耐气候性纤维增强的丙烯组合物制造技术

提供了一种包含聚合物基质的纤维增强聚合物组合物，所述聚合物基质含有丙烯聚合物。所述聚合物基质构成所述组合物的约20重量％至约90重量％，并且所述组合物还包含多条分布在所述聚合物基质内的长增强纤维，其中所述纤维构成所述组合物的约10重量％至约60重量％。此外，所述组合物还包含稳定剂体系，所述体系包含位阻酚抗氧化剂、亚磷酸酯抗氧化剂和硫酯抗氧化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐气候性纤维增强的丙烯组合物相关申请本申请要求(2018年3月2日提交的)美国申请序列号62/637,675的优先权，所述专利以其全文引用的方式并入本文。专利技术背景汽车组件一般包含各种聚合材料。例如，汽车内部组件中通常采用聚丙烯材料。但在汽车组件中尝试使用这类材料时，制造商面临的普遍问题之一是在暴露于高温或紫外光时材料趋向于展现差的性能。为了帮助开发更“耐气候”的材料，已作出将稳定化体系并入组合物的各种尝试。不幸的是，迄今为止没有一种体系显示令人满意的性能。因而，目前需要在暴露于高温和/或紫外光后能够更好地保持稳定方面耐气候的聚合物组合物。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方案，公开了一种包含聚合物基质的纤维增强聚合物组合物，聚合物基质含有丙烯聚合物。聚合物基质构成组合物的约20重量％至约90重量％，并且组合物还包含多条分布在聚合物基质内的长增强纤维，其中纤维构成组合物的约10重量％至约60重量％。此外，组合物还包含稳定剂体系，该体系包含位阻酚抗氧化剂、亚磷酸酯抗氧化剂和硫酯抗氧化剂。根据本专利技术的另一个实施方案，公开了一种用于纤维增强聚合物组合物中的稳定剂体系。稳定剂体系包含位阻酚抗氧化剂、亚磷酸酯抗氧化剂和硫酯抗氧化剂，其中体系内亚磷酸酯抗氧化剂与位阻酚抗氧化剂的重量比为约1:1至约5:1，体系中硫酯抗氧化剂与位阻酚抗氧化剂的重量比为约2:1至约10:1，并且硫酯抗氧化剂与位阻酚抗氧化剂的重量比为约2:1至约10:1。本专利技术的其他特征和方面于下文更详细地阐述。>附图简述更具体而言，本专利技术的完整和实现性公开内容、包括对本领域技术人员的最佳模式阐述于说明书的其余部分、包括对附图的引用中，在附图中：图1是可用来形成本专利技术的纤维增强聚合物组合物的系统的一个实施方案的示意性图示；并且图2是图1中所示系统中可采用的浸渍模头的截面图。本说明书和附图中对附图标记的重复使用意图表示本专利技术的相同或类似的特征或要素。代表性实施方案的详细描述本领域普通技术人员要理解的是，所呈现的论述仅为对示例性实施方案的描述，并且不意图限制本专利技术的更广泛方面。一般而言，本专利技术涉及一种用于成形部件(例如注塑部件)中的耐气候性纤维增强组合物，该组合物即使在暴露于各种条件(例如高温)后也能够展现良好的性能。更具体而言，组合物含有多条分布在含有丙烯聚合物的聚合物基质内的长增强纤维。长纤维可例如构成组合物的约10重量％至约60重量％，在一些实施方案中约15重量％至约55重量％，且在一些实施方案中约20重量％至约50重量％。同样地，聚合物基质通常构成组合物的约20重量％至约90重量％，在一些实施方案中约35重量％至约85重量％，且在一些实施方案中约50重量％至约80重量％。组合物还含有包括各种抗氧化剂的协同性共混物的稳定剂体系，该体系包括位阻酚抗氧化剂、亚磷酸酯抗氧化剂和硫酯抗氧化剂。通过对这些组分中每一者的特定性质和浓度进行选择性控制，本专利技术人已发现所得组合物能在力学性质上展现极佳的稳定性，甚至在暴露于高温后也是如此。例如，组合物初始可展现根据ISO测试号179-1:2010(技术上等同于ASTMD256-10e1)在23℃测量的高于约15kJ/m2、在一些实施方案中约20至约80kJ/m2和在一些实施方案中约30至约60kJ/m2的Charpy无切口冲击强度。初始拉伸和挠曲力学性质也可为良好的。例如，组合物可展现约20至约300MPa、在一些实施方案中约30至约200MPa和在一些实施方案中约40至约150MPa的拉伸强度；约0.5％或更高、在一些实施方案中约0.6％至约5％和在一些实施方案中约0.7％至约2.5％的拉伸断裂应变；和/或约3,500MPa至约20,000MPa、在一些实施方案中约4,000MPa至约15,000MPa和在一些实施方案中约5,000MPa至约10,000MPa的拉伸模量。拉伸性质可根据ISO测试号527-1:2012(技术上等同于ASTMD638-14)在23℃或80℃测定。组合物还可展现约50至约500MPa、在一些实施方案中约80至约400MPa和在一些实施方案中约100至约250MPa的初始挠曲强度，和/或约2000MPa至约20,000MPa、在一些实施方案中约3,000MPa至约15,000MPa和在一些实施方案中约4,000MPa至约10,000MPa的挠曲模量。挠曲性质可根据ISO测试号178:2010(技术上等同于ASTMD790-15e2)在23℃或80℃测定。但值得注意地，本专利技术人还已发现纤维增强组合物在高温下对老化高度不敏感。例如，由纤维增强组合物形成的部件可在具有约100℃或更高、在一些实施方案中约120℃至约200℃和在一些实施方案中约130℃至约180℃(例如150℃)的温度的气氛中持续约100小时或更长、在一些实施方案中约300小时至约3000小时和在一些实施方案中约400小时至约2500小时(例如约1,000小时)的时间段而老化。即使在老化后，力学性质(例如冲击强度、拉伸性质和/或挠曲性质)也可保持在上述范围内。例如，在150℃持续1,000小时“老化”后特定力学性质(例如Charpy无切口冲击强度、挠曲强度等)与这种老化前初始力学性质之比可为约0.6或更高，在一些实施方案中约0.7或更高，且在一些实施方案中约0.8至1.0。例如，在一个实施方案中，在高温(例如150℃)下1,000小时老化后，部件可展现根据ISO测试号179-1:2010(技术上等同于ASTMD256-10e1)在23℃的温度下测量的高于约15kJ/m2、在一些实施方案中约20至约80kJ/m2和在一些实施方案中约30至约60kJ/m2的Charpy无切口冲击强度。例如，在高温气氛(例如150℃)下1,000小时老化后，部件还可展现根据ISO测试号178:2010(技术上等同于ASTMD790-15e2)在23℃的温度下测量的约50至约500MPa、在一些实施方案中约80至约400MPa和在一些实施方案中约100至约250MPa的挠曲强度。同样地，在高温气氛(例如150℃)下1,000小时老化后，部份可展现如根据ISO测试号527-1:2012(技术上等同于ASTMD638-14)在23℃的温度下测定的约20至约300MPa、在一些实施方案中约30至约200MPa和在一些实施方案中约40至约150MPa的拉伸强度。类似地，本专利技术人已发现纤维增强组合物对紫外光高度不敏感。例如，由纤维增强组合物形成的部件可暴露于一个或多个循环的紫外光。例如，在一个实施方案中，试样可经受十个循环(2800kJ/m2或每循环280kJ/m2)。即使在这种暴露后，力学性质(例如冲击强度、拉伸性质和/或挠曲性质)和这类性质之比也可保持在上述范围内。现将更详细描述本专利技术的各种实施方案。I.聚合物基质A.丙烯聚合物聚合物基质充当组合物的连续相并且含有一种或多种丙烯聚合物。一般可采用各种丙烯聚合物或丙烯聚合物的组合中的任何者，诸如丙烯均聚物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纤维增强聚合物组合物，其包含：/n聚合物基质，其含有丙烯聚合物和抗静电剂，其中所述聚合物基质构成所述组合物的约20重量％至约90重量％；/n多条分布在所述聚合物基质内的长增强纤维，其中所述纤维构成所述组合物的约10重量％至约60重量％；和/n稳定剂体系，其包含位阻酚抗氧化剂、亚磷酸酯抗氧化剂和硫酯抗氧化剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180302 US 62/637,6751.纤维增强聚合物组合物，其包含：
聚合物基质，其含有丙烯聚合物和抗静电剂，其中所述聚合物基质构成所述组合物的约20重量％至约90重量％；
多条分布在所述聚合物基质内的长增强纤维，其中所述纤维构成所述组合物的约10重量％至约60重量％；和
稳定剂体系，其包含位阻酚抗氧化剂、亚磷酸酯抗氧化剂和硫酯抗氧化剂。


2.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述亚磷酸酯抗氧化剂与所述位阻酚抗氧化剂的重量比为约1:1至约5:1。


3.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述硫酯抗氧化剂与所述位阻酚抗氧化剂的重量比为约2:1至约10:1。


4.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述硫酯抗氧化剂与所述位阻酚抗氧化剂的重量比为约2:1至约10:1。


5.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述位阻酚抗氧化剂以约0.01至约1重量％的量存在于所述组合物内。


6.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述位阻酚抗氧化剂具有以下通用结构(IV)、(V)和(VI)中的一者：






其中，
a、b和c独立地为1至10；
R8、R9、R10、R11和R12独立地选自氢、C1至C10烷基和C3至C30支链烷基；并且
R13、R14和R15独立地选自由以下通用结构(VII)和(VIII)中的一者表示的结构部分：



其中，
d为1至10；并且
R16、R17、R18和R19独立地选自氢、C1至C10烷基和C3至C30支链烷基。


7.根据权利要求6所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述位阻酚抗氧化剂具有所述通用结构(VI)。


8.根据权利要求7所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述位阻酚抗氧化剂包括三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)-异氰脲酸酯。


9.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述亚磷酸酯抗氧化剂以约0.02至约2重量％的量存在于所述组合物内。


10.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述亚磷酸酯抗氧化剂为具有以下通用结构(IX)的芳基二亚磷酸酯：



其中，
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10独立地选自氢、C1至C10烷基和C3至C30支链烷基。


11.根据权利要求10所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述芳基二亚磷酸酯包括双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，或它们的组合。


12.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述硫酯抗氧化剂以约0.04至约4重量％的量存在于所述组合物内。


13.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述硫酯抗氧化剂为具有以下通用结构的硫代羧酸酯：
R11-O(O)(CH2)x-S-(CH2)y(O)O-R12
其中，
x和y独立地为1至10；并且
R11和R12独立地选自直链或支链的C6至C30烷基。


14.根据权利要求13所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述硫代羧酸酯为硫代二丙酸二硬脂酯，硫代二丙酸二月桂酯，硫代二丙酸二-2-乙基己酯，硫代二丙酸二异癸酯，或它们的组合。


15.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述聚合物基质含有丙烯均聚物，丙烯/α-烯烃共聚物，或它们的组合。


16.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·H·约翰逊，D·格林斯坦纳，
申请(专利权)人：提克纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US