[发明专利]由预聚物反应性前体成分开模制造纤维增强的半结晶聚酰胺基质复合材料的方法

说明书

本发明涉及在开模(开放式模具)中制备用纤维增强的(下文中也称作具有“纤维增强体”的)复合材料的方法，特别地通过使用基于预聚物的特定反应性成分(组合物)的挤拉成型，所述反应性成分为由具有大于80℃的高玻璃化转变温度(Tg)和小于280℃的高熔融温度的半结晶聚酰胺制成的热塑性基质的最终聚合物的前体，其中在受控温度下易于浸渍纤维基底并且易于加工(处理)所述复合材料，而没有所述热塑性基质聚合物热降解的风险。将得自该方法的复合材料产品用于如下的结构部件类型的机械应用中：在机动车领域中，在公路、铁路、海洋、航空或航天运输的领域中，或在机械构造(结构)中，或在建筑工业中，或在公园和休闲中，或用于保护免受抛体冲击的面板或防护物的增强体。

EP 0 261 020描述了基于PA 6、11和12的反应性半结晶预聚物用于通过挤拉成型工艺制造热塑性复合材料的用途。如所述的脂族结构的预聚物表现出低的Tg值和在热的条件下不足的机械性能品质。

EP 550 314在其实施例中描述了(非反应性的)共聚酰胺组合物以寻找大于250℃的熔融温度(Tm)和受限的Tg值，列举的大部分实施例具有过低的Tg(<80℃)或过高的Tm(>300℃)。

EP 1 988 113描述了基于10.T/6.T共聚酰胺的模塑组合物，其具有：

-40至95摩尔％的10.T

-5至40摩尔％的6.T。

特别地以具有高于270℃的高熔融温度的聚酰胺为目标。所提及的实施例和图1教导了这些组合物的熔融温度为至少约280℃。

WO 2011/003973描述了组合物，其包括50至95摩尔％的基于包括9至12个碳原子的线性脂族二胺和对苯二甲酸的单元和5％至50％的组合对苯二甲酸与2,2,4-和2,4,4-三甲基己二胺的单元。

US 2011/306718描述了用于具有低Tg值的反应性脂族聚酰胺与具有若干(和许多大于2)酸酐或环氧化物官能团的聚合物结构的扩链剂组合的挤拉成型的方法。

WO 2013/060976描述了基于反应性前体组合物的复合材料方法，所述反应性前体组合物包括具有相同的反应性官能团的反应性预聚物和具有经由加聚与所述预聚物的官能团反应的官能团的非聚合物扩链剂。

WO 2014/064375描述了半结晶聚酰胺预聚物的反应性组合物，但是在所有实施例中对于反应性前体组合物，延伸通过与聚酰胺预聚物不同性质的扩链剂进行。

本发明相对于现有技术克服的第一个缺点涉及纤维或纤维增强体的改善且更均质的浸渍，通过对于目标复合材料的半结晶聚合物基质使用特定的前体成分，其中使用的反应性聚酰胺预聚物的特性容许足够低的粘度以进行对纤维的良好的浸渍和粘附，具有更均匀的由此得到的机械性能水平且同时具有适于所使用的方法的良好反应性以及反应和结晶动力学。

此外，本发明实现在机械性能水平和在较低的温度下的加工性(易于转化(转变))之间的良好的折衷。具体地，本发明的解决方案以半结晶聚酰胺(PA)成分为目标，所述半结晶聚酰胺成分实现在较低温度下的更容易加工以及节约关于实施方法的能量平衡。特别地，这通过经由所述半结晶聚酰胺聚合物组成的特定选择的所述半结晶聚酰胺聚合物的快速可结晶性而实现，并且这同时保持所述最终材料的机械性能水平处于高水平。更特别地，通过根据本发明的方法所使用的反应性前体成分实现更好地控制反应动力学，同时具有所形成的聚合物的快速结晶速率和适于所使用的方法的结晶温度和/或速率。