[发明专利]用于补强塑料的经聚乙烯醇施胶的填料

说明书

本发明公开了一种施胶的补强填料，其包含填料和布置在所述填料的至少一部分上的施胶剂，所述施胶的补强填料用于补强塑料。施胶剂基于聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚物、硅烷接枝的聚乙烯醇和硅烷接枝的乙烯/乙烯醇共聚物、硅烷接枝的聚乙烯醇和硅烷接枝的乙烯/乙烯醇共聚物中的至少一种。聚乙烯醇可用作所有类型的纤维和颗粒的施胶剂，以补强所有类型的商品和工程塑料，特别是聚烯烃树脂，从而形成聚合物复合材料。因此，还公开了用这种施胶的补强填料补强的聚合物复合材料，以及包括这种聚合物复合材料的制品、部件和产品。

相关申请

本申请要求于2017年8月7日提交的美国临时申请No.62/541,834的优先权，通过引用将其全部内容合并于此作为参考。

技术领域

本发明通常涉及包含施胶的补强填料，该施胶的补强填料包括填料和布置在该填料的至少一部分上的施胶剂，其中该施胶剂包括至少一种聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚物、硅烷接枝的聚乙烯醇和硅烷接枝的乙烯/乙烯醇共聚物、硅烷接枝的聚乙烯醇和硅烷接枝的乙烯/乙烯醇共聚物。本发明还涉及通常用至少一种施胶的补强填料补强的聚合物复合材料，其中该至少一种施胶的填料包括如上所述的填料和施胶剂，其中该补强填料可以是包括连续纤维、磨碎纤维或短切纤维的纤维；颗粒；或其任何组合；本发明还涉及包括这种聚合物复合材料的产品、模制部件和产品。

发明背景

当施涂到补强填料如补强纤维或补强颗粒上时，施胶组合物旨在改善塑料复合材料中的机械性能。因此，持续需要可用于补强聚合物树脂的改进的施胶的填料。

发明概述

玻璃纤维是塑料的主要补强剂。也可以使用具有这种能力其他纤维，例如碳、玄武岩、石英、氧化铝、碳化硅、尼龙、聚酯、聚丙烯、芳族聚酰胺，丙烯酸等。许多天然纤维，例如大麻、黄麻等，可用于制造“绿色”的补强塑料复合材料。然而，不管用作补强材料的纤维为何种类型，通常需要在纤维上施胶或粘合以在制造过程中保护纤维并增强纤维和塑料树脂之间的粘合。

可以使用两种主要类别的基质树脂：热固性树脂和热塑性树脂。聚乙酸乙烯酯、环氧树脂、聚酯、酚醛、苯氧基树脂或聚氨酯分散体可用作用于补强热固性树脂的纤维施胶剂。对于用于补强热塑性树脂的纤维的施胶，可以使用聚氨酯、环氧树脂、苯氧基树脂、聚丙烯和丙烯酸分散体，以及其他化学品。尼龙和热塑性聚酯树脂形成了热塑性复合材料的主要材料部分。聚氨酯可用于补强尼龙树脂的纤维施胶，而环氧树脂施胶剂可用于热塑性聚酯的纤维补强的施胶。

用于对补强纤维(例如，E-玻璃和其他类型的普通玻璃纤维)施胶的配方可以由三个一般类别的组分组成：(1)偶联剂(例如，甲基丙烯酸铬(III)(可用例如Zaclon LLC的)、硅烷、钛酸酯等)，(2)成膜剂(例如聚乙酸乙烯酯、环氧树脂、聚酯、聚氨酯等)，以及(3)加工助剂(例如，润滑剂、润湿剂、中和剂、抗静电剂、抗氧化剂、成核剂、交联剂或其任何组合)。成膜剂的组成可以占施胶剂配方的50％至90％，成膜剂在保护纤维免受磨损以及桥接纤维和树脂方面起着至关重要的作用。

聚烯烃树脂(例如，聚乙烯和聚丙烯等)可能需要不同于尼龙和热塑性聚酯复合材料中使用的施胶剂，以粘合纤维和树脂。由于聚烯烃树脂的非极性性质，与使用尼龙和聚酯树脂时观察到的相比，使用聚氨酯或环氧树脂分散体作为成膜剂可能难以实现相同程度的亲和力或反应性。因此，聚乙烯或聚丙烯分散体可被选择作为用于补强聚烯烃的纤维上的施胶剂，其中酸或马来酸酐接枝的聚乙烯或聚丙烯分散体是优选的。这些聚乙烯和聚丙烯分散体可以为纤维和聚烯烃树脂之间提供一些结合。

本发明的一个方面提供一种施胶组合物，当施加到补强填料如补强纤维或补强颗粒时，该施胶组合物产生在塑料复合材料中具有良好的机械性能的施胶的补强填料。特别地，当用于基于聚烯烃树脂的复合材料时，用这种组合物施胶的补强填料将显示优异的机械性能。