[发明专利]纤维增强的聚丙烯组合物

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及由纤维增强的聚丙烯组合物制成的制品，该制品具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中显示出延性。本发明还涉及制备该类制品的方法。其更特别地涉及有利的纤维增强聚丙烯物质组合物。更特别地，本发明涉及包括丙烯基聚合物、有机纤维和无机填料的聚丙烯基纤维复合材料。

发明背景

由于韧度和刚度之间的权衡取舍使得聚烯烃在工程应用中具有有限的用途。例如，聚乙烯被广泛地认为是相对韧性的，但是刚度低。聚丙烯通常显示相反的趋势，即相对为刚性的，但是韧度低。

已经引入了多种公知的聚丙烯组合物以致力于韧度。例如，已知通过加入橡胶粒子增加聚丙烯韧度，或者在反应器中加入产生抗冲共聚物或者通过后反应器共混。然而，使用此方法在韧度提高的同时，刚度显著降低。

已经引入玻璃增强的聚丙烯组合物来改善刚度。然而，玻璃纤维在典型的注射模塑设备中具有断裂的趋势，导致降低的韧度和刚度。另外，玻璃增强的产品在注射模塑后具有翘曲的趋势。

另一种改善聚烯烃物理性能的已知方法是有机纤维增强。例如，EP专利申请0397881公开了通过将100重量份聚丙烯树脂和10-100重量份具有的纤维直径为1-10丹尼尔、纤维长度为0.5-50mm和纤维强度为5-13g/d的聚酯纤维进行熔体混合，然后模塑所得混合物而制备的组合物，在此其全部公开内容参考引入。另外，发明人为Gray，Jr.等人的U.S.专利No.3,639,424，公开了包括聚合物如聚丙烯和均匀分散于其中的至少大约10wt％该组合物的短纤维的组合物，所述纤维是人造聚合物，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)或聚(对苯二甲酸l，4-环己二甲醇酯)，在此该专利的全部公开内容参考引入。

在PCT公开文本WO02/053629中也公开了纤维增强的聚丙烯组合物，在此其全部公开内容参考引入。更具体地说，WO02/053629公开了一种聚合物，其包含在熔融加工过程中具有高流动性的热塑性基质和长度为0.1-50mm的聚合物纤维。该聚合物包含0.5-10wt％的润滑剂。

对于有机纤维增强的聚丙烯组合物的各种改性也是已知的。例如，用马来酸酐或丙烯酸改性的聚烯烃已被作为基质组分用以改善合成有机纤维和聚烯烃之间的界面强度，这被认为提高了由其制得的模制品的机械性能。

其他背景参考资料包括PCT公开文本WO90/05164；EP专利申请0669372；发明人为Kadowaki等的U.S.专利No.6,395,342；EP专利申请1075918；发明人为Yasukawa等的U.S.专利No.5,145,891，发明人为Yasukawa等的U.S.专利No.5,145,892；和EP专利0232522，在此其全部公开内容参考引入。

存在对于改进的聚丙烯基纤维复合材料的需要，该复合材料在有利的原料和制造成本方面产生改善的耐冲击性/韧度、用于模塑制品的刚度的结合。另外，当形成模塑制品时聚丙烯-纤维组合物将在经历通过落锤式冲击试验而断裂后理想地不碎裂。

发明概述

已经令人惊奇地发现可以制备基本不含润滑剂的纤维增强的聚丙烯组合物，其同时具有至少300,000psi的弯曲模量并在仪器化冲击试验过程中显示出延性。特别令人惊奇的是使用宽范围的聚丙烯包括一些不含纤维非常脆的聚丙烯作为基质材料制备该种组合物的能力。本发明的组合物特别适合用于制造包括但不限于家用电器、汽车零件和船壳的制品。

在一个实施方案中，本发明提供由包含如下组分的组合物制造的制品：基于该组合物的总重量，至少30wt％聚丙烯、10-60wt％有机纤维、0-40wt％无机填料和0-0.1wt％润滑剂。该组合物具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验(15mph，-29℃，25lbs)过程中显示出延性。在另一实施方案中，含有无机填料的纤维增强聚丙烯复合材料进一步包括0.01-0.1wt％润滑剂。适合的润滑剂包括，但不限于，硅油、硅橡胶纯胶料、脂肪酰胺、石蜡油、石蜡和酯油。在另一个实施方案中，本发明提供由该种组合物制成的汽车零件。

在另一个实施方案中，本发明提供由基于该组合物的总重量主要包含至少30wt％均聚聚丙烯、10-60wt％有机纤维和0.1-40wt％无机填料的组合物制成的制品。该组合物具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验(15mph，-25℃，25lbs)过程中显示出延性。