CN1343229A - 超微复合制品及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备结构发泡聚合物,多层聚合物薄膜、片材或管材,拉挤成型聚合物型材,压塑挤出的纤维增强聚合物预成型体,线状发泡聚合物和SCORIM成型聚合物制品的改进方法。该改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤,以使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料,该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。在上述各实施方案中,本发明的一个重要益处是各层硅酸盐材料的平面的取向。优选大多数层的硅酸盐材料在30度角内具有基本相同的取向。该取向改进了产品的性能并对制造较大产品提供实际可行的方法。多层硅酸盐材料的用量优选为1－20%。

Description

超微复合制品及其制造方法
本申请是与美国政府签定合同而进行的，商业部(NIST)资助的技术项目号为#70NANB7H3028。背景
本发明涉及用脱层或剥离的多层硅酸盐增强的聚合物体系，即超微复合(nanocomposite)聚合物体系。
超微复合聚合物是包含较高数目(但重量较低)的分散于给定量的连续聚合物基体中的剥离多层硅酸盐材料的组合物，参见授予Seema V.Karande，Chai-jing Chou，Jitka H.Solc和Kyung W.Suh的美国专利5,717,000，这里全部引作参考。如’000专利所讨论的和本领域众所周知的，超微复合聚合物在填料的体积百分数比常规填充的聚合物低得多的情况下呈现许多增加的物理性能增强。例如，当超微复合聚合物成型为薄膜时，剥离的多层硅酸盐材料可以在平行于薄膜表面的方向取向，这有助于薄膜的阻隔性能，参见美国专利5,164,460，这里全部引作参考。
发明概述
本发明具有十二个实施方案。第一实施方案是一种制造结构发泡聚合物的改进方法，包括将气体产生材料在第一压力下，然后在低于第一压力的第二压力下分散到流体聚合物中的步骤，第一和第二压力的差异足以在流体聚合物中产生气泡。该改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤，从而使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第二实施方案是包含具有聚合物壁的气泡的改进结构发泡聚合物。该改进包括其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第三实施方案是一种制造多层聚合物薄膜或片材的改进方法，包括共挤出至少两种不同聚合物的层或至少两个不同层的相同聚合物以形成多层聚合物薄膜或片材的步骤。该改进包括将多层硅酸盐材料用至少一种聚合物分散的步骤，以使至少一种聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第四实施方案是一种改进的多层聚合物薄膜、片材或管材，包含至少两种不同聚合物的层或至少两层相同的聚合物。该改进包括至少一种其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第五实施方案是改进的拉挤成型方法，包括将增强纤维束用聚合物浸渍并形成结构型材的步骤。该改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤，以使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第六实施方案是改进的拉挤成型结构型材，包括用聚合物浸渍的增强纤维束。该改进包括其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第七实施方案是改进的压塑方法，包括压塑一种挤出的纤维增强的聚合物预成型体的步骤。该改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤，以使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第八实施方案是改进的制品，该制品通过压塑一种挤出的纤维增强的聚合物预成型体而制成。该改进包括其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第九实施方案是制造线状(strand)发泡聚合物的改进方法，包括通过多个开孔挤出聚合物以形成线材并随后聚结线材的步骤。该改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤，以使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第十实施方案是改进的线状发泡聚合物制品。该改进包括其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第十一实施方案是用于将聚合物成型为制品的改进SCORIM方法，包括通过往复流动将聚合物导入模具中的步骤。该改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤，以使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
