[发明专利]具有改善的热老化和夹层粘结强度的复合结构

说明书

发明领域

本发明涉及具有改善的热老化和夹层粘结强度的复合结构、制备它们的方法、以及最终用途的制品的领域。

背景技术

为了替换金属部件以减轻重量和降低成本并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，这些复合材料具有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和聚合物基质的组合而产生的优异物理性能，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性能。

在要求很高的应用中，例如机动车和航空航天应用中的结构部件，由于复合材料具有重量轻、高强度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。基于热塑性树脂的复合结构相对于基于热固性树脂的复合结构表现出若干优点，所述优点包括通过施热和压力被后成型或再加工的能力。另外，由于不需要固化步骤而减少了制备所述复合结构所需的时间，并且它们具有提高的回收利用的可能性。

在热塑性树脂中，聚酰胺尤其适于制造复合结构。由于热塑性聚酰胺组合物的良好机械性能、耐热性、抗冲击性和耐化学品性，并且人们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，因此期望将热塑性聚酰胺组合物用于各种不同的应用中，包括机动车中所用的部件、电气/电子部件、家用电器和家具。

为了改善制备复合结构和整体复合结构的制造方法并使纤维材料的混合和浸渍更容易、更快和均匀，已开发了多种方法以降低聚合物基质的熔融粘度。通过具有低熔融粘度，聚合物组合物流动更快，并且因此更易于加工。通过降低聚合物基质的熔融粘度，可缩短实现期望的混合度所需的时间，从而提高总体制造速度并因此导致产量提高。

然而，使用低熔融粘度的聚酰胺组合物来改善或加速纤维材料的混合或浸渍，可导致复合结构因不良的机械性能和热老化性能而对要求很高的应用例如机动车领域而言不理想。

向聚合物基质组合物中加入热稳定剂可允许更高的浸渍温度，这使得聚合物基质组合物的粘度降低，但是这些热稳定剂也可妨碍重叠注塑性树脂的粘附性。

US 7,763,674公开了用碘化铜/碘化钾混合物热稳定的纤维增强的聚酰胺组合物。

US 2010/0120959公开了包含过渡金属离子改性的粘土作为热稳定剂的聚酰胺组合物。用于改性粘土的金属离子是选自元素周期表的第IB族、第VIIB族、第VIIB族和第VIII族中的过渡金属，以及它们的组合。

US 2009/0269532提出了包含至少一个稳定层的多层结构。稳定层用以碘化铜和碘化钾计0.5％的稳定剂稳定。该稳定剂由10％的碘化铜、80％的碘化钾和10％的硬脂酸锌构成。

US 2008/0146718公开了非纤维增强的热塑性模塑组合物，该组合物包含金属粉末作为热稳定剂，其中所述金属粉末具有最大1mm的重均粒度，并且所述金属粉末中的金属选自元素周期表的第VB族、第VIIB族、第VIIB族和第VIIIB族中的元素金属，以及它们的混合物。

US 7,811,671公开了包含聚酰胺组合物的膜，所述组合物使用碘化钾和碘化亚铜以及硬脂酸镁基料作为热稳定剂。

FR 2,158,422公开了由低分子量聚酰胺基质和增强纤维制成的复合结构。由于聚酰胺的低分子量，所述聚酰胺具有低粘度。聚酰胺基质的低粘度使得增强纤维有效的浸渍。

US 7,323,241公开了由增强纤维和具有星形结构的支化聚酰胺树脂制成的复合结构。本发明所公开的具有星状结构的聚酰胺据说在熔融状态下表现出高流动性，因此可能很好地浸渍增强纤维以形成具有良好机械性能的复合结构。

WO 2007/149300公开了半芳族聚酰胺复合材料制品，其包括包含纤维增强材料的组件、包含聚酰胺组合物的重叠注塑的组件、和其间任选的接合层，所述纤维增强材料包含聚酰胺基质组合物，其中聚酰胺组合物中的至少一种是半芳族聚酰胺组合物。

然而，仍然存在对于以下重叠注塑的复合结构的需要，所述复合结构包含可快速且有效地浸渍纤维材料的基质树脂组合物，并且其中所述重叠注塑的复合结构表现出良好的长期热稳定性和夹层粘附性。

发明内容

本文所公开的并且受权利要求书保护的是复合结构，所述复合结构包括：

第一组件，所述第一组件包含：

聚酰胺基质树脂组合物，该组合物包含