CN110088388A - 包含两种引发剂的液体组合物、其聚合方法、用途以及在组合物聚合后获得的材料或组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液体组合物,其包含单体、(甲基)丙烯酸类聚合物和至少两种引发剂。特别地,本发明涉及包含单体、(甲基)丙烯酸类聚合物和至少两种具有不同半衰期的引发剂的液体组合物。该液体组合物可以用作浆液,尤其用作浸渍纤维或纤维质材料的浆液。还涉及该液体组合物聚合后获得的热塑性材料。本发明还涉及制造此类液体组合物的方法。本发明还涉及用所述液体组合物浸渍长纤维的纤维质基材的方法。本发明还涉及用所述液体组合物浸渍的纤维质基材,其可用于制造复合材料部件。本发明还涉及制造由复合材料制成的机械部件或结构元件的方法,并涉及经由使用此类液体组合物的方法获得的复合材料所制成的机械部件或结构元件。
Description
发明领域
本发明涉及包含单体、(甲基)丙烯酸类聚合物和至少两种引发剂的液体组合物。
特别地,本发明涉及包含单体、(甲基)丙烯酸类聚合物和至少两种具有不同半衰期的引发剂的液体组合物。该液体组合物可以用作浆液,尤其用作浸渍纤维或纤维质材料的浆液。还涉及该液体组合物聚合后获得的热塑性材料。本发明还涉及制造此类液体组合物的方法。本发明还涉及用所述液体组合物浸渍长纤维的纤维质基材的方法。本发明还涉及用所述液体组合物浸渍的纤维质基材,其可用于制造复合材料部件。
本发明还涉及制造由复合材料制成的机械部件或结构元件的方法,并涉及经由使用此类液体组合物的方法获得的复合材料所制成的机械部件或结构元件。
现有技术
热塑性聚合物是如今广泛用于多个领域和应用的材料,例如用于工程建设、航空、汽车或铁路部门,在那里它们是机械部件的一部分。
在它们的使用过程中必须承受高应力的这些机械部件广泛地由复合材料制造。复合材料是两种或更多种不混溶材料的宏观组合。复合材料由至少一种形成基质(即确保该结构的内聚力的连续相)的材料和增强材料组成。
使用复合材料的目的是获得在单独使用其成分时无法从它们各自获得的性能品质。因此,复合材料广泛用于多个工业部门,例如建筑、汽车、航空航天、运输、休闲、电子和运动,尤其是由于它们与均质材料相比更好的机械性能(更高的抗张强度、更高的拉伸模量、更高的断裂韧性)以及它们的低密度。
为了能够进行热成型和再循环,优选也在复合材料中使用热塑性聚合物。
热塑性聚合物由直链或支链聚合物组成,其通常未交联。加热该热塑性聚合物以混合制造复合材料所需的成分并冷却以固定最终形式。这些熔融的热塑性聚合物的问题在于它们的粘度非常高。为了制备基于热塑性聚合物的聚合物复合材料,使用热塑性聚合物树脂(通常称为“浆液”)来浸渍增强材料,例如纤维质基材。一旦聚合,该热塑性聚合物浆液构成该复合材料的基质。
在浸渍时,当制备聚合物复合材料时,必须控制和调整浸渍浆液的粘度,以便不会太过流动或太过粘稠,从而正确地浸渍该纤维质基材的各纤维。当部分润湿时,取决于该浆液是太过流动还是太过粘稠,分别出现“裸露”区域(即未浸渍区域)和其中聚合物液滴在纤维上形成(这是产生气泡的原因)的区域。这些“裸露”区域和这些气泡在最终的复合材料中导致出现缺陷,这尤其导致最终复合材料的机械强度损失。
此外,在没有浸渍的情况下使用时,希望存在一种液体组合物,其以良好的转化率快速聚合以提高生产率。
在WO 2013/056845和WO 2014/013028中描述了包含(甲基)丙烯酸类单体和(甲基)丙烯酸类聚合物的液体组合物或浆液。两篇文献中单体的聚合采用生成自由基的引发剂或包含自由基发生引发剂体系的引发体系来实现。这两篇文献在实施例中均采用过氧化苯甲酰。
文献WO2014/174098公开了一种液体(甲基)丙烯酸类浆液。该浆液包含引发体系,所述引发体系包含促进剂、有机醛、一种过酸和一种液体过氧化合物。该文献的实施例中的聚合时间为几小时或几十分钟。
文献WO2015/110534公开了一种用于纤维质基材的浸渍方法、一种用于浸渍方法的液体单体浆液、其聚合方法及其获得的结构制品。该文献仅以一般方式公开了引发剂的名单,并可以使用它们中的两种的组合。
文献WO2013/056845公开了经由热塑性(甲基)丙烯酸类树脂的原位聚合获得的复合材料。该文献仅以一般方式公开了引发剂的名单,并可以使用它们中的两种的组合。
文献US 4,328,329公开了使用双引发剂体系聚合甲基丙烯酸甲酯浆液的方法。该方法涉及铸造板材过程,周期时间为几十分钟,聚合过程中的温度概况为80℃至135℃。所用引发剂之一总是2,2'-偶氮双(异丁腈)。
文献US 4,605,717公开了使用三元过氧化物引发剂体系制备丙烯酸类聚合物板材。该方法采用两种温度范围,对于前两种引发剂为45℃至90℃,对于使用第三引发剂的最终固化为110℃至140℃。
文献EP 0189930公开了使用双过氧化物引发剂体系制备丙烯酸类聚合物的方法。该方法采用两种温度范围,对于第一引发剂为45℃至90℃持续10至100分钟,对于使用第二引发剂的最终固化为110℃至140℃持续5至60分钟。
文献US 5,151,482公开了制造甲基丙烯酸类树脂板材的方法。在该方法中,使用两种引发剂。该方法还包括不同的温度斜坡,包括加热和冷却斜坡以及结束时的高温固化。
文献US 4,211,742公开了一种连续铸造液体可聚合组合物的方法。即使板材的厚度为3毫米,聚合时间也要至少15分钟。该方法还包括不同的温度斜坡和在结束时的高温固化。
在任何这些文献中均未暗示将两种引发剂并入液体组合物能够实现快速和完全的聚合,尤其以小于15分钟的短周期时间,并具有低残余单体含量,尤其是具有简单温度概况的方法。
技术问题
本发明的目的由此是弥补现有技术的至少一个缺点。
本发明的目的是提供一种液体组合物,其包含单体、(甲基)丙烯酸类聚合物和至少两种引发剂,以便提供能快速聚合并实现良好的转化率的组合物。良好的转化率理解为单体的至少95%,优选至少99%已经聚合。快速理解为聚合在小于15分钟、优选小于10分钟、甚至更优选小于5分钟和有利地小于3分钟内发生。
本发明的目的还在于提供一种快速聚合包含单体、(甲基)丙烯酸类聚合物和至少两种引发剂的液体组合物至良好的转化率的方法。
本发明的再另一目的是使用包含单体、(甲基)丙烯酸类聚合物和至少两种引发剂的液体组合物以便提供快速聚合和良好的转化率,具有基于初始所用的单体量计小于1%的残余单体。
本发明还涉及在浸渍过程中完全、正确和均匀地润湿纤维质基材。纤维润湿的任何缺陷,例如通过气泡和空隙,降低了所制造的机械或结构化部件或制品或者最终的复合材料部件的机械性能。
本发明的另一目的是提供了一种方法,其可以以低成本实施并能够以工业规模制造由热塑性聚合物或热塑性复合材料制成的机械部件或结构元件。此外,该方法应使用市售化合物容易且简单地实施。复合材料部件的制造也应当是可再现的和快速的,意味着小于15分钟、优选小于10分钟、甚至更优选小于5分钟和有利地小于3分钟的短周期时间。
发明概述
已令人惊讶地发现,包含以下成分的液体组合物:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度,在所述(甲基)丙烯酸类单体(M1)聚合后获得热塑性聚合物组合物,所述热塑性聚合物组合物与仅包含引发剂(Ini1)的组合物相比具有快速动力学和(甲基)丙烯酸类单体(M1)的高转化率。
还已发现,包含以下成分的液体组合物:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度,在所述(甲基)丙烯酸类单体(M1)聚合后可用于制造热塑性聚合物组合物,所述热塑性聚合物组合物与包含仅一种如(Ini1)的引发剂的组合物相比具有低残余单体含量。
