具有特定聚碳酸酯组合物作为基质材料的设计多层复合材料制造技术

本发明专利技术涉及纤维复合材料，其由纤维材料和基于芳族聚碳酸酯的基质材料构成，以及多层复合材料，其包含一层或多层这样的纤维复合材料。所述纤维复合材料具有吸引人的外观，该外观在白色或彩色背景上呈现自然形成效果的条纹。所述（一个或多个）纤维层在此嵌入在基质材料中。本发明专利技术进一步涉及用于制备该纤维复合材料和多层复合材料的方法以及包含这样的复合材料本身的构件、壳体部件或壳体，它们特别是用于便携式电脑、笔记本电脑或超极本电脑的外壳。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有特定聚碳酸酯组合物作为基质材料的设计多层复合材料本专利技术涉及纤维复合材料，其包含一个或多个由纤维材料制成的纤维层和基于聚碳酸酯的组合物作为基质材料，并涉及由至少两层纤维复合材料制成的多层复合材料。所述（一个或多个）纤维层在此嵌入在基质材料中。本专利技术进一步涉及用于制备该纤维复合材料或多层复合材料的方法，以及由该（多层）复合材料制成的构件或壳体部件。具有基于热塑性塑料的基质的含纤维的多层复合材料在下文和现有技术中均称为“有机片材”。与没有纤维增强的挤出塑料板材相比，这种有机片材具有更高的强度和刚度，甚至延伸到金属板的强度和刚度或者可以甚至超过其。这种材料例如作为电子和IT工业中以及汽车和飞机工业中的壳体部件的重要性不断增加。这些复合材料具有高刚度，同时具有优异的机械性能。与诸如钢之类的传统材料相比，它们还具有明显的重量优势。这种多层复合材料的其他应用领域是其中需要轻质和承重结构的领域。除了已经提到的汽车领域——例如用于后备箱门、车顶模块、车门模块、横梁（Montageträger）、前端和后端配置、仪表板等——以及用于飞机制造外，其是商用车辆制造、轨道车辆领域，以及用于日常用品，例如家用电器。这种聚合物支承的多层复合材料的另一个优点是由于不存在钢而减少或完全排除的腐蚀风险。已知可以由纤维层如玻璃纤维层或碳纤维层与热塑性材料组合着制造多层复合材料。合适的热塑性基材材料原则上是多种热塑性塑料，如聚乙烯或聚丙烯，聚酰胺，例如聚酰胺-6、聚酰胺-6.6、聚酰胺-6.12，聚碳酸酯，特别是基于双酚A的芳族聚碳酸酯，热塑性聚氨酯，聚甲醛，聚苯醚，苯乙烯聚合物，例如聚苯乙烯，和含苯乙烯的共聚物，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-丙烯腈共聚物，聚四氟乙烯，聚芳族化合物，例如聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚丙烯酸酯或聚酰胺酰亚胺、聚喹喔啉、聚喹啉或聚苯并咪唑，聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚丙烯腈或聚乙烯基化合物如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯，聚乙烯酯，例如聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯基醚、聚乙烯基内酰胺、聚乙烯基胺和所述聚合物的混合物。例如，在EP2886305A1中描述了含连续纤维的复合材料的制备。这里还提到使用聚碳酸酯作为基质材料。WO2012/123302A1中描述了用于制备纤维复合材料的有利方法。在该方法中，在熔融施涂之后，进行压力-剪切-振动作用，只要粗制纤维复合材料层的温度高于所述聚合物的玻璃化转变温度，由此使聚合物熔体有效地进入到粗制纤维复合材料层的整体纤维体积结构中。通过压力-剪切-振动作用，有效地驱除仍存在于粗制纤维复合材料层内的气体体积。有机片材作为高档材料特别是用在那些对于吸引人设计要求也很高的领域中，例如作为便携式电脑外壳。设计方面不仅在于重量和具有相应线条的纤细结构，还在于材料本身的外观。常规地，复合材料片材通常是具有均匀的、在整个表面上是恒定的色彩印象的板材。然而，其他材料外观也将是期望的。也已经发现，本领域技术人员认为适合作为制备纤维复合材料的基质材料的基于聚碳酸酯的组合物不能同时通过这种有利的上述方法加工以得到纤维复合材料和产生具有良好阻燃性能的多层复合材料，后者特别也具有用于E/E应用的覆盖体的非常重要性能，例如用于便携式电脑或智能手机的外壳。聚碳酸酯组合物通常不具有足以在纤维层的纤维和聚碳酸酯相之间实现紧密接合的浸渍性能。