復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明通過簡(jiǎn)單的工藝提高了復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度。在具備樹脂或橡膠、以及氧化物玻璃的復(fù)合材料中，所述樹脂或橡膠分散于所述氧化物玻璃中，或所述氧化物玻璃分散于所述樹脂或橡膠中，通過加熱，所述氧化物玻璃在所述樹脂或橡膠的熱分解溫度以下軟化流動(dòng)。
【專利說明】復(fù)合材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及混合了玻璃和樹脂或橡膠的復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]樹脂和橡膠與其他材料相比輕質(zhì)，并且容易在比較低的溫度下成形，但具有因紫外線導(dǎo)致的劣化嚴(yán)重、機(jī)械強(qiáng)度和阻氣性低等缺點(diǎn)。另一方面，玻璃和樹脂或橡膠相比，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，并且機(jī)械強(qiáng)度和阻氣性高，但具有容易脆性破壞、重這樣的缺點(diǎn)。
[0003]因此，發(fā)明了如以玻璃纖維強(qiáng)化塑料(GFRP)為代表的、彌補(bǔ)了相互的缺點(diǎn)的樹脂和玻璃的復(fù)合材料。但是，因?yàn)橄癫Ａн@樣的氧化物與樹脂的密合性低，所以兩者的界面強(qiáng)度控制了復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度。
[0004]例如，在專利文獻(xiàn)I中公開了向玻璃纖維表面涂布含有硅烷偶聯(lián)劑和樹脂的集束劑。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:特開2005-8488號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]但是，上述專利文獻(xiàn)I的玻璃纖維強(qiáng)化塑料存在將樹脂與玻璃復(fù)合化時(shí)，必須對(duì)玻璃施加復(fù)雜的表面處理這樣的課題。
[0010]本發(fā)明的目的在于通過簡(jiǎn)單的工藝提高復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]為了解決上述課題，本發(fā)明的特征在于，在具備樹脂或橡膠、以及氧化物玻璃的復(fù)合材料中，所述樹脂或橡膠分散于所述氧化物玻璃中，或所述氧化物玻璃分散于所述樹脂或橡膠中，通過加熱，所述氧化物玻璃在所述樹脂或橡膠的熱分解溫度以下軟化流動(dòng)。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明，可通過簡(jiǎn)單的工藝提高復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015][圖1]玻璃的差示熱分析曲線。
[0016][圖2]復(fù)合材料的截面SEM圖像的模式圖。
[0017][圖3]纖維強(qiáng)化樹脂制風(fēng)車葉片結(jié)構(gòu)體的與葉片長(zhǎng)軸成直角的方向的截面圖。
[0018][圖4]梁翼緣上部的部分截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。[0020]本發(fā)明為由樹脂或橡膠(以下稱之為樹脂等)以及氧化物玻璃構(gòu)成的復(fù)合材料，樹脂等分散于玻璃中，或玻璃分散于樹脂等中。通過加熱該復(fù)合材料，玻璃在樹脂等的熱分解溫度或低于該溫度的溫度下軟化流動(dòng)(熔融)。因?yàn)橐淮稳刍牟Ａc樹脂的界面是平滑的，所以與僅將玻璃顆粒分散于樹脂中的復(fù)合材料相比，樹脂與玻璃的密合性變高。另外，熱分解溫度為通過加熱使重量開始減少的溫度，進(jìn)行熱重量測(cè)定(TG)而得到。
