[发明专利]一种高耐热低膨胀系数纤维增强乙烯基酯复合材料

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体地说是一种高耐热低膨胀系数纤维增强乙烯基酯复合材料。

背景技术

乙烯基酯树脂是由环氧树脂与不饱和一元酸通过开环加成反应而制得，结合了环氧树脂和不饱和聚酯树脂的优点，具有密度低、优良的力学性能、较高耐热性、耐腐蚀性以及快速固化的特点；而碳纤维粉末作为一种高强度、高模量材料在材料复合改性中具有较高的地位。它以其轻质高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点广泛用作结构材料及耐高温抗烧蚀材料。碳纤维粉末具有很多优良的性能，除具有强度高、模量高、密度低、热导率高摩擦系数小等许多突出特点外，还具有热膨胀系数小的特点。用于复合材料的环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂三大通用热固性树脂中，环氧树脂综合性能最好，力学性能好，线性膨胀系数也小。

在高热工作环境下的精密零部件，诸如IT设备、实验仪器、音响视频部件等，要求材料具有高耐热、低线性膨胀、零收缩、低比重等特点。对于这些要求较高的结构材料，尤其是在要求精密的情况下，应该具有一定程度的热稳定性。这就需要选择低膨胀系数的高强度、高刚度的材料。在电子、电器等领域，许多精密部件要求材料在120℃以下的热膨胀系数小，达到10^-6/℃甚至更低。碳纤维粉末复合材料以其优异热稳定性能、良好的可设计性，使其不仅能满足高热工作环境下的精密零部件物理机械性能的要求，而且可以满足其热膨胀系数的要求。

目前在高热工作环境下的精密零部件主要使用的是玻纤增强尼龙材料或铝合金材料。玻纤增强尼龙材料的耐热性，铝合金的热膨胀性都有明显缺陷。市场上迫切需要力学综合性能好、高耐热、低线性膨胀等特性的产品。

发明内容

为解决高热工作环境下的精密零部件对材料的特殊要求，本发明的目的是提供一种高耐热低膨胀系数纤维增强乙烯基酯复合材料，该复合材料有优异的机械性能、高耐热性和低膨胀系数等特性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高耐热低膨胀系数纤维增强乙烯基酯复合材料，其特征在于：所述复合材料包含乙烯基酯树脂、玻璃纤维、碳纤维粉末、低轮廓剂、无机矿物的填料、氧化镁、脱模剂、固化剂。所述复合材料含有如下重量分数比的组分：乙烯基树脂 10-40、玻璃纤维 15-25、碳纤维粉末10-60、低轮廓剂5-25、无机矿物填料10-70、氧化镁1-4、脱模剂1-5、固化剂0.5-2。

本发明中，所述乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂。所述玻璃纤维、碳纤维粉末是经过硅烷基偶联剂处理的。所述低轮廓剂为PVAc、PS或PMMA中的任一种。所述无机矿物填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或云母中的任一种或几种。所述固化剂为TBPB或TBPB与TBPO复合引发体系，其中TBPB/TBPO的重量配比为0.6-0.9/0.1-0.4。所述脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中的任意一种。

本发明所述复合材料产品形式为片状模塑料（SMC）。复合材料采用的成型工艺为模压成型或注射成型。

本发明所述的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料（简称CF/VE复合材料）具有高耐热、低线性膨胀、零收缩、低比重等特点，已成为在高热工作环境下的精密零部件的最佳选择，诸如IT设备、实验仪器、音响视频部件等。目前最典型的应用是微显前投/背投的光学单元，可作为光机外壳，光机引擎支架等精密部件。

具体实施方式

实施例1

一种高耐热低膨胀系数纤维增强乙烯基酯复合材料，其原材料组成按重量分数为：乙烯基树脂22、玻璃纤维 20、碳纤维粉末15、低轮廓剂8、无机矿物填料32、氧化镁1.5、脱模剂 2、固化剂1。

其中：乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂；玻璃纤维和碳纤维粉末是经过硅烷基偶联剂处理的；低轮廓剂为PVAc；无机矿物填料为氢氧化铝；固化剂为TBPB或TBPB与TBPO复合引发体系，其中TBPB/TBPO的重量配比为0.7/0.3；脱模剂为硬脂酸锌。