包括表面改性的微球體的低密度模塑料的制作方法
【專利說明】
[0001 ] 相夫申請
[0002] 本申請要求2014年6月27日遞交的序列號為62/018, 377的美國臨時申請的優(yōu) 先權(quán),其內(nèi)容在此W引用被包含。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般設(shè)及低密度片狀模塑料,特別設(shè)及一種包括具有改性表面的微球體的 低密度片狀模塑料。
【背景技術(shù)】
[0004] 為了降低片狀模塑料(SMC)的密度或塊狀模塑料度MC)的密度,高密度無機填充 劑,如碳酸巧被從配方中去除,W熱塑性塑料取代為了保持表面質(zhì)量特征。本領(lǐng)域的常見 的另一方法為去除一部分無機填充劑,并W空屯、玻璃微球取代無機填充劑中的一部分。美 國專利7, 770, 670為此種典型性成就。由于此類玻璃微球與疏水周圍基質(zhì)結(jié)合有限性的趨 向,此參考文件指導(dǎo)將玻璃微球的表面W硅烷改性,為了在微球和將該微球包圍在內(nèi)的該 固化基質(zhì)之間創(chuàng)造更強的結(jié)合。在顯微圖中發(fā)生故障時運個更大的交互作用被作為更大的 絕對強度而觀察到,且微球體被基質(zhì)材料所包覆。當生成的固化材料已經(jīng)經(jīng)受過創(chuàng)造具有 鏡面光澤測量為70光澤單位(GU)的高質(zhì)量表面拋光的表面時的檢驗時,其證明汽車表面 上漆所需要的油漆附著力是很難通過工業(yè)耐久性測試的。
[0005] 同時業(yè)界已經(jīng)考慮到由比重小于1. 5的SMC形成的制品,WUS5, 412, 003作為證 明,W實現(xiàn)制品的質(zhì)量上的減少。運實際上證明了裝載微球的難度之高會導(dǎo)致預(yù)固化樹脂 和機械性能的處理性能的退化。低密度SMC制品的一個持久的問題是由此在制品上涂覆時 欠佳的外敷層附著力。
[0006] 因此,存在對一種對超層具有強固有穩(wěn)固性,包含中空玻璃微球體的超低密度SMC 或BMC制品的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 提供了一種模制品,包括具有一個表面的樹脂基質(zhì),該樹脂基質(zhì)由交聯(lián)聚醋樹脂 或乙締基樹脂形成。具有從16到45微米的平均直徑的微球體嵌入樹脂基質(zhì)中,該微球體 具有介于0.15和0.6之間的比重,W及大于或等于2750千帕(kPa)的等規(guī)立構(gòu)壓碎強度。 表面活化劑烷氧基硅烷分子與每個該玻璃微球體共價結(jié)合。該樹脂基質(zhì)中也有填料粒子。 該樹脂基質(zhì)中還有纖維。該纖維為天然纖維、玻璃纖維、碳纖維或它們的組合。該制品的比 重在0.80和1.25之間。
[0008] 一種模制品,包括具有一個表面的樹脂基質(zhì),該樹脂基質(zhì)由交聯(lián)聚醋樹脂或乙締 基樹脂形成;具有從16到45微米的平均直徑的微球體嵌入樹脂基質(zhì)中,該微球體具有介 于0. 15和0. 6之間的比重,W及大于或等于2750千帕(kPa)的等規(guī)立構(gòu)強度;多個表面 活化劑分子與每個該玻璃微球體共價結(jié)合,該多個表面活化劑分子為烷氧基硅烷;該樹脂 基質(zhì)中有填料粒子;W及該樹脂基質(zhì)中有纖維,其中,該制品具有介于0. 80和I. 25之間比 重。該模制品還包括按照ASTMD3359粘附在該表面上的外敷層。該模具的該微球體為該 配方的10到51的總質(zhì)量百分比。該模制品的等規(guī)立構(gòu)的壓碎強度高于或等于6895千帕 (kPa)。該模制品等規(guī)立構(gòu)的壓碎強度高于或等于55158千帕(kPa)。該多個表面活化劑分 子每個都包含一個適合于與所述的樹脂基質(zhì)共價結(jié)合的基團,其中基團為異氯酸基、氨基、 環(huán)氧基、締丙基、或甲基丙酸締基中的一種。該表面活化劑為一種雜原子功能性終止熱塑性 涂料。該熱塑性涂料具有的雜原子包括的端基有:叔胺、徑基-、亞胺-、或氯基。該玻璃微 球體具有的標準直徑的縱橫比介于1. 1和1. 2之間。該樹脂為聚醋,環(huán)氧基樹脂或聚氨醋。
【附圖說明】
[0009] 本發(fā)明此外通過下列附圖詳細說明,其意圖表現(xiàn)本發(fā)明的某些方面,但是不應(yīng)W 限制于本發(fā)明的實踐的解釋。
[0010] 圖1表不將具有未處理的微球體(頂板)的表1中的標準化SMC和具有與3-(甲 基丙締酷氧)丙基=甲氧基硅烷共價結(jié)合的微球體的相同的SMC配方中的膠帶移除之后的 SMC的刮傷的一式S份的上漆表面的一系列圖。
[0011] 圖2表示未處理的(上板)和處理的(下板)的微球體遭受過砂堿和熱沖擊測試 的圖1的板的一系列圖。
[0012] 圖3A是包括按照圖1的頂板的包含未處理微球體的分層的SMC板的掃描電鏡照 片佛M)。
[0013] 圖3B是包括按照圖1的底板的包含烷氧基硅烷處理微球體的分層SMC板的SEM。
【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明用于具有0. 80和1. 25的特殊比重的熱固性制品的模塑。本發(fā)明的制品都 能夠通過嚴格的涂附著力測試和環(huán)境測試,同時與傳統(tǒng)制品相比提供重量上的節(jié)省。相較 于傳統(tǒng)的制品,其密度的降低使得本發(fā)明非常適合于在一般情況下形成車輛部件,特別是 接收高光澤面漆的車輛部件。由本發(fā)明制造的示例性的車輛部件包括引擎蓋,行李箱蓋,擋 泥板,n,四分之一面板。
[0015] 可W被理解在例子中提供了值的范圍,該范圍旨在包含不僅僅該范圍的結(jié)束點 值,而且該范圍中間值也明確地包含在范圍內(nèi),被該范圍最后的有效數(shù)字改變。W舉例的方 式,一個從1到4的例舉的范圍旨在包括1-2,1-3, 2-4, 3-4,和1-4。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明,一個微球體具有介于10和120微米的平均直徑。在某些實施方案中, 該微球體是單分散的,同時在其他實施方案中,尺寸的范圍為5至200微米之間。可理解的 在一種在介于0. 80到1. 25范圍的低比重和也促進混合簡易性之間平衡的具有創(chuàng)造性的制 品的形成中,具有介于0. 19和0. 6之間比重和大于或等于2750千帕的等規(guī)立構(gòu)壓碎強度 的的微球體被選擇。在其他實施方案中,等規(guī)立構(gòu)壓碎強度是在3447和194105千帕之間。 可W理解的是具有較高的壓碎強度的微球體不太可能被與SMC和BMC配方相關(guān)聯(lián)的完全混 合W及流動壓所破壞?;诿芏群腕w積達到如表1所述在0. 80到1. 25范圍內(nèi)的要求制品 比重,微球體的負載易于?;?。
[0017]
[0019] 此處使用的微球體被定義為包括一個中空微球或具有在介于I和I. 6之間的兩個 標準最大線性尺寸之間的縱橫比的實屯、球。通常,球狀體的顆粒由玻璃或熱塑性材料形成。 在一些創(chuàng)造性實施例中,微球體為球狀體的10線性尺寸百分比之內(nèi)并由玻璃形成。
[0020] 為了加強微球體和周圍的固化基質(zhì)之間的相互作用,微球體被共價結(jié)合到微球體 表面偶聯(lián)劑上。此處的運里設(shè)及到處理和預(yù)處理的。在某創(chuàng)造性的實施方案中,該微球體 W-粘附到微球體表面的表面涂層預(yù)處理。在不打算被特定的理論束縛,該微球體表面通 過與親水基團反應(yīng)共價結(jié)合改性,如徑基,在微球體表面上制造在微球體表面的疏水性表 面功能,W制造出與周圍基質(zhì)更強的相互作用。據(jù)信在圖1和2中可見的如此形成的制品 的涂覆層的改良粘附被證實,相比圖3A,樹脂涂覆微球體在圖3B中的沈M中觀察到。
[0021] 在一些創(chuàng)造性實施例中,與微球體表面共價結(jié)合的表面活性劑分子具有末端反應(yīng) 性部分適用于在固化期間與周圍樹脂基質(zhì)結(jié)合。在不打算束縛于特定的理論下,在測試中 如ASTMD3359,固化樹脂基質(zhì)和微球體之間的共價鍵合提升了所得SMC或BMC的脫層強度。
[0022] 與SMC或BMC樹脂在固化過程反應(yīng)的終端基團說明性地包括S級胺-;徑基-;亞 胺-;不飽和乙締,如締丙基-或丙締醒基-;或氯基部分??蒞理解基質(zhì)固化可W通過如自 由基固化,潮氣固化或它們的組合的機制發(fā)生。
[0023] 端叔胺基的熱塑性塑料容易被制備。D.H.化chards,D.M.Service,and 祀^516訊曰的,化.口〇17111.1.16,117(1984)值.比理查茲,1).祀服務(wù),祀1斯圖爾特,英國高 分子雜志16,117 (1984))。一個代表性的端叔胺基的熱塑性塑料自諾譽市售可得,其商標名 為ATBN1300X21。
[0024] 與玻璃微球體結(jié)合的表面活性劑分子為烷氧基硅烷,其中硅烷與微球體的二氧化 娃表面反應(yīng)。代表性的用于微球體