[发明专利]一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料，具体地涉及一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料，属于功能高分子复合材料的技术领域。

背景技术

纤维增强聚合物基复合材料(FRP)是一类以基体树脂和增强纤维复合的复合材料，具有质轻高强、耐腐蚀、保温等优点。目前已广泛应用于建材、化工、汽车、造船、电气等行业。

在实际应用中，FRP可根据实际需要制得大型的制件，所用基体树脂多为热固性树脂，如环氧树脂与酚醛树脂等。作为树脂基的复合材料，老化现象依然是该类材料性能的一个重要缺陷。尤其是，FRP的制品多要求在户外使用，在日光和空气的作用下，极易发生老化而导致材料使用性能下降。长期以来，FRP制品的防老化问题一直是一个重要的研究课题。通常是在材料表面涂覆防老化层或在基体树脂中添加抗紫外老化剂来达到材料抗紫外老化的目的。常用的抗紫外老化剂为有机紫外吸收剂，有良好的适配性，但有机化合物存在有一定毒性、易分解、易析出等缺点。无机纳米粒子对紫外线具有一定的屏蔽性，虽效率略低于有机紫外吸收剂，但无毒、无刺激性、稳定，并具有负载型，近年来引起了人们越来越多的关注。经过文献检索发现，目前纤维增强聚合物基复合材料所用的抗紫外老化剂多为单一的无机或有机紫外吸收剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料,克服现有技术中抗紫外老化剂较为单一不能很好的发挥作用的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料,包括以下重量份的原料：复配抗紫外老化剂0.1-10份、基体树脂40-90份、增强纤维5-60份、固化剂和促进剂3-30份。

本发明的有益效果是：由于添加了复配抗紫外老化剂及增强纤维获得的抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料具有良好的抗紫外老化性及优异的力学性能，可用于制造户外大型的复合材料制件，能有效提高制件的耐侯性和使用寿命；在紫外线下照射1000h，力学强度下降幅度小于3％。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

本发明如上所述一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料,进一步，所述固化剂和促进剂的重量份比例为99-50：1-50，更优选为90-70：10-30。促进剂为促进固化所用，在一些条件下可直接作为固化剂用，其与固化剂的配比可以根据实际需要确定，无具体比例范围。

本发明如上所述一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料,进一步，所述的复配抗紫外老化剂由无机纳米粒子紫外吸收剂和有机紫外吸收剂组成，所述无机纳米粒子紫外吸收剂和有机紫外吸收剂重量百分比为1-99：99-1，更优选为，40-80：60-20。

本发明如上所述一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料,进一步，所述无机纳米粒子紫外吸收剂为纳米级的炭黑、二氧化硅、分子筛、氧化锌和二氧化钛等纳米粒子中任意一种或几种的混合。

本发明如上所述一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料,进一步，所述有机紫外吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中任意一种或几种的混合。

本发明如上所述一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料,进一步，所述的基体树脂为环氧树脂，酚醛树脂和不饱和聚酯中任意一种或几种的混合。

本发明如上所述一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料,进一步，所述的增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和芳纶纤维中任意一种或几种的混合。

本发明如上所述一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料,进一步，所述增强纤维的纤维直径小于20微米。

本发明如上所述一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料,进一步，所述的固化剂为所用基体树脂固化的酸酐类或胺类固化剂；所述的促进剂为促进所用基体树脂固化的促进剂。

本发明还提供一种抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照上述所述抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料的配方将所述复配抗紫外老化剂分散在分散剂中，均匀混合后，干燥；

上述分散剂的浓度一般可以在10-20％的范围内。

2)把步骤1)处理后的复配抗紫外老化剂与所述基体树脂，增强纤维重量份比混合，加入固化剂及促进剂，固化成型后，得到抗紫外老化的纤维增强复合材料。上述的固化温度和固化时间可以常规的固化参数固化即可。

本发明抗紫外老化的纤维增强聚合物基复合材料也可以采用热固性树脂成型的通用方法进行成型制得制品。