CN107793747B - 用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物和使用该组合物制备的模制品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物和使用该组合物制备的模制品。更具体地，热塑性树脂组合物和制备的模制品能够通过使泡沫注射成型后的形变最小化来改善部件组装和稳定性。这种组合物和模制品可以用作车辆结构的部件，例如全景天窗框架。本文还提供了包含长碳纤维增强剂、热塑性弹性体、硅烷类偶联剂和磷酸钠成核剂的低密度聚酰胺‑6聚合物。该聚合物适用于泡沫注射。热塑性树脂组合物和由所述组合物制成的模制品重量轻、经济可行，并具有高刚度、耐久性、尺寸稳定性和所需的注射外观。

Description

用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物和使用该 组合物制备的模制品

技术领域

本发明涉及一种用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物和使用该组合物制备的模制品。更具体地，本发明涉及一种组合物及其制备的模制品，其可用于通过使泡沫注射成型后的形变最小化来改善部件组装和稳定性。就其本身而言，这种组合物和模制品可以用作车辆结构的部件，例如全景天窗框架。本文提供长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其包含长碳纤维增强剂、热塑性弹性体、硅烷类偶联剂和磷酸钠成核剂以及低密度聚酰胺-6聚合物。该聚合物适用于泡沫注射。其也重量轻、经济可行，并提供高刚度、耐久性、尺寸稳定性和优秀的注射外观。

背景技术

汽车工业中的当前趋势包括产生重量轻、技术先进和环境友好的部件和车辆。例如，车辆的轻质性与车辆的燃料效率和行驶性能密切相关。全景天窗被制备成提供内部通风和从车内眺望的开放视野。这种天窗包括附接到框架的玻璃、电动机等。全景天窗框架必须承受外围部件的负载和来自外部的冲击。通常，使用钢框架。然而，为了减小车辆的重量，已经测试了工程塑料。例如，增强玻璃纤维在聚对苯二甲酸丁二醇酯中的材料与钢相比重量至少轻30％。

然而，聚对苯二甲酸丁二醇酯/玻璃纤维材料在注射后会形变并引起问题。此外，为了应用全景式天窗框架所需的刚度，可以通过增加玻璃纤维的含量来增加材料的密度。不幸的是，这导致轻质性能的降低。

在相关技术中，日本专利申请公开No.1998-130491描述了一种经常用于机械、电子、汽车部件等的聚酰胺树脂组合物。该树脂组合物具有优异的耐冲击性、抛光性和尺寸稳定性。日本专利公开No.2012-509381描述了用于汽车、建筑和运动用品中的具有优异机械强度的组合物。该组合物结合了聚酰胺和增强剂。日本专利公开No.2011-529986描述了用于汽车和电池/电子领域的具有耐化学性、加工性和耐热性的聚酰胺基的高温树脂组合物。韩国专利申请公开No.10-2007-0028736公开了通过混合并注射聚丙烯树脂和无机化学发泡剂而制备的泡沫体。

仍然需要具有优异的轻质性和经济可行性的用于泡沫注射的材料。还期望材料具有优异的高刚度、耐久性、尺寸稳定性和注射外观。

公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明致力于解决与现有技术相关的上述问题。

在本发明中，发现低密度聚酰胺-6聚合物可以用作具有长碳纤维的基础树脂，以在与增强剂热塑性弹性体、硅烷类偶联剂和磷酸钠成核剂结合时提供改善的刚度。当以恒定的组成比包含这些组分时，所得树脂组合物重量轻且经济可行。此外，树脂组合物具有期望的性能，例如尺寸稳定性、机械强度和耐久性。在泡沫注射成型期间材料的表面外观是优异的，并且可以最小化由于成型引起的形变。

因此，本发明提供了一种用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其重量轻且经济可行，并且同时提供尺寸稳定性、机械强度、耐久性和期望的注射外观。

