纤维增强的聚丙烯复合材料制造技术

技术编号:24324532 阅读:32 留言:0更新日期:2020-05-29 17:42
本发明专利技术涉及包含基于纤维素的纤维和基于聚合物的纤维的新的复合材料,还涉及用于制备复合材料的方法和由所述复合材料制成的成型制品。

Fiber reinforced polypropylene composite

【技术实现步骤摘要】
纤维增强的聚丙烯复合材料
本专利技术涉及包含基于纤维素的纤维和基于聚合物的纤维的新的复合材料,还涉及用于制备复合材料的方法和由所述复合材料制成的成型制品。
技术介绍
增强的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,发展趋势是减少材料中的碳足迹。这导致基于化石的传统热塑性塑料(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射成型的汽车内饰件而言,这种方法听起来很诱人,但是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,这对于木质纤维来说比其它天然纤维(例如大麻或亚麻)或人造纤维素纤维(例如)更为明显。相当高的平均粒度(大颗粒起到促进裂纹萌生的缺陷)和低长径比的不利组合带来中等至较差的机械性能曲线,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体,在添加已经处于低填料水平的木质纤维时,基础材料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/木质纤维复合材料的弹性体相的空化来提高冲击强度的努力导致改善的冲击强度(参见例如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要的聚乙烯的量是相当高的。因此,本领域仍然需要重量轻、易于加工并具有改善的韧性和刚度之间平衡的复合材料,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,该复合材料包含基于复合材料的总重量的25至92.5重量%的聚丙烯基础材料,聚丙烯基础材料具有根据ISO1133测量的在3.0至140.0g/10min的范围内的熔体流动速率MFR2(230℃,2.16kg),其中聚丙烯基础材料是i)多相丙烯共聚物(HECO),多相丙烯共聚物(HECO)包含(半结晶)聚丙烯(PP)作为基体,基体中分散有弹性体丙烯共聚物(EC);或者ii)丙烯均聚物(hPP);和基于复合材料的总重量的5至50重量%的基于纤维素的纤维(CF);和基于复合材料的总重量的2.5至25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,该复合材料具有在2.5至7.5%的范围内的断裂伸长率,其包含a)基于复合材料的总重量的25至92.5重量%的聚丙烯基础材料(PBM),聚丙烯基础材料(PBM)具有根据ISO1133测量的在3.0到140.0g/10min的范围内的熔体流动速率MFR2(230℃,2.16kg),其中聚丙烯基础材料(PBM)是i)多相丙烯共聚物(HECO),多相丙烯共聚物(HECO)包含(半结晶)聚丙烯(PP)作为基体,基体中分散有弹性体丙烯共聚物(EC);或者ii)丙烯均聚物(hPP);和b)基于复合材料的总重量的5至50重量%的基于纤维素的纤维(CF);和c)基于复合材料的总重量的2.5至25重量%的基于聚合物的纤维(PF),基于聚合物的纤维(PF)具有≥210℃的熔融温度,其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)]为至少2:1。在一个实施方案中,多相丙烯共聚物(HECO)具有a)在5.0至120.0g/10min的范围内的熔体流动速率MFR2(230℃,2.16kg),和/或b)基于多相丙烯共聚物(HECO)的总重量的15.0至50.0重量%的二甲苯冷可溶物(XCS)级分(25℃),和/或c)基于多相丙烯共聚物(HECO)的≤30.0mol%的共聚单体含量。在另一实施方案中,多相丙烯共聚物(HECO)的非晶级分(AM)具有a)基于多相丙烯共聚物(HECO)的非晶级分(AM)的在30.0至60.0mol%的范围内的共聚单体含量,和/或(b)在1.8至4.0dl/g的范围内的特性粘度(IV)。在又另一实施方案中,丙烯均聚物(hPP)具有a)在5.0至120.0g/10min的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)基于丙烯均聚物(hPP)的总重量的即低于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)选自由木材、亚麻、大麻(hem)、黄麻、稻草、大米、硬纸板、纸板、纸、纸浆、粗纤维素、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组成的组,和/或具有1至1200μm之间的体积力矩平均(volumemomentmean)(D[4.3])直径。在另一实施方案中,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)纤维和它们的混合物,优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维或聚乙烯醇(PVA)纤维。在又另一实施方案中,基于聚合物的纤维(PF)具有i)在10至30μm的范围内的纤维平均直径,和/或ii)3.0cN/dtex至17cN/dtex的韧度。在一个实施方案中,基于聚合物的纤维(PF)的根据ISO11357-3的熔融温度Tm比聚丙烯基础材料的根据ISO11357-3的熔融温度Tm高了≥42℃,优选高了42至200℃。在另一个实施方案中,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2.0至30.0的范围内,更优选在2.0至20.0的范围内,最优选在2.0至10.0的范围内。在又另一实施方案中,复合材料包含粘合促进剂(AP),优选以基于复合材料的总重量的0.1至6.0重量%的量包含粘合促进剂(AP)。在一个实施方案中,复合材料能够通过如本文所定义的方法获得。本专利技术还涉及用于制备如本文所定义的复合材料的方法,包括以下步骤:a)提供如本文所定义的聚丙烯基础材料(PBM),b)提供如本文所定义的基于纤维素的纤维(CF),c)提供如本文所定义的基于聚合物的纤维(PF),d)将步骤b)的基于纤维素的纤维(CF)与步骤a)的聚丙烯基础材料(PBM)熔融共混,以获得基于纤维素的纤维增强的聚丙烯基础材料,e)用步骤a)的聚丙烯基础材料(PBM)浸渍步骤c)的基于聚合物的纤维(PF),以获得基于聚合物的纤维增强的聚丙烯基础材料,f)将步骤d)中获得的基于纤维素的纤维增强的聚丙烯基础材料与步骤e)中获得的基于聚合物的纤维增强的聚丙烯基础材料共混,和g)将步骤f)中获得的共混物注射成型,其中步骤e)通过拉挤成型进行。根据本专利技术方法的一个实施方案,方法步骤d)通过挤出进行,优选在双螺杆挤出机中进行,和/或步骤c)的基于聚合物的纤维(PF)是连续纤维。根据本专利技术方法的另一实施方案,方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料,所述复合材料具有在2.5至7.5%的范围内的断裂伸长率,所述复合材料包含/na)基于所述复合材料的总重量的25至92.5重量%的聚丙烯基础材料,所述聚丙烯基础材料具有根据ISO 1133在230℃以2.16kg测量的在3.0到140.0g/10min的范围内的熔体流动速率MFR

