制备含有聚酰胺基体的纤维增强的平型半成品的方法技术

本发明专利技术涉及制备基于聚酰胺基体的纤维增强的平型半成品(3)的方法，包括以下步骤：(a)用包括熔融内酰胺、催化剂和任选地活化剂的混合物饱和织物结构(15)；(b)冷却该饱和的织物结构(25)；(c)修整该冷却的织物结构以得到纤维增强的平型半成品(3)。本发明专利技术还涉及制备由纤维增强的平型半成品制成的部件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及制备具有聚酰胺基体的纤维增强的平型半成品的方法。纤维增强的平型半成品用于制备由增强的热塑性聚合物、优选聚酰胺制成的部件，并且在硬化过程后，其还被称为有机板或热塑性预浸料(thermoplastic prepreg)。在此使用的成型方法是热成型法或其他压制方法。纤维增强复合材料通常通过将纤维插入合适的模具，然后使用熔融聚合物用于封装而制备。在另一可行的方法中，单体溶液用于封装纤维，并且在模具内完成聚合。然而，此处的一个缺点、特别是在致密纤维装填情况下的一个缺点是，聚合物熔体的高粘度导致纤维的不完全润湿，并且这使材料弱化。在热固性聚合物的情况下，单体通常用于封装，但是这具有缺点:不能进行连续加工，这是因为由纤维增强复合材料制备的各个部件必须在模具内硬化。一旦完成封装过程和硬化过程，则已经进行了成型过程。该方法不能容易地制备可以进一步加工的半成品。存在已知的基于部分硬化的环氧树脂的预浸料，但是这些预浸料需要在冷却的条件下储存以避免在储存过程中不想要的硬化。在模具内的硬化过程还限制可能的生产量，特别是对于部件的批量生产而言，这是不利的。具有用于纤维增强热塑性聚合物单体的纤维的润湿已知于DE-A 196 02 638。在此，增强纤维结构(例如由连续纤维制成的编制层或各个层)用由内酰胺制成的熔体饱和，所述熔体包括活化剂、催化剂、和任选地另外的添加剂。用内酰胺熔体饱和后，将材料加热至反应温度并且内酰胺聚合以得到相应的聚酰胺。为避免熔融内酰胺滴出增强纤维结构，需要在饱和过程后立即进行聚合步骤。这具有缺点:加工速率受聚合步骤限制。相对大量部件的制备总是需要提供这样的系统:其中增强纤维结构首先用内酰胺熔体饱和并且然后将其进行模塑以制备模制品。DE-A 196 02 638还公开了为了由平型纤维增强元件制备模制品，该平型纤维增强元件首先通过用内酰胺饱和织物结构而制备；然后完成聚合过程并且然后将得到的完全聚合的纤维增强的元件在加热的模具中成型以得到模制品。DE-A102007031467还公开了一种方法，其中用于增强的纤维用由内酰胺制成的熔体饱和并且在紧随其后的步骤中，内酰胺完全聚合以得到聚酰胺。在上述文件所述的方法中，制备仅用短纤维增强的颗粒材料并且然后通过注射成型或挤出而加工。这不能制备包括连续纤维作为增强体的有机板。W0-A2011/003900记载了另一种制备由尼龙_6以及尼龙_6和尼龙-12共聚酰胺制备的纤维增强复合材料的方法。在此，所用单体的聚合反应在纤维饱和后立即进行，并且因此不能合理使用所述方法用于批量制备由有机板制成的部件。本专利技术的目的在于提供一种方法，其可以制备纤维增强的平型半成品并且其可以连续操作并且具有足够用于批量生产的生产量。所述目的通过用于制备纤维增强的平型半成品的方法而实现，所述方法包括以下步骤:(a)用包括熔融内酰胺、催化剂和任选地至少一种活化剂的混合物饱和织物结构，[0011 ] (b)冷却该饱和的织物结构，并且(c)修整该冷却的、饱和的织物结构以得到平型半成品。对织物结构进行饱和并且然后在低于内酰胺熔点下进行冷却使得可连续操作所述方法。此外，不需要使得到的平型半成品立即进行聚合反应过程，并且因此半成品的制备和由该半成品制备的部件的制造可以彼此独立地进行。熔融内酰胺的温度范围优选为70至100°C。重要的是保持熔融内酰胺的温度低于内酰胺开始聚合以得到聚酰胺的弓I发温度。就本专利技术而言，十二内酰胺或己内酰胺可以用作内酰胺。优选的内酰胺为己内酰胺，特别是e-己内酰胺，其聚合得到尼龙-6。最高达20重量％、优选0至17重量％、特别优选0至15重量％的己内酰胺可以被选自具有至少4个碳原子的内酰胺的共聚单体替代。特别优选为十二内酰胺。在一个优选的实施方案中，可以使用由e -己内酰胺和十二内酰胺制成的混合物。混合比通常为1000:1，优选100:1，特别优选10:1，特别是2:1。熔融内酰胺可以包括用于尼龙-6的活化剂。合适的活化剂例如可以通过异氰酸酯(如六亚甲基二异氰酸酯(HDI))与内酰胺(如e-己内酰胺)反应而制备。其他合适的活化剂为包覆的异氰酸酯、间苯二甲酰基二己内酰胺、对苯二甲酰基二己内酰胺、酯如邻苯二甲酸二甲酯-聚乙二醇、多元醇或聚二烯烃结合酰基氯、羰基二己内酰胺、六亚甲基二异氰酸酯或酰基丙氨酸盐(acyl lactamate)，优选异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或酰基丙氨酸盐，特别优选六亚甲基二异氰酸酯或酰基丙氨酸盐。