还提供了通过泡沫注射模制长碳纤维增强的热塑性树脂组合物制备的模制品。该模制品具有最小的模制形变特性，并且表现出改进的部件组装和稳定性。

在一些方面，本发明提供一种用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其包含：

约45重量％至约90重量％(例如约45重量％，46，47，49，50，51，53，55，57，59，60，61，63，65，67，69，70，71，73，75，77，79，80，81，83，85，87，89或约90重量％)的聚酰胺-6聚合物；

约5重量％至约40重量％(例如约5重量％，10，15，20，25，30，35或约40重量％)的长碳纤维增强剂，其平均横截面直径为约5微米至约15μm(例如，约5μm，6，7，8，9，10，11，12，13，14或约15μm)，长度为约5mm至15mm(例如，约5mm，6，7，8，9，10，11，12，13，14或约15mm)；

约1重量％至约10重量％(例如约1重量％，2，3，4，5，6，7，8，9或约10重量％)的热塑性弹性体，其熔体指数为约10至40g/10min(例如，约10g/10min,12，14，16，18，20，22，24，26，28，30，32，34，36，38或约40g/10min)(在230℃，2.16kg)；

约1重量％至约5重量％(例如约1重量％，2，3，4或约5重量％)的硅烷类偶联剂；和

约0.1重量％至约2重量％(例如，约0.1重量％，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9或约2重量％)的磷酸钠成核剂。

在另一方面，本发明提供通过泡沫注射模制本文所述的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物制备的模制品。

根据本发明，长碳纤维增强的热塑性树脂组合物使泡沫注射成型后的形变最小化。该组合物重量轻且经济可行。例如，与现有技术中的聚对苯二甲酸丁二醇酯/玻璃纤维材料相比，其低重量且重量轻，但是具有高刚度、耐久性和尺寸稳定性。因此，所述组合物可用于改善部件的组装和稳定性。特别地，长碳纤维增强的热塑性树脂组合物在泡沫注射成型期间具有优异的注射外观。

因此，长碳纤维增强的热塑性树脂组合物可以用作车辆结构的外部部件材料，例如作为泡沫注射成型制品的全景天窗框架。

下面讨论本发明的其它方面和优选的具体实施方案。

应当理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

下面讨论本发明的上述特征及其它特征。

附图说明

接下来将参照由所附附图显示的本发明的某些示例性实施方案来详细地描述本发明的以上及其它特征，这些附图在下文中仅以显示的方式给出，因而对本发明是非限定性的，在这些附图中：

图1是表示使用本发明的树脂组合物的泡沫注射成型的一系列工序的示意图。

应当了解，附图不必按比例，显示了说明本发明的基本原理的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

接下来将详细引用本发明的各个实施方案，实施方案的示例被显示在所附附图中并被描述如下。虽然将结合示例性实施方案描述本发明，但是应当了解，本说明书并非要将本发明限制于那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效方式和其它实施方案。

在下文中，将作为一个示例性实施方案更详细地描述本发明。

本发明的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物包括(A)约45重量％至约90重量％(例如约45重量％，46，47，49，50，51，53，55，57，59，60，61，63，65，67，69，70，71，73，75，77，79，80，81，83，85，87，89或约90重量％)的聚酰胺-6聚合物，所述聚酰胺-6聚合物通过ε-己内酰胺的开环聚合获得；(B)约5重量％至约40重量％(例如约5重量％，10，15，20，25，30，35或约40重量％)的长碳纤维增强剂，其平均横截面直径为约5μm至约15μm(例如约5μm，6，7，8，9，10，11，12，13，14或约15μm)，长度为约5mm至约15mm(例如，约5mm，6，7，8，9，10，11，12，13，14或约15mm)；(C)约1重量％至约10重量％(例如约1重量％，2，3，4，5，6，7，8，9或约10重量％)的热塑性弹性体，其熔体指数为约10g/10min至40g/10min(例如，约10g/10min，12，14，16，18，20，22，24，26，28，30，32，34，36，38或约40g/10min)(在230℃，2.16kg)；(D)约1重量％至5重量％(例如约1重量％，2，3，4或约5重量％)的硅烷类偶联剂；和(E)约0.1重量％至约2重量％(例如，约0.1重量％，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9或约2重量％)的磷酸钠成核剂。

