CN108474156A - 用于半结构面板的阻燃聚碳酸酯复合材料 - Google Patents

用于半结构面板的阻燃聚碳酸酯复合材料 Download PDF

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Abstract

提供了聚碳酸酯纤维/碳纤维复合材料和制品，该复合材料和制品具有改进的火灾、烟雾和毒性特性。

Description

用于半结构面板的阻燃聚碳酸酯复合材料
技术领域
本公开内容涉及可用于半结构应用的纤维复合材料领域。
背景技术
当前用于飞机一些内部位置中的半结构应用的产品针对那些应用对于火灾、烟雾和毒性(FST)标准存在额外规定。用于这些应用的典型材料是芳族聚酰胺和类似产品，但是这些产品是昂贵且难以使用的，因为它们是热固型材料，并且需要大量人工劳动来完成面板以供最终使用。
但是，在一些应用中，所需的FST性能较低。因此，本领域长期以来需要可用于这些较低性能应用的其他材料。特别需要以相对较低的成本可获得的材料和通过现有技术加工的材料。
发明内容
为了满足上述长期需求，本公开内容提供了复合材料形式，其使用阻燃聚碳酸酯纤维作为粘合剂基体，其中具有短切碳纤维和其他纤维——以湿法成网工艺组合，并且固结成片状以在半结构应用中使用，该半结构应用包括需要一定的火焰、烟雾和毒性性能的应用。所公开的技术使用阻燃聚碳酸酯(PC)熔纺短纤维，当与包括短碳纤维的其他功能性纤维组合时，该熔纺短纤维可以被选择以满足任何必要的规格。纤维可以以湿法成网工艺组合，固结，并且然后根据最终用途应用完成。
在一方面，本公开内容提供用于制造非织造复合材料制品的组合物，其包括：多种阻燃熔纺短聚碳酸酯纤维；和多种碳纤维。
还提供的是用于形成制品的方法，其包括，形成包括权利要求1的组合物在液体中的悬浮液的层；从悬浮液至少部分地去除液体以形成网状物(web)；在足以从网状物去除任何剩余液体并且熔融聚碳酸酯纤维的条件下加热网状物；和冷却加热的网状物以形成在聚碳酸酯的基体中包括碳纤维的制品。
进一步公开的是非织造制品，其包括包含多种熔融且冷却的阻燃熔纺短聚碳酸酯纤维的网格；并且多种碳纤维布置在网格内。
另外提供的是形成复合材料的方法，包括在足以熔融聚碳酸酯纤维和固结网格的条件下加热并压缩布置在载体层上的权利要求15-17的制品的至少一种；在压力下冷却加热、压缩的制品和载体层以形成复合材料，其包括包含多种聚碳酸酯纤维的网格和多种碳纤维。
还公开的是可热成型的复合材料，其包括熔融、冷却的聚碳酸酯纤维的网格；和布置在聚碳酸酯纤维的网格内的多种碳纤维。
附图说明
当结合附图阅读时，将进一步理解本发明内容以及以下具体实施方式。为了说明本发明的目的，在附图中显示了本发明的示例性实施方式；然而，本发明不限于所公开的具体方法、组合物和装置。此外，附图没有必要按比例绘制。在附图中：
图1提供了示例性、无规定向的碳纤维垫的图示。
具体实施方式
结合构成本公开内容的一部分的附图和实施例，参考以下详细描述，可以更容易地理解本公开内容。将理解的是，本公开内容不限于本文描述和/或显示的具体的装置、方法、应用、条件或参数，并且本文使用的术语是为了仅通过实例的方式描述具体实施方式的目的并且不意欲限制公开的主题。
而且，如在包括所附权利要求的说明书中所使用的，单数形式“一”“一个”和“所述”包括复数，并且对具体数值的引用至少包括该具体数值，除非上下文另外明确地指示。出于任何和所有目的，本文提及的任何文件以其全部并入本文。
本文使用的术语“多种/多个”，意思是多于一种/一个。当表达值的范围时，另一个实施方式包括从一个具体值和/或至另一个具体值。类似地，当通过使用先行词“大约”将值表达为近似值时，将理解的是，该具体值形成另一个实施方式。所有范围都包含在内并且是可组合的。当引用值时，术语“大约”意思是该值和在该值的10％内所有其他值。例如，“大约10”意思是9至11和所有中间值，其包括10。重量百分比应当被理解为不超过100wt.％的组合总量百分比值。在提及标准并且没有与该标准相关联的日期的情况下，应当理解的是，该标准是在本申请的申请日生效的最新标准。
