多层滚塑制品的制作方法_2

文档序号:9307766阅读:来源:国知局
>[0061] 1. 3.房A
[0062] 在一些实施方式中,层A可包括30-80%纤维体积%,例如40-70%纤维体积,基于 层A的总体积。在一些实施方式中,层A可包括20-70体积%的聚合物树脂,基于层A的总 体积。在【具体实施方式】中,层A包括50-60体积%的纤维,和40-50体积%的树脂。
[0063] 在一种优选实施方式中,层A包括嵌入包括环氧树脂的聚合物树脂中的纤维;优 选地经固化增初的环氧树脂。在一些优选的实施方式中,所述纤维选自包括如下的组:碳纤 维、纤维玻璃、和芳族聚酷胺纤维、或其共混物。
[0064] 本发明人已经发现,包括嵌入环氧树脂中的纤维的层A特别良好地粘附至相邻的 层B。不希望受理论制约,据信,在所述制品的固化期间,层A中的环氧树脂与层B的聚醋的 簇基和/或径基反应。此外,(经固化的)环氧树脂典型地向层A提供优异的机械和化学 特性,包括高的耐热性、高的硬度、高的尺寸稳定性和高的耐化学性、和对湿气的阻挡。 阳0化]多种包括嵌入聚合物树脂中的纤维的复合材料是典型地作为预浸料可商购得 到的。可商购得到的包括碳纤维和环氧树脂的预浸料的合适实例包括,但不限于W名称 HexPly饭8552或Toi'ay饭T800/3900-2出售的预浸料织物和带。
[0066] 在优选的实施方式中,层A具有至少60°C的Tg,其是通过差示扫描量热法测定 的。在进一步的实施方式中,层A具有至少70°C、例如至少75°C、例如至少80°C、例如至少 90°C、例如至少100°C、例如至少120°C、例如至少140°C、例如至少160°C、例如至少180°C、 例如至少200°C或更高的Tg。如本文中使用的术语"玻璃化转变溫度"指的是聚合物W可 逆方式从粘滞的或者橡胶状的状态转变至硬的且相对脆的状态时的溫度。玻璃化转变溫度 可经由差示扫描量热法值SC),例如根据ISO11357-2:1999标准测定,例如TG可使用DSC 在成惰性气氛下在Wl〇°C/min从25°C到300°C的溫度下测定。 阳067] 在一些实施方式中,层A的拉伸模量为至少lOGPa。拉伸模量可根据ISO-527测 量。
[0068] 2.层五 W例除了层A之外,本发明的滚塑制品进一步包括至少一个层B,其中层B包括:
[0070] - 40-100重量%的聚醋,优选地其中所述聚醋为脂族聚醋,其优选地选自聚(乳 酸)、聚径基链烧酸醋、聚己内醋、共聚醋和聚醋酷胺;更优选地其中所述聚醋为选自聚(乳 酸)、聚径基链烧酸醋、聚己内醋、和聚醋酷胺的脂族聚醋;更优选地其中所述聚醋为选自 聚(乳酸)、聚己内醋、和聚醋酷胺的脂族聚醋;还更优选地其中所述脂族聚醋为聚(乳 酸);
[0071] ?0-50重量%的聚締控,
[0072] ?0-20重量%的包括如下的共聚物或者S元共聚物:
[0073] a) 50-99. 9重量%的乙締或苯乙締单体,
[0074] b)0. 1-50重量%的包含环氧、酸酢或簇酸的不饱和单体, 阳0巧]C)0-50重量%、优选0. 1-30重量%的(甲基)丙締酸醋单体。
[0076] 在一些实施方式中,各层B具有至少lOOym、例如100ym-30mm的平均厚度。
[0077] 2. 1.聚酷(例化PLA)
[0078] 优选地,所述聚醋为脂族聚醋,尽管可使用本领域中已知的任何聚醋。使用脂族聚 醋的优点是,其是由天然的可再生资源制备的。所述脂族聚醋优选地选自聚(乳酸)(PLA)、 聚径基链烧酸醋(PHA)、聚己内醋(P化)、共聚醋和聚醋酷胺。
[0079] 合适的共聚醋的非限制性实例包括来自Eastman的Tritan?共聚醋:基于使用 2, 2, 4, 4-四甲基-1,3-环下烧二醇(TMCD)作为共聚单体的共聚醋。
[0080] 所述聚醋例如PLA优选地W范围从层B的至少40重量%、例如至少50重量%、例 如至少60重量%、例如至少65重量%、例如至少70重量%、例如至少75重量%、例如至少 80重量%、例如至少90重量%、例如至少95重量%、例如至少96重量%、例如至少97重 量%、例如至少98重量%、例如至少99重量%、例如至少99. 4重量%、例如至少99. 5重 量%最高至100重量%的量存在。在【具体实施方式】中,所述聚醋例如PLAW层B的50-100 重量%的量存在,例如所述聚醋W层B的60-100重量%的量存在,例如,所述聚醋W层B的 70-100重量%、更优选75-100重量%的量存在。在某些实施方式中,所述聚醋例如PLAW 层B的重量的70-100重量%、更优选地层B的90-100重量%的量存在。最优选地,所述聚 醋为化A。
[0081] PLA(也称作聚丙交醋)优选为由可再生资源得到的热塑性树脂。 阳0間合适的PLA还包括乳酸的共聚物。例如,根据EP申请第11167138号的乳酸与S亚甲基碳酸醋的共聚物W及根据W0 2008/037772和PCT申请第PCT/EP2011/057988号的 乳酸与氨基甲酸醋的共聚物。在一些实施方式中,将共聚单体引入至PLA使PLA的延展性 提高(目P,使脆性降低)。
[0083] 优选地,本发明的滚塑制品中使用的PLA可为聚丙交醋(PLLA)、聚-D-丙交醋 (PDLA)和/或化LA与PDLA的混合物。化LA指的是其中大多数重复单元为k丙交醋单体 的聚合物,和PDLA指的是其中大多数重复单元为D-丙交醋单体的聚合物。也可使用化LA 与PDLA的立体复合物,如例如在W0 2010/097463中描述的。优选地,所使用的聚丙交醋为 化LA。
[0084] 优选地,所述化LA或PDLA分别具有高于PLA的92重量%、优选高于95重量%的 L或D异构体光学纯度(称为异构纯度)。更优选从至少99重量%起的光学纯度。 阳0财本发明中使用的化LA因此包括低于所述化LA的8重量%、优选低于5重量%、更 优选低于或等于1重量%的含量的D异构体。类似地,所述PDLA包括低于所述PDLA的8 重量%、优选低于5重量%、更优选低于或等于1重量%的含量的L异构体。
[0086] PLA(PLLA或PDLA)优选地具有 30, 000-500,OOOg/mol、更优选 50, 000-400,OOOg/ mol、甚至更优选50, 000-300,OOOg/mol的重均分子量(Mw)。重均分子量是通过在氯仿中在 30°C下的与聚苯乙締标准物相比较的凝胶渗透色谱法测量的。重均分子量(Mw)与Mn之比 通常为1. 0-5. 0。
[0087] 制备PLA的工艺是本领域技术人员公知的。例如PLA可通过文献W01998/002480、 W0 2010/081887、FR2843390、US5053522、US505:3485或US5117008中描述的工艺获得。
[0088] 在一个实施方式中,所述PLA是通过使丙交醋在合适催化剂的存在下并且优选在 充当聚合的共引发剂和转移剂的式(I)的化合物的存在下聚合而获得的,
[0089] Ri-OH
[0090] (I) 阳0川其中Ri选自包括如下的组:C1 2。烷基、Ce3。芳基、和Ce3。芳基C1 2。烷基,其任选地 被一个或多个选自包括面素、径基、和Cie烷基的组的取代基取代。优选地,Ri选自:C3 12烧 基、Ce1。芳基、和C6 1。芳基C3 12烷基,其任选地被一个或多个各自独立地选自包括面素、径 基、和。e烷基的组的取代基取代;优选地,Ri选自:C3 12烷基、Ce1。芳基、和Ce1。芳基C3 12烧 基,其任选地被一个或多个各自独立地选自包括面素、径基和。4烷基的组的取代基取代。 该醇可为多元醇例如二元醇、=元醇或更高官能性多元醇。所述醇可得自生物质例如甘油 或丙二醇或任何其它基于糖的醇例如赤薛醇。所述醇可单独使用或与另外的醇组合使用。
[0092] 在一个实施方式中,引发剂的非限制性实例包括1-辛醇、异丙醇、丙二醇、S径甲 基丙烷、2-下醇、3-下締-2-醇、1,3-下二醇、1,4-下二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、节醇、 4-漠苯酪、1,4-苯二甲醇、和(4-S氣甲基)节醇;优选地,所述式(I)的化合物选自1-辛 醇、异丙醇、和1,4-下二醇。 阳09引就链末端(终止,termination)而言,PLA结构可为W下类型:
[0094] 当使用一元醇作为共引发剂时可获得的R-0H和R-C00H,其中R为PLA链, 阳0巧]当使用二元醇作为共引发剂时可获得的册-R-OH和册0C-R-C00H,
[0096] 或者当使用S元醇或更高官能性多元醇作为共引发剂时可获得的多个(例如5) 0H,
[0097] 优选地,层B中使用的PLA具有R-0H和R-C00H链末端并且是使用一元醇作为共 引发剂获得的。 阳09引优选地,层B中使用的PLA具有至少5 %的通过邸D测量的结晶度指数仍)。优 选地,所述PLA的结晶度指数为至多60%。
[0099] 在一些实施方式中,用于本发明中的PLA为运样的颗粒(particle)形式具有 20ym-2000ym的平均颗粒大小(size)的颗粒的形式,例如50-1000ym是优选的,并且优 选为100-800ym的平均颗粒大小。在本发明中,所谓颗粒,理解为可为球形的和/或卵形 形式、或者可为任何其它形状或形式的"粒子(grain)"。该大小对应于运些颗粒的最长尺 寸(dimension)。在球形颗粒的情况下,该大小对应于运些颗粒的直径。所述PLA颗粒可 通过将离开聚合反应器的PLA挤出通过具有拥有相应尺寸的模头间隙的模头而获得。用于 本发明中的PLA可为微粒料(micropellet)或粉末的形式。所述PLA颗粒也可通过研磨 (grind)/娠磨(mill)尺寸高于2000ym的PLA粒料(pellet)例如尺寸位于4000ym和 5000ym之间的粒料而获得。运样的PLA粒料可在聚合之后,通过挤出并同时使PLA穿过 开口具有相应尺寸的模头而获得。在此情况下,PLA粒料的研磨可通过各种类型的研磨机 (grinder)例如具有圆盘的研磨机、娠磨机(mill)、或电磁研磨机(例如具有活塞)进行。 研磨可如下进行:在室溫下;或W深冷方式(C巧ogenically),即在范围在-10和-200°C之 间、优先在-20和-100°C之间的溫度下进行。深冷研磨特别地容许避免所获得制品的黄化 和获得经高度研磨的粉末流。深冷研磨还使得可产生粉末而没有长丝,运特别适合于滚塑 应用。研磨可在惰性气氛下,即在没有氧气的存在下,例如在氮气下进行。
[0100] 在研磨之后,可通过使用旋转筛测量和/或改变所述PLA的粒度(granulometry)。 为了测定所述PLA的粒度,可使用筛分方法,例如,通过使用不同筛目大小的筛网,或者用 激光,即MalvernMastersizer。 阳101] 在本发明中,将由研磨具有大于2000ym的初始尺寸的PLA粒料获得的平均颗粒 大小位于20ym和2000ym之间的PLA定义为"PLA粉末"。所述PLA可为粉末的形式,或者 为微粒料的形式,或者为粉末和微粒料的混合物的形式。所述PLA粉末或微粒料可原样使 用而不添加其它化合物,或者它们可与各种化合物、装料(load)、试剂和/或添加剂混合。 阳102] 可使用许多将PLA与运样的添加剂混合的方法:将添加剂与处于烙体的PLA混合 或将添加剂与PLA粉末或微粒料一起直接加入至模具。它们也可与研磨之后的粉末或者与 微粒料混合,之后引入到旋转模具中。也可将它们引入到直接在聚合之后获得的仍处于烙 融状态的PLA中。运些添加剂的一些可甚至在PLA的聚合期间加入。还可考虑将运些添加 剂添加至研磨之前的具有高于2, 000ym尺寸的PLA粒料。所述PLA的粉末和微粒料可因此 包括抗氧化剂、和光稳定剂和热稳定剂,W及抗UV剂例如可从切tecW名称CYASO民 UV-5411Li曲tAbsorber商购获得的2-(2-径基-5-叔辛基苯基)苯并S挫。
[0103]例如,合适的抗氧化剂包括包含酪官能团的化合物。可使用称作"主剂 (primaries)"的抗氧化剂例如化合物1,3, 5-S(4-叔下基-3-径基-2, 6-二甲基节 基)-1,3,5-^嗦-2,4,6-(1&3&5巧-^酬,其可从切16〇^名称仁、'&11〇义驳1790商购 得到。也可使用被称为"辅助物(secondary)"的抗氧化剂例如包含亚憐酸醋官能团的化合 物例如来自ChemUira的Ultranox? 626、或者来自BASF的T巧afos麼168。 阳104] 当存在运些添加剂之一时,其在PLA中的浓度优选地位于0. 05重量%和5重量% 之间(比较而言)。 阳105] 还可包括填料、抗冲击改性剂和其它添加剂。
[0106] 填料优先地选自纤维状组合物例如玻璃纤维、金属纤维、碳纤维,矿物例如粘±、 高岭±,或纳米颗粒例如碳纳米管,和粉末例如滑石。
[0107] 可使用的其它添加剂包括但不限于,例如,阻燃剂、润滑剂、增塑剂、抗静电剂、颜 料、染料、表面活性剂。在增塑剂中,可特别地选择如下中的那些:巧樣酸根系列,特别是巧 樣酸醋如巧樣酸S下醋(TBC),或下酸醋如二缩S乙二醇二2-乙基己基下酸醋,或它们的 混合物。优选地,使用TBC。
[0108] 所述聚醋(特别是PLA)可然后W干料形式或W烙体与所述聚締控共混,W产生层B所需的组合物。
[0109] 在层B的另一实施方式中,将PLA粒料、任选的聚締控W及任选的共聚物或S元共 聚物根据本领域中任何已知的配混方法(例如混合器如班伯里度anbury)混合器、或者挤 出机优选双螺杆挤出机)配混在一起。挤出通常在低于230°C的溫度下进行。
[0110] 2. 2.房B的件洗聚備挥(例化聚?V賺) 阳111]所述聚締控任选地存在,其优选地W基于层B的总重量的从0.0重量%最高至60重量%、例如从基于层B的总重量的至少0. 0. 1重量%、例如层B的至少0. 5重量%、例如 至少1重量%、例如至少2重量%、例如至少5重量%、例如至少10重量%、例如至少15重 量%、例如至少20重量%、例如至少25重量%、例如至少30重量%、例如至少35重量%、 例如至少40重量%、例如至少45重量%、例如至少50重量%、例如至少55重量%最高至 层B的60重量%的量存在。在某些实施方式中,所述聚締控W层B的0. 1-50重量%、更特 别地层B的0.1-25重量%、最特别地层B的1-20重量%的量存在。然而,也想得到,在某 些实施方式中,层B不包括聚締控。
[0112] 所述聚締控可选自聚乙締、聚丙締、聚下締或聚己締。
[0113] 优选地,所述聚締控为聚乙締。此处的聚乙締指的是包括至少50重量%乙締单体 的聚乙締。所述聚乙
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