纤维复合材料、其用途及其制备方法_4

文档序号:9847973阅读:来源:国知局
ill, Inc. ,New York,第 27、28 和 472 页和 US-PS 3 671 487、3 723 373和3 838 092)。
[0104] 其可W根据已知的方法来制备,例如通过在水性介质中用形成游离自由基的催化 剂,例如过氧二硫酸钢、过氧二硫酸钟或者过氧二硫酸锭在7至71 kg/cm2的压力下和在0至 200°C的溫度下,优选在20至100°C的溫度下,使四氣乙締聚合(进一步的详细内容例如参 见US-A 2 393 967)。根据使用形式,运些材料的密度可W为1.2至2.3 g/cm3,平均粒径可 W为0.05至 1000 皿。
[010引根据本发明优选的氣代的聚締控具有0.05至20皿,优选0.08至10皿的平均粒径 和1.2至1.9旨/畑13的密度。
[0106] 合适的可W W粉末形式使用的氣代的聚締控E为四氣乙締聚合物,其具有100至 1000 WIi的平均粒径和2.0 g/cm3至2.3 g/cm3的密度。合适的四氣乙締聚合物-粉末是商业 常见的产品,并且例如由D证ont公司WTeflon ?的商品名称提供。
[0107] 除了任选的其它的添加剂W外,特别优选的阻燃的组合物含有0.05至5.0重量份, 优选0.1至2.0重量份,特别优选0.3至1.0重量份的氣代的聚締控作为组分E。
[0…引组分F 组分F包含一种或者多种热塑性乙締基(共)聚合物或者聚对苯二甲酸烧二醇醋。
[0109] 适合作为乙締基(共)聚合物F的是至少一种选自乙締基芳族化合物、乙締基氯(不 饱和的腊)、(甲基)丙締酸-(C1-C8)-烷基醋、不饱和簇酸W及不饱和簇酸的衍生物(例如酸 酢和酷亚胺)的单体的聚合物。特别合适的是由W下物质构成的(共)聚合物: F.1 50至99重量份,优选60至80重量份的乙締基-芳族化合物和/或环取代的乙締基 芳族化合物(例如苯乙締、Q-甲基-苯乙締、对-甲基苯乙締、对-氯苯乙締)和/或(甲基)-丙 締酸-(C1-C8)-烷基醋(例如甲基丙締酸甲醋、甲基丙締酸乙醋),和 F. 2 1至50重量份,优选20至40重量份的乙締基氯(不饱和的腊)(例如丙締腊和甲基 丙締腊)和/或(甲基)-丙締酸-(C1-C8)-烷基醋(例如甲基丙締酸甲醋、丙締酸正下醋、丙締 酸叔下醋)和/或不饱和簇酸(例如马来酸)和/或不饱和簇酸的衍生物(例如酸酢和酷亚胺) (例如马来酸酢和N-苯基马来酷亚胺)。
[0110] 乙締基(共)聚合物F是树脂类、热塑性和不含橡胶的。特别优选为F.1苯乙締和 F. 2丙締腊的共聚物。
[0111] 根据F的(共)聚合物是已知的,并且可W通过自由基聚合,特别是通过乳液-、悬 浮-、溶液-或者本体聚合来制备。该(共)-聚合物优选地具有15,000至200,000 g/mol,特别 优选100,000至150,000 g/mol的平均分子量Mw(重均分子量,其通过光散射或者沉降来测 定)。
[0112] 在一个特别优选的实施方案中,F为77重量%的苯乙締和23重量%的丙締腊的重均 分子量Mw为130,000 g/mol的共聚物。
[0113] 根据本发明,所述组合物可W含有一种聚对苯二甲酸烧二醇醋或者由两种或者更 多种不同的聚对苯二甲酸烧二醇醋构成的混合物,其同样适合作为组分F。
[0114] 在本发明的意义上,聚对苯二甲酸烧二醇醋是衍生自对苯二甲酸(或者其可反应 的衍生物,例如二甲醋或者酸酢)和烧二醇、环脂族或者芳脂族的二醇及其混合物的聚对苯 二甲酸烧二醇醋,其例如基于丙二醇、下二醇、戊二醇、己二醇、1,2-环己二醇、1,4-环己二 醇、1,3-环己二醇和环己基二甲醇,其中本发明的二醇组分具有多于2个碳原子。因此,优选 地使用聚对苯二甲酸下二醇醋和/或聚对苯二甲酸丙二醇醋,最优选地使用聚对苯二甲酸 下二醇醋作为组分F。
[0115] 本发明的聚对苯二甲酸烧二醇醋也可W含有最高5重量%的间苯二甲酸作为二酸 的单体。
