CN104350089B - 用于代替金属的高模量高强度高流动性osu合规性聚醚酰亚胺‑碳纤维复合材料 - Google Patents

用于代替金属的高模量高强度高流动性osu合规性聚醚酰亚胺‑碳纤维复合材料 Download PDF

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Abstract

本文中公开了具有期望的物理性能如高模量、高刚度和高流动性同时保持OSU热释放合规性的纤维增强热塑性复合材料。

Description

用于代替金属的高模量高强度高流动性OSU合规性聚醚酰亚 胺-碳纤维复合材料
技术领域
本发明涉及纤维增强热塑性复合材料(fiber reinforced thermoplasticcomposites)及其制造方法，其中，纤维增强热塑性复合材料包含连续热塑性聚合物相和分散在连续热塑性聚合物相中的包含多个碳纤维的分散相，并且连续热塑性聚合物相包含热塑性树脂和流动改性剂。
背景技术
用轻质材料替换金属是航空业实现燃料经济性的主要焦点。由于短碳纤维增强热塑性复合材料重量轻、可注射成型并且复合材料的刚度(stiffness)和强度可以通过调节碳纤维类型且负载在复合材料中而调整，所以对于代替金属，其具有很大的潜力。对于飞机中的代替金属应用中的短碳纤维热塑性复合材料，存在两个主要挑战。对于飞机内部应用，材料必须通过包括垂直本生灯试验、热释放试验以及烟雾试验的可燃性试验。历史上，也称为OSU(俄亥俄州立大学)试验的热释放试验是热塑性塑料最难通过的试验。其次，在热塑性塑料中需要高负荷的碳纤维以满足其中目前正使用铝或其他金属的承载部件的刚度和强度要求。这种碳纤维的高负荷引起造成处理困难的复合材料的熔融粘度(熔体粘度)的显著增加。挑战在于操纵热塑性复合材料以实现高模量、高刚度和高流动性的组合，同时维持OSU热释放合规性(compliancy)。
因此，对于包含碳纤维的热塑性复合材料、其装置及其方法存在需要，其中，热塑性复合材料具有高模量，例如，类似或大于铝的比模量；高强度，例如，类似或大于压铸铝的强度的强度；高流动性；并且符合OSU 65/65热释放参数。本文中描述了这种热塑性复合材料、包括热塑性复合材料的装置、以及涉及其的方法。
发明内容
根据本发明的一个或多个目的，如在本文中体现和广泛描述的，在一个方面，本发明涉及包含连续热塑性聚合物相和分散在连续热塑性聚合物相中的包含多个碳纤维的分散相的纤维增强热塑性复合材料，以及纤维增强热塑性复合材料的制备方法。在进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料具有高模量、高强度、高流动性，并且符合OSU 65/65标准，即，当根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验(Heat Release test)测定时，复合材料表现出由小于约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约65kW/m2的峰值热释放速率表征的热释放分布(热释放曲线，heat release profile)。在又进一步的方面，本发明涉及制造的包含纤维增强热塑性复合材料的制品。
本文中公开了纤维增强热塑性复合材料，包含：a)连续热塑性聚合物相，包含：i)具有至少约40,000道尔顿的分子量的热塑性树脂；以及ii)流动改性剂；以及b)分散在连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48百万磅/平方英寸(million pounds per squareinch)(MSI)的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相；其中，复合材料表现出至少约25的比模量(specific modulus)；其中，复合材料表现出至少约226MPa的拉伸强度；并且其中，当根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定时，复合材料表现出由小于约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约65kW/m2的峰值热释放速率表征的热释放分布。
本文中还公开了纤维增强热塑性复合材料，包含连续热塑性聚合物相，包括：a)具有至少40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺；以及当在400℃和1000/s的剪切速率(shearrate)的条件下测定时具有小于150帕斯卡-秒(Pa-s)的熔融粘度的聚醚醚酮；以及b)分散在连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48MSI的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相；并且其中，复合材料表现出至少约25的比模量；其中，复合材料表现出至少约226MPa的拉伸强度；其中，当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时，复合材料表现出至少10g/min的熔体质量流动速率(melt mass-flow rate)(MFR)；并且其中，当根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定时，复合材料表现出由小于约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约65kW/m2的峰值热释放速率表征的热释放分布。
本文中还公开了纤维增强热塑性复合材料，包含：a)连续热塑性聚合物相，包含：i)具有至少约40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺，其中，聚醚酰亚胺树脂以不超过复合材料的约60wt％的量存在于复合材料中；以及ii)当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时具有小于150帕斯卡-秒(Pa-s)的熔融粘度的聚醚醚酮，其中，聚醚醚酮以在连续热塑性聚合物相的从约10wt％至约60wt％的范围内的量存在于复合材料中；以及b)分散在连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48MSI的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相，其中，多个碳纤维以复合材料的总重量的至少约35wt％的量存在。
还公开了用于制备纤维增强热塑性组合物的方法，包括以下步骤：a)提供包含以下的热塑性树脂组合物：i)具有至少约40,000道尔顿的分子量的热塑性树脂；以及ii)流动改性剂；b)将具有在从38至48MSI范围内的拉伸模量的多个碳纤维引入热塑性树脂组合物中以形成当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时具有至少10g/min的熔体质量流动速率(MFR)的纤维增强热塑性复合材料前体组合物；以及c)由前体组合物形成纤维增强热塑性复合材料；并且其中，形成的纤维增强热塑性复合材料表现出至少约25的比模量；其中，形成的纤维增强热塑性复合材料表现出至少约226MPa的拉伸强度；并且其中，当根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定时，复合材料表现出由小于约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约65kW/m2的峰值热释放速率的热释放分布。
