纤维复合材料、其用途及其制备方法
【专利说明】纤维复合材料、其用途及其制备方法
[0001] 本发明设及纤维复合材料，其具有至少一个由纤维材料构成的纤维层，该纤维层 嵌入在基于热塑性塑料的基体中。本发明还设及运样的纤维复合材料的用途和制备纤维复 合材料的方法。
[0002] 纤维复合材料在现有技术中是长久已知的，例如W板材形式作为纤维复合材料板 材(Faserverbumlbleche)。具有基于热塑性塑料的基体的纤维复合材料板材在现有技术中 也称为"复合材料片材(composite sheet)"。相对于不具有纤维增强的挤出塑料板材，运种 复合材料片材具有更高的强度和刚度，和甚至接近金属板材的强度和刚度或者甚至可W超 越其。
[0003] 由于复合材料片材相对于金属板材具有相当的金属特性而又具有显著更低的重 量，所W复合材料片材在现有技术中主要用于汽车和飞机的制造，从而在不减弱机械性能 的情况下实现更轻的重量。
[0004] 用于制造复合材料片材的方法例如在现有技术中已知（例如DE 29 48 235 C2)。 [000引在利用复合材料片材或纤维复合材料时，除了重量和机械性能之外，安全性方面 通常也起到重要作用，尤其是在防火性方面。
[0006] 现有技术中已知纤维增强的复合材料，其具有好的防火性能和相应地在厚度< 2 mm时具有V-I或更好的化94-分级。例如，JP 2005239939 A描述了一种具有热塑性聚合物 基体的纤维增强复合材料，其包含憐化合物，例如红憐作为阻燃剂。
[0007] 取决于各个应用领域，所述材料必须满足在火灾情况下的性能方面的各种法律规 定。为了改善在火灾情况下的安全性，法律规定越来越严格，特别是对于轨道车辆领域的标 准EN 45545。已经表明，一些现有技术中已知的还能满足较弱的防火规定的复合材料片材 无法令人满意地满足更严格的规定。运些复合材料片材特别是因此不能用于在轨道交通方 面的用途。
[000引基于热固性塑料的阻燃的纤维复合材料例如在现有技术DE 10 2007 016698 Al 中已知。
[0009] 基于上述现有技术，本发明的目的在于，提供具有好的机械性能和根据标准EN 45545-2的防火要求非常好的冒烟行为(Rauchentwicklung)的纤维复合材料。
[0010] 所述目的根据本发明至少部分通过如下的纤维复合材料实现，其具有至少一个由 纤维材料构成的纤维层，该纤维层嵌入在基于热塑性塑料的基体中，其中基体的组合物包 含： A) 60-95重量份，优选65-90重量份，特别优选70-86重量份的芳族的聚碳酸醋和/或芳 族的聚醋碳酸醋， B) 0-15重量份，优选1-13重量份，特别是1-7重量份的橡胶改性的接枝聚合物， C) 分别具有下述的组成和量的组分C. 1、C. 2或C. 3之一，优选C. 3: C. 1) 1.0-14.5重量份，优选1.5-9.0重量份，更优选2.0-8.0重量份的至少一种结构 (X)的环状憐腊，
其中 R分别是相同或不同的并且表示胺基团，分别任选面化的，优选被氣面化的，Cl-至C8-烷基，优选甲基、乙基、丙基或下基，Cl-至C8-烷氧基，优选甲氧基、乙氧基、丙氧基或下氧 基，分别任选被烷基，优选Cl-至C4-烷基和/或面素，优选氯和/或漠取代的巧-至C6-环烧 基，分别任选被烷基，优选Cl-至C4-烷基和/或面素，优选氯、漠和/或径基取代的C6-至C20-芳基氧基，优选苯氧基、糞氧基，分别任选被烷基，优选Cl -至C4-烷基和/或面素，优选氯和/ 或漠取代的C7-至Cl 2-芳烷基，优选苯基-Cl-至C4-烷基，或面素基团，优选氯，或OH基团； k是1或1-10的整数，优选1-8的数，特别优选1-5， 