專利名稱：重疊注塑的聚酰胺復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法的領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及聚酰胺重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了替換金屬部件以減輕重量和降低成本并同時(shí)保持相當(dāng)?shù)幕蚋鼉?yōu)的機(jī)械性能，開(kāi)發(fā)了基于復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合材料具有包含纖維材料的聚合物基質(zhì)。隨著對(duì)此領(lǐng)域關(guān)注度的日益增長(zhǎng)，已設(shè)計(jì)了纖維增強(qiáng)的塑性復(fù)合結(jié)構(gòu)，原因在于其具有由纖維材料和聚合物基質(zhì)的組合而產(chǎn)生的優(yōu)異物理性能，并且這些纖維增強(qiáng)的塑性復(fù)合結(jié)構(gòu)已用于多種最終應(yīng)用中。已開(kāi)發(fā)了多種制造技術(shù)來(lái)改善聚合物基質(zhì)對(duì)纖維材料的浸潰，從而優(yōu)化復(fù)合結(jié)構(gòu)的性能。在要求很高的應(yīng)用中，例如機(jī)動(dòng)車和航空航天應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)部件，由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高和耐溫性的獨(dú)特組合，因而是所期望的?？墒褂脽峁绦詷?shù)脂或熱塑性樹(shù)脂作為聚合物基質(zhì)來(lái)獲得高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)?；跓崴苄缘膹?fù)合結(jié)構(gòu)相對(duì)于基于熱固性的復(fù)合結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出若干優(yōu)點(diǎn)，例如以下事實(shí):它們可通過(guò)施加熱和壓力被后成型或再加工，由于不需要固化步驟而減少了制備復(fù)合結(jié)構(gòu)所需的時(shí)間，并且增加了回收利用的可能性。實(shí)際上，在熱塑性塑料的加工期間，不需要熱固性樹(shù)脂耗時(shí)的化學(xué)交聯(lián)(固化)反應(yīng)。在熱塑性樹(shù)脂中，聚酰胺尤其適于制造復(fù)合結(jié)構(gòu)。由于熱塑性聚酰胺組合物的良好機(jī)械性能、耐熱性、抗沖擊性和耐化學(xué)品性，并且人們可方便靈活地將其模塑成多種不同復(fù)雜度與精細(xì)度的制品，因此期望將熱塑性聚酰胺組合物用于各種不同的應(yīng)用中，包括機(jī)動(dòng)車中所用的部件、電氣/電子部件、家用電器和家具。US4, 255，219公開(kāi)了用于形成復(fù)合材料的熱塑性片材料。本發(fā)明所公開(kāi)的熱塑性片材由聚酰胺6和二元羧酸或其酸酐或酯以及包封于所述層內(nèi)的至少一個(gè)長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)墊制成。為了制備整體復(fù)合結(jié)構(gòu)并提高聚合物的性能，常常期望將由聚合物制成的一個(gè)或多個(gè)部件“重疊注塑”到復(fù)合結(jié)構(gòu)表面的一部分或全部上以便包圍或包封所述表面。重疊注塑包括成型，例如通過(guò)將第二聚合物部件直接注塑到所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)表面的至少一部分上以形成兩部件的復(fù)合結(jié)構(gòu)成型，其中所述兩個(gè)部件在至少一個(gè)界面處彼此粘附。期望用于浸潰纖維材料的聚合物組合物(即基質(zhì)聚合物組合物)和用于重疊注塑經(jīng)浸潰的纖維材料的聚合物組合物(即重疊注塑聚合物組合物)彼此粘附良好，具有極好的尺寸穩(wěn)定性，并在不利條件包括熱循環(huán)條件下保持它們的機(jī)械性能，使得復(fù)合結(jié)構(gòu)在操作條件下受到保護(hù)并因此具有增加的壽命。遺憾的是，用于浸潰一個(gè)或多個(gè)纖維層和重疊注塑一個(gè)或多個(gè)經(jīng)浸潰的纖維層的常規(guī)熱塑性聚酰胺樹(shù)脂組合物可能在重疊注塑聚合物與包含纖維材料的組件表面(即復(fù)合結(jié)構(gòu))之間表現(xiàn)出不良粘附性。不良粘附性可導(dǎo)致在重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的界面處形成裂紋，從而導(dǎo)致機(jī)械性能降低、過(guò)早老化以及隨著使用次數(shù)增多和時(shí)間流逝而出現(xiàn)與制品分層和劣化相關(guān)的問(wèn)題。在這種弱粘附性的情況下，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)與所述重疊注塑性樹(shù)脂之間的界面將首先斷裂，使得所述重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)比其任何一種組件都更為脆弱。因此，高度期望組件之間的高粘附強(qiáng)度。然而，一旦粘結(jié)強(qiáng)度高到足以使所述界面可承受所施加的負(fù)荷而不首先斷裂，則該結(jié)構(gòu)更高機(jī)械性能是高度期望的，這是對(duì)于大多數(shù)要求很高的應(yīng)用的需要。在這些大多數(shù)要求高的應(yīng)用中，較低的機(jī)械性能可隨著使用次數(shù)增多和時(shí)間流逝而損害制品的耐久性和安全性。彎曲強(qiáng)度，即在彎曲測(cè)試期間由測(cè)試樣本承受的最大彎曲應(yīng)力，通常被用作當(dāng)彎曲時(shí)材料支承(或承受、或支撐)負(fù)荷的能力的指示。當(dāng)將樹(shù)脂組合物重疊注塑到復(fù)合結(jié)構(gòu)的至少一部分上時(shí)，期望所述結(jié)構(gòu)的高機(jī)械性能諸如彎曲強(qiáng)度超過(guò)由復(fù)合結(jié)構(gòu)和重疊注塑性樹(shù)脂之間的良好粘結(jié)強(qiáng)度所能實(shí)現(xiàn)的。存在對(duì)于重疊注塑的熱塑性聚酰胺復(fù)合結(jié)構(gòu)的需要，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能，尤其是彎曲強(qiáng)度，并且其表面的至少一部分允許其表面與包含聚酰胺樹(shù)脂的重疊注塑性樹(shù)脂之間的良好粘附性，并且存在對(duì)于由所述復(fù)合結(jié)構(gòu)制成的表現(xiàn)出良好機(jī)械性能的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述了重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括:i)第一組件，所述第一組件具有表面并且包含纖維材料，所述表面的至少一部分由表面樹(shù)脂組合物制成，所述纖維材料選自非織造結(jié)構(gòu)、紡織品、纖維絮片以及它們的組合，所述纖維材料經(jīng)基質(zhì)樹(shù)脂組合物浸潰，ii)第二組件，所述第二組件包含重疊注塑性樹(shù)脂組合物，其中所述第二組件在所述第一組件表面的至少一部分上粘附到所述第一組件，并且其中所述表面樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含兩種或更多種具有至少250°c熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物，并且所述基質(zhì)樹(shù)脂組合物選自包含一種或多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的聚酰胺組合物。