玻璃填充的聚丙烯组合物制造技术

纤维增强热塑性组合物包括聚丙烯聚合物组分和纤维增强组分，该聚丙烯聚合物组分包括低流动级聚丙烯和高流动级聚丙烯。该纤维增强的热塑性组合物能够被真空成型。在另一方面，热塑性组合物包括包含聚丙烯的均聚物组分、共聚物组分、抗冲改性剂，以及阻燃剂组分和纤维增强组分中的一种或多种。热塑性组合物能够被真空成型。纤维增强的热塑性组合物可以成型为制品，例如用于电气部件的外壳，并且它可以对医用级清洁剂具有化学耐受性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】玻璃填充的聚丙烯组合物
本公开内容涉及玻璃填充的聚丙烯组合物、制品及制备其的方法。
技术介绍
通常将玻璃纤维添加到半结晶材料，诸如例如聚丙烯材料，以在极端温度下维持或改进尺寸稳定性。不幸地，玻璃纤维的添加也会导致降低的弹性。类似地，热塑性树脂中的长纤维增强物可以改进产品的冲击性能。然而，复合材料中长纤维的存在还会导致复合材料的不希望的脆性，这可能由于性能问题而限制其适用性。因此，对于可以提供改进的冲击强度性能和其它改进的性能——包括为医疗应用进行灭菌的能力——的的热塑性组合物和由其形成制品的方法仍然存在需要。本公开内容的组合物、制品和方法满足了这些需求和其他需求。
技术实现思路
本公开内容的方面涉及能够形成制品，例如手术托盘的纤维增强的热塑性聚合物组合物。因此，在第一方面，本公开内容包括一种纤维增强热塑性组合物，该纤维增强热塑性组合物包括聚丙烯聚合物组分和纤维增强组分。该热塑性组合物能够被真空成型为手术托盘。本公开内容的方面进一步涉及在加热器型材(heaterprofile)下由纤维增强的热塑性组合物形成的制品，该加热器型材被优化或配置用于在板(plaque)的周边处进行表面区域加热，从而中心热量使板变薄和通过侧壁的半径拉伸最小化，从而保持最大壁厚。这种加热器型材可以使用加压卤素加热器。具体实施方式传统上，纤维增强的热固性塑料已用于性能要求的应用，包括但不限于航空应用。然而，最近，医疗行业开始关注纤维填充的热塑性复合材料，因为它们的改进的延展性和抗冲击性、热成型性、更短的生产周期和可回收性。这些改进增加了制品符合政府法规的可能性。此外，这些改进具有成本效益，这一特征对医疗设备制造商而言可能是重要的。作为具体实例，制品可包括用于电子设备或电子部件的外壳。外壳可包括本文所描述的组合物。此外，外壳可以对某些溶剂和清洁剂——例如在医疗环境中使用的手术清洁剂——具有化学耐受性。为了获得热塑性基复合材料的最佳性能，使用用玻璃纤维(GF)增强的聚丙烯(PP)可能是期望的。这种GF-PP复合材料通常容易获得，因此使其非常经济，并且在应用中，例如在汽车保险杠和侧门支撑件中表现出改进的抗冲击性。GF-PP的性能可以通过PP、玻璃纤维和它们之间的界面的性质来确定。PP是半结晶热塑性塑料，其中结晶相在确定整个复合材料的宏观性质中起关键作用。结晶是主要取决于制造周期最后阶段的冷却速率的热力学过程。快速冷却对复合材料制造商肯定是有益的，因为可以减少总的加工时间。然而，重要的是要理解加热和冷却如何影响所得PP及其复合材料的机械性能。已经表明，冷却速率影响结晶度(结晶相与非晶相的比率)和形态(晶体，通常称为球晶的尺寸)两者。通常，提高冷却速率会降低纯均聚物PP及其复合材料中球晶的结晶度和尺寸两者。这些降低会影响GF-PP的机械性能：提高冷却速率可提高弯曲强度、面内剪切强度、失效应变、拉伸/开口(模式I)和面内剪切(模式II)断裂韧性。进一步表明，冷却速率也影响经典GF-PP的纤维-基质界面。失败的GF-PP层压板的扫描电子显微镜(SEM)观察揭示，快速冷却的样品中的大部分损坏发生在大块PP基质中，而缓慢冷却的样品中的损坏主要以纤维-基质剥离为特征。这些观察证实了单纤维拉拔试验的结果，该试验显示，在淬火PP中玻璃纤维的纤维-基质界面剪切强度(IFSS)高于在140摄氏度(℃)的停留温度(dwellingtemperature)下等温结晶的PP中玻璃纤维的纤维-基体界面剪切强度(IFSS)。此外，可以优化用于将热量施加到板以形成各种制品的机制。例如，加压卤素加热器可用于将热量施加到由本文所描述组合物形成的板上。加压卤素加热器可包括加压并产生高热的卤素气体。作为另一个实例，加热器可具有在1500和3000℃之间的最高操作温度和在0.80微米(μm)和2μm之间的最大强度。作为进一步的实例，加热器可具有约2700℃的最高操作温度和约0.90μm的最大强度。进一步，加热器型材可以被优化或配置用于在板的周边处进行表面区域加热，从而中心热量使板变薄和通过侧壁的半径拉伸最小化，从而保持最大壁厚。如上简述，本公开内容的方面提供了相对于常规的增强热塑性组合物表现出一种或多种改进的性能的纤维增强热塑性聚合物组合物。例如，所公开的纤维增强热塑性聚合物组合物可以表现出一种或多种改进的冲击性能、改进的延性破坏模式，并且可以表现出更柔软的触感或感觉以及相对低的表面光泽度。