專利名稱：一種高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
乙烯基酯樹脂是由環(huán)氧樹脂與不飽和一元酸通過(guò)開環(huán)加成反應(yīng)而制得，結(jié)合了環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂的優(yōu)點(diǎn)，具有密度低、優(yōu)良的力學(xué)性能、較高耐熱性、耐腐蝕性以及快速固化的特點(diǎn)；而碳纖維粉末作為一種高強(qiáng)度、高模量材料在材料復(fù)合改性中具有較高的地位。它以其輕質(zhì)高強(qiáng)、耐高溫、抗腐蝕、熱力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)廣泛用作結(jié)構(gòu)材料及耐高溫抗燒蝕材料。碳纖維粉末具有很多優(yōu)良的性能，除具有強(qiáng)度高、模量高、密度低、熱導(dǎo)率高摩擦系數(shù)小等許多突出特點(diǎn)外，還具有熱膨脹系數(shù)小的特點(diǎn)。用于復(fù)合材料的環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和不飽和聚酯樹脂三大通用熱固性樹脂中，環(huán)氧樹脂綜合性能最好，力學(xué)性能好，線性膨脹系數(shù)也小。在高熱工作環(huán)境下的精密零部件，諸如IT設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器、音響視頻部件等，要求材料具有高耐熱、低線性膨脹、零收縮、低比重等特點(diǎn)。對(duì)于這些要求較高的結(jié)構(gòu)材料，尤其是在要求精密的情況下，應(yīng)該具有一定程度的熱穩(wěn)定性。這就需要選擇低膨脹系數(shù)的高強(qiáng)度、高剛度的材料。在電子、電器等領(lǐng)域，許多精密部件要求材料在120°C以下的熱膨脹系數(shù)小，達(dá)到10_6/°C甚至更低。碳纖維粉末復(fù)合材料以其優(yōu)異熱穩(wěn)定性能、良好的可設(shè)計(jì)性，使其不僅能滿足高熱工作環(huán)境下的精密零部件物理機(jī)械性能的要求，而且可以滿足其熱膨脹系數(shù)的要求。目前在高熱工作環(huán)境下的精密零部件主要使用的是玻纖增強(qiáng)尼龍材料或鋁合金材料。玻纖增強(qiáng)尼龍材料的耐熱性，鋁合金的熱膨脹性都有明顯缺陷。市場(chǎng)上迫切需要力學(xué)綜合性能好、高耐熱、低線性膨脹等特性的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
為解決高熱工作環(huán)境下的精密零部件對(duì)材料的特殊要求，本發(fā)明的目的是提供一種高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，該復(fù)合材料有優(yōu)異的機(jī)械性能、高耐熱性和低膨脹系數(shù)等特性。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其特征在于所述復(fù)合材料包含乙烯基酯樹脂、玻璃纖維、碳纖維粉末、低輪廓?jiǎng)o(wú)機(jī)礦物的填料、氧化鎂、脫模劑、固化劑。所述復(fù)合材料含有如下重量分?jǐn)?shù)比的組分乙烯基樹脂10-40、玻璃纖維15-25、碳纖維粉末10-60、低輪廓?jiǎng)?-25、無(wú)機(jī)礦物填料10-70、氧化鎂1_4、脫模劑1_5、固化劑0. 5_2。本發(fā)明中，所述乙烯基樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂。所述玻璃纖維、碳纖維粉末是經(jīng)過(guò)硅烷基偶聯(lián)劑處理的。所述低輪廓?jiǎng)镻VAc、PS或PMMA中的任一種。所述無(wú)機(jī)礦物填料為碳酸鈣、氫氧化鋁、滑石粉、高嶺土、膨潤(rùn)土或云母中的任一種或幾種。所述固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系，其中ΤΒΡΒ/ΤΒΡ0的重量配比為0. 6-0. 9/0. 1-0. 4。所述脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣中的任意一種。本發(fā)明所述復(fù)合材料產(chǎn)品形式為片狀模塑料(SMC)。復(fù)合材料采用的成型工藝為模壓成型或注射成型。本發(fā)明所述的高耐熱低膨脹系數(shù)碳纖維乙烯基酯復(fù)合材料(簡(jiǎn)稱CF/VE復(fù)合材料) 具有高耐熱、低線性膨脹、零收縮、低比重等特點(diǎn)，已成為在高熱工作環(huán)境下的精密零部件的最佳選擇，諸如IT設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器、音響視頻部件等。目前最典型的應(yīng)用是微顯前投/背投的光學(xué)單元，可作為光機(jī)外殼，光機(jī)引擎支架等精密部件。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其原材料組成按重量分?jǐn)?shù)為乙烯基樹脂22、玻璃纖維20、碳纖維粉末15、低輪廓?jiǎng)?、無(wú)機(jī)礦物填料32、氧化鎂1. 5、脫模劑2、固化劑1。其中乙烯基樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂；玻璃纖維和碳纖維粉末是經(jīng)過(guò)硅烷基偶聯(lián)劑處理的；低輪廓?jiǎng)镻VAc ；無(wú)機(jī)礦物填料為氫氧化鋁；固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系，其中ΤΒΡΒ/ΤΒΡ0的重量配比為0. 7/0. 3 ；脫模劑為硬脂酸鋅。將上述乙烯基酯樹脂、碳纖維粉末、低輪廓?jiǎng)?、無(wú)機(jī)礦物的填料、脫模劑、固化劑按配方量投入高速剪切混合機(jī)中充分?jǐn)嚢?，轉(zhuǎn)速控制在800-1200rpm，攪拌15分鐘，迅速投入氧化鎂增稠劑，在高速攪拌1-2分鐘，即快速轉(zhuǎn)移放出至SMC機(jī)組的兩個(gè)儲(chǔ)糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均勻涂敷上2-4mm厚的樹脂糊，連續(xù)玻璃纖維通過(guò)圓形切到組切成24mm 長(zhǎng)度短切單纖維均勻散落在下層樹脂糊上，同步通過(guò)壓力棍，使樹脂糊與纖維浸透混合一體，再經(jīng)調(diào)整棍排除空氣，收卷裝置繞成SMC卷，然后進(jìn)入25-40°C熟化室進(jìn)行快速增稠，經(jīng) 24-200小時(shí)后達(dá)到樹脂充分浸透玻璃纖維，即完成本發(fā)明的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料制備。本實(shí)施例制得的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度 200Mpa、彎曲強(qiáng)度300Mpa、熱變形溫度300°C、線性膨脹系數(shù)5. 3X 10_6/K、收縮率0. 1%。實(shí)施例2
高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其原材料組成按重量分?jǐn)?shù)為乙烯基樹脂25、玻璃纖維20、碳纖維粉末30、低輪廓?jiǎng)?、無(wú)機(jī)礦物填料32、氧化鎂1.5、脫模劑2、 固化劑1。其中乙烯基樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂；玻璃纖維和碳纖維粉末是經(jīng)過(guò)硅烷基偶聯(lián)劑處理的；低輪廓?jiǎng)镻VAc ；無(wú)機(jī)礦物填料為氫氧化鋁；固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系，其中ΤΒΡΒ/ΤΒΡ0的重量配比為0. 7/0. 3 ；脫模劑為硬脂酸鋅。將上述乙烯基酯樹脂、碳纖維粉末、低輪廓?jiǎng)o(wú)機(jī)礦物的填料、脫模劑、固化劑按配方量投入高速剪切混合機(jī)中充分?jǐn)嚢?，轉(zhuǎn)速控制在800-1200rpm，攪拌15分鐘，迅速投入氧化鎂增稠劑，在高速攪拌1-2分鐘，即快速轉(zhuǎn)移放出至SMC機(jī)組的兩個(gè)儲(chǔ)糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均勻涂敷上2-4mm厚的樹脂糊，連續(xù)玻璃纖維通過(guò)圓形切到組切成24mm 長(zhǎng)度短切單纖維均勻散落在下層樹脂糊上，同步通過(guò)壓力棍，使樹脂糊與纖維浸透混合一
4體，再經(jīng)調(diào)整棍排除空氣，收卷裝置繞成SMC卷，然后進(jìn)入25-40°C熟化室進(jìn)行快速增稠，經(jīng) 24-200小時(shí)后達(dá)到樹脂充分浸透玻璃纖維，即完成本發(fā)明的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料制備。本實(shí)施例制得的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度 220Mpa、彎曲強(qiáng)度310Mpa、熱變形溫度300°C、線性膨脹系數(shù)2. 3X 10_6/K、收縮率0. 04%。實(shí)施例3
高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其原材料組成按重量分?jǐn)?shù)為乙烯基樹脂觀、玻璃纖維20、碳纖維粉末50、低輪廓?jiǎng)?、無(wú)機(jī)礦物填料25、氧化鎂1.5、脫模劑2、 固化劑1。其中乙烯基樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂；玻璃纖維和碳纖維粉末是經(jīng)過(guò)硅烷基偶聯(lián)劑處理的；低輪廓?jiǎng)镻VAc ；無(wú)機(jī)礦物填料為氫氧化鋁；固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系，其中ΤΒΡΒ/ΤΒΡ0的重量配比為0. 7/0. 3 ；脫模劑為硬脂酸鋅。將上述乙烯基酯樹脂、碳纖維粉末、低輪廓?jiǎng)o(wú)機(jī)礦物的填料、脫模劑、固化劑按配方量投入高速剪切混合機(jī)中充分?jǐn)嚢?，轉(zhuǎn)速控制在800-1200rpm，攪拌15分鐘，迅速投入氧化鎂增稠劑，在高速攪拌1-2分鐘，即快速轉(zhuǎn)移放出至SMC機(jī)組的兩個(gè)儲(chǔ)糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均勻涂敷上2-4mm厚的樹脂糊，連續(xù)玻璃纖維通過(guò)圓形切到組切成24mm 長(zhǎng)度短切單纖維均勻散落在下層樹脂糊上，同步通過(guò)壓力棍，使樹脂糊與纖維浸透混合一體，再經(jīng)調(diào)整棍排除空氣，收卷裝置繞成SMC卷，然后進(jìn)入25-40°C熟化室進(jìn)行快速增稠，經(jīng) 24-200小時(shí)后達(dá)到樹脂充分浸透玻璃纖維，即完成本發(fā)明的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料制備。本實(shí)施例制得的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度 MOMpa、彎曲強(qiáng)度325Mpa、熱變形溫度300°C、線性膨脹系數(shù)1 X 10_6/K、收縮率為零。本發(fā)明具有高耐熱、低線性膨脹、零收縮、低比重等特點(diǎn)，廣泛適用于高熱工作環(huán)境下的精密零部件中。
權(quán)利要求
1.一種高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其特征在于所述復(fù)合材料包含如下重量分?jǐn)?shù)比的組分乙烯基樹脂10-40、玻璃纖維15-25、碳纖維粉末10-60、低輪廓?jiǎng)?-25、無(wú)機(jī)礦物填料10-70、氧化鎂1-4、脫模劑1_5、固化劑0. 5_2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其特征在于所述乙烯基樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其特征在于所述玻璃纖維經(jīng)過(guò)硅烷基偶聯(lián)劑處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其特征在于所述碳纖維粉末經(jīng)過(guò)硅烷基偶聯(lián)劑處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其特征在于所述低輪廓?jiǎng)镻VAc、PS或PMMA中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其特征在于所述固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系，其中ΤΒΡΒ/ΤΒΡ0的重量配比為 0. 6-0. 9/0. 1-0. 4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其特征在于所述脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，其特征在于所述無(wú)機(jī)礦物填料為碳酸鈣、氫氧化鋁、滑石粉、高嶺土、膨潤(rùn)土或云母中的任一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高耐熱低膨脹系數(shù)纖維增強(qiáng)乙烯基酯復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含如下重量分?jǐn)?shù)比的組分乙烯基樹脂10-40、玻璃纖維15-25、碳纖維粉末10-60、低輪廓?jiǎng)?-25、無(wú)機(jī)礦物填料10-70、氧化鎂1-4、脫模劑1-5、固化劑0.5-2。該復(fù)合材料有優(yōu)異的機(jī)械性能、高耐熱性和低膨脹系數(shù)的特性。本發(fā)明所涉及的復(fù)合材料產(chǎn)品形式為片狀模塑料(SMC)，采用的成型工藝為模壓成型或注射成型，廣泛適用于高熱工作環(huán)境下的精密零部件中。
文檔編號(hào)C08K3/34GK102220029SQ20111013029
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者阮詩(shī)平, 魯平才 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江育達(dá)復(fù)合材料有限公司