[发明专利]拉挤成型制备光固化复合材料、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于紫外光固化快速成型方法的技术领域，具体涉及到一种利用拉挤成型的方法制备光固化复合材料及其应用。

背景技术

复合材料是应现代科学技术发展涌现出的具有极大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料，通过各种工艺手段组合而成。复合材料的各个组成材料在性能上起协同作用,得到单一材料无法比拟的优越的综合性能,它已成为当代一种新型的工程材料。复合材料具有刚度大、强度高、重量轻的优点，而且可根据使用条件的要求进行设计和制造，以满足各种特殊用途，从而极大的提高工程结构的效能。

树脂基复合材料以其轻质、高强度、力学性能可设计等优点而被广泛应用于航空航天、化工、造船、机械、建材等领域的结构材料中，特别是碳纤维复合材料，由于碳纤维的力学性能是目前所有纤维材料中最好的，远远高于玻璃纤维，与相关基材复合，可以大幅度提高复合材料的综合机械性能，受到了广泛的关注。但是，现有的复合材料成型工艺存在着生产周期长、生产效率低等缺陷，同时还存在严重的污染，因此工业上需要一种绿色环保的快速成型树脂基复合材料的技术。

拉挤成型是复合材料成型工艺中的一种特殊工艺，其优点是:①生产过程完全实现自动化控制，生产效率高；②拉挤成型制品中纤维含量可高达80％，浸胶在张力下进行，能充分发挥增强材料的作用，产品强度高；③制品纵、横向强度可任意调整，可以满足不同力学性能制品的使用要求；④生产过程中无边角废料，产品不需后加工，故较其它工艺省工，省原料，省能耗；⑤制品质量稳定，重复性好，长度可任意切断。

光固化技术的特点主要是节能环保和固化速度快。但是利用光固化技术制备复合材料也存在一定的局限性，特别是光固化技术需要在光照条件下固化成型，因此要求成型模具透明，也限制了增强材料的种类和尺寸，因此现有的光固化技术只能成型很薄的(3mm左右)玻璃纤维复合材料，几乎不能够成型碳纤维复合材料，这使光固化技术在复合材料领域的应用受到了很大的限制。

本发明采用光固化技术与拉挤成型相结合，即基于光固化机理与技术，但光照过程与成型过程完全分开，在成型过程中对模具和增强材料是否透光没有要求；整个过程可以在室温条件下完成，节能环保；光固化技术的固化速度快，可以显著的提高拉挤成型的成型速率，成型速度更快；整个过程不需要经过胶槽，体系需要的树脂经过计量喷涂，不但可以有效的缓解树脂由于重力引起的下流问题，而且整个过程几乎不会有废胶产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种光固化复合材料，其制备方法及应用，此技术制备工艺简单，固化速率快，生产效率高，可以替代传统的复合材料生产技术。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种拉挤成型的光固化纤维增强复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将低聚物和阳离子光引发剂按一定比例混合均匀；在紫外光照射下搅拌，使阳离子光引发剂光解，得到均匀液体A；所述阳离子光引发剂的质量分数占均匀液体A的0.1wt％-80wt％；

(2)将树脂，活性稀释剂与助剂混合，得到均匀液体B；活性稀释剂液体B的质量分数为0-80wt％，助剂占液体B的质量分数为0-10wt％；

(3)将液体A与液体B两种物料分别经由各自的抽料泵从料桶输送至主机进行计量，加压，然后输送至喷枪，在喷枪混合后按喷至纤维或其制品表面；液体A的质量分数占混合后液体的0.1％wt-50wt％；

(4)调控拉挤模具的温度在-15℃-200℃范围内，光固化纤维增强复合材料将在模具中固化成型。

上述制备方法的步骤(1)中的树脂为聚醚多元醇类，聚二醇醚类，聚乙二醇，聚氧丙三醇。

上述制备方法的步骤(1)中所述的阳离子光引发剂包括碘鎓盐，硫鎓盐和铁芳烃中的一种或几种。

上述制备方法的步骤(2)中的树脂包括环氧树脂，乙烯基醚和氧杂环化合物中的一种或几种；环氧树脂为双酚A环氧树脂，或双酚F环氧树脂，或酚醛环氧树脂，或二环氧化聚烯烃化合物，或萘系环氧树脂，或脂肪族环氧树脂，或脂环族环氧树脂。

上述制备方法的步骤(2)中的活性稀释剂为环氧单体，乙烯基醚单体和氧杂环单体。

上述制备方法的步骤(2)中所述助剂占液体B的质量分数为0-10wt％，助剂可以根据实际需要添加蜡，硅烷偶联剂，颜料等。

上述制备方法的步骤(1)中所述阳离子光引发剂占液体A的质量分数为0.5wt％-80wt％。

上述制备方法的步骤(4)中所述温度条件为≥-15℃,优选≥15℃，温度越高，其固化速度将会越快。