CN107686603A - 再生聚丙烯组合物和车辆部件 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于车辆的外部装饰部件，该外部装饰部件包括：39％至45％的再生聚丙烯共聚物、27％至43％的再生聚丙烯均聚物、0.5％至2.5％的偶联剂、0.01％至0.5％的流动增强剂、0.5％至1.5％的椰壳粉、5％至10％的合成填料、以及3％至17％的碳纤维(按重量计)。此外，该部件特征在于至少1750MPa的弯曲模量。在某些方面，该部件进一步特征在于如在ISO 11359‑2协议下所测量的在约4x 10‑5in/in*℃和约0.1x10‑5in/in*℃之间的线性热膨胀系数。

Description

再生聚丙烯组合物和车辆部件
技术领域
本发明总体上涉及再生聚丙烯组合物和采用这种组合物的车辆部件，并且更具体地，同样地涉及低滑石粉和无滑石粉的再生聚丙烯组合物。
背景技术
大多数当前的外部车辆装饰部件由滑石粉填充的聚丙烯和热塑性聚烯烃(“TPO”)材料制造。重量减少和增加的可持续的可再生材料的使用是车辆制造商的目标。将可再生材料整合到车辆设计中的选项包括选择具有显示的机械、热和其他性质的各种可再生材料，这些材料与当前装饰零部件中采用的不可再生组分类似。用于减少车辆中塑料零部件的重量的主要选项包括减小零部件的厚度和降低这些零部件中采用的材料的密度。
尽管具有减小的部件厚度的装饰部件设计的构思可以相对简单，但在车辆中制造和实施这样的设计是具有挑战性的。在许多情况下，必须增加这种设计中采用的材料的强度和刚度以适应壁厚的减小。然而，将高刚度组分加入到这些设计中并且修饰材料以提高它们的强度通常会导致显著较不制造有利的产品，特别是鉴于工具磨损和这些产品的表面的美观。
通常，与采用所有或大部分原始的非再生材料的材料相比，具有可再生聚合物和非聚合物组分的聚合物材料具有与成型操作相关联的较低流动速率。再生热塑性材料的熔体流动速率是其组分的熔体流动速率的平均值。考虑到它们相对较低的流动速率，具有高百分比的可再生材料的聚合物材料在它们集成到具有减小的壁厚的车辆部件设计内方面可能受到限制。
如前所述，大多数车辆装饰零部件采用滑石粉填充的聚丙烯和滑石粉填充的TPO配方。车辆装饰部件通常采用按重量计约10％至约40％的滑石作为填充材料。滑石粉和其他填料用于增加这些部件的刚度和强度。滑石粉还控制和稳定这些部件的热膨胀。此外，在用来制造这种车辆装饰部件采用的产品模具内制造期间，滑石粉可以用作增强和加速这些材料的固化的成核剂。
作为聚合物车辆部件内的填料的滑石粉呈现若干缺点。滑石粉具有约2.6g/cm3的密度且聚丙烯具有约0.9g/cm3的密度。因此，聚丙烯车辆部件中的滑石粉的包含导致了增加含有作为填充材料的滑石粉的部件的总密度。滑石粉还降低了许多车辆部件的美观度，特别是在其表面。当采用滑石粉作为车辆聚合材料中的填充材料时，其使用可以降低在制造期间材料的延展性和流动速率。
其他增强填充材料(例如玻璃)可以用在车辆装饰部件中，其在总重量减少的目标下使他们硬化方面取得成功。然而，玻璃在聚合物车辆部件中用作填充材料时具有许多缺点。由于玻璃具有比滑石粉更高的密度，所以它可以导致增加用等份玻璃替代滑石粉的车辆部件的总重量。由于玻璃粉、颗粒、纤维等具有相对高的模量值，所以含有玻璃填充材料的聚合物材料可以引起摩擦。在玻璃材料的增加的百分比的情况下，含玻璃的聚合物材料的制造倾向于导致较短的工具寿命。
因此，需要适用于车辆装饰部件以及这种部件的设计的聚丙烯基组合物，该组合物在当前部件中性成本和性能下具有减少的重量和较高百分比的可再生材料。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种再生聚丙烯基组合物，该组合物包括：
39％至45％的再生聚丙烯共聚物；
27％至43％的再生聚丙烯均聚物；
0.5％至2.5％的偶联剂；
0.01％至0.5％的流动增强剂；
0.5％至1.5％的椰壳粉；
5％至10％的合成填料；以及
3％至17％的碳纤维(按重量计)。
根据本发明的另一方面，提供一种再生聚丙烯基组合物，该组合物包括：
39％至45％的再生聚丙烯共聚物；
37％至43％的再生聚丙烯均聚物；
0.5％至2.5％的偶联剂；
0.01％至0.5％的流动增强剂；
0.5％至1.5％的椰壳粉；
5％至10％的合成填料；以及
1％至7％的滑石粉(按重量计)。
根据本发明的又一方面，提供一种用于车辆的外部装饰部件，该外部装饰部件包括：
39％至45％的再生聚丙烯共聚物；
27％至43％的再生聚丙烯均聚物；
0.5％至2.5％的偶联剂；
