CN107531962A - 纤维增强聚合物组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纤维增强聚合物组合物，包括聚丙烯、碳纤维、碳纤维以外的纤维和作为偶联剂的极性改性聚丙烯，并且涉及包括该纤维增强聚合物组合物的制品。

Description

纤维增强聚合物组合物
技术领域
本发明涉及包括聚丙烯、碳纤维、碳纤维以外的纤维和作为偶联剂的极性改性聚丙烯的纤维增强聚合物组合物，且涉及包括该纤维增强聚合物组合物的制品。
背景技术
纤维增强聚合物组合物被广泛使用。然而，除了对刚度和抗冲击性的要求之外，轻重量对于汽车中的许多应用已经成为重要的需求。通常，存在支持这些需求的两个可能性，即一个是降低材料的密度，另一个是增加材料的刚度。关于刚度增加，通常可以通过将作为增强材料的纤维添加到聚合物中来获得。例如，玻璃纤维由于其良好的加工性、优异的性能、和较低的价格而被广泛用作增强材料。此外，由于碳纤维的低密度和高刚度的组合，碳纤维是众所周知的增强材料。然而，添加作为增强材料的纤维通常导致密度的总体增加，使得难以获得具有良好平衡的机械性能(例如，高刚度和高抗冲击性)的足够轻质的材料。
发明内容
因此，汽车行业中寻求满足在轻重量下对良好平衡的机械性能(例如，高刚度和高抗冲击性)苛刻要求的复合材料。
本发明的发现是使用纤维增强聚合物组合物，其包括在聚丙烯中将碳纤维和碳纤维以外的纤维与特定的极性改性聚丙烯组合。
因此，本发明涉及纤维增强聚合物组合物，包括
(a)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，20至89重量％的聚丙烯(PP1)；
(b)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)；
(c)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)以外的纤维(F)；和
(d)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的作为偶联剂的极性改性聚丙烯(PMP)，
其中基于该极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，该极性改性聚丙烯(PMP)包括1至5重量％的量的衍生自极性基团的基团。
在一个实施方案中，聚丙烯(PP1)具有
(a)不大于75g/10min的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)；和/或
(b)在158至170℃范围内的熔融温度Tm。
在另一个实施方案中，聚丙烯(PP1)是丙烯均聚物(H-PP1)。
在再另一个实施方案中，碳纤维(CF)为无纺布的形式。
在一个实施方案中，基于无纺布的总重量，无纺布包括至少50重量％的碳纤维(CF)。
在另一个实施方案中，纤维(F)选自包括玻璃纤维、金属纤维、矿物纤维、陶瓷纤维及其混合物的组。
在再另一个实施方案中，碳纤维(CF)和/或纤维(F)包括上浆剂。
在一个实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP)包括衍生自极性基团的基团，该极性基团选自由酸酐、羧酸、羧酸衍生物、伯胺和仲胺、羟基化合物、噁唑啉和环氧化物、以及离子化合物组成的组。
在另一个实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP)是用马来酸酐接枝的丙烯聚合物。
在再另一个实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP)是用马来酸酐接枝的丙烯共聚物，优选地该用马来酸酐接枝的丙烯共聚物包括作为共聚单体单元的乙烯。
在一个实施方案中，基于纤维增强聚合物组合物的总重量，该纤维增强聚合物组合物还包括1至10重量％的具有>100g/10min的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)的聚丙烯(PP2)。
在另一个实施方案中，基于纤维增强聚合物组合物的总重量，纤维增强聚合物组合物还包括高达20重量％的量的至少一种添加剂。
在再另一个实施方案中，纤维增强聚合物组合物具有
(a)等于或小于1.200g/cm3的密度；和/或
(b)至少8200MPa的根据ISO 178的拉伸模量；和/或
(c)在100至150MPa范围内的根据ISO 527-2的拉伸强度。
本发明的另一方面涉及包括本文所限定的纤维增强聚合物组合物的制品。优选地，制品是模塑制品，更优选地是注塑制品或发泡制品。还优选的是，制品是清洗机或洗碗机或汽车制品的部分，特别是汽车内饰和汽车外饰的汽车制品，例如，仪表托架、护罩、结构托架、保险杠、侧装饰件、踏板辅助件、车身板件、扰流板、仪表板、内装饰件等。
在本说明书和权利要求书中使用术语“包括(comprising)”的情况下，并不排除其它元件。为了本发明的目的，术语“由……组成(consisting of)”被认为是术语“包括”的优选实施方案。如果在下文中组被限定为至少包括特定数量的实施方案，则这也应被理解为公开了优选地仅由这些实施方案组成的组。
当提及单数名词时使用不定冠词或定冠词，例如“一个(a)”，“一种(an)”或“所述(the)”，除非另有明确说明，否则包括复数个该名词。
诸如“能够获得(obtainable)”或“能够限定(definable)”和“获得(obtained)”或“限定(defined)”之类的术语可互换使用。例如意思是，除非上下文另有明确规定，术语“获得”并不意图表示，例如，实施方案必须通过例如遵循术语“获得”的步骤次序来获得，尽管这种有限的理解通常被包括在术语“获得”或“限定”中作为优选的实施方案。
在下文中，更详细地限定本发明。
纤维增强聚合物组合物
根据本发明的纤维增强聚合物组合物包括聚丙烯(PP)、碳纤维(CF)、碳纤维(CF)以外的纤维(F)和作为偶联剂的极性改性聚丙烯(PMP)。
因此，纤维增强聚合物组合物包括
(a)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，20至89重量％的聚丙烯(PP1)；
(b)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)；
(c)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)以外的纤维(F)；和
(d)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的作为偶联剂的极性改性聚丙烯(PMP)，其中基于该极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，该极性改性聚丙烯(PMP)包括1至5重量％的量的衍生自极性基团的基团。
另外，纤维增强聚合物组合物可以包括聚丙烯(PP2)和/或至少一种添加剂和/或一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)。
因此，优选的是，纤维增强聚合物组合物包括
(a)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，20至89重量％的聚丙烯(PP1)；
(b)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)；
(c)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)以外的纤维(F)；
(d)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的作为偶联剂的极性改性聚丙烯(PMP)，其中基于该极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，该极性改性聚丙烯(PMP)包括1至5重量％的量的衍生自极性基团的基团；和
(e)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的具有>100g/10min的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)的聚丙烯(PP2)。
另外地或可选地，本发明涉及包括以下的纤维增强聚合物组合物：
(a)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，20至89重量％的聚丙烯(PP1)；
(b)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)；
(c)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)以外的纤维(F)；
(d)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的作为偶联剂的极性改性聚丙烯(PMP)，其中基于该极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，该极性改性聚丙烯(PMP)包括1至5重量％的量的衍生自极性基团的基团；和
(e)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，高达20重量％的至少一种添加剂。
另外地或可选地，本发明涉及包括以下的纤维增强聚合物组合物：
(a)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，20至89重量％的聚丙烯(PP1)；
(b)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)；
(c)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)以外的纤维(F)；
(d)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的作为偶联剂的极性改性聚丙烯(PMP)，其中基于该极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，该极性改性聚丙烯(PMP)包括1至5重量％的量的衍生自极性基团的基团；和
(e)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)，其中基于该一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)的总重量，该一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)包括0.5至3重量％的量的衍生自极性基团的基团。