还已发现,包含以下成分的液体组合物:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度,在所述(甲基)丙烯酸类单体(M1)聚合后可用于制造热塑性聚合物组合物,与包含仅一种如(Ini2)的引发剂的组合物相比快得多。
同样已经发现,用于浸渍纤维质基材的液体(甲基)丙烯酸类组合物,所述纤维质基材由长纤维组成,所述组合物的特征在于其包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度;
提供了纤维质基材的完全和正确的浸渍。
申请人已经令人惊讶地发现,用于浸渍纤维质基材的浸渍方法——所述纤维质基材由长纤维组成且所述方法包括用所述液体组合物或液体(甲基)丙烯酸类浸渍浆液浸渍所述纤维质基材的步骤——提供了纤维质基材的完全和正确的浸渍,并且与仅包含引发剂(Ini1)的组合物相比允许快速和完全聚合至良好的转化率。
还已令人惊讶地发现,用于制造复合材料部件的方法,包括以下步骤:
i)用此类液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液浸渍纤维质基材,
ii)聚合浸渍所述纤维质基材的液体(甲基)丙烯酸类浆液,
使得能够以显著改善的生产率获得热塑性复合材料部件。
此外,还已发现通过该制造方法获得的复合材料部件因单体的更好的转化率而具有显著改善的残余单体含量。该残余单体含量相对于所用单体的量小于5%。
发明详述
根据第一方面,本发明涉及液体组合物,其包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2),
所述液体组合物在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度。
根据第二方面,本发明涉及用于浸渍纤维质基材的液体组合物,所述纤维质基材由长纤维组成,并且所述液体组合物的特征在于其包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度。
根据第三方面,本发明涉及制备液体组合物的方法,所述液体组合物的特征在于其包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度,所述方法通过包括以下步骤的方法进行:
i)制备(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)和(甲基)丙烯酸类单体(M1)的液体混合物,
ii)将引发剂(Ini1)和(Ini2)一起或相继添加到前一步骤中制备的混合物中。
根据第四方面,本发明涉及液体组合物用于浸渍纤维质基材的用途,所述纤维质基材由长纤维组成,并且所述液体组合物的特征在于其包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度。
根据第五方面,本发明涉及液体组合物用于制造热塑性部件或制造复合材料部件的用途,所述液体组合物的特征在于其包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度。
根据第六方面,本发明涉及通过包括以下步骤的方法来制造热塑性部件的方法:
i)制备(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)和(甲基)丙烯酸类单体(M1)的液体混合物,
ii)将引发剂(Ini1)和(Ini2)一起或相继添加到前一步骤中制备的混合物中,
iii)将i)和ii)中制备的液体(甲基)丙烯酸类组合物放置在用于聚合的装置中,所述组合物的特征在于其包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度,
iv)聚合。
根据第七方面,本发明涉及通过包括以下步骤的方法来制造复合材料部件的方法:
i)制备(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)和(甲基)丙烯酸类单体(M1)的混合物,
ii)将引发剂(Ini1)和(Ini2)一起或相继添加到前一步骤中制备的混合物中,
iii)用i)和ii)中制备的液体(甲基)丙烯酸类组合物浸渍纤维或纤维质基材,所述组合物的特征在于其包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度,
iv)聚合。
所用术语“纤维质基材”是指几种纤维、单向粗纱或连续单纤维薄毡、织物、毛毡或非织造布,其可以为条带、棉卷、穗带、毛撮(locks)或碎片形式。
所用术语“(甲基)丙烯酸类”是指任何类型的丙烯酸类或甲基丙烯酸类单体。
所用术语“PMMA”是指甲基丙烯酸甲酯(MMA)的均聚物和共聚物,PMMA中MMA的重量比对MMA共聚物而言为至少70重量%。
所用术语“单体”是指可以发生聚合的分子。
所用术语“聚合”是指将单体或单体混合物转化为聚合物的过程。
所用术语“热塑性聚合物”是指在加热时变为液体或变得更液态或不那么粘稠或柔软,并可以通过施加热和压力呈现新的形状的聚合物。这也适用于略微交联的热塑性聚合物,其可以在加热至高于软化温度时热成型。
所用术语“聚合物复合材料”是指包含若干不同相畴的多组分材料,其中至少一种类型的相畴是连续相,且其中至少一种组分是聚合物。
所用术语“引发剂”是指可以开始/引发一种或多种单体的聚合的化合物。
所用术语“半衰期”t1/2是指引发剂的初始量降低一半浓度所需的时间。该时间随温度而改变。
缩写“phr”是指每一百份组合物的重量份数。例如,在组合物中1 phr的引发剂是指将1千克引发剂添加到100千克组合物中。
缩写“ppm”是指每一百万份组合物的重量份数。例如,在组合物中1000 ppm的化合物是指在100千克组合物中存在0.1千克化合物。
在本发明中提及x至y的范围是指包括该范围的上限和下限,等同于至少x且至多y。
在本发明中提及在x和y之间的范围是指不包括该范围的上限和下限,等同于大于x且小于y。
根据本发明的液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液包含(甲基)丙烯酸类单体(M1)或(甲基)丙烯酸类单体(M1)与(M1+x)的混合物、(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)和至少两种引发剂(Ini1)和(Ini2)。
该液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液的动态粘度为10 mPa*s至10000 mPa*s、优选20 mPa*s至7000 mPa*s和有利地为20 mPa*s至5000 mPa*s,更有利地为20 mPa*s至2000mPa*s和甚至更有利地在20mPa*s和1000 mPa*s之间。可以使用流变仪或粘度计容易地测量浆液的粘度。动态粘度在25℃下测得。如果液体(甲基)丙烯酸类浆液具有牛顿行为,意味着没有剪切稀化,则该动态粘度与流变仪中的剪切或粘度计中的移动速度无关。如果该液体组合物具有非牛顿行为,意味着剪切稀化,则该动态粘度在25℃下在1 s-1的剪切速率下测得。
用于浸渍纤维质基材的根据本发明的液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液尤其包含(甲基)丙烯酸类单体或(甲基)丙烯酸类单体的混合物、(甲基)丙烯酸类聚合物和至少两种引发剂(Ini1)和(Ini2)。
关于本发明的液体组合物,其包含(甲基)丙烯酸类单体(M1)、(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)和至少两种引发剂(Ini1)和(Ini2)。一旦聚合,该(甲基)丙烯酸类单体(M1)转化为包含(甲基)丙烯酸类单体(M1)的单体单元的(甲基)丙烯酸类聚合物(P2)。
