UV稳定的纤维增强聚合物组合物制造技术

提供了一种纤维增强聚合物组合物，其包含聚合物基体、稳定剂体系和分布在聚合物基体内的多个长增强纤维。稳定剂体系包含抗氧化剂、紫外光稳定剂和包含碳颗粒的碳材料。聚合物组合物限定了表面，根据SAE J2527_2017092，在以2500kJ/m2的总曝光水平暴露于UV光后，该表面表现出约0.6至约3的ΔE值。表现出约0.6至约3的ΔE值。表现出约0.6至约3的ΔE值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】UV稳定的纤维增强聚合物组合物
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求申请日为2020年12月16日的美国临时专利申请63/126,028号的申请权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术介绍

[0003]长纤维增强聚合物组合物通常用于模制部件以提供改进的机械性能。通常，此类组合物通过涉及将聚合物通过浸渍模具挤出到多个连续长度的增强纤维上的方法来形成。聚合物和增强纤维被拉扯通过模具，使树脂完全浸渍单个纤维束。尽管它们有好处，但当制造商在某些产品应用(例如汽车零件)中尝试使用此类材料时面临的常见问题之一是，由于存在未润湿的纤维束、零件表面的纤细纤维、可见的流线、降解的材料等，它们往往会出现表面缺陷。这种颜色缺陷在暴露于紫外光后会变得特别明显，并导致零件颜色发生不良变化。因此，目前需要一种尤其是在暴露于紫外光之后具有改进的表观和颜色稳定性的纤维增强聚合物组合物。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的一个实施例，公开了一种纤维增强聚合物组合物，其包含：聚合物基体；包含抗氧化剂、紫外光稳定剂和包含碳颗粒的碳材料的稳定剂体系；以及分布在聚合物基体内的多个长增强纤维。聚合物基体包含热塑性聚合物，并且聚合物基体占组合物的约30wt.％至约90wt.％。纤维占组合物的约10wt.％至约70wt.％。此外，聚合物组合物限定了表面，根据SAE J2527_2017092，所述表面在暴露于总曝光水平为2500kJ/m2的UV光后表现出约0.6至约3的ΔE值，所述ΔE值根据以下等式确定：
[0005]ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
[0006]其中，ΔL*为UV暴露前表面的亮度值L*减去UV暴露后表面的亮度值L*，Δa*为UV暴露前表面的红/绿轴值a*减去UV暴露后表面的红/绿轴值a*；Δb*为UV暴露前表面的黄/蓝轴值b*减去UV暴露后表面的黄/蓝轴值b*，其中L*、a*和b*是根据ASTM D2244
‑
16使用CIELAB单位计算的。
[0007]本专利技术的其他特征和方面在下面更详细地阐述。
附图说明
[0008]在包括参考附图的说明书的其余部分中，更具体地阐述了包括对本领域技术人员而言的最佳实施方式在内的本公开的完整且可行的公开，其中：
[0009]图1是可用于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例的示意图；
[0010]图2是可用于图1所示系统的浸渍模具的横截面图。
[0011]图3是汽车内饰的一个实施例的透视图，该汽车内饰可以包含一个或多个由本专利技术的纤维增强聚合物组合物形成的部件；以及
[0012]图4是图3所示且可由本专利技术的纤维增强聚合物组合物形成的门模块的透视图。
[0013]在本说明书和附图中，重复使用的附图标记旨在表示本专利技术中相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
[0014]本领域普通技术人员将理解，本文的讨论仅仅是描述示例性实施方式，不意在限制本专利技术的更宽泛的方面。
[0015]一般而言，本专利技术涉及一种用于成型部件(例如，模制部件)的纤维增强组合物，其包含分布在聚合物基体中的多个长增强纤维。例如，长纤维可以占组合物的约10wt.％至约70wt.％，在一些实施例中约15wt.％至约65wt.％，在一些实施例中约20wt.％至约60wt.％。同样，聚合物基体通常占组合物的约30wt.％至约90wt.％，在一些实施例中约35wt.％至约85wt.％，并且在一些实施例中约40wt.％至约80wt.％。该组合物还包含稳定剂体系，该体系包括抗氧化剂、UV稳定剂和碳材料的协同组合。
[0016]通过对这些组分中每一种组分的特定性质和浓度的选择性控制，本专利技术人发现所得组合物即使在暴露于紫外光之后也可以能够保持其颜色。这种UV颜色稳定性可以通过用分光光度计测量暴露于紫外光(例如，总暴露水平为1250小时或2500kJ/m2)之前和之后的组合物(或由其形成的成型部件)的表面的吸光度来量化。可以根据SAE J2527_2017092(外部循环)使用氙弧老化计(例如，Ci4000)提供紫外光，其采用如下光循环和暗循环：无喷雾光照40分钟，有正面标本喷雾光照20分钟，无喷雾光照60分钟，背面标本喷雾黑暗60分钟。光循环在0.55W/m2辐照、70℃黑板温度和50％相对湿度下进行，暗循环在38℃黑板温度和95％相对湿度下进行。可以使用分光光度计(例如DataColor 600)进行颜色测量，并且可以根据ASTM D2244
‑
16在光源D65、10
°
观察者(包括高光模式)下使用CIELAB单位计算颜色坐标。该方法定义了三个颜色坐标L*、a*和b*，对应于基于颜色感知对立理论的感知颜色的三个特征，并且定义如下：
[0017]L*＝亮度值，范围从0到100，其中0＝黑色，100＝白色；
[0018]a*＝红/绿轴，范围从
‑
150到100；正值呈红色，负值呈绿色；以及
[0019]b*＝黄/蓝轴，范围从
‑
100到100；正值呈黄色，负值呈蓝色。
[0020]由于CIELAB颜色空间在某种程度上在视觉上一致，因此可以使用以下等式计算代表人类所感知的两种颜色(例如，在UV老化前和老化后，未清洗)之间的总绝对色差的delta值(ΔE)：
[0021]ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
