CN107206735A - 增强热塑性制品、用于制造制品的组合物、制造方法及由其形成的制品 - Google Patents

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埃里克·奥托·托伊奇
克雷格·劳伦斯·米尔恩
彼得·詹姆斯·朱伯
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Abstract

一种用于制造多孔可压缩制品的组合物，该组合物包含多个增强纤维、多个热塑性纤维、可选的多个聚合物粘合纤维、和连续隔开载体纤维的组合，其中聚合物粘合纤维具有低于热塑性纤维的熔点；用于形成多孔可压缩制品的方法；以及包含多孔可压缩制品的制品。还公开了包含热成形复合材料的制品，其中复合材料不被稀松布层支撑并且对于稀松布层不能准确符合的精细模具细节，复合材料表现出改善的构造。

Description

增强热塑性制品、用于制造制品的组合物、制造方法及由其形 成的制品
技术领域
本公开涉及增强热塑性制品，尤其是可以热成形的纤维增强聚酰亚胺制品，用于制造可热成形制品的组合物，以及制造方法、制品、和它们的用途。
背景技术
包含增强纤维的热塑性制品正越来越多地用于生产在车辆如商用飞机、船舶、和火车内部中采用的部件。此外，可用于制造包含增强纤维的热塑性制品的材料通常还具有用于形成制品的良好的可加工性，和所期望的物理性能如有吸引力的表面光洁度，在使用或二次操作期间用来最小化部件开裂的倾向的韧性，耐候性，以及透明性(在需要的地方)。然而，期望改善制品的可成形性，尤其是热成形制品符合模具上的更细的细节以及在增强热塑性热成形制品的上表面上模具形状的忠实再现。
因此，本领域仍然需要可用于制造增强热塑性热成形制品的材料，其更加一致地和忠实地符合它们在其上形成的模具形状。对于热成形制品，还有一个优点将是具有韧性、耐候性、耐化学性、和易于清洗中的一种或多种。
发明内容
本发明涉及用于制造多孔可压缩制品的组合物，该组合物包含以下的组合：多个增强纤维；多个热塑性纤维；并且纤维的组合排列成一层或多层；并且进一步包含多个隔开的连续载体纤维(spaced continuous carrier fiber)，其存在于至少一个这样的层的表面上，并且基本上经过(transit，横越，转变，通过，运输)至少一个这样的层的表面；并且组合物不包含稀松布(scrim)载体层。
在另一种实施方式中，用于形成多孔制品的方法包括：形成包含组合物在液体中的悬浮液的层；从悬浮液至少部分除去液体以形成料片(web，幅布，网，网状物，织物)；在足以从料片除去任何剩余液体以及熔融热塑性纤维的条件下加热料片；以及冷却加热的料片以形成多孔垫(porous mat)，其中多孔制品包含增强纤维和热塑性纤维的网络以及在多孔垫的表面上的多个隔开的载体纤维。
在另一种实施方式中，多孔制品包含：多个增强纤维和多个热塑性纤维的网络，其沉积在包含熔融和冷却的热塑性纤维的网络上，以及多个隔开的连续载体纤维，其经过多孔制品，在网络的层的表面上，或在网络的两层之间的界面处。
在另一种实施方式中，形成复合材料的方法包括：在足以熔融热塑性纤维和固结(consolidate)网络的条件下加热和压缩多孔制品的至少一种，在压力下冷却加热、压缩的制品以形成复合材料，其包含：网络，其包含多个增强纤维；和包含熔融和冷却的热塑性纤维的基质(matrix)；和多个隔开的连续载体，其经过多孔制品：在网络的层的表面上，或在网络的两层之间的界面处。
在另一种实施方式中，可热成形复合材料包含：网络，其包含多个增强纤维，和包含熔融和冷却的热塑性纤维的基质，以及多个隔开的连续载体纤维，其经过网络：在网络层的表面上，或在网络的两层之间有界面处，其中复合材料具有大于或等于三的最小蓬松度(degree of loft)。
在另一种实施方式中，形成制品的方法包括：热成形上述复合材料以形成制品。
在另一种实施方式中，制品包含热成形复合材料。热成形复合材料制品不必是多孔的，因为其取决于可以添加什么其它层如用于飞机内部面板的装饰性表面膜，其具有双重目的：难以标记以及具有易于清洁的表面。
在另一种实施方式中，复合材料包含：网络，其包含多个热塑性纤维和增强纤维，例如金属纤维、金属化无机纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿物纤维、玄武岩纤维、和具有至少50℃高于热塑性基体树脂的加工温度的Tg的聚合物纤维、或它们的组合；以及基质，其包含熔融和冷却的热塑性纤维，其中复合材料具有大于或等于三的最小蓬松度，以及在整个复合材料中复合材料的蓬松是在30％内。
附图说明
图1是示出在机器方向上作为单向纤维施加的连续隔开载体纤维的多孔垫的表面的平面图。
图2是示出以相对于机器方向的角度以对角线穿过模式施加的连续载体纤维的多孔垫的表面的平面图。
具体实施方式
本发明涉及制造塑料复合材料板(plastic composite sheet)的方法，所述塑料复合材料板包含连续载体纤维，其可以用于半结构应用。对于多层板，可以在层之间并入连续载体纤维，以及对于单层板，在复合材料板的底部表面上暴露纤维。在固结过程中，可以引入连续载体纤维。连续双带压机可用于此目的。
本发明人已经开发了增强热塑性可热成形制品，在本文中称为“复合材料”，其可以被热成形为具有低热释放速率和低烟密度的制品。在一种实施方式中，可热成形制品的燃烧产物具有低毒性。为了制造复合材料，多孔垫形成自包含增强纤维和热塑性纤维的组合的组合物。提供足够的热量，例如在干燥步骤内，以熔融一些热塑性纤维，从而提供具有足够完整性的垫以在处理过程中保持它的网络结构，所述处理可以包括弯曲、运输、展开以及进料到连续压机。
在一些实施方式中，其中在干燥步骤中的加工温度是不足以开始热塑性纤维的充分熔融以产生纤维间连接，添加粘合剂以防止垫在处理期间分崩离析。然后固结多孔垫：通过在压缩下加热至足以熔融热塑性纤维和任何可选的粘合纤维(binder fiber，粘合剂纤维)的温度，以形成复合材料，接着压缩，同时冷却至低于热塑性塑料的Tg。纤维组分的组合的使用允许组分在多孔垫中的均匀混合和分布，并可以提供具有更薄轮廓的垫。选择的聚合物还是足够稳定的以在经历反复加热至加工或形成温度之后还存在并具有最小的降解。
在一种实施方式中，多孔可压缩制品是在美国专利7,244,501中描述的类型，其公开内容通过引用并入本文。将改善这种类型的多孔可压缩制品，其中通过消除稀松布层并且代之以支撑纤维的网络，其包含在多个隔开连续载体纤维上的多孔体，其经过网络：在网络层的底面上，或在网络的两层之间的界面处(用于取得最佳效果)。
在一种实施方式中，提供一定量的长增强纤维以为垫提供内部结构。在一种实施方式中，长增强纤维的长度是12mm至75mm。这些长增强纤维的存在量可以为0wt.％至20wt.％，其替代等量的短增强纤维。长增强纤维可以是碳纤维、芳族聚酰胺纤维和被选来为垫提供内部结构的其他材料。在一种实施方式中，转移包含上述长增强纤维的复合材料，用于没有载体稀松布或隔开连续载体纤维的热成形。
可根据需要来变化多孔垫的性能和组成，例如，通过变化增强纤维的类型、尺寸、和量。如果施加清晰的表面膜、反向打印或不打印(仅在形成以后)，如聚偏二氟乙烯(PVDF)外表面保护膜，则还可以变化热塑性和/或增强纤维颜色以产生装饰效果。如果装饰膜可以在经历形成温度之后还存在，如来自SABIC的聚醚酰亚胺ULTEM膜，则可以在形成以前，如在固结期间，添加外保护表面膜，或可以原位形成表面膜(如果没有具体要求)，其中通过调节在最外层中树脂相对于增强纤维的浓度。在一种实施方式中，最终热成形产品具有极好的火焰、烟雾和毒性(FST)性能而不需要任何附加层或添加剂。
形成自多孔垫的复合材料具有3或更大的蓬松度，并具有穿过垫的厚度的优异的均匀性。可以热成形复合材料，例如，以提供制品。因而复合材料可以用于制造这样的部件，其满足对低热量、低烟密度、和/或低水平的有毒燃烧副产物的FAR要求。在一种实施方式中，复合材料满足以下标准：(1)小于65kW/m2的峰值热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；(2)小于或等于65kW-min/m2的在2分钟下的总热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；以及当在4分钟下测量时，基于ASTM E-662(FAR/JAR 25.853)，小于200的NBS光学烟雾密度。
如上所述，具有不同类型的纤维的组合物用来形成多孔垫，其进而被固结以提供复合材料。用于形成多孔垫的组合物包括多个增强纤维和多个热塑性纤维。
增强纤维可以是金属纤维(例如，不锈钢纤维)、金属化无机纤维、玻璃纤维(例如，无钠的石灰-铝硼硅酸盐玻璃(“E”玻璃)、A、C、ECR、R、S、D、或NE玻璃)、石墨纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿物纤维、玄武岩纤维、熔融温度至少150℃高于聚酰亚胺的聚合物纤维、或它们的组合。增强纤维通常具有高于10千兆帕斯卡(GPa)的模量。在一种实施方式中，增强纤维是玻璃纤维、相容的非玻璃材料、或它们的组合。如在本文中所使用的，术语“相容的非玻璃材料”是指这样的非玻璃材料，其具有类似于玻璃的至少表面粘附和浸润性能，其将允许与玻璃纤维均匀分散。
可以以单丝或复丝纤维、非织造纤维增强材料如短切原丝垫、组织、纸、和毡等的形式来提供增强纤维。在一种实施方式中，增强纤维是不连续的，其形式为单独离散纤维。在使用并接收短切原丝束形式的玻璃纤维的情况下，在制成纸以前，束可以分解成单根纤维。在最长的尺寸上，不连续增强纤维可以是5至75毫米(mm)，在最长尺寸上可以是6至60mm，7至50mm，或10至40mm。此外，不连续增强纤维的直径可以是3至125微米(μm)，以及在其他实施方式中则为10至100微米。
连续载体纤维可以由与增强纤维相同范围的材料组成，然而，不同于是不连续的增强纤维，如在图1的复合材料垫10和图2的复合材料垫14中所示，选择连续载体纤维12，以致载体纤维的长度、类型、和厚度经过纤维垫并为纤维垫提供支撑。根据需要，可以隔开连续载体纤维，例如，在一种实施方式中，隔开1”至12英寸(”)、2”至11”、3”至10”、4”至9”、5”至8”、6”至7”，并且可以以各种构造取向(orient)，例如在机器方向上单向取向，如在图1中，或在横向机器方向(cross-machine direction，机器横向方向，跨机器方向)上取向，或取向为穿过纤维(traversing fiber)16，其交叉表面，如图2所示，作为一条单纱、或两条单纱(来自每侧的一个)。进一步如图2所示，可以存在可选单向“丝”18。
