專利名稱：：纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明大體上涉及由纖維增強(qiáng)的聚丙烯組合物制備的車身板和相似物以及此類板材的制造方法。本發(fā)明還涉及由纖維增強(qiáng)的聚丙烯組合物制備的板材的模塑。
背景技術(shù)：
：在汽車部件如車身板等的模塑中，已經(jīng)使用各種材料釆用注射模塑、熱成形和結(jié)構(gòu)化模塑復(fù)合物(SMC)方法。在汽車工業(yè)中一直試圖制造更大的模塑塑料部件，尤其是在外車身板范圍內(nèi)更是如此。如普遍領(lǐng)會(huì)的那樣，塑料部件具有輕質(zhì)、耐腐蝕和較低成本的優(yōu)點(diǎn)。聚烯烴在工程應(yīng)用中具有受限的應(yīng)用，這歸因于韌性和剛性之間的折衷。例如，聚乙烯普遍認(rèn)為是較韌性的，但是剛性低。聚丙烯通常顯示相反的傾向，即較剛性，但是韌性低。已經(jīng)介紹了解決韌性問題的一些熟知的聚丙烯組合物。例如，已知的是通過添加橡膠顆粒(或反應(yīng)器內(nèi)添加產(chǎn)生抗沖共聚物，或通過反應(yīng)器后共混進(jìn)行添加)來增加聚丙烯的韌性。然而，雖然改進(jìn)了韌性，但是使用這種途徑顯著降低了剛性。熱塑性樹脂的注射模塑已用于許多小型制品。雖然已經(jīng)制造了一些較大制品，但是這些部件不用作結(jié)構(gòu)目的。例如，已經(jīng)通過注射才莫塑制造翼子板和門。如可以領(lǐng)會(huì)的那樣，翼子板和門不是承載的，具有很少的結(jié)構(gòu)完整性并且必須附貼于車身的框架。此外，外表面必須涂漆或與聚合物表層一同進(jìn)行模塑，因?yàn)楸砻嫒毕菔枪逃械?。樹脂傳遞模塑(RTM)已經(jīng)用來制造某些外部車體部件。在這一方法中，將玻璃或石墨預(yù)形成物置于模具中并且將液體熱固性樹脂注入到該模具中。該熱固性樹脂固結(jié)并形成該部件的主體。此類部件通常要求結(jié)構(gòu)支撐并且具有較差的表面光潔度。對(duì)由RTM制造的部件通常加以涂漆，因?yàn)椴荒菢拥脑挶砻婀鉂嵍炔涣钊藵M意。用短切纖維填充的熱固性聚酯已被壓縮模塑成較大的片材或板材。盡管為了制造具有高質(zhì)量表面光潔度的板材付出了許多嘗試，但是所獲得的表面光潔度仍不特別好。玻璃增強(qiáng)的聚丙烯組合物已經(jīng)被介紹用來改進(jìn)剛性。然而，玻璃纖維具有在典型的注塑設(shè)備中斷裂的傾向，導(dǎo)致降低的韌性和剛性。此外，玻璃增強(qiáng)的制品具有在注射模塑之后翹曲的傾向。采用玻璃纖維的熱塑性樹脂已經(jīng)以片材形式擠出。玻璃纖維還以熱塑性樹脂片材形式用作層壓件。然后可以將該片材壓縮模塑成特定的形狀。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以領(lǐng)會(huì)的那樣，壓縮模塑具有某些限制，因?yàn)閴嚎s模塑部件不能深拉并因此必須具有較淺的構(gòu)型。此外，這樣的部件不特別強(qiáng)并且當(dāng)用于制備車身板時(shí)要求結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料。此外，玻璃填充的樹脂的表面光潔度通常是差的。汽車工業(yè)通常要求所有消費(fèi)者可見的表面具有"A級(jí)"表面質(zhì)量。至少，此類表面必須是光滑、光澤且耐候的。由玻璃填充的組合物制成的元件通常要求大規(guī)模的表面處理并涂覆可固化涂料以提供具有可接受質(zhì)量和外觀的表面。要求制備此類表面的步驟可能是昂貴和耗時(shí)的并且可能影響機(jī)械性能。雖然玻璃填充的元件的所模塑的表面質(zhì)量繼續(xù)改善，但是它們的表面中的由于暴露的玻璃纖維、玻璃纖維的可見等引起的缺陷常常發(fā)生。這些表面缺陷可能進(jìn)一步導(dǎo)致施加到此類表面上的涂層產(chǎn)生缺陷。玻璃填充的組合物的表面和施加到該玻璃填充的組合物的表面上的固化涂層中的缺陷可以表示為漆膜爆開、高的長期和短期波掃描值、桔皮表面、光澤變化等。已經(jīng)建議了一些技術(shù)來提供具有可接受外觀和質(zhì)量的表面。例如，薄、預(yù)成形漆膜的重疊注塑(overmolding)可以提供所需的A級(jí)表面。然而，這種重疊注塑通常只適用于能夠提供不要求任何二次表面處理操作的原始模塑表面的那些組合物。雖然所模塑的表面質(zhì)量已經(jīng)改善，但是構(gòu)成部件的所模塑表面仍要求打磨，尤其是在邊緣要求打磨，接著在涂漆之前密封和打底。模內(nèi)涂覆可以回避這些操作，但卻以大大增加的循環(huán)時(shí)間和成本為代價(jià)。這些方法使用可以涂覆到部件表面的昂貴的油漆體系，與此同時(shí)再次稍微打開該模具，然后封閉以使涂料分布和固化。作為使用玻璃纖維的替代方案，改進(jìn)聚烯烴性能的另一種已知的方法是有機(jī)纖維增強(qiáng)。例如，在EP專利申請(qǐng)?zhí)?397881中，公開了通過將100重量份聚丙烯樹脂和10-100重量份聚酯纖維熔融混合然后將所得的混合物模塑而制備的組合物，該聚酯纖維具有i-io旦尼爾的纖維直徑、0.5-50mm的纖維長度和5-13g/d的纖維強(qiáng)度。此外，Gray,Jr.等人的美國專利號(hào)3，639，424公開了一種組合物，其包括聚合物(如聚丙烯)和均勻分散在其中的占該組合物重量的至少大約10%的短纖長度纖維，該纖維是人造聚合物，如聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)(PET)或聚(1,4-亞環(huán)己基二亞甲基對(duì)苯二甲酸酯)。纖維增強(qiáng)的聚丙烯組合物還在PCT公開物WO02/053629中被公開。更具體地說，WO02/053629公開了一種聚合物配混物，其包含在熔體加工過程中具有高流動(dòng)性的熱塑性基體和長度為O.1mm-50mm的聚合物纖維。該聚合物配混物包含O，5wt。/。-10wt。/。潤滑劑。有機(jī)纖維增強(qiáng)的聚丙烯組合物的各種改性也是已知的。例如，被馬來酸酐或丙烯酸改性的聚蜂烴已經(jīng)用作基體組分來改進(jìn)合成有機(jī)纖維和聚烯烴之間的界面強(qiáng)度，其被認(rèn)為增強(qiáng)了由其制得的模塑制品的機(jī)喊性能。其它背景參考文獻(xiàn)包括PCT公開物W090/05164;EP專利申請(qǐng)0669372;Kadowaki等人的美國專利號(hào)6，395，342;EP專利申請(qǐng)1075918;Yasukawa等人的美國專利號(hào)5，145，891，Yasukawa等人的美國專利號(hào)5，145，892;和EP專利0232522，它們的全部公開內(nèi)容在此引入作為參考。Cadus等人的美國專利號(hào)3，304，282公開了玻璃纖維增強(qiáng)的高分子量熱塑性塑料的制備方法，其中將該塑料樹脂供給擠出機(jī)或連續(xù)捏合機(jī)，將環(huán)形玻璃纖維引入熔體中并在其中破碎，以及將該混合物均化和通過模頭排出。將玻璃纖維以環(huán)形粗紗形式供給擠出機(jī)進(jìn)料斗下游的注射口或排氣口。Sargent的美國專利號(hào)5，401，154公開了制造纖維增強(qiáng)的熱塑性材料以及由該材料形成部件的設(shè)備。該設(shè)備包括擠出機(jī)，后者具有第一進(jìn)料口、位于該第一進(jìn)料口下游的第二進(jìn)料口，和出口。在該配混擠出機(jī)的第一進(jìn)料口供給熱塑性樹脂材料，在第二進(jìn)料口供給第一纖維增強(qiáng)材料，該擠出機(jī)在擠出機(jī)出口排出熔融的無規(guī)纖維增強(qiáng)的熱塑性材料。該纖維增強(qiáng)材料可以包括由許多單絲纖維形成的連續(xù)纖維束。公開的纖維類型包括玻璃、碳、石墨和Kevlar。Schlarb等人的美國專利號(hào)5，595，696公開了纖維復(fù)合塑料及其制備方法并且尤其涉及包含連續(xù)纖維和塑料基體的復(fù)合材料。纖維類型包括玻璃、碳和天然纖維，并且可以以切短纖維或連續(xù)纖維形式供給擠出機(jī)。在樹脂進(jìn)料斗的下游將所述連續(xù)纖維供給擠出機(jī)。Kadowaki等人的美國專利號(hào)6，395，342公開了制備合成有機(jī)纖維增強(qiáng)的聚烯爛的粒料的浸漬方法。該方法包括以下步驟在比聚烯烴熔點(diǎn)高出40。