[发明专利]用(甲基)丙烯酸系混合物浸渍纤维基材的方法、所述(甲基)丙烯酸系混合物的组合物和聚合所述(甲基)丙烯酸系混合物后制得的复合材料

说明书

[发明领域]

本发明涉及用于浸渍纤维基材的方法、用于实施所述浸渍方法的聚合物基液体树脂组合物、以及通过实施所述浸渍方法获得的浸渍基材。

更特别地，本发明涉及通过基于甲基丙烯酸系或丙烯酸系组分的粘性液体混合物浸渍纤维基材的工业方法。此类方法尤其能够获得三维部件，例如机械部件或机械部件的组装件，所述部件用于各种领域如航空、汽车工业或铁路运输或建筑业。

[现有技术]

一些部件、或一些部件的组装件，如上述那些，有时被施以高机械应力或机械力。此类部件因此非常广泛地由复合材料制造。

复合材料是至少两种不混溶组分的集合体。通过此类集合体获得协同效应，使得获得的复合材料尤其具有各初始组分不具有或具有但低于该复合材料的机械和/或热性质。

此外，复合材料由至少一种增强材料（其赋予所述复合材料良好的机械性质，尤其是对复合材料所承受的机械力的良好耐受性）和构成连续相并确保所述复合材料内聚力的基质材料组成。在工业中使用的不同类型的复合材料中，含有有机基质的复合材料是最具代表性的。在含有有机基质的复合材料的情况下，该基质材料通常是聚合物。这种聚合物可以是热固性聚合物或热塑性聚合物。

该复合材料通过混合基质材料与增强材料、或通过用基质材料润湿或浸渍增强材料，随后通过聚合获得的体系来制备。在混合该基质与增强剂的情况下，所述增强剂可以由增强填料如砾石、沙子或玻璃珠组成。在用基质润湿或浸渍增强剂的情况下，所述增强剂可以由不同尺寸的纤维组成。

聚合物基质通常包含聚合引发剂以聚合浸渍该增强材料的聚合物基质。这种聚合引发剂通常为固体形式，因此具有通过沉降在聚合物基质中形成固体沉积的缺点。该基质由此是高度不均匀的，由此在不均匀的介质中进行的后继聚合不能获得具有良好的机械性质的复合材料。此外，固体形式的引发剂可能导致用于合成该复合材料的注射机的进料管线阻塞，由此导致其堵塞或甚至破裂。

第一解决方案可以包括在溶剂如丙酮、乙醇或邻苯二甲酸酯的溶剂中溶解该引发剂，但是这导致高成本，并且在制造此类复合材料的过程中有机溶剂的存在是不合意的。此外，溶解该引发剂所需的溶剂量通常过高，并且与该机器的(甲基)丙烯酸系浆液/引发剂体系比不相容。这尤其是使用过氧化苯甲酰（BPO）的情况——为此(甲基)丙烯酸系浆液/(甲基)丙烯酸系浆液与引发剂体系的总和的比必须小于或等于5%。

替代解决方案是使用液体引发剂。但是，用于制造此类复合材料的过程的反应动力学由此显著慢于使用固体引发剂的情况，尽管存在聚合加速剂。在液体引发剂中，通常使用液体过氧化物。使用液体引发剂，如液体过氧化物所固有的另一缺陷在于如下事实：它们不能在第一组分为(甲基)丙烯酸系浆液且第二组分为引发剂体系的双组分体系中使用，因为加速剂在两种组分中都不稳定。

文献US 5,162,280描述了制造芳族二酰基过氧化物的含水分散体，所述芳族二酰基过氧化物是聚合引发剂。除了芳族二酰基过氧化物之外，这种含水分散体包含由亚烷基二醇组成的稀释剂和分别由镁铝硅酸盐和水溶性纤维素醚组成的两种悬浮剂。由此，该文献提出了液体形式的包含芳族二酰基过氧化物类型的引发剂的分散体。但是，该文献并未描述使用此类悬浮液制造基于聚合物的复合材料。

文献WO2010/112534描述了包含35重量%至45重量%的固体二酰基过氧化物的含水分散体，其粒子具有1微米至10微米的平均直径D50。该含水分散体还包含0.05%至1%的分散剂，以及小于1%的量的有机溶剂。

文献WO2014/135816描述了用包含(甲基)丙烯酸系聚合物、(甲基)丙烯酸系单体和填料的(甲基)丙烯酸系浆液浸渍纤维基材的方法，所述填料选自具有小于200%的在(甲基)丙烯酸系单体中的溶胀度和小于50微米的平均直径D50的粒子。该浆料通过加入引发剂来聚合，其中仅描述了略微潮湿的粉末形式的过氧化苯甲酰。这种引发剂是固体，并且为BPO粉末形式，而非有机过氧化物（特别是BPO）的含水分散体。