根据本发明的优选实施方案，长碳纤维增强的热塑性树脂组合物由于实现低重量而最大化了轻重量和经济可行性效果，并且由于优异的尺寸稳定性和优异的性能平衡(例如与现有技术中的聚对苯二甲酸丁二醇酯/玻璃纤维材料相比具有高刚性和耐久性)，同时使注射成型后的形变最小化，从而改善部件的组装和稳定性。

下面将详细描述构成本发明的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物的各组成成分和组成比。

聚酰胺-6聚合物

根据本发明的优选实施方案，聚酰胺-6聚合物通过ε-己内酰胺的开环聚合获得，并且可以被包括以赋予本发明的树脂组合物优异的机械强度、耐冲击性、耐热性和流动性，同时确保轻重量。特别地，使用密度为约1.12至约1.15并且具有优异的性能特性(例如尺寸稳定性，机械强度，耐冲击性和耐热性)以使泡沫注射成型后的形变最小化的低密度材料，聚酰胺-6聚合物可以确保模制体的轻重量。

根据本发明的优选实施方案，聚酰胺-6聚合物可以使用数均分子量为约20,000至约70,000(例如，约20,000、25,000、30,000、35,000、40,000、45,000、50,000、55,000、60,000、65,000,或约70,000)的聚酰胺-6聚合物，并且可单独使用或以两种或更多种具有不同分子量的聚酰胺-6聚合物的组合使用。特别地，当聚酰胺-6聚合物的数均分子量小于20,000时，机械强度和耐冲击性可能变差，当数均分子量大于70,000时，在拉挤浸渍法中，长碳纤维增强剂的浸渍变差并且机械性能变差，并且由于注射过程中流动性的缺乏可能导致非成型问题。

根据本发明的优选实施方案，以树脂组合物的总重量计，可以以约45重量％至约90重量％范围内(例如约45重量％，46，47，49，50，51，53，55，57，59，60，61，63，65，67，69，70，71，73，75，77，79，80，81，83，85，87，89或约90重量％)的量包括聚酰胺-6聚合物。当聚酰胺-6聚合物的含量小于45重量％时，耐冲击性可能变差，当其含量大于90重量％时，机械强度可能变差。更优选地，以树脂组合物的总重量计，可以以约60重量％至约90重量％范围内(例如约60重量％，61，63，65，67，69，70，71，73，75，77，79，80，81，83，85，87，89或约90重量％)的量包括聚酰胺-6聚合物，更优选地，以约60重量％至约80重量％范围内(例如约60重量％，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，75，76，77，78，79或约80重量％)的量包括聚酰胺-6聚合物。

长碳纤维增强剂

根据本发明的优选实施方案，可以包含长碳纤维增强剂以用于在确保本发明的树脂组合物的轻重量的同时赋予机械性能、耐冲击性和尺寸稳定性。长碳纤维增强剂可以是具有圆形、椭圆形或多边形横截面并且通过使用聚丙烯腈(PAN)、沥青或其混合物作为原材料制备的纤维或束结构。长碳纤维增强剂可以使用平均横截面直径为约5μm至约15μm(例如约5μm，6，7，8，9，10，11，12，13，14或约15μm)、长度为约5mm至约15mm(例如约5mm，6，7，8，9，10，11，12，13，14或约15mm)的长碳纤维增强剂。特别地，当平均横截面直径小于5μm时，长碳纤维增强剂的分散性可能变差，当平均横截面直径大于15μm时，机械性能和耐冲击性可能变差。

