用于韧化复合材料的热塑性聚酰胺颗粒制造技术

本披露涉及用于韧化复合材料和

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于韧化复合材料的热塑性聚酰胺颗粒
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求
2021
年3月1日提交的美国临时专利申请号
63/154,937
以及
2021
年4月
27
日提交的欧洲专利申请号
21305540.3
的优先权，出于所有目的将这两个专利申请通过援引以其整体并入本文
。


[0003]本专利技术总体上涉及用于韧化复合材料的热塑性聚酰胺颗粒
。
更具体地，本专利技术涉及用于韧化复合材料的热塑性聚酰胺共聚物颗粒，其中这些颗粒具有给定的颗粒分布
。

技术介绍

[0004]纤维增强聚合物
(“FRP”)
复合材料在包括航空航天
、
汽车
、
船舶
、
工业和基础设施
/
建筑领域的各种应用中被宣传为更传统材料的现代替代材料
。
具体地，根据应用领域，
FRP
复合材料可以用于替代金属和合金，诸如钢和铝，以及混凝土
。
[0005]对于
FRP
复合材料的推动可以归因于多种因素，诸如对金属替代物以及具有可以包括韧性和耐化学性的所期望特性的平衡的轻质材料的期望
。
更具体地，维持或甚至提高
FRP
复合材料的所期望特性，而同时降低总重量，消除与金属疲劳和腐蚀相关的问题，从而允许生产具有较好燃料经济性而不牺牲其性能的航空航天飞行器
、
汽车和运输车辆
、
和船舶及其零件
。
此外，通过使用
FRP
复合材料制造飞行器
、
车辆和船舶的零件和部件，不仅可以降低飞行器
、
车辆和船舶的总重量，而且可以减少制造和机械加工零件和部件所需的时间
。
类似地，关于建筑和基础设施应用，
FRP
复合材料可以提供传统建筑和构造材料的替代物，同时降低结构的总成本
、
重量
(
以及相关的应力和载荷
)
以及构造
(
即，通过预制造过程
)
和维护其所需的时间
。
[0006]为了生产
FRP
复合材料，可以使用用基质树脂预浸渍的纤维
(“预浸料”)。
特别地，可以将预浸料置于模具中，或者可以将多个预浸料层叠于模具中，并且然后在给定的温度和压力下在模具中固化以形成最终的
FRP
复合材料
。
然而，即使使用预浸料，所得
FRP
复合材料对于某些应用，尤其对于航空航天应用，也可能缺乏所期望的强度和韧性
。
[0007]随着复合零件
(
诸如
FRP
复合材料
)
中的温度变化，其根据其热膨胀系数
(CTE)
在不同方向上膨胀或收缩，这取决于层片的取向
。
对于独立且无应力的层片，膨胀或收缩小心地发生，并且不产生应力，无论层片的取向如何
。
但是当层片以不同的取向翻转并层压在一起时，由于相邻层片的应力，各层片将不能根据其自身的
CTE
膨胀或收缩
。
这在层片中产生高应力
。
由于基质具有比纤维低的原位破坏应力，因此在基质中产生微裂纹
。
微裂纹会导致特性
(
如刚性
)
的重大变化
。
当经受热循环和潮湿时期时，复合零件经历收缩和膨胀应力，并且可能形成微裂纹
。
[0008]因此，本领域仍然需要韧化包括
FRP
复合材料的复合材料和
/
或减少这些复合材料中的微裂纹
。
此外，且更特别地，本领域仍然需要韧化用于航空航天
、
汽车
、
船舶和基础设施
/
建筑应用的包括
FRP
复合材料的复合材料和
/
或减少这些复合材料中的微裂纹
。