选择热塑性纤维以在熔融以形成聚合物基质以后为复合材料提供所期望的性能。在一种实施方式中，选择热塑性纤维，以还提供纤维间键，这是由于在干燥过程中的部分熔融。在另一种实施方式中，在干燥条件下没有充分熔融热塑性纤维以向多孔复合材料结构提供足够的结构完整性，以及将粘合纤维加入纤维以提供纤维间附着，以在多孔制品内建立结构，其允许在固结以前来处理多孔制品。
热塑性纤维，根据定义在高于特定温度时，其变得柔软或可模塑，可用于纤维网络，其包括聚酰亚胺如聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺砜；聚碳酸酯，其包括聚碳酸酯-硅氧烷、聚酯碳酸酯、聚酯碳酸酯-硅氧烷；聚酯，其包括聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯；或如果火焰性能和使用温度是次要的，聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯；聚酰胺和高性能聚合物，如聚苯并咪唑或液晶聚合物。
聚酰亚胺纤维向聚合物基质贡献一种类型的聚合物。可以使用各种各样的聚酰亚胺，其取决于复合材料的可用性、熔融温度、和所需特性。如在本文中所使用的，“聚酰亚胺”包括聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺砜。在一种实施方式中，聚醚酰亚胺包含式(1)的多于1个，例如，10至1000个或10至500个或10至100个结构单元
其中每个R是相同或不同的，并且是取代或未取代的二价有机基团，如C6-20芳香族烃基团或其卤化衍生物、直链或支链C2-20亚烷基或其卤化衍生物、C3-8亚环烷基或其卤化衍生物，尤其是式(2)的二价基团
其中Q1是-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、或-CyH2y-，其中y是1至5的整数，或其卤化衍生物(其包括全氟亚烷基)。在一种实施方式中，R是间亚苯基或对亚苯基。
另外在式(1)中，T是-O-或式-O-Z-O-的基因，其中-O-或-O-Z-O-基团的二价键是在3,3'、3,4'、4,3'、或4,4'位置。在式(1)的-O-Z-O-中的基团Z还是取代或未取代的二价有机基团，并且可以是芳香族C6-24单环或多环部分，其可选用1至6个C1-8烷基、1至8个卤素原子、或它们的组合取代，条件是，不超过Z的化合价。示例性基团Z包括源自式(3)的二羟基化合物的基团：
其中Ra和Rb可以是相同或不同的并且是卤素原子或单价C1-6烷基，例如，p和q各自独立地为0至4的整数；c是0至4；以及Xa是连接羟基取代的芳香族基团的桥连基，其中桥连基和每个C6亚芳基的羟基取代基彼此是处于在C6亚芳基上的邻、间、或对位(在一种实施方式中，为对位)。桥连基Xa可以是单键、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-、或C1-18有机桥连基。C1-18有机桥连基可以是环状或非环状的、芳香族或非芳香族的，并且可以进一步包含杂原子如卤素、氧、氮、硫、硅、或磷。可以定位C1-18有机基团以致与其连接的C6亚芳基各自连接到共同的烷叉基碳或连接到C1-18有机桥连基的不同碳。基团Z的具体实例是式(3a)的二价基团
其中Q是-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、或-CyH2y-，其中y是1至5的整数，或其卤化衍生物(包括全氟亚烷基)。在具体实施方式中，Z源自双酚A，其中在式(3a)中Q是2,2-异丙叉基。
在一种实施方式中，在式(1)中，R是间亚苯基或对亚苯基以及T是-O-Z-O，其中Z是式(3a)的二价基团。可替换地，R是间亚苯基或对亚苯基以及T是-O-Z-O，其中Z是式(3a)的二价基团以及Q是2,2-异丙叉基。
在一些实施方式中，聚醚酰亚胺可以是共聚物，例如，聚醚酰亚胺砜共聚物，其包含式(1)的结构单元，其中至少50摩尔％的R基团具有式(2)，其中Q1是-SO2-以及剩下的R基团独立地是对亚苯基或间亚苯基或它们的组合；以及Z是2,2-(4-亚苯基)异丙叉基。在一些实施方式中，聚醚酰亚胺是共聚物，其可选地包含另外的结构酰亚胺单元，其不是聚醚酰亚胺单元，例如以下式的酰亚胺单元
其中R是如在式(1)中描述的以及每个V是相同或不同的，并且是取代或未取代的C6-20芳香族烃基，例如以下式的四价接头
其中W是单键、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、或-CyH2y-，其中y是1至5的整数，或其卤化衍生物(其包括全氟亚烷基)。这些另外的结构酰亚胺单元优选包含单元总数的小于20摩尔％，以及更优选存在量可以为单元总数的0至10摩尔％，或单元总数的0至5摩尔％，或单元总数的0至2摩尔％。在一些实施方式中，聚醚酰亚胺中不存在另外的酰亚胺单元。
可以通过本领域技术人员熟知的任何方法来制备聚醚酰亚胺，包括式(4)的芳香族双(醚酐)与式(5)的有机二胺的反应
H2N-R-NH2(5)
其中T和R是如上所述所定义。可以利用式(4)的芳香族双(醚酐)和不同双(酐)的组合来制造聚醚酰亚胺的共聚物，例如，这样的双(酐)，其中T不包含醚官能，例如，T是砜。
双(酐)的说明性实例包括3,3-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐；4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐；4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐；4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐；4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐；2,2-双[4-(2,3-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐；4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯醚二酐；4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐；4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐；4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯砜二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基-2,2-丙烷二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐；和4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、以及它们的各种组合。
有机二胺的实例包括乙二胺、丙二胺、三亚甲基二胺、二乙三胺、三亚乙基四胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、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)硫醚、1,4-环己烷二胺、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、间二甲苯二胺、对二甲苯二胺、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(对氨基-叔丁基)甲苯、双(对氨基-叔丁基苯基)醚、双(对甲基-邻氨基苯基)苯、双(对甲基-邻氨基戊基)苯、1,3-二氨基-4-异丙基苯、双(4-氨基苯基)硫醚、双(4-氨基苯基)砜(还被称为4-[(4-氨基苯)磺酰基]苯胺、磺酰基二苯胺、或二氨基二砜(DDS))、和双(4-氨基苯基)醚。还可以使用这些化合物的组合。在一些实施方式中，有机二胺是间苯二胺、对苯二胺、DDS、或它们的组合。
聚醚酰亚胺可以具有0.1至10克/分钟(g/min)的熔融指数，如在340至370℃下利用6.7千克(kg)重量，通过美国材料试验学会(ASTM)D1238所测得。在一些实施方式中，聚醚酰亚胺聚合物具有1,000至150,000克/摩尔(道尔顿)的重均分子量(Mw)，如通过凝胶渗透色谱法利用聚苯乙烯标准测得。在一些实施方式中，聚醚酰亚胺具有10,000至80,000道尔顿的Mw。这样的聚醚酰亚胺聚合物通常具有大于0.2分升/克(dl/g)或0.35至0.7dl/g的特性粘度，如在25℃下在间甲酚中所测得。
在最长的尺寸上，热塑性纤维可以是5至75毫米(mm)，6至60mm，7至50mm，或10至40mm。在一种实施方式中，不连续增强纤维的直径可以是5至125微米(μm)，在一种实施方式中，10至100微米。还可以使用亚微米尺寸的热塑性纤维，例如，直径为0.25μm至10μm。
可选的聚合物粘合纤维(polymeric binder fiber，聚合的粘合剂纤维)向聚合物基质贡献另一种聚合物。聚合物粘合纤维在多孔垫的形成期间熔融，因而选择以具有低于热塑性塑料的熔融温度的熔融温度。例如，聚合物粘合纤维可以具有这样的熔融温度，其至少10℃低于热塑性塑料的熔融温度，至少20℃低于或至少50℃低于热塑性塑料的熔融温度。进一步选择聚合物粘合纤维以与热塑性和增强纤维相容。进一步优选选择聚合物粘合剂以不显著贡献于复合材料的热释放、光学烟雾密度、和/或燃烧产物毒性。可以满足这些标准的可能的聚合物粘合纤维包括热塑性聚合物，如硅酮聚合物、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚砜、和微米聚醚酰亚胺纤维(0.25至2μm直径纤维可以适合作为用于聚醚酰亚胺的粘合剂)、或它们的组合。在一种实施方式中，聚合物粘合剂是聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物、聚酯、聚酯-聚醚酰亚胺共混物、前述任一种的双组份纤维、或它们的组合。
聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物包含硅氧烷单元和芳基酯(arylate ester)单元，其可以包含芳香族碳酸酯单元。硅氧烷单元存在于聚硅氧烷嵌段中的共聚物中，其包含如在式(10)中的重复硅氧烷单元