为此目的，如本领域普通技术人员将理解的，常规增强的热塑性材料通常包含已与玻璃增强纤维掺混的热塑性材料以赋予刚性并改进冲击强度，如通过例如拉伸强度和模量的普遍增加所证明的。然而，增强玻璃纤维的添加通常也会降低热塑性材料的弹性性能，如通过例如降低的延展性或拉伸伸长率或应变所证明的。如上所述，所公开的组合物包含热塑性聚合物组分。热塑性聚合物组分包含至少一种热塑性聚合物。在一方面，热塑性聚合物组分可包含单一的热塑性聚合物材料，或可选地，在另一方面，可包含两种或更多种不同的热塑性聚合物材料的掺混物。热塑性聚合物组分可包含适用于组合物或预期应用的任何热塑性聚合物或聚合物的混合物。根据一些方面，热塑性聚合物组分包含聚丙烯聚合物组分。例如，在一些方面，聚丙烯组分可包含聚丙烯均聚物。根据示例性非限制性方面，适用于本文公开和描述的组合物和方法的商业上可获得的聚丙烯均聚物是可从IneosTechnologies获得的InnoveneTMH20H级聚丙烯。当在230℃的温度和2.16千克(kg)的载荷下测量时，InnoveneTMH20H级聚丙烯的熔体流动指数(MFI)为约20克/10分钟(g/10min)。在仍进一步的示例性和非限制性方面，可以使用低流动级热塑性聚合物和高流动级热塑性聚合物中的一种或多种。通常，低流动级热塑性聚合物可以被描述为当在230℃的温度和2.16kg的载荷下测量时具有小于20g/10min的MFI的热塑性聚合物，并且高流动级热塑性聚合物可以被描述为在230℃的温度和2.16kg的载荷下测量时具有大于或等于20g/10min的MFI的热塑性聚合物。在一个方面，低流动性PP可包括4042聚丙烯树脂(BamburgerPolymers,Inc.，当在230℃的温度和2.16kg载荷下测量时，MFI为约4g/10min)和高流动性PP可包括4082聚丙烯树脂(BamburgerPolymers,Inc.，当在230℃的温度和2.16kg的载荷下测量时，MFI为约35g/10min)。作为实例，4042低流动性PP和4082高流动性PP的掺混物可以(与或不与其他组分/添加剂)混合来产生聚丙烯，当在210℃的温度和5kg的载荷下测量时该聚丙烯具有在14和18g/10min之间的MFR。一种或多种低流动性和高动性材料的载荷可包括相对于PP掺混物的30％的高流动性材料和70％的低流动性材料，以及50％低流动性材料与30％高流动性材料，包括剩余的20％的添加剂和其他组分，产生100％wt的总的掺混的组合物。可选地，聚丙烯组分可包含聚丙烯共聚物。热塑性聚合物组分可以任何期望的量存在于组合物中。然而，在一些方面，热塑性聚合物组分可以以在组合物的约10重量百分比(wt.％)至90wt.％的范围中的量存在于组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强的热塑性组合物，其包括：a)包括低流动级聚丙烯和高流动级聚丙烯的聚丙烯聚合物组分；和b)纤维增强组分，其中所述纤维增强的热塑性组合物能够被真空成型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.20 US 62/364,6671.一种纤维增强的热塑性组合物，其包括：a)包括低流动级聚丙烯和高流动级聚丙烯的聚丙烯聚合物组分；和b)纤维增强组分，其中所述纤维增强的热塑性组合物能够被真空成型。2.根据权利要求1所述的纤维增强的热塑性组合物，其包括：a)10至80重量％的所述聚丙烯聚合物组分；和b)20至90重量％的所述纤维增强组分。3.根据权利要求1-2中任一项所述的纤维增强热塑性组合物，其中当在210℃的温度下和5kg的载荷下测量时，所述纤维增强热塑性组合物具有在14和18g/10min之间的熔体流动速率(MFR)。4.根据权利要求1-3中任一项所述的纤维增强的热塑性组合物，其中所述真空成型包括加热器型材，所述加热器型材配置成在由所述纤维增强的热塑性组合物形成的板的周边处加热表面区域。5.根据权利要求4所述的纤维增强的热塑性组合物，其中所述加热器型材通过加压卤素加热器施加。6.根据权利要求1-5中任一项所述的纤维增强的热塑性组合物，其中所述聚丙烯聚合物组分包含聚丙烯均聚物。7.根据权利要求1-5中任一项所述的纤维增强的热塑性组合物，其中所述聚丙烯聚合物组分包含聚丙烯共聚物。8.根据权利要求1-7中任一项所述的纤维增强热塑性组合物，其中所述纤维增强组分包含玻璃纤维。9.根据权利要求8所述的纤维增强的热塑性组合物，其中所述纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·M·劳林，C·L·米尔恩，R·M·费伯，M·南迪，C·J·J·马斯，H·琼，M·摩尼如扎门，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL