CN110248795A - 用于性质增强的新模具设计 - Google Patents

用于性质增强的新模具设计 Download PDF

Info

Publication number
CN110248795A
CN110248795A CN201780084348.5A CN201780084348A CN110248795A CN 110248795 A CN110248795 A CN 110248795A CN 201780084348 A CN201780084348 A CN 201780084348A CN 110248795 A CN110248795 A CN 110248795A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mold
directed access
section
outlet
assembly section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780084348.5A
Other languages
English (en)
Inventor
V·拉马克里希南
B·D·乔弗雷
J·G·P·古森斯
P·J·A·詹森
H·卢伊吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SABIC Global Technologies BV
Original Assignee
SABIC Global Technologies BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SABIC Global Technologies BV filed Critical SABIC Global Technologies BV
Publication of CN110248795A publication Critical patent/CN110248795A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/695—Flow dividers, e.g. breaker plates
    • B29C48/70—Flow dividers, e.g. breaker plates comprising means for dividing, distributing and recombining melt flows
    • B29C48/705—Flow dividers, e.g. breaker plates comprising means for dividing, distributing and recombining melt flows in the die zone, e.g. to create flow homogeneity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/07—Flat, e.g. panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/12—Articles with an irregular circumference when viewed in cross-section, e.g. window profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/16—Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/30—Extrusion nozzles or dies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/06—Rod-shaped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2027/00—Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2027/12—Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as moulding material containing fluorine
    • B29K2027/18—PTFE, i.e. polytetrafluorethene, e.g. ePTFE, i.e. expanded polytetrafluorethene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
    • B29K2067/006—PBT, i.e. polybutylene terephthalate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2227/00—Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as reinforcement
    • B29K2227/12—Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as reinforcement containing fluorine
    • B29K2227/18—PTFE, i.e. polytetrafluorethene, e.g. ePTFE, i.e. expanded polytetrafluorethene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2823/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as mould material
    • B29K2823/04—Polymers of ethylene
    • B29K2823/06—PE, i.e. polyethylene
    • B29K2823/0658—PE, i.e. polyethylene characterised by its molecular weight
    • B29K2823/0683—UHMWPE, i.e. ultra high molecular weight polyethylene

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

提供了具有入口、定向、合并(205)、和出口(211)区段的挤出模具，该模具可用于生产具有例如分散在其中的定向增强材料(例如，PTFE)的纤维。模具提供具有增强的机械性质和加工性质的纤维。定向区段包括定向通道(203)，其中具有通道进口部的横截面积与通道出口部的横截面积的比在2和45之间。