根据本发明的优选实施方案，长碳纤维增强剂还可以包含施胶材料。以长碳纤维增强剂的重量计，可以以约0.1重量％至约3重量％范围内(约0.1重量％，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2，2.1，2.2，2.3，2.4，2.5，2.6，2.7，2.8，2.9或约3重量％)的量包括施胶材料。特别地，当施胶材料的含量以长碳纤维增强剂的重量计小于0.1重量％时，长碳纤维的分散性变差，机械强度可能变差。当其含量大于3重量％时，施胶材料可能使树脂本身的机械强度变差。施胶材料可以使用选自聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂和环氧树脂中的至少一种。

根据本发明的优选实施方案，以本发明的树脂组合物的总重量计，可以以约5重量％至40重量％范围内(例如约5重量％，10，15，20，25，30，35或约40重量％)的量包括长碳纤维增强剂。特别地，当长碳纤维增强剂的含量小于5重量％时，机械强度和耐冲击性可能变差，当其含量大于40重量％时，难以使得重量轻并且流动性可能变差。更优选地，以树脂组合物的总重量计，可以以10重量％至30重量％范围内(例如，约10重量％，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29或约30重量％)的量包括长碳纤维增强剂。

热塑性弹性体

根据本发明的优选实施方案，可以包括热塑性弹性体以赋予本发明的树脂组合物加工性、回弹性、耐热性和耐冲击性。热塑性弹性体可以使用乙烯-α-烯烃共聚物，苯乙烯-二烯共聚物或它们的混合物。

根据本发明的优选实施方案，乙烯-α-烯烃共聚物待共聚乙烯单体和α-烯烃单体，并且α-烯烃单体的含量可以为约12重量％至约45重量％(例如，约12重量％，13，14，15，16，18，20，22，24，26，28，30，32，34，36，38，40，42，43，44或45重量％)。更优选地，乙烯-α-烯烃共聚物可以使用乙烯-α-C4+烯烃共聚物,其中乙烯和具有4个或更多个碳原子的α-烯烃共聚。更优选地，乙烯-α-烯烃共聚物可以使用乙烯-α-C4至12烯烃共聚物,其中乙烯和具有4至12个碳原子的α-烯烃共聚。特别地，乙烯-α-烯烃共聚物可以使用乙烯-丁-1-烯共聚物(EBM)或乙烯-辛-1-烯共聚物(EOM)。

根据本发明的优选实施方案，苯乙烯-二烯共聚物可以通过共聚苯乙烯类单体和二烯类单体制备。苯乙烯类单体可以使用苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯和对甲基苯乙烯中的至少一种，二烯类单体可以使用丁二烯、异戊二烯或它们的混合物。特别地，苯乙烯-二烯共聚物可以使用选自苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物和苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物的一种或多种共聚物。

根据本发明的优选实施方案，热塑性弹性体可具有在230℃下在2.16kg的负载下测量为10至40g/10min(例如，约10g/10min，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39或约40g/10min)的熔体指数MI。特别地，当熔体指数小于10g/10min时，流动性变差并且分散可能变差，当熔体指数大于40g/10min时，耐冲击性和表面冲击可能变差。当热塑性弹性体满足熔体指数条件时，泡沫注射成型性优异。

根据本发明的优选实施方案，以本发明的树脂组合物的总重量计，可以以约1重量％至约10重量％范围内(例如约1重量％，2，3，4，5，6，7，8，9，或约10重量％)的量包括热塑性弹性体。特别地，当热塑性弹性体的含量小于1重量％时，耐冲击性可能变差，当其含量大于10重量％时，流动性变差并且分散可能变差。优选地，以树脂的总重量计，可以以约3重量％至约5重量％范围内(例如，约3重量％，3.4，4，4.5或约5重量％)的量包括热塑性弹性体。

硅烷类偶联剂

根据本发明的优选实施方案，可以包括硅烷类偶联剂以通过改善聚酰胺-6聚合物和长碳纤维增强剂的相容性来赋予机械强度和耐冲击性。

硅烷类偶联剂可以使用由以下化学式1表示的硅烷化合物。

[化学式1]

