[发明专利]具有改善的机械性能的聚酰胺与生物资源增强材料的组合物

说明书

本发明的主题是基于聚酰胺的组合物，该聚酰胺可以是或不是部分生物基的，至少一种聚酰胺至少具有MXD单元，所述组合物包括生物基或天然增强材料(reinforcement)。本发明还涉及将这种组合物转化成具有良好机械性能的物品，所述物品可满足例如汽车行业、建筑、运动用品领域和电气或电子领域中可存在的工业应用规格。

目前，在基于热塑性基体的材料领域，不存在与具有足以用于一些应用的技术性能的天然增强材料的组合，所述应用需要良好的刚性、良好的热机械强度和良好的耐老化性能。此外，期望与这些天然增强材料组合的基体通常不具有与引入这样的热敏的天然增强材料相适合的转变温度范围。已知天然增强材料的主要组分如木质素、半纤维素和果胶是特别地热敏的，另一方面其它的如α-纤维素是较少热敏的。

术语“天然增强材料”意指，例如木粉、短或长的植物纤维(亚麻、大麻、洋麻、马尼拉麻等)、连续纤维、由这些纤维产生的垫。

而且，特别是由于化石来源的原材料的枯竭，对得自生物基原材料的材料的兴趣不断增加，其同时保持有效的使用性能。

生物基或天然增强材料是此外通常具有比无机增强材料低的密度的材料，并且它们与无机增强材料相比对于转换工具是较少磨损的。而且，天然增强材料是廉价的，并且与例如玻璃纤维相比，它们的制造消耗较少能量。

另一方面，生物基或天然增强材料通常展现出对聚合物基体如聚酰胺差的粘附力。在一些情况下，为了改善它们对这些基体的粘附力，必须使用偶联剂、添加剂或诸如等离子体、电晕、激光、γ-或UV-辐照、化学、机械或热处理的处理等对它们进行表面处理。

形成本发明主题的聚酰胺(其可为部分生物基的)特别地对应于式A/MXD.Z，其中Z表示源自二酸的实体，和当存在A时其表示可源自氨基酸优选11-氨基酸、源自内酰胺如内酰胺-12、或者源自二胺X和二羧酸Y反应的产物X.Y的实体。该X.Y实体优选是生物基的，且例如对应于实体10.10、10.12或6.10。MXD实体对于其部分表示间苯二甲胺或间苯二甲胺(MXD)与对苯二甲胺(PXD)的混合物，在所述混合物中间苯二甲胺优选是主要的。

生物基或天然增强材料的使用涉及在处于熔融态下的所述组合物中测量的温度下转化这些组合物，甚至持续短的停留时间(约2分钟)，所述温度是中等的(典型地小于215℃)。因而，基于聚酰胺的热塑性基体应具有与引入热敏的天然增强材料相适合的转变温度范围以提供纤维的良好润湿，而不使它们劣化。这可通过明智地选择基于聚酰胺的基体的单体、以及通过添加化合物如硬脂酸或锂盐得到，如文献US 2004/0122133中所述。

本发明不限于仅生物基或天然增强材料。除了天然增强材料，还可预见使用纤维、矿物组织(玻璃、碳等)或填料(云母、蒙脱石等)以微调所述性能，特别是机械性能。

本发明的组合物还可含有添加剂，如偶联剂(其可为聚合物的)、抗冲改性剂、加工助剂、UV和/或热稳定剂、阻燃剂例如特别是Mg(OH)₂、Al(OH)₃及亚膦酸盐。

这些组合物的基体呈现良好的刚性，典型地至少在调节(conditioning)后2GPa的拉伸模量。

背景技术

文献EP0272503描述了与半结晶聚酰胺组合的MXD.10型(聚(间苯二甲基癸二酰胺))基体。这些基体可含有玻璃纤维。具有在MXD10的熔点以上20-30℃的熔点的第二聚合物的组合不容许天然纤维的组合，因为有所述天然纤维劣化的风险。此外，使用的纤维不是生物基或天然的。

文献WO 2007/137378描述了基于聚酰胺(特别地包括PA6)以及天然纤维如卡罗阿叶(curaua)纤维的组合物。在所述文献中，生物基性质仅由天然纤维提供，所述基体为化石来源的。所述文献未涉及将热敏的天然纤维引入PA6中的特殊困难。而且，没有表明PA6-卡罗阿叶纤维混合物(重量比80/20)的拉伸模量的报道值(5100MPa)是在聚酰胺调节之前还是之后获得的。

碰巧，PA6制造商的技术文献均表明PA6的拉伸模量在干态(即离开注射循环时)和经调节的状态(即在23℃和50％的相对湿度下度过15天之后)之间变化非常显著。这些技术文献表明，平均地，在干态下PA6的拉伸模量为约3000～3400MPa，而在调节之后仅为900～1200MPa。为了评定在使用条件下基于PA6和天然增强材料的组合物的机械性能，因此必须测试预调节的样品。