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用于复合材料的(甲基)丙烯酸系组合物、其制备方法和用途技术

技术编号:42411500 阅读:10 留言:0更新日期:2024-08-16 16:29
本发明专利技术涉及适于(甲基)丙烯酸系聚合物组合物和(甲基)丙烯酸系聚合物复合材料的(甲基)丙烯酸系组合物、其制备方法、其用途和获得的(甲基)丙烯酸系聚合物组合物与(甲基)丙烯酸系聚合物复合材料。特别地,本发明专利技术涉及(甲基)丙烯酸系组合物,其一旦聚合就交联,且适于(甲基)丙烯酸系复合材料,更特别适于增强元件或纤维增强聚合物(FRP)植筋。更特别地,本发明专利技术涉及适于制造增强元件或FRP植筋的(甲基)丙烯酸系组合物、此类(甲基)丙烯酸系组合物的制备、在聚合后包含其的复合增强元件或植筋、和制备此类复合增强元件或FRP植筋的方法。本发明专利技术还涉及此类(甲基)丙烯酸系组合物的用途和增强元件或FRP植筋用于混凝土的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

[]本专利技术涉及适于(甲基)丙烯酸系聚合物组合物和(甲基)丙烯酸系聚合物复合材料的(甲基)丙烯酸系组合物、其制备方法、其用途和获得的(甲基)丙烯酸系聚合物组合物与(甲基)丙烯酸系聚合物复合材料。特别地,本专利技术涉及(甲基)丙烯酸系组合物,其一旦聚合就交联,且适于(甲基)丙烯酸系复合材料,更特别适于增强元件或纤维增强聚合物(frp)植筋。更特别地,本专利技术涉及适于制造增强元件或frp植筋的(甲基)丙烯酸系组合物、此类(甲基)丙烯酸系组合物的制备、在聚合后包含其的复合增强元件或植筋、和制备此类复合增强元件或frp植筋的方法。本专利技术还涉及此类(甲基)丙烯酸系组合物的用途和增强元件或frp植筋用于混凝土的用途。[技术问题]复合材料是两种或多种不混溶的材料的宏观组合。复合材料至少由形成用于结构内聚的连续相的基质材料和具有用于机械性质的各种架构的增强材料构成。使用复合材料的目的是由复合材料实现在单独使用的情况下无法由其单独组分获得的性能。因此,复合材料广泛用于多个工业部门,例如建筑、汽车、航空航天、运输、休闲、电子和运动,特别是由于它们与均质材料相比更好的机械性能(更高的抗拉强度、更高的抗拉模量、更高的断裂韧性)及它们的低密度。热固性聚合物由交联的三维结构组成。通过固化所谓预聚物内部的反应性基团来获得交联。例如,固化可以通过加热聚合物链以永久地交联和硬化该材料来获得。为了制备聚合物复合材料,将预聚物与其它组分(例如用于颗粒复合材料的玻璃珠粒或用于纤维复合材料的短纤维)混合,或润湿或浸渍其它组分(例如机织网),并随后固化。热固性聚合物基质的缺点是其非常高的交联。该基质不能以其它形式成型。一旦聚合物固化,该形式就固定了。热塑性聚合物由折衷(compromise)的直链或支链聚合物链组成。加热该热塑性聚合物以混合生产复合材料所需的两种成分,并冷却以便固化。使用热塑性聚合物制造复合材料的限制是它们在熔融状态下的高粘度。只有当热塑性树脂具有足够的流动性时,才能实现热塑性聚合物对纤维的润湿或正确浸渍。为了使热塑性聚合物具有低粘度或足够的流动性,可以降低链长度(分子量)。但是,过低的分子量对复合材料的性能、尤其是机械性质具有负面影响。另一方面,可以提高热塑性聚合物的温度以便以重要的方式降低粘度。因此,连续工作温度相对较高,高于200℃,由于涉及高能源成本,直接影响了复合材料的经济性(成本)。此外,如果温度非常高,则热塑性聚合物倾向于降解,这对于具有高熔点的半结晶热塑性聚合物尤其如此,例如聚酰胺(例如pa6.6)、聚醚砜(pes)、聚醚酰亚胺(pei)、聚醚醚酮(peek)或聚苯硫醚(pps)。这种热诱导降解导致聚合物基质的分子量降低,这对复合材料的内聚力是重要的。浸渍纤维基材的另一种方法是将热塑性聚合物溶解在有机溶剂中。但是,这种方法需要大量必须蒸发的溶剂。在能源和污染方面,使用大量溶剂存在环境问题。为了制备基于热塑性聚合物的聚合物复合材料,热塑性聚合物树脂(通常称为“浆液”)用于与增强材料(例如填料或纤维基材)共混或浸渍增强材料。