聚酰胺复合结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及复合结构、重叠注塑的复合结构和它们的制备方法的领域，具体地，本发明专利技术涉及聚酰胺复合结构的领域。本发明专利技术所公开的复合结构具有表面并且包含纤维材料，所述表面的至少一部分由表面树脂组合物制成，所述纤维材料选自非织造结构、纺织品、纤维絮片以及它们的组合，所述纤维材料经基质树脂组合物浸渍，其中所述基质树脂组合物和所述表面树脂组合物选自包含半芳香族聚酰胺的共混物的聚酰胺组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚酰胺复合结构及其制备方法
本专利技术涉及复合结构及其制备方法的领域，具体地，本专利技术涉及聚酰胺复合结构的领域。
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，开发了基于复合材料的结构，所述复合材料具有包含纤维材料的聚合物基质。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性能，并且这些纤维增强的塑性复合结构已用于多种最终应用中。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渍，从而优化复合结构的性能。在要求很高的应用中，例如机动车和航空航天应用中的结构部件，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：它们可通过施加热和压力被后成型或再加工，由于不需要固化步骤而减少了制备复合结构所需的时间，并且增加了回收利用的可能性。实际上，在热塑性塑料的加工期间，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，聚酰胺尤其适于制造复合结构。由于热塑性聚酰胺组合物的良好机械性能、耐热性、抗冲击性和耐化学品性，并且人们可方便灵活地将其模塑成多种不同复杂度与精细度的制品，因此期望将热塑性聚酰胺组合物用于各种不同的应用中，包括机动车中所用的部件、电气/电子部件、家用电器和家具。US4,255,219公开了用于形成复合材料的热塑性片材料。本专利技术所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。为了制备整体复合结构并提高聚合物的性能，常常期望将由聚合物制成的一个或多个部件“重叠注塑”到复合结构表面的一部分或全部上以包围或包封所述表面。重叠注塑涉及成型，例如通过将第二聚合物部件直接注塑到所述复合结构的一个或多个表面的至少一部分上以形成两部件的复合结构成型，其中所述两个部件在至少一个界面处彼此粘附。期望用于浸渍纤维材料的聚合物组合物(即基质聚合物组合物)和用于重叠注塑浸渍过的纤维材料的聚合物组合物(即重叠注塑性聚合物组合物)彼此粘附良好，具有良好的尺寸稳定性，并在不利条件包括热循环条件下保持它们的机械性能，使得复合结构在操作条件下受到保护并因此具有合理的寿命。遗憾的是，用于浸渍一个或多个纤维层和重叠注塑一个或多个浸渍过的纤维层的常规热塑性聚酰胺树脂组合物可在重叠注塑的聚合物与包含纤维材料的组件表面(即复合结构)之间表现出不良粘附性。不良粘附性可导致在重叠注塑的复合结构的界面处形成裂纹，从而导致机械性能降低、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相关的问题。在这种弱粘附性的情况下，复合结构与重叠注塑性树脂之间的界面将首先断裂，使得所述重叠注塑的复合结构比其任何一种组件都更为脆弱。因此，高度期望组件之间的高粘附强度。然而，一旦粘结强度高到足以使所述界面可承受所施加的负荷而不首先断裂，则该结构的更高机械性能是高度期望的，这是对于大多数要求很高的应用的需要。在这些大多数要求高的应用中，较低的机械性能可随着使用次数增多和时间流逝而损害制品的耐久性和安全性。弯曲强度，即在弯曲测试期间由测试样本承受的最大弯曲应力，通常被用作当弯曲时材料支承(或承受、或支撑)负荷的能力的指示。当将树脂组合物重叠注塑到复合结构的至少一部分上时，期望所述结构的高机械性能诸如弯曲强度超过由所述复合结构和所述重叠注塑性树脂之间的良好粘结强度所能实现的。存在对于热塑性聚酰胺复合结构的需要，所述复合结构表现出良好的机械性能(尤其是弯曲强度)并且其表面的至少一部分导致所述表面与包含聚酰胺树脂的重叠注塑性树脂之间的良好粘附性。
技术实现思路
