一种线状复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料领域，公开了一种复合材料及其制备方法。所述复合材料由里到外依次包括线状基材、胶接层、热自膨胀树脂层以及任选的保护层，所述胶接层由胶接剂形成，所述热自膨胀树脂层由能够受热膨胀的可膨胀树脂组合物形成。本发明专利技术提供的复合材料能够提高线状基材与热自膨胀树脂层间的结合力，提高制品强度和稳定性，降低层间空隙存在率，使线状基材后道加工性能良好，形成的复合材料制品外观平整光亮。

A Linear Composite Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种线状复合材料及其制备方法
本专利技术属于复合材料领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法。
技术介绍
羽毛球拍成型过程中，对中管的要求较高，而羽毛球拍的性能在很大程度上取决于中管。羽拍的中管直径一般为7mm左右，中管越粗，扭力越强，但灵动性差；中管越细，灵动性越好，但体现的扭力越差。为了最大限度发挥选手的击球技能，通过较细的管径设计，结合高弹性模量的复合材料制作羽毛球拍中管，是目前研究的方向。其中一种传统的方法是采用尼龙风管吹气热压成型，该成型工艺在制备细管时，先将预浸料包裹尼龙风管预型，然后入模加热时通过对内部的风管进行吹气使其膨胀，同时外围的预浸料树脂固化成型获得制品。该成型工艺的缺点是，经过成熟的量产工艺运行，仍然存在2～5％的风管漏气不良率，而且此次漏气不良的制品是无法修复的，只能作为报废品处理，造成成本上升。另外一种方法是豪尔公司开发的HSM(HeatSelfMolding)热自膨胀成型工艺。CN107501982A公开了一种线状高能胶制品，其将线状高能胶，由线状支撑材料浸入热膨胀复合树脂材料制备得到，其外观直径为1～10mm，适用于整支羽毛球拍的成型，适合中管成型。然而，若将其运用于羽毛球拍中管成型，存在以下几个问题：(1)制品强度不高，所有的强度取决于模压，层间结合力不高；层间批次不稳定，纤维材料间结合不均匀；(2)无胶接层，为线状基材与膨胀树脂的直接结合，制品层间结合力较低，存在空隙，后期加热成型过程难以排除，从而较易出现不良外观的制品；(3)由于羽毛球拍中管较细，对结构精度要求较高，故原设计尺寸较难控制，尤其不适合用在羽毛球拍中管的成型。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新的复合材料及其制备方法。具体地，本专利技术提供了一种复合材料，其中，所述复合材料由里到外依次包括线状基材、胶接层、热自膨胀树脂层以及任选的保护层，所述胶接层由上述胶接剂形成，所述热自膨胀树脂层由能够受热膨胀的可膨胀树脂组合物形成。优选地，所述胶接剂按照以下方法制备得到：将组分B缓慢滴加至组分A中，待滴加完毕后，按质量比1.5～10％的比例加入乳化剂并搅拌混合，之后在500～1000rpm搅拌下将温度控制在10～40℃并维持2～3小时；所述组分A由丙烯酸酯单体40～65重量份、乙烯基封端的预聚体10～30重量份、稳定剂0.1～3重量份、引发剂0.5～3重量份、固化促进剂0.1～3重量份和防沉剂1～5重量份组成；所述组分B由聚醚多元醇25～40重量份、醋酸乙烯5～20重量份、聚醋酸乙烯乳液10～20重量份、磷酸三乙酯1～5重量份、聚甲基丙烯酸异丁酯2～4重量份、二苯甲烷二异氰酸酯5～12重量份、偶氮二酰胺2～15重量份和有机溶剂5～20重量份组成。优选地，所述组分A和组分B的体积比为1:(2～5)。优选地，所述丙烯酸酯单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。优选地，所述乙烯基封端的预聚体选自甲基乙烯基硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷和甲基乙烯基二甲基(硅氧烷与聚硅氧烷)中的至少一种。