高劲度高强度的热塑性树脂模制品制造技术

一种包含玻璃纤维和热塑性树脂的热塑性树脂模制品，其中所述玻璃纤维的含量为１至６０％（重），所述纤维中长度不大于０．５ｍｍ的玻璃纤维含量为９０至１０％，长度为０．５至２ｍｍ的含量为１０至９０％，长度不小于２ｍｍ的含量为０至３０％。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高劲度高强度的玻璃纤维增强的热塑性树脂模制品及其生产方法。
技术介绍
作为热塑性树脂，已知许多树脂如聚乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、聚苯乙烯类树脂和聚酰胺类树脂等。根据其最终用途要求这些热塑性树脂具有高劲度和高强度。提供这些性质的最优选方法是用玻璃纤维增强，例如玻璃纤维增强的聚丙烯类树脂、玻璃纤维增强的聚酰胺类树脂等。其中，玻璃纤维增强的聚酰胺类树脂广泛用作汽车如散热器水箱的材料、工具如电钻的壳体材料、办公机械如办公椅的材料等。甚至通过混合聚酰胺类树脂和玻璃纤维，此玻璃纤维增强的聚酰胺类树脂也可表现出高劲度和高强度，由于作为基体的聚酰胺类树脂有较高的强度，因而其应用领域很广。另一方面，与玻璃纤维增强的聚酰胺类树脂相比，玻璃纤维增强的聚丙烯类树脂强度还不足，由于作为基体的聚丙烯类树脂本身强度比聚酰胺类树脂低，因而目前其用途有限。对环境温和(这几乎是世界的大趋势)的通用型树脂如聚丙烯类树脂成为高劲度和高强度的材料时，其用途将更广。聚酰胺类树脂也成为高劲度和高强度的材料时，可在很薄的厚度下加工，利于导致其变轻和降低成本。因而，各种热塑性树脂中，都要求有更高劲度和高强度的材料。专利技术概述鉴于以上情况，本专利技术的目的是提供有更高劲度和更高强度的热塑性树脂模制品。本专利技术人主要用聚烯烃类树脂特别是聚丙烯类树脂进行了深入的研究以实现上述目的。起初，仅聚丙烯类树脂本身一点也不满足需要高劲度和高强度的应用例如汽车如散热器水箱的材料、工具如电钻的壳体材料、办公机械如办公椅的材料等所需功能。因而，研究了工业上称为“短纤维法”的方法，该方法与玻璃纤维增强的聚酰胺中常用的方法相同，其中使玻璃纤维(短切玻璃纤维)与聚丙烯类树脂混合，用挤出机捏合，将所得切粒注塑形成模制品。然而，考虑上述应用时，所得模制品一点也没有达到实用的强度，但所述制品的劲度和机械强度与其中不含玻璃纤维的聚丙烯类树脂相比有所改善。JP-A-3-188131、JP-A-3-243308和JP-A-8-336832等公开一种称为“长纤维法”的方法，其中使含有长度为7-12mm覆盖有聚丙烯类树脂的玻璃纤维的聚丙烯类树脂切粒与聚丙烯类树脂切粒共混，直接成型。上述短纤维法中，使玻璃纤维(短切玻璃纤维)与聚丙烯类树脂混合，用挤出机捏合，然后注塑形成模制品。因而，进行两遍捏合(挤出捏合和注塑时的螺杆捏合)，结果使玻璃纤维破碎，其长度变得极短。相反，在长纤维法中，由于仅通过注塑时用螺杆捏合生产模制品，玻璃纤维的长度可能保持很长。此长纤维法的研究结果表明，虽然玻璃纤维的长度根据模塑条件而不同，但长度太短时不能表现出足够的劲度和强度，长度太长时不能表现出足够的表面状况。然而，意外地，本专利技术人发现玻璃纤维的长度分布在规定范围内时，模制品变得有极好的表面状况、劲度、和机械强度，所述模制品在上述应用中变得有实用的强度。进一步地，虽然根据应用需要更高的机械强度，但本专利技术人发现使一些形状的类橡胶聚合物与包含聚丙烯类树脂和有规定范围的长度分布的玻璃纤维的模制品共存时，模制品变得有更高水平的表面状况、劲度和机械强度。同时，本专利技术人发现以上事实可适用于除聚丙烯类树脂以外的其它树脂。基于以上认识，完成了本专利技术。在此方面，使类橡胶聚合物共存时可获得更高水平的机械强度的模制品的原因如下一般地，通过模塑如注塑加工模制品的原料时，玻璃纤维定向，所述制品在其纵向和横向表现出不同的机械强度，导致机械强度有方向性(各向异性)，因而机械强度如抗冲性在一方向变高，而另一方向变低。然而，所述类橡胶聚合物减轻所述方向性(各向异性)。