色母料玻璃填充的尼龙复合材料的制作方法

文档序号:14417158阅读:252来源:国知局

相关申请的交叉引用

本申请要求美国申请62/205,449,“mechanicalpropertiesofcolormasterbatchglass-fillednyloncomposites(色母料玻璃填充的尼龙复合材料的机械特性)”(2015年8月14日提交)的优先权和权益,该申请通过引用以其全部内容并入本文用于任意以及所有目的。

本公开涉及具有聚合物系色母料和玻璃纤维填料的尼龙复合材料树脂。



背景技术:

增强纤维可用于改变给出的热塑性树脂的物理特性。取决于基础树脂的概况(profile),这些填料可改善挠曲强度、冲击强度、和稳定性等。聚酰胺树脂(通常被称为尼龙树脂)通常被增强以提供改善的拉伸、热、和加工特性。

发明概述

尼龙系树脂可用增强纤维填充以赋予树脂某些物理特性。玻璃纤维被加入到尼龙树脂中以改善拉伸或挠曲强度、尺寸能力(dimensionalability)、热稳定性、和耐磨性,以及在加工期间被加入作为润滑助剂。填充的尼龙树脂适合于许多终端用途应用,其中有些需要不同颜色以满足工业需求。经常使用聚合物(经常是聚烯烃)系色母料将颜色引入。遗憾的是,最广泛使用的色母料是聚乙烯系,其可降低玻璃填充的尼龙系树脂的特性。因此,开发包括聚烯烃系色母料又不遭受降低的机械特性的玻璃纤维填充的尼龙树脂复合材料将是很有利的。上述以及其它缺陷通过包括聚酰胺基础树脂、玻璃纤维、聚烯烃系色母料、和增容剂的树脂复合材料进行应对。

本公开的实施方式涉及树脂复合材料,该树脂复合材料包括从20wt.%至90wt.%的聚酰胺基础树脂;从8wt.%至60wt.%的玻璃纤维;从0.1wt.%至10wt.%的聚烯烃系色母料;以及从0.1wt.%至20wt.%的增容剂。在进一步的实施方式中,树脂复合材料可包括从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;以及从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂。当根据astmd256(2010)izod缺口冲击强度和用于izod无缺口冲击强度测试的astmd4812(2011)测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在增容剂的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,并且其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,以及其中所有重量百分数值都基于组合物的总重量。树脂复合材料可进一步包括另外的添加剂和加工助剂。

本公开其它实施方式涉及组合物,该组合物包括从20wt.%至90wt.%的聚酰胺基础树脂;从8wt.%至60wt.%的玻璃纤维;从0.1wt.%至10wt.%的聚烯烃系色母料;以及从0.1wt.%至20wt.%的马来酸化聚烯烃。在再进一步的实施方式中,组合物包括从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;以及从约0.1wt.%至约20wt.%的马来酸化聚烯烃。当根据astmd256和/或180测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酸化聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,以及其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,以及其中所有重量百分数值都基于树脂复合材料的总重量。树脂复合材料可进一步包括额外的添加剂和加工助剂。

在还进一步的实施方式中,本公开涉及形成包括尼龙基础树脂、玻璃纤维、聚烯烃系色母料、和增容剂的树脂复合材料的方法。

在一方面中,本公开涉及形成制品的方法,该方法包含使制品从本文描述的树脂复合材料成型的步骤。

详细描述

在公开以及描述本化合物、组合物、制品、系统、设备、和/或方法之前,应当理解其不受限于具体的合成方法(除非另有说明),或不受限于具体的试剂(除非另有说明),当然,其本身可以变化。还应当理解本文使用的术语只是出于描述具体方面的目的,并且并非意欲限制。

本公开中要素的各种组合被包括在本公开中,例如,依赖于相同独立权利要求的从属权利要求中的要素的组合。

而且,应当理解除非另有明确规定,绝非意欲将本文提出的任意方法解释为要求其步骤应按具体的顺序执行。因此,在方法权利要求实际上没有限定其步骤遵循的顺序,或者权利要求或说明书中没有另外明确规定该步骤将受限于具体顺序的情况下,绝非意欲在任何情况下指示顺序。这适用于任何可能的用于解释的非表达基础,其包括:关于步骤排列或操作流程排列的逻辑事件;源于语法组织或标点的普通含义;以及在说明书中描述的实施方式的数量或类型。

本文提到的所有出版物通过引用并入本文,以公开和描述与被其引用的出版物有关的方法和/或材料。

定义

还应当理解本文使用的术语只是出于描述具体方面的目的,并且并非意欲限制。如在说明书和权利要求中使用的术语“包含”和/或“包括”可包括实施方式“……的cm3/10ming”和“主要由……组成”。除非另有限定,本文使用的所有技术和科学术语都具有与本公开所属领域技术人员通常所理解的相同的含义。在本说明书中以及在所附的权利要求中,将被本文限定的许多术语会被引用。

如在说明书和所附权利要中使用的单数形式“一个(一种,a/an)”和“所述(该,the)”包括复数指代,除非上下文另有明确规定。因此,例如,“一个(一种)聚酰胺树脂(apolyamideresin)”的提及包括两个或多个(两种或多种)这种聚酰胺树脂的混合物。此外,例如,一个(一种)填料(afiller)的提及包括两个或多个(两种或多种)这种填料的混合物。如本文所使用的,术语“组合”包括掺混物、混合物、合金、反应产物,及其类似物。

本文可将范围表示为从一个具体值,和/或至另一具体值。当这种范围被表示时,另一方面包括从一个具体值和/或至其它具体值。类似地,当值被表示为近似值时,通过使用先行词“约”,应当理解具体值形成另一方面。还将进一步理解各范围的端点不论是相对于另一端点还是独立于另一端点都是有意义的。还应理解本文存在很多公开的值,并且除了其自身值以外,每个值还在本文被公开为“约”那个具体值。例如,如果值“10”被公开,则“约10”也被公开。还应理解在两个具体单位之间的各单元也被公开。例如,如果10和15被公开,则11、12、13、和14也被公开。

如本文所使用的,术语“约”和“为或约”意为考虑中的量或值可以是特指一些其它值的值,该其它值与其近似或约相同。总体上应当理解,如本文所使用的,它是表示±10%变化的标称值(除非另有说明或指示)。该术语意欲表明相似值促进权利要求中所限定的等同的结果或效果。即,应当理解量、尺寸、配制物、参数、和其它的量及特征不是且不必是准确的,但可以是近似和/或如所希望是较大或较小的,反映公差、转换系数、四舍五入、测量误差等,以及本领域技术人员已知的其它因素。总体上,无论量、尺寸、配制物、参数或其它的量或特征是否明确说明,都这样“约”或“近似”。应当理解在“约”被用于数值之前的情况下,参数还包括具体数值本身(除非另有具体说明)。

