用于纤维基材的浸渍方法、用于该浸渍方法的液体(甲基)丙烯酸类浆料、其聚合方法和由...的制作方法_2

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化零件或制品,具有高刚度和至少15 Gpa的杨氏模量。
[0031]此外,还发现通过所述制造方法得到的具有高刚度和至少15 GPa的杨氏模量的三维机械或结构化零件,在纤维基材和(甲基)丙烯酸类聚合物之间几乎不具有缺陷(如空隙)。
[0032]发明详述
根据第一方面,本发明涉及一种用于浸渍纤维基材的浸渍方法,其中所述纤维基材由长纤维制备,并且所述方法包括使用液体(甲基)丙烯酸类浆料浸渍所述纤维基材的步骤,所述浆料包含:
a)(甲基)丙烯酸类聚合物,
b)(甲基)丙烯酸类单体, c)用于启动(甲基)丙烯酸类单体的聚合的至少一种引发剂或引发系统,
所述液体(甲基)丙稀酸类楽料的动态粘度为10mPa*s-10000mPa*s的值,优选50mPa*s-5000mPa*s,有利地 100mPa*s-1000mPa*s。
[0033]根据另一方面,本发明的纤维基材的浸渍方法在封闭的模具中完成。
[0034]根据再一方面,本发明的纤维基材的浸渍方法使用液体(甲基)丙烯酸类浆料完成,所述浆料包含(甲基)丙烯酸类聚合物,其为甲基丙烯酸甲酯(MMA)的均聚物或共聚物或它们的混合物。
[0035]使用的术语“纤维基材”表示可为条、卷、带、簇或片形式的织物、毡或非织造物。
[0036]使用的术语“(甲基)丙烯酸类”表示所有种类的丙烯酸类和甲基丙烯酸类单体。
[0037]使用的术语“PMMA”表示甲基丙烯酸甲酯(MMA)的均聚物和共聚物,对于MMA的共聚物,在PMMA内MMA的重量比为至少70重量%。
[0038]使用的术语“单体”表示可经历聚合的分子。
[0039]使用的术语“聚合”表示将单体或单体的混合物转化为聚合物的过程。
[0040]使用的术语“热塑性聚合物”表示当加热时转变为液体或变得更加有流动性或较少粘度,并且通过施用热量和压力可呈现新的形状的聚合物。
[0041]使用的术语“热固性聚合物”表示柔软、固体或粘稠状态的预聚物,其通过固化不可逆地变为不熔不溶的聚合物网络。
[0042]使用的术语“聚合物复合材料”表示包含多个不同的相区域的多组分材料,其中至少一种类型的相结构域为连续相,并且其中至少一种组分为聚合物。
[0043]使用的术语“引发剂”表示以下化学物类:其与单体反应以形成能与大量的其它单体连续连接成为聚合化合物的中间体化合物。
[0044]关于结构化的零件或制品,这涉及由复合材料或零件制备的面板、覆盖物或壳,其用于飞行器、用于船(壳和甲板)、轨道车辆(天窗、隔板、主体)和汽车零件(车身、遮光板、门)。
[0045]关于(甲基)丙烯酸类聚合物,可提及聚烷基甲基丙烯酸酯或聚丙烯酸烷基酯。在一个优选的实施方案中,(甲基)丙烯酸类聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
[0046]术语“PMMA”表示甲基丙烯酸甲酯(MMA)均聚物或共聚物或它们的混合物。
[0047]在一个实施方案中,甲基丙烯酸甲酯(MMA)的均聚物或共聚物包含至少70%,优选至少80%,有利地至少90%,更有利地至少95重量%的甲基丙烯酸甲酯。
[0048]在另一个实施方案中,PMMA为MMA的至少一种均聚物和至少一种共聚物的混合物,或具有不同平均分子量的MMA的至少两种均聚物或两种共聚物的混合物,或具有不同单体组成的MMA的至少两种共聚物的混合物。
[0049]甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚物包含70%-99.7重量%的甲基丙烯酸甲酯和0.3-30重量%的至少一种可与甲基丙烯酸甲酯共聚的具有至少一个乙烯式不饱和度的单体。
[0050]这些单体为熟知的,并且可提及,特别是,丙烯酸和甲基丙烯酸和(甲基)丙烯酸烷基酯,其中烷基具有1-12个碳原子。作为实例,可提及丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯或(甲基)丙烯酸2-乙基己酯。优选共聚单体为丙烯酸烷基酯,其中烷基具有1-4个碳原子。
[0051]在一个优选的实施方案中,甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚物包含70%-99.7%,优选80%-99.7%,有利地90%-99.7%,更有利地90%_99.5重量%的甲基丙烯酸甲酯,和0.3%_30%,优选0.3%-20%,有利地0.3%-10%,更有利地0.5%-10重量%的至少一种可与甲基丙烯酸甲酯共聚的具有至少一个乙烯式不饱和度的单体。优选共聚单体选自丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯或它们的混合物。