方面1.一种用于制造非织造复合材料制品的组合物，其包括：多种阻燃熔纺短聚碳酸酯纤维和多种碳纤维。如本文其他地方所述的，本公开内容尤其提供包括PC纤维和碳纤维的制品。PC和碳通过本领域已知的方式形成纤维。这些纤维可以与其他材料一起组合以形成用于生产制品诸如垫子的组合物。在热和压力下可以进行制品的固结以产生复合材料，该复合材料然后可以被热成型以提供可用于制造例如内部飞机面板的制品。
一种示例性聚碳酸酯组合物通过式(I)如下显示：
聚碳酸酯是本领域技术人员已知的。聚碳酸酯——包括芳族碳酸酯链单元，包括具有式(II)的结构单元的组合物：
其中R1基团是芳族、脂肪族或脂环族自由基。优选地，R1是芳族有机自由基，例如，式(III)的自由基：
-A1-Y1-A2- (III)
其中A1和A2的每个是单环二价芳基自由基并且Y1是具有将A1与A2分开的零个、一个或两个原子的桥连自由基。在示例性实施方式中，一个或多个原子将A1与A2分开。这种类型自由基的说明性实例是-O-、-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-C(O)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2,2,1]-双环亚庚基、亚乙基、异亚丙基、新亚戊基、亚环己基、亚环十五烷基、亚环十二烷基、亚金刚烷基等。在另一个实施方式中，零个原子将A1与A2分开，其中说明性的实例是双酚。桥连自由基Y1可以是烃基或饱和烃基诸如亚甲基、亚环己基或异亚丙基。
聚碳酸酯可以通过例如，熔融工艺生产，并且也可以通过界面反应聚合物工艺生产，其二者在本领域是公知的。界面工艺可以使用前体诸如其中仅一个原子将A1和A2分开的二羟基化合物。如本文所使用的，术语“二羟基化合物”包括，例如，具有以下通式(IV)的双酚化合物：
其中Ra和Rb每个独立地表示氢、卤素原子或一价烃基团；p和q每个独立地是0至4的整数；并且Xa表示式(V)的基团之一：
其中Re和Rd每个独立地表示氢原子或一价直链或环状烃基团，并且Re是二价烃基团。
可以由式(IV)表示的双酚化合物类型的实例包括双(羟基芳基)烷烃系列。可以由式(IV)表示的其他双酚化合物包括其中X是-O-、-S-、-SO-或-SO22-的那些。可以在聚碳酸酯的缩聚中使用的其他双酚化合物由式(VI)表示
其中，Rf，是具有1至10个碳原子的烃基团的卤素原子或者卤素取代的烃基团；n是0至4的值。当n至少是2时，Rf可以是相同的或不同的。由式(V)表示的双酚化合物的实例是间苯二酚、取代的间苯二酚化合物，诸如3-甲基间苯二酚等。
还可以使用由以下式(VII)表示的双酚化合物(例如，双酚A)，诸如2,2,2',2'-四氢-3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺二-[IH-茚]-6,6'-二醇。
还可以使用支化聚碳酸酯，以及直链聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的掺合物。可以通过在聚合期间添加支化剂制备支化聚碳酸酯。这些支化剂可以包括含有至少三个官能团的多官能有机化合物，所述官能团可以是羟基、羧基、羧酸酐、卤代甲酰基；和包括前述支化剂的至少一种的组合。具体实例包括偏苯三酸、1,2,4-苯三酸酐、偏苯三酸三氯化物、三-对羟基苯乙烷、靛红-双-苯酚、三-苯酚TC(1,3,5-三((对羟基苯基)异丙基)苯)、三-苯酚PA(4(4(1,1-双(对羟基苯基)-乙基)α,α-二甲基苄基)苯酚)、4-氯甲酰基邻苯二甲酸酐、1,3,5-苯三酸、二苯甲酮四羧酸等，或者包括前述支化剂的至少一种的组合。支化剂可以以基于给定层中聚碳酸酯的总重量大约0.05至大约2.0重量百分比(wt％)的水平添加。
在一个实施方式中，可以通过二羟基化合物和碳酸二酯之间的熔融缩聚反应产生聚碳酸酯。聚碳酸酯也可以是封端的。
优选地，聚碳酸酯的重均分子量是大约3,000至大约1,000,000克/摩尔(g/mole)。在该范围内，可能期望的是，具有大于或等于大约10,000，优选地大于或等于大约20,000，并且更优选地大于或等于大约25,000g/mole的重均分子量。还期望的是小于或等于大约100,000，优选地小于或等于大约75,000，更优选地小于或等于大约50,000，并且最优选地小于或等于大约35,000g/mole的重均分子量。
PC和碳纤维适当地分散在一起，例如，在流体介质中。分散可以是无规的，因为纤维不需要以任何特定方式定向或缠结；无规定向/缠结是合适的。在一些实施方式中，纤维也可以以特定的方式定向，但定向不是必需的。
PC纤维形状可以是圆形的，但这不是必需的。其他横截面几何形状(例如，卵形、长圆形(oblong)、三叶形或者甚至多边形)也被认为是合适的。PC纤维可以具有大约0.1微米至大约50微米，或大约0.5微米至大约45微米，或大约1微米至大约45微米，或大约2微米至大约40微米，或大约5微米至大约30微米，或大约10微米至大约25微米，或者甚至大约15微米范围内的特征横截面尺寸(例如，直径、宽度)。多个PC纤维平均——例如基于数均或基于重均——可以具有任何横截面尺寸。多个PC纤维可以不含或基本上不含带状纤维。
PC纤维的纵横比可以是小于大约500:1，或小于大约450:1，或小于大约450:1，或小于大约400:1，或小于大约350:1，或小于大约300:1，或小于大约250:1，或小于大约200:1，或小于大约150:1，或小于大约100:1，或小于大约50:1，或小于大约20:1，或小于大约10:1，或者甚至小于大约5:1。在平均的基础上，例如，基于数均或基于重均，多个PC纤维可以具有任何前述的纵横比。
碳纤维可以具有如下长度：大约1英寸或更小，例如，大约0.95英寸或更小，或大约0.90英寸或更小，或大约0.85英寸或更小，或大约0.80英寸或更小，或大约0.75英寸或更小，或大约0.70英寸或更小，或大约0.65英寸或更小，或大约0.60英寸或更小，或大约0.55英寸或更小，或大约0.50英寸或更小，或大约0.45英寸或更小，或大约0.40英寸或更小，或大约0.35英寸或更小，或大约0.30英寸或更小，或大约0.25英寸或更小，或大约0.20英寸或更小，或大约0.15英寸或更小，或大约0.10英寸或更小，或甚至大约0.05英寸或更小。
平均地，例如，基于数均或基于重均，多个碳纤维可以具有任何前述的长度。例如，多个碳纤维可以具有0.80英寸的数均长度。
碳纤维的纵横比可以是小于大约500:1，或小于大约450:1，或小于大约450:1，或小于大约400:1，或小于大约350:1，或小于大约300:1，或小于大约250:1，或小于大约200:1，或小于大约150:1，或小于大约100:1，或小于大约50:1，或小于大约20:1，或小于大约10:1，或者甚至小于大约5:1。平均地，例如，基于数均或基于重均，多个碳纤维可以具有任何前述的纵横比。
方面2.方面1的组合物，进一步包括一定量的粘合剂材料。可以选择粘合剂材料以例如在加工步骤期间促进粘结纤维垫的形成。
方面3.方面2的组合物，其中粘合剂材料具有的熔点低于多个聚碳酸酯纤维的熔点。合适的这种粘合剂包括具有这种熔点的聚合物。
方面4.方面2-3任一项的组合物，其中粘合剂材料包括多种纤维。粘合剂也可以是液体、粉末、薄片、颗粒等形式。纤维粘合剂材料被认为是特别合适的。
方面5.方面2-4任一项的组合物，其中粘合剂材料包括聚丙烯、聚乙烯、ABS、PS、SAN、或其任意组合。其他合适的粘合剂材料包括Triton-XTM、AquosolTM、PLA、或具有比PC纤维低的熔融温度的其他材料。
方面6.方面1-5任一项的组合物，其中PC纤维特征为额定为1.2mm的UL94 V0。
根据本公开内容的复合材料和/或制品也可以适当地满足[14 CFR]第25.853章和第25部分，附录F，第I部分的任何适用标准。作为一个实例，根据本公开内容的制品作为内墙板(座舱(cabin)、头等舱或甚至货舱)可满足14CFR 25.853下的适用标准。
方面7.方面1-6任一项的组合物，其中聚碳酸酯纤维以组合物总重量的大约10至大约90％，或大约15至大约85％，或大约20至大约80％，或大约25至大约75％，或大约30至大约70％，或大约35至大约65％，或大约40至大约60％，或大约45至大约55％，或者甚至大约50％存在。
方面8.方面1-7任一项的组合物，其中碳纤维以组合物总重量的大约10至大约90％，或大约15至大约85％，或大约20至大约80％，或大约25至大约75％，或大约30至大约70％，或大约35至大约65％，或大约40至大约60％，或大约45至大约55％，或者甚至大约50％存在。
方面9.方面2-8任一项的组合物，其中粘合剂以组合物总重量的大约0.1至大约10wt％，或大约0.5至大约7wt％，或大约1至大约6wt％，或大约2至大约5wt％，或大约3至大约4wt％存在。
方面10.方面1-9任一项的组合物，进一步包括热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、γ-辐射稳定剂、着色剂、抗静电剂、润滑剂、脱模剂、阻燃剂或其任意组合。
阻燃剂可以并入PC纤维；阻燃剂可以包括适合用在本发明组合物中的任何阻燃剂材料或阻燃剂材料的混合物。在各个方面中，阻燃剂组分包括含磷酸酯的材料。在进一步的方面，阻燃剂组分包括。
阻燃剂诸如包括磷(例如，磷酸酯，诸如低聚磷酸酯、聚合磷酸酯、混合的磷酸酯/膦酸酯和其组合)溴，和/或氯的有机化合物是合适的。实例包括磷腈、磷酸芳基酯，双酚A二磷酸酯，间苯二酚双-二苯基磷酸酯，双酚A双(磷酸二苯酯)(BABDP)，或间苯二酚二磷酸酯(RDP)，或其组合。
出于监管原因，非溴化和非氯化含磷阻燃剂在某些应用中是优选的，例如有机磷酸酯和含磷-氮键的有机化合物。作为一些实例，全氟丁烷磺酸钾，硅氧烷等是合适的。
仍其他的阻燃剂包括含磷阻燃剂。某些阻燃剂在美国公开的专利申请2014/0107266中讨论，该专利以其全部并入本文。在一些实施方式中，阻燃剂的组合显示给出协同的性质。
也可以使用无机阻燃剂，例如C1-16烷基磺酸盐的盐诸如全氟丁烷磺酸钾(Rimar盐)、全氟辛烷磺酸钾、全氟己烷磺酸四乙铵和二苯基砜磺酸钾。也可以使用盐诸如Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3和BaCO3，或氟-阴离子络合物诸如Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6和/或Na3AlF6。
纤维可以包括基于组合物总重量大约0wt％至大约20wt％量的阻燃剂，例如，大约20wt％或更小，大约19wt％或更小，大约18wt％或更小，大约17wt％或更小，大约16wt％或更小，大约15wt％或更小，大约14wt％或更小，大约13wt％或更小，大约12wt％或更小，大约11wt％或更小，大约10wt％或更小，大约9wt％或更小，大约8wt％或更小，大约7wt％或更小，大约6wt％或更小，大约5wt％或更小，大约4wt％或更小，大约3wt％或更小，大约2wt％或更小，或者甚至大约1wt％或更小，例如，0.09wt％或更小，大约0.089wt％或更小，大约0.088wt％或更小，大约0.087wt％或更小，大约0.086wt％或更小，大约0.085wt％或更小，大约0.084wt％或更小，大约0.083wt％或更小，大约0.082wt％或更小，大约0.081wt％或更小，大约0.080wt％或更小，大约0.079wt％或更小，大约0.078wt％或更小，大约0.077wt％或更小，大约0.076wt％或更小，大约0.075wt％或更小，大约0.074wt％或更小，大约0.073wt％或更小，大约0.072wt％或更小，大约0.071wt％或更小，大约0.070wt％或更小，大约0.069wt％或更小，大约0.068wt％或更小，大约0.067wt％或更小，大约0.066wt％或更小，大约0.065wt％或更小，大约0.064wt％或更小，大约0.063wt％或更小，大约0.062wt％或更小，大约0.061wt％或更小，大约0.060wt％或更小，大约0.059wt％或更小，大约0.058wt％或更小，大约0.057wt％或更小，大约0.056wt％或更小，大约0.055wt％或更小，大约0.054wt％或更小，大约0.053wt％或更小，大约0.052wt％或更小，大约0.051wt％或更小，或者大约0.050wt％或更小。
方面11.一种形成制品的方法，其包括：形成包含方面1的组合物在液体中的悬浮液的层；至少部分地从悬浮液中除去液体以形成网状物；在足以从网状物中除去任何剩余液体并熔融聚碳酸酯纤维的条件下加热网状物；和冷却加热的网状物以形成在聚碳酸酯基质中包括碳纤维的制品。
纤维可以在液体介质中组合以形成悬浮液，其中纤维基本上均匀地悬浮并且遍及介质分布。在一个实施方式中，组合通过将纤维引入含水介质进行以提供悬浮液，其可以是浆料、分散体、泡沫或乳剂。进行组合以便使得纤维基本上均匀地分散在含水介质中，并且可以使用搅拌以建立并维持这些组分的分散体。悬浮液可以进一步包括添加剂诸如分散剂、缓冲液、抗凝剂、表面活性剂等，和其组合，以调节或改进悬浮液的流动、分散、粘合或其他性质。
悬浮液可以是，例如，包括纤维、水和表面活性剂的起泡的悬浮液。悬浮液的固体重量百分比可以是1至99wt％，例如，大约2至大约50wt％。添加剂可以以有效的量存在以赋予起泡、悬浮、流动等的期望的性质。
悬浮液可以以分批模式制备，并直接使用或储存以备后用，或者可选地以连续制造工艺形成，其中每个组分在悬浮液的使用前立即组合以形成悬浮液。
为了形成诸如垫子的制品，将悬浮液作为浆料施加至多孔表面，例如金属丝或其他网丝(mesh)，并且通过重力或使用真空通过多孔表面去除太小而不能保留在多孔表面上的液体和悬浮的组分，从而在多孔表面上留下包括纤维分散体的层。悬浮液也可以被施加至固体表面。液体可经由真空、升华、加热或这些的任意组合去除。液体可是含水的或不含水的。水被认为是合适的这种液体。
在一个示例性实施方式中，多孔表面是具有孔的传送带，并且其尺寸适于在施加分散的介质和去除液体之后提供具有例如2米宽度和连续长度的纤维垫。通过经由流浆箱分配，可以使分散介质与多孔表面接触，所述流浆箱提供在多孔表面上施加具有基本上均匀的宽度和厚度的分散介质的涂层。通常，在与施加分散介质的一侧相对的一侧上施加真空至多孔表面，以便将残留的液体和/或小颗粒吸引通过多孔表面，从而提供基本上干燥形式的网状物。在实施方式中，通过使加热的空气通过层垫来干燥层以去除水分。
在去除过量的分散介质和/或水分之后，对包括纤维的未粘合的网状物进行热处理以形成多孔制品，例如垫子。在实施方式中，通过在炉中使加热的空气通过网状物来加热网状物。以这种方式，可以使用在大于或等于例如100℃的温度下加热的空气在空气流下干燥网状物。然而，也可以使用小于100℃的空气或气体流来去除水分。
如本文其他地方所述的，可以选择加热温度以基本上软化并熔融粘合剂(例如，聚合物粘合剂)，例如，在130至170℃的温度下。可以选择温度以软化和/或熔融PC纤维。在网状物的加热期间，粘合剂熔融并流动以和在两种或更多种增强纤维和聚酰亚胺纤维之间形成一般接触(例如，桥接)，并且在冷却至非流动态之后与纤维形成粘合剂粘合，从而形成多孔制品。
由其制备的复合材料或层状结构可以轧制、折叠或形成片材。可以将复合材料切割或轧制成中间形式。切割的复合材料和/或层状结构可以模塑并且扩张以形成期望形状的制品，用于制造进一步的制品。中间轧制、折叠或成片的双基体复合材料或分层结构可以进一步模塑成合适的形状、尺寸和结构的制品，以用于进一步的制造工艺从而生产进一步的制品。
层可以彼此热粘合。层也可以使用合适的粘合剂——即满足任何适用标准或规定的粘合剂——彼此粘附。US2012/0321879(通过引用整体并入本文)中描述的粘合剂被认为适用于一些应用。
虽然考虑了使用复合材料形成制品的任何合适的方法(例如，热成型、型材挤出、吹塑、注塑等)，但在具体的实施方式中，双基体复合材料有利地通过热成型形成制品，其可以降低制造制品的总成本。通常应当注意的是，术语“热成型”用于描述可以包括在模具上顺序或同时加热和成型材料的方法，其中材料最初是膜、片材、层等的形式，并且可以然后形成期望的形状。一旦获得期望的形状，形成的制品(例如，飞机内部的部件诸如面板)被冷却至低于其熔融或玻璃化转变温度。
示例性热成型方法可包括但不限于机械成型(例如，匹配的工具成型)，膜辅助压力/真空成型，具有柱塞辅助的膜辅助压力/真空成型等。可以注意到的是，拉伸比越大，需要放样度(degree of lofting)越大，以能够形成在美学和功能性二者上可用的零件。
在特别有利的特征中，由双基体复合材料形成的复合材料和制品满足航空运输业目前所需的某些阻燃性能。
本领域技术人员也将领会，常见的固化和表面改性工艺，其包括但不限于热定型、纹理化、压花、电晕处理、火焰处理、等离子体处理和真空沉积，可以进一步应用于所公开的制品以改变表面外观并且赋予制品额外的功能性。可以对制品进行额外的制造操作，诸如，但不限于模塑、模内装饰、在烤漆炉中烘烤、层压、和硬涂层(hard coating)。
在一些实施方式中，PC纤维可以部分熔融，即，使得它们保留至少一些其纤维预熔构型。在其他实施方式中，PC纤维可以完全熔融使得PC变成碳纤维无规地分散在其中的基体材料。示例性碳纤维制品(在这种情况下，垫子)在图1中显示，该图显示了无规地分散在整个垫子中的碳纤维。
方面12.方面11的方法，其中形成网状物包括将在含水悬浮液中分散的组合物沉积在成型支撑元件上以形成层；和抽空含水溶剂以形成网状物。
方面13.方面11-12任一项的方法，其中加热是在大约100至大约350℃的温度下，例如，大约110至大约340℃，或大约120至大约330℃，或大约130至大约320℃，或大约140至大约320℃，或大约150至大约310℃，或大约150至大约300℃，或大约160至大约290℃，或大约170至大约280℃，或大约180至大约270℃，或大约190至大约260℃，或大约200至大约250℃，或大约210至大约240℃，或大约220至大约230℃。加热可以经由对流、辐射加热或其他方法进行。
方面14.方面11-13任一项的方法，其中加热包括在大约100至大约350℃的温度下红外加热。
方面15.一种根据方面11-14任一项制造的制品。
方面16.一种非织造制品，其包括：包含多种熔融和冷却的阻燃熔纺短聚碳酸酯纤维的网格；和布置在网格内的多种碳纤维。
方面17.权利要求16的非织造制品，其中制品具有小于1600g/m2的面重量，例如，大约1550g/m2，大约1500g/m2，大约1450g/m2，大约1400g/m2，大约1350g/m2，大约1300g/m2，大约1250g/m2，大约1200g/m2，大约1150g/m2，大约1100g/m2，大约1050g/m2，大约1000g/m2或更小。制品可以具有大约90至大约1400g/m2的面重量，例如，包括所有中间值。
制品可以是多孔的(或者包括在其内的孔)，虽然这不是必需的。制品可以具有按体积计大于大约0％，更具体地大约5％至大约95％，并且仍更具体地大约20％至大约80％的孔隙率。
非织造制品可以包括一定量的一种或多种粘合剂。合适的粘合剂在本文其他地方描述。
