Композитные волокна, тканые полотна, трикотажные полотна и композитные материалы

Композитные волокна, тканые полотна, трикотажные полотна и композитные материалы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение предлагает композитные волокна, включающие специфические полиамидные полимерные волокна и непрерывные армирующие волокна. Оно также предлагает тканые полотна и трикотажные полотна, изготовленные с использованием таких композитных волокон. Кроме того, настоящее изобретение предлагает композитные материалы, получаемые термической обработкой композитных волокон, тканых полотен и трикотажных полотен.

Уровень техники

Армированные волокнами и имеющие полимерную основу композитные материалы, получаемые объединением волокнистого материала с матричными полимером, имеют низкую плотность и высокую жесткость, таким образом, что формованные изделия, в которых используются армированные волокнами и имеющие полимерную основу композитные материалы, широко используются как детали машин, детали электронного/электрического оборудования, детали/элементы транспортных средств, детали аэрокосмического оборудования и т.д.

Матричный полимер, используемый здесь, как правило, представляет собой термоотверждающийся полимер, такой как ненасыщенный сложнополиэфирный полимер или эпоксидный полимер, который имеет механическую прочность, совместимость с волокнистым материалом, пригодность к формованию и т.д. Однако такие материалы с использованием термоотверждающихся полимеров имеют основной недостаток, заключающийся в том, что эти материалы невозможно подвергать повторному плавлению и повторному формованию.

При этом патентный документ 1 описывает имеющие полиамидную полимерную основу композитные материалы, включающие волокнистый материал, сочетающийся в полиамидными полимерными волокнами, в котором полиамидный полимер содержит диаминное структурное звено, 50 мол.% или более из которого составляет ксилилендиамин, и имеет среднечисленную молекулярную массу (Mn), составляющую от 6000 до 30000, и от 0,5 до 5% масс. полиамидного полимера имеет молекулярную массу, составляющую 1000 или менее.

Список литературы

Патентные документы

Патентный документ 1: японский патент № 4894982.

Сущность изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

Имеющие полиамидную полимерную основу композитные материалы, которые описаны в вышеупомянутом патентном документе 1, изготавливают, пропитывая волокнистый материал полиамидным полимером. Если можно изготовить пучок, содержащий нитевидное волокно (композитное волокно), в котором диспергированы волокнистые полиамидные полимерные волокна и непрерывные армирующие волокна, этот нитевидный волокнистый пучок можно легко подвергать формованию, получая трехмерные формы для изготовления формованных изделий, имеющих более сложные формы, и можно предполагать применение в более широких областях, потому что нитевидный волокнистый пучок можно подвергать термической обработке, когда этот нитевидный волокнистый пучок присутствует в форме композитного волокна, или после того, как нитевидный волокнистый пучок превращается в тканое полотно или трикотажное полотно. Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы решить такую проблему и в результате этого предложить композитные волокна, в которых диспергированы полиамидные полимерные волокна и непрерывные армирующие волокна.

Средства решения проблем

В этих обстоятельствах, в результате тщательных исследований авторы настоящего изобретения обнаружили, что когда в композитном волокне, включающем (A) полиамидное полимерное волокно, (B) непрерывное армирующее волокно и (a) вещество для обработки полиамидного полимерного волокна (A), используется определенный полиамидный полимер, и регулируется количество вещества (a) для обработки полиамидного полимерного волокна, в результате этого может быть получено композитное волокно, в котором диспергировано полиамидное полимерное волокно (A) и непрерывное армирующее волокно (B). В частности, проблемы, описанные выше, решаются средствами, которые представлены далее.

Заявлено композитное волокно, включающее (A) полиамидное полимерное волокно, изготовленное из полиамидной полимерной композиции, (B) непрерывное армирующее волокно и (a) вещество для обработки полиамидного полимерного волокна (A), в котором количество вещества (a) для обработки составляет от 0,1 до 2,0% по отношению к массе полиамидного полимерного волокна (A); и полиамидная полимерная композиция включает полиамидный полимер, содержащий диаминные структурные звенья, из которых 50 мол.% или более звеньев образованы из ксилилендиамина, и имеющий среднечисленную молекулярную массу (Mn), составляющую от 6000 до 30000; и от 0,5 до 5% масс. полиамидного полимера имеет молекулярную массу, составляющую 1000 или менее.

