TW201809110A - 包括碳纖維及至少一種熱塑性聚烯烴彈性體之組合物 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種組合物，其包括：(A)40wt%至95wt%之熱塑性聚烯烴彈性體及(B)5wt%至60wt%之碳纖維組分。在某些實施例中，本發明之組合物達至高硬度水準同時展現高韌度水準。此外，預期光澤外觀有所降低且耐磨損性得到改良。

Description

包括碳纖維及至少一種熱塑性聚烯烴彈性體之組合物
實施例係關於包含碳纖維及至少一種熱塑性聚烯烴彈性體之組合物。
汽車行業中的關鍵難題中之一者為期望降低車輛重量以便降低燃料消耗量。降低燃料消耗量將使得污染減少且將有益於環境。碳纖維，伴隨其低密度(約1.78g/cc)及高硬度，提供取代汽車行業中當前所使用之習知玻璃纖維(密度為約2.60g/cc)及高強度鋼(密度為約7.80g/cc)的引人關注之來源。然而，由於碳纖維極具脆性且在混配或射出模製成部件之後分解成小型纖維，其因此展示抗衝擊效能挑戰。因此，需要提供高硬度及良好抗衝擊效能同時保留較高及商業上感興趣之模量的碳纖維溶液。此外，降低之光澤及耐磨損性為汽車行業中中之重要標準，且本文所揭示之碳纖維溶液將預期提供此類改良。
在某些實施例中，本發明係關於一種組合物，其包括：(A)40wt%至95wt%之熱塑性聚烯烴彈性體及(B)5 wt%至60wt%之碳纖維組分。
定義
本文所揭示之數值範圍包含自較低值至較高值且包含較低值及較高值的所有值。對於含有明確值之範圍，任何兩個明確值之間的任何子範圍均包含在內。如關於化合物所用，除非另外特別指示，否則單數包含全部異構體形式且反之亦然。
本文中對元素週期表之所有提及應指由CRC出版公司(CRC Press,Inc.)2003年出版並且版權所有的元素週期表。此外，對一或多個族之任何提及應為使用IUPAC系統給族編號之在此元素週期表中反映之一或多個族。除非相反陳述、自上下文暗示或本領域中慣用，否則所有組分及百分比均以重量計。出於美國專利實務之目的，本文中所提及之任何專利、專利申請案或公開案的內容均以全文引用之方式併入本文中(或其等效US版本以引用之方式如此併入)，尤其在本領域中之合成技術、定義(在與本文中所提供之任何定義一致的程度上)及常識的揭示內容方面。
「組合物」及類似術語為兩種或多於兩種組分之混合物。在組合物中包含反應前混合物、反應混合物及反應後混合物，後者將包含反應產物及副產物以及反應混合物中之未反應組分及由反應前混合物或反應混合物之一或多種組分形成的分解產物(若存在)。
「聚合物」為藉由使無論相同或不同類型、以聚合形式提供構成聚合物之多個及/或重複「單元」或「單體單元(mer unit)」之單體聚合而製備的化合物。因此，通用術語聚合物涵蓋術語均聚物，其通常用於指代由僅一種類型之單體製備之聚合物；及術語互聚物，其通常用於指代由至少兩種類型之單體製備之聚合物。其亦涵蓋共聚物之所有形式，例如無規、嵌段等。如本文所用，「互聚物」係指在其中聚合至少兩種單體的聚合物且包含例如共聚物、三元共聚物及四元共聚物。
術語「乙烯/α-烯烴聚合物」及「丙烯/α-烯烴聚合物」指示如上文所述，分別由乙烯或丙烯及一或多種其他可聚合α-烯烴單體聚合製備之共聚物。應注意，儘管聚合物通常稱為「由」一或多種特定單體「製成」，「基於」特定單體或單體類型，「含有」特定單體含量或其類似者，但在此情形下，術語「單體」應理解為指代特定單體之聚合遺留物且不指代未聚合物質。一般而言，本文中之聚合物係指基於為相應單體之聚合形式之「單元」。
