具有增強延展性的聚合物制品及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明構思總體上涉及具有增強延展性的聚合物制品及其制造方法。在某些實例 中，該聚合物制品可以配置為片狀模塑料（sheet molding compound, SMC)。
【背景技術】
[0002] 片狀模塑料（SMC)或片狀模塑復合材料（sheet molding composite)是主要在壓 縮模塑法中使用的纖維增強復合材料。SMC可以成卷地提供并通過在如聚酯聚合物這樣的 聚合物的溶池（bath)上分散如玻璃纖維或碳纖維這樣的短纖維的線來制造。一些現有已 固化的SMC部件受到不充足的強度和/或延展性。
[0003] 如果可以提供用于生產聚合物制品的系統和方法來解決這些確定的問題中的一 個或多個，那么這將是有利的。
【發明內容】
[0004] 相信本發明構思能克服與生產如片狀模塑料這樣的聚合物制品相關的問題中的 一個或多個。
[0005] 根據一個或多個實施例，聚合物制品包括聚合物組合物，聚合物組合物相應地包 括第一重量百分數的聚合物材料，第二重量百分數的非金屬（即碳或玻璃）纖維性材料，以 及第三重量百分數的并與非金屬纖維性材料相混合的金屬纖維（即不銹鋼或鋁）材料。聚 合物材料可以包括環氧樹脂、乙烯基酯和/或聚酯中的至少一種。纖維性材料可以包括玻 璃纖維和碳纖維中的至少一種。金屬纖維材料可以包括鋼和鋁中的至少一種。
[0006] 該聚合物制品可以進一步包括與聚合物組合物接觸的至少一個覆蓋層。該至少一 個覆蓋層可以包括夾在聚合物組合物之間的第一和第二覆蓋層。
[0007] 在某些實例中，聚合物材料、非金屬纖維性材料和金屬纖維材料混合成一種混合 物。在某些其它實例中，聚合物材料配置作為第一和第二聚合物材料層。在某些特定的實 例中，纖維性材料和金屬材料夾在第一和第二聚合物材料層之間。
[0008] 在某些其它的實例中，第一聚合物材料層包括第一聚合物，并且第二聚合物材料 包括與第一聚合物相同或不同的第二聚合物。
[0009] 根據一個或多個其它實施例，聚合物制品包括：聚合物組合物，聚合物組合物相應 地包括30到84重量百分數的聚合物材料，15到45重量百分數的非金屬纖維性材料，以及 1到25重量百分數的金屬纖維材料；以及與聚合物組合物接觸的至少一個覆蓋層。
[0010] 根據一個或多個實施例，提供第三重量百分數的金屬材料以賦予聚合物制品在彈 性系數上65到75GPa的強度值。
[0011] 根據本發明，提供一種聚合物制品，包含：
[0012] 聚合物組合物，該聚合物組合物包括30到84重量百分數的聚合物材料、15到45 重量百分數的非金屬（碳或玻璃）纖維性材料以及1到25重量百分數的金屬纖維材料；以 及
[0013] 至少一個接觸聚合物組合物的覆蓋層。
[0014] 在一個或多個實施例中，聚合物材料、非金屬纖維性材料和金屬材料混合成為混 合物。
[0015] 在一個或多個實施例中，聚合材料配置為第一和第二聚合物材料層。
[0016] 在一個或多個實施例中，非金屬纖維性材料和金屬纖維材料夾在第一和第二聚合 物材料層之間。
[0017] 在一個或多個實施例中，第一聚合物材料層包括第一聚合物，并且第二聚合物材 料包括與第一聚合物相同或不同的第二聚合物。
[0018] 還是根據一個或多個其它實施例，一種形成聚合物制品的方法包括：使聚合物組 合物經受壓膜來形成聚合物制品，該聚合物組合物包括第一重量百分數的聚合物材料、第 二重量百分數的非金屬纖維性材料，以及第三重量百分數的并與非金屬纖維性材料混合的 金屬纖維材料，第三重量百分數不大于第一或第二重量百分數。
[0019] 在一個或多個實施例中，聚合物組合物通過混合聚合物材料、非金屬纖維性材料 和金屬纖維材料形成。
[0020] 在一個或多個實施例中，聚合物組合物通過將非金屬纖維性材料和金屬纖維材料 放置在聚合物材料的兩個單獨的層中形成。
