CN109971142A - 一种复合材料修补材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

为克服现有修补材料中存在打磨难度大以及打磨工时长的问题，本发明提供了一种复合材料修补材料，包括以下组分：A组分：包括乙烯基/不饱和聚酯树脂、填料和短切纤维；B组分：包括有机过氧化物引发剂。同时，本发明还公开了上述复合材料修补材料的制备方法。本发明提供的复合材料修补材料能够有效地提高固化后复合材料修补材料的抗拉强度和弯曲强度，同时降低打磨难度。

Description

一种复合材料修补材料及其制备方法

技术领域

本发明属于修补材料技术领域，具体涉及一种复合材料修补材料及其制备方法。

背景技术

复合材料修补材料，指将添加特殊材料的胶粘剂涂敷于待修复复合材料零件表面，以修复复合材料或赋予复合材料表面特殊功能的胶粘剂。用复合材料修复剂进行设备维修，方法非常简便，基本工艺步骤为：表面处理，配制修复剂，涂抹，固化，机加工。

现有一类修补材料，是以高分子材料和复合材料技术为基础的高分子复合材料，主要是以高分子复合聚合物与金属粉末或陶瓷粒组成的双组分或多组分的复合材料，通过金属粉末或陶瓷粒对高分子复合聚合物进行强度提高，广泛用于设备部件的磨损、冲刷、腐蚀、渗漏、裂纹、划伤等修复保护。

这种形式的修补材料主要针对金属材料的修补，由于此种金属修补材料中包含有金属粉末，用此修补材料修补复合材料成本较高，依然存在修补后开裂、剥离等问题。同时，由于其成型后，表面硬度较高，增加了修补打磨难度和打磨工时，导致加工成本增加。

发明内容

针对现有修补材料中存在打磨难度大以及打磨工时长的问题，本发明提供了一种复合材料修补材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种复合材料修补材料，包括以下组分：

A组分：包括乙烯基/不饱和聚酯树脂、填料和短切纤维；

B组分：包括有机过氧化物引发剂。

可选的，以质量份计，所述A组分包括：乙烯基/不饱和聚酯树脂100份、填料23～65份和短切纤维2～5份；

所述A组分和所述B组分的质量比为100：(1～4)。

可选的，以质量份计，所述填料包括：气相二氧化硅3～5份和滑石粉20～60份。

可选的，所述短切纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、硼纤维、聚酯纤维和聚酰胺纤维中的一种或多种。

可选的，所述短切纤维为玻璃纤维。

可选的，所述短切纤维的长度为1～5mm。

可选的，以质量份计，所述乙烯基/不饱和聚酯树脂包括：乙烯基酯树脂60～70份，不饱和聚酯树脂60～70份，苯乙烯30～40份。

可选的，所述B组分还包括有机溶剂，所述B组分中有机过氧化物引发剂的质量分数为30％～40％。

可选的，所述有机过氧化物引发剂为过氧化甲乙酮。

另一方面，本发明提供了如上所述的复合材料修补材料的制备方法，包括以下步骤：

在乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入短切纤维，搅拌均匀后，加入填料，搅拌均匀，得到A组分；

提供包括有机过氧化物引发剂的B组分。

可选的，所述“在乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入短切纤维，搅拌均匀后，加入填料，搅拌均匀，得到A组分”包括：

在100质量份的乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入2～5质量份的短切纤维，搅拌均匀，再加入3～5质量份的气相二氧化硅，搅拌均匀，再加入20～60质量份的滑石粉，搅拌均匀，得到A组分。

与现有技术中添加金属粉末或陶瓷粒的修补材料相比，本发明提供的复合材料修补材料在A组分中加入了短切纤维作为增强体，能够有效地提高固化后复合材料修补材料的抗拉强度和弯曲强度，避免产品修补后出现开裂和剥离等缺陷，同时相比于添加金属粉末，本复合材料修补材料加入的短切纤维打磨难度较小，更有利于后续的打磨工作，缩短打磨时间。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例提供了一种复合材料修补材料，包括以下组分：