(在化学式1中，R¹、R²和R³分别为氢原子、羟基和C₁-C₁₀烷基或C₁-C₁₀烷氧基；X为单键线或C₁-C₁₀亚烷基；Y为巯基、氨基、乙烯基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基、环氧基或环氧丙氧基)。

在由化学式1表示的硅烷类偶联剂中，可以使用如下硅烷化合物：其中R¹、R²和R³分别为C₁-C₁₀烷基或C₁-C₁₀烷氧基；X为C₁-C₁₀亚烷基；且Y为甲基丙烯酰氧基、3,4-环氧环己基或环氧丙氧基。

硅烷类偶联剂可以特别地使用选自3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷，2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，但不特别限于此。

根据本发明的优选实施方案，硅烷类偶联剂可以优选应用其中环氧基或环氧丙氧基键合到末端的硅烷类偶联剂。

根据本发明的优选实施方案，以本发明的树脂组合物的总重量计，可以以约1重量％至约5重量％范围内(例如约1重量％，2，3，4或约5重量％)的量包括硅烷类偶联剂。特别地，当硅烷类偶联剂的含量小于1重量％时，机械强度和耐冲击性可能变差，当其含量大于5重量％时，机械强度可能由于低分子量偶联剂自身而变差，并且加工性可能由于树脂的熔体粘度增大而导致的流动性的变差而变差。优选地，以树脂组合物的总重量计，可以以约1重量％至约3重量％范围内(例如，约1重量％,1.5，2，2.5或约3重量％)的量包括硅烷类偶联剂。

磷酸钠成核剂

根据本发明的优选实施方案，可以包括磷酸钠成核剂以用于解决由注射过程中的发泡引起的刚度、耐热性和注射表面上的气体污渍问题。

磷酸钠成核剂可以使用由以下化学式2表示的磷酸钠盐。

[化学式2]

在化学式2中，R₁和R₂分别为氢原子、C₁-C₁₀烷基、或者

或R₁和R₂彼此连接以形成

R为作为苯环的取代基的C₁-C₁₀烷基，m为作为R的取代数的0至3的整数，n为作为-CH₂-的数目的0至3的整数。

优选地，磷酸钠成核剂可以使用由以下化学式2a表示的磷酸钠盐。

[化学式2a]

在化学式2a中，R作为苯环的取代基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基和叔丁基，并且m为作为R的取代数的0至3的整数。

磷酸钠成核剂可以特别地使用2,2'-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠盐，2,2'-亚甲基-双-(4-叔丁基苯基)磷酸钠盐，或其混合物，但不特别限于此。

根据本发明的优选实施方案，以本发明的树脂组合物的总重量计，可以以约0.1重量％至约2重量％范围内(例如约0.1重量％，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9或约2重量％)的量包括磷酸钠成核剂。特别地，当磷酸钠成核剂的含量小于0.1重量％时，不能充分进行聚酰胺-6树脂的成核，因此可能使得拉伸强度和挠曲强度变差。特别地，当在泡沫注射期间不能在模具的表面上充分进行成核时，表面不固结，然后泡沫气体转移到表面，因此注射外观可能变差。另一方面，当磷酸钠成核剂的含量大于2重量％时，冲击强度可能变差。优选地，以树脂组合物的总重量计，可以以约0.5重量％至约2重量％范围内(例如约0.5重量％，0.6，0.7，0.8，0.9，1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9或约2重量％)的量包括磷酸钠成核剂。

根据本发明的优选实施方案，在用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物中可进一步包含一般添加剂。添加剂可以包括抗氧化剂和抗静电剂，并且以合适的含量范围包含。这里，抗氧化剂可以使用选自酚类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂和硫代二丙酸酯增效剂中的至少一种，并且本领域技术人员可以容易地使用抗氧化剂或其它添加剂。

