[发明专利]聚酰胺模塑复合物及其应用有效

专利信息
申请号: 201310378756.5 申请日: 2013-08-27
公开(公告)号: CN103665853B 公开(公告)日: 2017-04-12
发明(设计)人: 马克·弗莱格哈尔;乔治·施特佩尔曼;菲利普·哈德;尼古拉·朗伯 申请(专利权)人: EMS专利股份公司
主分类号: C08L77/06 分类号: C08L77/06;C08L77/02;C08L77/00;C08K7/14
代理公司: 北京柏杉松知识产权代理事务所(普通合伙)11413 代理人: 王春伟,刘继富
地址: 瑞士*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 聚酰胺 复合物 及其 应用
【说明书】:

技术领域

发明涉及利用玻璃纤维和粒状填充材料制成的增强热塑性模塑复合物,特别是聚酰胺模塑复合物以及由其制成的构件。具体地,本发明涉及热塑性模塑复合物,尤其是具有改进的机械特性的聚酰胺模塑复合物。这通过热塑性合成物(尤其是聚酰胺)、粒状填充材料和由二氧化硅、氧化铝和氧化镁构成的高强度玻璃纤维的组合来获得。本文所发明的模塑复合物将用于制造模具/构件和半成品以及成品。

背景技术

聚酰胺主要由于其突出的机械特性而广泛用于户内和户外应用中的结构元件。

这些机械特性如强度和刚度的改进尤其是可以通过添加纤维状增强材料如玻璃纤维来获得。在许多情况下,将粒状材料与玻璃纤维一起使用,可以通过利用无机颜料使模塑复合物着色,或者进行特性的其它特定改变。

然而,向玻璃纤维增强的模塑复合物添加粒状填充材料经常明显损害机械特性,特别是降低拉伸强度、极限伸长率和抗冲击性。这导致如下状态:如果将拉伸强度和抗冲击性视为模塑的部件的关键参数,则其不允许或几乎不允许将粒状填充材料成分与玻璃纤维相连。

一方面,向玻璃纤维增强的模塑复合物添加粒状填充材料导致期望的着色或功能性,然而,另一方面,这导致机械特性如拉伸强度和抗冲击性方面的劣化。

当利用玻璃纤维增强聚酰胺模塑复合物时几乎仅使用具有圆形截面的所谓的E-玻璃纤维。根据ASTM D578-00,E-玻璃纤维由52-62%的二氧化硅、12-16%的氧化铝、16-25%的氧化钙、0-10%的硼砂、0-5%的氧化镁、0-2%的碱金属氧化物、0-1.5%的二氧化钛和0-0.3%的氧化铁组成。E-玻璃纤维的密度为2.54-2.62g/cm3,拉伸模量为70-75GPa,拉伸强度为3000-3500MPa,极限伸长率为4.5-4.8%,其中单个纤维的机械特性包括在23℃和50%的相对湿度下测量的10μm的直径和12.7mm的长度。

如果对机械特性,尤其是抗冲击性或横向强度或翘曲提出更高的要求,则具有非圆形截面的E-玻璃纤维,即所谓的扁平形玻璃纤维提供了一种可能的解决方案。存在截面轴的轴比为2:4的扁平形玻璃纤维。一定可以预计的是,进一步优化该轴比的截面几何形状仅可以获得机械特性和翘曲的少量改进。

发明内容

本发明的目的之一是提供利用玻璃纤维和粒状填充材料制成的增强热塑性模塑复合物,特别是聚酰胺模塑复合物以及由其制成的构件。

该任务通过根据权利要求1所述的模塑复合物以及基于这样的模塑复合物制造的构件来实现。

如果考虑具有相等横截面面积和直径的玻璃纤维,则只能通过改进玻璃丝的强度、拉伸性能和刚度的玻璃原料的不同组成来获得改进。一个这样的例子是S-玻璃纤维,其目前几乎专门以粗纱(连续丝)形式用于军事应用,并且在玻璃丝特性方面优于E-玻璃纤维。根据ASM手册第21卷:复合材料(#06781G),与E-玻璃纤维相比,S-玻璃纤维表现出高12%的刚度、高25%的拉伸强度以及高20%的极限伸长率。然而,利用以S-玻璃纤维强化的聚酰胺模塑复合物的实验表明,即使对这些模塑复合物的尺寸进行优化,这些玻璃纤维的优点也不能传递或者能够以非常有限的程度传递至玻璃纤维强化的聚酰胺模塑复合物。在许多不包含任何粒状填充材料的复合物中,具有圆形或扁平截面的E-玻璃纤维甚至优于高性能S-玻璃纤维。

出乎意料地,已经表明,可以制备包含玻璃纤维和粒状填充材料两者的聚酰胺模塑复合物,其使得能够制造具有良好的机械特性,尤其是高刚度、高拉伸强度和良好的抗冲击性的模具,所有这些模具都没有现有技术明显具有的前述缺点。

具体地,本发明涉及具有高刚度、拉伸强度和抗冲击性的主要基于聚酰胺的模塑复合物,所述模塑复合物由以下组分组成:

(A)20-88%热塑性合成物(以重量计)。该热塑性组分(A)优选由聚酰胺(A1)制成,条件是至多40%、但是理想地仅至多20%、10%或5%或者在3-20%或5-20%的范围内(与模塑复合物中的总组分(A)的比例重量相关)的聚酰胺(A1)可以由不是基于聚酰胺的热塑性合成物(A2)替代;

(B)10-70重量%的纤维状添加剂,其仅由以下组分(B1)、(B2)和(B3)组成;

(B1)10-70重量%的高强度玻璃纤维,其主要由二氧化硅、氧化铝和氧化镁或者其混合物组成,优选具有至少5重量%的氧化镁含量和最多10重量%的氧化钙含量,但是尤其优选的是氧化钙含量不超过5重量%;

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