本文中还公开了包含本文中描述的纤维增强热塑性复合材料的制造制品。
本发明的另外的优点将部分地在随后的描述中阐明，并且部分由该描述将是显而易见的，或可以通过本发明的实施而知晓。通过所附权利要求中具体指出的要素和组合来实现和得到本发明的优点。应当理解的是，如所要求保护的，上述一般性描述和以下详细描述两者仅是示例性和说明性的，而并非限制本发明。
具体实施方式
通过参照本发明的以下详细描述和其中包括的实施例，可以更容易地理解本发明。
在公开和描述本发明的化合物、组合物、制品、系统、装置、和/或方法之前，应理解的是，它们不限于特定的合成方法，除非另有说明，或者，它们不限于具体的试剂，除非另有说明，同样地，当然可以改变。还应该理解的是，本文中使用的术语仅是为了描述具体方面的目的，而并非旨在进行限制。尽管与本文描述的那些类似或等效的任何方法和材料可以用于本发明的实践或试验中，但是现在描述示例性方法和材料。
本文中提到的所有出版物通过引用合并于此以便公开和描述与所引用的出版物内容相关的这些方法和/或材料。提供本文中所讨论的出版物仅仅是为了在本申请的申请日之前的它们的公开内容。在本文中没有任何内容应被解释为使本发明没有资格优先于依赖于现有技术发明的这种公开。进一步地，本文中提供的公开日期可能与实际公开日期不同，这可能需要单独的确认。
尽管本发明的方面可以在特定的法定类别中描述和要求权利，但这仅仅是为了方便起见，并且本领域技术人员将理解，本发明的每个方面都可以在任何法定类别中描述和要求权利。除非另外清楚地说明，否则决不旨在将在本文中阐明的任何方法或方面解释为需要以特定顺序进行其步骤。因此，在方法权利要求没有在权利要求或说明书中明确地说明将步骤限制为特定的顺序时，决不旨在以任何方面推断出顺序。这表明了用于解释的任何可能的非表达基础，包括与步骤或操作流程的设置有关的逻辑情况，源自语法组织或标点的普通含义，或者在说明书中描述的方面的数量或类型。
除非另外定义，否则本文中使用的所有技术与科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同含义。尽管与本文描述的那些类似或等效的任何方法和材料可以用于本发明的实践或试验中，但是现在描述示例性方法和材料。
如在说明书和所附权利要求中使用的，除非上下文清楚地另外指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指称。因此，例如，提到“纳米复合材料”包括两种或更多种纳米复合材料的混合物等。
在本文中，范围可以表示为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表示这样的范围时，另一个方面包括从一个特定值和/或至其他特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应理解的是特定值形成了另一个方面。将进一步理解的是，每个范围的端点明显地与其他端点相关又独立于其他端点。还应理解的是，存在本文中公开的许多值，并且本文中还将每个值公开为除了该值本身外“约”该特定值。例如，如果公开了值“10”，则也公开了“约10”。还应理解的是，还公开了两个特定单元之间的每个单元。例如，如果公开了10和15，则也公开了11、12、13、和14。
在本文中，可互换地使用术语“纤维增强热塑性复合材料”和“复合材料”。
如在本文中使用的，术语“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情况可以出现或可以不出现，并且描述包括所述事件或情况出现的实例和没有出现的实例。
公开了用于制备本发明的组合物的组分以及用于本文公开的方法中的组合物本身。本文公开了这些材料和其他材料，并且应理解的是，当公开这些材料的组合、子集、相互作用、组等时，尽管不能明确地公开具体提及的这些化合物的每种不同的单独和集体的组合以及排列，但是本文具体地预期并描述了每一种。例如，如果公开和讨论了特定的化合物并且讨论了能够对包括该化合物的许多分子进行的许多修改，除非明确地指出相反，否则具体预期的是化合物的每种和各种的组合与排列以及可能的修改。因此，如果公开了一类分子A、B、和C以及一类分子D、E、和F并且公开了组合分子的实例A-D，那么即使没有单独地述及每一种，每一种也是单独地和结合地预期的有意义的组合，认为公开了A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E、和C-F。同样地，还公开了这些的任何的子集或组合。因此，例如，可以认为公开了子集A-E、B-F、和C-E。这个概念适用于本申请的所有方面，包括但不限于制造和使用本发明组合物的方法中的步骤。因此，如果存在许多额外的可以进行的步骤，应理解的是，这些额外的步骤中的每一个都可以利用本发明的方法的任何具体实施方式或实施方式的组合来进行。
在说明书和结论的权利要求中提到的在组合物或制品中的特定要素或成分的重量份(pbw)表示在组合物或制品中的要素或组分与任何其他要素或组分之间的以重量份表示的重量关系。因此，在包含2重量份的组分X和5重量份的组分Y的化合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并且无论在化合物中是否包含额外的组分都以这种比率存在。
除非明确地指出相反，否则组分的重量百分数(wt％)是基于其中包括该组分的制剂或组合物的总重量。例如，如果认为组合物或制品中的特定要素或组分具有按重量计8％，或可替换地，8wt％，应当理解的是，该百分数是相对于100％的总组成百分数。
如在本文中使用的，可以可替换地使用术语“比模量”和“比杨氏模量”，其是指材料的弹性模量/质量密度(或模量/单位质量)。比模量也称为刚度与重量比或比刚度。
本文公开的每种材料是可商业获得的和/或其生产方法对于本领域技术人员来说是已知的。
应理解的是，本文公开的组合物具有某些功能。本文公开了用于执行所公开功能的某些结构要求，并且应理解的是，存在可以执行与所公开的结构有关的相同功能的许多结构，并且这些结构通常可以达到相同的结果。
根据本发明的一个或多个目的，如在本文中体现和广泛描述的，在一个方面，本发明涉及包含连续热塑性聚合物相和分散在连续热塑性聚合物相中的包含多个碳纤维的分散相的纤维增强热塑性复合材料，以及纤维增强热塑性复合材料的制备方法。在进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料具有高模量、高强度、高流动性，并且符合OSU 65/65标准，即，当根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定时，复合材料表现出由小于约65千瓦分钟/平方米(kW min/m2)的2分钟总热释放和小于约65千瓦/平方米(kW/m2)的峰值热释放速率表征的热释放分布。在又进一步的方面，本发明涉及制造的包含纤维增强热塑性复合材料的制品。
本文中公开了纤维增强热塑性复合材料，包含：a)连续热塑性聚合物相，所述连续热塑性聚合物相包含i)具有至少约40,000道尔顿的分子量的热塑性树脂；以及ii)流动改性剂；以及b)分散在连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48百万磅/平方英寸(MSI)的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相；其中，复合材料表现出至少约25的比模量；其中，复合材料表现出至少约226兆帕(MPa)的拉伸强度；并且其中，当根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定时，复合材料表现出由小于约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约65kW/m2的峰值热释放速率表征的热释放分布。
