一种高强度玻璃钢及其制备方法与流程

1.本发明涉及纤维增强塑料领域，尤其是涉及一种高强度玻璃钢及其制备方法。


背景技术：

2.玻璃钢也称纤维增强塑料，一般由玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂制得。其中，玻璃钢具有轻质高强、耐腐蚀等优点，能够代替一些由钢材制造的机器外壳、阀门、管道等。
3.目前，随着城市化建设的不断推进，玻璃钢的需求与产量越来越大。但与此同时，不可避免地产生了大量的玻璃钢废料。若将这些玻璃钢废料直接填埋处理，不仅造成资源的浪费，还容易造成环境污染，因为这些玻璃钢废料在自然环境中是难以完全降解。
4.为了减少环境污染、提高资源的利用率，相关技术中采用玻璃钢废料来制作压制加强板，该压制加强板的原料包括不饱和聚酯、玻璃钢废料、硅烷偶联剂、玻璃纤维等。其中，该压制加强板对玻璃钢废料进行了有效回收，减少了环境的污染，具有重大的经济意义。但是，上述加入了玻璃钢废料制作的压制加强板强度较低，使用范围较窄。


技术实现要素：

5.为了采用玻璃钢废料制备一种强度较高的玻璃钢，本技术提供一种高强度玻璃钢及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种高强度玻璃钢，采用如下的技术方案：一种高强度玻璃钢，包括以下重量份的原料：不饱和聚酯：100份聚酯玻璃钢废料：60份玻璃纤维：22-35份硅烷偶联剂：1-3份乙烯-丁烯共聚物：10.2-15.8份抗氧化剂：0.8-1.6份耐候助剂：4-8份过氧化物固化剂：2-4份促进剂：0.2-1份所述不饱和聚酯包括间苯型不饱和聚酯和乙烯基树脂，所述间苯型不饱和聚酯和乙烯基树脂的重量比为(3-4):1。
7.通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂与乙烯-丁烯共聚物共同作用时，聚酯玻璃钢废料能均匀分散于不饱和聚酯中，从而得到较为均匀的基体树脂，此外，玻璃纤维也能够均匀分散于基体树脂中，有利于获得具有较高强度的玻璃钢；另外，本技术中不饱和聚酯采用间苯型不饱和聚酯和乙烯基树脂两者的混合物，有利于进一步提高各物料之间的相容性，从而提高玻璃钢的拉伸强度。
8.可选的，所述玻璃纤维为改性玻璃纤维，所述改性玻璃纤维的制备方法包括以下步骤：sa、将玻璃纤维加入体积浓度为1-5％的氢氟酸溶液中超声浸泡，取出，水洗并干燥后得到预处理玻璃纤维a；sb、将100重量份预处理玻璃纤维a与10-20重量份纳米二氧化硅均匀混合后，压制，使纳米二氧化硅附着在预处理玻璃纤维上，得到预处理玻璃纤维b；sc、往有机硅树脂中加入预处理玻璃纤维b，搅拌均匀后，浸泡，捞出，干燥，得到改性玻璃纤维。
9.通过采用上述技术方案，玻璃纤维经氢氟酸溶液超声浸泡后，更便于将纳米二氧化硅附着在玻璃纤维上，从而使得有机硅树脂能够更稳定地附着在玻璃纤维的外侧，有利于改善玻璃纤维的耐磨性能，从而进一步提高玻璃钢的拉伸强度。
10.可选的，所述有机硅树脂的粘度为80-100mpa.s。
11.通过采用上述技术方案，有机硅树脂的粘度为80-100mpa.s时，有助于有机硅树脂粘附在玻璃纤维上。
12.可选的，sc步骤，有机硅树脂的温度控制在40-50℃。
13.通过采用上述技术方案，有机硅树脂的温度控制在40-50℃，更有利于有机硅树脂渗入玻璃纤维中，从而形成更稳定的包覆膜，能够对玻璃纤维进行更好的保护。
