高冲击性长纤维增强的聚酰胺组合物的制作方法_2

文档序号:8926574阅读:来源:国知局
的特定要素或成分的以 重量计的份数表示在组合物或制品中的要素或成分与任何其他元素或成分之间的重量关 系,其以重量份数表示。因此,在包含以重量计2份成分X和以重量计5份成分Y的组合物 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另外的组分,都以这种比例 存在。
[0030] 除非明确地指出相反,否则组分的重量百分数(wt% )是基于其中包含该组分的 配制品或组合物的总重量。例如,如果说在组合物或制品中具有60%重量百分数的特定要 素或组分,那么应当理解的是,该重量百分数是相对于100 %的总组成百分数。
[0031] 本文公开的每种组分起始材料是商业可获得的和/或其生产方法对于本领域技 术人员来说是已知的。
[0032] 如以上简要总结的,相对于常规的纤维增强的热塑性组合物,本公开的实施方式 提供显示一种或多种改善的性能性质的纤维增强的热塑性聚合物组合物。例如,公开的纤 维增强的热塑性聚合物组合物可以包含改善机械性质的添加剂和/或增加冲击强度的添 加剂。在一个实施方式中,在具有特定加载量的纤维增强物组分的组合物中,改善机械性质 的添加剂和/或增加冲击强度的添加剂可以出人意料地和出乎意料地更有效。
[0033] 本发明公开的纤维增强组合物总体上包含热塑性聚合物组分和添加剂。添加剂可 以是增加冲击强度的添加剂。在另一个实施方式中,添加剂可以是改善机械性质的添加剂。 出人意料地和出乎意料地,在公开的增强的热塑性组合物中结合改善机械性质的添加剂和 /或增加冲击强度的添加剂产生相对于不存在改善机械性质的添加剂和/或增加冲击强度 的添加剂的常规的增强热塑性组合物显示一种或多种改善的性能性质的增强组合物。
[0034] 如上所述,公开的组合物包含热塑性聚合物组分。热塑性聚合物组分包括聚酰胺 聚合物组分。在一个实施方式中,聚酰胺聚合物组分可以包括单一聚酰胺,或可替代地,在 另一个实施方式中,可以包括两种以上不同聚酰胺的共混物。在一个实施方式中,聚酰胺聚 合物组分可以是尼龙6。在另一个实施方式中,聚酰胺聚合物组分可以是尼龙6, 6。在另 一个实施方式中,聚酰胺聚合物组分可以是尼龙6和尼龙6, 6的混合物。聚酰胺聚合物组 分可以以任何期望的量存在于组合物中。在一些实施方式中,聚酰胺聚合物组分以组合物 的约10重量百分数至90重量百分数,具体地组合物的约30至65重量百分数的范围内的 量存在于组合物中。在另一个实施方式中,存在于组合物中的聚酰胺聚合物组分可以以至 少 15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、或85重量百分数的量存在。在又进一 步的实施方式中,聚酰胺聚合物组分可以以源自以上值中的任何两个的任何范围内的量存 在,包括,例如10重量百分数至70重量百分数的范围内的量,或30重量百分数至65重量 百分数的范围内的量。例如,聚酰胺聚合物组分可以是尼龙6或尼龙6, 6的混合物,并且可 以以30重量百分数至40重量百分数的聚酰胺组分存在。
[0035] 根据其中聚酰胺组分包括至少两种不同的聚酰胺的实施方式,应当理解的是,该 至少两种不同的聚酰胺可以以期望的相对重量比存在。例如,第一聚酰胺可以以与第二聚 酰胺约3:1至约9:1的范围内的相对重量比存在,包括,例如约4:1、约5:1、约6:1、约7:1、 或约8:1的另外的示例性重量比。例如,在又进一步的实施方式中,如以上描述的,其中聚 酰胺组分可以包括尼龙6, 6聚酰胺和尼龙6聚酰胺,尼龙6, 6和尼龙6的相对重量比可以 在约3:1至约9:1的范围内。