其中每个R独立地是相同或不同的C1-13单价有机基团。例如，R可以是C1-C13烷基、C1-C13烷氧基、C2-C13烯基、C2-C13烯氧基、C3-C6环烷基、C3-C6环烷氧基、C6-C14芳基、C6-C10芳氧基、C7-C13芳基烷基、C7-C13芳烷氧基、C7-C13烷基芳基、或C7-C13烷基芳氧基。前述基团可以被氟、氯、溴、或碘、或它们的组合完全或部分卤化。在一种实施方式中，在期望透明聚硅氧烷-聚碳酸酯的情况下，R是未被卤素取代的。在相同共聚物中可以使用前述R基团的组合。
在式(10)中E值可以有所不同，其取决于在组合物中每种组分的类型和相对量、所需的性能、以及类似的考虑事项。通常，E具有5至50、5至约40、10至30的平均值。在一种实施方式中，聚硅氧烷嵌段具有式(11)或(12)
其中E是如上文所定义，以及每个R可以是相同或不同的并且是如上文所定义。Ar可以是相同或不同的，并且是取代或未取代的C6-C30亚芳基，其中键直接连接于芳香族部分。在式(11)中的Ar基团可以源自以下式(14)的C6-C30二羟基亚芳基化合物，例如，1,1-双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)正丁烷、2,2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、双(4-羟基苯基硫醚)、和1,1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷。还可以使用包含前述化合物的至少一种的组合。每个R5独立地是二价C1-C30有机基团，例如，二价C2-C8脂肪族基团。
在具体实施方式中，聚硅氧烷嵌段具有式(13)：
其中R和E是如上文所定义；R6是二价C2-C8脂族基团；每个M可以是相同或不同的，并且可以是卤素、氰基、硝基、C1-C8烷硫基、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、C2-C8烯基、C2-C8烯氧基、C3-C8环烷基、C3-C8环烷氧基、C6-C10芳基、C6-C10芳氧基、C7-C12芳烷基、C7-C12芳烷氧基、C7-C12烷基芳基、或C7-C12烷基芳氧基，其中，每个n独立地是0、1、2、3、或4。在一种实施方式中，M是溴或氯，烷基如甲基、乙基、或丙基，烷氧基如甲氧基、乙氧基、或丙氧基，或芳基如苯基、氯苯基、或甲苯基；R2是二亚甲基、三亚甲基或四亚甲基；以及R是C1-8烷基，卤代烷基如三氟丙基，氰基烷基，或芳基如苯基、氯苯基或甲苯基。在另一种实施方式中，R是甲基，或甲基和三氟丙基的组合，或甲基和苯基的组合。在又一种实施方式中，M是甲氧基，n是一，R2是二价C1-C3脂族基团，以及R是甲基。
聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物进一步包含聚酯嵌段，尤其是多芳基酯嵌段，其可选地包含碳酸酯单元。多芳基酯嵌段的芳基酯单元可以源自一当量的间苯二酸衍生物和/或对苯二酸衍生物与式HO-R1-OH，尤其是式(14)或(15)的芳族二羟基化合物的反应产物。
在式(14)中，Ra和Rb各自独立地为卤素原子或单价烃基；p和q各自独立地为0至4的整数；以及Xa是连接两个羟基取代的芳族基团的桥连基，其中桥连基和每个C6亚芳基的羟基取代基是彼此处于在C6亚芳基上的邻、间、或对位(在一种实施方式中为对位)。在一种实施方式中，桥连基Xa是-C(Rc)(Rd)-或-C(＝Re)(其中Rc和Rd各自独立地是氢原子或单价直链或环状烃基以及Re是二价烃基)、单键、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-、或C1-18有机基团。C1-18有机桥连基可以是环状或非环状的、芳族或非芳族的，并且可以进一步包含杂原子如卤素、氧、氮、硫、硅、或磷。可以这样定位C1-18有机基团，以致与其连接的C6亚芳基各自连接到共同的烷叉基碳或连接到C1-18有机桥连基的不同的碳。在一种实施方式中，p和q各自是1，以及Ra和Rb各自是C1-3烷基，例如甲基，其间位于在每个亚芳基上的羟基。在另一种实施方式中，Xa是C1-18亚烷基、C3-18亚环烷基、稠合C6-18亚环烷基、或式–B1–W–B2–的基因，其中B1和B2是相同或不同的C1-6亚烷基以及W是C3-12环烷叉基或C6-16亚芳基。
在式(15)中，其中每个Rh独立地是卤素原子、C1-10烃基如C1-10烷基、卤素取代的C1-10烷基、C6-10芳基、或卤素取代的C6-10芳基，以及n是0至4。卤素通常是溴。
具体芳族二羟基化合物的说明性实例包括以下：4,4'-二羟基联苯、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、双(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基苯基)二苯基甲烷、双(4-羟基苯基)-1-萘基甲烷、1,2-双(4-羟基苯基)乙烷、1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、2-(4-羟基苯基)-2-(3-羟基苯基)丙烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、1,1-双(羟基苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)异丁烯、1,1-双(4-羟基苯基)环十二烷、反式-2,3-双(4-羟基苯基)-2-丁烯、2,2-双(4-羟基苯基)金刚烷、α,α'-双(4-羟基苯基)甲苯、双(4-羟基苯基)乙腈、2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-乙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-正丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-异丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-仲丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-烯丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-甲氧基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)六氟丙烷、1,1-二氯-2,2-双(4-羟基苯基)乙烯、1,1-二溴-2,2-双(4-羟基苯基)乙烯、1,1-二氯-2,2-双(5-苯氧基-4-羟基苯基)乙烯、4,4'-二羟基二苯甲酮、3,3-双(4-羟基苯基)-2-丁酮、1,6-双(4-羟基苯基)-1,6-己二酮、乙二醇双(4-羟基苯基)醚、双(4-羟基苯基)醚、双(4-羟基苯基)硫醚、双(4-羟基苯基)亚砜、双(4-羟基苯基)砜、9,9-双(4-羟基苯基)氟、2,7-二羟基芘、6,6'-二羟基-3,3,3',3'-四甲基螺(双)茚满(“螺二茚满双酚”)、3,3-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺、2,6-二羟基二苯并-对二氧芑、2,6-二羟基噻蒽、2,7-二羟基酚黄素、2,7-二羟基-9,10-二甲基吩嗪、3,6-二羟基二苯并呋喃、3,6-二羟基二苯并噻吩、和2,7-二羟基咔唑、间苯二酚、取代的间苯二酚化合物如5-甲基间苯二酚、5-乙基间苯二酚、5-丙基间苯二酚、5-丁基间苯二酚、5-叔丁基间苯二酚、5-苯基间苯二酚、5-枯基间苯二酚、2,4,5,6-四氟间苯二酚、2,4,5,6-四溴间苯二酚等；儿茶酚；氢醌；取代的氢醌如2-甲基氢醌、2-乙基氢醌、2-丙基氢醌、2-丁基氢醌、2-叔丁基氢醌、2-苯基氢醌、2-枯基氢醌、2,3,5,6-四甲基氢醌、2,3,5,6-四叔丁基氢醌、2,3,5,6-四氟氢醌、2,3,5,6-四溴氢醌等，或包含前述二羟基化合物的至少一种的组合。
式(14)的双酚化合物的具体实例包括1,1-双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(在下文为“双酚A”或“BPA”)、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)正丁烷、2,2-双(4-羟基-2-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷、3,3-双(4-羟基苯基)苯并[c]吡咯酮、2-苯基-3,3-双(4-羟基苯基)苯并[c]吡咯酮(PPPBP)、和1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷(DMBPC)。式(15)的化合物的具体实例包括5-甲基间苯二酚、氢醌、和2-甲基氢醌。还可以使用包含前述二羟基化合物的至少一种的组合。
多芳基酯嵌段可以包含100摩尔％(mol％)的如式(16)所示的芳基酯单元：
其中Rf和u是先前针对式(15)所定义，以及m是大于或等于4。在实施方式中，m是4至50、5至30、5至25、或10至20。此外，在一种实施方式中，m是小于或等于100，小于或等于90，小于或等于70，或小于或等于50。将理解的是，对于m的低和高端点值独立地是可组合的。在另一种实施方式中，间苯二酸酯与对苯二酸酯的摩尔比可以是约0.25:1至约4.0:1。
示例性芳基酯单元是芳族聚酯单元如间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚酯单元、间苯二酸酯-对苯二酸酯-双酚A酯单元、或它们的组合。具体的芳基酯单元包括聚(间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚)酯、聚(间苯二酸酯-对苯二酸酯-双酚-A)酯、聚[(间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚)酯-共-(间苯二酸酯-对苯二酸酯-双酚-A)]酯、或它们的组合。在一种实施方式中，有用的芳基酯单元是聚(间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚)酯。在一种实施方式中，基于在聚芳酯单元中酯单元的总摩尔数，芳基酯单元包含大于或等于95摩尔％、大于或等于99摩尔％、或大于或等于99.5摩尔％的间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚酯单元。在另一种实施方式中，芳基酯单元没有被包含非芳烃的取代基所取代，如，例如，烷基、烷氧基、或亚烷基取代基。
