[发明专利]制备纤维增强的聚丙烯复合物的方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及由纤维增强的聚丙烯组合物制备的制品，所述聚丙烯组合物的挠曲模量至少为300,000psi并且在仪器化冲击试验中表现出延性。本发明同样涉及制备这种制品的方法。其更具体地，涉及制备纤维增强的聚丙烯复合物的有利方法。仍更具体地，本发明涉及一种连续将纤维进料至双螺杆混合工艺中，并均匀且随机地将所述纤维分散到聚丙烯基质中的方法

背景技术

由于韧性和刚度之间的折衷，聚烯烃在工程应用中的使用有限。例如，普遍认为聚乙烯是相对具有韧性的，但刚度低。聚丙烯通常表现出相反的倾向，即是相对具有刚性的，但韧性低。

已经引入了若干种众所周知的解决了韧性问题的聚丙烯组合物。例如，已知通过加入橡胶粒子来增大聚丙烯的韧性，或者在反应器中加入以产生耐冲击共聚物，或者通过反应器之后的共混。然而，尽管提高了韧性，采用该方法使得刚性显著降低。

已经引入了玻璃增强的聚丙烯组合物以提高刚性。然而，玻璃纤维往往容易在典型的注塑设备中破碎，导致韧性和刚性均降低。此外，玻璃增强的产物往往容易在注塑之后变形。

另一种改进聚烯烃的物理特性的已知方法是有机纤维增强。例如，欧洲专利申请0397881，其全部公开内容在此处引入作为参考，公开了通过熔融混合100重量份的聚丙烯树脂和10-100重量份的聚酯纤维，而制得的组合物，所述聚酯纤维的纤维直径为1-10旦尼尔，纤维长度为0.5-50mm和纤维强度为5-13g/d，然后模制得到的混合物。同样，Gray，Jr.等的美国专利3,639,424公开了一种包括聚合物(如聚丙烯)和纤维长度纤维的组合物，所述纤维至少为所述组合物约10wt％并均匀分散于其中，所述纤维是人造聚合物，如聚(对苯二甲酸亚乙酯)或聚(对苯二甲酸1，4-二亚甲环己撑酯)，其全部公开内容在此处引入作为参考。

同样在PCT公开WO02/053629中公开了纤维增强的聚丙烯组合物，其全部公开内容在此处引入作为参考。更具体地，WO02/053629公开了一种聚合物，其包括在熔融处理中具有高流动性的热塑性基质和长度为0.1mm-50mm的聚合物纤维。所述聚合物包括0.5wt％-10wt％的润滑剂。

同样已知多种有机纤维增强的聚丙烯组合物的改变形式。例如，由马来酸酐或丙烯酸改性的聚烯烃已经被用作基质组分以改进合成的有机纤维和聚烯烃之间的界面强度，认为这可增强由其制备的模制品的机械性能。

其他背景技术的参考文献包括PCT公开WO90/05164；欧洲专利申请0669372；Kadowaki等的美国专利6,395,342；欧洲专利申请1075918；Yasukawa等的美国专利5,145,891；Yasukawa等的美国专利5,145,892；和欧洲专利0232522，其全部公开内容在此处引入作为参考。

Cadus等的美国专利3,304,282公开了一种制备玻璃纤维增强的高分子量热塑性物质的方法，其中所述塑性树脂被供给到挤出机或连续捏合机，无限长的玻璃纤维被引入到所述熔体中并在其中破碎，均质化所述混合物并通过模具排出。以无限长的粗纱形式供给玻璃纤维至挤出机进料斗的下游注射或脱气口。

Sargent的美国专利5,401,154公开了一种用于制备纤维增强热塑性材料的设备和由其制备的成型件。所述设备包括具有第一材料入口，位于所述第一材料入口下游的第二材料入口，和出口的挤出机。在第一材料入口处供给热塑性树脂材料，在混合挤出机的第二材料入口处供给第一纤维增强材料，其在挤出机出口释放出熔融的无规纤维增强的热塑性材料。所述纤维增强材料可能包括成束的由大量单丝纤维形成的连续纤维。公开的纤维类型包括玻璃、碳、石墨和Kevlar。

Schlarb等的美国专利5,595,696公开了一种纤维复合物塑料和其制备方法，更具体地涉及包括连续纤维和塑料基质的复合材料。所述纤维的类型包括玻璃、碳和天然纤维，并可以切断或连续纤维的形式进料到挤出机中。将连续纤维进料至挤出机的树脂进料斗的下游。

Kadowaki等的美国专利6,395,342公开了一种制备合成有机纤维增强聚烯烃的微粒的浸渍方法。该方法包括以下步骤：在高于其熔点40℃或更多至低于合成有机纤维的熔点的温度下加热聚烯烃，以形成熔融聚烯烃；在6秒内使包括所述合成有机纤维的增强纤维连续通过该熔融聚烯烃，以形成聚烯烃浸渍的纤维；并将所述聚烯烃浸渍过的纤维切成粒。有机纤维的类型包括聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸丁二酯，聚酰胺6和聚酰胺66。