[发明专利]热塑性吸能复合材料及其制备方法

说明书

本申请提供了吸能复合材料及其制备方法，该吸能复合材料包括热塑性树脂、膨胀剂、增容剂、增强填料和任选的抗氧化剂。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2020年1月30日提交的美国临时专利申请号62/967,629的 优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及聚合物领域。更具体而言，本公开涉及热塑性吸能材 料及其制备和使用方法。

背景技术

吸能复合材料通常是指在给定的距离内，相对恒定的应力下，不反弹的 情况下，材料可以通过压缩或偏转来吸收机械动能。传统的吸能复合材料通 常使用弹性体泡沫或类似的弹性可压缩材料。然而，因为不能将吸收的力分 布在较大的表面积上，这些材料通常只能提供有限的保护。包含剪切增稠材 料的吸能复合材料已经开发出来，它可以将吸收的力分布在较大的表面积 上。剪切增稠材料能够以低变形速率不流畅地流动，但是在较高的变形速率 下，材料变得坚硬，从而允许吸收的力分布在整个刚性材料的表面上，从而 实现更大的弹性体材料面积。

包含剪切增稠材料的吸能复合材料的基础聚合物的机械性能会因掺入剪 切增稠材料而受到负面影响，由此所得的复合材料会因再加工性能降低而进 一步受到不利影响。

因此，需要改进的吸能复合材料，以克服前述缺点中的至少一些缺点。

发明概述

在第一方面，本文提供了一种吸能复合材料，其包含：热塑性树脂、膨 胀剂、增容剂、增强填料和任选的抗氧化剂。

在第一实施方案中，本文提供了第一方面的复合材料，其中热塑性树脂 选自由以下各项组成的组：聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、热塑性聚酯、热塑 性聚氨酯(TPU)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯 (SEBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、聚乙烯(PE)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚 物(EVA)、聚丙烯(PP)及其组合。

在第二实施方案中，本文提供了第一方面的复合材料，其中膨胀剂为硅 聚合物、羟基封端的二烷基硅氧烷聚合物、硼酸盐交联的羟基封端的二烷基 硅氧烷聚合物、包含硼酸化聚二甲基硅氧烷的硅酮聚合物、聚硼二甲基硅氧 烷(PBDMS)或其组合。

在第三实施方案中，本文提供了第一方面的复合材料，其中增强填料选 自以下各项：气相二氧化硅(fumed silica)、E-玻璃纤维、硅灰石、石英、疏 水气相二氧化硅、硅藻土、碳酸钙及其组合。

在第四实施方案中，本文提供了第一方面的复合材料，其中增容剂选自 以下各项：聚(乙烯-co-丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(EGMA)、甲 基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、三乙氧基乙烯基硅烷和马来酸酐(MA)。

在第五实施方案中，本文提供了第一方面的复合材料，其还包含硅氧烷 交联剂。

在第六实施方案中，本文提供了第一方面的复合材料，其中热塑性树 脂、膨胀剂、增容剂、增强填料和抗氧化剂分别以100:1:0.01:0.02:0至 100:120:3:20:2的重量比存在于复合材料中。

在第七实施方案中，本文提供了第一方面的复合材料，其中热塑性树 脂、膨胀剂、增容剂、增强填料和抗氧化剂分别以100:10:1:1:0.5至 100:40:3:12:1.5的重量比存在于复合材料中。

在第八实施方案中，本文提供了第一方面的第一实施方案的复合材料， 其中膨胀剂为PBDMS，增强填料为气相二氧化硅、E-玻璃纤维、硅灰石、 石英、疏水气相二氧化硅、硅藻土或碳酸钙，并且抗氧化剂为酚类抗氧化 剂。

在第九实施方案中，本文提供了第一方面的第八实施方案的复合材料， 其中热塑性树脂、膨胀剂、增容剂、增强填料和抗氧化剂分别以 100:10:1:1:0.5至100:40:3:12:1.5的重量比存在于复合材料中。