[发明专利]复合材料

说明书

本发明的技术领域和工业实用性

本发明一般地涉及复合材料领域，和更特别地涉及新型复合材料，制造该材料的方法，长丝缠绕、拉挤成型和敞模成形该材料的方法，和由该材料和这些方法制备的新型产品。

发明背景

Haislet等人的美国专利6811877公开了在例如制备轮胎中使用的帘线结构。该帘线结构包括由金属材料，优选钢形成的一系列的芯线长丝，和由玻璃、碳、聚丙烯、尼龙、芳族聚酰胺、棉、羊毛、莱克拉(lycra)或其他金属线材形成的一系列的纤维长丝。可用各种树脂，其中包括聚合物改性的水泥或石膏浸渍该长丝。

Hauber等人的美国专利6524679公开了玻璃增强石膏板，它包括用石膏淤浆浸渍的无规取向的玻璃纤维。

尽管使用用聚合物改性的石膏基体浸渍的纤维玻璃生产轮胎用增强剂和建筑物用石膏板是已知的，但本发明涉及在长丝缠绕、拉挤成型和敞模成形工艺中有用的新型复合材料，以生产新型且有用的产品。

发明概述

根据此处所述的本发明的目的，提供改进的复合材料，它包括用水基基体粘合剂浸渍的连续纱线。该连续纱线由选自天然纤维、矿物纤维、合成纤维、洋麻纤维、大麻纤维、碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维及其混合物中的材料制造。尽管可使用基本上任何类型的玻璃纤维，但在该复合材料中E-玻璃纤维尤其有用。

水基基体粘合剂包括有机材料，无机材料和水。典型地，有机材料是选自脲甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯酚甲醛树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、苯乙烯丁二烯、丙烯酸乳液、聚氨酯及其混合物中的聚合物。典型地，无机材料是石膏。水基基体粘合剂包括30-80wt％石膏，0.1-40wt％聚合物和10-30wt％水。典型地，该水基基体粘合剂包括0.1-5wt％密度降低剂。密度降低剂可以是珠光体。此外，水基基体粘合剂也可包括0.1-0.5wt％聚丙烯酰胺和0.1-0.5wt％硅烷偶联剂。典型地，该复合材料包括10-70wt％连续粗纱和30-90wt％水基基体粘合剂。

根据本发明的另一方面，提供制备复合材料的方法。该方法包括用水基基体粘合剂浸渍连续粗纱，所述连续粗纱由选自天然纤维、矿物纤维、合成纤维、玻璃纤维、洋麻纤维、大麻纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维及其混合物中的材料制造，所述水基基体粘合剂包括有机材料、无机材料和水。更具体地，该方法包括使用含石膏、聚合物和水的水基基体粘合剂。再进一步地，该方法包括使用湿法玻璃纤维粗纱作为连续粗纱，和含石膏、聚合物与水的基体粘合剂作为水基基体粘合剂。再进一步地，该方法包括使用密度为1.2-2.0g/cm³的水基基体粘合剂。另外，该方法包括在水基基体粘合剂内使用聚丙烯酰胺作为加工助剂。

根据本发明的其它方面，提供长丝缠绕产品的方法。该方法包括喂入连续粗纱，并在选自心轴、成形体、管道、容器、罐和环氧与聚合物主体(body)组成的物体上缠绕该连续粗纱，其中所述连续粗纱由用含有机材料、无机材料和水的水基基体粘合剂浸渍的选自天然纤维、矿物纤维、合成纤维、玻璃纤维、洋麻纤维、大麻纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维及其混合物中的材料制造。该方法可进一步描述为包括使用具有连续粗纱的湿法玻璃纤维粗纱，以及含石膏、聚合物和水的基体粘合剂作为水基基体粘合剂。此外，该方法可包括在缠绕过程中旋转物体。

根据本发明的再一方面，提供敞模成形产品的方法。该方法包括将用水基基体粘合剂浸渍的连续粗纱放置在敞模内，允许连续粗纱至少部分凝固在该敞模内，形成产品并从该敞模中取出该产品。

再进一步地，本发明可包括拉挤成型方法。拉挤成型方法包括施加水基基体粘合剂到连续粗纱上，形成复合材料，将该复合材料牵引通过模头，形成所需截面的产品并固化该产品。另外，该方法包括使用湿玻璃纤维连续粗纱。进一步地，施加步骤可进一步定义为包括使连续粗纱穿过容纳含石膏、聚合物和水的水基基体粘合剂的浸渍罐。

根据本发明的再一方面，提供制备产品的方法。该方法包括由环氧长丝材料形成产品，和使用用含石膏、聚合物和水的基体粘合剂浸渍的连续粗纱外卷绕(overwrap)该产品。再进一步地，成形和/或外卷绕步骤可包括长丝缠绕方法。

另外，本发明包括含管状体的管道，它由用连续长丝外卷绕且用含石膏、聚合物和水的基体粘合剂浸渍的环氧长丝材料制造。此外，本发明可包括含中空体的容器，它由用含石膏、聚合物和水的基体粘合剂浸渍的连续粗纱外卷绕的环氧长丝材料制造。