颗粒增韧的聚合物组合物制造技术

颗粒增韧的聚合物组合物，其包括基础聚合物配制物和多个增韧颗粒。在一些具体的实施方式中，基础聚合物配制物包含双马来酰亚胺或其他的可在高温下使用的聚合物树脂。第一多个增韧颗粒可以包含核壳橡胶。第二多个增韧颗粒可以选自多种聚合物组分，包括聚酰亚胺、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酰亚胺、聚醚砜和聚苯醚。已经发现，随着核壳橡胶浓度的增加，可以改善组合物的韧性，同时保留该组合物的热性能例如玻璃化转变温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的实施方案涉及适用于高温应用的聚合物组合物，尤其涉及包含多种增韧颗粒和预浸渍物的颗粒增韧的聚合物组合物以及由其形成的复合物。相关技术的说明层状的聚合物基材复合物结构(PMC)广泛用于多种领域。例如，复合物结构在高性能航空应用中的使用日益增加。PMC选择性地包括封在周围聚合物基材材料中的取向纤维。这些复合物结构相对于其重量具有良好的机械性能(诸如强度、硬度、韧性)，以及宽的使用温度且易于加工，这使它们很好地适用于航空应用。大多数的聚合物复合物使用环氧树脂，这是由于环氧树脂在宽的温度范围下具有良好的机械性能并且易于部件的加工。然而，某些复合物的应用要求已加工的复合物具有高的热耐用性，并且在极端环境下使用的PMC部件可能缺乏足够的热耐用性，其中所述极端环境诸如高温应用。例如环氧树脂在高温下长时间使用后可能具有显著的重量损失。目前，还没有可以承受这些极端环境的经济型的聚合物基材复合物。诸如双马来酰亚胺(BMI)的聚合物在要求使用温度超过环氧树脂能力的航空应用中正得到认可。BMI具有比环氧树脂更高的玻璃化转变温度Tg，并且在热老化过程中具有相对低的重量损失。因此，基于BMI树脂复合物在约149-232 的温度下具有良好的机械性能。然而，虽然BMI的玻璃化转变温度高于环氧树脂，BMI相对刚性。因而，BMI复合物易于具有差的破坏承受性以及抵抗微破裂时具有差的温度周期。此外，通过添加剂使BMI增韧并不是很成功。例如，已经发现通常用于环氧复合物的增韧剂或者使Tg下降，或者在热老化过程中促进了高的重量损失，其中所述增韧剂诸如羧端基丁二烯丙烯腈(CTBN)、丁二烯和苯乙烯型的橡胶。暴露于热还可能使这些类型橡胶的有效性下降。由此可见，当前对于可以在高温下操作长时间的强韧复合物具有需求。
技术实现思路
本公开的实施方案提供了适用于升高温度使用的颗粒增韧的聚合物组合物和预浸渍物。在一个实施方案中，所述聚合物组合物包含聚合物材料和第一及第二增韧颗粒。在某些实施方案中，所述聚合物材料包含双马来酰亚胺。 所述预浸渍物可以包含第一及第二区域。在某些实施方案中，第一区域可以包含多个纤维、包括第一聚合物材料和第一多个颗粒的第一聚合物组合物，而第二区域包含包括第二聚合物材料和第二多个颗粒的第二聚合物组合物。在另一个实施方案中，所述第一多个颗粒还可以存在于第二聚合物组合物中，只要第一多个颗粒不会对第二聚合物材料与第二多个颗粒之间的一种或多种相互作用具有干扰。在另一个实施方案中，预浸渍物可用于形成组合物材料。在一个实施方案中，提供了颗粒增韧的聚合物组合物。该组合物包含基础的聚合物配制物、包含核壳橡胶的第一多个颗粒和第二多个颗粒。在另一个实施方案中，提供了制备颗粒增韧组合物的方法。该方法包括提供基础聚合物配制物、将第一多个颗粒加入所述基础聚合物配制物中、包含核壳橡胶的第一多个颗粒并且将第二多个颗粒加入基础聚合物配制物。在另一个实施方案中，提供了预浸渍物。该预浸渍物包含第一区域和第二区域。第一区域包括多种纤维和第一聚合物组合物。所述第一聚合物组合物包含至少包围部分纤维的第一聚合物材料和置于第一聚合物材料中的第一多个颗粒。第二区域包含第二聚合物组合物。所述第二聚合物组合物包含第二聚合物材料和置于第二聚合物材料中的第二多个颗粒。第一多个颗粒基本不在第二区域之中。在另一个实施方案中，提供了预浸渍物。该预浸渍物包含第一区域和第二区域。