本发明属于玻璃纤维增强塑料领域,更确切地说,是涉及防制品用片状模塑料,也可称为防爆片状模塑料(即防爆SMC)。 石油、煤炭、化工、医药制药等工业都存在大量的含爆炸性环境。例如,在正常的煤矿井下除了沼气外,还有其他可燃性气体或蒸汽,在油田里,有大量的易挥发,易燃、易爆的碳氢化合物,在制药工业中也有许多易爆炸的氢氧气体车间……。为了安全起见,世界各国对这些爆炸性环境所用的电气设备都制订了严格的规程。
过去,在这些爆炸性环境中,一般使用金属外壳的隔爆型电气设备,存在着重量大,易锈蚀,碰撞易产生火花以及不安全等一系列弊病;而一般的热塑性塑料用于防爆设备、防爆制品,又存在强度低、易产生静电、易燃、易爆等缺点,不适宜作爆炸性环境的设备外壳。
至七十年代末,八十年代初,西欧开始使用由防爆片状模塑料(即防爆SMC)制作的防爆电气设备外壳。它具有抗静电、难燃、强度高、热稳定性好、重量轻、不锈蚀、生产效率高等优点,制造的电气产品容易标准化、系列化。但是,世界各国还没有得到广泛使用,主要原因是原材料的配方复杂、工艺性能差。国外防爆SMC使用的树脂是热稳定性好的间苯二甲酸型的自熄性的不饱和聚酯树脂。而且对分子量的要求相当严格;为了达到表面电阻106~109的半导体性能,通常要添加30%的石墨;同时还包括其他组份,如增稠剂、固化剂、填料、脱膜剂、着色剂等。
目前,国内由防爆SMC制作的防爆电气设备外壳还没有出现。在原材料方面,为了达到自熄性,通常认为需使用自熄性树脂,但目前国内生产的自熄性树脂不能增稠,不能直接用于防爆SMC。此外,国内市场上还没有热稳性好的,导电性的不饱和聚酯树脂,因此,不能满足防爆SMC要求的106~109Ω的表面电阻。
本发明的目地在于,利用我国通用的,通常认为难以达到防爆性能的原材料,通过加入其他组份,配制出满足防爆规程的防爆SMC,使其具备以下特点。
1、表面电阻为106~109;
2、具有良好的自熄性;
3、热变形温度大于200℃。
本发明防爆片状模塑料(即防爆SMC)使用通用的非自熄性的邻苯或间苯二甲酸型的不饱和聚酯树脂作为基体,同时加入三氧化二锑-卤素化合物或-硼化合物系统,以达到自熄性;为了使制成的SMC的热变形温度大于180℃,在树脂体系中采用耐热性高的聚苯乙烯作为低收缩率添加剂;为了达到表面电阻106~109Ω,通常认为需加入30%石墨粉,本发明只需加入3~15%的石墨粉。
本发明的防爆SMC的制作是:将不饱和聚酯树脂、填料、无机化合物、脱膜剂、着色剂、固化剂、增稠剂等组分混炼、分散均匀成混合物,然后浸润玻璃纤维或其制品,从而形成半粘性薄板形片状模塑料;成型肘只需将这种材料两面的隔离膜撕去,按制品面积的50~80%大小裁剪、迭层然后放入加热了的金属模具内,加压若干分钟以上使其固化,即得所需产品。因而,成型方便,生产效率高,制品尺寸精度好,产品容易标准化、系列化,适合于大批量生产。
本发明防爆片状模塑料组成如下(表一)
组份 各组份百分比组成(重量%)
邻苯或间苯二甲酸不饱和 100
聚酯树脂
石墨粉 3~15
三氧化二锑 4~10
卤素化合物 3~10
硼化合物 3~20
碱土金属氧化物或氢氧化物 0~5
聚苯乙烯添加剂 2~50
过苯甲酸叔丁酯 0.5~1
过氧化合物 0~1
短切玻璃纤维或其制品 70~100
下列填料任选一种或若干种 适量
碳酸钙、水合氧化铝、瓷土粉、滑石粉
本发明防爆SMC经测试、试用证明,完全满足防爆性能要求,完全符合防爆电气设备规格的要求,可在135℃条件下长期使用。本发明防爆SMC具体性能数据见表二。
表二、防爆SMC技术性能数据
项目 测试结果 单位
表面电阻 106~109Ω
弯曲强度 ≥1700 kg/cm2
冲击强度 ≥60 kg-cm/cm2
热变形温度 >200 ℃
自熄性 水平燃烧法10秒以下
实施例一:
防爆用SMC料团构成 单位(份)
198#不饱和聚酯树脂 100
过苯甲酸叔丁酯 1
三氧化二锑 10
氯化石蜡 5
硬脂酸锌 2
水合氢氧化铝 30
瓷土 35
石墨 10
氧化镁 1
聚苯乙烯添加剂 20
将上述物料混合均匀后,涂在二张聚乙烯薄膜上,将100份短切玻璃纤维夹在中间。然后在二个钢皮辊中挤压,使树脂糊良好浸渍玻璃纤维,制成SMC坯料,在室温下熟化一天,可撕去薄膜,按产品投影面积50~80%大小裁剪后,放在模具内,在35kg/cm2、130℃~160℃条件下模压成型。
所得SMC制品性能如下:
表面电阻 106~109Ω
弯曲强度 1700kg/cm2
冲击强度 70kg-cm/cm2
自熄性能 水平燃烧法10秒以下
热变形温度 大于200℃
可以在135℃下长期使用。
实施例二:
防爆SMC料团构成 单位(份)
S-818不饱和聚酯树脂 100
过氧化叔丁酯 0.8
过氧化苯甲酰 0.2
三氧化二锑 5
十溴二苯醚 20
硬脂酸锌 2
石墨 10
氧化镁 0.1
氧化钙 0.1
聚苯乙烯添加剂 40
将上述物料混合后,除在二张聚乙烯薄膜上,把100份短切玻璃纤维夹在中间,然后在二个钢辊中挤压,使树脂糊良好浸渍玻璃纤维,制成SMC坯料,并在室温下熟化一天,可撕去薄膜,按产品投影面积的50~80%大小裁剪叠合后,放在模具内,在500kg/cm2,140℃下模压成型。所得防爆SMC制品性能如下:
表面电阻 106~109Ω
弯曲强度 1700kg/cm2
冲击强度 70kg-cm/cm2
自熄性能 水平燃烧法10秒以下
热变形温度 大于200℃
可以在135℃下长期使用。
上述本发明的实施例主要是为了对本发明的目的和构成进一步加以说明,使实施者更容易理解和实施,无论如何不是限制本发明。因此,对那些在本技术领域内训练有素的人员应该很明显的是,可以对本发明混合物中的基本树脂,着色剂、增稠剂、填料以及其他组份的选用和范围作出各种各样的改进,而不偏离本发明的精神实质。