[0116] 优选的聚对苯二甲酸烧二醇醋可W由对苯二甲酸(或者其可反应的衍生物)和脂 族或者环脂族的具有3至21个C-原子的二醇根据已知的方法来制备(Kunststoff-化n 化 Uch,第 VIII册,第695及 W 下页,Karl-化nser-Ver lag ,Miinchen 1973)。
[0117] 优选的聚对苯二甲酸烧二醇醋含有至少80 mol%,优选至少90 mol%的I,3-丙二醇 基团和/或1,4-下二醇基团,基于二醇组分计。
[0118] 除了对苯二甲酸基团W外,优选的聚对苯二甲酸烧二醇醋可W含有最高20 mol% 的其它的具有8至14个C-原子的芳族二簇酸基团或者具有4至12个C-原子的脂族二簇酸基 团,例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、糞-2,6-二甲酸、联苯-4,4'-二甲酸、班巧酸、己二酸、癸 二酸、壬二酸、环己烧二乙酸和环己烧二甲酸的基团。
[0119] 除了 1,3-丙二醇基团或者1,4-下二醇基团W外,优选的聚对苯二甲酸烧二醇醋可 W含有最高20 mol%的其它的具有3至12个C-原子的脂族二醇或者具有6至21个C-原子的环 脂族二醇,例如1,3-丙二醇、2-乙基-1,3-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、环己 烧-1,4-二甲醇、3-甲基-2,4-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,2,4-S甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,6-己二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2,5-己二醇、1,4-二-((6-?基乙氧基)--苯、2, 2-双-(4-径基环己基)-丙烷、2,4-二径基-1,1,3,3-四甲基-环下烧、2,2-双-(3-0-径基乙 氧基苯基丙烷和2,2-双-(4-径基丙氧基苯基)-丙烷的基团(DE-A 24 07 674、24 07 776、27 15 932)。
[0120] 所述的聚对苯二甲酸烧二醇醋可W通过嵌入相对少量的例如描述于DE-A 19 00 270和US-A 3 692 744中的S元醇或四元醇或者S元簇酸或四元簇酸来支化。优选的支化 剂的实例为均苯=酸、偏苯=酸、=径甲基乙烧、=径甲基丙烷和季戊四醇。
[0121] 值得推荐的是,使用不多于1 mol%的支化剂,基于酸组分计。
[0122] 特别优选为仅由对苯二甲酸或者其可反应的衍生物(例如其二烷基醋,例如对苯 二甲酸二甲醋)和1,3-丙二醇和/或1,4-下二醇制备的聚对苯二甲酸烧二醇醋(聚对苯二甲 酸丙二醇醋和聚对苯二甲酸下二醇醋)和运些聚对苯二甲酸烧二醇醋的混合物。
[0123] 优选的聚对苯二甲酸烧二醇醋还是由W上提及的酸组分的至少两种和/或W上提 及的醇组分的至少两种制备的共聚醋,特别优选的共聚醋是聚对苯二甲酸-(1,3-丙二醇/ 1,4-下二醇)醋。
[0124] 所述的聚对苯二甲酸烧二醇醋通常具有约0.4至1.5 dl/g,优选0.5至1.3 dl/g的 固有粘度,各自在苯酪/邻-二氯苯(1:1重量份)中在25 °C下测量。
[0125] 在一个替代的实施方案中,还可W W与其它聚醋和/或其它聚合物的混合物的形 式,使用根据本发明制备的聚醋,其中在此优选地使用聚对苯二甲酸烧二醇醋与其它聚醋 的混合物。 巧126] 其它的添加剂G 所述组合物可W含有其它常见的聚合物添加剂,例如阻燃增效剂、润滑剂和脱模剂(例 如季戊四醇四硬脂酸醋)、成核剂、稳定剂(例如UV/光-稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、醋交换 抑制剂、水解保护剂)、防静电剂(例如导电炭黑、碳纤维、碳纳米管W及有机的防静电剂,例 如聚亚烷基酸、横酸烷基醋或者含聚酷胺的聚合物)W及染料、颜料、填料和增强剂,特别是 玻璃纤维、矿物增强剂和碳纤维。此外,所述组合物可W含有无机棚化合物,优选棚酸盐的 金属盐,特别是棚酸锋。
