[发明专利]一种具有优异阻燃性能的不饱和聚酯树脂复合材料

说明书

本发明公开了一种具有优异阻燃性能的不饱和聚酯树脂复合材料及其制备方法。该不饱和聚酯树脂复合体系包含191型不饱和聚酯树脂单体、固化剂、促进剂、阻燃剂。其中，阻燃剂包括可膨胀石墨(EG)和聚磷酸铵(APP)。其中按重量份数计，不饱和聚酯树脂单体100重量份，固化剂1‑2重量份，促进剂0.5～3重量份，可膨胀石墨1.5‑3重量份，聚磷酸铵6‑7重量份，经40‑80℃固化所得。本发明公开的阻燃型不饱和聚酯树脂材料，具有非常优异的阻燃性能，且综合力学性能优于单独添加等量的可膨胀石墨或聚磷酸铵，使得该材料可以满足更多使用场景的要求。

技术领域

本发明涉及一种具有优异阻燃性能的不饱和聚酯树脂复合材料及其制备方法，属于复合材料及其制备领域。

背景技术

不饱和聚酯树脂(UP)作为热固性树脂的一种，具有优良的力学性能、电性能和耐化学腐蚀等性能，通常以玻璃钢的形式广泛地应用于船舶、汽车工业、建材、电气制品以及轨道交通等行业。但是UP的极限氧指数(LOI)只有19.0％～20.0％，属于易燃材料，同时由于其碳、氢元素含量高且主链带有较多的芳香基团侧基，燃烧过程中会伴随浓烟和有毒气体的生成，大大限制了其在众多领域的应用。因此，研究UP阻燃性并开发出性能优越的UP阻燃复合材料，已成为推广UP应用的一项重要内容。

近年来，随着人们环保意识的增强以及国际环保法规的日益严格，开发无卤阻燃剂成为学术界乃至工业界未来的发展趋势。如今阻燃材料呈低烟、少毒、无卤化的发展趋势，目前用于UP的无卤阻燃剂主要有：金属氢氧化物、氮系和硼系阻燃剂、有机磷系阻燃剂以及膨胀型阻燃剂。聚磷酸铵(APP)作为无机磷–氮系阻燃剂的一种，具有低毒、抑烟、阻燃效率高的特点。在热固性树脂中，APP可单独作为阻燃剂使用，也可以与其它类型阻燃剂复配使用。APP阻燃剂受热分解形成聚偏磷酸，能够促进聚合物脱水成炭，同时在聚合物表面生成热稳定更高的磷酸类化合物，形成膨胀型炭层隔绝空气和热，从而达到阻燃的目的。另外，APP分解会产生多种不可燃气体，这些不可燃气体会稀释可燃气体及氧气浓度，从而延缓燃烧反应的进行。可膨胀石墨(EG)是近年来出现的一种新型无卤阻燃剂，资源丰富、制造简单、价格低廉、无毒、低烟已成为当前膨胀型阻燃剂研究的热点。它是利用石墨能形成层间化合物的特性由天然鳞片石墨经化学处理使其形成某种特殊的层间化合物。可膨胀石墨在高温下体积可膨胀数百倍且膨胀产物有极佳的抗氧化性和耐高温性因而可作为膨胀阻燃剂使用。

发明内容

本发明的主要目的是针对不饱和聚酯树脂的易燃问题，提出一种具有非常优良阻燃性能的不饱和聚酯树脂复合材料及其制备方法。

本发明所采用的技术方案是将可膨胀石墨与聚磷酸铵同时添加到不饱和聚酯树脂中，并协调其配比，使其在尽可能低的添加量下，保证阻燃性的前提下，尽可能的改善其力学性能。

本发明的一种具有优异阻燃性的不饱和聚酯树脂复合材料包含不饱和聚酯树脂单体、固化剂、促进剂、阻燃剂；其中按重量份数计，不饱和聚酯树脂单体100重量份，固化剂1-2重量份，促进剂0.5～3重量份，可膨胀石墨1.5-3重量份，聚磷酸铵6-7重量份。

进一步的，所述的不饱和聚酯树脂为邻苯型通用不饱和聚酯树脂，在常温下呈液态，常用的型号有191型。

进一步的，所述固化剂为2-过氧化丁酮，也即过氧化甲乙酮(MEKP)。

进一步的，所述促进剂为浓度为5％的环烷酸钴溶液，添加比例为1重量份。

进一步的，所述阻燃剂为高聚合度聚磷酸铵6～7重量份，100目的可膨胀石墨1.5～3重量份。

所述的具有优异阻燃性和韧性的不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：按照使用需求将0.5～3重量份的促进剂首先加入100重量份不饱和聚酯树脂中，搅拌均匀(若购买的树脂中商家已加入促进剂，此步可以跳过，也就是说，不需要再另外加入促进剂)；