相对于(甲基)丙烯酸类单体(M1)和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)之和,两种引发剂(Ini1)和(Ini2)一起在该组合物中的量为至少0.1 phr。优选地,相对于(甲基)丙烯酸类单体(M1)和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)之和,两种引发剂(Ini1)和(Ini2)一起在该组合物中的量为至少0.2 phr、更优选至少0.5 phr、甚至更优选至少0.75 phr和有利地为至少1phr。
相对于(甲基)丙烯酸类单体(M1)和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)之和,两种引发剂(Ini1)和(Ini2)一起在该组合物中的量为至多15 phr。优选地,相对于(甲基)丙烯酸类单体(M1)和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)之和,两种引发剂(Ini1)和(Ini2)一起在该组合物中的量为至多12 phr、更优选至多10 phr、甚至更优选至多8 phr和有利地为至多5 phr。
相对于(甲基)丙烯酸类单体(M1)和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)之和,两种引发剂(Ini1)和(Ini2)一起在该组合物中的量在0.1 phr和15 phr之间。优选地,相对于(甲基)丙烯酸类单体(M1)和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)之和,两种引发剂(Ini1)和(Ini2)一起在该组合物中的量在0.2 phr和12 phr之间、更优选0.5 phr和10 phr之间、甚至更优选0.75phr和8 phr之间且有利地至多1 phr和5 phr之间。
关于(甲基)丙烯酸类单体(M1),该单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、烷基丙烯酸类单体、烷基甲基丙烯酸类单体、羟烷基丙烯酸类单体和羟烷基甲基丙烯酸类单体、及其混合物。
优选地,(甲基)丙烯酸类单体(M1)选自丙烯酸、甲基丙烯酸、羟烷基丙烯酸类单体、羟烷基甲基丙烯酸类单体、烷基丙烯酸类单体、烷基甲基丙烯酸类单体及其混合物,烷基基团含有1至22个直链碳、支链碳或环碳;烷基基团优选含有1至12个直链碳、支链碳或环碳。
有利地,(甲基)丙烯酸类单体(M1)选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟乙酯及其混合物。
根据一个优选实施方案,(甲基)丙烯酸类单体(M1)的至少50重量%和优选至少60重量%为甲基丙烯酸甲酯。
根据第一更优选的实施方案,单体(M1)的至少50重量%、优选至少60重量%、更优选至少70重量%、有利地至少80重量%和甚至更有利地90重量%是甲基丙烯酸甲酯与任选至少一种其它单体的混合物。
关于(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),可以提及聚甲基丙烯酸烷基酯或聚丙烯酸烷基酯。根据一个优选实施方案,该(甲基)丙烯酸类聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
术语“PMMA”是指甲基丙烯酸甲酯(MMA)均聚物或共聚物或其混合物。
根据一个实施方案,该甲基丙烯酸甲酯(MMA)均聚物或共聚物包含至少70重量%、优选至少80重量%、有利地至少90重量%和更有利地至少95重量%的甲基丙烯酸甲酯。
根据另一实施方案,该PMMA是MMA的至少一种均聚物和至少一种共聚物的混合物,或具有不同平均分子量的MMA的至少两种均聚物或两种共聚物的混合物、或具有不同单体组成的MMA的至少两种共聚物的混合物。
甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚物包含70重量%至99.7重量%的甲基丙烯酸甲酯和0.3重量%至30重量%的至少一种可以与甲基丙烯酸甲酯共聚合的含有至少一个烯属不饱和度的单体。
这些单体是熟知的,并尤其可以提及丙烯酸和甲基丙烯酸以及(甲基)丙烯酸烷基酯,其中该烷基基团含有1至12个碳原子。作为实例,可以提及丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯或(甲基)丙烯酸2-乙基己酯。优选地,该共聚单体是丙烯酸烷基酯,其中该烷基基团含有1至4个碳原子。
根据第一优选实施方案,甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚物包含80重量%至99.7重量%、有利地90重量%至99.7重量%和更有利地90重量%至99.5重量%的甲基丙烯酸甲酯,和0.3重量%至20重量%、有利地0.3重量%至10重量%和更有利地0.5重量%至10重量%的至少一种可以与甲基丙烯酸甲酯共聚合的含有至少一个烯属不饱和度的单体。优选地,该共聚单体选自丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯及其混合物。
(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)的重均分子量应当高,这意味着大于50 000 g/mol和优选大于100 000 g/mol。
重均分子量可以通过尺寸排阻色谱法(SEC)测得。
该(甲基)丙烯酸类聚合物完全可溶于(甲基)丙烯酸类单体或(甲基)丙烯酸类单体的混合物。这使得能够提高该(甲基)丙烯酸类单体或该(甲基)丙烯酸类单体的混合物的粘度。所获得的溶液通常称为“浆液”或“预聚物”。该液体(甲基)丙烯酸类浆液的动态粘度值在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间。该浆液的粘度可以使用流变仪或粘度计容易地测得。该动态粘度在25℃下测得。
有利地,该液体(甲基)丙烯酸类浆液不含附加的主动添加的溶剂。
关于两种引发剂(Ini1)和(Ini2),该引发剂生成自由基,该自由基引发单体以开始单体的自由基聚合,由此通过增长形成聚合物链。
优选地,引发剂(Ini1)和(Ini2)通过热来活化。
热活化的引发剂(Ini1)和(Ini2)优选是自由基引发剂。
自由基引发剂(Ini1)和(Ini2)可以选自包含过氧基团的化合物或包含偶氮基的化合物,优选选自包含过氧基团的化合物。
优选地,包含过氧基团的化合物包含2至30个碳原子。
优选地,包含过氧基团的化合物选自二酰基过氧化物、过氧化酯、过氧化二碳酸酯、二烷基过氧化物、过氧缩醛、氢过氧化物或过氧缩酮。
优选地,两种引发剂(Ini1)和(Ini2)具有在任何给定温度T1下不同的半衰期t1/2。
再更优选地,第二引发剂(Ini2)具有在给定温度T1下为第一引发剂(Ini1)的半衰期t1/2的至少两倍的半衰期t1/2。甚至更优选地,第二引发剂(Ini2)具有在给定温度T1下为第一引发剂(Ini1)的半衰期t1/2的至少三倍、有利地至少四倍、更有利地五倍、再更有利地六倍的半衰期t1/2。
优选地,温度T1在20℃和160℃之间、更优选40℃和140℃之间、有利地50℃和130℃之间。
更优选地,第一引发剂(Ini1)具有在40℃和90℃之间、再更优选45℃和80℃之间、甚至更优选50℃和75℃之间的温度下1小时的半衰期t1/2。
更优选地,第二引发剂(Ini2)具有在至少70℃、再更优选至少75℃的温度下1小时的半衰期t1/2。
更优选地,第二引发剂(Ini2)具有在70℃和150℃之间、再更优选75℃和140℃之间、甚至更优选75℃和130℃之间的温度下1小时的半衰期t1/2。