其中=聚体化=1)的含量为基于组分C.1的50-98摩尔％，优选60-98摩尔％，更优选65-95摩尔％，还更优选70-95摩尔％，特别优选70-90摩尔％和非常特别优选70-85摩尔％， C. 2) 0.1-30.0重量份，优选1.0-15.0重量份，特别优选7.0-12.0重量份的次麟酸的 盐， C. 3) 0-25.0重量份，优选7.0-25.0重量份，特别优选11-20.0重量份的低聚憐酸醋，特 别是双酪A-双(二苯基憐酸醋）， D) 0-30.0重量份，优选0-15.0重量份，特别是0-5.0重量份的滑石，其平均粒径dso为 0?1-20 ym， E) 0.05-5.00重量份，优选0.1-3重量份，特别优选0.1-1.5重量份，特别是0.1-1重量 份的流滴剂， 其中在本申请中优选使所有给出的重量份标准化，从而在所述组合物中的所有组分A+ 化C+D巧的重量份之和为100。
[0011] 通常，所述基体的组合物包含小于等于15重量％，优选小于等于10重量％的接枝聚 合物B)，基于整个组合物。当组分B)的含量基于整个组合物小于等于10重量％时，所述基体 的组合物优选包含基于整个组合物大于等于11重量％的阻燃剂C.3。所述基体的组合物包含 基于整个组合物优选最多20重量％，特别优选最多17重量％，特别是最多15重量%的根据组分 C. 3的阻燃剂。
[0012] 在一个特别优选的实施方案中，所述组合物仅仅由组分A至E组成，其中所述组合 物还可W包含其它常见的添加剂。
[0013] 优选的纤维复合材料因此包含不含有聚醋的组合物作为基体材料。
[0014] 在一个优选的实施方案中，所述组合物还可W包含下述成分： F) 0-15.0重量份，优选2.0-12.5重量份，更优选3.0-9.0重量份，特别优选3.0-6.0重 量份的乙締基(共)聚合物或聚对苯二甲酸烧二醇醋， G) 0-15.0重量份，优选0.05-15.00重量份，优选0.2-10.0重量份，特别优选0.4-5.0重 量份的添加剂， 其中优选使所有给出的重量份标准化，从而在所述组合物中的所有组分A+B+C+D+E+F+ G的重量份之和为100。
[0015] 在一个优选的实施方案中，所述组合物不含有无机阻燃剂和阻燃增效剂，特别是 氨氧化侣、径基氧化侣W及氧化神和氧化錬。
[0016] 优选的实施方案可W单个实施或也可W彼此关联地实施。 巧017] 组分A 适合^发明中作为组分A的芳族聚碳酸醋和/或芳族聚醋碳酸醋是文献中已知的或 可通过文献中已知的方法制备(关于芳族聚碳酸醋的制备，参见例如Schnell, "^emishy and Physics of Polycarbonates", Interscience Publishers, 1964和DE-AS I 495 626、DE-A 2 232 877、DE-A 2 703 376、DE-A 2 714 544、DE-A 3 000 610、DE-A 3 832 396;关于芳族聚醋碳酸醋的制备，例如DE-A 3 077 934)。
[0018] 例如通过二酪与碳酷面优选光气反应和/或与芳族二簇酸二酷面优选苯二甲酸二 酷面的反应，任选地使用链终止剂例如一元酪和任选地使用=官能的或多于=官能的支化 剂，例如=酪或四酪，通过相界面法制备芳族聚碳酸醋。也可W通过二酪与例如碳酸二苯醋 反应由烙体聚合法制备。
[0019] 用于制备芳族聚碳酸醋和/或芳族聚醋碳酸醋的二酪优选是式(I)的那些，
其中 A 是单键、C1-C5-烧撑基、C2-C5-烧叉基、C5-C6-环烧叉基、-0-、-SO-、-CO-、-S-、-S02-、 其上可W稠合任选地包含杂原子的其它芳族环的C6-C12-亚芳基， 或式(II)或(III)的基团
