CN101300299A - 纤维增强的聚丙烯组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明总的来说涉及纤维增强的聚丙烯组合物，和通过该组合物赋予的有益的机械性能。所述纤维增强的聚丙烯组合物包括至少25wt％聚丙烯基聚合物、5－60wt％有机纤维和0－60wt％无机填料。也可任选地将润滑剂引入到组合物中。由这些纤维增强的聚丙烯组合物模塑的制品具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中显示出延性。本发明的纤维增强聚丙烯组合物特别适合用于制备模塑制品，包括，但不限于，家用电器、汽车零件和船壳。

Description

纤维增强的聚丙烯组合物
技术领域
本发明总的来说涉及由纤维增强的聚丙烯组合物制成的制品，该制品具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中显示出延性。本发明还涉及制备该类制品的方法。其更特别地涉及有利的纤维增强聚丙烯物质组合物。更特别地，本发明涉及包括丙烯基聚合物、有机纤维和无机填料的聚丙烯基纤维复合材料。
发明背景
由于韧度和刚度之间的权衡取舍使得聚烯烃在工程应用中具有有限的用途。例如，聚乙烯被广泛地认为是相对韧性的，但是刚度低。聚丙烯通常显示相反的趋势，即相对为刚性的，但是韧度低。
已经引入了多种公知的聚丙烯组合物以致力于韧度。例如，已知通过加入橡胶粒子增加聚丙烯韧度，或者在反应器中加入产生抗冲共聚物或者通过后反应器共混。然而，使用此方法在韧度提高的同时，刚度显著降低。
已经引入玻璃增强的聚丙烯组合物来改善刚度。然而，玻璃纤维在典型的注射模塑设备中具有断裂的趋势，导致降低的韧度和刚度。另外，玻璃增强的产品在注射模塑后具有翘曲的趋势。
另一种改善聚烯烃物理性能的已知方法是有机纤维增强。例如，EP专利申请0397881公开了通过将100重量份聚丙烯树脂和10-100重量份具有的纤维直径为1-10丹尼尔、纤维长度为0.5-50mm和纤维强度为5-13g/d的聚酯纤维进行熔体混合，然后模塑所得混合物而制备的组合物，在此其全部公开内容参考引入。另外，发明人为Gray，Jr.等人的U.S.专利No.3,639,424，公开了包括聚合物如聚丙烯和均匀分散于其中的至少大约10wt％该组合物的短纤维的组合物，所述纤维是人造聚合物，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)或聚(对苯二甲酸l，4-环己二甲醇酯)，在此该专利的全部公开内容参考引入。
在PCT公开文本WO02/053629中也公开了纤维增强的聚丙烯组合物，在此其全部公开内容参考引入。更具体地说，WO02/053629公开了一种聚合物，其包含在熔融加工过程中具有高流动性的热塑性基质和长度为0.1-50mm的聚合物纤维。该聚合物包含0.5-10wt％的润滑剂。
对于有机纤维增强的聚丙烯组合物的各种改性也是已知的。例如，用马来酸酐或丙烯酸改性的聚烯烃已被作为基质组分用以改善合成有机纤维和聚烯烃之间的界面强度，这被认为提高了由其制得的模制品的机械性能。
其他背景参考资料包括PCT公开文本WO90/05164；EP专利申请0669372；发明人为Kadowaki等的U.S.专利No.6,395,342；EP专利申请1075918；发明人为Yasukawa等的U.S.专利No.5,145,891，发明人为Yasukawa等的U.S.专利No.5,145,892；和EP专利0232522，在此其全部公开内容参考引入。
存在对于改进的聚丙烯基纤维复合材料的需要，该复合材料在有利的原料和制造成本方面产生改善的耐冲击性/韧度、用于模塑制品的刚度的结合。另外，当形成模塑制品时聚丙烯-纤维组合物将在经历通过落锤式冲击试验而断裂后理想地不碎裂。
发明概述
已经令人惊奇地发现可以制备基本不含润滑剂的纤维增强的聚丙烯组合物，其同时具有至少300,000psi的弯曲模量并在仪器化冲击试验过程中显示出延性。特别令人惊奇的是使用宽范围的聚丙烯包括一些不含纤维非常脆的聚丙烯作为基质材料制备该种组合物的能力。本发明的组合物特别适合用于制造包括但不限于家用电器、汽车零件和船壳的制品。
在一个实施方案中，本发明提供由包含如下组分的组合物制造的制品：基于该组合物的总重量，至少30wt％聚丙烯、10-60wt％有机纤维、0-40wt％无机填料和0-0.1wt％润滑剂。该组合物具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验(15mph，-29℃，25lbs)过程中显示出延性。在另一实施方案中，含有无机填料的纤维增强聚丙烯复合材料进一步包括0.01-0.1wt％润滑剂。适合的润滑剂包括，但不限于，硅油、硅橡胶纯胶料、脂肪酰胺、石蜡油、石蜡和酯油。在另一个实施方案中，本发明提供由该种组合物制成的汽车零件。
