抗沖擊改性的注塑模制品及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種包括熱塑性聚合物基體，以及至少部分的第二聚合物材料和第三 聚合物材料的沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)的注塑模制品，以及其制造方法。
[0002] 如今，合成材料在汽車制造中占15%至20%的重量百分比，并且呈上升趨勢(shì)。合 成材料常用于外裝部分和內(nèi)飾部分，其中后者通過(guò)將注塑成型構(gòu)件與不同的表面裝飾物粘 接而獲得相應(yīng)的視覺(jué)、觸覺(jué)及功能特性。對(duì)質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和資源效率的日益提高的需求以及 全球競(jìng)爭(zhēng)壓力，要求在此增加對(duì)再生合成材料的利用。
[0003] 特別地，置入合成材料部件作為用于汽車內(nèi)飾的注塑模制品，例如儀表板、門飾板 或中控臺(tái)。上述部分可以設(shè)置有或者涂裝有裝飾部。在汽車領(lǐng)域的眾多應(yīng)用中，成本壓力 和石化原料的短缺使得對(duì)利用再生材料的接受度提高。
[0004] 在利用包含熱塑性和/或熱固性再生材料、纖維增強(qiáng)或不增強(qiáng)的或者再生的纖維 的合成材料時(shí)，該合成材料必須與包圍其的聚合物基體具有良好的結(jié)合，使得機(jī)械性能不 降低。
[0005] 通常通過(guò)昂貴的表面處理和活化各纖維（例如玻璃纖維、碳纖維、天然纖維）來(lái)實(shí) 現(xiàn)例如纖維的結(jié)合。在利用再生材料時(shí)，再生材料或者與聚合物混合并經(jīng)由擠出機(jī)混合，或 者在制造過(guò)程中直接添加到純聚合物中，并在注塑機(jī)中熔合在一起，形成均質(zhì)的混合物。
[0006] 特別的挑戰(zhàn)之處大多在于材料組成部分因其極性不同而具有明顯的差的熱力學(xué) 相容性。
【背景技術(shù)】
[0007] 目前的趨勢(shì)是將再生合成材料與不可再生合成材料混合，這在由合成材料制成的 安裝部件中也很常見(jiàn)，但它具有一些技術(shù)缺點(diǎn)。在這種情況下，再生材料直接在注塑機(jī)上以 特定的比例添加到未經(jīng)處理的合成材料中或者預(yù)先合成。
[0008] 聚丙烯和增強(qiáng)聚丙烯是廉價(jià)的并且常用于注塑成型部件的合成材料。聚丙烯的非 極性特性使得例如添加熱固性再生合成材料是有問(wèn)題的，因?yàn)闊峁绦栽偕铣刹牧贤ǔＴ?其分子中具有極性組分。熱固性組分與聚合物基體、例如聚丙烯的結(jié)合常常是不充分的，造 成部分或組分部分的離析。兩種組分的不充分結(jié)合體現(xiàn)在機(jī)械性能的降低上，特別是沖擊 強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度的減弱上。沖擊強(qiáng)度是材料在不斷裂的情況下吸收震動(dòng)能和沖擊能的 性能指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種注塑模制品或合成材料模制品，其中提高了填充纖維 的或未填充纖維的熱塑性和/或熱固性再生材料的結(jié)合以及相容性，使得產(chǎn)生的模制品的 機(jī)械性能滿足客戶規(guī)定的需求并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)模制品的質(zhì)量要求。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，上述任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的注塑模制品、根據(jù)權(quán)利要求 11的制造所述注塑模制品的方法來(lái)解決。
[0011] 本發(fā)明的基本思想是，注塑模制品包括熱塑性聚合物基體以及至少部分的第二聚 合物材料和第三聚合物材料，其中聚合物基體和第二聚合物材料具有不同的平均分子量和 極性。在此，第二聚合材料用作針對(duì)第三聚合物材料的增附劑和針對(duì)模制品的沖擊韌度改 良劑。
[0012] 換言之，第二聚合物材料作為內(nèi)部增附劑，在注塑模制品中已經(jīng)與熱塑性聚合物 基體一體化。在完成、冷卻狀態(tài)下，粘合促進(jìn)組分至少部分的包圍第三聚合物材料，即再生 材料，并且基于第一聚合物和第二聚合物及再生材料的極性不同，造成組分之間固定的、沖 擊強(qiáng)度增強(qiáng)的連接。這一方面在再生材料（即借助第二聚合物材料在聚合物基體中的第三 聚合物材料）的牢固的相互連接上，以及還在模制品的沖擊強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度的提高上 是明顯的，因?yàn)闃O性組分包圍再生材料并將其包含在聚合物基體中。
[0013] 著眼于現(xiàn)有技術(shù)，令人出乎意料并且技術(shù)人員不可預(yù)見(jiàn)的是，借助根據(jù)本發(fā)明的 注塑模制品及其生產(chǎn)方法能夠解決本發(fā)明的任務(wù)。
[0014] 本發(fā)明的特別的優(yōu)點(diǎn)即在于，借助注塑模制品以及在提出的方法中，完全省去了 活化再生材料的單獨(dú)的步驟，而是將再生材料直接包含在注塑模制品之中。另外，出乎意料 的是，基于環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂或三聚氰胺甲醛樹脂的熱固性再生材料能夠在一 個(gè)工序中被包含在非極性聚合物基體，例如聚丙烯中。
[0015] 由此，不僅有利地省去了在混合再生材料時(shí)的用于活化單元或預(yù)處理單元的投資 成本，而且還省去了針對(duì)不可循環(huán)使用或很難循環(huán)使用的熱固性再生材料的清理成本。
[0016] 熱塑性聚合物基體從由丙稀腈-丁二稀-苯乙稀（ABS)、苯乙稀-丙稀晴（SAN)、 聚苯乙烯（PS)、聚碳酸酯（PC)、聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)、聚酰胺（PA)或混合物構(gòu)成的基 團(tuán)中選擇。它們也可以是纖維增強(qiáng)的。
[0017] 第二聚合物材料是功能化熱塑性聚烯烴彈性體（Ρ0Ε)、烯烴嵌段共聚物（0BC)或 其混合物。
[0018] 第三聚合物材料是熱固性或熱塑性材料，特別是基于環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、酚醛/ 甲醛樹脂或三聚氰胺甲醛樹脂的再生材料，或者碳纖維材料。
[0019] 環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂或三聚氰胺甲醛樹脂構(gòu)成了熱固性再生材料的基 礎(chǔ)。這種再生材料例如出現(xiàn)在汽車工業(yè)中生產(chǎn)CFK-合成材料時(shí)的碳或玻璃纖維增強(qiáng)的熱 固性材料中。熱固性再生材料由此可以優(yōu)選的是自身纖維增強(qiáng)的，特別是借助玻璃纖維，碳 纖維和/或天然纖維。
[0020] 抗沖擊改性注塑模制品優(yōu)選地包含10% -40%質(zhì)量百分比的第三聚合物材料。
[0021] 根據(jù)ISO 179-1/eA標(biāo)準(zhǔn)，注塑模制品優(yōu)選地具有23 °C多20kJ/m2和/ 或-30°C彡llkj/m2的簡(jiǎn)支梁-沖擊強(qiáng)度。
[0022] 根據(jù)ISO 179-1/eU標(biāo)準(zhǔn)，注塑模制品優(yōu)選地具有23 °C多15kJ/m2和/ 或-30°C彡6kJ/m2的簡(jiǎn)支梁-缺口沖擊強(qiáng)度。
[0023] 優(yōu)選地，第二聚合物材料是可融化并且可重新固化的。
[0024] 第二聚合物材料在注塑模具主體中優(yōu)選地占5% -40%質(zhì)量百分比，進(jìn)一步優(yōu)選 地占10% -30%質(zhì)量百分比，特別優(yōu)選地占10% -25%質(zhì)量百分比％。在此第二聚合物材 料優(yōu)選地具有11000到37000g/mol的平均分子量。
[0025] 優(yōu)選地，熱塑性聚合物基體和/或第二聚合物材料具有可微波耦合的添加劑，其 中該可微波耦合的添加劑優(yōu)選地包含碳纖維、碳納米管、石墨烯等。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)抗沖擊改性的注塑模制品的方法包括以下步驟：
[0027] a)將熱塑性聚合物基體材料與至少一種熱塑性和/或熱固性再生材料混合；
[0028] b)擠出；
[0029] c)顆?；?；
[0030] d)在注塑模具中對(duì)顆粒進(jìn)行注塑，其中，在步驟a)或步驟d)中添加第二聚合物材 料，其中聚合物基體和第二聚合物材料具有不同的平均分子量和極性，并且第二聚合物材 料適用作增附劑；
[0031] e)從注塑模具中取出制得的模制品。
[0032] 這意味著，或者通過(guò)在顆粒上添加增附劑，或者在注塑機(jī)上混合時(shí)才制造出沖擊 強(qiáng)度增強(qiáng)的模制品。
[0033] 優(yōu)選地，在步驟a)或步驟d)中通過(guò)添加第二聚合物材料提高第三聚合物材料與 熱塑性聚合物基體的相容性，并增強(qiáng)注塑模制品的沖擊強(qiáng)度。
[0034] 除了引入再生材料之外，根據(jù)本發(fā)明的注塑模制品的應(yīng)用包含以下步驟：
[0035] a)將注塑模制品熔化并重新固化，其中，在第二聚合物材料在注塑模制品的表面 上強(qiáng)化的情況下，熱塑性聚合物基體和第二聚合物材料至少部分地形成分相；
[0036] b)將注塑模制品與另一構(gòu)件，特別是平面裝飾物粘接，其中，第二聚合物材料作為 粘合劑用于注塑模制品與另一構(gòu)件的連接。
[0037] 這意味著，在注塑成型之前或注塑成型期間，熱塑性聚合物基體和第二聚合物組 分先作為幾乎完全均質(zhì)的混合物存在于注塑模具中。在熱影響下，例如通過(guò)高溫或輻射，以 及緊接著的冷卻，實(shí)現(xiàn)抗沖擊改性的、可表面改性的注塑模制品的變化。因第二聚合物組分 的平均分子質(zhì)量和密度低，還因?yàn)槠湎鄬?duì)于基體材料的高極性，加溫時(shí)，第二聚合物組分在 聚合物基體內(nèi)部相對(duì)自由的活動(dòng)。冷卻時(shí)，實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)控制的分相，該分相可用于粘合劑功 能。 實(shí)施例
[0038] 接下來(lái)，結(jié)合幾個(gè)實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而不以此限制本發(fā)明。
[0039] 實(shí)例以表格的形式示出不同的功能化聚烯烴彈性體（Ρ0Ε)、烯烴嵌段共聚物 (0BC)或其混合物，作為本發(fā)明的用作抗沖擊改性劑的第二聚合材料。
[0040] 最近市面上可獲得的所謂"Infuse?"（陶氏化學(xué)公司（Dow Chemical Company)) 烯烴嵌段共聚物（〇8〇和/或'^打1^7~^(陶氏化學(xué)公司）聚烯烴彈性體（?(^，了?0) 形成了例如用于注塑部件的加強(qiáng)耐沖擊性的基礎(chǔ)。
[0041] 基本上，比起傳統(tǒng)的聚烯烴，兩種聚合物具有非常低的平均分子質(zhì)量和密度，但也 具有高極性。其他特殊的物理化學(xué)性能在別處討論。
[0042] "Infuse?"（陶氏化學(xué)公司）烯烴嵌段共聚物（0BC)是由變化的半結(jié)晶的和彈性 的體塊或體段構(gòu)成的乙烯和α -烯烴共聚物，上述的體塊或體段是在一個(gè)多塊結(jié)構(gòu)中被劃 分的，且對(duì)其熱熔粘接性起重要作用。
[0043] 下列圖表示出了例如〃Affinity?〃GA(陶氏化學(xué)公司）聚烯烴彈性體（ΡΟΕ、ΤΡ0) 的不同性能。
[0044] 布氏粘度（350 0F U770C) > 13.0 Pa * s13.0 Pa · s A STM D1084
[0045] 注意：
[0046] 以上僅為典型特性，并不能解釋為說(shuō)明書。使用者應(yīng)通過(guò)自行測(cè)試確認(rèn)結(jié)果。
[0047] _
[0048] 1.用于聚烯烴的修改。將使用溫度改為100°C +/_3并將樣品量改為20克。