同时，制备本发明的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物的方法可包括使用普通熔融混合器(例如班伯里密炼机，单轴挤出机，双轴挤出机，多轮螺杆挤出机和拉出模制机)的混合方法。长碳纤维增强的热塑性树脂组合物可以在混合后通过通常的泡沫注射成型法成型。作为泡沫注射成型法，长碳纤维增强的热塑性树脂组合物可以通过超细泡沫成型法成型，所述超细泡沫成型法是将超临界状态的气体注入圆筒中，然后与树脂组合物混合并将混合物注入模具中以在注射制品中形成约40μm至约80μm的微泡。此外，作为泡沫注射成型法，长碳纤维增强的热塑性树脂组合物可以通过包括化学发泡剂的注射成型法成型。本发明不特别限于泡沫注射成型法及其条件。

同时，本发明提供了通过泡沫注射模制长碳纤维增强的热塑性树脂组合物制备的模制品。

根据本发明的优选实施方案，模制品可以是车辆全景天窗框架。

根据本发明的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物使注射成型后的形变最小化，因为实现了低重量和同时轻质的组件，重量轻和且经济可行性优异。与现有技术中的聚对苯二甲酸丁二醇酯/玻璃纤维材料相比，该组合物的高刚性、耐久性和尺寸稳定性优异，从而改善了部件的组装和稳定性。该组合物可用于制备在泡沫注射成型期间具有优异的注射外观的产品。其结果是，长碳纤维增强的热塑性树脂组合物可以用作车辆结构的外部部件材料，例如全景天窗框架。

在下文中，将基于实施例更详细地描述本发明，并且本发明不限于如下实施例。

实施例

实施例1至2和比较例1至8。热塑性树脂组合物的制备

称量下表1所示的组合物成分，并彼此混合，以通过使用双轴挤出机和拉出模制机制备丸粒。此外，使用Trexell Corporation的MuCell^TM方法，通过泡沫注射成型使得泡沫率为15％制备用于测量性能的试样。

[组合物组分]

聚酰胺-6聚合物

数均分子量为50,000的聚酰胺-6

增强剂

长碳纤维，其中原料是聚丙烯腈(PAN)，平均横截面直径为7μm，长度为10mm，并且包含以长碳纤维增强剂的重量计含量为1重量％的环氧树脂作为施胶材料。

短碳纤维，其中原料是聚丙烯腈(PAN)，平均横截面直径为7μm，长度为2mm，并且包含以长碳纤维增强剂的重量计含量为1重量％的环氧树脂作为施胶材料。

热塑性弹性体

在230℃和2.16kg的负载的条件下测量的熔体指数为15g/10min，并且包括乙烯-丁-1-烯共聚物(EBM)。

偶联剂

(D1)硅烷类偶联剂：3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷

改性的聚丙烯类偶联剂：改性的聚丙烯，其中马来酸酐接枝的含量相对于聚丙烯的重量为8重量％

(E)成核剂

(E1)磷酸钠成核剂：2,2'-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠盐

(E2)山梨醇类成核剂：二亚苄基山梨醇

[表1]

测试实施例

在实施例1和2以及比较例1至8中制备的样品中，通过以下方法测量性能，然后将结果示于下表2中。

[性能的测量方法]

比重：通过ASTM D792测量

拉伸强度：通过ASTM D638测量。

挠曲强度：通过ASTM D790测量。

挠曲模量：通过ASTM D790测量。

IZOD冲击强度：通过ASTM D256在1/4”切口条件和室温(23℃)的温度条件下测量。

热形变温度：根据ASTM D648通过施加1.82MPa的表面压力测量的热形变温度。

注射表面外观：通过肉眼测量样品表面上是否存在气体污渍。

x：存在气体污渍

o：无气体污渍

[表2]

根据表2中的结果，在实施例1和2的样品中，长碳纤维增强剂、硅烷类偶联剂、热塑性弹性体、磷酸钠成核剂以合适的含量包括在聚酰胺-6聚合物中。因此，确认了拉伸强度、挠曲强度、挠曲模量、冲击强度、热形变温度等性能均匀地改善，注射表面外观也良好。

