CN112500669B - 一种低密度复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种低密度复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112500669B
CN112500669B CN202011477375.9A CN202011477375A CN112500669B CN 112500669 B CN112500669 B CN 112500669B CN 202011477375 A CN202011477375 A CN 202011477375A CN 112500669 B CN112500669 B CN 112500669B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
composite material
polybutadiene resin
resin
fibrilia
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011477375.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112500669A (zh
Inventor
何少波
李小华
范仕杰
向上
邓朝阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Sida Composite Material Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Sida Composite Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Sida Composite Material Co ltd filed Critical Zhejiang Sida Composite Material Co ltd
Priority to CN202011477375.9A priority Critical patent/CN112500669B/zh
Publication of CN112500669A publication Critical patent/CN112500669A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112500669B publication Critical patent/CN112500669B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F279/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00
    • C08F279/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00 on to polymers of conjugated dienes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2351/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2401/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2401/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2451/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C08K2003/2241—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/541—Silicon-containing compounds containing oxygen
    • C08K5/5435—Silicon-containing compounds containing oxygen containing oxygen in a ring

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉一种低密度复合材料及其制备方法，所述复合材料含有以下重量份的组分：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂5～20份、高沸点活性交联剂15～35份、环氧固化剂0.1～0.5份、过氧化物引发剂0.5～3.0份、阻聚剂0.01～0.05份、纳米金属氧化物2～7份、偶联剂0.15～0.35和麻纤维100～180份。本发明提供的复合材料，通过采用特定配方制作，具有低密度、机械性能好、韧性好等优点。

Description

一种低密度复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合绝领域，涉及一种低密度复合材料及其制备方法。
背景技术
复合材料使用的历史可以追溯到古代，从古至今沿用的稻草或麦秸秆增强黏土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)，从此出现了复合材料这一名称。
