[发明专利]聚酰胺和由其制成的模制部件

说明书

本发明涉及一种聚酰胺聚合物；涉及一种聚合物组合物，其包含聚酰胺聚合物和纤维增强剂或填充剂，或其组合；涉及由聚合物组合物制成的模制部件；涉及机动车辆，其包括由所述模制部件制成的载荷结构部件。在本文中，聚酰胺聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为至少145℃，并且在等于Tg+15℃的温度(Tmod)下测得的动态模量(E')在100MPa‑700MPa的范围内。

本发明涉及聚酰胺聚合物、包含该聚酰胺聚合物和增强剂的聚合物组合物以及由其制成的模制部件。本发明涉及聚合物组合物，其可用于机械上高载荷的塑料部件，例如用于航空、机动车辆、建筑应用，例如发动机悬架、杆和框架，以及发动机罩和发动机部件的壳体。

为了减轻重量，用塑料部件代替金属部件已经在许多车辆子系统和组件中使用。但是，塑料组件适用于非载荷或中等载荷的应用，并且仅在特殊情况下适用于中等载荷的应用。大约35年前开发了基于碳纤维结构、热固性树脂浸渍的连续纤维增强塑料(CFRP)。这些主要用于航空应用，但很少用于机动车辆应用。在动态载荷条件下的疲劳性能不足构成了严重的缺陷。钢和铝结构仍然是高载荷结构元件(尤其是机动车辆应用)的首选材料。通过增加结构部件的尺寸来补偿塑料材料在载荷特性方面的缺点并不能达到所需的重量减轻。此外，应用于机动车辆发动机悬架的具有多轴应力情况的载荷部件必须在严苛的动态和环境条件下运行，在这种条件下，载荷部件会承受波动的负荷、波动的温度以及化学暴露。增加纤维增强的聚合物组合物中的纤维含量从而提高刚度并因此更紧密地满足金属的机械性能并不能带来所需的解决方案。

更换金属的关键领域是机动车辆的发动机悬架和发动机子系统。由于高载荷而应用金属部件的其他应用是例如发动机部件的外壳和罩。这些部件不仅需要高载荷能力和高阻尼，而且在外壳的情况下，通常还需要通过高表面质量和高爆破压力获得良好的密封性能。

塑料组件应具有高刚性和高强度，同时在长期载荷条件下表现出低蠕变，并能够承受较大的弯曲力，并且在动态载荷条件下具有良好的疲劳性能。考虑到需要进一步减轻重量，出于增加能源价格、减少能源消耗和减少环境污染的原因，人们致力于进一步改善塑料材料和结构部件的设计。

因此，本发明的第一目的是提供一种具有改善性能的聚合物组合物，以及用于其中的聚合物，所述聚合物组合物用于机械上高载荷的塑料部件中。进一步的目的是提供具有机械高载荷性能的塑料部件，其可以代替金属部件。

利用根据本发明的聚酰胺聚合物和聚合物组合物以及由其制成的载荷结构部件已经实现了该目的。

根据本发明的聚酰胺聚合物具有至少145℃的玻璃化转变温度(Tg)，和在等于Tg+15℃的温度(Tmod)下测得的在100MPa-700MPa范围内的动态模量(E′)，其中Tg和E'均通过动态机械热分析(DMTA)测量。

根据本发明的聚合物组合物包含：

-聚酰胺聚合物，和

-纤维增强剂，

-以及可选的其他组分，

其中，聚酰胺聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为至少145℃，在等于Tg+15℃的温度(Tmod)下测得的动态模量(E')在100MPa-700MPa的范围内，其中Tg和E'均通过动态机械热分析(DMTA)测量。在此，Tg和E’均根据ASTM-D5026-15的方法通过DMTA测量。

与包含较低Tg的聚酰胺的组合物，或包含在Tmod处具有较高E'和较高Tg的聚酰胺的组合物，或包含在Tmod处具有较低E'和高Tg的无定形聚酰胺的组合物相比，即使这些组合物包含较高量的玻璃纤维或用抗冲改性剂增韧的情况下，根据本发明的聚酰胺聚合物的效果是，由包含聚酰胺聚合物的组合物制成的结构部件在暴露于波动温度的同时在动态多轴载荷下表现出更好的性能。上述这些组合物要么在低温下强度下降，要么在施加温度下变形太大。此外，根据本发明的组合物显示出高的双切口拉伸强度和高的多轴弯曲性能。在根据本发明的组合物中高于Tg的聚酰胺的性能对在环境条件下的机械性能具有这样的积极影响的意义上，这些结果是非常令人惊讶的。