可替换地，多芳基酯嵌段是聚酯碳酸酯嵌段，其包含式(17)所示的芳基酯单元和碳酸酯单元：
其中Rf、u、和m是如在式(16)中所定义，每个R1独立地是式HO-R1-OH，尤其是式(14)或(15)的芳族二羟基化合物，以及n是大于或等于1。在实施方式中，m是3至50，5至25，5至20；以及n是小于或等于50，小于或等于25，小于或等于20。可以理解的是，对于n的端点值独立地是可组合的。在一种实施方式中，m是5至75，5至30，10至25，以及n是小于20。在进一步的实施方式中，m是5至75，以及n是3至50；或m是10至25，以及n是5至20。在一种实施方式中，在聚酯碳酸酯嵌段中，间苯二酸酯-对苯二酸酯单元与碳酸酯单元的摩尔比可以是100:0至50:50，95:5至60:40，或90:10至70:30。
在另一种实施方式中，聚酯碳酸酯单元包含式(18)的双酚碳酸酯单元(源自式(14)的双酚和/或式(19)的间苯二酚碳酸酯单元(源自式(15)的间苯二酚：
其中Ra和Rb各自单独地是C1-8烷基，Rc和Rd单独地是C1-8烷基或C1-8亚环烷基，p和q是0至4，以及nb是大于或等于1；以及其中Rf和u是如上文所述，以及na是大于或等于1。聚酯碳酸酯单元包含摩尔比为0:100至99:1、或20:80至80:20的式(18)的双酚碳酸酯单元与式(19)的间苯二酚碳酸酯单元。在另一种实施方式中，聚酯碳酸酯嵌段源自间苯二酚(即，1,3-二羟基苯)，或包含间苯二酚和双酚A的组合，例如，聚酯碳酸酯嵌段是聚(间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚酯)-共-(间苯二酚碳酸酯)-共-(双酚-A碳酸酯)。
在一种实施方式中，聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物的聚酯碳酸酯嵌段由以下组成：50至100摩尔％的芳基酯单元、58至90摩尔％的芳基酯单元；0至50摩尔％的芳族碳酸酯单元(例如，间苯二酚碳酸酯单元、双酚碳酸酯单元和其它碳酸酯单元如脂族碳酸酯单元)；0至30摩尔％的间苯二酚碳酸酯单元、5至20摩尔％的间苯二酚碳酸酯单元；以及0至35摩尔％的双酚碳酸酯单元、或5至35摩尔％的双酚碳酸酯单元。
聚酯碳酸酯单元可以具有2,000至100,000g/摩尔、3,000至75,000g/摩尔、4,000至50,000g/摩尔、5,000至35,000g/摩尔、或17,000至30,000g/摩尔的Mw。利用GPC，并利用交联苯乙烯-二乙烯基苯柱，在1毫克/毫升的样品浓度下，进行分子量测定，以及如借助于聚碳酸酯标准校准。以约1.0ml/分钟的流率并借助于二氯甲烷作为洗脱剂来洗脱样品。
可以通过本领域已知的方法来制造聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物，例如，式(11)、(12)、和(13)的相应的二羟基化合物与式(14)和(15)的二羧酸衍生物和二羟基化合物的反应，其中通过不同的方法如溶液聚合、界面聚合、和熔融聚合。例如，可以通过界面聚合来制备聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物，如通过在包含不混溶有机相和水相的双相介质中二酸衍生物、双官能聚硅氧烷聚合物、二羟基芳族化合物、和(在需要的地方)羰基源的反应。可以变化这些组分加入聚合反应的顺序和定时，以提供聚硅氧烷嵌段在聚合物主链中具有不同分布的聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物。可以在聚酯单元中的酯单元、在聚碳酸酯单元中的碳酸酯单元、或两者中分布聚硅氧烷。本领域技术人员可以选择反应成分的比例、类型、和量，以提供具有特定的所期望的物理性能的聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物，例如，热释放速率、低烟、低毒性、光雾、透明性、分子量、多分散性、玻璃化转变温度、冲击性能、延性、熔体流动速率、和耐候性。
在一种实施方式中，基于硅氧烷单元、芳基酯单元、和可选的碳酸酯单元的合并的摩尔百分数，聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物可以包含0.5至20摩尔％、1至10摩尔％的硅氧烷单元的量的硅氧烷单元，以及条件是，由共价键合在聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物组合物的聚合物主链中的聚硅氧烷单元来提供硅氧烷单元。基于聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物的总重量，聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物包含0.2至10重量百分比(wt.％)、0.2至6wt.％、0.2至5wt.％、或0.25至2wt.％的硅氧烷单元，条件是，由共价键合在聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物的聚合物主链中的聚硅氧烷单元来提供硅氧烷单元。在另一种实施方式中，共聚物进一步包含0.2至10wt.％硅氧烷单元、50至99.8wt.％酯单元、和0或大于0至49.85wt.％碳酸酯单元；或0.3至3wt.％聚硅氧烷单元、60至96.7wt.％酯单元、和3至40wt.％碳酸酯单元，其中聚硅氧烷单元、酯单元、和碳酸酯单元的组合重量百分比是100wt.％的聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物组合物的总重量。
聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物可以具有如在25℃下并在氯仿中确定的0.3至1.5分升/克(dl./g.)、或0.45至1.0dl/g的特性粘度。聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物可以具有10,000至100,000g/摩尔的重均分子量(Mw)，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)并使用交联苯乙烯-二乙烯基苯柱以及在1毫克/毫升的样品浓度下所测得，以及如借助于聚碳酸酯标准加以校准的。
在一种实施方式中，聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物具有由熔体体积流动速率(MVR)描述的流动性能，所述熔体体积流动速率测量在规定的温度和负荷下热塑性聚合物通过孔口的挤出速率。适合使用的聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物可以具有在300℃下并在1.2kg的负载下依据ASTMD1238-04测得的0.5至80立方厘米/10分钟(cc/10分钟)的MVR。在具体实施方式中，示例性聚碳酸酯具有在300℃下并在1.2kg的负载下依据ASTM D1238-04测得的0.5至100cc/10分钟、1至75cc/10分钟、或1至50cc/10分钟的MVR。不同流动性能的聚碳酸酯的组合可以用来实现总体期望的流动性能。聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物可以具有小于或等于165℃、小于或等于160℃、或小于或等于155℃的Tg。聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物对于聚碳酸酯单元可以具有大于或等于115℃、或大于或等于120℃的Tg。在一种实施方式中，聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物，当在300℃下在1.2kg的负载下依据ASTM D1238-04测量时，具有1至30cc/10分钟、或1至20cc/10分钟的熔体体积速率(MVR)，以及120至160℃、125至155℃、或130至150℃的Tg。
还在一种实施方式中，聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物组合物具有小于或等于65千瓦-分钟/平方米(kW-分钟/m2)的2分钟整合的热释放率(2minute integrated heatrelease rate)以及小于65千瓦/平方米(kW/m2)的峰值热释放率(peak heat releaserate)，如依据联邦航空条例(Federal Aviation Regulation)FAR 25.853(d)并使用FARF25.4的方法所测得。聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物可商购自SABIC。
在被形成为纤维之前，可以用通常并入这种类型的聚合物组合物中的各种添加剂来配制选择的聚合物，条件是，选择添加剂以没有显著不利地影响纤维的所期望的性能或纺丝工艺。示例性添加剂包括填料、催化剂(例如，以促进在冲击改性剂和聚酯之间的反应)、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外光(UV)吸收添加剂、淬灭剂、增塑剂、滑润剂、脱模剂、抗静电剂、视觉效果添加剂如染料、颜料、和光效添加剂、阻燃剂、防滴剂、和辐射稳定剂。可以使用添加剂的组合。基于组合物的总重量，前述添加剂(除了任何填料)的通常存在量为0.005至10wt.％，或0.01至5wt.％。
在具体实施方式中，某些阻燃剂被排除在组合物外，尤其是，包括磷、溴、和/或氯的阻燃剂。在某些应用中，出于监管的原因，可以优选包含非溴化和非氯化磷的阻燃剂，例如，有机磷酸酯。在另一种具体实施方式中，无机阻燃剂被排除在组合物外，例如，C1-16烷基磺酸盐如全氟丁烷磺酸钾(Rimar盐)、全氟辛烷磺酸钾、全氟己烷磺酸四乙铵、和二苯砜磺酸钾等；通过反应例如碱金属或碱土金属所形成的盐(例如，锂、钠、钾、镁、钙、和钡盐)以及无机酸复盐，例如，含氧阴离子，如碳酸的碱金属和含碱土金属盐，如Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3、和BaCO3或氟-阴离子复合物如Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6、和/或Na3AlF6等。