本专利技术涉及一种高劲度高强度的热塑性树脂模制品及其生产方法，所述模制品包含玻璃纤维和热塑性树脂，其中所述玻璃纤维的含量为1至60％(重)，所述纤维中长度不大于0.5mm的玻璃纤维含量为90至10％，长度为0.5至2mm的含量为10至90％，长度不小于0.5mm的含量为0至30％。更具体地，本专利技术涉及一种高劲度高强度特别是抗冲性极好的热塑性树脂模制品，包含玻璃纤维、热塑性树脂和类橡胶聚合物，其中所述玻璃纤维的含量为1至60％(重)，所述纤维中长度不大于0.5mm的玻璃纤维含量为90至10％，长度为0.5至2mm的含量为10至90％，长度不小于2mm的含量为1至30％，所述类橡胶聚合物的含量为1至30％(重)。本专利技术模制品通过使类橡胶聚合物与玻璃纤维共存可显著地改善机械强度特别是抗冲强度。使类橡胶聚合物共存时，更优选使所述类橡胶聚合物部分地或完全交联。交联时，其改善作用比未交联时更大。原因如下所述类橡胶聚合物未交联的情况下，模塑加工模制品的原料提供本专利技术模制品时，所述材料向其流动方向延伸，因而所述类橡胶聚合物以与玻璃纤维相同的方式取向。相反，所述类橡胶聚合物交联的情况下，所述材料不向其流动方向延伸，因而在模制品中仍保持所述类橡胶聚合物的形状，即使玻璃纤维定向，所述类橡胶聚合物也不定向。因此使机械强度显著改善，特别是抗冲强度显著改善。最佳实施方式首先，详细解释本专利技术的各组分。本专利技术热塑性树脂模制品中的玻璃纤维平均直径为0.01至1000μm，优选0.1至500μm，更优选1至100μm，最优选5至50μm。其平均长度为0.2至3mm，优选0.5至2mm。其平均直径小于0.01μm时，其增强作用低，其机械强度改善作用不足。其平均直径大于1000μm时，其可分散性降低，同样使其机械强度改善作用不足。其平均长度小于0.2mm时，其增强作用低，机械强度改善作用不足。另一方面，其平均长度大于3mm时，模制品的表面状况差。本专利技术热塑性树脂模制品的玻璃纤维含量为1至60％(重)，优选5至50％(重)，更优选10至40％(重)，最优选20至40％(重)。玻璃纤维含量低于1％(重)时，其机械强度改善作用不足。另一方面，玻璃纤维含量高于60％(重)时，不仅模制品的表面状况变差，而且由于保持机械强度的热塑性树脂含量降低，其机械强度降低。虽然所述模制品的机械强度受玻璃纤维的平均直径和平均长度影响(如上所述)，但最主要地受玻璃纤维的长度分布影响。换言之，所述模制品中存在许多短纤维未必导致机械强度显著改善。其中存在较长的纤维使机械强度改善，但所述模制品中玻璃纤维的长度未必越长越好。例如，JP-A-3-243308公开一种模制品，其中存在至少50％(重)长度至少2mm的玻璃纤维。然而，不使用极低分子量的热塑性树脂，不能产生有此纤维长度的模制品。甚至所述模制品中包含长纤维时，热塑性树脂本身表现出低机械强度，因而不能得到高劲度高强度的模制品。即使可用商购热塑性树脂模塑，所得模制品的外观差，不值得作为商品。本专利技术模制品中的玻璃纤维要求长度不大于0.5mm的玻璃纤维含量为90至10％，长度为0.5至2mm的含量为10至90％，长度不小于2mm的含量为0至30％；优选长度不大于0.5mm的玻璃纤维含量为80至20％，长度为0.5至2mm的含量为20至80％，长度不小于2mm的含量为5至25％；更优选长度不大于0.5mm的玻璃纤维含量为60至25％，长度为0.5至2mm的含量为40至75％，长度不小于2mm的含量为5至20％。有以上玻璃纤维的长度分布，第一次可提供具有良好外观并有高劲度和高机械强度的模制品。长度不大于0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含玻璃纤维和热塑性树脂的热塑性树脂模制品，其中所述玻璃纤维的含量为１至６０％（重），所述纤维中长度不大于０．５ｍｍ的玻璃纤维含量为９０至１０％，长度为０．５至２ｍｍ的含量为１０至９０％，长度不小于２ｍｍ的含量为０至３０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：木下秀雄，大谷郁二，须田义和，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]