[0052](甲基)丙烯酸类聚合物的重均分子量应高,意味着大于50OOOg/mol,优选大于100 000g/molο
[0053]重均分子量可通过尺寸排阻色谱法(SEC)测量。
[0054]关于(甲基)丙烯酸类单体,该单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、烷基丙烯酸类单体、烷基甲基丙烯酸类单体和它们的混合物。
[0055]优选该单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、烷基丙烯酸类单体、烷基甲基丙烯酸类单体和它们的混合物,所述烷基具有1-22个碳,为直链、支化或环状的;优选所述烷基具有1-12个碳,为直链、支化或环状的。
[0056]有利地,(甲基)丙烯酸类单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯和它们的混合物。
[0057]更有利地,单体选自(甲基)丙烯酸类单体,选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异冰片酯或丙烯酸和它们的混合物。
[0058]在一个优选的实施方案中,至少50重量%,优选至少60重量%的单体为甲基丙烯酸甲酯。
[0059]在一个更优选的实施方案中,至少50重量%,优选至少60重量%,更优选至少70
重量%,有利地至少80重量%,甚至更有利地90重量%的单体为甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸异冰片酯和/或丙烯酸的混合物。
[0060]关于纤维基材,可提及可为条、卷、带、簇或片形式的织物、毡或非织造物。纤维材料可具有不同的形式和尺寸,为一维、二维或三维。纤维基材包含一种或多种纤维的组合体(assembly)。当纤维为连续的时,它们的组合体形成织物。
[0061]一维形式为线型长纤维。纤维可为不连续或连续的。纤维可随机排列或作为彼此平行的连续细丝。纤维通过其纵横比定义,其为纤维的长度和直径之间的比率。用于本发明的纤维为长纤维或连续纤维。纤维的纵横比为至少1000,优选至少1500,更优选至少2000,有利地至少3000,最有利地至少5000。
[0062]二维形式为纤维垫或非织造增强物或织造粗纱或纤维束,其也可为编织的(braded)。
[0063]三维形式为例如堆叠的或折叠的纤维垫或非织造增强物或纤维束或它们的混合物,为二维形式在第三维的组合体。
[0064]纤维材料的起源可为天然或合成的起源。关于天然材料,可提及植物纤维、木纤维、动物纤维或矿物纤维。
[0065]天然纤维为例如剑麻、黄麻、大麻、亚麻、棉、椰子纤维和香蕉纤维。动物纤维为例如羊毛或毛发。
[0066]关于合成材料,可提及聚合纤维,其选自热固性聚合物、热塑性聚合物或它们的混合物的纤维。
[0067]聚合纤维可由聚酰胺(脂族或芳族)、聚酯、聚乙烯醇、聚烯烃、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、不饱和聚酯、环氧树脂和乙烯基酯制备。
[0068]矿物纤维还可选自玻璃纤维,尤其是E、R或S2类型、碳纤维、硼纤维或二氧化硅纤维。
[0069]本发明的纤维基材选自植物纤维、木纤维、动物纤维、矿物纤维、合成的聚合纤维、玻璃纤维、碳纤维或它们的混合物。
[0070]优选纤维基材选自矿物纤维。
[0071]关于用于启动(甲基)丙烯酸类单体的聚合的引发剂或引发系统,可提及通过热量活化的引发剂或引发系统。
[0072]热活化的引发剂优选为自由基引发剂。
[0073]关于自由基引发剂,它们可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。
[0074]用于启动(甲基)丙烯酸类单体的聚合的引发剂或引发系统选自碳酸异丙酯、苯甲酰基过氧化物、月桂酰基过氧化物、己酰基过氧化物、二枯基过氧化物、过苯甲酸叔丁酯、过(2-乙基己酸)叔丁酯、枯基过氧化氢、1,1-二(叔丁基过氧)_3,3,5-三甲基环己烷、过氧异丁酸叔丁酯、过乙酸叔丁
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