CN104861654A - 一种高强度的轻质复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度的轻质复合材料，由以下质量份的成分组成：双马来酰亚胺树脂30～60份、中空玻璃微珠10～18份、偶联剂0.5～1份、固化剂10～15份、相容剂3～6份，本发明同时公开了一种高强度的轻质复合材料的制备方法。本发明中，经处理的中空玻璃微珠可与复合材料基体树脂形成较多的物理和化学交联点，交联密度较大，使复合材料具有较高的强度；同时，本发明的复合材料具有较好的隔热、隔音、减震等方面的效果。

Description

一种高强度的轻质复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种高强度的轻质复合材料及其制备方法。
背景技术
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观/微观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。目前，复合材料已广泛应用于航空、建筑、汽车等领域。现有复合材料密度普遍比较高，树脂基复合材料密度虽然比较低，一般也超过1.5g/cm3。当人们获得高强度复合材料时往往也是通过提高密度或添加高密度材料实现的，所获得的复合材料在隔热、隔音、减震等方面的效果并不理想，而且密度大，制造、运输等成本较高。因此，如何降低复合材料的密度，改善其某些性能，使其达到轻质高强的特点，成为复合材料领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种高强度的轻质复合材料及其制备方法，所得复合材料满足强度高同时质量轻的特点。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种高强度的轻质复合材料，由以下质量份的成分组成：双马来酰亚胺树脂30～60份、中空玻璃微珠10～18份、偶联剂0.5～1份、固化剂10～15份、相容剂3～6份。
所述中空玻璃微珠的平均粒径为20～50μm，真实密度为1.0～1.4g/cm3。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯。
所述固化剂为胺类固化剂或有机酸酐类固化剂。
所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
所述一种高强度的轻质复合材料的其制备方法，包括以下步骤：
①备料：按质量份称取复合材料成分；
②中空玻璃微珠处理：将中空玻璃微珠置于包含偶联剂的乙醇与水的混合体系中，浸泡24h并过滤，再将处理后的中空玻璃微珠在100～110℃的鼓风烘箱中干燥5～8h，在其表面引入氨基基团，得氨基中空玻璃微珠；
③将步骤②所得氨基中空玻璃微珠加入到双马来酰亚胺树脂、固化剂和相容剂的混合物中，在高真空下去除气泡后进行固化得本发明的复合材料，其中固化温度为65～80℃，固化时间为6～9h。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果为：中空玻璃微球以其相对较低的密度和较高的比表面积，具有轻质、高强、隔热、耐腐蚀等多种优良特性作为本发明轻质复合材料的关键填料，与复合材料基体成分如固化剂、树脂及偶联剂和相容剂的接触面积较大，可以形成较多的物理和化学交联点，交联密度较大，使复合材料具有较高的强度；同时，本发明的复合材料具有较好的隔热、隔音、减震等方面的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：一种高强度的轻质复合材料，由以下质量份的成分组成：双马来酰亚胺树脂45份、中空玻璃微珠15份、偶联剂0.5份、固化剂12份、相容剂5份。
本实施例中，所述中空玻璃微珠的平均粒径为20～50μm，真实密度为1.0～1.4g/cm3；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述固化剂为胺类固化剂；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述一种高强度的轻质复合材料的其制备方法，包括以下步骤：
①备料：按质量份称取复合材料成分；
②中空玻璃微珠处理：将中空玻璃微珠置于包含偶联剂的乙醇与水的混合体系中，浸泡24h并过滤，再将处理后的中空玻璃微珠在100℃的鼓风烘箱中干燥8h，在其表面引入氨基基团，得氨基中空玻璃微珠；
③将步骤②所得氨基中空玻璃微珠加入到双马来酰亚胺树脂、固化剂和相容剂的混合物中，在高真空下去除气泡后进行固化得本发明的复合材料，其中固化温度为70℃，固化时间为8h。
经测定，本实施例所得高强度的轻质复合材料的拉伸强度为125MPa、弯曲强度为191MPa、密度为0.71g/cm3。
实施例2：一种高强度的轻质复合材料，由以下质量份的成分组成：双马来酰亚胺树脂60份、中空玻璃微珠10份、偶联剂1份、固化剂10份、相容剂6份。
本实施例中，所述中空玻璃微珠的平均粒径为20～50μm，真实密度为1.0～1.4g/cm3；所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；所述固化剂为胺类固化剂；所述偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
所述一种高强度的轻质复合材料的其制备方法，包括以下步骤：
①备料：按质量份称取复合材料成分；
②中空玻璃微珠处理：将中空玻璃微珠置于包含偶联剂的乙醇与水的混合体系中，浸泡24h并过滤，再将处理后的中空玻璃微珠在105℃的鼓风烘箱中干燥6h，在其表面引入氨基基团，得氨基中空玻璃微珠；
③将步骤②所得氨基中空玻璃微珠加入到双马来酰亚胺树脂、固化剂和相容剂的混合物中，在高真空下去除气泡后进行固化得本发明的复合材料，其中固化温度为80℃，固化时间为7h。
经测定，本实施例所得高强度的轻质复合材料的拉伸强度为116MPa、弯曲强度为172MPa、密度为0.79g/cm3。
实施例3：一种高强度的轻质复合材料，由以下质量份的成分组成：双马来酰亚胺树脂38份、中空玻璃微珠12份、偶联剂0.8份、固化剂11份、相容剂3份。
本实施例中，所述中空玻璃微珠的平均粒径为20～50μm，真实密度为1.0～1.4g/cm3；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述固化剂为有机酸酐类固化剂；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述一种高强度的轻质复合材料的其制备方法，包括以下步骤：
①备料：按质量份称取复合材料成分；
②中空玻璃微珠处理：将中空玻璃微珠置于包含偶联剂的乙醇与水的混合体系中，浸泡24h并过滤，再将处理后的中空玻璃微珠在110℃的鼓风烘箱中干燥8h，在其表面引入氨基基团，得氨基中空玻璃微珠；
③将步骤②所得氨基中空玻璃微珠加入到双马来酰亚胺树脂、固化剂和相容剂的混合物中，在高真空下去除气泡后进行固化得本发明的复合材料，其中固化温度为65℃，固化时间为8h。
经测定，本实施例所得高强度的轻质复合材料的拉伸强度为120MPa、弯曲强度为182MPa、密度为0.77g/cm3。

