热塑性纤维浓缩方法和制品的制作方法

专利名称：热塑性纤维浓缩方法和制品的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及改进的纤维增强热塑性制品，并且特别涉及由纤维浓缩物制备的热塑性制品。

背景技术：
填充或增强的热塑性体的使用持续吸引注意力以在各种应用中使用。在该领域中(例如用于在汽车或其它应用中使用)面临的一个技术问题是需要提供基本上均匀的分散。该领域已经研究了备选的方法以制造高完整性的塑料，尤其是包含玻璃纤维相的那些。
改善纤维分散的尝试的实例包括而不限于Webster，美国专利6,756,429 B2，“用于改善长纤维增强复合材料的松弛部中的纤维分散和取向的方法(Method for Improving Fiber Dispersion and Orientation inLet-Downs of Long Fiber Reintorced Composites)”(转让于Clariant)，该专利通过引用结合在此。该专利说明了聚酰胺基体结合改性剂。
欧洲专利申请EP1 364760A1，“来自长纤维增强聚丙烯的排放减少制品(Emission-Reduced Articles from Long Fiber Reinforced Polypropylene)”(转让于Borealis)教导了首先被一种熔融的聚丙烯涂覆、然后接着被第二种聚丙烯涂覆的含有玻璃纤维的粒料，该欧洲专利申请通过引用结合在此。
已公开的美国专利7,045,202，“用于塑模的长玻璃纤维填料增强的树脂材料、用于塑模模型制品的方法和通过该方法塑模的模型制品(LongGlass Fiber Filler Reinforced Resin Material for Molding，Method for MoldingMolded Article，and Molded Article Molded by the Method)”(Mazda MotorCorp.)提到了含有聚丙烯基体并且包括接枝聚丙烯和玻璃纤维的母料，该美国专利通过引用结合在此。还参见，已公开的美国专利申请US20020052440A1，“用于塑模的长玻璃纤维填料增强的树脂材料、通过注射塑模该树脂材料塑模的注射塑模制品，和用于塑模该树脂材料的方法(Long Glass Fiber Filler Reinforced Resin material for Molding，Injection-Molded Article Molded by Injection-Molding the Resin Material，andMethod for Molding the Resin Material)”(Mazda Motor Corp.)，该美国专利申请通过引用结合在此。
欧洲专利申请EP 0663418 A1，“长玻璃纤维增强的聚丙烯与聚丙烯树脂的混合物以及由其形成的模塑体(Mixture of Long Glass Fiber-ReinforcedPolypropylene and Polypropylene resin and Moldings Formed Therefrom)”(Kawasaki Steel Corp.)提到了包含与接枝聚丙烯结合的玻璃纤维的混合物，该欧洲专利申请通过应用结合在此。
尽管至今已有尝试，但是仍然需要用于制备纤维增强的热塑性制品，尤其是表现出良好分散特性的制品的改进的系统，比如用于避免形成纤维簇，尤其是有碍其它制备工艺步骤(例如激光刻痕)的纤维簇。
还仍然需要改进的含有纤维的进料材料，所述进料材料在熔融步骤之前的干燥处理和加工步骤中基本上保持原样。


发明内容
本发明通过提供改进的纤维浓缩物，尤其是长玻璃纤维(例如平均长度大于5mm，并且更特别大于10mm)浓缩物，满足上述需要中的一项或多项，在所述纤维浓缩物中，纤维相以至少约20重量％、并且更优选高于50重量％(例如，约50至约75重量％，如约60重量％)的量存在于聚合物基体中。本发明基于对以下内容的认可通过制备和使用这样一种进料浓缩物材料可获得独特的性质，所述进料浓缩物材料包括第一增强相(例如，有机和/或无机增强相，比如包含平均长度大于5或甚至10mm的纤维的一种增强相，所述相可以通常可以是轴向排列、随机取向或它们的组合)；和聚合物相，所述聚合物相包含以聚合物相的50重量％以上的量存在并且具有第一熔体流动速率的第一聚合物(例如，聚烯烃如聚丙烯)，和以小于聚合物相的50重量％的量存在并且具有高于所述第一熔体流动速率的第二熔体流动速率的第二聚合物(例如，聚烯烃如聚丙烯)。
