[发明专利]长玻璃纤维增强的热塑性树脂的单种导电性粒料及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年6月19日提交的美国临时专利申请61/218,467的优先权，其通过参考完全并入本申请。

技术领域

本申请涉及热塑性组合物，特别是涉及包含导电填料的长玻璃纤维增强的热塑性组合物。本申请也涉及制造这些粒料的方法和由这些粒料制备的制品。

背景技术

利用热塑性树脂与导电物质的混合物的导电热塑性树脂组合物已经用于通过使用注塑或注塑-压塑法形成各种制品。这些组合物和方法提供优点，例如低成本和/或大量生产这些制品的能力。

而且，导电热塑性树脂也已经用作金属替代品，代替制造的金属制品和用导电涂层材料或金属镀层处理的导电表面-制造制品。但是，这些导电热塑性树脂通常具有低机械强度的问题，从而尽管它们成本较低并且便于制造，也限制了它们的用途。

现有技术试图补救这些问题并通过添加纤维增强材料例如玻璃纤维改善导电热塑性树脂的强度。但是，获得长玻璃纤维-增强的热塑性树脂的单种导电粒料(single conductive pellets)是困难的。长玻璃纤维-增强的热塑性材料的粒料通常通过挤拉成型获得。挤拉成型是制造复合材料的方法，其中将增强纤维牵引通过树脂并且进入加热的模头然后造粒形成粒料。但是，即使添加增强纤维，导电填料例如炭黑也通常有害于机械性能。而且，导电填料在挤拉成型过程中干扰玻璃纤维的浸渍，导致机械性能的进一步退化。

为避免该问题，大多数长纤维增强的材料将添加剂结合进单独的粒料中，然后将所述粒料与纤维增强的粒料干混形成之后用于注塑工艺的混合物。但是，这些干混物存在几个问题。首先，制备这两种类型的粒料是较为昂贵和复杂的。第二，可能的是，各种类型的粒料具有不同的密度，特别是包含长玻璃纤维的粒料的密度往往大于包含导电填料的粒料的密度，因此可能的是，在存储或处理的过程中将发生不同种类的粒料的分开。因此，最终制品可能通常具有不均匀的性质。

因此，有利的是，提供消除干混物的缺点形成长纤维增强的导电制品的单种粒料解决方案。也有利的是，提供有助于减少纤维破坏从而使得长纤维增强的导电制品中的长纤维的优点得以保持的单种粒料解决方案。也有利的是，提供制备单种粒料的方法，该粒料结合进导电填料和长纤维，使得使用这些粒料所得的模塑制品与使用干混物得当的模塑制品相比具有增强的性质。

发明内容

本发明提供含有长玻璃纤维和导电填料的热塑性树脂的单种粒料，该粒料使得由这些粒料制备的模塑制品能够表现导电性和高机械性能。这些粒料可以用于形成模塑制品，该模塑制品具有基本上等同于使用包含相同含量长玻璃的热塑性树脂的非导电粒料制备的制品的机械性能。这些粒料也可以用于形成模塑制品，该模塑制品提供基本上等同于通过将两种类型粒料共混获得的制品的导电性，在所示所述两种类型粒料中一种粒料具有导电填料而另一种粒料包含长玻璃纤维。粒料包括热塑性树脂，基本上沿所述粒料的纵轴排列的长纤维增强填料和分散在粒料中的导电添加剂。

因此，一方面，本发明提供粒料，该粒料包括30至70wt％的热塑性树脂；20至60wt％的多个长增强纤维，该纤维沿所述粒料的纵轴基本上平行地排列并且该纤维的长度为至少0.4mm；和至多10wt％的分散在粒料中的导电填料。

另一方面，本发明提供形成单种导电纤维增强的粒料的方法，该方法包括以下步骤：挤出30至70wt％的热塑性树脂与至多10wt％的导电填料从而使所述导电填料分散在所述热塑性树脂中并形成树脂混合物；将20至60wt％的增强纤维牵引通过所述树脂混合物并进入加热的模头；和将所述纤维增强的树脂混合物造粒形成所述单种导电纤维增强的粒料，使得所述增强纤维的长度为至少0.4mm。

再在另一方面，本发明提供由粒料制造的制品，该粒料包括30至70wt％的热塑性树脂；20至60wt％的多个长增强纤维，该纤维沿所述粒料的纵轴基本上平行地排列并且该纤维的长度为至少0.4mm；和至多10wt％的分散在粒料中的导电填料。

具体实施方式

在以下说明和实施例中更具体地描述了本发明，这些说明和实施例仅是说明性的，因为其中的各种改进和变形对于本领域技术人员是显然的。说明书和权利要求书中所用的术语″包括″可以包括″由......组成″和″基本上由......组成″的实施方式。本申请披露的所有范围包括端点，且可独立组合。本申请披露的这些范围的端点和任何数值不限于精确范围或数值；它们是足够不精确的，以便包括近似于这些范围和/或数值的数值。