散射耐候型纤维增强树脂基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及纤维增强树脂基复合材料技术领域，且公开了散射耐候型纤维增强树脂基复合材料及其制备方法。所述散射耐候型纤维增强树脂基复合材料的制备方法包括以下步骤：将复配抗氧剂体系和光稳定剂体系混合均匀，得到添加剂；用钛酸四丁酯对碳纤维进行改性得到改性碳纤维，将改性碳纤维与芳纶浆粕混合得到纤维增强材料；将液体环氧树脂、固化剂、光散射剂与添加剂混合均匀，制得散射耐候树脂组合物；将纤维增强材料在散射耐候树脂组合物中浸渍，热压后得到散射耐候型纤维增强树脂基复合材料。本发明专利技术制备得到的散射耐候型纤维增强树脂基复合材料具有优良的散射耐候性。合材料具有优良的散射耐候性。合材料具有优良的散射耐候性。

【技术实现步骤摘要】
散射耐候型纤维增强树脂基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纤维增强树脂基复合材料
，具体为散射耐候型纤维增强树脂基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]纤维增强树脂基复合材料，也称为纤维增强树脂基塑料(FRP)，它是以合成树脂(热固性树脂和热塑性树脂)作为基体材料，以碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维等作为增强材料，经成型工艺复合而成的一种高强度复合材料。纤维增强树脂基复合材料具有比强度及比模量高、性能的可设计性及制件可一体成型等优点，但纤维增强树脂基复合材料同时也存在一些缺点，其中之一就是在使用环境下其性能易于恶化，性能恶化的原因主要是在环境因素的影响下，树脂、纤维或纤维树脂界面发生变化或破坏引起的。
[0003]在纤维增强树脂基复合材料中最常用的纤维增强材料为碳纤维，碳纤维指的是含碳量在90％以上的高强度高模量纤维，是应火箭、导弹和高速航空飞行器等尖端技术的发展而迅速发展起来的新型高性能材料。碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高低温、耐化学腐蚀、导电性好、热膨胀系数小、耐辐射、生物相溶性好、振动衰减性好等一系列优点。然而碳纤维表面惰性大，不具备丰富的网状分支结构，在垂直于纤维方向上性能较差，与树脂的界面结合不够理想，在一定程度上限制了树脂基复合材料在严苛环境及特殊领域中的应用。
[0004]其次，具有光散射性的树脂聚合物组合物广泛使用于照明灯罩、照明看板、发光式开关罩等材料，最近随着显示器产业的发展以及照明产业的变化，其用途逐渐得到重视。光散射性树脂聚合物组合物一般通过在基础树脂(基质树脂)添加光散射剂而成。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了散射耐候型纤维增强树脂基复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤(1)制备添加剂、纤维增强材料：
[0007]其中，制备添加剂包括以下步骤：
[0008]将酚类抗氧剂、胺类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂混合均匀，制成复配抗氧剂体系，再将受阻胺类光稳定剂和液体紫外线吸收剂混合均匀，制成光稳定剂体系，将复配抗氧剂体系和光稳定剂体系混合均匀,制得添加剂；
[0009]其中，制备纤维增强材料包括以下步骤：
[0010]将钛酸四丁酯加入到pH为1
‑
3的盐酸水溶液中得到混合溶液；再将经硝酸水溶液预处理后的碳纤维加入混合溶液中得到混合物料；然后将混合物料转移入水热釜内衬，并安装水热釜于均相水热仪中，反应完成后自然冷却至室温，将得到的碳纤维用去离子水洗涤后烘干，即得到改性碳纤维；最后将改性碳纤维、芳纶浆粕分散于水中，得到分散后的混合浆料，然后利用真空抽滤装置制得纤维增强材料预制体，自然晾干后得到纤维增强材料；
[0011]步骤(2)制备散射耐候树脂组合物：
[0012]将液体环氧树脂、固化剂、光散射剂、步骤(1)制得的添加剂搅拌混合均匀，制得散射耐候树脂组合物；
[0013]步骤(3)制备散射耐候型纤维增强树脂基复合材料：
[0014]将步骤(1)制得的纤维增强材料送入已加入步骤(2)制得的散射耐候树脂组合物的浸渍槽，浸透散射耐候树脂组合物，然后热压成型得到散射耐候型纤维增强树脂基复合材料。
[0015]优选地，所述步骤(1)中，酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂间的质量比为(60
‑
75):(20
‑
30):(5
‑
10)，受阻胺类光稳定剂、紫外线吸收剂间的质量比为(50
‑
80):(20
‑
50)；酚类抗氧剂包括酚类抗氧剂1135，胺类抗氧剂包括胺类抗氧剂5057，亚磷酸酯类抗氧剂包括亚磷酸三苯酯，受阻胺类光稳定剂包括亚磷酸二苯基异癸基酯，紫外线吸收剂包括羟基苯基苯并三氮唑类紫外光吸收剂。
[0016]优选地，所述步骤(1)中，复配抗氧剂体系和光稳定剂体系的质量比为1:0.5。
[0017]优选地，所述步骤(1)中，盐酸水溶液、钛酸四丁酯、经硝酸水溶液预处理后的碳纤维间质量份数比为(20
‑
30):(1
‑
3):(0.05
‑
0.2)。
