[发明专利]稳定的水基聚合物乳液和基于CB[8]客体-主体技术的用于增强的纤维润湿和浸渍的纤维改性

说明书

本发明公开了一种稳定的水基聚合物(或低聚物)乳液，其可以与功能化增强纤维组合以用于基于纤维润湿和浸渍的复合材料生产。水基聚合物乳液是使用客体‑主体分子技术生产的，并与功能化的纤维增强填料结合以形成纤维增强的热塑性复合材料。可定制或定做聚合物树脂、表面活性剂和纤维增强材料以促进与客体‑主体络合剂的相互作用。

技术领域

本公开一般地涉及但不限于复合材料。更具体地，本公开涉及用于纤维浸渍和预浸料生产目的的基于聚合物树脂的乳液以及用于生产包括基于聚合物树脂的乳液的复合材料的方法。

背景技术

纤维增强的热塑性复合材料(FRTC)可用于制造各种行业中的制品，并且代表发展中的一类先进的制造材料。FRTC吸引了制造商的兴趣，因为它们是传统制造材料(如金属)的轻质替代品，同时具有可比的机械性能。FRTC可包括作为连续纤维的增强纤维。FRTC可能具有很高的强度和刚度，并且通常使用基于结构或堆叠的连续纤维增强中间体(单向(UD)、纺织品、编织物和垫子)生产，因为它们具有所用纤维增强的高排列性和体积分数。连续纤维预浸料(预浸渍的复合纤维)可以通过许多浸渍方法生产，包括热熔、溶液、聚合物乳液、浆料、表面聚合、纤维多根并合、膜交织、电镀和干粉技术。然而，制备FRTC的常规方法是复杂且昂贵的。

通过本公开的方面解决了这些和其它缺点。

发明内容

本发明涉及一种通过将聚合物乳液和改性的纤维增强材料与客体-主体络合剂结合而形成纤维增强的热塑性复合材料的方法。用于形成复合材料的方法可包括在客体-主体络合剂的存在下将热塑性聚合物和表面活性剂结合以形成客体-主体聚合物乳液。可以对纤维增强填料进行改性以形成改性的纤维增强填料，然后可以将其与客体-主体聚合物乳液结合。

在其他方面，本公开涉及通过以下方法形成的纤维增强的热塑性复合材料，该方法包括：在葫芦[8]脲(CB[8])存在下将热塑性聚合物和表面活性剂结合以提供基于CB[8]的聚合物乳液。可使用基于CB[8]的聚合物乳液浸渍功能化的增强纤维以取代表面活性剂，从而形成纤维增强的热塑性复合材料。

附图说明

在附图(不必须按比例绘制)中，相同的数字可以描述不同视图中的类似组件。具有不同字母后缀的相同数字可表示类似组件的不同实例。附图大体上通过实例而非限制的方式示出了本文件中讨论的各个实施例。在附图中：

图1示出了显示对客体-主体络合剂和电子供体具有亲和力的侧链部分的选择。

图2示出了葫芦[8]脲(CB[8])结构和基于疏水性和/或亲水性的客体部分的选择。

图3A示出了对CB[8]具有亲和力的侧链部分的选择。

图3B示出了CB[8]MBBI-三元络合物和CB[8]MV-三元络合物的结合常数(K_a)值的图示。

图4A和图4B示出了对CB[8]具有亲和力的侧链部分的选择。

图5A示出了对于环氧树脂上浆的增强纤维的功能化的图。

图5B示出了对于通过接枝过程对未上浆的增强纤维的功能化的图。

图6示出了CB[8]的聚合物乳液浸渍的形成和复合材料生产的示意图。

图7示出了控制使用基于CB[8]的聚合物乳液进行浸渍和复合材料生产的反应动力学的方案。

具体实施方式