[发明专利]天然纤维增强的可注射复合材料

说明书

本申请是基于申请号为201280008927.9、申请日为2012年1月6日、发明名称为“天然纤维增强的可注射复合材料”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及增强复合材料，特别是用于制造在汽车领域中的部件。

背景技术

在寻求降低产品在它的整个生命周期内(从原材料的提取到其寿命结束的处理)在资源和环境上的压力的范围内，使用来自植物世界的绿色材料是特别追求的。

因此，从WO2006/108256中，已知大麻纤维与热塑性聚合物特别是聚丙烯的关联(association)来制备可注射的材料。

所得到的复合材料是引人注意的，但它们的性能还具有限制，特别是有关抗冲击性。此外，它们不总是满足对于汽车领域特定的需求，例如汽车气味和拒绝挥发性化合物的需求。

发明内容

本发明的目的也是提出这样的可注射复合材料，与用矿物填充剂的聚丙烯相比，在抗冲击性方面显著地改善。

根据本发明，使用包含下面的复合材料实现该目的：

(a)28-95重量％的聚丙烯/聚乙烯共聚物；

(b)0-10重量％的流动增强剂，特别是聚烯烃例如均聚的聚乙烯或聚丙烯；

(c)1-20重量％的冲击改性剂；

(d)1-20重量％的相容性试剂；和

(e)3-70重量％的天然纤维，

其中该聚丙烯-聚乙烯共聚物形成基体。

由于其技术性能(profile)，特别是有关抗冲击性，与使用传统矿物填充剂的聚丙烯相比，随着部件的厚度降低，该部件是通过注射、低压、高压注射、通过压塑(compression)和附着成型(overmolding)的注射而获得的，这样的材料可节约3-50％的质量。举例来说，2.5mm的注射部件的厚度可以减少0.5mm，即节约了25％的质量。

在本讨论中，术语“复合材料”意味着覆盖与不混合的数种类别的材料相关联的非均质材料。特别的目标材料是由基于烃类的聚合物组成的复合材料，且通常经来自石油和来自基于碳水化合物的聚合物与自然产物的提取物或衍生物的合成路线获得。特别的目标材料是使聚烯烃聚合物和自然来源纤维关联的材料，如下文中所定义的。可以在光学显微镜下检测到复合材料的不同相。

术语“流动性指数”(FI)，通常称作MFI(来自用于“熔体流动指数”的简称)，意指聚合物的热流动性，通过熔融聚合物在国际标准ISO1133指出的条件下、在2.16kg负载下、在给定温度下、穿过标准的毛细管持续给定时间段(通常10分钟)的流动速率来评价。

术语“共聚物”，与术语“均聚物”相反，意指由至少两种类别的化学上不同的单体(称作共聚单体)共聚的聚合物。由两种单体共聚得到的共聚物有时称作二元共聚物，由三种单体得到的那些称作三元共聚物，并且由四种单体得到的那些称作四元共聚物。因此，共聚物由至少两种重复单元组成。取决于重复单元如何在大分子链中的分布，对具有无规的、交替的以及统计序列的共聚物和序列化的共聚物或嵌段共聚物进行了区分。此外，通过接枝的共聚物是已知的。

术语“冲击改性剂”的意思是覆盖添加到材料中可改善与抗冲击性有关的性质的试剂。这些改性剂为聚合物或与基体形成多相体系或与基体化学地反应因而改善其回弹性的分子。

术语“相容性试剂”是指在它们的两端具有不同的化学结构的化合物，该不同的化学结构分别对于非均相材料的两个组分具有特定亲和性，因此改善这两个组分之间的相容性。

术语“天然纤维”是指源于植物或动物来源的材料的纤维材料。

最后，术语“基体”是指在复合材料中其它组分分散在其中的连续相。一般而言，但并非总是如此，基体是由以较大比例存在的组分形成。

根据本发明的复合材料包含作为基体的聚丙烯-聚乙烯共聚物。

实际上，人们发现：该共聚物赋予本发明的复合材料以比传统上使用的包含聚丙烯基体的那些更大的抗冲击性。

优选地，复合材料在其特定转变温度下、在对于注射特定的100s^-1-50,000s^-1的剪切速率下具有5Pa.s-1000Pa.s的粘度。通过该特征，复合材料是可注射的。随后可使用众所周知的注射方法例如低压、高压注射、夹层注射、双注射、压塑和附着成型注射。特定转变温度是材料充分流动使得可以注射进入空腔中的温度(例如：对于聚丙烯为220-240℃之间，对于聚碳酸酯(PC)和丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)聚合物为260-280℃之间)。该特定转变温度对于每种材料是特定的。