纖維增強熱塑性樹脂組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明總體上設及具有改善的特性的熱塑性組合物。該組合物通常包含熱塑性聚 合物組分;增強纖維組分;和馬來酸酢添加劑組分。
【背景技術】
[0002] 碳纖維增強的聚碳酸醋（"PC")、聚對苯二甲酸亞烷基醋（"PAT")和聚碳酸醋/聚對 苯二甲酸亞烷基醋（"PC/PAT")共混物在室溫下表現出良好的剛度、強度和抗沖擊性。由于 運些化合物的高的剛度和強度，它們可W適用于汽車等中的某些結構上的應用。
[0003] 然而，由于運些化合物在高溫下性能中等或較差，所W運些化合物的廣泛應用可 能受限。因此，仍存在對于表現出室溫W及高溫機械性能的纖維增強的聚碳酸醋(PC)、聚對 苯二甲酸亞烷基醋(PAT)和聚碳酸醋/聚對苯二甲酸亞烷基醋(PC/PAT)共混物的需要。運種 及其它需要通過本發明的多種實施方式獲得了滿足。
【發明內容】
[0004] 根據本發明的目的，如本文體現和廣泛描述的，本發明提供了包含W下各項的纖 維增強熱塑性組合物:a)包含聚碳酸醋或聚對苯二甲酸亞烷基醋或它們的組合的熱塑性聚 合物組分;b)增強纖維組分;和C)馬來酸酢添加劑組分。
[0005] 在仍進一步的示例性實施方式中，本發明設及包含W下各項的纖維增強熱塑性組 合物:a)包含聚碳酸醋或聚對苯二甲酸亞烷基醋或它們的組合的30重量百分數(wt%)至小 于lOOwt %的熱塑性聚合物組分;b)大于Owt %至約70wt %的增強填料組分;和C)大于Owt % 至約lOwt%的馬來酸酢添加劑組分。
[0006] 在仍進一步的示例性實施方式中，本發明設及纖維增強熱塑性組合物，包含:包含 聚碳酸醋、聚對苯二甲酸下二醋或聚碳酸醋-聚對苯二甲酸下二醋共混物的約60wt%至約 90wt %的熱塑性聚合物組分;b)大于lOwt %至約30wt %的增強填料組分;和C)包含馬來酸 酢接枝聚丙締的大于Owt%至約6wt%的馬來酸酢添加劑組分。
[0007] 在仍進一步的示例性實施方式中，本發明設及用于形成熱塑性共混物的方法，該 方法包括:結合i)包含聚碳酸醋或聚對苯二甲酸亞烷基醋或它們的組合的熱塑性聚合物組 分;i i)增強纖維組分;和i i i)馬來酸酢添加劑組分。
[000引在仍進一步的示例性實施方式中，本發明設及形成熱塑性共混物的方法，該方法 包括:結合i)包含聚碳酸醋或聚對苯二甲酸亞烷基醋或它們的組合的熱塑性聚合物組分； ii)增強纖維組分;和iii)馬來酸酢添加劑組分；W及b)擠出熱塑性共混物。在進一步的實 施方式中，結合步驟包括擠出共混。在仍進一步的實施方式中，方法進一步包括將熱塑性聚 合物共混組合物模制成模制品的步驟。
[0009]在進一步的實施方式中，本發明還設及包含所公開的組合物的制品W及使用所公 開的方法制備的制品。本發明的另外的實施方式將在W下說明中部分地闡明，并且部分地 由描述而變得清楚，或者可通過本描述的實踐獲知。將通過所附權利要求中特別指出的元 素和組合實現和獲得本發明的優點。如所聲稱的，應當理解的是前述一般說明和w下具體 實施方式二者僅是示例性和說明性的，而不是限制本發明。
【附圖說明】
[0010] 結合至本說明書中并且構成本說明書一部分的附圖示出了多種實施方式并且連 同說明書一起用于解釋本發明的原理。
[0011] 圖1是示出了根據本發明在多個溫度下本發明的化合物超過比較例化合物的拉伸 模量性能改善的圖。
[0012] 圖2是示出了根據本發明在多個溫度下本發明的化合物超過比較例化合物拉伸強 度性能改善的圖。
【具體實施方式】
[0013] 本發明通過參考W下【具體實施方式】及其中所包括的實施例可W更容易地理解。
[0014] 在公開和描述本發明的化合物、組合物、制品、系統、裝置和/或方法之前，除非另 有說明，應當理解的是它們不局限于特定的合成方法，或除非另有說明，它們不局限于特定 的試劑，因而當然可W改變。也應當理解的是本文使用的術語是用于說明特定實施方式的 目的，而不是旨在限制本發明。盡管可W在本發明的實踐或測試中使用與本文所述那些相 似或等同的任何方法和材料，但是現在將描述示例性方法和材料。
[0015] 此外，除非另外明確指出，應當理解的是本文所闡明的任何方法絕不旨在解釋為 需要W特定順序進行其步驟。因此，在方法權利要求中沒有真正敘述其步驟應遵循的順序 或者在權利要求書或說明書中沒有另外特別聲明將該步驟限制為特定順序的情況下，絕不 旨在W任何方面推斷順序。運適用于解釋的任何可能的非表達基礎，包括關于步驟或操作 流程的布置的邏輯事件;源自語法組織或標點的普通含義；W及在說明書中描述的實施方 式的數量或類型。
[0016] 本文提到的所有出版物通過引證結合于此W公開和描述與所引用的出版物有關 的方法和/或材料。
[0017] 也應當理解的是本文使用的術語是出于描述特定實施方式的目的，而不是旨在限 審陸發明。在說明書和權利要求書中所使用的術語"包含"可W包括"由……組成"和"基本 上由……組成"的實施方式。除非另有定義，否則本文使用的所有技術和科學術語具有與本 發明所屬領域的技術人員通常理解的相同的含義。在本說明書和在所附權利要求中，將會 提到在此定義的多個術語。
[0018] 除非上下文中另有明確規定，本說明書和所附權利要求書中所使用的單數形式的 "一個"、"一種"和"所述"包括復數指示物。因此，例如:提及的"聚合物"包括兩種或更多種 聚合物的混合物。
[0019] 如本文所使用的，術語"組合"包括共混物、混合物、合金、反應產物等。
[0020] 本文中的范圍可W表示為從一個特定值和/或至另一個特定值。當表示運種范圍 時，另一實施方式包括從一個特定值和/或至其他特定值。類似地，當通過使用先行詞"約" 將值表示為近似值時，應理解的是特定值形成另一種實施方式。將要進一步理解的是，每個 范圍的端點既與另一個端點相關又獨立于另一個端點是有效的。還應當理解存在多個本文 所公開的值，并且除了該值本身外，每個值也在本文中作為該特定值的"約"值在本文中公 開。例如，如果公開了數值"10"，那么也公開了 "約10"。還應當理解的是，也公開了兩個特定 單元之間的每個單元。例如，如果公開了 10和15,那么也公開了 11、12、13和14。
[0021] 本文所使用的術語"約"和"在或約"是指，討論中量或值可W是指定為其他值的值 或約其的值。如本文所使用的，除非另外指出或推斷，通常應當理解標稱值表明± 10%的變 化。該術語旨在表示類似的值促進權利要求中列舉的等效結果或效果。即，應當理解的是 量、大小、制劑、參數及其他量和特征不是精確的且不需要是精確的，但是根據需要可W是 近似的和/或更大的或更小的，反映誤差、變換因數、舍入、測量誤差等，W及本領域技術人 員已知的其他因素。無論是否明確指出如此，一般來說，量、尺寸、配方、參數或其它量值或 特征是"大約的"或"近似的"。除非另外明確指出，否則應當理解的是當在定量值前使用 "約"時，該參數還包括特定定量值本身。
[0022] 本文所使用的術語"第一"、"第二""第一部分""第二部分"等不表示任何順序、量 或重要性，并且用于區分一個要素與另一個(要素），除非另外明確說明。
[0023] 如本文所使用的，術語"可選的"或"可選地"是指隨后描述的事件或情況可W出現 或可W不出現，并且該描述包括所述事件或情況出現的實例和沒有出現的實例。例如，短語 "可選取代的烷基"是指烷基可W或不可W被取代，并且該描述包括取代和未取代的烷基基 團二者。
[0024] 此外，應當理解的是除非另外明確指出，本文所闡明的任何方法絕不旨解釋為需 要W特定順序進行其步驟。因此，在方法權利要求中沒有真正說明其步驟應遵循的順序或 者在權利要求書或說明書中沒有另外特別聲明將該步驟限制為特定順序的情況下，絕不旨 在W任何方面推斷順序。運表明了適用于解釋的任何可能的非表達基礎，包括與步驟或操 作流程的設置有關的邏輯事件;源自語法組織或標點的普通含義；W及在說明書中描述的 實施方式的數量或類型。
[0025] 公開的是用于制備本發明的組合物的組分W及在本文公開的方法內使用的組合 物本身。本文公開了運些材料和其他材料，并且應當理解的是，當公開運些材料的組合、子 集、相互作用、集合等時，盡管不能明確地公開運些化合物的每種不同個體和集體的組合W 及改變的特定參考，但是本文明確地考慮并描述了它們中的每一種。例如，如果公開并討論 了特定的化合物，那么討論了能夠制成包括討論的化合物的多種分子的大量變體，除非明 確指出相反，特別考慮的是化合物的每個組合和排列W及可能的修改。因此，如果公開了分 子A、B和C的類別W及分子D、E和F的類別和組合分子的實例，那么公開了A-D，隨后即使不是 單獨地列舉每一個，單獨和共同地考慮每個為有意義的組合，也認為公開了 A-E、A-F、B-D、 B-E、B-F、C-D、C-E和C-F。同樣地，也公開了運些中的任意子組或組合。因此，例如，認為公開 了亞組A-E、B-F和C-E。運個概念適用于本申請的所有實施方式，包括但不限于，在制造和使 用發明的組合物的方法中的步驟。因而，如果存在可W進行的多種另外的步驟，則應當理解 的是，可W借助于本發明的方法的任何特定實施方式或實施方式的組合進行運些另外步驟 的每個步驟。
[0026] 在說明書和所附權利要求中提到的組合物或制品中的特定要素或組分的重量份 數(pbw)，表示在組合物或制品中的要素或組分與任何其他要素或組分之間的表示為重量 份數的重量關系。因此，在包含2重量份的組分X和5重量份的組分Y的化合物中，X和YW2:5 的重量比存在，并且w運種比率存在而不考慮化合物中是否含有另外的組分。
[0027] 除非明確指出相反，否則組分的重量百分數（"wt%"，"重量％"或"wt.%")是基于 包含該組分的制劑或組合物的總重量。例如，如果在組合物或制品中特定要素或組分據說 具有8wt%，則應當理解的是該百分數是相對于按重量計100%的總的組成百分數。
[0028] 如本文所使用的，術語或詞組"有效的"、"有效量"或"有效條件"是指能夠進行功 能或特性(有效量表示為用于該功能或特性）的運種量或條件。如下文所指出的，取決于識 別的變量，如使用的材料和觀察的處理條件，所要求的精確量或特定條件將從一種實施方 式變化至另一實施方式。因此，并不總是可W指定確切的"有效量"或"有效條件"。然而，應 當理解的是，僅使用常規實驗，本領域技術人員將容易確定適當的有效量。
[0029] 如本文所使用的，術語"基本相同的參考組合物"是指基本地由基本相同的比例和 組分，但不存在某種所述組分組成的而與本發明的組合物基本相同的組合物。例如且不受 限制，在本發明的一些實施方式中，如本文所使用的，出于比較對應的參考組合物的目的， 對應的參考組合物基本由與本發明的組合物相同組分量的相同組分材料，但不存在馬來酸 酢組分組成。為此，在示例性的對應參考組合物中，將熱塑性聚合物組分的重量百分數量增 加一定當量W彌補不存在的馬來酸酢添加劑組分。
[0030] 使用標準命名法描述化合物。例如，沒有被任何指定基團取代的任何位置被理解 為具有被指定的價鍵或氨原子填充的其價鍵。使用不在兩個字母或符號之間的短線 來指示取代基的連接點。例如，-CH0是通過幾基基團的碳連接。除非另外定義，本文使用的 技術和科學術語具有本發明所屬的領域的技術人員通常理解的相同的含義。
[0031] 如本文所使用的，術語"烷基基團"是具有1至24個碳原子的支鏈或直鏈飽和控基 團，如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正下基、異下基、叔下基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基、十 四基、十六基、二十烷基、二十四基等。"低級烷基"是包含1至6個碳原子的烷基基團。
[0032] 如本文所使用的，"芳基基團"是任何碳類芳香族基團，其包括但不限于苯、糞等。 術語"芳香族"還包括"雜芳基基團"，其定義為具有結合在芳香族基團的環內的至少1個雜 原子的芳香族基團。雜原子的實例包括但不限于氮、氧、硫和憐。芳基基團可W是取代的或 未取代的。芳基基團可W是用包括但不限于烷基、烘基、締基、芳基、面素、硝基、氨基、醋、 酬、醒、徑基、簇酸或烷氧基中的一種或多種基團取代的。
[0033] 本文所使用的術語"芳烷基"是具有連接至芳香族基團的如W上定義的烷基、烘基 或締基的芳基基團。芳烷基基團的實例是芐基基團。
[0034] 本文所使用的術語"醋"由式-C(0)0A表示，其中，A可W是前述的烷基、面代烷基、 締基、烘基、芳基、雜芳基、環烷基、環締基、雜環烷基或雜環締基基團。
[0035] 本文所使用的術語"碳酸醋基團"由式-0C(0)0R表示，其中，R可W是前述的氨、燒 基、締基、烘基、芳基、芳烷基、環烷基、面代烷基或雜環烷基基團。
[0036] 本文所使用的術語"簇酸"由式-C(0)0H表示。
[0037] 本文所使用的術語"醒"由式-C(0)H表示。
[0038] 本文所使用的術語"酬基團"由式-C(0)R表示，其中，R是前述的烷基、締基、烘基、 芳基、芳烷基、環烷基、面代烷基或雜環烷基基團。
[0039] 本文所使用的術語"幾基"由式C = 0表示。
[0040] 本文所使用的術語"酸"由式AOAi表示，其中，A和Ai可W獨立地是前述的烷基、面代 烷基、締基、烘基、芳基、雜芳基、環烷基、環締基、雜環烷基或雜環締基基團。
[0041 ]術語"有機殘基"或"殘基"定義為含碳的殘基，即，包含至少一個碳原子的殘基，并 且包括，但不限于包含碳的基團、殘基或在上文定義的基團。有機殘基可W包含多種雜原 子，或者可W通過包括氧、氮、硫、憐等的雜原子鍵連至另外的分子。有機殘基的實例包括， 但不限于烷基或取代的烷基、烷氧基或取代的烷氧基、一元或二元取代的氨基、酷胺基團 等。有機殘基可W優選包含1至18個碳原子、1至15個碳原子、1至12個碳原子、1至8個碳原 子、1至6個碳原子或1至4個碳原子。在進一步的實施方式中，有機殘基可W包含2至18個碳 原子、2至15個碳原子、2至12個碳原子、2至8個碳原子、2至4個碳原子或2至4個碳原子。
[0042] 術語"殘基"的非常接近的同義詞是在說明書和所附權利要求中使用的術語"基團 (radical)"，無論分子是如何制備的，是指本文描述的分子的片段、基團或亞結構。例如，在 特定化合物中的2，4-二徑基苯基基團具有W下結構：
[0043]
'7
[0044] 無論2,4-二徑基苯基是否用于制備該化合物。在一些實施方式中，基團（例如燒 基)可W通過將一個或多個"取代基團"鍵連至其進一步進行改性(即，取代的烷基）。給定基 團中的原子數不是本發明的關鍵，除非它在本文別處指示相反。
[0045] 本為所定義和使用的術語"有機基團"含有一個或多個碳原子。例如，有機基團可 W具有1至26個碳原子、1至18個碳原子、1至12個碳原子、1至8個碳原子、1至6個碳原子或1 至4個碳原子。在進一步的實施方式中，有機基團可W具有2-26個碳原子、2至18個碳原子、2 至12個碳原子、2至8個碳原子、2至6個碳原子或2至4個碳原子。有機基團往往具有鍵連至有 機基團的至少一些碳原子的氨。不包含無機原子的有機基團的一個實例是5,6,7,8-四氨- 2-糞基基團。在一些實施方式中，有機基團可W包含1-10個鍵連至其上或其中的無機雜原 子，包括面素、氧、硫、氮、憐等。有機基團的實例包括，但不限于烷基、取代烷基、環烷基、取 代的環烷基、單取代的氨基、二取代的氨基、酷氧基、氯基、簇基、燒氧幾基、面代烷基、面代 烷氧基、芳基、取代的芳基、雜芳基、雜環或取代的雜環基團，其中，本文的其他地方定義了 所述術語。包含雜原子的有機基團的幾個非限制性實例包括烷氧基基團、Ξ氣甲氧基基團、 乙酷氧基基團、二甲基氨基基團等。
[0046] 如本文所使用的，術語"數均分子量"或"Μη"可W交替地使用，并且是指樣品中所 有聚合物鏈的統計平均分子量并且由下式定義：
[0047]
[0048] 其中，Ml是鏈的分子量，W及Ni是該分子量的鏈的數目。可W通過本領域技術人員 熟知的方法使用分子量標準，例如，聚碳酸醋標準或聚苯乙締標準，優選地經鑒定的或可示 蹤的分子量標準確定聚合物，例如聚碳酸醋聚合物的Μη。
[0049] 如本文所使用的，術語"重均分子量"或"Mw"可W交替使用，并且由W下式定義：
[(K)加 ]
[0051] 其中，Ml是鏈的分子量，并且Ni是該分子量的鏈的數目。與Μη相比，Mw考慮的是給定 鏈的分子量對確定平均分子量的貢獻。因此，給定鏈的分子量越大，該鏈對Mw的貢獻越大。 可W通過本領域技術人員熟知的方法來使用分子量標準，例如聚碳酸醋標準或聚苯乙締標 準，優選地經鑒定的或可示蹤的分子量標準確定聚合物，例如聚碳酸醋聚合物的Mw。
[0052] 本文所公開的每種材料是可商購的和/或其生產方法是本領域技術人員已知的。
[0053] 應當理解的是，本文所公開的組合物具有某些功能。本文公開的是用于實施所公 開的功能的某些結構要求，并且應當理解的是，存在可W實施與所公開結構相關的相同功 能的多種結構，并且運些結構通常將實現相同的結果。
[0054] 如本文所使用的，纖維增強熱塑性樹脂組合物與纖維增強的熱塑性樹脂組合物、 熱塑性組合物、樹脂組合物、纖維增強熱塑性樹脂復合物、熱塑性復合物、樹脂復合物或復 合物同義。
[0055] 如W上簡要描述的，在一種實施方式中，本發明設及包含W下的纖維增強熱塑性 組合物:包含W下的纖維增強熱塑性組合物:a)包含聚碳酸醋或聚對苯二甲酸亞烷基醋或 它們的組合的熱塑性聚合物組分;b)增強纖維組分;和C)馬來酸酢添加劑組分。
[0056] 在進一步的實施方式中，本文描述了包含W下的纖維增強熱塑性組合物:a)包含 聚碳酸醋或聚對苯二甲酸亞烷基醋或它們的組合的約30wt. %至小于lOOwt. %的熱塑性聚 合物組分;b)大于Owt. %至約70wt. %的增強填料組分;和C)大于Owt. %至約lOwt. %的馬 來酸酢添加劑組分。
[0057] 在進一步的實施方式中，本文描述了包含W下的纖維增強熱塑性組合物:a)包含 聚碳酸醋(PC)、聚對苯二甲酸下二醋(PBT)或聚碳酸醋-聚對苯二甲酸下二醋(PC/PBT)共混 物的約60wt. %至約90wt. %的熱塑性聚合物組分;b)大于lOwt. %至約30wt. %的增強填料 組分;和C)包含馬來酸酢接枝聚丙締的大于Owt. %至約6wt. %的馬來酸酢添加劑組分。
[005引在一種實施方式中，公開的纖維增強熱塑性組合物包含聚碳酸醋聚合物組合物， 其中，聚碳酸醋聚合物包括雙酪A、聚碳酸醋共聚物、聚醋碳酸醋聚合物、或聚碳酸醋-聚娃 氧燒共聚物或它們的組合。
[0059] 在一種實施方式中，聚碳酸醋可W包括如在美國專利第7,786,246號中列舉的任 何聚碳酸醋材料或