[发明专利]液体预聚物组合物的过氧酯固化

说明书

本申请描述了可用于制造复合材料的液体树脂组合物。制备纤维增强的聚合物复合材料的方法包括：用液体预聚物组合物使纤维材料湿润，所述液体预聚物组合物包含至少一种(甲基)丙烯酸系单体、至少一种碱和至少一种过氧酯；并使液体预聚物组合物聚合，形成纤维增强的聚合物复合材料。

本申请涉及2015年12月2日提交的题为“液体预聚物组合物的过氧酯固化”的美国第62/261,962号临时申请并要求其权益，其内容通过参考纳入本文。

发明领域

本发明涉及用于复合材料应用的液体丙烯酸系热塑性树脂及其制备方法。

发明背景

在使用中必须吸收高应力的机械部件或结构化部件广泛使用复合材料制造。复合材料是两种或更多种材料的宏观组合。通常，复合材料包含基体材料和增强材料，基体材料形成连续相以使结构内聚，增强材料具有各种体系结构以提供机械性能。

复合材料广泛用于多个工业部门，例如建筑、汽车、航空、运输、休闲、电子和运动。与单一材料相比，复合材料常被认为以更低的密度提供更佳的机械性能(例如更高的拉伸强度、更高的拉伸模量、更高的断裂韧性等)。

在商业化工业规模上，从量的角度而言最重要的一类复合材料是含有机基体的复合材料，其中基体材料是聚合物。聚合物复合材料的主要基体或连续相通常是热塑性聚合物或者热固性聚合物。为了制备聚合物复合材料，通常将预聚物与其他组分如玻璃珠或纤维混合，所述其他组分被预聚物润湿或浸渍有预聚物，然后固化组合物。

热固性聚合物基体的主要缺点是其刚性。一旦聚合物固化，其外形就固定了，因而基体不容易成形为其他外形。这也使热固性复合材料难以回收利用。相比之下，热塑性聚合物能够受热软化或变得不那么黏，通过加热和/或加压能够获得新形状。然而，用热塑性聚合物制造复合材料的缺点是它们在熔融状态具有高黏度，这就使其难以均匀地润湿或浸渍基材，如纤维基材。只有在热塑性树脂具有足够的流动性时，热塑性聚合物才能润湿或浸渍纤维。为了使热塑性聚合物具有低黏度或充分的流动性，常常减小链长或分子质量。然而，分子量太低对复合材料的性能和所得到的结构化部件有不利影响，特别是对机械性能如变形模量具有不利影响。

制备聚合物的方法(其中一些方法能用来制备复合材料)在先前已有描述：

美国专利第3,362,942号、美国专利第4,189,451号和美国专利第4,197,215号涉及在马来酸半过氧酯的金属盐存在下聚合和固化甲基丙烯酸甲酯单体-聚合物浆料的方法；

美国专利第6,552,130号涉及适合在土木工程建筑应用中用作覆盖材料的树脂组合物。

WO2013/056845 A2涉及原位聚合的复合材料及其应用，其完整地纳入本文。

WO2014/013028 A1涉及用于纤维基材的浸渍工艺和用于浸渍工艺的液体(甲基)丙烯酸系浆料，以及由其获得的制品，该文献完整地纳入本文。

至少基于上述原因，仍然需要能够用热塑性聚合物制造的改进的复合材料，以及制造所述复合材料的有效方法。

发明概述