纤维增强热固性复合材料具有较高的比强度和比刚度，良好的机械性能和耐腐蚀性，被广泛应用于交通运输、建材和市政工程等领域。
玻璃纤维增强复合材料是纤维增强热固性复合材料中最常见的种类，其是以玻璃纤维及其制品为增强材料和基体材料，通过一定的成型工艺复合而成的一种材料，其密度一般在1.7-2.0g/cm3之间，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在汽车工业应用可以减轻汽车重量，提高汽车性能，降低汽车零部件的制造成本，加快汽车的装配速度，节省燃料等。可以在汽车中用来制作：前端板、空调管、排气门、发动机罩、保险杠、行李箱盖、车身板、车顶内板、底盘、底座构件、仪表盘、消音器、尾气过滤、燃料气瓶、内饰材料、摩擦材料等等。
随着玻璃纤维复合材料的应用领域越来越广，因为对其需求不同，也在逐渐改进。如在60年底，为了满足航空航天等尖端技术所用材料的需求，先后研制和生产了以高性能纤维(如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等)为增强材料的负荷性能，这些复合材料称为先进复合材料。按照基体材料不同，分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。
天然纤维比玻璃纤维、合成纤维具有环境友好、可生物降解性，天然纤维增强树脂基复合材料也被称作绿色复合材料，具有非常广阔的应用前景。
在新能源等汽车领域的轻量化要求下，玻璃纤维复合材料的密度仍然偏大，有必要开发密度更小复合材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有低密度、良好的耐热性能、机械性能及环保性的树脂基纤维复合材料。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种低密度复合材料，含有以下重量份的组分：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂5～20份、高沸点活性交联剂15～35份、环氧固化剂0.1～0.5份、过氧化物引发剂0.5～3.0份、阻聚剂0.01～0.05份、纳米金属氧化物2～7份、偶联剂0.15～0.35和麻纤维100～180份。
优选地，所述复合材料含有以下重量份的组分：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂6～18份、活性交联剂20～35份、环氧固化剂0.2～0.5份、过氧化物引发剂1.0～3.0份、阻聚剂0.02～0.05份、纳米金属氧化物3～7份、偶联剂0.2～0.35和麻纤维110～160份。
进一步优选，所述复合材料含有以下重量份的组分：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂8～15份、活性交联剂20～35份、环氧固化剂0.2～0.3份、过氧化物引发剂1.5～3.0份、阻聚剂0.02～0.04份、纳米金属氧化物3～5份、偶联剂0.2～0.3和麻纤维120～150份。
更进一步优选，所述复合材料含有以下重量份的组分：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂8～15份、活性交联剂20～35份、环氧固化剂0.2～0.3份、过氧化物引发剂2.0～3.0份、阻聚剂0.03～0.04份、纳米金属氧化物3～5份、偶联剂0.2～0.3和麻纤维130～150份。
效果较佳，所述复合材料含有以下重量份的组分：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂12～15份、活性交联剂20～35份、环氧固化剂0.25～0.3份、过氧化物引发剂2.0～3.0份、阻聚剂0.03～0.04份、纳米金属氧化物4～5份、偶联剂0.25份和麻纤维140～150份。
效果较佳，所述复合材料含有以下重量份的组分：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂15份、活性交联剂20份、环氧固化剂0.3份、过氧化物引发剂2.0份、阻聚剂0.03份、纳米金属氧化物5份、偶联剂0.25份和麻纤维150份。
上述复合材料中：
所述液体聚丁二烯树脂中含65％～95％(重量)的1,2-聚丁二烯，其余部分的聚丁二烯是环化聚丁二烯或1,4-聚丁二烯。
所述环氧化聚丁二烯树脂选用分子量800～900的低粘度环氧化聚丁二烯树脂；
所述活性交联剂为高沸点活性交联剂，具体为双环戊二烯丙烯酸酯、双环戊二烯甲基丙烯酸酯、间苯二甲酸二烯酸酯、间苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的一种或几种混合物，优选为双环戊二烯丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
所述环氧固化剂为有机脲类环氧固化剂，优选的，所述固化剂为粒径5-20μm微粉化芳香族脲。
所述过氧化物引发剂为过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰或过氧化苯甲酰乙酰等，优选的，过氧化物引发剂为二叔丁基过氧化氢或过氧化二异丙苯。
所述阻聚剂包括2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、对苯二酚甲基乙醚、对苯二酚、甲基对苯二酚或特丁基对苯二酚等，优选，所述阻聚剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚或对苯二酚甲基乙醚。
