纤维聚合物复合材料制造技术

本发明专利技术涉及包含聚丙烯纤维和基质材料的纤维聚合物复合材料，所述基质材料与至少部分的所述纤维直接接触，其特征在于，基于全部基质材料，所述基质材料包含50重量％至100重量％的无定形的富聚丙烯的聚

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维聚合物复合材料


[0001]本专利技术涉及包含第一材料纤维和基质材料的纤维聚合物复合材料，所述基质材料与至少部分的所述纤维直接接触，其特征在于，基于全部基质材料，所述基质材料包含至少5重量％的无定形的聚
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α
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烯烃；涉及所述纤维聚合物复合材料的制备方法；和涉及所述纤维聚合物复合材料的用途。

技术介绍

[0002]在本领域中已知很多类别的用纤维增强的材料，例如聚合物纤维复合材料；碳纤维复合材料；玻璃纤维复合材料；金属纤维复合材料；木材复合材料(纤维素纤维复合材料)，也已知为WPC；和其它复合材料，例如陶瓷复合材料、纳米复合材料、织物复合材料和石墨烯复合材料。
[0003]这些不同的复合材料类别通常分为两个子类。所述子类通过被用于嵌入纤维的基质材料的性质来区分。一种基质材料是热固物，例如在固化后通过加热不能变形的热固性塑料。此类热固物例如为大部分的环氧树脂、交联的聚氨酯、交联的不饱和的聚酯树脂。另一种基质材料是热塑性塑料，所述热塑性塑料在加热时会成型，例如聚酰胺或聚烯烃。后者具有令人感兴趣的性质，并且在市场中已知了一段时间。
[0004]WO 2004103673 A2[Propex/BTG International limited]和它的后续申请和授权专利，例如EP 1631431 B1、US 9403341 B2、US 9873239 B2和US 2018126708A1描述聚合物制品的制备方法，所述方法包括以下步骤：(a)形成具有连续的层的铺层(ply)，即(i)由取向聚合物材料的线料制成的第一层；(ii)聚合物材料的第二层；(iii)由取向聚合物材料的线料制成的第三层，其中所述第二层具有与所述第一层和所述第三层的峰值熔融温度相比更低的峰值熔融温度；(b)使所述铺层经受时间、温度和压力的条件，所述条件足以熔融一定比例的所述第一层，足以完全地熔融所述第二层并且足以熔融一定比例的第三层；并且压实所述铺层；和(c)冷却压实的铺层。当聚丙烯用作用于全部三层的材料时，使用175℃或更高的固结温度(有时也称为压实温度)。热塑性复合材料包含在由100％聚丙烯制成的自增强聚丙烯基质中的高度取向的聚丙烯带材，所述热塑性复合材料从Propex Furnishing Solutions GmbH&Co.KG以商品名可获得。
[0005]WO 2004028803(A1)[Lankhorst Indutech]描述制品的增强方法，所述方法包括将拉伸的热塑性聚合物的带材、膜或纱线附着至所述制品的至少一个表面上。所述热塑性材料具有与所述带材、膜或纱线基本相同的组成。通过热处理和/或通过施加压力的方式，将带材、膜或纱线附着至所述制品。用100％聚丙烯纤维增强的复合材料从Lankhorst Yarns BV以商品名出售。
[0006]由聚烯烃热塑性基质材料和基于相同的聚烯烃例如聚丙烯的聚烯烃纤维制成的聚合物纤维复合材料的主要缺点在于，当将纤维嵌入至所述基质中时，所述纤维部分地熔融，或暴露于接近于玻璃化转变温度或熔融温度的温度。通常拉伸的并因此高度取向的纤维用于制备聚合物纤维复合材料，并且此类纤维由于热应力而(部分地)失去(loose)取向，
并因此(部分地)失去一些它们的性质。
[0007]T.Barany等人(Polymer Testing 28(2009)176
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182)也表明，如果将聚丙烯基质用于嵌入聚丙烯纤维，则很难不接近聚丙烯纤维的熔融温度。
[0008]US 10384400 B2[Hyundai Motor Company]描述热塑性树脂复合材料的制备方法，所述方法包括层压基质树脂层和增强树脂层，以制备树脂层压材料，和热粘结所述树脂层压材料，以及在热粘结所述树脂层压材料的步骤之前，使用接合树脂固定选自所述增强树脂层和所述树脂层压材料中的一种或多种，所述接合树脂具有小于10:1的拉伸比和150℃或更低的熔点(100至150℃)。增强纤维具有160至180℃的熔点。该方法具有以下缺点，需要执行使用接合树脂的另外的固定步骤。
[0009]因此，本专利技术解决的问题是提供不具有一个或多个现有技术的缺点的聚合物纤维复合材料，优选地由聚烯烃热塑性基质材料和基于相同聚烯烃的聚烯烃纤维制成的聚合物纤维复合材料。

技术实现思路

[0010]令人惊讶地，已发现的是在基质材料中的至少5重量％的量的无定形的聚
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α
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烯烃的使用可以解决一个或多个提及的问题。
[0011]因此，本专利技术提供包含第一材料纤维和基质材料的纤维聚合物复合材料，所述基质材料与至少部分的所述纤维直接接触，其特征在于，基于全部基质材料，所述基质材料包含至少5重量％的无定形的聚
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α
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烯烃。
[0012]本专利技术还涉及如权利要求书中所述的纤维聚合物复合材料的制备方法，下文将更详细地进行描述。
[0013]本专利技术另外涉及如权利要求书中所述的纤维聚合物复合材料的用途，下文将更详细地进行描述。
[0014]通过使用根据本专利技术的无定形的聚
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α烯烃(APAO)，特别是无定形的高聚丙烯含量的APAO(APP)，可以增大聚丙烯纤维材料和用作基质材料的材料的熔融温度之间的差值(δ)。
[0015]因此，可以使用更低的压实温度，并因此减小纤维的热应力，导致纤维原始性质的更低损失。
[0016]APAO表现出对纤维/纤维材料具有非常好的润湿性，因此可以作为非常薄的膜被施加，或甚至作为水性分散体被喷洒。在压实后获得的所得半成品仍然可以是挠性的(约800至1500MPa的杨氏模量)，并且可以显示出更高的穿透能量值。
[0017]本专利技术的另外的优点在于，如果基质材料仅被施加在纤维材料的一侧上，则所得半成品的触感与未处理的纤维材料的触感相同或几乎相同，因为纤维未(继续)熔融。
具体实施方式
[0018]根据本专利技术的纤维聚合物复合材料、根据本专利技术的纤维聚合物复合材料的制备方法和所述纤维聚合物复合材料的专利技术用途在下文中通过实例的方式来描述，而不旨在将本专利技术限制于这些示例性的实施方案。在下文中指定化合物的范围、通式或类别的情况下，它们应该不仅涵盖明确提及的化合物的相应范围或群组，而且还涵盖包括通过省略个别数值
(范围)或化合物可以获得的化合物的所有子范围和子群组。在本说明书的上下文中引用文件的情况下，它们的内容应完全构成本专利技术的公开内容的一部分，特别是在所涉及的事项方面。在下文中以百分比表示数字的情况下，除非另有说明，否则这些数字为重量百分比。在下文中指定平均值例如摩尔质量平均值的情况下，除非另有说明，否则这些平均值是数值平均值。在下文中说明材料的性质例如粘度等的情况下，除非另有说明，否则这些性质是材料在25℃下的性质。在本专利技术中使用化学(经验)式的情况下，指定的指标不仅可以是绝对数，而且可以是平均值。与聚合物有关的指标优选地为平均值。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】1.纤维聚合物复合材料，其包含选自聚丙烯纤维的第一材料纤维和基质材料，所述基质材料与至少部分的所述纤维直接接触，其特征在于，基于全部基质材料，所述基质材料包含50重量％至100重量％的无定形的富丙烯的聚
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α
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烯烃，所述无定形的富丙烯的聚
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α
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烯烃具有在190℃下小于200Pas的熔体粘度，具有5000至35000g/mol的数均分子量M
n
，具有50000至150000g/mol的重均分子量M
w
，具有
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45至
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20℃的玻璃化转变温度，并且具有95至125℃的软化点，各自通过在本说明书中说明的方法确定。2.根据权利要求1所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述第一材料纤维选自具有通过DSC测定的160℃以上，优选地165℃以上的熔融温度T
m
的聚丙烯纤维。3.根据权利要求1或2所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚
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α
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烯烃具有在190℃下5至150Pas的熔体粘度，所述熔体粘度通过在本说明书中说明的方法确定。4.根据权利要求1至3中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚
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α
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烯烃具有10000至25000g/mol的数均分子量M
n
，所述数均分子量M
n
通过在本说明书中说明的方法确定。5.根据权利要求1至4中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚
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α
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烯烃具有70000至125000g/mol的重均分子量M
w
，所述重均分子量M
w
通过在本说明书中说明的方法确定。6.根据权利要求1至5中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚
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α
‑
烯烃具有4至8，更优选地4.5至7.5的分子量分布(M
w
/M
n
)，所述分子量分布(M
w
/M
n
)通过在本说明书中说明的方法确定。7.根据权利要求1至6中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚
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α
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烯烃具有
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40至
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25℃，最优选地
‑
35至
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25℃的玻璃化转变温度，所述玻璃化转变温度通过在本说明书中说明的方法确定。...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：赢创运营有限公司，
类型：发明
国别省市：