【技术特征摘要】
20160803 EP 16182580.71.一种复合材料,所述复合材料具有在2.5至7.5%的范围内的断裂伸长率,所述复合材料包含
a)基于所述复合材料的总重量的25至92.5重量%的聚丙烯基础材料,所述聚丙烯基础材料具有根据ISO1133在230℃以2.16kg测量的在3.0到140.0g/10min的范围内的熔体流动速率MFR2,其中所述聚丙烯基础材料是
i)多相丙烯共聚物(HECO),所述多相丙烯共聚物(HECO)包含半结晶聚丙烯(PP)作为基体,所述基体中分散有弹性体丙烯共聚物(EC);或者
ii)丙烯均聚物(hPP);和
b)基于所述复合材料的总重量的5至50重量%的基于纤维素的纤维(CF);和
c)基于所述复合材料的总重量的2.5至25重量%的基于聚合物的纤维(PF),所述基于聚合物的纤维(PF)具有≥210℃的熔融温度,
其中所述基于纤维素的纤维(CF)和所述基于聚合物的纤维(PF)的重量比[(CF)/(PF)]在2.0至20.0的范围内。


2.根据权利要求1所述的复合材料,其中所述多相丙烯共聚物(HECO)具有
a)在230℃下以2.16kg测量的在5.0至120.0g/10min的范围内的熔体流动速率MFR2,和/或
b)基于所述多相丙烯共聚物(HECO)的总重量的在25℃下的15.0至50.0重量%的二甲苯冷可溶物(XCS)级分,和/或
c)基于所述多相丙烯共聚物(HECO)的≤30.0mol%的共聚单体含量。


3.根据权利要求1或2所述的复合材料,其中所述多相丙烯共聚物(HECO)的非晶级分(AM)具有
a)基于所述多相丙烯共聚物(HECO)的所述非晶级分(AM)的在30.0至60.0mol%的范围内的共聚单体含量,和/或
b)在1.8至4.0dl/g的范围内的特性粘度(IV)。


4.根据权利要求1或2所述的复合材料,其中所述丙烯均聚物(hPP)具有
a)在230℃下以2.16kg测量的在5.0至120.0g/10min的范围内的熔体流动速率MFR2,和/或
b)根据ISO11357-3测量的至少150℃的熔融温度,和/或
c)基于所述丙烯均聚物(hPP)的总重量的即低于4.5重量%的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:托马斯·卢默施托尔费尔迈克尔·哲贝克卢卡斯·索布查克克劳迪娅·普雷舒
申请(专利权)人:博里利斯股份公司
类型:发明
国别省市:奥地利;AT

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