[0036] 公开的组合物除了别的之外,进一步包含纤维增强物组分,如玻璃纤维、碳纤维、 芳族聚酰胺纤维、矿物填料等。具体地,纤维增强物组分包括多种纤维,如玻璃纤维。为此, 玻璃纤维可以是相对短的玻璃纤维、相对长的玻璃纤维,如长玻璃纤维、或短和长玻璃纤维 的组合。在一个实施方式中,玻璃纤维可以是长玻璃纤维。如本文使用的,术语短玻璃纤维 是指具有小于或等于约5毫米(mm)平均纤维长度的玻璃纤维的群体。如本文使用的,术语 长玻璃纤维是指具有大于约5_平均纤维长度的玻璃纤维的群体,包括,例如,具有在大于 5mm至15mm范围内的纤维长度的玻璃纤维的群体。又进一步地,玻璃纤维也可以由细丝直 径表征。为此,合适的玻璃纤维可以具有任何期望的直径。根据一些实施方式,然而,可能 期望的是最小化或降低玻璃纤维直径成可以导致冲击性质改善的较小直径的玻璃纤维。在 又进一步的实施方式中,玻璃纤维可以由实施方式的比值和截面表征。例如,玻璃纤维可以 具有相对圆的截面。可替代地,玻璃纤维可以具有相对平的或矩形的截面。
[0037] 纤维增强物组分可以以任何期望的量存在于组合物中。然而,在示例性的实施方 式中,增强物组分以大于〇重量百分数至约70重量百分数,包括示例性的量5重量百分数、 10重量百分数、15重量百分数、20重量百分数、25重量百分数、30重量百分数、35重量百分 数、40重量百分数、45重量百分数、50重量百分数、55重量百分数、60重量百分数、和65重 量百分数的量存在于组合物中。在又进一步的实施方式中,纤维增强物组分可以以源自以 上公开的重量百分数值中的任何两个的任何范围,包括,例如20至50重量百分数或30至 50重量百分数的量存在于组合物中。更具体地,纤维增强物组分可以以约55至65重量百 分数范围内的量存在于组合物中。例如,纤维增强物组分可以以约60重量百分数的量存在 于组合物中。
[0038] 公开的纤维增强的组合物可以进一步可选的包含润滑剂组分。在一个实施方式 中,润滑剂组分可以包括蜡。蜡常被用于混合和模制工业,在聚酰胺组合物中起润滑剂、加 工助剂、滑爽剂(slip agent)和分散助剂的功能。在聚酰胺组合物中常用的蜡类润滑剂加 工助剂的实例可以是由Lonza商业可获得的亚乙基双-硬脂酰胺蜡、Acrawax? C。然而,尽 管这种添加剂可以有助于改善聚酰胺组合物的可加工性,但是它们还可以导致对某些产物 物理性质的负面作用。
[0039] 润滑剂组分可以以任何期望的量存在于组合物中。然而,在示例性的实施方式中, 润滑剂组分以大于0重量百分数至约5重量百分数,包括示例性的量1重量百分数、2重量 百分数、3重量百分数、4重量百分数、和5重量百分数的量存在于组合物中。在另一个实施 例中,润滑剂组分以大于〇重量百分数至约1重量百分数,包括〇. 10重量百分数,〇. 20重量 百分数,0. 30重量百分数、0. 40重量百分数、0. 50重量百分数、0. 60重量百分数、0. 70重量 百分数、0. 80重量百分数、0. 90重量百分数的量存在于组合物中。
[0040] 公开的纤维增强的热塑性组合物进一步包含至少一种改善机械性质的添加剂。根 据进一步的实施方式,改善机械性质的添加剂可以是增加冲击强度的添加剂。例如,热塑 性组合物可以包含改善机械性质的添加剂。在另一个实施例中,热塑性组合物可以包含增 加冲击强度的添加剂。在再一个实施例中,热塑性组合物可以包含改善机械性质的添加剂 和增加冲击强度的添加剂。在一个实施方式中,增加冲击强度的添加剂可以是改善机械性 质的添加剂。在一个实施方式中,改善机械性质的添加剂与可选的润滑剂组分不同。例 如,改善机械性质的添加剂可以包括由美国的Struktol Company商业可获得的Struktol? TR063A。为此,出人意料地,以本文公开的重量百分数水平使用Struktol? TR063A导致一 种或多种机械性质的显著改善。
