纤维增强复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及纤维增强复合材料（FR-C)，包含所述纤维增强复合材料（FR-C)的汽 车制品以及所述纤维增强复合材料（FR-C)用于汽车制品的用途和用于制备所述纤维增强 复合材料（FR-C)的方法。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯是在各种技术领域中所使用的材料，并且增强聚丙烯特别是在以前仅仅依 赖非聚合物材料（特别是金属）的领域中获得了认可。诸如在EP 1 357 144 B1、EP 0 206 034 AUUS 5, 382, 459、TO 2008/074715 AUTO 2012/025592 Al 中描述的，增强聚丙烯的 一种特殊的例子是玻璃纤维增强聚丙烯、金属增强聚丙烯或滑石增强聚丙烯。这些材料能 够通过选择聚丙烯的类型、纤维的量和有时通过选择所使用的偶联剂的类型来改变组合物 的性质。因此，现在纤维增强聚丙烯是用于要求高的挺度、热挠曲抗性、以及对冲击和动态 断裂载荷（例子包括在发动机舱中具有承载功能的汽车部件，用于聚合物车身板件、洗衣 机和洗碗机部件的支撑件）的抵抗力的应用中得到确认的材料。除了高抗刮性之外，希望 的性质还包括轻重量（即低密度）、高冲击强度、高拉伸强度和拉伸应变。为了提供这些性 质之间的良好的平衡已经作出了很多努力。
[0003] 然而，商业上可利用的纤维增强材料的一个具体的缺点是，这些材料的重量通过 填料的掺合而增加，导致最终应用的更高的重量。此外，纤维材料典型地不同于基体的材 料，在基体中纤维分散为重复利用已知的纤维增强材料是困难的。
[0004] 鉴于此，本领域技术人员仍然保持对改善纤维增强材料的兴趣。因此特别希望提 供一种可选的或者改善的纤维增强材料，该纤维增强材料具有轻重量和易于重复利用以及 尤其是保持诸如拉伸模量、拉伸应力和拉伸应变的机械性能。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目的是提供一种纤维增强复合材料，该纤维增强复合材料具有轻 重量和易于重复利用，并且进一步提供优越的机械性能（如高拉伸模量、拉伸应力和拉伸 应变）的平衡。
[0006] 本发明的发现是，仅提供一种材料的纤维增强材料，即聚烯烃类纤维增强材料。
[0007] 在本发明中特别是通过本文中所定义的主题来解决前述的和其他目的。
[0008] 根据本发明的一个方面，提供一种纤维增强复合材料（FR-C)，包含：
[0009] a)包含聚丙烯（PP)的基体（M)，和
[0010] b)分散在所述基体（M)中的烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维 (F-OC)〇
[0011] 发明人惊奇地发现根据本发明的前述的纤维增强复合材料（FR-C)生成在最终应 用中具有轻重量、易于重复利用、同时保持机械性能（如拉伸模量、拉伸应力和拉伸应变） 的材料。本发明的另外的优点是能够提供一种具有低热残留物的纤维增强材料。
[0012] 在下面提到本发明的纤维增强复合材料的优选的实施例或技术细节时，应被理解 为那些优选的实施例或技术细节也涉及本发明的汽车制品和用途以及本文中定义的纤维 增强复合材料的制备方法，反之亦然（只要适用）。例如，如果规定纤维增强复合材料的基 体包括丙烯均聚物（H-PPl)和/或丙烯共聚物（C-PPl)，本发明的汽车制品的基体以及本 发明的用途和制备纤维增强复合材料的方法也包含丙烯均聚物（H-PPl)和/或丙烯共聚物 (C-PPl)〇
[0013] 在涉及单数名词时使用不定冠词或定冠词（例如"一种（"&"、" &11"）"或"所述 (the)"）的情况下，除非另外特别声明某物，这包括该名词的复数。
[0014] 根据本发明的另一个方面，提供一种包含纤维增强复合材料（FR-C)的汽车制品。 优选地，所述汽车制品为外部或内部汽车制品。根据本发明的又一个方面，提供纤维增强复 合材料（FR-C)用于汽车制品的用途。根据本发明的另一个方面，提供一种用于制备纤维增 强复合材料（FR-C)的方法，所述方法包括步骤：
[0015] a)提供由聚丙烯（PP)组成的基体（M)，
[0016] b)提供烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)，
[0017] c)向步骤b)中的烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)中注入 步骤a)中的基体（M)，由此获得所述纤维增强复合材料（FR-C)。
[0018] 如在本发明中所使用的术语"注入"，特别地，被理解为将烯烃均聚物纤维（F-OH) 和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)与基体（M) -起背后成型（back-moulded)，二次成型，背后 注射（back-injected)或间歇式压缩成型。
[0019] 优选地，注入步骤c)被进行为使得步骤a)中的基体（M)是熔融的和/或步骤b) 中的所述烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)大体上处于固体形式。
[0020] 在本发明的相应的从属权利要求中限定了本发明的有利实施例。
[0021] 根据本发明的一个实施例，纤维增强复合材料（FR-C)包含基于纤维增强复合材 料（FR-C)的总重量的
[0022] a) 50重量％至99. 9重量％的基体（M)，其中所述基体（M)包含聚丙烯（PP)JP
[0023] b)0. 1重量％至50重量％的烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维 (F-OC)〇
[0024] 其中，优选地，基体（M)的熔融温度比烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物 纤维（F-OC)的熔融温度高了至多30°C。
[0025] 根据本发明的另一个实施例，基体（M)包含丙烯均聚物（H-PPl)和/或丙烯共聚 物（C-PPl)，优选地，基体（M)包含丙烯共聚物（C-PPl)。
[0026] 根据本发明的又一个实施例，基体（M)包含具有lg/10min至500g/10min的、根 据IS01133测量的熔体流动速率MFR 2 (230°C )的丙烯均聚物（H-PPl)和/或丙烯共聚物 (C-PPl)，优选地，基体（M)包含具有lg/10min至500g/10min、根据ISO 1133测量的熔体流 动速率MFR2 (230°C)的丙烯共聚物（C-PPl)。
[0027] 根据本发明的一个实施例，基体（M)包含异相丙烯共聚物（HEC0)，异相丙烯共聚 物（HECO)包含聚丙烯基体（M-HECO)和分散在聚丙烯基体（M-HECO)中的弹性体丙烯共聚 物（E)，优选地，聚丙烯基体（M-HECO)为丙烯均聚物（H-PP2)，弹性体丙烯共聚物（E)包含 衍生自丙烯和/或(；至C 8Ci -烯烃的单元。优选地，异相丙烯共聚物（HECO)具有a)不大于 35重量％的、根据ISO 6427(23°C )测量的二甲苯冷可溶物含量（XCS)，和/或b)4g/10min 至40g/10min的、根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2 (230°C )，和/或c)基于所述异 相丙烯共聚物（HECO)的总重量的5重量％至25重量％的总乙烯和/或(；至C8a-烯烃含 量。
[0028] 根据本发明的另一个实施例，烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维 (F-OC)为烯烃均聚物纤维（F-OH)，优选丙烯均聚物纤维（F-PH)。
[0029] 根据本发明的再一个实施例，烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维 (F-OC)处于纤维束的形式，优选连续纤维束的形式。
[0030] 根据本发明的一个实施例，基体（M)的熔融温度应不大于烯烃均聚物纤维（F-OH) 和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)的熔融温度。因此，在优选的实施例中，基体（M)和/或聚 丙烯（PP)的熔融温度比烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)的熔融温度 高了至多30°C，优选至多25°C，更优选至多20°C，还更优选至多15°C，再更优选至多10°C。
[0031] 下面，更详细描述本发明的纤维增强复合材料（FR-C)和其各个组分：
[0032] 在纤维增强复合材料（FR-C)包含聚丙烯基体中分散的烯烃均聚物纤维（F-OH)和 /或烯烃共聚物纤维（F-OC)的情况下，可以获得特别良好的结果。特别地，发现烯烃均聚物 纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)在聚丙烯基体中的分散，生成最终应用中重量 轻的，易于重复利用的，同时保持如高拉伸模量、拉伸应力和拉伸应变的机械性能的材料。
[0033] 本发明的具体的发现为，烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维（F-OC) 应至少部分地被包含聚丙烯（PP)的基体（M)覆盖。本发明的一个实施例中，烯烃均聚物纤 维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)完全由基体（M)覆盖。也就是说，烯烃均聚物纤 维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)包埋在纤维增强复合材料（FR-C)的基体（M)中， 因此被基体（M)完全包围。
[0034] 在本发明中的术语"复合材料"含义涉及含有至少两种组分的材料，该至少两种组 分为例如增强纤维物和基体，在组成和/或形式上是不同的，它们相互不会溶解或完全融 合但是起协作的作用。换句话说，复合材料的单一组分在纤维增强复合材料中保有它们的 特性并且形成不同相。
[0035] 因此，本发明的一个具体要求是基体（M)具有在烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯 烃共聚物纤维（F-OC)的熔融温度的范围内的熔融温度。由于一方面基体（M)和另一方面 烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)的相似的熔融温度，避免在制备纤 维增强复合材料（FR-C)期间，接触熔融基体（M)时，烯烃均聚物纤维（F-OH)和/或烯烃共 聚物纤维（F-OC)熔化。因此，通过选择具有相似的熔融温度的组分，可以避免烯烃均聚物 纤维（F-OH)和/或烯烃共聚物纤维（F-OC)溶解在熔融的基体（M)中并形成一个连续相。 换句话说，通过具体选择具有相似熔融温度的组分来获得纤维增强复合材料（FR-C)，其中 纤维仍然接触并包埋在再变硬的基体（M)中。
[0036] 因此，优选基体（M)和/或聚丙烯（PP)的熔融温度为烯烃均聚物纤维（F-OH)和 /或烯烃共聚物纤维（F-OC)的熔融温度的+/-30°C，更优选+/_25°C，还更优选+/_20°C，再 更优选+/_15°C，还再更优选+/-KTC，如+/-5°C。
[0037] 如上所述，根据本发明的纤维增强复合材料（FR-C)的特征为良好的机械性能。因 此，优选纤维增强复合材料（FR-C)具有至少l，600MPa，更优选至少l，700MPa，再更优选在 I，600Mpa至3, 500Mpa范围内，还更优选在I，700Mpa至3, 200Mpa范围内的拉伸模量。例如， 纤维增强复合材料（FR-C)具有在1，600Mpa至3, OOOMpa范围内或在1，700Mpa至2, 500Mpa 范围内的拉伸模量。这些值特别适用于纤维增强复合材料（FR-C)包含丙烯均聚物纤维 (F-PH)的情况。
[0038] 应当理解为，纤维增强复合材料（FR-C)的拉伸模量比用于制备纤维增强复合材 料（FR-C)的相应的基体（M)和/或相应的聚丙烯（