A组分：包括乙烯基/不饱和聚酯树脂、填料和短切纤维；

B组分：包括有机过氧化物引发剂。

本发明提供的复合材料修补材料在A组分中加入了短切纤维作为增强体，能够有效地提高固化后复合材料修补材料的抗拉强度和弯曲强度，避免产品修补后出现开裂和剥离等缺陷，同时相比于添加金属粉末的修补材料，本复合材料修补材料加入的短切纤维打磨难度较小，更有利于后续的打磨工作，缩短打磨时间。

所述填料用于对所述复合材料修补材料进行增稠，调节树脂粘度，同时用于提高固化后复合材料修补材料的压缩强度。

在一些实施例中，所述复合材料修补材料不包括金属粉末，通过短切纤维保证复合材料修补材料固化后的力学强度，同时避免金属粉末对打磨加工的影响。

在本发明的优选实施例中，以质量份计，所述A组分包括：乙烯基/不饱和聚酯树脂100份、填料23～65份和短切纤维2～5份；

所述A组分和所述B组分的质量比为100：(1～4)。

更优选的，所述A组分和所述B组分的质量比为100：(1～3.5)。

使用时，通过将A组分和B组分以一定比例混合，通过有机过氧化物引发剂引发所述乙烯基/不饱和聚酯树脂进行交联，形成固化。

在一些实施例中，以质量份计，所述填料包括：气相二氧化硅3～5份和滑石粉20～60份。

气相二氧化硅具有多孔性，无毒无味无污染和耐高温的特点。同时它具备的化学惰性以及特殊的触变性能明显改善树脂材料的抗拉强度，抗撕裂性和耐磨性。

滑石粉具有热膨胀系数、粒度均匀分散性强等特点，有利于增加产品形状的稳定，增加张力强度、剪切强度、挠曲强度和压力强度，降低变形。

需要说明的是，在其他实施例中，还可对所述填料进行表面改性，以提高填料和树脂材料之间的结合强度，或是采用实现类似功能的其他填料，如金属氧化物等。

所述短切纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、硼纤维、聚酯纤维和聚酰胺纤维中的一种或多种。

在本发明的优选实施例中，所述短切纤维为玻璃纤维。

所述玻璃纤维的透明性较好，能避免对复合材料修补材料的颜色产生干扰。

所述复合材料修补材料中优选采用短切纤维，相对于长切纤维和纤维编织布，短切纤维能够在乙烯基/不饱和聚酯树脂中分散均匀，便于对A组分进行搅拌，避免纤维缠绕结团，有利于A组分的储存，同时采用短切纤维的复合材料修补材料更易于侵入到复合材料的间隙中，若采用长切纤维或纤维编织布等，则长切纤维或纤维编织布难以侵入到复合材料较小的间隙中，影响其修复效果。

更优选的，所述短切纤维的长度为1～5mm。

若短切纤维的长度过短，则难以实现其对复合材料修补材料的强度加强作用；若短切纤维的长度过长，则短切纤维难以在复合材料修补材料中均匀分散，影响复合材料修补材料在复合材料间隙中的侵入。

所述乙烯基/不饱和聚酯树脂指代包括乙烯基酯树脂和/或不饱和聚酯树脂的树脂，在一些实施例中，还可包括稀释剂，优选采用苯乙烯等反应性稀释剂。

不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂可采用现有的各类能够与有机过氧化物反应固化的树脂，其中，所述不饱和聚酯树脂优选采用邻苯型不饱和聚酯树脂。

