[發明專利]熱塑性模塑預成型體

在審

• 申請號: 201380023249.8
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN104271646A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 清家聰;木林真;三輪輝之男;A·V·勞;L·A·赫德森
• 申請（專利權）人: 東麗碳纖維美國股份有限公司
• 主分類號: C08J5/06
• 分類號: C08J5/06;D01F11/14;D01F9/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 陳季壯

發明背景和相關現有技術說明

本發明涉及熱塑性模塑預成型體，它含有具有施膠劑的碳纖維，它能實現良好的機械性能和高的抗熱降解性。

具有良好機械性能，例如高的比強度，高的比模量，高的沖擊強度和快速模塑的碳纖維增強的熱塑性材料(CFRTP)由熱塑性模塑預成型體制造。近年來，在這一領域內的研發努力已經變得活躍。

一般地，聚合物基體復合材料在高溫條件下傾向于顯示出降低的強度和模量。因此，需要耐熱基體樹脂，以便維持高溫條件下所需的機械性能。這種耐熱基體樹脂包括熱塑性聚酰亞胺樹脂，聚酰胺酰亞胺樹脂，聚醚酰亞胺樹脂，聚砜樹脂，聚醚砜樹脂，聚醚醚酮樹脂，聚醚酮酮樹脂，聚酰胺和聚苯硫醚樹脂。

在高溫條件下模塑具有耐熱基體樹脂的CFRTP，結果施膠劑必須耐受熱降解。若施膠劑經歷熱降解，則在復合材料內部出現孔隙和一些其他問題，這導致降低的復合材料機械性能。因此，對于良好的可處理性，高的界面強度，控制的絨毛形成等來說，耐熱施膠劑是CFRP的重要部分。

美國專利No.4,394,467和美國專利No.5,401,779公開了聚酰胺酸低聚物作為由芳族二胺，芳族二酐和芳族四羧酸二酯的反應生成的中間試劑。當該中間試劑以0.3-5wt％(或更所需地0.5-1.3wt％)的用量施加到碳纖維上時，可生產聚酰亞胺施膠劑。然而，0.3-5wt％的施膠劑用量對涉及樹脂浸漬的碳纖維的良好鋪涂性來說，對于制造具有低孔隙含量和最好機械性能的膠帶來說似乎不足。

美國專利7,138,023和美國專利7,754,323公開了用于高溫應用的由短切碳纖維和熱塑性樹脂纖維制造的熱塑性模塑預成型體。但沒有描述實現單紗良好的鋪涂性，對熱塑性基體高的粘合強度和熱穩定性所要求的在碳纖維上的施膠劑用量和施膠劑類型。

鑒于以上所述的問題，本發明的目的是提供一種熱塑性模塑預成型體，它含有具有熱穩定的施膠劑的碳纖維，使得能提高對熱塑性基體的粘合，和與不那么穩定的施膠劑相比，其固有的熱穩定性導致在加工過程中較低的傾向生成孔隙。

根據本發明的下述說明，本發明的進一步的目標和優點將顯而易見。

發明概述

為了實現以上所述的目標，根據本發明，由用用量X為0.05至0.29wt％的施膠劑涂布的碳纖維制造熱塑性模塑預成型體。由耐熱聚合物或耐熱聚合物的前體形成施膠劑。施膠劑的用量X根據下式用百分比表達：

X=W0-W1W0×100]]>

其中W₀是具有施膠劑的碳纖維的重量，和W₁是不具有施膠劑的碳纖維的重量。

附圖簡述

圖1是顯示股線拉伸強度和施膠劑用量(ULTEM型聚醚酰亞胺，T700SC-12K)之間關系的圖表；

圖2是顯示懸垂值和施膠劑用量(ULTEM型聚醚酰亞胺，T700SC-12K)之間關系的圖表；

圖3是顯示摩擦起毛和施膠劑用量(ULTEM型聚醚酰亞胺，T700SC-12K)之間關系的圖表；

圖4是顯示ILSS和施膠劑用量(ULTEM型聚醚酰亞胺，T700SC-12K)之間關系的圖表；

圖5是顯示用ULTEM型聚醚酰亞胺涂布的T700S型纖維的TGA測量結果的圖表；

圖6是顯示ULTEM型聚醚酰亞胺的TGA測量結果的圖表；

圖7是顯示股線拉伸強度和施膠劑用量(KAPTON型聚酰亞胺，T800SC-24K,KAPTON是E.I.du?Pont?de?Nemours?and?Company的注冊商標)之間關系的圖表；

圖8是顯示懸垂值和施膠劑用量(KAPTON型聚酰亞胺，T800SC-24K)之間關系的圖表；

圖9是顯示摩擦起毛和施膠劑用量(KAPTON型聚酰亞胺，T800SC-24K)之間關系的圖表；

圖10是顯示ILSS和施膠劑用量(KAPTON型聚酰亞胺,T800SC-24K)之間關系的圖表；