技术实现思路

[0009]在第一方面，本披露涉及一种热塑性共聚酰胺颗粒的集合，其包括：
[0010]100
μ
m
或更小
、
典型地
65
μ
m
或更小
、
更典型地
50
μ
m
或更小的颗粒分布
D90
，并且其中该共聚酰胺包含重复单元
RPA1
和
RPA2
或
RPA3
和
RPA2
，其中
RPA1
由以下结构表示：
[0011][0012]RPA2
由以下结构表示：
[0013][0014]RPA3
由以下结构表示：
[0015][0016]其中
[0017]R1是
C2‑
C
18
脂族基团
、
典型地
C2‑
C
18
亚烷基；
[0018]R2是
C2‑
C
16
脂族基团
、
典型地
C2‑
C
16
亚烷基；
[0019]R3选自由以下组成的组：
C2‑
C
18
亚烷基
、C6‑
C
18
亚芳基
、
和
C5‑
C
18
脂环族基团；
[0020]R4选自由以下组成的组：
C2‑
C
16
亚烷基
、C6‑
C
18
亚芳基和
C5‑
C
18
脂环族基团；并且
[0021]R9是
C5‑
C
14
亚烷基；
[0022]其中该共聚酰胺颗粒的集合包括：
[0023]不超过
100℃
的玻璃化转变温度；和
[0024]熔融焓峰值温度和结晶焓峰值温度，各自如通过调制式差示扫描量热法在首次加热此种干燥共聚物的样品期间所确定，其中熔融焓峰值温度是从
150℃
至
260℃
，并且该结晶焓峰值温度与该熔融焓峰值温度之间的差值小于或等于
30℃。
[0025]在第二方面，本披露涉及一种用于制备热塑性聚酰胺共聚物颗粒的方法，该方法包括：
[0026]使
(a)
至少一种
C6‑
C
16
脂环族二胺...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种热塑性共聚酰胺颗粒的集合，其包括：
100
μ
m
或更小
、
典型地
65
μ
m
或更小
、
更典型地
50
μ
m
或更小的颗粒分布
D90
，并且其中该共聚酰胺包含重复单元
RPA1
和
RPA2
或
RPA3
和
RPA2
，其中
RPA1
由以下结构表示：
R1是
C2‑
C
18
脂族基团
、
典型地
C2‑
C
18
亚烷基；
R2是
C2‑
C
16
脂族基团
、
典型地
C2‑
C
16
亚烷基；
R3选自由以下组成的组：
C2‑
C
18
亚烷基
、C6‑
C
18
亚芳基
、
和
C5‑
C
18
脂环族基团；
R4选自由以下组成的组：
C2‑
C
16
亚烷基
、C6‑
C
18
亚芳基和
C5‑
C
18
脂环族基团；并且
R9是
C5‑
C
14
亚烷基；其中该共聚酰胺颗粒的集合包括：不超过
100℃
的玻璃化转变温度；和熔融焓峰值温度和结晶焓峰值温度，各自如通过调制式差示扫描量热法在首次加热此种干燥共聚物的样品期间所确定，其中熔融焓峰值温度是从
150℃
至
260℃
，并且该结晶焓峰值温度与该熔融焓峰值温度之间的差值小于或等于
30℃。2.
根据权利要求1所述的热塑性共聚酰胺颗粒的集合，其中，这些颗粒包括
45
μ
m
或更小
、
典型地
25
μ
m
或更小
、
更典型地
20
μ
m
或更小的颗粒分布
(D50)。3.
根据权利要求1或2所述的热塑性共聚酰胺颗粒的集合，其中，这些颗粒具有至少1μ
m、
典型地至少
2.5
μ
m、
更典型地至少5μ
m
的颗粒分布
(D10)。4.
根据权利要求1‑3中任一项所述的热塑性共聚酰胺颗粒的集合，其中，这些颗粒包括范围从至少5μ
m
至
50
μ
m
的
(D10)
至
D90
的颗粒分布范围
。5.
根据权利要求1‑4中任一项所述的热塑性共聚酰胺颗粒的集合，其中，该共聚酰胺共聚物包含以下项或由其组成：以下的至少一种缩聚产物的重复单元：至少一种
C6‑
C
16
脂环族二胺
、
典型地至少一种
C8‑
C
12
脂环族二胺，至少一种
C6‑
C
10
直链或支链脂族二胺
、
典型地至少一种
C6‑
C8直链或支链脂族二胺，和至少一种
C
10
‑
C
14
直链或支链脂族二羧酸
、
典型地至少一种
C
10
‑
C
12
直链或支链脂族二羧酸；或
以下的至少一种缩聚产物的重复单元：至少一种
C6‑
C
16
脂环族二胺
、
典型地至少一种
C8‑
C
12
脂环族二胺，至少一种二羧酸，以及至少一种
C6‑
C
15
氨基酸或
C6‑
C
15
内酰胺
。6.
根据权利要求1‑5中任一项所述的热塑性共聚酰胺颗粒的集合，其中，重复单元
RPA1
由六亚甲基二胺和癸二酸的缩聚形成，并且重复单元
RPA2
由异氟尔酮二胺和癸二酸的缩聚形成
。7.
根据权利要求1‑6中任一项所述的热塑性共聚酰胺颗粒的集合，其中，该共聚酰胺包含聚
(
六亚甲基癸二酰胺
)
和聚
(
异佛尔酮癸二酰胺
)
或由其组成
。8.
根据权利要求1‑7中任一项所述的热塑性共聚酰胺颗粒的集合，其中，该共聚酰胺包含重复单元
RPA1...

【专利技术属性】
技术研发人员：ML，
申请(专利权)人：塞特工业公司，
类型：发明
国别省市：