纤维增强聚丙烯复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种新型复合材料，其包含基于纤维素的纤维和基于聚合物的纤维，以及涉及由所述复合材料制成的模制品。

Fiber reinforced polypropylene composites

The present invention relates to a novel composite material, which comprises cellulose-based fibers and polymer-based fibers, and a mold product made of the composite material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维增强聚丙烯复合材料
本专利技术涉及一种新型复合材料，其包含基于纤维素的纤维和基于聚合物的纤维，以及涉及由所述复合材料制成的模制品。
技术介绍
增强复合材料是众所周知的并且经常应用于汽车工业中。在汽车工业中，趋向于减少材料的碳足迹。这导致传统的基于化石的热塑性塑料(例如聚丙烯)与从天然纤维或木材获得的可再生增强材料的组合。对于可见和不可见应用的注塑汽车内饰部件而言，这种方法听起来很诱人，但是有几个障碍可能会阻碍它们的成功使用。一个主要缺点是，这种复合材料的冲击强度差，对于木纤维来说甚至比其它天然纤维(如大麻或亚麻)或人造纤维素纤维(如)更为明显。相当高的平均粒径(大颗粒作为促进裂纹萌生的缺陷)和低纵横比的不利组合导致中等至差的机械性能曲线，特别是当涉及冲击强度时。即使在这种复合材料中使用具有高橡胶含量的多相聚丙烯共聚物作为基质，在添加已经处于低填料水平的木纤维时，基材的优异冲击强度也会劣化。通过向这种复合材料中添加特定的聚乙烯，来抑制PP/木纤维复合材料的弹性体相的空化，从而提高冲击强度，该努力获得了改善的冲击强度(参见，例如，本申请人的未公开的欧洲专利申请15181060.3)，但是获得显著效果所需的聚乙烯的量相当高。因此，本领域仍然需要重量轻、易于加工并具有改善的断裂伸长率和韧性的复合材料，特别是与仅包含基于纤维素的纤维(CF)作为增强纤维材料的复合材料相比。
技术实现思路
本专利技术的发现是提供一种复合材料，所述复合材料包含：在复合材料总重量中占50～94重量％的聚丙烯基材，所述聚丙烯基材根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)在3.0～140.0g/10min范围内，其中，所述聚丙烯基材是i)多相丙烯共聚物(HECO)，其包含分散有弹性体丙烯共聚物(EC)的(半结晶)聚丙烯(PP)作为基质；或ii)丙烯均聚物(hPP)；以及在复合材料总重量中占5～30重量％的基于纤维素的纤维(CF)；以及在复合材料总重量中占1～20重量％的基于聚合物的纤维(PF)。因此，本专利技术特别涉及一种复合材料，包含：a)在复合材料总重量中占50～94重量％的聚丙烯基材，所述聚丙烯基材根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)在3.0～140.0g/10min范围内，其中，所述聚丙烯基材是：i)多相丙烯共聚物(HECO)，其包含分散有弹性体丙烯共聚物(EC)的(半结晶)聚丙烯(PP)作为基质；或ii)丙烯均聚物(hPP)；和b)在复合材料总重量中占5～30重量％的基于纤维素的纤维(CF)；和c)在复合材料总重量中占1～20重量％的基于聚合物的纤维(PF)，所述基于聚合物的纤维(PF)的熔融温度为210℃以上。在一个实施方案中，多相丙烯共聚物(HECO)具有a)在5.0～120.0g/10min范围内的熔体流动速率MFP2(230℃，2.16kg)，和/或b)在多相丙烯共聚物(HECO)总重量中占15.0～50.0重量％的二甲苯冷可溶(XCS)部分(25℃)，和/或c)在多相丙烯共聚物(HECO)中为30.0摩尔％以下的共聚单体含量。在另一个实施方案中，多相丙烯共聚物(HECO)的非晶部分(AM)具有a)在多相丙烯共聚物(HECO)的非晶部分(AM)中为30.0～60.0摩尔％范围内的共聚单体含量，和/或b)在1.8～4.0dl/g范围内的特性粘度(IV)。在另一个实施方案中，丙烯均聚物(hPP)具有a)在5.0～120.0g/10min范围内的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)，和/或b)根据ISO11357-3测量的至少150℃的熔融温度，和/或c)在丙烯均聚物(hPP)总重量中为低于4.5重量％的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。在一个实施方案中，基于纤维素的纤维(CF)选自木材、亚麻、大麻(hem)、黄麻、秸杆、稻、硬质纤维板、纸板、纸、纸浆、原纤维素(rawcellulose)、纤维素、乙酸纤维素、三乙酸纤维素、丙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素(HPC)、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素(CMC)，以及任何它们的混合物。在另一个实施方案中，基于纤维素的纤维(CF)的体积矩平均(volumemomentmean)(D[4.3])直径为1～1200μm。在另一个实施方案中，基于聚合物的纤维(PF)选自聚乙烯醇(PVA)纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚酰胺(PA)纤维及它们的混合物，优选聚乙烯醇(PVA)纤维。在一个实施方案中，基于聚合物的纤维(PF)具有i)在10～30μm范围内的纤维平均直径，和/或ii)0.4N/tex～1.7N/tex的韧度。