[发明专利]低分子量环状齐聚物复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别是热塑性树脂基复合材料领域，提供了一种低分子量环状齐聚物复合材料的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，对于资源的有效利用、重复利用已成为当今社会发展的主题之一，循环经济和低碳经济发展要求材料领域不仅要提供性能优异的材料制品，同时还应致力于可循环使用的材料及其技术的研究，其中热塑性树脂基复合材料是一类可有效实现循环利用的材料体系，备受关注。但是传统的热塑性树脂加工温度高、体系粘度大，对于复杂形状和高填充体含量的制品难于制备，因此限制了热塑性树脂体系在结构复合材料中的应用。

低分子量环状齐聚物是一类具有环状结构特征的低分子量聚合物，其熔融温度低，且熔体粘度低，与适当的开环剂反应会开环聚合形成高分子量的热塑性聚合物。目前这类材料中最具代表的是环状聚对苯二甲酸乙二醇酯（CET）、环状聚对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)、环状聚碳酸酯(CC)。此类材料一方面具有液态热固性树脂的加工特性，加工过程中黏度低，易于浸润增强体材料，可采用热固性树脂的多种成型方式（如RTM工艺）制备复合材料；另一方面，该类材料在聚合后又具有热塑性树脂材料可重复加工的特性，可实现重复利用。由此可见，该类材料兼具热固性树脂和热塑性树脂的优点，受到业界的关注，尤其是在先进复合材料领域更是备受瞩目。

环状齐聚物的出现使采用传统热固性树脂复合材料的工艺制备热塑性复合材料成为可能。但是该类材料在高温下与催化剂迅速发生开环聚合反应，使体系粘度快速升高，聚合树脂难以充分浸润纤维及充满型腔。因此这类材料在成型过程中存在操作窗口窄，难于控制的缺点。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种低分子量环状齐聚物复合材料的制备方法。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低分子量环状齐聚物复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

（1）对增强体材料进行除水烘干处理；

（2）增强体材料表面功能化处理：将定量的催化剂分散于复合溶剂中，然后采用催化剂溶液对除水烘干后的增强体材料进行定量浸渍，最后烘干处理除去所述复合溶剂；

（3）所述增强体材料与低分子量环状齐聚物浸润复合；

（4）采用复合材料成型工艺实现表面功能化增强体材料与低分子量环状齐聚物在界面处原位聚合成型。

优选地，所述环状齐聚物为具有环状特征的低分子量聚合物。

优选地，所述具有环状特征的低分子量聚合物为低分子量环状聚对苯二甲酸乙二醇酯、低分子量环状聚对苯二甲酸丁二醇酯或者低分子量环状聚碳酸酯。

优选地，所述增强体材料为连续纤维、短切纤维、纤维织物或者颗粒状增强材料。

优选地，所述的增强体材料与低分子量环状齐聚物浸润复合是指将低分子量环状齐聚物加热到熔融温度，然后采用浸渍工艺对增强体材料进行浸渍复合。

优选地，所述浸渍工艺对增强体材料进行浸渍复合为真空辅助浸渍复合、分散搅拌浸渍复合或连续涂覆浸渍复合。

优选地，所述浸渍复合温度为环状齐聚物熔融温度，浸渍复合时间为1-5min。

优选地，所述表面功能化增强体材料与低分子量环状齐聚物在界面处原位聚合成型是指浸润复合后的体系，按齐聚物开环聚合制度加热升温进行聚合反应直至反应完全。

（三）有益效果

本发明在复合材料制备的过程中，先将催化剂复合在增强体材料表面，然后将齐聚物树脂与增强体复合，这样就避免了齐聚物与增强体材料复合前与催化剂的反应，延长了制备过程的加工窗口；通过采用将环状齐聚物与催化剂两反应物进行空间有效隔离技术，保证环状齐聚物熔体在低黏度条件下可有充分的时间对增强体材料进行浸润，而后实现两反应物在界面处混合，引发聚合反应，制备出高性能结构复合材料，可见整个成型过程将浸润复合与树脂基体聚合反应分为两个既具有独立性又具有关联的过程，易于控制，制品性能高、结构均匀性优异。

附图说明

图1是本发明中增强体表面功能化工艺流程图。

图2是本发明中胶槽连续涂敷浸渍复合工艺流程图。

图3是本发明中真空辅助复合浸渍工艺流程图。

图中：1：连续纤维或纤维织物；2：催化剂溶液；3：烘干处理；4：表面功能化连续纤维或纤维织物；5：CBT熔体；6：高温胶槽；7：聚合成型；8：真空泵；9：氮气；10：功能化增强体材料；11：RTM模具。

具体实施方式