0.01％至0.5％的流动增强剂；
0.5％至1.5％的椰壳粉；
5％至10％的合成填料；以及
3％至17％的碳纤维(按重量计)。此外，该部件特征在于至少1750 MPa的弯曲模量。
一经研究下面的说明书和权利要求书，本领域技术人员将理解和领会本发明的这些和其它方面、目的和特征。
具体实施方式
为了在此说明的目的，本发明可以采用各种和供选择的形式，除非有相反的明确说明。此外，以下说明书中所描述的具体组合物、总成和部件仅是所附权利要求限定的本发明构思的简单示例性实施例。因此，关于此处公开的实施例的具体的尺寸、组合物、浓度和其他物理特征不应被认为是限制性的，除非权利要求中另有明确声明。
除非有明确表示，说明书和权利要求书中的所有数字数量(包括指定材料和组分的数量和浓度)在此将被理解为在概括本发明的最广泛的范围中由词语“约”来修饰。此外，除非另有明确说明，组合物、配方等的所有所述的百分比在此以重量百分比给出。
在本发明中描述的是低滑石粉和无滑石粉的聚丙烯组合物和具有可再生组分的材料。类似地，在本发明中还详细描述了采用这些组合物的车辆部件和设计的方面。根据本发明的车辆部件(特别是外部装饰部件) 与当前装饰部件设计相比具有更低的成本和/或重量。此外，与典型的滑石粉填充的车辆部件相比，本发明的车辆部件和组合物实质上无滑石粉，或滑石粉低。此外，与典型的车辆部件相比，这些部件和组合物具有增加的百分比的可再生材料。
如前所述，滑石粉可以在实现车辆部件(特别是外部装饰部件)的机械和热性质方面起重要作用。然而，滑石粉的使用呈现许多缺点，特别是随着车辆制造商越来越积极地减少部件重量并且增加可再生和/或再生材料的百分比。
本发明中采用车辆部件重量减少的两种方法。在一种方法中，使车辆部件组合物的刚度最大化以允许车辆设计者减小采用这些组合物的部件的壁厚。随着部件的壁厚减小，部件的总重量也同样减少。相应地，这些重量减少为含有部件的车辆提供性能优势(例如，增加的燃料效率)。在第二种方法中，可以降低车辆部件组合物的总密度以获得重量减少。更具体地，这些组合物中采用的填充材料的密度可以降低，而含有这些填料的部件的性能没有降低。同时，在本发明组合物中采用这些方法中的一种或两种，可使所得到的车辆部件相比于采用常规的聚合物车辆组合物(例如，滑石粉填充的TPO)的类似部件具有相同或更低的成本。
因此，本发明的低滑石粉和无滑石粉组合物以及采用这种组合物的车辆部件利用这些设计方法。此外，这些组合物和车辆部件在成本中立的基础上相对于常规替代物表现出相同或更好的机械和热性质。有利地，本发明的组合物混合较高成本的增强组分以获取机械和热性质性能优势，同时通过采用较低成本、可再生和生物可降解组分来抵消这些增加的组分成本。
如下面更详细所指出的，以下实施例和组合物设计构思解决上述问题和挑战。根据本发明的实施例，再生聚丙烯基组合物包括(按重量计)：
39％至45％的再生聚丙烯共聚物；
27％至43％的再生聚丙烯均聚物；
0.5％至2.5％的偶联剂；
0.01％至0.5％的流动增强剂；
0.5％至1.5％的椰壳粉；
5％至10％的合成填料；以及
3％至17％的碳纤维。
在该实施例中，其它组分可以被包括在对机械、热和其它应用相关性质没有重大影响的低或痕量水平。根据该实施例的一些实施方式，组合物无滑石粉，或者在其它实施方式中大体上无滑石粉。如本文所使用的，“无滑石粉”包括具有小于或等于0.05％滑石粉的聚合物车辆组合物。如本文所使用的，“大体上无滑石粉”包括具有小于或等于0.25％滑石粉的聚合物车辆组合物。如本文所使用的，“低滑石粉”包括具有约10 ％或更少的滑石粉含量的聚合物车辆组合物。此外，应当理解的是，可以用该实施例的组合物制造包括外部车辆装饰部件的各种车辆部件。
根据本发明的另一方面，再生聚丙烯基组合物包括(按重量计)：
39％至45％的再生聚丙烯共聚物；
37％至43％的再生聚丙烯均聚物；
0.5％至2.5％的偶联剂；
0.01％至0.5％的流动增强剂；
0.5％至1.5％的椰壳粉；
5％至10％的合成填料；以及
1％至7％的滑石粉(按重量计)。
在该实施例中，其它组分可以被包括在对机械、热和其它应用相关性能没有重大影响的低或痕量水平。此外，可以用该实施例的组合物来制造包括外部车辆装饰部件的各种车辆部件。
