复合材料和包含该复合材料的模制品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本说明书设及复合材料和包含该复合材料的模制品。
【发明内容】
[0002] 本说明书的一个目的是为了提供轻质（低密度）同时具有优异的刚度（弯曲模 量）和抗冲击性的复合材料，该复合材料尤其在低溫（例如，-15°c)下具有优异的抗冲击 性。
[0003] 本说明书的一个方面设及包含基体树脂W及分散在基体树脂中的玻璃纤维和玻 璃泡的复合材料，其中至少70%的玻璃纤维具有至少1.0mm的纤维长度，并且玻璃泡的中 位径为至少10ym并且不超过40Jim。
[0004] 用该类型的复合材料可W同时实现低密度和优异的机械性能，诸如弯曲模量和抗 冲击性，并且尤其在低溫（例如，-15°C)下可W产生优异的抗冲击性。
[0005] 在一个实施例中，玻璃泡的含量（在本文指示为Ce)与玻璃纤维的含量（在本文 指示为Cp)的质量比Ce/Cp可W为至少0.1并且不超过10。通过包含该质量比的前述特定 玻璃纤维和玻璃泡，获得在低溫下具有甚至更好的抗冲击性的复合材料。
[0006] 另外，在一个实施例中，基于复合材料的总量计，玻璃纤维的含量可为至少1质 量％并且不超过40质量％。而且，在一个实施例中，基于复合材料的总量计，玻璃泡的含量 可为至少1质量％并且不超过30质量％。用运些复合材料实现了在重量减轻和机械性能 上的甚至更大的改善。
[0007] 而且，在一个实施例中，玻璃泡的90 %体积残余压缩强度可为50MPa或更大。该类 型的玻璃泡可更加确定地实现在重量减轻和机械性能两者上的改善。
[0008] 另外，在一个实施例中，玻璃泡的真密度可为至少0. 3g/cm3并且小于0. 9g/cm3。此 类玻璃泡可实现复合材料的甚至更大的重量减轻。
[0009] 而且，在一个实施例中，通过将树脂粒料与包含玻璃泡的树脂材料烙融捏合可W 获得复合材料，在所述树脂粒料中用基料树脂浸溃玻璃纤维的纤维束。该烙融捏合可使玻 璃纤维分散到复合材料中，同时保持其纤维长度。因此，W运种方式获得的复合材料产生甚 至更优异的机械性能（尤其在低溫下的抗冲击性）。
[0010] 而且，在一个实施例中，复合材料也可W通过将树脂粒料和树脂材料的烙融捏合 材料注塑制成。在其中具有长纤维长度的大量玻璃纤维分散在复合材料中的情况下，该注 塑可易于模制复合材料。因此，W运种方式获得的复合材料能够W期望形状模制，并且可具 有甚至更优异的机械性能（尤其在低溫下的抗冲击性）。
[0011] 本说明书的另一方面设及包含所述复合材料的模制品。本说明书设及到的模制品 通过使用复合材料提供重量减轻，并且具有优异的机械性能。另外，由于所述模制品使用在 低溫下具有优异抗冲击性的复合材料，因此所述模制品可W适当地用于假设在低溫环境中 使用的应用中，诸如在机动车部件中。
[0012] 因此，本说明书提供可被模制到模制品中并且具有优异的弯曲模量和抗冲击性 (尤其在低溫下的抗冲击性）同时为轻质（低密度）的复合材料。
【具体实施方式】
[0013] 本说明书的一个实施例的复合材料包含基体树脂W及分散在基体树脂中的玻璃 纤维和玻璃泡。另外，在该复合材料中，至少70%的玻璃纤维具有至少1.Omm的纤维长度， 并且玻璃泡的中位径为至少IOym并且不超过40ym。
[0014] 因为运些类型的特定玻璃纤维和玻璃泡分散在基体树脂中，所W该实施例的复合 材料具有优异的机械性能（例如，抗弯强度、弯曲模量、拉伸强度和抗冲击性），同时为轻质 的。具体地，该实施例的复合材料在低溫（例如，-15°C)下具有优异的抗冲击性，并且可W 适当地用于假设在低溫环境中使用的应用中，诸如在机动车部件中。
[0015] 当制造该复合材料时，在复合材料中通过执行操作（诸如捏合）W使玻璃纤维和 玻璃泡分散到基体树脂中是常见的，但是通过常规方法，玻璃纤维在捏合期间断裂，使得纤 维长度变得比捏合之前明显较短。相比之下，在该实施例中，复合材料是通过下述特定的烙 融捏合制造的，使得至少70%的玻璃纤维的纤维长度为1.Omm或更大。
[0016] 此外，通过常规方法，认为在捏合期间由玻璃纤维断裂产生的纤维片与玻璃泡接 触并使玻璃泡破裂。相比之下，在本实施例中，由于与常规方法相比抑制了玻璃纤维的断 裂，因此认为也抑制了玻璃泡的断裂。 阳017]因此，该实施例的复合材料被制造成使得其中至少70%的玻璃纤维具有1.Omm或 更大的纤维长度，并且复合材料具有玻璃泡，该玻璃泡的中位径为至少10ym并且不超过 40ym。因此，配备有运些特征，该实施例的复合材料具有实现在重量减轻和机械性能（尤 其在低溫下改善的抗冲击性）两者上的改善的优异效果。
[0018] 包含该实施例的复合材料的各种成分将在下面进行详细描述。
[0019] 基体树脂是支撑玻璃纤维和玻璃泡的基底材料。基体树脂可W根据复合材料的应 用而从各种树脂中进行适当地选择。
[0020] 从通过烙融捏合来促进玻璃纤维和玻璃泡的分散来看，优选的是基体树脂为热塑 性树脂。
[0021] 优选的基体树脂的示例包括聚締控树脂（例如，高密度聚乙締树脂（皿PE)、低密 度聚乙締树脂（LDPE)、线性低密度聚乙締树脂化LDPE)、聚丙締树脂（P巧）、聚締控共聚物 树脂（例如，乙締-下締树脂、乙締-辛締树脂、乙締-乙締醇树脂）、聚苯乙締树脂、聚苯乙 締共聚物树脂（例如，耐冲击性聚苯乙締树脂、丙締腊下二締苯乙締共聚物树脂）、聚丙締 酸醋树脂、聚甲基丙締酸醋树脂、聚醋树脂、聚氯乙締树脂（PVC)、含氣聚合物树脂、液晶聚 合物树脂、聚酷胺树脂、聚酸酷亚胺树脂、聚苯硫酸树脂、聚讽树脂、聚缩醒树脂、聚碳酸醋 树脂、聚苯酸树脂、聚氨醋树脂、热塑性弹性体树脂、环氧树脂、醇酸树脂、=聚氯胺树脂、酪 树脂、尿素树脂和乙締醋树脂。另外，基体树脂可使用W上类型中的任一种类型，或可使用 两种或更多种类型的组合。
[0022] 基体树脂优选地包括聚丙締树脂。
[0023] 基于复合材料的总量计，基体树脂的含量优选为50质量％到95质量％，更优选为 55质量％到91质量％。
[0024] 玻璃纤维是已被烙融、拉伸并成型为纤维形状的玻璃。在该实施例中，包含在复合 材料中的至少70% (优选至少74%)的玻璃纤维具有I.Omm或更大的纤维长度。
[00巧]如上所述，当玻璃纤维分散在基体树脂中时，复合材料中玻璃纤维的一些或全部 常常断裂，从而在玻璃纤维被渗合之前缩短其纤维长度。通过调整断裂程度，使得具有 1.Omm或更大纤维长度的玻璃纤维构成全部玻璃纤维的至少70%，与具有特定中位径的玻 璃泡结合，该实施例可具有上述优异效果。
[00%] 具有1. 0皿或更大纤维长度的玻璃纤维相对于全部玻璃纤维的比例（纤维支数百 分比）可W通过下列方法进行测量。首先，燃烧由复合材料制成的试片，并且收集作为灰分 的玻璃纤维和玻璃泡。接着，将约Ig该灰分添加到约300mL的水中，并经受超声波分散。由 于密度差，因此在仅去除玻璃泡的情况下，该超声波分散使得玻璃纤维沉淀并使得玻璃泡 浮到水的表面。在通过多次重复该操作去除玻璃泡后，将设定量的玻璃纤维移动到载玻片 并干燥。在干燥后，通过数字显微镜观察来测量玻璃纤维的长度，由此可发现具有1.Omm或 更大纤维长度的玻璃纤维的百分比（例如，100条玻璃纤维中具有LOmm或更大纤维长度的 玻璃纤维的数目可被视为具有1.Omm或更大纤维长度的玻璃纤维的百分比（％))。
[0027]还优选的是，至少50%的玻璃纤维具有1. 5mm或更大的纤维长度。具有1. 5mm或 更大纤维长度的玻璃纤维相对于全部玻璃纤维的比例优选为50%或更大。
[0028] 复合材料中玻璃纤维的纤维长度的上限没有特别限制，但其可为例如8mm或更 小。进一步地，复合材料中玻璃纤维的纤维长度的上限可为在渗合之前的玻璃纤维的纤维 长度。
[0029] 玻璃纤维的纤维直径可为例如Sym或更大，或可为IOym或更大。另外，玻璃纤 维的纤维直径可为例如30Jim或更小，或可为20Jim或更小。
[0030] 基于复合材料的总量计，玻璃纤维的含量优选为至