优选地,在引发剂(Ini2)和(Ini1)之间对于给定半衰期的温度差为至少5 K。这意味着如果对于1小时的半衰期t1/2,(Ini1)的温度为75℃,则对于1小时的半衰期t1/2,(Ini2)的温度为至少80℃。
优选地,在引发剂(Ini2)和(Ini1)之间对于给定半衰期的温度差为至多50 K。这意味着如果对于1小时的半衰期t1/2,Ini1的温度为50℃,则对于1小时的半衰期t1/2 ,Ini2的温度为至多100℃。
更优选地,在引发剂(Ini2)和(Ini1)之间对于给定半衰期的温度差在5 K和50 K之间、更优选6 K和40 K之间、甚至更优选7 K和30 K之间。
引发剂(Ini2)和(Ini1)选自过氧化二异丁酰、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)、过氧化新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新庚酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化新癸酸叔戊酯、过氧化二碳酸二仲丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己酯)、过氧化二碳酸二(2-乙基己酯)、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二碳酸二正丁酯、过氧化二碳酸二鲸蜡酯、过氧化二碳酸二肉豆蔻酯、过氧化特戊酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化二(3,5,5-三甲基己酰)、过氧化二月桂酰、过氧化二癸酰、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧)己烷、过氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二乙基乙酸叔丁酯、过氧化异丁酸叔丁酯、1,1-二(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔戊基过氧)环己烷、1,1-二(叔丁基过氧)环己烷、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、过氧化乙酸叔戊酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、2,2-二(叔丁基过氧)丁烷、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化乙酸叔丁酯、4,4-二(叔丁基过氧)戊酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、二叔戊基过氧化物、过氧化二异丙苯、二-(2-叔丁基过氧异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二-(叔丁基过氧)己烷、叔丁基过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己炔-3、二叔丁基过氧化物、3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧化壬烷、2,2'-偶氮双异丁腈(AIBN)、2,2'-偶氮二(2-甲基丁腈)、偶氮双异丁酰胺、2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、1,1'-偶氮二(六氢化苄腈)或4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)。
优选地,引发剂(Ini1)选自过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)、过氧化新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新庚酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化新癸酸叔戊酯、过氧化二碳酸二仲丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己酯)、过氧化二碳酸二(2-乙基己酯)、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二碳酸二正丁酯、过氧化二碳酸二鲸蜡酯、过氧化二碳酸二肉豆蔻酯、过氧化特戊酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化二(3,5,5-三甲基己酰)、过氧化二月桂酰、过氧化二癸酰、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧)己烷或过氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯。
优选地,引发剂(Ini2)选自过氧化特戊酸叔戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化二(3,5,5-三甲基己酰)、过氧化二月桂酰、过氧化二癸酰、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧)己烷、过氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二乙基乙酸叔丁酯、过氧化异丁酸叔丁酯、1,1-二(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔戊基过氧)环己烷、1,1-二(叔丁基过氧)环己烷、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、过氧化乙酸叔戊酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、2,2-二(叔丁基过氧)丁烷、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化乙酸叔丁酯、4,4-二(叔丁基过氧)戊酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、二叔戊基过氧化物、过氧化二异丙苯、二(2-叔丁基过氧异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、叔丁基过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己炔-3、二叔丁基过氧化物或3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧化壬烷。
两种引发剂(Ini2)和(Ini1)之间的重量比在1/10和10/1之间、优选1/5和5/1之间、更优选1/4和4/1之间。
优选地,引发剂(Ini1)选自过氧化二碳酸酯。优选地,引发剂(Ini1)具有20℃或更低、优选15℃或更低的最高储存温度。
更优选地,引发剂(Ini1)具有以下通式(1):
其中R1和R2各自存在,并且为烷基基团,其可以是直链、支链或环状的,或三者的组合,具有至少6个碳原子、优选8个碳原子和更优选至少10个碳原子。有利地,基团R1和R2各自具有在10和30个之间的碳原子,更有利地在10和20个之间的碳原子。基团R1和R2可以不同或相同。