优选地，所述稳定剂选自月桂酸酯、马来酸酯、甲基硫醇锡、二辛基氧化锡和二甲基氧化锡中的至少一种。优选地，所述引发剂选自偶氮类引发剂、过氧类引发剂和氧化还原类引发剂中的至少一种。其中，所述偶氮类引发剂的具体实例包括但不限于：偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈等中的至少一种。所述过氧类引发剂的具体实例包括但不限于：过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化苯甲酮等中的至少一种。所述氧化还原类引发剂中的氧化剂可以为过氧化氢、过硫酸盐等中的至少一种，还原剂可以为硫酸亚铁、亚硫酸钠等中的至少一种。优选地，所述固化促进剂选自二甲基苯胺、二甲基对甲苯胺、环己酸钴、辛酸钴和环烷酸锰中的至少一种。优选地，所述防沉剂选自聚乙烯酯、聚酰胺蜡和丙烯酸树脂中的至少一种。优选地，所述聚醚多元醇的数均分子量为400～2000。优选地，所述聚醋酸乙烯乳液的固含量为40～50wt％，且其中所含的聚醋酸乙烯的数均分子量为17000-275000，其中所含的乳化剂选自甲基硫酸盐表面活性剂、聚氧乙烯醚磷酸盐表面活性剂、磷酸酯盐表面活性剂、磺酸盐表面活性剂和磺基琥珀酸盐表面活性剂中的至少一种。优选地，所述聚甲基丙烯酸异丁酯的数均分子量为120000～140000。优选地，所述乳化剂选自甲基硫酸盐表面活性剂、聚氧乙烯醚磷酸盐表面活性剂、磷酸酯盐表面活性剂、磺酸盐表面活性剂和磺基琥珀酸盐表面活性剂中的至少一种。优选地，以所述复合材料的总重量为基准，所述线状基材的重量为20～60wt％，所述胶接层的重量为3～20wt％，所述热自膨胀树脂层的重量为20～70wt％，所述保护层的重量为5～20wt％。优选地，所述线状基材由棉绳、麻绳、塑料绳、碳纤维和玻璃纤维中的至少一种编织而成。优选地，所述线状基材的直径为0.1～7mm。优选地，所述复合材料的直径为1～10mm。优选地，所述热自膨胀树脂层的自由膨胀倍率为1～20倍，膨胀压力为0.1～20MPa。优选地，所述热自膨胀树脂层的初始厚度为0.05～1mm。优选地，所述热自膨胀树脂层的密度为50～1000kg/m3。优选地，所述可膨胀树脂组合物由热固性树脂30～70重量份、增韧剂0～20重量份、发泡剂1～20重量份、稀释剂0～20重量份和纤维0～20重量份组成。所述热固性树脂用于提供载体和粘结功能，其优选选自环氧树脂、丙烯酸树脂和酚醛树脂中的至少一种。所述增韧剂用于提高韧性、防止硬质泡沫和面层开裂脱层、增强粘结性能和抗冲击性能，其可以为橡胶类增韧剂和/或热塑性树脂。其中，所述橡胶类增韧剂优选为液体聚硫橡胶和/或液体丁腈橡胶。所述热塑性树脂优选选自聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚酰亚胺(PEI)和聚苯醚(PPE)中的至少一种。所述发泡剂具有受热膨胀的功能，可以为化学发泡剂和/或物理发泡剂。其中，所述化学发泡剂优选为偶氮二异丁氰和/或偶氮二甲酰胺。所述物理发泡剂优选为可膨胀微球。所述稀释剂用来调节粘度，可以为活性稀释剂和/或有机溶剂。其中，所述活性稀释剂优选为1,4-丁二醇二缩水甘油醚和/或C12-C14脂肪缩水甘油醚；所述有机溶剂例如可以为酯类溶剂、酮类溶剂等。优选地，所述纤维选自涤纶纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维、芳纶纤维和植物纤维中的至少一种。所述纤维优选为长度1～50mm的短切纤维，更优选为长度2～30mm的短切纤维。优选地，所述保护层为对所述热自膨胀树脂层具有保护作用的耐磨涂层，最优选选自丙烯酸涂层、环氧树脂涂层和有机硅涂层中的至少一种。所述保护层的存在能够使得复合材料的耐磨性能提升20％以上。所述保护层的形成方式可以与胶接层相同。