[0041] 改善机械性质的添加剂可以以任何期望的量存在于组合物中。在示例性的实施方 式中,改善机械性质的添加剂以大于0重量百分数至约3重量百分数,包括示例性的量1重 量百分数、2重量百分数、和3重量百分数的量存在于组合物中。在另一个实施例中,改善机 械性质的添加剂以大于〇重量百分数至约2重量百分数,包括0. 25重量百分数,0. 50重量 百分数、0. 75重量百分数、1. 0重量百分数、1. 25重量百分数、1. 50重量百分数、1. 75重量百 分数、和2. 0重量百分数的量存在于组合物中。
[0042] 在一个实施方式中,相对于不存在改善机械性质的添加剂的基本相同的参考组合 物的机械性质,包含改善机械性质的添加剂的组合物显示至少一种改善的机械性质。在一 个实施方式中,相对于不存在改善机械性质的添加剂的基本相同的参考组合物的机械性 质,组合物显示至少两种改善的机械性质。在一个实施方式中,相对于不存在改善机械性质 的添加剂的基本相同的参考组合物的机械性质,组合物显示至少三种改善的机械性质。在 一个实施方式中,相对于不存在改善机械性质的添加剂的基本相同的参考组合物的机械性 质,组合物显示至少四种改善的机械性质。在一个实施方式中,相对于不存在改善机械性质 的添加剂的基本相同的参考组合物的机械性质,组合物显示至少五种改善的机械性质。改 善的性质可以是改善了至少5百分数、10百分数、15百分数、20百分数或25百分数的性质。 具体地,机械性质至少改善了 10百分数。至少一种改善的机械性质可以包括拉伸强度、拉 伸应变、拉伸模量、挠曲强度、挠曲模量、缺口悬臂梁冲击、无缺口悬臂梁冲击、或它们的任 何组合。
[0043] 在一个实施方式中,增加冲击强度的添加剂与润滑剂组分不同。在一个实施方式 中,增加冲击强度的添加剂包括加工助剂。在另一个实施方式中,增加冲击强度的添加剂包 括润滑剂。在再一个实施方式中,增加冲击强度的添加剂包括共混剂。在再一个实施方式 中,增加冲击强度的添加剂包括多种不同分子量的热塑性树脂。在再一个实施方式中,增加 冲击强度的添加剂包括Struktol? TR063A。在再一个实施方式中,增加冲击强度的添加剂 包括也由美国的Struktol Company商业可获得的Struktol? TR065。在再一个实施方式 中,增加冲击强度的添加剂包括Struktol? TR063A和Struktol? TR065的共混物。增加冲 击强度的添加剂可以以任何期望的量存在于组合物中。然而,在示例性的实施方式中,增加 冲击强度的添加剂以大于〇重量百分数至约3重量百分数,包括示例性的量1重量百分数、 2重量百分数、和3重量百分数的量存在于组合物中。在另一个实施例中,增加冲击强度的 添加剂以大于〇重量百分数至约2重量百分数,包括0. 25重量百分数,0. 50重量百分数、 0. 75重量百分数、1. 0重量百分数、1. 25重量百分数、1. 50重量百分数、1. 75重量百分数、和 2. 0重量百分数的量存在于组合物中。在一个实施方式中,组合物显示高于不存在增加冲击 强度的添加剂的基本相同的参考组合物的缺口悬臂梁冲击强度的缺口悬臂梁冲击强度。在 一个实施方式中,缺口悬臂梁冲击强度的增加可以是缺口悬臂梁冲击强度的任何增加。例 如,根据本发明的实施方式,公开的组合物可以显示比相应的参考组合物的缺口悬臂梁冲 击强度高至少约5%的缺口悬臂梁冲击强度。进一步的实施方式可以显示缺口悬臂梁冲击 强度的更大增加,包括,例如大至少约10%、大至少约15%、大至少约20%、大至少约25%、 大至少约30%、大至少约40%、大至少约50%、大至少约60%,以及甚至大至少约70%的 增加。具体地,组合物可以显示比相应的参考组合物的缺口悬臂梁冲击强度高至少约10% 的缺口悬臂梁冲击强度。因此,在一个实施方式中,纤维增强的热塑性组合物的缺口悬臂梁 冲击强度比基本相同的参考组合物的缺口悬臂梁冲击强度高至少10 %。在另一个实施方式 中,纤维增强的热塑性组合物的缺口悬臂梁冲击强度比基本相同
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