优选地，本发明涉及包括以下的纤维增强聚合物组合物：
(a)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，20至89重量％的聚丙烯(PP1)；
(b)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)；
(c)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)以外的纤维(F)；
(d)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的作为偶联剂的极性改性聚丙烯(PMP)，其中基于该极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，该极性改性聚丙烯(PMP)包括1至5重量％的量的衍生自极性基团的基团；
(e)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的具有>100g/10min的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)的聚丙烯(PP2)；
(f)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，高达20重量％的至少一种添加剂；和
(g)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)，其中基于该一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)的总重量，该一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)包括0.5至3重量％的量的衍生自极性基团的基团。
在一个实施方案中，根据本发明的纤维增强聚合物组合物不包括：基于纤维增强聚合物组合物的总重量，超过总共10重量％、优选地超过总共5重量％的量的(a)与纤维增强聚合物组合物中存在的聚合物不同(即不同于聚丙烯(PP1)、任选的聚丙烯(PP2)、极性改性聚丙烯(PMP)以及任选的一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2))的另外的聚合物。典型地，如果存在另外的聚合物，则该聚合物是用于添加剂的载体聚合物，且因此对改善所要求保护的纤维增强聚合物组合物的性能没有贡献。
因此，在一个具体实施方案中，纤维增强聚合物组合物由聚丙烯(PP1)、任选的聚丙烯(PP2)、极性改性聚丙烯(PMP)、碳纤维(CF)、碳纤维(CF)以外的纤维(F)、任选的一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)和任选的至少一种添加剂组成，其可以包含少量的聚合性载体材料。然而，基于纤维增强聚合物组合物的总重量，该聚合性载体材料以不大于10重量％、优选地不大于5重量％存在于所述纤维增强聚合物组合物中。
因此，本发明特别涉及由以下组成的纤维增强聚合物组合物：
(a)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，20至89重量％、更优选地30至80重量％、最优选地40至70重量％、例如50至65重量％的聚丙烯(PP1)；
(b)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％、更优选地5至40重量％、最优选地10至30重量％、例如15至25重量％的碳纤维(CF)；
(c)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％、更优选地5至40重量％、最优选地5至20重量％、例如5至15重量％的碳纤维(CF)以外的纤维(F)；
(d)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％、更优选地2至8重量％、最优选地3至6重量％、例如4至5重量％的作为偶联剂的极性改性聚丙烯(PMP)，其中基于该极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，该极性改性聚丙烯(PMP)包括1至5重量％的量的衍生自极性基团的基团；和
(e)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，高达20重量％、更优选地0.1至10重量％、最优选地0.1至5重量％、例如0.1至2重量％的至少一种添加剂。
在纤维增强聚合物组合物还包含具有>100g/10min的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)的聚丙烯(PP2)和/或至少一种添加剂和/或一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)的情况下，该纤维增强聚合物组合物由以下组成：
(a)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，20至89重量％、更优选地30至80重量％、最优选地40至70重量％、例如50至65重量％的聚丙烯(PP1)；
(b)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％、更优选地5至40重量％、最优选地10至30重量％、例如15至25重量％的碳纤维(CF)；
(c)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％、更优选地5至40重量％、最优选地5至20重量％、例如5至15重量％的碳纤维(CF)以外的纤维(F)；
(d)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％、更优选地2至8重量％、最优选地3至6重量％、例如4至5重量％的作为偶联剂的极性改性聚丙烯(PMP)，其中基于该极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，该极性改性聚丙烯(PMP)包括1至5重量％的量的衍生自极性基团的基团；和
(e)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％、更优选地2至8重量％、最优选地4至7重量％、例如4至6重量％的具有>100g/10min的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)的聚丙烯(PP2)；和/或
(f)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，高达20重量％、更优选地0.1至10重量％、最优选地0.1至5重量％、例如0.1至2重量％的至少一种添加剂；和/或
(g)基于该纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％、更优选地2至8重量％、最优选地3至6重量％、例如4至5重量％的一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)，其中基于该一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)的总重量，该一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)包括0.5至3重量％的量的衍生自极性基团的基团。
术语“添加剂”还包括作为包含如以上所讨论的聚合性载体材料的母料提供的添加剂。然而，术语“添加剂”不包括成核剂，例如，α-成核剂。典型的添加剂是酸清除剂、抗氧化剂(例如，酚类抗氧化剂(AO)和受阻胺光稳定剂(HALS))、着色剂、颜料(例如，滑石)、抗划痕剂、分散剂和载体。
本发明的含义中的术语“至少一种”添加剂是指添加剂包括一种或多种添加剂，优选地由一种或多种添加剂组成。
在本发明的一个实施方案中，该至少一种添加剂包括一种添加剂，优选地由一种添加剂组成。可选地，该至少一种添加剂包括两种或更多种的添加剂的混合物，优选地由两种或更多种的添加剂的混合物组成。例如，该至少一种碱土金属碳酸氢盐包括两种或三种添加剂的混合物，优选地由两种或三种添加剂的混合物组成。
优选地，该至少一种添加剂包括两种或更多种的添加剂的混合物，更优选地由两种或更多种的添加剂的混合物组成。
此外，纤维增强聚合物组合物优选地包含α-成核剂。甚至更优选地，本发明的纤维增强聚合物组合物不含β-成核剂。因此，成核剂优选地选自由以下组成的组：
(i)一元羧酸的盐和多元羧酸的盐，例如苯甲酸钠或叔丁基苯甲酸铝，和
(ii)二亚苄基山梨醇(例如，1,3:2,4二亚苄基山梨醇)和C1-8烷基取代的二亚苄基山梨醇衍生物，例如，甲基二亚苄基山梨醇、乙基二亚苄基山梨醇或二甲基二亚苄基山梨醇(例如，1,3:2,4-二(甲基亚苄基)山梨醇)，或取代的诺尼醇(nonitol)衍生物，例如1,2,3-三脱氧-4,6:5,7-双-O-[(4-丙基苯基)亚甲基]-诺尼醇，和
(iii)磷酸二酯的盐，例如，2,2'-亚甲基双(4,6,-二叔丁基苯基)磷酸钠或羟基-双[2,2'-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸铝]，和
(iv)乙烯基环烷烃聚合物和乙烯基烷烃聚合物，和
(v)其混合物。
优选地，纤维增强聚合物组合物包含作为α-成核剂的乙烯基环烷烃聚合物和/或乙烯基烷烃聚合物。
该添加剂和成核剂通常是市售可得的，并且描述在例如Hans Zweifel的“PlasticAdditives Handbook”(第5版，2001年)中。
优选地，纤维增强聚合物组合物具有不大于75g/min、优选地在1至75g/10min范围内、更优选地在1至60g/10min范围内、例如在5至50g/10min范围内的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)。
在优选的实施方案中，纤维增强聚合物组合物具有
(a)等于或小于1.200g/cm3、更优选地在0.800kg/cm3至1.200g/cm3范围内、最优选地在0.900kg/cm3至1.100g/cm3范围内、例如在1.000g/cm3至1.100g/cm3范围内的密度；和/或
(b)至少8200MPa、更优选地至少9000MPa、最优选地至少10000MPa、例如在10000MPa至13000MPa范围内的根据ISO 527-2的拉伸模量；和/或
(c)在100至150MPa范围内、更优选地在110至150MPa范围内、最优选地在120至150MPa范围内、例如在130MPa至150MPa范围内的根据ISO 527-2的拉伸强度。
例如，纤维增强聚合物组合物具有
(a)等于或小于1.200g/cm3、更优选地在0.800g/cm33至1.200g/cm3范围内、最优选地在0.900g/cm3至1.100g/cm3范围内、例如在1.000g/cm3至1.100g/cm3范围内的密度；或(b)至少8200MPa、更优选地至少9000MPa、最优选地至少10000MPa、例如在10000MPa至13000MPa范围内的根据ISO 527-2的拉伸模量；
(c)在100至150MPa范围内、更优选地110至150MPa范围内、最优选地在120至150MPa范围内、例如在130MPa至150MPa范围内的根据ISO 527-2的拉伸强度。
可选地，纤维增强聚合物组合物具有
(a)等于或小于1.200g/cm3、更优选地在0.800g/cm3至1.200g/cm3范围内、最优选地在0.900g/cm3至1.100g/cm3范围内、例如在1.000g/cm3至1.100g/cm3范围内的密度；和
(b)至少8200MPa、更优选地至少9000MPa、最优选地至少10000MPa、例如在10000MPa至13000MPa范围内的根据ISO 527-2的拉伸模量；和
(c)在100至150MPa范围内、更优选地110至150MPa范围内、最优选地在120至150范围内、例如在130MPa至150MPa范围内的根据ISO 527-2的拉伸强度。
此外，本发明还涉及用于制备如上所述且在下文详述的纤维增强聚合物组合物的工艺，包括将(a)至(g)添加到挤出机的步骤以及将其挤出的步骤以获得所述纤维增强聚合物组合物：
(a)聚丙烯(PP1)；
(b)碳纤维(CF)；
(c)碳纤维(CF)以外的纤维(F)；
(d)极性改性聚丙烯(PMP)；
(e)任选的聚丙烯(PP2)；
(f)任选的至少一种添加剂；
(g)任选的一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)。
根据本发明的纤维增强聚合物组合物可以利用树脂配混领域中众所周知且惯常使用的各种混合和共混机器和方法中的任一种进行混合和造粒。然而，优选的是，使用不影响碳纤维尺寸或碳纤维以外的纤维的尺寸的混合和共混方法。
为了使本发明组合物的各个组分共混，可以使用常规的混合或共混设备，例如，班伯里密炼机、双辊橡胶磨、巴斯共混捏合机或双螺杆挤出机。从挤出机/混合器所回收的聚合物材料通常是丸粒形式。然后这些丸粒优选地被进一步处理，例如，通过注射成型以生成本发明组合物的制品和产品。
在下文中，将更详细地描述纤维增强聚合物组合物的各个组分。
聚丙烯(PP1)
纤维增强聚合物组合物需要包括聚合物组分。为了实现在轻重量下良好平衡的机械性能(例如高刚度和高抗冲性)，聚合物需要包含特定的聚丙烯。由于聚丙烯(PP1)的存在，尤其可以实现良好的刚度。优选地是，具有高分子量的聚丙烯(PP1)。
在本发明中，术语“聚丙烯(PP1)”包括丙烯均聚物、丙烯无规丙烯共聚物、异相聚合物及其混合物。
此外，术语“丙烯共聚物”包括丙烯无规共聚物、异相聚合物及其混合物。
如本领域技术人员所知晓的，无规丙烯共聚物不同于异相聚丙烯，该异相聚丙烯是包括丙烯均聚物或无规共聚物基体组分(1)和丙烯与乙烯和C4-8α-烯烃共聚物中的一种或多种的弹性体共聚物组分(2)，其中弹性体(无定形)共聚物组分(2)分散在所述丙烯均聚物或无规共聚物基体聚合物(1)中。
在本发明的一个实施方案中，存在于纤维增强聚合物组合物中的聚丙烯(PP1)是丙烯均聚物(H-PP1)和/或丙烯共聚物(C-PP1)。例如，纤维增强聚合物组合物包括丙烯均聚物(H-PP1)和丙烯共聚物(C-PP1)。可选地，纤维增强聚合物组合物包括丙烯均聚物(H-PP1)或丙烯共聚物(C-PP1)。
在一个具体实施方案中，聚丙烯(PP1)是如下文详细限定的丙烯共聚物(C-PP1)、优选地异相丙烯共聚物(HECO)。
优选地，纤维增强聚合物组合物包括作为聚丙烯(PP1)的丙烯均聚物(H-PP1)。
在下文中，将更详细地限定为纤维增强聚合物组合物的部分的聚丙烯(PP1)。
在一个实施方案中，纤维增强聚合物组合物包括丙烯均聚物(H-PP1)。
在本发明中通篇使用的表述丙烯均聚物涉及基本上由例如大于99.5重量％、更优选地至少99.7重量％、例如至少99.8重量％的丙烯单元组成的聚丙烯。在优选的实施方案中，丙烯均聚物中仅丙烯单元是可检测的。
在优选的实施方案中，由于存在具有高分子量的丙烯均聚物(H-PP1)，故实现了良好的刚度。因此，优选的是，丙烯均聚物(H-PP1)具有不大于100g/10min、更优选地在2至50g/10min范围内、还更优选地在10至30g/10min范围内、例如在15至25g/10min范围内的根据ISO1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)。
另外地或可选地，丙烯均聚物(H-PP1)具有在150至170℃范围内、更优选地在155至170℃范围内、还更优选地在158至170℃范围内、例如在160至170℃范围内的熔融温度Tm。
优选地，丙烯均聚物(H-PP1)具有不大于100g/10min、更优选地在2至50g/10min范围内、还更优选地在10至30g/10min范围内、例如在15至25g/10min范围内的根据ISO1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)；以及在150至170℃范围内、优选地在155至170℃范围内、还更优选地在158至170℃范围内、例如在160至170℃范围内的熔融温度Tm。
丙烯均聚物(H-PP1)优选地以少量的二甲苯冷可溶物(XCS)，即≤4.0重量％、优选地在0.1至4.0重量％范围内、更优选地在0.1至3.0重量％范围内、并且最优选地在0.1至2.5重量％范围内的二甲苯冷可溶物(XCS)为特征。
在单活性中心催化剂(例如，茂金属催化剂)的存在下或者在齐格勒-纳塔催化剂的存在下可以制备丙烯均聚物(H-PP1)。
丙烯均聚物(H-PP1)是现有技术并且是市售可得的。合适的丙烯均聚物是例如Borealis AG的Bormed HF955MO。
在本发明的另一实施方案中，聚丙烯(PP1)是丙烯共聚物(C-PP1)。
术语“丙烯共聚物(C-PP1)”包括无规丙烯共聚物(RC-PP1)以及复合结构，如异相体系。
术语“无规丙烯共聚物”表示丙烯单体单元和共聚单体单元的共聚物，其中共聚单体单元无规分布在聚合物链中。因此，无规共聚物不同于包括基体相和分散在其中的弹性体相的异相共聚物，如下面所详细描述的。因此，无规丙烯共聚物(RC-PP1)不含分散在其中的弹性体聚合物相，即，无规丙烯共聚物(RC-PP1)是单相的并且仅具有一个玻璃化转变温度。然而，无规丙烯共聚物(RC-PP1)可以是异相丙烯共聚物(HECO)的基体相。例如，通过高分辨率显微镜(例如，电子显微镜或原子力显微镜)或通过动态力学热分析(DMTA)，可以看到第二相或所谓夹杂物的存在。具体地，在DMTA中，通过存在至少两个不同的玻璃化转变温度可以鉴定异相结构的存在。
因此，无规丙烯共聚物(RC-PP1)优选地包括衍生自以下的单元，优选地由衍生自以下的单元组成：
(i)丙烯，和
(ii)乙烯和/或至少一种C4-20α-烯烃，优选地至少一种选自由乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯和1-辛烯组成的组的α-烯烃，更优选地乙烯和/或1-丁烯，还更优选地乙烯。
因此，无规丙烯共聚物(RC-PP1)可以包括衍生自丙烯、乙烯和任选地至少另一种C4-10α-烯烃的单元。在本发明的一个实施方案中，无规丙烯共聚物(RC-PP1)包括衍生自丙烯、乙烯和任选地至少另一种选自由C4α-烯烃、C5α-烯烃、C6α-烯烃、C7α-烯烃、C8α-烯烃、C9α-烯烃和C10α-烯烃组成的组的α-烯烃的单元。更优选地，无规丙烯共聚物(RC-PP1)包括衍生自丙烯、乙烯和任选地至少另一种选自由1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯和1-癸烯组成的组的α-烯烃的单元，其中1-丁烯和1-己烯是优选的。特别优选的是，无规丙烯共聚物(RC-PP1)由衍生自丙烯和乙烯的单元组成。优选地，可衍生自丙烯的单元构成丙烯共聚物(C-PP1)的主要部分，即基于无规丙烯共聚物(RC-PP1)的总重量的至少80重量％、更优选地至少85重量％、还更优选地80至99.5重量％、还更优选地85至99.5重量％、还更优选地90至99.2重量％。因此，基于无规丙烯共聚物(RC-PP1)的总重量，在无规丙烯共聚物(RC-PP1)中丙烯以外的衍生自C2-20α-烯烃的单元的量在0.5至20重量％、更优选地在0.5至15重量％、还更优选地在0.8至10重量％范围内。特别应该理解的是，基于无规丙烯共聚物(RC-PP1)的总重量，无规丙烯共聚物(RC-PP1)中的乙烯的量(特别是无规丙烯共聚物(RC-PP1)仅包括可衍生自丙烯和乙烯的单元的情况下)在0.5至15重量％、优选地0.8至10重量％、更优选地0.8至8重量％范围内。
此外，应当理解，无规丙烯共聚物(RC-PP1)具有至少130℃、优选地在135至160℃范围内、更优选地在130至158℃范围内、例如在140至155℃范围内的熔融温度Tm。
关于熔体流动速率MFR2(230℃)应该理解的是，无规丙烯共聚物(RC-PP1)优选地具有不大于100g/10min、更优选地在2.0至50g/10min范围内、还更优选地在10至30g/10min范围内、例如在15至25g/10min范围内的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)。
在本发明的一个方面中，聚丙烯(PP1)是异相丙烯共聚物(HECO)。
优选地，异相丙烯共聚物(HECO)包括
a)聚丙烯基体(M-HECO)，和
b)弹性体丙烯共聚物(E)。
表述“异相”表示弹性体共聚物(E)优选地至少(精细地)分散在异相丙烯共聚物(M-HECO)的聚丙烯基体(M-HECO)中。换句话说，弹性体共聚物(E)形成了聚丙烯基体(M-HECO)中的夹杂物。因此，聚丙烯基体(M-HECO)包含(精细地)分散的夹杂物，该夹杂物不是基体的一部分，且所述夹杂物包含弹性体共聚物(E)。根据本发明的术语“夹杂物”应优选地表示基体和夹杂物在异相丙烯共聚物(M-HECO)内形成不同的相，所述夹杂物例如通过高分辨率显微镜(例如，电子显微镜或扫描力显微镜)是可见的。
此外，异相丙烯共聚物(HECO)优选地仅包括作为聚合物组分的聚丙烯基体(M-HECO)和弹性体共聚物(E)。换句话说，异相丙烯共聚物(HECO)可以包含另外的添加剂，但不包括基于总的异相丙烯共聚物(HECO)、更优选地基于存在于异相丙烯共聚物(HECO)中的聚合物的超过5重量％、更优选地超过3重量％、例如超过1重量％的量的其它聚合物。可以以这样低的量存在的一种另外的聚合物是聚乙烯，该聚乙烯是通过制备异相丙烯共聚物(HECO)获得的反应产物。因此，特别应该理解的是，如本发明中所限定的异相丙烯共聚物(HECO)仅包含本段提及的量的聚丙烯基体(M-HECO)、弹性体共聚物(E)和任选地聚乙烯。
弹性体共聚物(E)优选地为弹性体丙烯共聚物(E1)。
如上所解释的，异相丙烯共聚物(HECO)包括聚丙烯基体(M-HECO)，其中分散有弹性体共聚物(E)，例如弹性体丙烯共聚物(E1)。
聚丙烯基体(M-HECO)可以是丙烯均聚物(H-PP2)或无规丙烯共聚物(RC-PP2)。
然而，优选的是，丙烯基体(M-HECO)是丙烯均聚物(H-PP2)。
是丙烯均聚物(H-PP2)的聚丙烯基体(M-HECO)具有相当低的二甲苯冷可溶物(XCS)含量，即基于聚丙烯基体(M-HECO)的总重量，不大于3.5重量％、优选地不大于3.0重量％、例如不大于2.6重量％的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。因此，优选的范围是基于丙烯均聚物(H-PP2)的总重量的0.5至3.0重量％，更优选地0.5至2.5重量％。
在本发明的一个实施方案中，聚丙烯基体(M-HECO)是具有2.0至700g/10min、更优选地4.0至400g/10min、还更优选地15.0至200g/10min、并且最优选地20.0至100g/10min的熔体流动速率MFR2(230℃)的丙烯均聚物(H-PP2)。
如果聚丙烯基体(M-HECO)是无规丙烯共聚物(RC-PP2)，则无规丙烯共聚物(RC-PP2)优选地包括衍生自以下的单元，优选地由衍生自以下的单元组成：
(i)丙烯，和
(ii)乙烯和/或至少一种C4-8α-烯烃、优选地至少一种选自由乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯和1-辛烯组成的组的α-烯烃，更优选地乙烯和/或1-丁烯，还更优选地乙烯。
因此，无规丙烯共聚物(RC-PP2)可以包括衍生自(i)丙烯和(ii)乙烯和/或至少一种C4-8α-烯烃的单元。在本发明的一个实施方案中，无规丙烯共聚物(RC-PP2)包括衍生自(i)丙烯和(ii)至少一种选自由乙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯组成的组的α-烯烃的单元。特别优选的是，无规丙烯共聚物(RC-PP2)由衍生自丙烯和乙烯的单元组成。优选地，可衍生自丙烯的单元构成无规丙烯共聚物(RC-PP2)的主要部分，即基于无规丙烯共聚物(RC-PP2)的总重量的至少92重量％、优选地至少95重量％、更优选地至少98重量％、还更优选地92至99.5重量％、还更优选地95至99.5重量％、还更优选地98至99.2重量％。
此外，应当理解，是无规丙烯共聚物(RC-PP2)的聚丙烯基体(M-HECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)含量相当低。因此，基于丙烯共聚物(C-PP2)的总重量，丙烯共聚物(C-PP2)优选地具有不大于14重量％、更优选地不大于13重量％、还更优选地不大于12重量％、例如不大于11.5重量％的根据ISO 6427(23℃)所测量的二甲苯冷可溶物(XCS)级分。因此，优选的范围是基于丙烯共聚物(C-PP2)的总重量的1至14重量％、更优选地1.0至13重量％、还更优选地1.2至11重量％。
在本发明的一个实施方式中，无规丙烯共聚物(C-PP2)具有2.0至700g/10min、更优选地4.0至400g/10min、还更优选地15.0至200g/10min、并且最优选地20.0至100g/10min的熔体流动速率MFR2(230℃)。
异相丙烯共聚物(HECO)的第二组分是弹性体共聚物(E)。如上所述，弹性体共聚物(E)优选地为弹性体丙烯共聚物(E1)。在下文中，更精确地限定了两种弹性体。
优选地，弹性体丙烯共聚物(E1)包括衍生自(i)丙烯和(ii)乙烯和/或C4-20α-烯烃的单元，优选地衍生自(i)丙烯和(ii)选自由乙烯、1丁烯、1-己烯和1-辛烯组成的组的单元。优选地，弹性体丙烯共聚物(E1)中的丙烯含量为至少40重量％、更优选地至少45重量％。因此，在一个优选实施方案中，弹性体丙烯共聚物(E1)包括40.0至85.0重量％、更优选地45.0至80重量％的可衍生自丙烯的单元。存在于弹性体丙烯共聚物(E1)中的共聚单体优选地为乙烯和/或C4-20α-烯烃，例如乙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。在一个具体的实施方案中，弹性体丙烯共聚物(E1)是丙烯-乙烯聚合物。在本发明的一个实施方案中，弹性体丙烯共聚物(E1)是本段中给出的量的乙丙橡胶(EPR1)。
优选地，异相丙烯共聚物(HECO)内的弹性体共聚物(E)(例如，弹性体丙烯共聚物(E1))的量在15至45重量％范围内、更优选地在20至40重量％范围内、例如在25至35重量％范围内。
异相丙烯共聚物(HECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分的特性粘度(IV)优选地是中等的。因此，应当理解，异相丙烯共聚物(HECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分的特性粘度低于3.3dl/g、更优选地低于3.1dl/g、并且最优选地低于3.0dl/g。甚至更优选的是，异相丙烯共聚物(HECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分的特性粘度在1.5至3.3dl/g范围内，更优选地在2.0至3.1dl/g范围内，还更优选地在2.2至3.0dl/g范围内。
特别优选的是，异相丙烯共聚物(HECO)包括作为聚丙烯基体(M-HECO)的丙烯均聚物(H-PP2)和作为弹性体丙烯共聚物(E1)的乙丙橡胶(EPR1)。
优选地，异相丙烯共聚物(HECO)具有不大于100g/10min、更优选地在2.0至50g/10min范围内、更优选地在10至30g/10min范围内、例如在15至25g/10min范围内的熔体流动速率MFR2(230℃)。
聚丙烯(PP1)可以包括成核剂，该成核剂优选地为聚合性成核剂、更优选地为α-成核剂，例如聚合性α-成核剂。
聚丙烯(PP1)或其组分之一(优选地聚丙烯(PP1))的(α)-成核剂含量优选地为高达5.0重量％。在优选的实施方案中，聚丙烯(PP1)或其组分之一(优选地聚丙烯(PP1))包含不大于3000ppm、更优选地1至2000ppm的(α)-成核剂，该(α)-成核剂特别是选自由二亚苄基山梨醇(例如1,3:2,4二亚苄基山梨糖醇)、二亚苄基山梨醇衍生物、优选地二甲基二亚苄基山梨醇(例如1,3:2,4-二(甲基亚苄基)山梨糖醇)、或取代的诺尼醇衍生物(例如1,2,3-三脱氧-4,6:5,7-双-O-[(4-丙基苯基)亚甲基]-诺尼醇)、乙烯基环烷烃聚合物、乙烯基烷烃聚合物及其混合物组成的组。
在优选的实施方案中，聚丙烯(PP1)或其组分之一包含作为优选的α-成核剂的乙烯基环烷烃(例如乙烯基环己烷(VCH))聚合物和/或乙烯基烷烃聚合物。优选地，在该实施方案中，聚丙烯(PP1)包含乙烯基环烷烃(例如乙烯基环己烷(VCH))聚合物和/或乙烯基烷烃聚合物，优选地乙烯基环己烷(VCH)。
成核剂可以作为母料引入。可选地，如本发明中所限定的一些α-成核剂也可以通过如下所述的BNT-技术引入。
例如，在聚丙烯(PP1)或其组分之一的聚合工艺期间，可以将成核剂引入聚丙烯(PP1)或其组分之一，或者可以将成核剂以例如与载体聚合物一起的母料(MB)的形式掺入丙烯共聚物。
在母粒(MB)掺入的实施方案的情况下，母料(MB)包含成核剂，该成核剂优选地为聚合性成核剂、更优选地α-成核剂、最优选地乙烯基环烷烃(例如，乙烯基环己烷(VCH))聚合物和/或乙烯基烷烃聚合物、优选地乙烯基环己烷(VCH)聚合物，如上文和下文所限定的，基于母料(MB)的重量(100重量％)，该成核剂的量为不大于500ppm、更优选地1至200ppm、且还更优选地5至100ppm。在该实施方案中，更优选地，基于聚丙烯(PP1)的总量，所述母料(MB)以不大于10.0重量％、更优选地不大于5.0重量％、并且最优选地不大于3.5重量％的量存在，且母料(MB)的优选的量为1.5至3.5重量％。最优选地，母料(MB)包括根据如下所述的BNT技术已经成核的丙烯的均聚物或共聚物、优选地均聚物，优选地由根据如下所述的BNT技术已经成核的丙烯的均聚物或共聚物、优选地均聚物组成。
优选的是，在聚丙烯(PP)的组分之一的聚合工艺期间，成核剂被引入聚丙烯(PP)中。通过如上文所限定或如下文所限定的在包括固体催化剂组分(优选地固体齐格勒-纳塔催化剂组分)、助催化剂和任选的外部给体的催化剂体系的存在下优选地首先将上文限定的乙烯基化合物、优选地乙烯基环烷烃聚合，从而使成核剂被引入聚丙烯(PP)或其组分之一中，然后将所获得的乙烯基化合物的聚合物(优选地乙烯基环己烷(VCH)聚合物)与催化剂体系的反应混合物用于制备聚丙烯(PP)或其组分之一。在所述丙烯共聚物的聚合工艺期间，上述将聚合性成核剂掺入聚丙烯(PP)中在本文中被称为如下所述的BNT-技术。
所述获得的反应混合物在下文中可互换地被称为改性的催化剂体系。
优选地，乙烯基环烷烃是通过BNT技术引入到丙烯共聚物的乙烯基环己烷(VCH)聚合物。
更优选地，在该优选实施方案中，聚丙烯(PP1)或其组分之一(优选地聚丙烯(PP1))中的乙烯基环烷烃(例如乙烯基环己烷(VCH))聚合物和/或乙烯基烷烃聚合物、更优选地乙烯基环己烷(VCH)聚合物的量不大于500ppm、更优选地1至200ppm、最优选地5至100ppm。
关于BNT技术，参考国际申请WO 99/24478、WO 99/24479、且特别是WO 00/68315。根据该技术，催化剂体系(优选地齐格勒-纳塔原催化剂)可以通过在催化剂体系的存在下使乙烯基化合物聚合而被改性，该催化剂体系特别包括专用的齐格勒-纳塔原催化剂、外部给体和助催化剂，其中乙烯基化合物具有下式：
CH2＝CH-CHR3R4
其中R3和R4一起形成5元或6元的饱和的、不饱和的或芳族环或独立地表示包含1至4个碳原子的烷基基团，并且将改性的催化剂用于制备根据本发明的聚丙烯(PP1)。所聚合的乙烯基化合物用作α-成核剂。在催化剂的改性步骤中乙烯基化合物与固体催化剂组分的重量比优选地为高达5(5:1)、优选地高达3(3:1)、最优选地0.5(1:2)至2(2:1)。最优选的乙烯基化合物是乙烯基环己烷(VCH)。
碳纤维(CF)
应当理解，纤维增强聚合物组合物应该具有良好平衡的机械性能，例如高刚度和高抗冲击性。为了确保优异的刚度，纤维增强聚合物组合物包括碳纤维(CF)。因此，纤维增强聚合物组合物的一个必要成分是碳纤维(CF)。
纤维增强聚合物组合物中所使用的碳纤维(CF)优选地具有0.5至300mm、更优选地1.0至250mm、例如1.5至200mm的平均长度。更优选地，在纤维增强聚合物组合物中所使用的碳纤维(CF)优选地为无端(endless)碳纤维(CF)。碳纤维优选地具有2至30μm、更优选地3至25μm、并且最优选地5至20μm的平均直径。
优选地，碳纤维(CF)具有1.3至2.2g/cm3、更优选地1.4至2.1g/cm3、最优选地1.5至1.9g/cm3的密度。
优选地，碳纤维(CF)为无纺布的形式。
优选地，基于无纺布的总重量，无纺布包括至少50重量％的碳纤维(CF)、更优选地至少65重量％的碳纤维、甚至更优选地至少75重量％的碳纤维(CF)并且最优选地至少80重量％的碳纤维(CF)。
根据本发明的无纺布可以包括聚合性化合物(例如上浆剂)和/或缝纫线。
可以理解，无纺布可以是再生材料，除了优选的碳纤维之外，还可以包含少量的另外的化合物，例如，上浆剂、玻璃纤维、缝纫线等，这取决于预期的第一用途。
在一个实施方案中，无纺布不含聚合性材料。碳纤维被认为不是聚合性材料。
如果存在缝纫线，则基于无纺布的总重量，缝纫线的量通常在0.25至10重量％范围内、优选地在0.5至7.5重量％范围内、并且最优选地在1.0至3.0重量％范围内。合适的缝纫线例如是聚酯纤维。
在一个实施方案中，碳纤维(CF)、优选地无纺布，包括上浆剂，以改善其与聚合物基体的润湿性和偶联性。优选地，碳纤维(CF)、优选地无纺布，在纤维的表面上包括上浆剂。优选地，碳纤维(CF)、优选地无纺布，包括选自环氧树脂、聚醚改性环氧树脂、聚氨酯、氨基硅烷接枝的聚丙烯的上浆剂。
在一个特别优选的实施方案中，碳纤维(CF)、优选地无纺布，包括作为上浆剂的环氧树脂、更优选地聚醚改性的环氧树脂。合适的上浆剂是例如由Cytec分销的Duroxy SEF968w。成膜剂、润滑剂、稳定剂和抗静电剂也可以被包括在上浆剂中。
通常，基于碳纤维(CF)、优选地无纺布的总重量，该上浆剂的量为15重量％以下、更优选地10重量％以下、并且最优选地7.5重量％以下。
无纺布可以是再生材料，该再生材料除了包含优选的碳纤维之外还可以包含这些(以及可能还有其它)另外的化合物。
在碳纤维(CF)为无纺布的形式的情况下，无纺布优选地为条带的形式。
通常条带的宽度不大于300mm。优选地，条带具有10至300mm的宽度、优选地25至250mm的宽度、并且最优选地40至200mm的宽度。另外地或可选地，条带优选地具有至少50cm、更优选地至少150cm、并且最优选地至少250cm的长度。
条带可以是卷的形式。因此，长度没有特别限制。然而，长度没有特别限制，即，条带可以是所谓的“无端条带”。
无纺布的平均重量优选地在100至1000g/m2范围内、更优选地在150至800g/m2范围内、并且最优选地在250至650g/m2范围内。
无纺布还以单位面积是恒重的为特征。因此，具有相同面积的无纺布的两个部分之间的重量差(表达成具有较高重量的部分与具有较低重量的部分的商)优选地在10％以内、更优选地在5％以内。
从碳纤维(CF)制备无纺布(例如，粗纱或可以是铺设网形式的再生材料)在本领域中是公知的。合适的工艺例如是针刺法。
优选地，无纺布是优选地通过针刺法而获得的无纺布的形式。
碳纤维(CF)以外的纤维(F)
应当理解，纤维增强聚合物组合物应该具有良好的抗冲击性能。因此，纤维增强聚合物组合物的另一个必要的组分是碳纤维(CF)以外的纤维(F)。
优选地，纤维(F)选自由玻璃纤维、金属纤维、矿物纤维、陶瓷纤维及其混合物组成的组。玻璃纤维是优选的。
优选地，玻璃纤维(GF)是长玻璃纤维(GF)。
在纤维增强聚合物组合物中所使用的纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)典型地具有0.1至300mm、更优选地0.5至250mm、例如1至200mm的平均长度。在纤维增强聚合物组合物中所使用的纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)典型地具有8至30μm、更优选地8至25μm、例如8至18μm的平均直径。
优选地，纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)具有2.0至3.0g/cm3、更优选地2.2至2.9g/cm3、最优选地2.3至2.7g/cm3、例如2.4至2.6g/cm3的密度。
在一个实施方案中，纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)，包括上浆剂以改善其与聚合物基体的润湿性和偶联性。优选地，纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)在纤维表面上包括上浆剂。优选地，纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)，包括选自环氧树脂、聚醚改性环氧树脂、聚氨酯、氨基硅烷接枝的聚丙烯的上浆剂。
在一个特别优选的实施方案中，纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)，包括作为上浆剂的环氧树脂、更优选地聚醚改性的环氧树脂。合适的上浆剂是例如由Cytec分销的DuroxySEF968w。上浆剂也可以包括成膜剂、润滑剂、稳定剂和抗静电剂。
通常，基于纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)的总重量，该上浆剂的量为15重量％以下、更优选地10重量％以下、并且最优选地7.5重量％以下。
在碳纤维(CF)、优选地无纺布、以及纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)包括选自环氧树脂、聚醚改性的环氧树脂、聚氨酯、氨基硅烷接枝的聚丙烯的上浆剂的情况下，在碳纤维(CF)、优选地无纺布上的上浆剂，纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)上的上浆剂优选地在上浆剂和/或用量方面上相同。
特别优选的是，碳纤维(CF)、优选地无纺布、以及纤维(F)、优选地玻璃纤维(GF)包括选自环氧树脂、更优选地聚醚改性的环氧树脂的上浆剂。
为了实现良好平衡的抗冲击性/模量性能，优选的是，纤维增强聚合物组合物包括低于碳纤维(CF)量的量的纤维(F)。因此，纤维增强聚合物组合物优选地包括范围在10:1至1.5:1、更优选地5:1至1.5:1、并且最优选地3:1至1.5:1的重量比的碳纤维(CF)和纤维(F)。例如，纤维增强聚合物组合物包括约2:1的重量比的碳纤维(CF)和纤维(F)。
在碳纤维(CF)为无纺布的形式的情况下，可以理解，无纺布也可以包括纤维(F)。优选地，基于无纺布的总重量，无纺布包括小于30重量％、优选地小于20重量％、并且最优选地小于12重量％的量的纤维(F)。例如，基于无纺布的总重量，无纺布包括5至15重量％的量的纤维(F)。
偶联剂
为了实现碳纤维(CF)和碳纤维(CF)以外的纤维(F)在纤维增强聚合物组合物中用作基体的聚合物组分中更容易且更均匀的分散，纤维增强聚合物组合物包括特定的偶联剂。
根据本发明的偶联剂是特定的极性改性聚丙烯(PMP)。
极性改性聚丙烯(PMP)优选地为包含极性基团的聚丙烯。在下文中，将更精确地限定聚丙烯，其随后被改性成如下文详述的极性改性聚丙烯(PMP)。
聚丙烯优选地为丙烯均聚物或无规丙烯共聚物，例如，(i)丙烯和(ii)乙烯和/或C4-12α-烯烃的共聚物，优选地(i)丙烯和(ii)选自由乙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯组成的组的α-烯烃的共聚物。关于“无规”的定义，参考上文提供的信息。
在一个实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP)是改性的无规丙烯共聚物，其中所述无规丙烯共聚物包括作为唯一的共聚单体单元的乙烯。
优选地，可衍生自丙烯的单元构成无规丙烯共聚物的主要部分，即基于丙烯共聚物的总重量的至少90.0重量％、更优选地在92.0至99.5重量％范围内、还更优选地在92.5至98.0重量％范围内、甚至更优选地在93.0至96.0重量％范围内。因此，基于无规丙烯共聚物的总重量，在无规丙烯共聚物中衍生自乙烯和/或C4-12α-烯烃、优选地衍生自乙烯的单元的量为至多10.0重量％、更优选地在0.5至8.0重量％范围内、还更优选地在2.0至7.5重量％范围内、甚至更优选地在4.0至7.0重量％范围内。应该特别理解的是，无规丙烯共聚物仅包括可衍生自丙烯和乙烯的单元。本段中给出的共聚单体用量优选地属于未改性的无规丙烯共聚物。
另外，可以理解，无规丙烯共聚物具有在125至140℃范围内、更优选地在128至138℃范围内、并且最优选地在131至136℃范围内的熔融温度Tm。在本段中给出的熔融温度是未改性的无规丙烯共聚物的熔融温度。
另外地或可选地，无规丙烯共聚物(即未改性的无规丙烯共聚物)具有在1至30g/10min范围内、优选地在1至20g/10min范围内、更优选地在1至10g/10min范围内、并且最优选地在2至6g/10min范围内的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃)。
应当理解，极性改性聚丙烯(PMP)包括衍生自极性基团的基团。在本文中，优选给出包括衍生自极性化合物的基团的极性改性聚丙烯(PMP)，该极性化合物特别是选自由酸酐、羧酸、羧酸衍生物、伯胺和仲胺、羟基化合物、噁唑啉和环氧化物、以及离子化合物组成的组。
所述极性基团的具体示例是不饱和环状酸酐及其脂肪族二酯、和二酸衍生物。特别地，可以使用马来酸酐和选自C1-10直链和支链的马来酸二烷基酯、C1-10直链和支链的富马酸二烷基酯、衣康酸酐、C1-10直链和支链的衣康酸二烷基酯、马来酸、富马酸、衣康酸及其混合物。
在结构方面，极性改性聚丙烯(PMP)优选地选自优选地如上所限定的聚丙烯的接枝共聚物或嵌段共聚物，例如如上所限定的无规丙烯共聚物。
优选地，极性改性聚丙烯(PMP)(即，偶联剂)是用该极性基团接枝的聚丙烯，该聚丙烯例如为在如上“作为偶联剂的极性改性丙烯(PMP)”部分中所限定的无规丙烯共聚物。
特别优选地给出，将用马来酸酐接枝的聚丙烯用作极性改性聚丙烯(PMP)(即，偶联剂)，该聚丙烯例如为在如上“作为偶联剂的极性改性丙烯(PMP)”部分中所限定的无规丙烯共聚物。
在一个实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP)是用马来酸酐接枝的如上所限定的无规丙烯共聚物。因此，在一个具体的优选实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP)是用马来酸酐接枝的无规丙烯乙烯共聚物，更优选地，其中基于无规丙烯乙烯共聚物的总量，乙烯含量在2.0至7.5重量％范围内、更优选地在4.0至7.0重量％范围内。
为了实现碳纤维(CF)在聚合物组分中所需的分散性以确保纤维增强聚合物组合物提供在低密度下的良好平衡的机械性能，例如高刚度和高抗冲击性，可以理解，极性改性聚丙烯(PMP)包括用量高于对聚丙烯所考虑的极性改性聚丙烯中通常使用的量的衍生自极性基团的基团。
基于极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，在极性改性聚丙烯(PMP)中衍生自极性基团的基团的所需量因此为0.5至5.0重量％。优选地，基于极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，在极性改性聚丙烯(PMP)中衍生自极性基团的基团的量为1.5至4.0重量％、更优选地2.0至3.0重量％、最优选地2.0至2.8重量％、例如2.2至2.4重量％。
因此，在一个具体的优选实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP)是用马来酸酐接枝的无规丙烯乙烯共聚物，更优选地，其中基于无规丙烯乙烯共聚物的总量，乙烯含量在2.0至7.5重量％范围内、更优选地在4.0至7.0重量％范围内，和/或基于极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，在极性改性聚丙烯(PMP)中衍生自马来酸酐的基团的量为1.5至4.0重量％、更优选地2.0至3.0重量％、最优选地2.0至2.8重量％、例如2.2至2.4重量％。
根据ISO 1133的一般定义对极性改性聚丙烯(PMP)所测量的熔体流动指数MFI(170℃；1.2kg)的优选值为10至150g/10min，例如在30至120g/10min范围内。例如，极性改性聚丙烯(PMP)具有50至100g/10min、60至80g/10min的根据ISO 1133的一般定义所测量的熔体流动指数MFI(170℃；1.2kg)。
极性改性聚丙烯(PMP)的熔体流动速率MFR2(230℃；2.16kg)的优选值为350至600g/10min、例如在400至550g/10min范围内。
另外地或可选地，应当理解，极性改性聚丙烯(PMP)优选地具有在120至150℃范围内、更优选地在125至145℃范围内、并且最优选地在130至140℃范围内的熔融温度Tm。
极性改性聚丙烯(PMP)可以通过两步接枝工艺以简单的方式制备，该两步接枝工艺包括作为第一步骤的的固体阶段和作为第二步骤的熔体阶段。这些工艺步骤在本领域中是公知的。
极性改性聚丙烯(PMP)在本领域中是已知的并且是市售可得的。合适的示例是BYK的SCONA TSPP 3598GB。
在一个实施方案中，纤维增强聚合物组合物包括如上所限定的极性改性聚丙烯(PMP)作为唯一的极性改性聚丙烯(PMP)。
在可选的实施方案中，纤维增强聚合物组合物除了包括极性改性聚丙烯(PMP)之外，还包括一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)。也就是说，纤维增强聚合物组合物包括两种或更多种的极性改性聚丙烯的混合物。优选地，纤维增强聚合物组合物包括两种极性改性聚丙烯的混合物。
在纤维增强聚合物组合物包括极性改性聚丙烯的混合物的情况下，该混合物包括如上所限定的作为第一极性改性聚丙烯的极性改性聚丙烯(PMP)和不同于该极性改性聚丙烯(PMP)的一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)。
在一个优选的实施方案中，纤维增强聚合物组合物包括两种极性改性聚丙烯的混合物，即，该混合物包括如上限定的作为第一极性改性聚丙烯的极性改性聚丙烯(PMP)和一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)。
一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)优选地为含有极性基团的聚丙烯。在下文中，将更精确地限定极性改性聚丙烯(PMP2)的聚丙烯，其随后被改性成如下文详细解释的极性改性聚丙烯(PMP2)。
极性改性聚丙烯(PMP2)的聚丙烯优选地为丙烯均聚物或无规丙烯共聚物，例如(i)丙烯和(ii)乙烯和/或C4-12α-烯烃的共聚物，优选地为(i)丙烯和(ii)选自由乙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯所组成的组的α-烯烃的共聚物。关于“无规”的定义，参考上文提供的信息。
在一个实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP2)是改性的无规丙烯共聚物，其中所述无规丙烯共聚物包括作为唯一的共聚单体单元的乙烯。
此外，应当理解，极性改性聚丙烯(PMP2)的无规丙烯共聚物具有在125至140℃范围内、更优选地在128至138℃范围内、并且最优选地在131至136℃范围内的熔融温度Tm。本段中给出的熔融温度是未改性的无规丙烯共聚物的熔融温度。
另外地或可选地，极性改性聚丙烯(PMP2)的无规丙烯共聚物(即未改性的无规丙烯共聚物)具有在1至500g/10min范围内、优选地在20至150g/10min范围内、更优选地在1至100g/10min范围内的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(190℃)。
应当理解，极性改性聚丙烯(PMP2)包括衍生自极性基团的基团。在本文中，优选给出包括衍生自极性化合物的基团的极性改性聚丙烯(PMP2)，该极性化合物特别是选自由酸酐、羧酸、羧酸衍生物、伯胺和仲胺、羟基化合物、噁唑啉和环氧化物、以及离子化合物组成的组。
所述极性基团的具体示例是不饱和环状酸酐及其脂肪族二酯、和二酸衍生物。特别地，可以使用马来酸酐和选自C1-10直链和支链的马来酸二烷基酯，C1-10直链和支链富马酸二烷基酯、衣康酸酐、C1-10直链和支链的衣康酸二烷基酯、马来酸、富马酸、衣康酸及其混合物。
在结构方面，极性改性聚丙烯(PMP2)优选地选自如上所限定的聚丙烯的优选接枝或嵌段的共聚物，例如如上所限定的用于极性改性聚丙烯(PMP2)的无规丙烯共聚物。
优选地，极性改性聚丙烯(PMP2)(即偶联剂)是用这种极性基团接枝的聚丙烯，该聚丙烯例如为用于在如上的“偶联剂”部分中所限定的极性改性聚丙烯(PMP2)的无规丙烯共聚物。
特别优选地给出，将用马来酸酐接枝的聚丙烯用作为极性改性聚丙烯(PMP2)(即，偶联剂)，该聚丙烯例如为用于如上的“偶联剂”部分中所限定的极性改性聚丙烯(PMP2)的无规丙烯共聚物。
在一个实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP2)是用马来酸酐接枝的如上所限定的无规丙烯共聚物。因此，在一个具体的优选实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP2)是用马来酸酐接枝的无规丙烯乙烯共聚物，更优选地，其中基于无规丙烯乙烯共聚物的总量，乙烯含量在2.0至7.5重量％范围内、更优选地在4.0至7.0重量％范围内。
基于极性改性聚丙烯(PMP2)的总重量，极性改性聚丙烯(PMP2)中衍生自极性基团的基团的所需量优选地为0.5至3.0重量％、更优选地0.8至2.0重量％、并且最优选地1.0至1.8重量％、例如1.2至1.6重量％。特别优选的是，极性改性聚丙烯(PMP)中衍生自极性基团的基团的量高于极性改性聚丙烯(PMP2)中衍生自极性基团的基团的量，例如高至少0.5重量％、例如高0.5至1.5重量％的范围。
因此，在一个具体的优选实施方案中，极性改性聚丙烯(PMP2)是用马来酸酐接枝的无规丙烯乙烯共聚物，更优选地，其中基于无规丙烯乙烯共聚物的总量的乙烯含量在2.0至7.5重量％范围内、更优选地在4.0至7.0重量％范围内和/或基于极性改性聚丙烯(PMP2)的总重量，极性改性聚丙烯(PMP2)中衍生自马来酸酐的基团的量为0.5至3.0重量％、更优选地0.8至2.0重量％、并且最优选地1.0至1.8重量％、例如1.2至1.6重量％，进一步优选地附带条件是极性改性聚丙烯(PMP)中衍生自极性基团(如马来酸酐)的基团的量高于极性改性聚丙烯(PMP2)中衍生自马来酸酐的基团的量，例如高至少0.5重量％、例如高0.5至1.5重量％的范围。
对于极性改性聚丙烯(PMP2)，根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(190℃；2.1kg)的优选值为1.00至500g/10min，例如在20至150g/10min范围内。
如在例如EP 0 572 028中所公开的，在自由基发生剂(例如有机过氧化物)的存在下，通过聚合物例如与马来酸酐的反应性挤出可以以简单的方式制备出极性改性聚丙烯(PMP2)。
极性改性聚丙烯(PMP2)在本领域中是已知的并且是市售可得的。合适的示例是BYK的SCONA TPPP 8112FA。
在纤维增强聚合物组合物包括极性改性聚丙烯的混合物的情况下，混合物优选地包括特定的重量比的如上文所限定的极性改性聚丙烯(PMP)和一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)。优选地，混合物包括范围在20:1至2:1、更优选地15:1至2:1、并且最优选地10:1至5:1的重量比的如上文所限定的极性改性聚丙烯(PMP)和一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)。在一个实施方案中，混合物包括范围在9:1至8:1的重量比的如上文所限定的极性改性聚丙烯(PMP)和一种或多种另外的极性改性聚丙烯(PMP2)。
任选的组分
纤维增强聚合物组合物可以包括另外的任选组分。为了进一步提高加工性能，加入具有高熔体流动速率的另外的聚合物会可以是有利的。因此，优选的是，纤维增强聚合物组合物包括另外的聚丙烯(PP2)，该另外的聚丙烯(PP2)具有>100g/10min、更优选地在>100至2000g/10min范围内、甚至更优选地在100至1500g/10min范围内、还更优选地在200至1000g/10min范围内、并且最优选地在350至800g/10min范围内的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)。
在本发明中，术语“聚丙烯(PP2)”包括丙烯均聚物、丙烯无规共聚物、异相聚合物及其混合物。
在本发明的一个实施方案中，存在于纤维增强聚合物组合物中的聚丙烯(PP2)是丙烯均聚物(H-PP3)和/或丙烯共聚物(C-PP3)。例如，纤维增强聚合物组合物包括丙烯均聚物(H-PP3)和丙烯共聚物(C-PP3)。可选地，纤维增强聚合物组合物包括作为聚丙烯(PP2)的丙烯均聚物(H-PP3)或丙烯共聚物(C-PP3)。
在一个具体的实施方案中，聚丙烯(PP2)是丙烯共聚物(C-PP3)，优选地是如下文详细限定的异相丙烯共聚物(HECO2)。
优选地，纤维增强聚合物组合物包括作为聚丙烯(PP2)的丙烯均聚物(H-PP3)。
在下文中，将更详细地限定作为纤维增强聚合物组合物的部分的聚丙烯(PP2)。
为了进一步提高纤维增强聚合物组合物的刚度，聚丙烯(PP2)优选地为具有高熔体流动速率的丙烯均聚物(H-PP3)。
因此，优选的是，纤维增强聚合物组合物包括作为聚丙烯(PP2)的丙烯均聚物(H-PP3)，该丙烯均聚物(H-PP3)具有>100g/10min、更优选地在>100至2000g/10min范围内、甚至更优选地在100至1500g/10min范围内、还更优选地在200至1000g/10min范围内、并且最优选地在350至800g/10min范围内的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)。
如果聚丙烯(PP1)是丙烯均聚物(H-PP1)并且聚丙烯(PP2)是丙烯均聚物(H-PP3)，则获得了非常好的结果。
优选的是，丙烯均聚物(H-PP3)和丙烯均聚物(HPP1)一起满足不等式(Ia)，优选地满足不等式(Ib)，甚至更优选地满足不等式(Ic)，还更优选地满足不等式(Id)。
其中，
MFR(HPP3)是聚丙烯(H-PP3)的熔体流动速率MFR2(230℃)[g/10min]，以及
MFR(HPP1)是丙烯均聚物(H-PP1)的熔体流动速率MFR2(230℃)[g/10min]。
丙烯均聚物(H-PP1)与丙烯均聚物(H-PP3)之间的重量比[(H-PP1)/(H-PP3)]优选地为5.0至20.0、更优选地在7.0至15.0范围内、例如在10.0到12.0范围内。
丙烯均聚物(H-PP3)是现有技术且是市售可得的。合适的丙烯均聚物是例如Borealis AG的HL504FB。
制品
本发明还涉及包括根据本发明的纤维增强聚合物组合物的制品。优选地，制品包括至少80重量％(例如，80至99.9重量％)、更优选地至少90重量％(例如，90至99.9重量％)、还更优选地至少95重量％(例如，95至99.9重量％)的根据本发明的纤维增强聚合物组合物。在一个实施方案中，制品由根据本发明的纤维增强聚合物组合物组成。
优选地，制品是模塑制品，优选地是注塑制品或发泡制品。
该制品可以是清洗机或洗碗机或汽车制品的部分，特别是汽车内饰和汽车外饰的汽车制品。
优选的汽车制品选自由仪表托架、护罩、结构托架、保险杠、侧装饰件、踏板辅助件、车身板件、扰流板、仪表板、内装饰件等。
汽车制品典型地是模塑制品，优选地注塑制品以及发泡制品。优选地，汽车制品，特别是前面段落中所限定的那些制品，是注塑制品。
本发明的纤维增强聚合物组合物也可以用于制造制品、优选地模塑制品、更优选地注塑制品以及发泡制品。
在另一方面中，本发明还涉及本发明的纤维增强聚合物组合物用于制备制品的用途，该制品例如是清洗机或洗碗机或汽车制品的部分，特别是汽车内饰和汽车外饰的汽车制品，例如，仪表托架、护罩、结构托架、保险杠、侧装饰件、踏板辅助件、车身板件、扰流板、仪表板、内装饰件等。
在下文中，将更详细地描述本发明。
具体实施方式
示例
1、定义/测量方法
除非另外定义，以下的术语定义和测定方法适用于本发明的以上一般性描述以及以下的示例。
通过NMR光谱对微结构的量化
采用定量核磁共振(NMR)光谱来量化聚丙烯均聚物的全同立构规整度和区域规整度(regio-regularity)。
使用在400.15MHz和100.62MHz下分别对1H和13C操作的Bruker Advance III400NMR光谱仪，以溶液状态记录定量13C{1H}NMR光谱。使用用于所有气动装置的氮气，使用13C优化的10mm延伸的温度探头在125℃下记录所有光谱。
对于聚丙烯均聚物，使约200mg的物质溶解在1,2-四氯乙烷-d2(TCE-d2)中。为了确保均匀的溶液，在热块中制备初始样品后，将NMR管在旋转烘箱中进一步加热至少1小时。在插入磁体后，以10Hz使管旋转。选择该装置主要是为了立构等规度分布量化所需的高分辨率(Busico,V.,Cipullo,R.,Prog.Polym.Sci.26(2001)443；Busico,V.；Cipullo,R.,Monaco,G.,Vacatello,M.,Segre,A.L.,Macro摩尔ecules 30(1997)6251)。利用NOE和双水平WALTZ16解耦方案，采用标准的单脉冲激励(Zhou,Z.,Kuemmerle,R.,Qiu,X.,Redwine,D.,Cong,R.,Taha,A.,Baugh,D.Winniford,B.,J.Mag.Reson.187(2007)225；Busico,V.,Carbonniere,P.,Cipullo,R.,Pellecchia,R.,Severn,J.,Talarico,G.,Macro摩尔.RapidCommun.2007,28,11289)。每个光谱获得总共8192(8k)个瞬态。
定量13C{1H}NMR光谱被处理、积分，以及使用专用计算机程序从积分中确定相关的定量性能。
对于聚丙烯均聚物，所有化学位移在内部参考21.85ppm处的甲基等规立构五单元组(mmmm)。
观察到对应于局部缺陷的特征信号(Resconi,L.,Cavallo,L.,Fait,A.,Piemontesi,F.,Chem.Rev.2000,100,1253；；Wang,W-J.,Zhu,S.,Macro摩尔ecules 33(2000),1157；Cheng,H.N.,Macro摩尔ecules 17(1984),1950)或共聚单体。
通过对不涉及感兴趣的立构序列的任何位点校正的23.6-19.7ppm之间的甲基区域积分来定量立构规整度分布(Busico,V.,Cipullo,R.,Prog.Polym.Sci.26(2001)443；Busico,V.,Cipullo,R.,Monaco,G.,Vacatello,M.,Segre,A.L.,Macro摩尔ecules 30(1997)6251)。
具体地，通过从立构序列的特定积分区域减去代表性的区域缺陷和共聚单体积分来校正区域缺陷和共聚单体对量化立构规整度分布的影响。
在五单元组水平上确定全同立构规整度，并且将其作为相对于所有五单元组序列的全同立构五单元组(mmmm)序列的百分比进行报告：
[mmmm]％＝100×(mmmm/所有五单元组的总和)
通过在17.7ppm和17.2ppm处存在的两个甲基位点来指示2,1赤式局部缺陷的存在，并且通过其它特征位点来确认。没有观测到对应于其它类型的区域缺陷的特征信号(Resconi,L.,Cavallo,L.,Fait,A.,Piemontesi,F.,Chem.Rev.2000,100,1253)。
使用在17.7ppm和17.2ppm处的两个特征甲基位点的平均积分来量化2,1赤式区域缺陷的量：
P21e＝(Ie6+Ie8)/2
1,2主要插入丙基的量基于甲基区域进行量化，其中对该区域中与主要插入无关的位点进行校正以及对不包含在该区域的主要插入位点进行校正：
P12＝ICH3+P12e
丙烯的总量被量化为主要插入的丙烯和所有其它存在的区域缺陷的总和：
P总＝P12+P21e
2,1-赤式区域缺陷的摩尔百分比是相对于全部丙烯进行量化的：
[21e]摩尔.-％＝100×(P21e/P总)
观察到对应于乙烯掺入的特征信号(如Cheng，H.N.在Macromolecules 1984(17,1950)中所述)，并且将共聚单体分数计算为聚合物中的乙烯相对于聚合物中所有单体的分数。
采用W-J.Wang,W-J.,Zhu,S.,Macromolecules 33(2000),1157的方法通过在13C{1H}光谱中整个光谱区域上的多个信号的积分对共聚单体级分进行定量。选择这种方法是因为其在需要时解释区域缺陷的存在的稳健的性质和能力。轻微调整积分区域以提高在遇到的共聚单体成分的整个范围内的适用性。
由摩尔分数计算共聚单体掺入的摩尔百分数。
由摩尔分数计算共聚单体掺入的重量百分数。
根据ISO 1133(230℃，2.16kg载荷)测量MFR2(230℃)。
根据ISO 1133(190℃，2.16kg载荷)测量MFR2(190℃)。
根据ISO 1133(170℃，1.2kg载荷)的一般定义测量MFR(170℃)。
DSC分析、熔融温度(Tm)和熔融焓(Hm)、结晶温度(Tc)和结晶焓(Hc)：采用TAInstrument Q200差示扫描量热法(DSC)测量5至7mg的样品。根据ISO 11357/第3部分/方法C2，在-30至+225℃的温度范围下，扫描速率为10℃/min以热/冷/热周期运行DSC。从冷却步骤测定结晶温度和结晶焓(Hc)，同时从第二加热步骤测定熔融温度和熔融焓(Hm)。
根据ISO 6721-7，通过的动态力学分析，测定玻璃化转变温度Tg。在-100℃和+150℃之间，以2℃/min的升温速率和1Hz的频率，以扭转模式对压缩模制样品(40×10×1mm3)进行测量。
根据ISO 1183-187测量聚合物组合物的密度。按照ISO 1872-2：2007，通过压缩成型，进行样品的制备。
二甲苯冷可溶物(XCS，重量％)：根据ISO 16152(第一版；2005年07月01日)在25℃下测定二甲苯冷可溶物(XCS)的含量。
根据DIN ISO 1628/1(1999年10月)(在135℃下，在十氢化萘中)测量特性粘度。
使用如在EN ISO 1873-2中描述的注射试样(狗骨形状，4mm的厚度)，根据ISO527-2测量拉伸模量；拉伸强度(十字头速度＝1mm/min；23℃)。
根据ISO 1888：2006(E)，方法B，显微镜放大倍数为1000，测定平均纤维直径。
根据ISO 179 1eA在23℃下使用按照EN ISO 1873-2注塑的80×10×4mm3试样来测定简支梁缺口抗冲击强度。
催化剂制备：
所用的化学品：
由Amphochem提供的2-乙基己醇，
由Dow提供的3-丁氧基-2-丙醇-(DOWANOLTM PnB)，
由SynphaBase提供的柠檬酸双(2-乙基己基)酯，
由Millenium Chemicals提供的TiCl4，
由Aspokem提供的甲苯，
由Evonik提供的1-254，
由雪佛龙公司提供的庚烷，
将3.4升的2-乙基己醇和810ml的丙二醇丁基单醚(摩尔比为4/1)加入到20升的反应器中。然后将7.8升的由Crompton GmbH所提供的BEM(丁基乙基镁)在甲苯中的20％溶液缓慢地加入到充分搅拌的醇混合物中。在加入期间，将温度保持在10℃。在加入后，将反应混合物的温度升高至60℃，并在该温度下继续混合30分钟。最后，在冷却至室温后，将获得的Mg-醇盐转移到储存容器中。
将21.2g的如上文所制备的镁醇盐与4.0ml的柠檬酸双(2-乙基己基)酯混合持续5min。在混合后，将所获得的Mg络合物立即用于制备催化剂组分。