另一方面，在比较例1至8中，热塑性树脂组合物由以下试样构成：不含长碳纤维增强剂(比较例1)，不含磷酸钠成核剂(比较例2和4)，大于磷酸钠成核剂含量(比较例3)，不含硅烷类偶联剂(比较例5)，小于或大于硅烷类偶联剂含量(比较例6和7)，小于热塑性弹性体含量(比较例7)。与实施例1和2相比，在比较例1至8的样品中，拉伸强度、挠曲强度、挠曲模量、冲击强度和热形变温度等性能变差，或确认由泡沫注射成型期间注射表面上的气体污渍引起的缺陷。

因此，可以看出，根据本发明的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物使注射成型后的形变最小化，因为重量轻且经济可行性优异(这是由于实现了低密度且同时轻质)，高刚性、耐久性和尺寸稳定性优异，由此改善部件的组装和稳定性，并且在泡沫注射成型期间产生具有优异的注射外观的产品。

已经参考优选实施方案详细描述本发明。然而，本领域技术人员将理解可以在这些实施方案中做出改变而不偏离本发明的原理和精神，本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。

Claims (12)

1.一种用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其包含：

A)45重量％至90重量％的聚酰胺-6聚合物；

B)5重量％至40重量％的长碳纤维增强剂，所述长碳纤维增强剂的平均横截面直径为5至15μm且长度为5至15mm；

C)1重量％至10重量％的热塑性弹性体，所述热塑性弹性体在230℃，2.16kg下测得的熔体指数为10至40g/10min；

D)1重量％至5重量％的硅烷类偶联剂；和

E)0.1重量％至2重量％的磷酸钠成核剂。

2.根据权利要求1所述的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其中A)聚酰胺-6聚合物的数均分子量为20,000至70,000。

3.根据权利要求1所述的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其中B)长碳纤维增强剂通过使用聚丙烯腈、沥青或其混合物来制备。

4.根据权利要求1所述的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其中B)长碳纤维增强剂包含以长碳纤维增强剂的重量计0.1重量％至3重量％的施胶材料。

5.根据权利要求4所述的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其中施胶材料为选自聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯树脂和环氧树脂的至少一种。

6.根据权利要求1所述的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其中C)热塑性弹性体为乙烯-α-C4至12烯烃共聚物、苯乙烯-二烯共聚物或其混合物。

7.根据权利要求1所述的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其中D)硅烷类偶联剂为由以下化学式1表示的硅烷化合物：

化学式1：

在化学式1中，R¹、R²和R³分别为氢原子、羟基、以及C₁-C₁₀烷基或C₁-C₁₀烷氧基；X为单键线或C₁-C₁₀亚烷基；Y为巯基、氨基、乙烯基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基、环氧基、3,4-环氧环己基或环氧丙氧基。

8.根据权利要求7所述的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其中D)硅烷类偶联剂为如下硅烷化合物：其中在化学式1中R¹、R²和R³分别为C₁-C₁₀烷基或C₁-C₁₀烷氧基；X为C₁-C₁₀亚烷基；且Y为甲基丙烯酰氧基、3,4-环氧环己基或环氧丙氧基。

9.根据权利要求1所述的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其中E)磷酸钠成核剂为由以下化学式2表示的磷酸钠盐：

化学式2：

在化学式2中，R₁和R₂分别为氢原子、C₁-C₁₀烷基、或者

或R₁和R₂彼此连接以形成

R为作为苯环的取代基的C₁-C₁₀烷基，m为作为R的取代数的0至3的整数，n为作为-CH₂-的数目的0至3的整数。

10.根据权利要求9所述的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物，其中E)磷酸钠成核剂为由化学式2a表示的磷酸钠盐：

化学式2a：

其中R作为苯环的取代基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基和叔丁基，并且m为作为R的取代数的0至3的整数。

11.一种模制品，其通过包含权利要求1所述的用于泡沫注射的长碳纤维增强的热塑性树脂组合物而制备。

12.根据权利要求11所述的模制品，其中所述模制品为车辆全景天窗框架。

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