[0127]作为稳定剂,优选地使用立体位阻的酪和亚憐酸醋或者它们的混合物,例如 bganox? B900(Ciba Speciality化emicals)。优选地使用季戊四醇四硬脂酸醋作为脱 模剂。此外,优选地加入炭黑作为黑色颜料(例如黑珍珠)。
[0128] 除了任选的其它的添加剂W外,特别优选的模塑料含有0.1至1.5重量份,优选0.2 至1.0重量份,特别优选0.3至0.8重量份的脱模剂,特别优选季戊四醇四硬脂酸醋作为组分 G。
[0129] 除了任选的其它的添加剂W外,特别优选的模塑料含有0.01至0.5重量份,优选 0.03至0.4重量份,特别优选0.06至0.3重量份的至少一种例如选自立体位阻的酪、亚憐酸 醋W及它们的混合物的稳定剂和特别优选Irganox ? B900作为组分G。
[0130] 此外,特别优选PT阳(组分E)、季戊四醇四硬脂酸醋和Irganox B900与基于憐的阻 燃剂的组合作为组分C)。
[0131] 非常特别优选用于本发明的纤维复合材料的组合物仅仅由组分A至E和任选的至 少一种脱模剂(特别是季戊四醇四硬脂酸醋)和任选的至少一种稳定剂(特别是苯酪、亚憐 酸醋或其混合物)组成。
[0132] 已经发现,使用作为基体材料用于浸溃纤维的本发明的组合物可W提供如下的纤 维复合材料,其除了在强度和刚度方面的好的机械性能之外还满足用于轨道车辆中的防火 保护的根据EN 45545-2对于冒烟行为(化(4)、V0F 4和化(max))的防火要求。
[0133] 因此,本发明还包括上述的组合物用于制备纤维复合材料的用途,该纤维复合材 料满足在冒烟行为方面的EN 45545-2的要求,特别是用于制造轨道车辆的构件。
[0134] 此外,由本发明的纤维复合材料制造的构件在根据EN 45545的要求的火焰扩散 (CFE)和热传播(MRHE)方面具有好的性能。
[0135] 所述纤维复合材料具有至少一个由纤维材料构成的纤维层。运样的纤维层是指通 过基本上在一个平面中布置的纤维形成的平面层。所述纤维可W通过其层彼此连接,例如 通过纤维的织物状布置。此外,所述纤维层也可W具有一定量的树脂或其它粘合剂,从而使 所述纤维彼此连接。所述纤维也可W替代地不连接。运种情况是指,所述纤维可W在不消耗 显著的力的情况下彼此分开。所述纤维层也可W具有连接的和未连接的纤维的组合。
[0136] 所述至少一个纤维层嵌入在基于热塑性塑料的基体中。运种情况是指,所述纤维 层至少单侧地,优选两侧被热塑性塑料包围。由热塑性塑料构成的基体的边缘特别形成由 纤维复合材料组成的构件或半成品的外表面。
[0137] 对于所述纤维复合材料,纤维层的数目基本上没有限制。因此,也可W是两个或更 多个纤维层叠加布置的。两个叠加放置的纤维层可W分别单独地嵌入所述基体,从而使它 们分别双侧地被基体包围着。此外,两个或更多个纤维层也可W直接叠加放置,从而使其整 体上被基体包围着。在该情况下,所述两个或更多个纤维层也可W视为一个厚的纤维层。
[0138] 在所述纤维复合材料的一个实施方案中,所述纤维层构成为单向纤维层、织物层 或网格布层、针织品、针织袜或编织物或者无序纤维垫(Wirdasermatte)或非织造织物形 式的长纤维,或者它们的组合。在实验中,使用单向纤维层、织物和网格布达到了所述纤维 复合材料的最好性能。
[0139] 所述纤维材料的纤维(增强纤维)的化学结构可能具有非常不同的类型。优选地, 所述增强纤维具有相比于分别存在的热塑性塑料基体更高的软化
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