所述纳米金属氧化物为纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米氧化锌和纳米二氧化钛中的一种或两种以上混合物。
所述偶联剂为含环氧基团硅烷偶联剂。
所述麻纤维为从各种麻类植物中取得的纤维，包括苎麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、大麻纤维、剑麻纤维、椰纤维。优选地，所述麻纤维为苎麻纤维、剑麻纤维、亚麻纤维或大麻纤维。
本发明还提供了上述复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)按照原料称取各成分，液体聚丁二烯树脂、环氧化聚丁二烯树脂混合加热至70-90℃，充分搅拌后，加入活性交联剂、环氧固化剂搅拌反应20-30min；
2)降温至50℃以下，加入过氧化物引发剂、阻聚剂、纳米金属氧化物和偶联剂充分搅拌均匀，加入麻纤维，浸润后制得预浸料；
3)将制备得到的预浸料于125-155℃模具中压制固化5-15min。
优选地，所述方法包括以下步骤：
1)按照原料称取各成分，液体聚丁二烯树脂、环氧化聚丁二烯树脂混合加热至80-90℃，充分搅拌后，加入活性交联剂、环氧固化剂搅拌反应25-30min；
2)降温至50℃以下，加入过氧化物引发剂、阻聚剂、纳米金属氧化物和偶联剂充分搅拌均匀，加入麻纤维，浸润后制得预浸料；
3)将制备得到的预浸料于125-155℃模具中压制固化5-15min。
本发明提供的低密度复合材料主要应用于相关需要减轻重量的复合材料制品包括新能源汽车领域用复合材料制品、轨道交通领域复合材料制品等。
本发明具有下列优点：
1、本发明提供的低密度复合材料材料中：
1)液体聚丁二烯树脂是一种特殊的树脂品种，具有很多特点，密度0.86-0.91g/cm3的之间，比不饱和聚酯树脂、环氧树脂等大多数热固性树脂的密度都小。以1,2-聚丁二烯结构为主的聚丁二烯树脂具有不饱和双键可以固化成坚韧的固化物，其乙烯基官能团具有反应性，具有不饱和聚酯树脂类似的工艺操作性。固化聚丁二烯树脂具有优异的电性能，良好的耐化学、耐水、耐潮气、耐气候性能、耐热性能和机械性能，层压材料具有突出的抗冲性能。
使用的液体聚丁二烯树脂中，当1,2-聚丁二烯的含量小于65％，则树脂过软，将会损失硬度、机械强度；如果含量大于95％，则树脂的粘度过大使用不方便。为此，本发明优选的聚丁二烯树脂是含65wt％～95wt％1,2-聚丁二烯的液体树脂。
2)环氧化聚丁二烯树脂，由于分子结构中除含有环氧基、羟基外，还含有不饱和键，因此不仅通常的环氧固化剂能使其固化，而且含双键单体在过氧化物引发下也可与其进行交联反应。环氧化聚丁二烯树脂固化产物具有优异的性能，热变形温度最高可达250℃。环氧化聚丁二烯树脂一方面环氧基团改善基体树脂与纤维的界面粘结性能，另一方面双键基团通过与聚丁二烯树脂中双键交联反应。环氧化聚丁二烯树脂用量为5～20重量份，如果低于5重量份改善界面粘结效果不明显，如果超过20重量份则可能会导致其他问题。所述环氧化聚丁二烯树脂为分子量800～900低粘度树脂，分子量过大则树脂粘度太高，影响使用工艺。
3)麻纤维是指从各种麻类植物中取得的纤维的总称。从各种麻类植物取得的纤维，包括一年生或多年生草本双子叶植物皮层的韧皮纤维和单子叶植物的叶纤维。韧皮纤维作物主要有苎麻、黄麻、青麻、大麻(汉麻)、亚麻、耶纤维等。所有麻纤维均为纤维素纤维，基本化学成份是纤维素，其他还有果胶质、半纤维素、木质素、脂肪蜡质等非纤维物质，它们均与纤维素伴生在一起。各种麻纤维的化学成分中纤维素含量在75％左右。麻纤维密度在1.3-1.5g/cm3之间，只有玻璃纤维密度2.5g/cm3的60％左右。
4)活性交联剂选用的是高沸点活性交联剂，用量为15～35重量份，如果低于15重量份树脂粘度会过高影响树脂的使用工艺，超过35重量份则会使复合材料性能降低。
5)过氧化物引发剂具有分解温度中等，使用寿命长及固化性能好等特点。引发剂用量约0.5～3.0重量份，如果引发剂低于0.5重量份，可能无法完全固化，如果超过3.0重量份，则影响材料稳定性，可能在储存中发生凝胶。
6)阻聚剂中，优选为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，具有最佳阻聚效果。阻聚剂用量约0.01～0.05重量份，如果阻聚剂低于0.01重量份，材料储存时可能凝胶，如果使用超过约0.05重量份，凝胶时间过长，成型过程中树脂易流失，影响产品性能。
环氧固化剂，优选粒径5-20μm微粉化芳香族有机脲，具有良好的树脂混溶性及优异的固化效果。固化剂用量0.2～0.5重量份，如果使用量低于0.2重量份，环氧树脂固化交联密度不足固化物机械强度低，如果使用量超过0.5重量份，树脂反应过快，影响固化物性能。
偶联剂，优选为含环氧基团硅烷偶联剂，环氧基团硅烷偶联剂可以使树脂基体和金属氧化物及纤维之间形成良好的复合材料界面，改善复合材料的机械性能。
复合材料的耐热性主要由树脂基体的耐热性决定，本发明中液体聚丁二烯树脂主要含量为1,2-聚丁二烯结构，一方面具有橡胶材料的冲击韧性，另一方面，由于其可以与其它含双键树脂/单体交联反应，实际上是热固性树脂，通过与活性交联剂反应，其固化物具有良好的耐热性能。另外，环氧化聚丁二烯树脂，固化物具有良好冲击强度、弯曲强度和耐热性，可以增加复合材料耐热性及提高机械性能。
