【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合材料领域，具体地说，涉及可聚合的5-降冰片烯-2-甲酸叔丁酯(nb-tbe)改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、聚双环戊二烯(polydicyclopentadiene，简称pdcpd)是一类抗冲击型热固性工程塑料，它是由双环戊二烯(dicyclopendiene，简称dcpd)单体和催化剂，通过反应注射成型(reaction injection molding，简称rim)工艺，进行开环易位聚合(ring-openingmetathesis polymerization，简称romp)制备得到的。pdcpd由于具备比较优异的力学和热学性能被广泛应用在汽车配件、运动器材和家具外壳等领域。由于双环戊二烯具备较低的粘度和较快的聚合速度，目前，在工业上，主要利用反应注射成型工艺生产聚双环戊二烯板材。
2、碳纤维布又称碳素纤维布、碳纤布、碳纤维编织布、碳纤维预浸布、碳纤维加固布、碳布、碳纤维织物、碳纤维带、碳纤维片材(预浸布)等。碳纤维加固布是一种单向碳纤维加固产品，通常采用12k碳纤维丝织造。碳纤维布用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固，该材料与配套浸渍胶共同使用成为碳纤维复合材料，可构成完整的碳纤维布片材增强体系，适用于处理建筑物使用荷载增加、工程使用功能改变、材料老化、混凝土强度等级低于设计值、结构裂缝处理、恶劣环境服役构件修缮、防护的加固工程。
3、如果要体现出碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料优异的物理机械性能，碳纤维与聚双环戊二烯具有良好的亲和性是关键
4、现如今，关于聚双环戊二烯/碳纤维复合材料的研究大多集中在改善界面结合质量，但是相当多的表面处理方式效率偏低，成本偏高，无法满足工业界的生产需求。此外，聚双环戊二烯/碳纤维复合材料一般采用注射成型，有需求开展新的成型方式用于满足不同的制件需求以及成本控制，因此，针对碳纤维进行改性，提升其与环戊二烯的结合强度，并利用一种新的低成本成型方式制备复合材料具有重要意义。
5、5-降冰片烯-2-甲酸叔丁酯，英文名tert-butyl5-norbornene-2-carboxylate，简称nb-tbe，含有降冰片烯基，双环戊二烯也含有降冰片烯基，因此5-降冰片烯-2-甲酸叔丁酯能与双环戊二烯在催化剂作用下发生共聚合反应，另一方面，其极性基团与碳纤维布表面充分相容且与碳纤维表面的极性基团发生缩合反应，可以明显改善聚双环戊二烯与碳纤维表面的界面相互作用，提高力学性能。
6、本专利技术的nb-tbe改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料，选择5-降冰片烯-2-甲酸叔丁酯改性t300级碳纤维布作为增强材料与双环戊二烯共混聚合成复合材料，改性后的碳纤维布明显提高了聚双环戊二烯复合材料的拉伸强度和弯曲强度，相比单纯的碳纤维层间增强聚双环戊二烯复合材料拉伸强度，例如本专利技术中对比例1的复合材料的拉伸强度从395mpa提高到了实施例5复合材料的拉伸强度641mpa，提高了约62.3％，弯曲强度178mpa提高到了450mpa，提高了152.8％。
7、另外，本专利技术的nb-tbe改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料的制备方法操作简单，易于实施，制备效率高。
技术实现思路
1、阶段升温
2、本专利技术所述阶段升温为，反应模具预热到80℃并抽排至真空，将含有催化剂和dcpd的混合溶液，迅速注入到模具中，充满氮气后，进行密封，待反应1小时后，将模具温度升高至120℃进行后固化处理1小时，待模具冷却后脱模取出改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料。或为40℃～80℃固化1～5小时成型，120℃～150℃进行后处理1～5小时。
3、本专利技术旨在提供一种nb-tbe改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料及其制备方法与应用，本专利技术所述碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料的拉伸强度和弯曲强度得到了大幅提升。
4、本专利技术的技术方案为，一种nb-tbe改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料，所述复合材料的拉伸强度为475-641mpa。
5、本专利技术的另一种方案为，一种的弯曲强度为232-450mpa的nb-tbe改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料。
6、本专利技术还公开了，一种nb-tbe改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
7、(1)将体积比1-5:100的5-降冰片烯-2-甲酸叔丁酯和异丙醇均匀混合成透明溶液；
8、(2)将碳纤维布放入步骤(1)的透明溶液中充分浸渍后，取出放入预热的烘箱中烘干；
9、(3)将步骤(2)中烘干的碳纤维布固定在模具两侧；
10、(4)称取质量比为500～100000：1的双环戊二烯与催化剂，先将催化剂溶于有机溶剂后，再加入双环戊二烯中搅拌均匀后，减压抽真空至没有气泡产生的混合溶液；
11、(5)将步骤(4)混合溶液注入到步骤(3)模具中，充满惰性气体后进行密封，阶段升温固化后，冷却脱模。
12、一些优选的实施方式中，步骤(3)所述碳纤维布选自sm单向碳纤维布、t300级碳纤维布或t700级碳纤维布中的一种。