14.可选的，所述耐候助剂选用紫外线吸收剂、水杨酸酯类紫外线吸收剂、受阻类光稳定剂中的任意一种或几种的组合物。
15.通过采用上述技术方案，紫外线吸收剂、水杨酸酯类紫外线吸收剂、受阻类光稳定剂均能提高玻璃钢的耐候性能。
16.可选的，所述耐候助剂包括紫外线吸收剂和受阻类光稳定剂，所述紫外线吸收剂与受阻类光稳定剂的重量比为1：(3-4)。
17.通过采用上述技术方案，紫外线吸收剂能够降低紫外线对高分子材料的影响，受阻类光稳定剂能捕获高分子材料在紫外线作用下产生的活性自由基，两者协同作用，能够进一步提高玻璃钢的耐候性能。
18.可选的，所述抗氧化剂选用抗氧化剂1024、抗氧化剂1010、抗氧化剂1076中的任意一种或几种的组合物。
19.通过采用上述技术方案，抗氧化剂1024、抗氧化剂1010、抗氧化剂1076与不饱和树脂、聚酯玻璃钢废料的相容性较好，能够均匀地分散在玻璃钢中，延缓玻璃钢的老化。
20.可选的，所述过氧化物固化剂选用过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮或过氧化苯甲酸叔丁酯中的任意一种或几种的组合物。
21.通过采用上述技术方案，过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮或过氧化苯甲酸叔丁酯能够促进玻璃钢固化成型，从而获得具有较高拉伸强度的玻璃钢。
22.可选的，所述促进剂选用环烷酸钴、n,n-二甲基苯胺中的任一种或两种的组合物。
23.通过采用上述技术方案，环烷酸钴、n,n-二甲基苯胺常用于不饱和聚酯的促进剂，能够促进玻璃钢的固化成型。
24.第二方面，本技术提供一种高强度玻璃钢的制备方法，包括以下步骤：将不饱和聚酯、聚酯玻璃钢废料、乙烯-丁烯共聚物边搅拌边加热至熔融状态，得
到a料；将玻璃纤维、硅烷偶联剂、抗氧化剂、耐候助剂、过氧化物固化剂、促进剂加入a料中，搅拌反应，浇注，固化后得到玻璃钢。
25.采用上述方法制备玻璃钢具有工艺步骤简单，设备要求低的优点。
26.综上所述，本技术具有以下有益效果：1.本技术中采用聚酯玻璃钢废料来制备玻璃钢，在提高聚酯玻璃钢废料利用率的同时获得了一种拉伸强度较高的玻璃钢；2.本技术通过对玻璃纤维进行改性，改善了玻璃纤维的耐磨性能，从而进一步提高了玻璃钢的拉伸强度。
具体实施方式
27.以下结合实施例和对比例对本技术作进一步详细说明。
28.间苯型不饱和聚酯购于常州凯诺思复合材料有限公司，货号kns-sz(117)；乙烯基树脂购于常州凯诺思复合材料有限公司，型号4401；乙烯-丁烯共聚物购于东莞市广源新材料科技有限公司，牌号为hm 7289；聚酯玻璃钢废料由聚酯玻璃钢管破碎后制得。实施例
29.实施例1一种高强度玻璃钢，其制备方法包括以下步骤：s1、将75kg间苯型不饱和聚酯、25kg乙烯基树脂、60kg聚酯玻璃钢废料、10.2kg乙烯-丁烯共聚物边搅拌边加热至熔融状态，得到a料；s2、将22kg玻璃纤维、1kg硅烷偶联剂kh550、0.8kg抗氧化剂1024、8kg紫外线吸收剂uvp-327、2kg过氧化苯甲酰、1kgn,n-二甲基苯胺加入a料中，以600r/min的搅拌速度搅拌反应60min，浇注，固化后得到玻璃钢。