2、发明人通过文献得知麻纤维有密度低、阻燃性能高等优点(梅皓然等，汽车内饰件用麻纤维板与玻纤板性能的比较，汽车工艺与材料，2015年第7期，56页)，基于麻纤维的优势，试图用麻纤维替换玻璃纤维，但是在单独使用麻纤维时，不易成型，限制了其适用范围，因此对其进行了系列改进：
首先，树脂的筛选，聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、乙烯基树脂等进行了筛选，发现：与聚氨酯树脂组合时，机械性能如韧性不足，冲击强度差，拉伸强度偏低；与环氧树脂组合时，弯曲强度好，拉伸强度较好，冲击韧性一般，密度高，成型工艺较复杂；与有机硅树脂组合时，弯曲强度低，纤维与树脂界面结合较差，即便增加了偶联剂也不能改进其结合；与乙烯基树脂组合时，弯曲强度较好，冲击韧性一般，密度较高一些；与聚丁二烯树脂组合时，各种机械性能会略有增加，且对密度影响较小……，因此，最终选择聚丁二烯树脂；
第二，由于聚丁二烯分子链结构而导致其粘结性偏低，即使使用偶联剂，与麻纤维的复合材料界面也会差一些，冲击强度会降低较多，为了增强其粘性，发明人尝试在里面加入环氧树脂(胶黏剂首选)，且其配比关系很关键，如前所述，最终限定液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂5～20份。
第三，通过偶联剂中环氧基实现基体树脂与植物纤维之间形成良好的界面过渡层，实现复合材料良好的整体性能。
3、本发明环保性能好，复合材料的环保性包括加工成型过程中原材料VOC排放量以及对操作人员健康影响。本发明配方从原材料上极大地避免VOC的产生，一方面聚丁二烯及环氧化聚丁二烯树脂的VOC含量极低，另一方面，选用高沸点烯丙基结构活性交联剂，其VOC排放也很低。复合材料中常用的增强纤维如玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维等或多或少都会存在部分人员接触后皮肤过敏的问题，本发明中常用的植物纤维则操作人员基本不存在过敏问题，实现真正的环保性。
4、本发明提供的复合材料，通过采用特定配方制作，具有低密度、机械性能好、韧性好等优点。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
原料来源：
含重量65-90％的1,2-聚丁二烯结构的液体聚丁二烯树脂，购自沙多玛(广州)化学有限公司；
分子量800～900的低粘度环氧化聚丁二烯树脂，购自沙多玛(广州)化学有限公司。
实施例1：一种低密度复合材料
1、原料：
含90％的1,2-聚丁二烯结构液体聚丁二烯树脂100g、环氧化聚丁二烯树脂15g、双环戊二烯丙烯酸酯20g、有机脲类环氧固化剂0.3g、过氧化二异丙苯2.0g、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.03g、纳米Al2O3 5g、KH560偶联剂0.25g、亚麻纤维150g。
2、制备方法：
按照原料称取液体聚丁二烯树脂、环氧化聚丁二烯树脂混合加热至90℃，充分搅拌后，加入双环戊二烯丙烯酸酯、有机脲类环氧固化剂搅拌反应30min，降温至50℃以下，加入过氧化二异丙苯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、纳米Al2O3和KH560偶联剂充分搅拌均匀，加入亚麻纤维，浸润后制得预浸料。将制备得到的预浸料于150℃模具中压制固化5min。
实施例2：一种低密度复合材料
1、原料：
含75％的1,2-聚丁二烯结构的液体聚丁二烯树脂100g、环氧化聚丁二烯树脂8g、间苯二甲酸二烯酸酯20g、有机脲类环氧固化剂0.2g、过氧化苯甲酸特丁酯2.5g、特丁基对苯二酚0.04g、纳米二氧化钛3g、A-187偶联剂0.25g、剑麻纤维130g。
2、制备方法：
按照原料称取液体聚丁二烯树脂、环氧化聚丁二烯树脂混合加热至70℃，充分搅拌后，加入间苯二甲酸二烯酸酯、有机脲类环氧固化剂，搅拌反应20min，降温至50℃以下，加入过氧化苯甲酸特丁酯、特丁基对苯二酚、纳米Al2O3和A-187偶联剂充分搅拌均匀，加入剑麻纤维，浸润后制得预浸料。将制备得到的预浸料于155℃模具中压制固化8min。
实施例3：一种低密度复合材料
1、原料：
含85％的1,2-聚丁二烯结构液体聚丁二烯树脂100g、环氧化聚丁二烯树脂12g、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯35g、有机脲类环氧固化剂0.25g、二叔丁基过氧化氢3.0g、对苯二酚甲基乙醚0.04g、纳米二氧化硅4g、KH560偶联剂0.25g、剑麻纤维140g。
2、制备方法：
按照原料称取液体聚丁二烯树脂、环氧化聚丁二烯树脂混合加热至80℃，充分搅拌后，加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、有机脲类环氧固化剂搅拌反应25min，降温至50℃以下，加入二叔丁基过氧化氢和对苯二酚甲基乙醚、纳米二氧化硅和KH560偶联剂充分搅拌均匀，加入剑麻纤维，浸润后制得预浸料。将制备得到的预浸料于125℃模具中压制固化15min。
实施例4：一种低密度复合材料
1、原料：
80％1,2-聚丁二烯结构液体聚丁二烯树脂100g、环氧化聚丁二烯树脂10g、二缩三丙二醇二丙烯酸酯25g、有机脲类环氧固化剂0.3g、过氧化苯甲酰乙酰1.5g、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.02g、纳米氧化锌3g、KH560偶联剂0.25g、苎麻纤维120g。
2、制备方法：
按照原料称取聚丁二烯树脂、环氧化聚丁二烯树脂混合加热至85℃，充分搅拌后，加入二缩三丙二醇二丙烯酸酯、有机脲类环氧固化剂搅拌反应20min，加入过氧化苯甲酰乙酰、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、纳米二氧化硅和KH560偶联剂充分搅拌均匀，加入苎麻纤维，浸润后制得预浸料。将制备得到的预浸料于135℃模具中压制固化10min。
对照例1：复合材料
1、原料：
邻苯型不饱和聚酯树脂100g、聚对苯乙烯树脂8g、苯乙烯15g、过氧化苯甲酸特丁酯1.5g、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.02g、800目碳酸钙75g、玻璃纤维90g。
2、制备方法：
按照原料称取邻苯型不饱和聚酯树脂、聚对苯乙烯树脂、苯乙烯、过氧化苯甲酸特丁酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚充分搅拌后，加入800目碳酸钙搅拌20min，加入玻璃纤维，浸润后制得预浸料。将制备得到的预浸料于145℃模具中压制固化10min。
对照例2：复合材料
1、原料：
邻苯型不饱和聚酯树脂100g、聚对苯乙烯树脂8g、苯乙烯15g、过氧化苯甲酸特丁酯1.5g、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.02g、800目碳酸钙75g、亚麻纤维90g。
2、制备方法：
按照原料称取邻苯型不饱和聚酯树脂、聚对苯乙烯树脂、苯乙烯、过氧化苯甲酸特丁酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚充分搅拌后，加入800目碳酸钙搅拌20min，加入亚麻纤维，浸润后制得预浸料。将制备得到的预浸料于145℃模具中压制固化10min。
实验例1：性能检测
1、样品：实施例1-4提供的复合材料，对照组1为对比例1，对照组2为亚麻纤维。
2、检测方法：
冲击强度：衡量材料韧性的一种指标，按GB/T1043.1-2008塑料简支梁冲击性能的测定第1部分：非仪器化冲击试验试验方案进行冲击强度测试；
弯曲强度：按GB/T9341-2008塑料弯曲性能试验方法进行弯曲强度测试；
拉伸强度及断裂延伸率：按GB/T1040-2008塑料拉伸性能的测定；
密度：指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：m/v，式中，m—材料干燥状态下的质量(g)，v—材料在绝对密实状态下的体积；
负荷热变形温度：按GB/T 1634.2-2019塑料负荷变形温度的测定第2部分:塑料和硬橡胶。
3、检测结果：见表1
表1：各样品所得复合材料的配方及性能检测结果
测试项目 对照组1 对照组2 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
<![CDATA[密度(g/cm<sup>3</sup>)]]> 1.75 1.55 1.21 1.23 1.22 1.25
<![CDATA[冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>)]]> 89 90 123 91 122 95
弯曲强度(MPa) 118 115 195 122 176 147
拉伸强度(MPa) 52 57 68 58 65 61
断裂延伸率(％) 1.9 2.2 2.7 2.8 2.9 2.4
负荷热变形温温度(℃) 200 200 220 200 210 200
注：冲击强度试样采用1型无缺口试样，侧向冲击。角度冲击结果是与纤维方向有关，本发明中不存在纤维方向问题。
表1结果显示：冲击强度、弯曲强度和拉伸强度，以实施例1和实施例3的效果最佳；断裂延伸率以实施例2和实施例3效果最佳；密度以实施例1的复合材料最小，轻量化效果最明显。
结果表明：本发明复合材料相比对照玻璃纤维复合材料密度大幅减小，制品
减重可达30％，同时，该复合材料具有良好的机械性能。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种低密度复合材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂5~20份、高沸点活性交联剂15~35份、环氧固化剂 0.1~0.5份、过氧化物引发剂 0.5~3.0份、阻聚剂0.01～0.05份、纳米金属氧化物2~7份、偶联剂0.15~0.35和麻纤维100～180份，所述环氧化聚丁二烯树脂选用分子量800~900的低粘度环氧化聚丁二烯树脂；所述麻纤维为苎麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、大麻纤维或剑麻纤维；
所述高沸点活性交联剂为双环戊二烯丙烯酸酯、双环戊二烯甲基丙烯酸酯、间苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的一种或几种混合物。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下重量份的组分组成：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂6~18份、高沸点活性交联剂20~35份、环氧固化剂 0.2~0.5份、过氧化物引发剂 1.0~3.0份、阻聚剂0.02~0.05份、纳米金属氧化物3~7份、偶联剂0.2~0.35和麻纤维110~160份。