在一些实施例中，以质量份计，所述乙烯基/不饱和聚酯树脂包括：乙烯基酯树脂60～70份，不饱和聚酯树脂60～70份，苯乙烯30～40份。

所述A组分呈粘稠混合物状态，所述B组分呈液体状态。

采用液体状态的B组分有利于A组分和B组分的充分混合，减少A组分和B组分混合所用时间，避免复合材料修补材料的混合过程固化。

所述有机过氧化物引发剂优选为常温为液态的有机过氧化物引发剂。

在一些实施例中，所述B组分还包括有机溶剂，所述B组分中有机过氧化物引发剂的质量分数为30％～40％。

更优选的，所述有机过氧化物选自酮过氧化物。

更优选的，所述有机过氧化物引发剂为过氧化甲乙酮，所述有机溶剂为邻苯二甲酸二甲酯。

所述过氧化甲乙酮有利于实现乙烯基/不饱和聚酯树脂的常温固化，提高固化速度。

本发明提供的复合材料修补材料主要应用于复合材料修复，具体的，可应用于复合材料零件的修复，填充复合材料零件间的空隙等，更具体的，所述复合材料修补材料可应用于大巴前/后保险杠与车身配合的间隙/面差的修复，可使前/后保险杠与车身之间的间隙/面差值符合设计要求，该修补材料中的短切纤维的添加可有效提高修补材料的强度，避免产品修补后出现开裂、剥离等缺陷。

在一些实施例中，为了实现不同的功能提升，所述复合材料修补材料还可在A组分或B组分中加入促进剂等功能助剂，其中，所述促进剂可采用过渡复合材料化合物。

本发明的另一实施例公开了如上所述的复合材料修补材料的制备方法，包括以下步骤：

在乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入短切纤维，搅拌均匀后，加入填料，搅拌均匀，得到A组分；

提供包括有机过氧化物引发剂的B组分。

所述“在乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入短切纤维，搅拌均匀后，加入填料，搅拌均匀，得到A组分”包括：

在100质量份的乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入2～5质量份的短切纤维，搅拌均匀，再加入3～5质量份的气相二氧化硅，搅拌均匀，再加入20～60质量份的滑石粉，搅拌均匀，得到A组分。

以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

本实施例用于说明本发明公开的复合材料修补材料及其制备方法。

A组分：含有乙烯基/不饱和聚酯树脂、滑石粉、气象二氧化硅、1～5mm短切纤维(玻璃纤维)。其重量分数配比如下(以乙烯基/不饱和聚酯树脂质量为100份及基础计算)：

乙烯基/不饱和聚酯树脂：100份短切纤维(玻璃纤维)：3.0份

气相二氧化硅：4.0份滑石粉(桂花牌)：40份

B组分：过氧化甲乙酮的邻苯二甲酸二甲酯溶液，其中过氧化甲乙酮的质量分数为30％～40％。

其制备方法为：

在100质量份的乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入3.0质量份的短切纤维，搅拌均匀，再加入4.0质量份的气相二氧化硅，搅拌均匀，再加入分批次加入总质量为40质量份的滑石粉，搅拌均匀，得到A组分。

将过氧化甲乙酮溶于邻苯二甲酸二甲酯中，得到质量分数为30％～40％的过氧化甲乙酮溶液。

实施例2

本实施例用于说明本发明公开的复合材料修补材料及其制备方法。

A组分：含有乙烯基/不饱和聚酯树脂、滑石粉、气象二氧化硅、1～5mm短切纤维(玻璃纤维)。其重量分数配比如下(以乙烯基/不饱和聚酯树脂质量为100份及基础计算)：

乙烯基/不饱和聚酯树脂：100份短切纤维(玻璃纤维)：2.0份

气相二氧化硅：3.0份滑石粉(桂花牌)：60份

B组分：过氧化甲乙酮的邻苯二甲酸二甲酯溶液，其中过氧化甲乙酮的质量分数为30％～40％。

其制备方法为：

在100质量份的乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入2.0质量份的短切纤维，搅拌均匀，再加入3.0质量份的气相二氧化硅，搅拌均匀，再加入分批次加入总质量为60质量份的滑石粉，搅拌均匀，得到A组分。

将过氧化甲乙酮溶于邻苯二甲酸二甲酯中，得到质量分数为30％～40％的过氧化甲乙酮溶液。

实施例3

本实施例用于说明本发明公开的复合材料修补材料及其制备方法。

A组分：含有乙烯基/不饱和聚酯树脂、滑石粉、气象二氧化硅、1～5mm短切纤维(玻璃纤维)。其重量分数配比如下(以乙烯基/不饱和聚酯树脂质量为100份及基础计算)：