如本文所用，「α-烯烴(alpha-olefin/α-olefin)」係指具有化學式CxH2x之烯烴(olefin/alkene)，其藉由在主位或α位置處具有雙鍵來區分。如本文所用，α-烯烴包含(但不限於)乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十二烯及其類似者。
如本文所用，術語「乙烯/α-烯烴互聚物」及「乙烯/α-烯烴多嵌段互聚物」係指包括聚合乙烯單體及至少一種 α-烯烴之互聚物。
「摻合物」、「聚合物摻合物」及類似術語為兩種或多於兩種聚合物之組合物。此類摻合物可為可混溶的或可為不可混溶的。此類摻合物可為或可不為相分離的。如由透射電子光譜法、光散射、x射線散射及本領域中已知的任何其他方法所測定，此類摻合物可含有或可不含一或多種域組態。
「衍生自乙烯之單元」、「乙烯含量」及類似術語意謂由乙烯單體之聚合形成的聚合物之單元。「衍生自α-烯烴之單元」、「α-烯烴(alpha-olefin/α-olefin)含量」及類似術語意謂由特定α-烯烴單體之聚合形成的聚合物之單元。「衍生自丙烯之單元」、「丙烯含量」及類似術語意謂由丙烯單體之聚合形成的聚合物之單元。
「丙烯類聚合物」及類似術語意謂包括大部分重量百分比之聚合丙烯單體(亦稱為衍生自丙烯之單元)(以可聚合單體之總量計)，且視情況包括以便於形成丙烯類互聚物的至少一種與丙烯不同之聚合共聚單體(諸如選自C2及C4-10 α-烯烴中之至少一者)的聚合物。舉例而言，當丙烯類聚合物為共聚物時，以共聚物之總重量計，丙烯含量超過50wt%。
「乙烯類聚合物」及類似術語意謂包括大部分重量百分比之聚合乙烯單體(亦稱為衍生自乙烯之單元)(以可聚合單體之總重量計)，且視情況可包括以便於形成乙烯類互聚物的至少一種與乙烯不同之聚合共聚單體(諸如選自C3-10 α-烯烴中之至少一者)的聚合物。舉例而言，當乙烯類聚合物為共聚物時，以共聚物之總重量計，乙烯之量超過50wt%。
術語「聚乙烯」包含乙烯均聚物及乙烯與一種或 多種C3-8 α-烯烴之共聚物，其中乙烯占至少50莫耳百分比。術語「聚丙烯」包含丙烯均聚物，諸如等規聚丙烯、非規聚丙烯、間規聚丙烯；及丙烯與一或多種C2及C4-8 α-烯烴之共聚物，其中丙烯占至少50莫耳百分比。
術語「結晶」係指如藉由差示掃描熱量測定(DSC)或等效技術所測定，聚合物或聚合物嵌段具有一階轉變或結晶熔點(Tm)。所述術語可與術語「半結晶」互換使用。
術語「可結晶」係指單體可聚合以使得所得聚合物為結晶聚合物。結晶乙烯聚合物之密度通常為(但不限於)0.89g/cc至0.97g/cc，且其熔點為75℃至140℃。結晶丙烯聚合物之密度可為(但不限於)0.88g/cc至0.91g/cc，且其熔點為100℃至170℃。
術語「非晶」係指如藉由差示掃描熱量測定(DSC)或等效技術所測定，聚合物缺乏結晶熔點。
「等規」定義為如藉由13C-NMR分析所測定，聚合物重複單元具有至少70%等規五單元組。「高度等規」定義為聚合物具有至少90%等規五單元組。
熱塑性聚烯烴彈性體(TPE)
組合物可包含40wt%至95wt%(例如，45wt%至95wt%、50wt%至95wt%、70wt%至95wt%、70wt%至90wt%及/或75wt%至85wt%)之熱塑性聚烯烴彈性體(TPE)組分。在某些實施例中，TPE組分為組合物提供韌度。在某些實施例中，TPE組分為聚烯烴(PO)，其(1)具有彈性體之特性，亦即，拉伸超過其原始長度且當釋放時大體上縮回至其原始長度之能力，及(2)可類似於熱塑性材料加以處理， 亦即當暴露於熱量時軟化且當冷卻至室溫時大體上恢復至其原始條件。
