[发明专利]聚酰胺组合物、其制备方法、应用和制品

说明书

本发明公开了一种聚酰胺组合物，其包含至少一种聚酰胺、10‑40重量％的增强纤维、3‑12重量％的在中空玻璃泡的至少一部分表面上具有粘合剂的中空玻璃泡，其中所述中空玻璃泡的压碎强度为14,500psi或更高，表面上所述粘合剂的含量为在玻璃泡的至少一部分表面上具有粘合剂的所述中空玻璃泡的0.05‑5重量％。本发明中的聚酰胺组合物具有低密度和良好的机械性能之间的平衡，高爆破压力，而没有通过粘合剂的过度使用而引起的浊雾。

发明领域

本发明涉及一种聚酰胺组合物，特别涉及一种具有低密度和高爆破压力的聚酰胺组合物。本发明还涉及其制备方法和应用，以及由该聚酰胺组合物制备的制品。

相关技术描述

由于环境保护和运行成本，燃料节约显示出制造商和消费者的最关键因素之一。这导致了降低车辆重量的趋势。用较轻的材料单元代替较重的单元是实现车辆重量减轻的可行方式。

实现该目的一种公知方式是用塑料部件代替金属部件。随着汽车工业中塑料部件的发展，固体塑料部件逐渐接近重量减少的极限。

塑料部件的密度降低越来越受到汽车制造商的关注。发泡方法和较轻的增强纤维可用于此目的。发泡方法包括机械和化学发泡方法，如Mucell方法或化学发泡添加剂。以超临界二氧化碳为发泡剂的Mucell方法作为加工方法，用于产生由热塑性塑料制成的多孔样品。然而，发泡方法难以控制泡沫的尺寸。泡沫尺寸对机械性能和其它性能具有很大的影响。保持车辆单元的机械性能是汽车领域的另一个关键因素。如果泡沫的尺寸不可控，则难以预测最终塑料部件的机械性能。因此，发泡方法的缺点是不能保证不牺牲塑料部件的机械性能和塑料部件的不均匀表面。

增强纤维或更高性能的聚合物可用于塑料部件中以改善机械性能。为了减轻塑料部件的重量，还考虑用更轻、更强和当然更昂贵的增强纤维(如碳纤维或Kevlar)或昂贵的高性能聚合物代替更重的玻璃或金属纤维或常用的工程聚合物，从而降低塑料部件的厚度。然而，缺点是高成本使得难以在大规模生产中实施。

JP2010248494A公开了一种聚酰胺树脂组合物，其含有聚酰胺树脂(A)，中空填料(B)和玻璃纤维(C)，其中，在100质量％的聚酰胺树脂组合物中，(B)和(C)的总量为30-70质量％，(C)/(B)＝3-140(质量比)，中空填料(B)的断裂率为70-95质量％。

中空填料选自玻璃球、陶瓷球和Shirasu球。该中空填料的真密度为0.4g/cm³或更小，耐压强度为2-50MPa。中空填料的高断裂率表明大多数中空填料在加工过程中断裂。那么在最终的聚酰胺产品中，中空填料是填料片的形式，例如玻璃片、陶瓷片等，不再是中空状态。高断裂率的缺点是最终组合物的密度不会严重降低，这难以与汽车领域中最终产品的目标密度匹配。另一方面，中空填料的含量相当低，约0.21-2.26％。低含量的中空填料使得即使断裂率为0％也不可能降低塑料部件的重量。

WO 2005/066251公开了一种填充的热塑性树脂，其包含至少一种聚酰胺和玻璃泡，所述玻璃泡的压碎强度为至少10,000PSI，用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的至少一种处理。在中等混合速度下将玻璃泡缓慢加入到N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(1500g，0.5重量％)的溶液中，并使混合物混合15分钟。将得到的糊状物倒入铝盘中，在80℃的强制通风烘箱中干燥过夜。将干燥的玻璃泡通过180微米筛网过筛以除去任何团块。由于玻璃泡是非增强填料，因此向聚合物中加入玻璃泡将导致机械强度(拉伸、冲击等)的快速降低。从实施例1-3可知，在加入0-20重量％的玻璃泡的情况下，断裂拉伸强度和断裂弯曲强度从76.3MPa降至51.9MPa，从115MPa降至78MPa。尽管玻璃泡的处理可以提供拉伸强度增加和重量减轻的令人惊讶的组合，但是在聚酰胺树脂的物理性能如冲击、弯曲、拉伸强度方面仍然存在大的改进空间。填充的热塑性树脂不能满足电子组件和车辆元件中的机械性能的要求。

一种提高机械性能的通用解决方案是在树脂中添加相容剂，其可以增强与聚酰胺和玻璃泡的粘结能力。相容剂的缺点是相容剂的使用会在最终制品的表面上引起浊雾。