甚至更优选地,引发剂(Ini1)选自过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己酯)、过氧化二碳酸二鲸蜡酯和过氧化二碳酸二肉豆蔻酯,引发剂(Ini2)选自过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二月桂酰、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧)己烷和过氧化二癸酰。
在第一甚至更优选的实施方案中,引发剂(Ini1)选自过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己酯)。
引发剂(Ini2)在该第一甚至更优选的实施方案中选自过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二月桂酰和过氧化二癸酰。
在第二甚至更优选的实施方案中,引发剂(Ini1)选自过氧化二碳酸二鲸蜡酯。
引发剂(Ini2)在该第二甚至更优选的实施方案中选自过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二月桂酰和过氧化二癸酰。
在第三甚至更优选的实施方案中,引发剂(Ini1)选自过氧化二碳酸二肉豆蔻酯。
引发剂(Ini2)在该第三甚至更优选的实施方案中选自过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二月桂酰和过氧化二癸酰。
为了保持液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液的动态粘度,由此使其在需要时能够良好地浸渍纤维质基材,并保持在浸渍有浆液的纤维质基材聚合后获得的基质的热塑性,以下列质量百分比并入该浆液的化合物:
(甲基)丙烯酸类单体(M1)在液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液中以包含(甲基)丙烯酸类单体(M1)和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)的组合物的40重量%和90重量%之间、优选45重量%和85重量%之间的比例存在。
(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)在液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液中以包含(甲基)丙烯酸类单体(M1)和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)的组合物的至少1重量%、优选至少5重量%和有利地至少10重量%的比例存在。
(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)在液体(甲基)丙烯酸类浆液中以包含(甲基)丙烯酸类单体(M1)和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)的组合物的不超过50重量%、优选不超过40重量%和有利地不超过30重量%的比例存在。
在浸渍和/或聚合之前将所有任选的添加剂和填料加入到该液体(甲基)丙烯酸类浆液中。
根据本发明的液体组合物还可以最佳地包含用于聚合的活化剂。
该聚合活化剂或促进剂选自叔胺,如N,N-二甲基-对甲苯胺(DMPT)、N,N-二羟乙基-对甲苯胺(DHEPT)、有机可溶性过渡金属催化剂或其混合物。
有利地,该液体(甲基)丙烯酸类组合物不含金属基催化剂。不将包含金属的添加剂(作为催化促进聚合反应的活化剂)添加到根据本发明的液体(甲基)丙烯酸类组合物中。这些尤其涉及锡基化合物如,氯化锡。
活化剂相对于液体(甲基)丙烯酸类组合物的(甲基)丙烯酸类单体(M1)的含量为100 ppm至10000 ppm(按重量计)、优选按重量计200 ppm至7000 ppm,有利地为300 ppm至4000 ppm。
关于制造该液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液的方法,第一步骤包括制备包含(甲基)丙烯酸类单体(M1)或(甲基)丙烯酸类单体的混合物和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)的第一浆液。随后将引发剂(Ini2)和(Ini1)以上述比例添加到该浆液中,以便保持在25℃下在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度。
优选地,将(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)添加到(甲基)丙烯酸类单体中并溶解。
引发剂(Ini2)和(Ini1)可以一起添加或相继分开添加。如果分开添加的话,顺序并不重要。
优选地,在低于50℃、更优选低于40℃、有利地低于30℃和更有利地低于25℃的温度T添加下加入引发剂(Ini2)和(Ini1)。
根据本发明的液体组合物(已在前面的段落中详细描述)可用于浸渍纤维或纤维质基材,或用于制造热塑性部件或制造复合材料部件。
关于浸渍纤维或纤维质基材的方法,其包括用该液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液浸渍纤维质基材的步骤。
该浸渍步骤可以在模具或闭合模具或浴中进行。
如果在给定温度下该液体(甲基)丙烯酸类浆液的粘度对于浸渍过程而言略微过高,可以加热该浆液以提供更液态的浆液以便充分润湿和正确且完全浸渍纤维质基材。
关于该纤维质基材,可以提及几种纤维、单向粗纱或连续单纤维薄毡、织物、毛毡或非织造布,其可以为条带、棉卷、穗带、毛撮或碎片形式。该纤维质材料可以具有各种形式和尺寸(一维、二维或三维)。纤维质基材包含一种或多种纤维的组装件。当该纤维是连续的时,它们的组装件形成织物。
一维形式对应于线性长纤维。该纤维可以是不连续的或连续的。该纤维可以以连续长丝形式随机排列或彼此平行排列。纤维由其纵横比来限定,纵横比是该纤维的长度与直径之间的比率。本发明中使用的纤维是长纤维或连续纤维。该纤维具有至少1000、优选至少1500、更优选至少2000、有利地至少3000和更有利地至少5000、甚至更有利地至少6000、还更有利地至少7500和最有利地至少10 000的纵横比。
二维形式对应于非织造或机织的纤维质薄毡或增强材料或纤维束,其也可以是编织的。即使二维形式具有一定厚度并因此在原则上是三维的,根据本发明其被视为是二维的。
三维形式例如对应于非织造纤维质薄毡或增强材料或堆叠或折叠的纤维束,或其混合物(二维形式在三维中的组装件)。
纤维质材料的来源可以是天然或合成的。作为天然材料,可以提及植物纤维、木纤维、动物纤维或矿物纤维。
天然纤维是例如剑麻、黄麻、大麻、亚麻、棉花、椰子纤维和香蕉纤维。动物纤维是例如羊毛或毛发。
作为合成材料,可以提及聚合物纤维,其选自热固性聚合物、热塑性聚合物或其混合物的纤维。
聚合物纤维可以由聚酰胺(脂族或芳族)、聚酯、聚乙烯醇、聚烯烃、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、不饱和聚酯、环氧树脂和乙烯基酯组成。
矿物纤维还可以选自玻璃纤维,尤其是E、R或S2类型,碳纤维、硼纤维或二氧化硅纤维。
本发明的纤维质基材选自植物纤维、木纤维、动物纤维、矿物纤维、合成聚合物纤维、玻璃纤维和碳纤维,及其混合物。
优选地,该纤维质基材选自矿物纤维。
该纤维质基材的纤维具有在0.005 µm和100 µm之间、优选1 µm和50 µm之间、更优选5 µm和30 µm之间且有利地在10 µm和25 µm之间的直径。
优选地,本发明的纤维质基材的纤维选自一维形式的连续纤维(意味着纵横比不一定适应于长纤维),或者二维或三维形式的纤维质基材的长纤维或连续纤维。