本发明还涉及用于制备浓缩物的方法、由所述浓缩物制备的制品、包括所述浓缩物的套件以及用于制备所述制品的方法。
本发明中的浓缩物提供一种或多种适宜的特性，比如有吸引力且有效的纤维润湿特性、纤维分散特性，或机械性质。所述浓缩物还可以在浓缩物的制备和/或处理的过程中表现出较低的纤维破损率。据信，用所述浓缩物制备的制品即使有纤维簇，也表现出较低的纤维簇集发生率，从而还获得降低的由于刻痕(例如激光刻痕)或其它加工步骤导致材料废品的可能性。还可以潜在地获得其它益处，比如将作为用于聚丙烯基塑料的进料材料的过氧化物裂化聚丙烯(peroxide-cracked polypropylene)的量降低的能力，以及因而减少排放物或其它不适宜的气体或蒸气的潜力。
附图简述

图1是示出本发明教导之外的较长玻璃纤维增强塑料的预期微观结构的x-射线显微照片。
图2是示出根据本发明教导的较长玻璃纤维增强塑料的预期微观结构的x-射线显微照片。
具体实施方案 除非另外说明，否则本发明中的百分比均表示为重量％；并且本发明中的熔体流动速率是在230℃/2.16kg条件下，通过ISO 1133得到的，并且以g/10分钟的形式表示。
总体而言，本发明涉及增强塑料，特别是纤维增强热塑体。本发明涉及可用于制备这种增强塑料的改进的纤维浓缩物，尤其是较长玻璃纤维浓缩物，其中纤维相以至少约20重量％、更优选高于50重量％(例如，约50至约75重量％，比如约60重量％)的量存在。通过制备和使用包含以下各项的进料浓缩物材料可获得独特的性质第一增强相(例如，有机和/或无机增强相，比如包含平均长度大于5mm，更特别大于10mm的纤维的一种增强相，所述相可以通常可以是轴向排列、随机取向或它们的组合)；和聚合物相，所述聚合物相包含以聚合物相中聚合物的50重量％以上(例如，至少约65重量％，比如约75至约90重量％)的量存在并且具有第一熔体流动速率的第一聚烯烃，和以小于聚合物相中的聚合物的50重量％(例如，低于约35重量％，比如约10至约25重量％)的量存在并且具有高于所述第一熔体流动速率的第二熔体流动速率的第二聚烯烃。
在本发明的一个具体示例中，纤维可以是有机的、无机的或这二者，并且特别地，纤维较长(例如，平均长度大于约5mm或更特别地大于约10mm)。优选的纤维是玻璃纤维，其在纤维长度的基本上全部或至少一部分上可以是涂覆或未涂覆的。本发明不限于较长的玻璃纤维，并且可以包括其它长度、材料或这二者的纤维，如可以是微粒的。例如，纤维可以包括以下各项中的一种或多种陶瓷、碳、石墨、聚合物(例如芳族聚酰胺)、金属、天然纤维(例如，大麻、黄麻、剑麻等)或它们的任意组合。因此，纤维可以是总体上有机的、总体上无机的，或这二者的组合。
进料浓缩物材料中的平均纤维长度的实例在约5mm以上、更特别地约10mm以上，例如约5至约50mm的范围内，或更特别地，长度大于10mm至约30mm(例如约11mm至约25mm)。优选地，至少约50重量％的纤维长于10mm，并且更优选地，至少约65(或甚至约75)重量％的纤维长于约10mm。典型地，纤维直径在约3至约100微米、并且更特别地约5至约25微米(例如约17微米)的范围内。应当理解，在所得到的最终颗粒(例如，后注射塑模)中，纤维长度可能相对于初始纤维长度减小。因此，上述长度通常是指它们存在于进料浓缩物材料中的纤维长度。在最终制品中，所得到的平均纤维长度典型为初始长度的约20至约80％，并且更特别为初始长度的约40至约70％。因此，例如，当进料浓缩物材料中平均纤维长度为约11mm时，在使用该进料浓缩物材料的注射塑模制品中，平均纤维长度将为约2至约9mm，更优选为约5至8mm，并且还更优选为约6至7mm。
一种方法是使用预处理的或另外改性以改善它们的一种或多种特性的纤维。例如，一种方法是用化学试剂(例如，偶联剂、表面改性剂、稳定剂或其它合适的试剂)涂覆纤维。作为一个具体实施例，纤维可以用胶粘剂处理，以物理地和/或化学地改善随后与聚合物基体的界面结合的韧性，保护纤维的表面免受损坏，或这二者。胶粘剂典型地包括合适的成膜剂、偶联剂(例如，硅烷如烷氧基硅烷)，和任选的润滑剂或其它试剂。还可行的是，至少一部分胶粘剂包括聚丙烯基偶联剂(例如，包括马来酸酐接枝聚丙烯偶联剂)。
纤维可以以单独的纤维的形式提供，例如，切碎的和/或连续的纤维，其是相对于彼此无规地取向的，相对于彼此轴向排列的、编织的或它们的任意组合，并且所述纤维之后可以分散到聚合物基体中。还考虑以束的形式提供纤维，这样纤维通常为轴向排列的。本发明的一种具体方法考虑提供一种连续长度的纤维束，所述连续长度的纤维束用聚合物相浸渍，并且之后切断。这样，所得到的浸渍材料(例如本发明中的进料浓缩物材料)可以具有总体上共有共同的轴向取向的纤维。然而，本发明不限于于此，并且可能的是，进料浓缩物材料可以包括无规取向的纤维、一个或多个有序或排列的取向部分、纤维织物、纤维线圈(fiber winding)，或它们的任意组合。
合适的纤维的一个实例是E-玻璃纤维粗纱束，例如具有总体上连续长度的，比如可以名称

4599商购自PPG FiberGlass Europe的E-玻璃纤维粗纱束。可以使用不同于E-玻璃或除E-玻璃以外的玻璃种类，比如S-玻璃、T-玻璃、AR-玻璃、C-玻璃、R-玻璃等。
一般而言，在此的发明涉及成型制品的制备，按照本发明，将至少一种进料，更特别至少两种进料材料(例如，本文中的进料浓缩物材料和稀释聚合物)结合，如在软化或熔融状态的条件下结合，然后引入到工具的腔中以在工具腔内形成成型的制品。适宜地，将增强相作为至少一种进料材料的一部分引入工具腔中。例如，将增强相作为进料浓缩物材料引入。典型地，进料浓缩物具有较高浓度的增强相，然后其在最终制品中因至少一种稀释聚合物材料的存在而被稀释，比如用于形成包含增强相浓度为约5至约50重量％、更特别为约20重量％至约40重量％(例如，约20重量％，约30重量％，或甚至约40重量％)的所得到的材料。将后者的稀释聚合物材料与进料材料一起引入，比如通过将稀释聚合物材料进料与进料浓缩物材料混合，优选在将材料引入工具腔中的步骤之前或在将材料引入工具腔中的步骤的过程中。没有限制地，可以将进料浓缩物材料与稀释聚合物材料进料干混，并且将所得到的混合物加热以使聚合物相软化或熔融；可以将进料浓缩物材料与稀释聚合物材料进料共混并且同时加热以使聚合物相软化或熔融，或它们的组合。将软化或熔融的材料引入工具腔中以将其成型，并且将其固化或另外硬化。
本发明中的进料浓缩物材料可以是任何合适的尺寸或形状。通常，其可以是细长的(例如，如棒)、粒状、形状围绕至少一个轴基本上对称、形状围绕至少一个轴基本上不对称、基本上为实心、多孔、或它们的任意组合。进料浓缩物材料的单独的颗粒的最大尺寸(例如，长度、直径、高度、宽度或厚度)可以为约5mm或更大、更特别约8mm或更大、并且还更特别约10mm或更长。例如，预期最大尺寸等于或超过进料浓缩物材料中增强相纤维的平均长度。更小的尺寸也是可能的。
除了增强相以外，在进料浓缩物材料中(或可能在进料浓缩物材料的外部，但在与任何稀释聚合物材料共混之前与进料浓缩物材料结合)，存在至少一种第一聚合物材料，特别是热塑性聚合物材料，并且优选地存在至少第一和第二热塑性聚合物材料的组合。尽管在此的发明具体参照某些聚烯烃聚合物进行描述，其并不限于此。例如，尽管本文中的实施方案教导了包含聚丙烯的聚合物材料(均聚物、共聚物、共混物或其它组合)的使用，但是可以使用其它聚合物，比如聚乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯，或它们的任意组合。
特别优选的方法是使用高于第二聚合物材料的量的第一聚合物材料的量。例如，可以使用较大量的具有第一熔体流动速率的第一聚合物(例如，聚烯烃如聚丙烯)作为进料浓缩物材料中聚合物相的第一聚合物材料，并且还随其在进料浓缩物材料中使用较少量的第二聚合物(例如，聚烯烃如聚丙烯)，其具有高于第一熔体流动速率的第二熔体流动速率。例如，进料浓缩物材料的聚合物相包括以聚合物相的至少约25重量％、更特别约50重量％以上(例如，至少约65重量％，比如约75至约90重量％)的量存在并且具有第一熔体流动速率的第一聚合物(例如聚烯烃)，和以低于聚合物相的50重量％(例如，低于约35重量％，比如约10至约25重量％)的量存在并且具有第二熔体流动速率的第二聚合物(例如聚烯烃)，第二熔体流动速率以至少约1.5的因数、以至少约2.5的因数，或甚至以至少4的因数高于第一熔体流动速率(例如，第二聚合物的第二熔体流动速率以约1.5至约5.5、更特别约2至约4.5的因数高于第一聚合物的第一熔体流动速率)。因此，在聚合物相中，将有较高浓度的较低熔体流动速率材料。
进料浓缩物材料中的聚合物材料和其它成分相对于增强相的相对量可以根据需要变化。一种优选的方法是使用高于进料浓缩物材料的约20重量％增强相(例如，玻璃纤维)，更特别进料浓缩物材料的约50至约70重量％增强相(例如，玻璃纤维)，并且还更特别进料浓缩物材料的约60重量％增强相(例如，玻璃纤维)，剩余物包括聚合物相或甚至基本上由聚合物相组成。
作为示例，适宜的是第一聚合物材料(例如，聚烯烃如聚丙烯)具有在230℃/2.16kg条件下，通过ISO 1133得到的为小于约150g/10分钟、更特别小于约100g/10分钟、还更特别低于约80g/10分钟、并且还更特别低于约60g/10分钟的熔体流动速率。此外，适宜的是，第二聚合物材料(例如，聚烯烃如聚丙烯)具有在230℃/2.16kg条件下，通过ISO 1133得到的为至少约220g/10分钟、更特别至少约250g/10分钟、还更特别至少约300g/10分钟的熔体流动速率。
没有限制地，合适的进料浓缩物材料的聚合物相的第一聚合物材料的一个实例具有在约40至约65g/10分钟的范围内(例如约52g/10分钟)的熔体流动速率，和选自以下各项中的至少一种(并且优选所有的组合)性质通过ISO 178得到的为至少约1200MPa(例如约1650MPa)的挠曲模量、通过ISO 527-2得到的为至少约25MPa(例如约37MPa)的屈服拉伸强度、通过ISO 527-2得到的为至少约5％(例如约9％)的屈服拉伸伸长率，或通过ISO 179-1/1eA得到的至少为约1.5KJ/m2(例如约2.5KJ/m2)的却贝(切口)冲击强度(23℃)。适宜地，第一聚合物材料是聚丙烯均聚物，但还可以使用包含丙烯的共聚物(例如，无规和/或嵌段共聚物)。用作进料浓缩物材料的第一聚合物材料的合适的可商购材料的实例是陶氏化学公司的H734-52RNA聚丙烯树脂。
没有限制地，合适的进料浓缩物材料的聚合物相的第二聚合物材料的一个实例具有在约300至约600g/10分钟的范围内(例如约450g/10分钟)的熔体流动速率。适宜地，第二聚合物材料是聚丙烯均聚物，但还可以使用包含丙烯的共聚物(例如，无规和/或嵌段共聚物)。用作进料浓缩物材料的第二聚合物材料的合适的可商购材料的实例是Borealis的BorflowHL504FB。
在本发明中典型的进料浓缩物材料中，考虑第一聚合物材料比第二聚合物材料(例如，具有第一熔体流动速率的第一聚丙烯和具有第二熔体流动速率的第二聚丙烯)的相对量为，约1.1至约12份的第一聚合物材料比约1份的第二聚合物材料，更特别约3至约9份的第一聚合物材料比约1份的第二聚合物材料，并且还更特别约5至约6份的第一聚合物材料比约1份的第二聚合物材料。
还可能适宜的是在进料浓缩物材料中包括一种或多种其它成分，比如选自抗氧化剂、稳定剂、着色剂、脱模剂、抗静电剂、成核剂或它们的组合中的一种或多种的成分。将这些成分中的一些或全部结合的一种方法是以预先混合的成分浓缩物，例如以分散于包括载体聚合物的聚合物基体中的成分颗粒的形式提供这些成分。可能的是，这种预先混合的成分浓缩物颗粒包括抗氧化剂、稳定剂、着色剂、偶联剂、阻燃剂、脱模剂、抗静电剂、成核剂、填料、加工助剂、或它们的组合中的一种或多种(例如，包括着色剂、抗氧化剂和稳定剂的组合)，这样的成分分散于(无规地、基本上均匀或另外地)包括载体聚合物的聚合物基体中，该载体聚合物与第一聚合物、第二聚合物或存在于进料浓缩物材料中的另一种聚合物中的一种是基本上相同或不同的。作为具体实例，在一个实施方案中，考虑将抗氧化剂(例如，来自Ciba的

1010、

PS802，或它们的组合)、稳定剂(例如，活性亚磷酸盐，比如包括三-(2，4-二-叔丁基苯基)亚磷酸盐的化合物，比如来自Ciba的

168)、着色剂(例如，炭黑、颜料或它们的组合)或它们的任意组合中的一种或多种，与聚烯烃聚合物(例如聚丙烯)，比如上述第二聚合物材料，比如熔体流动速率为约300至约600g/10分钟(例如，约450g/10分钟)的一种聚合物材料混合。任何稳定剂可以以成分浓缩物的至多约30重量％、或甚至多至约50重量％，例如约3至约15重量％、并且更特别约5至约10重量％的量存在于成分浓缩物中。任何抗氧化剂可以以成分浓缩物的至多约30重量％、或甚至多至约50重量％，例如约3至约15重量％、并且更特别约5至约10重量％的量存在于成分浓缩物中。着色剂可以以任何合适的量使用。例如，如果使用，其可以从约5至约25重量％至多约50重量％的范围变化(例如，成分浓缩物的约15重量％)。优选地，成分分散于用于成分浓缩物的聚合物载体中。例如，如果使用，则聚合物(例如，聚丙烯，比如进料材料浓缩物的第一和/或第二聚合物材料)适当地以成分组合物的高于约35重量％或甚至高于约50重量％(例如约60至约80重量％)的量存在。因此，考虑将进料材料浓缩物的第一和/或第二材料部分或全部作为成分浓缩物的组分引入。
上述成分只是可以在本发明中使用的具体成分的实例。还可以使用其它添加剂、改性剂、稳定剂和/或填料，或作为成分浓缩物的一部分，或独立于成分浓缩物，或这二者。
进料浓缩物材料还可以包括一种或多种偶联剂，比如接枝聚丙烯偶联剂，并且更具体地，马来酸酐接枝聚丙烯偶联剂，比如以商品名PolyBond3200可商购自Chemtura的偶联剂，或来自Arkema的Orevac CA-100。偶联剂可以独立于成分浓缩物添加到进料浓缩物材料中，或其可以被包含在成分浓缩物内。如果使用的话，则偶联剂以进料浓缩物材料的约0.5至约5重量％、并且更特别为进料浓缩物材料的约1至约3重量％的量使用。
一种成分浓缩物的实例可以具有表1的组成(以成分浓缩物的大约重量份表示)。
表1
一种进料浓缩物材料的实例可以具有表2的组成(以进料浓缩物材料的大约重量份表示)。
表2
通常，本发明中的进料浓缩物材料可以通过以下方法制备，该方法包括将除纤维以外的成分混合到一起以形成一种或多种混合物，并且用所述混合物浸渍多个纤维。尽管可以使用许多合适的加工技术，比如熔体共混技术(例如，熔体挤压)，但是一种方法是浸渍一束纤维，比如通过拉挤(pultrusion)方法。一种这样的方法的实例描述于而不限于，美国专利5,834,056，“用于纤维束浸渍的方法和设备(Process and Apparatus for FiberBundle Impregnation)”(Institut Fuer Verbundwerkstoffe GmbH)中，该美国专利通过引用结合在此。通常，将总体上连续的纤维束支撑并且进料至浓缩物(例如，处于液体挤压的状态)的聚合物相与纤维接触的一个或多个部位。因而聚合物相将浸渍纤维束。所得到的浸渍的材料可以被研磨、切割或另外分部以形成单独的丸粒、棒或其它颗粒。如可以看到的，浸渍的纤维可以总体上彼此轴向地排列，即在相同的总方向上排列。
通常，与成型制品的制备有关，本发明中的进料浓缩物材料将被稀释。例如，预期所得到的制品具有的纤维含量(例如玻璃纤维)为所得到材料的约5重量％至所得到材料的约50重量％，并且更特别为所得到材料的约20至约40重量％(例如，约20重量％的纤维，约30重量％的纤维，或约40重量％的纤维)。因此，任何要使用的稀释聚合物的量将是所需最终浓度的函数。例如而不限于，对于所得到的纤维浓度为约30重量％的制品，将含约60重量份纤维的约50重量份的进料浓缩物材料与约50重量份的稀释聚合物混合。
要与进料浓缩物材料混合(例如作为进料材料)的稀释聚合物材料可以是任何合适的聚合物材料，并且优选为热塑性聚合物材料(例如，聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯，或它们的任意组合)。一种特别优选的材料包括聚丙烯，并且特别为反应级(reactor grade)聚丙烯。例如，适宜的是使用聚丙烯抗冲共聚物、聚丙烯均聚物或它们的组合。优选地，稀释聚合物的熔体流动速率小于约150g/10分钟，更特别小于约100g/10分钟，并且还更优选小于约75g/10分钟(例如，约30至约60g/10分钟)。优选地，稀释聚合物还表现出以下挠曲模量和屈服拉伸强度中的至少一项或两项通过ISO 178得到的至少约800、更优选至少约950MPa(例如，约1350MPa)的挠曲模量，或通过ISO 527-2得到的至少约15MPa(例如，约20MPa)的屈服拉伸强度。非限制性地，优选聚丙烯的一个具体实例是可以名称C705-44NAHP商购自陶氏化学公司的聚丙烯抗冲共聚物。稀释聚合物材料的其它实例包括以下各项的一种或任意组合丙烯的均聚物、或包括丙烯的共聚物，比如丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-乙烯嵌段共聚物、丙烯-EPDM共聚物，或丙烯-丁烯共聚物。
为了制备使用本发明中进料浓缩物材料的制品，通常，将进料浓缩物材料与一种或多种稀释聚合物材料结合。将进料材料结合的步骤可以使用任何合适的混合技术如干混、熔体混合或它们的组合进行。例如，一种方法是提供进料浓缩物材料源，提供稀释聚合物材料源，将进料浓缩物材料和稀释聚合物材料(以及任何其它任选的成分)都输送到混合部位(例如，混合料斗)，在该部位将它们混合到一起(比如通过干混)。在混合之前、混合的过程中和/或混合之后，可以例如通过重量计量机、体积计量机(例如，使用螺旋计量器或转盘)或它们的任意组合，将各个进料材料以它们所需的量定量进料。在混合之前、混合的过程中和/或混合之后，将进料材料加热，特别是使材料的聚合物组分液化。将液体在工具的腔内，比如在注射塑模腔内成型并且固化。
通常，可以使用合适的现有技术(art-disclosed technique)用于塑模。例如，一种或多种进料材料可以在空气循环烘箱内，在约80至约90℃干燥约2至4小时。进料区保持在约190至约220℃，筒温度为约220至约280℃，并且模具温度为约20至约60℃。任选地，模具可以用水冷却。例如，一种示例性温度分布可以实现从喷嘴到进料区约50℃的温差。选择螺旋转动、剂量(dosaging)、反压和注射速度条件，以得到总体上均匀的进料材料的混合物。一种这样的方案可以使用约16巴的反压、较慢且温和的螺旋填充(screw fill)(约30至35秒以上)，和约2至约6秒的注射时间。
在制品的塑模或成型之后，可以对它们进行一种或多种另外的二次操作。例如，可以对它们进行火焰处理、发泡、粘合、切割、压印、刻痕(例如通过激光、机械等)，或另外处理。
可以使用本文中的教导制备许多制品中的任何一种。实例包括选自以下各项中一种或多种的制品仪器面板、手柄、汽车内部装饰面板、车架(console)、部件外壳、气囊门、图囊、灰盘、外凸覆盖物、托盘、控制台(console)、座椅靠背、扶手、膝挡板、车身护板、前端支架、门舱、底部护板、防冲板(impingement plate)，或杯固定器。本文中的制品还可以包括一种或多种过塑模(over molded)组件、夹物塑模(insert molded)组件、层压体层、涂层或其它组件。
本发明还涉及包括进料浓缩物材料的套件，尤其是与稀释聚合物材料一起包装的进料浓缩物材料。
尽管可以采用处理步骤以在进料浓缩物材料、由其制备的完成的制品或这二者中获得预定的增强相的偏析和/或取向，但是本文中的一种方法是采用对材料、加工步骤或这二者的选择，从而实现基本上均匀分散的增强相、实现无规取向的分散或这二者。
从上述内容应当理解，可以对在本发明中作为稀释聚合物、进料浓缩物材料的第一和/或第二聚合物、或在成分浓缩物中使用的一种或多种聚合物进行改性以引入功能团(例如，环氧改性、羧酸改性、酸酐改性，或它们的任意组合)，以改善粘合。然而，通常考虑，本文中公开的实施方案至少在进料浓缩物材料的聚合物中基本上不含改性的聚合物，如果不是，其它聚合物也这样。
此外，可行的是，在本发明中使用的纤维包括一种或多种聚合物涂层，比如第一聚烯烃聚合物的内涂层和第二聚烯烃聚合物的外涂层。然而，通常本发明中的纤维在与进料浓缩物材料的聚合物相接触之前基本上不含任何多层聚烯烃结构。此外，应当理解，纤维在任何浸渍步骤的过程中基本上同时暴露于进料浓缩物材料的各个聚合物。
非限制性地，以下实施例示出根据本文中教导的一个实施方案。
实施例 按照表1的更优选的组成制备第一浓缩物。按照表2的组成，通过用剩余成分的混合物浸渍(通过拉挤)玻璃纤维束，制备第二浓缩物。将所得到的拉挤的浓缩物与可以名称C705-44NAHP商购自陶氏化学公司的聚丙烯抗冲共聚物干混，使得所得到的总的玻璃含量为约20重量％。预期所得到的塑模制品的材料在表3所述值的约10％以内实现表3中的以下性质。实现了小于约100g/10分钟(例如，约50至约80g/10分钟)的预计或实际的熔体流动速率。对于在约30重量％或约40重量％的总的所得的玻璃浓度，相信在所述值的约至少约30、50或甚至约100％内的结果是可能的。例如，在30％的玻璃浓度，根据本发明的教导，拉伸模量和/或挠曲模量(如表3中所述)可以为约7000MPa，而对于约40％的玻璃浓度为约9000MPa。还应当理解，对于在较低玻璃浓度水平(例如，在约10重量％或甚至约5重量％)条件下得到的材料，以下性质可能降低50％、100％，或更多。此外，在表3中说明的值不是仅限于本实施例的材料。相信对于由本文中教导所得到的其它材料，类似的值是可能的。
表3 本文中出现的说明和示例意在向本领域其他技术人员介绍本发明、其原理，及其实际应用。本领域技术人员可以以可能最适合于具体用途的要求的许多形式改变和实施本发明。因此，所陈述的本发明的具体实施方案并不意在是穷尽的或限制本发明。因此，本发明的范围不应当参照上述描述确定，而是应当参照后附权利要求以及这些权利要求所给予的等同物的全部范围来确定。所有文章和参考文献，包括专利申请和公布的公开内容通过引用为了所有目的结合。如从以下权利要求中发现的其它组合也是可行的，它们也通过引用结合到本书面描述中。
权利要求
1.一种进料浓缩物材料，所述进料浓缩物材料包含
第一相，所述第一相包括长度大于约5的纤维；和
聚合物相，所述聚合物相包括
占所述聚合物相的聚合物组分的至少50重量％的具有第一熔体流动速率的第一聚烯烃；和
占所述聚合物相的聚合物组分的少于50重量％的具有第二熔体流动速率的第二聚烯烃，所述第二熔体流动速率高于所述第一熔体流动速率。
2.权利要求1所述的进料浓缩物材料，其中所述第一相中的所述纤维包括玻璃纤维。
3.权利要求1或2所述的进料浓缩物材料，其中所述第一相中的所述纤维以约50重量％至约70重量％的量存在。
4.权利要求1至3中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述第一相中的所述纤维以约60重量％的量存在。
5.权利要求1至4中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述进料是拉挤的颗粒形式。
6.权利要求1至5中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述第一聚烯烃包括聚丙烯。
7.权利要求1至6中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述第一聚烯烃具有在230℃/2.16kg，通过ISO 1133得到的小于约120g/10分钟的熔体流动速率。
8.权利要求1至7中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述第一聚烯烃具有在230℃/2.16kg，通过ISO 1133得到的小于约60g/10分钟的熔体流动速率。
9.权利要求1至8中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述第二聚烯烃包括聚丙烯。
10.权利要求1至9中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述第二聚烯烃具有在230℃/2.16kg，通过ISO 1133得到的至少约220g/10分钟的熔体流动速率。
11.权利要求1至10中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述第二聚烯烃具有在230℃/2.16kg，通过ISO 1133得到的至少约300g/10分钟的熔体流动速率。
12.权利要求1至11中任一项所述的进料浓缩物材料，所述进料浓缩物材料还包含接枝聚丙烯偶联剂。
13.权利要求1至12中任一项所述的进料浓缩物材料，所述进料浓缩物材料还包含马来酸酐接枝聚丙烯偶联剂。
14.权利要求1至13中任一项所述的进料浓缩物材料，所述进料浓缩物材料还包含着色剂。
15.权利要求1至14中任一项所述的进料浓缩物材料，所述进料浓缩物材料还包含稳定剂、抗氧化剂或它们的组合。
16.权利要求1至15中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述稳定剂如果使用则以所述进料浓缩物材料的至多约3重量％的量存在，所述抗氧化剂如果使用则以所述进料浓缩物材料的约3重量％至约15重量％的量存在，或它们的组合。
17.权利要求1至17中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述第一聚烯烃与所述第二聚烯烃的重量比为约1.1∶1至约12∶1。
18.权利要求1至17中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述第一聚烯烃和所述第二聚烯烃以共混物形式存在。
19.权利要求1至18中任一项所述的进料浓缩物材料，其中所述第一聚烯烃是具有小于约60g/10分钟的熔体流动速率的聚丙烯，所述熔体流动速率是在230℃/2.16kg，通过ISO 1133得到的，所述第二聚烯烃是具有高于约30g/10分钟的熔体流动速率的聚丙烯，所述第一聚烯烃以约3份至约9份所述第一聚烯烃比约1份所述第二聚烯烃的量存在。
20.权利要求19所述的进料浓缩物材料，其中所述纤维涂覆有硅烷胶粘剂、基本上均匀地分布于所述共混物中，或者既涂覆有硅烷胶粘剂又基本上均匀地分布于所述共混物中。
21.聚合物制品，所述聚合物制品包含除所述第一聚烯烃、所述第二聚烯烃或这二者以外的稀释聚合物，所述稀释聚合物与根据权利要求1至20中任一项所述的进料材料共混。
22.权利要求21所述的聚合物制品，其中所述稀释聚合物包括聚烯烃。
23.权利要求21或22所述的聚合物制品，其中所述稀释聚合物包括聚丙烯。
24.权利要求21至23中任一项所述的聚合物制品，其中所述稀释聚合物包括熔体速率低于约150g/10分钟的纯聚丙烯。
25.权利要求21至24中任一项所述的聚合物制品，其中所述稀释聚合物基本上由纯聚丙烯抗冲共聚物组成，所述纯聚丙烯抗冲共聚物具有低于约75g/10分钟的熔体流动速率、通过ISO 178得到的至少约1000MPa的挠曲模量，和通过ISO 527-2得到的至少约15MPa的屈服拉伸强度。
26.权利要求21至25中任一项所述的聚合物制品，其中所述稀释聚合物以实现所述制品中的玻璃浓度为所述材料制品的所述材料的约5重量％至约50重量％的量存在。
27.权利要求1至26中任一项所述的聚合物制品，其中存在的纤维的量为所述制品的所述聚合物材料的约20重量％至约40重量％。
28.权利要求1至27中任一项所述的聚合物制品，其中所述纤维基本上均匀地遍及所述制品分布。
29.权利要求1至28中任一项所述的聚合物制品，其中所得到的制品如果有纤维簇，则显示出较小量的纤维簇。
30.权利要求1至29中任一项所述的聚合物制品，其中所述制品选自以下各项中一种或多种仪器面板、手柄、汽车内部装饰面板、车架、部件外壳、气囊门、图囊、灰盘、外凸覆盖物、托盘、控制台、座椅靠背、扶手、膝挡板、车身护板、前端支架、门舱，或杯固定器。
31.权利要求1至30中任一项所述的聚合物制品，其中所述制品是塑模成型的制品。
32.权利要求1至31中任一项所述的聚合物制品，其中所述制品是注射塑模成型的制品。
33.权利要求1至32中任一项所述的聚合物制品，其中所述制品包括至少一个刻痕。
34.权利要求1至32中任一项所述的聚合物制品，其中所述制品的材料表现出以下性质中的一种或任意组合
a)却贝边缘RT无切口冲击(通过ISO 179/1eu得到)为至少约10KJ/m2；
b)却贝平放RT无切口冲击(通过ISO 179/1FU得到)为至少约10KJ/m2；
c)屈服拉伸强度(50mm/min)(通过ISO 527-2得到)为至少约20MPa；
d)断裂拉伸伸长率(50mm/min)(通过ISO 527-2得到)为至少约1％；
e)拉伸模量(通过ISO 527-2得到)为至少约1300MPa；
f)挠曲强度(通过ISO 178得到)为至少约30MPa；或
g)挠曲模量(通过ISO 178得到)为至少约1300MPa。
35.权利要求1至34中任一项所述的聚合物制品，其中所述制品的所述材料具有为所述材料的约5重量％至约50重量％的玻璃浓度水平。
36.权利要求1至32中任一项所述的聚合物制品，其中所述制品的所述材料表现出以下性质中的一种或任意组合
a)却贝边缘RT无切口冲击(通过ISO 179/1eu得到)为至少约40KJ/m2；
b)却贝平放RT无切口冲击(通过ISO 179/1FU得到)为至少约35KJ/m2；
c)屈服拉伸强度(50mm/min)(通过ISO 527-2得到)为至少约80MPa；
d)断裂拉伸伸长率(50mm/min)(通过ISO 527-2得到)为至少约2.2％；
e)拉伸模量(通过ISO 527-2得到)为至少约4900MPa；
f)挠曲强度(通过ISO 178得到)为至少约120MPa；或
g)挠曲模量(通过ISO 178得到)为至少约4700MPa。
37.一种用于制备权利要求21至36中任一项所述的制品的方法，所述方法包括以下步骤将权利要求1至20中任一项所述的进料浓缩物与稀释聚合物共混，将所得到的熔融状态的共混物引入模具腔中，并且使所述熔融共混物固化以形成固化的制品。
38.权利要求37所述的方法，其中所述引入步骤包括将所述共混物注射塑模。
39.权利要求37或38所述的方法，所述方法还包括对所述固化的制品进行刻痕的步骤。
40.权利要求39所述的方法，其中所述刻痕包括激光刻痕、机械刻痕、或它们的任意组合的步骤。
41.一种用于制备制品的套件，所述套件包括权利要求1至20中任一项所述的进料材料浓缩物。
42.权利要求41所述的套件，所述套件还包括稀释聚合物。
43.权利要求41或42所述的套件，其中所述稀释聚合物主要由反应级聚丙烯抗冲共聚物组成。
44.权利要求1至20中任一项所述的进料材料浓缩物的用途。
45.权利要求21至36中任一项所述的制品的用途。
46.一种根据权利要求37至40中任一项制备的制品。
47.权利要求41至43中任一项所述的套件的用途。
48.一种制备权利要求1至20中任一项所述的进料浓缩物的方法，所述方法包括共混以下各项的混合物的步骤
a)所述第一聚烯烃；
b)所述第二聚烯烃；和
c)所述纤维。
49.权利要求48所述的方法，其中所述共混包括拉挤所述混合物的步骤。
50.权利要求48或49所述的方法，其中所述第一聚烯烃是聚丙烯，所述第二聚烯烃是聚丙烯，并且所述纤维是玻璃纤维。
全文摘要
一种进料浓缩物材料，所述进料浓缩物材料包括含有长度大于5mm的纤维的第一相；和聚合物相，所述聚合物相包含具有第一熔体流动速率的第一聚烯烃；和具有第二熔体流动速率的第二聚烯烃。本发明还公开了包括所述浓缩物的套件、使用方法和所得到的制品。
文档编号C08J3/22GK101605840SQ200780051326
公开日2009年12月16日 申请日期2007年7月26日 优先权日2007年2月15日
发明者耶罗恩·范普库, 赫伯特·恩格伦 申请人:陶氏环球技术公司