Claims (7)

1.一种高强度的轻质复合材料，其特征在于，由以下质量份的成分组成：双马来酰亚胺树脂30～60份、中空玻璃微珠10～18份、偶联剂0.5～1份、固化剂10～15份、相容剂3～6份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度的轻质复合材料，其特征在于：由以下质量份的成分组成：双马来酰亚胺树脂45份、中空玻璃微珠15份、偶联剂0.5份、固化剂12份、相容剂5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度的轻质复合材料，其特征在于：所述中空玻璃微珠的平均粒径为20～50μm，真实密度为1.0～1.4g/cm3。
4.根据权利要求1或2所述的一种高强度的轻质复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯。
5.根据权利要求1或2所述的一种高强度的轻质复合材料，其特征在于：所述固化剂为胺类固化剂或有机酸酐类固化剂。
6.根据权利要求1或2所述的一种高强度的轻质复合材料，其特征在于：所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
7.权利要求1或2所述的一种高强度的轻质复合材料的其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①备料：按质量份称取复合材料成分；
②中空玻璃微珠处理：将中空玻璃微珠置于包含偶联剂的乙醇与水的混合体系中，浸泡24h并过滤，再将处理后的中空玻璃微珠在100～110℃的鼓风烘箱中干燥5～8h，在其表面引入氨基基团，得氨基中空玻璃微珠；
③将步骤②所得氨基中空玻璃微珠加入到双马来酰亚胺树脂、固化剂和相容剂的混合物中，在高真空下去除气泡后进行固化得本发明的复合材料，其中固化温度为65～80℃，固化时间为6～9h。
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