根据另一附加方面,本发明涉及包含热塑性(甲基)丙烯酸类基质和用作增强材料的纤维质基材的聚合物复合材料,其中该纤维质基材由长纤维组成,所述复合材料的特征在于在浸渍有根据本发明的所述液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液的所述纤维质基材的聚合之后获得热塑性(甲基)丙烯酸类基质。
本发明的另一方面是制造机械或结构化部件或产品的方法,包括以下步骤:
i)用根据本发明的液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液浸渍纤维质基材,
ii)聚合浸渍所述纤维质基材的液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液。
在步骤ii)过程中在制造机械或结构化部件或产品的过程中浸渍纤维质基材的液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液的聚合在80℃和140℃之间、优选90℃和130℃之间的温度下进行。聚合步骤ii)或多或少是等温的。等温在本发明中是指聚合过程中的温度保持在聚合温度的20 K的ΔT区间内,并且不包括温度斜坡,其中温度例如在聚合过程中降低并在结束时升高,并且聚合过程中的温度差超过20 K。例如,浸渍的纤维质基材加热至最高100℃,在结束时的温度不超过120℃。或者例如浸渍的纤维质基材加热至最高100℃,并且聚合步骤过程中的温度保持在20 K的区间内:90℃和110℃之间,或95℃和115℃之间。
有利地,聚合温度保持在18 K、更有利地为16 K、甚至更有利地为14 K、还更有利地为12 K和最有利地为10 K的ΔT区间内。
关于制造复合材料部件以及机械或结构化部件或产品的方法,各种方法可用于制备这些部件。可以提及真空辅助树脂灌注(VARI)、拉挤成型、真空袋模塑、压力袋模塑、高压釜模塑、树脂传递模塑(RTM)及其变体如(HP-RTM、C-RTM、I-RTM)、反应注射模塑(RIM)、增强反应注射模塑(R-RIM)及其变体、压力模塑、压缩模塑、液体压缩模塑(LCM)或片状模塑料(SMC)或预制整体模塑料(BMC)。
用于制造复合材料部件的第一优选制造方法是根据该方法通过在模具中浸渍纤维质基材将液体组合物转移至纤维质基材的方法。该方法需要上文列举的模具,并包括wording模塑。
用于制造复合材料部件的第二优选制造方法是根据该方法在拉挤成型法中使用液体组合物的方法。将纤维引导穿过包含根据本发明的组合物的树脂浴。作为纤维质基材的纤维例如是单向粗纱或连续单纤维薄毡的形式。在树脂浴中浸渍后,将润湿的纤维牵拉穿过加热的模头,在那里进行聚合。
第三优选制造方法是真空辅助树脂灌注(VARI)。
制造复合材料部件以及机械或结构化部件或产品的方法可以附加地包括后成型步骤。后成型包括弯曲以改变复合材料部件的形状。
制造复合材料部件以及机械或结构化部件或产品的方法可以附加地包括焊接或胶合或层压的步骤。
获自根据本发明的方法的热塑性复合材料部件可以在本发明的液体组合物聚合后进行后成型。成型包括弯曲以改变复合材料的形状。
在本发明的液体组合物聚合后获得和/或获自根据本发明的方法的热塑性部件或所制造的复合材料部件可以焊接、胶合或层压。
关于由此制造的由复合材料制成的机械部件的用途,可以提及汽车应用、运输应用(如公共汽车或卡车)、航海应用、铁路应用、运动、航空和航天应用、光伏应用、计算机相关应用、工程建设和建筑应用、电信应用和风能应用。
由复合材料制成的机械部件尤其是汽车部件、船舶部件、公共汽车部件、火车部件、运动制品、飞机或直升机部件、太空船或火箭部件、光伏模块部件、工程建设或建筑用材料(例如用于土木工程和高层建筑的复合材料筋、销钉和箍筋)、风力涡轮机部件(例如风力涡轮机叶片的梁的翼梁帽)、家具部件、工程建设或建筑部件、电话或手机部件、计算机或电视部件、或者打印机或复印机部件。
在第一优选实施方案中,由复合材料制成的机械部件尤其是工程建设或建筑用材料,例如用于土木工程和高层建筑的复合材料筋、销钉和箍筋。
在第二优选实施方案中,由复合材料制成的机械部件尤其是风力涡轮机部件,例如风力涡轮机叶片的梁的翼梁帽。
实施例
第一步骤:制备液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液
通过将25重量%的作为(P1)的PMMA(BS520,包含丙烯酸乙酯作为共聚单体的MMA的共聚物)溶解在75重量%的作为(M1)的甲基丙烯酸甲酯中来制备液体组合物,其用HQME(氢醌单甲醚)来稳定。
向该液体组合物中加入不同的单独的引发剂(Ini1)或两种不同的引发剂(Ini1)和(Ini2)的混合物。作为引发剂(Ini1)或(Ini2),使用过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己酯)(P16 - 来自Akzo Nobel公司的Perkadox® 16)、过氧化苯甲酰(BPO – 来自Akzo Nobel公司的Perkadox® CH50X)、过氧化2-乙基己酸叔丁酯(TBPO – 来自Arkema公司的Luperox®26)、过氧化二月桂酰(LP - 来自Arkema公司的Luperox® LP)和过氧化二癸酰(DEC – 来自Arkema公司的Luperox® DEC)。
对比例不具有根据本发明的两种引发剂(Ini1)和(Ini2)的混合物。
第二步骤:液体组合物或(甲基)丙烯酸类浆液的聚合
通过将表1中所示的一种或多种引发剂添加到100重量份的液体组合物(仅基于(M1)和(P1))中来进行相应组合物的聚合。在金属压机中在10巴的压力下将相应的组合物加热至110℃。
对各组合物测量相应样品直到95%转化率的时间并在表1中给出。
表1 组成和110℃下的结果
*转化率小于50%。
实施例在表1中的聚合时间减少表明更好的动力学、更快的聚合,同时具有良好的转化率。对比例1和3在110℃下具有小于50%的转化率,与对比例2相比通过具有两种引发剂(参见实施例1至7)获得了良好的转化率和更快的聚合。
Claims (49)
1.一种液体组合物,包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2),
所述液体组合物在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度。
2.如权利要求1所述的液体组合物,其特征在于相对于(甲基)丙烯酸类单体(M1)和(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)之和,两种引发剂(Ini1)和(Ini2)一起在所述组合物中的量在0.1phr和15 phr之间。
3.如权利要求1或2所述的液体组合物,其特征在于所述两种引发剂(Ini1)和(Ini2)具有在任何给定温度T1下不同的半衰期t1/2。
4.如权利要求3所述的液体组合物,其特征在于第二引发剂(Ini2)具有在给定温度T1下为第一引发剂(Ini1)的半衰期t1/2的至少两倍的半衰期t1/2。
5.如权利要求3所述的液体组合物,其特征在于第二引发剂(Ini2)具有在给定温度T1下为第一引发剂(Ini1)的半衰期t1/2的至少六倍的半衰期t1/2。
6.如权利要求3或4或5所述的液体组合物,其特征在于第一引发剂(Ini1)具有在40℃和90℃之间的温度下1小时的半衰期t1/2。
7.如权利要求3或4或5所述的液体组合物,其特征在于第一引发剂(Ini1)具有在40℃和75℃之间的温度下1小时的半衰期t1/2。
8.如权利要求3或4或5所述的液体组合物,其特征在于第二引发剂(Ini2)具有在至少70℃的温度下1小时的半衰期t1/2。
