[发明专利]用于浸渍纤维基材的液体(甲基)丙烯酸类浆料、浸渍纤维基材的方法、在聚合预浸渍基材后获得的复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于浸渍纤维基材的液体(甲基)丙烯酸类浆料。

更特别地，本发明涉及主要含有甲基丙烯酸类或丙烯酸类组分和用于改善聚合该浆料后获得的热塑性基质的耐火性的阻燃剂的粘性液体(甲基)丙烯酸类浆料。本发明还涉及用所述液体粘性浆料浸渍纤维基材或长纤维的方法。本发明还涉及用所述浆料浸渍过的纤维基材，其可用于制造复合材料部件。

本发明还涉及制造由复合材料制成的机械部件或结构元件的方法，并涉及由经由该方法获得的复合材料制得的机械部件或结构元件。

现有技术

在其使用过程中必须承受高应力的机械部件广泛地由复合材料制造。复合材料是两种或多种不相混溶的材料的宏观组合。该复合材料由至少一种构成基质（即确保结构内聚力的连续相）的材料和增强材料组成。

使用复合材料的目的在于获得由其各组分在单独使用时无法获得的性能品质。因此，复合材料尤其因其与均质材料相比更好的机械性能（更高的拉伸强度、更高的拉伸模量、更高的断裂韧性）以及其低密度而广泛用于多个工业领域，例如建筑、汽车、航空、运输、休闲、电子和运动。

考虑到工业规模中的体积，最重要的一类是具有有机基质的复合材料，其中该基质材料通常为聚合物。该聚合复合材料的基质是热塑性聚合物或热固性聚合物。

热固性聚合物由交联的三维结构组成。该交联通过固化预聚物中的反应性基团来获得。固化可以例如通过加热该聚合物链以便永久地交联和硬化该材料来获得。为了制备该聚合复合材料，将预聚物与其它组分，如玻璃珠粒或纤维混合，或者润湿或浸渍所述其它组分并随后固化。用于热固性聚合物的预聚物或基质材料的实例是不饱和聚酯、乙烯基酯和环氧或酚类材料。

热固性聚合物基质的主要缺陷是其交联。该基质不能容易地塑造成其它形式。一旦该聚合物交联，该形式被固定。这也使得难以回收该热固性复合材料和包含所述热固性复合材料的制得的机械或结构部件或制品，其在水泥厂中燃烧或弃置到垃圾场。

为了允许热成型和回收，优选使用热塑性聚合物。

热塑性聚合物由直链或支链聚合物组成，其并非交联的。加热该热塑性聚合物以混合制造该复合材料所需的成分，并冷却以固定最终的形状。这些熔融的热塑性聚合物的问题在于它们的非常高的粘度。为了制备基于热塑性聚合物的聚合复合材料，热塑性聚合物树脂，通常称为“浆料”，用于浸渍增强材料，例如纤维基材。一旦聚合，该热塑性聚合物浆料构成该复合材料的基质。在浸渍时，该浸渍浆料的粘度必须控制和调节，以便不会过于流动或过于黏稠，以便恰当地浸渍该纤维基材的各条纤维。当润湿为局部的时候，取决于该浆料是否过于流动或过于黏稠，分别出现“裸露”区域（即未浸渍区域）和其中在纤维上形成聚合物液体（这是产生气泡的原因）的区域。这些“裸露”区域和这些气泡导致在最终的复合材料中出现缺陷，这尤其造成最终复合材料的机械强度的损失。解决该问题的浆料由申请人开发并描述在尚未公开的专利申请FR1159553或其PCT同族WO2013/056845以及FR1256929或其PCT同族WO2014/013028中。

此外，立法越来越多地要求材料是阻燃的，尤其在建筑和铁路领域。用于公共场所的材料，尤其是如果它们是受限的，由此必须承受耐火性测试。此外，环境的制约也强令阻燃剂制剂不含任何卤素，因为在燃烧过程中，卤代阻燃剂存在释放酸性和有毒气体的风险。

但是，添加阻燃剂不应扰乱浸渍浆料的粘度，以便恰当地浸渍该现为基材的各纤维和避免在最终复合材料中出现缺陷。添加此类阻燃剂还应当不削弱在聚合预浸渍纤维基材后获得的复合材料的热塑性性质。

专利申请US2005/0143503描述了聚集粒子形式的阻燃剂、该粒子由99.99%至80%的(二)亚膦酸盐和0.01%至20%的可以基于丙烯酸酯的聚合粘合剂组成。

国际专利申请WO2005/061606描述了用化合物（F1）、化合物（F2）和化合物（F3）的混合物阻燃处理热塑性聚合物，所述化合物（F1）类似于本发明中使用的式（I）的亚膦酸盐化合物，所述化合物（F2）是磷酸与三聚氰胺的反应产物和/或磷酸与三聚氰胺缩合衍生物的反应产物，并且所述化合物（F3）是三聚氰胺缩合衍生物。

专利DE2447727和DE2252258分别描述了在(二)亚膦酸盐的帮助下获得阻燃性的聚酰胺或聚酯。

专利申请EP1013713描述了多层结构，包含已经在卤代化合物的帮助下获得阻燃性的甲基丙烯酸类组合物的层和热塑性聚合物如PVC的层。