聚酰胺复合结构以及它们的制备方法技术

本发明专利技术涉及复合结构和重叠注塑的结构，它们包含纤维材料、基质树脂组合物和由表面树脂组合物制成的其表面的一部分，其中所述表面树脂组合物选自包含一种或多种聚酰胺和一种或多种官能化的聚烯烃的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚酰胺复合结构、重叠注塑的复合结构、以及它们的制备方法的领域， 所述聚酰胺复合结构适于将重叠注塑性树脂组合物重叠注塑在它们的表面的至少一部分 之上。
技术介绍
为了替换金属部件以减轻重量和降低成本并同时保持相当的或更优的机械性能， 开发了基于包含聚合物基质的复合材料的结构，所述聚合物基质包含纤维材料。随着对此 领域关注度的日益增长，已设计了纤维增强的塑性复合结构，原因在于其具有由纤维材料 和聚合物基质的组合而产生的优异物理特性，并且这些纤维增强的塑性复合结构已用于多 种最终用途应用。已开发了多种制造技术来改善聚合物基质对纤维材料的浸溃，从而优化 复合结构的特性。在要求很高的应用中，如汽车和航空应用中的结构部件，由于复合材料具有重量 轻、强度高和耐温性的独特组合，因而是所期望的。可使用热固性树脂或热塑性树脂作为聚合物基质来获得高性能复合结构。基于热 塑性的复合结构相对于基于热固性的复合结构表现出若干优点，例如以下事实它们可通 过施加热量和压力而后成型或再加工，由于不需要固化步骤而减少制造复合结构所需的时 间，以及增加回收利用的可能性。实际上，在热塑性塑料的加工过程中，不需要热固性树脂 耗时的化学交联(固化)反应。在热塑性树脂中，聚酰胺尤其适合制造复合结构。因为它们优良的机械特性、耐热性、抗冲击性和耐化学品性，并且因为它们可便利 并灵活地模塑成多种不同复杂和错综程度的制品，热塑性聚酰胺组合物期望用于范围广泛 的应用，包括装有发动机的运载工具应用、娱乐和体育设施部件、家用电器、电气部件/电 子部件、电力设备、以及建筑或机械装置。基于热塑性聚酰胺的复合结构的实例公开于美国专利申请公布2008/0176090 中。公开的复合结构据称具有优良的机械特性和光滑的表面外观。美国专利4，255，219公开了可用于形成复合材料的热塑性片材料。本专利技术公开的 热塑性片材由聚酰胺6和二元羧酸或其酸酐或酯以及包封于所述层内的至少一个长玻璃 纤维增强垫制成。为了制备整合的复合结构并提高对于最低的制品重量的聚合物的性能，常期望将 由聚合物制成的一个或多个部件“重叠注塑”成复合结构表面的一部分或全部以包围或包 封所述表面。重叠注塑涉及成型，例如通过注射成型直接将第二聚合物部件制成所述复合 结构的一个或多个表面的至少一部分以形成两部件复合结构，其中所述两个部件在至少一 个接口上彼此粘附。期望用于浸溃纤维材料的聚合物组合物(即基质聚合物组合物)和用 于重叠注塑浸溃过的纤维材料(即重叠注塑聚合物组合物)的聚合物组合物彼此粘附良 好，具有极好的尺寸稳定性并在不利条件下保持它们的机械特性，以便复合结构在运行条 件下受到保护并因此具有提高的寿命。遗憾的是，用来浸溃一个或多个纤维增强层和重叠注塑一个或多个经浸溃的纤维 层的常规聚酰胺组合物可在重叠注塑聚合物与含有纤维增强材料的组件表面之间表现出 差的粘附性。差的粘附性可能会导致在重叠注塑的制品的界面处形成裂纹，导致过早老化 以及随着使用次数增多和时间流逝而出现与制品分层和劣化的相关问题。为了克服介于重 叠注塑的聚合物和包含纤维增强材料的组件的表面之间的差的粘附性，常规的实践是在重 叠注塑的步骤之前，在接近但低于聚合物基质的熔融温度的温度下预加热包含纤维增强材 料的组件，然后迅速传送加热的结构用于重叠注塑。然而，因为所述结构可能的热降解，以 及传送用于重叠注塑在自动化装置和成本方面可能是复杂的，所以此类预加热步骤可能是 受批评的。为了克服在介于重叠注塑的聚合物和包含纤维增强材料的组件的表面之间的差 的粘附性，国际专利申请公布WO 2007/149300和美国专利申请公布2008/0176090公开了 在介于重叠注塑的部件和包含纤维增强材料的组件之间的接合层的使用。国际专利申请公布WO 2007/149300公开了半芳族聚酰胺复合材料制品，其包括 包含纤维强化材料的组件、包含聚酰胺组合物的重叠注塑的组件、和其间任选的接合层，所 述纤维强化材料包括聚酰胺基质组合物，其中聚酰胺组合物中的至少一种是半芳族聚酰胺 组合物。美国专利申请公布2008/0176090公开了包括模塑部件的复合结构，所述模塑部件 包含纤维增强材料，所述纤维增强材料包含聚酰胺和/或聚酯基质和形成复合结构表面的 热塑性聚合物膜。本着增强膜与模塑部件的表面的粘附性的目的，热塑性聚合物膜可为包 含接合层的多层。尽管在介于复合结构的表面和重叠注塑性树脂之间使用接合层来增强粘附性，然 而添加接合层给重叠注塑方法引入了附加步骤和产量的减少。除了在介于重叠注塑的聚合 物和包含纤维增强材料的组件的表面之间高粘附性的有益效果以外，具有高机械性能、尤 其是挠曲强度的重叠注塑的复合结构是受关注的，尤其对于大多数高度苛刻的应用。在这 些大多数高度苛刻的应用中，较低的挠曲强度会随着使用次数的增多和时间的流逝而损害 制品的耐久性和安全性。挠曲强度，即在弯曲测试期间由测试样品承受的最大挠曲应力，通 常被用作当挠曲时材料承载(或承受)载荷的能力的指示。当将树脂组合物重叠注塑在至 少一部分复合结构上时，由于复合结构与重叠注塑性树脂之间不佳的粘结强度，所述结构 的高机械性能可能被削弱，例如就挠曲强度而言，由于粘结强度不佳，界面首先破裂，因此 所述结构的挠曲强度小于其组件的挠曲强度。需要有适于重叠注塑的重叠注塑性树脂的复合结构，以便重叠注塑的复合结构在 缺乏接合层的情况下表现出优良的机械特性，尤其是挠曲模量。
技术实现思路
具体实施方式定义以下定义旨在用来解释说明书中所讨论的以及权利要求书中所引用的术语的含 义。如本文所用，冠词“ 一个”是指一个以及一个以上的，并且不必限制其所指名词为单数。如本文所用，术语“约”和“为...或约...”是指所述量或数值可为指定值或与指定值近似的某个其他值。所述短语旨在表示类似的值产生了相同的结果或效果。复合结构本文所述的复合结构包含用基质树脂组合物浸溃的纤维材料，并且所述复合结构尤其适于将重叠注塑性树脂组合物重叠注塑在其表面的至少一部分之上。复合结构的表面的至少一部分由表面树脂组合物制成。纤维材料出于本文的目的，“纤维材料用基质树脂组合物浸溃”是指基质树脂组合物包封并包埋纤维材料从而形成基本上被基质树脂组合物围绕的纤维材料的互穿网状物。出于本文的目的，术语“纤维”被定义为宏观上均匀并在垂直于长度方向的横截面上具有较高的长宽比的主体。所述纤维横截面可为任何形状，但通常为圆形。纤维材料可为本领域的技术人员已知的任何适宜的形式。优选地，纤维材料选自非织造结构、纺织品、纤维絮、以及它们的组合。非织造结构可选自无规纤维取向的或对齐的纤维结构。无规纤维取向的实例无限制地包括短切和连续的纤维，其可为垫、针刺垫或毡的形式。对齐的纤维结构的实例无限制地包括单向纤维股线、双向股线、多向股线、多轴向纺织品。纺织品可为织造形式、针织品、编织品、以及它们的组合。纤维材料可以为连续或不连续的形式。根据复合结构的最终应用以及所需的机械特性，可通过采用相同的纤维材料或不同纤维材料的组合使用多于一种的纤维材料，即本文所述复合结构可包含一种或多种纤维材料。不同纤维材料的组合的实例是这样的组合， 其包含布置成中间层的非织造结构例如平面无规垫，以及布置成外层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】2010.07.27 US 12/843,9281.复合结构，所述复合结构具有表面且适于将重叠注塑性树脂组合物重叠注塑在所述表面的至少一部分之上，所述表面的至少一部分由表面树脂组合物制成，并且包含选自非织造结构、纺织品、纤维絮、以及它们的组合的纤维材料，所述纤维材料用基质树脂组合物浸溃， 其中所述表面树脂组合物和所述基质树脂组合物是相同的或不同的，并且各自选自热塑性组合物，所述热塑性组合物包含a) —种或多种聚酰胺；和b) I或约I至15重量％或约15重量％的一种或多种官能化的聚烯烃，所述重量百分比是基于所述热塑性组合物的总重量计的。2.根据权利要求1所述的复合结构，其中所述纤维材料由玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、天然纤维、或它们的组合制成。3.根据前述权利要求中任一项所述的复合结构，其中所述一种或多种官能化的聚烯烃选自马来酸酐接枝聚烯烃、乙烯酸共聚物、离聚物和环氧乙烷共聚物。4.根据权利要求3所述的复合结构，其中所述一种或多种官能化的聚烯烃为选自E/X/Y共聚物的离聚物，其中E为烯烃；并且其中X为a，￠-不饱和羧酸，所述a，P -不饱和羧酸选自丙烯酸(AA)，甲基丙烯酸(MAA)，马来酸，富马酸，衣康酸，以及马来酸、马来酸单乙基酯(MAME)、富马酸和衣康酸的半酯；并且其中Y为式(A)的软化共聚单体，其中X为所述E/X/Y共聚物的I重量％或约I重量％至20重量％或约20重量％，并且其中Y能够以所述E/X/Y共聚物的约0至约50重量％的量存在，其中所述羧酸官能团是至少部分中和的。5.根据权利要求4所述的复合结构，其中所述一种或多种官能化的聚烯烃为选自E/X/Y共聚物的离聚物，其中E为烯烃如乙烯；X为a，￠-不饱和羧酸，所述a，￠-不饱和羧酸选自丙烯酸(AA)，甲基丙烯酸(MAA)，马来酸，富马酸，衣康酸，以及马来酸、马来酸单乙基酯(MAME)、富马酸和衣康酸的半酯；并且Y为式(A)的软化共聚单体，其中X为所述E/X/Y共聚物的I重量％或约I重量％至20重量％或约20重量％ ,并且Y能够以所述E/X/Y共聚物的约5至约35重量％的量存在，其中羧酸官能团是至少部分中和的。6.根据权利要求4或5所述的复合结构，其中所述羧酸官能团是被选自钠、钾、锌、钙和镁的一种或多种金属离子至少部分中和的。7.根据权利要求4、5或6所述的复合结构，其中所述一种或多种官能化的聚烯烃为选自E/X/Y共聚物的离聚物，所述E/X...

【专利技术属性】
技术研发人员：AE艾丽娅，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：
国别省市：