[发明专利]经涂覆的纤维及方法

说明书

本文公开了用于聚合物强化的经涂覆的纤维。该经涂覆的纤维包含纤维及围绕该纤维布置的涂层。该纤维具有约250至约3,000的丹尼(denier)。该涂层包含支化聚乙烯亚胺。该纤维以约80重量％至约99.8重量％的量存在于该经涂覆的纤维中，且该涂层以约0.2重量％至约20重量％的量存在于该经涂覆的纤维中，其中重量％为基于该经涂覆的纤维的总重量。本文还公开了产生该经涂覆的纤维的方法。

发明领域

本发明大体上涉及用于聚合物强化的经涂覆的纤维及产生经涂覆的纤维的方法。本发明进一步涉及包含经涂覆的纤维的聚合物复合材料。

发明背景

使用填充剂改进聚合物材料的物理及流变性质在业内已知。例如，尽管事实上聚合物单独原本将用作绝缘体，但将导电填充剂添加至聚合物可赋予所得聚合物复合材料导电性。作为另一实例，将强化填充剂(例如强化纤维)添加至聚合物可赋予所得聚合物复合材料改进的负载、潜变、疲劳性、强度、耐久性及其他性质。

然而，在聚合物复合材料中使用填充剂可产生问题。例如，加载实现具有合意物理及流变性质的聚合物复合材料所需要的填充剂可使得处理(例如复合、挤出、射出模制等)甚为困难。填充剂、尤其纤维填充剂可难以在聚合物基质内分散，且因此组合聚合物与纤维填充剂的常用方法通常产生具有不一致的物理及流变性质的聚合物复合材料。一旦形成聚合物复合材料，则填充剂(例如纤维填充剂)可自聚合物复合材料内的聚合物(例如弹性体)脱层，此负面地影响这些聚合物复合材料的物理及性能性质。

为解决这些问题，通常对组合聚合物的常用方法作出高代价的处理调整(例如增加复合时间及改变复合温度)，以试图产生具有一致的物理及流变性质的聚合物复合材料。此外，对聚合物复合材料作出如纳入处理添加剂的常规改变，以试图(1)利用组合聚合物与纤维填充剂的常用方法产生具有一致的物理及流变性质的聚合物复合材料，及(2)最小化获得具有合意物理及流变性质的聚合物复合材料所需要的纤维填充剂的量。此外，为解决脱层问题，已采用填充剂处理剂，例如用硅烷、间苯二酚-甲醛-乳胶(RFL)、异氰酸酯、环氧和/或包含乙烯基吡啶的三元共聚物晶格(lattices)处理纤维填充剂，以防止纤维填充剂自聚合物复合材料内的聚合物脱层。然而，许多填充剂处理剂为工作场所中的已知刺激物且因此其使用需要防范措施。此外，利用这些处理剂涂覆填充剂可需要复杂且昂贵的涂覆方法以及多个涂覆应用。

因此，仍存在改进的机会。

发明内容和优点

本发明提供用于聚合物强化的经涂覆的纤维及包括经涂覆的纤维的聚合物复合材料。经涂覆的纤维包含纤维及围绕该纤维布置的涂层。纤维具有约250至约3,000的丹尼(denier)。涂层包含支化聚乙烯亚胺。纤维以约80重量％至约99.8重量％的量存在于经涂覆的纤维中，且涂层以约0.2重量％至约20重量％的量存在于经涂覆的纤维中，其中重量％为基于经涂覆的纤维的总重量。

本发明还提供产生经涂覆的纤维的方法。该方法包括提供纤维、提供涂层组合物及将涂层组合物施加至纤维以形成经涂覆的纤维的步骤。

本文所公开的经涂覆的纤维可有效地产生并容易地分散于多种聚合物中。由于经涂覆的纤维容易地分散于多种聚合物中，故在聚合物复合材料中纳入经涂覆的纤维通常产生具有合意物理及流变性质的聚合物复合材料。此外，可使用组合聚合物与经涂覆的纤维的常用方法来产生具有一致的物理及流变性质的聚合物复合材料。

图式简单说明

在结合以下附图考虑时通过参考以下详细说明本发明的其他优点将容易地理解且同时将更好地理解。

图1为包含单股的经涂覆的纤维的放大横断面透视图。

图2为包含3股的经涂覆的纤维的放大横断面透视图。

图3为在Nanotronics nSpec 3D上逆机器方向所获得的实施例聚合物复合材料1(其包含实施例1的经涂覆的纤维)的表面形貌影像。