本文中还公开了纤维增强热塑性复合材料，包含连续热塑性聚合物相，包括：a)具有至少40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺；以及当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时具有小于150帕斯卡-秒(Pa-s)的熔融粘度的聚醚醚酮；以及b)分散在连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48MSI的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相；并且其中，复合材料表现出至少约25的比模量；其中，复合材料表现出至少约226MPa的拉伸强度；其中，当在380摄氏度(℃)和6.6千克(kg)质量的条件下测定时，复合材料表现出至少10g/min的熔体质量流动速率(MFR)；并且其中，当根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定时，复合材料表现出由小于约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约65kW/m2的峰值热释放速率表征的热释放分布。
本文中还公开了纤维增强热塑性复合材料，包含：a)连续热塑性聚合物相，包含：i)具有至少约40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺，其中，聚醚酰亚胺树脂以不超过复合材料的约60重量百分数(wt％)的量存在于复合材料中；以及ii)当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时具有小于150帕斯卡-秒(Pa-s)的熔融粘度的聚醚醚酮，其中，聚醚醚酮以在连续热塑性聚合物相的从约10wt％至约60wt％的范围内的量存在于复合材料中；以及b)分散在连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48MSI的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相，其中，多个碳纤维以复合材料的总重量的至少约35wt％的量存在。
在一个方面，纤维增强热塑性复合材料可以包含不同量的热塑性树脂、流动改性剂和碳纤维。
在一个方面，纤维增强热塑性复合材料可以包含以复合材料的约25、30、35、40、45、50、55、或60wt％的量存在的热塑性树脂。在进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料可以包含以复合材料的约40、45、50、55、或60wt％的量存在的热塑性树脂。在又进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料可以包含以不超过复合材料的约60wt％的量存在的热塑性树脂。
在一个方面，热塑性树脂以在复合材料的从20至60wt％、30至60wt％、40至60wt％、或50至60wt％的范围内的量存在。在另一个方面，热塑性树脂以在复合材料的从20至55wt％、30至55wt％、40至55wt％、或50至55wt％的范围内的量存在。例如，热塑性树脂以复合材料的40至55wt％的范围内的量存在。
在一个方面，纤维增强热塑性复合材料包含以超过复合材料的20、25、30、35、40、45、50、或55wt％的量存在的热塑性树脂。例如，纤维增强热塑性复合材料包含以超过复合材料的40、45、50、或55wt％的量存在的热塑性树脂。在一个优选的方面，纤维增强热塑性复合材料包含以超过复合材料的55wt％的量存在的热塑性树脂。
在一个方面，纤维增强热塑性复合材料可以包含以连续热塑性聚合物相的约10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、或60wt％的量存在的流动改性剂。在进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料可以包含以连续热塑性聚合物相的约35、40、45、50、55、或60wt％的量存在的流动改性剂。在又进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料包含以连续热塑性聚合物相的约35wt％的量存在的流动改性剂。在又进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料包含以连续热塑性聚合物相的约20至约60wt％、约30至约60wt％、约40至约60wt％、或约50至约60wt％之间的量存在的流动改性剂。在甚至进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料包含以连续热塑性聚合物相的约30至约50wt％、或约35至约45wt％之间的量存在的流动改性剂。
在一个方面，纤维增强热塑性复合材料包含碳纤维，如多个碳纤维。在进一步的方面，碳纤维是短切碳纤维(切碎碳纤维，chopped carbon fibers)。在又进一步的方面，碳纤维以复合材料的总重量的至少约35wt％、约40wt％、约45wt％、约50wt％、约55wt％、或约60wt％的量存在。在又进一步的方面，碳纤维以复合材料的总重量的约35wt％、约40wt％、约45wt％、或约50wt％的量存在。在甚至进一步的方面，碳纤维可以以复合材料的总重量的约35wt％至约60wt％的量存在。在又进一步的方面，碳纤维可以以复合材料的总重量的约45wt％至约60wt％的量存在。在又进一步的方面，碳纤维可以以复合材料的总重量的约55wt％至约60wt％的量存在。在甚至进一步的方面，碳纤维可以以复合材料的总重量的约35wt％至约55wt％的量存在。在又进一步的方面，碳纤维可以以复合材料的总重量的约35wt％至约50wt％的量存在。在又进一步的方面，碳纤维可以以复合材料的总重量的约35wt％至约45wt％的量存在。
在一个方面，纤维增强热塑性复合材料表现出至少约25、约30、约35、或约40的比模量。在进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料可以表现出至少约25的比模量。在又进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料可以表现出至少约27的比模量。在又进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料可以表现出至少约29的比模量。在甚至进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料可以表现出至少约30的比模量。
在一个方面，复合材料表现出至少约220MPa、约226MPa、约230MPa、约230MPa、约240MPa、约245MPa、或约250MPa的拉伸强度。在进一步的方面，组合物表现出至少约226MPa的拉伸强度。在又进一步的方面，组合物表现出至少约230MPa的拉伸强度。在又进一步的方面，组合物表现出至少约235MPa的拉伸强度。
在一个方面，复合材料可以表现出如根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定的热释放分布。在进一步的方面，复合材料可以由小于约40、约45、约50、约55、约60、或约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约40、约45、约50、约55、约60、或约65kW/m2的峰值热释放速率表征。在又进一步的方面，复合材料由小于40kW min/m2的2分钟总热释放和小于40kW/m2的峰值热释放速率表征。在又进一步的方面，复合材料由小于65kW min/m2的2分钟总热释放和小于65kW/m2的峰值热释放速率表征。
在一个方面，当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时，复合材料进一步表现出至少约10克/分钟(g/min)的熔体质量流动速率(MFR)。在进一步的方面，当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时，复合材料进一步表现出至少约12g/min的熔体质量流动速率(MFR)。在又进一步的方面，当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时，复合材料进一步表现出至少约10g/min、约11g/min、约12g/min、约13g/min、约14g/min、约15g/min、约16g/min、约17g/min、约18g/min、约19g/min、约20g/min、约21g/min、约22g/min、约23g/min、约24g/min、约25g/min、约26g/min、约27g/min、约28g/min、约29g/min、或约30g/min的熔体质量流动速率(MFR)。
在进一步的方面，纤维增强热塑性复合材料包含40％的碳纤维、48％的ULTEMTM1000(聚醚酰亚胺)、以及12％的PEEK 90P(聚醚醚酮)。
在一个方面，热塑性聚合物相包含热塑性树脂和流动改性剂。热塑性树脂可以包括一种或多种热塑性聚合物树脂，包括但不限于聚苯硫醚和聚酰亚胺。在进一步的方面，用于公开的复合材料中的聚酰亚胺包括聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺和聚苯并咪唑。在进一步的方面，聚醚酰亚胺包括熔融可加工的聚醚酰亚胺。
可以用于公开的复合材料中的合适的聚醚酰亚胺包括但不限于ULTEMTM。ULTEMTM是来自由Saudi Basic Industries Corporation(SABIC)出售的聚醚酰亚胺(PEI)家族的聚合物。ULTEMTM可以具有提高的耐热性、高强度和刚度、以及广泛的耐化学性。如在本文中使用的，ULTEMTM是指包括在家族中的任何或所有ULTEMTM聚合物，除非另外说明。在进一步的方面，ULTEMTM是ULTEMTM1000。在一个方面，聚醚酰亚胺可以包括任何聚碳酸酯材料或材料的混合物，例如，如在美国专利号美国专利号US 4,548,997、US 4,629,759、US 4,816,527、US 6,310,145、和US7,230,066中述及的，将它们的全部以整体合并于此用于公开各种聚醚酰亚胺组合物和方法的具体目的。
在某些方面，热塑性聚合物是具有包含由式(I)的有机基团表示的结构单元的结构的聚醚酰亚胺聚合物：
其中，式(I)中的R包括取代或未取代的二价有机基团，如：(a)具有约6至约20个碳原子的芳香族烃基及其卤代衍生物；(b)具有约2至约20个碳原子的直链或支链亚烷基基团；(c)具有约3至约20个碳原子的亚环烷基基团，或(d)通式(II)的二价基团：
其中，Q包括选自由-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-CyH2y-(y是1至5的整数)、以及它们的卤代衍生物组成的组中的二价部分，包括全氟亚烷基基团；其中，T是-O-或式-O-Z-O-的基团，其中，-O-或-O-Z-O-基团的二价键在3,3′、3,4′、4,3′、或4,4′位，并且其中，Z包括但不限于，式(III)的二价基团：
以及
其中，被式(I)包括的聚醚酰亚胺具有至少约40,000的Mw。
在进一步的方面，聚醚酰亚胺聚合物可以是共聚物，除以上所描述的醚酰亚胺单元之外，其进一步包含式(IV)的聚酰亚胺结构单元：
其中，R如之前对式(I)所定义的，并且M包括但不限于，式(V)的基团：
在进一步的方面，热塑性树脂是具有由以下式表示的结构的聚醚酰亚胺聚合物：
其中，聚醚酰亚胺聚合物具有至少40,000道尔顿、50,000道尔顿、60,000道尔顿、80,000道尔顿、或100,000道尔顿的分子量。
可以通过本领域技术人员已知的方法制备聚醚酰亚胺聚合物，包括式(VI)的芳香族双(醚酐)与式(IX)的有机二胺的反应：
H2N-R-NH2 (VII)，
其中，T和R被定义为如以上在式(I)中所描述的。
式(VI)的芳香族双(醚酐)的示例性、非限制性实例包括：2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐；4,4′-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酸酐；4,4′-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫二酸酐；4,4′-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酸酐；4,4′-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酸酐；2,2-双[4-(2,3-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐；4,4′-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯醚二酸酐；4,4′-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯基硫二酸酐；4,4′-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酸酐；4,4′-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯砜二酸酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4′-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基-2,2-丙烷二酸酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4′-(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酸酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4′-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫二酸酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4′-(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酸酐和4-(2,3-二羧基苯氧基)-4′-(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酸酐、以及它们的各种混合物。
