上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維、制備該纖維的方法和包括該纖維的組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開廣義涉及上膠的無(wú)機(jī)氧化物纖維、纖維復(fù)合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高模量、高強(qiáng)度無(wú)機(jī)氧化物纖維被用于制備許多高性能聚合物復(fù)合材料。大體有 兩種類型的聚合物復(fù)合物：短纖維增強(qiáng)復(fù)合物和連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合物。短纖維增強(qiáng)復(fù)合物 往往包含熱塑性塑料并通過(guò)擠出工藝來(lái)加工。連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合物往往包含熱固性樹脂， 其中纖維通常被預(yù)先絞捻并用樹脂浸漬以制備所謂的"預(yù)浸料坯"，接著該預(yù)浸料坯被絞捻 并被固化成特定形狀。在預(yù)切斷短纖維通過(guò)進(jìn)料口被添加到擠出機(jī)的情況下，此類復(fù)合材 料通常通過(guò)擠出配混工藝來(lái)制備。為了便于纖維添加，纖維膠粘劑（即，纖維膠粘）被用于 將切斷纖維以絲束保持直到其被分散在擠出機(jī)內(nèi)。未充分捆綁的纖維會(huì)妨礙該配混工藝； 例如，通過(guò)阻塞擠出機(jī)進(jìn)料口。纖維上膠的另一個(gè)重要作用是在無(wú)機(jī)氧化物纖維與聚合物 基體之間提供高界面粘附力。良好的纖維-聚合物基體粘附力提供纖維與聚合物基體之間 有效的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，從而允許無(wú)機(jī)氧化物纖維有效增強(qiáng)基體聚合物。適當(dāng)纖維上膠的選擇通 常依賴?yán)w維與聚合物基體之間的特定組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)一種用于短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維的上膠處理，其使短氧化鋁 基無(wú)機(jī)氧化物纖維能夠分散到聚合物中，尤其是包含聚酰胺的那些聚合物。上膠的短氧化 鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維可易于摻入到聚合物熔融流中，并在該纖維與聚合物基體之間通常提 供良好的界面粘附力。
[0004] 在一個(gè)方面，本公開提供上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，基于上膠的短氧化 鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維的總重量計(jì)，其包含：
[0005] 0. 1重量％至15重量％的包含聚酰胺的復(fù)膠樹脂；和
[0006] 85重量％至99. 9重量％的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維。
[0007] 在另一方面，本公開提供一種包含被分散在聚合物基體中的上膠的短氧化鋁基無(wú) 機(jī)氧化物纖維的組合物，其中基于上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維的總重量計(jì)，該上膠 的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維包含：
[0008] 0. 1重量％至15重量％的包含第一聚酰胺的復(fù)膠樹脂；和
[0009] 85重量％至99. 9重量％的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中該聚合物基體包含 不同于第一聚酰胺的第二聚酰胺。
[0010] 在另一方面，本公開提供制備上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維的方法，該方法 包括：
[0011] 將含水分散體和連續(xù)氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維混合以提供前體上膠的連續(xù)氧化 鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維；
[0012] 至少部分干燥前體上膠的連續(xù)氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維以提供上膠的連續(xù)氧化 鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，以及
[0013] 將該上膠的連續(xù)氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維轉(zhuǎn)換為上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物 纖維，其中該含水分散體包含聚酰胺，并且其中基于上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維的 總重量計(jì)，該上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維包含：
[0014] 0. 1重量％至15重量％的聚酰胺；和
[0015] 85重量％至99. 9重量％的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維。
[0016] 在另一方面，本公開提供一種制備上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維的方法，該 方法包括：
[0017] 將含水分散體和短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維混合以提供前體上膠的纖維；
[0018] 至少部分干燥該前體上膠的纖維以提供該上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其 中該含水分散體包含聚酰胺，并且其中基于上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維的總重量 計(jì)，該上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維包含：
[0019] 0. 1重量％至15重量％的聚酰胺；和
[0020] 85重量％至99. 9重量％的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維。
[0021] 如本文所用：
[0022] 術(shù)語(yǔ)"氧化鋁基"意指基于被指代對(duì)象的總重量計(jì)，包含至少35重量％的氧化鋁 (Al 2O3);
[0023] 除非另外指明，否則術(shù)語(yǔ)"纖維"是指單根纖維或多根纖維；
[0024] 術(shù)語(yǔ)"無(wú)機(jī)氧化物"包括了包含結(jié)晶陶瓷、玻璃陶瓷和/或非晶相的無(wú)機(jī)氧化物；
[0025] 術(shù)語(yǔ)"聚酰胺"是指包含由下式表示的重復(fù)二價(jià)鏈段的任何聚合物：
[0026]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，基于所述上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維的 總重量計(jì)，其包含： 0. 1重量％至15重量％的包含聚酰胺的復(fù)膠樹脂；和 85重量％至99. 9重量％的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述聚酰胺具有小 于或等于160°C的熔點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述聚酰胺占所述 上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維的總重量的0. 1 %至6%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述聚酰胺占所述 上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維的總重量的1%至4%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述聚酰胺包含脂 族聚酰胺。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述聚酰胺具有包 含聚硅氧烷鏈段的主鏈。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述短氧化鋁基無(wú) 機(jī)氧化物纖維包含至少60重量％的氧化鋁。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述氧化鋁包含a 氧化鋁。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述短氧化鋁基無(wú) 機(jī)氧化物纖維還包含氧化硅。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述短氧化鋁基 無(wú)機(jī)氧化物纖維還包含氧化硼。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述短氧化鋁基 無(wú)機(jī)氧化物纖維具有小于25毫米的長(zhǎng)度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其還包含硅烷偶聯(lián)劑 的反應(yīng)產(chǎn)物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的上膠的短氧化鋁基無(wú)機(jī)氧化物纖維，其中所述硅烷偶聯(lián)劑 的反應(yīng)產(chǎn)物包含所述硅烷偶聯(lián)