所述复合材料中的热自膨胀树脂层可以为膨胀状态，也可以为未膨胀状态。当处于未膨胀状态下，待使用时，可以根据实际情况置于成型模具中热膨胀为预期形状。本专利技术还提供了所述复合材料的制备方法，该方法包括：使所述胶接剂和可膨胀树脂组合物依次附着于所述线状基材表面。其中，将所述胶接剂和可膨胀树脂组合物附着于所述线状基材表面的方式例如可以为喷涂、毛刷涂刷、含浸等。本专利技术提供的复合材料的制备方法还包括将所得复合材料放入模腔中，并在温度100～200℃下热膨胀成型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料由里到外依次包括线状基材、胶接层、热自膨胀树脂层以及任选的保护层，所述胶接层由胶接剂形成，所述热自膨胀树脂层由能够受热膨胀的可膨胀树脂组合物形成。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料由里到外依次包括线状基材、胶接层、热自膨胀树脂层以及任选的保护层，所述胶接层由胶接剂形成，所述热自膨胀树脂层由能够受热膨胀的可膨胀树脂组合物形成。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述胶接剂按照以下方法制备得到：将组分B缓慢滴加至组分A中，待滴加完毕后，按质量比1.5～10％的比例加入乳化剂并搅拌混合，之后在500～1000rpm搅拌下将温度控制在10～40℃并维持2～3小时；所述组分A由丙烯酸酯单体40～65重量份、乙烯基封端的预聚体10～30重量份、稳定剂0.1～3重量份、引发剂0.5～3重量份、固化促进剂0.1～3重量份和防沉剂1～5重量份组成；所述组分B由聚醚多元醇25～40重量份、醋酸乙烯5～20重量份、聚醋酸乙烯乳液10～20重量份、磷酸三乙酯1～5重量份、聚甲基丙烯酸异丁酯2～4重量份、二苯甲烷二异氰酸酯5～12重量份、偶氮二酰胺2～15重量份和有机溶剂5～20重量份组成。3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述组分A和组分B的体积比为1:(2～5)；优选地，所述组分A中，所述丙烯酸酯单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种；所述乙烯基封端的预聚体选自甲基乙烯基硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷和甲基乙烯基二甲基(硅氧烷与聚硅氧烷)中的至少一种；所述稳定剂选自月桂酸酯、马来酸酯、甲基硫醇锡、二辛基氧化锡和二甲基氧化锡中的至少一种；所述引发剂选自偶氮类引发剂、过氧类引发剂和氧化还原类引发剂中的至少一种；所述固化促进剂选自二甲基苯胺、二甲基对甲苯胺、环己酸钴、辛酸钴和环烷酸锰中的至少一种；所述防沉剂选自聚乙烯酯、聚酰胺蜡和丙烯酸树脂中的至少一种；优选地，所述组分B中，所述聚醚多元醇的数均分子量为400～2000；所述聚醋酸乙烯乳液的固含量为40～50wt％，且其中所含的聚醋酸乙烯的数均分子量为17000-275000，其中所含的乳化剂选自甲基硫酸盐表面活性剂、聚氧乙烯醚磷酸盐表面活性剂、磷酸酯盐表面活性剂、磺酸盐表面活性剂和磺基琥珀酸盐表面活性剂中的至少一种；所述聚甲基丙烯酸异丁酯的数均分子量为120000～140000。4.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述乳化剂选自甲基硫酸盐表面活性剂、聚氧乙烯醚磷酸盐表面活性剂、磷酸酯盐表面活性剂、磺酸盐表面活性剂和磺基琥珀酸盐表面活性剂中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡锦云，李婉容，谢容泉，李卫平，
申请(专利权)人：厦门市豪尔新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35