13、一些优选的实施方式中，步骤(4)中所述有机溶剂为二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯或四氢呋喃中至少一种或几种。
14、一些优选的实施方式中，步骤(4)中所述催化剂为钌卡宾结构催化剂，优选为grubbs第二代催化剂，催化剂的浓度为35-50mg/ml，优选为40-50mg/ml。
15、一些优选的实施方式中，步骤(4)中所述双环戊二烯与催化剂质量比为1000～10000:1。
16、一些优选的实施方式中，步骤(5)中所述惰性气体为氮气、氩气或氦气。
17、一些优选的实施方式中，步骤(5)中所述阶段升温固化为40℃～80℃固化1～5小时成型，120℃～150℃进行后处理1～5小时。
18、本专利技术还公开了，由上述方法制备得到的改性碳纤维层间增强聚双环戊二烯复合材料，所述复合材料的拉伸强度为475-641mpa，弯曲强度为232-450mpa。
19、本专利技术还公开了，上述改性碳纤维层间增强聚双环戊二烯复合材料在风机叶片、汽车外壳、高铁、航空航天等应用。
20、为了实现以上目的，本专利技术nb-tbe改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料采用的技术方案是：一种可聚合的改性剂改性碳纤维层间增强聚双环戊二烯复合材料，是由nb-tbe改性碳纤维布固定在模具两侧与双环戊二烯经vartm工艺共聚合而成，所述碳纤维为t300级碳纤维布。所述复合材料的拉伸强度为475-641mpa。所述复合材料的弯曲强度为232-450mpa。
21、与现有技术相比，本专利技术技术选用的grubbs第二代催化剂比较耐水耐氧，能在反应前在空气以及少量的水分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Nb-TBE改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料，其特征在于，所述复合材料的拉伸强度为475-641MPa。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的弯曲强度为232-450MPa。
3.一种Nb-TBE改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(3)中所述碳纤维布选自SM单向碳纤维布、T300级碳纤维布或T700级碳纤维布中的一种。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述有机溶剂为二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯或四氢呋喃中至少一种或几种。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(4)中所述催化剂为钌卡宾结构催化剂，优选为Grubbs第二代催化剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述催化剂的浓度为35-50mg/ml，优选为40-50mg/ml。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(4)中所述双环戊二烯与催化剂质量比为1000～10000:1。
9.
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(5)中所述阶段升温固化为40℃～80℃固化1～5小时成型，120℃～150℃进行后处理1～5小时。
11.根据权利要求3-10任一项所述方法制备得到的改性碳纤维层间增强聚双环戊二烯复合材料。
12.根据权利要求11所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的拉伸强度为475-641MPa。
13.根据权利要求12所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的弯曲强度为232-450MPa。
14.根据权利要求1-2任一项所述的复合材料和权利要求11-13任一项所述的复合材料在风机叶片、汽车外壳、高铁、航空航天等应用。
...【技术特征摘要】
1.一种nb-tbe改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料，其特征在于，所述复合材料的拉伸强度为475-641mpa。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的弯曲强度为232-450mpa。
3.一种nb-tbe改性碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(3)中所述碳纤维布选自sm单向碳纤维布、t300级碳纤维布或t700级碳纤维布中的一种。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述有机溶剂为二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯或四氢呋喃中至少一种或几种。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(4)中所述催化剂为钌卡宾结构催化剂，优选为grubbs第二代催化剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述催化剂的浓度为35-50mg/ml，优选为40-50mg/ml。...
【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，何雪莲，刘博伦，李轩，奚军，石梦琳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
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。