適合TPE之非限制性實例包含苯乙烯類嵌段共聚物(例如SEBS嵌段共聚物)、乙烯/α-烯烴(亦即乙烯類)互聚物(例如，ENGAGETM及AFFINITYTM塑性體及彈性體)、乙烯/α-烯烴多嵌段互聚物(OBC)(例如，INFUSETM)、丙烯類烯烴嵌段共聚物(例如，INTUNETM)及丙烯/α-烯烴(亦即丙烯類)互聚物(例如，VERSIFYTM塑性體及彈性體)。
在本發明組合物之例示性實施例中，TPE組分包含丙烯/α-烯烴共聚物，諸如購自陶氏化學公司(Dow Chemical Company)之VERSIFYTM塑性體及彈性體及購自埃克森美孚化工公司(ExxonMobil Chemical Company)之VISTAMAXXTM塑性體及彈性體。
在某些實施例中，丙烯/α-烯烴共聚物之特徵為包括(A)60重量百分比與低於100重量百分比之間(例如，80重量百分比與99重量百分比之間及/或85重量百分比與99重量百分比之間)的衍生自丙烯之單元，及(B)大於0重量百分比與40重量百分比之間(例如，1重量百分比與20重量百分比之間、4重量百分比與16重量百分比之間及/或4重量百分比與15重量百分比之間)的衍生自乙烯及/或C4-30 α-烯烴中之至少一者的單元。適合C4-30 α-烯烴包含(但不限於)異丁烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯、1-十八烯、1-二十烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4,6-二甲基-1-庚烯及乙烯基環已烷。在某些實施例中，丙烯/α-烯烴 共聚物為丙烯-乙烯共聚物。
例示性丙烯/α-烯烴共聚物包含(但不限於)WO 2009/067337 A1中所揭示之共聚物，其以全文引用之方式併入本文中。例示性丙烯/α-烯烴共聚物亦包含(但不限於)WO 2006/069205 A1中所揭示之共聚物，其以全文引用之方式併入本文中。本發明之丙烯/α-烯烴共聚物係藉由本領域中熟習此項技術者已知的方法，包含WO 2009/067337 A1及WO 2006/069205 A1中所述之方法來製得。例示性丙烯/α-烯烴共聚物可藉由本領域中之技術中的手段，例如藉由使用單一位點催化劑或齊格勒納塔催化劑(Ziegler Natta catalyst)來形成。
根據230℃/2.16Kg下之ASTM D792，丙烯/α-烯烴共聚物之密度可為0.850g/cc至0.900g/cc(例如0.850g/cc至0.895g/cc、0.850g/cc至0.890g/cc及/或0.870g/cc至0.890g/cc)。根據230℃/2.16Kg下之ASTM D-1238所量測，丙烯/α-烯烴共聚物之熔體流動速率可在每10分鐘0.1公克至每10分鐘500公克(g/10min)(例如，0.1g/10min至100g/10min、0.1g/10min至75g/10min及/或0.1g/10min至50g/10min)範圍內。根據ASTM D2240，丙烯/α-烯烴共聚物之肖氏A級硬度可為50至150(例如，60至120及/或70至100)。丙烯/α-烯烴共聚物之玻璃轉變溫度(DSC拐點)可為-15℃至-50℃。根據ASTM D638，丙烯/α-烯烴共聚物之極限拉伸強度可為300psi至3000psi(例如，350psi至2800psi及/或400psi至2500psi)。根據ASTM D790(1%正割)，丙烯/α-烯烴共聚物之撓曲模數可為1至100kpsi(例如，1kpsi 至75kpsi及/或1kpsi至65kpsi)。丙烯/α-烯烴共聚物之熔融溫度(如例如藉由美國專利第6,566,446號中所述之DSC程序量測的DSC Tm峰)可為50℃至130℃。丙烯/α-烯烴共聚物之其他參數(例如，結晶度、熔解熱、分子量、黏度、分子量分佈等)可為已知的或由本領域中一般技術者測定。
在某些實施例中，丙烯/α-烯烴共聚物之其他特徵在於每1000個總碳原子含有平均至少0.001、較佳平均至少0.005且更佳平均至少0.01個長鏈分支。丙烯/α-烯烴共聚物中之長鏈分支之最大數量並非至關重要的，但其每1000個總碳原子通常不超過3個長鏈分支。如本文所用，術語「長鏈分支」係指大於由將共聚單體併入至聚合物主鏈中而產生之鏈長的鏈長。此外，術語「長鏈分支」係指超過短鏈分支至少一個碳之鏈長，且如本文所用，「短鏈分支」係指小於共聚單體中之碳原子之數目的兩個碳原子之鏈長。舉例而言，丙烯/1-辛烯互聚物的主鏈具有長度為至少七(7)個碳的長鏈分支，但此等主鏈亦具有長度僅為六(6)個碳的短鏈分支。
丙烯/α-烯烴共聚物之其他特徵在於具有大體上等規丙烯序列。「大體上等規丙烯序列」意謂藉由13C NMR量測，所述序列之等規三單元組(mm)大於0.85；在替代方案中，大於0.90；在另一替代方案中，大於0.92；且在另一替代方案中，大於0.93。等規三單元組在本領域中為熟知的且描述於例如美國專利第5,504,172號及國際公開案第WO 00/01745號中，其係指藉由13C NMR光譜測定，關於共聚物分子鏈中之三單元組單元的等規序列。
在某些實施例中，丙烯/α-烯烴共聚物之分子量分 佈(MWD)為4或低於4；3.5或低於3.5；3.0或低於3.0；或1.8至3.0，所述分子量分佈(MWD)定義為重量平均分子量除以數目平均分子量(Mw/Mn)。
用於本發明組合物之實踐中的其他TPE聚合物包含例如(但不限於)熱塑性胺基甲酸酯(TPU)、乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物(例如，Elvax 40L-03(40% VA，3MI)(杜邦(DuPont)))、乙烯/丙烯酸乙酯(EEA)共聚物(例如，AMPLIFYTM)及乙烯丙烯酸(EAA)共聚物(例如，PRIMACORTM)(陶氏化學公司)、聚氯乙烯(PVC)、環氧樹脂、苯乙烯丙烯腈(SAN)橡膠及Noryl®改性PPE樹脂(聚苯醚(PPO)與聚苯乙烯(PS)之非晶形摻合物，SABIC)及其他。烯烴彈性體亦適用，其包含(例如)極低密度聚乙烯(VLDPE)(例如，FLEXOMERTM乙烯/1-己烯聚乙烯，陶氏化學公司)、均勻支化、線性乙烯/α-烯烴共聚物(例如TAFMERTM，三井石油化工有限公司(Mitsui Petrochemicals Company Limited)及EXACTTM，DEXPlastomers)及均勻支化、大體上線性乙烯/α-烯烴聚合物(例如，AFFINITYTM乙烯-辛烯塑性體(例如，EG8200(PE))及ENGAGETM聚烯烴彈性體，陶氏化學公司)。大體上直鏈乙烯共聚物較完整地描述於美國專利第5,272,236號、第5,278,272號及第5,986,028號中。用於本發明中之其他烯烴互聚物包含非均勻支化乙烯類互聚物，其包含(但不限於)線性中密度聚乙烯(LMDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)及超低密度聚乙烯(ULDPE)。商用聚合物包含DOWLEXTM聚合物、ATTANETM聚合物、FLEXOMERTM、HPDE 3364及HPDE 8007聚合物(陶氏化學 公司)、ESCORENETM及EXCEEDTM聚合物(埃克森美孚化工)。適合TPU之非限制性實例包含PELLETHANETM彈性體(路博潤公司(Lubrizol Corp.)(例如，TPU 2103-90A)、ESTANETM、TECOFLEXTM、CARBOTHANETM、TECOPHILICTM、TECOPLASTTM及TECOTHANETM(諾譽(Noveon))、ELASTOLLANTM等(巴斯夫(BASF))及購自拜耳(Bayer)、亨斯邁(Huntsman)、路博潤公司及麥金莎(Merquinsa)之商用TPU。
在某些實施例中，TPE組分包含0wt%至40wt%之苯乙烯類嵌段共聚物，諸如聚苯乙烯-嵌段-聚(乙烯-共-丁烯)-嵌段-聚苯乙烯(SEBS)三嵌段熱塑性彈性體。一般而言，適用於本發明之苯乙烯類嵌段共聚物包含至少兩個單烯基芳烴嵌段，較佳兩個聚苯乙烯嵌段，其由飽和共軛二烯之嵌段，較佳飽和聚丁二烯嵌段分隔開。較佳的苯乙烯類嵌段共聚物具有線性結構，但在一些實施例中，支化或徑向聚合物或官能化嵌段共聚物製得適用化合物。若苯乙烯類嵌段共聚物具有線性結構，則共聚物之總平均分子量數較佳為30,000至250,000。所述嵌段共聚物之平均聚苯乙烯含量通常為共聚物之6wt%至65wt%，更通常為10wt%至40wt%。
苯乙烯類嵌段共聚物可藉由任何熟知的離子嵌段聚合或共聚程序產生，所述程序包含如例如美國專利第3,251,905號、第3,390,207號、第3,598,887號及第4,219,627號中所示之熟知的單體連續加成技術、單體遞增加成技術或偶合技術，全部專利均以引用之方式併入本文中。如嵌段共聚物領域中所熟知，可藉由利用共聚反應度率方面之差異共 聚共軛二烯與乙烯基芳族烴單體之混合物而將梯度共聚物嵌段併入多嵌段共聚物中。多個專利描述含有梯度共聚物嵌段之多嵌段共聚物的製備，其包含美國專利第3,251,905號、第3,265,765號、第3,639,521號及第4,208,356號，所述專利之揭示內容以引用之方式併入本文中。適用於本發明的苯乙烯類嵌段共聚物之實例描述於EP0712892、WO 2004/041538、美國專利第6,582,829號、第4,789,699號、第5,093,422號與第5,332,613號及US 2004/0087235、2004/0122408、2004/0122409及2006/0211819中。適合苯乙烯類嵌段共聚物之非限制性實例包含苯乙烯/丁二烯(SB)共聚物、苯乙烯/乙烯/丁二烯/苯乙烯(SEBS)三元共聚物、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(SBS)三元共聚物、氫化SBS或SEBS、苯乙烯/異戊二烯(SI)及苯乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯(SEPS)三元共聚物。苯乙烯類嵌段共聚物之商業來源包含科騰聚合物(Kraton Polymers)(SEBS G1643M、G1651ES)、旭化成化學株式會社(Asahi Kasei Chemicals Corporation)及可樂麗美國公司(Kuraray America)。
可包含於TPE組分中之替代性聚合物包含(但不限於)聚丁二烯、聚(苯乙烯-丁二烯)、聚(丙烯腈二烯)橡膠與飽和橡膠、由氫化丁二烯獲得之二烯橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、聚丙烯酸丁酯橡膠及乙烯/α-烯烴共聚物橡膠，其中α-烯烴為具有3至20個碳原子之α-烯烴，諸如丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十二烯及其類似者。
碳纖維組分
組合物包含5wt%至60wt%(例如5wt%至40wt%、5wt%至30wt%、10wt%至30wt%及/或15wt%至25wt%)之碳纖維組分。在例示性實施例中，碳纖維組分包括衍生自再循環廢料之短切碳纖維。短切碳纖維可藉由本領域之一般技術者已知的任何方法或手段製造。在非限制性例示性實施例中，短切碳纖維係由聚丙烯腈(PAN)前驅體經由在約200℃至300℃下氧化、在約1200℃至1400℃下碳化、表面處理、上漿、捲繞為連續碳纖維束且分割成短切碳纖維而製造。在其他例示性實施例中，短切碳纖維係藉由由連續碳纖維製造織物且在模製方法中使用所述織物，之後切割邊緣下料(edge trim)且使用其作為短切纖維之來源而產生。
在某些實施例中，在任何加工(例如模製)之前，短切碳纖維之纖維長度為6mm至12mm。在某些實施例中，碳纖維組分由短碳纖維及長碳纖維構成。在某些實施例中，短切碳纖維之長絲直徑在5微米與15微米之間。在某些實施例中，根據ISO 10119，短切碳纖維之密度為0.170g/cc至0.185g/cc(例如，0.175g/cc至0.181g/cc)。在某些實施例中，根據ISO 10618，短切碳纖維之拉伸強度為1000MPa至6000MPa(例如，3500MPa至5500MPa、4000MPa至5000MPa及/或4000MPa至4500MPa)。在某些實施例中，根據ISO 10618，短切碳纖維之拉伸模數為100GPa至500GPa(例如，200GPa至300GPa、210GPa至280GPa及/或220GPa至250GPa)。在某些實施例中，根據ISO 10618，短切碳纖維之斷裂伸長率為1%至3%(例如，1.5%至2.1%、1.6%至2% 及/或1.7%至1.9%)。在某些實施例中，根據ISO 10119，短切碳纖維之容積密度為300g/l至600g/l。
短切碳纖維可塗佈有多種漿料。供用於本發明之短切碳纖維的例示性漿料包含聚胺基甲酸酯類乳液、環氧基類乳液、苯氧基類乳液、環氧基及苯氧基類乳液、芳族聚合物類乳液、甘油類乳液、烴類乳液、聚醯胺類乳液及/或其組合。在某些實施例中，短切碳纖維之漿料含量為0.5wt%至10wt%(例如，1wt%至5wt%)。
在某些實施例中，碳纖維組分包括可購自例如西格里集團(SGL Group)(例如，SIGRAFIL®碳纖維)、DowAksa、東麗(Toray)(例如，TORAYCATM碳纖維)等。
組合物
本發明之組合物可進一步包含均聚物聚丙烯、聚丙烯無規共聚物、乙烯/C4-8 α-烯烴塑性體及/或聚苯乙烯-嵌段-聚(乙烯-共-丁烯)-嵌段-聚苯乙烯(SEBS)三嵌段熱塑性彈性體。
本發明組合物可用於使用已知製程製備製品。舉例而言，可使用任何擠壓、壓延、吹塑、擠塑、射出模製或熱成型製程將組合物製成部件、片材或其他製品。可將預混後的組合物之組分饋入至製程中，或可將組分直接饋入至製程設備，諸如轉換擠壓機中，以使得在其中形成組合物。在對製品進行製造之前，可使組合物與另一聚合物摻合。可藉由各種習知技術中之任一者進行所述摻合，其中之一者為使組合物之丸粒與另一聚合物之丸粒乾摻合。
本發明組合物可視情況包含一或多種添加劑及/ 或填充劑。添加劑及/或填充劑之非限制性實例包含塑化劑、熱穩定劑、光穩定劑(例如UV光穩定劑及吸收劑)、抗氧化劑、助滑劑、加工助劑(process aid)、光學增亮劑、抗靜電劑、潤滑劑、催化劑、流變改質劑、殺生物劑、腐蝕抑制劑、脫水劑、有機溶劑、著色劑(例如，顏料及染料)、表面活性劑、脫模添加劑、礦物油、抗結塊劑、成核劑、阻燃劑、補強填充劑(例如，玻璃、纖維、抗刮擦添加劑、滑石、碳酸鈣、雲母、玻璃纖維、晶鬚等)、加工助劑(processing aid)、金屬纖維、硼纖維、陶瓷纖維、聚合纖維、高嶺土、玻璃、陶瓷、碳/聚合微球體、二氧化矽、雲母、碳纖維、黏土、大麻纖維、天然纖維、碳黑及其組合。
本發明組合物可視情況藉由例如接枝、氫化、氮烯插入反應或其他官能化反應，使用相容劑，諸如本領域中熟習此項技術者已知的相容劑來改性。例示性相容劑包含(但不限於)經順丁烯二酸酐接枝之聚烯烴。
在某些實施例中，本發明組合物包括1000MPa至6000MPa(例如，1500MPa至5500MPa、2000MPa至5000MPa、2500MPa至4500MPa、3000MPa至4000MPa等)之撓曲模數(ISO 178)。在某些實施例中，本發明組合物包括大於3000MPa(例如，大於3500MPa及/或大於3600MPa)之撓曲模數(ISO 178)。
在某些實施例中，本發明組合物包括5kJ/m2至35kJ/m2(例如，10kJ/m2至30kJ/m2、15kJ/m2至25kJ/m2或17kJ/m2至20kJ/m2)之夏比衝擊強度(Charpy impact strength)(ISO 179-1)。在某些實施例中，本發明組合物包括 大於10kJ/m2(例如，大於15kJ/m2、大於16kJ/m2、大於17kJ/m2、大於18kJ/m2或大於19kJ/m2)之夏比衝擊強度(ISO 179-1)。
在某些實施例中，本發明組合物包括10MPa至50MPa(例如，10MPa至40MPa、10MPa至35MPa、15MPa至30MPa、20MPa至30MPa、20MPa至25MPa等)之屈服應力(ISO 178)。
在某些實施例中，本發明組合物包括1%至15%(例如，1%至10%、2%至8%、2%至5%等)之屈服應變(ISO 178)。
在某些實施例中，本發明組合物包括1MPa至20MPa(例如，1MPa至15MPa、3MPa至10MPa、4MPa至10MPa、4MPa至8MPa等)之斷裂應力(ISO 178)。
在某些實施例中，本發明組合物包括10Mpa至70MPa(例如，15MPa至65MPa、20MPa至60MPa、20MPa至55MPa、20MPa至50MPa等)之斷裂應變(ISO 178)。
本發明組合物可具有關於撓曲模數、夏比衝擊強度、屈服應力、屈服應變、斷裂應力及斷裂應變之上述特性中之一者、一些或全部。
實例
密度係根據ASTM D792或ISO 1183量測。結果以公克(g)每立方公分或g/cc為單位進行報導。
熔融流動指數係根據190℃，2.16kg下之ASTM D1238或ISO 1133量測。結果以公克/10分鐘為單位進行報導。
熔體流動速率係根據230℃，2.16kg下之ASTM D1238或ISO 1133量測。結果以公克/10分鐘為單位進行報導。
夏比衝擊測試：抗衝擊效能係使用擺錘式衝擊測試儀Zwick 5102來量測。首先將樣品切割成合適樣品、進行切口且冷卻24小時(針對小於23℃之溫度)。根據ISO 179-1標準進行測試。
撓曲模數：撓曲模數係使用Zwick Z010測定且根據ISO 178標準進行。
拉伸特性：拉伸特性(包含屈服應力、屈服應變、斷裂應力及斷裂應變)係根據ISO 178量測。
如本文所用，熔融溫度，或「Tm」(亦稱為與所繪製之DSC曲線的形狀相關之熔融峰)通常係藉由差示掃描熱量測定(DSC)技術量測，其用於量測如USP 5,783,638中所述之聚烯烴的熔點或峰，其中Tm為在10℃/min之勻變速率下獲得的第二熱熔融溫度且Tm為最大峰。由第二加熱曲線報導熔解熱(Hf)(以焦耳/公克(J/g)為單位進行量測)及峰值熔融溫度。峰值結晶溫度係由冷卻曲線測定。除在結晶峰之高溫側上繪製切線外，結晶溫度Tc係由如上所述之DSC冷卻曲線測定。此切線與基線相交之處為結晶之外推起始點(Tc)。應注意，許多包括兩種或多於兩種聚烯烴的摻合物將具有超過一個熔點或峰，且許多個別聚烯烴將僅包括一個熔點或峰。
在本發明之實例中主要使用以下材料：
PP：具有包含以下之特性的聚丙烯均聚物：密度為0.900g/cc(ISO 1183)、熔體流動速率為50.0公克/10分鐘(230℃，2.16kg下之ISO 1133)且撓曲模數為1800MPa(ISO 178)(可以H734-52RNA聚丙烯獲自布拉斯科(Braskem))。
TPE：具有包含以下之特性的丙烯-乙烯共聚物：密度為0.888g/cc(ASTM D792)、熔體流動速率為2公克/10分鐘(190℃，2.16kg下之ASTM D1238)且撓曲模數為57KPsi(ASTM D790)(可以VERSIFYTM 2000獲自陶氏化學公司)。
AC1101：經環氧基及苯氧基類乳液上漿之短切碳纖維(長度為6mm)，其具有包含以下之特性：密度為1.76g/cc(ISO 10119)且拉伸模數為240GPa(ISO 10618)(可以AC1101獲自DowAska)。
基於此等材料，針對如表1中所見之本發明之本發明實例及比較實例製備調配物。表1中之全部配方均在具有單一混合螺桿(46mm L/D)之布斯混配機(Buss Compounder)MDK/E 46上進行混配。隨後使用射出模製Boy 55E(Injection Molding Boy 55E)(BOY Machines公司)將化合物射出模製為狗骨形以用於機械特性測試。機械特性測試結果亦提供於表1中。
如所見，當對本發明實例1與比較實例A至比較 實例C進行比較時，本發明實例1出人意料地且意外地顯示，碳纖維與熱塑性聚烯烴彈性體之組合使得組合物具有相當高之硬度同時維持高夏比衝擊強度。本發明實例1亦出人意料地顯示，與比較實例相反，某些拉伸特性並未受到損害。此等結果為出人意料的且意外的，因為由於碳纖維極具脆性且在混配或射出模製成部件之後分解成小型纖維，因此本領域之一般技術者將假定向組合物中添加碳纖維將對組合物之硬度及韌度產生不利影響。
此外，預期使用丙烯/α-烯烴共聚物會降低光澤外觀且改良耐磨損性。
特別期望的是，本發明不限於本文中所含有之實施例及說明，而是包含彼等實施例之修改形式，所述修改形式包含如處於以下申請專利範圍的範疇內的實施例之部分及不同實施例之要素的組合。

Claims (6)

  1. 一種組合物，其包括：(A)40wt%至95wt%之熱塑性聚烯烴彈性體；及(B)5wt%至60wt%之碳纖維組分，其中所述碳纖維組分包括經環氧基及苯氧基類乳液上漿之短切碳纖維。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的組合物，其中所述熱塑性聚烯烴彈性體為丙烯/α-烯烴共聚物。
  3. 如前述申請專利範圍中任一項所述的組合物，其中所述熱塑性聚烯烴彈性體為丙烯-乙烯共聚物。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項所述的組合物，其中所述熱塑性聚烯烴彈性體為丙烯-乙烯共聚物，如藉由ASTM D792所量測，其密度為0.870g/cc至0.900g/cc且如藉由230℃/2.16kg下之ASTM D1238所量測，熔體流動速率為0.1公克/10分鐘至50公克/10分鐘。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項所述的組合物，其進一步包括大於3000MPa之撓曲模數。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項所述的組合物，其進一步包括大於10kJ/m2之夏比衝擊強度。
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