CN100528948C - 聚碳酸酯组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚碳酸酯组合物,它包含:(A)至少一种含有由化学式HO-Y-OH的二羟基芳族化合物或二羟基脂族化合物衍生的重复单元的聚碳酸酯;和(B)至少一种通过一种或多种含磷化合物和一种或多种位阻胺光稳定剂的反应制备的盐。该聚碳酸酯组合物显示了改进的水解稳定性。
Description
发明领域
本发明涉及聚合物组合物,它包含(A)至少一种聚碳酸酯;和(B)一种或多种由至少一种含磷的酸和至少一种适合的位阻胺光稳定剂组成的盐。
背景技术
水解稳定性是通常寻求的聚合物的物理特性。因此希望发现用于提供具有更高水解稳定性并且对工艺设备危害较小的聚合物组合物的方法。
美国专利4,619,956披露了用于稳定热固性丙烯酸和醇酸树脂涂料的2,2,6,6-四烷基哌啶位阻胺光稳定剂(HALS)和/或它们的加成盐与三嗪紫外线吸收剂的结合物。美国专利5,714,530披露了结合非聚合2,2,6,6-四烷基哌啶HALS盐和/或它们的酸加成盐与三嗪紫外线吸收剂用于稳定某些聚合物组合物的用途。美国专利6,051,164披露了聚合物稳定体系的用途,它包含大约50到大约5,000ppm的至少一种邻羟基三芳基三嗪光吸收剂和大约500ppm到大约1.25%的至少一种具有至少大约500的分子量的低聚、聚合或高分子量HALS,其中HALS与三嗪光吸收剂的重量比是大约3∶1到大约20∶1。
US专利4,456,717,5,354,791,5,744,526,6,103,796,4,393,158和6,107,375披露了含磷的添加剂对聚碳酸酯和聚碳酸酯-聚酯共混物的水解稳定性的有害效应。美国专利4,456,717公开了用含磷的化合物和含氧杂环丁烷基团的硅氧烷稳定的聚碳酸酯的改进水解稳定性。美国专利6,107,375公开了用含磷的化合物和含有至少一个侧挂环状亚氨基醚基团/分子的低聚物或聚合物的聚碳酸酯的改进水解稳定性。美国专利4,393,158公开了用含磷的化合物和环氧化合物稳定的聚碳酸酯的改进水解稳定性。美国专利5,354,791公开了用含磷的化合物和具有环氧官能团的聚酯稳定的聚碳酸酯-聚酯共混物的改进水解稳定性。美国专利5,744,526公开了用含磷的化合物和六亚甲基四胺稳定的聚碳酸酯的改进水解稳定性。特别是,美国专利5,744,526教导了添加胺来稳定亚磷酸酯不被水解和因此改进了聚碳酸酯组合物的水解稳定性的方法。
本发明涉及聚碳酸酯和含有酸性磷化合物和位阻胺光稳定剂(HLAS)的聚碳酸酯的水解稳定性的出乎意料的改进。
发明概述
我们已经发现,某些盐在聚碳酸酯中的存在获得了显示了改进的水解稳定性和对工艺设备的危害较小的聚合物组合物。可用于本发明的盐是适合的无机酸,比如含磷的酸与适合的位阻胺光稳定剂(HALS)的反应产物。
因此,本发明提供了聚合物组合物,它包含:
(A)至少一种聚碳酸酯;和
(B)通过一种或多种酸性含磷化合物与一种或多种位阻胺光稳定剂的反应所制备的至少一种盐。
本发明的另一个实施方案是聚合物浓缩物,它包含:
(A)至少一种聚碳酸酯;和
(B)按聚碳酸酯的总重量计,至多大约10wt%,优选大约5到10wt%的通过一种或多种酸性含磷的化合物和一种或多种位阻胺光稳定剂的反应所制备的至少一种盐。
本发明的详细说明
本发明提供了聚合物组合物,它包含:
(A)至少一种聚碳酸酯;和
(B)通过一种或多种酸性含磷化合物与一种或多种位阻胺光稳定剂的反应所制备的至少一种盐,其中含磷化合物选自具有下式的化合物:
其中:
R1和R2独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,和芳基;
n是2-500;和
X选自氢和羟基;
和其中位阻胺光稳定剂(HALS)选自具有下式的化合物:
其中
R3、R4、R5和R6独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,芳基;
R7选自氢,-OR6,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,
R8选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,芳基,-Y1-R1或具有下式的丁二酰亚胺基:
R9和R10独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基和取代C3-C8-环烷基;R9和R10可以共同表示与它们连接的氮原子形成环的二价基团,例如吗啉基,哌啶基等;
L1是选自C2-C22-亚烷基;-(CH2CH2-Y1)1-3-CH2CH2-;C3-C8-亚环烷基;亚芳基;或-CO-L2-OC-中的二价连接基团;
L2选自C1-C22-亚烷基;亚芳基,-(CH2CH2-Y1)1-3-CH2CH2-和C3-C8-亚环烷基;
Y1选自-OC(O)-,-NHC(O)-,-O-,-S-,-N(R1)-;
Y2选自-O-或-N(R1)-;
Z是至多大约20,优选至多大约6的正整数;
m1选自0到大约10;
n1是选自2到大约12的正整数;
R11和R12独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,芳基,以及基团A,其中基团A选自下列结构式:
其中*表示连接位置的基团A结构式
其中R11和R12的至少一个是A基团;和其中在酸性含磷化合物中的磷原子的数目与在HALS中的碱性氮原子的数目的比率是大约0.25到大约2,优选大约0.5到大约1.1。
术语“C1-C22-烷基”表示含有1-22个碳和可以是直链或支链的饱和烃基。这种C1-C22-烷基可以是甲基,乙基,丙基,丁基,戊基,己基,庚基,辛基,异丙基,异丁基,叔丁基,新戊基,2-乙基庚基,2-乙基己基等。术语“取代C1-C22-烷基”是指如上所述的C1-C22-烷基,它可以被一个或多个选自羟基、卤素、氰基、芳基、杂芳基、C3-C8-环烷基、取代C3-C8-环烷基、C1-C6-烷氧基、C2-C6-烷酰氧基等中的取代基取代。