Данное композитное волокно дополнительно включает (b) вещество для обработки непрерывного армирующего волокна (B), содержащее функциональную группу, способную реагировать с полиамидным полимером, в котором количество вещества (b) для обработки составляет от 0,01 до 1,5% по отношению к массе непрерывного армирующего волокна (B).

Композитное волокно имеет дисперсность непрерывного армирующего волокна (B) от 40 до 100 в композитном волокне.

Для получения композитного волокна используется пучок полиамидных полимерных волокон, имеющий линейную плотность от 40 до 600 дтекс и содержащий от 1 до 200 волокон.

В указанном композитном волокне соотношение между суммарной линейной плотностью полиамидного полимерного волокна (A) и суммарной линейной плотностью непрерывного армирующего волокна (B), которые используются для изготовления одной композитной волокнистой нити (суммарная линейная плотность полиамидного полимерного волокна (A)/суммарная линейная плотность непрерывных армирующих волокон (B)), составляет от 0,1 до 10.

Соотношение между суммарным числом волокон полиамидного полимерного волокна (A) и суммарным числом волокон непрерывного армирующего волокна (B), которые используются для изготовления одной композитной волокнистой нити (суммарное число волокон полиамидного полимерного волокна (A)/суммарное число волокон непрерывного армирующего волокна (B)), составляет от 0,001 до 1.

В качестве вещества (a) для обработки полиамидного полимерного волокна (A) выбираются сложноэфирное соединение, алкиленгликольное соединение, полиолефиновое соединение и фенильное простоэфирное соединение.

Заявлено также тканое полотно или трикотажное полотно, включающее указанное композитное волокно.

Заявлен композитный материал, получаемый термической обработкой композитного волокна или тканое полотно, или трикотажное полотно.

Преимущества изобретения

Настоящее изобретение сделало возможным изготовление композитных волокон, в которых диспергированы полиамидное полимерное волокно и непрерывное армирующее волокно.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее композитное волокно согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее варианты осуществления, согласно которым изготовлены композитные волокна.

Наиболее предпочтительные варианты осуществления изобретения

Далее настоящее изобретение будет обсуждаться более подробно. При упоминании в настоящем документе каждый численный интервал, выраженный двумя значениями в форме «от … до», представляет собой интервал, включающий значения, указанные в качестве его нижнего и верхнего пределов.

При упоминании в настоящем документе линейная плотность и число волокон означают среднюю линейную плотность и среднее число волокон согласно результатам измерения в случайных десяти точках каждого волокна, соответственно, если не определены другие условия.

Композитные волокна согласно настоящему изобретению представляют собой композитные волокна, включающие (A) полиамидное полимерное волокно, изготовленное из полиамидной полимерной композиции, (B) непрерывное армирующее волокно, и (a) вещество для обработки полиамидного полимерного волокна (A); отличающиеся тем, что количество вещества (a) для обработки составляет от 0,1 до 2,0% по отношению к массе полиамидного полимерного волокна (A); и полиамидная полимерная композиция включает полиамидный полимер, содержащий диаминные структурные звенья, из которых 50 мол.% или более звеньев образованы из ксилилендиамина, и имеющий среднечисленную молекулярную массу (Mn), составляющую от 6000 до 30000; и от 0,5 до 5% масс. полиамидного полимера имеет молекулярную массу, составляющую 1000 или менее. Когда используется такое специфическое полиамидное полимерное волокно (A), и количество вещества (a) для обработки полиамидного полимерного волокна (A) регулируется в определенном интервале, можно получать композитное волокно, в котором хорошо диспергированы полиамидное полимерное волокно (A) и непрерывное армирующее волокно (B). В композитных волокнах согласно настоящему изобретению полиамидное полимерное волокно (A) и непрерывное армирующее волокно (B), как правило, объединяют, используя вещество (a) для обработки, предпочтительнее вещество (a) для обработки и вещество (b) для обработки, и получается волокнистый пучок (композитное волокно). Техническое значение настоящего изобретения заключается в том, что полиамидное полимерное волокно (A) и непрерывное армирующее волокно (B) являются диспергированными.