Description

用于性质增强的新模具设计
技术领域
本公开涉及挤出模具(extrusion dies)领域并涉及聚合物纤维领域。
背景技术
已经在形成高性能聚合物纤维方面做出了努力，但这些努力并不总是产生具有机械性质和可加工性的最佳混合的纤维。这些努力中的一些已经包括尝试利用原纤化(纤化，fibrillated)材料，但这些尝试仅取得了有限的成功。因此，本领域长期以来(long-felt)需要改进的模具和用于形成改进的纤维材料的相关方法。
发明内容
本公开提供了新型挤出模具，其改变挤出机(extruder)或注模机(injectionmolding machine)出口处的流场(flow field)，以增强模具产品的性质(例如，耐火性、机械性质)。模具可具有用于在模具入口处产生强定向流(orienting flow)的区段和在离开模具之前进一步加工定向的结构(例如，合并流)的合并区(merging region)。已经通过在模具生产的产品中显示出改进的机械性质证明此流场对(半)结晶和非晶形聚合物及其掺合物的微结构的影响。通过模具的流动引起的材料定向增强了分散在模具进料——例如，聚四氟乙烯(PTFE)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)——中的增强相的原纤化(fibrillation)。
具体关于PTFE和UHMWPE，一些人已试图用螺杆挤出方法对这些材料进行原纤化(fibrillate)。然而，现有技术在其对这些和其它材料的原纤化能力方面受到限制。
本公开提供了对本领域中的这些和其它问题的解决方案。在一方面，本公开提供了模具，包括：入口区段，所述入口区段包括至少一个进口部(inlet)；进口部与模具的定向区段流体连通，定向区段包括多个定向通道(orientation channel)，所述定向通道具有进口部和出口部，多个定向通道中的至少一些独立地具有在约2和约45之间的伸长比，伸长比被定义为通道进口部的横截面积与通道出口部的横截面积的比；合并区，所述合并区限定与定向区段的多个定向通道的出口部流体连通的接收空间(接收体积，receivingvolume)，合并区被配置以将源自定向区段的定向通道出口部的至少一些流体流合并在一起；和出口区，所述出口区与合并区流体连通，出口区包括至少一个出口部(outlet)。
还提供了挤出机，挤出机与根据本公开的模具流体连通。
还提供了产品制造方法，包括：通过根据本公开的模具连通(communicating)包含热塑性基质聚合物(matrix polymer)的熔融进料组合物，以产生模具产品(a dieproduct)。
还提供了模具产品，模具产品包括通过根据本公开的模具连通的热塑性基质聚合物。
附图说明
以下是附图的简要描述，其中相同的要素标号相同并且是本文描述的各个方面的示例。
图1提供根据本公开的示例性模具的外部视图；
图2提供图1模具的剖视图；
图3提供根据现有技术的定向通道(左)和具有双曲线几何形状的流动剖面并根据本公开的定向通道(右)的示例性速度轮廓(velocity profiles)；
图4提供图3中所示的两个定向通道的外部视图；
图5提供根据本公开的示例性模具的剖视图；
图6提供根据本公开的示例性模具的剖视图；
图7提供根据本公开的示例性模具的剖视图；
图8提供根据本公开的示例性模具的剖视图；
图9提供根据本公开的示例性模具的剖视图；
图10提供根据本公开的示例性模具的剖视图；
图11提供根据本公开的示例性模具的剖视图；
图12提供根据本公开制造的含原纤材料的示例性E(GPa)结果；
图13提供根据本公开制造的聚合基体材料(复合材料，matrix material)的示例性E(GPa)结果；
图14提供根据本公开的示例性模具的注释剖视图。
图15显示可与根据本公开的模具保持件(holder)组合使用的示例性模具；
图16A和16B分别是根据本公开的示例性模具保持件的侧视图和俯视图；
图17A显示移除破碎板(breaker-plate)的挤出机模具头；
图17B显示***破碎板的挤出机模具头；
图18A是显示在无模具/模具保持件的情况下形成的挤出PTFE纤维的扫描电子显微镜(SEM)显微照片；
图18B是显示用根据本公开的模具/模具保持件形成的挤出PTFE纤维的SEM显微照片；
图19是将使用根据本公开的模具/模具保持件形成的PTFE纤维与无模具/模具保持件的情况下形成的PTFE纤维进行比较的直方图；
图20A是使用根据本公开的模具/模具保持件形成的包括苯乙烯和丙烯腈(SAN)包封的PTFE的LexanTM样品的照片；
图20B在无模具/模具保持件的情况下形成的包括苯乙烯和丙烯腈(SAN)包封的PTFE的LexanTM样品的照片；
图21A和21B提供图20A和20B所示样品的颗粒计数和平均直径结果；和
图22A和22B示例了在250℃下粘度作为在聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)(图22A)和聚碳酸酯(PC)(图22B)中含有原纤化PTFE(有和无模具保持件/板的情况下)的挤出粒料(extruded pellets)的剪切速度的函数。
具体实施方式
除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果冲突，本文件(包括定义)将控制。以下描述了优选的方法和材料，尽管与本文描述的那些类似或等同的方法和材料可用于实践或测试。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献均通过引用其整体并入。本文公开的材料、方法和实例仅是示例性的，而不意图是限制性的。
除非上下文另有明确指示，单数形式“一”、“一个/种”和“该/所述”包括复数指代物。如说明书和权利要求中所用，术语“包含”可包括“由……组成”和“基本上由……组成”的方面。如本文所用，术语“包含(comprise(s))”、“包括(include(s)”)、“具有(having)”“具有(has)”、“可(can)”、“含有(contain(s))”及其变体意图是需要存在指定成分/步骤并允许存在其它成分/步骤的开放式过渡短语、术语或单词。然而，这些描述应被解释为还将组合物或方法描述为“由列举的成分/步骤组成”和“基本上由列举的成分/步骤组成”，其允许仅存在指定成分/步骤，以及可能由此产生的任何杂质，而排除其它成分/步骤。应注意，本文使用的术语仅用于描述特定方面的目的，而不意图是限制性的。如说明书和权利要求中所用，术语“包含”可包括“由……组成”和“基本上由……组成”的方面。除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所述领域普通技术人员通常理解的相同的含义。在此说明书和随附权利要求书中，将参考将在本文中定义的多个术语。
本申请说明书和权利要求中的数值，特别是当其涉及聚合物或聚合物组合物时，反映了可含有不同特性的个体聚合物的组合物的平均值。此外，除非相反指示，数值应被理解为包括当减少到相同数量的有效数字时相同的数值和与所述值相差小于本申请中所述类型的常规测量技术的实验误差的数值。
本文公开的所有范围包括所述的端点并可独立地组合(例如，“2克(g)至10克”的范围包括端点，2克和10克、以及所有中间值)。本文公开的范围和任何值的端点不限于精确的范围或值；它们非常不精确以包括近似这些范围和/或值的值。
如本文所用，可应用近似语言来修饰可变化的任意定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，在一些情况下，由一个术语或多个术语(如“约”和“基本上”)修饰的值可不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度。修饰语“约”也应被视为公开由两个端点的绝对值定义的范围。例如，表述“约2至约4”还公开了范围“2至4”。术语“约”可指代指示数值的正负10％。例如，“约10％”可指示9％至11％的范围，且“约1”可表示0.9至1.1。从上下文可明显看出“约”的其它含义，如四舍五入，因此，例如“约1”还可表示0.5至1.4。
如本文所用，“Tm”指代聚合物完全失去其有序排列的熔点。如本文所用，“Tc”指代聚合物释放热量以形成结晶排列的结晶温度。术语“玻璃化转变温度”或“Tg”可通过例如利用示差扫描量热法测量并可以摄氏度表示。
如本文所用，“基质聚合物组分”指代一种或多种聚合物(合适地热塑性的)，其在公开的模具中单独加工或在模具中加工作为本文描述的一种或多种增强材料的载体(即，基体(matrices))。基质聚合物可以是纯聚合物、共聚物或甚至是聚合物的掺合物。合适的基质聚合物的实例包括但不限于非晶形、结晶和半结晶热塑性材料，如聚烯烃(例如，线性或环状聚烯烃，如聚乙烯、氯化聚乙烯、聚丙烯等)；聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸环己基亚甲基酯等)；芳基酯(arylate ester)；聚酰胺；聚砜(包括氢化聚砜等)；聚酰亚胺；聚醚酰亚胺；聚醚砜；聚亚苯硫醚(polyphenylenesulfide)；聚醚酮；聚醚醚酮；ABS树脂；聚苯乙烯(例如氢化聚苯乙烯、间同立构和无规立构聚苯乙烯、氢化聚苯乙烯，如聚环己基乙烯、苯乙烯-共-丙烯腈、苯乙烯-共-马来酐等)；聚丁二烯；聚丙烯酸酯(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯-聚酰亚胺共聚物等)；聚丙烯腈；聚缩醛；聚碳酸酯；聚亚苯醚(例如，衍生自2,6-二甲基苯酚的那些和与2,3,6-三甲基苯酚的共聚物等)；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；聚乙酸乙烯酯；液晶聚合物；含氟聚合物，如乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氟乙烯、和聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯(条件是含氟聚合物的软化温度低于下述含氟聚合物组分)；聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯；和包含至少一种前述聚合物的组合。基质聚合物通常可以任意形式提供，包括但不限于粉末、板、粒料、薄片、小片、针状单晶(须晶，whiskers)等。
热塑性基质材料可具有熔融温度或在分散在热塑性基质材料内的增强材料(本文其它部分所述)的熔融温度或Tg(如果适用)以下的Tg(如果适用)。
如本文所用，“增强材料(reinforcement material)”指代适当分散在基质聚合物组分内的一种或多种材料，然后该材料通过模具被通道原纤化或以其它方式对齐和/或定向。含氟聚合物(例如，PTFE)被认为是合适的增强材料，其它合适的增强材料包括聚烯烃(例如，UHMW-PE)或其任意组合。增强材料可以针对基质聚合物组分和增强材料的总重量测量的约0.01wt％至约15wt％存在。
适于用作本公开的原纤化含氟聚合物组分的含氟聚合物在与基质聚合物、填料或二者同时混合期间被原纤化(“可原纤化的(fibrillatable)”)。“原纤化”是本领域的术语，指代含氟聚合物的处理以产生例如“结点和原纤”、网络或笼状结构。在一方面，含氟聚合物包含平均直径为5纳米(nm)至2微米(μm)、或约5nm至约2μm的原纤。含氟聚合物也可以具有30纳米至750纳米，更具体地5纳米至500纳米的平均原纤直径。在另外的实例中，含氟聚合物还可以具有约30纳米至约750纳米，更具体地约5纳米至约500纳米的平均原纤直径。可采用场致发射扫描电子显微镜(Field Emission Scanning Electron Microscopy)观察含氟聚合物在原纤化组合物的整个基质聚合物中的原纤化程度。
合适的含氟聚合物描述于例如美国专利7,557,154中并包括但不限于，包含衍生自一种或多种氟化α-烯烃单体(即包括至少一个氟原子代替氢原子的α-烯烃单体)的结构单元的均聚物和共聚物。在一方面，含氟聚合物包含衍生自两种或更多种氟化α-烯烃，例如四氟乙烯、六氟乙烯等的结构单元。在另一方面，含氟聚合物包含衍生自一种或多种氟化α-烯烃单体和可与氟化单体共聚的一种或多种非氟化单烯键不饱和单体的结构单元，所述非氟化单烯键不饱和单体例如α-单烯键不饱和共聚化单体，如乙烯、丙烯、丁烯、丙烯酸酯单体(例如甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯)、乙烯基醚(例如，环己基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、乙烯基酯)等。含氟聚合物的具体实例包括聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯三氟乙烯、乙烯四氟乙烯、氟化乙烯-丙烯、聚氟乙烯、和乙烯氯三氟乙烯。也可使用包含至少一种前述含氟聚合物的组合。聚四氟乙烯(PTFE)被认为是特别合适的。
已知，含氟聚合物以多种形式可用，包括粉末、乳液、分散体、凝聚物等(agglomeration)。“分散体”(也称为“乳液”)含氟聚合物通常通过分散体或乳液制造，并可包含25至60重量％(wt.％)或约25wt.％至60wt.％的用表面活性剂稳定的水中含氟聚合物，其中含氟聚合物颗粒的直径为0.1至0.3微米(微米，μm)、或约0.1μm至约0.3μm。可通过凝固或干燥分散体制造的含氟聚合物来制备“细粉”(或“凝固分散体”)含氟聚合物。通常将细粉含氟聚合物制造成具有400至500μm、或约400μm至约500μm的粒度。“粒状”含氟聚合物可通过悬浮方法制备，并且通常以两种不同的粒度范围——包括30至40μm、或约30μm至约40μm的中值粒度——和展现出400至500μm、或约400μm至约500μm的中值粒度的高体积密度产品制造。还可获得含氟聚合物的粒料并低温研磨以展现期望的粒度。
含氟聚合物可至少部分地被可与基质聚合物相同或不同的包封聚合物(下文中称为“包封聚合物”)包封。不受理论束缚，相信包封可有助于含氟聚合物在基质内的分布，和/或使含氟聚合物与基质相容。
合适的包封聚合物因此包括但不限于，乙烯基聚合物、丙烯酸聚合物、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚亚苯醚、聚亚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)树脂、聚醚砜、聚(链烯基芳族)聚合物、聚丁二烯、液晶聚合物、聚缩醛、聚碳酸酯、聚亚苯醚、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、和包含至少一种前述聚合物的组合。
可通过本领域已知的方法(例如，缩合、加成聚合等)聚合单体或单体的混合物来获得包封聚合物。可有效地使用乳液聚合，特别是自由基聚合。在一方面，包封聚合物由含有缩聚芳环结构的单乙烯基芳族单体如乙烯基萘、乙烯基蒽等形成。合适的单乙烯基芳族单体的实例包括苯乙烯、3-甲基苯乙烯、3,5-二乙基苯乙烯、4-正丙基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-甲基乙烯基甲苯、α-氯苯乙烯、α-溴苯乙烯、二氯苯乙烯、二溴苯乙烯、四氯苯乙烯等、和包含至少一种前述化合物的组合。可具体提及苯乙烯和/或α-甲基苯乙烯。用于形成包封聚合物的其它有用的单体包括单乙烯基单体，如衣康酸，丙烯酰胺，N取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，马来酐，马来酰亚胺，N-烷基、芳基、或卤代芳基取代的马来酰亚胺，和缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯。其它单体包括丙烯腈、乙基丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、β-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈、丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯等、和包含至少一种前述单体的组合。
也可使用前述单乙烯基芳族单体和单乙烯基单体的混合物，例如苯乙烯和丙烯腈(SAN)的混合物。刚性接枝相中单乙烯基芳族单体和单乙烯基单体的相对比例可根据含氟聚合物的类型、单乙烯基芳族单体和单乙烯基单体(一种或多种)的类型、以及密封剂的期望性质而广泛变化。通常可由上至100wt.％、或上至约100wt.％的单乙烯基芳族单体，具体地30至100wt.％、更具体地50至90wt.％单乙烯基芳族单体形成密封剂，余量(balance)为共聚单体(一种或多种)。在另外的实例中，通常可由上至约100wt.％的单乙烯基芳族单体、具体地约30至约100wt.％、更具体地约50至约90wt.％单乙烯基芳族单体形成密封剂，余量为共聚单体(一种或多种)。
弹性体也可用作包封聚合物，以及弹性体改性的接枝共聚物。合适的弹性体包括，例如，共轭二烯橡胶；共轭二烯与小于50wt.％、或小于约50wt.％的可共聚单体的共聚物；烯烃橡胶，如乙烯丙烯共聚物(EPR)或乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM)；乙烯-乙酸乙烯酯橡胶；硅橡胶；弹性(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯；(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯与丁二烯和/或苯乙烯的弹性共聚物；或包含至少一种前述弹性体的组合。
可使用的共轭二烯单体的实例是丁二烯、异戊二烯、1,3-庚二烯、甲基-1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-乙基-1,3-戊二烯；1,3-和2,4-己二烯等、以及包含至少一种前述共轭二烯单体的混合物。具体的共轭二烯均聚物包括聚丁二烯和聚异戊二烯。
也可使用共轭二烯橡胶的共聚物，例如通过共轭二烯和可与其共聚的上至10wt.％、或上至约10wt.％的一种或多种单体的水性自由基乳液聚合而产生的那些共聚物。
合适用作弹性包封单体的(甲基)丙烯酸单体包括(甲基)丙烯酸C4-8烷基酯、尤其是丙烯酸C4-6烷基酯，例如丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、2-乙基己基丙烯酸酯等、和包含至少一种前述单体的组合的交联、颗粒状乳液均聚物或共聚物。示例性共聚单体包括但不限于丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯乙酯、N-环己基丙烯酰胺、乙烯基甲基醚或丙烯腈、和包含至少一种前述共聚单体的混合物。任选地，可存在上至5wt.％的多官能交联共聚单体，例如二乙烯基苯、亚烃基(亚烷基，alkylene)二醇二(甲基)丙烯酸酯，如双丙烯酸乙二醇酯、亚烃基三醇三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、双丙烯酰胺、氰脲酸三烯丙酯(triallylcyanurate)、异氰脲酸三烯丙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、马来酸二烯丙酯、富马酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯、柠檬酸的三烯丙酯、磷酸的三烯丙酯等、和包含至少一种前述交联剂的组合。
可通过首先提供弹性聚合物(例如，如上所述的)，然后在含氟聚合物和弹性体的存在下聚合刚性相的组成单体(一种或多种)以获得接枝共聚物来制备合适的弹性体-改性接枝共聚物。弹性相可提供5至95wt.％的总接枝共聚物、更具体地20至90wt.％、和甚至更具体地40至85wt.％的弹性体-改性接枝共聚物，其余为刚性接枝相。在另外的实例中，弹性相可提供约5至约95wt.％的总接枝共聚物，更具体地约20至约90wt.％、和甚至更具体地约40至约85wt.％的弹性体-改性接枝共聚物，其余为刚性接枝相。取决于存在的弹性体-改性聚合物的量，可与弹性体-改性接枝共聚物一起同时获得未接枝的刚性聚合物或共聚物的单独基体或连续相。
具体的包封聚合物包括聚苯乙烯、聚苯乙烯的共聚物、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(α-乙基苯乙烯)、聚(α-丙基苯乙烯)、聚(α-丁基苯乙烯)、聚(对甲基苯乙烯)、聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚(丙烯酸丙酯)、和聚(丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)；聚丁二烯、聚丁二烯与丙烯的共聚物、聚(乙酸乙烯酯)、聚(氯乙烯)、聚(偏二氯乙烯)、聚(偏二氟乙烯)、聚(乙烯醇)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚(丙烯酸C4-8烷基酯)橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、EPDM橡胶、硅橡胶和包含至少一种前述包封聚合物的组合。优选的含氟聚合物是聚四氟乙烯。
优选地，包封聚合物包含苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、α-烷基-苯乙烯-丙烯腈共聚物、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯共聚物、或其组合。在另一方面，包封聚合物包含SAN、ABS共聚物、α-(C1-3)烷基-苯乙烯-丙烯腈共聚物、α-甲基苯乙烯-丙烯腈(AMSAN)共聚物、SBR、和包含至少一种前述物质的组合。还在另一方面，包封聚合物是SAN或AMSAN。由包封聚合物包封的优选的含氟聚合物是苯乙烯丙烯腈包封的聚四氟乙烯。
利用本文提供的指导，本领域普通技术人员无需过度实验即可确定包封聚合物的合适量。在一方面，基于包封含氟聚合物总重量，包封含氟聚合物包含10至90重量％(wt.％)、或约10至约90wt.％的含氟聚合物和90至10wt.％、或约90wt.％至约10wt.％的包封聚合物。可选地，基于包封聚合物总重量，包封含氟聚合物包含20至80wt.％、或约20至约80wt.％、更具体地40wt.％至60wt.％、或约40至约60wt.％的含氟聚合物和80wt.％至20wt.％、或约80至约20wt.％、具体地60wt.％或40wt.％、或约60或约40wt.％的包封聚合物。
虽然基质材料的特定选择和增强材料的特定选择(当存在时)将取决于用户的需要和模具制造材料将处于的具体用途，但特别合适选择基质材料和增强材料的组合，使得基质材料的熔融温度低于增强材料的熔融温度。由根据本公开的模具加工的材料合适地处于基质材料的熔融温度之上并在增强材料的熔融温度以下(当存在时)的模具中的温度。温度也合适地在由模具加工的材料的降解温度以下。
添加剂
根据需要，本公开的组合物可包括可存在于本文所述组合物中的一种或多种其它添加剂。示例性添加剂包括：一种或多种聚合物、紫外线剂(ultraviolet agent)、紫外线稳定剂、热稳定剂、抗静电剂、抗微生物剂、抗滴落剂、辐射稳定剂、颜料、染料、纤维、填料、增塑剂、纤维、阻燃剂、抗氧化剂、润滑剂、木材、玻璃、和金属、及其组合。
可与本文所述的组合物混合的示例性聚合物包括弹性体、热塑性塑料、热塑性弹性体、和冲击添加剂(impact additive)。本文所述的组合物可与其它聚合物混合，如聚酯、聚酯碳酸酯、双酚A均聚碳酸酯、聚碳酸酯共聚物、四溴-双酚A聚碳酸酯共聚物、聚硅氧烷-共-双酚A聚碳酸酯、聚酯酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚、聚醚砜、聚环氧化物、聚交酯、聚乳酸(PLA)、丙烯酸聚合物、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚烯烃、聚硅氧烷、聚氨酯、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚砜、聚亚苯醚、聚亚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)树脂、聚苯砜、聚(链烯基芳族)聚合物、聚丁二烯、聚缩醛、聚碳酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、四氟乙烯、或其任意组合。
如果需要，另外的聚合物可以是抗冲改性剂。合适的抗冲改性剂可以是衍生自烯烃、单乙烯基芳族单体、丙烯酸和甲基丙烯酸及其酯衍生物、以及完全或部分氢化的共轭二烯的高分子量弹性材料。弹性材料可以是均聚物或共聚物的形式，包括无规、嵌段、径向嵌段、接枝、和核-壳共聚物。
具体类型的抗冲改性剂可以是弹性体-改性接枝共聚物，其包含(i)具有Tg为小于10℃、或小于约10℃、小于0℃或小于约0℃、小于-10℃或小于约-10℃、或在-40℃至-80℃之间或在约-40℃至-80℃之间的弹性(即，橡胶状)聚合物基底(底材，substrate)，和(ii)接枝到弹性聚合物基底的刚性聚合物。合适用作弹性相的材料包括，例如共轭二烯橡胶，例如聚丁二烯和聚异戊二烯；共轭二烯与小于约50wt.％的可共聚单体的共聚物，例如单乙烯基化合物，如苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸正丁酯、或丙烯酸乙酯；烯烃橡胶，如乙烯丙烯共聚物(EPR)或乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM)；乙烯-乙酸乙烯酯橡胶；硅橡胶；弹性C1-C8烷基(甲基)丙烯酸酯；C1-C8烷基(甲基)丙烯酸酯与丁二烯和/或苯乙烯的弹性共聚物；或包含至少一种前述弹性体的组合。合适用作刚性相的材料包括，例如，单乙烯基芳族单体，如苯乙烯和α-甲基苯乙烯、和单乙烯基单体，如丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、和丙烯酸和甲基丙烯酸的C1-C6酯，特别是甲基丙烯酸甲酯。
具体的抗冲改性剂包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、丙烯腈-乙烯-丙烯-二烯-苯乙烯(AES)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)、和苯乙烯-丙烯腈(SAN)。示例性弹性体-改性接枝共聚物包括由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、丙烯腈-乙烯-丙烯-二烯-苯乙烯(AES)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)、和苯乙烯-丙烯腈(SAN)形成的那些共聚物。
本文描述的组合物可包含用于分散UV辐射能量的紫外线(UV)稳定剂。UV稳定剂基本上不妨碍或防止本文所述的组合物的各种组分的交联。UV稳定剂可以是羟基二苯甲酮；羟苯基苯并***；氰基丙烯酸酯；草酰二苯胺；或羟苯基三嗪。具体的UV稳定剂包括聚[(6-吗啉代(morphilino)-s-三嗪-2,4-二基)[2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]-六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮(UvinulTM 3008)；6-叔丁基-2-(5-氯-2H-苯并***-2-基)-4-甲基苯基(UvinulTM 3026)；2,4-二叔丁基-6-(5-氯-2H-苯并***-2-基)-苯酚(UvinulTM 3027)；2-(2H-苯并***-2-基)-4,6-二-叔戊基苯酚(UvinulTM 3028)；2-(2H-苯并***-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚(UvinulTM3029)；1,3-双[(2’-氰基-3’,3’-二苯基丙烯酰基)氧基]-2,2-双-{[(2’-氰基-3’,3’-二苯基丙烯酰基)氧基]甲基}-丙烷(UvinulTM 3030)；2-(2H-苯并***-2-基)-4-甲基苯酚(UvinulTM 3033)；2-(2H-苯并***-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚(UvinulTM3034)；2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯(UvinulTM 3035)；(2-乙基己基)-2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸酯(UvinulTM 3039)；N,N’-双甲酰基-N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺(UvinulTM 4050H)；双-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基(pipieridyl))-癸二酸酯(UvinulTM 4077H)；双-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯+甲基-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯(UvinulTM 4092H)；或其组合。其它UV稳定剂包括Cyasorb 5411、Cyasorb UV-3638、Uvinul 3030、和/或Tinuvin 234。
本文所述的组合物可包含热稳定剂。示例性热稳定剂添加剂包括，例如，有机亚磷酸酯，如亚磷酸三苯酯、三-(2,6-二甲基苯基)亚磷酸酯、三-(混合的单-和二-壬基苯基)亚磷酸酯等；膦酸酯，如膦酸二甲基苯酯等；磷酸酯，如磷酸三甲酯等；或其组合。
本文所述的组合物可包含抗静电剂。单体抗静电剂的实例可包括单硬脂酸甘油酯、双硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、乙氧基化胺、伯、仲和叔胺、乙氧基化醇、烷基硫酸酯、烷基芳基硫酸酯、烷基磷酸酯、烷基胺硫酸酯、烷基磺酸盐，如硬脂酰基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等、季铵盐、季铵树脂、咪唑啉衍生物、脱水山梨糖醇酯、乙醇酰胺、甜菜碱等、或包含至少一种前述单体抗静电剂的组合。
示例性聚合抗静电剂包括某些聚酯酰胺聚醚-聚酰胺(聚醚酰胺)嵌段共聚物、聚醚酯酰胺嵌段共聚物、聚醚酯、或聚氨酯，各自含有聚亚烷基二醇部分聚环氧烷单元，如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等。这些聚合抗静电剂是可商购获得的，例如PELESTATTM6321(Sanyo)或PEBAXTM MH1657(Atofina)、IRGASTATTM P18和P22(Ciba-Geigy)。可用作抗静电剂的其它聚合物材料为固有传导聚合物，如聚苯胺(可从Panipol以PANIPOLTM EB商购获得)、聚吡咯和聚噻吩(可从Bayer商购获得)，其在升高温度熔融加工后保留聚合物材料的一些固有传导性。可包括碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管、碳黑或包含前述至少一种的组合以使本文所述的组合物静电耗散(electrostatically dissipative)。
本文所述的组合物可包含辐射稳定剂，如γ-辐射稳定剂。示例性γ-辐射稳定剂包括亚烷基多元醇，如乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、内消旋-2,3-丁二醇、1,2-戊二醇、2,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,4-己二醇等；环亚烷基多元醇，如1,2-环戊二醇、1,2-环己二醇等；支链亚烷基多元醇，如2,3-二甲基-2,3-丁二醇(频哪醇)等、以及烷氧基取代的环状或无环烷烃。不饱和烯醇也是有用的，其实例包括4-甲基-4-戊烯-2-醇、3-甲基-戊烯-3-醇、2-甲基-4-戊烯-2-醇、2,4-二甲基-4-戊烯-2-醇、和9-癸-1-醇(9todecen-1-ol)、以及具有至少一个羟基取代的叔碳的叔醇，例如2-甲基-2,4-戊二醇(己二醇)、2-苯基-2-丁醇、3-羟基-3-甲基-2-丁酮、2-苯基-2-丁醇等、和环状叔醇如1-羟基-1-甲基-环己烷。也可使用在与芳香环中的不饱和碳连接的饱和碳上具有羟基取代的某些羟甲基芳族化合物。羟基取代的饱和碳可以是羟甲基(-CH2OH)或这其可以是更复杂的烃基的成员，如-CR24HOH或-CR24 2OH，其中R24是络合物或简单的碳氢化合物。具体的羟甲基芳族化合物包括二苯基甲醇、1,3-苯二甲醇、苯甲醇、4-苄氧基苯甲醇和苯甲醇。2-甲基-2,4-戊二醇、聚乙二醇和聚丙二醇通常用于γ-辐射的稳定化。
术语“颜料”是指不溶于本文所述的所得组合物的有色颗粒。示例性颜料包括氧化钛、碳黑、碳纳米管、金属颗粒、二氧化硅、金属氧化物、金属硫化物或任何其它矿物颜料；酞菁、蒽醌、喹吖啶酮、二嗪、偶氮颜料或任何其它有机颜料、天然颜料(茜草、靛蓝、绯红、胭脂红等)和颜料混合物。颜料可相对于总组合物的重量计0.05％至15％、或约0.05％至约15％存在。
术语“染料”指代可溶于本文所述组合物并具有吸收部分可见辐射的能力的分子。
可使用的示例性纤维包括玻璃纤维、碳纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳族聚酰胺纤维、纤维素和纳米纤维素纤维或植物纤维(亚麻籽、***、剑麻、竹类等)。应理解，纤维的选择可取决于用户的需要和其它方法参数；包含纤维是任选的，并且纤维不需要存在于所有方面。
当利用诸如激光的辐射源、或通过焦耳效应、通过感应或通过微波或任意其它加热源加热时，能够吸收辐射的颜料、染料或纤维可用于确保基于本文所述的组合物的制品的加热。这种加热可允许使用制造、转化或再循环由本文所述组合物制成的制品的方法。
用于本文所述组合物的合适的填料包括：二氧化硅、粘土、碳酸钙、碳黑、高岭土、和针状单晶。其它可能的填料包括，例如，硅酸盐和二氧化硅粉末，如硅酸铝(富铝红柱石(莫来石，mullite))、合成硅酸钙、硅酸锆、熔融二氧化硅、结晶二氧化硅石墨、天然硅砂等；硼粉末，如氮化硼粉末、硅酸硼粉末等；氧化物，如TiO2、氧化铝、氧化镁等；硫酸钙(作为其酐、二水合物或三水合物)；碳酸钙，如白垩、石灰石、大理石、合成沉淀碳酸钙等；滑石，包括纤维状、模块状、针状、层状滑石等；硅灰石；表面处理的硅灰石；玻璃球，如空心玻璃球和实心玻璃球、硅酸盐球、煤胞、硅铝酸盐(armospheres)等；高岭土，包括硬高岭土、软高岭土、煅烧高岭土、高岭土包括本领域已知的各种涂料的以促进与聚合基质相容的高岭土等；单晶纤维或“针状单晶”，如碳化硅、氧化铝、碳化硼、铁、镍、铜等；纤维(包括连续和短切纤维)，如石棉、碳纤维、玻璃纤维，如E、A、C、ECR、R、S、D、或NE玻璃等；硫化物，如硫化钼、硫化锌等；钡化合物，如钛酸钡、亚铁酸钡、硫酸钡、重晶石等；金属和金属氧化物，如颗粒状或纤维状铝、青铜、锌、铜和镍等；片状填料，如玻璃片、片状碳化硅、二硼化铝、铝片、钢片等；纤维状填料，例如短无机纤维，如衍生自包含硅酸铝、氧化铝、氧化镁、硫酸钙半水合物等中的至少一种的掺合物的那些；天然填和增强剂，如通过粉碎木材获得的木材粉、纤维产品，如纤维素、棉花、剑麻、黄麻、淀粉、软木粉、木素、磨碎的坚果壳(ground nut shells)、玉米、米粒壳(rice grain husks)等；有机填料，如聚四氟乙烯；由能够形成纤维的有机聚合物如聚(醚酮)、聚酰亚胺、聚苯并唑、聚(亚苯硫醚)、聚酯、聚乙烯、芳族聚酰胺、芳族聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、丙烯酸树脂、聚(乙烯醇)等形成的增强有机纤维填料；以及另外的填料和增强剂，如云母、粘土、长石、烟道尘、铝硅酸镁盐(fillite)、石英、石英岩、珍珠盐、硅藻石、硅藻土、碳黑等，或包含前述填料或增强剂中的至少一种的组合。
可包括增塑剂、润滑剂和脱模剂。脱模剂(MRA)将允许快速且有效地除去材料。脱模可减少最终产品的循环时间、缺陷和褐变。这些类型的材料之间有相当大的重叠，所述材料可包括，例如邻苯二甲酸酯，如二辛基-4,5-环氧-六氢邻苯二甲酸酯；三-(辛氧基羰基乙基)异氰脲酸酯；三硬脂酸甘油酯；二或多官能芳族磷酸酯，如间苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)、氢醌的双(二苯基)磷酸酯和双酚A的双(二苯基)磷酸酯；聚-α-烯烃；环氧化大豆油；硅氧烷，包括硅油；酯，例如，脂肪酸酯，如烷基硬脂酸酯，例如，硬脂酸甲酯、硬脂酸十八酯、四硬脂酸季戊四醇酯(PETS)等；硬脂酸甲酯和包括聚乙二醇聚合物、聚丙二醇聚合物、聚(乙二醇-共-丙二醇)共聚物的亲水和疏水非离子表面活性剂的组合，或包含前述二元醇聚合物(乙二醇聚合物，glycol polymer)(即合适溶剂中的硬脂酸甲酯和聚乙烯-聚丙烯二醇(polyethylene-polypropylene glycol)共聚物)中的至少一种的组合；蜡，如蜂蜡、褐煤蜡、石蜡等。
各种类型的阻燃剂可用作添加剂。在一方面，阻燃添加剂包括，例如，阻燃盐，如全氟化C1-C16烷基磺酸盐的碱金属盐，如全氟丁烷磺酸钾(Rimar盐)、全氟辛烷磺酸钾、全氟己烷磺酸四乙铵、二苯基砜磺酸钾(KSS)等、苯磺酸钠、甲苯磺酸钠(NATS)等；和通过使例如碱金属或碱土金属(例如锂、钠、钾、镁、钙和钡盐)和无机酸络合盐(例如氧代阴离子，如碳酸的碱金属盐和碱土金属盐，如Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3、和BaCO3、或氟阴离子络合物，如Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6、和/或Na3AlF6等)反应形成的盐。单独或与其它阻燃剂组合的Rimar盐和KSS和NATS特别适用于本文公开的组合物中。在某些方面，阻燃剂不含溴或氯。
阻燃添加剂可包括含磷、溴、和/或氯的有机化合物。在某些方面，阻燃剂不是含溴或氯的组合物。非溴化和非氯化的含磷阻燃剂可包括，例如，有机磷酸酯和含磷-氮键的有机化合物。示例性二或多官能芳族含磷化合物分别包括间苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)、氢醌的双(二苯基)磷酸酯和双酚A的双(二苯基)磷酸酯、其低聚物和聚合物对应物等。其它示例性含磷阻燃添加剂包括氯化磷腈、磷酯酰胺、磷酸酰胺、膦酸酰胺、次膦酸酰胺、三(吖丙啶基)氧化膦、聚有机磷腈、和聚有机膦酸酯。
一些合适的聚合或低聚物阻燃剂包括：2,2-双-(3,5-二氯苯基)-丙烷；双-(2-氯苯基)-甲烷；双(2,6-二溴苯基)-甲烷；1,1-双-(4-碘苯基)-乙烷；1,2-双-(2,6-二氯苯基)-乙烷；1,1-双-(2-氯-4-碘苯基)乙烷；1,1-双-(2-氯-4-甲基苯基)-乙烷；1,1-双-(3,5-二氯苯基)-乙烷；2,2-双-(3-苯基-4-溴苯基)-乙烷；2,6-双-(4,6-二氯萘基)-丙烷；2,2-双-(2,6-二氯苯基)-戊烷；2,2-双-(3,5-二溴苯基)-己烷；双-(4-氯苯基)-苯基-甲烷；双-(3,5-二氯苯基)-环己基甲烷；双-(3-硝基-4-溴苯基)-甲烷；双-(4-羟基-2,6-二氯-3-甲氧基苯基)-甲烷；2,2-双-(3,5-二氯-4-羟基苯基)-丙烷；和2,2-双-(3-溴-4-羟基苯基)-丙烷。其它阻燃剂包括：1,3-二氯苯、1,4-二溴苯、1,3-二氯-4-羟基苯、和联苯，如2,2’-二氯联苯、多溴化1,4-二苯氧基苯、2,4’-二溴联苯、和2,4’-二氯联苯以及十溴二苯醚等。
阻燃剂任选地是例如单体或聚合芳族磺酸盐或其混合物的非卤素基金属盐。金属盐例如是碱金属盐或碱土金属盐或混合金属盐。这些基团的金属包括钠、锂、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钫和钡。阻燃剂的实例包括苯磺酸铯和对甲苯磺酸铯。参见例如US 3,933,734、EP 2103654和US2010/0069543A1，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