乙烯基/不饱和聚酯树脂：100份短切纤维(玻璃纤维)：5.0份

气相二氧化硅：5.0份滑石粉(桂花牌)：20份

B组分：过氧化甲乙酮的邻苯二甲酸二甲酯溶液，其中过氧化甲乙酮的质量分数为30％～40％。

其制备方法为：

在100质量份的乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入5.0质量份的短切纤维，搅拌均匀，再加入5.0质量份的气相二氧化硅，搅拌均匀，再加入分批次加入总质量为20质量份的滑石粉，搅拌均匀，得到A组分。

将过氧化甲乙酮溶于邻苯二甲酸二甲酯中，得到质量分数为30％～40％的过氧化甲乙酮溶液。

对比例1

采用市购具有A组分和B组分的复合材料修补材料，其中A组分和B组分中均未包括短切纤维，B组分中加入了复合材料粉末。

性能测试

对上述实施例1～3和对比例1提供的复合材料修补材料的A组分和B组分以质量比100:2进行混合后固化，发现采用本发明提供的制备方法得到的复合材料修补材料具有更高的抗拉强度和弯曲强度，同时其巴氏硬度得到了一定的降低，有利于进行后续的打磨加工。

其中，实施例1固化后得到复合材料修补材料性能见下表：

配比(质量比)	巴氏硬度	抗拉强度(MPa)	弯曲强度(MPa)
				A：B＝100:2	32	32.6Mpa	69.2MPa

另一方面，发明人发现当A组分和B组分的质量配比为100：(1～4)时，所述复合材料修补材料能够在夏季温度较高或冬季温度较低的情况下快速固化，采用实施例1提供的复合材料修补材料，在实验温度下，其A组分和B组分的质量配比与操作时间(A组分和B组分完成混合到开始固化的时间)对应关系如下：

由上可知，根据本发明提供的A组分和B组分以及其质量配比，制备得到的复合材料修补材料，能够在较短的时间内形成固化，有利于实现所述复合材料修补材料在常规使用环境下的快速固化，缩短复合材料的修补时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种复合材料修补材料，其特征在于，包括以下组分：

A组分：包括乙烯基/不饱和聚酯树脂、填料和短切纤维；

B组分：包括有机过氧化物引发剂。

2.根据权利要求1所述的复合材料修补材料，其特征在于，以质量份计，所述A组分包括：乙烯基/不饱和聚酯树脂100份、填料23～65份和短切纤维2～5份；

所述A组分和所述B组分的质量比为100：(1～4)。

3.根据权利要求2所述的复合材料修补材料，其特征在于，以质量份计，所述填料包括：气相二氧化硅3～5份和滑石粉20～60份。

4.根据权利要求1所述的复合材料修补材料，其特征在于，所述短切纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、硼纤维、聚酯纤维和聚酰胺纤维中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的复合材料修补材料，其特征在于，所述短切纤维为玻璃纤维。

6.根据权利要求1所述的复合材料修补材料，其特征在于，所述短切纤维的长度为1～5mm。

7.根据权利要求2所述的复合材料修补材料，其特征在于，以质量份计，所述乙烯基/不饱和聚酯树脂包括：乙烯基酯树脂60～70份，不饱和聚酯树脂60～70份，苯乙烯30～40份。

8.根据权利要求1所述的复合材料修补材料，其特征在于，所述B组分还包括有机溶剂，所述B组分中有机过氧化物引发剂的质量分数为30％～40％。

9.根据权利要求1或8所述的复合材料修补材料，其特征在于，所述有机过氧化物引发剂为过氧化甲乙酮。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的复合材料修补材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入短切纤维，搅拌均匀后，加入填料，搅拌均匀，得到A组分；

提供包括有机过氧化物引发剂的B组分。

11.根据权利要求10所述的复合材料修补材料的制备方法，其特征在于，所述“在乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入短切纤维，搅拌均匀后，加入填料，搅拌均匀，得到A组分”包括：

在100质量份的乙烯基/不饱和聚酯树脂中加入2～5质量份的短切纤维，搅拌均匀，再加入3～5质量份的气相二氧化硅，搅拌均匀，再加入20～60质量份的滑石粉，搅拌均匀，得到A组分。