方面18.一种形成复合材料的方法，其包括：在足以熔融聚碳酸酯纤维和固结网格的条件下，加热和压缩布置在载体层上的方面15-17的制品的至少一种；在压力下冷却加热、压缩的制品和载体层以形成包括包含多种聚碳酸酯纤维的网格和多种碳纤维的复合材料。
热处理和压缩可以通过多种方法进行，例如使用压延辊、双带层压机、分度压力机(indexing press)、多日光压力机、高压釜和用于层压和固结片材的其他这类装置，使得聚酰亚胺可以流动并且润湿纤维。固结装置中的固结元件之间的间隙可以设定为小于未固结网状物的尺寸，并且如果网状物完全固结则大于该网状物的尺寸，从而允许网状物在通过辊后扩张并保持基本上可渗透。
在一个实施方式中，如果网状物完全固结，则固结元件之间的间隙设定为比该网状物的尺寸大大约5％至大约10％。它也可以设置成提供完全固结的网状物，该网状物随后被重新放样和模塑以形成特定的制品或材料。完全固结的网状物是指完全压缩且基本上无空隙的网状物。完全固结的网状物具有小于大约5％的空隙含量并且具有可忽略的开孔结构。
方面19.方面18的方法，包括加热和压缩包括两种或更多种复合材料的叠层。
方面20.方面18的方法，包括加热和压缩包括两种至十种复合材料的叠层。
方面21.一种可热成型的复合材料，其包括：熔融、冷却的聚碳酸酯纤维的网格；和布置在聚碳酸酯纤维的网格内的多种碳纤维。
方面22.方面21的复合材料，其中复合材料具有大于或等于大约3的最小放样度。
方面23.权利要求21-22任一项的复合材料，其中复合材料的放样(loft)对整个复合材料在一个Σ内。
可选地，或者另外地，双基体复合材料的放样对整个双基体复合材料在30％内。放样可以理解为与完全固结的材料的厚度相比，复合材料在无压力下在PC的熔融温度以上再加热时所经历的扩张。它指示在固结期间发生的玻璃纤维磨损程度，其提供了机械强度和易成型性的指示。
方面24.一种形成制品的方法，包括热成型根据方面18-23任一项的复合材料以形成制品。
方面26.一种制品，其包括方面21-24任一项的热成型的复合材料。
方面27.方面15-17或26任一项的制品，进一步包括附着于其的表层。表层可以是装饰品，例如，装饰性表层、反射表层等。
热塑性材料、织造和非织造织物等的层，可以被层压至双基体复合材料以形成具有两个或更多个层的结构。
层压可以通过将材料的一个或多个任选的顶层和/或材料的一个或多个底层——诸如例如稀松布层(scrim layer)与双基体复合材料一起进料到压辊实现。压辊——其可以通过经由该辊循环水进行冷却，可以在施加压力期间为加热结构提供温度控制，并且因而在复合材料的形成期间提供温度控制。可以调节用于压缩和/或压实纤维垫和/或另外的层的辊压力以最大化结构的最终性能。
以这种方式，诸如粘合层、隔离层、稀松布层、增强层等的层，或包括前述层的至少一个的组合，可以施加至芯材料。层可以是连续片材、薄膜、织造织物、非织造织物等，或包括前述至少一种的组合。可用于层的材料包括聚烯烃，诸如聚乙烯、聚丙烯、聚(乙烯-丙烯)、聚丁烯、粘合改性的聚乙烯等；聚酯，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、PCTG、PETG、PCCD等；聚酰胺，如尼龙6和尼龙6,6等；聚氨酯，如MDI基聚氨酯；等等；或包含前述至少一种的组合。
方面28.方面15-17或26-27任一项的制品，其中制品是飞机内部面板的形式。
由这些复合材料制备的制品包括用于制造飞机、火车、汽车、客船等的内部面板的制品，并且在需要良好的隔热和隔音的情况下是有用的。注塑零件，诸如飞机零件，包括氧气面罩隔间盖(oxygen mask compartment cover)；和由双基体复合材料——如热塑性塑料——片制备的热成型和非热成型制品，诸如灯具；照明电器；公共交通工具的灯罩、覆层或座位；火车、地铁或公共汽车的覆层或座位；仪表外壳；以及类似的应用。其他特定应用包括窗帘(注塑或热成型的)、空气管道、隔间和用于存储的隔间门、行李箱、座椅部件、扶手、托盘桌、氧气面罩隔间部件、空气管道、窗户装饰和其他部件，诸如用于飞机、火车或轮船内部的面板。