这种效应也被称为纤维与基质偶联不足并导致不利的性能，例如脆性提高和机械性能较差。此外，在纤维复合材料的表面上观察到升高的粉尘形成，因为纤维的（机械）磨损高于在良好的纤维-基质偶联的情况。所提到的效应还可导致较差的阻燃性能。然而，基于应用领域也要求所使用的材料具有高阻燃性。迄今为止，在提到的领域中使用的有机片材还是单一着色的，并且不具有特色。因此，目的是提供具有这样的材料外观的纤维复合材料，该外观尽可能区别于均匀的、在整个表面上是恒定的色彩印象，但是尽可能不区别于目前市场上可获得的深色表面，该纤维复合材料在0.8mm，优选至3mm时满足UL94V-0要求并且因此适合作为壳体材料，任选作为多层复合材料用于电子设备壳体。为此，所述材料还应该是轻质的并且可以例如通过所提及的方法便宜地制备，并且在此尽可能特别是具有在WO2012/123302A1中描述的方法的好的可加工性。令人惊讶地发现，该目的通过包含嵌入在基于芳族聚碳酸酯的组合物中的至少一层纤维材料的纤维复合材料来实现，所述组合物包含A）60重量%至85重量%的芳族聚碳酸酯，B）2重量%至20重量%的白色颜料，C）0至2.5重量%的不同于组分B）的着色剂，D.1）0重量%至12重量%的一种或多种通式（5）的低聚磷酸酯其中R1、R2、R3和R4彼此独立地表示分别任选地卤代的且分别支化或非支化的C1-至C8-烷基，和/或分别任选地被支化或非支化烷基和/或卤素取代的C5-至C6-环烷基、C6-至C20-芳基或C7-至C12-芳烷基，n彼此独立地是0或1，q是0至30的整数值，和X是具有6至30个碳原子的单环或多环的芳族基团或具有2至30个碳原子的线性或支化的脂族基团，其分别可以是取代或未取代的、桥接或非桥接的；D.2）4重量%至12重量%的一种或多种式（1）的环磷腈其中R分别是相同或不同的，并且表示胺基、分别任选地卤代的C1-至C8-烷基、C1-至C8-烷氧基、分别任选地被烷基和/或卤素取代的C5-至C6-环烷基、分别任选地被烷基和/或卤素和/或羟基取代的C6-至C20-芳氧基、分别任选地被烷基和/或卤素取代的C7-至C12-芳烷基或卤素基团或OH基团，k表示1至10的整数。这种纤维复合材料具有“特别的”、结构化的、不均匀着色的表面，而无需额外的上漆步骤或施加装饰膜。根据本专利技术的组合物优选包含小于0.1重量%的含氟抗滴落剂，优选不含含氟的抗滴落剂，例如PTFE。所述组合物优选包含一种或多种其他添加剂，特别优选至少一种热稳定剂。除非另外说明，以“重量%”给出的数据分别基于整个基于芳族聚碳酸酯的组合物。本专利技术的主题还是多层复合材料，其包含至少两个，优选至少三个，更优选至少四个相互叠置的由纤维复合材料制成的层，该纤维复合材料包含嵌入在基于芳族聚碳酸酯的组合物中的至少一层纤维材料，其中至少一个外层是根据上述的纤维复合材料的层。在本专利技术中，“外层”是指形成有机片材的基本最外侧表面的层，即赋予有机片材视觉印象的表面。在例如三层纤维复合材料的情况下，这些层相对于彼此定义为两个纤维复合材料外层和一个纤维复合材料内层。在多于三层的纤维复合材料，即例如四层纤维复合材料的情况下，对于有机片材中的每个附加层，增加了纤维复合材料内层。优选这样的多层复合材料，其具有至少一个根据本专利技术的纤维复合材料层作为纤维复合材料外层。更优选地，纤维复合材料的两个外层都是根据本专利技术的。多层复合材料中的纤维复合材料层可以根据上述和下述在优选实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.包含嵌入在基于芳族聚碳酸酯的组合物中的至少一层纤维材料的纤维复合材料，其中所述组合物包含/nA）60重量%至85重量%的芳族聚碳酸酯，/nB）2重量%至20重量%的白色颜料，/nC）0至2.5重量%的不同于组分B）的着色剂，/nD.1）0至12重量%的一种或多种通式（5）的低聚磷酸酯/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171219 EP 17208305.71.包含嵌入在基于芳族聚碳酸酯的组合物中的至少一层纤维材料的纤维复合材料，其中所述组合物包含
A）60重量%至85重量%的芳族聚碳酸酯，
B）2重量%至20重量%的白色颜料，
C）0至2.5重量%的不同于组分B）的着色剂，
D.1）0至12重量%的一种或多种通式（5）的低聚磷酸酯



