一種改性碳酸鈣填充不飽和聚酯復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種改性碳酸鈣填充不飽和聚酯復(fù)合材料的制備方法，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]不飽和聚酯樹脂以其優(yōu)良的力學性能和穩(wěn)定的尺寸性，廣泛地應(yīng)用于機械、電氣電子、石油化工行業(yè)、航天航空和武器裝備等結(jié)構(gòu)部件。但是，材料的韌性作為最基本的力學性能在應(yīng)用中顯得非常重要，它是指材料承受瞬間載荷而不被破壞的能力，不飽和聚酯樹脂的韌性和加工性能相對較差。影響了這類材料應(yīng)用范圍的擴大。為了滿足各種特殊領(lǐng)域的需求，國內(nèi)外的一些研究者通過改變樹脂固化條件或者添加纖維、彈性體、無機填料等來改善其性能。但是不飽和聚酯樹脂最大弱點是固化后質(zhì)脆、耐沖擊和耐老化能力較差。制品在使用過程中會逐漸發(fā)生老化并導(dǎo)致性能急劇下降，在戶外條件下引起發(fā)生老化的最主要因素是太陽光中紫外光，在紫外線和氧氣的共同作用下可發(fā)生老化反應(yīng)，使不飽和聚酯樹脂發(fā)生氧化和降解，而且這些反應(yīng)通常按連鎖反應(yīng)機制進行，且受溫度、氧氣、濕度等影響而加速，最終導(dǎo)致制品性能下降，外觀變差，從而大大限制了其應(yīng)用。
[0003]普通的碳酸鈣由于顆粒粒徑較粗，比表面積較小，表面缺乏活性，與聚合物復(fù)合后一般只有填充增量作用，缺乏增強補強作用。納米碳酸鈣與基質(zhì)間存在強的化學作用，不存在界面軟化現(xiàn)象，它們之間的過度層強度高于基質(zhì);納米碳酸鈣粒子形成鏈狀結(jié)構(gòu)，它屬于一次結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)越多，與聚合物物理纏結(jié)的能力越大；納米粒子的表面活化，增加了與聚合物的相互作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前不飽和聚酯樹脂固化后質(zhì)脆、耐沖擊和耐老化能力較差，在戶外條件下由于太陽光中紫外光和氧氣的共同作用下可發(fā)生老化反應(yīng)，使不飽和聚酯樹脂發(fā)生氧化和降解，最終導(dǎo)致制品性能下降的問題，提供了一種改性碳酸鈣填充不飽和聚酯復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明先制得改性碳酸鈣納米粉末，再和云母粉、秸桿灰燼、活性氧化鋅混合后加入偶聯(lián)劑進行反應(yīng)，得到的固體與不飽和聚酯混合得復(fù)合材料，本發(fā)明將不飽和聚酯與改性碳酸鈣進行復(fù)合，充分發(fā)揮納米二氧化鈦的耐熱性和耐老化性能，使其均勻分散于聚合物基體中，使得不飽和聚酯復(fù)合材料的耐老化性能增強，由于碳酸鈣納米粒子大的比表面積、高表面活性特點，可以和不飽和聚酯有很強的相互作用，所以將其填充到聚合物基體中可以提高聚合物復(fù)合材料的強度和韌性。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)取50?60g的氧化鈣加入到100mL的燒杯的，向燒杯中加入200?240mL
100°C的沸水，混合攪拌均勻形成Ca(OH)2漿液，靜置10?12h后用160?180目篩過濾去除雜質(zhì)及大顆粒，之后移入500mL的三口燒餅中；
(2)分別取60?65g聚乙二醇和6?7g多聚磷酸置于500mL的三口燒瓶中，用磁力攪拌器先在常溫下攪拌30?40min，再放入85?90°C的水浴中攪拌反應(yīng)2?3h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，取10?15g反應(yīng)后的產(chǎn)物加入到上述的燒瓶中，機械攪拌25?35min，之后向瓶中通入二氧化碳和氮氣的混合氣，在室溫下反應(yīng)20?30min后停止，之后過濾，將濾渣用去離子水洗滌3?5次，在70?80°C的烘箱中干燥5?6h，得到改性的碳酸鈣納米粒子，所述的混合氣體中二氧化碳:氮氣為6:4 ；
(3)取30?40g上述改性納米碳酸I丐粒子加入高速混合機中，然后向混合機中添加2?4g的云母粉，3?4g的秸桿灰燼，I?5g活性氧化鋅，添加完成后，將混合機升溫至80?85°C，在此溫度下進行攪拌5?8min，攪拌后升高溫度至100?110°C，再添加1.5?2.1g鈦酸酯偶聯(lián)劑后攪拌反應(yīng)10?12min，攪拌后取出反應(yīng)物放入烘箱中在105?110°C下干燥I?2h，SP可；
(4)取25?30g上述得到的固體，按質(zhì)量比1:1與不飽和聚酯混合加入帶有攪拌裝置的100mL的三口燒瓶中，之后向瓶中加入70?80mL的丙酮和2?4滴二丁基錫二月桂酸酯催化劑，將三口燒瓶放入油浴鍋中，升溫至80?90°C，并向瓶中通入氮氣保護氣體，保持在此溫度下反應(yīng)2?3h;
(5)將上述反應(yīng)結(jié)束的三口燒瓶中混合物冷卻至室溫，將瓶中的混合物倒入在
燒杯中，之后向燒杯中加入總質(zhì)量10?15%的線型酚醛樹脂和總質(zhì)量20?25%的丁酮溶劑，在室溫下進行攪拌熟化成膠液，將膠液涂覆在多層玻璃布上，在140?160 1的烘箱中烘干4?5h，烘干后米用平板硫化機在180?185°C和5?6MPa下壓制成型，即可。
[0006]本發(fā)明的應(yīng)用方法:本發(fā)明制得的不飽和聚酯復(fù)合材料的成型溫度為130?150°C、成型壓力0.3?0.4MPa、固化時間為2?2.5h，效果良好可以廣泛應(yīng)用于建筑、化工、電器、醫(yī)藥等領(lǐng)域，用不同模具制造生的產(chǎn)品即使在戶外有太陽光中紫外光照射條件下也不發(fā)生老化反應(yīng)，使產(chǎn)品的使用壽命增長，耐熱性和耐老化性能都得到提高。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明將不飽和聚酯與改性碳酸鈣進行復(fù)合，充分發(fā)揮納米二氧化鈦的耐熱性和耐老化性能，使其均勻分散于聚合物基體中，使得不飽和聚酯復(fù)合材料的耐老化性能增強；
(2)由于碳酸鈣納米粒子大的比表面積、高表面活性特點，可以和不飽和聚酯有很強的相互作用，所以將其填充到聚合物基體中可以提高聚合物復(fù)合材料的強度和韌性。
【具體實施方式】
[0008]首先取50?60g的氧化鈣加入到100mL的燒杯的，向燒杯中加入200?240mL 100°c的沸水，混合攪拌均勻形成Ca(OH)2漿液，靜置10?12h后用160?180目篩過濾除去其中的雜質(zhì)及大顆粒，之后移入500mL的三口燒餅中；分別取60?65g聚乙二醇和6?7g多聚磷酸置于500mL的三口燒瓶中，用磁力攪拌器先在常溫下攪拌30?40min，之后再放入85?90°C的水浴中攪拌反應(yīng)2?3h，反應(yīng)結(jié)束后將瓶中的產(chǎn)物冷卻至室溫，之后取10?15g反應(yīng)后的產(chǎn)物加入到上述的燒瓶中，機械攪拌25?35min，之后向瓶中通入二氧化碳和氮氣的混合氣，在室溫下進行反應(yīng)，反應(yīng)20?30min后結(jié)束，過濾，將得到的濾渣用去離子水洗滌3?5次，在70?80°C的烘箱中干燥5?6h，得到改性的碳酸I丐納米粒子，所述的混合氣體中二氧化碳:氮氣為6:4;取30?40g改性納米碳酸鈣粒子加入高速混合機中，然后向混合機中添加2?4g的云母粉，3?4g的秸桿灰燼，I?5g活性氧化鋅，添加完成后，將混合機升溫至80?85°C，在此溫度下進行攪拌5?8min，攪拌后升高溫度至100?110°C，再添加1.5?2.1g鈦酸酯偶聯(lián)劑后攪拌反應(yīng)10?12min，攪拌后取出反應(yīng)物放入烘箱中在105?110°C下干燥I?2h，即可；取25?30g得到的固體，按質(zhì)量比1:1與不飽和聚酯混合加入帶有攪拌裝置的100mL的三口燒瓶中，之后向瓶中加入70?80mL的丙酮和2?4滴二丁基錫二月桂酸酯催化劑，將三口燒瓶放入油浴鍋中，升溫至80?90°C，并向瓶中通入氮氣保護氣體，保持在此溫度下反應(yīng)2?3h;將反應(yīng)結(jié)束的三口燒瓶中混合物冷卻至室溫，將瓶中的混合物倒入在燒杯中，之后向燒杯中加入總質(zhì)量10?15%的線型酚醛樹脂和總質(zhì)量20?25%的丁酮溶劑，在室溫下進行攪拌熟化成膠液，將膠液涂覆在多層玻璃布上，在140?160 °C的烘箱中烘干4?5h，烘干后米用平板硫化機在180?185°C和5?6MPa下壓制成型，即可。
[0009]實例I
首先取50g的氧化鈣加入到100mL的燒杯的，向燒杯中加入200mL100°C的沸水，混合攪拌均勻形成Ca(OH)2漿液，靜置1h后用160目篩過濾除去其中的雜質(zhì)及大顆粒，之后移入500mL的三口燒餅中；分別取60g聚乙二醇和6g多聚磷酸置于500mL的三口燒瓶中，用磁力攪拌器先在常溫下攪拌30min，之后再放入85°C的水浴中攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后將瓶中的產(chǎn)物冷卻至室溫，之后取1g反應(yīng)后的產(chǎn)物加入到上述的燒瓶中，機械攪拌25min，之后向瓶中通入二氧化碳和氮氣的混合氣，在室溫下進行反應(yīng)，反應(yīng)20min后結(jié)束，過濾，將得到的濾渣用去離子水洗滌3次，在70°C的烘箱中干燥5h，得到改性的碳酸鈣納米粒子，所述的混合氣體中二氧化碳:氮氣為6:4;取30g改性納米碳酸鈣粒子加入高速混合機中，然后向混合機中添加2g的云母粉，3g的秸桿灰燼，Ig活性氧化鋅，添加完成后，將混合機升溫至80°C，在此溫度下進行攪拌5min，攪拌后升高溫度至100°C，再添加1.5g鈦酸酯偶聯(lián)劑后攪拌