30.实施例2一种高强度玻璃钢，其制备方法包括以下步骤：s1、将80kg间苯型不饱和聚酯、20kg乙烯基树脂、60kg聚酯玻璃钢废料、12.5kg乙烯-丁烯共聚物边搅拌边加热至熔融状态，得到a料；s2、将28kg玻璃纤维、2kg硅烷偶联剂kh550、1.2kg抗氧化剂1024、6kg紫外线吸收剂uvp-327、3kg过氧化苯甲酰、0.5kgn,n-二甲基苯胺加入a料中，以700r/min的搅拌速度搅拌反应45min，浇注，固化后得到玻璃钢。
31.实施例3一种高强度玻璃钢，其制备方法包括以下步骤：s1、将80kg间苯型不饱和聚酯、20kg乙烯基树脂、60kg聚酯玻璃钢废料、15.8kg乙烯-丁烯共聚物边搅拌边加热至熔融状态，得到a料；s2、将35kg玻璃纤维、3kg硅烷偶联剂kh550、1.6kg抗氧化剂1024、4kg紫外线吸收剂uvp-327、4kg过氧化苯甲酰、0.2kgn,n-二甲基苯胺加入a料中，以800r/min的搅拌速度搅拌反应30min，浇注，固化后得到玻璃钢。
32.实施例4一种高强度玻璃钢，与实施例2的区别在于：
本实施例中玻璃纤维为改性玻璃纤维，改性玻璃纤维的制备方法为：sa、往粘度为80mpa.s的常温有机硅树脂中加入玻璃纤维，搅拌均匀后，浸泡1h，捞出，干燥，得到改性玻璃纤维。
33.实施例5一种高强度玻璃钢，与实施例2的区别在于：本实施例中玻璃纤维为改性玻璃纤维，改性玻璃纤维的制备方法为：sa、将玻璃纤维加入体积浓度为5％的氢氟酸溶液中超声浸泡0.5h，取出，水洗并干燥后得到预处理玻璃纤维a；sb、往粘度为80mpa.s的常温有机硅树脂中加入预处理玻璃纤维a，搅拌均匀后，浸泡1h，捞出，干燥，得到改性玻璃纤维。
34.实施例6一种高强度玻璃钢，与实施例2的区别在于：本实施例中玻璃纤维为改性玻璃纤维，改性玻璃纤维的制备方法为：sa、将玻璃纤维加入水中超声浸泡0.5h，取出，干燥后得到预处理玻璃纤维a；sb、将100kg预处理玻璃纤维a与10kg纳米二氧化硅均匀混合后，压制，使纳米二氧化硅附着在预处理玻璃纤维上，得到预处理玻璃纤维b；sc、往粘度为80mpa.s的常温有机硅树脂中加入预处理玻璃纤维b，搅拌均匀后，浸泡1h，捞出，干燥，得到改性玻璃纤维。
35.实施例7一种高强度玻璃钢，与实施例2的区别在于：本实施例中玻璃纤维为改性玻璃纤维，改性玻璃纤维的制备方法为：sa、将玻璃纤维加入体积浓度为5％的氢氟酸溶液中超声浸泡0.5h，取出，水洗并干燥后得到预处理玻璃纤维a；sb、将100kg预处理玻璃纤维a与10kg纳米二氧化硅均匀混合后，压制，使纳米二氧化硅附着在预处理玻璃纤维上，得到预处理玻璃纤维b；sc、往粘度为80mpa.s的常温有机硅树脂中加入预处理玻璃纤维b，搅拌均匀后，浸泡1h，捞出，干燥，得到改性玻璃纤维。
36.实施例8一种高强度玻璃钢，与实施例2的区别在于：本实施例中玻璃纤维为改性玻璃纤维，改性玻璃纤维的制备方法为：sa、将玻璃纤维加入体积浓度为1％的氢氟酸溶液中超声浸泡2h，取出，水洗并干燥后得到预处理玻璃纤维a；sb、将100kg预处理玻璃纤维a与20kg纳米二氧化硅均匀混合后，压制，使纳米二氧化硅附着在预处理玻璃纤维上，得到预处理玻璃纤维b；sc、往粘度为100mpa.s的常温有机硅树脂中加入预处理玻璃纤维b，搅拌均匀后，浸泡2h，捞出，干燥，得到改性玻璃纤维。
37.实施例9一种高强度玻璃钢，与实施例7的区别在于：sc步骤，有机硅树脂的温度控制在45℃。
38.实施例10一种高强度玻璃钢，与实施例9的区别在于：6kg紫外线吸收剂uvp-327采用1.3kg紫外线吸收剂uvp-327与4.7kg光稳定剂744代替。