方面29.权利要求15-17或26-2任一项的制品，该制品具有小于大约1600g/m2的面重量，例如，大约1550g/m2，大约1500g/m2，大约1450g/m2，大约1400g/m2，大约1350g/m2，大约1300g/m2，大约1250g/m2，大约1200g/m2，大约1150g/m2，大约1100g/m2，大约1050g/m2，大约1000g/m2，或更小。
方面30.方面15-17或26-29任一项的制品，其中制品具有大约1:10,000至大约1:1的纵横比，例如，大约1:90至大约1:2，大约1:80至1:3，大约1:70至大约1:4，大约1:60至大约1:5，大约1:50至大约1:6，大约1:40至大约1:7，大约1:30至大约1:8，大约1:20至大约1:9。

Claims (20)

1.一种用于制造非织造复合材料制品的组合物，其包括：
多种阻燃熔纺短聚碳酸酯纤维；和
多种碳纤维。
2.根据权利要求1所述的组合物，进一步包括一定量的粘合剂材料，其熔点具有低于所述多种聚碳酸酯纤维的熔点。
3.根据权利要求1-2任一项所述的组合物，其中所述粘合剂材料包括多种纤维。
4.根据权利要求2-4任一项所述的组合物，其中所述粘合剂材料包括聚丙烯、聚乙烯、ABS、PS、SAN或其任意组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的组合物，其中所述聚碳酸酯纤维以相对于所述组合物的总重量测量的大约10至大约90wt％存在。
6.根据权利要求1-5任一项所述的组合物，其中所述碳纤维以相对于所述组合物的总重量测量的大约10至大约90wt％存在。
7.一种用于形成制品的方法，其包括：
形成包括权利要求1的所述组合物在液体中的悬浮液的层；
从所述悬浮液至少部分地去除所述液体以形成网状物；
在足以从所述网状物去除任何剩余液体并熔融所述聚碳酸酯纤维的条件下加热所述网状物；和
冷却加热的网状物以形成在所述聚碳酸酯的基体中包括所述碳纤维的制品。
8.一种制品，其根据权利要求7制造。
9.一种非织造制品，其包括：
包括多种熔融和冷却的阻燃熔纺短聚碳酸酯纤维的网格；和
布置在所述网格内的多种碳纤维。
10.根据权利要求9所述的非织造制品，其中所述制品具有小于1400g/m2的面重量。
11.一种形成复合材料的方法，其包括：
在足以熔融所述聚碳酸酯纤维和固结所述网格的条件下加热和压缩布置在载体层上的权利要求15-17所述制品的至少一种；
在压力下冷却所述加热、压缩的制品和载体层以形成包括包含多种聚碳酸酯纤维的网格和多种碳纤维的复合材料。
12.根据权利要求11所述的方法，包括加热和压缩包括两种至十种所述复合材料的叠层。
13.一种可热成型的复合材料，其包括：
熔融、冷却的聚碳酸酯纤维的网格；和
布置在所述聚碳酸酯纤维的网格内的多种碳纤维。
14.根据权利要求13所述的复合材料，其中所述复合材料具有大于或等于大约3的最小放样度。
15.一种形成制品的方法，其包括热成型根据权利要求13-14任一项的复合材料以形成所述制品。
16.一种制品，其包括权利要求13-14任一项的热成型的复合材料。
17.根据权利要求8-9或16任一项所述的制品，进一步包括附着于其的表层。
18.根据权利要求8-9、16或17任一项所述的制品，其中所述制品是飞机内部面板的形式。
19.根据权利要求8-9、16、17或18任一项所述的制品，所述制品具有小于1400g/m2的面重量。
20.根据权利要求8-9、16、17、18或19任一项所述的制品，其中所述制品具有大约1:10,000至大约1:1的纵横比。
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