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      由半結(jié)晶聚酰胺制成的熱塑性復(fù)合材料及其制造方法與流程

      文檔序號:11141338閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.用于熱塑性復(fù)合材料的成分或熱塑性復(fù)合材料的成分,所述復(fù)合材料包括增強纖維或纖維增強物和浸漬所述纖維(或所述纖維增強物)的熱塑性基體,所述基體基于至少一種熱塑性聚合物,所述成分的特征在于所述基體熱塑性聚合物為包括酰胺單元Z、10T和6T的半結(jié)晶聚酰胺聚合物;

      -除所述增強纖維之外,所述成分還包括:

      a)包括以下或由以下組成的反應(yīng)性成分:至少一種反應(yīng)性聚酰胺預(yù)聚物(或低聚物,其中對于文本的其余部分,低聚物和預(yù)聚物指的是相同的事物),所述成分是所述基體的所述聚酰胺聚合物的前體成分,

      或者作為a)的替代,

      b)至少一種聚酰胺聚合物的非反應(yīng)性成分,包括源自反應(yīng)性成分a)的聚合物,所述成分為所述熱塑性基體的成分,

      并且其中:

      -所述成分a)或b)包括一種或多種聚酰胺或由一種或多種聚酰胺組成,所述聚酰胺包括無規(guī)或嵌段共聚酰胺,其為根據(jù)a)的預(yù)聚物(或低聚物)或其為根據(jù)b)的聚合物并且其包括如下選擇的酰胺單元Z、10T和6T:

      -Z對應(yīng)于得自如下的酰胺單元:

      o至少一種C6-C14氨基酸或內(nèi)酰胺的縮合,

      o二胺和二酸X.Y的縮合,X和Y為C4-C18的、特別地C10-C12的,

      Z的摩爾含量為:0.0<Z≤30.0%,

      -10T為主要酰胺單元,得自C10二胺、特別地癸二胺和對苯二甲酸的縮合,以范圍40.0%-95.0%的摩爾含量存在,

      -6T為酰胺單元,得自C6二胺、特別地己二胺和對苯二甲酸的縮合,以范圍5.0%-60.0%的摩爾含量存在,

      并且條件是摩爾含量之和Z+10T+6T等于100%,

      所述成分具有低于260℃、特別地210℃至小于240℃的負(fù)荷變形溫度(HDTA)和小于或等于270℃、特別地小于或等于265℃、特別地小于或等于260℃的熔融溫度Tm。

      2.如權(quán)利要求1所述的成分,其特征在于聚酰胺聚合物選自6/10T/6T、12/10T/6T或11/10T/6T、特別地11/10T/6T。

      3.如權(quán)利要求1所述的成分,其特征在于聚酰胺聚合物選自10.10/10T/6T、12.10/10T/6T、10.12/10T/6T和12.12/10T/6T、優(yōu)選地10.10/10T/6T和10.12/10T/6T。

      4.如權(quán)利要求1-3之一所述的成分,其特征在于單元Z的摩爾比例為5.0%至20.0%、特別地9.0%至20.0%、特別地10.0%至20.0%、更優(yōu)選地8.0%至15.0%。

      5.如權(quán)利要求1-4之一所述的成分,其特征在于10T的摩爾比例為55.0%至65.0%、特別地55.0%至60.0%、更優(yōu)選地60.0%至65.0%。

      6.如權(quán)利要求1-5之一所述的成分,其特征在于6T的摩爾比例為15.0%至60.0%、更優(yōu)選地20.0%至45.0%、甚至更優(yōu)選地20.0%至30.0%、特別地15.0%至25.0%。

      7.如權(quán)利要求1-6之一所述的成分,其特征在于本發(fā)明的聚酰胺聚合物為11/10T/6T,其中單元11的比例為5.0%至20.0%、特別地9.0%至20.0%、特別地10.0%至20.0%、更優(yōu)選地8.0%至15.0%,10T的比例為55.0%至65.0%、特別地55.0%至60.0%、更優(yōu)選地60.0%至65.0%,并且6T的比例為15.0%至60.0%、更優(yōu)選地20.0%至45.0%、甚至更優(yōu)選地20.0%至30.0%、特別地15.0%至25.0%。

      8.如權(quán)利要求1-7之一所述的成分,其特征在于所述聚酰胺成分為根據(jù)b)的非反應(yīng)性成分。

      9.如權(quán)利要求1-7之一所述的成分,其特征在于所述聚酰胺成分為根據(jù)a)的反應(yīng)性預(yù)聚物成分和復(fù)合物的所述基體的所述聚酰胺聚合物的前體。

      10.如權(quán)利要求9所述的成分,其特征在于所述成分a)包括至少一種反應(yīng)性預(yù)聚物或由至少一種反應(yīng)性預(yù)聚物組成,所述反應(yīng)性預(yù)聚物在同一個鏈上具有兩個末端官能團X'和Y',所述官能團分別為通過縮合彼此共反應(yīng)性的,其中X'和Y'分別為胺和羧基或者羧基和胺。

      11.如權(quán)利要求9所述的成分,其特征在于所述反應(yīng)性成分a)包括至少兩種聚酰胺預(yù)聚物,其為彼此反應(yīng)性的且其各自分別具有兩個相同的末端官能團X'或Y',一種預(yù)聚物的所述官能團X'能夠僅與另一預(yù)聚物的所述官能團Y'反應(yīng),特別地通過縮合,更特別地其中X'和Y'分別為胺和羧基或者羧基和胺。

      12.如權(quán)利要求9所述的成分,其特征在于所述成分a)或前體成分包括如下或由如下組成:

      a1)所述熱塑性聚酰胺聚合物的至少一種預(yù)聚物,具有n個選自如下的末端反應(yīng)性官能團X1:-NH2、-CO2H和–OH、優(yōu)選地-NH2和-CO2H,其中n為1至3、優(yōu)選地1至2、更優(yōu)選地1或2、更特別地2,

      a2)至少一種擴鏈劑Y1-A'-Y1,其中A'為非聚合結(jié)構(gòu)的基于烴的二元基,所述擴鏈劑具有2個相同的末端反應(yīng)性官能團Y,所述末端反應(yīng)性官能團Y為通過與所述預(yù)聚物a1)的至少一個官能團X1的加聚的反應(yīng)性的,所述擴鏈劑優(yōu)選地具有小于500、更優(yōu)選地小于400的分子量,

      特別地,Y1選自:嗪、唑啉、唑啉酮、嗪酮、咪唑啉、環(huán)氧、異氰酸酯、馬來酰亞胺和環(huán)狀酐,特別地選自:嗪、唑啉、唑啉酮、嗪酮、咪唑啉、環(huán)氧、馬來酰亞胺和環(huán)狀酐。

      13.如權(quán)利要求9-12之一所述的成分,其特征在于所述成分a)的所述反應(yīng)性預(yù)聚物具有范圍500至10000、優(yōu)選地1000至6000的數(shù)均分子量Mn。

      14.如權(quán)利要求9-13之一所述的成分,其中X1為NH2或OH、特別地NH2,且Y1選自嗪酮和唑啉酮。

      15.如權(quán)利要求9-13之一所述的成分,其中X1為CO2H,且Y1選自環(huán)氧和唑啉。

      16.如權(quán)利要求15所述的成分,其特征在于X1為CO2H,且Y1-A'-Y1選自亞苯基-雙唑啉、優(yōu)選地1,3-亞苯基-雙(2-唑啉)或1,4-亞苯基-雙(2-唑啉)(PBO)。

      17.如權(quán)利要求1-16之一所述的成分,其特征在于它包括具有長纖維的纖維增強物,所述長纖維特別地具有L/D>1000、優(yōu)選地>2000的圓形橫截面且更特別地選自玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、芳綸纖維或其混合物,特別地玻璃纖維。

      18.如權(quán)利要求1-17之一所述的成分,其特征在于其為模塑成分。

      19.聚合物,其源自如權(quán)利要求12-16之一中定義的預(yù)聚物和擴鏈劑。

      20.用于制造熱塑性復(fù)合材料、特別地基于所述材料的機械部件或結(jié)構(gòu)部件的方法,所述材料具有如權(quán)利要求1-18之一中定義的成分,其特征在于其包括至少一個使至少一種如權(quán)利要求9-16之一中定義的反應(yīng)性成分a)聚合的步驟或者模塑或加工至少一種如權(quán)利要求8中定義的非反應(yīng)性成分b)的步驟。

      21.如權(quán)利要求20所述的方法,其特征在于其包括以下步驟:

      i)在開放的或封閉的模具中或在模具之外用如權(quán)利要求1-18之一中定義的但不包括所述纖維增強物的成分熔融浸漬纖維增強物,以獲得如權(quán)利要求1-18之一中定義的成分,

      ii)在如權(quán)利要求9-16之一中定義的聚酰胺的反應(yīng)性成分a)的情況下,通過加熱步驟i)的所述成分伴隨擴鏈地進(jìn)行聚合反應(yīng),適當(dāng)?shù)?,通過縮聚反應(yīng)或通過本體熔融加聚反應(yīng),其中在縮聚的情況下,當(dāng)涉及封閉的模具時使用真空抽提系統(tǒng)在真空下消除縮合產(chǎn)物,如果不是并且優(yōu)選地其中縮聚在開放的模具中或在模具之外進(jìn)行,

      iii)在非反應(yīng)性聚酰胺成分b)的情況下,加工或模塑步驟i)的所述成分,以在模具中或使用另外的加工系統(tǒng)形成最終的復(fù)合物部件,并且在反應(yīng)性成分a)的情況下,通過模塑或借助另外的加工系統(tǒng)并且與聚合步驟ii)同時的加工的步驟。

      22.如權(quán)利要求21所述的方法,其特征在于所述加工根據(jù)RTM、S-RIM、注射-壓縮模塑或拉擠工藝或通過輸注模塑進(jìn)行,特別地在反應(yīng)性成分a)的情況下。

      23.如權(quán)利要求22所述的方法,其特征在于所述加工在減壓下通過預(yù)浸漬物的熱壓縮進(jìn)行。

      24.如權(quán)利要求1-18之一中定義的成分用于制造基于所述復(fù)合材料的機械或結(jié)構(gòu)部件的用途。

      25.如權(quán)利要求24所述的用途,其特征在于所述復(fù)合材料的所述機械或結(jié)構(gòu)部件涉及在如下中的應(yīng)用:機動車、電氣和電子、鐵路、海運(海事)和風(fēng)力領(lǐng)域;光伏領(lǐng)域;太陽能領(lǐng)域,包括太陽能板和太陽能發(fā)電站的組件;運動領(lǐng)域;航空和航天領(lǐng)域;以及道路運輸(關(guān)于卡車)、建筑、土木工程、面板和休閑領(lǐng)域。

      26.如權(quán)利要求25所述的用途,其特征在于它涉及在風(fēng)力領(lǐng)域中的應(yīng)用并且所述聚酰胺的所述Tg為至少80℃、優(yōu)選地至少90℃。

      27.如權(quán)利要求25所述的用途,其特征在于它涉及在機動車領(lǐng)域中的應(yīng)用并且所述聚酰胺的所述Tg為至少100℃。

      28.如權(quán)利要求25所述的用途,其特征在于它涉及在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用并且所述聚酰胺的所述Tg為至少120℃。

      29.熱塑性復(fù)合材料,其特征在于其得自至少一種如權(quán)利要求1-18之一中定義的用于熱塑性復(fù)合材料的成分的使用。

      30.由熱塑性復(fù)合材料制成的機械或結(jié)構(gòu)部件,其特征在于其得自至少一種如權(quán)利要求1-18之一中定義的成分的使用或者其基于如權(quán)利要求29中定義的復(fù)合材料或者其借助于如權(quán)利要求20-23之一中定義的方法獲得。

      31.如權(quán)利要求30所述的結(jié)構(gòu)部件,其特征在于其為通過電泳后處理的機動車部件。

      32.如權(quán)利要求30所述的部件,其特征在于其為用于風(fēng)力的部件。

      33.如權(quán)利要求30所述的部件,其特征在于其為用于航空工業(yè)的部件。

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