[發(fā)明專利]用于纖維基材的浸漬方法、用于該浸漬方法的液體(甲基)丙烯酸類漿料、其聚合方法和由此得到的結(jié)構(gòu)化制品

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380048360.2
• 申請(qǐng)日: 2013-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN104661804A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P.熱拉爾;J-P.科舒瓦（波萊普拉斯蒂爾吉德萊斯特）;G.霍赫斯泰特;M.格洛坦;C.佩蘭;G.弗朗索瓦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿肯馬法國(guó)公司
• 主分類號(hào): B29C70/48
• 分類號(hào): B29C70/48;C08J5/04;C08F265/06;C08J11/12
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周李軍;呂彩霞

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于纖維基材的浸漬方法、用于實(shí)施該方法的液體組合物和得到的浸漬纖維基材。所述浸漬纖維基材適用于制造機(jī)械或結(jié)構(gòu)化的零件或制品。

具體地，本發(fā)明關(guān)于一種使用主要含有甲基丙烯酸類或丙烯酸類組分的粘稠的液體組合物浸漬纖維基材或長(zhǎng)纖維的工業(yè)方法。該粘稠的組合物在下文中稱為液體(甲基)丙烯酸類漿料。本發(fā)明還涉及一種使用所述漿料預(yù)浸漬的纖維基材，其可用于制造機(jī)械或結(jié)構(gòu)化的零件或制品。

更具體地，使用(甲基)丙烯酸類漿料浸漬纖維基材在封閉的模具中實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明還涉及用于制造機(jī)械或結(jié)構(gòu)化的零件或制品的制造方法和通過該方法得到的三維機(jī)械或結(jié)構(gòu)化零件。

技術(shù)問題

在使用期間必須吸收高應(yīng)力的機(jī)械或結(jié)構(gòu)化的零件或制品廣泛地由復(fù)合材料制造。復(fù)合材料為兩種或更多種非混溶材料的宏觀組合。復(fù)合材料至少由基質(zhì)材料和增強(qiáng)材料組成，所述基質(zhì)材料形成連續(xù)相，用于結(jié)構(gòu)的連結(jié)，所述增強(qiáng)材料具有各種結(jié)構(gòu)，用于機(jī)械性質(zhì)。

使用復(fù)合材料的目的是由復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)性能，如果單獨(dú)使用，由其單獨(dú)的組成不能得到該性能。因此，特別是由于它們與均質(zhì)材料相比更好的機(jī)械性能(較高的拉伸強(qiáng)度、較高的拉伸模量、較高的斷裂韌性)和它們的低密度，復(fù)合材料廣泛用于若干工業(yè)部門，例如建筑、汽車、航空、運(yùn)輸、休閑、電子儀器和運(yùn)動(dòng)。

鑒于在工業(yè)規(guī)模中的體積，最重要的一類是具有有機(jī)基質(zhì)的復(fù)合材料，其中基質(zhì)材料通常為聚合物。聚合復(fù)合材料的主要的基質(zhì)或連續(xù)相為熱塑性聚合物或熱固性聚合物。

熱固性聚合物由交聯(lián)的三維結(jié)構(gòu)組成。通過固化在所謂的預(yù)聚物內(nèi)的反應(yīng)性基團(tuán)，得到交聯(lián)。固化例如可通過加熱聚合物鏈而得到，以便使材料交聯(lián)和永久硬化。

為了制備聚合復(fù)合材料，將預(yù)聚物與其它組分(例如玻璃珠或纖維或其后潤(rùn)濕或浸漬和固化的其它組分)混合。用于熱固性聚合物的預(yù)聚物或基質(zhì)材料的實(shí)例為不飽和聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧或酚類物質(zhì)。

熱固性聚合物基質(zhì)的一個(gè)主要缺點(diǎn)為其剛性?；|(zhì)不能容易地以其它形式成型。一旦聚合物已固化，則形式固定。這也使得熱固性復(fù)合材料和包含所述熱固性復(fù)合材料的制造的機(jī)械或結(jié)構(gòu)化零件或制品的再循環(huán)變得困難，它們?cè)谒鄰S中燃燒或被棄置到垃圾場(chǎng)中。

熱塑性聚合物由不交聯(lián)的直鏈或支化聚合物組成。將熱塑性聚合物加熱，以混合生產(chǎn)復(fù)合材料所需的組分，并且冷卻以固化。使用熱塑性聚合物來制造復(fù)合材料的限制是它們?cè)谌廴跔顟B(tài)下的高粘度，以便均質(zhì)浸漬例如纖維基材。如果熱塑性樹脂有足夠流動(dòng)性，僅可實(shí)現(xiàn)通過熱塑性聚合物潤(rùn)濕或正確浸漬纖維。為了使熱塑性聚合物具有低粘度或足夠的流動(dòng)性，應(yīng)降低鏈長(zhǎng)或分子量。然而，太低的分子量對(duì)復(fù)合材料和機(jī)械或結(jié)構(gòu)化零件的性能(尤其是它們的機(jī)械性質(zhì)，如變形模量)具有不利影響。

在熱塑性聚合物的重要方式中，降低粘度的另一種方式是提高溫度。因此，連續(xù)工作溫度相對(duì)高，超過200℃，由于涉及高能量成本，提高復(fù)合材料和機(jī)械或結(jié)構(gòu)化的零件的經(jīng)濟(jì)成本。此外，如果溫度太高，熱塑性聚合物傾向于降解，對(duì)于具有高熔點(diǎn)的半結(jié)晶熱塑性聚合物尤其如此，例如聚酰胺例如PA6.6、聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)或聚苯硫醚(PPS)。該熱誘導(dǎo)的降解得到在纖維基材上聚合物基質(zhì)的降低分子量，這對(duì)于復(fù)合材料和機(jī)械或結(jié)構(gòu)化零件的連結(jié)是重要的。

浸漬纖維基材的另一種方式是在有機(jī)溶劑中溶解熱塑性聚合物。然而，該方法需要很多溶劑，這些溶劑必須蒸發(fā)。使用大量溶劑，存在關(guān)于能量和污染的環(huán)境問題。

制備尤其是具有纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料、用于纖維基材的浸漬方法和包含所述熱塑性復(fù)合材料的制造的機(jī)械或結(jié)構(gòu)化零件或制品存在限制或缺點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是解決以上提及的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的一個(gè)目的是具有包含熱塑性復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)零件，其具有令人滿意的機(jī)械性質(zhì)，例如高剛度和至少15?Gpa的楊氏模量。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是具有包含熱塑性復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)零件，其具有令人滿意的抗UV性。

本發(fā)明的另一目的是具有包含熱塑性復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)零件，由于一定的柔韌性，其可轉(zhuǎn)換和成型。

本發(fā)明的再一個(gè)目的是在浸漬期間，完全、正確并且采用均質(zhì)方式潤(rùn)濕纖維基材。例如由氣泡和空隙造成的纖維潤(rùn)濕的任何缺陷降低結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械性能。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是結(jié)構(gòu)零件的再循環(huán)，包括不滿足品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合材料或結(jié)構(gòu)零件或磨損的結(jié)構(gòu)零件。再循環(huán)應(yīng)理解為回收至少一部分用過的原料。這指研磨和再利用熱塑性聚合物。這還意味著例如可回收來自復(fù)合材料的熱塑性基質(zhì)的單體。