公开了用以制备本公开组合物的组分以及用于本文所公开的方法中的组合物本身。这些和其它材料在本文中公开,以及应当理解当这些材料的组合、子集、相互作用、组等被公开时,尽管不能明确公开具体提及这些化合物的每一个各种独立的和集合的组合及排列,但是本文具体考虑和描述了每一个。例如,如果公开并讨论了具体化合物和讨论了可对包括该化合物的多个分子作出的多个修饰,则具体考虑该化合物和可能的修饰的每种和每个组合及排列(除非具体相反地表明)。因此,如果公开了一类分子a、b、和c以及公开了一类分子d、e、和f和组合分子a-d的示例,那么即使不独立地限定每一个,也独立地和集合地考虑每一个,意为组合a-e、a-f、b-d、b-e、b-f、c-d、c-e、和c-f被认为公开。同样地,这些中任意子集或组合也被公开。因此,例如,子组a-e、b-f、和c-e将被认为公开。这个概念适用于本申请的所有方面,包括,但不限于,制备和使用本公开组合物的方法中的步骤。因此,如果存在各种可执行的另外的步骤,应当理解这些另外的步骤中的每一个可用本公开中方法的方面的任意具体的方面或方面组合执行。

说明书和所附权利要求中对组合物或制品中具体要素或组分的重量份的提及,表示重量份所表示的组合物或制品中该要素或组分和任意其它要素或组分之间的重量关系。因此,在包含2重量份组分x和5重量份组分y的化合物中,x和y以重量比2:5存在,并且以这种比例存在而不管该化合物中是否包含另外的组分。

组分的重量百分数(除非具体相反地说明)基于包括该组分的配制物或组合物的总重量。

如本文所使用的术语“重量百分数”、“wt%”、和“wt.%”,其可互相交换使用,表示基于组合物总重量的给出组分的重量百分数(除非另有规定)。即,除非另有规定,所有wt%值都基于组合物的总重量。应当理解所公开的组合物或配制物中所有组分的wt%值的总和等于100。

如本文所使用的“基本类似的树脂复合材料”可指代主要由某些组分组成的而没有其它组分的树脂复合材料。作为示例,基本类似的树脂复合材料可主要由聚酰胺基础树脂、玻璃纤维、和聚烯烃系色母料组成而不存在马来酸化聚烯烃增容剂。

除非本文另有相反地说明,在提交本申请时所有测试标准都是最近的生效标准。

本文公开的各材料是商业可获得的和/或用于制备其的方法是本领域技术人员已知的。

应当理解本文公开的组合物具有某些功能。本文公开了用于执行所公开功能的某些结构要求,以及应当理解存在可执行该相同功能的与所公开的结构相关的各种结构,并且这些结构一般将实现相同的结果。

树脂复合材料

玻璃纤维填充的尼龙组合物可具有改善的拉伸和挠曲强度,以及改善的尺寸强度和热稳定性。考虑到其所希望的机械和物理特性,这种填充的尼龙组合物被广泛使用。宽范围用途还可要求尼龙树脂可以各种颜色获得。为了实现一系列色调,聚合物系色母料诸如,例如聚乙烯、聚丙烯、或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)化合物可与尼龙基础树脂复合(compounded)。尽管由于其低熔点和良好的热稳定性,聚乙烯系母料一般可以是所希望的选择,但是已发现聚乙烯系色母料可降低玻璃填充的尼龙系树脂的特性,因为聚乙烯可与尼龙基础树脂和纤维填料诸如玻璃纤维都不相容。聚乙烯的非极性、疏水特征更小可能地与极性、亲水基础树脂尼龙混溶。

因此,本公开涉及树脂复合材料,其包括聚酰胺基础树脂、玻璃纤维、聚烯烃系色母料、和增容剂。在一些实施方式中,增容剂保持了组合的聚酰胺基础树脂和玻璃纤维的增强的特性而不受到由于引入聚烯烃系色母料而降低的特性。

在一方面中,树脂复合材料可包括从20wt.%至90wt.%的聚酰胺基础树脂、从10wt.%至60wt.%的玻璃纤维、从0.1wt.%至10wt.%的聚烯烃系色母料、和从0.1wt.%至20wt.%的增容剂。在进一步的方面中,树脂复合材料可包括从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂、从约10wt.%至约60wt.%的玻璃纤维、从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料、和从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂。所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值基于组合物的总重量,以及所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%。

聚酰胺基础树脂

本文公开的树脂复合材料包括聚酰胺基础树脂。聚酰胺树脂可包括作为尼龙所知的通称族树脂,其可通过酰胺基(—c(o)nh—)的存在表征。树脂包括通过酰胺基键连接的重复单元。

聚酰胺树脂可根据所熟知的方法获得,诸如在美国专利号2,071,250;2,071,251;2,130,523;2,130,948;2,241,322;2,312,966;和2,512,606中所描述的方法。作为示例,可通过使在氨基和羧酸基之间具有至少两个碳原子的单胺-单羧酸或其内酰胺聚合制备聚酰胺。还可通过使基本等分子比例的在氨基之间包含至少两个碳原子的羧酸和二胺聚合制备聚酰胺。在进一步的实施例中,可通过使单氨基羧酸或其内酰胺与基本等分子比例的二胺和二羧酸聚合制备聚酰胺。聚酰胺树脂可从各种广泛的来源商业获得。如本文所使用的,基本等分子比例可均指代等分子比例和常规技术中涉及以稳定所得聚酰胺的粘度的其偏差。己内酰胺与二酸和二胺的共聚物也有所用。

单氨基单羧酸或其内酰胺可包括在氨基和羧酸基之间具有从二到十六个碳原子的化合物。对于内酰胺,碳原子与–co-nh-基团形成环。示例性氨基羧酸和内酰胺可包括6-氨基己酸、丁内酰胺、庚内酰胺、新戊内酰胺(pivaloactam)、己内酰胺、十一内酰胺、辛内酰胺、十二内酰胺、以及3-和4-氨基苯甲酸。

用于聚酰胺制备的二胺可包括烷基、芳基和烷基芳基二胺。合适的二胺可通过通式h2n(ch2)nh2表示,其中n是从2至16的整数。示例性二胺可包括,但不限于,亚丙基二胺、戊二胺、四亚甲基二胺、辛二胺、六亚甲基二胺、三甲基六亚甲基二胺、间苯二甲胺(metaxylylenediamine)、间苯二胺等。其它有用的二胺包括间二甲苯二胺、二-(4-氨基苯基)甲烷、二-(4-氨基环己基)甲烷;2,2-二-(4-氨基苯基)丙烷、2,2-二-(4-氨基环己基)丙烷等。合适的二羧酸可以是芳香族或脂肪族的。芳香族二羧酸可包括间苯二甲酸和对苯二甲酸(therephthalicacids)。脂肪族二羧酸可通过式hooc—y—cooh表示,其中y表示包含至少两个碳原子的二价脂肪族基团。示例性二羧酸可包括癸二酸、辛二酸、十八烷二酸(octadecanedoicacid)、戊二酸、己二酸、和庚二酸。其它用于制备尼龙的有用的二酸包括壬二酸、十二烷二酸、以及对苯二甲酸和间苯二甲酸等。

聚酰胺总体上可包括脂肪族聚酰胺,其特征为脂肪族主链;高性能聚酰胺,其特征为半芳香族聚邻苯二甲酰胺(polypthalamide)分子的重复单元;以及芳族聚酰胺(aramides),其特征为重复的芳香族单元。

示例性聚酰胺树脂可包括尼龙-6(聚酰胺6)和尼龙-6,6(聚酰胺6,6),其可从各种商业来源获得。其它示例性聚酰胺可包括尼龙-4、尼龙-4,6(pa46)、尼龙-12、尼龙-6,10、尼龙-6,9、尼龙-6,12、尼龙-9t、尼龙-6,6和尼龙-6的共聚物、尼龙610(pa610)、尼龙11(pa11)、尼龙12(pa12)、尼龙6-3-t(pa6-3-t)、聚芳基酰胺(polyarylamid)(pamxd6)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)和/或聚醚嵌段酰胺,和其它诸如无定形尼龙,也可以使用。例如,尼龙-6是己内酰胺的聚合产物。尼龙-6,6是己二酸和1,6-己二胺的缩合产物。同样地,尼龙4,6是己二酸和1,4-丁二胺之间的缩合产物。

也可以使用各种聚酰胺的混合物,以及各种聚酰胺共聚物。在一些实施例中,聚酰胺树脂可包括以从约20wt.%至约90wt.%量的尼龙6和尼龙6,6的组合。

如上所述,在某些实施例中,树脂复合材料包括从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂。在其它实施例中,树脂复合材料包括从约30wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂,或从约40wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂,或从约50wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂,或从约60wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂,或从约70wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂,或甚至从约80wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂。

在再进一步的实施例中,本公开的聚酰胺基础树脂可包括这样的聚酰胺树脂:当根据iso307在硫酸溶剂中以1g/dl浓度被测量时,具有从约2至约4的相对粘度。在其它实施例中,聚酰胺基础树脂可包括具有从约2.4至约3.4,或甚至从约2.7至约3.1的粘度的聚酰胺树脂。然而,总体上,聚酰胺基础树脂可具有任意所希望的从低粘度至高粘度范围的粘度,具体地在玻璃纤维载荷低的情况下,诸如在本文所讨论的特定实施例中。然而,在某些具有相对高玻璃纤维载荷的实施例中,希望包括具有相对低粘度的聚酰胺基础树脂。

玻璃纤维

本文公开的树脂复合材料包括玻璃纤维。在各种方面中,玻璃纤维可以是增加例如聚酰胺基础树脂的挠曲模量和强度的增强填料。作为示例,玻璃纤维的直径可在从约5μm(微米)至约35μm范围内。总体上,在热塑性树脂用玻璃纤维以复合材料形式增强的情况下,具有约0.4mm(毫米)或更长长度的纤维是指长纤维,以及小于该长度的纤维被称为短纤维。在一种实施方式中,玻璃纤维的直径可以是约10μm。在进一步实施方式中,玻璃纤维具有1mm或更长的长度。在进一步的实施例中,玻璃纤维可具有约3.2mm(或1/8英寸)的长度。

在本公开选择方面中使用的玻璃纤维可以用表面处理剂进行表面处理,该表面处理剂包含偶联剂,以改善与树脂基础的粘合。合适的偶联剂可包括,但不限于,硅烷系偶联剂、钛酸盐系偶联剂或其混合物。可适用的硅烷系偶联剂包括氨基硅烷、环氧硅烷、酰胺硅烷(amidesilane)、叠氮硅烷(azidesilane)和丙烯酰硅烷(acrylsilane)。还可以使用有机金属偶联剂,例如,钛或锆系有机金属化合物。在示例性实施方式中,本发明中使用的玻璃纤维可选自e-玻璃、s-玻璃、ar-玻璃、t-玻璃、d-玻璃、r-玻璃、及其组合。作为示例,玻璃纤维可以是“e”玻璃型,其是一类由石灰-铝-硼硅酸盐玻璃构成的纤维状玻璃细丝。

如上所述,在某些实施例中,本文公开的树脂复合材料包括从5wt.%至60wt.%,或从约5wt.%至约60wt.%,或从10wt.%至60wt.%,或从约10wt.%至约60wt.%的玻璃纤维。在其它实施例中,树脂复合材料包括从10wt.%至50wt.%,或从约10wt.%至约50wt.%的玻璃纤维,或10wt.%至40wt.%,从约10wt.%至约40wt.%的玻璃纤维,或从10wt.%至30wt.%,约10wt.%至约30wt.%的玻璃纤维,或甚至从10wt.%至20wt.%,或从约10wt.%至约20wt.%的玻璃纤维。

色母料

除聚酰胺基础树脂和玻璃纤维以外,本公开的树脂复合材料还包括聚烯烃系色母料以赋予树脂复合材料颜色。色母料、或色精(colorconcentrate),可包括分散在适当载体树脂中所希望的着色剂。

聚烯烃系色母料可包括着色剂、颜料、或染料,作为分散在所希望的载体树脂中的颜料。合适的颜料包括,例如无机颜料,诸如金属氧化物和混合金属氧化物,诸如氧化锌、二氧化钛、氧化铁或类似物;硫化物,诸如硫化锌,或类似物;铝酸盐;磺基硅酸钠(sodiumsulfo-silicates);硫酸盐和铬酸盐;铁酸锌;群青蓝;颜料褐24;颜料红101;颜料黄119;有机颜料,诸如偶氮、二偶氮、喹吖啶酮、二萘嵌苯、萘四羧酸、黄烷士酮、异吲哚啉酮、四氯异吲哚啉酮、蒽醌、三苯并芘-5,10-二酮、二嗪、酞菁、和偶氮色淀;颜料蓝60、颜料红122、颜料红149、颜料红177、颜料红179、颜料红202、颜料紫29、颜料蓝15、颜料绿7、颜料黄147和颜料黄150,或包括前述颜料中至少一种的组合。

