纤维东纶科技聚合物复合材料

  (19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号7.1(22)申请日2021.04.29(30)优先权数据20174377.02020.05.13EP(85)PCT国际申请进入国家阶段日2022.11.11(86)PCT国际申请的申请数据PCT/EP2021/0612392021.04.29(87)PCT国际申请的公布数据WO2021/228563EN2021.11.18(71)申请人赢创运营有限公司地址德国埃森(72)发明人S塞帕J卡尔格-科奇什(74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司72002专利代理师(51)Int.Cl.C08J5/04(2006.01)B32B5/02(2006.01)B32B5/26(2006.01)D06N3/00(2006.01)D06N3/04(2006.01)(54)发明名称纤维聚合物复合材料(57)摘要本发明涉及包含聚丙烯纤维和基质材料的纤维聚合物复合材料，所述基质材料与至少部分的所述纤维直接接触，其特征在于，基于全部基质材料，所述基质材料包含50重量％至100重量％的无定形的富聚丙烯的聚‑α‑烯烃；涉及所述纤维聚合物复合材料的制备方法；和涉及所述纤维聚合物复合材料的用途。权利要求书2页说明书16页CN1156055311.纤维聚合物复合材料，其包含选自聚丙烯纤维的第一材料纤维和基质材料，所述基质材料与至少部分的所述纤维直接接触，其特征在于，基于全部基质材料，所述基质材料包含50重量％至100重量％的无定形的富丙烯的聚‑α‑烯烃，所述无定形的富丙烯的聚‑α‑烯烃具有在190下小于200Pas的熔体粘度，具有5000至35000g/mol的数均分子量M，具有50000至150000g/mol的重均分子量M，具有‑45至‑20的玻璃化转变温度，并且具有95至125的软化点，各自通过在本说明书中说明的方法确定。2.根据权利要求1所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述第一材料纤维选自具有通过DSC测定的160以上，优选地165以上的熔融温度T的聚丙烯纤维。3.根据权利要求1或2所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚‑α‑烯烃具有在190下5至150Pas的熔体粘度，所述熔体粘度通过在本说明书中说明的方法确4.根据权利要求1至3中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚‑α‑烯烃具有10000至25000g/mol的数均分子量M通过在本说明书中说明的方法确定。5.根据权利要求1至4中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚‑α‑烯烃具有70000至125000g/mol的重均分子量M通过在本说明书中说明的方法确定。6.根据权利要求1至5中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚‑α‑烯烃具有4至8，更优选地4.5至7.5的分子量分布(M)通过在本说明书中说明的方法确定。7.根据权利要求1至6中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚‑α‑烯烃具有‑40至‑25，最优选地‑35至‑25的玻璃化转变温度，所述玻璃化转变温度通过在本说明书中说明的方法确定。8.根据权利要求1至7中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚‑α‑烯烃具有75至130，更优选地80至120，最优选地85至100的在载荷S.A.F.T.下的热稳定性，所述热稳定性通过在本说明书中说明的方法确定。9.根据权利要求1至8中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，所述无定形的聚‑α‑烯烃具有100至115，最优选地105至110的软化点，所述软化点通过在本说明书中说明的方法确定。10.根据权利要求1至9中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，其特征在于，基于所有单体，所述无定形的聚‑α‑烯烃是基于50重量％的程度的丙烯作为单体，并且作为单体的1‑丁烯和乙烯的总和是50重量％，优选地具有0重量％至15重量％的乙烯含量。11.根据权利要求1至10中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：a)提供包含一种或多种选自聚丙烯纤维的纤维的结构，b)使所述结构的至少一侧与富丙烯的无定形的聚‑α‑烯烃接触，所述聚‑α‑烯烃具有在190下小于200Pas的熔体粘度，具有5000至35000g/mol的数均分子量M，具有50000至150000g/mol的重均分子量M，具有‑45至‑20的玻璃化转变温度，并且具有95至125的软化点，各自通过在本说明书中说明的方法确定，CN115605531c)任选地使所述无定形的聚‑α‑烯烃与另外的结构的一侧接触，所述另外的结构包含一种或多种选自聚丙烯纤维的纤维，d)任选地重复步骤b)和c)一次或多次，和e)通过施加115至145，优选地120至140的温度和至少0.2MPa的压力，热处理从步骤b)、c)或d)得到的产物。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过施加所述无定形的聚‑α‑烯烃的膜或分散体，使所述无定形的聚‑α‑烯烃与所述包含一种或多种纤维的结构接触。13.根据权利要求1至10中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料的用途，作为或用于制备增强的制品，特别是挠性带材。14.