39.对比例对比例1一种玻璃钢，与实施例2的区别在于：乙烯-丁烯共聚物采用等量的硅烷偶联剂kh550代替。
40.对比例2一种玻璃钢，与实施例2的区别在于：硅烷偶联剂kh550采用等量的乙烯-丁烯共聚物代替。
41.对比例3一种玻璃钢，与实施例2的区别在于：聚酯玻璃钢废料采用等量的不饱和聚酯代替。
42.性能检测数据拉伸强度：参照gb/t 1447-2005《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》进行测试。
43.表1实施例1-9与对比例1-3中玻璃钢的性能检测数据
注：老化方法为同一环境下暴晒90天。
44.结合本技术实施例2与对比例1-2并结合表1可知：当采用聚酯玻璃钢废料来制备玻璃钢时，若乙烯-丁烯共聚物采用等量的硅烷偶联剂代替或者硅烷偶联剂采用等量的乙烯-丁烯共聚物代替，均会导致玻璃钢拉伸强度的下降。其中，乙烯-丁烯共聚物采用等量的硅烷偶联剂kh550代替时，玻璃钢的拉伸强度下降幅度最大。据此，发明人猜测本技术中的硅烷偶联剂与乙烯-丁烯共聚物具有协同提高玻璃钢的拉伸强度的作用，原因可能是硅烷偶联剂与乙烯-丁烯共聚物共同作用时，聚酯玻璃钢废料能均匀分散于不饱和聚酯中，从而得到较为均匀的基体树脂，此外，玻璃纤维也能够均匀分散于基体树脂中，有利于获得具有较高强度的玻璃钢。
45.结合本技术实施例2与实施例4-7并结合表1可知：实施例4中的改性玻璃纤维直接由有机硅树脂对玻璃纤维进行改性制得，对应的玻璃钢的拉伸强度增大；实施例5中的改性玻璃纤维先采用氢氟酸溶液对玻璃纤维进行超声浸泡得到预处理玻璃纤维a后，再采用有机硅树脂对预处理玻璃纤维a进行改性处理制得，对应的玻璃钢的拉伸强度也增大，但增长幅度低于实施例4中玻璃钢的增长幅度；实施例6中的改性玻璃纤维先采用水对玻璃纤维进行超声浸泡得到预处理玻璃纤维a后，再往预处理玻璃纤维a上压覆纳米二氧化硅得到预处理玻璃纤维b，最后再采用有机硅树脂对预处理玻璃纤维b进行改性处理制得，对应的玻璃钢的拉伸强度也增大，增长幅度略大于实施例4中玻璃钢的增长幅度；实施例7中的改性玻璃纤维先采用氢氟酸溶液对玻璃纤维进行超声浸泡得到预处理玻璃纤维a后，再往预处理玻璃纤维a上压覆纳米二氧化硅得到预处理玻璃纤维b，最后再采用有机硅树脂对预处理玻璃纤维b进行改性处理制得，对应的玻璃钢的拉伸强度增大，且增长幅度远大于实施例4-6中玻璃钢的增长幅度。对此，发明人猜测原因可能是，玻璃纤维经氢氟酸溶液超声浸泡后，
更便于将纳米二氧化硅附着在玻璃纤维上，从而使得有机硅树脂能够更稳定地附着在玻璃纤维的外侧，有利于改善玻璃纤维的耐磨性能，从而减少了玻璃纤维在加工过程中因结构损坏而导致的对塑料增强作用减弱的问题。
46.结合本技术实施例7、实施例9并结合表1可知：实施例9中制得的玻璃钢的拉伸强度优于实施例7中的玻璃钢的拉伸强度；其中，实施例7与实施例9的区别在于，实施例9在制备改性玻璃纤维的sc步骤中，控制有机硅树脂的温度为45℃。据此，发明人猜测控制有机硅树脂的温度为45℃时，更有利于有机硅树脂渗入玻璃纤维中，从而形成更稳定的包覆膜，能够对玻璃纤维进行更好的保护。
47.结合本技术实施例9、实施例10与对比例3并结合表1可知：耐候助剂采用紫外线吸收剂和受阻类光稳定剂两者的组合物时，更有利于提高玻璃钢的耐老化性能。另外，实施例10中制得的玻璃钢的强度性能与对比例3中未掺入聚酯玻璃钢废料的玻璃钢的强度性能相近。