[发明专利]包含特定聚碳酸酯组合物作为基质材料的多层复合材料

说明书

本发明涉及复合材料，其包含一个或多个由纤维材料构成的纤维层和基于芳族聚碳酸酯的基质材料。该（一个或多个）纤维层在此嵌入在基质材料中。本发明进一步涉及用于制备该纤维复合材料的方法，包含多个纤维复合材料层的多层复合材料和该复合材料用于制备构件或壳体部件或壳体的用途以及该部件、壳体部件或壳体本身。

本发明涉及纤维复合材料，其包含一个或多个由纤维材料制成的纤维层和基于聚碳酸酯的组合物作为基质材料，并涉及由至少两层纤维复合材料制成的多层复合材料。所述（一个或多个）纤维层在此嵌入在基质材料中。本发明进一步涉及用于制备该纤维复合材料或多层复合材料的方法，以及由该（多层）复合材料制成的构件或壳体部件。

具有基于热塑性塑料的基质的含纤维的多层复合材料在下文和现有技术中均称为“有机片材”。

与没有纤维增强的挤出塑料板材相比，这种有机片材具有更高的强度和刚度，甚至延伸到金属板的强度和刚度或者可以甚至超过其。这种材料例如作为电子和IT工业中以及汽车和飞机工业中的壳体部件的重要性不断增加。这些复合材料具有高刚度，同时具有优异的机械性能。与诸如钢之类的传统材料相比，它们还具有明显的重量优势。由于应用领域，所使用的材料需要具有高的阻燃性。

这种多层复合材料的其他应用领域是其中需要轻质和承重结构的领域。除了已经提到的汽车领域——例如用于后备箱门、车顶模块、车门模块、横梁（Montageträger）、前端和后端配置、仪表板等——以及用于飞机制造外，其是商用车辆制造、轨道车辆领域，以及用于日常用品，例如家用电器。

这种聚合物支承的多层复合材料的另一个优点是由于不存在钢而减少或完全排除的腐蚀风险。

已知可以由纤维层如玻璃纤维层或碳纤维层与热塑性材料组合着制造多层复合材料。合适的热塑性基材材料原则上是多种热塑性塑料，如聚乙烯或聚丙烯，聚酰胺，例如聚酰胺-6、聚酰胺-6.6、聚酰胺-6.12，聚碳酸酯，特别是基于双酚A的芳族聚碳酸酯，热塑性聚氨酯，聚甲醛，聚苯醚，苯乙烯聚合物，例如聚苯乙烯，和含苯乙烯的共聚物，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-丙烯腈共聚物，聚四氟乙烯，聚芳族化合物，例如聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚丙烯酸酯或聚酰胺酰亚胺、聚喹喔啉、聚喹啉或聚苯并咪唑，聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚丙烯腈或聚乙烯基化合物如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯，聚乙烯酯，例如聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯基醚、聚乙烯基内酰胺、聚乙烯基胺和所述聚合物的混合物。

例如，在EP 2 886 305 A1中描述了含连续纤维的复合材料的制备。这里还提到使用聚碳酸酯作为基质材料。

WO2012/123302A1中描述了用于制备纤维复合材料的有利方法。在该方法中，在熔融施涂之后，进行压力-剪切-振动作用，只要粗制纤维复合材料层的温度高于所述聚合物的玻璃化转变温度，由此使聚合物熔体有效地进入到粗制纤维复合材料层的整体纤维体积结构中。通过压力-剪切-振动作用，有效地驱除仍存在于粗制纤维复合材料层内的气体体积。

已经发现，本领域技术人员认为适合作为制备纤维复合材料的基质材料的基于聚碳酸酯的组合物不能同时通过这种有利的方法加工以得到纤维复合材料和产生具有良好阻燃性能的多层复合材料。这种聚碳酸酯组合物不具有足以在纤维层的纤维和聚碳酸酯相之间实现紧密接合的浸渍性能。这种效应也被称为纤维与基质偶联不足并导致不利的性能，例如脆性提高和机械性能较差。此外，在纤维复合材料的表面上观察到升高的粉尘形成，因为纤维的（机械）磨损高于在良好的纤维-基质偶联的情况。所提到的效应还可导致较差的阻燃性能。为了改善在所述有利方法中的纤维偶联，可以调整聚合物基质的粘度。这通过可用的聚碳酸酯容易实现。聚碳酸酯作为基质材料的另一个优点在于已知的好的机械性能，特别是韧性。韧性的基质材料与硬性的纤维的组合据信得到改善的纤维复合材料。