增强的制品，所述增强的制品包含根据权利要求1至10中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料，或由根据权利要求1至10中的至少一项所述的纤维聚合物复合材料组成。CN115605531纤维聚合物复合材料技术领域[0001]本发明涉及包含第一材料纤维和基质材料的纤维聚合物复合材料，所述基质材料与至少部分的所述纤维直接接触，其特征在于，基于全部基质材料，所述基质材料包含至少5重量％的无定形的聚‑α‑烯烃；涉及所述纤维聚合物复合材料的制备方法；和涉及所述纤维聚合物复合材料的用途。背景技术[0002]在本领域中已知很多类别的用纤维增强的材料，例如聚合物纤维复合材料；碳纤维复合材料；玻璃纤维复合材料；金属纤维复合材料；木材复合材料(纤维素纤维复合材料)，也已知为WPC；和其它复合材料，例如陶瓷复合材料、纳米复合材料、织物复合材料和石墨烯复合材料。[0003]这些不同的复合材料类别通常分为两个子类。所述子类通过被用于嵌入纤维的基质材料的性质来区分。一种基质材料是热固物，例如在固化后通过加热不能变形的热固性塑料。此类热固物例如为大部分的环氧树脂、交联的聚氨酯、交联的不饱和的聚酯树脂。另一种基质材料是热塑性塑料，所述热塑性塑料在加热时会成型，例如聚酰胺或聚烯烃。后者具有令人感兴趣的性质，并且在市场中已知了一段时间。[0004]WO2004103673A2[Propex/BTGInternationallimited]和它的后续申请和授权专利，例如EP1631431B1、US9403341B2、US9873239B2和US2018126708A1描述聚合 物制品的制备方法，所述方法包括以下步骤：(a)形成具有连续的层的铺层(ply)，即(i)由 取向聚合物材料的线料制成的第一层；(ii)聚合物材料的第二层；(iii)由取向聚合物材料 的线料制成的第三层，其中所述第二层具有与所述第一层和所述第三层的峰值熔融温度相 比更低的峰值熔融温度；(b)使所述铺层经受时间、温度和压力的条件，所述条件足以熔融 一定比例的所述第一层，足以完全地熔融所述第二层并且足以熔融一定比例的第三层；并 且压实所述铺层；和(c)冷却压实的铺层。当聚丙烯用作用于全部三层的材料时，使用175 或更高的固结温度(有时也称为压实温度)。热塑性复合材料包含在由100％聚丙烯制成的 自增强聚丙烯基质中的高度取向的聚丙烯带材，所述热塑性复合材料从Pro pe FurnishingSolutions GmbH&Co.KG以商品名 可获得。 [0005] WO 2004028803(A1)[Lankhorst Indutech]描述制品的增强方法，所述方法包括 将拉伸的热塑性聚合物的带材、膜或纱线附着至所述制品的至少一个表面上。所述热塑性 材料具有与所述带材、膜或纱线基本相同的组成。通过热处理和/或通过施加压力的方式， 将带材、膜或纱线％聚丙烯纤维增强的复合材料从Lankhorst Yarns BV以商品名 出售。 [0006] 由聚烯烃热塑性基质材料和基于相同的聚烯烃例如聚丙烯的聚烯烃纤维制成的 聚合物纤维复合材料的主要缺点在于，当将纤维嵌入至所述基质中时，所述纤维部分地熔 融，或暴露于接近于玻璃化转变温度或熔融温度的温度。通常拉伸的并因此高度取向的纤 维用于制备聚合物纤维复合材料，并且此类纤维由于热应力而(部分地)失去(loose)取向， CN115605531 并因此(部分地)失去一些它们的性质。[0007] T.Barany等人(Polymer Testing 28(2009)176‑182)也表明，如果将聚丙烯基质 用于嵌入聚丙烯纤维，则很难不接近聚丙烯纤维的熔融温度。 [0008] US 10384400 B2[Hyundai Motor Company]描述热塑性树脂复合材料的制备方 法，所述方法包括层压基质树脂层和增强树脂层，以制备树脂层压材料，和热粘结所述树脂 层压材料，以及在热粘结所述树脂层压材料的步骤之前，使用接合树脂固定选自所述增强 树脂层和所述树脂层压材料中的一种或多种，所述接合树脂具有小于10:1的拉伸比和150 或更低的熔点(100至150)。增强纤维具有160至180的熔点。该方法具有以下缺点，需 要执行使用接合树脂的另外的固定步骤。 [0009] 因此，本发明解决的问题是提供不具有一个或多个现有技术的缺点的聚合物纤维 复合材料，优选地由聚烯烃热塑性基质材料和基于相同聚烯烃的聚烯烃纤维制成的聚合物 纤维复合材料。 发明内容 [0010] 令人惊讶地，已发现的是在基质材料中的至少5重量％的量的无定形的聚‑α‑烯烃 的使用可以解决一个或多个提及的问题。 [0011] 因此，本发明提供包含第一材料纤维和基质材料的纤维聚合物复合材料，所述基 质材料与至少部分的所述纤维直接接触，其特征在于，基于全部基质材料，所述基质材料包 含至少5重量％的无定形的聚‑α‑烯烃。 [0012] 本发明还涉及如权利要求书中所述的纤维聚合物复合材料的制备方法，下文将更 详细地进行描述。 [0013] 本发明另外涉及如权利要求书中所述的纤维聚合物复合材料的用途，下文将更详 细地进行描述。 [0014] 通过使用根据本发明的无定形的聚‑α烯烃(APAO)，特别是无定形的高聚丙烯含量 的APAO(APP)，可以增大聚丙烯纤维材料和用作基质材料的材料的熔融温度之间的差值 [0015]因此，可以使用更低的压实温度，并因此减小纤维的热应力，导致纤维原始性质的 更低损失。 [0016] APAO表现出对纤维/纤维材料具有非常好的润湿性，因此可以作为非常薄的膜被 施加，或甚至作为水性分散体被喷洒。在压实后获得的所得半成品仍然可以是挠性的(约 800至1500MPa的杨氏模量)，并且可以显示出更高的穿透能量值。 [0017] 本发明的另外的优点在于，如果基质材料仅被施加在纤维材料的一侧上，则所得 半成品的触感与未处理的纤维材料的触感相同或几乎相同，因为纤维未(继续)熔融。 具体实施方式 [0018] 根据本发明的纤维聚合物复合材料、根据本发明的纤维聚合物复合材料的制备方 法和所述纤维聚合物复合材料的发明用途在下文中通过实例的方式来描述，而不旨在将本

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