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、重叠注塑复合结构及其制备方法领域。具体地讲，本发明专利技术涉及聚酰胺复合结构领域。本发明专利技术公开的复合结构具有表面，所述表面的至少一部分由表面聚酰胺树脂组合物制成，并且所述复合结构包含选自非织造结构、纺织物、纤维絮以及它们的组合的纤维材料，所述纤维材料用基质树脂组合物浸渍，其中所述表面聚酰胺树脂组合物选自包含如下物质共混物的聚酰胺组合物：a)一种或多种半芳族聚酰胺(A)，所述半芳族聚酰胺包含衍生自芳族二元羧酸和脂族二胺的重复单元，和b)一种或多种全脂族聚酰胺(B)，所述全脂族聚酰胺选自：包含衍生自脂族二元羧酸和脂族二胺的重复单元的聚酰胺、包含衍生自脂族氨基羧酸的重复单元的聚酰胺、以及衍生自内酰胺的聚酰胺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及复合结构、重叠注塑复合结构及其制备方法领域。具体地讲，本专利技术涉及聚酰胺复合结构领域。
技术介绍
为了使更换用金属部件减轻重量和降低成本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，这些复合材料包括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与聚合物基质的组合而所得的优异物理特性，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特性。在要求很高的应用中，例如机动车和航空应用中的结构部件，由于复合材料具有重量轻、强度高和耐温性的独特组合，因此是所期望的。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量和压力而后成型或再加工，由于不需要固化步骤而减少制造复合结构所需的时间，以及增加回收利用的可能性。实际上，在热塑性塑料的加工过程中，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，聚酰胺尤其适合制造复合结构。因为热塑性聚酰胺组合物具有良好的机械特性、耐热性、抗冲击性和耐化学品性，并且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，所以期望将热塑性聚酰胺组合物用于各种不同的应用中，包括汽车所用的部件、电子/电气部件、家用电器和家具。US 4，255，219公开了可用于形成复合材料的热塑性片材。本专利技术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。然而，由聚酰胺6制成的复合材料可能在典型的最终应用温度范围内例如从低温 (如，-400C )至高温(如，+120°C )表现出机械特性的丧失。为了制造一体化复合结构并提升聚合物的性能，通常需要将一个或多个由聚合物制成的部件“重叠注塑”到复合结构的一部分或全部表面上，以围绕或包封所述表面。重叠注塑涉及将第二聚合物部件直接成型到复合结构的一个或多个表面上，以形成双部件复合结构，其中这两个部件至少在一个界面处彼此粘附。重叠注塑的聚合物与复合结构表面之间因两者的相容性而粘附。期望用来浸渍纤维材料的聚合物组合物(即，基质聚合物组合物)和用来重叠注塑经浸渍的纤维材料的聚合物组合物(即，重叠注塑聚合物组合物)具有良好的粘附性、极佳的尺寸稳定性并且在不利条件(包括热循环)下也能保持其机械特性，以使得复合结构在操作条件下受到保护，从而延长使用寿命。用来浸渍纤维层和重叠注塑经浸渍的层的聚酰胺的实例为半芳族聚酰胺。WO 2007/149300公开了一种半芳族聚酰胺复合材料制品，所述制品包括由含有聚酰胺组合物的纤维增强材料构成的组件、包含聚酰胺组合物的重叠注塑组件和位于两者之间的任选接合层，其中所述聚酰胺组合物中的至少一者为半芳族聚酰胺组合物。据称，本专利技术所公开的结构表现出的物理特性使得这些结构4适合在多种应用中用作金属组件的替代品。遗憾的是，用来浸渍一个或多个纤维增强层和重叠注塑一个或多个经浸渍的纤维层的常规聚酰胺组合物可在重叠注塑聚合物与含有纤维增强材料的组件表面之间表现出较差的粘附性。粘附性差可能会导致在重叠注塑部件的界面处形成裂纹，进而导致机械特性减弱、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的相关问题。需要具有表面的复合结构，使得其表面与重叠注塑树脂之间具有良好的粘附性。专利技术概述令人吃惊的是，专利技术人发现上述提及的问题可通过下述复合结构解决，其具有表面，所述表面的至少一部分由表面聚酰胺树脂组合物制成，并且所述复合结构包含纤维材料，所述纤维材料选自非织造结构、纺织物、纤维絮以及它们的组合，所述纤维材料用基质树脂组合物浸渍，并且其中所述表面聚酰胺树脂组合物选自包含如下物质共混物的聚酰胺组合物a) 一种或多种半芳族聚酰胺(A)，其包含衍生自芳族二元羧酸和脂族二胺的重复单元b) 一种或多种全脂族聚酰胺(B)，其选自包含衍生自脂族二元羧酸和脂族二胺的重复单元的聚酰胺、包含衍生自脂族氨基羧酸的重复单元的聚酰胺、以及衍生自内酰胺的聚酰胺。在第二方面，本专利技术提供了制备本文所述的复合结构的方法。制备本文所述的复合结构的方法包括如下步骤i)用基质树脂组合物浸渍纤维材料，其中复合结构的至少一部分表面由表面聚酰胺树脂组合物制成。在第三方面，本专利技术提供了制备本文所述的复合结构的方法。制备本文所述的复合结构的方法包括如下步骤将表面树脂组合物涂覆到纤维材料表面上，该纤维材料已用本文所述的基质树脂组合物浸渍。在第四方面，本专利技术提供了重叠注塑的复合结构，其包括i)具有表面的第一组件，所述表面的至少一部分由表面聚酰胺树脂组合物制成， 并且所述第一组件包含纤维材料，所述纤维材料用基质树脂组合物浸渍，ii)包含重叠注塑树脂组合物的第二组件，其中重叠注塑树脂组合物和表面聚酰胺树脂组合物相同或不同并选自包含如下物质共混物的聚酰胺组合物a) —种或多种半芳族聚酰胺(A)，和b) —种或多种全脂族聚酰胺(B)(如上所述)，并且其中所述第二组件与所述第一组件在所述第一组件的至少一部分表面上粘附。在第五方面，本专利技术提供了制备本文所述的重叠注塑复合结构的方法。所述方法包括如下步骤用重叠注塑树脂组合物对本文所述的复合结构进行重叠注塑。当将由重叠注塑树脂组合物制成的部件粘附于复合结构表面上时，根据本专利技术的复合结构可实现良好的粘附性。复合结构与重叠注塑树脂之间良好的粘附性导致结构表现出能够较好地耐受随着使用次数增多和时间流逝而出现的结构劣化或分层。专利技术详述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。本专利技术涉及复合结构、制作方法以及用复合结构制成的重叠注塑结构。根据本专利技术的复合结构包含用基质树脂组合物浸渍的纤维材料。复合结构的至少一部分表面由表面聚酰胺树脂组合物制成，所述表面聚酰胺树脂组合物选自包含如下物质共混物的聚酰胺组合物a) —种或多种半芳族聚酰胺(A)，和b) —种或多种全脂族聚酰胺(B)。出于本文的目的，“纤维材料用基质树脂组合物浸渍”是指基质树脂组合物包封并包埋纤维材料从而形成基本上被基质树脂组合物围绕的纤维材料的互穿网状物。出于本文的目的，术语“纤维”被定义为宏观上均勻并在垂直于长度方向的横截面上具有较高的长宽比的主体。纤维横截面可为任何形状，但通常为圆形。纤维材料可以为本领域中技术人员已知的任何合适形式，并且优选地选自非织造结构、纺织物、纤维絮以及它们的组合。非织造结构可选自无规纤维取向的或对齐的纤维结构。无规纤维取向的实例包括但不限于短切和连续的材料，其可为垫、针刺垫或毡的形式。 对齐的纤维结构的实例包括但不限于单向纤维股线、双向股线、多向股线、多轴向纺织物。 纺织物可选自织造形式、针织品、编织品以及它们的组合。纤维材料可以为连续或不连续的形式。取决于复合结构的最终应用以及所需的机械特性，可使用不止一种纤维材料，具体方式为采用若干相同的纤维材料或不同纤维材料的组合，即根据本专利技术的复合结构可包含一种或多种纤维材料。不同纤维材料的组合的实例是这样的组合，其包含布置成中间层的非织造结构例如平面无规垫，以及布置成外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.12 US 61/1773661.复合结构，所述复合结构具有表面，所述表面的至少一部分由表面聚酰胺树脂组合物制成，并且所述复合结构包含纤维材料，所述纤维材料选自非织造结构、纺织物、纤维絮以及它们的组合，所述纤维材料用基质树脂组合物浸渍，其中所述表面聚酰胺树脂组合物选自包含如下物质共混物的聚酰胺组合物a)一种或多种半芳族聚酰胺(A)，和b)一种或多种全脂族聚酰胺(B)，所述全脂族聚酰胺选自包含衍生自脂族二元羧酸和脂族二胺的重复单元的聚酰胺、包含衍生自脂族氨基羧酸的重复单元的聚酰胺、以及衍生自内酰胺的聚酰胺。2.根据权利要求1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.根据权利要求2的复合结构，其中所述纤维材料由玻璃纤维制成。4.根据任何一项前述权利要求的复合结构，其中所述基质树脂组合物由一种或多种聚酰胺制成或选自权利要求1中所述的表面聚酰胺树脂组合物。5.根据任何一项前述权利要求的复合结构，其中所述基质树脂组合物和所述表面聚酰胺树脂组合物相同或不同并选自权利要求1中所述的表面树脂聚酰胺组合物。6.根据权利要求5的复合结构，其中所述基质树脂组合物和所述表面聚酰胺树脂组合物是相同的。7.根据任何一项前述权利要求的复合结构，其中所述聚酰胺组合物的所述一种或多种半芳族聚酰胺(A)与所述一种或多种全脂族聚酰胺(B)的重量比(A B)介于约99 1 至约5 95之间。8.根据任何一项前述权利要求的复合结构，其中所述一种或多种半芳族聚酰胺(A)的二元羧酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、以及它们的混合物。9.根据任何一项前述权利要求的复合结构，其中所述一种或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·N·柯希纳，M·D·维克曼，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：