3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下重量份的组分组成：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂8~15份、高沸点活性交联剂20~35份、环氧固化剂 0.2~0.3份、过氧化物引发剂 1.5~3.0份、阻聚剂0.02~0.04份、纳米金属氧化物3~5份、偶联剂0.2~0.3和麻纤维120~150份。
4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下重量份的组分组成：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂8~15份、高沸点活性交联剂20~35份、环氧固化剂 0.2~0.3份、过氧化物引发剂 2.0~3.0份、阻聚剂0.03~0.04份、纳米金属氧化物3~5份、偶联剂0.2~0.3和麻纤维130~150份。
5.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下重量份的组分组成：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂12~15份、高沸点活性交联剂20~35份、环氧固化剂 0.25~0.3份、过氧化物引发剂2.0~3.0份、阻聚剂0.03～0.04份、纳米金属氧化物4~5份、偶联剂0.25份和麻纤维140～150份。
6.根据权利要求5所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下重量份的组分组成：液体聚丁二烯树脂100份、环氧化聚丁二烯树脂15份、高沸点活性交联剂20份、环氧固化剂 0.3份、过氧化物引发剂 2.0份、阻聚剂0.03份、纳米金属氧化物5份、偶联剂0.25份和麻纤维150份。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合材料，其特征在于，所述液体聚丁二烯树脂中含65%～95%的1,2-聚丁二烯，其余部分的聚丁二烯是环化聚丁二烯或1,4-聚丁二烯。
8.根据权利要求1-6任一项所述的复合材料，其特征在于，所述麻纤维为苎麻纤维、剑麻纤维、亚麻纤维或大麻纤维。
9.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述高沸点活性交联剂为双环戊二烯丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
10.一种低密度复合材料的制备方法，其特征在于，制备方法，该方法包括以下步骤：
1）按照权利要求1-6任一项所述复合材料称取各成分，液体聚丁二烯树脂、环氧化聚丁二烯树脂混合加热至70-90℃，充分搅拌后，加入高沸点活性交联剂、环氧固化剂搅拌反应20-30min；
2）降温至50℃以下，加入过氧化物引发剂、阻聚剂、纳米金属氧化物和偶联剂充分搅拌均匀，加入麻纤维，浸润后制得预浸料；
3）将制备得到的预浸料于125-155℃模具中压制固化5-15min。
CN202011477375.9A 2020-12-15 2020-12-15 一种低密度复合材料及其制备方法 Active CN112500669B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011477375.9A CN112500669B (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种低密度复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011477375.9A CN112500669B (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种低密度复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112500669A CN112500669A (zh) 2021-03-16
CN112500669B true CN112500669B (zh) 2023-05-02

Family

ID=74973594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011477375.9A Active CN112500669B (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种低密度复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112500669B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113717539A (zh) * 2021-08-26 2021-11-30 东莞市凯成环保科技有限公司 一种疏水秸秆纤维模塑包装盒材料及包装盒的制备方法
CN114057951B (zh) * 2021-11-22 2024-03-12 浙江深孚新材料科技有限公司 一种聚氨酯复合柔性浮力材料