本文描述了复合结构，所述复合结构具有表面并且包含纤维材料，所述表面的至少一部分由表面树脂组合物制成，所述纤维材料选自非织造结构、纺织品、单向纤维、纤维絮片以及它们的组合，所述纤维材料经基质树脂组合物浸渍，其中所述基质树脂组合物和所述表面树脂组合物独立地选自包含半芳香族聚酰胺的共混物的聚酰胺组合物。优选地，所述基质树脂组合物和所述表面树脂组合物独立地选自包含半芳香族半结晶的聚酰胺(A)与半芳香族无定形聚酰胺(B)的共混物的聚酰胺组合物。本文还描述了制备本专利技术的复合结构的方法，包括用基质树脂组合物浸渍纤维材料的步骤i)，其中所述复合结构表面的至少一部分由表面树脂组合物制成。具体实施方式根据本专利技术的复合结构具有改善的抗冲击性和弯曲强度，并且当由包含热塑性聚酰胺的重叠注塑性树脂组合物制成的部件粘附到所述复合结构表面的至少一部分上时，其允许良好的粘附性。所述复合结构的良好抗冲击性和弯曲强度以及所述复合结构与所述重叠注塑性树脂之间的良好粘附性导致结构随着使用次数增多和时间流逝表现出所述结构的良好抗劣化性和/或抗分层性。在本说明书中引用了若干专利和出版物。所有这些专利和出版物的全部公开内容均以引用方式并入本文。如本文所用，术语“一个/一种”是指一个/一种以及是指至少一个/一种，并且不是必定限制其指示名称为单数的冠词。如本文所用，术语“约”和“为或为约”旨在表示所述量或数值可为指定值或与指定值接近的某个其它值。所述短语旨在表示，根据本专利技术，类似的值产生了相同的结果或效果。如本文所用，关于聚酰胺，术语“熔点”是指用差示扫描量热法(DSC)在第一次加热扫描中以10℃/min的扫描速率测定的纯树脂的熔点，其中在最大吸热峰处获取所述熔点。在聚合物共混物的熔解行为的常规测量中，可对单一样品进行多于一次的加热扫描，并且第二次和/或此后的扫描可表现出与第一次扫描不同的熔解行为。这种不同的溶解行为可以最大吸热峰的温度变动的形式和/或以熔解峰的加宽(可能具有多于一个的峰)而观测到，其可能是在多于一种聚酰胺的情况下的可能的转酰胺的效应。然而，当在本专利技术的范围内选择聚酰胺时，总是使用对单一聚酰胺的第一次加热扫描的熔解吸热峰。如本文所用，扫描速率是每单位时间温度的提高。必须提供充足的能量以维持10℃/min的恒定扫描速率直至达到高于熔点至少30℃并且优选至少50℃的温度。本专利技术涉及复合结构和制备它们的方法。根据本专利技术的复合结构包含经基质树脂组合物浸渍的纤维材料。复合结构表面的至少一部分由表面树脂组合物制成。基质树脂组合物和表面树脂组合物可相同或不同。如本文所用，术语“经基质树脂组合物浸渍的纤维材料”是指基质树脂组合物包封并嵌入所述纤维材料，以便形成基本上被基质树脂组合物包围的纤维材料的互穿网状物。出于本文的目的，术语“纤维”是指宏观上均匀的主体，所述主体在垂直于其长度方向的横截面区域上具有高的长宽比。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技术人员已知的任何合适的形式，并且优选地选自非织造结构、纺织品、纤维絮片以及它们的组合。非织造结构可选自无规纤维取向的或对齐的纤维结构。无规纤维取向的例子无限制地包括短切和连续的材料，其可为垫、针刺垫或毡的形式。对齐的纤维结构的例子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。纺织品可选自织造形式、针织品、编织品以及它们的组合。纤维材料可为连续的或不连续的形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.29 US 61/408166;2010.11.04 US 61/410093;201.复合结构，所述复合结构具有表面并且包含纤维材料，所述表面的至少一部分由表面树脂组合物制成，所述纤维材料选自非织造结构、纺织品、纤维絮片以及它们的组合，所述纤维材料经基质树脂组合物浸渍，其中所述基质树脂组合物和所述表面树脂组合物独立地选自包含半芳香族半结晶聚酰胺(A)与半芳香族无定形聚酰胺(B)的共混物的聚酰胺组合物。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、天然纤维或它们的混合物制成。3.根据前述权利要求中任一项所述的复合结构，其中所述纤维材料为所述复合结构的30体积%至60体积%。4.根据权利要求1-2中任一项所述的复合结构，其中所述聚酰胺组合物的选自聚酰胺(A)和聚酰胺(B)的聚酰胺的重量比(A:B)介于99:1至5:95之间。5.根据权利要求1-2中任一项所述的复合结构，还包含一种或多种添加剂，所述添加剂选自热稳定剂、氧化稳定剂、增强剂和阻燃剂或它们的组合。6.根据权利要求1-2中任一项所述的复合结构，其中所述半芳香族半结晶聚酰胺(A)选自PA6/4T、PA6/6T、PA6/10T、PA6/12T、PA610/6T、PA612/6T、PA614/6T、PA6/6I/6T、PAD6/66//6T、PA6TDT、PA1010/10T、PA1010/1210/10T/12T、PA11/4T、PA11/6T、PA11/10...

【专利技术属性】
技术研发人员：S袁，AE艾丽娅，ON基尔希纳，MD瓦克曼，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：
国别省市：