[发明专利]用聚醚酮酮上胶的纤维

说明书

发明领域

本发明涉及用一个无定形聚醚酮酮涂层上胶的纤维以及包括此类上胶的纤维的增强的聚合物。

相关技术的讨论

对于诸如玻璃纤维和碳纤维的纤维表面存在不同的化学处理，以辅助其处理、改善配混和下游工艺(如注塑模制)的可加工性、并且对于特殊的最终用途的应用改善强度和其他特性。将细丝在形成之后捆束在一起之前，将一种涂料组合物或上胶组合物施加在这些单独细丝的至少一部分表面上以保护它们免于磨损并且辅助加工。上胶组合物可以通过后面的加工步骤来提供保护，例如在其中这些纤维在将这些纤维和纱股缠绕在一个成型卷装件上时经过接触点的那些，将基于水或基于溶剂的上胶组合物进行干燥以去除该水或溶剂(如果已经使用一种溶液将胶料施加到这些纤维上)、从一个卷装件捻绕到一个纱管上、进行整经以将该纱线置于常用作织物中的经纱的非常大的卷装件上、在湿或干的条件下斩断、纺粗纱成更大的纱股捆束或团(group)、进行解缠绕以用作增强物、以及其他的下游工艺中。

此外，上胶组合物当置于纤维上时可以起到双重作用，即，在纤维增强的塑料的生产中增强聚合物基质。在此类应用中，该上胶组合物提供了保护并且还可以提供纤维与聚合物基质或树脂之间的相容性。例如，织造和非织造的织物和毡片、粗纱和斩断的绳股形式的纤维已经用于树脂，如热固性和热塑性的树脂，用于被该树脂浸渍、被其包封、或该树脂的增强。在此类应用中，希望将表面与聚合物树脂之间的相容性最大化而同时改善可加工性和可制造性的方便程度。然而，许多聚合物树脂，尤其是高度结晶的工程性热塑性塑料如结晶聚芳醚酮，并没有展现出到不同纤维表面上的良好粘附性。纤维表面与聚合物树脂基质之间界面处的差的粘附性使得难以充分利用通过将纤维掺入此类基质中潜在可实现的特性改进。此外，迄今为止已经开发的上胶组合物中许多在将纤维预混到工程性热塑性塑料之中典型地要求的高加工温度下具有不令人满意的稳定性。

因此，会希望开发替代的途径来增强工程性热塑性塑料及类似物与不同类型的纤维之间的相容性，从而可以得到具有改善的特性的复合材料。

发明简述

本发明提供了一种上胶的纤维，包括具有一个无定形聚醚酮酮涂层的纤维；并且涉及一种制造上胶的纤维的方法，该方法包括用无定形聚醚酮酮涂覆一种纤维。在另一方面，本发明提供了一种增强的聚合物，该聚合物包括一种聚合物基质以及上胶的纤维，这些纤维包含具有一个无定形聚醚酮酮涂层的纤维。

附图简要说明

图1示出了用PEKK和PEEK上胶的纤维的显微图像、并且证明了具有各种胶料的纤维中的失效模式。

本发明的某些实施方案的详细说明

根据本发明的上胶的纤维有利地是通过用一种包含无定形的(非晶态的)聚醚酮酮的聚合物组合物涂覆纤维而制造的。

适合用于本发明中的无定形聚醚酮酮包含(并且优选地其主要组成或其组成为)由以下化学式I和II所代表的重复单元：

-A-C(＝O)-B-C(＝O)-  I

-A-C(＝O)-D-C(＝O)-  II

其中，A是一个p，p’-Ph-O-Ph-基团，Ph是一个亚苯基，B是对-亚苯基，并且D是间-亚苯基。对该聚醚酮酮中的化学式I∶化学式II(T∶I)的异构体之比进行选择以提供一种无定形聚合物。对于本发明的目的，无定形聚合物是指通过差示扫描热量法(DSC)并没有展现出晶体熔点的一种聚合物。

聚醚酮酮是本领域中所熟知的，并且可以使用任何适当的聚合技术来制备，这些技术包括在以下专利(为所有目的通过引用各自以其整体结合在此)中所描述的方法：美国专利号3,065,205；3,441,538；3,442,857；3,516,966；4,704,448；4,816,556；以及6,177,518。可以采用多种聚醚酮酮的混合物。

具体地说，可以通过改变用于制备聚醚酮酮的不同单体的相对量值而如所希望地调节化学式I∶化学式II之比(在本领域中有时称为T/I之比)。例如，可以通过使对苯二甲酰氯和间苯二酰氯的混合物与二苯醚进行反应来合成一种聚醚酮酮。增大对苯二甲酰氯相对于间苯二酰氯的量值将增大化学式I∶化学式II(T/I)之比。总而言之，具有较高的化学式I∶化学式II之比的聚醚酮酮与具有较低的化学式I∶化学式II之比的聚醚酮酮相比是更加结晶化的。具有的T/I之比为从约55∶45至约5∶35的一种无定形聚醚酮酮特别适合用于本发明中。