在另一个实施方案中，本发明提供由基于该组合物的总重量主要包含至少30wt％均聚聚丙烯、10-60wt％有机纤维和0.1-40wt％无机填料的组合物制成的制品。该组合物具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验(15mph，-25℃，25lbs)过程中显示出延性。
在又一个实施方案中，本发明提供一种制备汽车零件的方法。该方法包括将组合物挤出混合以形成基挤出物并且将该挤出物注射模塑以形成汽车零件。用于形成挤出物的组合物包含至少30wt％聚丙烯、10-60wt％有机纤维、0-40wt％无机填料和0-0.1wt％润滑剂。该组合物具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验(15mph，-29℃，25lbs)过程中显示出延性。
在本发明公开内容的又一个实施方案中，提供一种有利的聚丙烯树脂组合物，其包含基于该组合物的总重量至少30wt％聚丙烯基聚合物，基于该组合物的总重量10-60wt％有机纤维，和基于该组合物的总重量0-40wt％无机填料；其中由所述组合物模塑制得的制品具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验(15mph，-29℃，25lbs)过程中显示出延性。
在本发明公开内容的又一个实施方案中，提供一种有利的聚丙烯树脂组合物，其包含基于该组合物的总重量至少25wt％的熔体流率为大约20-1500g/10分钟的聚丙烯基聚合物，基于该组合物的总重量5-40wt％有机纤维；和基于该组合物的总重量10-60wt％无机填料；其中由所述组合物模塑制得的制品具有至少大约300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验(15mph，-29℃，25lbs)过程中显示出延性。
在本发明公开内容的又一个实施方案中，提供一种有利的聚丙烯树脂组合物，其包含基于该组合物的总重量至少30wt％聚丙烯基聚合物，基于该组合物的总重量5-40wt％有机纤维，和基于该组合物的总重量10-60wt％无机填料；和基于该组合物的总重量0.01-0.1wt％润滑剂；其中由所述组合物模塑制得的制品具有至少大约300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中显示出延性。
在本发明公开内容的又一个实施方案中，提供一种有利的聚丙烯树脂组合物，其包含基于该组合物的总重量至少25wt％聚丙烯基聚合物，其中所述聚丙烯基聚合物具有至少80g/10分钟的熔体流率；基于该组合物的总重量5-15wt％有机纤维；和基于该组合物的总重量50-60wt％滑石或硅灰石；其中由所述组合物模塑制得的制品具有至少大约750,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中(15mph，-29℃，25lbs)显示出延性。
在本发明公开内容的再一个实施方案中，提供一种有利的聚丙烯树脂组合物，其包含基于该组合物的总重量至少40wt％聚丙烯基聚合物，其中所述聚丙烯基聚合物具有至少100g/10分钟的熔体流率；基于该组合物的总重量10-30wt％有机纤维；和基于该组合物的总重量10-30wt％滑石或硅灰石；其中由所述组合物模塑制得的制品具有至少大约325,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中(15mph，-29℃，25lbs)显示出延性。
由有利的聚丙烯纤维复合材料、本文公开的制备方法及其用途/应用得到许多有利之处。
例如，在本发明公开内容的示例性实施方案中，所公开的聚丙烯纤维复合材料显示出改进的耐仪器化冲击性。
在本发明公开内容的另一示例性实施方案中，所公开的聚丙烯纤维复合材料显示出改进的弯曲模量。
在本发明公开内容的另一示例性实施方案中，所公开的聚丙烯纤维复合材料在仪器化冲击试验过程中不碎裂。
在本发明公开内容的又一示例性实施方案中，所公开的聚丙烯纤维复合材料在仪器化冲击试验过程中在不需要润滑剂添加剂的条件下显示纤维拉出。
在本发明公开内容的又一示例性实施方案中，所公开的聚丙烯纤维复合材料与橡胶增韧的聚丙烯相比显示出更高的热变形温度。
在本发明公开内容的又一示例性实施方案中，所公开的聚丙烯纤维复合材料与橡胶增韧的聚丙烯相比显示出更低的流动和交叉流动线性热膨胀系数。
所公开的聚丙烯纤维复合材料的这些和其他的优点、特征和属性、本发明公开内容的制备方法和它们的有利的应用和/或用途，由下面的详细描述，特别是当与这里的附图结合阅读时，将是显而易见的。
发明详述
本发明涉及改进的纤维增强聚丙烯组合物和其中用于模塑应用的制备方法。本发明的纤维增强的聚丙烯组合物与现有技术相比区别在于其包含聚丙烯基基质与有机纤维和无机填料的结合，该结合有利地产生由该组合物模塑制得的、弯曲模量为至少300,000psi并且在仪器化冲击试验(15mph，-29℃，25lbs)过程中显示出延性的制品。本发明的纤维增强聚丙烯组合物与现有技术相比的区别还在于包含具有有利的高熔体流率而没有牺牲耐冲击性的聚丙烯基基质聚合物。另外，本发明的纤维增强的聚丙烯组合物在仪器化冲击试验过程中不碎裂。
本发明的纤维增强的聚丙烯组合物同时具有所需的刚度，如测定具有至少300,000psi的弯曲模量，和韧度，如测定在仪器化冲击试验过程中显示出延性。在一个特别的实施方案中，该组合物具有至少350,000psi，或者至少370,000psi，或者至少390,000psi，或者至少400,000psi，或者至少450,000psi的弯曲模量。更特别地，该组合物具有至少600,000psi，或至少800,000psi的弯曲模量。还据信在聚丙烯基质和纤维之间具有弱的界面有助于纤维拉出，并因此可以提供韧度。这样，不需要添加改性聚丙烯以提高纤维和聚丙烯基质之间的粘结，尽管使用改性聚丙烯可以有利地提高填料如滑石或硅灰石与基质之间的粘结。另外，在一个实施方案中，不需要添加润滑剂以减弱聚丙烯和纤维之间的界面而进一步提高纤维拉出。一些实施方案还显示在仪器化落镖冲击试验过程中没有碎裂，这产生进一步的优点，使得非常靠近冲击的人不会受到潜在的有害碎裂碎片的影响。
本发明的组合物基于该组合物的总重量通常包括至少30wt％聚丙烯作为基质树脂。在一个特别的实施方案中，基于该组合物的总重量，聚丙烯的存在量为至少30wt％，或至少35wt％，或至少40wt％，或至少45wt％，或至少50wt％，或者存在量在下限为30wt％，或35wt％，或40wt％，或45wt％，或50wt％，且上限为75wt％，或80wt％的范围内。在另一实施方案中，聚丙烯的存在量为至少25wt％。
对用作基质树脂的聚丙烯没有特别限制，通常选自由丙烯均聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-α-烯烃无规共聚物、丙烯嵌段共聚物、丙烯抗冲共聚物，和它们的结合组成的组。在一个特别的实施方案中，聚丙烯是丙烯均聚物。在另一个特别的实施方案中，聚丙烯是基于该抗冲共聚物的总重量包含78-95wt％均聚聚丙烯和5-22wt％乙丙橡胶的丙烯抗冲共聚物。在此实施方案的一个特别方面，丙烯抗冲共聚物包含90-95wt％均聚聚丙烯和5-10wt％乙丙橡胶，基于该抗冲共聚物的总重量。
基质树脂聚丙烯可以具有大约20-1500g/10分钟的熔体流率。在一个特别的实施方案中，该聚丙烯基质树脂的熔体流率大于100g/10分钟，并且更特别是大于或等于400g/10分钟。在另一个实施方案中，该聚丙烯基质树脂的熔体流率为大约1500g/10分钟。更高的熔体流率允许在加工性能、物料通过比率方面的改进，以及更高的有机纤维和无机填料负载水平而不对弯曲模量和耐冲击性造成不利影响。
在一个特别的实施方案中，基质聚丙烯基于该聚丙烯的总重量包含低于0.1wt％的改性剂。典型的改性剂包括，例如，不饱和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸，或它们的酯；马来酸酐、衣康酸酐；和它们的衍生物。在另一特别的实施方案中，基质聚丙烯不含改性剂。在又一个特别的实施方案中，聚丙烯基聚合物进一步包括大约0.1wt％-小于大约10wt％用接枝剂改性的聚丙烯基聚合物。接枝剂包括，但不限于，丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸，或它们的酯；马来酸酐、衣康酸酐；和它们的结合。
该聚丙烯可以进一步含有本领域中通常已知的添加剂，如分散剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗静电剂、光稳定剂、紫外光吸收剂、炭黑、成核剂、增塑剂和着色剂如染料或颜料。如果存在的话，聚丙烯基质中添加剂的量，基于基质的总重量通常为0.5wt％，或2.5wt％，到7.5wt％，或10wt％。加工过程中添加剂的扩散可能造成一部分添加剂存在于纤维中。
本发明并不受任何生产基质聚丙烯的特定聚合方法的限制，并且本文描述的聚合方法不受任何特别的反应容器类型的限制。例如，基质聚丙烯可以使用任何公知的溶液聚合、淤浆聚合、本体聚合、气相聚合和它们的结合的方法制备。此外，本发明不局限于任何用于制备聚丙烯的特别的催化剂，例如可以包括Ziegler-Natta或茂金属催化剂。
本发明的组合物基于该组合物的总重量通常包括至少10wt％有机纤维。在一个特别的实施方案中，纤维的存在量基于该组合物的总重量为至少10wt％，或至少15wt％，或至少20wt％，或者存在量在下限为10wt％，或15wt％，或20wt％，且上限为50wt％，或55wt％，或60wt％，或70wt％的范围内。在另一个实施方案中，有机纤维的存在量为至少5wt％到最多40wt％。
对用作纤维的聚合物没有特别限制，通常选自由聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚萘二甲酸亚烷基酯、聚酰胺、聚烯烃、聚丙烯腈，和它们的结合组成的组。在一个特别的实施方案中，纤维包含选自由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺和丙烯酸组成的组的聚合物。在另一个特别的实施方案中，该有机纤维包含PET。
在一个实施方案中，所述纤维是单组分纤维。在另一个实施方案中，该纤维是多组分纤维，其中所述纤维由如下方法形成：其中至少两种聚合物由单独的挤出机挤出并一起熔喷或纺丝以形成一种纤维。在此实施方案的一个特别的方面，用于多组分纤维的聚合物基本上是相同的。在此实施方案的另一个特别的方面，用于多组分纤维的聚合物相互不同。该多组分纤维的构造可以是，例如，皮/芯排列、并列排列、饼状(pie)排列、海岛状排列，或它们的变体。也可以将纤维拉伸以通过取向提高机械性能，随后在升高的温度下但是在晶体熔点之下退火以减少收缩并提高在升高温度下的尺寸稳定性。
对本发明的纤维的长度和直径没有特别限制。在一个特别的实施方案中，所述纤维具有1/4英寸的长度，或者长度在下限为1/8英寸，或1/6英寸，且上限为1/3英寸，或1/2英寸范围内。在另一个特别的实施方案中，纤维的直径在下限为10μm和上限为100μm的范围内。
所述纤维可以进一步包含本领域通常已知的添加剂，如分散剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗静电基、光稳定剂、紫外光吸收剂、炭黑、成核剂、增塑剂和着色剂如染料或颜料。
用于制备本发明组合物的纤维不受任何特别的纤维形式的限制。例如，纤维可以是连续的长丝纱、特别是取向纱线或短纤维形式。在另一个实施方案中，所述纤维可以是连续的复丝纤维或连续的单丝纤维。
本发明的组合物任选地包括无机填料，其量基于该组合物的总重量为至少1wt％，或至少5wt％，或至少10wt％，或者该量在下限为0wt％，或1wt％，或5wt％，或10wt％，或15wt％，且上限为25wt％，或30wt％，或35wt％，或40wt％的范围内。在另一个实施方案中，聚丙烯纤维复合材料中可以包括的无机填料为10wt％-大约60wt％。在一个特别的实施方案中，所述无机填料选自由滑石、碳酸钙、氢氧化钙、硫酸钡、云母、硅酸钙、粘土、高岭土、二氧化硅、氧化铝、硅灰石、碳酸镁、氢氧化镁、氧化钛、氧化锌、硫酸锌，和它们的结合组成的组。滑石可以具有大约1-大约100μm的尺寸。在一个特别的实施方案中，在高达大约60wt％的高滑石负载下，聚丙烯纤维复合材料显示出至少大约750,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验(15mph，-29℃，25lbs)过程中没有碎裂。在另一个特别的实施方案中，在低至10wt％的低滑石负载下，聚丙烯纤维复合材料显示出至少大约325,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验(15mph，-29℃，25lbs)过程中没有碎裂。另外，在聚丙烯纤维复合材料中10-60wt％的硅灰石负载产生突出的耐冲击性和刚度的结合。
在另一个特别的实施方案中，包括熔体流率为80-1500的聚丙烯基树脂、10-15wt％的聚酯纤维和50-60wt％无机填料的纤维增强聚丙烯组合物显示出850,000-1,200,000psi的弯曲模量并且在-29℃下，以25磅和15英里/小时进行测试的仪器化冲击试验过程中没有碎。所述无机填料包括，但不限于，滑石和硅灰石。此刚度和韧度的结合在聚合物基材料中难以实现。另外，纤维增强的聚丙烯组合物在66psi下具有140℃的热变形温度，流动和交叉流动线性热膨胀系数分别为2.2×10-5和3.3×10-5/℃。作为对比，橡胶增韧的聚丙烯具有94.6℃的热变形温度，并且流动和交叉流动热膨胀系数分别为10×10-5和18.6×10-5/℃。
本发明的制品通过形成纤维增强的聚丙烯组合物，然后将该组合物注射模塑形成制品而制成。本发明不受任何用于形成组合物的特别方法的限制。例如，该组合物可以通过以任何已知的拉挤或挤出混合方法使聚丙烯、有机纤维和任选的无机填料接触形成。在一个特别的实施方案中，该组合物以挤出混合方法形成。在此实施方案的一个特别方面中，在放入挤出机进料斗中之前将有机纤维切断。在此实施方案的另一个特别方面中，有机纤维被直接从一个或多个线轴加入到挤出机进料斗中。由本文描述的组合物制成的制品包括，但不限于，汽车零件、家用电器和船壳。
本发明通过下面的实施例和其所具有的优点进一步得以证明，但不限于其中的范围。
测试方法
将本文描述的纤维增强的聚丙烯组合物在2300psi压力下、全部加热区域以及喷嘴处为401℃、磨具温度为60℃下进行注射模塑。
弯曲模量数据从由本文描述的纤维增强的聚丙烯组合物制备的注射模塑样品使用ISO 178标准程序产生。
仪器化冲击试验数据从由本文描述的纤维增强聚丙烯组合物制备的注射模塑样品使用ASTM D3763产生。仪器化冲击试验(试验条件为15mph，-29℃，25lbs)过程中的延性被定义为样品不碎裂。
实施例
PP3505G是由Texas Baytown的ExxonMobil Chemical Company市购的丙烯均聚物。根据ASTM D 1238测量PP3505G的MFR(2.16kg，230℃)为400g/10分钟。
PP7805是由Texas Baytown的ExxonMobil Chemical Company市购的80MFR抗冲丙烯共聚物。
PP8114是含乙丙橡胶和塑料的22MFR抗冲丙烯共聚物，是由TexasBaytown的ExxonMobil Chemical Company市购的。
PP8224是含乙丙橡胶和塑料的25MFR抗冲丙烯共聚物，是由TexasBaytown的ExxonMobil Chemical Company市购的。
PO 1020是含0.5-1.0wt％马来酸酐的430MFR马来酸酐官能化的聚丙烯均聚物。
Cimpact CB7是表面改性滑石，V3837是高长宽比的滑石，二者均由Colorado Englewood的Luzenac America Inc.可得。
说明性实施例1-8
将不同量的PP3505G和由Invista Corporation得到的0.25″长聚酯纤维在Haake单螺杆挤出机中于175℃下混合。将从挤出机中出来的股条切割为0.5″的长度并使用Boy 50M吨注射模塑机在205℃下注射模塑到保持在60℃的模具中。注射压力和喷嘴压力保持在2300psi。样品根据ASTMD3763的几何形状进行模塑并在用于内部零件的标准自动条件下(25lbs，15MPH，在-29℃下)测试仪器化冲击。吸收的总能量和冲击结果在表1中给出。
表1
 实施例#   wt％PP3505G   wt％纤维   总能量(ft-lbf)   仪器化冲击试验结果
 1   65   35   8.6±1.1   延性的*
 2   70   30   9.3±0.6   延性的*
 3   75   25   6.2±1.2   延性的*
 4   80   20   5.1±1.2   延性的*
 5   85   15   3.0±0.3   延性的*
 6   90   10   2.1±0.2   延性的*
 7   95   5   0.4±0.1   脆性的**
 8   100   0   ＜0.1   脆性的***
＊实施例1-6：样品没有由于冲击碎裂或裂分，样品没有碎片出来。
＊＊实施例7：由于冲击碎片从样品脱落。
＊＊＊实施例8：样品由于冲击完全碎裂。
说明性实施例9-14
在实施例9-11中，将35wt％PP7805、20wt％Cimpact CB7滑石、和45wt％由Invista Corporation获得的0.25″长聚脂纤维在Haake双螺杆挤出机中于175℃下混合。将从挤出机中出来的股条切割为0.5″长度并使用Boy 50M吨注射模塑机在205℃下注射模塑到保持在60℃的模具中。注射压力和喷嘴压力保持在2300psi。样品根据ASTM D3763的几何形状进行模塑并测试仪器化冲击。吸收的总能量和冲击结果在表2中给出。
在实施例12-14中，将PP8114在与实施例9-11相同的条件下挤出和注射模塑。吸收的总能量和冲击结果在表2中给出。
表2
＊实施例9-12：样品没有由于冲击而碎裂或裂分，没有碎片从样品出来。
＊＊实施例13-14：样品由于冲击而碎裂。
说明性实施例15-16
将长径比为40∶1的Leistritz ZSE27 HP-60D 27mm双螺杆挤出机由模口出口装上6对12″捏合元件。该模口直径为1/4″。将连续的27,300丹尼尔的PET纤维股条与PP7805和滑石一起直接由线轴加入到挤出机的进料斗中。挤出机中的捏合元件将纤维就地断裂。挤出机速度为400转/分钟，将整个挤出机的温度保持在190℃。在与实施例1-14所述类似的条件下进行注射模塑。测定样品的机械和物理性能并在表3中与PP8224的机械和物理性能相比较。
仪器化冲击试验显示在两个实施例中都没有裂分或碎裂的迹象，没有碎片从样品出来。在切口却贝试验中，PET纤维增强的PP7805样品仅仅部分断裂，而PP8224样品完全断裂。
表3
  试验(方法)   实施例15含有滑石的PET纤维增强PP7805   实施例16PP8224
  弯曲模量，弦线(ISO 178)   525，190psi   159，645psi
  以5MPH在-30℃下仪器化冲击至最大载荷100lbs的能量(ASTM D3763)   6.8J   27.5J
  在-40℃下的切口却贝冲击(ISO 179/1eA)   52.4kJ/m2   5.0kJ/m2
  在0.45Mpa下，侧向的热挠曲温度，(ISO 75)   116.5℃   97.6℃
  线性热膨胀系数，-30℃至100℃，流动/交叉流动(ASTM E831)   2.2/12.8(E-5/℃)   10.0/18.6(E-5/℃)
说明性实施例17-18
在实施例17-18中，将30wt％PP3505G或PP8224、15wt％由InvistaCorporation获得的0.25″长聚酯纤维、和45wt％V3837滑石在Haake双螺杆挤出机中于175℃下混合。将从挤出机中出来的股条切割为0.5″的长度并使用Boy 50M吨注射模塑机在205℃下注射模塑到保持在60℃的模具中。注射压力和喷嘴压力保持在2300psi。样品根据ASTM D3763的几何形状进行模塑并测试弯曲模量。弯曲模量结果在表4中给出。
表4
实施例 聚丙烯   弯曲模量，弦线，psi(ISO 178)   以15MPH在-30℃下仪器化冲击至最大载荷25lbs的能量(ASTM D3763)，ft-lb
  17   PP8224   433840   2
  18   PP3505   622195   2.9
含有PET纤维和滑石的橡胶增韧PP8114基质显示出比PP3505均聚物低的抗冲值。此结果是令人惊奇的，因为在所有的温度下在任何冲击条件下只有橡胶增韧的基质远比只有低分子量PP3505均聚物更韧。在上面的两个实施例中，材料都没有显示碎裂。
说明性实施例19-24
在实施例19-24中，将25-75wt％PP3505G、15wt％由InvistaCorporation获得的0.25″长聚酯纤维、和10-60wt％V3837滑石在Haake双螺杆挤出机中于175℃下混合。将从挤出机中出来的股条切割为0.5″的长度并使用Boy 50M吨注射模塑机在205℃下注射模塑到保持在60℃的模具中。注射压力和喷嘴压力保持在2300psi。样品根据ASTM D3763的几何形状进行模塑并测试弯曲模量。弯曲模量结果在表5中给出。
表5
  实施例   滑石组成   弯曲模量，弦线，psi(ISO 178)
  19   10％   273024
  20   20％   413471
  21   30％   583963
  22   40％   715005
  23   50％   1024394
  24   60％   1117249
重要的是要注意在实施例19-24中，在-29℃、15英里/小时、25磅落锤试验中样品显示没有碎裂。
说明性实施例25-26
将两种材料，一种含有10％1/4英寸聚酯纤维、35％PP3505聚丙烯和60％V3837滑石(实施例25)，另一种含有10％1/4英寸聚酯纤维、25％PP3505聚丙烯均聚物(实施例26)，10％PO 1020改性聚丙烯，在Haake双螺杆挤出机中于175℃下进行模塑。将它们注射模塑到标准ASTM A3701/2英寸宽板型拉伸样品中。将该样品以最小与最大载荷比为0.1、弯曲应力为最大应力的70％和80％进行拉伸试验。
表6
  至屈服点的最大应力百分数   实施例25，至破坏的循环数   实施例26，至破坏的循环数
  70   327   9848
  80   30   63
改性聚丙烯的添加显示增加了这些材料的疲劳寿命。
本文引用的所有专利、测试程序和其他文献，包括优先权文件，全部参考引入，其程度为该公开内容不与本发明不一致并且对于其中允许其引入的所有范围来说不相矛盾。
尽管对于本发明的说明性实施方案已经特别进行了描述，将要理解的是对于本领域熟练技术人员来说，其他各种改变将是显而易见的，并在不背离本发明精神和范围的条件下可以容易地做到。因此，并不是要将本文所附权利要求的范围限制到本文所阐述的实施例和说明书，而是权利要求涵盖本发明中存在的所有具有发明性的新颖性特征，包括被本发明所属领域的熟练技术人员当作等效物处理的所有特征。
当本文列出数量下限和数量上限时，从任何下限到任何上限的范围都是被预期的。

Claims (46)

1.一种聚丙烯树脂组合物，其包含：
(a)至少30wt％聚丙烯基聚合物，基于该组合物的总重量；
(b)10-60wt％有机纤维，基于该组合物的总重量；和
(c)0-40wt％无机填料，基于该组合物的总重量；
其中由所述组合物模塑的制品具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中显示出延性。
2.权利要求1的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物选自由聚丙烯均聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-α-烯烃无规共聚物、抗冲丙烯共聚物，和它们的结合组成的组。
3.权利要求2的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物是聚丙烯均聚物。
4.权利要求1的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物进一步包含大约0.01wt％-小于大约0.1wt％改性剂，所述改性剂选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸，或它们的酯；马来酸酐、衣康酸酐；和它们的结合组成的组。
5.权利要求1的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维在所述聚丙烯基聚合物内无规地分散。
