[发明专利]待注射成型的材料、其方法及其用途

说明书

发明领域

本发明主要涉及复合材料和制备复合材料的方法。

更具体地讲，本发明涉及包含由天然纤维增强的新鲜的或者再生的热塑性聚合物的复合材料，以及制备这种注射成型复合材料的方法。

对于本说明书来说，需要用到下面的定义：

天然纤维或纤维素纤维：源于植物的天然纤维，或者含有木质素的木质纤维素纤维，这是天然多酚聚合物。

木质纤维素残渣：源于植物的残渣，含有纤维素和木质素，而且纤维素是主要的化学成分，例如稻壳或木屑。

发明背景

复合材料是那些由至少两种具有具体的力学特性的材料联合而成的材料，这样生成一种具有期望力学性能的第三材料。通常情况下，复合材料是由聚合物和增强材料联合得到，增强材料一般来说是源于矿物的纤维或源于植物的纤维，不管这些纤维是否是合成的。现有技术水平表明，许多复合材料是由不同种类的聚合物与不同类型的纤维联合而成的，这些纤维例如玻璃纤维、岩石纤维、矿物棉以及天然纤维等等。

具体来讲，现有技术水平公开了由聚烯烃类聚合物如聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯与天然纤维，如剑麻纤维、可可纤维等联合得到的复合材料。

目前，通过联合聚合物和天然纤维制备复合材料的方法通过模塑法进行，这大大限制了复合材料形式，并因此限制了复合材料的商业应用。本领域技术人员清楚，模塑法允许制备具有有限结构和形式的制品，因此，降低了复合材料的应用。

直到今天，注射成型方法仍然没有有效地用于由聚合物和天然纤维制备的复合材料中。模塑法的该局限性也关联到注塑方法的几个难点。首先，由于天然纤维具有吸湿性和亲水性，因此，就会有吸湿的趋势，进而导致在注塑过程中产生气体。这是因为，在注塑过程中，当喂料时(螺杆速度x逆压(speed of the screw x contra-pressure))，生成的挥发性气体就被密封在注塑装置的内部(喷嘴和螺杆)，并且在注射成型周期内，这些气体被密封在模腔内。因此，成型的产品具有类似于膨胀结构的多孔性和微观结构。此外，孔隙率的分布也受到注塑加工条件的影响(诸如：压力、温度以及时间)，相应地，也就会影响材料的力学性能。

因此，本发明的目的是克服现有技术方法缺陷的用于制备复合材料的方法。

更详细地讲，本发明的目的是提供合适的材料通过注射成型方法加工成复合材料。

本发明的另一个目的是用于制备复合材料的方法，所述复合材料包含与天然纤维联合的热塑性聚合物(具体地讲聚烯烃)。

本发明的另一个目的是用于复合材料的注塑方法，所述复合材料包含与天然纤维联合的热塑性聚合物(具体地讲聚烯烃)。

本发明的另一个目的是根据本发明的注塑方法制备的复合材料，所述复合材料特别适于制造汽车备件。

发明概述

上面提及的目的通过本发明的待注射成型的合适材料实现，所述材料包含：

大约30％至大约90％重量的再生热塑性聚合物；

大约0.01％至大约70％重量的新鲜热塑性聚合物；和

大约0.01％至大约60％重量的天然纤维。

具体地讲，热塑性聚合物是聚丙烯均聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

本发明的复合材料还可含有如下的一种或多种物质：

(a)当所述热塑性聚合物是聚丙烯均聚物时：

大约0.01％至大约60％重量的第二天然纤维；

大约0.01％至大约30％重量的木质纤维素残渣；

大约0.01％至大约20％重量的具有中等乙烯含量的聚丙烯共聚物；

大约0.01％至大约20％重量的具有高乙烯含量的聚丙烯共聚物；

大约0.01％至大约2％重量的用马来酸酐或离聚物官能化的聚丙烯增容剂；

大约0.01％至大约0.5％重量的加工助剂/分散剂；

大约0.01％至大约0.3％的主抗氧剂和辅助抗氧剂；

大约0.01％至大约2％的一种或多种颜料；以及

大约0.01％至大约0.2％的紫外线稳定剂。

(b)当所述热塑性聚合物是PET时：

大约0.01％至大约60％重量的第二天然纤维；

大约0.01％至大约30％重量的木质纤维素残渣；

大约0.01％至大约15％重量的弹性冲击改性剂；

大约0.01％至大约0.5％重量的加工助剂/分散剂；以及

大约0.01％至大约2％重量的一种或多种颜料。

本发明也涉及用于制备注塑复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：

i-使天然纤维长度均匀；