第一区域包括多种纤维和第一聚合物组合物。所述第一聚合物组合物包含至少包围部分纤维的第一聚合物材料和置于第一聚合物组合物中的第一多个颗粒。第二聚合物组合物包含第二聚合物材料和置于第二聚合物材料中的第二多个颗粒。第一多个颗粒基本不会对第二多个颗粒与第二聚合物之间的相互作用具有干扰。在另一个实施方案中，提供了制备预浸渍物的方法。该方法包括形成预浸渍物的第一区域及第二区域。第一区域包括多种纤维和第一聚合物组合物。所述第一聚合物组合物包含至少包围部分纤维的第一聚合物材料和置于第一聚合物材料中的第一多个颗粒。复合物的第二区域包括第二聚合物组合物，其包含第二聚合物材料，以及第一多个颗粒和在第二聚合物材料内的第二多个颗粒的至少之一。附图简述附图说明图1为适用于高温应用的颗粒增韧的组合物实施方案的示意图；图2为制备图1的聚合物组合物的方法的实施方案；图3A-3B为包含主要和次要增韧颗粒的纤维增强、颗粒增韧的聚合物复合物的实施方案的示意图；(A)主要的增韧颗粒存在于复合物的纤维区；(B)主要的增韧颗粒存在于组合物的纤维区和中间层区域；图4A-4B说明制备图3A-3B中的聚合物复合物的方法的实施方案；图5A-5B说明形成图3A-3B中的聚合物复合物的系统的实施方案；图6为颗粒增韧BMI组合物实施方案的韧性随CSR浓度变化的图；所述组合物包含主要的核壳橡胶(CSR)增韧颗粒以及次要的聚酰亚胺增韧颗粒；图7为颗粒增韧BMI组合物实施方案的玻璃化转变温度(Tg)随CSR浓度的变化图；所述组合物包含主要的CSR增韧颗粒以及次要的聚酰亚胺增韧颗粒；图8为纤维增强、颗粒增韧BMI复合物随次要的聚酰亚胺增韧颗粒浓度的变化图； 所述复合物在纤维层之间的中间区包含次要的聚酰亚胺增韧颗粒；图9为纤维增强、颗粒增韧BMI复合物的实施方案在冲击后的压缩强度(CAI)随次要的聚酰亚胺增韧颗粒浓度的变化图；所述复合物在纤维层之间的中间层区包含次要的聚酰亚胺增韧颗粒；图10为纤维增强、颗粒增韧BMI复合物的实施方案的韧性随主要的CSR增韧颗粒浓度的变化图；所述复合物在该合物的纤维区包含主要的CSR增韧颗粒；图11为纤维增强、颗粒增韧BMI复合物的实施方案的CAI强度随主要的CSR增韧颗粒浓度的变化图；所述复合物在该复合物的纤维区包含主要的CSR增韧颗粒；图12为纤维增强、颗粒增韧BMI组合物的实施方案的韧性随CSR浓度的变化图； 第一类复合物在复合物的纤维区包含主要的CSR增韧颗粒并且在中间层区包含次要的聚酰亚胺增韧颗粒(圆圈及实线)；第二类复合物在复合物的纤维区和中间层区均包含主要 CSR增韧颗粒并在中间层区包含次要的聚酰亚胺增韧颗粒(方块、虚线)；图13为纤维增强、颗粒增韧BMI复合物的实施方案的CAI强度随CSR浓度的变化图；第一类复合物在复合物的纤维区包含主要的CSR增韧颗粒并且在中间层区包含次要的聚酰亚胺增韧颗粒(圆圈及实线)；第二类复合物在复合物的纤维区和中间层区均包含主要CSR增韧颗粒并在中间层区包含次要的聚酰亚胺增韧颗粒(方块、虚线)；图13为纤维增强、颗粒增韧BMI复合物的实施方案的CAI强度随CSR浓度的变化图；第一类复合物在复合物的纤维区包含主要的CSR增韧颗粒并且在中间层区包含次要的聚酰亚胺增韧颗粒(圆圈及实线)；第二类复合物在复合物的纤维区和中间层区均包含主要CSR增韧颗粒并在中间层区包含次要的聚酰亚胺增韧颗粒(方块、虚线)；图14A-14C为纤维增强、颗粒增韧BMI复合物的实施方案的热稳定性图；第一复合物在复合物的中间层区包含次要的聚酰亚胺颗粒，并且第二复合物在复合物的纤维区包含主要CSR增韧颗粒且在中间层区包含次要的聚酰亚胺增韧颗粒；(A) 275°C ； (B) 300 °C ； (C);350°C。具体实施例方式在此所用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·R·博诺，J·D·博伊德，G·T·埃默森，S·D·卢卡斯，S·J·霍华德，S·D·雅各布斯，
申请(专利权)人：塞特克技术公司，
类型：发明
国别省市：