[发明专利]具有改善的纤维-基质粘合性的纤维增强复合材料在审
申请号: | 201880073563.X | 申请日: | 2018-09-26 |
公开(公告)号: | CN111406087A | 公开(公告)日: | 2020-07-10 |
发明(设计)人: | P·戴特迈格;E·杨克;T·舒尔茨;P·胡安;N·尼斯内;M·布林兹洛 | 申请(专利权)人: | 英力士苯领集团股份公司 |
主分类号: | C08J5/04 | 分类号: | C08J5/04;B29C70/40 |
代理公司: | 北京市君合律师事务所 11517 | 代理人: | 何筝;顾云峰 |
地址: | 德国法*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 改善 纤维 基质 粘合 增强 复合材料 | ||
本发明涉及一种纤维增强复合材料(K),其包含:(A)基于该纤维增强复合材料(K)的总重量,≥50重量%的至少一种连续纤维增强材料;和(B)基于该纤维增强复合材料(K)的总重量,50重量%的至少一种基本上无定形的基质聚合物组合物;其中所述至少一种基本上无定形的基质聚合物组合物(B)包含0且≤3重量%的衍生自单体部分的重复单元,特别地衍生自马来酸酐或马来酸的重复单元,所述单体部分适合与所述纤维增强材料(A)的表面相互作用,并且其中小于10%的存在于所述纤维增强复合材料(K)的断裂表面处的增强纤维数量的增强纤维以超过纤维直径的5倍的长度从该断裂表面突出。
发明内容
纤维增强复合材料由嵌埋在聚合物基质中的多个增强纤维组成。复合材料的应用领域是多种多样的。例如,纤维增强复合材料被用于汽车和航空业。在此,纤维增强复合材料可防止基质的破裂或其他碎裂,从而降低了分散的组件碎片造成事故的风险。许多纤维增强复合材料在材料完全失效之前能够在载荷下吸收较高的力。同时,与传统的非增强材料相比,纤维增强复合材料的区别在于高强度、高刚性,并结合低密度以及其他有利特性,例如良好的抗老化性和耐腐蚀性。
纤维增强复合材料的强度和刚性可适应载荷方向和载荷类型。在此,首先,纤维负责纤维增强复合材料的强度和刚度。另外,纤维的排列决定了纤维增强复合材料的机械性能。相比之下,基质主要用于将大部分待吸收的力引入单个纤维中,并用于将纤维的空间排列保持在所需的方向上。由于纤维和基质材料都可以变化,因此纤维和基质材料的多种组合是可能的。
在纤维增强复合材料的制备中,纤维与基质的良好平衡组合起着至关重要的作用。同样,纤维在聚合物基质中的嵌埋强度(纤维-基质粘合)会对纤维增强复合材料的性能产生显著影响。
为了优化纤维-基质粘合并补偿纤维表面与周围聚合物基质之间的“低化学相似性”,对增强纤维进行了定期预处理。为此,定期添加所谓的上浆剂(sizing agent)。通常在制备过程中将这种上浆剂施加到纤维上以改善纤维的可加工性(例如编织、缝纫)。如果上浆剂对于随后的进一步处理是不利的,则必须在另外的加工步骤(如焚烧步骤)中将其除去。在某些情况下,纤维也会在不上浆的情况下进行加工。
为了制造纤维增强复合材料,通常在另外的加工步骤中施加另外的粘合剂。上浆剂和/或粘合剂在纤维表面上形成层,所述层基本上决定了纤维与环境的相互作用。如今有各种各样的粘合剂可用。技术人员可以根据应用领域选择合适的粘合剂与基质纤维和相容的聚合物基质结合使用,以及与纤维结合使用。
一个技术挑战是,一旦纤维增强复合材料完全失效,其可能会发生脆性断裂。因此,例如,在承受高机械应力的成型体的构造中,可能存在由撕裂的部件引起的相当大的事故风险。
尽管有这些机械要求,但也必须满足美学和经济要求。由于纤维增强复合材料具有在各个领域中找到应用的潜力,应该可以生产出具有高质量的表面的纤维增强复合材料而无需其他工作步骤。此外,需要一种经济和环境友好的生产。
因此,期望提供轻质的纤维增强复合材料,其具有广泛的应用,其中不太可能发生完全失效。还希望有良好的光学性能,例如能够由纤维复合材料制造具有光滑表面的各种元件的能力。
纤维增强复合材料应当具有如下特征:易于加工,对常规溶剂基本上是惰性的,具有良好的抗应力开裂性和具有光滑的表面。理想地,纤维增强复合材料不需要粘合促进剂。
WO 2016/170104涉及一种复合材料,其包含a)30至95重量%的热塑性材料,b)5至70重量%的增强纤维;和c)0至40重量%的其他添加剂。提到的热塑性材料具有10至70cm3/10min的MVR(220/10)。
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