一旦聚合,热塑性聚合物浆液构成该复合材料的基质。在浸渍时,当制备聚合物复合材料时,必须控制和调整浸渍浆液的粘度,以便流动性不太高或太过粘稠,从而正确地浸渍纤维基材的每根纤维。当润湿是部分润湿时,取决于浆液是流动性过高还是太过粘稠,分别出现“裸露”区域(即未浸渍区域)和在纤维上形成聚合物液滴的区域(这是产生气泡的原因)。这些“裸露”区域和这些气泡导致在最终复合材料中出现缺陷,这尤其是最终复合材料的机械强度损失的原因。但是,可用于浸渍的粘度范围对储存此类材料而言太低。为了允许热成型和再循环,优选在复合材料中也使用热塑性聚合物。但是,热塑性复合材料,尤其是具有纤维增强材料的热塑性复合材料的一个缺点是热稳定性。当热塑性复合材料在较高的温度下热成型或暴露更长的时间时,一些重要的特性以不利的方式改变,如弯曲强度保持率降低和纤维界面处聚合物的分层。某些热塑性复合材料的另一个缺点是有限的耐化学环境性,尤其是耐碱性。需要可以热成型并提供高耐热性的用于复合材料的组合物。需要一种用于复合材料的组合物,其还具有足够的耐化学性,特别是耐碱性。需要可以热成型并提供高耐热性和耐碱性的用于复合材料的组合物。本专利技术的目的是提供一种用于制备具有在提高的温度下的高耐热性和耐化学性的热塑性(甲基)丙烯酸系组合物的组合物。本专利技术的目的还在于提供一种用于制备可以热成形的热塑性复合材料组合物的组合物,所述组合物具有在提高的温度下的高耐热性和耐化学性。本专利技术中的耐化学性尤其意味着耐碱性。这是指在高ph下,优选大于10、更优选大于11、甚至更优选大于12和有利地高达13。应在60℃下实现这种耐受性3个月。本专利技术的另一目的是提供一种用于制备具有高耐热性和耐化学性的可热成型聚合物复合材料的组合物。本专利技术中的高耐热性还表明复合材料中的分层至少大大减少。本专利技术的另一目的是提供制备用于(甲基)丙烯酸系聚合物组合物的(甲基)丙烯酸系组合物或制备具有高耐热性和耐化学性的(甲基)丙烯酸系复合材料组合物的方法。本专利技术的另一目的是提供一种用于制备具有高耐热性和耐化学性的(甲基)丙烯酸系复合材料组合物的方法。[专利技术背景][现有技术]文献wo 2013/056845公开了经由热塑性(甲基)丙烯酸系树脂的原位聚合的复合材料。通过热塑性(甲基)丙烯酸系树脂和含有长纤维的纤维材料的原位聚合获得的聚合物复合材料及其用途、制造此类复合材料的方法和包含这种聚合物复合材料的制造的机械或结构化部件或制品。该聚合使用选自二酰基过氧化物、过氧酯、二烷基过氧化物、过氧缩醛或偶氮化合物的自由基引发剂。该文献没有公开关于聚合物聚合后的交联、获得的聚合物复合材料组合物及其耐热性(尤其是在升高的温度下)的任何内容。文献wo 2014/013028涉及用于纤维基材的浸渍方法、用于浸渍方法的液体(甲基)丙烯酸系浆液、其聚合方法和由其获得的结构化制品。该液体(甲基)丙烯酸系浆液包含(甲基)丙烯酸系聚合物、(甲基)丙烯酸系单体和用于启动(甲基)丙烯酸系单体的聚合的至少一种引发剂或引发体系。该引发剂或引发体系通过热活化。该文献没有公开关于聚合物聚合后的交联、获得的聚合物复合材料组合物及其耐热性(尤其是在升高的温度下)的任何内容。文献ca 2839915公开了一种包含热塑性材料的可弯曲frp植筋。该热塑性材料可包括pe、ps、pmma、pom、pc、pslu、pai、pet、peek、pek、pei、pes、pa6和pa12。该植筋由柔性聚酯组成。文献wo2020/079015公开了用于复合材料的(甲基)丙烯酸系组合物。所述组合物包含液体(甲基)丙烯酸系浆液,所述液体(甲基)丙烯酸系浆液包含(甲基)丙烯酸系聚合物和(甲基)丙烯酸系单体以及包含至少两个(甲基)丙烯酸系官能的(甲基)丙烯酸系共聚单体(m2)。一旦聚合,获得的聚合物组合物显示出更好的耐热性,但是不具有足够的耐化学性、尤其是耐碱性。所有现有技术文献均未公开适于制备具有改进的耐热性和耐化学性的聚合物组合物或复合材料的(甲基)丙烯酸系组合物。[专利技术概述]令人惊讶地,已经发现,包含以下的(甲基)丙烯酸系组合物mc1:a)100份的液体(甲基)丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其包含:

2.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于化合物(C1)的两个可聚合基团(PG1)和(PG2)是碳双键。

3.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于化合物(C1)的两个可聚合基团(PG1)和(PG2)是α,β-不饱和羰基。

4.根据权利要求1或2所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于化合物(C1)的两个可聚合基团(PG1)和(PG2)选自丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团或包含马来酸或衣康酸或富马酸的缩合产物。

5.根据权利要求1至3任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于所述化合物(C1)是乙烯基酯或不饱和聚酯。

6.根据权利要求1至3任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于所述化合物(C1)是乙烯基酯。

7.根据权利要求1至6任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于所述(甲基)丙烯酸系单体(M1)选自烷基丙烯酸系单体或烷基甲基丙烯酸系单体及其混合物,所述烷基含有1至22个直链、支链或环状碳;所述烷基优选含有1至12个直链、支链或环状碳。

8.根据权利要求1至6任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于所述(甲基)丙烯酸系单体(M1)的至少50重量%、优选至少60重量%是甲基丙烯酸甲酯。

9.根据权利要求1至8任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于所述(甲基)丙烯酸系组合物MC1包含0.1phr与5phr之间的引发剂(Ini)以启动(甲基)丙烯酸系单体(M1)与可聚合基团(PG1)和(PG2)的聚合。

10.根据权利要求1至9任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于所述引发剂(Ini)选自包含过氧基的化合物。

11.根据权利要求1至10任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于所述包含过氧基的化合物选自二酰基过氧化物、过氧酯、过氧二碳酸酯、二烷基过氧化物、过氧缩醛、氢过氧化物或过氧酮醛。

12.根据权利要求1至11任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1,其特征在于所述液体(甲基)丙烯酸系浆液包含:

13.用于制备根据权利要求1至12任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1的方法,所述方法包括以下步骤:

14.用于制备根据权利要求1至13所述的(甲基)丙烯酸系组合物MC1的方法,所述方法包括以下步骤:

15.根据权利要求13或14所述的方法,其特征在于组分a)具有以下比率:

16.根据权利要求14或15所述的方法,其特征在于所述组分(LC1)占(甲基)丙烯酸系组合物MC1的1与20phr之间。

17.用于制备(甲基)丙烯酸系聚合物组合物或用于制备(甲基)丙烯酸系聚合物复合材料PC1的方法,所述方法包括以下步骤:

18.用于制备聚合物复合材料PC1的方法,所述方法包括以下步骤:

19.根据权利要求17或18所述的方法,其特征在于所述聚合步骤在40℃与140℃之间的温度下进行。

20.根据权利要求17或18所述的方法,其特征在于所述聚合步骤在80℃与140℃之间的温度下进行。

21.根据权利要求17或18所述的方法,其特征在于所述聚合步骤在60℃与125℃之间的温度下进行。

22.根据权利要求17或18所述的方法,其特征在于所述聚合步骤在100℃与130℃之间的温度下进行。

23.用于转化聚合物复合材料PC1或聚合物复合材料部件,以及机械或结构化部件或产品的方法,所述方法包括以下步骤:

24.根据权利要求23所述的方法,其特征在于所述加热步骤的温度为至少120℃和优选至少140℃。

25.根据权利要求23所述的方法,其特征在于所述转化是旋扭、弯曲、扭曲或折叠。

26.根据权利要求23所述的方法,其特征在于所述聚合物复合材料PC1为FRP植筋的形式。

27.根据权利要求23所述的方法,其特征在于所述方法包括以下步骤:

28.用于制备FRP植筋的方法,所述方法包括以下步骤:

29.根据权利要求28所述的方法,其特征在于所述方法通过拉挤成型进行。

30.根据权利要求1至12任一项所述或通过根据权利要求13至17任一项所述的方法制备的(甲基)丙烯酸系组合物MC1用于浸渍纤维或纤维基材的用途。

31.根据权利要求1至12任一项所述或通过根据权利要求13至17任一项所述的方法制备的(甲基)丙烯酸系组合物MC1用...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其包含:

2.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于化合物(c1)的两个可聚合基团(pg1)和(pg2)是碳双键。

3.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于化合物(c1)的两个可聚合基团(pg1)和(pg2)是α,β-不饱和羰基。

4.根据权利要求1或2所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于化合物(c1)的两个可聚合基团(pg1)和(pg2)选自丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团或包含马来酸或衣康酸或富马酸的缩合产物。

5.根据权利要求1至3任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于所述化合物(c1)是乙烯基酯或不饱和聚酯。

6.根据权利要求1至3任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于所述化合物(c1)是乙烯基酯。

7.根据权利要求1至6任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于所述(甲基)丙烯酸系单体(m1)选自烷基丙烯酸系单体或烷基甲基丙烯酸系单体及其混合物,所述烷基含有1至22个直链、支链或环状碳;所述烷基优选含有1至12个直链、支链或环状碳。

8.根据权利要求1至6任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于所述(甲基)丙烯酸系单体(m1)的至少50重量%、优选至少60重量%是甲基丙烯酸甲酯。

9.根据权利要求1至8任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于所述(甲基)丙烯酸系组合物mc1包含0.1phr与5phr之间的引发剂(ini)以启动(甲基)丙烯酸系单体(m1)与可聚合基团(pg1)和(pg2)的聚合。

10.根据权利要求1至9任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于所述引发剂(ini)选自包含过氧基的化合物。

11.根据权利要求1至10任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于所述包含过氧基的化合物选自二酰基过氧化物、过氧酯、过氧二碳酸酯、二烷基过氧化物、过氧缩醛、氢过氧化物或过氧酮醛。

12.根据权利要求1至11任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1,其特征在于所述液体(甲基)丙烯酸系浆液包含:

13.用于制备根据权利要求1至12任一项所述的(甲基)丙烯酸系组合物mc1的方法,所述方法包括以下步骤:

【专利技术属性】
技术研发人员:A·佐勒P·杰拉德A·勒费昌特E·莫斯
申请(专利权)人:阿科玛法国公司
类型:发明
国别省市:

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