一種玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料及其制備方法，該材料包含若干層玻璃纖維布，相鄰玻璃纖維布之間鋪覆等量的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料和錫類催化劑；該材料的制備是通過采用熱壓成型的方法，以層間鋪料的方式，在每層玻璃纖維布之間鋪覆等量的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料及錫類催化劑。本發(fā)明中，聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯與玻璃纖維之間界面結合力良好，結構密實，具有輕質、可再生、耐化學性及耐損害等優(yōu)異性能，并同時具備了熱塑性塑料的優(yōu)點和熱固性樹脂易浸漬的特點，在熱塑性復合材料領域具有極大的應用潛力；本發(fā)明采用的原料價格低廉、損失率小，操作方法簡單、易行，可批量生產，使生產成本大大降低。
【專利說明】—種玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)復合材料的制備，尤其是涉及一種玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料及其熱壓成型制備方法

【背景技術】
[0002]環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯(CBT)是由聚對苯二甲酸丁二醇酯裂解為短鏈的齊聚物并閉合成環(huán)狀得到，是聚合度為2-7的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯低聚物組成的混合物，具有大環(huán)寡聚酯結構。它是一種高性能熱塑性樹脂，加熱熔融后粘度極低，加入催化劑后可快速發(fā)生聚合，因此它具有熱固性樹脂的易加工性，同時又具備了熱塑性樹脂的優(yōu)點。但是，由CBT聚合得到的pCBT由于結晶度較高而在力學性能上有一定的缺陷。
[0003]此外，雖然有人致力于提高力學性能的研究，但是這些研究的成型工藝比較復雜且要求較高，相應的成本也更高，并不利于大批量生產和推廣使用。
[0004]所以，亟需研發(fā)一種不能能夠滿足使用需求，而且成本低廉可以推廣使用的復合材料及其制備方法。


【發(fā)明內容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提出一種玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料及制備方法，該復合材料具有輕質、可再生、耐化學性及耐損害性能，該制備方法工藝簡單，生產成本較低。
[0006]技術方案:為解決上述技術問題，本發(fā)明的一種玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料，包含若干層玻璃纖維布，相鄰玻璃纖維布之間鋪覆等量的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料和錫類催化劑。
[0007]作為優(yōu)選，所述玻璃纖維布有4~20層，進一步優(yōu)選為6層。層數(shù)的多少對復合材料的力學性能的影響較小，所以最佳方案為6層，成本較低并且性能較好。
[0008]作為優(yōu)選，所述環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料質量與玻璃纖維布總質量相同，錫類催化劑的質量為苯二甲酸丁二醇酯粉料質量的0.3%~0.6%。
[0009]本發(fā)明中，環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料質量與玻璃纖維布的質量比不同，復合材料的性能也各不相同:
[0010]環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料質量與玻璃纖維布的質量比低于1:1和高于1:1時所得到的復合材料的性能都不及1:1時的材料。主要原因是當CBT與玻璃纖維比例低于1:1時，玻璃纖維間的粘結性不好，性能較低；而當高于1:1時，玻璃纖維間的樹脂含量又較多，也會使性能下降。所以，當對使用性能要求較高的情況下，要嚴格控制環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料質量與玻璃纖維布的質量比為1:1;當對其使用性能要求并不太高時，可以適當放寬兩者的比例關系，例如環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料質量與玻璃纖維布的質量比為 2:3 ~3:2。
[0011]一種基于上述的玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料的制備方法，采用熱壓成型的方法，以層間鋪料的方式，在每層玻璃纖維布之間鋪覆等量的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料及錫類催化劑，具體包含以下步驟:
[0012](I)取出若干張玻璃纖維布，并稱取這些玻璃纖維布的質量，稱然后稱取與這些玻璃纖維布的質量相同的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料以及相應質量的錫類催化劑；
[0013](2)將環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料以及錫類催化劑攪拌并混合均勻，將混合的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料以及錫類催化劑均分為若干等份，均分的份數(shù)比玻璃纖維布的張數(shù)少一；
[0014](3)將第一張玻璃纖維布鋪設在陰模的表面，將第一份混合后的苯二甲酸丁二醇酯粉料以及錫類催化劑鋪覆在玻璃纖維布表面；然后取第二張玻璃纖維布放置在第一份混合后的苯二甲酸丁二醇酯粉料以及錫類催化劑表面，繼續(xù)將第二份混合后的苯二甲酸丁二醇酯粉料以及錫類催化劑鋪覆在玻璃纖維布表面；如此重復，直到最后一張玻璃纖維布鋪完，放上陽模，進行熱壓成型。
[0015]作為優(yōu)選，所述步驟(1)中玻璃纖維布在稱取質量前，要在100°C真空干燥箱中干燥8h。
[0016]作為優(yōu)選，所述步驟(3)中進行熱壓成型時，溫度為180°C~220°C，模壓壓力為
3~5MPa。
[0017]作為優(yōu)選，所述錫類催化劑為錫環(huán)烷、二羥基氯化丁基錫或二羥基烷基錫。
[0018]有益效果:本發(fā)明的玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯，通過采用玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯，能夠改善純聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯在力學性能上的缺陷，使復合材料達到質輕、耐高溫、耐化學性和耐損害性能優(yōu)異等特征；本發(fā)明采用的玻璃纖維較其他增強纖維價格低，而且采用的熱壓成型工藝原料的損失率小，操作簡單，可批量生產，使生產成本大大降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料放大300倍的掃描電鏡圖；
[0020]圖2為本發(fā)明玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料放大2000倍的掃描電鏡圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0022]本發(fā)明的一種玻璃纖維/pCBT復合材料，如圖1和圖2所示，包含若干層玻璃纖維布，相鄰玻璃纖維布之間鋪覆等量的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料和錫類催化劑，所述苯二甲酸丁二醇酯粉料質量與玻璃纖維布總質量相同，錫類催化劑的質量為苯二甲酸丁二醇酯粉料質量的0.3%~0.6%，錫類催化劑選用錫環(huán)烷、二羥基氯化丁基錫或二羥基烷基錫中的一種或多種。
[0023]實施例1
