[发明专利]一种非碱金属体系增稠的不饱和聚酯树脂组合物及其团状模塑料

说明书

一种非碱金属体系增稠的不饱和聚酯树脂组合物及其团状模塑料,主要解决模塑料在加热受压流动时极易出现固液相分离的问题。该组合物的主体为多种不饱和聚酯树脂的配合，其特征为改性不饱和聚酯树脂的引入。改性不饱和聚酯树脂的特殊作用和优选的无机填料粒径与配比，有效改善了该模塑料的稳定性，由于不采用传统的碱金属体系进行增稠，故无需额外的前预混和后熟化等粘度控制工序，也不用加入昂贵的降粘剂和浸润剂，可节省生产设备的能耗。本发明所涉及的团状模塑料可采用模压、移送、注射三种成型工艺，所制得成型品相比碱金属体系增稠的同等品具有更良好的薄壁外观和机械强度。

技术领域

本发明涉及高分子材料中热固性玻璃纤维增强复合材料的技术领域，具体为一种非碱金属体系增稠的不饱和聚酯树脂组合物及其团状模塑料。

背景技术

随着国内电气行业技术的飞速发展，以往在断路器外壳中大量采用的电木和陶瓷等传统材料的缺点日益浮现，如前者的机械强度、耐电性能、尺寸稳定性等指标已不能满足不断提高的产品要求；而后者虽然化学性质稳定，却有硬而脆、易碎裂等难以解决的问题。故两者均逐渐被新一代的热固性塑料——团状模塑料所替代，这是一种主要由不饱和聚酯树脂、填料和短切玻璃纤维以及各种添加剂经充分混合而成的预浸料。

然而，为了保证其成型品机械强度这一关键指标符合塑壳断路器用材料的高规格，不饱和聚酯树脂基的模塑料就必须大量加入纤维较长的短切玻璃纤维进行增强，但随着玻璃纤维含量的增加和长度的提高，无机填料和玻璃纤维本身被树脂浸润的效果必然会趋于劣化，外加物料的整体粘度较低，使得模塑料在加热受压流动时极易出现固液相分离的倾向，被分离出的固相由于缺乏树脂裹覆，成型完毕时就会表现为很多大小各异的白色花斑，杂乱分布在成型品的表面，尤其是在壁厚较薄的位置较为密集且格外明显。为此，国内外众多企业单位和学术机构就该问题进行了大量研究并取得了相当的成果。

专利US4263198公开了一种适用于不饱和聚酯树脂基复合材料的化学增稠剂，其具体成分为元素周期表中II A族的碱金属氧化物。该种化学增稠剂的应用现已成为业界较经典的解决方案，如在团状模塑料的不饱和聚酯树脂中预先

1、不饱和聚酯树脂的品质控制方面：不饱和聚酯树脂的数均分子量和酸价，都会对稠化过程中的粘度上升曲线有严重影响，最终影响到树脂乃至团状模塑料的平均粘度。而很多生产团状模塑料的厂商本身并不生产树脂，故不具备相应的检测手段及规格指标加以控制。

2、增稠剂的使用方面：作为增稠剂使用的碱金属氧化物大多容易吸潮，而增稠过程对于体系中的水分有着极其严格的要求，如使用氧化镁时0.1％～0.8％的微量水能使增稠加速，但超过1％时增稠效果反而比无水还差，超过1.5％则可能导致增稠失败、树脂残粘而材料沾手。故有的厂商会将碱金属氧化物与非活性的树脂载体混合使用以降低其吸湿性，但这种方法会大幅提高增稠剂分散均匀的难度，糊状的增稠剂需要额外的高速搅拌预混来保证体系均一，这是一种普通的树脂罐和捏合机不能胜任的混合过程，必须添置额外的设备完成，并花费额外人力来进行管理。

3、后期熟化的过程管控方面：在影响树脂增稠的各种因素中，温度是最重要的因素——过低不能达到增稠效果；过高则会严重降低团状模塑料最终的流动性和加工性。常规的碱金属氧化物增稠不饱和聚酯树脂模塑料，需要30～50℃的环境温度进行后熟化，短须数小时、长则达数天，至少是混合过程用时的数倍以上，在实际量产中就需要额外搭建烘房来加以实现，不仅会占用可观的人力和物力，还会大幅延长生产周期。

除了单独使用碱金属氧化物进行配位络合增稠外，在《玻璃钢/复合材料》2012年第2期的《TDI增稠改性SMC研究》和同年第3期的《MDI改性BMC研究 研究》中，有研究人员提出了一种碱金属氧化物结合甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等二元异氰酸酯化合物进行互穿网状增稠的新思路，虽然相比传统的碱金属体系增稠，该增稠工艺可以在一定程度上提高团状模塑料的使用性能和贮存寿命，但仍不能省去后期熟化这一最为耗时的工序。且二元异氰酸酯化合物的价格相对团状模塑料中的其它原料较高，在实际量产中投入使用会进一步加剧成本问题。