優(yōu)選地，所述表面樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與一種或多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物。甚至更優(yōu)選地，所述表面樹(shù)脂組合物選自包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與聚(己二酰己二胺)(PA66)的共混物的聚酰胺組合物。甚至更優(yōu)選地，所述表面樹(shù)脂組合物和所述基質(zhì)樹(shù)脂組合物選自包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與聚(己二酰己二胺)(PA66)的共混物的聚酰胺組合物。本文還描述了制備上述重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法。制備上述重疊注塑性復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法包括將包含重疊注塑性樹(shù)脂組合物的第二組件重疊注塑在上述第一組件上的步驟。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有改善的抗沖擊性和彎曲強(qiáng)度，并且當(dāng)由包含熱塑性聚酰胺的重疊注塑性樹(shù)脂組合物制成的部件粘附到所述復(fù)合結(jié)構(gòu)表面的至少一部分上時(shí)，其允許良好的粘附性。所述重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的良好抗沖擊性和彎曲強(qiáng)度以及所述復(fù)合結(jié)構(gòu)與所述重疊注塑性樹(shù)脂之間的良好粘附性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)隨著使用次數(shù)增多和時(shí)間流逝表現(xiàn)出所述結(jié)構(gòu)的良好抗劣化性和抗分層。在本說(shuō)明書中引用了若干專利和出版物。所有這些專利和出版物的全部公開(kāi)內(nèi)容均以引用方式并入本文。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“一個(gè)/ 一種”是指一個(gè)/ 一種以及是指至少一個(gè)/ 一種，并且不是必定限制其指示名稱為單數(shù)的冠詞。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“約”和“為或?yàn)榧s”旨在表示所述量或數(shù)值可為指定值或與指定值接近的某個(gè)其它值。所述短語(yǔ)旨在表示，根據(jù)本發(fā)明，類似的值產(chǎn)生了相同的結(jié)果或效果O如本文所用，關(guān)于聚酰胺，術(shù)語(yǔ)“熔點(diǎn)”是指根據(jù)差示掃描量熱法(DSC)在第一次加熱掃描中以10°c /min的掃描速率測(cè)定的純樹(shù)脂的熔點(diǎn)，其中在最大吸熱峰處獲取所述熔點(diǎn)。在聚合物共混物的熔解行為的常規(guī)測(cè)量中，可對(duì)單一樣品進(jìn)行多于一次的加熱掃描，并且第二次和/或此后的掃描可示出與第一次掃描不同的熔解行為。這種不同的熔解行為可以最大吸熱峰的溫度變動(dòng)的形式和/或以熔解峰的加寬(可能具有多于一個(gè)的峰)而觀查到，其可能是在多于一種聚酰胺的情況下的可能的轉(zhuǎn)酰胺的效應(yīng)。然而，當(dāng)在本發(fā)明的范圍內(nèi)選擇聚酰胺時(shí)，總是使用對(duì)單一聚酰胺的第一次加熱掃描的熔解吸熱峰。如本文所用，掃描速率是每單位時(shí)間溫度的提高。必須提供充足的能量以維持10°C /min的恒定掃描速率直至達(dá)到高于該熔點(diǎn)至少30°C并且優(yōu)選至少50°C的溫度。本發(fā)明涉及重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)和制備它們的方法。根據(jù)本發(fā)明的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)組件，即第一組件和第二組件。第一組件由具有表面的復(fù)合結(jié)構(gòu)組成并且包含纖維材料，所述表面的至少一部分由表面樹(shù)脂組合物制成，并且所述纖維材料選自非織造結(jié)構(gòu)、紡織品、纖維絮片以及它們的組合，所述纖維材料經(jīng)基質(zhì)樹(shù)脂組合物浸潰。重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)可包括多于一個(gè)的第一組件，即它可包括多于一種的復(fù)合結(jié)構(gòu)并且可包括多于一個(gè)的第二組件。所述第二組件在所述第一組件表面的至少一部分上粘附到所述第一組件，該部分表面由本文所述的表面樹(shù)脂組合物制成。第一組件可由第二組件全部或部分地包封。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“經(jīng)基質(zhì)樹(shù)脂組合物浸潰的纖維材料”是指基質(zhì)樹(shù)脂組合物包封并嵌入所述纖維材料，以便形成基本上被基質(zhì)樹(shù)脂組合物包圍的纖維材料的互穿網(wǎng)狀物。出于本文的目的，術(shù)語(yǔ)“纖維”是指宏觀上均勻的主體，所述主體在垂直于其長(zhǎng)度方向的橫截面區(qū)域上具有高的長(zhǎng)寬比。所述纖維橫截面可為任何形狀，但通常為圓形。纖維材料可為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的形式，并且優(yōu)選地選自非織造結(jié)構(gòu)、紡織品、纖維絮片以及它們的組合。非織造結(jié)構(gòu)可選自無(wú)規(guī)纖維取向的或?qū)R的纖維結(jié)構(gòu)。無(wú)規(guī)纖維取向的例子無(wú)限制地包括短切和連續(xù)的材料，其可為墊、針刺墊或氈的形式。對(duì)齊的纖維結(jié)構(gòu)的例子無(wú)限制地包括單向纖維股線、雙向股線、多向股線、多軸向紡織品。紡織品可選自織造形式、針織品、編織品以及它們的組合。纖維材料可為連續(xù)的或不連續(xù)的形式。根據(jù)所述重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的最終應(yīng)用和所需的機(jī)械性能，可使用多于一種的纖維材料，具體方式為采用若干相同的纖維材料或不同纖維材料的組合，即本文所述的第一組件可包含一種或多種纖維材料。不同纖維材料的組合的例子是這樣的組合，其包含布置成中間層的非織造結(jié)構(gòu)例如平面無(wú)規(guī)墊，和布置成外層的一種或多種織造的連續(xù)纖維材料。此組合可改善第一組件的加工及其同質(zhì)性，從而得到改善的機(jī)械性能。纖維材料可由任何合適的材料或材料混合物制成，前提條件是材料或材料混合物經(jīng)受在基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物浸潰期間所用的加工條件。
優(yōu)選地，纖維材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酰胺纖維、石墨纖維、金屬纖維、陶瓷纖維、天然纖維或它們的混合物；更優(yōu)選地，纖維材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酰胺纖維、天然纖維或它們的混合物；并且還更優(yōu)選地，纖維材料包括玻璃纖維、碳纖維和芳族聚酰胺纖維或它們的混合物。所謂天然纖維是指任何植物源或動(dòng)物源的材料。當(dāng)使用時(shí)，天然纖維優(yōu)選來(lái)源于植物源，例如來(lái)源于種毛(例如棉花)、莖桿植物(例如大麻、亞麻、竹子；韌皮纖維和芯纖維)、葉片植物(例如劍麻和麻蕉)、農(nóng)作物纖維(例如谷類秸桿、玉米芯、稻殼和椰纖維)或木質(zhì)纖維素纖維(例如木材、木質(zhì)纖維、木屑、紙材以及與木材相關(guān)的材料)。如上文所提及，可使用多于一種的纖維材料?？墒褂糜刹煌w維制成的纖維材料的組合，例如這樣的復(fù)合結(jié)構(gòu):其包括由玻璃纖維或天然纖維制成的一個(gè)或多個(gè)中間層，以及由碳纖維或玻璃纖維制成的一個(gè)或多個(gè)表面層。優(yōu)選地，所述纖維材料選自織造結(jié)構(gòu)、非織造結(jié)構(gòu)或它們的組合，其中所述結(jié)構(gòu)由玻璃纖維制成，并且其中所述玻璃纖維為E-玻璃長(zhǎng)絲，其具有介于8和30微米之間的直徑，并且優(yōu)選具有介于10和24微米之間的直徑。纖維材料還可包含熱塑性材料和上述材料，例如纖維材料可為混纖紗或混編紗的形式或經(jīng)適于隨后加工成織造或非織造形式的熱塑性材料制成的粉末浸潰的纖維材料，或用作單向材料的混合物，或浸潰期間經(jīng)就地聚合的低聚物浸潰的纖維材料。優(yōu)選地，第一組件中的纖維材料和聚合物材料(即與基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物組合的纖維材料)之間的比率為至少30體積％的纖維材料，并且更優(yōu)選介于40體積％和60體積％之間的纖維材料，所述百分比是以所述第一組件的總體積計(jì)的體積百分比。第一組件的基質(zhì)樹(shù)脂組合物由熱塑性樹(shù)脂制成，所述熱塑性樹(shù)脂與所述表面樹(shù)脂組合物相容。優(yōu)選地，表面樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含兩種或更多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物。所述表面樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與一種或多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物。甚至更優(yōu)選地，所述表面樹(shù)脂組合物選自包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與聚(己二酰己二胺)(PA66)的共混物的聚酰胺組合物。基質(zhì)樹(shù)脂組合物選自包含一種或多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的聚酰胺組合物。所述表面樹(shù)脂組合物優(yōu)選地選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含兩種或更多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物。甚至更優(yōu)選地，基質(zhì)樹(shù)脂組合物選自包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)或聚(己二酰己二胺)(PA66)以及它們的混合物或共混物的聚酰胺組合物。當(dāng)基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物時(shí)，所述基質(zhì)樹(shù)脂組合物和所述表面樹(shù)脂組合物可相同或不同，所述聚酰胺組合物包含兩種或更多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物。當(dāng)基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物不同時(shí)，其是指它們的相應(yīng)的聚酰胺共混物包含至少一種不同的聚酰胺，或是指它們的聚酰胺共混物是相同的聚酰胺但是以不同比率制成。優(yōu)選地，表面樹(shù)脂組合物和基質(zhì)樹(shù)脂組合物包含兩種或更多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物，重量比為約1: 99至約95: 5，更優(yōu)選為約15: 85至約85: 15。還更優(yōu)選地，表面樹(shù)脂組合物和基質(zhì)樹(shù)脂組合物包含兩種或更多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物，重量比為約20: 80至約30: 70。重疊注塑性樹(shù)脂組合物可為任何聚酰胺樹(shù)脂，但是優(yōu)選為全脂族聚酰胺樹(shù)脂。其可與表面樹(shù)脂組合物和/或基質(zhì)樹(shù)脂組合物相同或不同，并且可為聚酰胺的共混物或單一聚酰胺樹(shù)脂。在優(yōu)選的實(shí)施例中，其選自具有至少250°C熔點(diǎn)的聚酰胺。聚酰胺為一種或多種二羧酸和一種或多種二胺、和/或一種或多種氨基羧酸的縮合產(chǎn)物，和/或一種或多種環(huán)狀內(nèi)酰胺的開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)產(chǎn)物。兩種或更多種全脂族聚酰胺由脂族和脂環(huán)族單體(例如二胺、二羧酸、內(nèi)酰胺、氨基羧酸、以及它們的反應(yīng)性等同物)形成。合適的氨基羧酸為11-氨基十二烷酸。合適的內(nèi)酰胺包括己內(nèi)酰胺和十二內(nèi)酰胺。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)“全脂族聚酰胺”也指衍生自兩種或更多種此類單體的共聚物以及兩種或更多種全脂族聚酰胺的共混物?？墒褂弥辨?、支化和環(huán)狀的單體。全脂族聚酰胺中所包含的羧酸單體為脂族羧酸，例如己二酸(C6)、庚二酸(C7)、辛二酸(C8)、壬二酸(C9)、癸二酸(C10)、十二烷二酸(C12)和十四烷二酸(C14)。優(yōu)選地，所述全脂族聚酰胺的脂族二羧酸選自己二酸和十二烷二酸。本文所述的全脂族聚酰胺包含如此前所述的脂族二胺。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的兩種或多種全脂族聚酰胺共聚物的一種或多種二胺單體選自丁二胺和1，6_己二胺。全脂族聚酰胺的合適例子是聚(己二酰己二胺)(也稱為聚酰胺6，6、聚酰胺66、 八66或尼龍66)和聚(己二酰丁二胺)(也稱為聚酰胺4，6、聚酰胺46、PA46或尼龍46)，以及所述兩者的任意共聚物和組合或兩種之一或任一種或兩種與其它聚酰胺的共聚物和組合，前提條件是該共聚物具有至少250°C的熔點(diǎn)。至少250°C熔點(diǎn)的合適聚酰胺是選自以下的聚酰胺:聚(己二酰己二胺)(PA66)、聚(ε-己內(nèi)酰胺/己二酰己二胺)(ΡΑ6/66)、(ΡΑ6/66/610)、聚(ε -己內(nèi)酰胺/己二酰己二胺/十二烷二酰己二胺)(ΡΑ6/66/612)、聚(ε -己內(nèi)酰胺/己二酰己二胺/癸二酰己二胺/十二烷二酰己二胺)(ΡΑ6/66/610/612)、聚(2-甲基環(huán)戊烷己二酰二胺/己二酰己二胺)(PA D6/66)、聚(己二酰丁二胺)(ΡΑ46)。用于本發(fā)明的聚酰胺組合物的全脂族聚酰胺的優(yōu)選例子是ΡΑ66和 ΡΑ46。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包含基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物，其包含聚(己二酰丁二胺)(ΡΑ46)與一種或多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例包含基質(zhì)樹(shù)脂組合物，其包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與聚(己二酰己二胺)(PA66)的共混物。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例包含基質(zhì)樹(shù)脂組合物，其包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與聚(己二酰己二胺)(PA66)的共混物，比率為50: 50。所述重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)包括第二組件，所述第二組件包含如上所述的重疊注塑性樹(shù)脂組合物。第二組件在第一組件表面的至少一部分上粘附到上述第一組件。本文所述的表面樹(shù)脂組合物和/或基質(zhì)樹(shù)脂組合物和/或重疊注塑性樹(shù)脂組合物還可包含一種或多種 抗沖改性劑、一種或多種熱穩(wěn)定劑、一種或多種氧化穩(wěn)定劑、一種或多種紫外線穩(wěn)定劑、一種或多種阻燃劑或它們的混合物。本文所述的表面樹(shù)脂組合物和/或基質(zhì)樹(shù)脂組合物和/或重疊注塑性樹(shù)脂組合物還可包含一種或多種增強(qiáng)劑，例如玻璃纖維、玻璃片、碳纖維、碳納米管、云母、硅灰石、碳酸鈣、滑石、煅燒的粘土、高嶺土、硫酸鎂、硅酸鎂、氮化硼、硫酸鋇、二氧化鈦、碳酸鈉鋁、鋇鐵氧體和鈦酸鉀?？筛鶕?jù)具體情況，當(dāng)存在一種或多種增強(qiáng)劑時(shí)，其含量為I重量％或約I重量％至60重量％或約60重量?jī)?yōu)選為I重量％或約I重量％至40重量％或約40重量%，或更優(yōu)選為I重量%或約I重量％至35重量%或約35重量%,所述重量百分比是以所述表面樹(shù)脂組合物或所述基質(zhì)樹(shù)脂組合物或所述重疊注塑性樹(shù)脂組合物的總重量計(jì)的。如上所提及，基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物可相同或不同。為了提高纖維材料的浸潰速率，可降低組合物的熔融粘度，尤其是基質(zhì)樹(shù)脂組合物的熔融粘度。本文所述的表面樹(shù)脂組合物和/或基質(zhì)樹(shù)脂組合物和/或重疊注塑性樹(shù)脂組合物還可包含改性劑和其它成分，其無(wú)限制地包括流動(dòng)促進(jìn)添加劑、潤(rùn)滑劑、抗靜電劑、著色劑(包括染料、顏料、炭黑等)、成核劑、結(jié)晶促進(jìn)劑以及聚合物配混領(lǐng)域已知的其它加工助劑。上述填料、改性劑和其它成分可以本領(lǐng)域熟知的量和形式存在于組合物中，包括所謂的納米材料的形式，其中顆粒的至少一種尺寸在I至IOOOnm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，表面樹(shù)脂組合物和基質(zhì)樹(shù)脂組合物和重疊注塑性樹(shù)脂組合物為熔融混合的共混物，其中所有的聚合物組分都均勻分散在彼此中，并且所有的非聚合物成分都均勻分散在聚合物基質(zhì)中并通過(guò)聚合物基質(zhì)粘結(jié)，使得共混物形成一個(gè)統(tǒng)一整體?？墒褂萌魏稳廴诨旌戏椒▉?lái)混合本發(fā)明的聚合物組分和非聚合物成分。例如，可將聚合物組分和非聚合物成分加入熔融攪拌器中，例如單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)；攪拌機(jī)；單螺桿或雙螺桿捏合機(jī)；或班伯里密煉機(jī)?？赏ㄟ^(guò)單步加料一次性完成，也可以分步方式加入，然后進(jìn)行熔融混合。當(dāng)以分步方式加入聚合物組分和非聚合物成分時(shí)，首先加入部分聚合物組分和/或非聚合物成分并進(jìn)行熔融混合，隨后再加入剩余的聚合物組分和非聚合物成分，進(jìn)一步熔融混合，直至獲得充分混合的組合物。根據(jù)本發(fā)明的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)可通過(guò)包括重疊注塑上述第一組件與重疊注塑性樹(shù)脂組合物的步驟的方法來(lái)制造。所謂“重疊注塑”是指將包含本文所述的重疊注塑性樹(shù)脂組合物的第二組件模塑或擠塑到第一組件表面的至少一部分上，所述表面由表面樹(shù)脂組合物制成。重疊注塑方法包括將第二組件在已經(jīng)包含第一組件的模具中模塑，后者已經(jīng)預(yù)先如下文所述被制造出來(lái)，使得第一組件和第二組件在第一組件表面的至少一部分上彼此粘附。將第一組件定位在具有腔體的模具中，從而限定最終重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的外表面?？蓪⒅丿B注塑性樹(shù)脂組合物重疊注塑在第一組件的一個(gè)面或兩個(gè)面上，并且其可全部或部分地包封第一組件。將第一組件定位在模具中后，引入熔融形式的重疊注塑性樹(shù)脂組合物。通過(guò)重疊注塑將第一組件和第二組件粘附到一起。通過(guò)注塑或壓塑作為重疊注塑步驟，并且更優(yōu)選通過(guò)注塑，將至少兩個(gè)部件優(yōu)選粘附到一起。根據(jù)最終應(yīng)用的不同，本發(fā)明的第一組件可具有任何形狀。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的第一組件為片材結(jié)構(gòu)的形式。第一組件可為柔性的，在此情況下可將其卷起。第一組件可由如下方法制成，所述方法包括用基質(zhì)樹(shù)脂組合物浸潰纖維材料的步驟，其中所述第一組件即復(fù)合結(jié)構(gòu)表面的至少一部分由表面樹(shù)脂組合物制成。優(yōu)選地，通過(guò)熱壓經(jīng)基質(zhì)樹(shù)脂浸潰纖維材料。在熱壓期間，纖維材料、基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物經(jīng)受熱和壓力，以便使樹(shù)脂復(fù)合物熔融并滲透穿過(guò)纖維材料，從而浸潰所述纖維材料。通常，熱壓在以下條件下進(jìn)行:壓力介于2和100巴之間，并且更優(yōu)選介于10和40巴之間，和溫度高于基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物的熔點(diǎn)，優(yōu)選高于該熔點(diǎn)至少約20°C，從而能夠適當(dāng)?shù)慕?。加熱可通過(guò)多種方式來(lái)完成，包括接觸加熱、輻射氣體加熱、紅外線加熱、對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流空氣加熱、感應(yīng)加熱、微波加熱或它們的組合?？赏ㄟ^(guò)靜態(tài)方法或通過(guò)連續(xù)方法(也稱為動(dòng)態(tài)方法)來(lái)施加浸潰壓，出于速度原因，連續(xù)方法是優(yōu)選的。浸潰方法的例子無(wú)限制地包括真空模塑、模內(nèi)涂覆、橫向模擠出、拉擠、線材涂覆型方法、層壓、壓印、隔膜成型或加壓模塑，層壓是優(yōu)選的。在層壓期間，通過(guò)加熱區(qū)中相對(duì)的受壓輥或帶，將熱和壓力施加到纖維材料、基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物，然后優(yōu)選通過(guò)加壓裝置在冷卻區(qū)連續(xù)施加壓力，以完成固結(jié)并將經(jīng)浸潰的纖維材料冷卻。層壓技術(shù)的例子包括但不限于壓延、平臺(tái)層壓和雙帶壓力機(jī)層壓。