專利名稱：一種透光熱塑性玻璃鋼板材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于玻璃鋼技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種玻璃鋼板材的制備方法。
背景技術(shù)：
透光玻璃鋼是一種玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，不僅具有玻璃鋼的高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)，而且具有良好的透光性，可作為采光材料用于透明廣場、透明工房、透明蔬菜大棚的建造。通常，透明玻璃鋼是采用熱固性樹脂與玻璃纖維復(fù)合而制備的，缺點(diǎn)是玻璃鋼一旦定型，將不能再通過加熱而改變形狀，不具備二次受熱變形的能力，而且也難以回收再利用。此外，由于熱固性樹脂的固有缺點(diǎn)，熱固性透光玻璃鋼的抗沖擊性能較差。中國專利00121534. 5公開了一種透明玻璃鋼面籃球板的制作方法，中國專利200710044467. 6 公開了一種透光可變阻燃玻璃鋼的制備方法，中國專利02132502. 2公開了用于無堿布增強(qiáng)玻璃鋼的全透成型材料，此外，中國專利200610086258. 3描述了一種透明玻璃鋼格柵及其生產(chǎn)方法。上述的專利無一不是采用熱固性樹脂作為玻璃鋼的基體。盡管中國專利 200510041290. 5講述了一種熱塑性復(fù)合材料的拉擠成型方法及其成型模。但該專利采用的方法是利用有機(jī)纖維與玻璃纖維的混紡紗進(jìn)行拉擠成型，生產(chǎn)連續(xù)型材。因?yàn)榫酆衔锏娜垠w粘度很大，該方法的一個(gè)顯著的缺點(diǎn)是在拉擠過程中，熔融的有機(jī)纖維難以對玻璃纖維完全浸漬，這會影響到產(chǎn)品的透光性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種透光熱塑性玻璃鋼板材的制備方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵是要求樹脂基體與玻纖折射率要高度匹配，使樹脂基體與玻纖的折射率的誤差小于0.1%。共聚樹脂的折射率可以大致按照如下公式進(jìn)行估算共聚物的折射率=n(PMMA)Xff% (ρ, )+n(PS)Xff% (Ρ5)以上公式中η(ΡΜΜΑ)為純聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的折射率，該值取1. 490 ；ff% (PMMA)為共聚物中PMMA的重量比；n(PS)為純聚苯乙烯(PS)的折射率，該值取1. 591。ff% (PS)為共聚物中PS的重量比；利用以上公式計(jì)算得出的單體配比只能大致確定一個(gè)范圍，還要考慮到改性單體、脫模劑和增塑劑對樹脂折射率的影響，因脫模劑、增塑劑以及改性單體的折射率較低， 加入這些助劑會在一定程度上降低樹脂基體的折射率，因此在實(shí)際配方中應(yīng)適當(dāng)加大苯乙烯的用量。具體方法是首先通過計(jì)算粗略確定甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的配比，然后加入改性單體、引發(fā)劑、脫模劑、增塑劑并固定這些助劑的用量，進(jìn)行自由基聚合，待反應(yīng)完全后，利用阿貝折射儀測定所得聚合物的折射率，如果所得折射率低于玻纖的折射率，則適當(dāng)增加苯乙烯的用量，如所得折射率高于玻纖的折射率，則適當(dāng)減少苯乙烯的用量，直至樹脂基質(zhì)的折射率與玻纖的折射率誤差低于0. 1%。一種高透光熱塑性玻璃鋼板材的制造方法，包括步驟(1)預(yù)聚液的制備將甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和改性單體按照一定重量比例混合，加入脫模劑、增塑劑、引發(fā)劑，啟動(dòng)攪拌，在聚合釜中進(jìn)行自由基聚合，待粘度明顯開始上升后，降至室溫，得預(yù)聚液；(2)浸漬玻璃纖維將玻璃纖維材料逐層鋪設(shè)在模具中，用預(yù)聚液逐層浸漬，然后合模；(3)模壓固化在一定溫度下，將成型模具放置在壓機(jī)上進(jìn)行模壓成型，直至完全固化；(4)打磨毛邊、將周邊修直完全固化后，取出玻璃鋼板材，利用砂輪將毛邊打磨光滑，即可得到透光玻璃鋼板材。所述的聚合反應(yīng)釜的溫度為50 90°C。所述的預(yù)聚時(shí)間為1 16小時(shí)。所述的模溫控制在60 120°C。所述的預(yù)聚液的粘度不超過0. IPa. S。所述的甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯的重量比由所用玻纖的折射率而定，使預(yù)聚液完全聚合后所形成的聚合物的折射率與玻纖的折射率的誤差不超過0. 1%。所述的改性單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯、或馬來酸酐，用量為0. 1 5wt%，以預(yù)聚液的總重量計(jì)；所述改性單體的用量優(yōu)選為1 3wt%，以預(yù)聚液的總重量計(jì)。所述的脫模劑為硬脂酸，其用量為0. 2 5wt%，以預(yù)聚液的總重量計(jì)；所述的硬脂酸的用量優(yōu)選1. 0wt%，以預(yù)聚液的總重量計(jì)。所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛脂、環(huán)氧大豆油；所述的增塑劑優(yōu)選鄰苯二甲酸二辛酯。所述的增塑劑的用量為0 10wt%，以預(yù)聚液的總重量計(jì)；增塑劑的用量優(yōu)選 3 #t%，以預(yù)聚液的總重量計(jì)。所述的引發(fā)劑為自由基引發(fā)劑，包括過氧化苯甲酰、過氧化二異丙苯、過氧化叔丁酯、過氧化環(huán)己酮、過氧化環(huán)己酮等過氧化物類自由基引發(fā)劑，偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈等偶氮類自由基引發(fā)劑，也包括無色的復(fù)配型氧化還原引發(fā)體系，如過氧化甲乙酮-異辛酸鈣的復(fù)配體系、過氧化環(huán)己酮-異辛酸鉀組成的復(fù)配引發(fā)體系。優(yōu)先的，選用過氧化物類引發(fā)劑。所述的引發(fā)劑的用量為0.02 3wt%;引發(fā)劑用量優(yōu)選為0. 1 0. 2wt%，以單體的總重量計(jì)。所述的玻璃纖維材料可以為玻璃布、連續(xù)玻纖氈、短切玻纖針刺氈等透光玻璃纖維，優(yōu)先選連續(xù)玻纖氈。
所述的玻纖的折射率在1. 49 1. 59之間。所述的玻纖為透光玻璃纖維。所述的透光玻璃纖維的特點(diǎn)是(a)為脫蠟玻纖，即玻璃纖維表面不含表面處理劑，或者雖然最初含有表面處理劑，但通過高溫脫蠟或者溶劑溶解的方法將表面處理劑完全脫出的玻纖；或者是(b)經(jīng)過特定表面處理劑處理的玻纖，該表面處理劑的特點(diǎn)是易于溶解在甲基丙烯酸甲酯或者苯乙烯中，如采用不飽和聚酯樹脂水乳液為主體，其中加入 A-174偶聯(lián)劑所組成的表面處理劑，或者丙烯酸酯類偶聯(lián)劑所組成的表面處理劑。該玻纖的表面處理劑易于溶解在浸漬液中，優(yōu)先的，選用丙烯酸酯類表面處理劑處理的玻璃纖維。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明通過調(diào)節(jié)甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的比例來調(diào)節(jié)樹脂的折射率，折射率可在1. 49-1. 59范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可適用于在絕大多數(shù)的透光玻纖。所用樹脂體系的透光率很高，純樹脂的透光率可高達(dá)91 %。采用預(yù)聚合的方法制備浸漬液，浸漬液的粘度可以自由控制，對玻纖的浸漬效果很好，在成型的透光玻璃鋼中，利用目視不能觀察到玻纖的存在，透光率最高可做到90%。固化過程中沒有發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，得到的是熱塑性玻璃鋼板材，加熱后可改變其形狀，可通過二次加熱定型來改變形狀，制備具有一定曲面的板材制品。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)。實(shí)施例1 玻纖采用普通市售透光無堿玻纖布，面密度為400g/m2，其折射率為1. M60。(1)預(yù)聚合液的制備將1000克甲基丙烯酸甲酯、1300克苯乙烯、30克甲基丙烯酸縮水甘油酯、30克硬脂酸、40克鄰苯二甲酸二辛脂混合均勻，加入2. 6克過氧化苯甲酰，升溫至70°C，反應(yīng)4小時(shí)后，降溫至常溫，所得預(yù)聚液待用。(2)浸漬玻璃纖維在用于制備3毫米厚板材的模具中鋪設(shè)玻纖布，用預(yù)聚液進(jìn)行浸漬，合模。(3)模壓固化
將模具放在熱壓機(jī)上，模溫設(shè)置在80°C，預(yù)固化2小時(shí)后，加壓并升溫至120°C進(jìn)行完全固化。(4)打磨毛邊、將周邊修直半小時(shí)后將模具取下，待模具冷卻后取下玻璃鋼板材，利用砂輪對周邊進(jìn)行打磨、 修直，即可得到高透光玻璃鋼板材。利用透光率霧度測定儀進(jìn)行測定，該3mm厚玻璃鋼板材的透光率為85%。實(shí)施例2 玻纖采用脫蠟的純白透光無堿玻纖連續(xù)氈，面密度為200g/m2，其折射率為1. 560。(1)預(yù)聚合液的制備將1000克甲基丙烯酸甲酯、2300克苯乙烯、35克甲基丙烯酸縮水甘油酯、35克硬脂酸、38克鄰苯二甲酸二辛脂混合均勻，加入3. 3克過氧化苯甲酰，升溫至80°C，反應(yīng)3小時(shí)后，降溫至常溫，所得預(yù)聚液待用。(2)浸漬玻璃纖維在用于制備3毫米厚板材的模具中鋪設(shè)玻纖布，用預(yù)聚液進(jìn)行浸漬，合模。(3)模壓固化將模具放在熱壓機(jī)上，模溫設(shè)置在80°C，預(yù)固化2小時(shí)后，加壓并升溫至120°C進(jìn)行徹底固化。(4)打磨毛邊、將周邊修直半小時(shí)后將模具取下，待模具冷卻后取下玻璃鋼板材，利用砂輪對周邊進(jìn)行打磨、 修直，即可得到高透光玻璃鋼板材。利用透光率霧度測定儀進(jìn)行測定，該3mm厚玻璃鋼板材的透光率為89%。實(shí)施例3 玻纖采用脫蠟的純白透光無堿玻纖連續(xù)氈(同實(shí)施例幻，面密度為200g/m2，其折射率為1.560。(1)預(yù)聚合液的制備將1000克甲基丙烯酸甲酯、2290克苯乙烯、35克甲基丙烯酸縮水甘油酯、35克硬脂酸、30克環(huán)氧大豆油混合均勻，加入3. 0克過氧化環(huán)己酮，升溫至60°C，反應(yīng)16小時(shí)后， 降溫至常溫，所得預(yù)聚液待用。(2)浸漬玻璃纖維在用于制備3毫米厚板材的模具中鋪設(shè)玻纖布，用預(yù)聚液進(jìn)行浸漬。合模。(3)模壓固化將模具放在熱壓機(jī)上，模溫設(shè)置在80°C，預(yù)固化2小時(shí)后，加壓并升溫至120°C進(jìn)行徹底固化。(4)打磨毛邊、將周邊修直半小時(shí)后將模具取下，待模具冷卻后取下玻璃鋼板材，利用砂輪對周邊進(jìn)行打磨、 修直，即可得到高透光玻璃鋼板材。利用透光率霧度測定儀進(jìn)行測定，該3mm厚玻璃鋼板材的透光率為89%。實(shí)施例4 采用一種脫蠟的純白中堿玻璃纖維連續(xù)氈，其折射率為1. 516。(1)預(yù)聚合液的制備將1000克甲基丙烯酸甲酯、287克苯乙烯、15克馬來酸酐、15克硬脂酸、20克鄰苯二甲酸二辛脂混合均勻，加入1. 3克過氧化苯甲酰，升溫至85°C，反應(yīng)2. 5小時(shí)后，降溫至室溫，所得預(yù)聚液待用。(2)浸漬玻璃纖維在用于制備3毫米厚板材的模具中鋪設(shè)玻纖氈，用預(yù)聚液進(jìn)行浸漬，合模。(3)模壓固化將模具放在熱壓機(jī)上，模溫設(shè)置在80°C，預(yù)固化2小時(shí)后，加壓并升溫至120°C進(jìn)行徹底固化。(4)打磨毛邊、將周邊修直半小時(shí)后將模具取下，待模具冷卻后取下玻璃鋼板材，利用砂輪對周邊進(jìn)行打磨、修直，即可得到高透光玻璃鋼板材。利用透光率霧度測定儀進(jìn)行測定，該3mm厚玻璃鋼板材的透光率為90%。實(shí)施例5 采用一種脫蠟的純白中堿玻璃纖維連續(xù)氈(同實(shí)施例4)，其折射率為1. 516。(1)預(yù)聚合液的制備將1000克甲基丙烯酸甲酯、280克苯乙烯、15克馬來酸酐、15克硬脂酸、20克環(huán)氧大豆油混合均勻，加入2. 0克偶氮二異丁腈，升溫至70°C，反應(yīng)8小時(shí)后，降溫至室溫，所得預(yù)聚液待用。(2)浸漬玻璃纖維在用于制備3毫米厚板材的模具中鋪設(shè)玻纖氈，用預(yù)聚液進(jìn)行浸漬，合模。(3)模壓固化將模具放在熱壓機(jī)上，模溫設(shè)置在80°C，預(yù)固化2小時(shí)后，加壓并升溫至120°C進(jìn)行徹底固化。(4)打磨毛邊、將周邊修直半小時(shí)后將模具取下，待模具冷卻后取下玻璃鋼板材，利用砂輪對周邊進(jìn)行打磨、 修直，即可得到高透光玻璃鋼板材。利用透光率霧度測定儀進(jìn)行測定，該3mm厚玻璃鋼板材的透光率為90%。上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高透光熱塑性玻璃鋼板材的制造方法，其特征在于包括步驟(1)預(yù)聚液的制備將甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和改性單體按照一定重量比例混合，加入脫模劑、增塑劑、 引發(fā)劑，啟動(dòng)攪拌，在聚合釜中進(jìn)行自由基聚合，待粘度明顯開始上升后，降至室溫，得預(yù)聚液；(2)浸漬玻璃纖維將玻璃纖維材料逐層鋪設(shè)在模具中，用預(yù)聚液逐層浸漬，然后合模；(3)模壓固化在一定溫度下，將成型模具放置在壓機(jī)上進(jìn)行模壓成型，直至完全固化；(4)打磨毛邊、將周邊修直完全固化后，取出玻璃鋼板材，利用砂輪將毛邊打磨光滑，即可得到透光玻璃鋼板材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚合反應(yīng)釜的溫度為50 90°C； 所述的預(yù)聚時(shí)間為1 16小時(shí)；所述的預(yù)聚液的粘度不超過0. IPa. S，所述的模溫控制在 60 120 。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯的重量比由所用玻纖的折射率而定，使預(yù)聚液完全聚合后所形成的聚合物的折射率與玻纖的折射率的誤差不超過0. 1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的改性單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯、或馬來酸酐，用量為0. 1 5wt%，以預(yù)聚液的總重量計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的脫模劑為硬脂酸，其用量為0.2 5wt%，以預(yù)聚液的總重量計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛脂或環(huán)氧大豆油；所述的增塑劑的用量為0 10wt%，以預(yù)聚液的總重量計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為自由基引發(fā)劑，包括過氧化苯甲酰、過氧化二異丙苯、過氧化叔丁酯、過氧化環(huán)己酮、過氧化環(huán)己酮、偶氮二異丁腈、 偶氮二異庚腈、過氧化甲乙酮-異辛酸鈣的復(fù)配體系或過氧化環(huán)己酮-異辛酸鉀組成的復(fù)配引發(fā)體系；所述的引發(fā)劑的用量為0. 02 3wt%，以單體的總重量計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的玻璃纖維材料為玻璃布、連續(xù)玻纖氈或短切玻纖針刺氈；所述的玻纖的折射率在1. 49 1. 59之間；所述的玻纖為透光玻璃纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高透光熱塑性玻璃鋼板材的制造方法，包括步驟首先制備預(yù)聚液；然后用預(yù)聚液浸漬玻璃纖維后合模；接著在一定溫度下，將成型模具放置在壓機(jī)上進(jìn)行模壓成型，直至完全固化；最后打磨毛邊、將周邊修直，即可得到透光玻璃鋼板材。本發(fā)明通過調(diào)整甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的配比來調(diào)節(jié)聚合物基體的折射率，使基體的折射率與玻璃纖維高度一致，從而制得高透光熱塑性玻璃鋼板材。采用預(yù)聚合的方法制備浸漬液，浸漬液的粘度可以自由控制，對玻纖的浸漬效果很好，在成型的透光玻璃鋼中，利用目視不能觀察到玻纖的存在，透光率最高可做到90％。固化過程中沒有發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，得到的是熱塑性玻璃鋼板材，具有寶貴的二次受熱變形特性。
文檔編號C08F212/08GK102558701SQ201010580639
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者李蘭杰 申請人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司