本发明属于高分子材料,具体地,涉及一种热塑性树脂及其制备方法、增强纤维复合材料。
背景技术:
1、由增强纤维和树脂复合而成的增强纤维复合材料由于具有优异的力学性能而被广泛地应用于汽车部件、运动器材、航天航空等各种不同的行业。为进一步提高增强纤维复合材料的机械性能,最直接的是增加复合材料中的增强纤维含量,然而随着增强纤维的含量增加,增强纤维难以在树脂中均匀地分布,由此导致了增强纤维复合材料冲击强度的下降。有鉴于此,需要寻求另外的技术手段以实现对增强纤维复合材料的机械性能的改善,如采用机械性能优异的树脂与增强纤维进行复合。基于热固性材料具有粘度低、强度高、刚性好、耐候性和耐热性优良等特征,并且热固性树脂与增强纤维复合浸渍好,加工方便,故目前市场上的增强纤维复合材料主要是以热固性树脂与增强纤维复合而成居多。但是热固性树脂不可回收利用,需一次成型,且加工周期长,有后熟化过程,操作过程中污染大,对环境影响较大。热塑性树脂由于具有很好的成型加工性能、耐热、尺寸稳定性等优点,被广泛的应用于汽车,家电,电子电器,机械等领域。但是热塑性树脂在使用过程中往往会出现机械强度还不够高,冲击性能差等缺陷,这些问题的存在对热塑性树脂在增强纤维复合材料中的应用构成了障碍。
技术实现思路
1、为了改善热塑性树脂的机械性能,本发明提供一种热塑性树脂及其制备方法。
2、根据本发明的第一个方面,提供一种热塑性树脂,该热塑性树脂的分子结构中包含以下通式ⅰ所示链段,通式ⅰ为在通式ⅰ中,ar1、ar2独立地选自含有苯环的芳香性基团,r为烃基,n为通式ⅰ的聚合度;热塑性树脂的重均分子量为40000以上,热塑性树脂的玻璃化转变温度为85~130℃。本发明所提供的热塑性树脂在固化成型后具有优异的力学性能,另外,上述热塑性树脂对增强纤维的表面附着效果良好,基于此,令制备上述热塑性树脂的原料在增强纤维的表面通过原位聚合容易制备上述热塑性树脂,热塑性树脂直接附着在增强纤维的表面,两者复合而成的复合材料能够达到较高的界面剥离强度以及力学性能。
3、优选地,热塑性树脂的重均分子量为60000以上。
4、优选地,通式ⅰ为
5、优选地,在通式ⅰ中,ar1包括以下结构单元其中,r1选自磺酰基、烃基或任选取代的烃基,r1a、r1b独立地选自氢、烃基中的至少一种。
6、优选地,在通式ⅰ中,ar2包括以下结构单元中的至少一种:在上述结构单元中,r2选自磺酰基、烃基或任选取代的烃基,r2a、r2b、r3a、r3b、r4a、r4b、r5独立地选自氢、烃基中的至少一种。
7、优选地,热塑性树脂的的玻璃化转变温度为90~110℃。
8、优选地,通式ⅰ具体为
9、当通式ⅰ具备该结构特征,由该结构参与构成的热塑性树脂对增强纤维的附着力、机械性能达到更优。
10、优选地,通式ⅰ的聚合度n≥150。
11、优选地,上述热塑性树脂的结构通式为
12、
13、根据本发明的第二个方面,提供一种制备如上所述热塑性树脂的方法,包括:使单体原料在催化剂的作用下发生聚合反应生成符合通式ⅰ所示链段,聚合反应的反应温度为t,100℃≤t<180℃;单体原料包括双酚缩水甘油醚型环氧树脂和二羟酚化合物,通式ⅰ所示链段所包括的ar1由双酚缩水甘油醚型环氧树脂提供,通式ⅰ所示链段所包括的ar2由二羟酚化合物提供;催化剂包括季胺类催化剂、膦类催化剂、有机磷类催化剂、叔胺类催化剂、咪唑类催化剂中的至少一种。在上述催化剂的催化作用下,能够在上述反应条件下成功制得具备符合通式ⅰ所示链段的热塑性树脂,反应条件温和,反应程度可控性高。优选地,聚合反应的反应温度t≥150℃。
14、优选地,季胺类催化剂包括四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基氢氧化铵、三乙基甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基碘化铵、四丙基溴化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基碘化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三甲基溴化铵、苄基三甲基氢氧化铵、苄基三丁基氯化铵、苯基三甲基氯化铵中的至少一种。
15、优选地,膦类催化剂包括三苯基膦、三邻甲苯基膦、三(2,4-二甲基苯基)膦、三(2,5-二甲基苯基)膦、三(邻甲氧基苯基)膦、二环己基苯基膦中的至少一种。
16、优选地,有机磷催化剂包括四甲基溴化磷、四甲基碘化磷、四甲基氢氧化磷、三甲基环己基氯化磷、三甲基环己基溴化磷、三甲基苄基氯化磷、三甲基苄基溴化磷、四苯基溴化磷、三苯基甲基溴化磷、三苯基甲基碘化磷、三苯基乙基氯化磷、三苯基乙基溴化磷、三苯基乙基碘化磷、三苯基苄基氯化磷、三苯基苄基溴化磷中的至少一种。
17、优选地,叔胺类催化剂包括三乙醇胺。
18、优选地,咪唑类催化剂包括2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑中的至少一种。
19、优选地,催化剂包括季铵类催化剂,季铵类催化剂包括四丁基溴化铵。
20、优选地,按照投料质量计算,以w1表示催化剂的投料量,以w0表示双酚缩水甘油醚型环氧树脂和二羟酚化合物的总投料量,w1/w0=0.5%~2%,催化剂为四丁基溴化铵。
21、优选地,w1/w0=1~2%。
22、根据本发明的第三个方面,提供一种增强纤维复合材料,该增强纤维复合材料由增强纤维和如上所述热塑性树脂复合而成。
1.一种热塑性树脂,其特征在于:
2.如权利要求1所述热塑性树脂,其特征在于:在所述通式ⅰ中,ar1包括以下结构单元其中,r1选自磺酰基、烃基或任选取代的烃基,r1a、r1b独立地选自氢、烃基中的至少一种。
3.如权利要求1所述热塑性树脂,其特征在于,在所述通式ⅰ中,ar2包括以下结构单元中的至少一种:
4.如权利要求1所述热塑性树脂,其特征在于:所述热塑性树脂的玻璃化转变温度为90~110℃。
5.如权利要求1~4任一项所述热塑性树脂,其特征在于:所述通式ⅰ具体为
6.如权利要求5所述热塑性树脂,其特征在于:所述通式ⅰ所示链段的聚合度n≥150。
7.制备如权利要求1~6任一项所述热塑性树脂的方法,其特征在于,包括:使单体原料在催化剂的作用下发生聚合反应生成符合所述通式ⅰ所示链段,所述聚合反应的反应温度为t,100℃≤t<180℃;
8.如权利要求7所述制备热塑性树脂的方法,其特征在于:所述催化剂包括所述季铵类催化剂,所述季铵类催化剂包括四丁基溴化铵。
9.如权利要求8所述制备热塑性树脂的方法,其特征在于:按照投料质量计算,以w1表示所述催化剂的投料量,以w0表示所述双酚缩水甘油醚型环氧树脂和所述二羟酚化合物的总投料量,w1/w0=0.5%~2%。
10.一种增强纤维复合材料,其特征在于,所述增强纤维复合材料由增强纤维和如权利要求1~6任一项所述热塑性树脂复合而成。
