裹层材料的外壁产生多孔结构，增加微孔包膜增强剂的的表面积，使合成树脂的各个成分与微孔包膜增强剂充分接触，提高了承载力。进一步地，所述流化包裹层材料按重量百分比计包括：10-15％羟甲基纤维素、3-5％海藻酸钠、2-3％氯化钠、余量为聚丙烯酸树脂，上述各个成分构成的流化包裹层材料不仅具有通透性好的，且添加了不溶性成分氯化钠，使膜表面粗糙，减少粒子间粘结。进一步地，所述阻燃剂为聚硅硼氧烷阻燃剂，通过聚硅硼氧烷较好的阻燃效果，增加合成树脂的耐热性。更进一步地，所述流化包裹层材料的制备方法为：(1)将上述重量百分比的聚丙烯酸树脂、海藻酸钠添加至乙醇溶液中，并以120-150r/min的转速进行搅拌并加热2-3h，然后冷却至室温；(2)向步骤(1)中得到物质中加入羟甲基纤维素，高速均质20-25min，冷却至常温，然后将上述重量百分比的氯化钠加入其中，持续搅拌1-2h后即可得到流化包裹层材料；通过制备的流化包裹层材料提高微孔包膜增强剂的机械强度，使得到的合成树脂的机械强度明显增强。本专利技术还提供了一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂的制备方法，主要包括以下步骤：S1：取上述重量组份的环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂和聚氯乙烯加入反应釜中，在80-90℃的温度条件下，水热反应3-5h直至混合均匀，并保温30-40min，使用气流粉碎机进行微粉化处理1-2h，然后将上述组份的1-2份邻苯二甲酸二乙酯、1.5-3份聚乙烯醇缩醛加入上述反应釜中，在120-150℃下水热反应2-3h直至混合均匀，并保温25-30min，然后冷却至常温，得到物料A；S2：取上述重量组份的阻燃剂加入物料A中，升温至60-80℃,并抽真空,在氦气保护下搅拌反应得到混合物，将上述重量组分的等离子改性钠质膨润土与混合物混合，并将其添加至往复式振荡器内振荡反应1-2h，得到物料B；S3：将上述重量组份的微孔包膜增强剂与物料B添加至并加入注塑机中，调节注塑温度至150-160℃，使得微孔包膜增强剂与物料B混合完全，然后冷却至室温、快速烘干，即可得到本专利技术的高强度合成树脂。进一步地，所述步骤S3中烘干处理采用的装置为烘干机，其中，烘干温度为280℃-320℃，烘干时间为1-2h。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂及其制备方法，本专利技术具备以下的优点：1、本专利技术中通过利用钠质膨润土的阳离子交换性能，将超细二氧化硅中以及氧化铝中的阳离子交换进入膨润土层内，然后用等离子溅射对其进行造孔，得到等离子改性钠质膨润土，提高膨润土的吸附性，钠质膨润土还具有耐老化性，可增加合成树脂的耐高温性和机械强度，而且还能够最大程度地保留树脂的高吸水性。2、本专利技术通过在微孔包膜增强剂外部包裹有流化包裹层材料，提高微孔包膜增强剂的机械强度，使得到的合成树脂的机械强度明显增强，同时，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂，其特征在于，包括以下组份：35-40份环氧树脂、20-25份酚醛树脂、15-20份聚酰胺树脂、15-18份聚氯乙烯、1-2份邻苯二甲酸二乙酯、1.5-3份聚乙烯醇缩醛、2-4份等离子改性钠质膨润土、6-8份微孔包膜增强剂、3-6份阻燃剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂，其特征在于，包括以下组份：35-40份环氧树脂、20-25份酚醛树脂、15-20份聚酰胺树脂、15-18份聚氯乙烯、1-2份邻苯二甲酸二乙酯、1.5-3份聚乙烯醇缩醛、2-4份等离子改性钠质膨润土、6-8份微孔包膜增强剂、3-6份阻燃剂。


2.根据权利要求1所述的一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂，其特征在于，所述等离子改性钠质膨润土的制备方法为：(1)在45-60℃的温度下，将4-5g超细二氧化硅、2-3g氧化铝添加至装有80mL浓度为0.15-0.6mol/L的氢氧化钠溶液的反应釜中，同时，向反应釜中通入气流速度为0.6L/min的氮气搅拌2-3h，得到悬浊液A；(2)取4-5g普通钠质膨润土过筛60-80目，然后加入上述悬浊液A中，搅拌3-5h、老化2-3h后得到悬浊液B；(3)将悬浊液B用蒸馏水洗涤3-4遍，烘干，得到改性钠质膨润土微粒，并将其放入真空环境下以50-65r/min的转速转动，通入氩气直到真空度为25-30Pa，将氩气离化为氩离子对上述改性钠质膨润土微粒的表面进行等离子溅射，使改性钠质膨润土微粒的表面形成纳米级微孔。


3.根据权利要求1所述的一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂，其特征在于，所述微孔包膜增强剂按重量百分比计包括：10-15％碳纤维、3-5％1,3-二氧杂环己烷、2-4％过氧化叔丁醇、2-3％二苯基硅二醇、1-2％白炭黑、4-5％硬脂酸钙、3-6％纳米碳酸钙、1-2％硼硅酸盐、3-5％聚酰胺纤维、2-4％聚苯硫醚、2-3％乙烯基三乙氧基硅烷、6-10％流化包裹层材料、余量为硅酸盐。


4.根据权利要求3所述的一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂，其特征在于，所述微孔包膜增强剂的制备方法为：(1)在60-80℃的温度下，将上述重量百分比的硅酸盐、碳纤维、1,3-二氧杂环己烷、氧化叔丁醇、二苯基硅二醇混合均匀，然后超声处理2-3h，得到混合物A；(2)在100-150℃的温度下，将上述重量百分比的白炭黑、硬脂酸钙混合均匀，然后降温至55-85℃，并将上述重量百分比的纳米碳酸钙、硼硅酸盐、聚酰胺纤维、聚苯硫醚、乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：林健，史婷菁，储丽蓉，徐清辉，叶乃陆，
申请(专利权)人：宜兴市兴南复合材料厂有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32