专利名称：Pekk复合纤维、其制备方法及其用途的制作方法
PEKK复合纤维、其制备方法及其用途本发明涉及复合纤维，尤其是导电纤维，由其中分散有多壁纳米管特别是碳纳米管的包括聚醚酮酮(PEKK)的热塑性聚合物基体组成。本发明还涉及所述复合纤维的制备方法和其用途。能够允许电流流过并通过焦耳效应产生热的导电纤维用于制备加热的织物例如衣服、覆盖物、汽车座椅或保护衬里(用于例如保护燃料箱不受寒冷)。导电纤维还用于不需要热效应的应用，例如由于其抗静电性能特别地用于制备航空或汽车部件或者用于电子设备的电磁屏蔽，例如以消除摩擦产生的电荷，特别是在流体流过热塑性管时感生的那些。现有技术已知的的导电纤维包括-金属线，其缺点是重且易于氧化；-本征导电聚合物的纤维，其不是非常耐洗的且在它们对于氧化以及由焦耳效应释放的热敏感的情况下不是非常稳定的，在超过一定温度后所述热可使聚合物化学退化 (例如交联)和/或损害其机械性能；-聚合物纤维，通过在其表面上沉积导电颗粒使其导电，例如镀银纤维，其中涂层易于通过摩擦和磨损而退化；和-填充有基于碳或金属的导电颗粒的聚合物纤维。在导电纤维的后者类别中，可提及由碳纳米管增强的聚合物基体，例如申请人的专利US-6331265中描述的那些。该专利由此公开了各种聚合物基体，特别是基于聚醚醚酮 (或PEEK)的那些，但优选基于聚烯烃，其根据用于优化纤维的机械性能的方法通过碳纳米管增强，没有特别追求导电性能。现在，申请人想到基于另一类型的聚醚酮即聚醚酮酮(或PEKK)和多壁纳米管特别是碳纳米管的一些复合材料不仅具有良好的机械性能(特别是杨氏模量和断裂强度)， 而且具有很好的导电性能以及非常好的热稳定性，使得它们能够通过高的电流密度而没有由焦耳效应释放的热化学地损害它们使得实质上损害它们的外观和/或它们的机械性能。 这些复合材料还具有良好的熔体纺丝能力。所述性能的该组合使得它们非常适于制备导电纤维，以制造加热的织物或其它导电材料，例如上面描述的那些，特别是经受高的热和/或机械应力的抗静电材料。这些复合材料还显示出生物相容性，使得可设想将它们用于生物医学应用，特别是用于缝线的制备。诚然，由专利申请WO 2005/081781已知制备基于聚合物如PEEK或PEKK和碳纳米管的复合材料。这些复合材料用于制备用于封装电子部件或用于制备电化学电池的双极板的模塑制品。然而，上述申请没有想到由它们制备纤维。同样地，Oxford Performance Materials Inc.公司以商标OXXPEKK 销售各种级别的热稳定PEKK，其中一些(OXPEEK -IG知OXPEEK "MG级230C和240C)是通过玻璃纤维或碳纤维增强的。然而，这些复合材料在发明的范围中不能转变成纤维。这是因为，由于碳纤维的直径(约5-10 μ m)，它们难以均勻地分散在复合纤维中且可因此产生易于堵塞用于形成复合纤维的喷丝头的过滤料或孔的缺陷。
因此，本发明的一个主题是复合纤维，特别是导电纤维，其由包括聚醚酮酮(PEKK) 的热塑性聚合物基体组成，其中分散有多壁纳米管，特别是基于碳的纳米管。在本发明的范围中，术语“复合纤维”理解为是指由直径为100ηπι-300μπι、优选 1-100 μ m和还更好地2-50 μ m的绳股(线，strand)构成的纤维。在本说明书的范围中，术语“PEKK”理解为是指包含如下且优选由如下组成的聚合物满足如下通式(A)的单体
权利要求
1.复合纤维，特别是导电纤维，由其中分散有多壁纳米管的包括聚醚酮酮(PEKK)的热塑性聚合物基体组成。
2.根据权利要求1的复合纤维，特征在于所述多壁纳米管包含以下、特别地由以下组成碳、氮化碳、氮化硼、碳化硼、磷化硼、氮化磷、硼氮化碳、硅或钨。
3.根据权利要求2的复合纤维，特征在于所述多壁纳米管是多壁碳纳米管。
4.根据权利要求1-3中任一项的复合纤维，特征在于相对于所述纤维的重量，所述多壁纳米管占0. 1-50重量％，且优选1-10重量％。
5.根据权利要求1-4中任一项的复合纤维，特征在于所述PEKK是非晶的。
6.根据权利要求1-5中任一项的复合纤维，特征在于所述PEKK具有150-170°C(包括端值)的玻璃化转变温度(Tg)。
7.根据权利要求1-6中任一项的复合纤维的在制备如下中的用途火箭或航空器的头锥体、机翼或机身；海上柔性管道增强材料；汽车车身或发动机底盘部件；抗静电包装和纺织品；电磁屏蔽器件，特别是用于电子部件的保护；加热的织物；导电电缆；传感器，特别是机械应变或应力传感器；或生物医学器件，例如缝线或导管。
8.根据权利要求1-6中任一项的复合纤维的制备方法，包括在于如下的相继步骤(a)将任选地在聚合物基体的一部分中的母料形式的多壁纳米管分散到聚合物基体的全部或其它部分中以获得复合共混物；和(b)将所述复合共混物转变成纤维，优选使用熔体纺丝方法。
9.根据权利要求8的方法，特征在于其包括另外的步骤(c)，在于将得到的纤维在高于 PEKK的玻璃化转变温度且优选低于其熔点的温度下拉伸。
10.复合纤维，其包括主要包含聚芳基醚酮(PAEK)、特别是非晶PAEK的聚合物基体，其中分散有至少一种元素周期表的Ilia、IVa或Va族的化学元素的多壁纳米管。
11.复合纤维的制备方法，包括下列步骤(a)将至少一种元素周期表的IIIaUVa或Va族的化学元素的多壁纳米管分散到主要包含聚芳基醚酮(PAEK)的热塑性基体中；(b)将得到的共混物转变以形成纤维；和(c)任选地拉伸得到的纤维。
12.结构复合物部件，其包含根据权利要求1-10中任一项的复合纤维。
全文摘要
本发明涉及复合纤维，包含包括聚醚酮酮(PEKK)的热塑性聚合物基体，其中分散有多壁纳米管、特别是碳多壁纳米管。本发明还涉及所述复合纤维的制备方法及其用途。
文档编号D01F6/66GK102333910SQ200980157528
公开日2012年1月25日 申请日期2009年12月22日 优先权日2008年12月26日
发明者C.科莱特, P.波林 申请人:阿克马法国公司