包括高熔體流動指數樹脂的制品的制作方法
【專利說明】
[0001] 優選權申請
[0002] 本申請要求2012年7月16日提交的美國臨時申請No. 61/672,021的優先權，其 全部公開內容特此以引用的方式并入本文。
技術領域
[0003] 本申請與包括一種或多種高熔體流動指數樹脂的制品有關。具體而言，本文描述 的某些實施方案涉及包括通過ASTM D1238、條件L試驗，熔體流動指數大于325g/10min的 恪體流動樹脂的復合材料制品。
[0004] 發明背景
[0005] 設計了通常供汽車和建筑材料應用的制品以滿足許多競爭性且嚴格的性能規范。
【發明內容】
[0006] 一方面，提供了包含含增強纖維的纖維增強熱塑性聚合物芯層和樹脂，例如包 含高熔體流動指數的熱塑性樹脂，例如通過ASTMD1238、條件L測量，熔體流動指數大于 100g/10min或大于325g/10min的熱塑性樹脂的熱塑性復合材料制品。
[0007] 在某些實施方案中，所述芯層可滲透并且包含約0. lgm/cm3至約I. 8gm/cm 3的密 度。在其它實施方案中，按所述芯層的體積計，所述芯層包含介于約20%至約80%之間的 孔隙率。在另外的實施方案中，包含大于325g/10min的熔體流動指數的樹脂包含聚烯烴樹 月旨、熱塑性聚烯烴共混樹脂、聚乙烯聚合物樹脂、丁二烯聚合物樹脂、丙烯酸聚合物樹脂、聚 酰胺樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈苯乙烯聚合物 樹脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚氧化二 甲苯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚樹脂、聚醚酮樹脂、聚縮醛樹脂、聚氨基甲酸酯樹酯、聚苯并 咪唑樹脂中的至少一種或其共聚物或混合物。在一些實例中，增強纖維包含玻璃纖維、碳纖 維、石墨纖維、合成有機纖維、無機纖維、天然纖維、礦物纖維、金屬纖維、金屬化無機纖維、 金屬化合成纖維、陶瓷纖維中的一種或多種或其組合。在某些實例中，增強纖維包含玻璃纖 維并且包含高熔體流動指數的樹脂包含聚丙烯。
[0008] 在一些實例中，所述樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于325g/10min而小 于750g/10min的熔體流動指數。在其它實例中，所述樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包 含大于或等于750g/10min而小于1000g/10min的恪體流動指數。在其它實例中，所述樹脂 通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于1000g/10min而小于1250g/10min的熔體流動指 數。在另外的實例中，所述樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于或等于1250g/10min 的熔體流動指數。
[0009] 另一方面，提供了包含含增強纖維的纖維增強熱塑性聚合物芯層和通過ASTM D1238、條件L測量，含大于325g/10min的熔體流動指數的熱塑性樹脂的熱塑性復合材料制 品。在一些實施方案中，所述復合材料制品還包括至少一置于纖維增強熱塑性聚合物芯層 表面上的表面層。
[0010] 在某一些實例中，所述芯層可滲透并且包含約0. lgm/cm3至約I. 8gm/cm3的密度。 在其它實例中，按所述芯層的體積計，所述芯層包含介于約20%至約80%之間的孔隙率。 在某些實施方案中，包含大于325g/10min的熔體流動指數的熱塑性樹脂包含聚烯烴樹脂、 熱塑性聚烯烴共混樹脂、聚乙烯聚合物樹脂、丁二烯聚合物樹脂、丙烯酸聚合物樹脂、聚酰 胺樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈苯乙烯聚合物樹 月旨、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚氧化二甲苯 樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚樹脂、聚醚酮樹脂、聚縮醛樹脂、聚氨基甲酸酯樹酯、聚苯并咪唑 樹脂中的至少一種或其共聚物或混合物。在某些實例中，增強纖維包含玻璃纖維、碳纖維、 石墨纖維、合成有機纖維、無機纖維、天然纖維、礦物纖維、金屬纖維、金屬化無機纖維、金屬 化合成纖維、陶瓷纖維中的一種或多種或其組合。在一些實施方案中，所述表面層包含織 物、薄膜、麻棉布及其組合中的一種或多種。
[0011] 在某些實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于 325g/10min而小于750g/10min的熔體流動指數。在一些實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于或等于750g/10min而小于1000g/10min的熔體流動指數。在 其它實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于1000g/10min而小于 1250g/10min的熔體流動指數。在另外的實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L 測量，包含大于或等于1250g/10min的熔體流動指數。在其它實例中，置于芯層上的表面層 包含含至少l〇〇g/l〇min的熔體流動指數的樹脂。在一些實施方案中，置于芯層上的表面層 包含含至少325g/10min的熔體流動指數的樹脂。
[0012] 在其它實施方案中，附加表面層可置于所述芯層的反面上。在一些實施方案中，置 于芯層上的表面層包含含至少l〇〇g/l〇min的熔體流動指數的樹脂，并且置于芯層反面上 的附加表面層包含含小于l〇〇g/l〇min的熔體流動指數的樹脂。在某些實例中，置于芯層 上的表面層包含含至少l〇〇g/l〇min的熔體流動指數的樹脂，并且置于芯層反面上的附加 表面層包含含至少l〇〇g/l〇min的熔體流動指數的樹脂。在某些實施方案中，附加表面層 包含織物、薄膜、麻棉布及其組合中的一種或多種。在某些實例中，表面層和附加表面層包 含相同材料。在某些實施方案中，熱塑性芯層包含通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于 325g/10min的熔體流動指數的聚丙烯樹脂并且增強纖維包含玻璃纖維。在一些實施方案 中，所述制品的基重介于約300gsm和約3000gsm之間。在其它實施方案中，所述制品包含的 基重比含熔體流動指數小于約l〇〇g/l〇min的樹脂的參考制品的基重低約10%，其中所述 制品進一步包含在縱向或橫向或兩個方向上，與所述參考制品大體上相似的彎曲傾斜度。
[0013] 再一方面，描述了一種復合材料制品，其包含可滲透的纖維增強熱塑性芯層，所述 芯層包含與通過ASTM D1238測量，包含大于325g/10min的熔體流動指數的熱塑性樹脂粘 在一起的多根增強纖維。
[0014] 在某些實施方案中，可滲透芯層包含約0,1gm/cm3至約I. 8gm/cm3的密度。在其 它實施方案中，所述制品可包括置于所述芯層表面上的第一增強層。在一些實例中，所述第 一增強層包含增強纖維的基質和熱塑性樹脂。在另外的實例中，第一增強層的熱塑性樹脂 通過ASTM D1238測量，包含大于325g/10min的熔體流動指數。在其它實例中，增強纖維的 基質包含呈雙向定位的纖維，例如在單層或多層中存在的雙向定位纖維。在某些實施方案 中，所述制品可包括置于芯層反面上的第二增強層。在一些實例中，第二增強層包含增強纖 維的基質和熱塑性樹脂。在某些實例中，第二增強層的熱塑性樹脂通過ASTM D1238測量， 包含大于325g/10min的熔體流動指數。在其它實例中，在第一增強層和第二增強層的每一 層中的增強纖維的基質包含呈雙向定位的纖維。
[0015] 另一方面，公開了一種預浸組合物，其包含多根分散于通過ASTM D1238測量，包含 大于325g/10min的熔體流動指數的熱塑性樹脂中的增強纖維。
[0016] 在一些實施方案中，基于所述預浸組合物的重量，所述樹脂的載重量為所述熱塑 性樹脂的約20-70重量％。在某些實例中，所述組合物可包括至少一種添加劑。在某些實 施方案中，所述熱塑性樹脂包含聚烯烴樹脂、熱塑性聚烯烴共混樹脂、聚乙烯聚合物樹脂、 丁二烯聚合物樹脂、丙烯酸聚合物樹脂、聚酰胺樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯碳酸酯 樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈苯乙烯聚合物樹脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物樹脂、 聚醚酰亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚氧化二甲苯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚樹脂、聚醚酮樹脂、 聚縮醛樹脂、聚氨基甲酸酯樹酯、聚苯并咪唑樹脂中的至少一種或其共聚物或混合物。在一 些實例中，所述增強纖維包含玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、合成有機纖維、無機纖維、天然 纖維、礦物纖維、金屬纖維、金屬化無機纖維、金屬化合成纖維、陶瓷纖維中的一種或多種或 其組合。在其它實例中，所述增強纖維包含玻璃纖維并且通過ASTMD1238測量，包含大于 325g/10min的熔體流動指數的熱塑性樹脂包含聚丙烯。
[0017] 在某些實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238測量，包含大于325g/10min而小 于750g/10min的熔體流動指數。在其它實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238測量，包 含大于或等于750g/10min而小于1000g/10min的恪體流動指數。在一些實例中，所述熱塑 性樹脂通過ASTM D1238測量，包含大于1000g/10min而小于1250g/10min的熔體流動指數。 在另外的實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTMD1238測量，包含大于或等于1250g/10min的熔 體流動指數。
[0018] 另一方面，通過了一種熱塑性復合材料制品，其包含熱塑性高熔體流動指數樹脂 和分散于所述樹脂中的增強纖維，其中所述高熔體流動指數樹脂按有效量存在以提供小于 15g Sm-cm/N的基重/彎曲傾斜度比（在縱向上通過改進的彎曲試驗測量）。另一方面，通 過了一種熱塑性復合材料制品，其包含熱塑性高熔體流動指數樹脂和分散于所述樹脂中的 增強纖維，其中所述高熔體流動指數樹脂按有效量存在以提供小于15g Sm-cm/N的基重/彎 曲傾斜度比（在橫向上通過改進的彎曲試驗測量）。改進的彎曲試驗法是ASTM D790的變 型并且本文進行了更加詳細地描述。
[0019] 在某些實施方案中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于 325g/10min而小于750g/10min的熔體流動指數。在其它實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于或等于750g/10min而小于1000g/10min的熔體流動指數。在 一些實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于1000g/10min而小于 1250g/10min的熔體流動指數。在另外的實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L 測量，包含大于或等于1250g/10min的恪體流動指數。
[0020] 再一方面，描述了一種熱塑性復合材料制品，其包含高熔體流動指數樹脂和分 散于所述樹脂中的增強纖維，其中所述高熔體流動指數樹脂按有效量存在以提供小于約 66gsm/N，例如小于42gsm/N的基重/縱向峰值負載比。
[0021] 在某些實施方案中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于 325g/10min而小于750g/10min的熔體流動指數。在其它實施方案中，所述熱塑性樹脂通過 ASTM D1238、條件L測量，包含大于或等于750g/10min而小于1000g/10min的熔體流動指 數。在某些實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于1000g/10min 而小于1250g/10min的熔體流動指數。在其它實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條 件L測量，包含大于或等于1250g/10min的恪體流動指數。
[0022] 另一方面，公開了一種熱塑性復合材料制品，其包含高熔體流動指數樹脂和分散 于所述樹脂中的增強纖維，其中所述高熔體流動指數樹脂按有效量存在以提供小于90gsm/ N的基重/橫向峰值負載比。
[0023] 在某些實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于 325g/10min而小于750g/10min的熔體流動指數。在其它實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于或等于750g/10min而小于1000g/10min的熔體流動指數。在 另外的實例中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于1000g/10min而小 于1250g/10min的熔體流動指數。在其它實施方案中，所述熱塑性樹脂通過ASTM D1238、條 件L測量，包含大于或等于1250g/10min的恪體流動指數。
[0024] 再一方面，提供了一種方法，包括：將增強纖維和包含高熔體流動指數的聚合物樹 脂添加到經攪拌的含液泡沫中形成聚合物樹脂和增強纖維的分散混合物；將所述增強纖維 和聚合物樹脂的分散混合物沉積在成形支撐元件上；排空所述液體以形成網；高于所述聚 合物樹脂的軟化溫度加熱所述網；并且壓縮所述網至預定厚度形成所述聚合物材料。
[0025] 在某些實施方案中，所述方法可包括在所述壓縮網上安置一表面層。在一些實 例中，所述方法可包括選擇通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于325g/10min而小于 750g/10min的熔體流動指數的聚合物樹脂。在其它實例中，所述方法可包括選擇通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于或等于750g/10min而小于1000g/10min的熔體流動指數的聚 合物樹脂。在另外的實例中，所述方法可包括選擇通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于 1000g/10min而小于1250g/10min的恪體流動指數的聚合物樹脂。
[0026] 另一方面，提供了一種促進車輛零件成形的方法，所述方法包括提供包含含增強 纖維的纖維增強聚合物芯的復合材料，所述增強纖維分散于通過ASTM D1238、條件L測量， 含大于325g/10min的高熔體流動指數的樹脂中。
[0027] 在某些實施方案中，所述樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于325g/10min 而小于750g/10min的熔體流動指數。在其它實施方案中，所述樹脂通過ASTM D1238、條件 L測量，包含大于或等于750g/10min而小于1000g/10min的熔體流動指數。在某些實施方 案中，所述樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于1000g/10min而小于1250g/10min 的熔體流動指數。在某些實施方案中，所述樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于或 等于1250g/10min的熔體流動指數。
[0028] 在一些實施方案中，所述復合材料包含至少一置于所述聚合物芯上的表面層。在 其它實施方案中，所述表面層包含高熔體流動指數樹脂。在另外的實施方案中，所述表面 層包含織物、薄膜、麻棉布及其組合中的一種或多種。在其它實施方案中，所述芯的基重/ 彎曲傾斜度比小于20gsm-cm/N。在其它實施方案中，所述芯的基重/縱向峰值負載比小于 66gsm/N〇
[0029] 再一方面，提供了一種促進車輛零件成形的方法，所述方法包括提供包含含高熔 體流動指數樹脂的纖維增強聚合物芯和置于所述纖維增強聚合物芯上的表面層的熱塑性 復合材料制品。
[0030] 在某些實施方案中，所述樹脂通過ASTM D1238、條件L測量，包含大于325g/10min 而小于750g/10min的熔體流動指數。在一些實施方案中，所述樹脂通過ASTM D1238、條件 L測量，包含大于或等于750g/10min而小于1000g/10min的熔體流動指數。在某些實施方 案中，所述樹脂通過ASTM D1