热塑性复合材料，制备热塑性复合材料的方法以及注塑产品技术

本发明专利技术提供了一种热塑性复合材料，一种用于制备热塑性复合材料的方法以及一种注塑产品。基于热塑性复合材料的总重量的100重量％计，热塑性复合材料包含35重量％至85重量％的热塑性树脂、5重量％至45重量％的非纤维素有机纤维、以及小于5重量％的量的中空玻璃微球。

Thermoplastic composites, methods of preparing thermoplastic composites and injection products

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热塑性复合材料，制备热塑性复合材料的方法以及注塑产品
本公开涉及热塑性复合材料制备的领域，并且具体地涉及热塑性复合材料，用于制备热塑性复合材料的方法，以及注塑产品。
技术实现思路
目前，在热塑性复合材料的制备领域中，迫切需要解决的技术问题是，在热塑性树脂填充高强度中空玻璃微球之后，难以获得同时具有低密度、高模量和高韧性(本文中被定义为具有通过ASTMD256测量的高冲击强度)全部的热塑性复合材料。因此，需要开发一种具有低密度、高模量和高韧性的新型热塑性复合材料，其能够由中空玻璃微球进行改性。为了解决上述问题，专利技术人已进行了深入且详细的研究。本公开的一个目的是提供一种用于使用高强度中空玻璃微球和非纤维素有机纤维填充热塑性树脂来制备复合材料的方法，通过该方法可制备具有低密度、高模量和高韧性的热塑性复合材料，并且当将超临界发泡技术引入注塑工艺中时，可进一步降低复合材料的密度，同时保持材料的其它机械性能。该方法尤其适用于轻质聚烯烃复合材料的制备和商业化。根据一个方面，本公开提供了一种热塑性复合材料，基于热塑性复合材料的总重量的100重量％计，其包含35重量％至85重量％的热塑性树脂、5重量％至45重量％的非纤维素有机纤维、以及小于5重量％的量的中空玻璃微球。根据另一方面，本公开提供了一种用于制备此类热塑性复合材料的方法。该方法包括：熔融混合热塑性树脂和中空玻璃微球以获得熔融混合物；以及将非纤维素有机纤维与熔融混合物混合并浸渍以获得热塑性复合材料，所述热塑性复合材料包含热塑性树脂、中空玻璃微球和非纤维素有机纤维。根据另一个方面，本公开提供了一种注塑产品，其包含已经过注塑的上述热塑性复合材料。根据另一个方面，本公开提供了一种注塑产品，其包含已经过超临界发泡注塑的上述热塑性复合材料。在一些实施方案中，根据本公开的技术解决方案具有以下优点中的一者或多者：(i)可制备具有低密度、高模量和高韧性的热塑性复合材料，以及(iii)当将超临界发泡技术引入注塑工艺中时，可进一步降低复合材料的密度，同时基本上保持材料的其它机械性能。在本申请中：诸如“一个”、“一种”、“该”和“所述”的术语并非旨在仅指单一实体，而是包括可用于说明的特定示例的一般类别。术语“一个”、“一种”和“该”可与术语“至少一个(种)”互换使用。后接列表的短语“包括(含)……中的至少一个(种)”是指包括(含)该列表中任何一个项目以及该列表中两个或更多个项目的任意组合。后接列表的短语“……中的至少一个(种)”是指该列表中任何一个项目或者该列表中两个或更多个项目的任意组合。除非另行指出，否则所有数值范围都包括端值以及端值之间的非整数值(例如1至5，包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。已总结了本公开的实施方案的各个方面和优点。以上
技术实现思路
并不旨在描述本公开的每个例示的实施方案或每种实施方式。附图说明图1是根据本公开的一个实施方案的示意图，其示出用于执行制备热塑性复合材料的方法的设备。具体实施方式填充有高强度中空玻璃微球的热塑性树脂可改善热收缩系数，增强材料的刚度，减少注塑循环时间，并降低材料的密度，并且已开始应用于例如汽车。然而，当使用由高强度中空玻璃微球改性的热塑性树脂时，由于引入高强度中空玻璃微球，热塑性树脂的机械性能(例如冲击强度、断裂伸长率和拉伸强度)通常将降低。热塑性复合材料在一个实施方案中，基于热塑性复合材料的总重量的100重量％计，本文所述的热塑性复合材料可包含35重量％至85重量％的热塑性树脂、5重量％至45重量％的非纤维素有机纤维、以及小于5重量％的量的中空玻璃微球。热塑性复合材料可采用热塑性树脂作为基体材料。例如，热塑性树脂可为选自以下中的一种或多种的热塑性树脂：聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、尼龙6、乙烯丙烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、乙烯丙烯二烯共聚物、乙烯丙烯辛烯共聚物、聚丁二烯、丁二烯共聚物、苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)、嵌段共聚物(例如，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物。这些共聚物中的一些被称为热塑性烯烃(TPO)和热塑性弹性体(TPE)。上述热塑性树脂的分子量没有特别限制，只要其能够满足用于制备热塑性材料的基本要求即可。例如，热塑性树脂可为聚丙烯。可用的可商购获得的热塑性树脂的示例包括得自中国的中石化有限公司(SinopecLimited,China)的PPK9026和PPK8003；得自韩国的SK公司(SKCorporation,SouthKorea)的PP3800、PP3520和PP3920；得自中国台湾的台湾化学纤维股份有限公司(FormosaChemicals&FibreCorporation,Taiwan,China)的PP3015；得自中国台湾的台塑公司(FormosaPlasticsCorporation,Taiwan,China)的PPK2051。在一些实施方案中，基于热塑性复合材料的总重量的100重量％计，热塑性树脂的含量可为35重量％至85重量％、35重量％至75重量％、40重量％至70或48重量％至70重量％。根据本公开的一个实施方案，将非纤维素有机纤维加入热塑性复合材料中以增加例如热塑性复合材料的模量和韧性。根据本公开的一些实施方案，非纤维素有机纤维为选自以下中的一种或多种：尼龙66纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚苯硫醚纤维、聚醚醚酮纤维和芳族聚酰胺纤维。非纤维素有机纤维还可选自其它液晶聚合物纤维。在一些实施方案中，非纤维素有机纤维为尼龙66纤维。上述非纤维素有机纤维的分子量没有特别限制，只要其能够满足用于制备热塑性材料的基本要求即可。根据本公开的一些实施方案，非纤维素有机纤维可以是直径为5μm至70μm、8μm至50μm或15μm至20μm的若干非纤维素有机纤维。可商购获得的非纤维素有机纤维包括PA(尼龙)66纤维T743(得自英威达中国有限公司(InvistaChinaCo.,Ltd))，其为尚未经过表面改性的直径为15μm至20μm的尼龙66纤维。根据本公开的一些实施方案，基于热塑性复合材料的总重量的100重量％计，非纤维素有机纤维的含量可为5重量％至45重量％、10重量％至40重量％、15重量％至35重量％、或甚至15重量％至30重量％。根据本公开的一些实施方案，非纤维素有机纤维的较高熔融峰值(如在差示扫描量热法或DSC中测量的)应比热塑性树脂的熔融峰值高为60℃或更多、70℃或更多、或甚至80℃或更多，以便实现本公开的用于获得具有高模量、高韧性和低密度的热塑性复合材料的目的。根据本公开的热塑性复合材料包含中空玻璃微球。根据本公开的一些实施方案，将中空玻璃微球加入热塑性复合材料中以降低热塑性复合材料的密度。在一些实施方案中，基于热塑性复合材料的总重量计，中空玻璃微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性复合材料，基于所述热塑性复合材料的总重量的100重量％计，其包含35重量％至85重量％的热塑性树脂、5重量％至45重量％的非纤维素有机纤维、以及小于5重量％的量的中空玻璃微球。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热塑性复合材料，基于所述热塑性复合材料的总重量的100重量％计，其包含35重量％至85重量％的热塑性树脂、5重量％至45重量％的非纤维素有机纤维、以及小于5重量％的量的中空玻璃微球。