[0024]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取六張，稱取質量為38.24g，再稱取38.24g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.3%的二羥基氯化丁基錫0.1147g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取7.671g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取7.671g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置熱壓成型機溫度為180°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為3MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為220.6MPa，彎曲強度為217.7MPa。
[0025]實施例2
[0026]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取六張，稱取質量為38.86g，再稱取38.86g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.4%的二羥基氯化丁基錫0.1554g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取7.803g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取7.803g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為200°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為4MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為265.1MPa，彎曲強度為260.3MPa。
[0027]實施例3
[0028]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取六張，稱取質量為34.48g，再稱取34.48g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.5%的二羥基氯化丁基錫0.1724g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取6.931g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取6.931g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為200°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為5MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為267.5MPa，彎曲強度為262.5MPa。
[0029]實施例4
[0030]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取六張，稱取質量為37.21g，再稱取37.21g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.6%的二羥基氯化丁基錫0.2233g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取7.487g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取7.487g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為200°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為4MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為268.9MPa，彎曲強度為262.9MPa。
[0031]實施例5
[0032]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取六張，稱取質量為35.38g，再稱取35.38g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.4%的錫環(huán)烷0.1415g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取7.104g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取7.104g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為190°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為5MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為217.9MPa，彎曲強度為195.3MPa。
[0033]實施例6
[0034]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取六張，稱取質量為37.87g，再稱取37.87g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.4%的錫環(huán)燒0.1515g,攪拌混合均勻后,先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取7.604g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取7.604g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為200°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為3MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為236.5MPa，彎曲強度為206.5MPa。
[0035]實施例7
[0036]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取六張，稱取質量為36.15g，再稱取36.15g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.4%的二羥基烷基錫0.1446g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取7.259g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取7.259g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為210°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為5MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為271.4MPa，彎曲強度為257.7MPa。
[0037]實施例8
[0038]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取六張，稱取質量為37.66g，再稱取37.66g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.4%的二羥基烷基錫0.1506g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取7.562g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取7.562g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為220°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為4MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為270.8MPa，彎曲強度為260.1MPa0
[0039]實施例9
[0040]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取四張，稱取質量為27.12g，再稱取27.12g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.4%的二羥基烷基錫0.1085g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取9.076g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取9.076g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至四張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為210°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為4MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為257.3MPa，彎曲強度為243.8MPa。
[0041]實施例10
[0042]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取二十張，稱取質量為128.07g，再稱取128.07g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.5%的二羥基烷基錫0.6403g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取6.772g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取6.772g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為220°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為4MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為260.5MPa，彎曲強度為255.2MPa。
[0043]實施例11
[0044]將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取六張，稱取質量為40.56g，再稱取27.04g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.4%的二羥基烷基錫0.1082g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取5.430g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取5.430g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為210°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為4MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為213.8MPa，彎曲強度為205.1MPa0
[0045]實施例12
[0046] 將在100°C真空干燥箱中干燥8h的玻璃纖維布取十張，稱取質量為67.25g，再稱取94.15g的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，在環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料中加入質量分數(shù)為0.4%的二羥基烷基錫0.3766g，攪拌混合均勻后，先將一張玻璃纖維布鋪在陰模的表面，然后將混合好的粉料及催化劑稱取10.503g均勻的鋪覆在玻璃纖維布的表面，然后再取一張玻璃纖維布放置在混合物表面，再稱取10.503g混合物鋪覆在玻璃纖維布表面，如此重復，直至六張玻璃纖維布鋪完。設置平板硫化機溫度為220°C，待達到設置溫度后，將模具放入，降下壓機，設置壓力為4MPa，模壓半小時后，開模冷卻，取出樣板。所得復合材料的拉伸強度為242.5MPa，彎曲強度為232.9MPa。
[0047]綜合上述各實施例可知:本發(fā)明的玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料，聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯與玻璃纖維之間界面結合力良好，結構密實，具有輕質、可再生、耐化學性及耐損害等優(yōu)異性能，并同時具備了熱塑性塑料的優(yōu)點和熱固性樹脂易浸潰的特點，在熱塑性復合材料領域具有極大的應用潛力；本發(fā)明采用的原料價格低廉、損失率小，操作方法簡單、易行，可批量生產，使生產成本大大降低。
[0048]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料，其特征在于:包含若干層玻璃纖維布，相鄰玻璃纖維布之間鋪覆等量的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料和錫類催化劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料，其特征在于:所述玻璃纖維布有4~20層。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料，其特征在于:所述環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料質量與玻璃纖維布總質量相同，錫類催化劑的質量為苯二甲酸丁二醇酯 粉料質量的0.3%~0.6%。
4.一種基于權利要求3所述的玻璃纖維增強聚環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯復合材料的制備方法，其特征在于:采用熱壓成型的方法，以層間鋪料的方式，在每層玻璃纖維布之間鋪覆等量的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料及錫類催化劑，具體包含以下步驟: (1)取出若干張玻璃纖維布，并稱取這些玻璃纖維布的質量，然后稱取與這些玻璃纖維布的質量相同的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料，以及相應質量的錫類催化劑； (2)將環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料以及錫類催化劑攪拌并混合均勻，將混合后的環(huán)形對苯二甲酸丁二醇酯粉料以及錫類催化劑均分為若干等份，均分的份數(shù)比玻璃纖維布的張數(shù)少一； (3)將第一張玻璃纖維布鋪設在陰模的表面，將第一份混合后的苯二甲酸丁二醇酯粉料以及錫類催化劑鋪覆在玻璃纖維布表面；然后取第二張玻璃纖維布放置在第一份混合后的苯二甲酸丁二醇酯粉料以及錫類催化劑表面，繼續(xù)將第二份混合后的苯二甲酸丁二醇酯粉料以及錫類催化劑鋪覆在玻璃纖維布表面；如此重復，直到最后一張玻璃纖維布鋪完，放上陽模，進行熱壓成型。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中玻璃纖維布在稱取質量前，要在100°c真空干燥箱中干燥8h。
6.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中進行熱壓成型時，溫度為180°C~220°C，模壓壓力為3~5MPa。
7.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述錫類催化劑為錫環(huán)烷、二羥基氯化丁基錫或二羥基烷基錫。
【文檔編號】B32B27/04GK104130552SQ201410356889
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】周海駿, 張玉, 張婷婷, 張嬌霞 申請人:江蘇科技大學