[0021] 當與附圖相結合時，上述優勢和其它優勢和特征將會從實施例的以下詳細描述中 容易地變得顯而易見。
【附圖說明】
[0022] 為了更全面的理解本發明的實施例，現在應該參考在附圖中更詳細地說明的和在 下面通過示例所描述的實施例，其中：
[0023] 圖1A說明性地描述了根據一個或多個實施例的聚合物制品的剖視圖；
[0024] 圖1B說明性地描述了在圖1A中涉及的聚合物制品的平面圖；
[0025] 圖1C說明性地描述了在圖1A中涉及的聚合物制品的變體的剖面圖；
[0026] 圖2描述了用于形成在圖1A中涉及的片狀模塑料的系統；
[0027] 圖3A和圖3B對比展示了在示例中涉及的聚合物組合物的某些性能參數；以及
[0028] 圖4展示了在示例中涉及的幾種聚合物組合物的某些性能參數。
【具體實施方式】
[0029] 參照附圖，相同的附圖標記用于表示相同的組件。在以下描述中，不同的操作參數 和組件描述不同的構造的實施例。這些具體的參數和組件被包括作為示例并且不是為了限 制。
[0030] 通過確認如片狀模塑料這樣的某些現有聚合物制品由于缺乏令人滿意的延展性 而受到限制使用，本發明在一個或多個實施例中是有益的。這至少部分地是由于觀察到如 玻璃和碳纖維這樣的某些纖維傾向于易碎并且合成的片狀模塑料也是這樣。這樣形成的片 狀模塑料不能容易地用于某些承載負荷的建筑物。
[0031] 本發明在一個或多個實施例中通過提供包括聚合物組合物的聚合物制品從而是 有利的，聚合物組合物相應地包括聚合物材料、纖維性材料和金屬材料，在強度和延展性上 具有令人滿意的特性。不想限制于任何特定的理論，可以相信的是當纖維性材料提供強度 時，金屬材料補充給聚合物組合物延展性的協同增加以及由于另外使用的纖維性材料的量 的減少而引起的費用的同時減少。
[0032] 相應地，本發明在一個或多個實施例中介紹了纖維的混合物，共同創造了混雜復 合材料。這種纖維的組合被認為能夠裁制用于特種性能的復合材料--其可以用來滿足許 多不同應用的不同的強度、硬度和延展性需求。如此處在別處將被詳細描述的，聚合物組合 物包括第一重量百分數的聚合物材料、第二重量百分數的非金屬纖維性材料，以及第三重 量百分數的并與非金屬纖維性材料混合的金屬纖維材料。在某些實例中，第三重量百分數 不大于第一或第二重量百分數。
[0033] 聚合物組合物可以按配方制造并配置到片狀模塑料中。片狀模塑料的非限制性示 例和其制造過程在下文中參照圖1A、圖1B、圖1C和圖2描述。
[0034] 圖1A說明性地描述了以100示出的聚合物制品的剖視圖，并且圖1B說明性地描 述了參照圖1A中的聚合物制品100沿著線取得的平面圖。聚合物制品100包括聚 合物組合物102,聚合物組合物102相應地包括聚合物材料108、纖維性材料110和金屬材 料112。聚合物制品100可以進一步包括第一覆蓋層104、第二覆蓋層106,同時聚合物組合 物102設置在第一和第二覆蓋層104、106之間。
[0035] 當需要時以及在某些實例中，聚合物組合物102的不同組分--包括聚合物材料 108、非金屬纖維性材料110以及金屬纖維材料112--混合在一起。該混合可以通過預混 合聚合物材料108、纖維性材料110和金屬材料112以形成混合物來實現，并且然后該混合 物放置在第一和第二覆蓋層104、106之間。
[0036] 術語"混合"可以詳述如下。隨機地選擇聚合物組合物102的部分"a"和"b"并 且部分"a"和"b"是相同體積的。當在部分"a"中的聚合物材料108、纖維性材料110和 金屬材料112中的一個或多個的重量百分數相對于它們在部分"b"中的相應對應物的每一 個的重量百分數實質上相同時，可以確定術語"混合"。當一個重量百分數相對于另一個是 90%到110%或95%到105%時，兩個重量百分數數值實質上相同。
[0037] 在圖1C中說明性地描述了一種變體，其中聚合物材料配置為第一和第二聚合物 材料層l〇8a和108b，并且其中纖維