另一类有用的阻燃剂是具有通式[(R)2SiO]y的环状硅氧烷类，其中R是具有1至18个碳原子的单价烃或氟化烃，且y是3至12的数。氟化烃的实例包括但不限于，3-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、5,5,5,4,4,3,3-七氟戊基、氟苯基、二氟苯基和三氟甲苯基。合适的环状硅氧烷的实例包括但不限于，八甲基环四硅氧烷、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-四乙烯基环四硅氧烷、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-四苯基环四硅氧烷、八乙基环四硅氧烷、八丙基环四硅氧烷、八丁基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十四甲基环七硅氧烷、十六甲基环八硅氧烷、二十甲基环十硅氧烷、八苯基环四硅氧烷等。特别有用的环状硅氧烷是八苯基环四硅氧烷。
示例性抗氧化添加剂包括有机亚磷酸酯，如三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯(“IRGAFOS 168”或“I-168”)、双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂酰基季戊四醇二亚磷酸酯等；烷基化单酚或多酚；多酚与二烯的烷基化反应产物，如四[亚甲基(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷等；对甲酚或二环戊二烯的丁基化反应产物；烷基化氢醌；羟基化硫代二苯醚；亚烷基双酚；苄基化合物；β-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸与一元醇或多元醇的酯；β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)-丙酸与一元醇或多元醇的酯；硫代烷基或硫代芳基化合物的酯，如二硬脂酰基硫代丙酸酯、二月桂基硫代丙酸酯、硫代二丙酸二(十三)酯、十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、季戊四醇-四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯等；β-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸的酰胺等、或包含前述抗氧化剂中的至少一种的组合。
如上所述，本公开的组合物可包括PTFE，其具有抗滴落性质。根据用户的需要，本公开的组合物可包括另外的抗滴落剂。
虽然填料和橡胶状抗冲改性剂通常改善多种结晶和非晶形聚合物的流变性能，但性质和表面美观的平衡可不利于多个应用。PTFE的原纤化在配合(compounding)过程中产生，并可影响掺合物的机械性质和流变响应。原位PTFE原纤化的效应可有利于半结晶(如：PBT、PP、PCL、PE、PET、PA、PTT、PEN、PBN)和非晶形聚合物(如：PC、PC共聚物、PPO)及其掺合物(如：PC/PBT、PC/PET、PCL/PE)的流变响应，用于如增材制造(additive manufacturing)、电和热性质增强、单轴和双轴拉伸带的机械性质增强、泡沫中的泡孔稳定性(cell stabilityin foams)、管材挤出等应用。
在本公开的模具的一些方面，模具可包括四个区-入口区段、伸长或定向区段、合并区、和出口区。这些区段中的每一个都有助于进料到模具的材料的伸长/定向(例如，原纤化)。
入口区段：入口区段可包括到模具的一个或多个进口部。进口部可产生收缩流动，所述收缩流动可通过在入口处收缩流动通道(如果存在的话)产生。
定向区段：在定向区段中，流体在具有大于1，例如4的伸长比的通道(定向通道)中被定向。(通道的伸长比是通道进口部的横截面积与通道出口部的横截面积的比)。定向区段中通道的进口部和出口部的形状可以是圆形，但这不是必需的，因为进口部和出口部可独立地为圆形、长方形(椭圆形，oblong)、多边形或其它形状。
合并区：在此模具区段中，来自定向区段的定向流动在与出口区段连通之前被合并。
出口区：材料内的合并纤维在剪切流动下离开模具。出口区可具有锥形的矩形截面，以形成输出的带或其它横截面。出口区段可包括一个或多个定向通道，并且出口区可充当定向区段，向被加工材料进一步施加伸长/定向力。本公开的模具可以各种方式与现有模具设计形成对比，例如，安装在挤出机末端的现有模具设计不具有产生强延伸流动场(flowfield)的特征，其仅具有剪切流动场。
“定向”是指一个要素与另一要素共享对准部(alignment)(或几乎共享对准部)。作为一个实例，要素(例如，原纤维)可具有在与另一原纤维的对应长轴(major axis)平行的约例如20度内的长轴。作为另一实例，区域可包括多个定向的原纤维，原纤维都具有在空间中与特定线的约20度内对准的长轴。
示例性方面
图1提供了根据本公开的示例性模具100的视图。模具100可包括入口区段101，该入口区段包括半球形轮廓103。在模具100内是合并区103和出口区107。如本文其它部分所述，合并区可被配置以在向下流动通过模具的方向上产生延伸或定向流动(例如，在垂直方向上，从入口区段101向下流动进入合并区103、然后在进入出口区107中)，以及至少部分地横向于此向下方向的延伸或定向流动。
图2提供了模具200的剖视图。如所示，模具200包括定向通道203。定向通道可包括进口部201。定向通道203可在合并区205处终止。合并区205可限定球形接收区。模具200可包括出口区211。出口区211可包括入口213和锥形区207。入口213可直接与合并区205接口。出口区211可包括出口209。出口209可具有各种横截面，例如矩形。
定向通道、合并区、和出口区可包括平滑的壁，但也可包括脊状、茬状(stubbled)、销齿状(studded)或其它不平滑的壁。模具各个阶段的这些表面特征可产生提供另外的延伸或定向流动的流动场。
图3提供了根据现有技术的定向通道300和根据本公开的定向通道302的视图。标准定向通道300包括线性逐渐变细的横截面。本公开的定向通道302包括具有双曲线几何形状的流动轮廓。图3提供了流速图；如图中所示，较高速度的流动以较暗的颜色表示。本公开的定向通道提供较高的流速，该较高的流速产生基质聚合物和基质聚合物中存在的任何增强剂的定向。(不受任何特定理论的束缚，增加的壁应力也可有助于定向)。
图4提供了根据现有技术的定向通道400以及根据本公开的定向通道402，图4是图3中所示通道的外部视图。如图4中所示，公开的技术通道402包括双曲线入口。
图5提供了根据本公开的示例性模具500。模具500包括上面(upper face)501，在该面中形成有各种定向通道505，定向通道具有进口部503。定向通道505在合并区507处会聚。合并区507具有到出口区的出口部，该出口部509可具有锥形横截面尺寸。如图5中所示，定向通道505可在空间中的单个点处会聚，该点位于模具500的合并区507内。
图6提供了根据本公开的替代模具600。模具600包括上面601，在该面内形成具有进口部603的定向通道605。在此方面的定向通道彼此平行并具有出口部607。未显示出口区。
图7提供了根据本公开的模具700。模具700具有上面701和在上面701中形成的进口部703。进口部703通向(leads to)锥形的矩形通道705。通道705逐渐变细成矩形出口部707。
图8提供了根据本公开的模具800。模具800具有上面801和在上面801中形成的进口部803；进口部803通向半球形入口空间(entrance volume)805。与入口空间805流体连通的是具有矩形横截面和出口部809的通道807。
图9提供了根据本公开的示例性模具900。模具900包括上面901，在该面中形成各种定向通道905，定向通道具有进口部903。定向通道905在合并区911处会聚。合并区911具有球形接收空间(receiving volume)和到出口区913的出口部。
如图所示，定向通道905成行(规则的或不规则的)排列。定向通道不需要会聚到空间中的单个点；如图9中所示，定向通道可以这样的方式排列：通道成行排列，但不在单个点处会聚。
图14提供了根据本公开的示例性模具1400。(图14提供了图11的注释版本)。模具1400包括定向通道1403和1405。如图14中所示，通道1403与垂直线成角α，而通道1405与垂直线成角β。角α和β可彼此相同，但也可以彼此不同。以这种方式，具有原纤化增强材料的基质材料的流(streams)可以彼此不同的角(如通过角α和β所示)会聚，这产生其中具有原纤维的纤维，其中的原纤维以彼此不同的角被定向。在一些方面，纤维可包括以一个角定向在一起的第一组原纤维和在一起并以不同于第一组原纤维的定向角的另一角定向的第二组原纤维。(本文其它部分提供进一步的讨论)。
每个定向通道的定向角可在从通过或平行于出口通道的长垂直轴测量的例如0–60度之间变化。如图中所示，平行于出口通道的定向通道(虚线)与垂直轴呈0度。而下一个最近的定向通道以相对于长垂直轴呈角α定向，而最远的定向通道以相对于长垂直轴呈角β定向，其中β>α。在一些方面，60>β>α≥0度。
因此，模具可包括彼此以不同角度倾斜的两个或更多个通道，因为不要求定向通道全部在相同位置会聚。定向通道可以倾斜排列被排列或甚至以偏斜对称排列被排列。
图10提供了根据本公开的示例性模具1000。模具1000包括上面1001，在该面中形成各种定向通道1005，定向通道具有进口部1003。定向通道1005在合并区1017处会聚。合并区1007具有多边形接收空间和到出口区1009的出口部。如图所示，定向通道1005可以不规则模式排列，在所述不规则模式中，定向通道可以这样的方式排列：通道成行排列，但不在单个点处汇聚。
图11提供了根据本公开的示例性模具1100。模具1100包括上面1101，在该面中形成各种定向通道1105，定向通道具有进口部1103。定向通道1105在合并区1107处会聚。合并区1107具有半球形接收空间和到出口区1109的出口部。出口区可逐渐变细1111到出口1113。
图15提供了包括多个定向通道1510的示例性放大(scaled-up)模具1500。模具1500允许包括不同构造的定向通道，如本文的模具中描述的定向通道，并且所述模具1500可进一步与下文所述的模具保持件组合使用。
应理解，定向通道可以是直的并且也可以是轴对称的，但也可以是围绕一个、两个、或三个轴的弯曲的、成角度的或其它不对称的。合并区可以是对称的，但这不是必需的，因为合并区可以是围绕一个、两个、或三个轴的长方形的(椭圆形的，oblong)、倾斜的、或其它不对称的。同样，出口区可以是对称的，但也可以围绕一个、两个、或三个轴不对称。
另外的方面
以下方面仅是示例性的，而不用于限制本公开的范围。
方面1.模具，其包括以下、由以下组成或基本上由以下组成：入口区段，所述入口区段包括至少一个进口部；所述进口部与模具的定向区段流体连通，定向区段包括具有进口部和出口部的多个定向通道，多个定向通道中的至少一些独立地具有约2和约45之间的伸长比，伸长比被定义为通道进口部的横截面积与通道出口部的横截面积的比；合并区，所述合并区限定与定向区段的多个定向通道的出口部流体连通的接收空间，合并区被配置以将源自定向区段的定向通道的出口部的至少一些流体流合并在一起；和出口区，所述出口区与合并区流体连通，出口区包括至少一个出口部。
根据本公开的模具可由金属、金属合金、陶瓷、聚合物等形成。可通过例如增材制造方法、铸造方法、模塑方法等形成模具。
入口区段可具有一个、两个、三个、四个或更多个出口部。入口区段可以是平面、半球形、半圆柱形或其它形状。半球形入口区段被认为是特别合适的，但不是必需的。
如所解释的，定向通道可以具有通道进口部的横截面积与通道出口部的横截面积的伸长比在约2和约45之间，例如，约2和约45之间、约5和约40之间、10和约35之间、15和约30之间、或20和约25之间的比。伸长比为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、2、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40,41、42、43、44、和45都被认为是合适的。
方面2.方面1的模具，其中多个定向通道中的至少一些被配置以在多个定向通道中的至少一些内流动的材料上引起具有抛物线几何形状的流动轮廓、柱塞流动、具有双曲线几何形状的流动轮廓、或其任意组合。图3显示了一个示例性流动轮廓，该图在本文其它部分描述。
定向通道——不受任何特定理论的束缚——的横截面可以是圆形的。定向通道可具有椭圆形、长方形或多边形横截面轮廓。如本文其它部分所述，定向通道可具有沿定向通道长度变化的横截面。定向通道的构造可以是圆锥形的，且构造也可以是截锥形(frustoconical)(截锥)。定向通道可以是直的、弯曲的或甚至可包括直的区域和弯曲的区域。
在操作期间，***中的定向通道可被配置以在通道的长度上施加例如约3至约4个单位的累计应变。***中的定向通道也可被配置以在通道的长度上施加约2至约8个单位，例如2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、或甚至约8的Hencky应变。前述应变水平不是必需的，但是——并且不受任何特定理论的束缚——前述应变水平可产生布置在由模具加工的组合物内的增强材料的合适定向。