當(dāng)將層壓用作浸潰方法時(shí)，優(yōu)選使用雙帶壓力機(jī)進(jìn)行層壓。如果基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物不同，則當(dāng)將重疊注塑性樹(shù)脂組合物施用到第一組件上時(shí)，表面樹(shù)脂組合物總是面對(duì)第一組件的環(huán)境以便可被觸及。可通過(guò)常規(guī)方法將基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物施用到纖維材料，所述方法為例如粉末涂覆、膜層壓、擠出涂覆或其中兩種或更多種方法的組合，前提條件是表面樹(shù)脂組合物施用在復(fù)合結(jié)構(gòu)表面的至少一部分上，所述表面暴露于第一組件的環(huán)境。在粉末涂覆方法期間，將已通過(guò)常規(guī)碾磨方法獲得的聚合物粉末施用到纖維材料。可通過(guò)散射、噴灑、噴涂、熱噴涂或火焰噴涂、或流化床涂覆方法將粉末施用到纖維材料上。任選地，粉末涂覆方法還可包括對(duì)纖維材料上的粉末進(jìn)行后燒結(jié)的步驟。將基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物施用到纖維材料，使得第一組件表面的至少一部分由表面樹(shù)脂組合物制成。隨后，對(duì)粉末涂覆的纖維材料進(jìn)行熱壓，并可任選地對(duì)加壓區(qū)之外的粉末涂覆的纖維材料進(jìn)行預(yù)熱。在膜層壓期間，將一個(gè)或多個(gè)由基質(zhì)樹(shù)脂組合物制成的膜和一個(gè)或多個(gè)由表面樹(shù)脂組合物制成的膜例如通過(guò)層疊施用到纖維材料，這些膜事先通過(guò)本領(lǐng)域已知的常規(guī)擠出方法獲得，例如吹塑膜擠出、流延膜擠出和流延片材擠出。隨后，對(duì)組件進(jìn)行熱壓，所述組件包含一個(gè)或多個(gè)由基質(zhì)樹(shù)脂組合物制成的膜和一個(gè)或多個(gè)由表面樹(shù)脂組合物制成的膜以及一種或多種纖維材料。在所得的第一組件中，膜熔融并滲透包圍纖維材料，成為纖維材料周圍的聚合物連續(xù)統(tǒng)一體。在擠出涂覆期間，將由基質(zhì)樹(shù)脂組合物制成的粒料和/或顆粒以及由表面樹(shù)脂組合物制成的粒料和/或顆粒熔融并擠出通過(guò)一個(gè)或多個(gè)平模，以便形成一個(gè)或多個(gè)熔簾，隨后通過(guò)鋪放所述一個(gè)或多個(gè)熔簾而將熔簾施用到纖維材料上。隨后，對(duì)包含基質(zhì)樹(shù)脂組合物、表面樹(shù)脂組合物和一種或多種纖維材料的組件進(jìn)行熱壓。盡管可能在重疊注塑步驟之前在接近但是低于所述基質(zhì)樹(shù)脂組合物熔融溫度的溫度下預(yù)熱第一組件，從而改善第一組件表面與所述重疊注塑性樹(shù)脂之間的粘附，然后快速轉(zhuǎn)移加熱的復(fù)合結(jié)構(gòu)以進(jìn)行重疊注塑；但是可通過(guò)使用重疊注塑性樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物來(lái)改善或甚至消除此類步驟。由于根據(jù)本發(fā)明的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的重疊注塑性樹(shù)脂與表面樹(shù)脂組合物之間的高粘附性和高粘結(jié)強(qiáng)度，因此顯著降低或甚至消除了對(duì)預(yù)熱步驟的需要。如果使用預(yù)熱步驟，轉(zhuǎn)移時(shí)間可不與用于常規(guī)復(fù)合結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移時(shí)間一樣重要，也就是說(shuō)可延長(zhǎng)轉(zhuǎn)移時(shí)間，由此增大加工窗口并降低模塑設(shè)備和自動(dòng)化成本。此類預(yù)熱步驟可通過(guò)多種方式來(lái)完成，包括接觸加熱、輻射氣體加熱、紅外線加熱、對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流空氣加熱、感應(yīng)加熱、微波加熱或它們的組合。根據(jù)最終應(yīng)用，可將第一組件成型為期望的幾何形狀或構(gòu)型，或在重疊注塑所述重疊注塑性樹(shù)脂組合物步驟之前以片材形式使用。第一組件可為柔性的，在此情況下可將其卷起。制備成型第一組件的方法還包括將第一組件成型的步驟，所述步驟在浸潰步驟之后發(fā)生。第一組件的成型步驟可通過(guò)壓塑、壓印或利用熱和壓力的任何技術(shù)來(lái)完成，優(yōu)選壓塑和壓印。優(yōu)選地，使用液壓式壓型機(jī)來(lái)施加壓力。在壓塑或壓印期間，通過(guò)加熱裝置將第一組件預(yù)熱到高于表面樹(shù)脂組合物的熔融溫度并優(yōu)選高于基質(zhì)樹(shù)脂組合物的熔融溫度的溫度，并且轉(zhuǎn)移到成形或成型裝置例如壓型機(jī)中，其包括具有腔體的模具，所述腔體具有最終期望的幾何形狀的形狀，從而將第一組件成型為期望的構(gòu)型，然后在冷卻到低于表面聚酰胺樹(shù)脂組合物的熔融溫度并優(yōu)選低于基質(zhì)樹(shù)脂組合物的熔融溫度的溫度后，從壓機(jī)或模具中取出。為了進(jìn)一步改善重疊注塑性樹(shù)脂與表面樹(shù)脂組合物之間的粘附性，第一組件的表面可為紋理化表面以增加可用于重疊注塑的相對(duì)表面，此類紋理化表面可在成型步驟期間通過(guò)使用在其表面上具有例如孔隙或缺口的壓機(jī)或模具獲得。作為另外一種選擇，可采用一步方法，該方法包括在單個(gè)模塑工位中成型和重疊注塑第一組件的步驟。該一步方法避免了在模具或壓機(jī)中壓塑或壓印第一組件的步驟，避免了任選的預(yù)熱步驟并將預(yù)熱的第一組件轉(zhuǎn)移到模塑工位中。在該一步方法期間，將第一組件即復(fù)合結(jié)構(gòu)在模塑工位之外、鄰近模塑工位或在模塑工位內(nèi)加熱到一定溫度，在此溫度下第一組件在重疊注塑步驟中為適形的或可成型的。在此類一步方法中，模塑工位包括具有腔體的模具，所述腔體具有最終期望的幾何形狀。從而，在重疊注塑期間獲得第一組件的形狀。根據(jù)本發(fā)明的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)可用于許多應(yīng)用，例如用作機(jī)動(dòng)車組件、貨車組件、商用飛機(jī)組件、航空航天器組件、軌道組件、家用電器組件、計(jì)算機(jī)硬件組件、手持式裝置組件、娛樂(lè)和體育設(shè)施組件、機(jī)器結(jié)構(gòu)組件、建筑結(jié)構(gòu)組件、光伏設(shè)備結(jié)構(gòu)組件或機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)組件。機(jī)動(dòng)車應(yīng)用的例子包括但不限于座椅組件和座椅框架、引擎蓋支架(enginecover brackets)、引擎架、懸吊臂和架、備胎槽、底盤加強(qiáng)件、車身底板、前端模塊、轉(zhuǎn)向柱框架(steering columns frame)、儀表板、車門系統(tǒng)、車身面板(例如水平車身面板和門面板)、后擋板、硬頂轎車框架結(jié)構(gòu)、敞篷車頂框架結(jié)構(gòu)、頂板結(jié)構(gòu)、引擎蓋、傳動(dòng)裝置和傳能組件的外殼、油底殼、氣囊外殼罐、機(jī)動(dòng)車內(nèi)部撞擊結(jié)構(gòu)、引擎支架、交叉車橫梁、緩沖梁、行人安全橫梁、隔火墻、后置物板、交叉車艙壁、壓力容器(例如制冷劑瓶和滅火器以及貨車壓縮空氣制動(dòng)系統(tǒng)容器)、混合內(nèi)燃機(jī)/電動(dòng)車電池托架、機(jī)動(dòng)車懸吊橫臂和控制臂、懸吊平衡桿接桿、葉片彈簧、車輪、休旅車和摩托車擺臂、擋泥板、車頂框架以及油箱蓋板。家用電器的例子無(wú)限制地包括洗衣機(jī)、烘干機(jī)、冰箱、空調(diào)和暖氣。娛樂(lè)和體育設(shè)施的例子無(wú)限制地包括單線滾軸溜冰鞋組件、棒球棒、曲棍球棍、雪橇和滑雪板固定器、背包背襯和框架以及自行車架。機(jī)器結(jié)構(gòu)組件的例子包括電氣/電子部件，例如手持式電子裝置外殼、計(jì)算機(jī)外殼。SM材料