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2346403A1 (fr) * 1975-10-31 1977-10-28 Inst Francais Du Petrole Resines allegees ameliorees et leur preparation
CN103012697B (zh) * 2012-12-26 2015-05-27 苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司 一种vpi浸渍树脂
CN103275281B (zh) * 2013-05-31 2015-02-04 苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司 一种耐氨腐蚀无溶剂绝缘浸渍树脂及其制备方法和用途
CN110922616B (zh) * 2019-12-12 2022-04-12 西安工业大学 纤维增强聚合物复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112500669A (zh) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112500669B (zh) 一种低密度复合材料及其制备方法
Asim et al. Processing of hybrid polymer composites—a review
US6682673B1 (en) Method for producing fiber reinforced materials
Thomas et al. Unsaturated polyester resins: fundamentals, design, fabrication, and applications
EP1885538B1 (en) Low-density, class a sheet molding compounds containing divinybenzene
US4439576A (en) Modified polyurethane liquid polymer compositions
EP3656817B1 (en) Sheet moulding compound (smc), process for its manufacturing and hybrid material containing molded smc
Nagaraja et al. Mechanical properties of polymer matrix composites: Effect of hybridization
JP5981771B2 (ja) 炭素繊維強化プラスチック用樹脂組成物、それを用いた成形材料及び炭素繊維強化プラスチック
Athawale et al. Unsaturated polyester resins, blends, interpenetrating polymer networks, composites, and nanocomposites: State of the art and new challenges
US20060252868A1 (en) Low-density, class a sheet molding compounds from isophthalate-maleate thermoset resins
CN111944271A (zh) 一种低放热、耐黄变玻璃钢拉挤环氧树脂及制备方法
CN107119791A (zh) 一种新型玻璃钢地沟盖板
CN110105680B (zh) 一种用于橡胶传动带的增强短纤维母料及制备方法
CN109912749B (zh) 一种用于3d打印的自修复不饱和聚酯复合材料及其制备方法
CN108070058A (zh) 一种碳纤维增强复合材料用不饱和聚酯树脂组合物
Chandresh et al. Toughening of unsaturated polyester resin by solid elastomers and liquid rubbers: A review
WO2013135625A1 (en) Thermosetting resin compositions
US9133336B2 (en) Low-emission fibre-matrix material curable thermally by radical polymerization
US4980406A (en) Fortified polyacrylate resins
Kushwaha Thermoset Polymer Matrix–Based Natural Fiber Composites
CN116574359B (zh) 一种抗冲击的改性环氧树脂及其制备工艺
CN116041619A (zh) 一种不饱和树脂及其制备方法、应用
EP0076126B1 (en) Modified polyurethane liquid polymer compositions
US20010008168A1 (en) Resins for the vacuum infusion of vehicle parts

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant