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TWI356080B - Nylon-based resin composite - Google Patents

Nylon-based resin composite Download PDF

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TWI356080B
TWI356080B TW096147614A TW96147614A TWI356080B TW I356080 B TWI356080 B TW I356080B TW 096147614 A TW096147614 A TW 096147614A TW 96147614 A TW96147614 A TW 96147614A TW I356080 B TWI356080 B TW I356080B
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Description

1356080 • 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於尼龍為主之樹脂複合材料,更特別關於 此材料之低翹曲及改良之耐衝擊性等高機械強度。 【先前技術】 以尼龍作為工程級塑膠的歷史已發展4〇餘年,但其需 求仍在成長。 目別已有多種基本尼龍如尼龍6、尼龍66、尼龍61〇、 尼龍612、尼龍11、尼龍12、上述之共聚物、以及上述之 混摻物。以實用觀點來看尼龍具有各種原本性質,且尼龍 可表現多種性質。基於上述性質,目前仍維持尼龍產品之 需求。 特別的疋尼龍與無機強化材料如玻璃纖維的複合材 料具有高機械強度及顯著抗熱性,其可用作結構材料以及 汽車的内/外部材料。 然而尼龍的結構造成高吸歷率,這將使結構不穩定且 易於勉曲Uarpage)。此外’添加無機材料至尼龍樹脂中會 降低複合材料的耐衝擊性。 由於尼龍分子與無機材料的介面會累積應力,進而降 低尼龍樹脂與無機材料之間的鍵結力,造成尼龍與益機材 料之複合材料的耐衝擊性低是眾所周知的。當多重衝擊施 加於上述複合材料時,尼龍樹脂與褶人 複0材料的介面會碎裂。 此外’由於尼龍樹脂原本結構中 傅甲主鏈的碳-碳鍵弱且易 5142-9309-PF;Hsuhuche 5 斷裂’尼龍樹脂面臨難以到達低翹曲的問題。 雖然可藉由添加無機強化材料至尼龍樹脂中解決上述 問題,然而改良的程度微不足道。 雖然添加無機強化材料可微量減少複合材料的翹曲問 題,但無機強化材料與尼龍分子間的介面鍵結力不足反 而會惡化複合材料的機械性質如耐衝擊性。 【發明内容】 本發明係用以解決習知技藝的問題’提供尼龍為主之 樹脂複合材料具有足夠低之吸溼率,實質上可避免變形且 具有低翹曲及改良之耐衝擊性。 本發明之内容不限於上述部份,本技藝人士可藉由下 述說明清楚的明白其他部份。 根據本發明之實施例,本發明提供一種尼龍為主之樹 脂複合材料,包括100重量份之基本樹脂以及i至3〇重量 份之耐衝擊改質劑,其中基本樹脂具有下列組成:20至80 重里百分比之改質尼龍為主熱塑性樹脂,其主鏈含有笨 環;以及20至80重量百分比之強化纖維,其截面之寬高 比大於或等於1. 5。 本發明亦提供一種粒料,係由上述尼龍為主之樹脂複 合材料製備而成。 本發明的尼龍為主之樹脂複合材料具有足夠低之吸溼 率,實質上可避免變形且兼具低趣曲及改良之耐衝擊性。 5142-9309-PF;Hsuhuche 6 1356080 【實施方式】 本發明提供-種尼龍為主之樹脂複合材肖,包括_ 重里伤之基本樹脂以及!至3〇 ^量份之耐衝擊改質劑,其 中基本樹脂具有下列組成:2ϋ至8Q重量百分比之改質^ 龍為主熱塑性樹脂,其主鏈含有苯環;以及2〇至重量 百分比之強化纖維’其截面之寬高比大於或等於15。 其他實施例將詳述於下。藉由下述實施例,可更清楚 本發明之優點、特徵、與形成方法。然而本發明亦可由其 他形式完成而不限於實施例。本技藝人士自可由本發明揭 路之實施例了解並完成本發明,本發明之保護範圍當視後 附之申請專利範圍所界定者為準。 根據本發明實施例,尼龍為主之樹脂複合材料包含基 本樹脂與耐衝擊改質劑。 基本樹質含有改質尼龍為主熱塑性樹脂以及強化纖 維。
改質尼龍為主熱塑性樹脂其主鏈含有苯環,其結構可 如式1所示: Η
Η 〇 I II
ο II
•N—(CH2)6—N—c—C (式1) 其中n介於50至500之間 式1中的改質尼龍為主熱塑性樹脂係以六亞甲基二胺 與對苯二曱酸縮聚而成,以下簡稱「尼龍6T」。 較佳之改質尼龍為主熱塑性樹脂具有固有黏度 (intrinsicviscosity)介於 0.7 至 〇.9dl/g 之間,平均分 5142-9309-PF;Hsuhuche 7 以及吸濕率小於或等於 子量介於1 0,000至10〇, 000之間 0. 1% « 纖維係用以加強尼龍為主之樹脂複合材料的低勉 曲J·生及抗熱型。強化纖維係擇自玻璃纖維、碳纖維、芳香 族聚醯氨纖維、鈦酸卸纖維、碳化石夕纖維、以及上述之混 合物。強化纖維較佳為玻璃纖維。 強化纖維之構形可特別設計為截面寬高比大於或等於 1·5之平板狀,其長度約介於—至13韻之間。 強化纖一維其截面寬尚比的定義為截面最長維度(即寬 度下圖所7F之a」)與最紐維度(即高度,下圖所示之「b」) 的比值。 丨L--g_ j *截面寬1¾比=a/b 強化纖維用以增強熱塑性樹脂強度。舉例來說,習知 φ 技藝所用之玻璃纖維的長度介於3π]…職之間,其截面 為寬高比約為1之圓形,截面直徑約為ΙΟ”至20^之 間。另一方面,本案之強化纖维的截面寬高比大於或等於 1. 5,較佳介於2至8之間。 在強化纖維之表面上較佳覆蓋一表面偶聯劑以增加強 化纖維表面與改質尼龍為主之熱塑性樹脂表面之間的鍵結 力。表面偶聯劑係擇自脲樹脂、環氧樹脂、以及上述之組 合0 小於或等於0. 05%。 本發明之強化纖維其吸濕率較佳 5142-9309-PF;Hsuhuche 8 1356080 本發明之基本纖維含有上述改質 只匕龍為主之敎塑柯敏 維以及強化纖維。為了尼龍為主樹 ’、 纖 龍马主之科脂複合材料的機械強 度與加工性’基本樹脂較佳由2()至8Q重量份百分比之改 質尼龍為主之熱塑性纖維以及2〇至8〇重量百分比之 纖維組成》 n ^ 反應性烯烴故聚物或核殼共聚物可作為抗衝擊改質 劑0 反應性稀烴共聚物可為乙烯/丙烯樹脂、異戊二稀樹 脂、乙烯/辛烯樹脂、乙烯_丙烯-二烯三聚物、以及類似物。 反應性烯烴共聚物可為接枝共聚物,係由〇. 1至5重量百 分比的至少一反應性官能基接枝至烯烴共聚物製備而成, 反應性官能基係擇自順丁烯二酸酐、甲基丙烯酸環氧丙 6旨、以及°惡崎嚇·。 將反應性官能基接枝至烯烴共聚物上的方法屬於本領 域之常見手段。 核殼共聚物係由至少一單體接枝至一橡膠聚合物而 成’該單體係一可接枝不飽合單體,擇自下列群組:笨乙 烯、α-甲基笨乙烯、齒化苯乙烯、烷化苯乙烯 '丙烯腈、 曱基丙稀猜、Ci-Ce烧基丙稀酸甲i旨、Ci-Cs烧基丙稀酸g旨、 順丁烯二酸酐、以及N-(Ci-C4)烷基取代馬來醯亞胺,且該 橡膠聚合物係由下列族群之一聚合而成:二烯橡膠、丙烯 酸酯橡膠、以及矽橡膠。核殼共聚物中,樹脂含量較佳占 30至90重量份。 舉例來說,二烯橡膠包含丁二烯橡、丙烯酸橡膠、乙 5142-9309-PF;Hsuhuche 9 1356080 • · 稀丙婦橡、笨乙烯_丁二稀橡膠、丙烯腈-丁二婦-苯乙稀 共聚物橡膠、異戊二烯橡膠、以及乙烯_丙烯-二烯三聚物 • (EPDM)。 舉例來說’丙烯酸橡膠單體可為曱基丙烯酸酯、乙基 丙烯酸酯、正丙基丙烯酸酯、正丁基丙烯酸酯、2乙基己 基丙烯酸酯、己基丙烯酸酯、以及2_乙基己基丙烯酸酯。 為了硬化聚合之橡膠單體’可添加硬化劑如乙二醇二甲基 φ 丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙 婦酸西a ι’4 -丁 一醇二曱基丙烯酸醋、稀丙基甲基丙烯酸 甲酉曰 '以及三烯丙基聚氰酸醋。 舉例來說,矽橡膠可由環矽氧烷聚合而成。石夕橡膠單 體包含六曱基環三矽氧烷、八甲基四環矽氧烷、十甲基環 五矽氧烷、十二曱基環六矽氧烷、三曱基三苯基環六矽氧 烧、四甲基四苯基環四矽氧烷、以及八苯基環四石夕氧院。 為了硬化聚合之橡膠單體,可添加硬化劑如三甲氧基 φ 曱基石夕烷、三乙氧基苯基矽烷、四甲氧基矽烷、以及四乙 氧基矽烷。
Cl-C8之烷基丙烯酸甲酯與Ci-Ce之丙烯酸醋分別為甲 基丙烯酸及丙烯酸之酯類,可由具有1至8個碳之一元醇 製備。 特別的是,上述酯類包含曱基丙烯酸曱酯、乙基丙稀 酸甲酯、以及丙基丙烯酸甲酯。上述酯類較佳為甲基丙稀 . 酸甲酯。 形成上述核殼共聚物之方法屬於本領域之常見手段。 10 5142-93〇9-pF;Hsuhuche i:i56〇8〇 為了尼龍為主之樹脂複合材料的耐衝擊性、流動性、 =及其他機械性質,以基本樹脂之重量(刚份)作為基準, 衝擊改質劑之用量較佳介於!至3Q重量份,更佳介於2 至10重量份。 、
發明之尼龍為主之樹脂複合材料在不影響組成物的 /下T it步包含至少一添加劑。添加劑係擇自抗氧 化劑、熱穩定劑、光穩定劑、流動助劑、潤滑劑、抗菌劑、 脫模劑、成核劑、以及其他添加劑。以基本樹脂之重量(1〇〇 份)作為基準,添加劑之用量小於或等於3〇重量份。 〜本發明之樹脂複合材料可由習知方法製成。舉例來 说,混合基本成份及至少一添加劑(非必要)以製備本發明 之樹脂複合材料,以擠壓機熔融擠壓上述之混合物後,在 將熔融之擠壓物造粒形成粒料。 本發明之樹脂複合材料可成型為各種產品。本發明之 樹脂複合材料適於作為汽車之内部/外部材料、電子元件之 高抗熱材料、以及電子產品如電腦、家電、以及行動電化 之外部材料。 下述為本發明實施例中之尼龍為主之複合材料的實施 例及比較實施例。該些實施例係用以說明尼龍為主之樹脂 複合材料具有告彎曲強度、高彎曲係數、高耐衝擊性、以 及低翹曲性。本技藝人士自可由實施例推及其餘未敘述之 部份,故省略之。 【實施例】 1 ·實施例與比較實施例 5142-9309-PF;Hsuhuche 11 1356080 下列為實施例及比較實施例中(A )改.質尼龍為主之樹 脂、(B)強化纖維、以及(C)耐衝擊改質劑之來源說明。 (A) 改質尼龍為主之樹脂:高抗熱之改質尼龍’其主鏈 含有苯環(購自DuPont之聚鄰苯二甲醯胺,商品名為 HTN-501)。 (B) 具有截面寬高比大於或等於1.5之強化纖維:玻璃 纖維,其截面寬為28"ιη,截面寬為寬高比為4(購 自 N i tto Boseki,Japan,商品名為 CSG 3PA-820 )。 (B’ )具有截面寬高比約等於1之強化纖維:玻璃纖 維,其截面直徑為10/zm,長度為3mm(購自Vetrotex,商 品名為P952) » (C) 抗衝擊改質劑:烯烴抗衝擊改質劑(購自DuPont, 商品名為MN-493D)。 接著以上述成份製備第1表中的尼龍為主之樹脂複合 材料。 , 2.尼龍為主之樹脂複合材料的物理性質 (1)彎曲強度: 根據ASTM D - 79 0標準量測尼龍為主之樹脂複合材料的 彎曲強度,單位為kgf/cm2。 (2 )彎曲係數: 根據ASTM D-790標準量測尼龍為主之樹脂複合材料的 彎曲係數’單位為kgf/cm2。 (3)艾氏衝擊強度: 分別取有缺口(notched)及無缺口(unn〇tched)之尼龍
S 5142-9309-PF;Hsuhuche 12 1356080 為主之樹脂複合材料作為樣品,該些樣品之厚度為! /8” 。 在25 C下,根據ASTM D256測良每一樣品之艾氏衝擊強度 (IZOD impact strength),單位為 kgf . cm/cm。 (4)輕曲性: 取長度為6” 、寬度為6” 、厚度為1/16”之尼龍為 主之樹脂複合材料作為薄膜樣品,其成型方式為射出成 里。將上述樣品的三個角落固定於地上,量測未被固定的 角落與其他角落的高度差,單位為mm。 第1表 施例編號 實施例 比較實施例 力乂切、 ' 1 2 3 4 1 2 尼龍為主之樹脂 50 60 70 80 50 70 化纖維1 50 40 30 20 0 0 ___1111¾化纖維1 ~~0~~ ~~0~~ ^0 ~~0^ ___ 50 30 耐衝擊改質劑 3 3.6 4.2 4.8 3 4.2 —__S^強度(kgf/cm〇 3000 2600 2000 1700 2700 1800 係數(kgf/cm2) 140000 110000 80000 60000 134000 72000 又氏耐衝擊強度 广 1- r 、 有缺口 13 11 8.5 7.2 11 7 Ckgf · cm/cm) 無缺口 100 85 60 50 60 50 龜曲度(mm) ΈΈ~: 0.3 0.5 0.7 1.0 1.2 4.5 :丨化纖維 實施例1-4及比較實施例1_2之尼龍為主之樹脂複合 材料的·弯曲強度、彎曲係數、艾氏耐衝擊強度、以及翹曲 度已整理如第1表所示。 如表1所不’當實施例卜4之尼龍為主之樹脂複合材 料含有較南比例之破螭樹脂時,具有較之高機械強度、改 善之耐衝擊性、以及較低之翹曲度。 5142-9309-PF;Hsuhuche 13 I356〇8〇 * 接著比較實施例1及3與比較實施例1及2之尼龍為 • 主之樹脂複合材料的物理性質。實施例1及3與比較實施 例1及2具有相同含量的玻璃纖維,但實施例1及3的尼 龍為主之樹脂複合材料分別比比較實施例1及2的尼龍為 主之樹脂複合材料具有更強的機械強度以及耐衝擊性。特 別疋實施例1及3的尼龍為主之樹脂複合材料分別比比較 實施例1及2的尼龍為主之樹脂複合材料具有較低的翹曲 鲁度以及尚出許多的無缺口耐衝擊性。 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上,然其並非 用以限疋本發明’任何所屬技術領域中具有通常知識者, 在不脫離本發明之精神和範圍内,當可作任意之更動與潤 .錦目此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界 定者為準》 【圖式簡單說明】 鲁 無。 【主要元件符號說明】 益0 5142-93〇9-PF;Hsuhuche 14

Claims (1)

1356080 第 096147614 號 100年10月12日修正替換頁
十、申請專利範圍: 1. 一種尼龍為主之樹脂複合材料包括‘了 二.......... 100重量份之基本樹脂;以及 1至30重量份之核殼共聚物; 其中該基本樹脂具有下列組成: 20至80重量百分比之改質尼龍為主熱塑性樹脂,具 有下列結構: μ
20至80重量百分比之強化纖維,擇自玻璃纖維碳 纖維、芳香族聚醯氨纖維、鈦酸鉀纖維、碳化矽纖維、以 及上述之混合物,其截面之寬高比介於至4之間,且 其長度介於2mm至1 3mm之間。 2. 如申請專利範圍第1項所述之尼龍為主之樹脂複合 材料’其中該改質尼龍為主熱塑性樹脂之固有黏度介於〇. 7 至0. 9dl/g之間。 3. 如申請專利範圍第1項所述之尼龍為主之樹脂複合 材料’其中該改質尼龍為主熱塑性樹脂之平均分子量介於 10, 〇〇〇 至 100, 〇〇〇 之間。 4. 如申請專利範圍第1項所述之尼龍為主之樹脂複合 材料’其中該強化纖維係玻璃纖維。 5. 如申請專利範圍第1項所述之尼龍為主之樹脂複合 材料’其中該核殼共聚物係由至少一單體接枝至一橡膠聚 5142-9309-PF1;hsuhuche 15 1356080 第 ‘096147614 號 100年1〇月12日修正替換頁 合物而成,該單體係一可接枝不飽合單體,擇自下列群組: 苯乙烯、α -甲基笨乙烯、齒化苯乙烯、烷化苯乙烯、丙烯 腈、甲基丙烯腈、C,-C8烷基丙烯酸甲酯、CrCs烷基丙烯酸 醋' 順丁稀二酸酐、以及N-( Ci-CO烷基取代馬來醯亞胺, 且該橡膠聚合物係由下列族群之一聚合而成:二烯橡膠、 丙烯酸酯橡穆、以及石夕橡朦。 6. 如申請專利範圍第i項所述之尼龍為主之樹脂複合 材料’更包括至少-添加劑,該添加劑係擇自抗氧化劑' 熱穩定劑、光穩定劑、流動助劑、潤滑劑、抗菌劑、脫模 劑、以及成核劑。 Ml 7. -種粒料’係由巾請專利範㈣卜6項中任一項之 尼龍為主之樹脂複合材料製備而成。 5142-9309-PF1;hsuhuche 16
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