其中
R1、R2、R3和R4彼此独立地表示分别任选地卤代的且分别支化或非支化的C1-至C8-烷基，和/或分别任选地被支化或非支化烷基和/或卤素取代的C5-至C6-环烷基、C6-至C20-芳基或C7-至C12-芳烷基，
n彼此独立地是0或1，
q是0至30的整数值，和
X是具有6至30个碳原子的单环或多环的芳族基团或具有2至30个碳原子的线性或支化的脂族基团，其分别可以是取代或未取代的、桥接或非桥接的；
D.2）4重量%至12重量%的一种或多种式（1）的环磷腈



其中
R分别是相同或不同的，并且表示胺基、分别任选地卤代的C1-至C8-烷基、C1-至C8-烷氧基、分别任选地被烷基和/或卤素取代的C5-至C6-环烷基、分别任选地被烷基和/或卤素和/或羟基取代的C6-至C20-芳氧基、分别任选地被烷基和/或卤素取代的C7-至C12-芳烷基或卤素基团或OH基团，
k表示1至10的整数。


2.用于制备一层根据权利要求1的纤维复合材料的方法，其中将熔融的基于芳族聚碳酸酯的组合物施涂在预热至超过该聚碳酸酯的玻璃化转变温度的由纤维材料构成的粗制纤维带上，所述组合物包含
A）60重量%至85重量%的芳族聚碳酸酯，
B）2重量%至20重量%的白色颜料，
C）0至2.5重量%的不同于组分B）的着色剂，
D.1）0至12重量%的一种或多种通式（5）的低聚磷酸酯



其中
R1、R2、R3和R4彼此独立地表示分别任选地卤代的且分别支化或非支化的C1-至C8-烷基，和/或分别任选地被支化或非支化烷基和/或卤素取代的C5-至C6-环烷基、C6-至C20-芳基或C7-至C12-芳烷基，
n彼此独立地是0或1，
q是0至30的整数值，和
X是具有6至30个碳原子的单环或多环的芳族基团或具有2至30个碳原子的线性或支化的脂族基团，其分别可以是取代或未取代的、桥接或非桥接的；
D.2）4重量%至12重量%的一种或多种式（1）的环磷腈



其中
R分别是相同或不同的，并且表示胺基、分别任选地卤代的C1-至C8-烷基、C1-至C8-烷氧基、分别任选地被烷基和/或卤素取代的C5-至C6-环烷基、分别任选地被烷基和/或卤素和/或羟基取代的C6-至C20-芳氧基、分别任选地被烷基和/或卤素取代的C7-至C12-芳烷基或卤素基团或OH基团，
k表示1至10的整数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述组合物在压力-剪切-振动作用下施涂到粗制纤维带上。


4.根据权利要求1所述的纤维复合材料或者根据权利要求2或3所述的方法，其中所述纤维材料选自碳纤维、玄武岩纤维及其混合物，并且是连续纤维、机织物或针织物。


5.根据权利要求1或4所述的纤维复合材料或者根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述纤维材料是连续纤维且所述连续纤维是单向排列的。


6.根据权利要求1、4或5所述的纤维复合材料或者根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中所述组合物不包含含氟的抗滴落剂。


7.根据权利要求1、4、5或6所述的纤维复合材料或者根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中所述基于芳族聚碳酸酯的组合物包含
A）60重量%至85重量%的芳族聚碳酸酯，
B）2重量%至20重量%的白色颜料，
C）0至2.5重量%的不同于组分B）的着色剂，
D.1）1重量%至12重量%的一种或多种通式（5）的低聚磷酸酯



其中
R1、R2、R3和R4彼此独立地表示分别任选地卤代的且分别支化或非支化的C1-至C8-烷基，和/或分别任选地被支化或非支化烷基和/或卤素取代的C5-至C6-环烷基、C6-至C20-芳基或C7-至C12-芳烷基，
n彼此独立地是0或1，
q是0至30的整数值，和
X是具有6至30个碳原子的单环或多环的芳族基团或具有2至30个碳原子的线性或支化的脂族基团，其分别可以是取代或未取代的、桥接或非桥接的，其中作为式（5）的低聚磷酸酯仅包含式（5a）的磷化合物：



其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：R韦尔曼，HW霍伊尔，A布曼斯，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE