[发明专利]制备玻璃填充的聚丙烯制品的方法

说明书

一种制造制品的方法，其包括：加热由热塑性组合物形成的板；和使加热的板真空成型以形成制品。热塑性组合物包括聚丙烯聚合物组分和纤维增强组分。使用具有在1500‑3000℃之间的最高温度输出和在0.80μm和2μm之间的最大强度的一个或多个加热器实施加热。该制品可包括具有底表面的手术托盘，该底表面具有围绕其周边设置并从底表面延伸的侧壁。

技术领域

本公开内容涉及玻璃填充的聚丙烯组合物和由其制备制品的方法。

背景技术

通常将玻璃纤维添加到半结晶材料，诸如例如聚丙烯材料中，以在极端温度下维持或改进尺寸稳定性。不幸地，添加玻璃纤维还会导致降低的弹性。类似地，热塑性树脂中的长纤维增强物可以改进产品的冲击性能。然而，复合材料中长纤维的存在还会导致复合材料的不希望的脆性，这可能由于性能问题而限制其适用性。

因此，对于可以提供改进的冲击强度性能和其它改进的性能——包括为医疗应用进行灭菌的能力——的热塑性组合物和由其形成制品的方法仍然存在需要。本公开内容的组合物、制品和方法满足了这些需求和其他需求。

发明内容

本公开内容的方面涉及能够形成为制品，例如手术托盘的纤维增强的热塑性聚合物组合物。因此，在第一方面，本公开内容提供了包括聚丙烯聚合物组分和纤维增强组分的一种纤维增强的热塑性组合物。该组合物能够被真空成型为手术托盘。

在另一方面，一种或多种制品可以在加热器型材(heater profile)下由纤维增强的热塑性组合物形成，该加热器型材被配置用于在板(plaque)的周边处进行表面区域加热，从而中心热量使板变薄和通过侧壁的半径拉伸最小化，从而保持最大壁厚。这种加热器型材可以使用加压卤素加热器(pressurized halogen heater)。

在进一方面，制造制品的方法包括：加热由热塑性组合物形成的板；并使加热的板真空成形以形成制品。热塑性组合物包括聚丙烯聚合物组分和纤维增强组分。使用一个或多个加热器实施加热，该加热器具有在1500-3000℃之间的最高温度输出和在0.80μm和2μm之间的最大强度。

具体实施方式

传统上，纤维增强的热固性塑料已用于性能要求的应用，包括但不限于航空应用。然而，最近，医疗行业开始关注纤维填充的热塑性复合材料，因为它们的改进的延展性和抗冲击性、热成型性、更短的生产周期和可回收性。这些改进增加了制品符合政府法规的可能性。此外，这些改进具有成本效益，这一特征对医疗设备制造商而言可能是重要的。

为了获得热塑性基复合材料的最佳性能，使用用玻璃纤维(GF)增强的聚丙烯(PP)可能是期望的。这种GF-PP复合材料通常容易获得，因此使其非常经济，并且在应用中，例如在汽车保险杠和侧门支撑件中表现出改进的抗冲击性。

GF-PP的性能可以通过PP、玻璃纤维和它们之间的界面的性质来确定。PP是半结晶热塑性塑料，其中结晶相在确定整个复合材料的宏观性质中起关键作用。结晶是主要取决于制造周期最后阶段的冷却速率的热力学过程。快速冷却对复合材料制造商肯定是有益的，因为可以减少总的加工时间。然而，重要的是要理解加热和冷却如何影响所得PP及其复合材料的机械性能。

已经表明，冷却速率影响结晶度(结晶相与非晶相的比率)和形态(晶体，通常称为球晶的尺寸)两者。通常，提高冷却速率会降低纯均聚物PP及其复合材料中球晶的结晶度和尺寸两者。这些降低会影响GF-PP的机械性能：提高冷却速率可提高弯曲强度、面内剪切强度、失效应变、拉伸/开口(模式I)和面内剪切(模式II)断裂韧性。