[0021]形成本發(fā)明的復(fù)合材料的氧化物玻璃通過含有Te、P、V的任意兩種以上和Ag，即使不使用Pb或Bi等對(duì)環(huán)境有害的元素，也可以降低軟化點(diǎn)。因?yàn)榭墒乖摬ＡУ能浕c(diǎn)為樹脂等的分解溫度以下，所以可不過多分解混合了玻璃和樹脂的復(fù)合材料的樹脂而使玻璃軟化流動(dòng)、與樹脂一體化。因此，可提高玻璃與樹脂的界面的密合性，可提高復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度。而且，本發(fā)明的復(fù)合材料可通過僅混合、加熱玻璃顆粒和樹脂的簡(jiǎn)單的工藝制作。進(jìn)一步，如果與僅為樹脂的材料相比，耐氣候性和機(jī)械強(qiáng)度可得到提高，如果與僅為玻璃的材料相比，可輕質(zhì)化。
[0022]另外，氧化物玻璃至少含有Ag20、V2O5,TeO2,且Ag20、V2O5和TeO2的合計(jì)含有率可為75質(zhì)量％以上。Ag2O和TeO2是對(duì)軟化點(diǎn)的低溫化有貢獻(xiàn)的成分，本發(fā)明的玻璃的軟化點(diǎn)大體上對(duì)應(yīng)于Ag2O和TeO2的含有率。V2O5抑制金屬Ag從玻璃中的Ag2O析出，對(duì)玻璃的熱穩(wěn)定性的提高有貢獻(xiàn)。通過使之成為這樣的組成范圍，可使玻璃的軟化點(diǎn)(DTA中的升溫過程的第2吸熱峰的峰值溫度)低溫化為320°C以下，并可確保充分的熱穩(wěn)定性。
[0023]作為氧化物玻璃的具體組成，可含有10~60質(zhì)量％的Ag20、5~65質(zhì)量％的V205、和15~50質(zhì)量％的1^02。另外，在本發(fā)明中，記載為例如10~60質(zhì)量％的情況表示10質(zhì)量％以上60質(zhì)量％以下。因?yàn)橥ㄟ^V2O5的添加，抑制了金屬Ag從Ag2O析出，所以增加Ag2O的量變得可能，使軟化點(diǎn)更加低溫化，并且提高了玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性(例如，耐濕性)。通過使之成為這樣的組成范圍，可確保比以往的低熔點(diǎn)無鉛玻璃更加良好的耐濕性。 [0024]如果Ag2O含有率超過V2O5含有率的2.6倍，即使繼續(xù)添加Ag2O,軟化點(diǎn)Ts也變得不那么繼續(xù)低溫化，而且玻璃變得容易晶化。因此，可使Ag2O含有率為V2O5含有率的2.6倍以下。
[0025]另外，氧化物玻璃含有10~60質(zhì)量％的八&0、5~65質(zhì)量％的^05、和15~50質(zhì)量％的TeO2，且Ag20、V2O5和TeO2的合計(jì)含有量率為75質(zhì)量％以上，即使使Ag2O含有率與V2O5含有率之和為40~80質(zhì)量％，耐濕性也優(yōu)異。
[0026]實(shí)施例1
[0027]在本實(shí)施例中，制作了具有各種組成的玻璃，調(diào)查了該玻璃的軟化點(diǎn)和耐濕性。
[0028](玻璃的制作)
[0029]制作了具有表1中所示組成的玻璃(SPL-01~25)。表中的組成以各成分的氧化物換算的質(zhì)量比率表示。使用(株)高純度化學(xué)研究所制的氧化物粉末(純度99.9%)作為起始原料。在一部分樣品中，使用Ba(PO3)2 ( 7寸工業(yè)(株)制磷酸鋇)作為Ba源及P源。
[0030]以表1中所示的質(zhì)量比混合各起始原料粉末，裝入鉬坩堝。在原料中的Ag2O的比率為40質(zhì)量％以上的情況下使用氧化鋁坩堝。在混合時(shí)，考慮到避免原料粉末過分地吸濕，使用金屬制藥匙，在坩堝內(nèi)進(jìn)行混合。
[0031]將裝入了原料混合粉末的坩堝設(shè)置于玻璃熔爐內(nèi)，進(jìn)行加熱、熔化。以10°C /分鐘的升溫速度升溫，在設(shè)定溫度(700~900°C )下攪拌正在熔化的玻璃，同時(shí)保持I小時(shí)。之后，從玻璃熔爐取出坩堝，將玻璃澆注到預(yù)先加熱至150°C的石墨模板上。然后，將澆注的玻璃移動(dòng)至已預(yù)先加熱至消除應(yīng)力溫度的消除應(yīng)力爐，通過保持I小時(shí)消除應(yīng)力，之后以1°C /分鐘的速度冷卻至室溫。將冷卻至室溫的玻璃粉碎，制作具有表中所示組成的玻璃的粉末。
[0032](軟化點(diǎn)的評(píng)價(jià))
[0033]對(duì)通過以上所述獲得的各玻璃粉末，通過差示熱分析(DTA)測(cè)定軟化點(diǎn)Ts。分別使參比樣品U-氧化鋁)及測(cè)定樣品的質(zhì)量為650mg，在大氣中以5°C/分鐘的升溫速度下進(jìn)行DTA測(cè)定，將第2吸熱峰的峰值溫度作為軟化點(diǎn)Ts求出(參照?qǐng)D1)。將結(jié)果一同記錄在表1中。
[0034]表1
[0035]
【權(quán)利要求】
1.復(fù)合材料，其特征在于，在具備樹脂或橡膠、以及氧化物玻璃的復(fù)合材料中，所述樹脂或橡膠分散于所述氧化物玻璃中，或所述氧化物玻璃分散于所述樹脂或橡膠中，通過加熱，所述氧化物玻璃在所述樹脂或橡膠的熱分解溫度以下軟化流動(dòng)。
2.復(fù)合材料，其特征在于，在具備樹脂或橡膠、以及氧化物玻璃的復(fù)合材料中，所述樹脂或橡膠分散于所述氧化物玻璃中，或所述氧化物玻璃分散于所述樹脂或橡膠中，所述氧化物玻璃含有Te、P、V的至少兩種和Ag。
3.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，所述氧化物玻璃含有Te、P、V的至少兩種和Ag。
4.權(quán)利要求3的復(fù)合材料，其特征在于，所述氧化物玻璃含有Te、V、Ag。
5.權(quán)利要求4的復(fù)合材料，其特征在于，所述氧化物玻璃含有Ag20、V205、Te02，且Ag20、V2O5和TeO2的合計(jì)含有率為75質(zhì)量％以上。
6.權(quán)利要求5的復(fù)合材料,其特征在于,所述氧化物玻璃含有10~60質(zhì)量％的Ag20、5~65質(zhì)量％的V2O5、和15~50質(zhì)量％的Te02。
7.權(quán)利要求6的復(fù)合材料，其特征在于，所述氧化物玻璃的Ag2O含有率為V2O5含有率的2.6倍以下。
8.權(quán)利要求7的復(fù)合材料，其特征在于，所述氧化物玻璃的Ag2O含有率與V2O5含有率之和為40~80質(zhì)量％。
9.如權(quán)利要求1或2的復(fù)合材料，其特征在于，所述樹脂為聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、ABS樹脂、AS樹脂、丙烯酸樹脂、聚縮醛樹脂、聚酰亞胺、聚碳酸酯、改性聚苯醚(PPE)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚芳酯、聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亞胺樹脂、氟樹脂、聚酰胺-酰亞胺、聚醚醚酮、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯、聚乙烯酯中的任一種。
10.涂料，其特征在于，包含權(quán)利要求1或2的復(fù)合材料和有機(jī)溶劑。
11.玻璃纖維強(qiáng)化 型樹脂，其特征在于，使權(quán)利要求1或2的復(fù)合材料與玻璃纖維復(fù)合化而成。
12.導(dǎo)電性包裝材料，其特征在于，由權(quán)利要求1或2的復(fù)合材料構(gòu)成。
13.風(fēng)力發(fā)電用葉片，其特征在于，具備權(quán)利要求11的玻璃纖維強(qiáng)化型樹脂。
【文檔編號(hào)】C03C14/00GK103987791SQ201280061149
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月26日
【發(fā)明者】藤枝正, 內(nèi)藤孝, 青柳拓也, 澤井裕一, 村上元, 吉田博史, 宮內(nèi)昭浩, 荻野雅彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所