[發明專利]聚酰胺模塑復合物及其應用

有效

• 申請號: 201310378756.5
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103665853B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 馬克·弗萊格哈爾;喬治·施特佩爾曼;菲利普·哈德;尼古拉·朗伯
• 申請（專利權）人: EMS專利股份公司
• 主分類號: C08L77/06
• 分類號: C08L77/06;C08L77/02;C08L77/00;C08K7/14
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙)11413
• 代理人: 王春偉,劉繼富

技術領域

本發明涉及利用玻璃纖維和粒狀填充材料制成的增強熱塑性模塑復合物，特別是聚酰胺模塑復合物以及由其制成的構件。具體地，本發明涉及熱塑性模塑復合物，尤其是具有改進的機械特性的聚酰胺模塑復合物。這通過熱塑性合成物（尤其是聚酰胺）、粒狀填充材料和由二氧化硅、氧化鋁和氧化鎂構成的高強度玻璃纖維的組合來獲得。本文所發明的模塑復合物將用于制造模具/構件和半成品以及成品。

背景技術

聚酰胺主要由于其突出的機械特性而廣泛用于戶內和戶外應用中的結構元件。

這些機械特性如強度和剛度的改進尤其是可以通過添加纖維狀增強材料如玻璃纖維來獲得。在許多情況下，將粒狀材料與玻璃纖維一起使用，可以通過利用無機顏料使模塑復合物著色，或者進行特性的其它特定改變。

然而，向玻璃纖維增強的模塑復合物添加粒狀填充材料經常明顯損害機械特性，特別是降低拉伸強度、極限伸長率和抗沖擊性。這導致如下狀態：如果將拉伸強度和抗沖擊性視為模塑的部件的關鍵參數，則其不允許或幾乎不允許將粒狀填充材料成分與玻璃纖維相連。

一方面，向玻璃纖維增強的模塑復合物添加粒狀填充材料導致期望的著色或功能性，然而，另一方面，這導致機械特性如拉伸強度和抗沖擊性方面的劣化。

當利用玻璃纖維增強聚酰胺模塑復合物時幾乎僅使用具有圓形截面的所謂的E-玻璃纖維。根據ASTM?D578-00，E-玻璃纖維由52-62%的二氧化硅、12-16%的氧化鋁、16-25%的氧化鈣、0-10%的硼砂、0-5%的氧化鎂、0-2%的堿金屬氧化物、0-1.5%的二氧化鈦和0-0.3%的氧化鐵組成。E-玻璃纖維的密度為2.54-2.62g/cm³，拉伸模量為70-75GPa，拉伸強度為3000-3500MPa，極限伸長率為4.5-4.8%，其中單個纖維的機械特性包括在23℃和50%的相對濕度下測量的10μm的直徑和12.7mm的長度。

如果對機械特性，尤其是抗沖擊性或橫向強度或翹曲提出更高的要求，則具有非圓形截面的E-玻璃纖維，即所謂的扁平形玻璃纖維提供了一種可能的解決方案。存在截面軸的軸比為2:4的扁平形玻璃纖維。一定可以預計的是，進一步優化該軸比的截面幾何形狀僅可以獲得機械特性和翹曲的少量改進。

發明內容

本發明的目的之一是提供利用玻璃纖維和粒狀填充材料制成的增強熱塑性模塑復合物，特別是聚酰胺模塑復合物以及由其制成的構件。

該任務通過根據權利要求1所述的模塑復合物以及基于這樣的模塑復合物制造的構件來實現。

如果考慮具有相等橫截面面積和直徑的玻璃纖維，則只能通過改進玻璃絲的強度、拉伸性能和剛度的玻璃原料的不同組成來獲得改進。一個這樣的例子是S-玻璃纖維，其目前幾乎專門以粗紗（連續絲）形式用于軍事應用，并且在玻璃絲特性方面優于E-玻璃纖維。根據ASM手冊第21卷：復合材料（#06781G），與E-玻璃纖維相比，S-玻璃纖維表現出高12%的剛度、高25%的拉伸強度以及高20%的極限伸長率。然而，利用以S-玻璃纖維強化的聚酰胺模塑復合物的實驗表明，即使對這些模塑復合物的尺寸進行優化，這些玻璃纖維的優點也不能傳遞或者能夠以非常有限的程度傳遞至玻璃纖維強化的聚酰胺模塑復合物。在許多不包含任何粒狀填充材料的復合物中，具有圓形或扁平截面的E-玻璃纖維甚至優于高性能S-玻璃纖維。

出乎意料地，已經表明，可以制備包含玻璃纖維和粒狀填充材料兩者的聚酰胺模塑復合物，其使得能夠制造具有良好的機械特性，尤其是高剛度、高拉伸強度和良好的抗沖擊性的模具，所有這些模具都沒有現有技術明顯具有的前述缺點。

具體地，本發明涉及具有高剛度、拉伸強度和抗沖擊性的主要基于聚酰胺的模塑復合物，所述模塑復合物由以下組分組成：

（A）20-88%熱塑性合成物（以重量計）。該熱塑性組分（A）優選由聚酰胺（A1）制成，條件是至多40%、但是理想地僅至多20%、10%或5%或者在3-20%或5-20%的范圍內（與模塑復合物中的總組分（A）的比例重量相關）的聚酰胺（A1）可以由不是基于聚酰胺的熱塑性合成物（A2）替代；

（B）10-70重量%的纖維狀添加劑，其僅由以下組分（B1）、（B2）和（B3）組成；

（B1）10-70重量%的高強度玻璃纖維，其主要由二氧化硅、氧化鋁和氧化鎂或者其混合物組成，優選具有至少5重量%的氧化鎂含量和最多10重量%的氧化鈣含量，但是尤其優選的是氧化鈣含量不超過5重量%；