抗冲击改性的注塑模制品及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种包括热塑性聚合物基体，以及至少部分的第二聚合物材料和第三 聚合物材料的冲击强度增强的注塑模制品，以及其制造方法。
[0002] 如今，合成材料在汽车制造中占15%至20%的重量百分比，并且呈上升趋势。合 成材料常用于外装部分和内饰部分，其中后者通过将注塑成型构件与不同的表面装饰物粘 接而获得相应的视觉、触觉及功能特性。对质量、经济性和资源效率的日益提高的需求以及 全球竞争压力，要求在此增加对再生合成材料的利用。
[0003] 特别地，置入合成材料部件作为用于汽车内饰的注塑模制品，例如仪表板、门饰板 或中控台。上述部分可以设置有或者涂装有装饰部。在汽车领域的众多应用中，成本压力 和石化原料的短缺使得对利用再生材料的接受度提高。
[0004] 在利用包含热塑性和/或热固性再生材料、纤维增强或不增强的或者再生的纤维 的合成材料时，该合成材料必须与包围其的聚合物基体具有良好的结合，使得机械性能不 降低。
[0005] 通常通过昂贵的表面处理和活化各纤维（例如玻璃纤维、碳纤维、天然纤维）来实 现例如纤维的结合。在利用再生材料时，再生材料或者与聚合物混合并经由挤出机混合，或 者在制造过程中直接添加到纯聚合物中，并在注塑机中熔合在一起，形成均质的混合物。
[0006] 特别的挑战之处大多在于材料组成部分因其极性不同而具有明显的差的热力学 相容性。
【背景技术】
[0007] 目前的趋势是将再生合成材料与不可再生合成材料混合，这在由合成材料制成的 安装部件中也很常见，但它具有一些技术缺点。在这种情况下，再生材料直接在注塑机上以 特定的比例添加到未经处理的合成材料中或者预先合成。
[0008] 聚丙烯和增强聚丙烯是廉价的并且常用于注塑成型部件的合成材料。聚丙烯的非 极性特性使得例如添加热固性再生合成材料是有问题的，因为热固性再生合成材料通常在 其分子中具有极性组分。热固性组分与聚合物基体、例如聚丙烯的结合常常是不充分的，造 成部分或组分部分的离析。两种组分的不充分结合体现在机械性能的降低上，特别是冲击 强度和缺口冲击强度的减弱上。冲击强度是材料在不断裂的情况下吸收震动能和冲击能的 性能指标。
【发明内容】
[0009] 本发明的任务在于提供一种注塑模制品或合成材料模制品，其中提高了填充纤维 的或未填充纤维的热塑性和/或热固性再生材料的结合以及相容性，使得产生的模制品的 机械性能满足客户规定的需求并且同时实现对模制品的质量要求。
[0010] 根据本发明，上述任务通过具有权利要求1的特征的注塑模制品、根据权利要求 11的制造所述注塑模制品的方法来解决。
[0011] 本发明的基本思想是，注塑模制品包括热塑性聚合物基体以及至少部分的第二聚 合物材料和第三聚合物材料，其中聚合物基体和第二聚合物材料具有不同的平均分子量和 极性。在此，第二聚合材料用作针对第三聚合物材料的增附剂和针对模制品的冲击韧度改 良剂。
[0012] 换言之，第二聚合物材料作为内部增附剂，在注塑模制品中已经与热塑性聚合物 基体一体化。在完成、冷却状态下，粘合促进组分至少部分的包围第三聚合物材料，即再生 材料，并且基于第一聚合物和第二聚合物及再生材料的极性不同，造成组分之间固定的、冲 击强度增强的连接。这一方面在再生材料（即借助第二聚合物材料在聚合物基体中的第三 聚合物材料）的牢固的相互连接上，以及还在模制品的冲击强度和缺口冲击强度的提高上 是明显的，因为极性组分包围再生材料并将其包含在聚合物基体中。
[0013] 着眼于现有技术，令人出乎意料并且技术人员不可预见的是，借助根据本发明的 注塑模制品及其生产方法能够解决本发明的任务。
[0014] 本发明的特别的优点即在于，借助注塑模制品以及在提出的方法中，完全省去了 活化再生材料的单独的步骤，而是将再生材料直接包含在注塑模制品之中。另外，出乎意料 的是，基于环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂或三聚氰胺甲醛树脂的热固性再生材料能够在一 个工序中被包含在非极性聚合物基体，例如聚丙烯中。
[0015] 由此，不仅有利地省去了在混合再生材料时的用于活化单元或预处理单元的投资 成本，而且还省去了针对不可循环使用或很难循环使用的热固性再生材料的清理成本。
[0016] 热塑性聚合物基体从由丙稀腈-丁二稀-苯乙稀（ABS)、苯乙稀-丙稀晴（SAN)、 聚苯乙烯（PS)、聚碳酸酯（PC)、聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)、聚酰胺（PA)或混合物构成的基 团中选择。它们也可以是纤维增强的。
[0017] 第二聚合物材料是功能化热塑性聚烯烃弹性体（Ρ0Ε)、烯烃嵌段共聚物（0BC)或 其混合物。
[0018] 第三聚合物材料是热固性或热塑性材料，特别是基于环氧树脂、聚酯树脂、酚醛/ 甲醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂的再生材料，或者碳纤维材料。
[0019] 环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂或三聚氰胺甲醛树脂构成了热固性再生材料的基 础。这种再生材料例如出现在汽车工业中生产CFK-合成材料时的碳或玻璃纤维增强的热 固性材料中。热固性再生材料由此可以优选的是自身纤维增强的，特别是借助玻璃纤维，碳 纤维和/或天然纤维。
[0020] 抗冲击改性注塑模制品优选地包含10% -40%质量百分比的第三聚合物材料。
[0021] 根据ISO 179-1/eA标准，注塑模制品优选地具有23 °C多20kJ/m2和/ 或-30°C彡llkj/m2的简支梁-冲击强度。
[0022] 根据ISO 179-1/eU标准，注塑模制品优选地具有23 °C多15kJ/m2和/ 或-30°C彡6kJ/m2的简支梁-缺口冲击强度。
[0023] 优选地，第二聚合物材料是可融化并且可重新固化的。
[0024] 第二聚合物材料在注塑模具主体中优选地占5% -40%质量百分比，进一步优选 地占10% -30%质量百分比，特别优选地占10% -25%质量百分比％。在此第二聚合物材 料优选地具有11000到37000g/mol的平均分子量。
[0025] 优选地，热塑性聚合物基体和/或第二聚合物材料具有可微波耦合的添加剂，其 中该可微波耦合的添加剂优选地包含碳纤维、碳纳米管、石墨烯等。
[0026] 根据本发明的生产抗冲击改性的注塑模制品的方法包括以下步骤：
[0027] a)将热塑性聚合物基体材料与至少一种热塑性和/或热固性再生材料混合；
[0028] b)挤出；
[0029] c)颗粒化；
[0030] d)在注塑模具中对颗粒进行注塑，其中，在步骤a)或步骤d)中添加第二聚合物材 料，其中聚合物基体和第二聚合物材料具有不同的平均分子量和极性，并且第二聚合物材 料适用作增附剂；
[0031] e)从注塑模具中取出制得的模制品。
[0032] 这意味着，或者通过在颗粒上添加增附剂，或者在注塑机上混合时才制造出冲击 强度增强的模制品。
[0033] 优选地，在步骤a)或步骤d)中通过添加第二聚合物材料提高第三聚合物材料与 热塑性聚合物基体的相容性，并增强注塑模制品的冲击强度。
[0034] 除了引入再生材料之外，根据本发明的注塑模制品的应用包含以下步骤：
[0035] a)将注塑模制品熔化并重新固化，其中，在第二聚合物材料在注塑模制品的表面 上强化的情况下，热塑性聚合物基体和第二聚合物材料至少部分地形成分相；
[0036] b)将注塑模制品与另一构件，特别是平面装饰物粘接，其中，第二聚合物材料作为 粘合剂用于注塑模制品与另一构件的连接。
[0037] 这意味着，在注塑成型之前或注塑成型期间，热塑性聚合物基体和第二聚合物组 分先作为几乎完全均质的混合物存在于注塑模具中。在热影响下，例如通过高温或辐射，以 及紧接着的冷却，实现抗冲击改性的、可表面改性的注塑模制品的变化。因第二聚合物组分 的平均分子质量和密度低，还因为其相对于基体材料的高极性，加温时，第二聚合物组分在 聚合物基体内部相对自由的活动。冷却时，实现热力学控制的分相，该分相可用于粘合剂功 能。 实施例
[0038] 接下来，结合几个实例进一步说明本发明，而不以此限制本发明。
[0039] 实例以表格的形式示出不同的功能化聚烯烃弹性体（Ρ0Ε)、烯烃嵌段共聚物 (0BC)或其混合物，作为本发明的用作抗冲击改性剂的第二聚合材料。
[0040] 最近市面上可获得的所谓"Infuse?"（陶氏化学公司（Dow Chemical Company)) 烯烃嵌段共聚物（〇8〇和/或'^打1^7~^(陶氏化学公司）聚烯烃弹性体（?(^，了?0) 形成了例如用于注塑部件的加强耐冲击性的基础。
[0041] 基本上，比起传统的聚烯烃，两种聚合物具有非常低的平均分子质量和密度，但也 具有高极性。其他特殊的物理化学性能在别处讨论。
[0042] "Infuse?"（陶氏化学公司）烯烃嵌段共聚物（0BC)是由变化的半结晶的和弹性 的体块或体段构成的乙烯和α -烯烃共聚物，上述的体块或体段是在一个多块结构中被划 分的，且对其热熔粘接性起重要作用。
[0043] 下列图表示出了例如〃Affinity?〃GA(陶氏化学公司）聚烯烃弹性体（ΡΟΕ、ΤΡ0) 的不同性能。
[0044] 布氏粘度（350 0F U770C) > 13.0 Pa * s13.0 Pa · s A STM D1084
[0045] 注意：
[0046] 以上仅为典型特性，并不能解释为说明书。使用者应通过自行测试确认结果。
[0047] _
[0048] 1.用于聚烯烃的修改。将使用温度改为100°C +/_3并将样品量改为20克。