通过本领域已知的方式，可以将热塑性和可选的聚合物粘合剂形成为纤维。连同增强纤维一起，结合这些纤维以提供用于生产多孔制品如垫的组合物。在热和压力下进行多孔制品的固结，然后在热和压力下冷却以提供复合材料，其然后可以被热成形以提供可用于制造例如内部飞机面板的制品。
尤其是，用于制造多孔可压缩制品如垫的组合物包括多个增强纤维、多个热塑性纤维、和可选的多个聚合物粘合纤维的组合，其中聚合物粘合纤维具有低于热塑性纤维的熔点。当存在粘合纤维时，热处理组合物以选择性地熔融和流动聚合物粘合纤维，以致在冷却以后聚合物粘合剂将相邻的纤维粘合在一起，以产生垫，其包含利用聚合物粘合剂的熔融纤维结合在一起的不连续、随机取向增强纤维和热塑性纤维的网络。然后在压力下热处理多孔垫以熔融和流动热塑性纤维，以致在冷却以后热塑性组合物将相邻的纤维粘合在一起。通过这种方式，形成增强纤维和聚合物基质的互联网络(当包括可选的聚合物粘合剂时，为双重聚合物基质)。如此制备的网络具有高蓬松和穿过整个结构的蓬松的均匀性。
因此，用于形成多孔垫的方法包括形成包含多个增强纤维、多个热塑性纤维、和可选的多个聚合物粘合纤维的组合在液体例如水性流体(aqueous fluid，含水流体)中的悬浮液的层；从悬浮液至少部分去除液体以形成料片；在足以从料片除去任何剩余的含水流体以及熔融聚合物粘合纤维(如果存在)的条件下加热料片，或如果不存在粘合纤维则熔融至少一些热塑性纤维以作为粘合剂(可选地，热塑性微纤维也可以用作粘合纤维或基质树脂纤维)；以及冷却加热的料片以形成多孔垫，其中多孔垫包含增强纤维和热塑性纤维的网络，其可选地在聚合物粘合剂的基质中。
在液体介质中组合增强纤维、热塑性纤维、和可选的聚合物粘合纤维以形成悬浮液，其中纤维基本上均匀地悬浮和分布在整个介质中。在一种实施方式中，通过将纤维引入水介质来进行组合，以提供悬浮液，其可以是浆料、分散体、或乳液。进行组合以使得纤维基本上均匀地分散在水介质中，并且可以使用搅拌来建立和维持这些组分的分散。悬浮液可以进一步包含添加剂如分散剂、缓冲剂、抗凝剂、表面活性剂等、或它们的组合，以调节或改善悬浮液的流动、分散、粘附、或其他性能。悬浮液可以是发泡悬浮液，其包含纤维、水、和表面活性剂。悬浮液的固体的重量百分比可以是0.1至99wt.％、2至50wt.％、或0.05至10wt.％。添加剂可以有效量存在，以赋予发泡、悬浮、流动等的所期望的性能。
可以以分批方式来制备悬浮液，以及直接使用或存储供以后使用，或可替换地以连续的制造过程形成，其中各自组合组分以在刚要使用悬浮液之前形成悬浮液。
为了形成多孔制品如垫，将悬浮液作为浆料施加于多孔表面，例如，丝网，然后，通过多孔表面并借助于重力或使用真空来除去太小以致不能留在多孔表面上的液体和悬浮组分，从而在多孔表面上留下包含纤维分散体的层。在一种示例性实施方式中，多孔表面是具有孔的传送带，并具有一定尺寸，在施加分散介质和除去液体以后，其适合于提供宽度为2米以及连续长度的纤维垫。可以通过借助于进料箱的分布，使分散介质接触多孔表面，其提供分散介质的涂层，其在多孔表面上具有基本上均匀的宽度和厚度。通常，在对其施加分散介质的侧面的相对侧面上对多孔表面施加真空，以抽吸残留液体和/或小颗粒通过多孔表面，从而提供基本上干燥形式的料片。在一种实施方式中，通过使加热的空气通过层垫，优选在向下通风炉中，来干燥上述层以除去水分，进而防止分散纤维。
在除去过量分散介质和/或水分以后，热处理包含纤维的非粘合的料片以形成多孔制品，例如，垫。在一种实施方式中，在强制热风烘箱中，通过使加热的空气通过料片来加热料片。通过这种方式，可以利用在空气流下在大于或等于例如100℃的温度下加热的空气来干燥料片。
基于在给定的实施方式中采有的聚合物的性能来选择用来形成多孔垫的加热温度。在采用可选粘合剂的实施方式中，选择加热温度以基本上软化和熔融聚合物粘合剂，但不软化和熔融热塑性纤维，例如，在130至170℃的温度下。在一种实施方式中，加热包括在温度为130至150℃的烘箱中加热，然后在150至200℃的温度下红外加热。在料片的加热期间，聚合物粘合剂熔融和流动以在两个或更多个增强和热塑性纤维之间形成常见接触(例如，桥)，以及在冷却至非流动状态以后形成与纤维的粘结结合，从而形成多孔制品。
在不使用可选粘合剂的实施方式中，选择用来形成多孔垫的加热温度以基本上软化和熔融热塑性纤维基质并在纤维之间形成附着点，例如，在230至270℃的温度下。在一种实施方式中，加热包括在130至150℃的温度下在烘箱中干燥，然后在250至270℃的温度下红外加热短时间(对于聚醚酰亚胺纤维基质)，或在较低温度下(对于具有较低软化温度的聚合物基质)。滚筒夹持点(roller nip)还可以用来改善软化纤维的粘着。在热塑性料片的加热期间，一些纤维软化并粘附到其他纤维以在两个或更多个增强和热塑性纤维之间在接触点(例如，桥)处形成连接，并在冷却至非流动状态以后形成与纤维的粘结结合，从而形成多孔制品。
多孔制品包含多个增强纤维和多个热塑性纤维的网络。多孔制品可以具有50至500g./m2的面积重量(areal weight)。可替换地，或此外，按体积计，多孔制品具有大于约0％的孔隙率，更具体地约5％至约95％，以及仍然更具体地约20％至约80％。
复合材料形成自多孔制品，其中通过在足以熔融热塑性纤维和固结网络的条件下加热和压缩多孔制品的至少一种；以及在压力下冷却加热、压缩的制品，以形成包含网络的复合材料，所述网络包含多个增强纤维；以及包含熔融和冷却的热塑性纤维的基质，以及熔融和冷却的聚合物粘合纤维，其中聚合物粘合剂具有低于热塑性塑料的熔融温度。基质和任何粘合纤维基本上被完全熔融并且在压缩并冷却以后几乎没有它们的通常保留的纤维特性的证据。
在热成形期间，加热是在有效软化聚酰亚胺的温度，例如，300至385℃、或330至365℃的温度，以及1巴至15巴、或3巴至8巴的压力下。在多孔制品的加热期间，聚酰亚胺软化并可以流动以在两个或更多个增强纤维之间形成常见接触(例如，桥)，并在冷却至非流动状态以后形成与纤维的粘结结合，从而形成复合材料。热处理和压缩可以通过各种方法，例如，利用双层层压机、分度压机、多日光压机、高压釜和其他这样的用于层压和固结板以致热塑性塑料可以流动并浸透纤维的设备。可以将在固结设备中的在固结元件之间的间隙设定为这样尺寸，其小于未固结料片的尺寸并大于料片(如果它被完全固结)的尺寸，从而允许料片在通过辊以后膨胀并保持基本可渗透的。在一种实施方式中，将间隙设定为这样的尺寸，其约5％至约10％大于料片(如果它被几乎完全固结)的尺寸(完全固结有可能会破坏大比例的增强纤维，从而降低板的蓬松和机械性能，尤其是成形后)。它还可以设定以提供几乎完全固结的料片，其以后被再蓬松和模塑以形成特定制品或材料。完全固结的料片是指这样的料片，其被完全压缩并且基本上无空隙，但可能具有差的机械和蓬松性能。完全固结的料片会有小于约5％的空隙率并具有微不足道的开孔结构。
在一种实施方式中，制品是垫。可以堆叠两个或更多垫并在压缩下加热处理，例如2至12个垫，3至11个垫，4至9个垫，5至8个垫，或6至7个垫。
在一个有利的特征中，复合材料具有大于或等于三的最低程度的蓬松。在另一个有利的特征中，在整个复合材料中，复合材料的蓬松是在一个σ内。可替换地，或此外，在整个复合材料中，复合材料的蓬松是在30％内。蓬松可以理解为，相比与完全固结板的厚度，当在没有压力的情况下被再加热至热塑性塑料的加工温度时，复合材料板经历的膨胀。它主要表示在增强纤维玻璃中的应力度、基质树脂的粘度以及在固结期间发生的纤维摩擦，其提供机械强度和成形性的指示。大大缩短了产品的制造周期时间：从几个小时到几分钟。
复合材料的孔隙率通常是小于约10体积％或最小约5％或足以允许通过复合材料抽真空以形成并附着装饰性表面膜。
在具体实施方式中，复合材料包括网络，其包含多个增强纤维，例如金属纤维、金属化无机纤维、玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿物纤维、玄武岩纤维、或聚合物纤维，其具有至少150℃高于热塑性塑料的熔融温度，或它们的组合；以及基质，其包含：(a)熔融和冷却的聚酰亚胺纤维和(b)熔融和冷却的可选的聚合物粘合纤维，其中聚合物粘合剂具有低于热塑性塑料的熔融温度，以及其中复合材料具有大于或等于三的最小蓬松度，以及在整个复合材料中复合材料的蓬松是在30％内。在一种实施方式中，复合材料不包括全氟烷基磺酸盐、含氟聚合物包封的乙烯基芳族共聚物、二苯砜-3-磺酸钾、三氯苯磺酸钠、或它们(阻燃剂)的组合。
可以可选地层压热塑性塑料、织造和非织造织物等的层到复合材料以形成具有两层或更多层的结构。通过与复合材料同时将材料的一个或多个可选顶层、和/或材料的一个或多个底层供给夹持辊来进行层压。夹持辊温度可以被控制至约200℃，因而在施加压力期间并因而在复合材料的形成期间可以提供用于加热结构的温度控制。可以调节用于压缩和/或压实纤维垫和/或另外层的辊压力以最大化结构的最终性能。
如果在制备以后没有直接固结，则可以折叠(浮花干燥的)(例如，多达2层)，或卷绕复合材料或从其制备的分层结构。
可以将包含更多层的结构卷绕到非常大直径辊上，上述辊的直径是约和层厚的数目一样大。因此，超过8层厚的结构将需要非常大的设备来卷绕它们。可以将1到至少4层的固结的产品卷绕到6”-12”直径的芯上并运送给客户，其将能够切割针对最佳产率所选择的板长度，甚至能够除去有缺陷的部分而不丢失整个板。还可以将复合材料或分层结构剪切成板。可以模塑和膨胀切割的复合材料和/或分层结构以形成所需形状的制品，供用于制造进一步的制品。可以将卷绕、折叠、或片状复合材料或分层结构的中间体进一步模制成具有合适的形状、尺寸和结构的制品，供用于进一步的制造过程以产生进一步的制品。
虽然设想利用复合材料来成形制品的任何合适的方法，但在特定实施方式中，有利地通过热成形来将复合材料成形为制品，其可以降低制造制品的总体成本。通常认为，术语“热成形”用来描述这样的方法，其可以包括顺序或同时加热以及在模具上在低于树脂的Tg下成形材料，其中材料最初具有膜、板、层等的形式，然后可以成形为所需形状。在已获得所需形状以后，将成形的制品(例如，飞机内部的部件如面板)冷却低于其熔融或玻璃化转变温度。示例性热成形方法可以包括但不限于机械成型(例如，匹配工具成型)、膜辅助压力/真空成型、借助于塞助的膜辅助压力/真空成型等。可以注意到，抽吸比率越大，则所需要的蓬松度越大，以能够形成均匀厚度的部件。可变厚度可以实际上用作设计特点：通过增加厚度以获得额外的刚度或增加压缩以获得额外的强度(如在需要紧固件的情况下)。
