[发明专利]一种纤维原位增强聚双环戊二烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纤维原位增强聚双环戊二烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：a)将玄武岩纤维酸化后，采用多巴胺单体和硅烷偶联剂进行表面改性，得到表面修饰有碳碳双键的玄武岩纤维；b)将步骤a)得到的表面修饰有碳碳双键的玄武岩纤维与聚双环戊二烯进行原位复合增强，得到纤维原位增强聚双环戊二烯复合材料；所述纤维原位增强聚双环戊二烯复合材料中，表面修饰有碳碳双键的玄武岩纤维的质量百分比为20wt％～80wt％。本发明提供的制备方法采用表面连接有不饱和碳碳双键的玄武岩纤维为增强体，既与纤维本身有着很好结合，又与聚双环戊二烯有着很好键合，从而实现对聚双环戊二烯的原位增强，得到的纤维原位增强聚双环戊二烯复合材料具有优异的力学性能。

技术领域

本发明涉及高分子及其复合材料技术领域，更具体地说，是涉及一种纤维原位增强聚双环戊二烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚双环戊二烯(PDCPD)作为一种新型工程塑料，不仅具有优异的综合性能，更值得注意的是其单体黏度低、成型时不需要很高的锁模压力，其单体聚合反应属于放热反应、成型时不需要很高的模温，其制品后处理简单、脱模后不需要后固化，且在整个聚合过程中无副产物产生。因此，聚双环戊二烯无论是聚合工艺、还是制品成型，都具有显著的环境友好性。

玄武岩纤维属于新型无机材料的高性能绿色环保纤维，其生产工艺比较简单，直接以玻璃态的天然玄武岩矿石为原料，采用“一段法”拉丝制造，生产中不添加其它辅料，生产过程中亦无“三废”排放，不污染环境。以玄武岩纤维为增强体可制成性能优异的复合材料，在军用、民用领域有广泛的应用，故玄武岩纤维被誉为21世纪的新材料。

目前，随着人们环保意识的增强以及玻璃钢制品的固有不足，玻璃钢制品正面临着被淘汰的局面，那么源于玄武岩纤维增强聚双环戊二烯复合材料优异的综合性能和绿色环保的特性，研究制备出性能优良的玄武岩纤维增强聚双环戊二烯复合材料，必将成为玻璃钢的首选替代品。然而，想要制备出性能优良的玄武岩纤维增强聚双环戊二烯复合材料，不仅取决于基体树脂聚双环戊二烯和增强填料玄武岩纤维的自身特性，还取决于基体树脂与玄武岩纤维之间的界面结合强度。为了改善基体树脂与玄武岩纤维之间的界面结合强度，必须基于聚双环戊二烯的结构特点对玄武岩纤维表面改性。玄武岩纤维表面改性一方面要求改性后的玄武岩纤维表面的功能基团与玄武岩纤维有着很好的结合，另一方面要求表面的功能基团与聚双环戊二烯有着很好的键合(原位增强)，即在基体树脂和增强填料之间起到稳固的桥梁作用。

中国专利CN108058405A公开了纤维增强聚双环戊二烯复合材料及制备方法，其主要是将少量的碳纤维或者芳纶纤维的原丝加入到聚双环戊二烯中，从而提高聚双环戊二烯的拉伸和冲击性能，性能改善仅源于纤维自身性质特点。中国专利CN108623730A公开了一种纤维增强聚双环戊二烯复合材料及制备方法，该方法主要是将通过硝酸-硅烷偶联剂处理的碳纤维加入到聚双环戊二烯中，从而提高聚双环戊二烯的力学性能，性能改善源于处理后的碳纤维表面沟槽加深、变得粗糙、能够较有效传递载荷、发挥碳纤维的特性。中国专利CN108058405A公开了连续纤维增强聚双环戊二烯复合材料及制备方法，该方法主要是将双环戊二烯预先喷涂到连续纤维上，而后再与聚双环戊二烯复合，从而提高聚双环戊二烯的剪切性能，性能改善源于连续纤维自身性质特点及预先浸润处理。

目前，现有技术公开的纤维增强聚双环戊二烯复合材料及制备方法中，并不存在既与纤维有着很好结合，又与聚双环戊二烯有着很好键合的技术方案。因此，如何突破这个技术瓶颈，制备出性能优良的环境友好型纤维增强聚双环戊二烯复合材料，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纤维原位增强聚双环戊二烯复合材料及其制备方法，本发明提供的制备方法采用表面连接有不饱和碳碳双键的玄武岩纤维为增强体，既与纤维本身有着很好结合，又与聚双环戊二烯有着很好键合，从而实现对聚双环戊二烯的原位增强，得到的纤维原位增强聚双环戊二烯复合材料具有优异的力学性能。

本发明提供了一种纤维原位增强聚双环戊二烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：