一種芳綸漿粕增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合 材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光固化技術(shù)由德國Bayer公司1968年率先應(yīng)用于紫外光（UV)固化涂料工藝，當(dāng) 時(shí)光固化樹脂體系主要由不飽和聚酯樹脂、苯乙烯及光敏引發(fā)劑等組成。與傳統(tǒng)的熱固化 技術(shù)相比，光固化技術(shù)具有節(jié)能、無污染、固化速度快、可室溫固化、可選擇固化部位及制品 物理力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于印刷制版、感光材料、醫(yī)用材料、透明件粘接等方面。 光固化樹脂體系由光交聯(lián)預(yù)聚物、活性稀釋劑、光敏引發(fā)劑等基本組分組成，配以各種添加 劑如著色劑、觸變劑、偶聯(lián)劑、流平劑、抗氧劑、增粘劑等，即可制備出各種不同性能和用途 的涂料、油墨及粘接劑。
[0003] 芳綸漿柏（PPTA-pulp)纖維是芳綸纖維的一類差別化產(chǎn)品，是對芳綸纖維進(jìn)行表 面原纖化處理之后得到的，具有優(yōu)異的耐磨性，尤其是高溫下非常穩(wěn)定，不會對機(jī)器造成磨 損，由于其較大的比表面，與基體樹脂共混時(shí)可以保證一定的接觸面，提高填料與基體樹脂 的界面結(jié)合性，極大地提高了混合物的抓附力，非常適合作為一種增強(qiáng)纖維使用。芳綸漿 柏纖維及其增強(qiáng)復(fù)合材料在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用，如汽車離合器、剎車片、高性能工程塑 料、輪胎、密封墊片等，國內(nèi)的芳綸漿柏的應(yīng)用主要用于航空器材，目前并未得到較廣應(yīng)用， 需要對芳綸漿柏工藝進(jìn)一步改善，提高漿柏的性價(jià)比，改善漿柏與基體樹脂的界面結(jié)合。
[0004] 為了改善光固化制品性能，增強(qiáng)制品某方面的特殊性能，國內(nèi)外科學(xué)家做了很多 方面的嘗試，添加增強(qiáng)材料是主要的方式之一。在不同基體材料中加入性能不同的增強(qiáng)材 料，其目的在于獲得更為優(yōu)異的復(fù)合材料。包括添加無機(jī)離子，高聚物等，MatthiasGurr 等將粒徑為20nm的二氧化硅添加到丙烯酸酯光固化體系中，得到了透明的丙烯酸酯納米 復(fù)合材料，并且該復(fù)合材料的楊氏模量達(dá)到1700MPa。AsmussenE等采用玻璃或石英粉體 增強(qiáng)的光固化樹脂基復(fù)合材料，以其操作方便、塑型能力強(qiáng)、固化時(shí)間短等特點(diǎn)在牙科修復(fù) 領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了商品化。由于光固化反應(yīng)其能量主要來源于各種光線，隨著光在樹脂中的傳播 能量逐漸降低，同時(shí)又因?yàn)樵鰪?qiáng)材料和各種添加劑對光的吸收，反射、漫射等，光線能量衰 減更為顯著，從而使固化深度受到了很大限制。因此對作為光固化樹脂基復(fù)合材料的增強(qiáng) 材料就有了更高的要求。用芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料尚未見相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種力學(xué)性能均達(dá)到產(chǎn)品要求的高強(qiáng)度的芳綸漿柏增強(qiáng) 光固化樹脂復(fù)合材料。
[0006] 本發(fā)明的另一目的還在于提供一種上述芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料的制 備方法。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是： 一種芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料，其組分以重量份計(jì)算： 光固化樹脂 93-99份 芳綸漿柏 1-7份 有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑 0. 5-1. 5份 有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑 0. 5-1. 5份。
[0008] 上述芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： 將1-7份芳綸漿柏放入低溫等離子體處理儀中處理15-60分鐘，然后分別加入0. 5-1. 5 份有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑和0. 5-1. 5份有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑攪拌均勻；將上述溶液加入93-99份 光固化樹脂中，置于勻漿機(jī)攪拌均勻，即可制成芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料。
[0009] 優(yōu)選的，所述光固化樹脂為光固化丙烯酸類樹脂和甲基丙烯酸酯類及其它烯烴單 體共聚制成的，分子量在5000~20000，選自其中的一種或者兩種的混合物。
[0010] 優(yōu)選的，所述芳綸漿柏的纖維長度為1. 8±0. 4mm，密度為1. 03-1. 04g/cm3。
[0011] 優(yōu)選的，所述有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ- (2,3-環(huán)氧丙 氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷中的一種或者幾種的混合 物。