可以使用的活化剂为用于活化的阴离子聚合反应过程的任意活化剂，实例为N-酰基内酰胺如N-乙酰基己内酰胺、取代的三嗪、碳二亚胺、氨腈、单异氰酸酯和多异氰酸酯、和相应的掩蔽的异氰酸酯化合物。活化剂的使用浓度优选为0.1至lmol%，基于内酰胺的用量计。使用催化剂可以使具有至少5个环单元的内酰胺，例如己内酰胺、十二内酰胺、辛内酰胺、庚内酰胺、相应的C取代的内酰胺或所提及的内酰胺的混合物聚合。作为活化剂与内酰胺的混合物的替代方案，或除活化剂与内酰胺的混合物外，还可以通过用活化剂涂覆织物结构纤维而开始并且然后用内酰胺使涂覆活化剂的织物结构饱和。例如，在此可以使活化剂与用于处理纤维的胶料混合。合适的碱性催化剂可以通过内酰胺或内酯与相应的碱金属化合物或碱土金属化合物，例如醇化物、氨基化物、氢化物、格利雅化合物，或与碱金属或碱土金属反应而制备。催化剂加入量通常为0.1至40重量％，优选0.2至15重量％，基于内酰胺熔体计。非常适于聚合过程的催化剂为碱性催化剂，如卤代丙氨酸镁、己内酰胺碱金属盐、丙氨酸铝或丙氨酸镁、己内酰胺钠、或溴代丙氨酸镁，优选己内酰胺碱金属盐、丙氨酸铝或丙氨酸镁、己内酰胺钠、或溴代丙氨酸镁，特别优选为己内酰胺钠或溴代丙氨酸镁。己内酰胺钠特别合适并且可以容易地由钠和e-己内酰胺制备。内酰胺(优选己内酰胺)、活化剂和碱性催化剂的混合物可以在宽的范围内变化。己内酰胺与活化剂与碱性催化剂的摩尔比通常为1000:1:1至1000:200:50。除催化剂和活化剂外，内酰胺还可以包括其他的添加剂。加入其他的添加剂以调节由内酰胺制备的聚酰胺的特性。常规添加剂的实例为增塑剂、冲击改性剂、交联剂、染料或阻燃剂。就本专利技术而言，织物结构是指由至少一层，优选多于一层制成的编织物(woven)；由一层或多层制成的织物(knit);由一层或多层制成的编制层(braid);至少一层、优选多层由平行取向的纤维、纱、线、或绳索制成的平纹织物(laid scrim)，其中由平行取向的纤维、纱、线、或绳索制成的各个层互相可以是非平行的，或非纺织的。优选织物结构采取织物形式或平行取向的纤维、纱、线或绳索的层的形式。如果在平纹织物的情况下，以互相非平行的方式使用平行取向的纤维、纱、线或绳索的层，特别优选各个层之间的旋转角度各自为90° (双向结构)。如果使用的层的数量为三层或三的倍数层，也可以将各个层之间的旋转角度设置为60°，如果层的数量为四层或四的倍数层，也可以将各个层之间的旋转角度设置为45°。此外还可以提供多于一层的具有相同取向的纤维层。在此所述层还可以是相互非平行的，其中在各个纤维取向中具有相同取向的纤维层的数量可以不同，实例为在第一个方向上有四层，并且在与这些方向的旋转角度为例如90 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备基于聚酰胺基体的纤维增强的平型半成品(3)的方法，包括以下步骤：(a)用包括熔融内酰胺、催化剂和任选地活化剂的混合物饱和织物结构(15)，(b)冷却该饱和的织物结构(25)，并且(c)修整该冷却的织物结构以得到纤维增强的平型半成品(3)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.03 EP 11156759.01.一种制备基于聚酰胺基体的纤维增强的平型半成品(3)的方法，包括以下步骤: (a)用包括熔融内酰胺、催化剂和任选地活化剂的混合物饱和织物结构(15)， (b)冷却该饱和的织物结构(25)，并且 (c)修整该冷却的织物结构以得到纤维增强的平型半成品(3)。2.权利要求1的方法，其中织物结构(15)在饱和过程前施加至箔(5)。3.权利要求1或2的方法，其中织物结构(15)在饱和过程前加热至高于所述内酰胺熔点的温度。4.权利要求1至3中任一项的方法，其中箔(27)在步骤(a)中的饱和过程后施加至饱和的织物结构(25)。5.权利要求2至4中任一项的方法，其中施加织物结构的箔(5)和/或施加至饱和的织物结构的箔(27)为聚酰胺箔。6.权利要求1至5中任一项的方法，其中压制所述饱和的织物结构(25)。7.权利要求1至6中任一项的方法，其中饱和的织物结构(25)穿过辊(31)之间进行压制过程。8.权利要求6或7的方法，其中在压制过程后将饱和的织物结构(25)冷却。9.权利要求6至8中任一项的方法，其中，在饱和过程后并且在压制过程前，各自将至少一层纤维层施加至饱和织物结构(25)的上侧和下侧。10.权利要求1至9中任一项的方法，其中织...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·施尔泽尔，S·谢弗，A·拉特克，A·沃尔尼，M·艾勒本，O·泰戈尔，J·海恩，M·克莱默，C·赫耳墨斯，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，大众汽车股份有限公司，
类型：
国别省市：