Фиг. 1 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее сечение композитного волокна согласно настоящему изобретению. На фиг. 1 обозначение 1 представляет собой композитное волокно; 2 представляет собой полиамидное полимерное волокно (A); 3 представляет собой непрерывное армирующее волокно (B). Хотя для простоты представлено, что полиамидное полимерное волокно (A) 2 и непрерывное армирующее волокно (B) 3 имеют приблизительно одинаковый диаметр, полиамидное полимерное волокно (A) и непрерывное армирующее волокно (B) не обязательно должны иметь одинаковый диаметр. Подробное описание в отношении полиамидного полимерного волокна (A) и непрерывного армирующего волокна (B) будет представлено далее.

Снова рассмотрим фиг. 1, показывающий изготовленный волокнистый пучок (композитное волокно 1) согласно настоящему изобретению, в котором диспергированы полиамидное полимерное волокно (A) 2 и непрерывное армирующее волокно (B) 3. Когда композитное волокно, имеющее такую структуру, подвергается термической обработке, может быть получено формованное изделие, в котором хорошо диспергировано непрерывное армирующее волокно (B), т.е. однородно диспергировано непрерывное армирующее волокно (B). Когда такой композитный материал, в котором однородно диспергировано непрерывное армирующее волокно (B), подвергается термической обработке, получаемое в результате формованное изделие имеет превосходные свойства, такие как механическая прочность (в частности, прочность при растяжении и модуль изгиба). Данное преимущество становится особенно значительным, когда композитное волокно подвергается термической обработке после того, как композитное волокно превращается в трикотажное полотно или тканое полотно. Чтобы изготавливать такое композитное волокно, в котором однородно диспергировано непрерывное армирующее волокно (B), используется определенный полиамидный полимер, и количество вещества (a) для обработки полиамидного полимерного волокна (A) регулируется в определенном интервале согласно настоящему изобретению. Кроме того, может быть обеспечена дополнительно улучшенная дисперсность непрерывного армирующего волокна (B) посредством регулирования количества вещества (b) для обработки непрерывного армирующего волокна (B).

Композитные волокна согласно настоящему изобретению изготавливают, как правило, используя пучок полиамидных полимерных волокон, состоящий из волокон полиамидного полимерного волокна, и пучок непрерывных армирующих волокон, состоящий из волокон непрерывного армирующего волокна. Суммарная линейная плотность волокон, которые используются для изготовления одной композитной волокнистой нити (сумма суммарной линейной плотности полиамидных полимерных волокон и суммарной линейной плотности непрерывных армирующих волокон, которые используются для изготовления одной композитной волокнистой нити), составляет предпочтительно от 1000 до 100000 дтекс, предпочтительнее от 1500 до 50000 дтекс, еще предпочтительнее от 2000 до 50000 дтекс и особенно предпочтительно от 3000 до 5000 дтекс.

Соотношение между суммарной линейной плотностью полиамидного полимерного волокна (A) и суммарной линейной плотностью непрерывного армирующего волокна (B), которые используются для изготовления одной композитной волокнистой нити (суммарная линейная плотность полиамидного полимерного волокна (A)/суммарная линейная плотность непрерывного армирующего волокна (B)), составляет предпочтительно от 0,1 до 10, предпочтительнее от 0,1 до 6,0 и еще предпочтительнее от 0,8 до 2,0.

Суммарное число волокон, которые используются для изготовления одной композитной волокнистой нити (сумма суммарного числа волокон полиамидного полимерного волокна (A) и суммарного числа волокон непрерывного армирующего волокна (B)), составляет предпочтительно от 100 до 100000 волокон, предпочтительнее от 1000 до 100000 волокон, еще предпочтительнее от 1500 до 70000 волокон, еще предпочтительнее от 2000 до 20000 волокон, еще предпочтительнее от 2500 до 10000 волокон и особенно предпочтительно от 3000 до 5000 волокон. Когда суммарное число волокон находится в таких интервалах, композитное волокно проявляет повышенную способность объединения волокон и обеспечивает большее превосходство свойств и текстуры как композитный материал. Кроме того, композитное волокно имеет меньше областей, в которых концентрируется волокно одного типа, и повышается вероятность более однородного диспергирования волокон обоих типов.