下面更详细地描述前述实施例的各种组合物和本发明的其他方面。如上述实施例所指出的，本发明的组合物包括相对高百分比的聚丙烯组分。通常，这些组合物中采用的聚丙烯适用于注射成型的机动车外部部件。在一些实施例中，组合物包括原始聚丙烯、再生聚丙烯共聚物、再生聚丙烯均聚物、和/或这些原始和再生聚丙烯材料的组合。如本文所使用的，“原始聚丙烯”是在本发明的组合物和部件中采用的聚丙烯材料，并且不包括任何实质的再生材料。合适的原始聚丙烯可以包含聚丙烯共聚物(例如利安德巴塞尔工业公司的Pro-faxTM SG899)，一种高流动高抗冲击聚丙烯共聚物树脂。对于包括原始聚丙烯的本发明的聚丙烯基组合物，该材料可以以按重量计总组合物的约5％至约90％之间的水平整合。优选地，将原始聚丙烯水平最小化以增加再生材料(包括再生聚丙烯材料)的含量。
关于再生聚丙烯共聚物材料，可以在本发明的聚丙烯基组合物中采用各种再生聚丙烯树脂，例如KW塑料公司(特洛伊，阿拉巴马州)的 KW308A再生聚丙烯共聚物。在某些方面，按重量计组合物的约30％至约60％用再生聚丙烯共聚物材料和树脂制造。在优选的实施例中，按重量计组合物的约35％至约50％用再生聚丙烯共聚物制造。
在本发明的某些再生聚丙烯基组合物的实施例中，包括低密度色精添加剂。这些添加剂用于将颜色(例如，黑色，中灰色等等)加入到由这些再生聚丙烯基组合物制造的部件。通常，以按重量计组合物的0.5％至2％加入低密度色精。
在本发明的再生聚丙烯基组合物的其它实施方式中，以按重量计组合物的0.5％至1.5％(总计)的含量加入加热和紫外线(UV)稳定剂。这些添加剂的示例包括巴斯夫公司的热稳定剂、巴斯夫公司的光稳定剂等等，如本领域普通技术人员所理解的。这些添加剂倾向于提高用这些组合物制造的部件的耐热性和耐UV降解性。
聚烯烃弹性体(例如乙烯-辛烯共聚物)也可以被包括在本发明的组合物和部件中以提高耐冲击性。例如，可以在这些实施例中采用热塑性聚烯烃弹性体，例如美国陶氏化学公司的EngageTM 8842。当聚烯烃弹性体被包括在本发明的组合物中时，它们以按重量计总组合物的约5％至约 45％的含量整合。
本发明的一些再生聚丙烯基组合物的实施例还包括再生聚丙烯均聚物。在某些方面，按重量计组合物的约20％至约50％用再生聚丙烯均聚物材料制造。在优选的实施方案中，按重量计组合物的约25％至约45％由再生聚丙烯均聚物制造。
如前所述，滑石粉在聚丙烯和TPO基聚合物组合物中的使用可能由于各种原因而有益，包括其用作成核增强剂。也就是说，滑石粉可以在注射成型过程中增强材料固化。尽管生物基材料可以根据它们对聚合物组合物的机械和热性质的各自的影响来代替滑石粉作为填料，但是它们在它们的成核增强能力方面可能受到限制。类似地，各种极性合成和生物基填料在聚丙烯(其通常是非极性的)内的相容性可能在本发明的聚丙烯基组合物内产生不均匀性。因此，成核增强剂和偶联剂中的至少一个可以用于本发明的聚合物车辆组合物中，包括但不限于，含二羧酸的材料(即，成核增强剂)(例如，美利肯化学公司的HPN-68L 成核剂)、马来酸酐(即，偶联剂)(例如，伊士曼化学公司的G-3003聚合物偶联剂)等等。具体地，美利肯HPN-68L可以充当在较高的温度下使组合物中的聚丙烯组分结晶的催化剂，以提高生产时间并且便于更多的各向同性收缩，这两者都可以导致涉及制造本发明的组合物的实体的更少的翘曲和更高的生产率，包括采用这种组合物的车辆部件。伊士曼G-3003充当用于使极性填料和非极性聚合物材料内的增强剂之间的吸引力平衡的偶联剂。根据实施例，偶联剂和成核增强剂中的至少一个的约0.1％至3％在本发明的聚合物车辆组合物中被采用。
认识到注射模具、挤出模具或其它类似的制造装置内的再生聚丙烯组分的流动速率低于原始聚丙烯的流动速率，本发明的聚合物车辆组合物的某些实施例采用可评估百分比的流动增强剂。流动增强剂用于减少挤出和注射模具相关工艺中的摩擦，以增强聚合物组分材料的流动并且降低加工温度以增加生产率。此外，流动增强剂可以用于降低注射模具压力，使成型机更容易地填充用于制造更薄壁车辆部件的薄壁模具。有利地，这些流动增强剂可以在本发明的组合物和部件中被采用，以抵消与某些填料相关的流动速率的降低，这些填料提供减少的重量和改进的热和机械性质，例如碳纤维。根据一些实施例，流动增强剂是硅酮基的，并且一旦整合到最终的聚合物组合物中就不能被镀铬或者被着色。其他流动增强剂(例如，阿伯塑料科技有限公司的Qwik添加剂和美国嘉拓公司的RP 06、RP11、RP 37粘度调节剂)采用与颜料和铬相容的添加剂。根据实施例，流动增强剂可以以总组合物的按重量计约0.001％至约1％整合到本发明的聚合物车辆组合物中，并且优选地在总组合物的按重量计约0.01％至约0.5％之间。
相对于滑石粉填料，许多生物基填料提供降低的密度，并且在处理和回收能力方面显著地更环境友好。例如，本发明的组合物和车辆部件中采用的生物填料可以包括但不限于木质纤维、研磨的椰壳(例如，椰壳粉)和龙舌兰纤维。通常，这些生物基填充材料的密度小于约1.2g/cm3，其明显低于滑石粉的密度(约2.6g/cm3)。在某些实施方式中，聚合物车辆部件中采用的椰壳粉的密度比滑石粉的密度低约2.5倍。
在优选的实施例中，组合物和车辆部件采用研磨的椰壳(本文也称为“椰壳粉”)，该研磨的椰壳与其它生物基填料相比富含木质素。此外，椰壳粉相对容易生产，因为椰子是在全世界种植的多用途大宗产品。此外，椰壳可以一经去除椰肉和果壳就容易地获得。此外，椰壳粉的成本按照重量基数与滑石粉大约相同，然而，由于椰壳粉的密度比滑石粉低约2.5倍，所以当在本发明的车辆聚合物部件中采用时，椰壳粉在成本上明显低于滑石粉。
研磨的椰壳粉具有相对高的模量和抗压强度。含有与含滑石粉替代物相似数量的椰壳粉的聚合物外部车辆装饰组合物的测试数据表明，与含有滑石粉的替代物相比，椰壳粉可以使包含其的这些车辆部件组合物增强为具有相同或更高水平的刚度和强度。在本发明的一些实施方式中，采用具有约100和200微米之间的平均粒度的研磨的椰粉末。此外，椰壳粉可以从各种来源获得，包括可以来源于天然复合材料有限公司 (“NCI”)的椰子粉。
尽管椰壳粉和其它生物基材料作为聚合物车辆部件中的滑石粉的替代填料提供了显著益处，但鉴于它们缺点应该限制它们的浓度。具体地，椰壳粉和大多数其他生物基材料不能提供与滑石粉提供的相同水平的成核增强。此外，生物基填料可以在聚合物机动车部件内表现出差的热传导。因此，与常规聚合物车辆部件中采用的滑石粉的百分比类似的生物基材料(包括椰子粉)的高百分比可以导致显著更长的成型周期时间和产品翘曲。因此，本发明的聚合物车辆部件和组合物的方面可以采用最终组合物、采用这种材料的零部件的按重量计约0.1％和5％之间的生物基填料，例如椰壳粉。在优选的实施方案中，在这些聚合物车辆部件中采用按重量计约0.5％和约1.5％之间的生物基填料。在示例性实施方式中，椰子粉可以以按重量计约1％用在再生聚丙烯基组合物中。
本发明的聚合物车辆部件中可以采用其它合成材料作为滑石粉的较高模量和/或强度的替代物。合成衍生材料(包括但不限于氧硫酸镁、硅酸钙(例如链硅酸钙或偏硅酸钙)和镁基纤维、晶须和颗粒)可以用在本发明的聚合物车辆部件中。例如，美利肯公司的HPR-803i 可以用作合成填料，该合成填料具有与短切玻璃相似的刚度和强度增强能力。可以根据实施例采用的另一个示例合成填料是来自日本宇部材料工业有限公司/日本三井化学公司的含氧硫酸镁(magnesium oxysulfate) MOS-HIGETM晶须。此外，尼科矿物公司的NyLiteTM合成硅灰石针也可以在本发明的聚合物车辆部件中被成功采用。
本发明的车辆部件中采用的合成填料优选比短切玻璃更软，并且因此对铝和钢工具的磨损较小。尽管这些合成填料可以相对于的滑石粉添加剂同样地提高本发明的聚合物车辆部件的机械和热性质，但是它们的使用可以受到它们比滑石粉相对较高的成本的限制。因此，本发明的车辆聚合物部件的方面采用按重量计约3％和约12％之间的合成填料。本发明的聚合物组合物和车辆部件的优选实施方式包括约5％和约10％之间的合成填充材料。在另一个示例性实施方式中，按重量计约7％的合成填料可以在本发明的聚合物车辆组合物和部件中被采用。
本发明的聚合物车辆组合物还包括可评估百分比的碳纤维。如在这些组合物的实施例中采用的，碳纤维通常以由在纱线中拧在一起的非常薄的碳纤维股制成的多丝纤维的形式。碳纤维的特征在于强度和刚度值远远超过钢，但重量少约三分之二。在采用碳纤维的聚合物组合物中获得的刚度取决于用作填料的碳纤维的类型，其可以取决于用于制造碳纤维的组分的树脂和树脂比。影响聚合物车辆组合物的机械和热性质增强的其它碳纤维因素包括纤维形式，其可以包含单向纤维、二维织物、三维织物、纤维编织物和短纤维形式。影响这些聚合物车辆组合物性质的其它碳纤维因素包括作为填料整合到这些组合物中的纤维的取向和分布。
随着碳纤维作为滑石粉填料的替代物被整合到含滑石粉的聚合物车辆组合物中，组合物和含有这种组合物的部件的刚度和模量可以显著增加。更具体地，这些显著的刚度和模量增加在碳纤维对滑石粉的相等重量替代时被观察到。例如，下面详细概述的示例2的聚丙烯基配方包含有按重量计6％的碳纤维并且表现出约3500MPa的弯曲模量。相比之下，如下文示例1中所概述的，含有按重量计约6％的滑石粉的聚丙烯基组合物表现出1750MPa的弯曲模量。因此，与采用被设计具有约3mm的壁厚的具有约6％滑石粉填料增强的示例1组合物的相似部件相比，含有具有约6％碳纤维的示例2组合物的车辆部件可以被设计具有约2.5mm的壁厚。
尽管碳纤维的成本相对于本发明的聚合物车辆组合物的其它组分非常高(例如，2016年约8至10美元/磅)，但聚合物车辆组合物可以有利地相对于含滑石粉的常规聚合物车辆部件在成本中立的基础上制造。由于本发明的组合物具有比常规聚合物车辆组合物更高的刚度和更低的密度，所以用本发明的组合物制成的车辆零部件可以以较低的重量和较少的材料制成，这抵消了碳纤维增强的相对较高的成本。此外，碳纤维增强的价格似乎在下降，因为再生碳纤维供品(例如，与原始碳纤维具有几乎相同的机械和热性质)已经开始进入市场，价格在5-6美元/磅。此外，这些再生碳纤维可以以用于制造原始碳纤维的相对能量成本的约 85％的能量成本(例如，包括与碳材料回收和转化成纤维相关的能量)来生产。
如本发明的聚合物车辆组合物中所采用的，可以以从按重量计约1 ％到约20％的水平加入碳纤维。在优选的实施例中，碳纤维从按重量计约3％到约17％被加入到聚合物组合物中。在另一优选的实施例中，聚合物车辆组合物的碳纤维含量被保持在等于或大于这些相同组合物中滑石粉的百分比的相对百分比。随着更多的碳纤维被加入到本发明的聚合物组合物中，组合物中的滑石粉含量被降低。因此，本发明的无滑石粉和大体上无滑石粉的组合物可以通过加入碳纤维来实现。类似地，除了前述添加剂中的一些或全部以及其它组分之外，低滑石粉聚合物组合物可以通过滑石粉和碳纤维增强的混合来实现。
低滑石粉和无滑石粉的组合物有利地采用无滑石粉或有限数量的滑石粉。此外，相对于常规的含滑石粉的替代物(例如，具有约23％的滑石粉填料的聚丙烯)，这些组合物和车辆部件在成本中立的基础上表现出相同或更好的机械性质(例如弯曲模量)和热性质(线性热膨胀系数)。有利地，本发明的组合物将较高成本的组分(例如，碳纤维和合成填料)混合以获取机械和热性质性能益处，同时通过采用较低成本可再生组分 (例如，生物可降解的椰壳粉和再生聚丙烯材料)来抵消这些增加的组分成本。
以下示例组合物在注射成型装置中被制备以制造除了不同的壁厚之外具有相似尺寸的示例性车辆装饰部件设计。
比较示例
含有按重量计约23％的滑石粉和平衡的原始聚丙烯的比较的含聚丙烯聚合物车辆组合物(被称为“Comp.Ex.1”)用于根据本领域普通技术人员所理解的典型注塑成型工艺来制造示例性装饰部件。Comp.Ex.1 样品的各种性质被测量：1.09g/cm3的密度、3mm的部件壁厚、和2000 MPa的弯曲模量(如在ISO 178测试方法下测量)。
示例1
根据本发明的实施例，含有约6％的滑石粉的低滑石粉再生聚丙烯基聚合物车辆组合物(称为“Ex.1”)用于制造可与Comp.Ex.1部件的设计比较的示例性装饰部件。具体地，Ex.1组合物如下：
约42％的再生聚丙烯共聚物；
约40％的再生聚丙烯均聚物
约0.5％至2％的低密度色精；
约0.5％至1.5％的稳定剂；
约1.5％的偶联剂；
约0.03％的流动增强剂；
约1％的椰壳粉；
约7％的合成填料；以及
约6％的滑石粉(按重量计)。
Ex.1样品的各种性质被测量：0.99g/cm3的密度、3mm的部件壁厚、和1750MPa的弯曲模量(如在ISO 178测试方法下所测量的)。由于Ex. 1样品具有比Comp.Ex.1样品更低的密度，所以Ex.1部件反映出比由 Comp.Ex.1组合物制成的部件约10％的重量节省。此外，Ex.1样品中再生聚丙烯和生物基填充材料的相对高百分比导致比由Comp.Ex.1配方制成的部件约10.8％的估算的成本节省。
示例2
根据本发明的实施例，不含有有意的滑石粉添加剂和含有约6％的碳纤维的无滑石粉再生聚丙烯基聚合物车辆组合物(称为“Ex.2”)用于制造可与Comp.Ex.1部件的设计比较的示例性装饰部件。具体地，Ex.2 组合物如下：
约42％的再生聚丙烯共聚物；
约40％的再生聚丙烯均聚物
约0.5％至2％的低密度色精；
约0.5％至1.5％的稳定剂；
约1.5％的偶联剂；
约0.03％的流动增强剂；
约1％的椰壳粉；
约7％的合成填料；以及
约6％的碳纤维(按重量计)。
Ex.2样品的各种性质被测量：0.95g/cm3的密度、2.49mm的部件壁厚、3500MPa的弯曲模量(如在ISO 178测试方法下所测量的)。由于 Ex.2样品具有比Comp.Ex.1样品更低的密度和更小的壁厚，所以Ex.2 部件反映出比由Comp.Ex.1配方制成的部件约30％的重量节省。此外， Ex.2样品中再生聚丙烯和生物基填充材料的相对高百分比及其较低部件体积导致比由Comp.Ex.1配方制成的部件约7.4％的估算的成本节省，尽管包含相对高成本碳纤维增强材料。
示例3
根据本发明的实施例，不含有有意的滑石粉添加剂和含有约10％的碳纤维的无滑石粉再生聚丙烯基聚合物车辆组合物(称为“Ex.3”)用于制造可与Comp.Ex.1部件的设计比较的示例性装饰部件。具体地，Ex. 3组合物如下：
约42％的再生聚丙烯共聚物；
