本发明涉及用于中空物体的双片材热成型工艺的领域。更确切地说,本发明涉及使用基于一种或多种聚芳基醚酮的片材的这种工艺。
背景技术:
1、聚芳基醚酮是众所周知的高性能工程聚合物。它们可用于在温度方面和/或机械约束或甚至化学约束方面具有限制性的应用。它们还可以用于需要优异的耐火性和低烟雾或有毒气体排放的应用。最后,它们具有良好的生物相容性。这些聚合物存在于各种领域中,如航空和航天、海上钻井、汽车、铁路、船舶、风力、运动、建筑、电子或医疗植入物。
2、用于热塑性塑料的双片材热成型的工艺也是现有技术已知的。特别地,它们允许生产中空刚性制品。
3、双片材热成型工艺涉及将两个片材热成型以形成制品的两个半部,并将这些半部焊接在一起以形成中空制品。
4、特别地,已知两种工艺。
5、根据第一种工艺,将两个热塑性聚合物片材放置在夹紧框架中并同时加热。当片材已经达到成形温度(即,充分软化)时,在片材之间强制使用空气和/或向片材的外部部分施加真空,将它们压靠在两个半模上,所述两个半模可以闭合并彼此压靠,从而允许夹紧效果。
6、根据第二种工艺,两个片材在它们各自的半模中依次地热成型。然后将两个半模闭合并彼此压靠,允许实现夹紧效果。
7、在专利us 5,114,767 a2中描述了具有高热变形温度(hhdt)的热塑性聚合物实施的实例。本技术意义上的hhdt聚合物包括聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚芳基砜、芳香族聚酰胺、聚芳基砜和聚苯醚/聚苯乙烯混合物。
8、首先将两层热塑性hhdt聚合物(例如上述那些)加热到高于其变形温度,并放置在加热到低于所述变形温度的温度的两个半模之间。在两层热塑性hhdt聚合物之间插入一层低热变形温度聚合物(lhdt)。然后将两个半模对着彼此闭合,通过lhdt聚合物的存在来确保两层hhdt聚合物之间的粘附。最后,通过将气体注入到模具中形成中空物体。
9、该技术的缺点是必须在主要旨在形成中空物体的两层之间添加粘合层。
10、目前需要在热成型工艺中使用聚芳基醚酮以制造高性能的结晶的中空物体。
11、本发明提供了双片材热成型工艺,其包括至少两个能够在不需要额外的中间层的情形下结晶的一种或多种聚芳基醚酮的片材。
技术实现思路
1、本发明涉及用于制造中空物体的双片材热成型工艺。该工艺包括:
2、-提供两个片材,所述片材包括至少一个面,所述至少一个面由基于一种或多种聚芳基醚酮的伪无定形组合物组成;
3、-在软化温度下软化两个片材以形成软化的片材的步骤,
4、软化温度大于或等于每种伪无定形组合物的玻璃化转变温度;
5、-使软化的片材成型以形成热成型片材的步骤;
6、-接触和聚结软化的片材和/或正在形成或已经形成的片材的所述面的至少一个接触区以便形成中间体的步骤,
7、所述接触区被加热到接触温度,每个接触区至少直到接触时保持基本无定形状态;和
8、-在模具温度下使所述组合物结晶以形成结晶的中空物体的步骤,
9、结晶步骤基本上在接触和聚结步骤之后进行,并且优选基本上在成型步骤之后进行。
10、有利地,组合物可具有在380℃、1hz下通过平行板流变仪测量的范围为200pa.s至8000pa.s,优选500pa.s至5000pa.s,并且更优选750pa.s至4500pa.s的粘度。
11、有利地,组合物在接触温度下的等温结晶半衰期可以为至少3秒,优选至少5秒,并且最优选至少8秒;和/或不超过30分钟,优选不超过10分钟,更优选不超过5分钟,并且最优选不超过2分钟。
12、根据一些实施方案,一种或多种聚芳基醚酮可以是聚醚酮酮。它可优选基本上由以下组成,或由以下组成的均聚物或共聚物:
13、至少一种具有以下化学式的间苯二甲酸类重复单元(i):
14、
15、以及在共聚物的情况下,具有以下化学式的对苯二甲酸类重复单元(t):
16、
17、t单元相对于t和i单元的总和的摩尔百分比为0%至5%或35%至78%,优选45%至75%,并且极其优选48%至52%或65%至74%。
18、根据一些实施方案,一种或多种聚芳基醚酮可以是基本上由以下组成,或由以下组成的共聚物:
19、具有下式的重复单元:
20、
21、和具有下式的重复单元:
22、
23、相对于单元(iii)和(iv)的总和,单元(iii)的摩尔百分比为:0%至99%,优选5%至95%,更优选10%至50%,并且最优选20%至40%。
24、根据一些实施方案,一种或多种聚芳基醚酮可以是基本上由以下组成,或由以下组成的共聚物:
25、具有下式的重复单元:
26、
27、和具有下式的重复单元:
28、
29、单元(iii)相对于单元(iii)和(v)的总和的摩尔百分比为0%至99%,并且优选0%至95%。
30、根据一些实施方案,组合物可以包含至少一种不同于聚芳基醚酮的其它热塑性聚合物和/或可以包含至少一种填料和/或可以包含至少一种添加剂。
31、根据一些实施方案,组合物可以由一种或多种聚芳基醚酮、任选的一种或多种不同于聚芳基醚酮的其它热塑性聚合物、任选的一种或多种填料和任选的一种或多种添加剂组成。