合适的染料包括,例如有机染料,诸如香豆素460(蓝)、香豆素6(绿)、尼罗红或类似物;镧系络合物;烃和取代烃染料;多环芳烃;闪烁染料(优选地唑和二唑);芳基-或杂芳基-取代聚(2-8烯烃);羰花青染料;酞菁染料和颜料;嗪染料;喹诺酮(carbostyryl)染料;卟啉染料;吖啶染料;蒽醌染料;芳甲烷染料;偶氮染料;重氮染料;硝基染料;醌亚胺染料;四唑染料;噻唑染料;二萘嵌苯染料、芘酮(perinone)染料;双苯并唑基噻吩(bbot);和呫吨染料;荧光团,诸如反斯托克斯位移染料,其在近红外波长吸收以及在可见波长发射,或类似物;发光染料,诸如5-氨基-9-二乙基亚氨基苯并(a)酚唑高氯酸盐(5-amino-9-diethyliminobenzo(a)phenoxazoniumperchlorate);7-氨基-4-甲基喹诺酮;7-氨基-4-甲基香豆素;3-(2-苯并咪唑基)-7-n,n-二乙基氨基香豆素;3-(2-苯并噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素;2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-二唑;2-(4-联苯基)-6-苯基苯并唑-1,3;2,5-双-(4-联苯基)-1,3,4-二唑;2,5-双-(4-联苯基)-唑;4,4-双-(2-丁基辛氧基)对四联苯;对双(邻甲基苯乙烯基)-苯;5,9-二氨基苯并(a)酚唑高氯酸盐;4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4h-吡喃;1,1-二乙基-2,2-羰花青碘化物;3,3-二乙基-4,4,5,5-二苯并硫杂三羰花青(dibenzothiatricarbocyanine)碘化物;7-二乙基氨基-4-甲基香豆素;7-二乙基氨基-4-三氟甲基香豆素;2,2-二甲基对四联苯;2,2-二甲基对三联苯;7-乙基氨基-6-甲基-4-三氟甲基香豆素;7-乙基氨基-4-三氟甲基香豆素;尼罗红;若丹明700;嗪750;若丹明800;ir125;ir144;ir140;ir132;ir26;ir5;二苯基己三烯;二苯基丁二烯;四苯基丁二烯;萘;蒽;9,10-二苯基蒽;芘;红荧烯;六苯并苯;菲或类似物,或包括前述染料中至少一种的组合。

合适的着色剂可包括,例如二氧化钛、蒽醌、二萘嵌苯、芘酮、靛蒽醌、喹吖啶酮、呫吨、嗪、唑啉、噻吨、靛类、硫靛(thioindigoids)、萘二甲酰亚胺、菁蓝、呫吨、次甲基、内酯、香豆素、双苯并唑基噻吩(bbot)、萘四羧酸(napthalenetetracarboxylic)衍生物、单偶氮和二偶氮颜料、三芳基甲烷、氨基酮、双(苯乙烯基)联苯衍生物等,以及包括前述着色剂中至少一种的组合。

在某些实施方式中,聚烯烃系色母料可具有具体的饱和度水平或色载荷(colorloading)。聚烯烃系色母料的色载荷可以是聚烯烃系色母料总重量的从10wt.%至70wt.%,或聚烯烃系色母料总重量的从15wt.%至70wt.%,或从20wt.%至70wt.%,或从25wt.%至70wt.%,或从30wt.%至70wt.%,或从35wt.%至70wt.%,或从40wt.%至70wt.%,或从45wt.%至70wt.%,或从50wt.%至70wt.%,或从55wt.%至70wt.%,或甚至从60wt.%至70wt.%。在进一步实施方式中,聚烯烃系色母料的色载荷可以是聚烯烃系色母料总重量的从约10wt.%至约70wt.%,或聚烯烃系色母料总重量的从约15wt.%至约70wt.%,或从约20wt.%至约70wt.%,或从约25wt.%至约70wt.%,或从约30wt.%至约70wt.%,或从约35wt.%至约70wt.%,或从约40wt.%至约70wt.%,或从约45wt.%至约70wt.%,或从约50wt.%至约70wt.%,或从约55wt.%至约70wt.%,或甚至从约60wt.%至约70wt.%。在一个具体的实施例中,色母料可包括按重量计40%,或按重量计约40%的炭黑作为着色剂,以及按重量计60%,或按重量计约60%的聚乙烯作为载体树脂。总体上,如果母料中的色载荷高,则需要更少的母料来提供相同的颜色性能,并且可以最小化载体树脂对树脂复合材料特性的任何负面影响。然而,母料中过高的色载荷增加成本,并且带来母料进料和颜色分散的挑战。

本公开的色母料包括聚烯烃载体树脂。总体上,可选择载体树脂以提供着色剂遍及载体树脂的良好分散。在各种实施例中,聚烯烃系色母料可包括聚乙烯或聚丙烯载体树脂,虽然确实可以使用其它聚烯烃系载体树脂。

聚烯烃系母料可以与聚酰胺基础树脂和玻璃纤维复合。在一些实施方式中,在色精中使用的染料和/或颜料不含氯、溴、和氟。如本领域技术人员所理解的,在加入色精之前,组合物的颜色可影响所实现的最终颜色,并且在一些情况下,使用漂白剂和/或颜色稳定剂是有利的。漂白剂和颜色稳定剂是本领域已知的并且可商业获得。

如上所述,在某些实施例中,本文公开的树脂复合材料包括从0.1wt.%至10wt.%,约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料。在其它实施例中,树脂复合材料包括从0.1wt.%至8wt.%的聚烯烃系色母料,或从0.1wt.%至5wt.%的聚烯烃系色母料,或从0.1wt.%至2wt.%的聚烯烃系色母料,或从0.1wt.%至1wt.%的聚烯烃系色母料,或甚至从0.1wt.%至0.5wt.%的聚烯烃系色母料。在再进一步的实施例中,树脂复合材料包括从约0.1wt.%至约8wt.%的聚烯烃系色母料,或从约0.1wt.%至约5wt.%的聚烯烃系色母料,或从约0.1wt.%至约2wt.%的聚烯烃系色母料,或从约0.1wt.%至约1wt.%的聚烯烃系色母料,或甚至从约0.1wt.%至约0.5wt.%的聚烯烃系色母料。

增容剂

如所讨论的,并入聚烯烃系色母料可降低聚酰胺系复合材料树脂的某些物理特性。正因如此,根据本公开的树脂复合材料包括增容剂。如本文所使用的,增容剂、相容性试剂,或其它衍生物可指代多官能化合物,其可与聚烯烃系色母料、聚酰胺树脂、或两者相互作用。可加入增容剂来改善聚酰胺基础树脂分别与玻璃纤维和聚烯烃系色母料之间的混溶性。该相互作用可以是化学的(例如,接枝)和/或物理的(例如,影响分散的树脂相的表面特征)。示例性增容剂可包括液体二烯聚合物、环氧化合物、氧化聚烯烃蜡、醌、有机硅烷化合物、多官能化合物、官能化聚烯烃、和包含前述中至少一种的组合。美国专利号5,132,365和6,593,411,以及美国专利申请号2003/0166762中进一步描述了增容剂。

本公开的增容剂可包括改性的或“官能化的”聚烯烃。这指代存在聚烯烃主链上的官能团。在实施例中,所公开的树脂复合材料中的增容剂可与包含环氧基、羧基、或酸酐基团的饱和或不饱和单体进行共聚化或接枝。正因如此,增容剂可包含马来酸化聚烯烃。

马来酸化聚烯烃的特征可为结构特征,该结构特征促进本文公开的聚酰胺基础树脂、玻璃纤维、和聚烯烃系色母料的特定掺混。总体上,马来酸化聚烯烃聚合物可包含两个功能结构域:聚烯烃和马来酸酐结构域。本领域技术人员可以理解聚烯烃结构域(其可包括例如,高密度聚乙烯hdpe或聚丙烯)能与树脂复合材料的非极性聚烯烃相互作用。马来酸酐结构域能与极性聚酰胺基础树脂相互作用。这些马来酸化聚烯烃总体上是通过使马来酸酐接枝到所希望的聚烯烃结构域的聚合物骨架上制备的。一般地,马来酸酐可被接枝使得所得马来酸酐官能化聚烯烃包括从1wt.%至6wt.%,或从约1wt.%至6wt.%的马来酸酐。在一些实施例中,所得马来酸酐官能化聚烯烃可包括从0.5wt.%至2wt.%,或从约0.5wt.%至约2wt.%的马来酸酐。作为进一步的示例,并且是非限制的,马来酸化聚烯烃可包括马来酐接枝聚乙烯共聚物。在再进一步的实施例中,增容剂可包括马来酐接枝聚α烯烃。用于本公开的马来酐接枝聚烯烃可包括马来酐接枝乙烯-丙烯、马来酐接枝乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(mah-g-epdm)、马来酐接枝乙烯-辛烯共聚物(mah-g-poe)、马来酐接枝乙烯-丁烯共聚物(mah-g-ebr)、马来酐接枝乙烯-丙烯酸酯共聚物(mah-g-eae)或一些其的组合。在特定的实施例中,马来酸化聚烯烃可包含马来酸化乙烯丙烯共聚物,该马来酸化乙烯丙烯共聚物当根据astmd1238和iso1133在230℃和10千克(kg)下测试时具有22克每10分钟(g/10min)的流率。

如上所述,在某些实施例中,本文公开的树脂复合材料包括从0.1wt.%至20wt.%,或从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂。在其它实施例中,树脂复合材料包括从0.1wt.%至15wt.%的增容剂,或从0.1wt.%至10wt.%的增容剂,或从0.1wt.%至5wt.%的增容剂,或从0.1wt.%至2wt.%的增容剂,或甚至从0.1wt.%至1wt.%的增容剂。在一些实施例中,树脂复合材料包括从约0.1wt.%至约15wt.%的增容剂,或从约0.1wt.%至约10wt.%的增容剂,或从约0.1wt.%至约5wt.%的增容剂,或从约0.1wt.%至约2wt.%的增容剂,或甚至从约0.1wt.%至约1wt.%的增容剂。

添加剂

树脂复合材料可任选地进一步包括一种或多种其它添加剂。该一种或多种添加剂可被包括在树脂复合材料中以赋予树脂复合材料和由其制作的任意成型制品一种或多种选择的特征。合适的添加剂可包括,热稳定剂、工艺稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、增塑剂、抗静电剂、脱模剂、紫外(uv)吸收剂、润滑剂、颜料、染料、着色剂、流动促进剂、阻燃剂,或前述添加剂中一种或多种的组合。根据一个实施方式,该一种或多种添加剂可构成树脂复合材料的从0.1wt.%至40wt.%,或从约0.1wt.%至约40wt.%,使得根据一个实施方式,该一种或多种添加剂构成树脂复合材料的至少0.1wt.%,或至少约0.1wt.%,以及根据另一实施方式,该一种或多种添加剂构成树脂复合材料的不大于40wt.%,或不大于约40wt.%。

合适的热稳定剂包括,例如有机亚磷酸盐(酯),诸如三苯基亚磷酸盐(酯)、三-(2,6-二甲基苯基)亚磷酸盐(酯)、三-(混合的一-和二-壬基苯基)亚磷酸盐(酯)或类似物;膦酸盐(酯),诸如二甲基苯膦酸盐(酯)或类似物,磷酸盐(酯),诸如三甲基磷酸盐(酯)或类似物,或包括前述热稳定剂中至少一种的组合。总体上以树脂复合材料的约0.1wt.%至约0.5wt.%的量使用热稳定剂,但可以以其它量使用。

合适的抗氧化剂包括,例如有机亚磷酸盐(酯),诸如三(壬基苯基)亚磷酸盐(酯)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸盐(酯)、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸盐(酯)、二硬脂酰季戊四醇二亚磷酸盐(酯)或类似物;烷基化单酚或多酚;多酚与二烯烃的烷基化反应产物,诸如四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷,或类似物;对甲酚或二环戊二烯的丁基化反应产物;烷基化氢醌;羟基化硫代二苯基醚;亚烷基-双酚;苄基化合物;β-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)-丙酸与一元醇或多元醇的酯;β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)-丙酸与一元醇或多元醇的酯;硫代烷基或硫代芳基化合物的酯,诸如二硬脂酰硫代丙酸酯、二月桂基硫代丙酸酯、双十三烷基硫代二丙酸酯、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、季戊四醇基-四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯或类似物;β-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)-丙酸的酰胺或类似物,或包括前述抗氧化剂中至少一种的组合。总体上以树脂复合材料的0.1wt.%至0.5wt.%,或约0.1wt.%至约0.5wt.%的量使用抗氧化剂,但可以以其它量使用。

合适的光稳定剂包括,例如苯并三唑,诸如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-苯并三唑、和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或类似物,或包括前述光稳定剂中至少一种的组合。总体上以树脂复合材料的0.1wt.%至1.0wt.%,或约0.1wt.%至约1.0wt.%的量使用光稳定剂,但可以以其它量使用。

合适的增塑剂包括,例如邻苯二甲酸酯,诸如二辛基-4,5-环氧基-六氢邻苯二甲酸酯、三-(辛氧基羰基乙基)异氰尿酸酯、三硬脂精、环氧化大豆油或类似物,或包括前述增塑剂中至少一种的组合。总体上以树脂复合材料的0.5wt.%至3.0wt.%,或约0.5wt.%至约3.0wt.%的量使用增塑剂,但可以以其它量使用。

合适的脱模剂包括,例如,金属硬脂酸盐、硬脂酰硬脂酸酯(stearylstearate)、季戊四醇四硬脂酸酯、蜂蜡、褐煤蜡、石蜡、或类似物,或包括前述脱模剂中至少一种的组合。总体上以树脂复合材料的0.1wt.%至1.0wt.%,或约0.1wt.%至约1.0wt.%的量使用脱模剂,但可以以其它量使用。

合适的uv吸收剂包括,例如,羟基二苯甲酮;羟基苯并三唑;羟基苯并三嗪;氰基丙烯酸酯;草酰苯胺;苯并嗪酮;2-(2h-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚(cyasorbttm5411);2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(cyasorbtm531);2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚(cyasorbtm1164);2,2′-(1,4-亚苯基)双(4h-3,1-苯并嗪-4-酮)(cyasorbtmuv-3638);1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧基]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧基]甲基]丙烷(uvinultm3030);2,2′-(1,4-亚苯基)双(4h-3,1-苯并嗪-4-酮);1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧基]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧基]甲基]丙烷;纳米尺寸的无机材料,诸如氧化钛、氧化铈、和氧化锌,都具有小于100纳米的粒径;或类似物,或包括前述uv吸收剂中至少一种的组合。总体上以树脂复合材料的0.1wt.%至3.0wt.%,或约0.1wt.%至约3.0wt.%的量使用uv吸收剂,但可以以其它量使用。

合适的发泡剂包括,例如,低沸点的卤代烃和产生二氧化碳的那些;在室温下是固体,并且当被加热到高于其分解温度的室温时,产生气体诸如氮气、二氧化碳、氨气的发泡剂,诸如偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酰胺的金属盐、4,4′氧双(苯磺酰肼)、碳酸氢钠、碳酸铵、或类似物,或包括前述发泡剂中至少一种的组合。总体上以树脂复合材料的1.0wt.%至20wt.%,或约1.0wt.%至约20wt.%的量使用发泡剂,但可以以其它量使用。

合适的阻燃剂包括,但不限于,卤化阻燃剂,如四溴双酚a低聚物,诸如bc58和bc52、溴化聚苯乙烯或聚(二溴-苯乙烯)、溴化环氧树脂、十溴代二亚苯基氧化物(decabromodiphenyleneoxide)、五溴代苄基丙烯酸酯单体、五溴代苄基丙烯酸酯聚合物、乙烯-双(四溴代邻苯二甲酰亚胺)(tetrabromophthalimide)、双(五溴代苄基)乙烷、金属氢氧化物,如mg(oh)2和al(oh)3、三聚氰胺氰尿酸酯、磷光体系阻燃剂体系。如红磷、三聚氰胺聚磷酸酯、磷酸酯、金属亚磷酸盐、多磷酸铵、可膨胀石墨、全氟丁烷硫酸钠或钾、全氟辛烷硫酸钠或钾、二苯基砜磺酸钠或钾、和2,4,6-三氯代苯甲酸钠或钾以及n-(对甲苯磺酰)-对甲苯磺酰亚胺(toluenesulfimide)钾盐、n-(n′-苄基氨基羰基)硫烷基酰亚胺(sulfanylimide)钾盐,或包含前述中至少一种的组合。总体上以树脂复合材料的约1.0wt.%至约40wt.%的量使用阻燃剂,但可以以其它量使用。

方法

在许多方面中,本文公开的树脂复合材料可根据各种方法制备。例如,树脂复合材料可通过各种方法与前述成分掺混、复合、或另组合,该方法涉及材料与在配制物中所希望的任意另外的添加剂的精细混合。由于在商业聚合物加工设备中可获得熔融掺混仪器,因此可以使用熔融加工方法。在各种进一步的方面中,在这种熔融加工方法中使用的仪器可包括,但不限于以下:同向旋转式(co-rotating)和逆向旋转式(counter-rotating)挤出机、单螺杆挤出机、同向捏合机(co-kneaders)、圆盘组加工器(disc-packprocessor)和各种其它类型的挤出仪器。

根据一个实施方式,首先可将树脂复合材料的组分一起干掺混,然后从单一给料机或多重给料机将其给料到挤出机中。在可选的实施方式中,各组分可单独给料到挤出机中。例如,聚酰胺基础树脂可与前述一种或多种玻璃纤维、一种或多种增容剂、和任选的添加剂的任意组合干掺混,然后从单一给料机或多重给料机将其给料到挤出机。如果聚酰胺基础树脂包括如上所述的多种聚酰胺,则可首先将聚酰胺单独干掺混或可将其与如上所述的其它组分干掺混。在另一实施例中,可从单一给料机或多重给料机将聚酰胺基础树脂、玻璃纤维、增容剂和任选的添加剂单独地给料到挤出机中。在进一步的实施例中,首先玻璃纤维可被加工成母料,然后将其给料到挤出机中。在再另一实施例中,可从喉式料斗(throathopper)或侧给料机(sidefeeder)将聚酰胺基础树脂、增容剂、添加剂、玻璃纤维或其任意组合或混合物给料到挤出机中。作为特定的实施例,可将聚烯烃系色母料与聚酰胺基础树脂、增容剂、和任选的添加剂混合,然后将所得混合物引入到挤出机的给料喉式料斗用于复合。在可选的实施例中,可将聚烯烃系色母料与增容剂和添加剂混合,然后将其引入到挤出机的给料喉式料斗或侧给料机用于复合。

本发明中使用的挤出机可具有单螺杆、多螺杆、交叉式同向旋转式或反向旋转式螺杆、非交叉式同向旋转式或反向旋转式螺杆、往复式螺杆、具有销轴的螺杆、具有筛网的螺杆、具有销轴的圆筒、轧辊(rolls)、连杆(rams)、螺旋转子、或包括前述中至少一种的组合。复合材料的熔融掺混涉及使用剪切力、拉伸力、压缩力、超声能、电磁能、热能或包括前述力或能量形式中至少一种的组合。在实施方式中,挤出机是双螺杆挤出机。在各种进一步的方面中,可在复合期间在挤出机中,在从180℃至315℃,或从约180℃至约315℃,或在一些实施例中从240℃至300℃,或从约240℃至约300℃的温度下加工组合物。

如果树脂是半结晶状有机聚合物,在复合期间挤出机上的圆筒温度可设置在其中至少部分树脂已达到大于或等于约熔融温度的温度或在某个温度范围内;或者如果树脂是无定形树脂,挤出机上的圆筒温度可设置在流点(例如,玻璃化转变温度)。

在所得成型制品形成之前,如果需要,树脂复合材料可进行多重掺混和形成步骤。例如,首先可将树脂复合材料挤出并形成粒料。然后可将该粒料给料到成型机中,在那其可形成为任意形状的制造制品或所希望的产品。可选地,树脂复合材料可从单一熔融掺混机排出,并且随后形成片材或线材,然后进一步进行后挤出流程,诸如退火、或者单轴或双轴定向。

还可使用溶液掺混制造由树脂复合材料形成的所得成型制品。溶液掺混还可使用另外的能量,诸如剪切、压缩、超声振荡、或类似物,以促进树脂复合材料组分的均化。

本公开可包括至少以下方面。

方面1.树脂复合材料,其包含:从20wt.%至90wt.%的聚酰胺基础树脂;从8wt.%至60wt.%的玻璃纤维;从0.1wt.%至10wt.%的聚烯烃系色母料;和从0.1wt.%至20wt.%的增容剂,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在增容剂的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面2.树脂复合材料,其由以下构成(comprisingof):从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在增容剂的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面3.树脂复合材料,其由以下组成:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在增容剂的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面4.树脂复合材料,其由以下组成:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在增容剂的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面5.树脂复合材料,其主要由以下组成:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在增容剂的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面6.树脂复合材料,其主要由以下组成:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在增容剂的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面7.树脂复合材料,其主要由以下组成:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约20wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在增容剂的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面8.树脂复合材料,其主要由以下组成:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约15wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在增容剂的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面10.树脂复合材料,其包含:从20wt.%至90wt.%的聚酰胺基础树脂;从8wt.%至60wt.%的玻璃纤维;从0.1wt.%至10wt.%的聚烯烃系色母料;和从0.1wt.%至20wt.%的马来酸化聚烯烃,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酸化聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面11.树脂复合材料,其包含:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的马来酸化聚烯烃,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酸化聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面12.树脂复合材料,其由以下组成:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的马来酸化聚烯烃,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酸化聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面13.树脂复合材料,其主要由以下组成:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的马来酸化聚烯烃,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酸化聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面14.树脂复合材料,其包含:从约60wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的马来酸化聚烯烃,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酸化聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面15.树脂复合材料,其包含:从约60wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约70wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的马来酸化聚烯烃,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酸化聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面16.树脂复合材料,其包含:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约70wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约3wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的马来酸化聚烯烃,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酸化聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面17.树脂复合材料,其包含:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约70wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约5wt.%的马来酸化聚烯烃,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酸化聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面18.树脂复合材料,其包含:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约70wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约3wt.%的马来酸化聚烯烃,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酸化聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

方面19.前述方面中任意树脂复合材料,其中聚酰胺基础树脂包含聚己内酰胺、聚己二酰己二胺、聚癸二酰己二胺、六亚甲基二胺和正十二烷二元酸的聚酰胺、聚十一碳内酰胺、聚十二碳内酰胺、聚酞酰胺、聚对苯二甲酰己二胺、六亚甲基二胺和对苯二甲酸的聚酰胺,或其组合。

方面20.前述方面中任意树脂复合材料,其中聚酰胺基础树脂包含聚酰胺,该聚酰胺具有从约2至约4的固有粘度。

方面21.前述方面中任意树脂复合材料,其中玻璃纤维是e-玻璃纤维、s-玻璃纤维、r-玻璃纤维、或其组合。

方面22.前述方面中任意树脂复合材料,其中玻璃纤维具有圆形或扁平横截面。

方面23.前述方面中任意树脂复合材料,其中玻璃纤维包含硅烷或金属表面处理。

方面24.前述方面中任意树脂复合材料,其中聚烯烃系色母料包含聚乙烯或聚丙烯载体树脂。

方面25.前述方面中任意树脂复合材料,其中聚烯烃系色母料包含低密度聚乙烯载体树脂。

方面26.前述方面中任意树脂复合材料,其中聚烯烃系色母料具有聚烯烃系色母料总重量的从约10wt.%至约70wt.%的着色剂载荷。

方面27.方面1中的树脂复合材料,其中增容剂包含马来酸化聚烯烃。

方面28.方面2至11中任意树脂复合材料,其中马来酸化聚烯烃包含马来酸化乙烯-丙烯共聚物、马来酐接枝聚乙烯共聚物、马来酐接枝乙烯-丙烯-二烯单体、或马来酐接枝聚α烯烃、或其组合。

方面29.方面2至12中任意树脂复合材料,其中马来酸化聚烯烃包含高密度聚乙烯。

方面30.方面2至13中任意树脂复合材料,其中马来酸化聚烯烃包含马来酸化乙烯丙烯共聚物,当根据astmd1238和iso1133在230℃和10kg下测试时,该马来酸化乙烯丙烯共聚物具有22g/10分钟的流率。

方面31.前述方面中任意树脂复合材料,其中树脂复合材料包含添加剂。

方面32.方面15中的树脂复合材料,其中添加剂包含以下中的一种或多种:流动促进剂、下模剂(de-moldingagents)、热稳定剂(thermalstabilizer)、光稳定剂、紫外线吸收剂、热稳定剂(heatstabilizer)、工艺稳定剂(processstabilizers)、抗氧化剂、增塑剂、抗静电剂、脱模剂(moldingreleasingagents)、润滑剂、阻燃剂、或其组合。

方面33.制品,其由前述方面中任意树脂复合材料形成。

方面34.方法,其包含:形成热塑性组合物,该热塑性组合物包含:从约20wt.%至约90wt.%的聚酰胺基础树脂;从约8wt.%至约60wt.%的玻璃纤维;从约0.1wt.%至约10wt.%的聚烯烃系色母料;和从约0.1wt.%至约20wt.%的增容剂,其中当根据astmd256测试时,该树脂复合材料显示出大于不存在马来酐接枝聚烯烃的基本类似的树脂复合材料10%的izod冲击强度,所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.%,并且所有重量百分数值都基于组合物的总重量。

实施例

本文公开了本公开中的详细实施方式;应当理解所公开的实施方式只是本公开的示例,其可以各种形式体现。因此,本文公开的具体结构和功能的细节将不被理解为限制,但只是作为用于教导本领域技术人员使用本公开的基础。以下具体的实施例将使本公开更好理解。然而,它们只是以指导的方式被给出,并且不暗含任何限制。

提供以下实施例以示例本公开的组合物、方法、和特性。实施例只是示例性的,并且不意欲将本公开限制于其中列出的材料、条件、或工艺参数。

以下实施例中列出的组合物由表1中所示组分制备。

表1.化学描述和来源。

通过使用双螺杆挤出机(twinextruder)挤出预掺混组分制备配制物。首先将聚酰胺树脂pa1、pa2、和/或pa3干掺混,并且与所示的玻璃纤维和添加剂组合。将树脂复合材料熔融捏合并挤出。在造粒之前,用水浴将挤出物冷却。用表2中列出的复合设置,使用wpzsk26mc(l/d为40,同向旋转式双螺杆挤出机)制备样品。

表2.复合设置。

然后在280℃的熔融温度和在80℃的成型温度下,使用150t注射成型机将从挤出获得的粒料注射成型。表3中列出了注射成型参数。

表3.注射成型设置。

然后根据以下所示标准测试成型样品。

根据astmd256(2010),在23℃下,在63.5mm(毫米)×12.7mm×3.2mm的成型样品(条)上进行izod缺口冲击(“nii”)测试。根据astmd4812(2011),在23℃下,在63.5mm(毫米)×12.7mm×3.2mm的条上进行izod无缺口冲击(“uii”)测试。数据以平均数表示,以及单位以j/m(焦耳/米)表示。

根据astm790(2010),使用127毫米(mm)×12.7mm×3.2mm的条测量挠曲特性(模量和强度)。断裂挠曲应力(“fs”)和挠曲模量(“fm”)以mpa(兆帕)为单位记录为平均数。

使用根据拉伸1型条(57mm×13mm×3.2mm×176mm)制备的样品条,根据astmd638(2014),使用拉伸1型条(57mm×13mm×3.2mm×176mm)测量拉伸特性。断裂或屈服拉伸强度以mpa为单位记录为平均数。

在1.82mpa下,用127mm×12.7mm×3.2mm的样本尺寸以平放样本取向(flatwisespecimenorientation)按astmd648(2007)确定热变形温度。数据以℃为单位表示为平均数。

在以下测试条件下,根据标准astmd1238(2007)确定熔体体积-流率(“mvr”):275℃/2.16kg/360秒(s)停留时间或300℃/1.2kg载荷/360s停留时间。以立方厘米/10分钟(cm3/10min)作为mvr平均数提供以下数据。

根据astmd792(2013)获得比重。

在以下表4中将包含中等粘度聚酰胺树脂尼龙6,6(pa1)、硅橡胶化(silized)尼龙6(pa3)炭黑色母料(mb)、玻璃纤维(gf)、和马来酐接枝聚烯烃(comp1-comp3)的配制物的配制物和复合材料性能测试标记为实施例1、实施例2、和实施例3(e1-e3)配制物。也制备比较配制物(cs1-cs3)。比较样品1不含有色母料。比较样品2含有色母料,但不含马来酐接枝聚烯烃。比较样品3类似地不具有马来酐接枝聚烯烃,但包括比cs2载荷高的色母料(即,cs2具有0.5wt.%的mb;cs3具有1wt.%的mb)。发明实施例1-3的不同之处在于马来酐接枝聚烯烃的类型。

表4.具有玻璃纤维和色母料的中等粘度聚酰胺树脂复合材料。

cs1-cs3的数据支持上述论断:向树脂添加色母料可降低某些机械特性。缺口和无缺口冲击强度随着炭黑母料量的增加而减小。如所示,对于包含0.5wt.%的mb,izod缺口从cs1中的44.6j/m减小到cs2中的31.7j/m。对于cs3,该趋势持续,其中izod缺口已减小到28.7j/m。然而,随着马来酐接枝聚烯烃增容剂(comp1-comp3)的加入,e1、e2、和e3的缺口和无缺口冲击强度值显示出增加的趋势(izod缺口:28.5j/m、33.1j/m、和32.5j/m;izod无缺口:375j/m、392j/m、和333j/m)。在增容剂中,当与cs3比较时,具有mfr为9克/10分钟(g/10min)的马来酐接枝乙烯-丙烯(comp1)给出izod无缺口值的最大百分数差异。增容剂的引入给出处于更高值的断裂伸长率百分数,同时还保持拉伸模量和拉伸应力。

表5展示了第二系列配制物以显示马来酐接枝聚烯烃的效果,其中树脂复合材料包括高粘度聚酰胺树脂pa2,而不包括中等粘度聚酰胺pa1。比较样品4(cs4)包括高粘度聚酰胺树脂(pa2)、硅橡胶化尼龙6(pa3)、和玻璃纤维(gf)。与针对包括中等粘度聚酰胺的复合材料树脂而获得的数据相似,色母料的引入降低了复合材料树脂的izod缺口和无缺口冲击强度(例如,cs4的nii强度是39.7j/m;cs5的nii强度是34.4j/m)。而且,如e4和e5中所示,包含马来酐接枝聚烯烃增容剂与不存在增容剂的复合材料相比再次增加了树脂复合材料的缺口和无缺口冲击(即,e4和e5的uii与uiics5的百分数差异分别是33.1%和11.7%)。再一次,具有mfr为9g/min的马来酐接枝乙烯丙烯(comp1)给出更大的增容剂百分数差异。

表5.具有玻璃纤维和色母料的高粘度聚酰胺树脂复合材料。

因此,在一定程度上,本发明的配制物能够恢复在包含聚烯烃系色母料之前聚酰胺树脂先前所显示的机械特性。izod无缺口冲击强度表现出最大增加。

可在本公开中进行各种修饰和变化而不偏离本公开的范围或精神,这对于本领域技术人员将是明显的。从本文公开的本公开说明书和实践考虑,本公开的其它实施方式对于本领域技术人员将是明显的。意欲只将说明书和实施例视为示例,本公开的真正范围和精神由所附权利要求说明。

本公开可授予专利权的范围通过权利要求限定,并且可包括本领域技术人员可想到的其它实施例。如果这种其它实施例具有与权利要求的文字语言不同的结构要素,或者如果这种其它实施例包括具有与权利要求的文字语言非实质差异的等同结构要素,则它们意欲在权利要求的范围内。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1