纤维复合材料及其制造方法技术

本发明专利技术有关于一种纤维复合材料及其制造方法。此制造方法包含具有烷氧基的硅前驱物的水解步骤、缩合步骤及干燥步骤。通过具有二级氨基与烷基的特定的硅前驱物及此硅前驱物与纤维材料的特定重量比值，此制造方法可于不使用有机溶剂下进行缩合反应，并对硅基胶体进行疏水性修饰，以简化工艺、降低所制的纤维复合材料的热传导性及阻止其掉粉。材料的热传导性及阻止其掉粉。材料的热传导性及阻止其掉粉。

【技术实现步骤摘要】
纤维复合材料及其制造方法


[0001]本专利技术有关于一种纤维复合材料及其制造方法，且特别是有关于一种不使用有机溶剂的纤维复合材料的制造方法及所制的纤维复合材料。

技术介绍

[0002]传统上，纤维复合材料的制造方法以溶剂分散硅基粉体，以配制成分散液。再经由含浸或注射方式将分散液涂布于纤维材料，并经常压干燥，以制得纤维复合材料。此纤维复合材料包含纤维材料及涂布于其上的硅基粉体。此硅基粉体为一种多孔性网状结构的材料，网状结构具有高孔隙率、高比表面积及小孔径，且网状结构的孔洞填充气体(例如:空气)，故其热传导性低。此外，前述的纤维材料包含绝热性的纤维材料，例如:玻璃纤维及陶瓷纤维。因此，所制的纤维复合材料适合应用于绝热材。
[0003]然而，硅基粉体不易配制成稳定的分散液或者涂布的均匀度不佳，故降低硅基粉体与纤维材料间的结合，且硅基粉体的结构呈现破碎片状而降低孔隙率，进而增加所制的纤维复合材料的热传导性，并且恶化其掉粉情况。
[0004]有鉴于此，亟需发展一种纤维复合材料及其制造方法，以改善现有纤维复合材料及其制造方法的上述缺点。

