[发明专利]高强度聚偏二氟乙烯复合材料

说明书

本发明涉及含氟聚合物复合材料，其具有含官能化含氟聚合物组合物的含氟聚合物基质，并用纤维增强。纤维可以是短切纤维、长纤维或它们的混合物，并且含氟聚合物基质优选基于聚偏二氟乙烯。可以将上胶或未上胶的任何类型的纤维与官能化的含氟聚合物基质组合物一起使用，以形成含氟聚合物复合材料。

发明领域

本发明涉及含氟聚合物复合材料，其具有含官能化含氟聚合物组合物的含氟聚合物基质，并用纤维增强。纤维可以是短切纤维、长纤维或它们的混合物，并且含氟聚合物基质优选基于聚偏二氟乙烯。可以将上胶或未上胶的任何类型的纤维与官能化的含氟聚合物基质组合物一起使用，以形成含氟聚合物复合材料。

发明背景

已知含氟聚合物，例如基于偏二氟乙烯CF₂＝CH₂(VDF)的含氟聚合物具有出色的机械稳定性能，非常好的化学惰性，较低的表面能，电化学稳定性和良好的耐老化性。这些品质在各种最终用途应用中得到了利用。糟糕的是，由于其惰性，很难将含氟聚合物结合到其他材料上或使其与其他材料良好粘合。

官能团已被添加到含氟聚合物中，以增加与其他材料的粘合性，增加一定水平的亲水性和润湿性，并提供反应性位点，例如用于交联和随后的化学改性。官能团已经通过几种方式添加，例如通过官能单体与含氟单体的直接共聚，以及通过聚合后接枝机理，例如将马来酸酐接枝到聚偏二氟乙烯均聚物或共聚物上(如US 7,241,817中所述)，以形成可得自阿科玛公司(Arkema Inc.)的ADX树脂。WO 2013/110740和US 7,351,498还描述了通过单体接枝或通过共聚来使含氟聚合物官能化。

已知纤维在许多类型的聚合物复合材料中用作增强材料。长纤维可以上胶或涂覆有聚合物或预聚物，该聚合物或预聚物可充当粘合剂以将纤维固定在一起或起到与长纤维复合材料的聚合物基质相容或反应的作用。然后可以通过一系列不同的方法用聚合物基质浸渍上胶的长纤维，以形成带材或片材。然后通过一系列不同的方法(压缩成型，自动铺带等)将该浸渍的片材或带材固结为最终制品，以制造固结的热塑性复合材料制品。由长纤维制成的制品通常包含至少45重量％，优选大于50重量％，并且经常大于60至70重量％的增强纤维。

在连续纤维制品中，制品的性质受纤维性质支配，聚合物充当粘合剂/基质以将纤维保持在一起。

US 8,883,898公开了用已被官能化的含氟聚合物浸渍连续纤维，所述官能化优选通过用马来酸酐接枝来进行。

已经针对不同的聚合物基质开发了不同的纤维上胶剂，以改善上胶纤维与基质聚合物之间的相容性。不幸的是，当前的纤维上胶剂与含氟聚合物的相容性差。没有良好的相容性，因此在纤维与含氟聚合物基质之间没有良好的分布和良好的粘合性，使用纤维增强材料的好处还没有得到充分实现。

令人惊讶地，现已发现，使用官能化的含氟聚合物基质以及经过处理或上胶以包含官能团的纤维，会导致纤维与基质发生化学相互作用，这种相互作用可改善纤维对基质的粘附性，从而提高了复合材料的拉伸和挠曲强度。

发明概述

本发明涉及纤维增强的含氟聚合物复合材料，其具有官能化的含氟聚合物组合物基质，和纤维。基质占复合材料的2至100重量％，优选10至100重量％，最优选40至60重量％，并且所述纤维为15至60重量％。

官能化的含氟聚合物基质可以是：

a)包含长含氟聚合物嵌段和一个或多个短聚丙烯酸末端嵌段的含氟聚合物嵌段共聚物；

b)具有含氟聚合物主链以及一个或多个接枝官能团的接枝共聚物，其中在一个实施方式中，接枝单体不是马来酸酐；

c)具有官能共聚单体单元作为主链聚合物的一部分的含氟聚合物；

d)非官能含氟聚合物和相容性官能非氟聚合物的混合物；