可以通过使硝基取代的苯基二腈与二元酚化合物的金属盐在双极性、非质子溶剂存在下的反应产物的水解，接着脱水制备双(醚酐)。以上式(VI)包括的有用类别的芳香族双(醚酐)包括但不限于以下化合物，其中，T具有式(VIII)：
以及醚键例如有益地在3,3′、3,4′、4,3′、或4,4′位以及它们的混合，并且其中Q是如以上所定义。
在聚酰亚胺和/或聚醚酰亚胺的制备中，可以采用任何二氨基化合物。式(VII)的合适的二氨基化合物的示例性、非限制性实例包括：乙二胺、丙二胺、三亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、1,12-十二烷二胺、1,18-十八烷二胺、3-甲基七亚甲基二胺、4,4-二甲基七亚甲基二胺、4-甲基壬二胺、5-甲基壬二胺、2,5-二甲基六亚甲基二胺、2,5-二甲基七亚甲基二胺、2,2-二甲基丙二胺、N-甲基-双(3-氨基丙基)胺、3-甲氧基六亚甲基二胺、1,2-双(3-氨基丙氧基)乙烷、双(3-氨基丙基)硫化物、1,4-环己二胺、双-(4-氨基环己基)甲烷、间苯二胺、对苯二胺、2,4-二氨基甲苯、2,6-二氨基甲苯、间亚二甲苯基二胺、对亚二甲苯基二胺、2-甲基-4,6-二乙基-1,3-亚苯基-二胺、5-甲基-4,6-二乙基-1,3-亚苯基-二胺、联苯胺、3,3′-二甲基联苯胺、3,3′–二甲氧基联苯胺、1,5-二氨基萘、双(4-氨基苯基)甲烷、双(2-氯-4-氨基-3,5-二乙基苯基)甲烷、双(4-氨基苯基)丙烷、2,4-双(b-氨基-叔丁基)甲苯、双(对-b-氨基-叔丁基苯基)醚、双(对-b-甲基-邻氨基苯基)苯、双(对-b-甲基-邻氨基戊基)苯、1,3-二氨基-4-异丙基苯、双(4-氨基苯基)硫化物、双(4-氨基苯基)砜、双(4-氨基苯基)醚和1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷。这些化合物的混合物也可以存在。有益的二氨基化合物是芳香族二胺，尤其是间苯二胺和对苯二胺以及它们的混合物。
在进一步的方面，聚醚酰亚胺树脂包括根据式(I)的结构单元，其中，每个R独立地是对亚苯基或间亚苯基或它们的混合物，并且T是式(IX)的二价基团：
在各个方面，在约100℃至约250℃的温度下，可以使用溶剂如邻二氯苯、间甲酚/甲苯等进行反应以完成式(VI)的酸酐与式(VII)的二胺之间的反应。可替换地，可以通过将起始材料的混合物加热至升高的温度并同时搅拌，使式(VI)的芳香族双(醚酐)与式(VII)的二胺熔融聚合制备聚醚酰亚胺。熔融聚合可以使用约200℃至约400℃的温度。在反应中也可以使用链终止剂和支化剂。可以可选地由芳香族双(醚酐)与有机二胺的反应来制备聚醚酰亚胺聚合物，其中，二胺以不超过约0.2摩尔过量，并且有益地低于约0.2摩尔过量存在于反应混合物中。在这种情况下，如由利用具有在冰醋酸中33重量百分数(wt％)氢溴酸的溶液的氯仿溶液滴定示出的，在一个实施方式中聚醚酰亚胺树脂具有小于约15微当量/克(μeq/g)的酸可滴定基团，并且在可替换的实施方式中具有小于约10μeq/g的酸可滴定基团。酸可滴定基团基本上是由于聚醚酰亚胺树脂中的胺末端基团引起的。
在进一步的方面，聚醚酰亚胺树脂具有如使用聚苯乙烯标准，通过凝胶渗透色谱法测定的至少约40,000至约150,000克/摩尔(g/mol)的重均分子量(Mw)。在又进一步的方面，热塑性树脂可以具有至少40,000道尔顿、50,000道尔顿、60,000道尔顿、80,000道尔顿、或100,000道尔顿的分子量。在又进一步的方面，热塑性树脂可以具有至少40,000道尔顿的分子量。在甚至进一步的方面，热塑性树脂可以具有至少45,000道尔顿的分子量。在又进一步的方面，热塑性树脂可以具有至少50,000道尔顿的分子量。在又进一步的方面，热塑性树脂可以具有至少60,000道尔顿的分子量。在甚至进一步的方面，热塑性树脂可以具有至少70,000道尔顿的分子量。在又进一步的方面，热塑性树脂可以具有至少100,000道尔顿的分子量。
在进一步的方面，热塑性树脂可以包含具有至少40,000道尔顿、50,000道尔顿、60,000道尔顿、80,000道尔顿、或100,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺聚合物。在又进一步的方面，聚醚酰亚胺聚合物具有至少道尔、40,000道尔顿或50,000道尔顿的分子量。在又进一步的方面，聚醚酰亚胺聚合物具有至少40,000道尔顿的分子量。在又进一步的方面，聚醚酰亚胺聚合物具有至少50,000道尔顿的分子量。在甚至进一步的方面，聚醚酰亚胺聚合物具有至少60,000道尔顿的分子量。在又进一步的方面，聚醚酰亚胺聚合物具有至少70,000道尔顿的分子量。在又进一步的方面，聚醚酰亚胺聚合物具有至少100,000道尔顿的分子量。
在一个方面，纤维增强热塑性复合材料可以包含流动改性剂。在进一步的方面，流动改性剂可以是聚合物。在又进一步的方面，流动改性剂是聚醚酮(PEK)、聚芳醚酮(PAEK)、或聚醚醚酮(PEEK)。在又进一步的方面，流动改性剂是PEEK。例如，可用作公开的复合材料中的流动改性剂的PEEK是Victrex PEEK 90P。Victrex PEEK 90P是由Victrex plc出售的专利产品，并且描述在美国专利号7,906,574中，将它们以整体合并于此用于公开各种PEEK组合物和方法的具体目的。当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时，其是具有90Pa-s的熔融粘度的半结晶聚合物。
在一个方面，流动改性剂可以具有小于约75、约80、约90、约100、约125、或约150Pa-s的熔融粘度。在进一步的方面，流动改性剂具有小于约90、约100、约125、或约150Pa-s的熔融粘度。在又进一步的方面，流动改性剂具有小于约150Pa-s的熔融粘度。在甚至进一步的方面，流动改性剂具有小于约100Pa-s的熔融粘度。在又进一步的方面，流动改性剂具有小于约90Pa-s的熔融粘度。在1000/s的剪切速率下测定Pa-s值。
适合用在制造公开的复合材料中的碳纤维是具有在从约38MSI至约48MSI的范围内的拉伸模量的中等模量(IM)碳纤维。相反，传统的静电耗散型复合材料通常负载有具有低于约38MSI的拉伸模量的碳纤维。例如，聚丙烯腈类标准模量碳纤维通常表现出约29至约35MSI的拉伸模量值。在一个方面，适合用在制造公开的复合材料中的中等模量纤维具有在从约40MSI至约44MSI的范围内的拉伸模量。例如，中等模量碳纤维可以具有约42MSI的拉伸模量。
作为本领域普通技术人员将理解的是，大多数商业可获得的碳纤维通常通过聚丙烯腈纤维，也称为PAN纤维的控制的热解生产。当与制造标准模量碳纤维如以上描述的那些相比时，在中等模量碳纤维的制造过程中将它们暴露于较高的热处理，导致纤维内的石墨烯层(grapheme layer)的改善的排列。这种较高的热处理还可以增加纤维结构中的孔隙率，并且因此还可以导致纤维的石墨烯层之间的不连续。在不希望受到理论限制的情况下，据信在石墨烯层之间的这种不连续也导致用于制造公开的复合材料的中等模量碳纤维呈现不同的渗滤曲线性能(percolation curve behavior)。
可商业获得的中等模量碳纤维的非限制性实例包括从Hexcel Corporation可商业获得并且具有约40MSI的拉伸模量的HexTowTM IM7和从Toray Carbon Fibers America,Inc.(Toray Industries,Inc.的全资子公司)可商业获得并且具有约42MSI的拉伸模量的TORAYCATM T800S。
本文中还公开了用于制造复合材料如纤维增强热塑性复合材料的方法。在一个方面，所述方法可以制造本文中别处描述的纤维增强热塑性复合材料。
还公开了用于制备纤维增强热塑性组合物的方法，包括以下步骤：a)提供包含以下的热塑性树脂组合物：i)具有至少约40,000道尔顿的分子量的热塑性树脂；以及ii)流动改性剂；b)将具有在从38至48MSI范围内的拉伸模量的多个碳纤维引入热塑性树脂组合物中以形成当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时具有至少10g/min的熔体质量流动速率(MFR)的纤维增强热塑性复合材料前体组合物；以及c)由前体组合物形成纤维增强热塑性复合材料；并且其中，形成的纤维增强热塑性复合材料表现出至少约25的比模量；其中，形成的纤维增强热塑性复合材料表现出至少约226MPa的拉伸强度；并且其中，当根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定时，复合材料表现出由小于约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约65kW/m2的峰值热释放速率表征的热释放分布。
在一个方面，可以在挤出机如双螺杆挤出机如ZSK 40mm双螺杆挤出机中进行所述方法中的一个或多个步骤。在一个方面，可以将热塑性树脂和流动改性剂添加至挤出机的进料喉部。可以在过程的后期阶段或从进料喉部的下游添加碳纤维。
在一个方面，挤出机的机筒温度(barrel temperature)可以在约300℃至约400℃之间，例如，在约360℃至约370℃之间。
在一个方面，成型温度可以是约120℃、约140℃、约160℃、约180℃、或约200℃。例如，成型温度可以是约160℃。
在公开和描述本发明的化合物、组合物、制品、系统、装置、和/或方法之前，应理解的是，它们不限于特定的合成方法，除非另有说明，或者，它们不限于具体的试剂，除非另有说明，同样地，当然可以改变。还应该理解的是，本文使用的术语仅是为了描述具体方面的目的，而并非旨在进行限制。尽管与本文描述的那些相似或等效的任何方法和材料可以用于本发明的实践或试验中，现在描述示例性方法和材料。
本文中提到的所有出版物通过引用合并于此以便与所引用的出版物内容相关联公开和描述这些方法和/或材料。
本文中还公开了包含本文中描述的纤维增强热塑性复合材料的制造的制品。
在一个方面，制造的制品包括但不限于飞机中的部件。纤维增强热塑性复合材料可以替换用在飞机中的金属。合适的飞机部件包括但不限于，飞机食物托盘臂、扶手、吊具(spreader)、箱体上的把手、水槽、或存储单元。
实施例
提出以下实施例以便为本领域的普通技术人员提供如何制造和评价本文要求的化合物、组合物、制品、装置和/或方法的完整的公开和描述，并且旨在纯粹是举例说明本发明而并不旨在限制本发明人所认为的其发明的范围。已经努力确保关于数字(例如，量、温度等)的准确性，但应考虑一些误差和偏差。除非另外指出，否则份是指重量份、温度以℃表示或是环境温度，并且压力是大气压或接近大气压。
示出在表1中的材料用于制备本文中描述的复合材料。
表1
1.复合材料批次
使用表1中描述的材料使用如表2中示出的反应物，制备代表性的复合材料组合物。在每个批次下给出的值是以整个组合物的wt％计用于指示批次中的以磅的每个物品的量。
表2
*所有组分的量以总组合物的wt％给出。
表3示出了铝(Al)以及具有和不具有添加剂的不同纤维增强热塑性复合材料(如PEI碳纤维复合材料)的比重、拉伸模量、拉伸强度、比模量、比强度和OSU热释放性能。为了通过OSU热释放(HR)试验，对于三份样品测量的平均值，材料必须具有小于65kW/m2的峰值热释放速率和小于65kW*min/m2的2分钟总热释放。
表3示出了复合材料中碳纤维的30重量百分数(wt％)的负载导致比模量不满足目标(批次1)。具有54K的分子wt的PEI中具有40wt％的碳纤维的化合物满足模量、强度、以及OSU热释放性能，但质量流动速率(MFR)非常低(6g/10min)；在该熔体流动速率下加工(挤出和成型)非常困难(批次2)。通过改变PEI的分子量可以操纵熔体流动速率，但会影响OSU热释放性能，例如，在40wt％的CF负载下，具有31K的分子wt的PEI表现出改善的MFR(15)，但其不会通过OSU试验(批次3)。当将PEEK 90P(12wt％的总制剂，即，20wt％的树脂制剂)加入至制剂2中时，在熔体流动速率中存在几乎3倍增加，并且化合物通过所有机械和OSU热释放要求(批次4)。
表3
*在380℃、6.6kg负荷下测量。(GPa是指吉帕斯卡)
如以下描述的，测定表3和本文中别处提及的各种参数。在23℃下，通过测量给定体积的材料与相同体积的去离子水的质量的比率，确定比重。使用分析天平在空气中称量试样，并且然后在浸渍在去离子水时并且根据ASTM D 792称量试样。使用来自Instron，具有5mm/min的试验速度并且根据ASTM D 638进行的材料试验系统(MTS)，测定拉伸模量和拉伸强度。根据ASTM D 1238进行并且在380℃下在6.6kg负荷和6min停留时间下，使用来自天氏欧森(Tinius Olsen)的挤压式塑性计测定熔体流动速率(MFR)。
以下陈述的是用于制造本文中公开的聚碳酸酯的方法的一些实施方式和由此制备的聚碳酸酯。
实施方式1：一种纤维增强热塑性复合材料，包含：a)包含以下的连续热塑性聚合物相：i)具有至少约40,000道尔顿的分子量的热塑性树脂；以及ii)流动改性剂；以及b)分散在连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48百万磅/平方英寸(MSI)的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相；其中，复合材料表现出至少约25的比模量；其中，复合材料表现出至少约226MPa的拉伸强度；并且其中，当根据俄亥俄州立大学(“OSU”)热释放试验测定时，复合材料表现出由小于约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约65kW/m2的峰值热释放速率表征的热释放分布。
实施方式2：根据实施方式1的复合材料，其中，连续热塑性聚合物相包含具有至少约40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺。
实施方式3：根据实施方式2的复合材料，其中，聚醚酰亚胺具有至少约50,000道尔顿的分子量。
实施方式4：根据实施方式1-3中任一项的复合材料，其中，热塑性树脂以不超过复合材料的约60wt％的量存在。
实施方式5：根据实施方式1-4中任一项的复合材料，其中，热塑性树脂以不超过复合材料的约60wt％的量存在。
实施方式6：根据实施方式1-5中任一项的复合材料，其中，热塑性树脂以在复合材料的从约40wt％至约60wt％的范围内的量存在。
实施方式7：根据实施方式1-6中任一项的复合材料，其中，流动改性剂以在连续热塑性聚合物相的从约10wt％至约60wt％的范围内的量存在。
实施方式8：根据实施方式1-7中任一项的复合材料，其中，流动改性剂包括聚醚醚酮。
实施方式9：根据实施方式8的复合材料，其中，当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时，聚醚醚酮具有小于约150帕斯卡-秒(Pa-s)的熔融粘度。
实施方式10：根据实施方式1-9中任一项的复合材料，其中，当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时，复合材料进一步表现出至少约10g/min的熔体质量流动速率(MFR)。
实施方式11：一种纤维增强热塑性复合材料，包含连续热塑性聚合物相，包含：a)具有至少40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺；以及当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时具有小于150帕斯卡-秒(Pa-s)的熔融粘度的聚醚醚酮；以及分散在连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48MSI的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相；并且其中，复合材料表现出至少约25的比模量；其中，复合材料表现出至少约226MPa的拉伸强度；其中，当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时，复合材料表现出至少10g/min的熔体质量流动速率(MFR)；并且其中，当根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定时，复合材料表现出由小于约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约65kW/m2的峰值热释放速率表征的热释放分布。
实施方式12：根据实施方式11的复合材料，其中，聚醚酰亚胺具有至少约50,000道尔顿的分子量。
实施方式13：根据实施方式11-12中任一项的复合材料，其中，聚醚酰亚胺以不超过复合材料的约60wt％的量存在。
实施方式14：根据实施方式11-13中任一项的复合材料，其中，聚醚酰亚胺以在复合材料的从约40wt％至约60wt％的范围内的量存在。
实施方式15：根据实施方式11-14中任一项的复合材料，其中，聚醚醚酮以在连续热塑性聚合物相的从约10wt％至60wt％的范围内的量存在。
实施方式16：根据实施方式11-15中任一项的复合材料，其中，当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时，聚醚醚酮具有小于约100帕斯卡-秒(Pa-s)的熔融粘度。
实施方式17：根据实施方式11-16中任一项的复合材料，其中，多个碳纤维以复合材料的总重量的至少约35wt％的量存在。
实施方式18：一种纤维增强热塑性复合材料，包含：a)连续热塑性聚合物相，该连续热塑性聚合物相包含：i.具有至少约40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺，其中，聚醚酰亚胺树脂以不超过复合材料的约60wt％的量存在于复合材料中；ii.当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时具有小于150帕斯卡-秒(Pa-s)的熔融粘度的聚醚醚酮，其中，聚醚醚酮以在连续热塑性聚合物相的从约10wt％至约60wt％的范围内的量存在于复合材料中；以及b)分散在连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48MSI的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相，其中，多个碳纤维以复合材料的总重量的至少约35wt％的量存在。
实施方式19：根据实施方式18的复合材料，其中，复合材料表现出至少约25的比模量；其中，复合材料表现出至少约226MPa的拉伸强度；其中，当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时，复合材料表现出至少10g/min的熔体质量流动速率(MFR)；并且其中，复合材料表现出由小于65kW min/m2的2分钟总热释放速率和小于65kW/m2的峰值热释放表征的根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定的热释放分布。
实施方式20：一种用于制备纤维增强热塑性复合材料的方法，包括以下步骤：a)提供包含以下的热塑性树脂组合物：i.具有至少约40,000道尔顿的分子量的热塑性树脂；以及ii.流动改性剂；b)将具有在从38至48MSI范围内的拉伸模量的多个碳纤维引入热塑性树脂组合物中以形成当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时具有至少10g/min的熔体质量流动速率(MFR)的纤维增强热塑性复合材料前体组合物；以及c)由前体组合物形成纤维增强热塑性复合材料；并且其中，形成的纤维增强热塑性复合材料表现出至少约25的比模量；其中，形成的纤维增强热塑性复合材料表现出至少约226MPa的拉伸强度；并且其中，当根据俄亥俄州立大学(OSU)热释放试验测定时，复合材料表现出由小于约65kW min/m2的2分钟总热释放和小于约65kW/m2的峰值热释放速率表征的热释放分布。
实施方式21：根据实施方式20的方法，其中，聚醚酰亚胺具有至少40,000道尔顿的分子量。
实施方式22：根据实施方式20-21中任一项的方法，其中，聚醚酰亚胺具有至少50,000道尔顿的分子量。
实施方式23：根据实施方式20-22中任一项的方法，其中，聚醚酰亚胺以不超过热塑性复合材料前体组合物的约60wt％的量存在。
实施方式24：根据实施方式20-23中任一项的方法，其中，聚醚酰亚胺以在热塑性复合材料前体组合物的从约40wt％至约60wt％的范围内的量存在。
实施方式25：根据实施方式20-24中任一项的方法，其中，流动改性剂以在热塑性树脂组合物的从约10wt％至60wt％的范围内的量存在。
实施方式26：根据实施方式20-25中任一项的方法，其中，流动改性剂包括聚醚醚酮。
实施方式27：根据实施方式26中任一项的方法，其中，当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时，聚醚醚酮具有小于150帕斯卡-秒(Pa-s)的熔融粘度。
实施方式28：根据实施方式20-27中任一项的方法，其中，多个碳纤维以热塑性复合材料前体组合物的至少约35wt％的量存在。
一般而言，本发明可以可替换地包括本文中公开的任何适当的组分，由其组成，或基本上由其组成。可以另外地，或可替换地制定本发明以便不含或基本上不含在现有技术组合物中使用的或此外对实现本发明的功能和/或目的来说并非必需的任何组分、材料、成分、辅料或物质。
对于本领域技术人员而言，将显而易见的是，在不背离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。对于本领域技术人员而言，通过考虑本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施方式将是显而易见的。在本发明的真正范围和精神通过所附权利要求指出的情况下，旨在将说明书和实施例认为仅是示例性的。
本发明的专利授权范围由权利要求限定并且可以包括本领域技术人员想到的其他实施例。如果其他实施例具有并不与权利要求的文字语言不同的结构要素，或者如果其包括具有与权利要求文字语言没有实质性差异的等同结构要素，则这种其他实施例旨在落在权利要求的范围内。

Claims (21)

1.一种纤维增强热塑性复合材料，包含：
a)包含以下的连续热塑性聚合物相：
i.具有至少40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺；和
ii.流动改性剂，其中所述流动改性剂包括聚醚醚酮；以及