6.权利要求5的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维选自由聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚萘二甲酸亚烷基酯、聚酰胺、聚烯烃、聚丙烯腈，和它们的结合组成的组。
7.权利要求6的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维是聚对苯二甲酸乙二酯。
8.权利要求1的聚丙烯树脂组合物，其中所述无机填料选自由滑石、碳酸钙、氢氧化钙、硫酸钡、云母、硅酸钙、粘土、高岭土、二氧化硅、氧化铝、硅灰石、碳酸镁、氢氧化镁、氧化钛、氧化锌、硫酸锌，和它们的结合组成的组。
9.权利要求8的聚丙烯树脂组合物，其中所述无机填料是滑石或硅灰石。
10.权利要求1的聚丙烯树脂组合物，其中由所述组合物模塑的所述制品具有至少450,000psi的弯曲模量。
11.一种聚丙烯树脂组合物，其包含：
(a)至少25wt％熔体流率为大约20-1500g/10分钟的聚丙烯基聚合物，基于该组合物的总重量；
(b)5-40wt％有机纤维，基于该组合物的总重量；和
(c)10-60wt％无机填料，基于该组合物的总重量；
其中由所述组合物模塑的制品具有至少300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中显示出延性。
12.权利要求11的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物选自由聚丙烯均聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-α-烯烃无规共聚物、抗冲丙烯共聚物，和它们的结合组成的组。
13.权利要求12的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物是熔体流率为大约150-1500g/10分钟的聚丙烯均聚物。
14.权利要求11的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物进一步包含大约0.1wt％-小于大约10wt％用接枝剂改性的聚丙烯基聚合物，其中所述接枝剂选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸，或它们的酯；马来酸酐、衣康酸酐；和它们的结合组成的组。
15.权利要求11的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维在所述聚丙烯基聚合物内无规地分散。
16.权利要求15的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维选自由聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚萘二甲酸亚烷基酯、聚酰胺、聚烯烃、聚丙烯腈，和它们的结合组成的组。
17.权利要求16的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维是大约7.5-20wt％负载的聚对苯二甲酸乙二酯。
18.权利要求11的聚丙烯树脂组合物，其中所述无机填料选自由滑石、碳酸钙、氢氧化钙、硫酸钡、云母、硅酸钙、粘土、高岭土、二氧化硅、氧化铝、硅灰石、碳酸镁、氢氧化镁、氧化钛、氧化锌、硫酸锌，和它们的结合组成的组。
19.权利要求18的聚丙烯树脂组合物，其中所述无机填料是大约20-60wt％负载的滑石或硅灰石。
20.权利要求19的聚丙烯树脂组合物，其中所述滑石的尺寸为大约1-100μm。
21.权利要求11的聚丙烯树脂组合物，其中由所述组合物模塑的所述制品具有至少大约600,000psi的弯曲模量。
22.权利要求11的聚丙烯树脂组合物，其中由所述组合物模塑的所述制品具有至少大约1,000,000psi的弯曲模量。
23.一种聚丙烯树脂组合物，其包含：
(a)至少30wt％聚丙烯基聚合物，基于该组合物的总重量；
(b)5-40wt％有机纤维，基于该组合物的总重量；和
(c)10-60wt％无机填料，基于该组合物的总重量；
(d)0.01-0.1wt％润滑剂，基于该组合物的总重量；
其中由所述组合物模塑的制品具有至少大约300,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中显示出延性。
24.权利要求23的聚丙烯树脂组合物，其中所述润滑剂选自由硅油、硅橡胶纯胶料、脂肪酰胺、石蜡油、石蜡和酯油组成的组。
25.权利要求23的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物是聚丙烯均聚物。
26.权利要求23的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维在所述聚丙烯基聚合物内无规地分散。
27.权利要求26的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维是聚对苯二甲酸乙二酯。