9.如权利要求3或4或5所述的液体组合物,其特征在于第二引发剂(Ini2)具有在70℃和150℃之间的温度下1小时的半衰期t1/2。
10.如权利要求3至9任一项所述的液体组合物,其特征在于在引发剂(Ini2)和(Ini1)之间对于给定半衰期的温度差为至少5 K。
11.如权利要求3至9任一项所述的液体组合物,其特征在于在引发剂(Ini2)和(Ini1)之间对于给定半衰期的温度差为至多50 K。
12.如权利要求3至9任一项所述的液体组合物,其特征在于在引发剂(Ini2)和(Ini1)之间对于给定半衰期的温度差在5 K和50 K之间。
13.如权利要求3至9任一项所述的液体组合物,其特征在于在引发剂(Ini2)和(Ini1)之间对于给定半衰期的温度差在7 K和30 K之间。
14.如权利要求1至13任一项所述的液体组合物,其特征在于两种引发剂(Ini2)和(Ini1)之间的重量比在1/10和10/1之间。
15.如权利要求1至14任一项所述的液体组合物,其特征在于所述两种引发剂(Ini1)和(Ini2)选自二酰基过氧化物、过氧化酯、过氧化二碳酸酯、二烷基过氧化物、过氧缩醛、氢过氧化物或过氧缩酮。
16.如权利要求1至15任一项所述的液体组合物,其特征在于所述两种引发剂(Ini1)和(Ini2)选自过氧化二异丁酰、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)、过氧化新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新庚酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化新癸酸叔戊酯、过氧化二碳酸二仲丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己酯)、过氧化二碳酸二(2-乙基己酯)、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二碳酸二正丁酯、过氧化二碳酸二鲸蜡酯、过氧化二碳酸二肉豆蔻酯、过氧化特戊酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化二(3,5,5-三甲基己酰)、过氧化二月桂酰、过氧化二癸酰、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧)己烷、过氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二乙基乙酸叔丁酯、过氧化异丁酸叔丁酯、1,1-二(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔戊基过氧)环己烷、1,1-二(叔丁基过氧)环己烷、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、过氧化乙酸叔戊酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、2,2-二(叔丁基过氧)丁烷、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化乙酸叔丁酯、4,4-二(叔丁基过氧)戊酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、二叔戊基过氧化物、过氧化二异丙苯、二(2-叔丁基过氧异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、叔丁基过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己炔-3、二叔丁基过氧化物、3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧化壬烷、2,2'-偶氮双异丁腈(AIBN)、2,2'-偶氮二(2-甲基丁腈)、偶氮双异丁酰胺、2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、1,1'-偶氮二(六氢化苄腈)或4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)。
17.如权利要求1至16任一项所述的液体组合物,其特征在于引发剂(Ini1)选自过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)、过氧化新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新庚酸异丙苯酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化新癸酸叔戊酯、过氧化二碳酸二仲丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己酯)、过氧化二碳酸二(2-乙基己酯)、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二碳酸二正丁酯、过氧化二碳酸二鲸蜡酯、过氧化二碳酸二肉豆蔻酯、过氧化特戊酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化二(3,5,5-三甲基己酰)、过氧化二月桂酰、过氧化二癸酰、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧)己烷或过氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯。
18.如权利要求1至16任一项所述的液体组合物,其特征在于引发剂(Ini2)选自过氧化特戊酸叔戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化二(3,5,5-三甲基己酰)、过氧化二月桂酰、过氧化二癸酰、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧)己烷、过氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二乙基乙酸叔丁酯、过氧化异丁酸叔丁酯、1,1-二(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔戊基过氧)环己烷、1,1-二(叔丁基过氧)环己烷、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、过氧化乙酸叔戊酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、2,2-二(叔丁基过氧)丁烷、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化乙酸叔丁酯、4,4-二(叔丁基过氧)戊酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、二叔戊基过氧化物、过氧化二异丙苯、二(2-叔丁基过氧异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、叔丁基过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己炔-3、二叔丁基过氧化物或3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧化壬烷。
19.如权利要求1至16任一项所述的液体组合物,其特征在于引发剂(Ini1)是过氧化二碳酸酯。
20.如权利要求1至16任一项所述的液体组合物,其特征在于引发剂(Ini1)具有以下通式(1):