[0018]优选地，所述步骤(1)中，经硝酸水溶液预处理后的碳纤维的制备方法如下：将碳纤维在80℃油浴条件下采用硝酸水溶液冷凝回流预处理6h，硝酸水溶液中硝酸与水的体积比为68:100。
[0019]优选地，所述步骤(1)中，均相水热反应的温度为100℃
‑
200℃，反应时间为5
‑
6h。
[0020]优选地，所述步骤(1)中，改性碳纤维、芳纶浆粕与水的质量比为3:2:50；利用真空抽滤装置制得纤维增强材料预制体具体包括：将分散后的混合浆料倒入抽滤装置中，过滤的孔径为10
‑
20μm，打开循环水真空泵，将抽滤瓶内部压力抽至0.09MPa，抽滤得到纤维增强材料预制体。
[0021]优选地，所述步骤(2)中，液体环氧树脂、固化剂、光散射剂、步骤(1)制得的添加剂的质量比为20:1:(0.8
‑
4):(0.7
‑
0.9)；液体环氧树脂包括双酚F型液体环氧树脂，固化剂包括双氰胺，光散射剂包括无机光散射剂碳酸钙，无机光散射剂碳酸钙的粒径为1250
‑
2500目。
[0022]优选地，所述步骤(3)中，散射耐候树脂组合物与纤维增强材料间的质量比为(2
‑
4):(9
‑
13)，浸透光散射性树脂组合物时间为10
‑
15min，浸渍槽温度为60℃
‑
70℃，热压成型的条件为采用硫化机于170℃温度下，5MPa压力下热压成型。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]1、本专利技术采用的添加剂可提高纤维增强树脂基复合材料的耐候性，能有效抑制纤维增强树脂基复合材料在加工、使用过程中的老化，并延长使用寿命。而且添加剂为液体组合物，添加到纤维增强树脂基复合材料中时，不影响产品的加工性能。
[0025]2、本专利技术采用的碳纤维是用钛酸四丁酯进行改性得到的改性碳纤维，该改性碳纤维保持了碳纤维优异的机械强度，增加了其表面粗糙度及比表面积，使之与树脂基体结合更加充分，加强两者的机械结合性能，有效地改善复合材料的结合程度。
[0026]3、本专利技术在树脂中加入光散射剂，在纤维增强树脂基复合材料中采用具有光散射性的树脂组合物，可以使纤维增强树脂基复合材料具有散射性进而有更多的应用发展空
间。
附图说明
[0027]图1是本专利技术制备添加剂的流程图；
[0028]图2是本专利技术制备纤维增强材料的流程图；
[0029]图3是本专利技术制备散射耐候树脂组合物的流程图；
[0030]图4是本专利技术制备散射耐候型纤维增强树脂基复合材料的流程图。
具体实施方式
[0031本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.散射耐候型纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)制备添加剂、纤维增强材料：其中，制备添加剂包括以下步骤：将酚类抗氧剂、胺类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂混合均匀，制成复配抗氧剂体系，再将受阻胺类光稳定剂和液体紫外线吸收剂混合均匀，制成光稳定剂体系，将复配抗氧剂体系和光稳定剂体系混合均匀,制得添加剂；其中，制备纤维增强材料包括以下步骤：将钛酸四丁酯加入到pH为1
‑
3的盐酸水溶液中得到混合溶液；再将经硝酸水溶液预处理后的碳纤维加入混合溶液中得到混合物料；然后将混合物料转移入水热釜内衬，并安装水热釜于均相水热仪中，反应完成后自然冷却至室温，将得到的碳纤维用去离子水洗涤后烘干，即得到改性碳纤维；最后将改性碳纤维、芳纶浆粕分散于水中，得到分散后的混合浆料，然后利用真空抽滤装置制得纤维增强材料预制体，自然晾干后得到纤维增强材料；步骤(2)制备散射耐候树脂组合物：将液体环氧树脂、固化剂、光散射剂、步骤(1)制得的添加剂搅拌混合均匀，制得散射耐候树脂组合物；步骤(3)制备散射耐候型纤维增强树脂基复合材料：将步骤(1)制得的纤维增强材料送入已加入步骤(2)制得的散射耐候树脂组合物的浸渍槽，浸透散射耐候树脂组合物，然后热压成型得到散射耐候型纤维增强树脂基复合材料。2.根据权利要求1所述的散射耐候型纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂间的质量比为(60
‑
75):(20
‑
30):(5
‑
10)，受阻胺类光稳定剂、紫外线吸收剂间的质量比为(50
‑
80):(20
‑
50)；酚类抗氧剂包括酚类抗氧剂1135，胺类抗氧剂包括胺类抗氧剂5057，亚磷酸酯类抗氧剂包括亚磷酸三苯酯，受阻胺类光稳定剂包括亚磷酸二苯基异癸基酯，紫外线吸收剂包括羟基苯基苯并三氮唑类紫外光吸收剂。3.根据权利要求1所述的散射耐候型纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，复配抗氧剂体系和光稳定剂体系的质量比为1:0.5。4.根据权利要求1所述的散射耐候型纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，盐酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯志远，周连斌，马婧，程胜，
申请(专利权)人：唐山润峰复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：