28.权利要求27的聚丙烯树脂组合物，其中所述无机填料是滑石或硅灰石。
29.一种聚丙烯树脂组合物，其包含：
(a)至少25wt％聚丙烯基聚合物，基于该组合物的总重量，其中所述聚丙烯基聚合物具有至少80g/10分钟的熔体流率；
(b)5-15wt％有机纤维，基于该组合物的总重量；和
(c)50-60wt％滑石或硅灰石，基于该组合物的总重量；
其中由所述组合物模塑的制品具有至少大约750,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中显示出延性。
30.权利要求29的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物选自由聚丙烯均聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-α-烯烃无规共聚物、抗冲丙烯共聚物，和它们的结合组成的组。
31.权利要求30的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物是熔体流率为至少大约400g/10分钟的聚丙烯均聚物。
32.权利要求29的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物进一步包含大约0.1wt％-小于大约10wt％用接枝剂改性的聚丙烯基聚合物，其中所述接枝剂选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸，或它们的酯；马来酸酐、衣康酸酐；和它们的结合组成的组。
33.权利要求29的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维在所述聚丙烯基聚合物内无规地分散。
34.权利要求33的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维选自由聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚萘二甲酸亚烷基酯、聚酰胺、聚烯烃、聚丙烯腈，和它们的结合组成的组。
35.权利要求34的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维是聚对苯二甲酸乙二酯。
36.权利要求35的聚丙烯树脂组合物，其中所述滑石的尺寸为大约1-100μm。
37.权利要求36的聚丙烯树脂组合物，其中由所述组合物模塑的所述制品具有至少大约1,000,000psi的弯曲模量。
38.一种聚丙烯树脂组合物，其包含：
(a)至少40wt％聚丙烯基聚合物，基于该组合物的总重量，其中所述聚丙烯基聚合物具有至少100g/10分钟的熔体流率；
(b)10-30wt％有机纤维，基于该组合物的总重量；和
(c)10-30wt％滑石或硅灰石，基于该组合物的总重量；
其中由所述组合物模塑的制品具有至少大约325,000psi的弯曲模量并且在仪器化冲击试验过程中显示出延性。
39.权利要求38的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物选自由聚丙烯均聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-α-烯烃无规共聚物、抗冲丙烯共聚物，和它们的结合组成的组。
40.权利要求39的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物是熔体流率为至少大约400g/10分钟的聚丙烯均聚物。
41.权利要求38的聚丙烯树脂组合物，其中所述聚丙烯基聚合物进一步包含大约0.1wt％-小于大约10wt％用接枝剂改性的聚丙烯基聚合物，其中所述接枝剂选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸，或它们的酯；马来酸酐、衣康酸酐；和它们的结合组成的组。
42.权利要求38的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维在所述聚丙烯基聚合物内无规地分散。
43.权利要求42的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维选自由聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚萘二甲酸亚烷基酯、聚酰胺、聚烯烃、聚丙烯腈，和它们的结合组成的组。
44.权利要求43的聚丙烯树脂组合物，其中所述有机纤维是聚对苯二甲酸乙二酯。
45.权利要求44的聚丙烯树脂组合物，其中所述滑石的尺寸为大约1-100μm。
46.权利要求45的聚丙烯树脂组合物，其中由所述组合物模塑的所述制品具有至少大约375,000psi的弯曲模量。
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