在實(shí)例和比較例中使用的組合物中包含以下材料。聚酰胺I (表中的PAl):脂族聚酰胺，聚(己二酰丁二胺)。該聚酰胺被稱為PA46并且可例如從DSM corporation商購(gòu)獲得。PAl具有約275°C至約290°C的熔點(diǎn)。聚酰胺2(表中的PA2):由己二酸和I，6-己二胺制成的脂族聚酰胺，其具有大約32000道爾頓的重均分子量。該聚酰胺被稱為PA6，6，并且可例如從E.1.du Pont deNemours and Company商購(gòu)獲得。PA2具有約26CTC至約265°C的熔點(diǎn)。重疊注塑性樹(shù)脂:包含由己二酸和1，6_己二胺制成的聚酰胺(PA2)、按所述組合物的總重量計(jì)50%玻璃纖維的組合物。所述樹(shù)脂可從E.1.du Pont de Nemours andCompany商購(gòu)獲得。制備膜通過(guò)在雙螺桿擠出機(jī)中將成分熔融和熔融共混來(lái)制備用于實(shí)例(在表I至3中縮寫為“E”)和比較例(在表I至3中縮寫為“C”)的樹(shù)脂組合物，對(duì)于El至E3以及C1、C3和C5的基質(zhì)樹(shù)脂和表面樹(shù)脂組合物以及E4和C7的表面樹(shù)脂組合物而言在約300°C下進(jìn)行，對(duì)于E4、C2、C4和C6至C8的基質(zhì)樹(shù)脂組合物以及C2、C4、C6和C8的表面樹(shù)脂組合物而言在約280°C下進(jìn)行。所述組合物在相應(yīng)溫度下經(jīng)過(guò)適配器和膜模具離開(kāi)該擠出機(jī)，并且然后在約100°C下澆注到澆注輥上并且對(duì)于El至E3以及Cl、C3和C5的基質(zhì)樹(shù)脂和表面樹(shù)脂組合物以及E4和C7的表面樹(shù)脂組合物形成約125微米厚的膜，對(duì)于C2、C4、C6的基質(zhì)樹(shù)脂組合物和表面樹(shù)脂組合物以及CS的表面樹(shù)脂組合物形成約250微米厚的膜，并且對(duì)于E4、E7和C8的基質(zhì)樹(shù)脂組合物形成約102微米厚的膜。所述膜的厚度通過(guò)拉動(dòng)的速率進(jìn)行控制。制備表I和表2中的復(fù)合結(jié)構(gòu)通對(duì)表I和2中所示的多層組合物膜和織造連續(xù)玻璃纖維紡織品(由E-玻璃纖維制備，所述E-玻璃纖維具有17微米的直徑，用0.4%的基于硅烷的上漿劑上漿，以及1200g/km的標(biāo)稱粗紗特克斯，其已被織造成具有600g/m2面積重量的2/2斜紋織物(平衡編織物))進(jìn)行層壓來(lái)完成表I中復(fù)合結(jié)構(gòu)E1、C1和C2和制備表2中重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備，對(duì)于El至E3以及C1、C3和C5，具有以下順序:4個(gè)表面樹(shù)脂組合物膜層、一個(gè)織造連續(xù)玻璃纖維紡織品層、4個(gè)基質(zhì)樹(shù)脂組合物膜層、一個(gè)織造連續(xù)玻璃纖維紡織品層、四個(gè)基質(zhì)樹(shù)脂組合物膜層、一個(gè)織造連續(xù)玻璃纖維紡織品層、和四個(gè)表面樹(shù)脂組合物膜層；并且對(duì)于C2、C4和C6具有以下順序:兩個(gè)表面樹(shù)脂組合物膜層、一個(gè)織造連續(xù)玻璃纖維紡織品層、兩個(gè)基質(zhì)樹(shù)脂組合物膜層、一個(gè)織造連續(xù)玻璃纖維紡織品層、兩個(gè)基質(zhì)樹(shù)脂組合物膜層、一個(gè)織造連續(xù)玻璃纖維紡織品層、和兩個(gè)表面樹(shù)脂組合物膜層。通過(guò)具有8英寸平板的44-225型Dake壓機(jī)(Grand Haven, Mich)(壓力范圍0-25K)壓塑表I和2的復(fù)合結(jié)構(gòu)。將如上所述的膜和玻璃紡織品層的6X6"樣本置于模具中，并且加熱至約320°C的溫度，在所述溫度下無(wú)壓力保持2分鐘，然后在320°C溫度下在以下壓力下加壓:約4巴下約2分鐘，然后約12巴下再約2分鐘，并且然后約20巴下再約2分鐘；隨后將它們冷卻至環(huán)境溫度。由此形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有約1.6mm的厚度，并且具有所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的總重量的55%至60%范圍內(nèi)的玻璃纖維含量。制備表3中的復(fù)合結(jié)構(gòu)首先通過(guò)制備層壓體來(lái)制備用于制備(表3的)重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)E4、C7和CS，所述層壓體通過(guò)對(duì)具有約102微米厚度并由PA2制成的八個(gè)層以及三個(gè)織造連續(xù)玻璃纖維紡織品(具有17微米的直徑，0.4%的基于硅烷的上漿的E-玻璃纖維，以及1200g/km的標(biāo)稱粗紗特克斯，其已被織造成具有600g/m2面積重量的2/2斜紋織物(平衡編織物))層以如下順序進(jìn)行堆疊來(lái)制備:兩個(gè)由PA2制成的層、一個(gè)織造連續(xù)玻璃纖維紡織品層、兩個(gè)PA2層、一個(gè)織造連續(xù)玻璃纖維紡織品層、兩個(gè)PA2層、一個(gè)織造連續(xù)玻璃纖維紡織品層和兩個(gè)PA2層。用配有反轉(zhuǎn)鋼帶的等壓雙壓床制備所述層壓體，它們都由Held GmbH提供。不同的膜以此前所規(guī)定的堆疊順序從退繞機(jī)中進(jìn)入該機(jī)器。加熱區(qū)為約2000mm長(zhǎng)，并且冷卻區(qū)為約IOOOmm長(zhǎng)。在不釋放壓力的情況下保持加熱和冷卻。在以下條件下制備層壓體:lm/min的層壓速度、360°C的最大機(jī)器溫度和40巴的層壓壓力。如此獲得的層壓體具有約1.5mm的總體厚度。將對(duì)于E4和C7而言兩個(gè)約125微米的膜層，和對(duì)于C8而言I個(gè)約250微米的膜層施用到上述層壓體的6X6"樣本上(所述膜由如表3所述的E4、C7和CS的相應(yīng)表面樹(shù)脂組合物制成)，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述復(fù)合結(jié)構(gòu)在約320°C的溫度下通過(guò)具有8英寸平板的44-225型Dake壓機(jī)(Grand Haven,Mich)(壓力范圍0-25K)壓塑,在所述溫度下無(wú)壓力保持2分鐘，然后在320°C溫度下在以下壓力下加壓:約4巴下約2分鐘，然后約23巴下再約2分鐘，并且然后約46巴下再約2分鐘；隨后將它們冷卻至環(huán)境溫度。用于制備重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)E4、C7和CS并且包含由表3所述的表面聚酰胺樹(shù)脂組合物制成的表面、基質(zhì)樹(shù)脂組合物PA2以及纖維材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有約1.6mm的總體厚度。制備表2和3中的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)通過(guò)將約1.8mm的重疊注塑性樹(shù)脂組合物重復(fù)注塑到如上所述獲得的復(fù)合結(jié)構(gòu)上來(lái)制備表2和3中所列的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)。將E2至E4以及C3至C8的復(fù)合結(jié)構(gòu)切割成5X5"(約127mmX 127mm)樣本并且根據(jù)表2和3所示置于210°C下的加熱室中3min或者置于170°C下的加熱室中3min。然后用機(jī)械手臂將它們快速轉(zhuǎn)移到恩格爾(Engel)立式壓力機(jī)的模具腔體中，在其中通過(guò)恩格爾模塑機(jī)將第二組件注塑到第一組件上。從離開(kāi)加熱室到與重疊注塑性樹(shù)脂接觸的轉(zhuǎn)移時(shí)間為9秒。在將重疊注塑性樹(shù)脂注射到復(fù)合結(jié)構(gòu)上期間，在120°C下油加熱所述恩格爾模塑機(jī)的模具腔體，并且將注塑機(jī)設(shè)為280°C。表I中的復(fù)合結(jié)構(gòu)E1、Cl和C2的彎曲強(qiáng)度使用具有金剛石刀刃的MK-377瓷磚鋸(Tile Saw)并以水作為潤(rùn)滑劑將表I中的復(fù)合結(jié)構(gòu)E1、Cl和C2切割成1/2"(約12.7mm) X 2.5"(約64mm)的長(zhǎng)形測(cè)試樣本(條塊)。經(jīng)由3點(diǎn)彎曲測(cè)試對(duì)所述測(cè)試樣本進(jìn)行彎曲強(qiáng)度測(cè)試。設(shè)備和幾何形狀是根據(jù)ISO方法178，彎曲樣本，該樣本具有負(fù)荷邊緣處于跨度中心的2.0"的支撐件寬度。用IKN的負(fù)荷以2mm/min進(jìn)行所述測(cè)試直至斷裂。結(jié)果示于表I中，對(duì)于復(fù)合結(jié)構(gòu)E1、C1和C2分別為428、408和332MPa，展示出當(dāng)與由選自同一組聚酰胺的單一聚酰胺制成的復(fù)合結(jié)構(gòu)相比較時(shí)，由脂族聚酰胺(選自熔點(diǎn)高于250°C的聚酰胺)的共混物制成的復(fù)合結(jié)構(gòu)的優(yōu)異的彎曲強(qiáng)度。表2中的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)E2、E3以及C3至C6的彎曲強(qiáng)度使用具有金剛石刀刃的MK-377瓷磚鋸并以水作為潤(rùn)滑劑將表2中的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)E2、E3以及C3至C6切割成1/2"(約12.7mm) X 2.5"(約64mm)的長(zhǎng)形測(cè)試樣本(條塊)。如表2所示，一些樣本在切割中分層。經(jīng)由3點(diǎn)彎曲測(cè)試對(duì)剩余的測(cè)試樣本進(jìn)行彎曲強(qiáng)度測(cè)試。設(shè)備和幾何形狀是根據(jù)ISO方法178，彎曲樣本，該樣本具有負(fù)荷邊緣處于跨度中心的2.0"的支撐件寬度。用IKN的負(fù)荷以2mm/min進(jìn)行所述測(cè)試直至斷裂。結(jié)果示于表2中。表2中的結(jié)果展示出當(dāng)與由選自同一組聚酰胺的單一聚酰胺制成的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)相比較時(shí)，由脂族聚酰胺(選自熔點(diǎn)高于250°C的聚酰胺)的共混物制成的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的優(yōu)異的彎曲強(qiáng)度。表2中的結(jié)果還表明所述重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)中的2種組件之間的粘結(jié)強(qiáng)度。表3的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)E4、C7和C8的粘結(jié)強(qiáng)度如表3中所見(jiàn)當(dāng)用包含PA2和50重量％玻璃纖維(所述重疊注塑性樹(shù)脂的總組合物的百分比)的重疊注塑性樹(shù)脂組合物重疊注塑復(fù)合結(jié)構(gòu)E4、C7和CS時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度分別為61、20和38MPa，展示出其中所述第一組件包含由2種或更多種聚酰胺(選自熔點(diǎn)高于250°C的脂族聚酰胺)的共混物制成的表面樹(shù)脂組合物的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的第一組件和第二組件之間的優(yōu)異的粘結(jié)強(qiáng)度，其優(yōu)于其中第一組件包含由選自同一組的單一脂族聚酰胺制成的表面樹(shù)脂組合物的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的粘結(jié)強(qiáng)度。通過(guò)首先將5X5"(約127mmX127mm)的樣本在210°C下預(yù)熱3min來(lái)用如上所述的重疊注塑性樹(shù)脂(表3)重疊注塑復(fù)合結(jié)構(gòu)E4、C7和C8，其包含由表3中所列的表面樹(shù)脂組合物制成的表面、表3中所列的基質(zhì)樹(shù)脂組合物(PA2)和如上所述的纖維材料。將所述重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)E4、C7和C8的5X5"樣本切割成1/2"(約12.7mm) X3"(約76mm)的測(cè)試樣本，并且通過(guò)切割第二組件(重疊注塑的樹(shù)脂)直至第二組件與第一組件(所述復(fù)合結(jié)構(gòu))的界面有凹口。通過(guò)在大約測(cè)試樣本中間(縱向)處的寬度而制備凹口。經(jīng)由3點(diǎn)彎曲法(改進(jìn)的IS0-178)對(duì)有凹口樣本測(cè)量重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的2種組件之間的粘結(jié)強(qiáng)度。設(shè)備和幾何形狀是根據(jù)ISO方法178，彎曲樣本，該樣本具有負(fù)荷邊緣處于跨度中心的2.0"(約51mm)的支撐件寬度。樣本的重疊注塑的第二組件處于張力側(cè)(外跨度)，倚靠?jī)蓚€(gè)側(cè)支撐件(相距2"(約51mm))上，同時(shí)使用單一支撐件(負(fù)荷)在所述樣本的復(fù)合結(jié)構(gòu)上的壓縮側(cè)(內(nèi)跨度)進(jìn)行鋸割(indenting)。在該測(cè)試幾何形狀中，樣本中的凹口向下(拉伸側(cè))。凹口被偏離中心1/4"(遠(yuǎn)離負(fù)荷1/4")放置。用IKN的負(fù)荷以2mm/min進(jìn)行所述測(cè)試。運(yùn)行所述測(cè)試直至發(fā)現(xiàn)樣本的兩個(gè)組件之間分離或斷裂(分層)。記錄在該點(diǎn)處的應(yīng)力。表I
權(quán)利要求
1.重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括: i)第一組件，所述第一組件具有表面并且包含纖維材料，所述表面的至少一部分由表面樹(shù)脂組合物制成，所述纖維材料選自非織造結(jié)構(gòu)、紡織品、纖維絮片以及它們的組合，所述纖維材料經(jīng)基質(zhì)樹(shù)脂組合物浸潰， ii)第二組件，所述第二組件包含重疊注塑性樹(shù)脂組合物， 其中所述第二組件在所述第一組件表面的至少一部分上粘附到所述第一組件，并且 其中所述表面樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含兩種或更多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物，并且其中所述基質(zhì)樹(shù)脂組合物選自包含一種或多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的聚酰胺組合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中所述表面樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與一種或多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中所述表面樹(shù)脂組合物和所述基質(zhì)樹(shù)脂組合物選自包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與聚(己二酰己二胺)(PA66)的共混物的聚酰胺組合物。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中所述重疊注塑性樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含具有至少250°C熔點(diǎn)的聚酰胺或具有至少250 °C熔點(diǎn)的聚酰胺的共混物。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中所述纖維材料由玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酰胺纖維、天然纖維或它們的混合物制成。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所``述的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中所述纖維材料由玻璃纖維制成。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中所述纖維材料為所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的30體積％至60體積％。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)，還包含一種或多種添加劑，所述添加劑選自熱穩(wěn)定劑、氧化穩(wěn)定劑、增強(qiáng)劑和阻燃劑或它們的組合。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中所述兩種或更多種全脂族聚酰胺選自 PA66、PA6/66、PA6/66/610、PA6/66/612、PA6/66/610/612、PA D6/66、PA46。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中所述基質(zhì)聚酰胺組合物的所述兩種或更多種聚酰胺和所述表面樹(shù)脂組合物的重量比介于約1: 99至約95: 5之間。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中所述基質(zhì)聚酰胺組合物的所述一種或多種聚酰胺與所述表面樹(shù)脂組合物的所述一種或多種聚酰胺的重量比為約40: 60至約60: 40。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)為機(jī)動(dòng)車組件、貨車組件、商用飛機(jī)組件、航空航天器組件、軌道組件、家用電器組件、計(jì)算機(jī)硬件組件、手持式裝置組件、娛樂(lè)和體育設(shè)施組件、機(jī)器結(jié)構(gòu)組件、建筑結(jié)構(gòu)組件、光伏設(shè)備結(jié)構(gòu)組件或機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)組件的形式。
13.制備重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法，包括將包含重疊注塑性樹(shù)脂組合物的第二組件重疊注塑在第一組件上的步驟， 其中所述第一組件包含纖維材料并且具有表面，所述表面的至少一部分由表面樹(shù)脂組合物制成，并且所述纖維材料選自非織造結(jié)構(gòu)、紡織品、纖維絮片以及它們的組合，并且所述纖維材料經(jīng)基質(zhì)樹(shù)脂組合物浸潰，所述第二組件在所述第一組件表面的至少一部分上粘附到所述第一組件，其中所述表面樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含兩種或更多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物，并且所述基質(zhì)樹(shù)脂組合物選自包含一種或多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的聚酰胺組合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述表面樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與一種或多種具有至少250°C熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中所述表面樹(shù)脂組合物和所述基質(zhì)樹(shù)脂組合物選自包含聚(己二酰丁二胺)(PA46)與聚(己二酰己二胺)(PA66)的共混物的聚酰胺組合物。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將所述第一組件成型的步驟，所述成型步驟在所述浸潰步驟之后但在所述重疊注塑步驟之前發(fā)生。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述重疊注塑步驟之前加熱所述第一組件以軟化并部分地熔融表面，該表面將形成與所述重疊注塑性樹(shù)脂組合物的界面。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述重疊注塑步驟之前不加熱所述第一組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法的領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及重疊注塑的聚酰胺復(fù)合結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域。本發(fā)明所公開(kāi)的重疊注塑的復(fù)合結(jié)構(gòu)包括i)第一組件，所述第一組件具有表面并且包含纖維材料，所述表面的至少一部分由表面樹(shù)脂組合物制成，所述纖維材料選自非織造結(jié)構(gòu)、紡織品、纖維絮片以及它們的組合，所述纖維材料經(jīng)基質(zhì)樹(shù)脂組合物浸漬，ii)第二組件，所述第二組件包含重疊注塑性樹(shù)脂組合物，其中所述第二組件在所述第一組件表面的至少一部分上粘附到所述第一組件，并且其中所述表面樹(shù)脂組合物選自聚酰胺組合物，該聚酰胺組合物包含兩種或更多種具有至少250℃熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的共混物，并且其中所述基質(zhì)樹(shù)脂組合物選自包含一種或多種具有至少250℃熔點(diǎn)的全脂族聚酰胺的聚酰胺組合物。
文檔編號(hào)B32B5/26GK103189200SQ201180052585
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者A.E.艾麗婭, O.N.基爾希納, D.V.梅薩羅斯, M.D.瓦克曼, S.袁 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司