[发明专利]热塑性长纤维复合材料，其制造方法和由其得到的制品

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年6月10日提交的美国临时申请60/689,475的优先权，该临时申请全部引入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及热塑性长纤维复合材料，其制造方法和由其得到的制品。

发明背景

长纤维复合材料不同于其他复合材料之处在于，纤维加强物比其他复合材料中使用的纤维加强物具有明显较大的纵横比(aspect ratio)。纵横比定义为纤维的长度和直径之比。长纤维复合材料通常采用置于热塑性聚合物中的玻璃长纤维。长纤维复合材料可以采用几种方式制造，其中之一称为挤拉(pultrusion)。挤拉的长纤维复合材料被用来制造用于汽车、电子设备、计算机等的各种制品。

热塑性材料和玻璃纤维本质上通常是电绝缘的，因此在要求静电消散(electrostatic dissipation)或电磁屏蔽(electromagnetic shielding)的应用中是无用的。由此，使用玻璃纤维的挤拉长纤维复合材料不能用于要求导电性的应用中。因此，希望制造导电的且可以用于要求静电消散的应用中的长纤维复合材料。

发明内容

本发明公开了一种导电长纤维复合材料，包括：热塑性树脂；碳长纤维；和玻璃长纤维；其中碳长纤维和玻璃长纤维的长度大于或等于约2毫米，且其中导电长纤维复合材料在模塑成制品时显示表面电阻率小于或等于约10⁸欧姆每平方厘米且缺口艾佐德冲击强度大于或等于约10千焦每平方米。

本发明也公开了制造导电长纤维复合材料的方法，包括以下步骤：将碳长纤维复合材料和玻璃长纤维复合材料共混，以制备导电长纤维复合材料；其中碳长纤维复合材料包括置于第一热塑性树脂中的长度大于或等于约2毫米的碳长纤维；且其中玻璃长纤维复合材料包括置于第二热塑性树脂中的长度大于或等于约2毫米的玻璃长纤维。

本发明还公开了制造导电长纤维的方法，包括以下步骤：经由包含第一熔融热塑性聚合物的第一浸渍浴挤拉(pultruding)包含碳纤维的第一粗纱；用第一熔融热塑性聚合物浸渍该碳纤维，得到碳长纤维复合材料；经由包含第二熔融热塑性聚合物的第二浸渍浴挤拉包含玻璃纤维的第二粗纱；用第二熔融热塑性聚合物浸渍该玻璃纤维，得到玻璃长纤维复合材料，以及模塑该碳长纤维复合材料和玻璃长纤维复合材料，形成导电长纤维复合材料。

最后，本发明公开制造导电复合材料的方法，包括以下步骤：经由包含熔融热塑性聚合物的浸渍浴挤拉包含碳纤维和玻璃纤维的粗纱；用熔融热塑性聚合物浸渍碳纤维和玻璃纤维，得到导电长纤维复合材料；以及模塑导电长纤维复合材料形成制品，其中该制品的表面电阻率小于或等于约10⁸欧姆每平方厘米，且缺口艾佐德冲击强度大于或等于约15千焦每平方米。

具体实施方式

在以下描述和实施例中更具体地描述本发明，所述描述和实施例意指仅仅是说明性的，因为其中大量的改进和变化对本领域技术人员都将是显而易见的。在说明书和权利要求书中使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”可以包括复数形式的指代物，除非本文另有明确说明。同样，在说明书和权利要求书中使用的术语“包含”可以包括具体物“由...组成”和“主要由...组成”。另外，本文中公开的所有范围都包括端点且是独立可组合的。

本文使用的近似语可用来改变任何数量表述，该数量表述可以改变而不引起其涉及的基本功能发生变化。因此，由一种或多种术语如“大约”和“基本上”修饰的数值在一些情况下可以不限于指定的精确数值。在至少一些情况中，所述近似语可以反映测量数值的仪器的精密度。

本发明公开的是可用于需要静电消散和/或电磁屏蔽的应用中的导电长纤维复合材料。该导电长纤维复合材料包括热塑性聚合物，玻璃纤维和碳纤维。在复合材料中的玻璃纤维和碳纤维均是长纤维，即，它们的长度为约2～约50毫米。通常使用包括挤拉的工艺来制造该导电长纤维复合材料。静电消散电荷的能力使得由这些复合材料制造制品可以经静电涂刷。