术语“C3-C8-环烷基”用来表示含有3-8个碳原子的环脂族烃基。术语“取代C3-C8-环烷基”用来描述含有至少一个选自C1-C6-烷基,C1-C6-烷氧基,羟基,卤素等中的基团的以上详细描述的C3-C8-环烷基。
术语“芳基”用来表示在共轭芳环结构中含有6、10或14个碳原子的芳族基团以及被一个或多个基团取代的这些基团,该一个或多个基团选自C1-C6-烷基;C1-C6-烷氧基;苯基,被C1-C6-烷基,C1-C6-烷氧基和卤素取代的苯基;C3-C8-环烷基;卤素;羟基;氰基;三氟甲基等。典型的芳基包括苯基,萘基,苯基萘基,蒽基(anthracenyl)等。术语“杂芳基”用来描述含有选自硫、氧、氮或它们的结合物中的至少一个杂原子与2到大约10个碳原子的共轭环状基团,以及被上述作为芳基上的可能取代基的基团取代的这些杂芳基。典型的杂芳基包括:2-和3-呋喃基,2-和3-噻吩基,2-和3-吡咯基,2-,3-和4-吡啶基,苯并噻吩-2-基;苯并噻唑-2-基,苯并噁唑-2-基,苯并咪唑-2-基,1,3,4-噁二唑-2-基,1,3,4-噻二唑-2-基,1,2,4-噻二唑-5-基,异噻唑-5-基,咪唑-2-基,喹啉基等。
术语“C1-C6-烷氧基”和“C2-C6-烷酰氧基”分别地用来表示基团-O-C1-C6-烷基和-OCOC1-C6-烷基,其中“C1-C6-烷基”表示含有1-6个碳原子的饱和烃,它可以是直链或支链,并且可以进一步被选自卤素、甲氧基、乙氧基、苯基、羟基、乙酰氧基和丙酰氧基中的一个或多个基团取代。术语“卤素”用来表示氟,氯,溴和碘;然而,氯和溴是优选的。
术语“C2-C22-亚烷基”用来表示含有2-22个碳的二价烃基,它可以是直链或支链并且可以被选自羟基、卤素、C1-C6-烷氧基、C2-C6-烷酰氧基和芳基中的一个或多个取代基取代。术语“C3-C8-亚环烷基”用来表示含有3-8个碳原子的二价环脂族基团,它们任选被一个或多个C1-C6-烷基取代。术语“亚芳基”用来表示1,2-,1,3-和1,4-亚苯基以及任选被C1-C6-烷基,C1-C6-烷氧基和卤素取代的这些基团。
由本发明提供的新型组合物的组分(B)的盐可以通过以适当的方式将酸性含磷化合物和位阻胺光稳定剂合并来制备。适合的方式是包括将酸性含磷的酸与位阻胺光稳定剂接触的任何工序。例如,可将酸性含磷化合物和位阻胺光稳定剂溶解在适当的溶剂中,将溶液混合,随后沉淀反应产物;不用溶剂混合含磷的酸和位阻胺光稳定剂等等。
在酸性含磷化合物中的磷原子的数目与在位阻胺光稳定剂中的碱性氮原子的比率可以是大约0.05到大约2,优选大约0.25到大约1.1。含有大大过量的未反应的含磷酸性化合物的组合物可以在浓缩物制备过程中导致工艺设备的腐蚀,并且对聚合物的水解稳定性具有不利影响。
我们的新型组合物的一种或多种盐构成的组分(B)典型地以大约0.01到大约0.25wt%的浓度存在,以组合物的总重量(即,组分(A)聚碳酸酯,盐和存在的任何其它组分,比如稳定剂、颜料和着色剂的总重量)为基准计。在该范围内的盐(B)的浓度通常可有效改进聚碳酸酯的水解稳定性。该一种或多种盐的浓度优选是大约0.05到0.15wt%(相同基准)。
虽然聚碳酸酯通常不使用金属催化剂来制备,但可以使用。该聚碳酸酯可以含有10-200ppmw的金属催化剂残留物。大约20-100ppmw的浓度的金属催化剂残留物是更常见的。金属催化剂残留物的其它来源可以由与聚碳酸酯共混的聚合物构成。例如,聚酯可以含有10-200ppmw的金属催化剂残留物。金属工艺设备的腐蚀是聚碳酸酯组分(A)中金属污染物的另一来源。例如,304和316不锈钢含有锰,铬和镍。本发明的组分(B)的盐可用于聚碳酸酯组合物,其中聚碳酸酯通过使用金属催化剂制备或含有金属污染物或与含有金属催化剂残留物的聚合物共混,使得将改进的水解稳定性以及改进的颜色提供给这种聚碳酸酯。
酸性含磷化合物优选是亚磷酸,磷酸和聚磷酸,最优选亚磷酸。
适合的位阻胺光稳定剂(HALS)的实例包括,但不限于:
Cyasorb UV-3346(Cytec Industries,CAS# 90751-07-8),Cyasorb UV-3529(Cytec Industries,CAS# 193098-40-7),Cyasorb UV-3641(Cytec Industries,CAS# 106917-30-0),Cyasorb UV-3581(Cytec Industries,CAS# 79720-19-7),Cyasorb UV-3853(Cytec Industries,CAS# 167078-06-0),Cyasorb UV-3853S(Cytec Industries,CAS# 24860-22-8),Tinuvin 622(CibaSpecialty Chemicals,CAS# 65447-77-0),Tinuvin 770(Ciba SpecialtyChemicals,CAS# 52829-07-9),Tinuvin 144(Ciba Specialty Chemicals,CAS#63843-89-0),Tinuvin 123(Ciba Specialty Chemicals,CAS# 129757-67-1),Chimassorb 944(Ciba Specialty Chemicals,CAS# 71878-19-8),Chimassorb119(Ciba Specialty Chemicals,CAS# 106990-43-6),Chimassorb 2020(CibaSpecialty Chemicals,CAS# 192268-64-7),Lowilite 76(Great Lakes ChemicalCorp.,CAS# 41556-26-7),Lowilite 62(Great Lakes Chemical Corp.,CAS#65447-77-0),Lowilite 94(Great Lakes Chemical Corp.,CAS# 71878-19-8),Uvasil 299LM(Great Lakes Chemical Corp.,CAS# 182635-99-0),和Uvasil299HM(Great Lakes Chemical Corp.,CAS# 182635-99-0),Dastib 1082(Vocht a.s.,CAS# 131290-28-3),Uvinul 4049H(BASF Corp.,CAS# 109423-00-9),Uvinul 4050H(BASF Corp.,CAS# 124172-53-8),Uvinul 5050H(BASFCorp.,CAS# 199237-39-3),Mark LA 57(Asahi Denka Co.,Ltd.,CAS# 64022-61-3),Mark LA 52(Asahi Denka Co.,Ltd.,CAS# 91788-83-9),Mark LA 62(Asahi Denka Co.,Ltd.,CAS# 107119-91-5),Mark LA 67(Asahi Denka Co.,Ltd.,CAS# 100631-43-4),Mark LA 63(Asahi Denka Co.,Ltd.Co.,Ltd.Co.,CAS# 115055-30-6),Mark LA 68(Asahi Denka Co.,Ltd.,CAS# 100631-44-5),Hostavin N 20(Clariant Corp.,CAS# 95078-42-5),Hostavin N 24(ClariantCorp.,CAS# 85099-51-1,CAS# 85099-50-9),Hostavin N 30(Clariant Corp.,CAS# 78276-66-1),Diacetam-5(GTPZAB Gigiena Truda,USSR,CAS#76505-58-3),Uvasorb-HA 88(3V Sigma,CAS# 136504-96-6),Goodrite UV-3034(BF Goodrich Chemical Co.,CAS# 71029-16-8),Goodrite UV-3150(BFGoodrich Chemical Co.,CAS# 96204-36-3),Goodrite UV-3159(BF GoodrichChemical Co.,CAS# 130277-45-1),Sanduvor 3050(Clariant Corp.,CAS#85099-51-0),Sanduvor PR-31(Clariant Corp.,CAS# 147783-69-5),UV CheckAM806(Ferro Corp.,CAS# 154636-12-1),Sumisorb TM-061(SumitomoChemical Company,CAS# 84214-94-8),Sumisorb LS-060(SumitomoChemical Company,CAS# 99473-08-2),Uvasil 299 LM(Great LakesChemical Corp.,CAS# 164648-93-5),Uvasil 299 HM(Great Lakes ChemicalCorp.,CAS# 164648-93-5),Nylostab S-EED(Clariant Corp.,CAS# 42774-15-2).
在Plastic Additives Handbook 5th Edtion(Hanser GardnerPublications,Inc.,Cinicinnati,OH,USA,2001)中列举了其它优选的位阻胺光稳定剂。
如在实施例中进一步描述的Chimassorb 944(Ciba SpecialtyChemicals,CAS# 71878-19-8),Cyasorb UV-3529(Cytec Industries,CAS# 193098-40-7),Chimassorb 119(Ciba Specialty Chemicals,CAS#106990-43-6)和Tinuvin 770(Ciba Specialty Chemicals,CAS#52829-07-9)以及它们的任何同等物是优选的位阻胺光稳定剂的特定实例。一组优选的位阻胺光稳定剂包括具有其中基团R7是氢或烷基的以上化学式(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11)和(12)的一种。最优选的是其中分子量高于大约1000的高分子量HALS,比如Cyasorb UV-3529(CytecIndustries,CAS# 193098-40-7)。最优选的HALS对应于上述化学式(6),其中R3=R4=R5=R6=R7=甲基,(R9)(R10)N-共同表示吗啉基,L1是C1-C6亚烷基,和Z是1-6。
本文所使用的术语“聚碳酸酯”包括含有下式的重复单元或残基的那些聚碳酸酯:
其中Y是由式HO-Y-OH的二羟基芳族化合物或二羟基脂族化合物衍生的二价芳族或脂族基团。典型的二羟基芳族化合物是2,2-双-(4-羟苯基)丙烷(还称为双酚A);双(4-羟苯基)甲烷;2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷;4,4-双(4-羟苯基)庚烷;2,2-(3,5,3’,5’-四氯-4,4’-二羟基-苯基)丙烷;2,2-(3,5,3’,5’-四溴-4,4’-二羟基-苯酚)丙烷;3,3’-二氯-3,3’-4,4’-二羟基二苯基)甲烷;2,2’-二羟基苯基砜,和2,2’-二羟基苯基硫化物。最优选,HO-Y-OH是2,2-双-(4-羟苯基)丙基,在该情况下,聚碳酸酯是“双酚A聚碳酸酯”。二羟基脂族化合物的实例包括1,4-环己烷二甲醇,1,2-丙二醇,1,3-丙二醇,1,4-丁二醇,2,2-二甲基-1,3-丙二醇,1,6-己二醇,2,6-十氢萘二甲醇,1,2-环己烷二醇,1,4-环己烷二醇,1,2-环己烷二甲醇,1,3-环己烷二甲醇,异山梨醇,4,4’-异亚丙基二环己醇,2,2,4,4-四甲基环丁烷-1,2-二醇,Z,8-双(羟甲基)-三环-[5.2.1.0]-癸烷,其中Z表示3,4或5;以及在链中含有一个或多个氧原子的二醇,例如二甘醇,三甘醇,二丙二醇,三丙二醇等。一般,这些二醇含有2-18,优选2-8个碳原子。环脂族二醇能够以它们的顺式或反式构型或作为两种形式的混合物使用。支化聚碳酸酯也可用于本发明。
本发明的上述实施方案的包含组分(A)的聚碳酸酯可以根据已知工序通过让二羟基芳族化合物与碳酸酯前体比如光气,卤代甲酸酯或碳酸酯,分子量调节剂,酸受体和催化剂反应来制备。制备聚碳酸酯的方法在本领域中是已知的,例如描述在US专利4,452,933中,该专利由此引入本文供参考。
适合的碳酸酯前体的实例包括碳酰溴,碳酰氯,和它们的混合物;碳酸二苯酯;碳酸二(卤代苯基)酯,例如碳酸二(三氯苯基)酯,碳酸二(三溴苯基)酯等;碳酸二(烷基苯基)酯,例如碳酸二(甲苯)酯;碳酸二萘酯;碳酸二(氯萘基)酯,或它们的混合物;二元酚的双卤代甲酸酯。
适合的分子量调节剂的实例包括苯酚,环己醇,甲醇,烷基化苯酚,比如辛基苯酚,对叔丁基苯酚等。优选的分子量调节剂是苯酚或烷基化苯酚。
酸受体可以是有机或无机酸受体。适合的有机酸受体是叔胺,并且包括诸如吡啶,三乙胺,二甲基苯胺,三丁基胺等之类的物质。无机酸受体可以是碱金属或碱土金属的氢氧化物,碳酸盐,碳酸氢盐或磷酸盐。
可以使用的催化剂是通常有助于单体与光气的聚合的那些。适合的催化剂包括叔胺比如三乙胺,三丙基胺,N,N-二甲基苯胺,季铵化合物,例如溴化四乙基铵,溴化鲸蜡基三乙铵,碘化四正庚基铵,溴化四正丙基铵,氯化四甲基铵,氢氧化四甲基铵,碘化四正丁基铵,氯化苄基三甲基铵和季鏻化合物,例如,溴化正丁基三苯基鏻和溴化甲基三苯基鏻。
组分(A)的聚碳酸酯还可以是共聚酯碳酸酯,比如在美国专利3,169,121;3,207,814;4,194,038;4,156,069;4,430,484;4,465,820和4,981,898中所述的那些,所有专利引入本文供参考。
可用于本发明的共聚酯碳酸酯可以市购。它们一般通过至少一种二羟基芳族化合物与光气和至少一种二羧酰氯,尤其间苯二甲酰氯,对苯二甲酰氯,或二者的混合物的反应来获得。
本发明提供了显示改进水解稳定性的聚碳酸酯。适合的位阻胺光稳定剂的酸性含磷化合物盐[组分(B)]可用于提供水解稳定性。
本发明的另一实施方案是聚合物浓缩物,它包含:
(A)至少一种聚碳酸酯;和
(B)按聚碳酸酯的总重量计,至多大约10wt%,优选大约5到大约10wt%的至少一种通过一种或多种酸性含磷化合物和一种或多种位阻胺光稳定剂的反应制备的盐。
本发明的组合物还可以含有一种或多种化合物,所述化合物选自(C)水,(D)着色剂和颜料比如有机着色剂,无机着色剂和/或白色颜料比如TiO2,ZnO和氧化钡,(E)其它添加剂比如冲击改性剂,增塑剂,卤化阻燃剂,填料,非卤化阻燃剂,增效剂,加工助剂,亚磷酸酯稳定剂,亚膦酸酯稳定剂和本领域技术人员已知的其它稳定剂;和(F)再生聚合物。
术语“亚磷酸酯稳定剂”和“亚膦酸酯稳定剂”是指本领域的技术人员已知的次级抗氧化剂,可以用在Plastic Additives Handbook 5 th Edition(Hanser Gardner Publications,Inc.,Cincinnati,OH,USA,2001)的第109-112页列举的结构式来表示,该文献在这里全面引入供参考。一些普通亚磷酸酯稳定剂如下所示:Ultranox 626(GE SpecialtyChemicals,CAS# 26741-53-7),Irgafos 168(Ciba Specialty Chemicals,CAS# 31570-04-4),Weston 619(GE Specialty Chemicals,CAS#3806-34-6)和Doverphos S-9228(Dover Chemicals,CAS# 154862-43-8)。
术语“卤化阻燃剂”被定义为能够含有下列的一个或多个的化合物:氟,氯,溴,和碘,以使得降低聚合物组合物的可燃性的这种方式起作用。更优选的是含有溴的化合物比如溴化聚碳酸酯,溴化聚苯乙烯等。
如本文定义的含磷的酸和位阻胺光稳定剂的盐可以减少对工艺设备的腐蚀量,与一些市售亚磷酸酯、亚磷酸、聚磷酸和聚磷酸的水解产物相比,从而改进了聚合物组合物的颜色和改进了工艺设备的使用寿命。
由本发明提供的组合物可用于改进大厚度片材,挤出片材的覆盖层,挤出薄膜的覆盖层,热成形压片产品,注塑产品,薄膜,厚膜,使用薄膜制备的制品,使用厚膜的制品,使用大厚度片材制备的制品,多层薄膜,双壁片材,三壁片材等的性能。
本发明进一步通过以下优选实施方案的实施例来举例说明,但应该理解的是,除非另有规定,这些实施例仅仅为了说明的目的而引入,不用来限制本发明的范围。除非另有规定,所有重量百分率是以聚合物组合物的总重量为基准和所有分子量是重均分子量。还有,除非另有规定,所有百分率按重量计。除非另有规定,R基团、L基团、Y基团、Z基团、m基团或n基团无论在哪里定义,对于特定基团的定义在整个说明书中保持相同,不管它是否用于多个化合物通式或类型。
实施例
实验条件:
在这些实施例中,进行下列工序。为了评价添加剂对聚碳酸酯-聚酯共混物的水解稳定性的效果,从20密尔薄膜上切取样品,然后通过将薄膜悬浮于含有少量水的密封罐的蒸汽空间来接触70℃和100%相对湿度,并放入到设定在70℃的强制通风烘箱中。随后定期取少量样品,使用凝胶渗透色谱法(GPC)测定聚酯和聚碳酸酯组分的分子量分布。聚碳酸酯级分的GPC方法包括首先将共混物浸渍在四氢呋喃中,以选择性萃取聚碳酸酯。用于分析聚碳酸酯级分的GPC系统包括Perkin-Elmer LC-250泵,Perkin-Elmer LC-600自动取样器和在265nm下运行的Perkin-Elmer LC-235光电二极管阵列UV检测器。所使用的柱子是出自Polymer Laboratoies的Pigel 5微米保护柱,Mixed-C,和Oligopore。分子量分布使用校准用单分散聚苯乙烯标准和在文献中可获得的聚苯乙烯和聚碳酸酯的马克-豪威克(Mark-Houwink)常数来计算。用于聚酯级分的溶剂是70/30-v/v六氟异丙醇/二氯甲烷混合物,它也是聚碳酸酯的良好溶剂。所使用的GPC系统包括包括Perkin-ElmerLC-250泵,Perkin-Elmer ISS-200自动取样器和在285nm下运行的Perkin-Elmer LC-95 UV/VIS检测器。对苯二甲酸酯型共聚酯在285nm下的吸收系数明显高于聚碳酸酯的系数,这样该方法选择性检测了聚酯。所使用的柱子是出自Polymer Laboratoies的Pigel 5微米保护柱和Mixed-C。分子量分布使用校准用单分散聚苯乙烯标准和在溶剂中测定的聚苯乙烯的马克-豪威克(Mark-Houwink)常数来计算。选择各聚酯的通用校准常数,以便通过通过光散射测量表征的系列样品的精确分子量值。
聚合物薄膜的颜色用普通方式使用由Hunter AssociatesLaboratory,Inc.,Reston,Virginia制造的HunterLab UltraScan色度计测定。该仪器使用HunterLab通用软件(3.8版)操作。该仪器的校准和操作按照HunterLab用户手册进行,并且主要通过通用软件来指导。为了用任何色度计再现结果,根据说明书操作仪器和使用下列测试参数:D65光源(日光,6500°K色温),反射模式,大面积视野,所包含的镜子,CIE 10°观察器,输出是CIE L*,a*,b*。正b*值的增加表示泛黄度的增高,而b*的数值的降低表示泛黄度的降低。AnniBerger-Schunn in Practical Color Measurement,Wiley,NY,第39-56和91-98页(1994)详细论述了颜色测量和实际操作。优选地,对于20密尔薄膜,b*值低于+0.75,更优选+0.25到大约-0.25。
实施例1-5
本实施例举例说明了市售亚磷酸酯稳定剂对聚碳酸酯-聚酯共混物的水解稳定性的有害效应。聚酯,即聚酯A是包括74mol%对苯二甲酸残基,26mol%间苯二甲酸残基和100mol%1,4-环己烷二甲醇残基的聚酯,它具有大约0.74的比浓对数粘度和含有大约100ppmw钛金属,聚碳酸酯,即聚碳酸酯A是作为Makrolon 2608由Bayer供应的双酚A聚碳酸酯。使用下列市售亚磷酸酯:Ultranox 626(GE SpecialtyChemicals,CAS# 26741-53-7,双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯),Ultranox 641(GE Specialty Chemicals,CAS# 26741-53-7,2,4,6-三叔丁基苯基-2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇亚磷酸酯),Weston 619(GE Specialty Chemicals,CAS# 3806-34-6,二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯)和Doverphos S-9228(Dover Chemicals,CAS# 154862-43-8,双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯)。使用19mm APV双螺杆挤出机在250℃,200RPM,在大约5lbs/hr的速率下将亚磷酸酯稳定剂与聚酯A预配混,形成包含5%亚磷酸酯稳定剂的浓缩物。聚酯A和聚碳酸酯A的共混物通过将3∶1重量比的聚酯A与聚碳酸酯分别与在表1中报告的5wt%各种亚磷酸酯稳定剂熔体混合来制备。使用1″Killion单螺杆挤出机在275℃和70RPM下将这些共混物制成20密尔挤出流延薄膜。这些薄膜随后在70℃和100%相对湿度下调节长达3周,如前所述通过GPC测定聚酯A和聚碳酸酯A组分的分子量。结果在表1中示出。如表1所示,亚磷酸酯稳定剂的添加改进了共混物颜色(即,用较低的b*代表的较浅黄色);然而,这些亚磷酸酯对于共混物的水解稳定性是有害的,如由聚酯A和聚碳酸酯A组分的分子量的显著降低所指示。
表1
Weston 619是二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯。
Ultranox 626是双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
Doverphos 9228是双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
Ultranox 641是2,4,6-三叔丁基苯基-2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇亚磷酸酯。
实施例6-19位阻胺稳定剂(HALS)的亚磷酸盐
这些实施例举例说明了与含有亚磷酸的共混物相比的含有HALS的亚磷酸盐的聚碳酸酯-聚酯共混物的改进水解稳定性。聚酯,即聚酯B包括100mol%的对苯二甲酸残基,62mol%环己烷二甲醇和38mol%乙二醇残基,具有大约0.7的比浓对数粘度,聚碳酸酯,聚碳酸酯B是双酚A聚碳酸酯(商品名Makrolon 1804(Bayer Corporation)),据信含有大约0.25wt%的紫外线吸收化合物和蓝色色原着色剂。将聚酯B和聚碳酸酯B的70∶30重量比共混物(70∶30共混物,按重量计)与0.03wt%和0.06wt%的表2所述的亚磷酸和亚磷酸盐熔体混合。使用WP 30-mm双螺杆挤出机在250℃,250RPM,在大约40lb/hr的速率下将亚磷酸盐与聚酯B配混,形成包含5%亚磷酸盐的浓缩物。使用1″Killion单螺杆挤出机在275℃和70RPM下将聚酯B和聚碳酸酯B共混物制成20密尔挤出流延薄膜。
实施例6无稳定剂(对比实施例)
如前所述不用添加任何稳定剂来制备共混物。
实施例7亚磷酸(对比实施例)
通过将聚酯B的粒料与亚磷酸的45wt%水溶液混合和然后在真空下干燥来制备亚磷酸浓缩物,形成含有2.5%亚磷酸的浓缩物。如前所述用0.03wt%和0.06wt%亚磷酸制备共混物。
实施例8-10 CYASORB UV-3529的亚磷酸盐
按照表2,将亚磷酸和Cyasorb UV-3529(由Cytec Industries,Inc.供应)加入到大的杵臼中;该Cyasorb UV-3529是聚合位阻胺光稳定剂(HALS),据信一般符合上述胺通式(6)的化合物,其中R3=R4=R5=R6=R7=甲基;L1是六亚甲基;和(R9)(R10)N-共同表示吗啉基。将固体研磨成细粉,从而形成盐,再放入到引入了少量干燥氮气的70℃的真空烘箱中过夜。让固体冷却到室温,再次使用杵臼研磨成细粉。如前所述用0.03wt%和0.06wt%各种亚磷酸盐制备共混物。
表2
实施例 | 亚磷酸(g) | Cyasorb 3529(g) |
8 | 32.76 | 200 |
9 | 65.45 | 200 |
10 | 98.18 | 200 |
实施例11-14 CHIMASSORB 119的亚磷酸盐
按照表3,将亚磷酸和Chimassorb 119加入到大的杵臼中。Chimassorb的结构式公开在Journal of Materials Science 36(2001),第4421页中。如在Journal of Materials Science 36(2001),第页中公开的Chimassorb的化学名称是1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺,N,N’-1,2-亚乙基(ethanediyl)-双[[[4,6-双-(丁基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]-3,1-亚丙基(propanediyl)]双[N,N”-二丁基-N,N”-双-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-。将固体研磨成细粉,再放入到引入了少量干燥氮气的70℃的真空烘箱中过夜。让固体冷却到室温,再次使用杵臼研磨成细粉。如前所述用0.03wt%和0.06wt%各种亚磷酸盐制备共混物。
表3
实施例 | 亚磷酸(g) | Cyasorb 3529(g) |
11 | 37.19 | 200 |
12 | 74.38 | 200 |
13 | 111.57 | 200 |
14 | 148.76 | 200 |
实施例15-17 TINUVIN 770的亚磷酸盐
向安装了机械搅拌器、热电偶、加热外罩和加料漏斗的清洁干燥5L三颈圆底烧瓶内添加如在表4中所述的Tinuvin 770和1.5L的异丙醇。(Tinuvin 770是位阻胺光稳定剂,据信一般符合上述胺通式(3)的化合物,其中R3=R4=R5=R6=甲基,R7=氢;Y2是-OCO-;和L1是八亚甲基。)将该混合物加热到30℃,并搅拌,直到获得均匀的溶液。向清洁干燥的2L烧杯添加如在表5中给出的亚磷酸和1L的异丙醇。搅拌该混合物,直到获得均匀的溶液为止。将该亚磷酸溶液加入到加料漏斗中,并以大约50mL/min的速度输送到搅拌反应容器内。当添加亚磷酸溶液时,形成了固体。在添加完亚磷酸溶液之后,在大约30℃下继续搅拌1小时。使反应混合物冷却到室温,通过将一半的物料加入到两个含有1.5L的快速搅拌的庚烷的4L烧杯(装有机械搅拌器)的每一个中来进一步沉淀产物。通过吸滤收集固体物料,用500mL的庚烷洗涤,然后在滤纸上干燥过夜。将固体滤饼粉碎,放入到12″×7″×2″铝盘内,在大约15mm Hg并引入了少量干燥氮气的真空烘箱中在70℃下干燥2天。如前所述用0.03wt%和0.06wt%各种亚磷酸盐制备共混物。
表4
实施例 | 亚磷酸g(mol) | Tinuvin 770g(mol) | 收率(理论的%) |
15 | 450(0.94) | 76.71(0.94) | 90 |
16 | 425(0.88) | 106.68(1.32) | 97 |
17 | 400(0.83) | 143.20(1.75) | 97 |
实施例8 CYASORB UV-3346的亚磷酸盐
向安装了机械搅拌器和加料漏斗的清洁干燥5L三颈圆底烧瓶内添加200g Cyasorb UV-3346(HALS,由Cytec Industries,Inc.供应)和1kg的甲苯。Cyasorb UV-3346是聚合位阻胺光稳定剂,据信一般符合上述胺通式(6)的化合物,其中R3=R4=R5=R6=甲基,R7=氢;L1是六亚甲基;和(R9)(R10)N-共同表示吗啉基。将该混合物搅拌,直到获得均匀的溶液为止。向清洁干燥的1L烧杯添加30.69g的亚磷酸和200g的异丙醇。搅拌该混合物,直到获得均匀的溶液为止。将该亚磷酸溶液加入到加料漏斗中,并以大约13mL/min的速度输送到搅拌反应容器内。开始形成沉淀。在添加完亚磷酸溶液之后,继续搅拌大约30分钟。以滴加速度将庚烷(1kg)加入到反应混合物中,以沉淀出产物。通过吸滤收集固体物料,用100mL的庚烷洗涤两次,然后在滤纸上干燥过夜。将固体滤饼粉碎,放入到12″×7″×2″铝盘内,在大约15mm Hg并引入了少量干燥氮气的真空烘箱中在70℃下干燥24小时,获得230.05g的物料(理论收率的100%)。如前所述用0.03wt%和0.06wt%该亚磷酸盐制备共混物。
实施例19 CYASORB UV-3346的亚磷酸盐
向安装了机械搅拌器和加料漏斗的清洁干燥5L三颈圆底烧瓶内添加200g的先前在实施例18中所述的Cyasorb UV-3346和1kg的甲苯。将该混合物搅拌,直到获得均匀的溶液为止。向清洁干燥的1L烧杯添加61.37g的亚磷酸和400g的异丙醇。搅拌该混合物,直到获得均匀的溶液为止。将该亚磷酸溶液加入到加料漏斗中,并以大约10mL/min的速度输送到搅拌反应容器内。开始形成沉淀。在添加完亚磷酸溶液之后,继续搅拌大约30分钟。以滴加速度将庚烷(1kg)加入到反应混合物中,以沉淀出产物。通过吸滤收集固体物料,用100mL的庚烷洗涤两次,然后在滤纸上干燥过夜。将固体滤饼粉碎,放入到12″×7″×2″铝盘内,在大约15mm Hg并引入了少量干燥氮气的真空烘箱中在70℃下干燥24小时,获得259.09g的物料(理论收率的100%)。如前所述用0.03wt%和0.06wt%该亚磷酸盐制备共混物。
如前所述,在70℃和100%相对湿度下对实施例6-19所述的共混物评价水解稳定性长达6周。分别在表5和6中示出了含有0.03和0.06wt%亚磷酸盐的共混物的结果。如所示那样,与没有含磷化合物的共混物(实施例6)比较,亚磷酸或者HALS的亚磷酸盐的添加显著改进了聚碳酸酯-聚酯共混物的颜色(即,用较低的b*代表的较浅黄色)。实施例7用于举例说明了亚磷酸对共混物组分的水解稳定性的有害效应,它与前面在含有市购亚磷酸酯稳定剂的实施例2-5中示出的结果的相似。然而,与仅含有亚磷酸的共混物比较(实施例7),含有HALS的亚磷酸盐的共混物(实施例8-19)的共混物组分的水解稳定性被显著改进。
表5、具有0.03wt%亚磷酸盐的共混物的水解稳定性
表6、具有0.06wt%亚磷酸盐的共混物的水解稳定性
实施例20-22通过机械和有机方法制备的亚磷酸盐
这些实施例举例说明了制备亚磷酸盐的不同方法。向安装了机械搅拌器和加料漏斗的清洁干燥5L三颈圆底烧瓶内添加100g的在实施例8-10中所述的Cyasorb UV-3529和575g的甲苯。将该混合物搅拌,直到获得均匀的溶液为止。向清洁干燥的2L烧杯添加28.05g(0.34mmol)的亚磷酸和575g的异丙醇。搅拌该混合物,直到获得均匀的溶液为止。将该亚磷酸溶液加入到加料漏斗中,再用2小时(滴加)输送到搅拌反应容器内。在添加完亚磷酸溶液之后,继续搅拌大约30分钟。通过将一半的反应混合物加入到两个含有2475g的快速搅拌的庚烷的4L烧杯(装有机械搅拌器)的每一个中来进一步沉淀反应产物。通过吸滤收集固体物料,用500mL的庚烷洗涤,然后在滤纸上干燥过夜。将固体滤饼粉碎,放入到12″×7″×2″铝盘内,在大约150托下并引入了少量干燥氮气的真空烘箱中在70℃下干燥24小时,获得135.07g的物料(理论的>100%,轻微的溶剂润湿)。
聚酯B和聚碳酸酯B的共混物(70∶30重量比的共混物)与0.1wt%的通过有机方法制备的亚磷酸盐(实施例20),通过在实施例9中所述的机械方法制备的亚磷酸盐(实施例21)和用于对比的Weston 619(实施例22)熔体混合。使用WP 30-mm双螺杆挤出机在250℃,250RPM,在大约40lb/hr的速率下将亚磷酸盐和Weston 619与聚酯B配混,形成包含5%各种添加剂的浓缩物。使用1″Killion单螺杆挤出机在275℃和70RPM下将共混物制成20密尔挤出流延薄膜。如前所述,在70℃和100%相对湿度下对共混物评价水解稳定性长达6周,结果在表7中示出。结果显示,与市购亚磷酸酯稳定剂Weston 619(实施例22)比较,含有通过有机方法(实施例20)或机械方法(实施例21)制备的亚磷酸盐的共混物的水解稳定性显著改进。
表7
已经参照优选实施方案详细描述了本发明,但应该理解的是,在本发明的精神和范围内可以做出变动和修改。
Claims (9)
1.聚合物组合物,它包含:
(A)至少一种聚碳酸酯;和
(B)按组合物的总重量计,0.01到0.25wt%的至少一种通过一种或多种酸性含磷化合物与一种或多种位阻胺光稳定剂的反应所制备的盐,其中酸性含磷化合物选自具有下式的化合物:
其中:
R1和R2独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,和芳基;
n是2-500;和
X选自氢和羟基;
和其中位阻胺光稳定剂选自具有下式的化合物:
其中
R1和R2独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,和芳基;
R3、R4、R5和R6独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,芳基;
R7选自氢,-OR6,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,
R8选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,芳基,-Y1-R1或具有下式的丁二酰亚胺基:
R9和R10独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基和取代C3-C8-环烷基;R9和R10可以共同表示与它们连接的氮原子形成环的二价基团;
L1是选自C2-C22-亚烷基;-(CH2CH2-Y1)1-3-CH2CH2-;C3-C8-亚环烷基;亚芳基;或-CO-L2-OC-中的二价连接基团;
L2选自C1-C22-亚烷基;亚芳基,-(CH2CH2-Y1)1-3-CH2CH2-和C3-C8-亚环烷基;
Y1选自-OC(O)-,-NHC(O)-,-O-,-S-,-N(R1)-;
Y2选自-O-或-N(R1)-;
Z是至多20的正整数;
m1选自0到10;
n1是选自2到12的正整数;
R11和R12独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,芳基,以及基团A,其中基团A选自下列结构式:
基团A结构式,其中*表示连接位置,
其中R11和R12的至少一个是A基团;和其中在酸性含磷化合物中的磷原子的数目与在HALS中的碱性氮原子的数目的比率是0.25到2;
其中,取代C1-C22-烷基是指C1-C22-烷基,它被一个或多个选自羟基、卤素、氰基、芳基、杂芳基、C3-C8-环烷基、取代C3-C8-环烷基、C1-C6-烷氧基和C2-C6-烷酰氧基中的取代基取代;并且
其中,取代C3-C8-环烷基为含有至少一个选自C1-C6-烷基,C1-C6-烷氧基,羟基和卤素中的基团的C3-C8-环烷基。
2.权利要求1的聚合物组合物,其中所述一种或多种酸性含磷化合物选自亚磷酸,磷酸和聚磷酸。
3.根据权利要求2的组合物,其中按聚碳酸酯组合物的总重量计,组分B包括0.05到0.15wt%的至少一种其中R7是氢或烷基和在酸性含磷化合物中的磷原子数与在位阻胺光稳定剂化合物中的碱性氮原子数的比率是0.25到1.1的所述盐。
4.聚合物组合物,它包含:
(A)至少一种聚碳酸酯;和
(B)按组合物的总重量计,0.01到0.25wt%的至少一种通过亚磷酸与一种或多种下式的位阻胺光稳定剂的反应制备的盐:
其中
R1和R2独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,和芳基;
R3、R4、R5和R6独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,芳基;
R7选自氢,-OR6,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,
R8选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,芳基,-Y1-R1或具有下式的丁二酰亚胺基:
R9和R10独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基和取代C3-C8-环烷基;R9和R10可以共同表示与它们连接的氮原子形成环的二价基团;
L1是选自C2-C22-亚烷基;-(CH2CH2-Y1)1-3-CH2CH2-;C3-C8-亚环烷基;亚芳基;或-CO-L2-OC-中的二价连接基团;
L2选自C1-C22-亚烷基;亚芳基,-(CH2CH2-Y1)1-3-CH2CH2-和C3-C8-亚环烷基;
Y1选自-OC(O)-,-NHC(O)-,-O-,-S-,-N(R1)-;
Y2选自-O-或-N(R1)-;
Z是至多20的正整数;
m1选自0到10;
n1是选自2到12的正整数;
R11和R12独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,芳基,以及基团A,其中基团A选自下列结构式:
基团A结构式,其中*表示连接位置,
其中R11和R12的至少一个是A基团;和其中在酸性含磷化合物中的磷原子的数目与在HALS中的碱性氮原子的数目的比率是0.25到2;
其中,取代C1-C22-烷基是指C1-C22-烷基,它被一个或多个选自羟基、卤素、氰基、芳基、杂芳基、C3-C8-环烷基、取代C3-C8-环烷基、C1-C6-烷氧基和C2-C6-烷酰氧基中的取代基取代;并且
其中,取代C3-C8-环烷基为含有至少一个选自C1-C6-烷基,C1-C6-烷氧基,羟基和卤素中的基团的C3-C8-环烷基。
5.聚合物组合物,它包含:
(A)至少一种聚碳酸酯;和
(B)按组合物的总重量计,0.01到0.25wt%的至少一种通过亚磷酸与具有下式的位阻胺光稳定剂的反应制备的盐:
其中
R1独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,和芳基;
R3、R4、R5和R6独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基,取代C3-C8-环烷基,杂芳基,芳基;
R7选自氢或-C1-C22-烷基,
R9和R10独立地选自氢,C1-C22-烷基,取代C1-C22-烷基,C3-C8-环烷基和取代C3-C8-环烷基,其中R9和R10的至少一个是非氢取代基;R9和R10可以共同表示与它们连接的氮原子形成环的二价基团;
L1是选自C2-C22-亚烷基;-(CH2CH2-Y1)1-3-CH2CH2-;C3-C8-亚环烷基;亚芳基;或-CO-L2-OC-中的二价连接基团;
L2选自C1-C22-亚烷基;亚芳基,-(CH2CH2-Y1)1-3-CH2CH2-和C3-C8-亚环烷基;
Y1选自-OC(O)-,-NHC(O)-,-O-,-S-,-N(R1)-;和
Z是至多6的正整数;
其中,取代C1-C22-烷基是指C1-C22-烷基,它被一个或多个选自羟基、卤素、氰基、芳基、杂芳基、C3-C8-环烷基、取代C3-C8-环烷基、C1-C6-烷氧基和C2-C6-烷酰氧基中的取代基取代;并且
其中,取代C3-C8-环烷基为含有至少一个选自C1-C6-烷基,C1-C6-烷氧基,羟基和卤素中的基团的C3-C8-环烷基。
6.根据权利要求5的组合物,其中按组合物的总重量计,组分(B)包括0.05到0.15wt%其中R3=R4=R5=R6=R7=甲基;L1是六亚甲基;和(R9)(R10)N-共同表示吗啉基,以及在亚磷酸中的磷原子数与在位阻胺光稳定剂中的碱性氮原子数的比率是0.25到1.1的所述盐。
7.根据权利要求6的组合物,其中按组合物的总重量计,组分(B)包括0.05到0.15wt%的至少一种其中在亚磷酸中的磷原子数与在位阻胺光稳定剂中的碱性氮原子数的比率是0.25到0.6的所述盐。
8.根据权利要求1的聚合物组合物,其中所述位阻胺光稳定剂是1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺,N,N’-1,2-亚乙基-双[[[4,6-双-(丁基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]-3,1-亚丙基]双[N,N”-二丁基-N,N”-双-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-。
9.根据权利要求1的组合物,其中按组合物的总重量计,组分(B)的含量为0.05到0.15wt%。
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