2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料，其中所述热塑性树脂包括以下中的至少一种：聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、尼龙6、乙烯丙烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、乙烯丙烯二烯共聚物、乙烯丙烯辛烯共聚物、聚丁二烯、丁二烯共聚物、苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物。


3.根据权利要求1所述的热塑性复合材料，其中所述非纤维素有机纤维包括以下中的至少一种：尼龙66纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚苯硫醚纤维、聚醚醚酮纤维或芳族聚酰胺纤维。


4.根据权利要求1所述的热塑性复合材料，其中所述非纤维素有机纤维的较高熔融峰值比所述热塑性树脂的熔融峰值高60℃或更多。


5.根据权利要求1所述的热塑性复合材料，其中所述非纤维素有机纤维具有5μm至70μm的直径。


6.根据权利要求1所述的热塑性复合材料，其中所述中空玻璃微球具有在5μm至100μm范围内的粒径、在0.3g/cm3至0.8g/cm3范围内的密度和大于37.9MPa的压缩强度。


7.根据权利要求1所述的热塑性复合材料，其中所述热塑性复合材料还包含无机填料、增容剂、增韧剂或抗氧化剂中的至少一种。


8.根据权利要求7所述的热塑性复合材料，其中所选择的所述无机填料包括玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯静强，斯蒂芬·E·阿莫斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US