专利汇可以提供增强复合材料专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种增强 复合材料 及其生产方法。所述复合材料包含具有 增强材料 的至少一种 固化 树脂 。优选地,所述增强材料是多根玻璃 纤维 ,所述多根玻璃纤维被处理使得基本上包围每一根纤维的中间相的性能基本上等于主体固化树脂的性能。所述纤维处理可以选自 聚合物 涂覆、疏 水 表面涂覆、自由基 抑制剂 的表面涂覆或降低所述纤维的总表面积。与常规的玻璃纤维增强材料相比,本发明的增强复合材料提供提高的长期机械性能。,下面是增强复合材料专利的具体信息内容。
1.一种用于制备增强复合材料的方法,所述方法包括:将至少一种固 化性树脂和多根增强纤维组合;以及使所述至少一种固化性树脂固化,邻 近所述增强纤维的固化树脂限定中间相,其中处理所述增强纤维使得所述 中间相的性能基本上等于主体固化树脂的性能。
2.一种用于处理在包含固化性树脂的复合材料中使用的增强纤维的 方法,所述方法包括下列步骤:将聚合物涂层、亲水表面涂层或自由基抑 制剂涂层中的一种或多种涂覆到所述增强纤维上,使得在使用中,邻近所 述增强纤维的固化树脂限定中间相,所述中间相具有与主体固化树脂的性 能基本上相等的性能。
3.根据权利要求1或权利要求2的方法,所述方法包括将偶联剂偶联 到所述增强纤维上的步骤。
4.根据权利要求3的方法,其中所述偶联剂是乙烯基官能的硅烷。
5.根据权利要求4的方法,其中所述偶联剂选自Dow Corning Z-6030、 Z-6032和Z-6075。
6.根据在前权利要求中任一项的方法,其中所述增强纤维是玻璃纤 维。
7.根据权利要求6的方法,其中所述玻璃纤维的长度在约100和1000 微米之间。
8.根据在前权利要求中任一项的方法,其中所述性能包括选自强度、 韧性和脆性或它们的组合中的机械性能。
9.根据在前权利要求中任一项的方法,其中所述性能包括选自密度、 交联密度、耐化学性、分子量和结晶度或它们的组合中的物理或化学性 能。
10.根据在前权利要求中任一项的方法,所述方法包括将聚合物与所 述至少一种固化性树脂组合以制备聚合物改性的树脂的步骤。
11.根据权利要求10的方法,其中将所述聚合物与所述至少一种固化 性树脂在约5至50%w/w之间组合。
12.根据权利要求10或权利要求11的方法,其中所述固化性树脂被 选择或者被所述聚合物改性以具有预定的性能。
13.根据权利要求12的方法,其中所述性能选自抗撕裂性、强度、韧 性和抗脆化性中的一种或多种。
14.根据权利要求10至13中任一项的方法,其中当在标准挠曲试验 中测试时,所述固化树脂具有大于约3焦耳的挠曲韧性,试样具有约 100mm的长度、15mm的宽度和5mm的厚度的尺寸。
15.根据权利要求14的方法,其中在长达5年内,所述固化树脂具有 大于3焦耳的挠曲韧性。
16.根据权利要求10至15中任一项的方法,其中所述聚合物是单体 不足的低活性不饱和聚酯树脂。
17.根据权利要求16的方法,其中所述聚合物的所述单体含量在约5 至30%w/w之间。
18.根据权利要求16或权利要求17的方法,其中通过使多元醇与酸 反应提供所述不饱和聚酯树脂,所述多元醇选自丙二醇、甲基丙二醇、新 戊二醇和二甘醇,并且其中所述酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、富马酸 和1,4-环己二酸,所述不饱和聚酯树脂包括在约1.2∶1至2∶1之间的饱和酸 与不饱和酸比率。
19.根据在前权利要求中任一项的方法,其中所述处理是涂覆到所述 增强纤维上的聚合物涂层。
20.根据权利要求19的方法,其中所述聚合物涂层的所述聚合物是单 体不足的低活性不饱和聚酯树脂。
21.根据权利要求1至18中任一项的方法,其中所述处理是将亲水表 面涂层涂覆到所述增强纤维上。
22.根据权利要求21的方法,其中所述亲水表面涂层通过使甲基丙烯 酰氧基丙基三甲氧基硅烷与三羟甲基丙烷反应而制备。
23.根据权利要求21或权利要求22的方法,其中所述亲水表面涂层 还包括使用乳液的处理。
24.根据权利要求23的方法,其中所述乳液包含约16.6份水、100 份丙酮以及200份聚合物。
25.根据权利要求23或权利要求24的方法,其中所述乳液包含自由 基抑制剂。
26.根据权利要求25的方法,其中所述自由基抑制剂是氢醌、受阻胺、 乙酰基丙酮、受阻酚或它们的组合。
27.根据权利要求1至18中任一项的方法,其中所述处理是将自由基 抑制剂涂层涂覆到所述增强纤维上。
28.根据权利要求10至27中任一项的方法,其中选择相同的聚合物 以:
a.将所述固化性树脂改性;和/或
b.涂覆所述纤维;和/或
c.用于制备所述乳液。
29.根据权利要求1至18中任一项的方法,其中所述处理是降低所述 增强纤维的总表面积。
30.根据权利要求29的方法,其中所述表面积的所述降低是通过改变 所述增强纤维的尺寸而提供的。
31.根据权利要求30的方法,其中通过增加所述增强纤维的直径和/ 或降低所述增强纤维的长度改变所述尺寸。
32.根据权利要求31的方法,其中所述纤维的直径在约15至24微米 之间。
33.根据在前权利要求中任一项的方法,其中所述固化复合材料的挠 曲模量大于约3.5GPa。
34.根据在前权利要求中任一项的方法,其中所述固化复合材料的挠 曲应力大于约120MPa。
35.根据在前权利要求中任一项的方法,其中所述固化复合材料的断 裂伸长率大于约2%。
36.根据在前权利要求中任一项的方法,其中当与没有按照本发明处 理的纤维相比时,所述处理降低在中间相中的树脂聚合的催化。
37.根据在前权利要求中任一项的方法,其中当与没有按照本发明处 理的纤维相比时,所述处理降低所述中间相的脆化。
38.根据在前权利要求中任一项的方法,其中将所述纤维充分偶联到 所述树脂上以增强所述树脂。
39.一种增强复合材料,所述增强复合材料包含:至少一种具有多根 增强纤维的固化树脂,邻近所述增强纤维的固化树脂限定中间相,所述中 间相具有与主体固化树脂的性能基本上相等的性能。
40.一种用于包含固化性树脂的复合材料的增强纤维,所述增强纤维 上涂覆有聚合物涂层、亲水表面涂层或自由基抑制剂涂层中的一种或多 种,使得在使用中,邻近所述增强纤维的固化树脂限定中间相,所述中间 相具有与主体固化树脂的性能基本上相等的性能。
41.根据权利要求39的增强复合材料或根据权利要求40的增强纤维, 其中所述增强纤维具有偶联到其上的偶联剂。
42.根据权利要求41的增强复合材料或根据权利要求41的增强纤维, 其中所述偶联剂是乙烯基官能的硅烷。
43.根据权利要求42的增强复合材料或根据权利要求42的增强纤维, 其中所述偶联剂选自Dow Corning Z-6030、Z-6032和Z-6075。
44.根据权利要求39至43中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至43中任一项的增强纤维,其中所述增强纤维是玻璃纤维。
45.根据权利要求44的增强复合材料或根据权利要求44的增强纤维, 其中所述玻璃纤维的长度在约100和1000微米之间。
46.根据权利要求39至45中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至45中任一项的增强纤维,其中所述性能包括选自强度、韧性和脆性 或它们的组合中的机械性能。
47.根据权利要求39至46中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至46中任一项的增强纤维,其中所述性能还包括选自密度、交联密度、 耐化学性、分子量和结晶度或它们的组合中的物理或化学性能。
48.根据权利要求39至47中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至47中任一项的增强纤维,其中所述至少一种固化性树脂包含聚合物 以制备聚合物改性的树脂。
49.根据权利要求48的增强复合材料或根据权利要求48的增强纤维, 其中以在约5至50%w/w之间的比率包含所述聚合物。
50.根据权利要求48或权利要求49的增强复合材料或根据权利要求 48或权利要求49的增强纤维,其中所述固化性树脂被选择或者被所述聚 合物改性以具有预定的性能。
51.根据权利要求50的增强复合材料或根据权利要求50的增强纤维, 其中所述性能选自抗撕裂性、强度、韧性和抗脆化性中的一种或多种。
52.根据权利要求48至51中任一项的增强复合材料或根据权利要求 48至51中任一项的增强纤维,其中,当在标准挠曲试验中测试时,所述 固化树脂具有大于约3焦耳的挠曲韧性,试样具有约100mm的长度、15mm 的宽度和5mm的厚度的尺寸。
53.根据权利要求52的增强复合材料或根据权利要求52的增强纤维, 其中在长达5年内,所述固化树脂具有大于3焦耳的挠曲韧性。
54.根据权利要求48至53中任一项的增强复合材料或根据权利要求 48至53中任一项的增强纤维,其中所述聚合物是单体不足的低活性不饱 和聚酯树脂。
55.根据权利要求54的增强复合材料或根据权利要求54的增强纤维, 其中所述聚合物的所述单体含量在约5至30%w/w之间。
56.根据权利要求54或权利要求55的增强复合材料或根据权利要求 54或权利要求55的增强纤维,其中通过使多元醇与酸反应提供所述不饱 和聚酯树脂,所述多元醇选自丙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇和二甘醇, 并且其中所述酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、富马酸和1,4-环己二酸, 所述不饱和聚酯树脂包括在约1.2∶1至2∶1之间的饱和酸与不饱和酸比率。
57.根据权利要求39至56中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至56中任一项的增强纤维,其中所述处理是涂覆到所述增强纤维上的 聚合物涂层。
58.根据权利要求57的增强复合材料或根据权利要求57的增强纤维, 其中所述聚合物涂层的所述聚合物是单体不足的低活性不饱和聚酯树脂。
59.根据权利要求39至58中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至58中任一项的增强纤维,其中所述处理是涂覆到所述增强纤维上的 亲水表面涂层。
60.根据权利要求59的增强复合材料或根据权利要求59的增强纤维, 其中所述亲水表面涂层通过使甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与三羟 甲基丙烷反应而制备。
61.根据权利要求59或权利要求60的增强复合材料或根据权利要求 59或权利要求60的增强纤维,其中所述亲水表面涂覆还包括使用乳液的 处理。
62.根据权利要求61的增强复合材料或根据权利要求61的增强纤维, 其中所述乳液包含约16.6份水、100份丙酮以及200份聚合物。
63.根据权利要求61或权利要求62的增强复合材料或根据权利要求 61或权利要求62的增强纤维,其中所述乳液包含自由基抑制剂。
64.根据权利要求63的增强复合材料或根据权利要求63的增强纤维, 其中所述自由基抑制剂是氢醌、受阻胺、乙酰基丙酮、受阻酚或它们的组 合。
65.根据权利要求39至56中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至56中任一项的增强纤维,其中所述处理是涂覆到所述增强纤维上的 自由基抑制剂涂层。
66.根据权利要求48至65中任一项的增强复合材料或根据权利要求 48至65中任一项的增强纤维,其中选择相同的聚合物以:
a.将所述固化性树脂改性;和/或
b.涂覆所述纤维;和/或
c.用于制备所述乳液。
67.根据权利要求39至58中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至58中任一项的增强纤维,其中所述处理是降低所述增强纤维的总表 面积。
68.根据权利要求67的增强复合材料或根据权利要求67的增强纤维, 其中所述表面积的所述降低是通过改变所述增强纤维的尺寸而提供的。
69.根据权利要求68的增强复合材料或根据权利要求68的增强纤维, 其中通过增加所述增强纤维的直径和/或降低所述增强纤维的长度改变所 述尺寸。
70.根据权利要求69的增强复合材料或根据权利要求69的增强纤维, 其中所述纤维的直径在约15至24微米之间。
71.根据权利要求39至70中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至70中任一项的增强纤维,其中所述固化复合材料的挠曲模量大于约 3.5GPa。
72.根据权利要求39至71中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至71中任一项的增强纤维,其中所述固化复合材料的挠曲应力大于约 120MPa。
73.根据权利要求39至72中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至72中任一项的增强纤维,其中所述固化复合材料的断裂伸长率大于 约2%。
74.根据权利要求39至73中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至73中任一项的增强纤维,其中当与没有按照根据本发明处理的纤维 相比时,所述处理降低在中间相中的树脂聚合的催化。
75.根据权利要求39至74中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至74中任一项的增强纤维,其中当与没有按照根据本发明处理的纤维 相比时,所述处理降低所述中间相的脆化。
76.根据权利要求39至75中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至75中任一项的增强纤维,其中将在约5至50%w/w之间的处理过的 纤维加入所述树脂中。
77.根据权利要求39至76中任一项的增强复合材料或根据权利要求 40至76中任一项的增强纤维,其中将所述纤维充分偶联到所述树脂上以 增强所述树脂。
78.一种用于降低复合材料中的脆化的方法,所述复合材料具有固化 性树脂和多根分散于其中的增强纤维,邻近所述增强纤维的固化树脂限定 中间相,所述方法包括下列步骤:降低所述增强纤维的总表面积,从而提 供所述中间相的所述量的相应的降低。
79.根据权利要求78的方法,其中所述表面积的所述降低是通过改变 所述增强纤维的尺寸而提供的。
80.根据权利要求79的方法,其中通过增加所述增强纤维的直径和/ 或降低所述增强纤维的长度改变所述尺寸。
81.根据权利要求80的方法,其中所述纤维的直径在约15至24微米 之间。
82.根据权利要求78至81中任一项的方法,其中所述降低所述增强 纤维的总表面积降低在中间相中的树脂聚合的总催化量,从而相对降低所 述中间相的脆化。
83.一种用于模塑复合材料的方法,所述方法包括下列步骤:提供至 少一种固化性树脂和多根增强纤维的混合物,所述增强纤维是根据权利要 求2-38中任一项所述的方法制备的;将所述混合物应用于模具中;以及使 所述至少一种固化性树脂固化。
84.一种通过根据权利要求83所述的方法制备的模塑的复合材料。
85.一种液体固化性复合材料,其包含至少一种固化性树脂和多根增 强纤维,使得在使用中,邻近所述增强纤维的固化树脂限定中间相,其中 所述增强纤维被处理使得所述中间相的性能基本上等于主体固化树脂的 性能。
86.一种液体固化性复合材料,其包含至少一种固化性树脂和多根增 强纤维,所述增强纤维上涂覆有聚合物涂层、亲水表面涂层或自由基抑制 剂涂层的一种或多种,使得在固化时,邻近所述增强纤维的固化树脂限定 中间相,所述中间相具有与主体固化树脂的性能基本上相等的性能。
本发明涉及增强复合材料,并且具体地,涉及纤维增强聚合物复合材 料。然而,应当理解本发明不限于这种具体应用领域。
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