C或更多至低于合成有機(jī)纖維的熔點(diǎn)的溫度下將該聚烯烴加熱以形成熔融聚烯烴；在6秒內(nèi)讓包含該合成有機(jī)纖維的增強(qiáng)用纖維連續(xù)地穿過該熔融聚烯烴以形成聚烯烴浸漬的纖維；和將該聚烯烴浸漬的纖維切割成粒料。有機(jī)纖維類型包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二曱酸丁二醇酯、聚酰胺6和聚酰胺66。Scheuring等人的美國專利號(hào)6，419，864公開了通過在雙螺桿擠出機(jī)中混合聚合物、添加劑、填料和纖維而制備填充、改性和纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料的方法。在位于聚合物樹脂進(jìn)料斗下游的纖維進(jìn)料區(qū)將連續(xù)纖維粗紗供給該雙螺桿擠出機(jī)。公開的纖維類型包括玻璃和碳。2005年12月23日提交的申請(qǐng)序列號(hào)11/318，363指出了將PET纖維不斷地供入配混擠出機(jī)是在聚丙烯(PP)-PET纖維復(fù)合材料的制備過程中遇到的問題。用于將聚合物、填料和添加劑計(jì)量并輸送到擠出配混過程中，同時(shí)在輸送粒料或粉末方面也有效的常規(guī)計(jì)重或振動(dòng)喂料器在輸送短纖維方面不是有效的。在PP-PET纖維復(fù)合材料的制備過程中遇到的另纖維的引入賦予的有利的機(jī)械性能。更具體地說，擠出配混螺桿構(gòu)型可能影響PET纖維在PP基體內(nèi)的分散，并且擠出配混加工條件可能不但影響基體聚合物的機(jī)械性能，而且影響PET纖維的機(jī)械性能。2005年12月23日提交的申請(qǐng)序列號(hào)11/318，363提出了這些問題的解決方案。仍需要具有改進(jìn)的剛性、表面光潔度、耐沖擊性和撓曲^t量特性的復(fù)合材料車身板和此類纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板的制造方法。發(fā)明概述提供了纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板。該車身板包括基材，該基材由包含以下物質(zhì)的組合物模塑制成以該組合物的總重量計(jì)，至少30wt。/。聚丙烯型樹脂，10-60wt。/。有機(jī)纖維，0-40wt。/。無機(jī)填料，和非必要的潤滑劑(通常以O(shè)-O.lwt。/。存在)；該基材具有外表面和內(nèi)表面。在另一個(gè)方面中，還提供了車輛車身板的制造方法。該方法包括將組合物模塑以形成車輛車身板的步驟，該車身板至少具有外表面和內(nèi)表面；其中該組合物包含以該組合物的總重量計(jì)，至少30wt。/。聚丙烯，10-60w"/。有機(jī)纖維，0-40wt。/。無機(jī)填料，和非必要的潤滑劑(通常以0-0.lwt。/。存在)。在又一個(gè)方面中，提供了纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板的制造方法，其包括以下步驟將至少大約25wt。/。熔體流動(dòng)速率為大約20-大約1500g/10分鐘的聚丙烯型樹脂供入雙螺桿擠出機(jī)料斗；通過從一個(gè)或多個(gè)巻軸展開連續(xù)地將大約5w"-大約40wtn/。有機(jī)纖維供入該雙螺桿擠出機(jī)料斗；將大約10wty。-大約60wt。/。無機(jī)填料供入雙螺桿擠出機(jī)；通過該雙螺桿擠出機(jī)擠出該聚丙烯型樹脂、有機(jī)纖維和無機(jī)填料以形成纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料熔體；將該纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料熔體冷卻以形成固態(tài)纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料；將該纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料模塑以形成車輛車身板，該車身板具有外表面和內(nèi)表面。已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，高質(zhì)量復(fù)合材料車身板可以由基本上無潤滑劑的纖維增強(qiáng)的聚丙烯組合物制備，所得板材具有至少300，000psi的撓曲模量并在儀器化(instrumented)沖擊試驗(yàn)過程中顯示延性。尤其令人意外的是能夠使用各種各樣的聚丙烯(包括在沒有纖維的情況下非常脆的一些聚丙烯)作為基體材料制造此類復(fù)合材料車身板。還令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，可以通過連續(xù)地從一個(gè)或多個(gè)巻軸展開進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料斗而將有機(jī)纖維供入該雙螺桿配混擠出機(jī)，然后通過該雙螺桿切短成1/4英寸至1英寸的長度以形成用于制造高質(zhì)量復(fù)合材料車身板的纖維增強(qiáng)的聚丙烯型復(fù)合材料。由本文公開的復(fù)合材料車身板和制備方法以及由此獲得的用途/應(yīng)用產(chǎn)生了許多優(yōu)點(diǎn)。例如，在本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方案中，所公開的聚丙烯纖維復(fù)合材料車身板顯示改進(jìn)的儀器化耐沖擊性。在本公開內(nèi)容的另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所公開的聚丙烯纖維復(fù)合材料車身板顯示改進(jìn)的撓曲模量。在本公開內(nèi)容的另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所公開的聚丙烯纖維復(fù)合材料車身板在儀器化沖擊試驗(yàn)過程中不破裂。在本公開內(nèi)容的又一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所公開的聚丙烯纖維復(fù)合材料車身板在儀器化沖擊試驗(yàn)過程中顯示纖維拔出而不需要潤滑添加劑。在本公開內(nèi)容的又一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所公開的聚丙烯纖維復(fù)合材料車身板與橡膠增韌的聚丙烯相比顯示更高的熱變形溫度。在本/^開內(nèi)容的又一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所乂^開的聚丙烯纖維復(fù)合材料車身板與橡膠增韌的聚丙烯相比顯示更低的流動(dòng)和錯(cuò)流線性熱膨脹系數(shù)。在本公開內(nèi)容的又一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所公開的聚丙烯纖維復(fù)合材料車身板顯示能夠提供A級(jí)表面光潔度。在本公開內(nèi)容的又一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所公開的聚丙烯纖維復(fù)合材料車身板顯示為用作水平車身板(如引擎罩、行李箱蓋和頂板)所需要的必要?jiǎng)傂蕴匦浴８鶕?jù)隨后的詳細(xì)描述，尤其是當(dāng)結(jié)合所附的附圖閱讀時(shí)，所公開利應(yīng)用和/或用途的這些及其它優(yōu)點(diǎn)、特征和屬性將變得顯而易見。附圖簡(jiǎn)述題，對(duì)附圖進(jìn)行參考，其中圖l是示出用來形成汽車車體的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板的前視圖2是示出用來形成汽車車體的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板的后視圖3是纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料汽車引擎罩的頂視圖；圖4是沿著線4-4取得的圖3纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料汽車引擎罩的剖視圖5描繪了本發(fā)明的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料的制造方法的示例性示意圖6描繪了制造本發(fā)明纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料的具有下游進(jìn)料口的雙螺桿擠出機(jī)的示例性示意圖；和圖7描繪了制造本發(fā)明的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料的雙螺桿擠出機(jī)螺桿構(gòu)型的示例性示意圖。發(fā)明詳述現(xiàn)參照?qǐng)D1-7,其中類似的編號(hào)自始至終用.來表示類似的部件。本文公開的是改進(jìn)的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板及其制造方法。本文考慮的那類復(fù)合材料車身板在圖1-4中相對(duì)于車輛10進(jìn)行了一般性描述。參照?qǐng)D1-2，示例性車身板包括三維輪廓的引擎罩12、前翼子板18、外門板20、后翼子板22、行李箱蓋板16、門下圍板24、阻流板28、前側(cè)板26、后側(cè)板27、后面板30和頂板14。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以領(lǐng)會(huì)的那樣，也可以形成其它板材，如內(nèi)部裝飾板、加油口蓋以及外和內(nèi)裝飾模制品。參照?qǐng)D3-4(4是在圖3中線4-4處取得的橫截面)，引擎罩12具有外表面32和內(nèi)表面34，其中每一面在圍緣36處終止。圍緣36可以如所示向下轉(zhuǎn)向，沿著大體垂直的平面切下或設(shè)置有局部圓角。有利地，引擎罩12的外表面32具備A級(jí)外表面，該外表面顯示極高的表面光潔質(zhì)量特性，不含美學(xué)瑕疵和缺陷。如可以領(lǐng)會(huì)和下面將更詳細(xì)說明的那樣，本文描述的其它示例性車身板也可以具備A級(jí)外表面。有利地，本文考慮的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板由包含聚丙烯型基體與有機(jī)纖維和無機(jī)填料的結(jié)合物的組合物模塑制成，其結(jié)合地有利產(chǎn)生具有至少300，000psi的撓曲模量和在儀器化沖擊試驗(yàn)(1Smph，-29。C，25lbs)過程中具有延性的車身板。纖維增強(qiáng)的聚丙烯車身板采用聚丙烯型基體聚合物，該基體聚合物具有有利的高熔體流動(dòng)速率但沒有犧牲耐沖擊性。此外，本文公開的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板在儀器化沖擊試驗(yàn)過程中不破裂。本文考慮的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板同時(shí)具有合乎需要的剛性(如由具有至少300，000psi的撓曲才莫量證明)和韌性(如由在儀器化沖擊試驗(yàn)過程中具有延性證明)。本文考慮的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板具有至少350,000psi、或至少370，000psi、或至少390，000psi、或至少400，000psi或至少450，000psi的撓曲才莫量。仍然更特別地，該纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板具有至少600，000psi或至少800，000psi的撓曲模量。還相信所述纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板的聚丙烯基體和纖維之間的弱界面有助于纖維拔出；并因此可以增強(qiáng)韌性。因此，不必添加改性的聚丙烯來增強(qiáng)纖維和聚丙烯基體之間的粘結(jié)，但是使用改性的聚丙烯對(duì)增強(qiáng)填料如滑石或硅灰石和基體之間的粘結(jié)可能是有利的。此外，在一個(gè)實(shí)施方案中，不必添加潤滑劑來減弱聚丙烯和纖維之間的界面以進(jìn)一步增強(qiáng)纖維拔出。一些實(shí)施方案也不在儀器化落鏢沖擊試驗(yàn)過程中顯示破裂，這產(chǎn)生了進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，即不會(huì)使緊靠著沖擊的人經(jīng)受可能有害的破裂碎片。本文公開的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板由組合物形成，該組合物包括以該組合物的總重量計(jì)至少30wt%聚丙烯作為基體樹脂。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，以該組合物的總重量計(jì)，該聚丙烯以至少30wt%、或至少35wty。、或至少40w"/。、或至少45wt^或至少50wt。/。的量存在；或者以在具有30wt。/。、或35wt%、或40wt。/。、或45wt。/?；?0wt。/。的下限，和75wt。/?；?0wt。/。的上限的范圍內(nèi)的量存在。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚丙烯以至少25wt。/。的量存在。用作本文考慮的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板中使用的基體樹脂的聚丙烯不受特別限制并且通常選自丙烯均聚物、丙烯-乙烯無規(guī)共聚物、丙烯-a-烯經(jīng)無規(guī)共聚物、丙烯嵌段共聚物、丙烯抗沖共聚物和它們的組合。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，聚丙烯是丙烯均聚物。在另一個(gè)特定的實(shí)施方案中，聚丙烯是丙烯抗沖共聚物，以該抗沖共聚物的總重量計(jì)，其包含78-95wt。/。均聚聚丙烯和5-22wt。/。乙烯-丙烯橡膠。在這一實(shí)施方案的一個(gè)特定方面中，該丙烯抗沖共聚物以該抗沖共聚物的總重量計(jì)包含90-95wt。/。均聚聚丙烯和5-10wt。/。乙烯-丙烯橡膠?；w樹脂的聚丙烯可以具有大約20-大約1500g/10rain的熔體流動(dòng)速率。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，聚丙烯基體樹脂的熔體流動(dòng)速率大于10Qg/10min，更尤其大于或等于400g/10min。在又一個(gè)實(shí)施方案中，聚丙烯基體樹脂的熔體流動(dòng)速率為大約1500g/10min。更高的熔體流動(dòng)速率使得可加工性、產(chǎn)出率以及更高的有機(jī)纖維和無機(jī)填料的裝載水平得到改進(jìn)，而不會(huì)不利地影響撓曲模量和耐沖擊性。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，基體聚丙烯以該聚丙烯的總重量計(jì)包含小于O.lwt。/。改性劑。典型的改性劑包括例如，不飽和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、富馬酸或其酯、馬來酸酐、衣康酸酐和它們的衍生物。在另一個(gè)特定的實(shí)施方案中，基體聚丙烯不包含改性劑。在又一個(gè)特定的實(shí)施方案中，聚丙烯型聚合物還包括大約0.lwt。/。至小于大約1Ow"/。被接枝劑改性的聚丙烯型聚合物。所述接枝劑包括但不限于丙烯酸、曱基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、富馬酸或其酯、馬來酸酐、衣康酸酐和它們的組合。所述聚丙烯可以進(jìn)一步包含本領(lǐng)域中通常已知的添加劑，如分散劑、潤滑劑、阻燃劑、抗氧化劑、抗靜電劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、炭黑、成核劑、增塑劑和著色劑如染料或顏料。添加劑(如果存在)在聚丙烯基體中的量以該基體的總重量計(jì)通常為O.lwtl或O.5wt%或2.5wt。/。至7.5wt。/。或10wt。/。。添加劑在加工過程中的擴(kuò)散可以引起一部分添加劑將存在于纖維中。本發(fā)明不受制備基體聚丙烯的任何特定的聚合方法限制，并且本文所述的聚合方法不受任何特定類型的反應(yīng)容器限制。例如，可以使用任何熟知的溶液聚合、淤漿聚合、本體聚合、氣相聚合和其組合的方法制備基體聚丙烯。另外，本發(fā)明不限于制造聚丙烯的任何特定的催化劑，并且可以例如包括齊格勒-納塔或金屬茂催化劑。本文考慮的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板由還通常包括至少10wt。/。有機(jī)纖維的組合物形成，以該組合物的總重量計(jì)。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，以該組合物的總重量計(jì)，該纖維以至少10wt。/。、或至少15wt^或至少20wt。/。的量存在；或者以在具有10wt。/。、或15wt。/?；?0wt。/。的下限，以及50wt。/。、或55wty。、或60wt。/。或70wt。/。的上限的范圍內(nèi)的量存在。在另一個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)纖維以至少5wt。/。到至多40w"的量存在。用作纖維的聚合物不受特別限制并且通常選自聚亞烷基對(duì)苯二曱酸酯、聚亞烷基萘二甲酸酯、聚酰胺、聚烯烴、聚丙烯腈和它們的組合。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，所述纖維包含選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺和丙烯酸類樹酯的聚合物。在另一個(gè)特定的實(shí)施方案中，有機(jī)纖維包括PET。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述纖維是單組分纖維。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述纖維是多組分纖維，其中該纖維由如下方法形成其中從分離的擠出機(jī)中擠出至少兩種聚合物并熔噴或紡絲在一起形成一種纖維。在這一實(shí)施方案的一個(gè)特定的方面中，用于多組分纖維的聚合物基本上是相同的。在這一實(shí)施方案的另一個(gè)特定的方面中，用于多組分纖維的聚合物彼此不同。該多組分纖維的構(gòu)型可以是例如，皮/芯型布置、并列型布置、派型布置、海包島型布置或它們的變體。纖維還可以經(jīng)由取向進(jìn)行拉伸以增強(qiáng)機(jī)械性能，并隨后在升高的溫度但小于晶體熔點(diǎn)的溫度下退火，以降低收縮和改進(jìn)在升高的溫度下的尺寸穩(wěn)定性。和直徑不受特別;制在2個(gè)特定的實(shí)施方案中，纖維具、有i"英寸的長度，或具有在下限為l/8英寸或l/6英寸，上限為l/3英寸或l/2英寸的范圍內(nèi)的長度。在另一個(gè)特定的實(shí)施方案中，纖維的直徑在下限為10iam和上限為lOOinm的范圍內(nèi)。所述纖維可以進(jìn)一步包含本領(lǐng)域中通常已知的添加劑，如分散劑、潤滑劑、阻燃劑、抗氧化劑、抗靜電劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、炭黑、成核劑、增塑劑和著色劑，如染料或顏料。本文考慮的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板中使用的纖維不受任何特定纖維形式限制。例如，所述纖維可以呈連續(xù)長絲紗、部分取向紗或短纖維形式。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述纖維可以是連續(xù)復(fù)絲纖維或連續(xù)單絲纖維。用于本文考慮的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板的組合物任選地包括無機(jī)填料，以該組合物的總重量計(jì)，該無機(jī)填料的量為至少lwt。/。、或至少5wt。/。或至少10wty。；或者以在下限為Owty。、或lwt。/。、或5wtyo、或10wt。/?；?5wt。/。且上限為25wt。/。、或30wt。/"或35wty?；?0wt。/。的范圍內(nèi)。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該無機(jī)填料可以以10wt。/。-大約60wt。/。存在于該聚丙烯纖維復(fù)合材料中。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，該無機(jī)填料選自滑石、碳酸鈣、氫氧化鈣、；琉酸鋇、云母、硅酸鈣、粘土、高嶺土、二氧化硅、氧化鋁、硅灰石、碳酸鎂、氫氧化鎂、鎂含氧疏酸鹽(magnesiumoxysulfate)、氧化鈥、氧化鋅、硫酸鋅和它們的組合。所述滑石可以具有大約1-大約100微米的尺寸。在用于本文考慮的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板的組合物中優(yōu)選使用高縱橫比滑石。雖然可以使用常規(guī)顯微鏡法通過用滑石的平均粒徑除以平均厚度計(jì)算縱橫比，但是這是困難且冗長的技術(shù)。縱橫比的特別有用的指標(biāo)本領(lǐng)域中稱為"薄層指數(shù)(lamellarityindex)，，，它是顆粒尺寸測(cè)量值的比率。因此，本文所使用的"高縱橫比"滑石是指平均薄層指數(shù)大于或等于大約4或者大于或等于大約5的滑石。用于本文公開的組合物中的滑石優(yōu)選具有至少14平方米/克的比表面積。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，在至多大約60w"的高滑石加入量下，聚丙烯纖維復(fù)合材料顯示至少大約750，000psi的撓曲模量并且在儀器化沖擊試驗(yàn)(15mph,-29。C和25lbs)過程中不顯示破裂。在另一個(gè)特定的實(shí)施方案中，在低到10wt。/。的低滑石加入量下，聚丙烯纖維復(fù)合材料顯示至少大約325，000psi的撓曲模量并且在儀器化沖擊試驗(yàn)(15mph，-29。C和25lbs)過程中不顯示破裂。此外，在聚丙烯纖維復(fù)合材料中加入5wt。/。-60wt。/。的硅灰石產(chǎn)生耐沖擊性和剛性的優(yōu)異結(jié)合。在另一個(gè)特定的實(shí)施方案中，包括熔體流動(dòng)速率為80-1500的聚丙烯型樹脂，10-15wt。/。聚酯纖維和50-60wt。/。無機(jī)填料的纖維增強(qiáng)的聚丙烯組合物顯示850，000-1，200，000psi的撓曲模量并且在儀器化沖擊試驗(yàn)(在-29。C下，在25磅和15英里/小時(shí)下進(jìn)行試驗(yàn))過程中不破碎。所述無機(jī)填料包括、但不限于滑石和硅灰石。剛性和韌性的這一結(jié)合難以在聚合物基材料中達(dá)到。此外，所述纖維增強(qiáng)的聚丙烯組合物具有在66psi下大于100。C的熱變形溫度，以及分別為2.2x10—5和3.3x1(T7'C的流動(dòng)和錯(cuò)流線性熱膨脹系數(shù)。相比之下，橡膠增韌的聚丙烯具有94.6'C的熱變形溫度，以及分別為IOx10—5和18.6x10—7'C的流動(dòng)和錯(cuò)流熱膨脹系數(shù)。本發(fā)明的復(fù)合材料車身板如下制造形成纖維增強(qiáng)的聚丙烯組合物，然后將該組合物注射模塑以形成該車身板。本發(fā)明不受形成該組合物的任何特定方法限制。例如，可以按拉擠配混或擠出配混的任何熟知的方法通過使聚丙烯、有機(jī)纖維和任選的無機(jī)填料接觸來形成該組合物。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，以擠出配混方法形成該組合物。在這一實(shí)施方案的一個(gè)特定的方面中，在加入擠出機(jī)料斗之前將所述有機(jī)纖維切割。在這一實(shí)施方案的另一個(gè)特定的方面中，從一個(gè)或多個(gè)巻軸將所述有機(jī)纖維直接地供入擠出機(jī)料斗中?，F(xiàn)參照?qǐng)D5,其示出了本發(fā)明纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料的制造方法的一個(gè)示例性示意圖。將聚丙烯型樹脂IOO、無機(jī)填料112和從一個(gè)或多個(gè)巻軸116連續(xù)展開的有機(jī)纖維114供入雙螺桿配混擠出機(jī)120的擠出機(jī)料斗118中。擠出機(jī)料斗118位于雙螺桿配混擠出機(jī)120的進(jìn)料喉119上方。擠出機(jī)料斗118可以備選地裝備有螺旋推運(yùn)器(未顯示)，用來在進(jìn)入雙螺桿配混擠出機(jī)120的進(jìn)料喉119之前混合聚丙烯型樹脂100和無機(jī)填料112。在一個(gè)可選的實(shí)施方案中，如圖6所示，可以在位于擠出機(jī)料斗118下游的擠出機(jī)機(jī)筒126中的下游進(jìn)料口127處，將無機(jī)填料112加入該雙螺桿配混擠出機(jī)120，同時(shí)仍將聚丙烯型樹脂100和無機(jī)纖維114計(jì)量加入擠出機(jī)料斗118。再次參照?qǐng)D5，為了精確地控制加料速度，經(jīng)由喂料系統(tǒng)130向擠出機(jī)料斗118計(jì)量加入聚丙烯型樹脂100。類似地，為了精確地控制加料速度，經(jīng)由喂料系統(tǒng)132向擠出機(jī)料斗118計(jì)量加入無機(jī)填料112。喂料系統(tǒng)130、132可以是、但不限于計(jì)重喂料系統(tǒng)或計(jì)體積喂料系統(tǒng)。為了精確地控制正在加入到擠出機(jī)料斗118中的聚丙烯型樹脂100和無機(jī)填料112的重量百分?jǐn)?shù)，計(jì)重喂料系統(tǒng)是尤其優(yōu)選的。有機(jī)纖維114向擠出機(jī)料斗118的加料速度由以下方面的組合控制擠出機(jī)螺桿速度、在給定纖維巻軸中的纖維長絲的數(shù)目和每根長絲的厚度，正同時(shí)向擠出機(jī)料斗118展開的纖維巻軸116的數(shù)目。擠出機(jī)螺桿速度(以轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)量度)越高，則將有機(jī)纖維114加入雙螺桿配混擠出機(jī)120的速率將越大。向擠出機(jī)料斗加入有機(jī)纖維114的速率隨著以下條件增加正在從單個(gè)纖維巻軸116展開的有機(jī)纖維114內(nèi)更大的長絲數(shù)目，更大的長絲厚度，正在同時(shí)展開的更大的纖維巻軸116的數(shù)目，和擠出機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。所述雙螺桿配混擠出機(jī)120包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)122、齒輪箱124、用于容納兩個(gè)螺桿(未顯示)的擠出才;i^幾筒126和線材模頭128。擠出才;i^幾筒126分段成許多加熱溫度控制區(qū)128。如圖5所示，擠出4;i4幾筒126包括總共十個(gè)溫度控制區(qū)128。在雙螺桿配混擠出機(jī)l20的擠出才A4/L筒126內(nèi)的兩個(gè)螺桿可以是嚙合或非嚙合的，并且可以按同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)(同向旋轉(zhuǎn))或按相反方向旋轉(zhuǎn)(反向旋轉(zhuǎn))。從加工來看，熔融溫度必須維持在聚丙烯型樹脂100的熔融溫度之上，且遠(yuǎn)低于有機(jī)纖維114的炫化溫度，以致由有機(jī)纖維賦予的機(jī)械性能將在混入聚丙烯型樹脂100時(shí)得到維持。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，當(dāng)擠出PP均聚物和PET纖維時(shí)，擠出機(jī)區(qū)段的機(jī)筒溫度不超過154"C,這產(chǎn)生了大于PP均聚物熔點(diǎn)、但遠(yuǎn)低于PET纖維熔點(diǎn)的熔融溫度。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，擠出機(jī)區(qū)段的機(jī)筒溫度設(shè)置在185'C或更低。用于制造纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料的雙螺桿配混擠出機(jī)120螺桿構(gòu)型的示例性示意圖在圖7中描述。進(jìn)料喉119允許將聚丙烯型樹脂、有機(jī)纖維和無機(jī)填料引入雙螺桿配混擠出機(jī)120的進(jìn)料區(qū)。無機(jī)填料可以任選地在下游進(jìn)料口127加入擠出機(jī)120。雙螺桿130包括互連螺桿部分的布置，該互連螺桿部分包括輸送元件132和捏合元件134。捏合元件134用來使聚丙烯型樹脂熔融，縱向切割有機(jī)纖維，和將聚丙烯型熔體、切短的有機(jī)纖維和無機(jī)填料混合以形成均勻共混物。更特別地，捏合元件用來將有機(jī)纖維破碎成大約l/8英寸-大約l英寸的纖維長度。一系列互連捏合元件34還稱為捏合塊。Haring等人的美國專利號(hào)4，824，256(在此全文引入供參考)公開了具有捏合元件的同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。位于進(jìn)料喉下游的捏合元件134的第一部分還稱為雙螺桿配混擠出機(jī)120的熔化區(qū)。輸送元件132用來輸送固體組分，熔融聚丙烯型樹脂，和向下游輸送聚丙烯型聚合物、無機(jī)填料和有機(jī)纖維的熔融混合物到處于正壓下的線材模頭128(參見圖5和6)。從擠出機(jī)螺桿130的起始端136用直徑(D)的數(shù)目表示的每個(gè)螺桿部分的位置也在圖7中進(jìn)行了描述。圖7中的擠出機(jī)螺桿具有40/l的長徑比，并且在與螺桿130的起始端136相距32D的位置，布置了捏合元件134。捏合和輸送部分的特定布置不限于圖7中所示那樣，然而，由互連捏合元件134的布置構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)捏合塊可以在將有機(jī)纖維和無機(jī)填料引入擠出機(jī)機(jī)筒的地方的下游點(diǎn)處布置于雙螺桿130中。雙螺桿130可以具有相等的螺桿長度或不相等的螺桿長度。其它類型的混合段也可以包括在雙螺桿130中，其包括但不限于Maddock混合器和銷釘式混合器。再次參照?qǐng)D5，通過擠出機(jī)螺桿將包含聚丙烯型聚合物IOO、無機(jī)填料l12和有機(jī)纖維114的均勻混合的纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料熔體計(jì)量到線材模頭128，以形成纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料熔體的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)線材140。然后讓該一個(gè)或多個(gè)連續(xù)線材140通入水浴142以將它們冷卻到纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料熔體的熔點(diǎn)以下，從而形成固體纖維增強(qiáng)的聚丙晞復(fù)合材料線材144。通常將水浴142冷卻并控制到遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于聚丙烯型聚合物的熔點(diǎn)的恒溫。然后讓固體纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料線材144通入造粒機(jī)或造粒裝置146，以將它們切割成纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料樹脂148，它們的長度測(cè)量為大約l/4英寸-大約l英寸。然后可以在容器150中收集該纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料樹脂148或者備選地輸送到料倉以儲(chǔ)存并且最后輸送到熱成形或注射模塑生產(chǎn)線200。利用以下非限制性實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)。試,瞼方法在2300psi的壓力下，所有加熱區(qū)以及注嘴為40rC下注射模塑本文描述的纖維增強(qiáng)的聚丙烯組合物，其中模具溫度為60。C。使用ISO178標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)τ杀疚拿枋龅睦w維增強(qiáng)的聚丙烯組合物制備的注射模塑樣品產(chǎn)生撓曲模量數(shù)據(jù)。使用ASTMD3763對(duì)由本文描述的纖維增強(qiáng)的聚丙烯組合物制備的注射模塑樣品產(chǎn)生儀器化沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在儀器化沖擊試驗(yàn)(15mph，-29。C和25lbs的試驗(yàn)條件)過程中的延性定義為樣品的不破裂。實(shí)施例PP3505G是可從ExxonMobi1ChemicalCompany(Baytown，Texas)的商購的丙烯均聚物。PP3505G的MFR(2.16kg,230匸)根據(jù)ASTMD1238測(cè)量為400g/10min。PP7805是可從ExxonMobi1ChemicalCompany(Baytown，Texas)商購的80MFR丙烯抗沖共聚物。PP8114是包含乙烯-丙烯橡膠和塑性體的22MFR丙烯抗沖共聚物，并且可從ExxonMobi1ChemicalCompany(Baytown，Texas)商購。PP8"々是包含乙烯-丙烯橡膠和塑性體的25MFR丙烯抗沖共聚物，并且可從ExxonMobi1ChemicalCompany(Baytown,Texas)商購。P01020是包含0.5-1.0wt。/。馬來酸酐的430MFR馬來酸酐官能化的聚丙烯均聚物。CimpactCB7是表面改性的滑石，V3837是高縱4黃比滑石，Jetfine700C是高表面積滑石，都可以從LuzenacAmericaInc.(Englewood，Colorado)獲得。說明性實(shí)施例l-8在Haake單螺桿擠出機(jī)中在175'C下將不同量的PP3505G和從InvistaCorporation獲得的0.25"長的聚酯纖維混合。將離開擠出機(jī)的線材切割成O.5"長度并且使用Boy50M噸注射模塑機(jī)在205。C下注射模塑到保持在6(TC的模具中。將注射壓力和注嘴壓力維持在2300psi。根據(jù)ASTMD3763的幾何形狀模塑樣品并且在用于內(nèi)部部件的標(biāo)準(zhǔn)汽車條件下(25lbs，在15MPH下，在-29。C下)測(cè)試儀器化沖擊。在表l中給出了所吸收的總能量和沖擊結(jié)果。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>*實(shí)施例1-6:樣品不由于沖擊而破碎或裂開，沒有來自試樣的碎片。**實(shí)施例7:由于沖擊，樣品的碎片脫落。***實(shí)施例8:由于沖擊，樣品完全地破碎。說明性實(shí)施例9-14在實(shí)施例9-ll中，在Haake雙螺桿擠出機(jī)中在175。C下將35wt0/。PP7805、20wt%CimpactCB7滑石和45wt。/n從InvistaCorporation獲得的O.25"長的聚酯纖維混合。將離開擠出機(jī)的線材切割成0.5"長度并且使用Boy5OM噸注射模塑機(jī)在205。C下注射模塑到保持在60C的模具中。將注射壓力和注嘴壓力維持在2300psi。才艮據(jù)ASTMD3763的幾何形狀模塑樣品并且測(cè)試儀器化沖擊。在表2中給出所吸收的總能量和沖擊結(jié)果。在實(shí)施例12-14中，在與實(shí)施例9-ll的那些相同的條件下擠出并注射模塑PP8114。在表2中給出所吸收的總能量和沖擊結(jié)果。表2<table>complextableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>*實(shí)施例9-12:樣品不由于沖擊而破碎或裂開，沒有來自試樣的碎片。**實(shí)施例13-14:樣品由于沖擊破碎。說明性實(shí)施例15-16具有長徑比為40:l的LeistritzZSE27HP-60D27ram雙螺桿擠出機(jī)在與模頭出口相距12"處裝備有六對(duì)捏合元件以形成捏合塊。該模頭的直徑為l/4"。直接地從巻軸將連續(xù)27，300旦尼爾PET纖維的絲束連同PP7805和滑石供入擠出機(jī)的料斗。在擠出機(jī)捏合塊中的捏合元件就地將纖維破碎。擠塑機(jī)速度是400轉(zhuǎn)/分，整個(gè)擠出機(jī)的溫度保持在190。C。在與針對(duì)實(shí)施例l-14描述的那些條件類似的條件下進(jìn)行注射模塑。測(cè)量樣品的機(jī)械和物理性能并且在表3中與PP8224的4幾械和物理性能進(jìn)行比較。儀器化沖擊試驗(yàn)表明，在這兩個(gè)實(shí)施例中，沒有裂開或破碎的跡象，沒有來自試樣的碎片。在缺口卡畢試驗(yàn)中，PET纖維增強(qiáng)的PP7805試樣僅部分地?cái)嗔?，PP8224試樣完全地?cái)嗔选１?<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>-沈明性實(shí)施例17-18在實(shí)施例17-18中，在Haake雙螺桿擠出機(jī)中在175'C下將30wt%PP3505G或PP8224、15wt。/。從InvistaCorporaUon獲得的O.25"長的聚酯纖維、和45wt。/。V3837滑石混合。將離開擠出機(jī)的線材切割成O.5"長度并且使用Boy50M噸注射模塑機(jī)在205。C下注射模塑到保持在6(TC的模具中。將注射壓力和注嘴壓力維持在2300psi。根據(jù)ASTMD3763的幾何形狀模塑樣品并且測(cè)試撓曲模量。撓曲模量結(jié)果在下表4中給出。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>具有PET纖維和滑石的橡膠增韌的PP8114基體顯示比PP3505均聚物低的沖擊值。這種結(jié)果是令人意外的，因?yàn)樵谌魏螞_擊條件下在所有溫度下單獨(dú)的橡膠增韌的基體遠(yuǎn)比單獨(dú)的低分子量PP3505均聚物更具有韌性。在上述兩個(gè)實(shí)施例中，材料不顯示破裂。說明性實(shí)施例19-24在實(shí)施例19-24中，在Haake雙螺桿擠出機(jī)中在175X:下將25-75wtn/。PP3505G、15wt。/。從InvistaCorporation獲得的O.25"長的聚酯纖維、和10-60wt。/。V3837滑石混合。將離開擠出才幾的線材切割成O.5"長度并且使用Boy50M噸注射模塑機(jī)在205'C下注射模塑到保持在60'C的模具中。將注射壓力和注嘴壓力維持在2300psi。根據(jù)ASTMD3了63的幾何形狀模塑樣品并且測(cè)試撓曲模量。撓曲模量結(jié)果在下表5中給出。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>注意到以下事實(shí)是重要的，在實(shí)施例19-24中，樣品在落錘試驗(yàn)(-29。C,15英里/小時(shí)，25磅)中不顯示破裂。說明性實(shí)施例25-26在Haake雙螺桿擠出機(jī)中在175'C下模塑兩種材料一種包含10%1/4英寸聚酯纖維、35。/。PP3505聚丙烯和60。/。V3837滑石(實(shí)施例25);另一種包含10%1/4英寸聚酯纖維、25。/。PP3505聚丙烯均聚物(實(shí)施例26)、10%PO1020改性的聚丙烯。將它們注射模塑成標(biāo)準(zhǔn)ASTMA3701/2英寸寬的薄片型拉伸試樣。在張力下對(duì)試樣進(jìn)行測(cè)試，其中最小載荷與最大載荷的比率為O.1，在最大應(yīng)力的70和80%的撓曲應(yīng)力下進(jìn)行。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>添加改性的聚丙烯顯示增加這些材料的疲勞壽命。說明性實(shí)施例27-29在這些試驗(yàn)中4吏用長徑比為40:l的Leistritz27mm同向i走轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。使用的工藝構(gòu)型如圖5所示。使用的螺桿構(gòu)型在圖7中進(jìn)行了描述，并且包括輸送和捏合元件的布置。將滑石、聚丙烯和PET纖維都供入擠出機(jī)進(jìn)料斗中，該進(jìn)料斗的位置大致與擠出機(jī)螺桿的開始端相距兩個(gè)直徑(圖7中的19)。通過連續(xù)地從多個(gè)巻軸供入3100根長絲的纖維束而將PET纖維供入擠出機(jī)料斗，其中每根長絲具有大致7.l的旦尼爾。每根長絲的直徑為27微米，比重為1.38。在603轉(zhuǎn)/分鐘下運(yùn)行所述雙螺桿擠出機(jī)。使用兩個(gè)計(jì)重喂料器，以20磅/小時(shí)的速度將PP7805聚丙烯供入擠出機(jī)料斗，同時(shí)以15磅/小時(shí)的速度將CB7滑石供入擠出機(jī)料斗。以12磅/小時(shí)將PET纖維供入擠出機(jī)，這由螺桿速度和絲束厚度支配。十個(gè)區(qū)段的擠出機(jī)溫度分布是區(qū)段1-3為144。C,區(qū)段4為133。C，區(qū)段5為154。C,區(qū)段6為135'C,區(qū)段7-9為123。C，區(qū)段10為134'C。擠出機(jī)出口處的線材模頭直徑為l/4英寸。在8英尺長水槽中將擠出物驟冷并造粒到l/2英寸的長度以形成PET/PP復(fù)合粒料。擠出物顯示均勻的直徑并且可以容易地穿過驟冷浴而不會(huì)在水浴中或在儀器化沖擊試驗(yàn)過程中斷裂。所制備的PET/PP復(fù)合粒料的組成為42.5wt%PP，25.5wt%PET和32wt。/。滑石。將制備的PET/PP復(fù)合材料樹脂注射模塑并顯示以下性能表7比重拉伸模量，Chord5)23°C拉伸模量，Chord扭85°C撓曲模量，Chord5)23°C撓曲模量，ChordB)85°CHDT扭0.45MPA隨Q1.80MPA儀器化沖擊5)23。C儀器化沖擊S)-30°C實(shí)施例27I.3541865psi257810psi505035psi228375psi116.1。C76.6°CII.8JD**12.9JD**組成和工藝裝備，不同之處在**具有徑向破裂的延性破壞在實(shí)施例28中，使用相同的材料于對(duì)于所有擠出機(jī)機(jī)筒區(qū)段將擠出機(jī)溫度增加到175°C。這種材料在23"C和-3(TC下的儀器化沖擊試驗(yàn)中都顯示完全斷裂。因此，在175匸的機(jī)筒溫度分布下，PET纖維的機(jī)械性能在擠出配混過程中受到負(fù)面影響，以致PET/PP復(fù)合材料樹脂具有差的儀器化沖擊試驗(yàn)性能。在實(shí)施例29中，將纖維供入布置在擠出機(jī)下游14個(gè)直徑處的料斗(圖7中的27)中。在這種情況下，制備的擠出物的直徑是不規(guī)則的并且當(dāng)它穿過驟冷水浴時(shí)平均每分鐘斷裂一次。當(dāng)在擠出機(jī)料斗的下游連續(xù)地供給PET纖維束時(shí)，PET在PP基體中的分散受到負(fù)面影響以致不能制造均勻的擠出物，從而導(dǎo)致不規(guī)則的直徑和擠出物斷裂。說明性實(shí)施例30使用與實(shí)施例27_29—樣的具有相同尺寸和螺桿設(shè)計(jì)的擠出機(jī)。擠出機(jī)的所有區(qū)段最初加熱到180。C。然后使用計(jì)重喂料器在50磅/小時(shí)下將與Jetfine700C和P01020干混合的PP3505供入擠出才幾料斗，該擠出機(jī)料斗的位置大致與擠出機(jī)螺桿的開始端相距兩個(gè)直徑。通過同一料斗供給旦尼爾為7.1且厚度為3100根長絲的聚酯纖維。然后將擠出機(jī)的螺桿速度設(shè)置到596轉(zhuǎn)/分，這導(dǎo)致加料速度為12.l磅纖維/小時(shí)。在獲得均勻的擠出物之后將所有溫度區(qū)段降低到12(TC，并且在達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫度之后將擠出物造粒。共混物的最終組成是48%PP3505、29.1%Jetfine700C、8.6%PO1020和14.3%聚酯纖維。當(dāng)將擠出機(jī)的所有溫度區(qū)段設(shè)置到120°C時(shí)，將所制備的PP復(fù)合材料樹脂注射模塑并顯示以下性能表8實(shí)施例30撓曲才莫量，Chord6)23°C467,932psi儀器化沖擊5)23°C8.0JD**儀器化沖擊5)-30°C10.4JD****具有徑向破裂的延性破壞在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及1.纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，所迷車身板包括基材，該基材由包含以下物質(zhì)的組合物模塑制成以該組合物的總重量計(jì)，至少30wt。/0聚丙諦型樹脂，10-60wt。/。有機(jī)纖維，0-40wt^無機(jī)填料和非必要的潤滑劑(通常以O(shè)-O.lwt。/。存在)；所述基材具有外表面和內(nèi)表面。2.段落1的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述聚丙烯型樹脂選自聚丙烯均聚物、丙烯-乙烯無規(guī)共聚物、丙烯-a-烯烴無規(guī)共聚物、丙烯抗沖共聚物和它們的組合。3.段落1或2的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述聚丙烯型樹脂是熔體流動(dòng)速率為大約20-大約1500g/10分鐘的聚丙烯均聚物。4.段落l-3中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述聚丙烯型樹脂還包含大約O.lwt。/。至小于大約10wt。/。被接枝劑改性的聚丙烯型聚合物，其中所述接枝劑選自丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、富馬酸或它們的酯、馬來酸酐、衣康酸酐和它們的組合。5.段落1_4中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述潤滑劑選自硅油、硅膠、脂肪酰胺、石蠟油、石蠟和酯油。6.段落1_5中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述有機(jī)纖維選自聚亞烷基對(duì)苯二曱酸酯、聚亞烷基萘二甲酸酯、聚酰胺、聚烯烴、聚丙烯腈和它們的組合。7.段落l-6中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述無機(jī)填料選自滑石、碳酸鈣、氫氧化鈣、硫酸鋇、云母、硅酸鉀、粘土、高嶺土、二氧化硅、氧化鋁、硅灰石、碳酸鎂、氫氧化鎂、氧化鈦、氧化鋅、疏酸鋅和它們的組合。8.段落1-7中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述車身板具有至少300，000psi的撓曲模量并且在儀器化沖擊試驗(yàn)過程中顯示延性。9.段落l-8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述車身板是引擎罩。10.段落1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述車身板是頂板。11.段落1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述車身板是行李箱蓋。12.段落1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述車身板是門。13.段落1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述車身板是前翼子板或后翼子板。14.段落1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述車身板是門下圍板。15.段落1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述車身板是前側(cè)板或后側(cè)板。16.段落1-15中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述基材的至少所述外表面具有A級(jí)表面光潔度。17.車輛車身板的制造方法，該方法包括將組合物模塑以形成該車輛車身板，該車身板至少具有外表面和內(nèi)表面；其中該組合物包含以該組合物的總重量計(jì)，至少30wt。/。聚丙烯，10-60wt。/。有機(jī)纖維，0-40wt。/。無機(jī)填料，和非必要的潤滑劑(通常以O(shè)-O.lw"/。存在)。18.段落17的方法，其中所述車身板具有至少300，000psi的撓曲模量并且在儀器化沖擊試驗(yàn)過程中顯示延性。19.段落17或18的方法，還包括以下步驟(a)將至少大約25wt。/。熔體流動(dòng)速率為大約20-大約1500g/10分鐘的聚丙烯型樹脂供入雙螺桿擠出機(jī)料斗；(b)通過從一個(gè)或多個(gè)巻軸展開連續(xù)地將大約5wt。/。-大約40wty。有機(jī)纖維供入該雙螺桿擠出機(jī)料斗；(c)將大約10wt。/。-大約60wt。/。無機(jī)填料供入雙螺桿擠出機(jī)；(d)通過該雙螺桿擠出機(jī)擠出該聚丙烯型樹脂、有機(jī)纖維和無機(jī)填料，以形成纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料熔體；和(e)將該纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料熔體冷卻，以形成固態(tài)纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料；其中在所述模塑步驟之前進(jìn)行步驟(a)-(e)。20.段落17至19中任一項(xiàng)的方法，還包括以下步驟(f)至少為所述車身板的外表面提供A級(jí)表面光潔度。本文引用的所有專利、試驗(yàn)程序和其它文件(包括優(yōu)先權(quán)文件)在此公開物與本發(fā)明一致并且針對(duì)允許這種引入的所有權(quán)限的程度上充分引入供參考。盡管已經(jīng)具體描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解不脫離本發(fā)明精神和范圍的各種其它修改對(duì)本領(lǐng)域那些技術(shù)人員來說是顯而易見且容易達(dá)到的。因此，不希望在此所附的權(quán)利要求受到在這里列出的實(shí)施例和說明的限制，而是認(rèn)為權(quán)利要求包括屬于本發(fā)明專利新穎性的所有特征，包括本發(fā)明所屬領(lǐng)域那些技術(shù)人員認(rèn)為是它們的等同物的所有特征。當(dāng)多個(gè)下限和多個(gè)上限在此列出時(shí)，從任一下限到任一上限的范圍應(yīng)被考慮。權(quán)利要求1.纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，所述車身板包括基材，該基材由包含以下物質(zhì)的組合物模塑制成以該組合物的總重量計(jì)，至少30wt％聚丙烯型樹脂，10-60wt％有機(jī)纖維，0-40wt％無機(jī)填料和非必要的潤滑劑；所述基材具有外表面和內(nèi)表面。2.權(quán)利要求1的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述聚丙烯型樹脂選自聚丙烯均聚物、丙烯-乙烯無規(guī)共聚物、丙烯-cc-烯經(jīng)無規(guī)共聚物、丙烯抗沖共聚物和它們的組合。3.權(quán)利要求1或2的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述聚丙烯型樹脂是熔體流動(dòng)速率為大約20-大約1500g/10分鐘的聚丙烯均聚物。4.權(quán)利要求l-3中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述聚丙烯型樹脂還包含大約O.lwty。至小于大約10wt"/。被接枝劑改性的聚丙烯型聚合物，其中所述接枝劑選自丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、富馬酸或它們的酯、馬來酸酐、衣康酸酐和它們的組合。5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述潤滑劑選自硅油、硅膠、脂肪酰胺、石蠟油、石蠟和酯油。6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述有機(jī)纖維選自聚亞烷基對(duì)苯二曱酸酯、聚亞烷基萘二甲酸酯、聚酰胺、聚烯烴、聚丙烯腈和它們的組合。7.權(quán)利要求l-6中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述無機(jī)填料選自滑石、碳酸鈣、氫氧化鈣、疏酸鋇、云母、硅酸鈣、粘土、高呤土、二氧化硅、氧化鋁、硅灰石、碳酸鎂、氫氧化鎂、氧化鈦、氧化鋅、硫酸鋅和它們的組合。8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述車身板具有至少300，000psi的撓曲模量并且在儀器化沖擊試驗(yàn)過程中顯示延性。9.權(quán)利要求l-8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中該車身板是引擎罩。10.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中該車身板是頂板。11.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中該車身板是行李箱蓋。12.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中該車身板是門。13.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中該車身板是前翼子板或后翼子板。14.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中該車身板是門下圍板。15.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中該車身板是前側(cè)板或后側(cè)板。16.權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料車身板，其中所述基材的至少所述外表面具有A級(jí)表面光潔度。17.車輛車身板的制造方法，該方法包括將組合物模塑以形成該車輛車身板，該車身板至少具有外表面和內(nèi)表面；其中該組合物包含以該組合物的總重量計(jì)，至少30wt。/。聚丙烯，10-60wt。/。有機(jī)纖維，0-40wt%無機(jī)填料，和非必要的潤滑劑。18.權(quán)利要求17的方法，其中該車身板具有至少300，000psi的撓曲模量并且在儀器化沖擊試驗(yàn)過程中顯示延性。19.權(quán)利要求17或18的方法，還包括以下步驟(a)將至少大約25wt。/。熔體流動(dòng)速率為大約20-大約150(Jg/10分鐘的聚丙烯型樹脂供入雙螺桿擠出機(jī)料斗；(b)通過從一個(gè)或多個(gè)巻軸展開連續(xù)地將大約5wa-大約40wty。有機(jī)纖維供入該雙螺桿擠出機(jī)料斗；(c)將大約1Owt。/。-大約6Owt。/。無機(jī)填料供入雙螺桿擠出機(jī)；(d)通過該雙螺桿擠出機(jī)擠出該聚丙烯型樹脂、有機(jī)纖維和無機(jī)填料，以形成纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料熔體；和(e)將該纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料熔體冷卻，以形成固態(tài)纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料；其中在所述模塑步驟之前進(jìn)行步驟(a)-(e)。20.權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)的方法，還包括以下步驟(f)至少為所述車身板的外表面提供A級(jí)表面光潔度。全文摘要纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料車身板。該車身板包括基材，該基材由包含以下物質(zhì)的組合物模塑制成以該組合物的總重量計(jì)，至少30wt％聚丙烯型樹脂，10-60wt％有機(jī)纖維，0-40wt％無機(jī)填料，和非必要的潤滑劑(通常以0-0.1wt％存在)；該基材具有外表面和內(nèi)表面。還提供了車輛車身板的制造方法。該方法包括將組合物模塑以形成車輛車身板的步驟，該車身板至少具有外表面和內(nèi)表面，其中該組合物包含以該組合物的總重量計(jì)，至少30wt％聚丙烯，10-60wt％有機(jī)纖維，0-40wt％無機(jī)填料，和非必要的潤滑劑(通常以0-0.1wt％存在)。文檔編號(hào)C08J5/04GK101180348SQ200680017367公開日2008年5月14日申請(qǐng)日期2006年5月8日優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日發(fā)明者A·勒斯蒂吉爾,J·瓦倫塔格申請(qǐng)人:?？松梨谘芯抗こ坦?