Соотношение между суммарным числом волокон полиамидного полимерного волокна (A) и суммарным числом волокон непрерывного армирующего волокна (B) (суммарное число волокон полиамидного полимерного волокна (A)/суммарное число волокон непрерывного армирующего волокна (B)), которые используются для изготовления одной композитной волокнистой нити, составляет предпочтительно от 0,001 до 1, предпочтительнее от 0,001 до 0,5 и еще предпочтительнее от 0,05 до 0,2. Когда суммарное число волокон находится в таких интервалах, композитное волокно проявляет улучшенную способность объединения волокон и обеспечивает большее превосходство свойств и текстуры как композитный материал. Когда суммарное число волокон находится в интервалах, представленных выше, полиамидное полимерное волокно (A) и непрерывное армирующее волокно (B), которые предпочтительно должны диспергироваться более однородно в композитном волокне, также с большей вероятностью диспергируются более однородно.

Дисперсность непрерывного армирующего волокна (B) в композитных волокнах согласно настоящему изобретению составляет предпочтительно от 40 до 100, предпочтительнее от 60 до 100 и особенно предпочтительно от 65 до 100. Когда дисперсность непрерывного армирующего волокна (B) находится в таких интервалах, композитное волокно проявляет более однородные свойства, и получаемое в результате формованное изделие проявляет более улучшенный внешний вид. Кроме того, формованное изделие, изготовленное с использованием такого композитного волокна, имеет большее превосходство механических свойств.

При упоминании в настоящем документе дисперсность представляет собой показатель, иллюстрирующий, насколько однородно полиамидное полимерное волокно (A) и непрерывное армирующее волокно (B) диспергированы в композитном волокне, и определяется следующей математической формулой:

D(%)=(1-(Lcf+Lpoly)/Ltot)⋅100,

в котором D представляет собой дисперсность, Ltot представляет собой площадь поперечного сечения одной двухкомпонентной нити композитного волокна в поперечном сечении, проведенном под прямым углом к продольному направлению волокна, Lcf представляет собой суммарную площадь, составляющую 31400 мкм² или более, которую занимает только непрерывное армирующее волокно в поперечном сечении композитного волокна, и Lpoly представляет собой суммарную площадь, составляющую 31400 мкм² или более, которую занимает только полимерное волокно в поперечном сечении композитного волокна. Двухкомпонентная нить измеряется в поперечном сечении, перпендикулярном по отношению к продольному направлению волокна. Площади измеряются с использованием цифрового микроскопа.

Более высокие уровни дисперсности D означают, что полиамидное полимерное волокно (A) и непрерывное армирующее волокно (B) диспергированы более однородно.

Не считая полиамидное полимерное волокно (A), непрерывное армирующее волокно (B), вещество (a) для обработки и вещество (b) для обработки, композитные волокна согласно настоящему изобретению могут содержать и другие компоненты, такие как короткие углеродные волокна, углеродные нанотрубки, фуллерены, целлюлозные микроволокна, тальк, слюду и т.д. Эти другие компоненты должны предпочтительно содержаться в количестве, составляющем 5% масс. или менее композитного волокна.

Далее полиамидное полимерное волокно (A), вещество (a) для его обработки, непрерывное армирующее волокно (B) и вещество (b) для его обработки будут описаны более подробно.

Полиамидное полимерное волокно (A)

Оно представляет собой волокнистый материал, изготовленный из полиамидной полимерной композиции, включающей полиамидный полимер, содержащий диаминные структурные звенья, из которых 50 мол.% или более звеньев образованы из ксилилендиамина, и имеющий среднечисленную молекулярную массу (Mn), составляющую от 6000 до 30000; и от 0,5 до 5% масс. полиамидного полимера имеет молекулярную массу, составляющую 1000 или менее.

Характеристики полиамидного полимерного волокна (A)

При упоминании в настоящем документе полиамидное полимерное волокно (A) означает полиамидное полимерное волокно, которое имеет длину, составляющую более чем 6 мм, и которое образуется посредством формования полиамидной полимерной композиции в непрерывное волокно. Средняя длина волокна полиамидного полимерного волокна, которое используется согласно настоящему изобретению, не ограничивается определенным образом, но находится в интервале, составляющем предпочтительно от 1 до 20000 м, предпочтительнее от 100 до 10000 м и еще предпочтительнее 1000 до 7000 м, чтобы улучшалась пригодность к формованию.

Как правило, полиамидное полимерное волокно (A), используемое согласно настоящему изобретению, изготавливают, используя пучок полиамидных полимерных волокон, состоящий из полиамидного полимерного волокна, в котором суммарная линейная плотность в расчете на пучок полиамидных полимерных волокон составляет предпочтительно от 40 до 600 дтекс, предпочтительнее от 50 до 500 дтекс и еще предпочтительнее от 200 до 400 дтекс. Когда суммарная линейная плотность находится в таких интервалах, дополнительно улучшается состояние дисперсии полиамидного полимерного волокна (A) в получаемом в результате композитном волокне. Число волокон, которые составляют пучок полиамидных полимерных волокон, составляет предпочтительно от 1 до 200 волокон, предпочтительнее от 1 до 50 волокон, еще предпочтительнее от 5 до 45 волокон и особенно предпочтительно от 20 до 40 волокон. Когда число волокон находится в таких интервалах, дополнительно улучшается состояние дисперсии полиамидного полимерного волокна (A) в получаемом в результате композитном волокне.

Согласно настоящему изобретению, число таких пучков полиамидных полимерных волокон, которые используются для изготовления одной композитной волокнистой нити, находится предпочтительно в интервале от 1 до 100 пучков, предпочтительнее в интервале от 1 до 50 пучков, еще предпочтительнее в интервале от 3 до 15 пучков. Когда число таких пучков полиамидных полимерных волокон находится в таких интервалах, преимущества настоящего изобретения обеспечиваются более эффективно.

Суммарная линейная плотность полиамидного полимерного волокна (A), которое используется для изготовления одной композитной волокнистой нити, составляет предпочтительно от 200 до 12000 дтекс и предпочтительнее от 1000 до 3000 дтекс. Когда суммарная линейная плотность находится в таких интервалах, преимущества настоящего изобретения обеспечиваются более эффективно.

Суммарное число волокон полиамидного полимерного волокна (A), которое используется для изготовления одной композитной волокнистой нити, составляет предпочтительно от 10 до 2000 волокон, предпочтительнее от 20 до 1600 волокон и еще предпочтительнее от 200 до 350 волокон. Когда суммарное число волокон находится в таких интервалах, композитное волокно проявляет улучшенную способность объединения волокон и обеспечивает большее превосходство свойств и текстуры как композитный материал. Когда число волокон составляет 10 волокон или более, повышается вероятность того, что разрыхленные волокнистые пучки будут объединяться более однородно. Когда это число составляет 2000 волокон или менее, уменьшается вероятность концентрации волокон одного вида, может быть получено более однородное композитное волокно.

Пучок полиамидных полимерных волокон, который используется согласно настоящему изобретению, имеет прочность при растяжении, составляющую предпочтительно от 2 до 10 гс/д. Когда прочность пучка полиамидных полимерных волокон находится в таком интервале, композитное волокно, как правило, упрощается его изготовление.

Вещество (a) для обработки полиамидного полимерного волокна (A)

Вещество (a) для обработки полиамидного полимерного волокна (A) используемый согласно настоящему изобретению не ограничивается каким-либо определенным типом, при том условии, что вещество (a) для обработки выполняет функцию скрепления волокон полиамидного полимерного волокна (A) в пучок. Примерные вещества (a) для обработки включают соединения, содержащие полярные функциональные группы, такие как сложноэфирная связь, простоэфирная связь, амидная связь и кислотная группа, и взаимодействующие с амидной связью полиамидного полимера. Примерные вещества (a) для обработки предпочтительно включают: сложноэфирные соединения, алкиленгликольные соединения, полиолефиновые соединения и фенильные простоэфирные соединения, более конкретно, сложные эфиры ненасыщенных жирных кислот, сложные эфиры насыщенных жирных кислот, смеси сложных эфиров насыщенных жирных кислот и сложных эфиров ненасыщенных жирных кислот, сложные эфиры глицерина, сложные эфиры этиленгликоля и жирных кислот, сложные эфиры пропиленгликоля и жирных кислот и полиоксиэтилированное гидрированное касторовое масло.

Количество вещества для обработки полиамидного полимерного волокна (A) составляет от 0,1 до 2% масс. и предпочтительнее 0,5 до 1,5% масс. Когда количество вещества для обработки находится в таких интервалах, увеличивается вероятность получения более однородного композитного волокна, потому что полиамидное полимерное волокно (A) хорошо диспергировано в композитном волокне, изготовленном после разрыхления пучка полиамидных полимерных волокон и пучка непрерывных армирующих волокон. Кроме того, полиамидное полимерное волокно (A) может быть более эффективно защищено от разрыва вследствие трения между полиамидным полимерным волокном (A) и оборудованием или трения между волокнами в течение изготовления композитного волокна. Кроме того, полиамидное полимерное волокно (A) может быть более эффективно защищено от разрыва вследствие механического напряжения, которое воздействует на полиамидное полимерное волокно (A), чтобы получалось однородное композитное волокно.

Способ обработки полиамидного полимерного волокна (A) веществом (a) для обработки

Способ обработки полиамидного полимерного волокна (A) веществом (a) для обработки не ограничивается определенным образом, при том условии, что может быть достигнута назначенная цель. Например, раствор, содержащий растворенное в нем вещество (a) для обработки, можно изготавливать и применять для нанесения вещества (a) для обработки на поверхность полиамидного полимерного волокна (A), или вещество для обработки можно распылять посредством продувания воздуха.

Полиамидная полимерная композиция

Полиамидное полимерное волокно (A) согласно настоящему изобретению образует полиамидная полимерная композиция, включающая полиамидный полимер в качестве основного компонента (как правило, включающая полиамидный полимер, составляющий 90% или более по отношению к массе композиции). Полиамидный полимер представляет собой полиамидный полимер, содержащий диаминные структурные звенья, из которых 50 мол.% или более звеньев образованы из ксилилендиамина, и имеющий среднечисленную молекулярную массу (Mn), составляющую от 6000 до 30000; и от 0,5 до 5% масс. полиамидного полимера имеет молекулярную массу, составляющую 1000 или менее.

Полиамидный полимер, используемый согласно настоящему изобретению, представляет собой волокнистый материал, который составляет полиамидный полимер, содержащий диаминное структурное звено (структурное звено, которое образует диамин), 50 мол.% или более которого образованы из ксилилендиамина, т.е. полиамидный полимер на основе ксилилендиамина, содержащий диамин, 50 мол.% или более которого образованы из ксилилендиамина, и который подвергается поликонденсации с дикарбоновой кислотой.

Полиамидный полимер представляет собой полиамидный полимер на основе ксилилендиамина, включающий диаминное структурное звено, из которого предпочтительно 70 мол.% или более и предпочтительнее 80 мол.% образует м-ксилилендиамин и/или п-ксилилендиамин, и структурное звено дикарбоновой кислоты (структурное звено, которое образует дикарбоновая кислота), из которого предпочтительно 50 мол.% или более, предпочтительнее 70 мол.% или более, в частности 80 мол.% или более образует имеющая неразветвленную цепь алифатическая α,ω-дикарбоновая кислота, предпочтительно содержащая 4 до 20 атомов углерода.

Примерные диамины, которые не представляет собой м-ксилилендиамин и п-ксилилендиамин, и которые могут использоваться в качестве исходных диаминных компонентов полиамидного полимера на основе ксилилендиамина, включают алифатические диамины, такие как тетраметилендиамин, пентаметилендиамин, 2-метилпентандиамин, гексаметилендиамин, гептаметилендиамин, октаметилендиамин, нонаметилендиамин, декаметилендиамин, додекаметилендиамин, 2,2,4-триметилгексаметилендиамин и 2,4,4-триметилгексаметилендиамин; алициклические диамины, такие как 1,3-бис(аминометил)циклогексан, 1,4-бис(аминометил)циклогексан, 1,3-диаминоциклогексан, 1,4-диаминоциклогексан, бис(4-аминоциклогексил)метан, 2,2-бис(4-аминоциклогексил)пропан, бис(аминометил)декан и бис(аминометил)трициклодекан; диамины, имеющие ароматическое кольцо, такие как бис-4-аминофениловый эфир, п-фенилендиамин, бис(аминометил)нафталин и т.д.; причем их можно использовать индивидуально или в форме смеси двух или более из них.

Когда диамин, который не представляет собой ксилилендиамин, используется в качестве диаминного компонента, его необходимо использовать в пропорции, составляющей 50 мол.% или менее, предпочтительно 30 мол.% или менее, предпочтительнее от 1 до 25 мол.% и особенно предпочтительно от 5 до 20 мол.% диаминных структурных звеньев.

Примерные предпочтительные имеющие неразветвленную цепь алифатические α,ω-дикарбоновые кислоты, содержащие от 4 до 20 атомов углерода, которые можно использовать в качестве исходных компонентов дикарбоновой кислоты полиамидного полимера, включают, например, алифатические дикарбоновые кислоты, такие как янтарная кислота, глутаровая кислота, пимелиновая кислота, суберовая кислота, азелаиновая кислота, адипиновая кислота, себациновая кислота, ундекандикарбоновая кислота, додекандикарбоновая кислота и т.д., причем их можно использовать индивидуально или в форме смеси двух или более из них, и среди них предпочтительной является адипиновая кислота или себациновая кислота, в частности, себациновая кислота, потому что получаемый в результате полиамидный полимер имеет температуру плавления в интервале, подходящем для формования.

Примерные компоненты дикарбоновой кислоты, которые не представляют собой имеющие неразветвленную цепь алифатические α,ω-дикарбоновые кислоты, содержащие от 4 до 20 атомов углерода, которые перечислены выше, включают соединения типа фталевой кислоты, такие как изофталевая кислота, терефталевая кислота и ортофталевая кислота; изомерные нафталиндикарбоновые кислоты, такие как 1,2-нафталиндикарбоновая кислота, 1,3-нафталиндикарбоновая кислота, 1,4-нафталиндикарбоновая кислота, 1,5-нафталиндикарбоновая кислота, 1,6-нафталиндикарбоновая кислота, 1,7-нафталиндикарбоновая кислота, 1,8-нафталиндикарбоновая кислота, 2,3-нафталиндикарбоновая кислота, 2,6-нафталиндикарбоновая кислота и 2,7-нафталиндикарбоновая кислота и т.д.; причем их можно использовать индивидуально или в форме смеси двух или более из них.

Предпочтительной дикарбоновой кислотой для использования в качестве компонента дикарбоновой кислоты, которая не представляет собой имеющие неразветвленную цепь алифатические α,ω-дикарбоновые кислоты, содержащие от 4 до 20 атомов углерода, является изофталевая кислота вследствие ее пригодности к формованию и защитных свойства. Пропорция изофталевой кислоты составляет предпочтительно 30 мол.% или менее, предпочтительнее от 1 до 30 мол.%, в частности, она находится в интервале, составляющем предпочтительно от 5 до 20 мол.% структурных звеньев дикарбоновой кислоты.

Не считая диаминные компоненты и компоненты дикарбоновой кислоты, можно также использовать лактамы, такие как ε-капролактам и лауролактам или алифатические аминокарбоновые кислоты, такие как аминокапроновая кислота и аминоундекановая кислота, в качестве компонентов, которые подлежат сополимеризации для получения полиамидного полимера, при том условии, что это не воздействует неблагоприятным образом на преимущества настоящего изобретения.

Наиболее предпочтительные полиамидные полимеры представляют собой поли-м-ксилиленсебацамидные полимеры, поли-п-ксилиленсебацамидные полимеры и смешанные поли-м-ксилилен/п-ксилиленсебацамидные полимеры, полученные посредством поликонденсации смеси ксилилендиаминов, содержащей м-ксилилендиамин и п-ксилилендиамин, с себациновой кислотой. Эти полиамидные полимеры, как правило, имеют особенно улучшенную пригодность к формованию.

Согласно настоящему изобретению, полиамидный полимер имеет среднечисленную молекулярную массу (Mn), составляющую от 6000 до 30000, и от 0,5 до 5% масс. полиамидного полимера имеет молекулярную массу, составляющую 1000 или менее.

Если среднечисленная молекулярная масса (Mn) находится за пределами интервала от 6000 до 20000, получаемые в результате композитные материалы или изготовленные из них формованные изделия проявляют неудовлетворительную прочность. Среднечисленная молекулярная масса (Mn) составляет предпочтительно от 8000 до 28000, предпочтительнее от 9000 до 26000, еще предпочтительнее 10000 до 24000, еще предпочтительнее от 11000 до 22000 и особенно предпочтительно от 12000 до 20000. Когда среднечисленная молекулярная масса находится в таких интервалах, улучшаются термическая стойкость, модуль упругости, устойчивость размеров и пригодность к формованию.

Среднечисленная молекулярная масса (Mn) здесь вычисляется из концентрации концевых аминогрупп [NH₂] (мкэкв/г) и концентрации концевых карбоксильных групп [COOH] (мкэкв/г) полиамидного полимера с помощью приведенного ниже уравнения:

Среднечисленная молекулярная масса (Mn) = 2000000/([COOH] + [NH₂]).