本发明的第十二实施方案是改进的SCORIM成型聚合物制品。该改进包括其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
在上述各实施方案中，本发明的一个重要益处是各层硅酸盐材料的平面的取向。更具体地说，大多数层的硅酸盐材料具有基本相同的取向(在所制造材料的主表面或多层结构的界面的30度角内)且该取向改进了产品的性能。在结构发泡聚合物实施方案中，取向平行于孔壁，例如大约70％的层在平行于孔壁的30度内。在多层聚合物薄膜、片材或管材实施方案中，取向平行于该薄膜、片材或管材的主表面。在拉挤成型实施方案中，取向平行于纤维束。在压塑实施方案中，取向平行于增强纤维。在线状发泡聚合物实施方案中，硅酸盐材料层通过发泡前的最初挤出方法而部分取向，然后在发泡过程中平行于孔壁而进一步取向。在SCORIM实施方案中，对准平行于成型部件的平面。本发明的另一重要益处是其制品与根据现有技术制造的制品相比可以较大(大于1千克)。多层硅酸盐材料在本发明中的用量优选为1-20重量％。发明详述
术语“多层硅酸盐材料”在超微复合材料领域是众所周知的且包括叶硅酸盐(phyllosilicate)粘土和层状硅酸盐。这类材料的实例是绿土粘土矿物如蒙脱土、囊脱土、贝得石、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石，以及蛭石粘土矿物。该术语还包括伊利石矿物如ledikite和层状硅酸盐如magadiite和kenyaite。优选的多层硅酸盐材料是2∶1型叶硅酸盐，其在各层上具有的负电荷在0.25-1.5个电荷/结构式单元范围内且在层间空间内具有相应数目的可交换阳离子。最优选的是绿土粘土矿物如蒙脱土、囊脱土、贝得石、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石，以及层状硅酸盐magadiite和kenyaite。
用于将多层硅酸盐材料分散或“剥离”到聚合物中的技术在本发明中并不关键，只要这样分散或“剥离”的一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于这样分散或“剥离”的五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。例如，该分散可以通过如美国专利5,973,053(全部引入本文供参考)所述用处理的多层硅酸盐材料聚合一种或多种单体而完成或例如通过如美国专利5,385,776(全部引入本文供参考)所述熔融共混处理的多层硅酸盐材料和聚合物而完成。单层、双层、三层、四层、五层和五层以上硅酸盐材料的体积百分数在本文通过电子显微检测代表性样品而测定，其中本文所定义的各层具有相同的体积。
术语“结构发泡聚合物”和有关其工艺和制品的基本教导可以在《聚合物科学和工程百科全书》，第15卷，1989，第771-797页(全部引入本文供参考)中找到且从专利性上讲不同于美国专利5,717,000所讨论的泡沫。该泡沫产品的最小密度通常受限于孔壁对使用过程施加的载荷的抵抗能力。可以使用常规的较大尺寸填料如滑石来加强孔壁。然而，这可能导致孔壁在孔壁厚度接近填料颗粒的尺寸时发生过早的破裂。这将限制可能制备的泡沫的密度要低。此外，聚合物熔体强度的增加对较薄孔壁是理想的且常规填料并不显著改变熔体强度。本发明理想的单片晶形状的超微填料的取向(以及一旦取向，它们在横过孔壁厚度方向上所投影的横截面小于几个纳米的事实)可能克服这些难点且导致具有良好载荷承载能力的较低密度泡沫产品。本发明超微填料的高长宽比还显著增加聚合物的熔体强度且产生其中孔壁在熔融和固化状态均显示最大增强的组合物。因此，可以生产性能与较高密度产品相同的较低密度产品。
本文所定义的术语“多层聚合物薄膜、片材或管材”以及有关其工艺和制品的基本教导将在《聚合物科学和工程百科全书》，第7卷，1987，第106-127页(全部引入本文供参考)和美国专利3,576,707，4,122,138，5,443,874，5,129,544，5,441,781，4,005,967，3,739,052，3,947,204和3,884,606中找到，所述各专利全部引入本文供参考。多层共挤出方法已经在工业上用于制造具有3-10层的独特制品、管材、片材和薄膜。它允许制造的产品具有比作为单个层制备并处理的要薄的层。这些层可以单独对整个结构体提供特定的特性，如阻隔性能，机械强度，印刷性能或粘附性。本发明的多层挤出方法当然可以与其他方法如固相成型、吹塑、拉坯吹塑、注坯吹塑和热成型结合来生产成型制品。
