[發明專利]熱塑性復合材料和相應的制造方法以及制品

有效

• 申請號: 201880019820.1
• 申請日: 2018-02-21
• 公開（公告）號: CN110461907B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: J.弗洛雷斯;P-Y.拉阿里;A.波鴻特;C.埃必那
• 申請（專利權）人: 索爾維特殊聚合物美國有限責任公司
• 主分類號: C08G69/26
• 分類號: C08G69/26;C08J5/04;B32B27/34;B32B5/02;C08L79/08;C08J5/18;B29C70/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 邰紅

本文描述的熱塑性復合材料和相應的制造方法以及制品是熱塑性復合材料，該熱塑性復合材料包含具有至少一種半結晶聚鄰苯二甲酰胺(“PPA”)聚合物的聚合物基質以及至少一種連續增強纖維。出人意料地發現，將具有選定熔體特征的半結晶PPA聚合物摻入到聚合物基質中提供了無裂縫熱塑性復合材料。相對于摻有無定形PPA聚合物的復合材料，至少部分地基于PPA聚合物的半結晶結構的熱塑性復合材料可以具有改進的拉伸強度、耐化學性以及熱穩定性。這些復合材料可以使用本領域眾所周知的熔融浸漬技術形成。這些復合材料可以希望地用于寬范圍的應用環境中，包括但不限于汽車、航空航天、汽車和油氣以及移動電子設備應用。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年3月21日提交的歐洲申請號17305312.5的優先權； 將本申請的全部內容通過引用結合在此。

技術領域

本發明涉及包含具有聚鄰苯二甲酰胺聚合物的聚合物基質以及連續增強纖 維的熱塑性復合材料。本發明進一步涉及熱塑性復合材料的制造。本發明還進 一步涉及摻有該熱塑性復合材料的制品。

背景技術

熱塑性復合材料作為金屬零件的潛在替代品正在獲得大量的關注。相對于 金屬零件，熱塑性復合材料可以提供顯著減少的重量和成本，而同時提供所希 望的或優異的機械性能。用于熱塑性復合材料的聚合物的一種類型是無定形聚 鄰苯二甲酰胺(“PPA”)聚合物。無定形PPA聚合物在熱塑性復合材料中的 普及至少部分是由于它們形成無裂縫復合材料的事實。然而，由于它們迄今為 止的成功，正在研究熱塑性復合材料用于更多種類的需要更高的機械性能(例 如，拉伸強度)和化學性能(例如，耐化學性)的應用環境。一般來講，對于 這些應用環境中的許多應用環境，無定形PPA聚合物不能夠滿足這些新應用環 境的增加的機械性能和化學性能要求。

附圖說明

圖1是示出單向復合材料的實施例的透視圖的示意性描繪。

圖2是示出多向復合材料的實施例的透視圖的示意性描繪，其中增強纖維 被定向為織造織物。

圖3是示出多向復合材料的實施例的透視圖的示意性描繪，其中連續增強

發明內容

本文描述了熱塑性復合材料，該熱塑性復合材料包含具有至少一種半結晶 聚鄰苯二甲酰胺(“PPA”)聚合物的聚合物基質以及至少一種連續增強纖維。 出人意料地發現，將具有選定熔體特征的半結晶PPA聚合物摻入到聚合物基質 中提供了無裂縫熱塑性復合材料。通常，由半結晶PPA聚合物制造熱塑性復合 材料導致復合材料具有顯著可見的裂縫，這損害復合材料的機械完整性并且使 得其在許多應用環境中使用是不希望的。本申請人發現具有半結晶聚合物基質 的無裂縫熱塑性復合材料可以由具有選定特性粘度、結晶度以及在起始降解溫 度與熔融溫度之間的差的半結晶PPA聚合物形成。相對于摻有無定形PPA聚合 物的復合材料，至少部分地基于PPA聚合物的半結晶結構的熱塑性復合材料可 以具有改進的拉伸強度、耐化學性以及熱穩定性。這些復合材料可以使用本領 域眾所周知的熔融浸漬技術形成。這些復合材料可以希望地用于寬范圍的應用 環境中，包括但不限于汽車、航空航天、油氣和移動電子設備應用。

聚合物基質

聚合物基質包含至少一種半結晶PPA聚合物以及任選地至少一種添加劑。 出人意料地發現，具有選定加工特征的半結晶PPA聚合物提供了無裂縫熱塑性 復合材料。熔體特征是指半結晶PPA聚合物的特性的組合。特性是特性粘度 (“η_inh”)、結晶度、以及熱窗口。如以下詳細描述的，PPA聚合物的結晶度根 據熔化熱(“ΔH_f”)測量。熱窗口是指PPA聚合物的起始降解溫度(“Td”) 與熔融溫度(“Tm”)的差，該差如由下式表示：T_d-T_m。