在25℃下，将19.5ml的四氯化钛置入配备有机械搅拌器的300ml反应器中。将混合速度调整至170rpm。在30分钟内，加入26.0g的上文所制备的Mg-络合物，在此期间保持25℃的温度。加入3.0ml的1-254和1.0ml的具有2mg的Necadd 447TM的甲苯溶液。然后加入24.0ml的庚烷以形成乳液。在25℃继续混合30分钟，然后在30分钟内将反应器温度升高至90℃。将反应混合物在90℃再搅拌30分钟。然后停止搅拌，将反应混合物在90℃沉降15分钟。将固体材料洗涤5次：在80℃以170rpm搅拌30分钟进行洗涤。在停止搅拌后，使反应混合物沉降20-30分钟，然后虹吸。
洗涤1：用100ml的甲苯和1ml的给体的混合物进行洗涤
洗涤2：用30ml的TiCl4和1ml的给体的混合物进行洗涤。
洗涤3：用100ml的甲苯进行洗涤。
洗涤4：用60ml的庚烷进行洗涤。
2、示例
通过在同向旋转的双螺杆挤出机(来自Coperion的ZSK 40)上混合制备以下的发明示例IE1和比较例CE1至CE2。使用以下工艺参数：
-通量为100kg/h
-螺杆转速为100-150rpm
-压辊温度约250℃
-具有5mm孔的模板，其中打开3个孔。
将聚合物和与碳纤维不同的添加剂和玻璃纤维进料到挤出机中并在挤出机的第4压辊中熔融捏合，挤出机由由三个捏合块(两个KB 45/5/40，随后是KB 45/5/20LH)和左旋输送元件组成。使用侧进料器将碳纤维和玻璃纤维加入第6压辊中。使用位于第8压辊中并且由三个捏合块(KB45/5/20)组成的第二捏合区，以均匀地分散碳纤维和玻璃纤维。此外，位于第8压辊和第9压辊之间的两个TME元件(一个是TME 22.5/20以及另一个是TME22.5/20HL)被用于进一步分散碳纤维和玻璃纤维。
表1总结了发明示例和比较例的组成及其性能
表1：发明示例和比较例的组成和力学性能概述
*至100重量％的剩余部分是典型的添加剂(例如，抗氧化剂)。
“PP1”是Borealis AG市售的具有19.5g/10min的熔体流动速率MFR2(230℃)和167℃的熔融温度的丙烯均聚物HF955MO。
“PP-1”是丙烯嵌段共聚物，并且已经在体积为45dm3的搅拌釜反应器中制备，该搅拌釜反应器在20℃的温度和54巴的压力下充满液体时而操作。向反应器中进料足够多的丙烯使得在反应器中与0.98g/h的氢气、70g/h的乙烯和4.3g/h的根据上述“催化剂制备”用三乙基铝(TEA)作为助催化剂和二环戊基二甲氧基硅烷(DCPDMS)作为外部给体一起所制备的聚合催化剂的平均停留时间为0.36小时，使得TEA/Ti的摩尔比为约76摩尔/摩尔以及TEA/DCPDMS为8摩尔/摩尔。将来自该预聚合反应器的淤浆和170kg/h的丙烯和氢气一起导入具有150dm3体积的环流反应器，使得氢气与丙烯的摩尔比为0.044摩尔/千摩尔。环流反应器在80℃的温度和51巴的压力下操作。丙烯共聚物的产率为29kg/h且熔体流动速率MFR2为0.12g/10min。
来自环流反应器的聚合物淤浆被直接导入在80℃的温度和20巴的压力下操作的第一气相反应器中。另外的丙烯和氢气、以及作为惰性气体的氮气被进料到反应器，使得丙烯的含量为83摩尔％，以及氢气与丙烯的比例为0.8摩尔/千摩尔。该反应器中的产率为47kg/h，从反应器中取出的聚合物具有0g/10min的熔体流动速率MFR2。环流反应器中制备的聚合物与在气相反应器中制备的聚合物的分裂比为52:48。
将来自第一气相反应器的聚合物导入在60℃的温度和16巴的压力下操作的第二气相反应器中。另外的丙烯、乙烯和氢气、以及作为惰性气体的氮气进料到反应器，使得丙烯的含量为63摩尔％、乙烯与丙烯的比例为550摩尔/千摩尔、氢气与乙烯的比例为22摩尔/千摩尔、氢气与丙烯的比例为75摩尔/千摩尔。反应器的产率为11kg/h。将聚合物从反应器中取出，通过用氮气吹扫来去除烃。
PP-1的聚合条件和一些性能在下表2中概述。
表2：
PP-1
Prepol温度，℃ 20
环流温度，℃ 80
环流H2/C3摩尔/千摩尔 0.044
环流MFR2，g/10min 0.12
环流XS,重量％ 3.2
GPR1温度，℃ 80
GPR1压力，巴 20
GPR1 H2/C3摩尔/千摩尔 0.8
GPR1 MFR2,g/10min 0
GPR1 XS,重量％ 2.1
分裂比，环流:gpr1 52:48
GPR2温度，℃ 60
GPR2压力，巴 16
GPR2 H2/C3，摩尔/千摩尔 75
GPR2 C2/C3，摩尔/千摩尔 550
最终的MFR2，g/10min 0.30
最终的C2-含量重量(摩尔)％ 9.7(13.9)
最终的XS，重量％ 27
分裂比(环流+gpr1):gpr2 74:26
AM的IV，dl/g 2.3
AM的C2含量％重量(摩尔)％ 42(52)
总的催化剂产率，kg PP/g cat 4.0
聚合物中的Mg含量，ppm 40
AM表示在25℃下仍溶于二甲苯中的馏分。
“PP2”是Borealis AG的市售丙烯均聚物HL504HL，其具有450g/10min的熔体流动速率MFR2(230℃)以及161℃的熔融温度；
“PP-2”是Borealis AG的市售丙烯均聚物HJ120UB，其具有75g/10min的熔体流动速率MFR2(230℃)以及130至170℃的熔融温度；
“纤维1”是NEG的玻璃纤维ECS 03 T-480H，其具有10μm的公称直径以及在制备前4.5mm的平均长度；
“纤维2”是PPG的玻璃纤维TufRov 4599，其具有17μm的公称直径，并且在制备前是无端粗纱而在造粒后具有约10mm的长度；
“碳纤维”是包括80重量％的碳纤维的无纺布，并且已经通过针刺法制备出来：碳纤维具有7μm的平均直径。
“PMP”是具有71g/10min的MFI(170℃)和2.2-2.4重量％的马来酸酐含量的德国BYK有限公司的牌号为“TSPP3598 GB”的乙烯聚丙烯共聚物(经马来酸酐功能化)，其中进一步地，乙烯聚丙烯共聚物具有5.6重量％的乙烯含量；
“PMP2”是德国BYK有限公司的乙烯聚丙烯共聚物(用马来酸酐功能化)“TPPP8112FA”，其具有具有大于80g/10min的熔体流动速率MFR2(190℃)以及1.4重量％的马来酸酐含量。
可以得出，包括与聚丙烯基体中的特定极性改性聚丙烯组合的碳纤维和碳纤维以外的纤维的发明示例IE1，在降低的密度(因此，重量轻)下具有良好平衡的机械性能，如优异的刚度和足够的抗冲击性。

Claims (16)

1.一种纤维增强聚合物组合物，包括
(a)基于所述纤维增强聚合物组合物的总重量，20至89重量％的聚丙烯(PP1)；
(b)基于所述纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)；
(c)基于所述纤维增强聚合物组合物的总重量，5至60重量％的碳纤维(CF)以外的纤维(F)；和
(d)基于所述纤维增强聚合物组合物的总重量，1至10重量％的作为偶联剂的极性改性聚丙烯(PMP)，
其中基于所述极性改性聚丙烯(PMP)的总重量，所述极性改性聚丙烯(PMP)包括1至5重量％的量的衍生自极性基团的基团。
2.根据权利要求1所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述聚丙烯(PP1)具有
(a)不大于100g/10min的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)；和/或
(b)在158至170℃范围内的熔融温度Tm。
3.根据权利要求1或2所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述聚丙烯(PP1)是丙烯均聚物(H-PP1)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述碳纤维(CF)为无纺布的形式。
5.根据权利要求4所述的纤维增强聚合物组合物，其中基于所述无纺布的总重量，所述无纺布包括至少50重量％的碳纤维(CF)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述纤维(F)选自包括玻璃纤维、金属纤维、矿物纤维、陶瓷纤维及其混合物的组。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述碳纤维(CF)和/或所述纤维(F)包括上浆剂。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述极性改性聚丙烯(PMP)包括衍生自极性基团的基团，所述极性基团选自由酸酐、羧酸、羧酸衍生物、伯胺和仲胺、羟基化合物、噁唑啉和环氧化物、以及离子化合物组成的组。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述极性改性聚丙烯(PMP)是用马来酸酐接枝的丙烯聚合物。
10.根据权利要求9所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述极性改性聚丙烯(PMP)是用马来酸酐接枝的丙烯共聚物，优选地所述用马来酸酐接枝的丙烯共聚物包括作为共聚单体单元的乙烯。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的纤维增强聚合物组合物，其中基于所述纤维增强聚合物组合物的总重量，所述纤维增强聚合物组合物还包括1至10重量％的具有>100g/10min的根据ISO 1133所测量的熔体流动速率MFR2(230℃，2.16kg)的聚丙烯(PP2)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的纤维增强聚合物组合物，其中基于所述纤维增强聚合物组合物的总重量，所述纤维增强聚合物组合物还包括高达20重量％的量的至少一种添加剂。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的纤维增强聚合物组合物，其中所述纤维增强聚合物组合物具有
(a)等于或小于1.200g/cm3的密度；和/或
(b)至少8200MPa的根据ISO 527-2的拉伸模量；和/或
(c)在100至150MPa范围内的根据ISO 527-2的拉伸强度。
14.一种制品，包括根据前述权利要求1至13中任一项所述的纤维增强聚合物组合物。
15.根据权利要求14所述的制品，其中所述制品是模塑制品，优选地是注塑制品或发泡制品。
16.根据权利要求14或15所述的制品，其中所述制品是清洗机或洗碗机或汽车制品的部分，特别是汽车内饰和汽车外饰的汽车制品，例如仪表托架、护罩、结构托架、保险杠、侧装饰件、踏板辅助件、车身板件、扰流板、仪表板、内装饰件等。
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