在一种实施方式中，复合材料以及成形自复合材料的制品满足目前由航空运输业要求的某些阻燃性能。在一种实施方式中，复合材料以及包含复合材料的制品(包括热成形板和内部飞机部件，以及本文所公开的其它制品)可以呈现出以下所期望的性能的至少一种：(1)小于65kW/m2的峰值热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；(2)小于或等于65kW-min/m2的在2分钟下的总热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；(3)基于ASTME-662(FAR/JAR 25.853)，当在4分钟下测量时，小于200的NBS(国家标准委员会)光学烟雾密度。在一种实施方式中，所有上述三种性能都得到满足。
在具体实施方式中，制品包括热成形复合材料，其中复合材料包括网络，其包含多个增强纤维如金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿物纤维、玄武岩纤维、聚合物纤维，其具有至少150℃高于热塑性塑料的熔融温度、或它们的组合；以及基质，其包含：(a)熔融和冷却的聚酰亚胺纤维和(b)熔融和冷却的聚合物粘合纤维，其中聚合物粘合剂具有低于热塑性塑料的熔融温度，以及其中复合材料具有大于或等于三的最小蓬松度以及在整个复合材料中复合材料的蓬松是在30％内。
在另一种实施方式中，燃烧产物可以是无毒的，即，复合材料和从其形成的制品具有这样的有毒排放水平，其通过在空客测试规范(Airbus Test Specifications)ATS1000.0001和ABD 0031、以及波音标准规范(Boeing Standard Specification)BSS 7239中描述的对毒性的要求。在一种实施方式中，基于德尔格(Draeger)管毒性测试(空客ABD0031，波音BSS 7239)，复合材料可以具有小于或等于100ppm的有毒气体释放。在另一种实施方式中，复合材料可以具有如使用德尔格管所确定的，对于燃烧条件，小于150份/百万(ppm)氰化氢(HCN)、小于3,500ppm一氧化碳(CO)、小于100ppm氧化氮(NO和NO2)、小于100ppm二氧化硫(SO2)、和小于150ppm氯化氢(HCl)；以及对于非燃烧条件，小于150份/百万(ppm)氰化氢(HCN)、小于3,500ppm一氧化碳(CO)、小于100ppm氧化氮(NO和NO2)、小于100ppm二氧化硫(SO2)、以及小于150ppm氯化氢(HCl)。
本领域技术人员还将理解的是，常用固化和表面改性工艺，包括但不限于热定形、纹理化、压花、电晕处理、火焰处理、等离子体处理、和真空沉积，可以进一步施加于上述制品，以改变表面外观并将另外的功能赋予制品。可以对制品进行附加制造操作，如但不限于模制、模内装饰、在烤漆烘箱里烘干、层压、硬涂层和模制在附件上。
制备自这些复合材料的制品包括那些制品，其用来制造用于飞机、火车、汽车、客船等的内部面板，以及可用于期望有良好的隔热和隔音的场所。制品包括飞机部件，其包括氧气面罩室盖；以及制备自复合材料的板的热成形和非热成形制品如灯具；照明器具；用于公共交通的灯罩、包层或座椅；用于火车、地铁、或公共汽车的包层或座位；仪表外壳等。其他具体应用包括窗帘、空气管道、用于存放和行李的隔间和隔间门、飞机上的折叠桌、氧气面罩室部件、空气管道、窗饰件、以及其它部件如在飞机、火车或船只的内部中使用的面板。
通过以下非限制性实施例来进一步说明本发明。
实施例
这些实施例的目的是评估可热成形复合材料的性能，所述可热成形复合材料制备自以下的组合：(a)纤维填料组分，其包含多个增强纤维，(b)纤维热塑性纤维组分，其包含多个热塑性纤维，以及(c)可选的粘合剂组分，该组分包含多个聚合物粘合纤维，其具有低于热塑性纤维的熔融温度。在一些实施方式中，这种复合材料满足以下所有要求：(1)小于65kW/m2的峰值热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；(2)小于或等于65kW-min/m2的在2分钟下的总热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；(3)基于ASTM E-662(FAR/JAR25.853)，当在4分钟下测量时，小于200的NBS光学烟雾密度。
以下材料用于实施例。
用于确定峰值热释放和在两分钟时的总热释放的程序，如通过FAR25.853(OSU测试)所测得。利用俄亥俄州立大学(OSU)热释放率装置，按照在FAR 25.853(d)中和在附录F第IV节(FAR F25.4)中列出的方法，进行热释放测试。峰值热释放测量为kW/m2(千瓦/平方米)。在两分钟标记时以kW-min/m2(千瓦分钟/平方米)为单位来测量总热释放。在“航空材料燃烧测试手册(Aircraft Materials Fire Test Handbook)”DOT/FAA/AR-00/12，第5章“座舱材料热释放试验(Heat Release Test for Cabin Materials)”中还描述了热释放测试方法。
基于ASTM E-662(FAR/JAR 25.853)，用于确定在4分钟时的NBS光学烟雾密度的程序。可以依据在FAR 25.853(d)中以及在附录F第V节(FAR F25.5)中列出的方法来进行烟雾密度测试。在燃烧模式下来测量烟雾密度。确定在4.0分钟时的烟雾密度。
用于德尔格管毒性测试的程序。可以依据空客ABD0031(还有波音BSS 7238)来进行气体的德尔格管毒性测试。
用于形成可热成形复合材料的程序。依照以下过程来制作复合材料。在含水浆料中混合增强纤维、聚酰亚胺纤维、和聚合物粘合纤维以形成纤维混合物的水悬浮液。在丝网上沉积水悬浮液以形成层，并从上述层排出水以形成料片。
在足以除去任何残留水和熔融粘合纤维的条件下加热料片以形成基质，将其沉积在增强和聚酰亚胺纤维表面上，从而形成多孔垫。
在比较例中，将多孔垫的一个或多个层转移到稀松布载体层上，然后在稀松布载体层上固结上述垫(如下所述)。
在本发明的实施例中，沿着多孔垫的表面来引导连续载体纤维以提供沿垫的表面运行的隔开的连续载体纤维的阵列。在机器方向上，将隔开的连续载体纤维施加于多孔垫，作为纱(纱是术语，用于纤维的束，其被加捻在一起以将它们保持在一起，从而易于控制)，如图1所示。可替换地，可以以对角线往复模式，将载体纤维施加于多孔垫，如图2所示，其中纤维以相对于机器方向的一定角度穿过表面宽度的大部分(major portion，主要部分)，以及在穿过其行程的全部侧向路径以后，以向多孔垫表面的相对边缘倾斜的一定角度横过表面而返回。
垫，在固结以后，是被再加热和成形的板。可以将载体股放置在垫的顶部、在垫层之间、或在垫的最底层下并在足以熔融聚酰亚胺和压缩上述垫的条件下加以固结(仅一次以最小化增强和载体纤维摩擦)，以形成可热成形复合材料，以致通过在压力下的压缩和冷却，在数目和尺寸方面，最小化熔融在增强纤维表面上的聚酰亚胺和空隙，从而向成品复合材料板提供低孔隙率。
用来确定可热成形复合材料的蓬松的测试。以下测试程序用于确定蓬松度。
1.在达到固结的稳定状态以后，剪切6英寸条的板，用于采样自如上所述固结的固结板。
2.切割上述条的两英寸(50.8mm)宽样品。用样品编号来标记样品并在10个标记位置处测量厚度。
3.随后，将样品放置在380℃的烘箱中5分钟。
4.在冷却以后，再测量样品的所有以前测量点的厚度，平均，以及对于每个样品，记录以后和以前的厚度的比率，作为蓬松度。还计算和记录厚度以及厚度和蓬松度的变化性。
蓬松度是在再加热充分地高于基质的熔融温度时复合材料板扩展和发展孔隙率多少的衡量。不受理论束缚，认为，复合材料板的膨胀是由于在固结和冷却期间增强纤维被弯曲和截留。当再加热(例如，在热成形期间)板时，当基质树脂的粘度随着升高的温度而下降时，增强纤维可能变直。在加热(蓬松)期间，板可以膨胀的程度是板可以多好地热成形的指示。在固结期间，太高的压力或太低的温度会造成增强纤维的过度破损，从而导致不良的膨胀和降低的机械性能。蓬松基本上不影响复合材料的FST性能。
用于将复合材料热成形为制品的程序。将复合材料板切割成所期望的尺寸并夹入在热成型机中的夹具框架。在此处，它暴露于来自发射器的热量以使板达到适当的成型温度，例如，约365℃。然后，在例如约175℃的温度下，围绕热板闭合工具。在大约1分钟以后，从工具除去冷却的、成形的部件，然后准备在部件上拉装饰性表面膜。
通过将形成的部件修剪到最终所需尺寸，使形成的部件准备好施加装饰膜。可以使用另外的表面处理如填充、打磨、和涂刷，但在一个有利的特征中，是不需要的。然后使修剪的、形成的部件回到工具的真空侧(通常是下半部分)。将装饰膜放入夹具框架并加热至成型温度，例如，140℃至170℃，此时，通过使修剪的部件接触热膜并通过工具的下半部分抽真空，将膜拉到修剪的部件上，以除去任何夹带的空气。在膜中存在足够的潜热，其包含在下面的热熔融粘合剂以符合修剪的、形成的部件并牢固地粘合到其表面。在冷却以后，部件准备好用于检查。
固结板的制备。按照上述程序，制作固结板形式的复合材料，使用相同wt.％的玻璃纤维、聚酰亚胺纤维、和聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物纤维。在固结和蓬松期间的压力示于表1。在压缩期间，将温度保持为恒定的365℃。然后，热成形制品制作自复合材料并测试以确定峰值热释放、总热释放、和光学烟雾密度(如上所述)。
表1.
样品编号 压力 速率** 固结厚度 蓬松厚度 蓬松度
巴 M/min Mm Mm 最小值
1 20 0.5 1.00 3.47-3.98 3.6
2 30 0.5 0.85 2.7-4.3 3.2
3 10 1.0 1.10 4.6-4.9 4.2
**速率(米/分钟)，在垫的固结期间，在其下将垫引入加热带。
如从表1中的结果可以看出，复合材料具有大于或等于三的最小蓬松度。
进一步，热成形制品制作自复合材料以及热成形制品呈现出所有以下性能：(1)小于65kW/m2的峰值热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；(2)小于或等于65kW-min/m2的在2分钟时的总热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；以及(3)基于ASTM E-662(FAR/JAR25.853)，当在4分钟时测量时，小于200的NBS光学烟雾密度。还确定了成型性和机械强度，并且发现是可接受的。
调节加工条件以提供横跨板的全宽度的类似比率。按照上述程序来测试复合材料的蓬松性能。如果发现最低蓬松度是3或更大以及在3以上的一个σ内，则确定复合材料是在需要的范围内。
表2.
实施例号 压力 速率 固结厚度 蓬松厚度 蓬松度
巴 m/min Mm Mm 最小值
9 20 0.5 0.86 3.22-3.36 3.74
10 20 1 0.85 3.43-3.54 4.04
11 10 1 0.93 4.13-4.32 4.17
12 10 1 0.93 3.76-4.63 4.04
13 10 1 0.97 4.08-4.9 4.21
热成形制品制作自指定复合材料以及热成形制品各自呈现出所有以下性能：(1)小于65kW/m2的峰值热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；(2)小于或等于65kW-min/m2的在2分钟时的总热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；以及(3)基于ASTME-662(FAR/JAR 25.853)，当在4分钟时测量时，小于200的NBS光学烟雾密度。实施例进一步满足对强度和刚度的机械要求，如由第三方确定的。
实施例14至21：运行另外的样品，变化热塑性纤维和粘合纤维，如表3所示。
表3.
通过以下实施例，其并非旨在限制权利要求，来进一步说明本发明。
实施方式1：用于制造多孔可压缩制品的组合物，该组合物包含以下的组合：多个增强纤维；和多个热塑性纤维；其中纤维的组合被排列成一层或多层；以及隔开的连续载体纤维存在于至少一个这样的层的表面上，并且基本上经过至少一个这样的层的表面；以及组合物不包含稀松布载体层。
实施方式2：根据实施方式1的组合物，其中隔开的连续载体纤维作为机器方向上的基本平行的纤维经过层的表面(the spaced,continuous carrier fibers transit thesurface of the layer as substantially parallel fibers in the machinedirection)。
实施方式3：根据实施方式1的组合物，其中隔开的连续载体纤维作为横向机器方向上的基本平行的纤维经过层的表面。
实施方式4：根据实施方式1的组合物，其中连续载体纤维以z字形(zigzag，曲折，锯齿形，之字形)方式穿过层的表面，其中纤维以相对于机器方向的角度取向并经过层的表面的横向机器宽度(cross-machine width，机器横向宽度，横机宽度)的大部分，然后在对角线上朝着相对边缘返回。
实施方式5：根据任何前述实施方式的组合物，包含：35至65wt.％的增强纤维；和35至65wt.％的热塑性纤维；各自基于增强纤维和热塑性纤维的合并的重量。
实施方式6：根据任何前述实施方式的组合物，其中增强纤维包含金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿物纤维、玄武岩纤维、具有比聚酰亚胺高至少150℃的Tg的聚合物纤维、或它们的组合。
实施方式7：根据任何前述实施方式的组合物，其中增强纤维包含玻璃纤维。
实施方式8：根据任何前述实施方式的组合物，其中热塑性纤维是聚醚酰亚胺、聚醚酰亚胺砜、聚醚酰亚胺-硅氧烷、聚碳酸酯、聚碳酸酯-硅氧烷、聚酯碳酸酯、聚酯碳酸酯-硅氧烷、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、和高性能聚合物、聚苯并咪唑、液晶聚合物、或它们的组合。
实施方式9：根据任何前述实施方式的组合物，其中热塑性纤维包含聚醚酰亚胺。
实施方式10：根据任何前述实施方式的组合物，其中组合物进一步包含聚合物粘合纤维。
实施方式11：根据实施方式10的组合物，其中聚合物粘合纤维是聚酰胺、聚硅氧烷、聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物、聚酯、聚碳酸酯、聚酯-聚醚酰亚胺共混物、前述任一种的双组份纤维、或它们的组合。
实施方式12：根据实施方式11的组合物，其中聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物包含聚硅氧烷单元，其包含4至50硅氧烷单元，其中硅氧烷单元的存在量为0.2至10wt.％的聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物的总重量，以及聚酯-聚碳酸酯单元，基于聚酯-聚碳酸酯单元，包含50至100摩尔％的芳基酯单元、大于0至50摩尔％芳族碳酸酯单元、大于0至小于30摩尔％间苯二酚碳酸酯单元、以及大于0至小于35摩尔％双酚碳酸酯单元；以及其中聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物组合物具有小于或等于65千瓦-分钟/平方米(kW-min/m2)的2分钟整合的热释放率和小于65千瓦/平方米(kW/m2)的峰值热释放率，如依据联邦航空条例FAR 25.853(d)并使用FAR F25.4的方法所测得。
实施方式13：根据实施方式11的组合物，其中芳基酯单元是间苯二酸酯-对苯二酸酯-间苯二酚酯单元。
实施方式14：根据任何前述实施方式的组合物，其中不连续增强纤维的平均纤维长度是5至75毫米以及增强纤维的平均纤维直径是5至125微米；热塑性纤维的平均纤维长度是5至75毫米，以及聚酰亚胺纤维的平均纤维直径是5至125微米。
实施方式15：根据任何前述实施方式的组合物，进一步包含亚微米直径的热塑性纤维。
实施方式16：根据任何前述实施方式的组合物，进一步包含水性流体。
实施方式17：用于形成多孔制品的方法，上述方法包括：形成任何前述实施方式的组合物在液体中的悬浮液；从悬浮液至少部分去除液体以形成料片；在足以从料片除去任何剩余液体以及熔融热塑性塑料的条件下加热料片；以及冷却加热的料片以形成多孔垫，其中多孔制品包含增强纤维和热塑性纤维的网络。
实施方式18：根据实施方式17的方法，其中形成料片包括：将分散在水性悬浮液中的组合物沉积在形成支撑元件上以形成层；以及排出水性液体以形成料片，其中通过施加压力或真空。
实施方式19：根据实施方式17的方法，其中加热是在130至170℃的温度下。
实施方式20：根据实施方式19的方法，其中加热包括在130至150℃的温度的烘箱中干燥，然后通过红外加热在150至270℃的温度下熔融粘合剂。
实施方式21：一种多孔制品，包含：多个增强纤维和多个热塑性纤维的网络以及多个隔开的连续载体纤维，其基本上经过多孔制品；以及多孔制品不包含稀松布载体层。
实施方式22：根据实施方式21的多孔制品，具有50至500g./m2的面积重量。
实施方式23：一种形成复合材料的方法，上述方法包括：在足以熔融热塑性纤维和固结网络的条件下加热和压缩实施方式21的多孔制品的至少一种；在压力下冷却加热、压缩的制品以形成复合材料，其包含：包含多个增强纤维的网络；以及基质，其包含熔融和冷却的热塑性塑料以及熔融和冷却的聚合物粘合剂，其中聚合物粘合剂具有低于热塑性纤维的熔融温度。
实施方式24：根据实施方式23的方法，包括加热和压缩堆叠体(stack，堆叠)，其包含两个或更多个多孔垫。
实施方式25：根据实施方式23的方法，包括加热和压缩堆叠体，其包含二至十二个多孔垫。
实施方式26：一种可热成形复合材料，包含：包含多个增强纤维的网络；以及基质，其包含熔融和冷却的热塑性纤维以及熔融和冷却的聚合物粘合纤维，其中聚合物粘合剂具有低于热塑性塑料的熔融温度，以及多个隔开的连续载体纤维，其基本上经过多孔制品；以及多孔制品不包含稀松布载体层；其中复合材料具有大于或等于三的最小蓬松度。
实施方式27：根据实施方式26的复合材料，其中在整个复合材料中复合材料的蓬松是在一个σ内。
实施方式28：根据任何前述实施方式的复合材料，其中在整个复合材料中复合材料的蓬松是在30％内。
实施方式29：根据任何前述实施方式的复合材料，具有至少205℃的熔点。
实施方式30：根据任何前述实施方式的组合物，其中制作自复合材料的热成形制品具有：小于65kW/m2的峰值热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；小于或等于65kW-min/m2的在2分钟时的总热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；以及，基于ASTM E-662(FAR/JAR25.853)，当在4分钟时测量时，小于200的NBS光学烟雾密度。
实施方式31：根据任何前述实施方式的复合材料，基于德尔格管毒性测试(空客ABD0031，波音BSS 7239)，进一步具有小于或等于100ppm的有毒气体释放。
实施方式32：根据任何前述实施方式的复合材料，其中复合材料不包括阻燃剂，其中阻燃剂是全氟烷基磺酸盐、含氟聚合物包封的乙烯基芳族共聚物、二苯砜-3-磺酸钾、三氯苯磺酸钠、或它们的阻燃剂的组合。
实施方式33：根据任何前述实施方式的复合材料，进一步包含热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、γ-辐射稳定剂、着色剂、抗静电剂、滑润剂、脱模剂、或它们的组合。
实施方式34：一种用于形成制品的方法，上述方法包括：热成形任何前述实施方式的复合材料以形成制品。
实施方式35：根据权利要求34的方法，其中热成形是匹配金属热成形(matchmetal thermoforming)。
实施方式36：一种制品，包含：任何前述实施方式的热成形复合材料，以及具有：小于65kW/m2的峰值热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；小于或等于65kW-min/m2的在2分钟时的总热释放，如通过FAR 25.853(OSU测试)所测得；以及，基于ASTM E-662(FAR/JAR 25.853)，当在4分钟时测量时，小于200的NBS光学烟雾密度；以及，基于德尔格管毒性测试(空客ABD0031，波音BSS 7239)，优选小于或等于100ppm的有毒气体释放。
实施方式37：根据实施方式36的制品，相比与复合材料的孔隙率，具有30至200体积％的孔隙率。
实施方式38：根据权利要求37的制品，相比与复合材料的孔隙率，具有50至100体积％的孔隙率。
实施方式39：根据实施方式37的制品，其中制品是飞机内部面板、火车内部面板、汽车内部面板、或船内部面板。
实施方式40：一种复合材料，包含：包含多个增强纤维的网络，例如金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿物纤维、玄武岩纤维、聚合物纤维，其具有至少50℃高于聚酰亚胺的加工温度的Tg、或它们的组合；以及基质，其包含：(a)熔融和冷却的聚酰亚胺纤维和(b)熔融和冷却的聚合物粘合纤维，其中聚合物粘合剂具有低于聚酰亚胺的熔融温度，以及多个隔开连续的载体纤维，其基本上经过复合材料；以及多孔制品不包含稀松布载体层；其中复合材料具有大于或等于3的最小蓬松度以及在整个复合材料中复合材料的蓬松是在30％内。
实施方式41：根据实施方式40的制品，其中复合材料不包括阻燃剂，其中阻燃剂是全氟烷基磺酸盐、含氟聚合物包封的乙烯基芳族共聚物、二苯砜-3-磺酸钾、三氯苯磺酸钠、或它们的阻燃剂的组合。
除非上下文另有明确规定，单数形式“一”、“一种”、和“该”包括复数指称。叙述相同特性或组分的所有范围的端点独立地是可组合的并且包括列举的端点。“或”是指“和/或”。术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。术语“或它们的组合”包括一种或多种的命名组分可选地与没有具体命名的具有本质上相同功能的一种或多种其它组分。
不同于在操作实施例或另有说明的情况中，在说明书和权利要求中使用的提及成分的量、反应条件等的所有数字或表述被理解为在所有情况下由术语“约”加以修饰。在本专利申请中披露了各种数值范围。由于这些范围是连续的，所以它们包括在最小值和最大值之间的每个值。叙述相同特性或组分的所有范围的端点独立地是可组合的并且包括列举的端点。除非另有明确说明，在本申请中指定的各种数值范围是近似值。术语“大于0至”一定量是指，命名组分存在一定量，其大于0，并且多达以及包括较高的指定量。
如在本文中所使用的，“熔融温度”是指结晶聚合物的熔融温度，或无定形聚合物的玻璃化转变或软化温度。“加工温度”是指为进行所期望的过程所需要的温度，以及，对于无定形树脂如聚醚酰亚胺ULTEM，可以是在玻璃化转变温度以上大于200。
本文利用标准术语来描述化合物。不在两个字母或符号之间的破折号(“-”)用来表示用于取代基的连接点。例如，-CHO是通过羰基(C＝O)的碳加以连接。术语“烷基”包括支链或直链、不饱和脂族C1-30烃基例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、仲戊基、正己基和仲己基、正庚基和仲庚基、以及正辛基和仲辛基。“烯基”是指直链或支链、单价烃基，其具有至少一个碳-碳双键(例如，乙烯基(-HC＝CH2))。“烷氧基”是指烷基，其通过氧(即，烷基-O-)加以连接，例如，甲氧基、乙氧基、和仲丁氧基。“亚烷基”是指直链或支链、饱和的、二价脂族烃基(例如，亚甲基(-CH2-)或亚丙基(-(CH2)3-))。“亚环烷基”是指二价环状亚烷基，-CnH2n-x，其中x表示通过环化所取代的氢的数目。“环烯基”是指单价基团，其具有一个或多个环以及在环中的一个或多个碳-碳双键，其中所有环成员都是碳(例如，环戊基和环己基)。术语“芳基”是指芳烃基团，其包含指定碳原子数，如苯基、环庚三烯酮、茚满基、或萘基。前缀“卤代”是指这样的基团或化合物，其包括一个或多个的氟基、氯基、溴基、碘基、和砹基取代基。可以存在不同卤基的组合(例如，溴基和氟基)。在一种实施方式中，仅存在氯基。前缀“杂”是指，化合物或基团包括至少一个为杂原子的环成员(例如，1、2、或3个杂原子)，其中杂原子各自独立地是N、O、S、或P。“取代的”是指，化合物或基团被至少一个(例如，1、2、3、或4个)取代基所取代，其中上述取代基可以是C1-9烷氧基、C1-9卤代烷氧基、硝基(-NO2)、氰基(-CN)、C1-6烷基磺酰基(-S(＝O)2-烷基)、C6-12芳基磺酰基(-S(＝O)2-芳基)、巯基(-SH)、硫代氰基(-SCN)、甲苯磺酰基(CH3C6H4SO2-)、C3-12环烷基、C2-12链烯基、C5-12环烯基、C6-12芳基、C7-13亚芳烷基、C4-12杂环烷基、和C3-12杂芳基而不是氢，条件是，不超过取代原子的正常价态，
本文引用的所有参考文献通过引用并入本文。
虽然为了说明的目的已阐述了典型的实施方式，但上述描述不应被视为对本文范围的限制。因此，本领域技术人员可以进行各种修改、调整、和替代，而不偏离本文的精神和范围。

Claims (19)

1.一种用于制造多孔可压缩制品的组合物，所述组合物包含以下的组合：
多个增强纤维；以及
多个热塑性纤维；
其中
纤维的组合被排列成一层或多层；并且
隔开的连续载体纤维存在于至少一个这样的层的表面上，并且基本上经过至少一个这样的层的表面；其中
所述组合物不包含稀松布载体层。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述隔开的连续载体纤维作为机器方向上的基本平行的纤维经过所述层的表面。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述隔开的连续载体纤维作为横向机器方向上的基本平行的纤维经过所述层的表面。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述连续载体纤维以z字形方式穿过所述层的表面，其中所述纤维以相对于机器方向的角度取向并经过所述层的表面的横向机器宽度的大部分，然后在对角线上朝着相对边缘返回。
5.根据权利要求1所述的组合物，包含：
35至65wt.％的所述增强纤维；以及
35至65wt.％的所述热塑性纤维；
各自基于所述增强纤维和所述热塑性纤维的合并的重量。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物进一步包含聚合物粘合纤维，优选地其中所述粘合纤维是聚酰胺、聚硅氧烷、聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物、聚酯、聚碳酸酯、聚酯-聚醚酰亚胺共混物、上述中的任一种的双组份纤维、或它们的组合。
7.根据权利要求11所述的组合物，其中，所述聚硅氧烷-聚酯碳酸酯共聚物具有根据联邦航空条例FAR 25.853(d)使用FAR F25.4的方法测定的小于或等于65千瓦-分钟/平方米(kW-min/m2)的2分钟整合的热释放率和小于65千瓦/平方米(kW/m2)的峰值热释放率。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中
不连续增强纤维的平均纤维长度是5至75毫米并且所述增强纤维的平均纤维直径是5至125微米；
所述热塑性纤维的平均纤维长度是5至75毫米，并且聚酰亚胺纤维的平均纤维直径是5至125微米。
9.根据权利要求1所述的组合物，进一步包含水性流体。
10.一种用于形成多孔制品的方法，所述方法包括：
在液体，例如水性溶剂中，形成多个增强纤维、多个热塑性纤维、和可选的多个聚合物粘合纤维的组合的悬浮液；
从所述悬浮液至少部分除去所述液体以形成料片；
在足以从所述料片除去任何剩余液体以及熔融热塑性塑料的条件下加热所述料片；以及
冷却加热的所述料片以形成多孔垫，其中所述多孔制品包含所述增强纤维和所述热塑性纤维的网络。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述料片包括：
将分散在水悬浮液中的组合物沉积到形成支撑元件上，以形成层；以及
排出所述水性溶剂以形成所述料片。
12.一种多孔制品，包含：
多个增强纤维和多个热塑性纤维的网络，以及
基本上经过所述多孔制品的多个隔开的连续载体纤维；并且
所述多孔制品不包含稀松布载体层。
13.根据权利要求12所述的多孔制品，具有50至500g./m2的面积重量。
14.一种形成复合材料的方法，所述方法包括：
在足以熔融热塑性纤维和固结网络的条件下，加热并压缩根据权利要求21所述的多孔制品中的至少一种；
在压力下冷却加热、压缩的所述制品，以形成复合材料，所述复合材料包含：
包含多个增强纤维的网络；以及
基质，所述基质包含熔融和冷却的热塑性纤维以及熔融和冷却的聚合物粘合纤维，其中聚合物粘合剂具有低于所述热塑性纤维的熔融温度；以及
进一步可选地包括加热和压缩堆叠体，所述堆叠体包含两个或更多个多孔垫，优选二至十二个多孔垫。
15.一种可热成形复合材料，包含：
包含多个增强纤维的网络；以及
基质，所述基质包含熔融和冷却的热塑性纤维以及熔融和冷却的聚合物粘合纤维，其中聚合物粘合剂具有低于热塑性塑料的熔融温度，以及
基本上经过多孔制品的多个隔开的连续载体纤维；并且
所述多孔制品不包含稀松布载体层；
其中所述复合材料具有大于或等于三的最小蓬松度。
16.一种形成制品的方法，所述方法包括使根据权利要求14所述的复合材料热成形以形成所述制品。
17.根据权利要求17所述的方法，其中，所述热成形是匹配金属热成形。
18.一种制品，包含根据权利要求17所述的热成形复合材料，其中所述制品具有：
通过FAR 25.853(OSU测试)测定的小于65kW/m2的峰值热释放；
通过FAR 25.853(OSU测试)测定的小于或等于65kW-min/m2的在2分钟下的总热释放；以及
当在4分钟下测量时，基于ASTM E-662(FAR/JAR 25.853)，小于200的NBS光学烟雾密度；以及
基于德尔格管毒性测试(空客ABD0031，波音BSS 7239)，优选小于或等于100ppm的有毒气体释放。
19.根据权利要求1所述的复合材料，包含：
网络，所述网络包含多个增强纤维，优选金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿物纤维、玄武岩纤维、具有比聚酰亚胺的Tg高至少150℃的Tg的聚合物纤维、或它们的组合；以及
基质，所述基质包含：(a)熔融和冷却的聚酰亚胺纤维以及(b)熔融和冷却的聚合物粘合纤维，其中聚合物粘合剂具有低于所述聚酰亚胺的熔融温度，以及
基本上经过所述复合材料的多个隔开的连续载体纤维；并且
所述多孔制品不包含稀松布载体层；
其中所述复合材料具有大于或等于三的最小蓬松度并且在整个所述复合材料中所述复合材料的蓬松是在30％内；并且
其中所述复合材料不包括阻燃剂，其中所述阻燃剂是全氟烷基磺酸盐、含氟聚合物包封的乙烯基芳族共聚物、二苯砜-3-磺酸钾、三氯苯磺酸钠、或阻燃剂它们的组合。
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