【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于连续复合型材的制备，具体涉及一种碳纤维增强甲基丙烯酸甲酯树脂复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、碳纤维复合材料具有比强度高、比模量高、耐腐蚀、耐疲劳等特点，可满足航空、航天、新能源、交通运输、海洋工程、体育用品、医疗器械等领域需求。尤其是近年来新能源及海洋工程领域复合材料使用量越来越大，如光伏边框、海洋平台筋材等。
2、拉挤成型工艺通过将不同树脂组分分别置入注胶盒中，然后在牵引设备的牵引下，将连续纤维经过注胶盒浸润、模具加热使树脂固化形成复合材料。目前拉挤成型主要应用于热固性树脂基体，极少数直接应用于海洋工程领域用建筑型材的生产。聚甲基丙烯酸甲酯树脂具有优异的性能，由其作为基体的碳纤维复合材料具有优异的性能，但申请人在研究过程中发现，碳纤维传统的环氧型上浆剂与甲基丙烯酸甲酯相容性差，从而降低复合材料的界面性能，同时由于传统引发体系甲基丙烯酸甲酯的聚合集中放热严重，因此传统配方体系一般采用先低温预聚，再高温后聚合的长时间聚合工艺，难以匹配拉挤成型的短时间成型特点，因此直接采用传统配方体系和热固性树脂的拉挤成型工艺，极易产生大量缺陷，导致力学性能较低，难以满足应用需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳纤维增强甲基丙烯酸甲酯树脂复合材料及其制备方法。
2、在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备碳纤维增强甲基丙烯酸甲酯树脂复合材料的方法，包括：
3、(1)计量泵按照预定比例打出a组分和b组分
4、(2)在牵引机的带动下，碳纤维经过高温除胶、上浆、干燥，然后进入所述注胶盒，所述上浆过程的上浆剂包括聚氨酯型上浆剂、丙烯酸酯型上浆剂或乙烯基酯型上浆剂；
5、(3)牵引步骤(2)得到的浸渍有树脂的碳纤维依次进入分段加热模具的前段、中段和末段，得到的碳纤维增强甲基丙烯酸甲酯树脂复合材料。
6、进一步地，在步骤(1)中，所述a组分和所述b组分的质量比为(20-80)：(80-20)。
7、进一步地，所述a组分中，所述甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、改性单体和引发剂的质量比为(70-95)：(5-30)：(0.5-2.5)：(0.5-2.5)。
8、进一步地，所述b组分中，所述甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、促进剂和内脱模剂的质量比为(70-95)：(5-35)：(0.2-1)：(1-4)。
9、进一步地，所述a组份中，所述改性单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺中的至少一种。
10、进一步地，所述a组份中的引发剂至少包含两种引发剂，所述引发剂在1h半衰期温度≥80℃。
11、进一步地，所述a组份中的引发剂包括第一引发剂和第二引发剂，所述第一引发剂为过氧化二苯甲酰，所述第二引发剂包括过氧化(异)辛酸叔丁酯、过氧化(异)辛酸叔戊酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化辛酸异丙苯酯、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化苯甲酸叔戊酯等过氧化酯类引发剂的至少一种。
12、进一步地，所述b组份中的促进剂包括n,n-二甲基苯胺、n,n-二甲基对甲苯胺、n,n-二羟乙基对甲苯胺和n,n-二异丙醇对甲苯胺中的至少一种。
13、进一步地，在步骤(1)中，所述注胶盒中所述a组份与b组份混合后粘度为100mpa.s-1000mpa.s。
14、进一步地，在步骤(2)中，所述牵引机牵引速率为10cm/min-50cm/min。
15、进一步地，在步骤(2)中，所述上浆过程的上浆剂包括聚氨酯型上浆剂、丙烯酸酯型上浆剂或乙烯基酯型上浆剂。
16、进一步地，在步骤(3)中，所述分段加热模具总长度为0.6m-1.8m，前段、中段和尾端三区各占1/3，且三区之间采用隔热材料相隔离；分段加热模具采用梯度升温方式，前段温度为50-80℃，中段温度为100-110℃，末段温度为120-150℃，各段保持恒温。
17、在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种碳纤维增强甲基丙烯酸甲酯树脂复合材料，所述复合材料采用上述的方法制备得到。
18、与现有技术相比，本专利技术具有如下效果：
19、本专利技术的方法，碳纤维经过高温除胶、上浆、干燥，所述上浆过程的上浆剂包括聚氨酯型上浆剂、丙烯酸酯型上浆剂或乙烯基酯型上浆剂，然后将干燥后的碳纤维牵引至所述注胶盒进行二次上浆，所述注胶盒内包括a组分和b组分的混合料，所述a组分包括甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、改性单体和引发剂，所述b组分包括甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、促进剂和内脱模剂，上述碳纤维采用的聚氨酯型上浆剂、丙烯酸酯型上浆剂或乙烯基酯型上浆剂与甲基丙烯酸甲酯相容性或反应性好，可以提升复合材料的界面性能以及拉伸强度和拉伸模量。并且采用密闭胶盒浸胶方式进行浸渍，可以避免甲基丙烯酸甲酯的挥发，同时采用双组份静态混合器的注胶形式，a组份选用半衰期长的引发剂，可以有效延长其混合前的适用期，防止生产过程中在储罐或管道等部位过早发生聚合，b组份采用促进剂，可以保证ab料混合后快速引发聚合，提高成型效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种制备碳纤维增强甲基丙烯酸甲酯树脂复合材料的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述A组分和所述B组分的质量比为(20-80)：(80-20)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述A组分中，所述甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、改性单体和引发剂的质量比为(70-95)：(5-30)：(0.5-2.5)：(0.5-2.5)；
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述A组份中，所述改性单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述A组份中的引发剂至少包含两种引发剂，所述引发剂在1h半衰期温度≥80℃；
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述B组份中的促进剂包括N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基对甲苯胺、N,N-二羟乙基对甲苯胺和N,N-二异丙醇对甲苯胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述牵引机牵引速率为10cm/min-50cm/min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述分段加热模具总长度为0.6m-1.8m，前段、中段和尾端三区各占1/3，且三区之间采用隔热材料相隔离；分段加热模具采用梯度升温方式，前段温度为50-80℃，中段温度为100-110℃，末段温度为120-150℃，各段保持恒温。
10.一种碳纤维增强甲基丙烯酸甲酯树脂复合材料，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种制备碳纤维增强甲基丙烯酸甲酯树脂复合材料的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述a组分和所述b组分的质量比为(20-80)：(80-20)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述a组分中，所述甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、改性单体和引发剂的质量比为(70-95)：(5-30)：(0.5-2.5)：(0.5-2.5)；
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述a组份中，所述改性单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述a组份中的引发剂至少包含两种引发剂，所述引发剂在1h半衰期温度≥80℃；
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述b组...
【专利技术属性】
技术研发人员：高爱君，王锟，童元建，徐樑华，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。