技术实现思路

[0005]据此，本专利技术的一态样在提供一种纤维复合材料的制造方法。此制造方法选用具有二级氨基与烷基的特定硅前驱物以及控制此硅前驱物与纤维材料的特定重量比值，以在不使用有机溶剂的情况下进行原位缩合反应，并对硅基胶体进行疏水性修饰，以简化工艺并降低所制的纤维复合材料的热传导性。
[0006]本专利技术的另一态样在提供一种纤维复合材料，其利用前述的纤维复合材料的制造方法制得。
[0007]根据本专利技术的一态样，提出一种纤维复合材料的制造方法。此制造方法排除使用有机溶剂。于此制造方法中，对第一硅前驱物、乳化剂及水进行水解步骤，以获得水解溶液。接着，对纤维材料进行处理步骤，以设置水解溶液于纤维材料上。然后，进行处理步骤后，对纤维材料及第二硅前驱物进行缩合步骤，以获得湿胶体复合材料。接续，对湿胶体复合材料进行干燥步骤，以获得纤维复合材料。
[0008]依据本专利技术的一实施例，第一硅前驱物包含非硅烷类化合物以及/或者硅烷类化合物。非硅烷类化合物包含碱金属的硅酸盐及/或硅酸铵盐。硅烷类化合物包含甲基硅氧烷化合物，且甲基硅氧烷化合物选自于由甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷及二甲基二乙氧基硅烷所组成的群组的一或多种化合物。
[0009]依据本专利技术的另一实施例，基于第一硅前驱物的重量为100重量份，乳化剂的重量为0.1重量份至1重量份。
[0010]依据本专利技术的又一实施例，水解步骤的pH值控制在2.5至4.0。
[0011]依据本专利技术的又一实施例，第二硅前驱物包含结构如下式(I)所示的一或多种化合物:
[0012][0013]于式(I)中，R1各自独立地为氢原子或碳数为1至4的烷基，R2是碳数为1至4的亚烷基，且b1与b2各自独立地为0或1；当b1与b2均为0时，a1与a2均为3；当b1与b2均为1时，a1与a2均为1。
[0014]依据本专利技术的又一实施例，第二硅前驱物选自于由四烷基二硅氮烷及六烷基二硅氮烷所组成的群组的一或多种化合物。
[0015]依据本专利技术的又一实施例，第一硅前驱物与纤维材料的重量比值为0.20至2.00。
[0016]依据本专利技术的又一实施例，第二硅前驱物与纤维材料的重量比值为0.05至0.75。
[0017]本专利技术的另一态样提供一种纤维复合材料。此纤维复合材料利用前述的纤维复合材料的制造方法制得，其中纤维复合材料的热传导系数为小于0.035W/m
·
K。
[0018]依据本专利技术的一实施例，基于纤维复合材料的重量为100重量百分比，硅基粉体的负载量为不大于70重百分比。
[0019]应用本专利技术的纤维复合材料及其制造方法，其中通过具有二级氨基与烷基的特定硅前驱物及此硅前驱物与纤维材料的特定重量比值，此制造方法可于不使用有机溶剂下进行原位缩合反应，并对硅基胶体进行疏水性修饰，以简化工艺并降低所制的纤维复合材料的热传导性。
附图说明
[0020]为了对本专利技术的实施例及其优点有更完整的理解，现请参照以下的说明并配合相应的附图。必须强调的是，各种特征并非依比例描绘且仅为了图解目的。
[0021]相关附图内容说明如下:
[0022]图1为绘示根据本专利技术的一实施例的纤维复合材料的制造方法的流程图。
[0023]图2A至图2C为绘示根据本专利技术的实施例1至3的纤维复合材料的电子显微镜照片。
[0024]图2D至图2E为绘示根据本专利技术的比较例1至2的纤维复合材料的电子显微镜照片。
具体实施方式
[0025]以下仔细讨论本专利技术实施例的制造和使用。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的专利技术概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论的特定实施例仅供说明，并非用以限定本专利技术的范围。
[0026]本专利技术的纤维复合材料的制造方法先以含有硅基粉体的单体的水解溶液(含有后述的第一硅醇类化合物)涂布于纤维材料，以获得涂布后纤维材料，再以具有二级氨基与烷基的硅前驱物(即后述的第二硅前驱物)对涂布后纤维材料中的第一硅醇类化合物进行原位缩合反应。
[0027]详述之，水解溶液中的酸催化剂会促进第二硅前驱物发生水解，以生成氨水及具有复数个烷基的硅醇类化合物(即后述的第二硅醇类化合物)，此氨水催化第一硅醇类化合
物进行缩合反应。前述氨水的生成是小量且持续的，此使得第一硅醇类化合物直接于纤维材料上进行原位缩合反应，以生成小且均匀的聚硅氧烷颗粒，并均匀分布于纤维材料上，故增强颗粒与纤维材料之间的结合力。
[0028]进一步，此些颗粒可聚集(或堆叠)而形成立体网状结构的硅基胶体。前述的第二硅醇类化合物对硅基胶体进行疏水性修饰，以利于后续除去硅基胶体的结构中孔洞内的水分，故于干燥后可保留此结构的完整性，以制得具有良好致密性及高孔隙率的立体网状结构的硅基粉体，从而阻止所制的纤维复合材料的掉粉并降低其热传导系数。
[0029]请参阅图1，纤维复合材料的制造方法100先对第一硅前驱物、乳化剂及水进行水解步骤，以获得水解溶液，如操作110所示。在一些实施例中，第一硅前驱物可包含非硅烷类化合物或硅烷类化合物，以及二者的混合物。在一些具体例中，非硅烷类化合物可包含碱金属的硅酸盐及/或硅酸铵盐，例如:硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂和硅酸铵。当第一硅前驱物包含前述的非硅烷类化合物时，此些非硅烷类化合物利于聚硅氧烷颗粒聚集(或堆叠)成立体网状结构的硅基胶体，故降低纤维复合材料的热传导系数并阻止其掉粉。
[0030]硅烷类化合物的具体例可包含但不限于甲基硅氧烷化合物。较佳地，甲基硅氧烷化合物选自于由甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷及二甲基二乙氧基硅烷所组成的群组的一或多种化合物。当第一硅前驱物包含前述的硅烷类化合物时，水解所产生的硅醇类化合物具有三个硅醇基及一个低级烷基，故利于制造具有细致的立体网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维复合材料的制造方法，其特征在于，包含:对第一硅前驱物、乳化剂及水进行水解步骤，以获得水解溶液；对纤维材料进行处理步骤，以设置该水解溶液于该纤维材料上；进行该处理步骤后，对该纤维材料及第二硅前驱物进行缩合步骤，以获得湿胶体复合材料；以及对该湿胶体复合材料进行干燥步骤，以获得该纤维复合材料，其中该纤维复合材料的制造方法排除使用有机溶剂。2.根据权利要求1所述的纤维复合材料的制造方法，其特征在于，该第一硅前驱物包含:非硅烷类化合物，其中该非硅烷类化合物包含碱金属的硅酸盐及/或硅酸铵盐；以及/或者硅烷类化合物，其中该硅烷类化合物包含甲基硅氧烷化合物，且该甲基硅氧烷化合物选自于由甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷及二甲基二乙氧基硅烷所组成的群组的一或多种化合物。3.根据权利要求1所述的纤维复合材料的制造方法，其特征在于，基于该第一硅前驱物的重量为100重量份，该乳化剂的重量为0.1重量份至1重量份。4.根据权利要求1所述的纤维复合材料的制造方法，其特征在于，该水解步骤的pH值控制在2.5至4.0。5.根据权利要求1所述的纤维复合材料的制造方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文笔，郑明煌，洪万墩，陈玉振，曾文宏，黄国明，赖文捷，李尚实，陈文源，曾昕，李训谷，陈昱心，
申请(专利权)人：台湾塑胶工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：