B分别为C1-C12-烷基，优选甲基、面素，优选氯和/或漠， X分别相互独立地为0、1或2， P是1或0,和 R5和R6对于每个Xi是可W单独选择的并且相互独立地为氨或C1-C6-烷基，优选氨、甲基 或乙基， Xl为碳，和 m表示4-7的整数，优选4或5,条件是在至少一个原子Xi上R哺R6同时为烷基。
[0020] 优选的二酪是氨酿、间苯二酪、二径基二酪、双(径苯基)Cl -巧-链烧控、双(径苯 基)C5-C6环烧控、双(径苯基)酸、双(径苯基）亚讽、双(径苯基）酬、双(径苯基)讽和a, a-双 (径苯基)二异丙基苯和运些化合物的环上漠代的和/或环上氯代的衍生物。
[0021] 特别优选的二酪是4,4'-二径基联苯、双酪-A、2,4-双(4-径苯基)-2-甲基下烧、1， 1-双-(4-径苯基)-环己烧、1,1-双-(4-径苯基)-3,3,5-S甲基环己烧、4,4'-二径基二苯基 硫酸、4,4'-二径基二苯基讽和它们的二和四漠化或氯化衍生物例如2,2-双(3-氯-4-径苯 基)-丙烷、2，2-双-(3，5-二氯-4-径苯基)-丙烷或2，2-双-(3，5-二漠-4-径苯基)-丙烷。特 别优选2，2-双(4-径苯基)丙烷(双酪A)。
[0022] 所述二酪可W单独地或作为任意需要的混合物使用。二酪是文献中已知的或可W 通过文献中已知的方法获得。
[0023] 适合于制备热塑性芳族聚碳酸醋的链终止剂例如是苯酪、对氯苯酪、对叔下基苯 酪或2,4,6-S漠苯酪，而且也可W是根据DE-A 2 842 005的长链烷基苯酪，例如4-[2-(2， 4,4-S甲基戊基）]-苯酪、4-(1,3-四甲基下基)-苯酪，或在烷基取代基上总共具有8-20个 碳原子的单烷基苯酪或二烷基苯酪，例如3,5-二叔下基苯酪、对-异辛基苯酪、对-叔辛基苯 酪、对-十二烷基苯酪和2-(3,5-二甲基庚基)-苯酪和4-(3,5-二甲基庚基)-苯酪。要用的链 终止剂的量通常为基于所用的特定二酪的摩尔总数计0.5摩尔%至10摩尔％。
[0024] 所述热塑性芳族聚碳酸醋的重均分子量为15 000-80 000 g/mol，优选为19 000-32 000 g/mol，特别优选为22 000-30 000 g/mol(重均分子量Mw,通过凝胶渗透色谱法GPC W聚碳酸醋作为标准测量）。
[0025] 热塑性芳族聚碳酸醋可W W已知的方式进行支化，特别优选通过引入基于使用的 二酪总量计0.05-2.0摩尔％的=官能或多于=官能的化合物，例如具有=个或=个W上的 酪基团的那些。优选使用直链的聚碳酸醋，更优选基于双酪A的那些。
[0026] 合适的聚碳酸醋不仅有均聚碳酸醋而且有共聚碳酸醋。作为组分A在本发明的共 聚碳酸醋的制备中也可W使用1-25重量％，优选2.5-25重量%的具有径基芳氧基端基的聚二 有机硅氧烷，基于要使用的二酪的总量计。运些是已知的（US 3 419 634 A)并可通过文献 中已知的方法制备。同样合适的是含有聚二有机硅氧烷的共聚碳酸醋；在DE-A 3 334 782 中例如描述了含有聚二有机硅氧烷的共聚碳酸醋的制备。
[0027] 用于制备芳族聚醋碳酸醋的芳族二簇酸二酷面优选是下面二酸的二酷氯：间苯二 甲酸、对苯二甲酸、二苯基酸4,4'-二甲酸和糞-2,6-二甲酸。
[0028] 特别优选比率为1:20-20:1的间苯二甲酸和对苯二甲酸的二酸二酷氯的混合物。
[0029] 在聚醋碳酸醋的制备中也使用碳酷面，优选使用光气作为二官能的酸衍生物。
[0030] 除了上述一元酪之外，可W用于制备芳族聚醋碳酸醋的其它链终止剂是它们的氯 碳酸醋和芳族一元簇酸酷氯，如果合适的话其可W被C1-C22烷基或被面原子取代，W及脂 族C2-C22