具有双曲线几何形状的流动轮廓被认为是特别合适的，因为其在定向通道内赋予相对强的流动轮廓。双曲线构造的通道的入口的曲率角可以在120-150度之间变化，其中角是水平轴和在入口处与双曲线相切的线之间的角。
双曲线入口可在定向通道的长度的约1至约95％，例如，1至95％、5至90％、10至85％、15至80％、15至75％、20至70％、25至65％、30至60％、35至55％、40至50％、或甚至约45％上具有双曲线曲率。定向通道可包括双曲线形区和线性或另外的锥形区。定向通道的直径可在定向通道的双曲线状区或抛物线形区的长度上减小约1至约95％。
不受任何特定理论的束缚，定向通道可被配置(即，成形)以在合并区的方向上通过通道连通的流体上施加特定的速度分布(或壁应力、或两者)。不受任何特定理论的束缚，速度分布和/或应力用于定向通过模具进料的任何聚合基质材料的聚合物链，以及定向可存在于基质材料进料中的增强材料。
方面3.方面1-2中任一项的模具，其中多个定向通道中的至少一些独立地具有约4至约50mm范围内的长度。并非所有的定向通道都必须具有相同的长度；在一些方面，一组通道具有相同的长度，而其它通道的长度与那组通道的长度不同。可构造模具，使得每个定向通道具有不同的长度。
方面4.方面1-3中任一项的模具，其中至少两个定向通道会聚。在一些方面，所有的定向通道会聚。作为一个实例，在包括两个直的通道的方面中，从那两个直的通道的出口部的中心绘制的线可以会聚。在包括多个直的定向通道的另一方面中，从少于所有定向通道的出口部的中心延伸的线会聚。
方面5.方面1-4中任一项的模具，其中多个定向通道的出口部在合并区处彼此规则地间隔。在一些方面，多个定向通道的出口部相对于彼此以周期性模式排列。
方面6.方面1-3中任一项的模具，至少两个定向通道不会聚。在这种排列中，源自至少两个定向通道的出口部的流动可彼此不相对。作为一个实例，至少两个定向通道的出口部可被排列使得其不相对，例如，使得从通道的出口部发出的流动彼此平行或彼此分开。
方面7.方面1-6中任一项的模具，其中定向通道中的至少一些以倾斜对称模式排列。
方面8.方面1-7中任一项的模具，其中合并区限定至少部分地球形接收空间。在一些方面，合并区可限定半球形接收空间。
方面9.方面1-8中任一项的模具，其中合并区限定至少部分地多边形接收空间。
方面10.方面1-9中任一项的模具，其中合并区被成形以使增强剂(例如，PTFE、UHMW-PE)沿流动方向和在横向于流动方向的方向上在源自定向通道的流动方向上定向到合并区中。
合并区可被成形以使增强剂沿流动方向在源自定向通道的流动方向上定向到合并区中。在一些方面，合并区被成形以使增强剂沿相对于流动方向约45度(或更小)内，例如从流动方向约45、约40、约35、约30、约25、约20、约15、约10、或甚至约5度内的方向，在源自定向通道的流动方向上定向到合并区中。合并区可被成形使得合并区会聚源自定向通道的两个或更多个流动。
合并区和定向通道可被排列使得合并区产生多个平行流动。合并区和定向通道可被排列使得合并区产生源自定向通道的逆流流动。合并区和定向通道可被排列使得合并区产生源自定向通道的并流流动。再次不受任何理论的束缚，模具的定向区段可用于产生相对强的定向流动，随后在定向分子离开模具之间，进一步拉动(即定向)进料至模具的材料中的分子的分子结构。
合并区可被配置使得合并区从定向通道接收基体和增强材料，并产生使材料在两个或更多个方向定向的流动模式。合并区可产生以与第二组定向材料的对准部不同(例如，10、20、30、40、50、60或甚至70、80、或90度)的方向定向的第一组定向材料。
方面11.方面1-10中任一项的模具，其中接收空间限定在出口区的方向上收缩的横截面尺寸。图10中显示了一个这种实例，其中合并区1007从模具沿出口的方向逐渐变细。
方面12.方面1-11中任一项的模具，其中出口区的出口部限定矩形横截面、至少部分地圆形横截面、或多边形横截面。包括侧面和曲线的横截面(例如，半圆形横截面)是合适的。矩形出口部的长宽比(aspect ratio)可以为例如1至约20，例如，2至19、3至18、4至17、5至16、6至15、7至14、8至14、9至13、10至12、或甚至约11。出口部可以是三角形、四边形、五边形或其它多边形形状。
方面13.方面11-13中任一项的模具，其中出口区进一步限定具有变化的横截面的通道。图11中提供了一个这种实例，该图提供了具有锥形(变化的)的横截面的出口区1111。
出口区的横截面积与定向通道的横截面积的比可在1:1000至1000:1的范围内，例如，1:500至500:1、1:100至100:1、1:50至50:1、1:25至25:1、或甚至1:10至10:1。定向通道的出口部的形状可以是圆形，但也可以是椭圆形或甚至多边形。类似地，出口区的进口部(其可以是在合并区中形成的孔)的形状可以是圆形，但也可以是多边形或椭圆形。
方面14.挤出机，挤出机与根据方面1-13中任一项的模具流体连通。挤出机可包括被配置以接收进料材料的装载区，装载区与根据本公开的模具流体连通。挤出机可起向进料材料施加压力和/或热以软化/熔化进料材料的作用。
在一些方面，挤出机可包括模具保持件1600，如图16A和16B中所示例的。模具保持件1600可包括用于接收包括多个定向通道的模具(例如，模具1500)的切口(cutout)1610，所述切口1610被设定尺寸以配合(fit)在模具保持件1600内。模具保持件可包括任何组合和数量的各种构造的定向通道，如本文所述的模具中显示的定向通道。
在一些方面，模具保持件1600被排列在挤出机的远端。模具保持件1600可以与常规破碎板组件类似的方式并入挤出机中，如图17A和17B中所示，其示例了除去破碎板(图17A)和***破碎板1710(图17B)的挤出机模具头1700。包括具有多个定向通道的模具保持件允许纤维/原纤维的大量生产/通量(生产量，throughput)。
方面15.产品制造的方法，方法包括以下、由以下组成或基本上由以下组成：通过根据方面1-14中任一项的模具连通包括热塑性基质聚合物的熔融进料组合物，以产生模具产品。本文其它部分描述了合适的热塑性基质聚合物。
方面16.方面15的方法，其中熔融进料组合物进一步包括增强材料。
方面17.方面16的方法，其中增强剂以针对单位重量的熔融进料组合物测量的约0.01wt％至约15wt％存在。增强材料可包括聚烯烃、含氟聚合物、或其任意组合。PTFE被认为是特别合适的增强材料。
方面18.方面15-17中任一项的方法，其中多个模具或多个定向通道被排列在模具保持件中。
方面19.权利要求18的方法，其中模具保持件被排列在挤出机的远端。在一些方面，挤出机可以是双螺杆挤出机。
如本文其它部分所述，模具可定向增强材料以原纤化增强材料。原纤化增强材料的原纤维可具有约1-100nm范围内的横截面尺寸(例如，直径)。在一方面，原纤维的平均直径可为5纳米至2微米、或约5纳米至约2微米，例如30至750纳米、或约30至约750纳米、更具体地5至500纳米、或约5至约500纳米。
方面20.模具产品，模具产品包括以下、由以下组成或基本上由以下组成：通过根据方面1-14中任一项的模具连通的热塑性基质聚合物。
方面21.方面20的模具产品，模具产品进一步包含增强材料。
方面22.方面21的模具产品，其中增强材料包括聚四氟乙烯。
方面23.方面20的模具产品，其中热塑性基质材料包含聚(对苯二甲酸丁二醇酯)。
模具产品的特征可以为纤维；在一些方面，纤维可具有圆形或基本上圆形的横截面。纤维的横截面可以在约2微米至约4mm范围内。作为一个实例，模具可产生直径为约2至约200微米范围内的长丝(细丝，filament)。在一些方面，模具产品的直径可以在约0.3至约4mm范围内。模具产品的特征还可以为带，并可具有矩形、椭圆形、或其它长方形横截面。
实施例
提出以下实施例以向本领域普通技术人员提供如何制造和评价本文要求保护的化合物、组合物、制品、装置和/或方法的完整公开和描述，并且旨在是纯粹地示例性的，而不旨在限制本公开。已经努力确保关于数字(例如，量、温度等)的准确性，但是应考虑一些误差和偏差。除非另有说明，份数是重量份，温度是℃或环境温度，且压力是大气压或接近大气压。除非另有说明，指代组合物的百分比以wt％表示。
反应条件例如组分浓度、所需溶剂、溶剂混合物、温度、压力、和可用于优化从所述方法获得的产物纯度和产率的其它反应范围和条件有许多变化和组合。只需要合理和常规实验来优化这些方法条件。
图12提供了根据本技术制造的各种材料的E(GPa)数据。如所示，根据本公开的模具提供材料——在相同的组合物下——当根据现有技术配混(compounded)时，表现出多于对应组合物的值两倍的E值。标有“模具”的数据是由本公开的模具制造的带；带的尺寸可以为5mm宽和1mm厚，其尺寸对应于模具的出口尺寸。DMA测试标准是ISO6721-11。配混参考样品使用注射成型(尺寸10mm×3mm)制造并使用带的DMA测试标准测量。
图13提供了通过现有配混技术和根据本公开的模具加工的HDPE材料(其中无增强材料)的模量E(GPa)数据。如所示，本公开的模具提供表现出是根据现有技术配混的对应组合物的值数倍的E值的材料。
图18A和18B是扫描电子显微镜(SEM)显微照片，图19是对应的直方图，将使用根据本公开描述的模具/模具保持件(参见图15和以上描述)形成的纤维(在这种情况下为PTFE)与无模具/模具保持件的情况下形成的纤维进行比较。SEM显微照片(图18A显示了无模具/模具保持件的情况下形成的纤维，而图18B显示了用模具/模具保持件形成的纤维)和对应的直方图显示通过使用模具和模具保持件，原纤化PTFE的直径显著减小。在标准挤出条件下(即，无模具/模具保持件的情况下)，用模具/模具保持件形成的纤维的平均直径为约80纳米(nm)和约120nm。
对于直径分布测定，在去噪(消噪，de-noising)和标准化后，在所有图像上以批次加工方式对获得的SEM图像进行PTFE纤维宽度测量。首先在预加工图像上以固定阈值执行纤维检测，所述纤维检测将原始灰度图像改变为二值图像(binary images)。为避免纤维缠结，进行区域分析代替将个体纤维分支从纤维网络分离。计算由检测纤维覆盖的每个区域的内边界距离。基于快速行进(Fast Marching)方法(FMM)，距离从检测区的边缘朝向二值图像中最近的非零像素增长(R.van Uitert and I.Bitter,Medical Physics,34(2),2007)，其中距离在边缘处开始为零，并随着欧几里得(Euclidean)距离增长而穿透(朝向下一个邻域(neighbor))。基于距离图，可衍生出每个分支的中心线，所述中心线位于距离图的局部最大值处。因此，纤维的交叉也可被识别为不同分支的连接。然后可沿距离图上的中心线计算每个分支的宽度，从而避免交叉。
图20A和20B示例了在有模具/模具保持件(图20A)和无模具/模具保持件(图20B)的情况下，用SAN包封PTFE(TSAN)挤出的LexanTM916(FR级)样品。从图中显而易见，使用模具/模具保持件挤出的样品是“较清洁的”，具有较好的分散和较小直径的颗粒，而在无模具/模具保持件的情况下挤出的样品包括可见颗粒。图21A和21B中的表确认视觉数据。
图22A和22B示例了在250℃下，在聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)(图22A)和聚碳酸酯(PC)(图22B)中含有原纤化PTFE(有和无模具/模具保持件)的挤出粒料的粘度作为剪切速率的函数。模具/模具保持件制造的样品中的细纤维在高剪切速率和低剪切速率下都显示较低的粘度。这允许更好地加工样品，即注射成型以及低剪切加工如吹塑成型、纤维纺丝等，其表明材料不仅可改进溶体强度，还可降低高剪切加工粘度。根据ISO 6721-10测量粘度。
本文描述的方法实例可至少部分地经机器或计算机实施。一些实例可包括编码有指令的计算机可读介质或机器可读介质，该指令可操作以配置电子装置执行如上述实例中描述的方法。这些方法的实施可包括代码，如微代码、汇编语言代码、较高级语言代码或类似代码。这些代码可包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可形成计算机程序产品的部分。进一步，在实例中，如在执行期间或其它时间，代码可被有形地(tangibly)储存在一个或多个易失性、非暂时性或永久性有形计算机可读介质上。这些有形计算机可读介质的实例可包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，紧致磁盘和数字视盘)、磁带、存储卡或存储棒(memory sticks)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
以上描述旨在是示例性的而非限制性的。例如，上述实例(或其一个或多个方面)可彼此组合使用。如在浏览以上描述后，本领域普通技术人员可使用其它方面。提供摘要以符合37 C.F.R.§1.72(b)，以允许读者快速地确定技术公开的本质。提交时的理解是，其不会被用于解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在以上详细说明书中，可将各种特征组合在一起以简化本公开。这不应被解释为意图未要求保护的公开特征对任意权利要求是必要的。相反，发明主题可在于少于具体公开的方面的所有特征。因此，随附权利要求特此作为实例或方面被并入详细说明书中，其中每个权利要求自身作为单独的方面，并且可预期可以各种组合或排列将这些方面彼此组合。应参考随附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本公开的范围。

Claims (20)

1.模具，包括：
入口区段，所述入口区段包括至少一个进口部；
所述进口部与所述模具的定向区段流体连通，
所述定向区段包括具有通道进口部和通道出口部的多个定向通道，
所述多个定向通道中的至少一些独立地具有约2和约45之间的伸长比，所述伸长比被定义为所述通道进口部的横截面积与所述通道出口部的横截面积的比；
合并区，所述合并区限定与所述定向区段的所述多个定向通道的出口部流体连通的接收空间，
所述合并区被配置以将源自所述定向区段的所述定向通道的出口部的至少一些流体流合并在一起；和
出口区，所述出口区与所述合并区流体连通，
所述出口区包括至少一个出口部。
2.权利要求1所述的模具，其中所述多个定向通道中的至少一些被配置以在所述多个定向通道中的所述至少一些内流动的材料上，使用双曲线几何形状、或其任意组合来引起抛物线流动轮廓。
3.权利要求1-2中任一项所述的模具，其中所述多个定向通道中的至少一些独立地具有约4毫米(mm)至约50mm范围内的长度。
4.权利要求1-3中任一项所述的模具，其中所述定向通道中的至少两个会聚。
5.权利要求1-4中任一项所述的模具，其中所述多个定向通道的出口部在所述合并区处彼此规则地间隔。
6.权利要求1-3中任一项所述的模具，其中所述定向通道中的至少两个不会聚。
7.权利要求1-6中任一项所述的模具，其中所述定向通道中的至少一些以倾斜对称模式排列。
8.权利要求1-7中任一项所述的模具，其中所述合并区限定至少部分地球形接收空间或至少部分地多边形接收空间。
9.权利要求1-8中任一项所述的模具，其中所述合并区被成形，以使增强剂沿所述流动方向和在横向于所述流动方向的方向上在源自所述定向区段的流动方向上定向到所述合并区中。
10.权利要求1-9中任一项所述的模具，其中所述接收空间限定在所述出口区的方向上变化的横截面尺寸。
11.权利要求1-10中任一项所述的模具，其中所述出口区的出口部限定矩形横截面、至少部分地圆形横截面、或多边形横截面。
12.纤维制造的方法，包括：
通过根据权利要求1-11中任一项的模具使包含热塑性基质聚合物的熔融进料组合物连通，以产生产品。
13.权利要求12所述的方法，其中所述熔融进料组合物进一步包含增强材料。
14.权利要求13所述的方法，其中所述增强材料以针对单位重量的所述熔融进料组合物测量的约0.01wt％至约15wt％存在。
15.权利要求12-14中任一项所述的方法，其中多个模具或所述多个定向通道被排列在模具保持件中。
16.权利要求15所述的方法，其中所述模具保持件被排列在挤出机的远端。
17.模具产品，所述模具产品包含通过根据权利要求1-11中任一项的模具连通的热塑性基质聚合物。
18.权利要求17所述的模具产品，所述模具产品进一步包含增强材料。
19.权利要求18所述的模具产品，其中所述增强材料包含聚四氟乙烯。
20.权利要求17所述的模具产品，其中所述热塑性基质聚合物包含聚(对苯二甲酸丁二醇酯)。
CN201780084348.5A 2016-12-27 2017-12-27 用于性质增强的新模具设计 Pending CN110248795A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662439286P 2016-12-27 2016-12-27
US62/439,286 2016-12-27
PCT/IB2017/058439 WO2018122747A1 (en) 2016-12-27 2017-12-27 Novel die design for property enhancement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110248795A true CN110248795A (zh) 2019-09-17

Family

ID=60972292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780084348.5A Pending CN110248795A (zh) 2016-12-27 2017-12-27 用于性质增强的新模具设计

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11577439B2 (zh)
EP (1) EP3562645B1 (zh)
KR (1) KR102280080B1 (zh)
CN (1) CN110248795A (zh)
WO (1) WO2018122747A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112621996A (zh) * 2020-12-16 2021-04-09 陕西科技大学 一种定向分布短切碳纤维增强复合材料的制备装置及方法
CN113547607A (zh) * 2021-07-22 2021-10-26 河北工业大学 一种制备3d打印定向钢纤维增强水泥基复合材料的装置
CN114407330A (zh) * 2022-01-26 2022-04-29 北京大学 一种热界面材料及其制备方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3798264B1 (en) 2019-09-27 2022-07-06 SHPP Global Technologies B.V. Reinforced flame retardant polycarbonate compositions with nanostructured fluoropolymer for thin wall applications
EP3808802A1 (en) 2019-10-14 2021-04-21 SHPP Global Technologies B.V. Compositions of improved through-plane thermal conductivity using foam injection molding with core-back technology
EP3838972A1 (en) 2019-12-20 2021-06-23 SHPP Global Technologies B.V. Foamed polymer compositions including a nanostructured fluoropolymer
EP3838973A1 (en) 2019-12-20 2021-06-23 SHPP Global Technologies B.V. Methods for forming a polymer bead foam including a nanostructured fluoropolymer

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB734521A (en) * 1952-07-25 1955-08-03 Baker Platinum Ltd Improvements in or relating to extrusion nozzles for the production of filamentary material
US4332759A (en) * 1980-07-15 1982-06-01 Celanese Corporation Process for extruding liquid crystal polymer
CN1141843A (zh) * 1993-11-13 1997-02-05 Srp工业公司 一种生产具有取向成分的热塑性产品的方法
US20030111762A1 (en) * 2001-12-19 2003-06-19 3M Innovative Properties Company Multilayer coextrusion die and method
CN1711374A (zh) * 2002-11-14 2005-12-21 斯宾泰克工程股份有限公司 形成材料的装置和方法
US20070108229A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-17 Palo Alto Research Center Incorporated Extrusion/dispensing systems and methods
CN102257202A (zh) * 2008-12-04 2011-11-23 苏黎世联合高等工业学校 聚合物制品及用于其制造的方法和模具
US20130040521A1 (en) * 2009-07-10 2013-02-14 North Carolina State University Highly Oriented and Crystalline Thermoplastic Filaments and Method of Making Same
CN103541025A (zh) * 2013-09-26 2014-01-29 吴江伊莱纺织科技有限公司 一种喷丝板

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB609753A (en) * 1946-03-06 1948-10-06 British Cotton Ind Res Assoc An improved condenser trumpet or funnel for textile draw frames
US4015924A (en) * 1973-08-10 1977-04-05 Celanese Corporation Spinning apparatus providing for essentially constant extensional strain rate
US3981657A (en) * 1973-09-18 1976-09-21 Corning Glass Works In-line homogenizing of extrudable ceramic batch materials
US3933734A (en) 1973-12-28 1976-01-20 General Electric Company Flame retardant polycarbonate composition
US4734240A (en) * 1986-01-24 1988-03-29 Hoechst Celanese Corporation Melt-extrusion of polymer which is capable of forming an anisotropic melt phase to form large shaped articles exhibiting improved polymeric orientation
US4743480A (en) 1986-11-13 1988-05-10 W. L. Gore & Associates, Inc. Apparatus and method for extruding and expanding polytetrafluoroethylene tubing and the products produced thereby
GB9223781D0 (en) * 1992-11-13 1993-01-06 Woodhams Raymond T Cellulose reinforced oriented thermoplastic composites
US5505887A (en) * 1994-03-10 1996-04-09 Meadox Medicals, Inc. Extrusion process for manufacturing PTFE products
US5962587A (en) 1997-10-23 1999-10-05 General Electric Company High modulus thermoplastic resin composition
US7557154B2 (en) 2004-12-23 2009-07-07 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Polymer compositions, method of manufacture, and articles formed therefrom
WO2008084518A1 (ja) 2007-01-09 2008-07-17 Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation 難燃性芳香族ポリカーボネート樹脂組成物
US8698612B2 (en) * 2009-01-05 2014-04-15 Gordon Toll Apparatus and method for defining a safety zone using a radiation source for a vehicle
CN102933359A (zh) * 2010-06-17 2013-02-13 住友化学株式会社 挤出成型装置和使用该挤出成形装置的成形体的制造方法
WO2016149400A1 (en) 2015-03-16 2016-09-22 Sabic Global Technologies B.V. Fibrillated polymer compositions and methods of their manufacture
CN107922710A (zh) 2015-07-06 2018-04-17 沙特基础工业全球技术公司 纤化动态交联聚合物组合物及其制造和使用方法
CN105129004B (zh) 2015-07-29 2017-10-20 小米科技有限责任公司 平衡车驻留方法和装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB734521A (en) * 1952-07-25 1955-08-03 Baker Platinum Ltd Improvements in or relating to extrusion nozzles for the production of filamentary material
US4332759A (en) * 1980-07-15 1982-06-01 Celanese Corporation Process for extruding liquid crystal polymer
CN1141843A (zh) * 1993-11-13 1997-02-05 Srp工业公司 一种生产具有取向成分的热塑性产品的方法
US20030111762A1 (en) * 2001-12-19 2003-06-19 3M Innovative Properties Company Multilayer coextrusion die and method
CN1711374A (zh) * 2002-11-14 2005-12-21 斯宾泰克工程股份有限公司 形成材料的装置和方法
US20070108229A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-17 Palo Alto Research Center Incorporated Extrusion/dispensing systems and methods
CN102257202A (zh) * 2008-12-04 2011-11-23 苏黎世联合高等工业学校 聚合物制品及用于其制造的方法和模具
US20130040521A1 (en) * 2009-07-10 2013-02-14 North Carolina State University Highly Oriented and Crystalline Thermoplastic Filaments and Method of Making Same
CN103541025A (zh) * 2013-09-26 2014-01-29 吴江伊莱纺织科技有限公司 一种喷丝板

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
申开智: "《塑料成型模具 2版》", 31 January 2011, 中国轻工业出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112621996A (zh) * 2020-12-16 2021-04-09 陕西科技大学 一种定向分布短切碳纤维增强复合材料的制备装置及方法
CN113547607A (zh) * 2021-07-22 2021-10-26 河北工业大学 一种制备3d打印定向钢纤维增强水泥基复合材料的装置
CN113547607B (zh) * 2021-07-22 2023-02-24 河北工业大学 一种制备3d打印定向钢纤维增强水泥基复合材料的装置
CN114407330A (zh) * 2022-01-26 2022-04-29 北京大学 一种热界面材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190099306A (ko) 2019-08-26
KR102280080B1 (ko) 2021-07-23
US20210008781A1 (en) 2021-01-14
EP3562645B1 (en) 2021-10-13
WO2018122747A1 (en) 2018-07-05
EP3562645A1 (en) 2019-11-06
US11577439B2 (en) 2023-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110248795A (zh) 用于性质增强的新模具设计
JP5021928B2 (ja) ガラス繊維強化難燃性樹脂組成物からなる鏡筒
TWI557152B (zh) Polycarbonate resin composition
EP0959103B1 (en) Polycarbonate resin composition, and instrument housing made of it
TWI391443B (zh) 聚碳酸酯樹脂組成物
JP2010275346A (ja) ガラス繊維強化樹脂組成物
CN110139954B (zh) 包含原纤化增强材料的纤维
JP2011001514A (ja) ガラス繊維強化樹脂組成物を射出成形して得られる電気・電子機器部品
WO2006098461A1 (ja) 樹脂組成物
JP2012241089A (ja) ハイサイクル成形性熱可塑性樹脂組成物
CN101962471A (zh) 玻璃纤维增强树脂组合物
JP6017900B2 (ja) 加飾成形用樹脂組成物
CN101665620A (zh) 由玻璃纤维增强阻燃性树脂组合物制成的镜筒
AU2004312516A1 (en) Polymer compositions, method of manufacture, and articles formed therefrom
JP2007186571A (ja) ガラス繊維強化芳香族ポリカーボネート樹脂組成物
TW200815526A (en) Resin composition
CN110267798A (zh) 使用具有改进的流动能力的聚碳酸酯构建材料借助增材制造法制造物体的方法
CN101481495B (zh) 芳香族聚碳酸酯树脂组合物
JP2009114364A (ja) 樹脂組成物
KR20110000440A (ko) 폴리유산 수지 조성물　및 이를 이용한 성형품
JP6220647B2 (ja) ポリカーボネート樹脂組成物及び成形品
JP2006257127A (ja) 芳香族ポリカーボネート樹脂組成物
JP2012036323A (ja) 熱可塑性樹脂組成物
JP5480676B2 (ja) 難燃性ポリカーボネート樹脂組成物
TW201900378A (zh) 用於熱塑性零件之雙料射出成型法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210325

Address after: Bergen Op Zoom Holland

Applicant after: High tech special engineering plastics Global Technology Co.,Ltd.

Address before: Holland, Bergen Op Zoom

Applicant before: SABIC GLOBAL TECHNOLOGIES B.V.

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190917