[發(fā)明專(zhuān)利]增強(qiáng)復(fù)合材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210145866.2
• 申請(qǐng)日: 2006-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102731803A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得·克利福德·霍奇森
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 高級(jí)復(fù)合材料國(guó)際有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08J5/08
• 分類(lèi)號(hào): C08J5/08;C08K9/04;C08K9/06;C08K7/02;C08K7/14;C08L101/00
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王旭

本申請(qǐng)是中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)200680047554.0的分案申請(qǐng)。所述中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)200680047554.0的申請(qǐng)日是2006年10月17日并且其發(fā)明名稱為《增強(qiáng)復(fù)合材料》。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增強(qiáng)復(fù)合材料，并且具體地，涉及纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料。然而，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于這種具體應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中的現(xiàn)有技術(shù)的任何討論決不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是承認(rèn)這種現(xiàn)有技術(shù)是廣泛已知的，或者構(gòu)成在該領(lǐng)域中的普通常識(shí)的一部分。

纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料在本領(lǐng)域中是已知的，并且通常通過(guò)使固化性樹(shù)脂與反應(yīng)性稀釋劑在自由基引發(fā)劑的存在下反應(yīng)而制備。通常，固化性樹(shù)脂是不飽和的聚酯樹(shù)脂，并且反應(yīng)性稀釋劑是乙烯基單體。通常在配方中包含增強(qiáng)材料如玻璃纖維以提供尺寸穩(wěn)定性和韌性。這種增強(qiáng)復(fù)合材料用于許多關(guān)鍵的工業(yè)應(yīng)用，包括建筑、汽車(chē)、航空航天、海運(yùn)和耐腐蝕產(chǎn)品。

對(duì)于常規(guī)的玻璃纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料，纖維長(zhǎng)度通常在約12mm至在例如燈絲電源繞組的情況下達(dá)數(shù)十米的范圍內(nèi)。在這些玻璃纖維聚合物復(fù)合材料中，大部分纖維通過(guò)機(jī)械摩擦被固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫⑶依w維與樹(shù)脂基體只有較弱的結(jié)合。因此，這些聚合物復(fù)合材料的性能主要?dú)w結(jié)于所用的纖維的長(zhǎng)度，并且在這些復(fù)合材料中，在纖維和樹(shù)脂之間存在不連續(xù)/間隙。在樹(shù)脂基體中引起的裂紋發(fā)現(xiàn)很難跳過(guò)間隙，因此，在這些復(fù)合材料中，在樹(shù)脂中引起的裂紋通常停止在樹(shù)脂邊界，并且不到達(dá)玻璃表面。然而，常規(guī)的玻璃纖維復(fù)合材料具有許多缺點(diǎn)。例如，難以在固化之前用樹(shù)脂“潤(rùn)濕”纖維，并且甚至長(zhǎng)纖維在整個(gè)復(fù)合材料中的分散是困難的，特別是對(duì)于復(fù)雜部件而言。

另外，這種常規(guī)的玻璃增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料受到它們的通常需要手工成層的生產(chǎn)技術(shù)的限制，或者在模具的形狀和復(fù)雜性方面非常受限制。

為了克服這些缺點(diǎn)，可以使用很短的玻璃纖維。VSFPLC或者極短纖維可聚合液體復(fù)合材料可以制造拉伸強(qiáng)度大于80MPa、撓曲強(qiáng)度大于130MPa的層壓體。VSFPLC是很短的表面處理的增強(qiáng)纖維和可聚合樹(shù)脂/熱固性如UP樹(shù)脂、乙烯基官能樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯樹(shù)脂的懸浮液。纖維的長(zhǎng)度被保持得很短，使得它們不使液體粘度增加至樹(shù)脂纖維混合物不再是可噴射或可泵送的程度。VSFPLC可以用于在開(kāi)放式和封閉式模塑應(yīng)用中代替標(biāo)準(zhǔn)的纖維玻璃布置(layout)，并且還可以在樹(shù)脂注射模塑和旋轉(zhuǎn)模塑應(yīng)用中用作熱塑性塑料的替代品。

然而，通常需要纖維與基體的結(jié)合方面的改進(jìn)，因?yàn)檫@些很短的玻璃纖維太短而不能被機(jī)械地“嵌”入基體中。使用偶聯(lián)劑涂覆增強(qiáng)纖維可以提供纖維與基體結(jié)合方面的提高。例如，通常使用的一種偶聯(lián)劑是DowCorning?Z-6030，它是含有甲基丙烯酸酯反應(yīng)性有機(jī)基團(tuán)和3個(gè)甲氧基甲硅烷基的雙官能硅烷。Dow?Corning?Z-6030與有機(jī)熱固性樹(shù)脂以及無(wú)機(jī)材料如玻璃纖維反應(yīng)。雖然這些偶聯(lián)劑可以改善纖維與基體的結(jié)合，但是增強(qiáng)的聚合物復(fù)合材料的實(shí)用性受到限制，因?yàn)樗鼈円子陔S時(shí)間而脆化。有時(shí)需要具有更大的撓性和韌性的產(chǎn)品。

在PCT專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU01/01484(國(guó)際公布WO?02/40577)中已經(jīng)進(jìn)行嘗試來(lái)解決一些這樣的缺點(diǎn)，其中在涂覆玻璃增強(qiáng)纖維之前，使偶聯(lián)劑預(yù)聚以“塑化界面”。預(yù)聚的偶聯(lián)劑的意圖是在纖維和主體樹(shù)脂之間提供橡膠狀中間相，從而產(chǎn)生具有提高的抗沖擊性和強(qiáng)度的產(chǎn)品。然而，在上述PCT的情況下，長(zhǎng)期脆化仍然是問(wèn)題。在極短纖維可聚合液體復(fù)合材料中，在纖維和樹(shù)脂之間沒(méi)有空氣間隙。在VSFPLC中，樹(shù)脂以化學(xué)方式結(jié)合到樹(shù)脂基體上，并且在樹(shù)脂和纖維之間沒(méi)有間隙。在樹(shù)脂基體中引起的裂紋直接蔓延到纖維表面上。所有蔓延的裂紋的能量集中在玻璃纖維上的點(diǎn)，并且能量足以使纖維裂開(kāi)。可以在硅烷處理的纖維的斷裂面上看到大量的這種證據(jù)。對(duì)于具有大于100MPa的撓曲強(qiáng)度的層壓體尤其是這樣。

本發(fā)明的一個(gè)目的是克服或改善上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)中的至少一個(gè)或者提供一種有用的替代品。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種用于制備增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，所述方法包括：將至少一種固化性樹(shù)脂和多根增強(qiáng)纖維組合；以及使至少一種固化性樹(shù)脂固化，鄰近增強(qiáng)纖維的固化樹(shù)脂限定中間相，其中處理增強(qiáng)纖維使得中間相的性能基本上等于主體固化樹(shù)脂的性能。