[发明专利]热塑性组合物和预浸体、由所述预浸体制得的复合材料以及所述复合材料的用途

说明书

发明领域

本发明涉及热塑性复合材料的领域。本发明更特别地涉及氟化的阻燃性热塑性组合物、由该组合物制备的预浸体和包含所述预浸体的复合材料以及所述材料的能够实现制造的方法和用途。另外，本发明涉及热塑性预浸体用于制造耐火的复合材料的用途。

背景技术

用于装配(fitting out)飞机、火车、船只和公共汽车的内部以及用于公共建筑物的由复合材料制得的部件尤其必须满足与材料的火灾行为(燃烧行为，fire behavior)相关的标准。这些标准尤其考虑了火灾反应(fire reaction)、烟雾排放、烟雾的毒性、和材料在火灾期间释放的热。这些标准目的在于通过如下确保运输工具使用者或建筑物使用者的最佳安全性：使他们能够撤离发生火灾的地点，这要求构成其的材料不助长火势的发展并且不产生烟雾，或者要求燃烧产物是无毒的。在这些标准中，可以举例的方式提及，应用于铁路运输工业的EN 45545、用于航空工业的FAR 25.853和相应的AITM、用于海运工业的IMO MSC 653和61以及用于建筑的ASTM E84。

在最严格的标准(特别地对于在某些国家中装配飞机、船只或火车的内部)的情形中，只可使用基于酚醛树脂的复合材料。然而，这些酚醛树脂具有许多缺点，也就是：由于树脂中酚和甲醛的存在以及在硬化剂中高度腐蚀性酸的存在而造成的使得可模塑部件的组分的毒性；部件的低机械性能水平，尤其是低挠曲应力和剪切应力；低的对UV的耐受性，缺乏方式回收部件寿命结束时的部件或制造废料；难以组装部件以连接至基于酚醛树脂的复合材料；低的对涂料(漆)或胶粘剂的粘附性，迫使需要使用底胶(primer)，以及几个月的酚醛预浸体(prepreg)的相对短的稳定性，并且必需控温储存。

还可使用聚苯硫醚树脂，但它们非常高的成本限制其在航空业中的使用。此外，由于以下原因，这些树脂的使用造成问题：这些树脂只能以用纤维增强剂增强的片材形式提供，这只使得可以相对简单的形式模塑部件；需要非常高的模塑温度软化树脂，典型地高于300℃；低的对涂料的粘附性；其低的对UV的耐受性；以及其低强度。

因此仍存在开发克服上述缺点的新型复合材料的需要。

申请人已经描述了，例如在文件EP 2 160 275和EP 2 586 585中，制备具有在最高达至少90℃的温度几乎不变的高机械性能性质(特别地在模量、耐热蠕变性和断裂应力方面)的多种热塑性复合材料。这些材料旨在用于制造机械或结构部件，例如火箭或飞机的前缘(nose)、翼或座舱；海上软管增强件；机动车车身组件，机动车发动机底盘组件或支撑部件；或在建筑、或桥梁和道路领域中的结构组件。

已经发现，通过从表征已知的热塑性复合材料的若干参数选择，可提供新型的组合物和复合材料，其除了良好的机械性质之外还具有显著的耐火性质和良好的烟雾和毒性性质，使得它们特别适合于制造用于装配飞机、火车、船和公共汽车的内部以及用于公共建筑的半结构性应用的部件。

发明概述

本发明首先涉及阻燃性组合物，其包括接枝有极性羧基官能团的氟化的热塑性聚合物和纤维增强剂，所述纤维增强剂由至少一种连续的无机或有机纤维组成(包括至少一种连续的无机或有机纤维)。

根据一种实施方式，可通过将至少一种(个)极性羧基单体接枝到氟化的聚合物而得到该接枝的氟化的聚合物，所述极性羧基单体承载例如至少一个羧酸或酸酐官能团。

根据一种实施方式，所述连续的无机或有机纤维是单向的且具有大于1000的纵横比。

根据第二个方面，本发明的主题是由所述阻燃性组合物组成的(包括所述阻燃性组合物)的热塑性预浸体。

根据一种实施方式，预浸体中的所述无机或有机纤维的重量含量为30-90％，优选地40-80％，有利地45-65％且甚至更优选地50-60％。

根据另一方面，本发明涉及包括所述预浸体的复合材料。

根据一种实施方式，该复合材料是整体型的(monolithic type)，也就是说其仅由预浸体组成。

根据另一种实施方式，该复合材料是夹心型的(sandwich type)，其包括在两个由预浸体组成的外皮(skin)之间的芯材料。

本发明的另一方面的目标在于不同的用于制造本发明的复合材料的方法，也就是说在二维部件的情况中的连续层压，以及在三维部件的情况中的真空模塑和热压缩。