纖維復(fù)合材料、其用途及其制備方法
【專利說明】纖維復(fù)合材料、其用途及其制備方法
[0001] 本發(fā)明設(shè)及纖維復(fù)合材料，其具有至少一個(gè)由纖維材料構(gòu)成的纖維層，該纖維層 嵌入在基于熱塑性塑料的基體中。本發(fā)明還設(shè)及運(yùn)樣的纖維復(fù)合材料的用途和制備纖維復(fù) 合材料的方法。
[0002] 纖維復(fù)合材料在現(xiàn)有技術(shù)中是長久已知的，例如W板材形式作為纖維復(fù)合材料板 材(Faserverbumlbleche)。具有基于熱塑性塑料的基體的纖維復(fù)合材料板材在現(xiàn)有技術(shù)中 也稱為"復(fù)合材料片材(composite sheet)"。相對于不具有纖維增強(qiáng)的擠出塑料板材，運(yùn)種 復(fù)合材料片材具有更高的強(qiáng)度和剛度，和甚至接近金屬板材的強(qiáng)度和剛度或者甚至可W超 越其。
[0003] 由于復(fù)合材料片材相對于金屬板材具有相當(dāng)?shù)慕饘偬匦远志哂酗@著更低的重 量，所W復(fù)合材料片材在現(xiàn)有技術(shù)中主要用于汽車和飛機(jī)的制造，從而在不減弱機(jī)械性能 的情況下實(shí)現(xiàn)更輕的重量。
[0004] 用于制造復(fù)合材料片材的方法例如在現(xiàn)有技術(shù)中已知（例如DE 29 48 235 C2)。 [000引在利用復(fù)合材料片材或纖維復(fù)合材料時(shí)，除了重量和機(jī)械性能之外，安全性方面 通常也起到重要作用，尤其是在防火性方面。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中已知纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，其具有好的防火性能和相應(yīng)地在厚度< 2 mm時(shí)具有V-I或更好的化94-分級。例如，JP 2005239939 A描述了一種具有熱塑性聚合物 基體的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其包含憐化合物，例如紅憐作為阻燃劑。
[0007] 取決于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，所述材料必須滿足在火災(zāi)情況下的性能方面的各種法律規(guī) 定。為了改善在火災(zāi)情況下的安全性，法律規(guī)定越來越嚴(yán)格，特別是對于軌道車輛領(lǐng)域的標(biāo) 準(zhǔn)EN 45545。已經(jīng)表明，一些現(xiàn)有技術(shù)中已知的還能滿足較弱的防火規(guī)定的復(fù)合材料片材 無法令人滿意地滿足更嚴(yán)格的規(guī)定。運(yùn)些復(fù)合材料片材特別是因此不能用于在軌道交通方 面的用途。
[000引基于熱固性塑料的阻燃的纖維復(fù)合材料例如在現(xiàn)有技術(shù)DE 10 2007 016698 Al 中已知。
[0009] 基于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于，提供具有好的機(jī)械性能和根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN 45545-2的防火要求非常好的冒煙行為(Rauchentwicklung)的纖維復(fù)合材料。
[0010] 所述目的根據(jù)本發(fā)明至少部分通過如下的纖維復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)，其具有至少一個(gè)由 纖維材料構(gòu)成的纖維層，該纖維層嵌入在基于熱塑性塑料的基體中，其中基體的組合物包 含： A) 60-95重量份，優(yōu)選65-90重量份，特別優(yōu)選70-86重量份的芳族的聚碳酸醋和/或芳 族的聚醋碳酸醋， B) 0-15重量份，優(yōu)選1-13重量份，特別是1-7重量份的橡膠改性的接枝聚合物， C) 分別具有下述的組成和量的組分C. 1、C. 2或C. 3之一，優(yōu)選C. 3: C. 1) 1.0-14.5重量份，優(yōu)選1.5-9.0重量份，更優(yōu)選2.0-8.0重量份的至少一種結(jié)構(gòu) (X)的環(huán)狀憐臘，
其中 R分別是相同或不同的并且表示胺基團(tuán)，分別任選面化的，優(yōu)選被氣面化的，Cl-至C8-烷基，優(yōu)選甲基、乙基、丙基或下基，Cl-至C8-烷氧基，優(yōu)選甲氧基、乙氧基、丙氧基或下氧 基，分別任選被烷基，優(yōu)選Cl-至C4-烷基和/或面素，優(yōu)選氯和/或漠取代的巧-至C6-環(huán)燒 基，分別任選被烷基，優(yōu)選Cl-至C4-烷基和/或面素，優(yōu)選氯、漠和/或徑基取代的C6-至C20-芳基氧基，優(yōu)選苯氧基、糞氧基，分別任選被烷基，優(yōu)選Cl -至C4-烷基和/或面素，優(yōu)選氯和/ 或漠取代的C7-至Cl 2-芳烷基，優(yōu)選苯基-Cl-至C4-烷基，或面素基團(tuán)，優(yōu)選氯，或OH基團(tuán)； k是1或1-10的整數(shù)，優(yōu)選1-8的數(shù)，特別優(yōu)選1-5， 其中=聚體化=1)的含量為基于組分C.1的50-98摩爾％，優(yōu)選60-98摩爾％，更優(yōu)選65-95摩爾％，還更優(yōu)選70-95摩爾％，特別優(yōu)選70-90摩爾％和非常特別優(yōu)選70-85摩爾％， C. 2) 0.1-30.0重量份，優(yōu)選1.0-15.0重量份，特別優(yōu)選7.0-12.0重量份的次麟酸的 鹽， C. 3) 0-25.0重量份，優(yōu)選7.0-25.0重量份，特別優(yōu)選11-20.0重量份的低聚憐酸醋，特 別是雙酪A-雙(二苯基憐酸醋）， D) 0-30.0重量份，優(yōu)選0-15.0重量份，特別是0-5.0重量份的滑石，其平均粒徑dso為 0?1-20 ym， E) 0.05-5.00重量份，優(yōu)選0.1-3重量份，特別優(yōu)選0.1-1.5重量份，特別是0.1-1重量 份的流滴劑， 其中在本申請中優(yōu)選使所有給出的重量份標(biāo)準(zhǔn)化，從而在所述組合物中的所有組分A+ 化C+D巧的重量份之和為100。
[0011] 通常，所述基體的組合物包含小于等于15重量％，優(yōu)選小于等于10重量％的接枝聚 合物B)，基于整個(gè)組合物。當(dāng)組分B)的含量基于整個(gè)組合物小于等于10重量％時(shí)，所述基體 的組合物優(yōu)選包含基于整個(gè)組合物大于等于11重量％的阻燃劑C.3。所述基體的組合物包含 基于整個(gè)組合物優(yōu)選最多20重量％，特別優(yōu)選最多17重量％，特別是最多15重量%的根據(jù)組分 C. 3的阻燃劑。
[0012] 在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述組合物僅僅由組分A至E組成，其中所述組合 物還可W包含其它常見的添加劑。
[0013] 優(yōu)選的纖維復(fù)合材料因此包含不含有聚醋的組合物作為基體材料。
[0014] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述組合物還可W包含下述成分： F) 0-15.0重量份，優(yōu)選2.0-12.5重量份，更優(yōu)選3.0-9.0重量份，特別優(yōu)選3.0-6.0重 量份的乙締基(共)聚合物或聚對苯二甲酸燒二醇醋， G) 0-15.0重量份，優(yōu)選0.05-15.00重量份，優(yōu)選0.2-10.0重量份，特別優(yōu)選0.4-5.0重 量份的添加劑， 其中優(yōu)選使所有給出的重量份標(biāo)準(zhǔn)化，從而在所述組合物中的所有組分A+B+C+D+E+F+ G的重量份之和為100。
[0015] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述組合物不含有無機(jī)阻燃劑和阻燃增效劑，特別是 氨氧化侶、徑基氧化侶W及氧化神和氧化錬。
[0016] 優(yōu)選的實(shí)施方案可W單個(gè)實(shí)施或也可W彼此關(guān)聯(lián)地實(shí)施。 巧017] 組分A 適合^發(fā)明中作為組分A的芳族聚碳酸醋和/或芳族聚醋碳酸醋是文獻(xiàn)中已知的或 可通過文獻(xiàn)中已知的方法制備(關(guān)于芳族聚碳酸醋的制備，參見例如Schnell, "^emishy and Physics of Polycarbonates", Interscience Publishers, 1964和DE-AS I 495 626、DE-A 2 232 877、DE-A 2 703 376、DE-A 2 714 544、DE-A 3 000 610、DE-A 3 832 396;關(guān)于芳族聚醋碳酸醋的制備，例如DE-A 3 077 934)。
[0018] 例如通過二酪與碳酷面優(yōu)選光氣反應(yīng)和/或與芳族二簇酸二酷面優(yōu)選苯二甲酸二 酷面的反應(yīng)，任選地使用鏈終止劑例如一元酪和任選地使用=官能的或多于=官能的支化 劑，例如=酪或四酪，通過相界面法制備芳族聚碳酸醋。也可W通過二酪與例如碳酸二苯醋 反應(yīng)由烙體聚合法制備。
[0019] 用于制備芳族聚碳酸醋和/或芳族聚醋碳酸醋的二酪優(yōu)選是式(I)的那些，
其中 A 是單鍵、C1-C5-燒撐基、C2-C5-燒叉基、C5-C6-環(huán)燒叉基、-0-、-SO-、-CO-、-S-、-S02-、 其上可W稠合任選地包含雜原子的其它芳族環(huán)的C6-C12-亞芳基， 或式(II)或(III)的基團(tuán)
B分別為C1-C12-烷基，優(yōu)選甲基、面素，優(yōu)選氯和/或漠， X分別相互獨(dú)立地為0、1或2， P是1或0,和 R5和R6對于每個(gè)Xi是可W單獨(dú)選擇的并且相互獨(dú)立地為氨或C1-C6-烷基，優(yōu)選氨、甲基 或乙基， Xl為碳，和 m表示4-7的整數(shù)，優(yōu)選4或5,條件是在至少一個(gè)原子Xi上R哺R6同時(shí)為烷基。
[0020] 優(yōu)選的二酪是氨釀、間苯二酪、二徑基二酪、雙(徑苯基)Cl -巧-鏈燒控、雙(徑苯 基)C5-C6環(huán)燒控、雙(徑苯基)酸、雙(徑苯基）亞諷、雙(徑苯基）酬、雙(徑苯基)諷和a, a-雙 (徑苯基)二異丙基苯和運(yùn)些化合物的環(huán)上漠代的和/或環(huán)上氯代的衍生物。
[0021] 特別優(yōu)選的二酪是4,4'-二徑基聯(lián)苯、雙酪-A、2,4-雙(4-徑苯基)-2-甲基下燒、1， 1-雙-(4-徑苯基)-環(huán)己燒、1,1-雙-(4-徑苯基)-3,3,5-S甲基環(huán)己燒、4,4'-二徑基二苯基 硫酸、4,4'-二徑基二苯基諷和它們的二和四漠化或氯化衍生物例如2,2-雙(3-氯-4-徑苯 基)-丙烷、2，2-雙-(3，5-二氯-4-徑苯基)-丙烷或2，2-雙-(3，5-二漠-4-徑苯基)-丙烷。特 別優(yōu)選2，2-雙(4-徑苯基)丙烷(雙酪A)。
[0022] 所述二酪可W單獨(dú)地或作為任意需要的混合物使用。二酪是文獻(xiàn)中已知的或可W 通過文獻(xiàn)中已知的方法獲得。
[0023] 適合于制備熱塑性芳族聚碳酸醋的鏈終止劑例如是苯酪、對氯苯酪、對叔下基苯 酪或2,4,6-S漠苯酪，而且也可W是根據(jù)DE-A 2 842 005的長鏈烷基苯酪，例如4-[2-(2， 4,4-S甲基戊基）]-苯酪、4-(1,3-四甲基下基)-苯酪，或在烷基取代基上總共具有8-20個(gè) 碳原子的單烷基苯酪或二烷基苯酪，例如3,5-二叔下基苯酪、對-異辛基苯酪、對-叔辛基苯 酪、對-十二烷基苯酪和2-(3,5-二甲基庚基)-苯酪和4-(3,5-二甲基庚基)-苯酪。要用的鏈 終止劑的量通常為基于所用的特定二酪的摩爾總數(shù)計(jì)0.5摩爾%至10摩爾％。
[0024] 所述熱塑性芳族聚碳酸醋的重均分子量為15 000-80 000 g/mol，優(yōu)選為19 000-32 000 g/mol，特別優(yōu)選為22 000-30 000 g/mol(重均分子量Mw,通過凝膠滲透色譜法GPC W聚碳酸醋作為標(biāo)準(zhǔn)測量）。
[0025] 熱塑性芳族聚碳酸醋可W W已知的方式進(jìn)行支化，特別優(yōu)選通過引入基于使用的 二酪總量計(jì)0.05-2.0摩爾％的=官能或多于=官能的化合物，例如具有=個(gè)或=個(gè)W上的 酪基團(tuán)的那些。優(yōu)選使用直鏈的聚碳酸醋，更優(yōu)選基于雙酪A的那些。
[0026] 合適的聚碳酸醋不僅有均聚碳酸醋而且有共聚碳酸醋。作為組分A在本發(fā)明的共 聚碳酸醋的制備中也可W使用1-25重量％，優(yōu)選2.5-25重量%的具有徑基芳氧基端基的聚二 有機(jī)硅氧烷，基于要使用的二酪的總量計(jì)。運(yùn)些是已知的（US 3 419 634 A)并可通過文獻(xiàn) 中已知的方法制備。同樣合適的是含有聚二有機(jī)硅氧烷的共聚碳酸醋；在DE-A 3 334 782 中例如描述了含有聚二有機(jī)硅氧烷的共聚碳酸醋的制備。
[0027] 用于制備芳族聚醋碳酸醋的芳族二簇酸二酷面優(yōu)選是下面二酸的二酷氯：間苯二 甲酸、對苯二甲酸、二苯基酸4,4'-二甲酸和糞-2,6-二甲酸。
[0028] 特別優(yōu)選比率為1:20-20:1的間苯二甲酸和對苯二甲酸的二酸二酷氯的混合物。
[0029] 在聚醋碳酸醋的制備中也使用碳酷面，優(yōu)選使用光氣作為二官能的酸衍生物。
[0030] 除了上述一元酪之外，可W用于制備芳族聚醋碳酸醋的其它鏈終止劑是它們的氯 碳酸醋和芳族一元簇酸酷氯，如果合適的話其可W被C1-C22烷基或被面原子取代，W及脂 族C2-C22