[0022]其中，ΔL*为UV暴露前表面的亮度值减去UV暴露后表面的亮度值，Δa*为UV暴露前表面的红/绿轴值减去UV暴露后表面的红/绿轴值；Δb*为UV暴露前表面的黄/蓝轴值减去UV暴露后表面的黄/蓝轴值。在CIELAB颜色空间中，每个ΔE单位大约等于两种颜色之间“刚好可察觉”的差异，因此对于可用于表达颜色差异的客观的与设备无关的颜色规范体系来说是一个很好的衡量标准。根据SAEJ2527_2017092，在以2500kJ/m2的总曝光水平暴露于紫外光后，本专利技术的聚合物组合物(或由其形成的成型部件)的表面可例如表现出约0.6至约3、在一些实施例中约0.7至约2.5、在一些实施例中约0.8至约2并且在一些实施例中约0.9至约1.4的ΔE值。
[0023]通常，认为在暴露于紫外光后具有这种稳定表面外观的组合物不会也具有良好的机械性能。然而，本专利技术人已发现聚合物组合物能够保持优异的机械性能。例如，聚合物组合物可以表现出根据ISO测试号179
‑
1:2010(技术上等同于ASTM D256
‑
10e1)在不同温度(例如
‑
30℃、23℃或80℃)下所测定的约15kJ/m2或更大、在一些实施例中约20kJ/m2至约80kJ/m2以及在一些实施例中约30kJ/m2至约60kJ/m2的夏比缺口冲击强度。拉伸和弯曲机械性能也可以是好的。例如，聚合物组合物可以表现出：约20MPa至约300MPa，在一些实施例中为约30MPa至约200本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种纤维增强聚合物组合物，包括：包含热塑性聚合物的聚合物基体，其中所述聚合物基体占所述组合物的约30wt.％至约90wt.％；包含抗氧化剂、紫外光稳定剂和包含碳颗粒的碳材料的稳定剂体系；和分布在所述聚合物基体内的多个长增强纤维，其中所述纤维占所述组合物的约10wt.％至约70wt.％；其中，所述聚合物组合物限定了表面，根据SAE J2527_2017092，所述表面在暴露于总曝光水平为2500kJ/m2的UV光后表现出约0.6至约3的ΔE值，所述ΔE值根据以下等式确定：ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]
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其中，ΔL*为UV暴露前所述表面的亮度值L*减去UV暴露后所述表面的亮度值L*，Δa*为UV暴露前所述表面的红/绿轴值a*减去UV暴露后所述表面的红/绿轴值a*；Δb*为UV暴露前所述表面的黄/蓝轴值b*减去UV暴露后所述表面的黄/蓝轴值b*，其中L*、a*和b*是根据ASTM D2244
‑
16使用CIELAB单位计算的。2.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中，所述抗氧化剂包括位阻酚抗氧化剂。3.根据权利要求2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式(IV)、(V)和(VI)之一：通式(IV)、(V)和(VI)之一：其中，a、b和c独立地为1至10；
R8、R9、R
10
、R
11
和R
12
独立地选自氢、C1至C
10
烷基和C3至C
30
支链烷基；并且R
13
、R
14
和R
15
独立地选自由以下通式(VII)和(VIII)之一表示的基团：其中，d为1至10；以及R
16
、R
17
、R
18
和R
19
独立地选自氢、C1至C
10
烷基和C3至C
30
支链烷基。4.根据权利要求3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通式(VI)。5.根据权利要求2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。6.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中，所述抗氧化剂包括亚磷酸酯抗氧化剂。7.根据权利要求6所述的纤维增强聚合物组合物，其中，所述亚磷酸酯抗氧化剂是具有以下通式(IX)的芳基二亚磷酸酯：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R
10
独立地选自氢、C1至C
10
烷基和C3至C
30
支链烷基。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其组合。9.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中，所述抗氧化剂包括硫酯抗氧化剂。
10.根据权利要求9所述的纤维增强聚合物组合物，其中，所述硫酯抗氧化剂是具有以下通式的硫代羧酸酯：R
11
‑
O(O)(CH2)
x
‑
S
‑
(CH2)
y
(O)O
‑
R
12
其中，x和y独立地为1至10；以及R
11
和R
12
独立地选自直链或支链C6至C
30
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，所述硫代羧酸酯是硫代二丙酸二硬脂醇酯、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其组合。12.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中，所述稳定剂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。13.根据权利要求12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，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，和/或所述硫酯抗氧化剂与所述位阻酚抗氧化剂的重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚伦，
申请(专利权)人：提克纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：