Кроме того, 0,5 до 5% масс. полиамидного полимера должно иметь молекулярную массу, составляющую 1000 или менее, и в результате этого получаемый в результате композитный материал и формованные изделия, изготовленные из полимера, имеют хорошую прочность и низкую степень коробления, потому что пропитывание полиамидного полимера улучшается и, таким образом, текучесть полиамидного полимера между армирующими волокнами улучшается, и уменьшается пористость в течение формования, когда содержание таких низкомолекулярных компонентов находится в данном интервале. Если содержание этих низкомолекулярных компонентов превышает 5% масс., они растекаются, и в результате этого наблюдаются низкая прочность и неудовлетворительный внешний вид поверхности.

Содержание полиамидного полимера, у которого молекулярная масса составляет 1000 или менее, составляет предпочтительно от 0,6 до 4,5% масс., предпочтительнее от 0,7 до 4% масс., еще предпочтительнее от 0,8 до 3,5% масс., особенно предпочтительно от 0,9 до 3% масс. и наиболее предпочтительно от 1 до 2,5% масс.

Содержание низкомолекулярных компонентов, у которых молекулярная масса составляет 1000 или менее, можно регулировать посредством изменения условий полимеризации в расплаве, таких как температура или давление, при которых полимеризуется полиамидный полимер, или скорость капельного добавления диамина. В частности, полиамидный полимер можно регулировать в любой пропорции посредством снижения давления внутри реактора на заключительной стадии полимеризации в расплаве для удаления низкомолекулярных компонентов. В качестве альтернативы, низкомолекулярные компоненты можно удалять, экстрагируя горячей водой полиамидный полимер, изготовленный посредством полимеризации в расплаве, или низкомолекулярные компоненты можно удалять, дополнительно осуществляя твердофазную полимеризацию при пониженном давлении после полимеризации в расплаве. В течение твердофазной полимеризации содержание низкомолекулярных компонентов можно регулировать на любом уровне посредством изменения температуры или степени вакуума.

В качестве альтернативы, содержание можно также регулировать посредством последующего добавления к полиамидному полимеру низкомолекулярного компонента, у которого молекулярная масса составляет 1000 или менее.

Количество полиамидного полимера, у которого молекулярная масса составляет 1000 или менее, можно определять методом гельпроникающей хроматографии (GPC) как относительное значение, эквивалентное количеству полиметилметакрилата (PMMA), используемого в качестве стандарта, используя прибор HLC-8320GPC, который поставляет компания Tosoh Corporation, и две колонки TSK gel Super HM-H, и элюируя раствором 10 ммоль/л трифторацетата натрия в гексафторизопропаноле (HFIP) в следующих условиях: концентрация полимера 0,02% масс., температура колонки 40°C, скорость потока 0,3 мл/мин и обнаружение детектором показателя преломления (RI). Калибровочная кривая строится по результатам измерений шести стандартных образцов PMMA, растворенных в HFIP.

В полиамидной полимерной композиции от 0,01 до 1% масс. полиамидного полимера предпочтительно составляет циклическое соединение (полиамидный полимер). При упоминании в настоящем документе термин "циклическое соединение" означает соединение, в котором кольцо образует соль, состоящую из диаминного компонента и компонента дикарбоновой кислоты, используемых в качестве исходных материалов полиамидного полимера, и которое можно количественно определить следующим способом.

Гранулы полиамидного полимера измельчают в ультрацентробежной мельнице и пропускают через сито, имеющее ячейки диаметром 0,25 мм, а затем помещают 10 г порошкообразного образца, содержащего частицы размером 0,25 мм или менее, в гильзу из фильтровальной бумаги. После этого образец экстрагируют, используя 120 мл метанола, в течение 9 часов методом Сокслета (Soxhlet), и получаемый в результате экстракт концентрируют до 10 мл в испарителе, принимая меры, предотвращающие испарение досуха. Если олигомер осаждается в течение этого времени, олигомер следует удалять путем пропускания экстракта через фильтр из политетрафторэтилена (PTFE) в случае необходимости. Получаемый в результате экстракт разбавляют в 50 раз метанолом и подвергают количественному анализу с использованием высокоэффективного жидкостного хроматографа (HPLC) от компании Hitachi High-Technologies Corporation, чтобы определить содержание циклических соединений.

Когда содержание циклических соединений находится в интервале, указанном выше, получаемый в результате композитный материал и формованные изделия, изготовленные из полимера, как правило, имеют хорошую прочность и низкую степень коробления, и в результате этого дополнительно у