[發明專利]改進的纖維增強復合塑料

有效

• 申請號: 201811073551.5
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109504075B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: L.萊維多姆斯基;C.許茨
• 申請（專利權）人: 大眾汽車有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L77/06;C08J5/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 邵長準;黃念

本發明涉及改進的纖維增強復合塑料。具體地，本發明提供一種纖維增強復合塑料，其包含含有一種或多種聚合物的有機塑料基質和無機增強纖維，其中在增強纖維和塑料基質之間存在通過增粘劑?交聯劑交聯的增粘劑。由于使用增粘劑?交聯劑產生的纖維?基質粘合性和因此獲得復合材料的高機械性能實現了特別有利的T?RTM制造方法的應用。

技術領域

本發明涉及纖維增強的復合塑料。

背景技術

在結構性輕質構造領域，不斷研究和測試能夠經濟地大規模生產改進的纖維增強塑料部件的方法和相應的材料組合。

對于纖維增強的塑料部件或FVK部件（FVK = 纖維增強塑料）合適的一種制造方法是熱塑性壓注（Spritzpressen）（熱塑性樹脂傳遞模塑，T-RTM）。壓注或RTM方法是用于制造由熱固性塑料和彈性體構成的模制品的方法，其中不同于壓制模塑料的情況，從通常加熱的預燃室通過分配器通道注入封閉的RTM模具的空腔，其中在熱和任選壓力的情況下固化成型。T-RTM方法是對于熱塑性塑料的制造變型方案，其中將使用熱塑性基質的優點與傳統的RTM方法的整體經濟性相結合：這些優點是1）良好的后處理或焊接，2）可回收性和3）高的工藝靈活性。常用的基質體系是由ε-己內酰胺與聚酰胺6的陰離子原位聚合得到的反應性PA6體系。增強相是例如玻璃纖維或碳纖維。

因此，纖維增強塑料或FVK由一種或多種有機塑料基質形式的聚合物材料和增強纖維構成。然而，聚合物材料的粘附性通常由于與纖維（例如玻璃纖維）低的相容性、可潤濕性和結合而受到限制。為了改善介質之間的化學不相容性，在工業上已知并且建立了增粘劑的使用。在玻璃纖維（其尤其用于制造聚合物復合材料）的情況下，主要使用基于有機基硅烷的增粘劑。這些基于硅有機化合物的化合物結合（連接）在玻璃表面上，并且形成與聚合物基質的新界面。通過有機官能團可以調節與相應聚合物的相容性。由此產生的親和力由發生的界面力限定，其強度由硅烷化合物的有機基團與聚合物鏈之間的分子間相互作用的類型和程度決定。

具體地，玻璃纖維和聚酰胺基質之間的增粘是現有技術中許多已知建議所要解決的已知問題。例如，玻璃纖維制造商Johns Manville在EP 2626335 A2和EP 2774944 A1中描述了一系列增粘劑，例如N-[5-（三甲氧基甲硅烷基）-2-氮雜-1-氧代戊基]己內酰胺。這些增粘劑用于涂覆增強材料，其與聚合物樹脂，例如聚酰胺樹脂，特別是反應性PA6基質體系一起被加工成纖維增強的熱塑性復合材料。但是，根據EP 2626335 A2和EP 2774944 A1涂覆的纖維以及目前使用的其他增強材料表現出所獲得的復合材料的不足的機械性能，其中特別是發現所產生的復合材料的纖維-基質粘合性太低。盡管塑料基質和纖維基本上彼此不可混合，但是增粘劑在塑料基質的界面和增強纖維的界面之間應當產生緊密的物理或化學結合；因此，所述增粘劑的作用是不充分的。

一般地，在使用增粘劑，尤其是基于硅烷化合物的增粘劑，用于增加有機相和無機相之間（即，聚合物基質和增強的纖維之間）的粘合時，這是一種廣泛可采用且通常使用的方法。然而，無機增強相的常規粘合促進涂層通常不能達到纖維增強的塑料部件的預定機械特性值。到目前為止，必須接受由此產生的缺點。

發明內容

因此，本發明的目的是克服現有技術的缺點并且提供改進的纖維增強復合塑料。特別是，應當在有機基質相和無機增強相之間提供足夠的粘合性。優選地，還應當滿足纖維增強塑料部件的預定機械特性值。

上述目的通過一種纖維增強復合塑料而實現，其包含含有一種或多種聚合物的有機塑料基質和無機增強纖維，其中在增強纖維和塑料基質之間存在增粘劑，該增粘劑通過增粘劑-交聯劑而交聯。

因此，相比于已知的現有技術，進行了增粘劑的另外交聯，從而使得所得復合材料獲得顯著更高的機械性能。