现有技术的多层共挤出方法在匹配各层的流变性上具有困难。不匹配的流变性可能导致不良的界面粘附，波纹界面和在极端情况下导致界面的破裂。因此可能产生不良的光学性能和降低的物理性能。还有利的是降低单个层的厚度以节省材料成本。厚度的降低要求改进的性能和非常均匀的层结构。常规的较大尺寸填料如滑石通常不能用于厚度低于50微米的层中，因为这些常规的填料产生缺陷和流动不稳定性。挤出成型方法通常在加工(挤出)方向上提供改进的强度但在横向上要弱得多。已经开发机械方法如带旋转的成型来克服该问题，但它们要求特制的额外设备。需要的是维持双轴强度的简单方法。
在本发明的实施方案中，发现片状超微填料的取向容易性提供了一种优化多层共挤出制品中的薄层和较厚层的性能的方法。本发明的片状超微填料对低粘度层提供了增加的熔体强度，导致层厚度更为均匀，其小到足以使它们甚至不会破坏最薄的单层且成形方法引起各片的高度取向，因而使所生产的制品的性能最大化。各片的小尺寸使它们透明，因而能够用于需要透明度的应用中。片晶增强的双轴性质在横向(由于制造方法的原因本来较弱)提供了额外的强度。
本发明该实施方案的复合材料特别可以用于多层汽车燃料箱、汽车充气管/轴颈、燃料输送管线和中空多层模制品如碳酸饮料瓶。在这些情况下，本发明的超微填料可以掺入那些引起所需性能如对气体或蒸气的阻隔的层中。本发明的超微填料提供了改进的性能和透明度；在挤出方法中赋予该超微颗粒的取向使性能最大化。在燃料箱或其他大制品的情况下，可以挤出多层片材，然后热成型各瓣并将各瓣熔结在一起而制成完整的结构体。在其他大制品的情况下，可以挤出多层管材(或“型坯”)，然后吹塑该型坯成具有所需形状的模制品。型坯在挤出过程中和吹塑之前的下垂可能对可再现地控制该方法产生困难。超微填料的高长宽比对聚合物熔体提供了显著的增强，因而降低了大型坯的下垂问题。本发明该实施方案的其他应用包括用于食品和工业物质的半刚性容器、signage、机器和家具侧板以及器具。层数可以为5-10或10层以上。此外，所制备的制品可以在重量上超过1千克。
共挤出已经在工业上用于制造由少至3层到几千层组成的独特薄膜、片材和管材，其中各层的厚度可以低于100纳米。片状填料通过该挤出方法在这些薄膜中高度取向，其有助于在挤出过程中的流动稳定性，从而产生更为完整的层。各层越薄，取向越大，因而增强程度越大。超微填料的取向还改进了阻隔性能和整体的机械性能。不象常规的填料，本发明超微填料的稀薄允许其存在而不干扰薄膜(或片材或管材)的光学性能。
本发明该实施方案的应用包括用于食品和药品的阻隔包装、装饰性薄膜、汽车和建筑应用的非金属镜、用于窗户的透明紫外或红外反射表面等。
本文所定义的术语“拉挤成型”以及有关其工艺和制品的基本教导将在《聚合物科学和工程百科全书》，第4卷，1986，第3-9和34-36页(全部引入本文供参考)中发现。这些方法的实施可以在垂直于纤维方向的方向(离轴)上产生低模量且由于在增强纤维和基体材料之间结合的丧失而产生不良性能。归因于增强纤维和基体树脂之间热膨胀系数(CLTE)不匹配的该结合丧失对碳纤维而言特别不良。
本发明该实施方案的目的是经具有高长宽比片晶的超微复合材料改进该复合材料的离轴强度。该改进的性能可能随着该复合材料的厚度降低而更为显著，该厚度的降低因超微复合材料片经拉挤成型方法中诱发的剪切对准而引起。基体的CLTE由于存在超微填料而降低在碳纤维和基体树脂之间产生了CLTE的更好匹配，从而导致更完整的界面。该性能是惊人的，因为其对于常规填料如滑石或碳酸钙通常不发生。本发明的该实施方案可以用于热塑性和热固性树脂，但最常用于热固性树脂如环氧树脂、乙烯基酯、乙烯基醚和聚氨酯。应用包括例如联运容器，建筑壁板，桥梁用结构型材，汽车车身板，自动门板/组件以及自动保险杠。
本文所定义的术语“压塑”以及有关其工艺和制品的教导将在《聚合物科学和工程百科全书》，第4卷，1986，第79-85、104和108页(全部引入本文供参考)中找到。具有通过压塑挤出的纤维增强聚合物预成型体制成的支撑肋的部件所具有的主要问题可能是支撑肋在该部件的壁厚降低到约2毫米以下时的“显露(show through)”。
本发明超微复合材料在挤出的纤维增强聚合物预成型体中的应用通过将聚合物的热膨胀系数降低到更紧密地与玻璃纤维匹配而降低肋“显露”。该挤出方法可能通过使用多缝模头优化所分散的本发明超微填料的取向。因此，线性膨胀系数(CLTE)的降低通过挤出方法优化。本发明超微复合材料的使用还可以产生A级制品饰面，优于使用常规填料。本发明的该实施方案尤其可用于制造汽车部件如门板，侧板，前端组件和结构仪表板组件。
本文所定义的术语“线状发泡聚合物”以及有关其工艺和制品的基本教导将在美国专利5,527,573，4,801,484，5,206,082和4,824,720中发现，各专利全部引入本文供参考。线状泡沫的密度可以使用超微复合材料在整个标准泡沫上进一步降低，因为本发明的超微填料片通过发泡前的最初纤维挤出方法优化取向。不象常规的填料，本发明超微填料的小尺寸使得孔壁的进一步变薄成为可能。本实施方案的超微填料的增加取向还改进了聚合物的熔融流变性，导致改进的泡沫稳定性。所得较高的尺寸稳定性和冲击强度使根据该实施方案制备的泡沫非常适合于汽车保险杠，车顶衬里，绝缘板和汽车内座。
本文所定义的术语“SCORIM(注塑中的剪切控制取向)”以及有关其工艺和制品的基本教导将在美国专利4,994,220，5,059,368,4,925,161和5,160,466中找到，所述专利全部引入本文供参考。本发明片状超微填料的独特性能横过大横截面产生高度对准，具有最小的颗粒无规化，甚至在延长的冷却循环中。因此，通过SCORIM注塑可以生产较大的部件。此外，本发明的超微填料可以在注塑或共注塑部件中用于一层或多层的增强和流变改性。本发明该实施方案的应用包括冰箱衬里，汽车面板，容器和洗衣机机桶。
实施例1
超微复合聚烯烃配混料的共挤出薄膜使用共挤出生产线制备，该生产线由两个装备有齿轮泵(1.2cc/转的泵送能力)的19毫米单螺杆挤出机组成。这些挤出机将两股独立的熔体料流提供给共挤出进料头，从而提供最初的两层熔体料流(即第一复合材料料流)。该第一复合材料料流随后通过一系列两通道层叠器(在设计上类似于Schrenk等在美国专利5,202,074中教导的那些，该专利全部引入本文供参考)，产生第二复合材料料流，其根据下列方程具有增加数目的层：
N＝2(2n)
其中N＝总层数
n＝层叠阶段的数目
该第二复合材料料流然后通过350毫米宽的活模唇模头并覆盖于骤冷流延鼓上以制造薄膜。
所用材料是Dupont-Dow Elastomers的Engage EG8200牌聚烯烃弹性体；The Dow Chemical Company的PRIMACOR 3460牌聚(乙烯-co-丙烯酸)；The Dow Chemical Company的PRIMACOR 1430牌聚(乙烯-co-丙烯酸)；以及Southern Clay Products的Claytone HY牌季铵处理的蒙脱土多层硅酸盐材料。
使用Werner Pfleiderer ZSK30共旋转双螺杆挤出机以下列重量比预混两个等级的PRIMACOR和Claytone HY：
材料             ％重量
PRIMACOR 1430      80
PRIMACOR 3460      16
Claytone HY         4
然后使用前面描述的方法在下列条件下将该配混料(配混料“A”，约0.8％体积的多层硅酸盐)与Engage(等体积比)共挤出：
挤出机A
材料：Engage EG8200
挤出机机筒设定温度(℃)
第一区：160
第二区：185
第三区：200
齿轮泵温度：200℃
挤出机螺杆速度：70RPM
泵速：35RPM
挤出机B
材料：配混料A
挤出机机筒设定温度(℃)
第一区：155
第二区：175
第三区：190
齿轮泵温度：190℃
挤出机螺杆速度：70RPM
泵速：35RPM
层叠器温度：192℃
模头温度：220℃
然后分别按照ASTM测试方法D3985和D1003测试挤出薄膜(标称2.5密耳厚)的透氧性和镜面透光率。结果示于下表中：
样品     组成(％体积) 层叠段 总层数 氧气透过率   雾度％
  EG8200   配混料A
    123     505050     505050     244   832共混物*     500500785     7732
*通过挤出EG8200和配混料A的物理混合物而制备
氧气透过率的单位：cc-mil/100in2-天-atm
实施例2
使用装备有18毫米注射圆筒、机械截流式喷嘴和板式模具(腔尺寸：65毫米×65毫米×6毫米)的Arburg 170CMD牌往复螺杆注塑机制备聚丙烯结构泡沫的注塑样品。通过一个全宽度、满厚度的扇门(fangate)对模具进料。
特定材料配方(每100份的份数)描述于下表中：
ID     PP     3150    Claytone HY    FM1709H
I     71.0    25.0         ----         4.0
II    64.3    22.1         9.6          4.0
各材料得自如下制造商：
H702-35聚丙烯均聚物(PP)：The Dow Chemical Company
Polybond 3150接枝PP：Uniroyal Chemical
Claytone HY季铵处理的蒙脱土：Southern Clay Products(55％重量无机多层硅酸盐材料)
FM1709H发泡剂：Equistar
发泡剂为偶氮双甲酰胺基的，呈在聚烯烃载体中的浓缩物形式。用于配方II中的PP/Polybond/Claytone Hy材料以浓缩物(67/23/10)提供，该浓缩物使用在下列条件下操作的25毫米高速共旋转双螺杆挤出机(30HP Krupp Werner Pfleiderer ZSK Mega Compounder)制备：
螺杆速度：1000RMP
挤出速率：6.64kg/hr
扭矩：最大值的35％
机筒设定温度：150℃
模头设定温度：190℃
熔体排出温度：230℃
称重各配方的各材料，物理混合，然后直接供入注塑机的进料口。通常使用的成型条件总结如下：
机筒设定温度(℃)
第一区：182
第二区：210
第三区：221
喷嘴：221
塑化速度
(m/min)：10
背压(巴)：30(I)
          60(II)
注射量(cc)：18
装料时间(s)：0.5
保压压力(巴)：25
保压时间(s)：1
保留时间(s)：130
模具温度(℃)：19
泡沫样品显示的密度为26±1lb/ft3，这表明密度相对于固体聚合物降低54％。然后通过按照ASTM程序D1621-94测试这些泡沫的压塑性能。结果总结于下表中。
ID    压塑模量(ksi)    屈服应力(psi)
I       11.7               448
II      12.3               536
该超微填充的材料的模量和屈服强度相对于未填充的对照物改进了5％和20％。该超微填充的材料还显示改进的后屈服性能。
实施例3
使用装备有18毫米注射圆筒和改性的ASTM I型拉伸棒模具的Arburg 170CMD牌往复螺杆注塑机制备玻璃纤维增强的聚丙烯配混料的注塑样品。具体的材料配方(每100份的份数)描述于下表中：ID H702-35均聚物接枝的PB3150 Claytone HY玻璃纤维R22Y-AAD        67            23            10E        60            21            9            10F        47            16            7            30
各材料得自如下制造商：
H702-35聚丙烯均聚物(PP)：The Dow Chemical Company
Polybond 3150：Uniroyal Chemical
Claytone HY季铵处理的多层硅酸盐：Southern ClayProducts(55％重量无机多层硅酸盐)
R22Y-AA：Owens Corning Fiberglas
用于配方D-F中的PP/Polybond/Claytone HY材料以浓缩物(67/23/10)提供，该浓缩物使用在下列条件下操作的25毫米高速共旋转双螺杆挤出机(30HP Krupp Werner Pfleiderer ZSK MegaCompounder)制备：
螺杆速度：1000RMP
挤出速率：6.64kg/hr
扭矩：最大值的35％
机筒设定温度：150℃
模头设定温度：190℃
熔体排出温度：230℃
称重各配方的各材料，物理混合，然后直接供入注塑机的进料口。通常使用的成型条件总结如下：
机筒设定温度(℃)
第一区：182
第二区：204
第三区：215
喷嘴：215
塑化速度
(m/min)：5
背压(巴)：20
          (对样品C和F为200)
注射量(cc)：16
装料时间(s)：11
保压压力(巴)：500
保压时间(s)：60
模具温度(℃)：20
然后分别按照ASTM程序D790(方法1程序A)和E831(-30℃至30℃)测试样品的挠曲性能和平行于长轴的热膨胀系数(CTE)。结果总结于下表中。样品ID  挠曲模量    屈服应变    屈服应力    CTED       296.8      2.83        5230       47E       472.5      2.87        6910       37F       815.3      1.69        8590       27挠曲模量单位为ksi屈服应变单位为％屈服应力单位为psiCTE单位为微米/米-℃
实施例4
在7℃下将7.5份/100(pph)Southern Clay Products的Closite 30牌多层硅酸盐材料混入5gal Derakane 411-350(The DowChemical Company)中直到均匀。加入1.5pph脱模剂(Axel PS 125)和0.3pph脱气剂(BYK515)，然后加入0.1g含Peracodox 16N，Trigonox 141和Trigonox C的混合催化剂。
经浸渍浴用树脂浸渍由7层组成的纤维包装材料(1＝结合贴面层110-039，2＝玻璃纤维网(M8643，1.5oz)，3＝46股玻璃纤维粗纱(PPG2026，113yield)，4＝玻璃纤维网，5＝玻璃纤维粗纱，6＝玻璃纤维网，7＝结合贴面层)并拉伸通过15×3mm平板拉挤成型模头。固化体系由三个8英寸加热区(240°F，280°F和280°F)组成。最终的部件为3.94mm厚，由52％体积树脂和48％体积玻璃纤维组成，密度为1.4-1.5g/cm3。从该最终部件切割测试样品，测得下列结果：拉伸强度，72312psi；模量，3410191psi；断裂应变，2.3％；断裂伸长率，2.28％。

Claims (20)

1.一种制造结构发泡聚合物的改进方法，包括将气体产生材料在第一压力下，然后在低于第一压力的第二压力下分散到流体聚合物中的步骤，第一和第二压力的差异足以在流体聚合物中产生气泡，其中改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤，从而使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
2.一种包含具有聚合物壁的气泡的改进结构发泡聚合物，其中改进包括其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
3.一种制造多层聚合物薄膜、片材或管材的改进方法，包括共挤出至少两种不同聚合物的层或至少两个不同层的相同聚合物以形成多层聚合物薄膜、片材或管材的步骤，其中改进包括将多层硅酸盐材料用至少一种聚合物分散的步骤，以使至少一种聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
4.一种改进的多层聚合物薄膜、片材或管材，包含至少两种不同聚合物的层或至少两层相同的聚合物，其中改进包括至少一种其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
5.权利要求3的改进方法，其中层数为10或更多。
6.权利要求4的改进薄膜、片材或管材，其中层数为10或更多。
7.一种改进的拉挤成型方法，包括将增强纤维束用聚合物浸渍并形成结构型材的步骤，其中改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤，以使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
8.一种改进的拉挤成型结构型材，包括用聚合物浸渍的增强纤维束，其中改进包括其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
9.一种改进的压塑方法，包括压塑一种挤出的纤维增强的聚合物预成型体的步骤，其中改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤，以使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
10.一种改进的制品，该制品通过压塑一种挤出的纤维增强的聚合物预成型体而制成，其中改进包括其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
11.一种制造线状发泡聚合物的改进方法，包括通过多个开孔挤出聚合物以形成线材并随后聚结线材的步骤，其中改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤，以使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
12.一种改进的线状发泡聚合物制品，其中改进包括其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
13.一种用于将聚合物成型为制品的改进SCORIM方法，包括通过往复流动将聚合物导入模具中的步骤，其中改进包括将多层硅酸盐材料用聚合物分散的步骤，以使聚合物具有分散于其中的单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
14.一种改进的SCORIM成型聚合物制品，其中改进包括其中分散有单层硅酸盐材料、双层硅酸盐材料、三层硅酸盐材料、四层硅酸盐材料、五层硅酸盐材料和五层以上的硅酸盐材料的聚合物，该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的体积百分数大于该五层以上的硅酸盐材料的体积百分数。
15.权利要求1、3、5、7、9、11或13的改进方法，进一步包括对准该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的平面以使一半以上的平面通过电子显微术测量在30度内具有相同的取向。
16.权利要求2、4、6、8、10、12或14的改进制品，其中一半以上的该一层、两层、三层、四层和五层硅酸盐材料的平面通过电子显微术测量在30度内具有相同的取向。
17.权利要求1、3、5、7、9、11或13的改进方法，其中分散在聚合物中的多层硅酸盐材料的重量百分数为1-20％。
18.权利要求1、3、5、7、9、11或13的改进方法，其中分散在聚合物中的多层硅酸盐材料的重量百分数为2-10％。
19.权利要求2、4、6、8、10、12或14的改进制品，其中分散在聚合物中的多层硅酸盐材料的重量百分数为1-20％。
20.权利要求2、4、6、8、10、12或14的改进制品，其中分散在聚合物中的多层硅酸盐材料的重量百分数为2-10％。
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