其中R1和R2各自存在,并且为烷基基团,其可以是直链、支链或环状的,或三者的组合,具有至少6个碳原子、优选8个碳原子和更优选至少10个碳原子。
21.如权利要求20所述的液体组合物,其特征在于所述基团R1和R2各自具有在10和30个之间的碳原子,更有利地在10和20个之间的碳原子。
22.如权利要求1至14任一项所述的液体组合物,其特征在于引发剂(Ini1)选自过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己酯)、过氧化二碳酸二鲸蜡酯和过氧化二碳酸二肉豆蔻酯,引发剂(Ini2)选自过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二月桂酰、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧)己烷和过氧化二癸酰。
23.如权利要求1至14任一项所述的液体组合物,其特征在于引发剂(Ini1)选自过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己酯),引发剂(Ini2)选自过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二月桂酰和过氧化二癸酰。
24.如权利要求1至14任一项所述的液体组合物,其特征在于引发剂(Ini1)选自过氧化二碳酸二鲸蜡酯,引发剂(Ini2)选自过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二月桂酰和过氧化二癸酰。
25.如权利要求1至14任一项所述的液体组合物,其特征在于引发剂(Ini1)选自过氧化二碳酸二肉豆蔻酯,引发剂(Ini2)选自过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二月桂酰和过氧化二癸酰。
26.如权利要求1至25任一项所述的液体组合物,其特征在于所述(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)包含至少50重量%的甲基丙烯酸甲酯(MMA)。
27.如权利要求1至26任一项所述的液体组合物,其特征在于所述(甲基)丙烯酸类单体(M1)选自丙烯酸、甲基丙烯酸、烷基丙烯酸类单体和烷基甲基丙烯酸类单体及其混合物,所述烷基基团含有1至22个直链碳、支链碳或环碳;所述烷基基团优选含有1至12个直链碳、支链碳或环碳。
28.如权利要求27所述的液体组合物,其特征在于所述(甲基)丙烯酸类单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸异冰片酯,及其混合物。
29.如权利要求1至28任一项所述的液体组合物,其特征在于所述(甲基)丙烯酸类单体(M1)的50重量%是甲基丙烯酸甲酯。
30.制备如权利要求1至29任一项所述的液体组合物的方法,所述方法包括以下步骤:
i)制备(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)和(甲基)丙烯酸类单体(M1)的混合物,
ii)将引发剂(Ini1)和(Ini2)一起或相继添加到前一步骤中制备的混合物中。
31.如权利要求1至28任一项所述的液体组合物或通过如权利要求30所述的方法制备的液体组合物用于制造热塑性部件或制造复合材料部件的用途。
32.如权利要求1至29任一项所述的液体组合物或通过如权利要求30所述的方法制备的液体组合物用于浸渍纤维或纤维质基材的用途,所述纤维或纤维质基材由长纤维组成。
33.用于浸渍纤维质基材的浸渍方法,所述纤维质基材由长纤维组成,并且所述方法包括用如权利要求1至29任一项所述的液体组合物浸渍所述纤维质基材的步骤。
34.制造热塑性部件的方法,通过包括以下步骤的方法进行:
i)制备(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)和(甲基)丙烯酸类单体(M1)的液体混合物,
ii)将引发剂(Ini1)和(Ini2)一起或相继添加到前一步骤中制备的混合物中,
iii)将i)和ii)中制备的液体组合物放置在用于聚合的装置中,所述组合物的特征在于其包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度,如权利要求1至29任一项所述,
iv)聚合。
35.制造复合材料部件的方法,通过包括以下步骤的方法进行:
iii)用如权利要求1至29任一项所述的液体组合物浸渍纤维或纤维质基材,
iv)聚合。
36.制造复合材料部件的方法,通过包括以下步骤的方法进行:
i)制备(甲基)丙烯酸类聚合物(P1)和(甲基)丙烯酸类单体(M1)的混合物,
ii)将引发剂(Ini1)和(Ini2)一起或相继添加到前一步骤中制备的混合物中,
iii)用i)和ii)中制备的液体组合物浸渍纤维或纤维质基材,所述组合物的特征在于其包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物(P1),
b)(甲基)丙烯酸类单体(M1),和
c)两种引发剂(Ini1)和(Ini2);
所述液体(甲基)丙烯酸类浆液在25℃下具有在10 mPa*s和10 000 mPa*s之间的动态粘度,
iv)聚合。
37.如权利要求35或36所述的方法,其通过真空辅助树脂灌注(VARI)、拉挤成型、真空袋模塑、压力袋模塑、高压釜模塑、树脂传递模塑(RTM)及其变体如(HP-RTM、C-RTM、I-RTM)、反应注射模塑(RIM)、增强反应注射模塑(R-RIM)及其变体、压力模塑、压缩模塑、液体压缩模塑(LCM)或片状模塑料(SMC)或预制整体模塑料(BMC)来进行。
38.如权利要求35或36所述的方法,其特征在于所述浸渍步骤在模具中进行。
39.如权利要求35或36所述的方法,其特征在于所述浸渍步骤在拉挤成型法过程中进行。
40.如权利要求35至39任一项所述的方法,其特征在于所述方法包括后成型的附加步骤。
41.如权利要求35至39任一项所述的方法,其特征在于所述方法包括焊接或胶合或层压的附加步骤。
42.如权利要求35至39任一项所述的方法,其特征在于所述聚合步骤在80℃和140℃之间、优选90℃和130℃之间的温度下进行。
43.如权利要求42所述的方法,其特征在于聚合过程中的温度保持在聚合温度的20 K的ΔT区间内。
44.如权利要求42所述的方法,其特征在于聚合过程中的温度保持在聚合温度的10 K的ΔT区间内。
45.聚合物复合材料,包含热塑性(甲基)丙烯酸类基质和用作增强材料的纤维质基材,其中所述纤维质基材由长纤维组成,所述复合材料的特征在于所述热塑性(甲基)丙烯酸类基质在液体组合物聚合后获得,所述纤维质基材浸渍有如权利要求1至29任一项所述的液体组合物。
46.由如权利要求45所述的复合材料制成的或经由如权利要求35至43任一项所述的方法获得的机械部件或结构元件。
47.如权利要求46所述的部件,所述部件是汽车部件、船舶部件、火车部件、运动制品、飞机或直升机部件、太空船或火箭部件、光伏模块部件、工程建设或建筑用材料,例如用于土木工程和高层建筑的复合材料筋、销钉和箍筋,风力涡轮机部件,例如风力涡轮机叶片的梁的翼梁帽,家具部件、工程建设或建筑部件、电话或手机部件、计算机或电视部件、打印机或复印机部件。
48.如权利要求46所述的部件,所述部件是工程建设或建筑用材料,例如用于土木工程和高层建筑的复合材料筋、销钉和箍筋。
49.如权利要求46所述的部件,所述部件是风力涡轮机部件,例如风力涡轮机叶片的梁的翼梁帽。
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