抗沖擊改性的注塑模制品及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種包括熱塑性聚合物基體，以及至少部分的第二聚合物材料和第三 聚合物材料的沖擊強度增強的注塑模制品，以及其制造方法。
[0002] 如今，合成材料在汽車制造中占15%至20%的重量百分比，并且呈上升趨勢。合 成材料常用于外裝部分和內飾部分，其中后者通過將注塑成型構件與不同的表面裝飾物粘 接而獲得相應的視覺、觸覺及功能特性。對質量、經濟性和資源效率的日益提高的需求以及 全球競爭壓力，要求在此增加對再生合成材料的利用。
[0003] 特別地，置入合成材料部件作為用于汽車內飾的注塑模制品，例如儀表板、門飾板 或中控臺。上述部分可以設置有或者涂裝有裝飾部。在汽車領域的眾多應用中，成本壓力 和石化原料的短缺使得對利用再生材料的接受度提高。
[0004] 在利用包含熱塑性和/或熱固性再生材料、纖維增強或不增強的或者再生的纖維 的合成材料時，該合成材料必須與包圍其的聚合物基體具有良好的結合，使得機械性能不 降低。
[0005] 通常通過昂貴的表面處理和活化各纖維（例如玻璃纖維、碳纖維、天然纖維）來實 現例如纖維的結合。在利用再生材料時，再生材料或者與聚合物混合并經由擠出機混合，或 者在制造過程中直接添加到純聚合物中，并在注塑機中熔合在一起，形成均質的混合物。
[0006] 特別的挑戰之處大多在于材料組成部分因其極性不同而具有明顯的差的熱力學 相容性。
【背景技術】
[0007] 目前的趨勢是將再生合成材料與不可再生合成材料混合，這在由合成材料制成的 安裝部件中也很常見，但它具有一些技術缺點。在這種情況下，再生材料直接在注塑機上以 特定的比例添加到未經處理的合成材料中或者預先合成。
[0008] 聚丙烯和增強聚丙烯是廉價的并且常用于注塑成型部件的合成材料。聚丙烯的非 極性特性使得例如添加熱固性再生合成材料是有問題的，因為熱固性再生合成材料通常在 其分子中具有極性組分。熱固性組分與聚合物基體、例如聚丙烯的結合常常是不充分的，造 成部分或組分部分的離析。兩種組分的不充分結合體現在機械性能的降低上，特別是沖擊 強度和缺口沖擊強度的減弱上。沖擊強度是材料在不斷裂的情況下吸收震動能和沖擊能的 性能指標。
【發明內容】
[0009] 本發明的任務在于提供一種注塑模制品或合成材料模制品，其中提高了填充纖維 的或未填充纖維的熱塑性和/或熱固性再生材料的結合以及相容性，使得產生的模制品的 機械性能滿足客戶規定的需求并且同時實現對模制品的質量要求。
[0010] 根據本發明，上述任務通過具有權利要求1的特征的注塑模制品、根據權利要求 11的制造所述注塑模制品的方法來解決。
[0011] 本發明的基本思想是，注塑模制品包括熱塑性聚合物基體以及至少部分的第二聚 合物材料和第三聚合物材料，其中聚合物基體和第二聚合物材料具有不同的平均分子量和 極性。在此，第二聚合材料用作針對第三聚合物材料的增附劑和針對模制品的沖擊韌度改 良劑。
[0012] 換言之，第二聚合物材料作為內部增附劑，在注塑模制品中已經與熱塑性聚合物 基體一體化。在完成、冷卻狀態下，粘合促進組分至少部分的包圍第三聚合物材料，即再生 材料，并且基于第一聚合物和第二聚合物及再生材料的極性不同，造成組分之間固定的、沖 擊強度增強的連接。這一方面在再生材料（即借助第二聚合物材料在聚合物基體中的第三 聚合物材料）的牢固的相互連接上，以及還在模制品的沖擊強度和缺口沖擊強度的提高上 是明顯的，因為極性組分包圍再生材料并將其包含在聚合物基體中。
[0013] 著眼于現有技術，令人出乎意料并且技術人員不可預見的是，借助根據本發明的 注塑模制品及其生產方法能夠解決本發明的任務。
[0014] 本發明的特別的優點即在于，借助注塑模制品以及在提出的方法中，完全省去了 活化再生材料的單獨的步驟，而是將再生材料直接包含在注塑模制品之中。另外，出乎意料 的是，基于環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂或三聚氰胺甲醛樹脂的熱固性再生材料能夠在一 個工序中被包含在非極性聚合物基體，例如聚丙烯中。
[0015] 由此，不僅有利地省去了在混合再生材料時的用于活化單元或預處理單元的投資 成本，而且還省去了針對不可循環使用或很難循環使用的熱固性再生材料的清理成本。
[0016] 熱塑性聚合物基體從由丙稀腈-丁二稀-苯乙稀（ABS)、苯乙稀-丙稀晴（SAN)、 聚苯乙烯（PS)、聚碳酸酯（PC)、聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)、聚酰胺（PA)或混合物構成的基 團中選擇。它們也可以是纖維增強的。
[0017] 第二聚合物材料是功能化熱塑性聚烯烴彈性體（Ρ0Ε)、烯烴嵌段共聚物（0BC)或 其混合物。
[0018] 第三聚合物材料是熱固性或熱塑性材料，特別是基于環氧樹脂、聚酯樹脂、酚醛/ 甲醛樹脂或三聚氰胺甲醛樹脂的再生材料，或者碳纖維材料。
[0019] 環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂或三聚氰胺甲醛樹脂構成了熱固性再生材料的基 礎。這種再生材料例如出現在汽車工業中生產CFK-合成材料時的碳或玻璃纖維增強的熱 固性材料中。熱固性再生材料由此可以優選的是自身纖維增強的，特別是借助玻璃纖維，碳 纖維和/或天然纖維。
[0020] 抗沖擊改性注塑模制品優選地包含10% -40%質量百分比的第三聚合物材料。
[0021] 根據ISO 179-1/eA標準，注塑模制品優選地具有23 °C多20kJ/m2和/ 或-30°C彡llkj/m2的簡支梁-沖擊強度。
[0022] 根據ISO 179-1/eU標準，注塑模制品優選地具有23 °C多15kJ/m2和/ 或-30°C彡6kJ/m2的簡支梁-缺口沖擊強度。
[0023] 優選地，第二聚合物材料是可融化并且可重新固化的。
[0024] 第二聚合物材料在注塑模具主體中優選地占5% -40%質量百分比，進一步優選 地占10% -30%質量百分比，特別優選地占10% -25%質量百分比％。在此第二聚合物材 料優選地具有11000到37000g/mol的平均分子量。
[0025] 優選地，熱塑性聚合物基體和/或第二聚合物材料具有可微波耦合的添加劑，其 中該可微波耦合的添加劑優選地包含碳纖維、碳納米管、石墨烯等。
[0026] 根據本發明的生產抗沖擊改性的注塑模制品的方法包括以下步驟：
[0027] a)將熱塑性聚合物基體材料與至少一種熱塑性和/或熱固性再生材料混合；
[0028] b)擠出；
[0029] c)顆粒化；
[0030] d)在注塑模具中對顆粒進行注塑，其中，在步驟a)或步驟d)中添加第二聚合物材 料，其中聚合物基體和第二聚合物材料具有不同的平均分子量和極性，并且第二聚合物材 料適用作增附劑；
[0031] e)從注塑模具中取出制得的模制品。
[0032] 這意味著，或者通過在顆粒上添加增附劑，或者在注塑機上混合時才制造出沖擊 強度增強的模制品。
[0033] 優選地，在步驟a)或步驟d)中通過添加第二聚合物材料提高第三聚合物材料與 熱塑性聚合物基體的相容性，并增強注塑模制品的沖擊強度。
[0034] 除了引入再生材料之外，根據本發明的注塑模制品的應用包含以下步驟：
[0035] a)將注塑模制品熔化并重新固化，其中，在第二聚合物材料在注塑模制品的表面 上強化的情況下，熱塑性聚合物基體和第二聚合物材料至少部分地形成分相；
[0036] b)將注塑模制品與另一構件，特別是平面裝飾物粘接，其中，第二聚合物材料作為 粘合劑用于注塑模制品與另一構件的連接。
[0037] 這意味著，在注塑成型之前或注塑成型期間，熱塑性聚合物基體和第二聚合物組 分先作為幾乎完全均質的混合物存在于注塑模具中。在熱影響下，例如通過高溫或輻射，以 及緊接著的冷卻，實現抗沖擊改性的、可表面改性的注塑模制品的變化。因第二聚合物組分 的平均分子質量和密度低，還因為其相對于基體材料的高極性，加溫時，第二聚合物組分在 聚合物基體內部相對自由的活動。冷卻時，實現熱力學控制的分相，該分相可用于粘合劑功 能。 實施例
[0038] 接下來，結合幾個實例進一步說明本發明，而不以此限制本發明。
[0039] 實例以表格的形式示出不同的功能化聚烯烴彈性體（Ρ0Ε)、烯烴嵌段共聚物 (0BC)或其混合物，作為本發明的用作抗沖擊改性劑的第二聚合材料。
[0040] 最近市面上可獲得的所謂"Infuse?"（陶氏化學公司（Dow Chemical Company)) 烯烴嵌段共聚物（〇8〇和/或'^打1^7~^(陶氏化學公司）聚烯烴彈性體（?(^，了?0) 形成了例如用于注塑部件的加強耐沖擊性的基礎。
[0041] 基本上，比起傳統的聚烯烴，兩種聚合物具有非常低的平均分子質量和密度，但也 具有高極性。其他特殊的物理化學性能在別處討論。
[0042] "Infuse?"（陶氏化學公司）烯烴嵌段共聚物（0BC)是由變化的半結晶的和彈性 的體塊或體段構成的乙烯和α -烯烴共聚物，上述的體塊或體段是在一個多塊結構中被劃 分的，且對其熱熔粘接性起重要作用。
[0043] 下列圖表示出了例如〃Affinity?〃GA(陶氏化學公司）聚烯烴彈性體（ΡΟΕ、ΤΡ0) 的不同性能。
[0044] 布氏粘度（350 0F U770C) > 13.0 Pa * s13.0 Pa · s A STM D1084
[0045] 注意：
[0046] 以上僅為典型特性，并不能解釋為說明書。使用者應通過自行測試確認結果。
[0047] _
[0048] 1.用于聚烯烴的修改。將使用溫度改為100°C +/_3并將樣品量改為20克。