32、根据一些实施方案,每个片材可以彼此独立地或不独立地由基于一种或多种聚芳基醚酮的伪无定形组合物组成。
33、有利地,两个片材可以彼此独立地或不独立地具有200微米至20毫米的厚度,优选地500微米至10毫米的厚度。
34、有利地,结晶步骤可以进行至在结晶步骤期间通过waxs测量的严格大于7%的厚度平均结晶度(average degree of crystallinity in thickness);优选地进行至大于或等于10%、或大于或等于15%、或大于或等于20%、或甚至大于或等于25%的结晶度。
35、有利地,软化步骤可以在具有严格大于tg且小于或等于(tg+80)℃的值的软化温度下,并且优选具有在(tg+10)℃至(tg+75)℃范围内的值的软化温度下进行。
36、有利地,结晶步骤可以在接近组合物表现出最小等温结晶半衰期的温度的模具温度下进行。
37、有利地,模具温度与软化温度之间的差值小于或等于50℃,并且优选地大于或等于15℃。
38、根据一些实施方案,接触和聚结步骤在具有范围为1巴至50巴的值的夹紧压力下进行,优选地在具有范围为5巴至40巴的值的夹紧压力下进行,并且更优选地在具有范围为7巴至30巴的值的夹紧压力下进行。
39、本发明还涉及中空物体,其包含至少一个内表面,所述内表面由基于聚芳基醚酮的结晶组合物组成,所述中空物体可通过上述工艺获得。
40、本发明基于本发明人将片材用于制造中空物体的双片材热成型工艺的用途,所述片材包括至少一个由基于聚芳基醚酮的伪无定形组合物组成的面,所述片材。这种片材的用途可以特别地在诸如上述那些的工艺中实施。这些片材使得可以在片材之间的接触区处实现良好质量的热密封,因为每个片材的组合物保持基本上无定形的状态,直到组合物接触并聚结。然而,每个片材的组合物是可结晶的,并且在组合物已经接触和聚结之后结晶。因此,本发明人已经能够利用一种或多种伪无定形聚芳基醚酮的特别有利的结晶动力学来使用来自一种或多种基于一种或多种聚芳基醚酮的伪无定形组合物的片材结晶的中空物体,而不需要求助于粘附性中间层。
1.用于制造中空物体(140)的双片材热成型工艺(100),所述工艺包括:
2.如权利要求1所述的双片材热成型工艺,其中所述组合物具有在380℃、1hz下通过平行板流变仪测量的范围为200pa.s至8000pa.s,优选500pa.s至5000pa.s,并且更优选750pa.s至4500pa.s的粘度。
3.如权利要求1和2中任一项所述的热成型工艺,其中在所述接触温度下的等温结晶半衰期为至少3秒,优选至少5秒,并且最优选至少8秒;和/或
4.根据前述权利要求中任一项所述的双片材热成型工艺,其中所述至少一种聚芳基醚酮是聚醚酮酮,优选基本上由以下组成、或由以下组成的均聚物或共聚物:
5.如权利要求1至3中任一项所述的双片材热成型工艺,其中该至少一种聚芳基醚酮是基本上由以下组成、或由以下组成的共聚物:
6.如权利要求1至3中任一项所述的双片材热成型工艺,其中该至少一种聚芳基醚酮是基本上由以下组成、或由以下组成的共聚物:
7.根据前述权利要求中任一项所述的双片材热成型工艺,其中所述组合物由一种或多种聚芳基醚酮、任选的一种或多种不同于聚芳基醚酮的其它热塑性聚合物、任选的一种或多种填料和任选的一种或多种添加剂组成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的双片材热成型工艺,其中每个片材彼此独立地或不独立地由基于一种或多种聚芳基醚酮的伪无定形组合物组成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的双片材热成型工艺,其中所述两个片材彼此独立地或不独立地具有200微米至20毫米的厚度,优选地500微米至10毫米的厚度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的双片材热成型工艺,其中所述结晶步骤进行至在所述结晶步骤期间通过waxs测量的严格大于7%的厚度平均结晶度;
11.根据前述权利要求中任一项所述的双片材热成型工艺,其中所述软化步骤(105)在软化温度下进行,所述软化温度具有严格大于tg且小于或等于(tg+80)℃的值,并且优选地具有在(tg+10)℃至(tg+75)℃范围的值。
12.根据前述权利要求中任一项所述的双片材热成型方法,其中所述结晶步骤在接近所述组合物表现出最小等温结晶半衰期的温度的模具温度下进行。
13.根据前述权利要求中任一项所述的双片材热成型工艺,其中所述模具温度与所述软化温度之间的差值小于或等于60℃,和/或大于或等于15℃。
14.根据前述权利要求中任一项所述的双片材热成型工艺,其中所述接触和聚结步骤在具有范围为1巴至50巴的值的夹紧压力下进行,优选地在具有范围为5巴至40巴的值的夹紧压力下进行,并且更优选地在具有范围为7巴至30巴的值的夹紧压力下进行。
15.中空物体,其包含至少一个内表面,所述内表面由基于一种或多种聚芳基醚酮的结晶的组合物组成,所述中空物体可通过权利要求1至14中任一项所述的工艺获得。