约36％的再生聚丙烯均聚物
约0.5％至2％的低密度色精；
约0.5％至1.5％的稳定剂；
约1.5％的偶联剂；
约0.03％的流动增强剂；
约1％的椰壳粉；
约7％的合成填料；以及
约10％的碳纤维(按重量计)。
Ex.3样品的各种性质被测量：0.95g/cm3的密度、1.98mm的部件壁厚、6000MPa的弯曲模量(如在ISO 178测试方法下所测量的)。由于 Ex.3样品具有与Comp.Ex.1部件相比更低的密度和壁厚，所以Ex.3部件反映出比由Comp.Ex.1配方制成的部件约45％的重量节省。此外，Ex. 3样品中再生聚丙烯和生物基填充材料的相对高百分比及其较低部件体积导致比由Comp.Ex.1配方制成的部件约13.6％的估算的成本节省，尽管包含相对高成本碳纤维增强材料。
示例4
根据本发明的实施例，不含有有意的滑石粉添加剂和含有约14％的碳纤维的无滑石粉再生聚丙烯基聚合物车辆组合物(称为“Ex.4”)用于制造可与Comp.Ex.1部件的设计比较的示例性装饰部件。具体地，Ex. 4组合物如下：
约42％的再生聚丙烯共聚物；
约31％的再生聚丙烯均聚物
约0.5％至2％的低密度色精；
约0.5％至1.5％的稳定剂；
约1.5％的偶联剂；
约0.03％的流动增强剂；
约1％的椰壳粉；
约7％的合成填料；以及
约14％的碳纤维(按重量计)。
Ex.4样品的各种性质被测量：0.95g/cm3的密度、1.76mm的部件壁厚、8500MPa的弯曲模量(如在ISO 178测试方法下所测量的)。由于 Ex.4样品具有与Comp.Ex.1部件相比更低的密度和壁厚，所以Ex.4部件反映出比由Comp.Ex.1配方制成的部件约53％的重量节省。此外，Ex. 4样品中再生聚丙烯和生物基填充材料的相对高百分比及其较低部件体积导致比由Comp.Ex.1配方制成的部件约16.5％的估算的成本节省，尽管包含相对高成本碳纤维增强材料。
在不脱离本发明的构思的情况下，可以对上述结构进行变化和修改。这些变化和修改以及在本发明的范围内如本领域技术人员理解的其他实施例旨在被以下权利要求覆盖，除非这些权利要求通过其文字另有明确表述。

Claims (20)

1.一种再生聚丙烯基组合物，包含：
39％至45％的再生聚丙烯共聚物；
27％至43％的再生聚丙烯均聚物；
0.5％至2.5％的偶联剂；
0.01％至0.5％的流动增强剂；
0.5％至1.5％的椰壳粉；
5％至10％的合成填料；以及
3％至17％的碳纤维(按重量计)。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述碳纤维包含约5％至15％的碳纤维(按重量计)。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述偶联剂包含马来酸酐。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述合成填料包含以下中的至少一个：含氧硫酸镁、硅酸钙以及镁基纤维、晶须和颗粒。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物是大体上无滑石的。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物具有小于或等于1.0g/cm3的密度。
7.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物进一步特征在于：
约42％的再生聚丙烯共聚物；
31％至40％的再生聚丙烯均聚物；
约1.5％的偶联剂；
约0.03％的流动增强剂；
约1％的椰壳粉；
约7％的合成填料；以及
约6％至14％的碳纤维(按重量计)。
8.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物进一步特征在于：
约42％的再生聚丙烯共聚物；
约40％的再生聚丙烯均聚物；
约0.5％至2％的低密度色精；
约0.5％至1.5％的稳定剂；
约1.5％的偶联剂；
约0.03％的流动增强剂；
约1％的椰壳粉；
约7％的合成填料；以及
约6％的碳纤维(按重量计)。
9.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物进一步特征在于：
约42％的再生聚丙烯共聚物；
约36％的再生聚丙烯均聚物；
约0.5％至2％的低密度色精；
约0.5％至1.5％的稳定剂；
约1.5％的偶联剂；
约0.03％的流动增强剂；
约1％的椰壳粉；
约7％的合成填料；以及
约10％的碳纤维(按重量计)。
10.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物进一步特征在于：
约42％的再生聚丙烯共聚物；
约31％的再生聚丙烯均聚物；
约0.5％至2％的低密度色精；
约0.5％至1.5％的稳定剂；
约1.5％的偶联剂；
约0.03％的流动增强剂；
约1％的椰壳粉；
约7％的合成填料；以及
约14％的碳纤维(按重量计)。
11.一种再生聚丙烯基组合物，包含：
39％至45％的再生聚丙烯共聚物；
37％至43％的再生聚丙烯均聚物；
0.5％至2.5％的偶联剂；
0.01％至0.5％的流动增强剂；
0.5％至1.5％的椰壳粉；
5％至10％的合成填料；以及
1％至7％的滑石(按重量计)。
12.根据权利要求11所述的组合物，其中所述偶联剂包含马来酸酐。
13.根据权利要求11所述的组合物，其中所述合成填料包含以下中的至少一个：含氧硫酸镁、硅酸钙以及镁基纤维、晶须和颗粒。
14.根据权利要求11所述的组合物，其中所述组合物具有小于或等于1.0g/cm3的密度。
15.根据权利要求11所述的组合物，所述组合物进一步特征在于：
约42％的再生聚丙烯共聚物；
约40％的再生聚丙烯均聚物；
约0.5％至2％的低密度色精；
约0.5％至1.5％的稳定剂；
约1.5％的偶联剂；
约0.03％的流动增强剂；
约1％的椰壳粉；
约7％的合成填料；以及
约6％的滑石(按重量计)。
16.一种用于车辆的外部装饰部件，包含：
39％至45％的再生聚丙烯共聚物；
27％至43％的再生聚丙烯均聚物；
0.5％至2.5％的偶联剂；
0.01％至0.5％的流动增强剂；
0.5％至1.5％的椰壳粉；
5％至10％的合成填料；以及
3％至17％的碳纤维(按重量计)，
其中所述部件进一步特征在于至少1750MPa的弯曲模量。
17.根据权利要求16所述的用于车辆的部件，其中所述部件进一步特征在于如在ISO11359-2协议下所测量的在约4x10-5in/in*℃和约0.1x10-5in/in*℃之间的线性热膨胀系数。
18.根据权利要求16所述的用于车辆的部件，其中所述合成填料包含以下中的至少一个：含氧硫酸镁、硅酸钙以及镁基纤维、晶须和颗粒。
19.根据权利要求16所述的用于车辆的部件，其中所述部件是大体上无滑石的。
20.根据权利要求16所述的用于车辆的部件，其中所述部件进一步特征在于小于或等于1.0g/cm3的密度。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111234471A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种低线性热膨胀系数的pbt复合材料及其制备方法
CN115403865A (zh) * 2022-10-15 2022-11-29 温州市梵特日用品有限公司 一种含纳米银的抗菌可降解塑料颗粒及其制备方法
CN115521535A (zh) * 2022-09-30 2022-12-27 上海锦湖日丽塑料有限公司 一种高抗冲的回收聚丙烯树脂材料及其制备方法
CN116234872A (zh) * 2020-10-28 2023-06-06 巴塞尔聚烯烃意大利有限公司 由再生聚烯烃获得的聚烯烃组合物

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11149131B2 (en) * 2020-01-30 2021-10-19 Edward Showalter Earth plant compostable biodegradable substrate and method of producing the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8642683B1 (en) * 2013-04-23 2014-02-04 Ford Flobal Technologies, LLC Polypropylene with bio-based and synthetic fillers for light weight material applications

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7041716B2 (en) 2003-07-11 2006-05-09 National Research Council Of Canada Cellulose filled thermoplastic composites
JP5357169B2 (ja) * 2007-10-22 2013-12-04 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 物品を成形するためのポリマー組成物及び方法
US9056969B2 (en) 2009-10-23 2015-06-16 Nippon Paper Industries Co., Ltd. Composition containing microfibrillated plant fibers
US8568645B2 (en) 2010-07-12 2013-10-29 Darrel S. Nelson Method of making structural members using waste and recycled plastics
ES2626661T3 (es) 2011-07-27 2017-07-25 Borealis Ag Resina de polipropileno ligero con características superficiales superiores para uso en aplicaciones interiores de automóviles
CN103012899B (zh) 2011-09-26 2014-10-01 蓝星环境工程有限公司 一种高抗冲的木塑复合材料及其制备方法和应用
EP2800781B1 (en) 2012-01-06 2018-08-08 Continental Structural Plastics, Inc. Long fiber thermoplastic formed with recycled and renewable content and process for its production
US9315657B2 (en) * 2013-07-12 2016-04-19 Sumitomo Chemical Company, Limited Propylene resin composition
US9708471B2 (en) 2013-08-09 2017-07-18 Equistar Chemicals, Lp Filled polypropylene compositions and related automotive components

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8642683B1 (en) * 2013-04-23 2014-02-04 Ford Flobal Technologies, LLC Polypropylene with bio-based and synthetic fillers for light weight material applications

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘英俊等编著: "《改性塑料行业指南：塑料改性理论与实践及企事业名录（第1版）》", 30 September 2000, 中国轻工业出版社 *
区英鸿主编: "《塑料手册（第1版）》", 28 February 1991 *
杨惠娣编著: "《塑料回收及资源再利用（第1版）》", 31 December 2010 *
王沈巍等: "PPH/PPB共混体系的性能与表征", 《现代塑料加工应用》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111234471A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种低线性热膨胀系数的pbt复合材料及其制备方法
CN116234872A (zh) * 2020-10-28 2023-06-06 巴塞尔聚烯烃意大利有限公司 由再生聚烯烃获得的聚烯烃组合物
CN115521535A (zh) * 2022-09-30 2022-12-27 上海锦湖日丽塑料有限公司 一种高抗冲的回收聚丙烯树脂材料及其制备方法
CN115521535B (zh) * 2022-09-30 2024-05-24 上海锦湖日丽塑料有限公司 一种高抗冲的回收聚丙烯树脂材料及其制备方法
CN115403865A (zh) * 2022-10-15 2022-11-29 温州市梵特日用品有限公司 一种含纳米银的抗菌可降解塑料颗粒及其制备方法

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