[发明专利]纤维增强聚丙烯复合材料

说明书

本发明涉及包含玻璃纤维或碳纤维与聚合物基纤维的新型复合材料，以及制备所述复合材料的方法和由所述复合材料制成的模塑制品。

本发明涉及包含玻璃纤维或碳纤维与聚合物基纤维(polymer-based fiber)的新型复合材料，以及制备所述复合材料的方法和由所述复合材料制成的模塑制品。

增强复合材料是众所周知的并且经常应用于汽车工业中。增强聚丙烯的一个具体实例是玻璃纤维增强聚丙烯或碳纤维增强聚丙烯。这些材料使得能够通过选择聚丙烯的类型、玻璃纤维或碳纤维的量以及有时通过选择所用偶联剂的类型来调整组合物的性质。因此，纤维增强聚丙烯目前是用于需要高刚度和强度的应用的公认材料。然而，市售纤维增强材料的一个缺点是它们中等甚至较差的冲击强度和主要脆性的破坏机理。提高纤维增强复合材料冲击强度的传统途径是添加大量弹性体，但同时刚度和强度也会降低。

因此，本领域仍然需要复合材料是轻重量的，易于加工并具有有利的机械性能概况，优选改善的韧性和刚度之间的平衡，尤其是与仅包含玻璃纤维或碳纤维作为增强纤维材料的复合材料相比。

本发明的发现是提供一种复合材料，其包含基于复合材料的总重量的25至92.5wt％的聚丙烯基材料(polypropylene base material)，所述聚丙烯基材料具有在3.0至140.0g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR₂(230℃,2.16kg)，其中聚丙烯基材料是i)多相丙烯共聚物(Heterophasic propylene copolymer，HECO)，其包含作为基体的(半结晶)聚丙烯(PP)和分散于其中的弹性体丙烯共聚物(EC)；或ii)丙烯均聚物(hPP)；基于复合材料的总重量的5至50wt％的玻璃纤维(GF)或碳纤维(CF)；和基于复合材料的总重量的2.5至25wt％的聚合物基纤维(PF)。

因此，本发明特别涉及一种复合材料，包含：

a)基于复合材料总重量的25至92.5wt％的聚丙烯基材料，所述聚丙烯基材料具有在3.0至140.0g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR₂(230℃,2.16kg)，其中所述聚丙烯基材料是：

i)多相丙烯共聚物(HECO)，其包含作为基体的(半结晶)聚丙烯(PP)和分散于该基体中的弹性体丙烯共聚物(EC)；或

ii)丙烯均聚物(hPP)；和

b)基于复合材料总重量的5至50wt％的玻璃纤维(GF)或碳纤维(CF)；和

c)基于复合材料总重量的2.5至25wt％的聚合物基纤维(PF)，所述聚合物基纤维(PF)的熔融温度为≥210℃，

其中聚合物基纤维(PF)的量低于玻璃纤维(GF)或碳纤维(CF)的量。

在一个实施方案中，多相丙烯共聚物(HECO)具有a)在5.0至120.0g/10min的范围内的熔体流动速率MFR₂(230℃,2.16kg)，和/或b)基于多相丙烯共聚物(HECO)的总重量的15.0至50.0wt％二甲苯冷可溶物(XCS)级分(25℃)，和/或c)基于多相丙烯共聚物(HECO)的≤30.0mol％的共聚单体含量。

在另一个实施方案中，多相丙烯共聚物(HECO)的非晶级分(AM)具有a)基于多相丙烯共聚物(HECO)的非晶级分(AM)的在30.0至60.0mol％范围内的共聚单体含量，和/或b)在1.8至4.0dl/g范围内的特性粘度(IV)。

在又一个实施方案中，丙烯均聚物(hPP)具有a)在5.0至120.0g/10min范围内的熔体流动速率MFR₂(230℃,2.16kg)，和/或b)至少150℃的根据ISO 11357-3的熔融温度，和/或c)基于丙烯均聚物(hPP)的总重量的二甲苯冷可溶物(XCS)含量，即低于4.5wt％。