[发明专利]纤维增强的热塑性模制组合物

说明书

本发明涉及热塑性模制组合物，特别是涉及通常不混溶的热塑性基质聚合物的掺合物，这些聚合物在中到高切速下可以相当容易地与增强纤维相结合，得到能用于模塑部件的模制组合物，所模制的部件基本上不发生收缩，而且表面非常光滑，基本上不合纤维。

过去已经利用热塑性聚合物与玻璃增强纤维相结合，得到能在加热与加压下形成塑料模制件的模制组合物。常常使用热塑性聚合物的掺合物，用以克服其中一种或两种聚合物在物理性质方面的缺陷。这些掺合物涉及相容的或可混溶的聚合物，该聚合物彼此互溶，或是一种聚合物能溶在另一种中。如果两种所要的聚合物不能混溶，就要加入第三种增溶聚合物以便对两种所要的聚合物提供增溶特性，並且使整个聚合物混合物具有混溶性。

过去，为了使模制塑料部件的表面光滑，曾采用过两组分注塑模制法，在该法中，在第一种纤维增强的聚合物上注入並模压第二种聚合物组合物，以得到光滑的表面薄层。但是，因为两种分离的模制组合物需要控制各自聚合物的挤压比以及其它原因，这种两组分注塑模制法难以控制和操作。

美国专利4,179,479(授予Russell P.Carter,Jr)涉及含有加工助剂的新的热塑性聚氨酯材料。更具体地说，该专利涉及一种热塑性聚氨酯组合物，其中含有：(A)从40％至100％(重量)的热塑性聚氨酯，(B)从0至60％(重量)的热塑性聚合物，其选自热塑性聚碳酸酯、热塑性聚甲醛、热塑性丙烯腈/丁二烯/苯乙烯接枝共聚物、热塑性聚对苯二甲酸丁二醇酯、热塑性聚对苯二甲酸乙二醇酯以及它们的混合物，和(C)重量为(A)和(B)之和的0.5％至10％的一种加工助剂，它是数均分子量从500,000至1,500,000的丙烯酸聚合物。

美国专利4,277,577(授予Burg等)提供了一种由聚甲醛聚合物、一种弹性体和一种热塑性嵌段共聚酯的混合物构成的模制组合物，其中弹性体的软化温度低于聚甲醛聚合物的晶粒熔点，二级转变温度为-120℃至+30℃。

美国专利4,369,285(授予Sanderson等)提到含有聚酰胺和从0.1％至10％(重量)聚氨酯的增强的热塑性模制组合物。

美国专利4,141,879(授予Glenn G.McCarroll)涉及一种供在高温下要求高强度的条件下使用的热塑性材料，例如在汽车或卡车发动机罩下使用的部件。这些材料基本上是用较少量玻璃纤维增强的聚酰胺均聚物、聚酰胺共聚物和聚氨酯的三组分掺合聚合物，並且含有正常用量的热稳定剂、防紫外线材料等。

美国专利4,350,799(授予Hans G.Schmelzer等)涉及一种模制组合物，它由热塑性聚氨酯、热塑性聚磷酸酯和热塑性聚碳酸酯的分散得很好的紧密掺合物构成，该组合物的特点是提高了耐火性能。

日本专利公告61149330(1986年7月8日)提到一种表面光滑的注塑模制产品，它由含10份(重量)的聚丙烯和90份无机物填充的聚丙烯掺合物制成。其物理性能，即使有变化，也只有微小的变化。

本发明的模制组合物一般涉及两种相对不混溶的热塑性聚合物组分。在合适的或所要求的加工温度下，一种组分通常粘度较高，另一种组分的粘度较低。在加工温度下，各组分最好只发生极少的(如果发生的话)降解。在通常的中等至高切速条件下进行加工期间，加入有效数量的纤维，以得到一般是两相的组合物，使其组分间有良好的粘合力，组合物具有良好的物理性质，例如热变形温度高、耐冲击强度高、拉伸模量大、挠曲模量大等，同时在模塑期间只发生很小的收缩。虽然这种组合物中含有纤维，但是模塑出的制品表面一般不含纤维，而且极端光滑。

根据本发明，已经发现，选择相对不混溶的热塑性聚合物，在至少是中等切速的条件下将它们与增强纤维一起掺合或混炼，並且在高切速条件下(例如注塑模制)模制，可以制得热塑性模制组合物，它在加工温度下具有良好流动性並且通常使最终产品具有优良的物理性能。可以使用两种以上的热塑性组分，其中第三组分或附加组分与头两个组分的任何一个混溶或不混溶，但它与该两组分中的每一个都相容；不过一般说来只需要两个组分。因此，本发明书的其余部分常常限于讨论两组分不混溶体系，不过额外的组分当然可以使用。“不混溶”一词是指用热分析、受热力学分析或显微镜观察等方法可以检测出体系中至少有两个聚合物相。