[0012] 優(yōu)選的，所述有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑為單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑、單烷氧基焦磷酸酯 型鈦酸酯偶聯(lián)劑、螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑和配位體型鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或者幾種的混合 物。
[0013] 優(yōu)選的，所述低溫等離子體處理儀抽速為4L/S，背底真空度<10Pa，工作真空度 10-80Pa內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：本發(fā)明利用芳綸漿柏作為增強(qiáng)材料 自身的優(yōu)勢，依靠其復(fù)合作用，利用纖維的高強(qiáng)度以承受應(yīng)力，利用基體樹脂的塑性流動(dòng)及 其與纖維的粘結(jié)性以傳遞應(yīng)力，制備高強(qiáng)度的芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂，提供一種力學(xué)性 能達(dá)到產(chǎn)品要求的復(fù)合材料。本發(fā)明具有力學(xué)性能好，與短玻纖增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料 相比，這種復(fù)合材料質(zhì)輕，可用于3D打印材料，建筑材料、汽車工業(yè)等。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 以下通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施 例發(fā)明范圍中。
[0016] 以下實(shí)施例所采用的光固化樹脂為常州龍途新材料科技有限公司生產(chǎn)的 SP-RD204光固化樹脂，芳綸漿柏為上海蘭邦工業(yè)纖維有限公司的"金蜘蛛"DFP-103,低溫等 離子體表面處理儀為蘇州市奧普斯等離子體科技有限公司SY-DT01。
[0017] 實(shí)施例1 將1份芳綸漿柏放入低溫等離子體處理儀，抽速為4L/S，背底真空度<10Pa，工作真空 度10-80Pa內(nèi)連續(xù)可調(diào)，處理15分鐘，然后分別加入0. 5份有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑KH-550和 〇. 5份有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-105攪拌均勻。將處理好的PPTA-pulp加入光固化樹脂中，置 于勻漿機(jī)攪拌均勻，使用3D打印機(jī)打印出標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能測試樣條，然后按照下述評價(jià)方法 測試其性能。
[0018] 實(shí)施例2 將3份芳綸漿柏放入低溫等離子體處理儀，抽速為4L/S，背底真空度<10Pa，工作真空 度10-80Pa內(nèi)連續(xù)可調(diào)，處理30分鐘，然后分別加入0. 8份有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑KH-550和 〇. 8份有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-105攪拌均勻。將處理好的PPTA-pulp加入光固化樹脂中，置 于勻漿機(jī)攪拌均勻，使用3D打印機(jī)打印出標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能測試樣條，然后按照下述評價(jià)方法 測試其性能。
[0019] 實(shí)施例3 將5份芳綸漿柏放入低溫等離子體處理儀，抽速為4L/S，背底真空度<10Pa，工作真空 度10-80Pa內(nèi)連續(xù)可調(diào)，處理45分鐘，然后分別加入1份有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑KH-550和1份 有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-105攪拌均勻。將處理好的PPTA-pulp加入光固化樹脂中，置于勻 漿機(jī)攪拌均勻，使用3D打印機(jī)打印出標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能測試樣條，然后按照下述評價(jià)方法測試 其性能。
[0020] 實(shí)施例4 將7份芳綸漿柏放入低溫等離子體處理儀，抽速為4L/S，背底真空度<10Pa，工作真空 度10-80Pa內(nèi)連續(xù)可調(diào)，處理60分鐘，然后分別加入1. 5份有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑KH-550和 1. 5份有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-105攪拌均勻。將處理好的PPTA-pulp加入光固化樹脂中，置 于勻漿機(jī)攪拌均勻，使用3D打印機(jī)打印出標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能測試樣條，然后按照下述評價(jià)方法 測試其性能。
[0021] 對比例1 將5份芳綸漿柏不進(jìn)行低溫等離子體處理儀處理，分別加入1份有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑KH-550和1份有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-105攪拌均勻。將處理好的PPTA-pulp加入光固化樹 脂中，置于勻漿機(jī)攪拌均勻，使用3D打印機(jī)打印出標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能測試樣條，然后按照下述 評價(jià)方法測試其性能。
[0022] 對比例2 將5份芳綸漿柏放入低溫等離子體處理儀中處理45分鐘，將處理好的PPTA-pulp加入 光固化樹脂中，置于勻漿機(jī)攪拌均勻，使用3D打印機(jī)打印出標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能測試樣條，然后 按照下述評價(jià)方法測試其性能。
[0023] 表1實(shí)施例與對比例不同組分與測試性能
注：SP-RD204光敏樹脂，粘度為350mPa. s，拉伸強(qiáng)度為26. 56MPa，斷裂伸長率為36. 80%，沖擊強(qiáng)度為18. 61KJ/m2。
[0024] 從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，隨著芳綸漿柏含量的不斷增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度 和沖擊強(qiáng)度均先增大后減小，當(dāng)PPTA-pulp含量為5份時(shí)，材料的力學(xué)性能最佳。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料，其特征在于，其組分以重量份計(jì)算： 光固化樹脂 93-99份 芳綸漿柏 1-7份 有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑 0. 5-1. 5份 有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑 0. 5-1. 5份。2. 如權(quán)利要求1所述的芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述光固 化樹脂為光固化丙烯酸類樹脂和甲基丙烯酸酯類及其它烯烴單體共聚制成的，分子量在 5000~20000,選自其中的一種或者兩種的混合物。3. 如權(quán)利要求1所述的芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述芳綸漿 柏的纖維長度為1. 8±0. 4mm，密度為1. 03-1. 04g/cm3。4. 如權(quán)利要求1所述的芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述有機(jī)硅 酸酯偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ- (2, 3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲 基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷中的一種或者幾種的混合物。5. 如權(quán)利要求1所述的芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料所述有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑為 單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑、單烷氧基焦磷酸酯型鈦酸酯偶聯(lián)劑、螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑和配 位體型鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或者幾種的混合物。6. -種如權(quán)利要求1所述的芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟： 將1-7份芳綸漿柏放入低溫等離子體處理儀中處理15-60分鐘，然后分別加入0. 5-1. 5 份有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑和0. 5-1. 5份有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑攪拌均勻；將上述溶液加入93-99份 光固化樹脂中，置于勻漿機(jī)攪拌均勻，即可制成芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料。7. 如權(quán)利要求6所述的芳綸漿柏增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于， 所述低溫等離子體處理儀抽速為4L/S，背底真空度<10Pa，工作真空度10-80Pa內(nèi)連續(xù)可 調(diào)。
【專利摘要】一種芳綸漿粕增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料，其組分以重量份計(jì)算：光固化樹脂93-99份；芳綸漿粕1-7份；有機(jī)硅酸酯偶聯(lián)劑0.5-1.5份；有機(jī)鈦酸酯偶聯(lián)劑0.5-1.5份。本發(fā)明利用芳綸漿粕作為增強(qiáng)材料自身的優(yōu)勢，依靠其復(fù)合作用，利用纖維的高強(qiáng)度以承受應(yīng)力，利用基體樹脂的塑性流動(dòng)及其與纖維的粘結(jié)性以傳遞應(yīng)力，制備高強(qiáng)度的芳綸漿粕增強(qiáng)光固化樹脂，提供一種力學(xué)性能達(dá)到產(chǎn)品要求的復(fù)合材料。本發(fā)明具有力學(xué)性能好，與短玻纖增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料相比，這種復(fù)合材料質(zhì)輕，可用于3D打印材料，建筑材料、汽車工業(yè)等。本發(fā)明還公開了芳綸漿粕增強(qiáng)光固化樹脂復(fù)合材料的制備方法。
【IPC分類】C08K5/544, C08J5/06, C08L77/10, C08L33/10, C08K5/5435, C08K5/10, C08K5/5425, C08K5/521, C08L33/00
【公開號】CN105273345
【申請?zhí)枴緾N201510736608
【發(fā)明人】包海峰, 張靖, 金良, 黃少威, 劉石, 葉宇柔
【申請人】東莞智維立體成型股份有限公司, 武漢紡織大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月3日