在一个实施方案中，基于聚合物的纤维(PF)根据ISO11357-3的熔融温度Tm为42℃以上，优选42～200℃，高于聚丙烯基材根据ISO11357-3的熔融温度Tm。在另一个实施方案中，复合材料不含密度为935～970kg/m3的聚乙烯(PE)。在一个实施方案中，复合材料包含助粘剂(AP)，以复合材料总重量计，优选助粘剂(AP)含量为0.1～6.0重量％。在另一个实施方案中，助粘剂(AP)选自酸改性的聚烯烃、酸酐改性的聚烯烃和改性的苯乙烯嵌段共聚物。在另一个实施方案中，助粘剂(AP)是马来酸酐官能化的聚丙烯。本专利技术还涉及包含本专利技术中定义的复合材料的模制品。模制品优选为汽车制品。现在更详细地定义本专利技术。具体实施方式复合材料如上所述，复合材料必须包含聚丙烯基材、基于纤维素的纤维(CF)和基于聚合物的纤维(PF)。此外，复合材料可包括助粘剂(AP)、α成核剂(NU)和/或添加剂(A)。在一个实施方案中，复合材料包含助粘剂(AP)。在该实施方案中，基于复合材料的总重量，优选聚丙烯基材、基于纤维素的纤维(CF)、基于聚合物的纤维(PF)和助粘剂(AP)一起构成复合材料的至少80重量％，更优选至少85重量％，更优选至少90重量％，如至少95重量％。因此，在一个具体实施方案中，复合材料由聚丙烯基材、基于纤维素的纤维(CF)、基于聚合物的纤维(PF)、助粘剂(AP)和可选的α成核剂(NU)和/或添加剂(A)组成。在一个优选的实施方案中，基于纤维素的纤维(CF)和基于聚合物的纤维(PF)的重量比[(CF)/(PF)]在0.25～30.0范围内，更优选在1.0～20.0范围内，更优选在2.0～10.0范围内。作为前段的替代或补充，优选聚丙烯基材(PBM)和基于纤维素的纤维(CF)的重量比[(PBM)/(CF)]在0.25～30.0范围内，更优选在0.5～20.0范围内，更优选在1.25～10.0范围内，如在2.5～4.3范围内。作为前段的替代或补充，优选聚丙烯基材(PBM)和基于聚合物的纤维(PF)的重量比[(PBM)/(PF)]在2.5～94.0范围内，更优选在5.0～19.8范围内，更优选在11.2～17.8范围内，如在12.2～16.8范围内。在一个优选的实施方案中，基于复合材料的总重量，基于纤维素的纤维(CF)和基于聚合物的纤维(PF)的总重量在6.0～50.0重量％范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.复合材料，包含：a)在复合材料总重量中占50～94重量％的聚丙烯基材，所述聚丙烯基材根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)在3.0～140.0g/10min范围内，其中，所述聚丙烯基材是：i)多相丙烯共聚物(HECO)，其包含分散有弹性体丙烯共聚物(EC)的(半结晶)聚丙烯(PP)作为基质；或ii)丙烯均聚物(hPP)；b)在复合材料总重量中占5～30重量％的基于纤维素的纤维(CF)；和c)在复合材料总重量中占1～20重量％的基于聚合物的纤维(PF)，所述基于聚合物的纤维(PF)的熔融温度为210℃以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.29 EP 16176871.81.复合材料，包含：a)在复合材料总重量中占50～94重量％的聚丙烯基材，所述聚丙烯基材根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)在3.0～140.0g/10min范围内，其中，所述聚丙烯基材是：i)多相丙烯共聚物(HECO)，其包含分散有弹性体丙烯共聚物(EC)的(半结晶)聚丙烯(PP)作为基质；或ii)丙烯均聚物(hPP)；b)在复合材料总重量中占5～30重量％的基于纤维素的纤维(CF)；和c)在复合材料总重量中占1～20重量％的基于聚合物的纤维(PF)，所述基于聚合物的纤维(PF)的熔融温度为210℃以上。2.根据权利要求1所述的复合材料，其中，多相丙烯共聚物(HECO)具有：a)在5.0～120.0g/10min范围内的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)，和/或b)在多相丙烯共聚物(HECO)总重量中占15.0～50.0重量％的二甲苯冷可溶(XCS)部分(25℃)，和/或c)在多相丙烯共聚物(HECO)中为30.0摩尔％以下的共聚单体含量。3.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，多相丙烯共聚物(HECO)的非晶部分(AM)具有：a)在多相丙烯共聚物(HECO)的非晶部分(AM)中为30.0～60.0摩尔％范围内的共聚单体含量，和/或b)在1.8～4.0dl/g范围内的特性粘度(IV)。4.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，丙烯均聚物(hPP)具有：a)在5.0～120.0g/10min范围内的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)，和/或b)根据ISO11357-3测量的至少150℃的熔融温度，和/或c)在丙烯均聚物(hPP)总重量中为低于4.5重量％的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。5.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，基于纤维素的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·卢默斯托弗，M·耶拉贝克，L·索布查克，A·海德尔，
申请(专利权)人：北欧化工公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT