專利名稱：用于車輛的注塑的復(fù)合材料車輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車輛包括機(jī)動(dòng)車輛的注塑的復(fù)合材料車輪的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在所有類型的車輛(包括機(jī)動(dòng)車輛)中，減輕重量是提高車輛的能量效率的方法。玻璃增強(qiáng)塑料已成為替代金屬以減輕車輛重量的主要候選材料。塑料輪輞是一個(gè)實(shí)例。低密度增強(qiáng)塑料已成為用于下述交通工具中的塑料車輪的關(guān)鍵因素自行車、全地形車(ATV)、多用途車輛(UTV)、以及潛在地機(jī)動(dòng)車輛。然而，與金屬相比，熱塑性塑料具有較低的強(qiáng)度和模量。纖維增強(qiáng)材料顯著改善了熱塑性塑料的強(qiáng)度和模量，但降低了斷裂伸長率并且最終使得塑料更脆。希望獲得具有高 強(qiáng)度、高剛度和高伸長率的增強(qiáng)熱塑性塑料。大部分30 40重量％的纖維增強(qiáng)的熱塑性聚酰胺和其它聚合物產(chǎn)生10 12Gpa的拉伸模量和2. 5 3. O %的斷裂伸長率。US4, 072，358公開了壓塑的切割玻璃纖維增強(qiáng)塑料車輪，所述切割玻璃纖維的長度為O. 125至I. 5英寸。US5, 277, 479公開了包括輪輞和整體模塑的輪盤的樹脂車輪，并且所述車輪通過將纖維增強(qiáng)的熱塑性樹脂注塑成型來形成，其中纖維增強(qiáng)的熱塑性樹脂包括短纖維(O. 1-0. 5mm)和長纖維(> Imm)。伸長率是用于材料韌性的關(guān)鍵指標(biāo)。韌性為樣本在斷裂之前可吸收的能量的量度。能量吸收通過在張力測試中應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積來表征。對于具有拉伸強(qiáng)度的聚合物，斷裂伸長率越大，則能量吸收越高并且韌性也越高。需要如下纖維增強(qiáng)車輪，所述纖維增強(qiáng)車輪可通過低成本的注塑成型工藝制造，并且表現(xiàn)出高的拉伸模量(即，大于或等于9Gpa)和高的斷裂伸長率(即，大于或等于4%的斷裂伸長率)。此類纖維增強(qiáng)車輪將為多種車輛應(yīng)用提供滿意的韌性特性。發(fā)明概述本發(fā)明公開了注塑的復(fù)合材料車輪，其包含基本上由以下物質(zhì)組成的聚酰胺組合物(A)約20至約70重量％的至少一種聚酰胺樹脂，其包含(i)約60至100摩爾％的衍生自一種或多種脂族二羧酸和一種或多種脂族二胺的重復(fù)單元，其中至少約50摩爾％的脂族二羧酸和脂族二胺為具有10個(gè)或更多個(gè)碳原子的脂族二羧酸和/或脂族二胺，(ii)0至約40摩爾％的衍生自一種或多種芳族二羧酸的重復(fù)單元，以及(B)約30至約65重量％的一種或多種纖維增強(qiáng)劑，其中所述纖維具有為O. I到O. 9mm的平均長度；以及(C) O至約20重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑；其中(A)、(B)、和(C)的重量百分比是基于(A) +⑶+ (C)的總重量計(jì)的，并且其中由所述聚酰胺組合物制成的4mm測試棒具有如由ISO 527-1/2測量的大于或等于約9GPa的平均拉伸模量，以及如通過ISO 527-2/1A測量的至少4%的斷裂伸長率；前提條件是，當(dāng)所述至少一種聚酰胺樹脂由PA610組成時(shí)，提供至少2重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑。附圖
簡述圖I為用于向上和向下(拋下)沖擊測試的車輪試件的剖視圖。圖2示出了理想化的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。發(fā)明詳述“車輛”是指靠車輪移動(dòng)的并且運(yùn)輸人員和/或貨 物或執(zhí)行其它功能的任何裝置。車輛可為自推進(jìn)的或不是自推進(jìn)的。適用的車輛包括機(jī)動(dòng)車輛、摩托車、有輪構(gòu)造車輛、農(nóng)田或草坪拖拉機(jī)、全地形車輛(ATVs)、貨車、拖車、自行車、嬰兒車、購物推車、獨(dú)輪推車、以及小輪手推車。注塑的復(fù)合材料車輪包含聚酰胺組合物，所述聚酰胺組合物包含(A)約20至約70重量％的至少一種聚酰胺樹脂；(B)約30至約65重量％的一種或多種纖維增強(qiáng)劑，其中所述纖維具有O. I到O. 9mm的平均長度；和(C)O至約20重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑。優(yōu)選地，注塑的復(fù)合材料車輪基本上由以下物質(zhì)組成(A)約20至約70重量％的至少一種聚酰胺樹脂；(B)約30至約65重量％的一種或多種纖維增強(qiáng)劑，其中所述纖維具有O. I到O. 9mm的平均長度；和(C)O至約20重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑。另一個(gè)實(shí)施方案為基本上由以下物質(zhì)組成的注塑的復(fù)合材料車輪(A)約20重量％至約68重量％的至少一種聚酰胺樹脂；(B)約30至約65重量％的一種或多種纖維增強(qiáng)劑，其中所述纖維具有O. I到O. 9mm的平均長度；和(C) 2重量％至約20重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑。另一個(gè)實(shí)施方案為基本上由以下物質(zhì)組成的注塑的復(fù)合材料車輪(A)約25至約65重量％的至少一種聚酰胺樹脂；(B)約30至約65重量％的一種或多種纖維增強(qiáng)劑，其中所述纖維具有O. I到O. 9mm的平均長度；和(C) 5至約12重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑。用于本發(fā)明中的聚酰胺樹脂具有熔點(diǎn)和/或玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)。本文的熔點(diǎn)和/或玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)用差示掃描量熱法(DSC)(掃描速率為10°C /min)來確定，其中熔點(diǎn)在吸熱峰的最大值出取點(diǎn)，并且玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)(如果明顯)被認(rèn)為是焓變的中點(diǎn)。聚酰胺為一個(gè)或多個(gè)二羧酸和一個(gè)或多個(gè)二胺、和/或一個(gè)或多個(gè)氨基羧酸的縮合產(chǎn)物，和/或一個(gè)或多個(gè)環(huán)狀內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合反應(yīng)產(chǎn)物。適宜的環(huán)狀內(nèi)酰胺為己內(nèi)酰胺和月桂內(nèi)酰胺。聚酰胺可為全脂族或半芳族的。用于本發(fā)明的樹脂組合物的全脂族聚酰胺由脂族和脂環(huán)族單體(例如二胺、二羧酸、內(nèi)酰胺、氨基羧酸、以及它們的反應(yīng)等同物)形成。適宜的氨基羧酸為11-氨基十二烷酸。適宜的內(nèi)酰胺為己內(nèi)酰胺和月桂內(nèi)酰胺。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“全脂族聚酰胺”也指衍生自兩種或更多種此類單體的共聚物以及兩種或更多種全脂族聚酰胺的共混物。可使用直鏈、支化和環(huán)狀的單體。半芳族聚酰胺為共聚物、三元共聚物或由包含芳族基團(tuán)的單體形成的更高級的聚合物。本文所公開的優(yōu)選聚酰胺為均聚物或共聚物，其中術(shù)語共聚物是指具有兩種或更多種酰胺和/或二酰胺分子重復(fù)單元的聚酰胺。通過均聚物和共聚物各自的重復(fù)單元對其進(jìn)行標(biāo)識。對于本文所公開的共聚物，重復(fù)單元是按它們在共聚物中的摩爾％從高到低的順序列出的。以下列表例示了標(biāo)識均聚物和共聚物聚酰胺(PA)中的單體和重復(fù)單元的縮與HMD 己二胺(或6，當(dāng)與二酸聯(lián)合使用時(shí))T對苯二甲酸AA 己二酸(或6，當(dāng)與二胺聯(lián)合使用時(shí))DMD 癸二胺6 €._己內(nèi)酰胺 DDA 癸二酸DDDA 十二烷二酸I間苯二甲酸MXD 間苯二甲基二胺TMD 1,4- 丁二胺4T 由TMD和T形成的聚合物重復(fù)單元6T 由HMD和T形成的聚合物重復(fù)單元DT 由2-MPMD和T形成的聚合物重復(fù)單元MXD6 由MXD和AA形成的聚合物重復(fù)單元66 由HMD和AA形成的聚合物重復(fù)單元IOT 由DMD和T形成的聚合物重復(fù)單元410 由TMD和DDA形成的聚合物重復(fù)單元510 由1，5-戊二胺和DDA形成的聚合物重復(fù)單元610 由HMD和DDA形成的聚合物重復(fù)單元612 由HMD和DDDA形成的聚合物重復(fù)單元6由€_己內(nèi)酰胺形成的聚合物重復(fù)單元11 由11-氨基i^一酸形成的聚合物重復(fù)單元12 由12-氨基十二酸形成的聚合物重復(fù)單元注意，在本領(lǐng)域中，術(shù)語“6”單獨(dú)使用時(shí)是指由€_己內(nèi)酰胺形成的聚合物重復(fù)單元。作為另外一種選擇，當(dāng)“6”與二酸例如T聯(lián)合使用時(shí)(例如6T)，“6”是指HM。在包括二胺和二酸的重復(fù)單元中，首先指定二胺。此外，當(dāng)“6”與二胺聯(lián)合使用時(shí)，例如66，第一個(gè)“6”是指二胺HMD，第二個(gè)“6”是指己二酸。同樣地，衍生自其它氨基酸或內(nèi)酰胺的重復(fù)單元被指定為代表碳原子數(shù)的單一數(shù)字。用于本發(fā)明的聚酰胺樹脂包含⑴約60至100摩爾％的衍生自一種或多種脂族二羧酸和一種或多種脂族二胺的重復(fù)單元，其中至少約50摩爾％的脂族二羧酸和脂族二胺為具有10個(gè)或多個(gè)碳原子，任選地O至約40摩爾％的重復(fù)單元衍生自一種或多種芳族二羧酸。聚酰胺樹脂可為全脂族或半芳族。聚酰胺樹脂基本上由以下物質(zhì)組成70至100摩爾％的衍生自一種或多種脂族二羧酸和一種或多種脂族二胺的重復(fù)單元和O至約30摩爾％的衍生自一種或多種芳族二羧酸的重復(fù)單元。
用于本發(fā)明的聚酰胺樹脂的適宜脂族二羧酸包括但不限于脂族羧酸，例如己二酸(C6)、庚二酸(C7)、辛二酸(C8)、任二酸(C9))。具有10個(gè)或多個(gè)碳原子的適宜脂族二羧酸包括但不限于癸二酸(ClO)、十二烷二酸(C12)、十三烷二酸(C13)、十四烷二酸(C14)、以及十五烷二酸(C15)。用于本發(fā)明的聚酰胺的適宜芳族二羧酸包括但不限于對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、2-甲基對苯二甲酸、以及萘二甲酸。優(yōu)選地，芳族二羧酸為對苯二甲酸和間苯
二甲酸。用于本發(fā)明的聚酰胺樹脂的適宜脂族二胺包括但不限于四亞甲基二胺、1，6_己二胺、亞辛基二胺、2-甲基戍二胺、2-乙基丁二胺、2-甲基辛二胺；二甲基六亞甲基二胺。具有10個(gè)或多個(gè)碳原子的適宜脂族二胺包括但不限于癸二胺、十亞甲基二胺、以·及十四亞甲基二胺。具有10個(gè)或多個(gè)碳原子的優(yōu)選脂族二胺為癸二胺和十亞甲基二胺。聚酰胺為一種或多種二羧酸和一種或多種二胺，和/或一種或多種氨基羧酸的縮合產(chǎn)物，和/或一種或多種環(huán)狀內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合反應(yīng)產(chǎn)物。適宜的環(huán)狀內(nèi)酰胺為己內(nèi)酰胺和月桂內(nèi)酰胺。在一個(gè)實(shí)施例中，聚酰胺基本上由選自以下物質(zhì)的一種或多種聚酰胺樹脂組成聚(癸二酰己二胺)(PA610)、聚(十二烷酰己二胺)(PA612)、聚(癸二酰癸二胺)(PA1010)、以及聚(十二烷酰己二胺)/對苯二甲酰己二胺(PA612/6T)，其中所述PA612/6T具有以20至30摩爾％存在的6T重復(fù)單元。一種或多種纖維增強(qiáng)劑，其中所述纖維具有O. I到O. 9mm的平均長度并可選自玻璃纖維、碳纖維、以及它們的混合物。玻璃纖維可具有圓形或非圓形的橫截面。具有非圓形橫截面的玻璃纖維是指具有橫截面的玻璃纖維，所述橫截面具有長軸處于與所述玻璃纖維縱向垂直，并且對應(yīng)所述橫截面中的最長直線距離。所述非圓形橫截面在與長軸垂直的方向具有對應(yīng)橫截面中最長直線距離的短軸。所述纖維的非圓形橫截面可具有多種形狀，包括繭形(8字形)、矩形；橢圓形；大致三角形；多邊形；和長方形。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，橫截面可具有其它形狀。所述長軸長度與所述短軸長度的比率優(yōu)選介于約I. 5 I和約6 I之間。所述比率更優(yōu)選介于2 : I和5 : I之間，并且還更優(yōu)選介于3 I和約4 I之間。適宜的玻璃纖維公開于EP 0190001和EP 0196194中。注塑的復(fù)合材料車輪任選地包含O至20重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑。聚合物抗沖改性劑包括羧酸的活性官能團(tuán)和/或金屬鹽。在一個(gè)實(shí)施方案中，注塑的復(fù)合材料車輪包含2重量％至20重量％的，以及優(yōu)選的5重量％至12重量％的聚合物抗沖改性劑。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物抗沖改性劑選自乙烯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、以及任選的一種或多種(甲基)丙烯酸酯的共聚物；接枝有不飽和羧酸酐的乙烯/ α -烯烴或乙烯/ α -烯烴/ 二烯共聚物；乙烯、(甲基)丙烯酸2-異氰酸根合乙酯、以及任選的一種或多種(甲基)丙烯酸酯的共聚物；以及與鋅、鋰、鎂或錳化合物反應(yīng)以生成相應(yīng)的離聚物的乙烯與丙烯酸的共聚物。在本發(fā)明中，聚酰胺組合物還可包含本領(lǐng)域使用的添加劑，例如熱穩(wěn)定劑或抗氧化劑、抗靜電劑、潤滑劑、增塑劑、以及著色劑和顏料。熱穩(wěn)定劑包括多元醇(例如二季戊四醇)、銅穩(wěn)定劑、受阻酚、以及它們的混合物。本文中，聚酰胺組合物為通過熔融共混獲得的混合物，其中所有的聚合物成分均被充分混合，并且所有非聚合物成分均勻地分散在聚合物基質(zhì)中?？墒褂萌魏稳廴诠不旆椒▉砘旌媳景l(fā)明的聚合物成分和非聚合物成分。例如，可將聚合物成分和非聚合物成分一次全部加入或以分批的方式逐步加入熔融攪拌器中，例如單螺桿擠塑機(jī)或雙螺桿擠塑機(jī)、攪拌器、單螺桿捏合機(jī)或雙螺桿捏合機(jī)、或班伯里密煉機(jī)。當(dāng)分批方式逐步加入聚合物成分和非聚合物成分時(shí)，可首先加入部分聚合物成分和/或非聚合物成分，然后將其與隨后加入的剩余聚合物成分和非聚合物成分熔融混合，直至獲得充分混合的組合物?？稍诔跏蓟旌蠒r(shí)或混合過程期間的某個(gè)時(shí)刻加入一種或多種纖維增強(qiáng)劑。伸長率是用于材料韌性的關(guān)鍵指標(biāo)。韌性為樣本在斷裂之前可吸收的能量的量度。圖2示出了理想化的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(11)。能量吸收通過在張力測試中應(yīng)力-應(yīng)變曲線(12)下的面積來表征。當(dāng)比較類似的材料的拉伸強(qiáng)度時(shí)，斷裂伸長率越高，則能量吸收越高并且韌性也越高。本發(fā)明將在下面的實(shí)施例中得到進(jìn)一步闡述。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例盡管說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但僅是以例證的方式給出的。從上文的討論和這些實(shí)施例中，本領(lǐng)
域的技術(shù)人員能夠確定本發(fā)明的特性，并且在不脫離其實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，能對本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改以適應(yīng)不同的用途和條件。方法測試方法在得自Instru-Met Corporation 的張力檢驗(yàn)器上，通過 ISO 527_1/_2 在 23°C和5mm/min的應(yīng)變速率測試干燥模塑的樣本的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和拉伸模量。在CEAST沖擊測試機(jī)上，按照ISO 180，在23°C、在端部突出部被切除的條件下，測試對IA型多用途試樣的缺口懸臂梁式?jīng)_擊。所得測試樣本經(jīng)測量為80X 10X4mm。(試樣缺口下的深度為8_)。試樣為干燥模塑的。在CEAST沖擊測試機(jī)上，通過ISO 180在23°C下在端部突出部被切除的情況下測試IA型多用途試樣的無缺口懸臂梁式?jīng)_擊。所得測試樣本經(jīng)測量為80 X 10X4mm。試樣為干燥模塑的。根據(jù)ASTM D3763，使用10000LB電池，在23 °C時(shí)進(jìn)行Dynatup跌落重量沖擊測試。樣本被模塑為具有4英寸的直徑和O. 125英寸的厚度的盤。環(huán)的尺寸為O. 5英寸并且跌落速度為3.2米/秒。該測試的結(jié)果列于表2中。車輪測試試樣的沖擊測試圖I示出了用于向上和向下(拋下)沖擊測試的車輪試件的剖視圖。車輪試件是標(biāo)稱直徑為約10英寸、標(biāo)稱深度為4英寸的輪形體(I)，所述輪形體具有環(huán)形寬度為大約O. 75英寸的凸緣(2)，并且所述凸緣⑵以約90度的角度從輪形體壁(3)向外突出，所述凸緣⑵圍繞著輪形體的開口端延伸。使用下述方法將輪形體注塑在干燥的(露點(diǎn)為-40° F)烘干機(jī)中于180° F下干燥片狀組合物5小時(shí)，隨后進(jìn)料到500Ton Van Dom注塑機(jī)中，并且使用具有275至280° F的芯溫度的通用螺桿在約580至590° F的熔融溫度、255到265° F的成型溫度下進(jìn)行處理。輪形體的厚度為約O. 200至O. 250英寸。允許模塑的組分靜置10至12小時(shí)以冷卻并緩和因模塑過程產(chǎn)生的應(yīng)力。向上豎盲沖擊測試
用手抓住凸緣來拿住輪形體以使得手指包裹在輪形體的內(nèi)表面上并且手掌放在輪形體的外壁上。牢固地把持住輪形體，通過臂將輪形體擺回到大約45度，隨后盡可能垂直地拋到至少25英尺至約30英尺的空中，嘗試引起輪形體圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)，并且讓輪形體跌落到利用混凝土鋪砌的水平開闊區(qū)域上。檢查輪形體是否破裂。記錄致使輪形體破裂(通過視覺檢查)所需的拋出次數(shù)。向下沖擊測試操作員按如上所述的方式抓住輪形體，與抓住輪形體的手同一側(cè)的腳退一小步，并且圍繞360度擺動(dòng)輪形體，隨后以盡可能接近垂直于混凝土的方式拋投到利用混凝土鋪砌的水平開闊區(qū)域上。檢查輪形體是否破裂。記錄致使輪形體破裂(通過視覺檢查)所需的拋出次數(shù)。
如果在5次循環(huán)后輪形體有明顯破裂則被視為輪形體的勉強(qiáng)合格性能，并且可接受的性能為通過各步驟和10次循環(huán)后輪形體無破裂。高度期望的性能是通過各步驟和15次循環(huán)后無破裂。15次循環(huán)后輪形體顯示無破裂表明，組成該輪形體的材料適合用于嚴(yán)苛的動(dòng)力結(jié)構(gòu)應(yīng)用，例如ATV車輪。材料PA66是指由1，6-己二酸和1，6_己二胺制成的脂族聚酰胺，所述脂族聚酰胺具有在46-51范圍內(nèi)的相對粘度和263°C的熔點(diǎn)，以商品名/y丨cl·: 101NC010購自E. I. DuPont deNemours and Company，Wilmington，Delaware，USA。PM是指Ultramid B27聚(ε -己內(nèi)酰胺)，購自美國BASF。PA610是指由1，6_ 二氨基己烷和1，10-癸二酸制成的Zytef FE310064聚酰胺610,購自 E. I. DuPont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, USA。聚酰胺1010為由I，10-癸二酸和I，10-二氨基癸烷聚酰胺制成的聚酰胺1010(12型)，購自中國無錫的新大公司。PA612/6T共聚物由1，6_ 二氨基己烷、75摩爾％的1，12-十二烷二酸和25摩爾％的對苯二甲酸制成，購自 E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE( Zylel FE310054)。玻璃纖維是指(:‘hopVmitage 8 3660短切玻璃纖維(標(biāo)稱長度3. 2mm)，購自PPGIndustries, Pittsburgh, PA 15272, USA。玻璃耜紗是指PPG4588玻璃耜紗(連續(xù)纖維)，購自PPG Industries, Pittsburgh,PA 15272，USA。避紅進(jìn)是指Panex 35 碳纖維(標(biāo)稱長度 0. 8cm),其由 ZoltekCorp. ,Bridgeton,MO 63304，USA制造。在配混中，該纖維分解，從而得到通常小于0. 5mm的平均纖維長度。Engage* 8180 .共聚物為購自 Dow Chemical, Houston, TX, USA 的乙烯 / 辛燒共聚物。I R X' 3OI 共聚物為購自 E. I. DuPont de Nemours and Company, Wilmington,Delaware, USA的馬來酸酐改性的EPDM。色母料I是指聚酰胺三元共聚物中44 %的炭黑母料，購自AmerichemInc.,Cuyahoga, OH,USA0
色母料II是指聚酰胺6中20%的炭黑母料,購自Clariant Corp.。色母料III是指聚釀胺6中40%的苯胺黑母料,購自Dupont, Wilmington, DE。銅熱穩(wěn)定劑是指7份碘化鉀、I份碘化銅與O. 5份硬脂酸酯蠟粘合劑的混合物。I ,iconiont" CaV 102 細(xì)顆粒為褐霉酸的 I丐鹽，購自 Clariant Corp.，4132Mattenz, Switzerland。二硬脂酸鋁為由 PMC Global, Inc. Sun Valley, CA, USA 供應(yīng)的蠟。實(shí)施例1-4 和 C1-C2利用26 30mml0-圓筒雙螺桿擠出機(jī)、以250RPM的旋轉(zhuǎn)速度、30磅/小時(shí)的生產(chǎn)能力、以及設(shè)置為270 290°C的圓筒溫度來配混列于表I中的成分。除玻璃纖維以外，所有成分從擠出機(jī)的后面進(jìn)料，而玻璃纖維從擠出機(jī)的側(cè)面進(jìn)料。在Nessei注塑機(jī)FN3000 上、利用280-285°C的熔化溫度并且利用常規(guī)壓緊螺桿將混合的球劑干燥并模塑為4mm ISO的多用途拉力試棒。物理測試結(jié)果列于表I中。實(shí)施例1-4示出了 9Gpa或更大的拉伸模量,這表明該組合物具有適宜的剛性,并且其它實(shí)施例表現(xiàn)出的斷裂伸長率基本上高于比較實(shí)施例，從33%至150%更高的伸長率。表I
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先獲0*臂梁式泮1(1^/|112) I 78 I E4.6 | 100 | 83 i m J 107實(shí)施例5、6以及C3、C4和C5利用58mml0-圓筒雙螺桿擠出機(jī)、以約300RPM的旋轉(zhuǎn)速度、約600磅/小時(shí)的通量和330-340°C的熔化溫度來配混列于表2中的實(shí)施例5、6和C3的成分。利用26 30mml0-圓筒雙螺桿擠出機(jī)、以250RPM的旋轉(zhuǎn)速度、30磅/小時(shí)的通過量、以及設(shè)置為270 290°C的圓筒溫度來配混組合物C4。除了玻璃纖維和碳纖維以外，所有成分從擠出機(jī)的后面進(jìn)料，而玻璃纖維和碳纖維從擠出機(jī)的側(cè)面進(jìn)料。在Nessei注塑機(jī)FN3000上，利用280_285°C的熔化溫度并且利用常規(guī)壓緊螺桿將混合的球劑干燥并模塑為4mm ISO的多用途拉力試棒。物理測試結(jié)果列于表2中。
組合物C5在擠拉成型機(jī)上制成并且在處理后切割成ll-14mm的球劑。將車輪測試 試樣注塑為輪形體的形式并且利用“車輪測試樣本的沖擊測試”中所述的工序?qū)ζ溥M(jìn)行測試。具有與比較實(shí)施例C3 (PA66/PA6共混物)相同含量的抗沖改性劑和玻璃纖維的實(shí)施例5 (PA612/6T)和6 (PA610)顯示可與C3相當(dāng)?shù)睦炷Ａ?，另外表現(xiàn)出約50至66%的更高的斷裂伸長率。測試輪形體的向上豎直沖擊測試和向下沖擊測試表明實(shí)施例5和6相對于比較實(shí)施例C3表現(xiàn)出令人驚訝且出乎意料的性能改善；并且顯示出相對高的斷裂伸長率(即，4%或更大)，所述斷裂伸長率與改善的測試輪形體的抗斷裂相關(guān)。包含無聚合物抗沖改性劑的PA610的比較實(shí)施例C4表現(xiàn)出3. 35%的伸長率。比較實(shí)施例C5示出了利用擠拉成型法制成的長玻璃纖維表現(xiàn)出僅2. 2%的斷裂伸長率。表2

權(quán)利要求
1.注塑的復(fù)合材料車輪，包含基本上由以下物質(zhì)組成的聚酰胺組合物 (A)約20至約70重量％的至少一種聚酰胺樹脂，所述聚酰胺樹脂包含 1.約60至100摩爾％的衍生自一種或多種脂族二羧酸和一種或多種脂族二胺的重復(fù)單元，其中至少約50摩爾％的脂族二羧酸和脂族二胺為具有10個(gè)或更多個(gè)碳原子的脂族二羧酸和/或脂族二胺，和O至約40摩爾％的衍生自一種或多種芳族二羧酸的重復(fù)單元， (B)約30至約65重量％的一種或多種纖維增強(qiáng)劑，其中所述纖維具有O.I至O. 9mm的平均長度；和 (C)O至約20重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑； 其中㈧、(B)、和(C)的重量百分比是基于(A) +⑶+ (C)的總重量計(jì)的，并且其中由所述聚酰胺組合物制成的4_測試棒具有通過IS0527-1/2測量的大于或等于約9GPa的平均拉伸模量，以及根據(jù)IS0527-2/1A測量的至少4%的斷裂伸長率；前提條件是，當(dāng)所述至少一種聚酰胺樹脂由PA610組成時(shí)，存在至少2重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料車輪，其中所述至少一種聚酰胺樹脂包含70至100摩爾％的衍生自一種或多種脂族二羧酸和一種或多種脂族二胺的重復(fù)單元和O至約30摩爾％的衍生自一種或多種芳族二羧酸的重復(fù)單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料車輪，其中所述至少一種聚酰胺樹脂選自 聚(癸二酰己二胺)(PA610)、聚(十二烷酰己二胺)(PA612)、聚(癸二酰癸二胺)(PA1010)、以及聚(癸二酰己二胺)/對苯二甲酰己二胺(PA612/6T)，其中所述PA612/6T具有以20至30摩爾％存在的6T重復(fù)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料車輪，其中(B)—種或多種纖維增強(qiáng)劑以約30至約50重量％存在。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料車輪，其中一種或多種纖維增強(qiáng)劑選自玻璃纖維、碳纖維、或它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料車輪,所述復(fù)合材料車輪基本上由以下物質(zhì)組成(A)約25至約65重量％的至少一種聚酰胺樹脂，(B)約30至約65重量％的一種或多種纖維增強(qiáng)劑，和(C) 5至約12重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了包含聚酰胺組合物的注塑的復(fù)合材料車輪，所述聚酰胺組合物包含(A)約20至約70重量％的至少一種聚酰胺樹脂；(B)約30至約65重量％的一種或多種纖維增強(qiáng)劑，其中所述纖維具有0.1至0.9mm的平均長度；和(C)0至約20重量％的一種或多種聚合物抗沖改性劑；其中由所述聚酰胺組合物制成的4mm測試棒具有大于或等于約9GPa的平均拉伸模量和至少4％的斷裂伸長率。
文檔編號C08L77/06GK102958708SQ201180031670
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者S.元, K.P.莫雷爾 申請人:納幕爾杜邦公司