b)分散在所述连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48百万磅/平方英寸范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相，其中，所述多个碳纤维以所述复合材料的总重量的至少35wt％的量存在；
其中，所述复合材料表现出至少25的比模量；其中，所述复合材料表现出至少226MPa的拉伸强度；并且其中，当根据俄亥俄州立大学热释放试验测定时，所述复合材料表现出特征在于2分钟总热释放小于65kW min/m2和峰值热释放速率小于65kW/m2的热释放分布。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述聚醚酰亚胺具有至少50,000道尔顿的分子量。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述聚醚酰亚胺以不超过所述复合材料的60wt％的量存在。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述聚醚酰亚胺以在所述复合材料的从40wt％至60wt％的范围内的量存在。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述流动改性剂以在所述连续热塑性聚合物相的从10wt％至60wt％的范围内的量存在。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其中，当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时，所述聚醚醚酮具有小于150帕斯卡-秒的熔融粘度。
7.根据权利要求1所述的复合材料，其中，当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时，所述复合材料进一步表现出至少10g/min的熔体质量流动速率。
8.一种纤维增强热塑性复合材料，包含连续热塑性聚合物相，包括：
a)具有至少40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺；以及当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时具有小于150帕斯卡-秒的熔融粘度的聚醚醚酮；以及
b)分散在所述连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48百万磅/平方英寸的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相，其中，所述多个碳纤维以所述复合材料的总重量的至少35wt％的量存在；并且
其中，所述复合材料表现出至少25的比模量；其中，所述复合材料表现出至少226MPa的拉伸强度；其中，当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时，所述复合材料表现出至少10g/min的熔体质量流动速率；并且其中，当根据俄亥俄州立大学热释放试验测定时，所述复合材料表现出2分钟总热释放小于65kW min/m2和峰值热释放速率小于65kW/m2的热释放分布。
9.根据权利要求8所述的复合材料，其中，所述聚醚酰亚胺具有至少50,000道尔顿的分子量。
10.根据权利要求8所述的复合材料，其中，所述聚醚酰亚胺以不超过所述复合材料的60wt％的量存在。
11.根据权利要求8所述的复合材料，其中，所述聚醚酰亚胺以在所述复合材料的从40wt％至60wt％的范围内的量存在。
12.根据权利要求8所述的复合材料，其中，所述聚醚醚酮以在所述连续热塑性聚合物相的从10wt％至60wt％的范围内的量存在。
13.根据权利要求8所述的复合材料，其中，当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时，所述聚醚醚酮具有小于100帕斯卡-秒的熔融粘度。
14.一种纤维增强热塑性复合材料，包含：
a)包含以下的连续热塑性聚合物相：
i.具有至少40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺，其中，聚醚酰亚胺树脂以不超过所述复合材料的60wt％的量存在于所述复合材料中；
ii.当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时具有小于150帕斯卡-秒的熔融粘度的聚醚醚酮，其中，所述聚醚醚酮以在所述连续热塑性聚合物相的从10wt％至60wt％的范围内的量存在于所述复合材料中；以及
b)分散在所述连续热塑性聚合物相中的包含具有在从38至48百万磅/平方英寸的范围内的拉伸模量的多个碳纤维的分散相，其中，所述多个碳纤维以所述复合材料的总重量的至少35wt％的量存在。
15.根据权利要求14所述的复合材料，其中，所述复合材料表现出至少25的比模量；其中，所述复合材料表现出至少226MPa的拉伸强度；其中，当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时，所述复合材料表现出至少10g/min的熔体质量流动速率；并且其中，所述复合材料表现出特征在于2分钟总热释放速率小于65kW min/m2和峰值热释放小于65kW/m2的根据俄亥俄州立大学热释放试验测定的热释放分布。
16.一种用于制造纤维增强热塑性复合材料的方法，包括以下步骤：
a)提供包含以下的热塑性树脂组合物：
i.具有至少40,000道尔顿的分子量的聚醚酰亚胺；和
ii.流动改性剂，其中，所述流动改性剂包括聚醚醚酮；
b)将具有在从38至48百万磅/平方英寸的范围内的拉伸模量的多个碳纤维引入所述热塑性树脂组合物中以形成当在380℃和6.6kg质量的条件下测定时具有至少10g/min的熔体质量流动速率的纤维增强热塑性复合材料前体组合物，其中，所述多个碳纤维以所述热塑性复合材料前体组合物的至少35wt％的量存在；以及
c)由所述前体组合物形成纤维增强热塑性复合材料；并且
其中，形成的所述纤维增强热塑性复合材料表现出至少25的比模量；其中，形成的所述纤维增强热塑性复合材料表现出至少226MPa的拉伸强度；并且其中，当根据俄亥俄州立大学热释放试验测定时，所述复合材料表现出特征在于2分钟总热释放小于65kW min/m2和峰值热释放速率小于65kW/m2的热释放分布。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述聚醚酰亚胺具有至少50,000道尔顿的分子量。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述聚醚酰亚胺以不超过所述热塑性复合材料前体组合物的60wt％的量存在。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述聚醚酰亚胺以在所述热塑性复合材料前体组合物的从40wt％至60wt％的范围内的量存在。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述流动改性剂以在所述热塑性树脂组合物的从10wt％至60wt％的范围内的量存在。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，当在400℃和1000/s的剪切速率的条件下测定时，所述聚醚醚酮具有小于150帕斯卡-秒的熔融粘度。
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