[發(fā)明專利]具有改善的熱老化和夾層粘結(jié)強(qiáng)度的復(fù)合結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180052543.2
• 申請(qǐng)日: 2011-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN103328203A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·E·艾麗婭;O·N·基爾希納;M·D·瓦克曼;S·袁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號(hào): B32B5/26
• 分類號(hào): B32B5/26;B32B17/02;B32B17/10;B32B27/12;B32B27/34;C08J5/04;C08J5/10;C08J5/18;B29C70/50;B29C70/68;C08L77/00;B32B5/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒雪梅;李炳愛

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有改善的熱老化和夾層粘結(jié)強(qiáng)度的復(fù)合結(jié)構(gòu)、制備它們的方法、以及最終用途的制品的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

為了替換金屬部件以減輕重量和降低成本并同時(shí)保持相當(dāng)?shù)幕蚋鼉?yōu)的機(jī)械性能，開發(fā)了基于復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，這些復(fù)合材料具有包含纖維材料的聚合物基質(zhì)。隨著對(duì)此領(lǐng)域關(guān)注度的日益增長，已設(shè)計(jì)了纖維增強(qiáng)的塑性復(fù)合結(jié)構(gòu)，原因在于其具有由纖維材料和聚合物基質(zhì)的組合而產(chǎn)生的優(yōu)異物理性能，并且這些纖維增強(qiáng)的塑性復(fù)合結(jié)構(gòu)已用于多種最終應(yīng)用中。已開發(fā)了多種制造技術(shù)來改善聚合物基質(zhì)對(duì)纖維材料的浸漬，從而優(yōu)化復(fù)合結(jié)構(gòu)的性能。

在要求很高的應(yīng)用中，例如機(jī)動(dòng)車和航空航天應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)部件，由于復(fù)合材料具有重量輕、高強(qiáng)度和耐溫性的獨(dú)特組合，因此是所期望的。

可使用熱固性樹脂或熱塑性樹脂作為聚合物基質(zhì)來獲得高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)。基于熱塑性樹脂的復(fù)合結(jié)構(gòu)相對(duì)于基于熱固性樹脂的復(fù)合結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出若干優(yōu)點(diǎn)，所述優(yōu)點(diǎn)包括通過施熱和壓力被后成型或再加工的能力。另外，由于不需要固化步驟而減少了制備所述復(fù)合結(jié)構(gòu)所需的時(shí)間，并且它們具有提高的回收利用的可能性。

在熱塑性樹脂中，聚酰胺尤其適于制造復(fù)合結(jié)構(gòu)。由于熱塑性聚酰胺組合物的良好機(jī)械性能、耐熱性、抗沖擊性和耐化學(xué)品性，并且人們可方便靈活地將其模塑成多種不同復(fù)雜度與精細(xì)度的制品，因此期望將熱塑性聚酰胺組合物用于各種不同的應(yīng)用中，包括機(jī)動(dòng)車中所用的部件、電氣/電子部件、家用電器和家具。

為了改善制備復(fù)合結(jié)構(gòu)和整體復(fù)合結(jié)構(gòu)的制造方法并使纖維材料的混合和浸漬更容易、更快和均勻，已開發(fā)了多種方法以降低聚合物基質(zhì)的熔融粘度。通過具有低熔融粘度，聚合物組合物流動(dòng)更快，并且因此更易于加工。通過降低聚合物基質(zhì)的熔融粘度，可縮短實(shí)現(xiàn)期望的混合度所需的時(shí)間，從而提高總體制造速度并因此導(dǎo)致產(chǎn)量提高。

然而，使用低熔融粘度的聚酰胺組合物來改善或加速纖維材料的混合或浸漬，可導(dǎo)致復(fù)合結(jié)構(gòu)因不良的機(jī)械性能和熱老化性能而對(duì)要求很高的應(yīng)用例如機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域而言不理想。

向聚合物基質(zhì)組合物中加入熱穩(wěn)定劑可允許更高的浸漬溫度，這使得聚合物基質(zhì)組合物的粘度降低，但是這些熱穩(wěn)定劑也可妨礙重疊注塑性樹脂的粘附性。

US?7,763,674公開了用碘化銅/碘化鉀混合物熱穩(wěn)定的纖維增強(qiáng)的聚酰胺組合物。

US?2010/0120959公開了包含過渡金屬離子改性的粘土作為熱穩(wěn)定劑的聚酰胺組合物。用于改性粘土的金屬離子是選自元素周期表的第IB族、第VIIB族、第VIIB族和第VIII族中的過渡金屬，以及它們的組合。

US?2009/0269532提出了包含至少一個(gè)穩(wěn)定層的多層結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定層用以碘化銅和碘化鉀計(jì)0.5％的穩(wěn)定劑穩(wěn)定。該穩(wěn)定劑由10％的碘化銅、80％的碘化鉀和10％的硬脂酸鋅構(gòu)成。

US?2008/0146718公開了非纖維增強(qiáng)的熱塑性模塑組合物，該組合物包含金屬粉末作為熱穩(wěn)定劑，其中所述金屬粉末具有最大1mm的重均粒度，并且所述金屬粉末中的金屬選自元素周期表的第VB族、第VIIB族、第VIIB族和第VIIIB族中的元素金屬，以及它們的混合物。

US?7,811,671公開了包含聚酰胺組合物的膜，所述組合物使用碘化鉀和碘化亞銅以及硬脂酸鎂基料作為熱穩(wěn)定劑。

FR?2,158,422公開了由低分子量聚酰胺基質(zhì)和增強(qiáng)纖維制成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。由于聚酰胺的低分子量，所述聚酰胺具有低粘度。聚酰胺基質(zhì)的低粘度使得增強(qiáng)纖維有效的浸漬。

US?7,323,241公開了由增強(qiáng)纖維和具有星形結(jié)構(gòu)的支化聚酰胺樹脂制成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所公開的具有星狀結(jié)構(gòu)的聚酰胺據(jù)說在熔融狀態(tài)下表現(xiàn)出高流動(dòng)性，因此可能很好地浸漬增強(qiáng)纖維以形成具有良好機(jī)械性能的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

WO?2007/149300公開了半芳族聚酰胺復(fù)合材料制品，其包括包含纖維增強(qiáng)材料的組件、包含聚酰胺組合物的重疊注塑的組件、和其間任選的接合層，所述纖維增強(qiáng)材料包含聚酰胺基質(zhì)組合物，其中聚酰胺組合物中的至少一種是半芳族聚酰胺組合物。

然而，仍然存在對(duì)于以下重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的需要，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)包含可快速且有效地浸漬纖維材料的基質(zhì)樹脂組合物，并且其中所述重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出良好的長期熱穩(wěn)定性和夾層粘附性。

發(fā)明內(nèi)容

本文所公開的并且受權(quán)利要求書保護(hù)的是復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)包括：

第一組件，所述第一組件包含：

聚酰胺基質(zhì)樹脂組合物，該組合物包含