CN101230146A - 合成氧化蜡用作透明极性聚合物的加工助剂的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用一种数均分子量在300至1000g/mol范围内并且酸值在15至60mg KOH/g的范围内的合成氧化蜡作为含有极性聚合物的模塑料的加工助剂的用途，并且其中所述的极性聚合物中至少60％的重复单元含有至少一个选自酯基、酰胺基、磺基和酰亚胺基的基团，产生好的脱模性，本发明还涉及不会由于加工助剂而对透明度产生不利影响的模塑件。

Description

合成氧化蜡用作透明极性聚合物的加工助剂的用途
技术领域
本发明涉及合成氧化蜡用作透明极性聚合物的加工助剂的用途。
背景技术
诸如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或透明聚酰胺的透明极性聚合物，其特点是有着机械抵抗力，好的耐热变形性以及非常好的光学性能，即特别是有着高的透明度。因此，它们常常用于那些上述这些特殊性质有着特殊用途的应用场合中，例如用于生产CD盘或DVD，眼镜片，透镜和其他光学元件或汽车大灯。
为了简化加工过程，特别是为了简化通过注塑或挤出进行的加工过程，就需要作为添加剂使用不会对透明性产生不利影响的润滑剂和脱模剂。通常，例如对于聚碳酸酯使用较高分子量的脂肪酸酯，如四硬脂酸季戊四醇酯。虽然它们由于相对好的相容性而对透明性只会产生微乎其微的影响，但是其润滑和脱模的作用却不总令人满意。
在US 4097435中记载了，含有玻璃纤维的聚碳酸酯模塑料可以通过添加褐煤酯蜡作为脱模剂而制得。模塑料优选含有颜料来适当地遮蔽褐煤酯蜡本身的颜色。
在大量的不同塑料的加工过程中，使用合成的硬石蜡，即没有化学官能度的聚乙烯蜡和费托蜡作为润滑剂和脱模剂。但是，迄今还几乎没有在透明极性的聚合物中使用，因为它们虽然具有良好脱模作用，但是会导致浑浊，例如在透明的聚碳酸酯中。
酯化的氧化蜡适合作为硬质PVC中的润滑剂和脱模剂(EP-A-0498417、EP-A-0170014和EP-A-0172339)。它们在其他的极性聚合物，例如在聚碳酸酯中同样起到降低滑动摩擦系数的作用并因此改善脱模效果，但是它们用在此也会导致明显的浑浊。部分皂化的合成氧化蜡在含量高于0.25重量％时即已能导致泛黄并在加工时使聚碳酸酯分解。
在WO 2005/075190中，提到了在极性的透明聚合物如PMMA、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚醚砜、聚酰亚胺和类似物中使用许多的润滑剂。但是其中并没有记载用于脱模作用的详细内容。
发明内容
本发明任务在于提供一种润滑-和脱模剂，其能使得未经官能化的合成硬石蜡实现良好的脱模和润滑作用，同时不会对所加工的极性聚合物的透明度产生不利影响。
该任务的解决有赖于经由高温GPC且根据ASTM D 6474-99测得数均分子量Mn在300至1000g/mol范围内且优选在400至800g/mol之间并且根据DIN53402计算得的酸值在15至60mg KOH/g且优选在20至50mg KOH/g的范围内的合成氧化蜡作为含有极性聚合物的模塑料的加工助剂的用途，其中所述的极性聚合物中至少60％的重复单元含有至少一个选自酯基、酰胺基、磺基和酰亚胺基的基团。含有聚合物和0.05至1.5重量％本发明的合成氧化蜡的模塑料，以及特别是那些由本发明的模塑料而制得的、适用于光学应用的模塑件也同样属于本发明的主题。
氧化蜡通常在模塑料中的添加量为0.05至1.5重量％、优选0.1至1重量％、特别优选0.12至0.8重量％且极其优选0.15至0.6重量％，其中所述的百分比以含有氧化蜡的模塑料计。
合成氧化蜡的制备是现有技术。通常可以通过于120至250℃且特别优选130至180℃的温度下在熔融的硬石蜡中鼓入空气而制得，并且优选在存在金属催化剂或本身为硬石蜡氧化物的接种物质(Impfstoff)的条件下进行。在本发明范畴内，特别合适的是根据费托法制得的合成硬石蜡，以及具有例如小于1200g/mol的较合适的低分子量的聚乙烯硬石蜡(根据ASTM D 6474-99由高温GPC得到的数均值Mn)。
在极性聚合物中，要求保护的基团可以是在主链内或者在主链上。所述的具有酯基的聚合物是例如聚碳酸酯(碳酸的酯)、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯或聚(甲基)丙烯酸烷基酯。
要求保护的具有酰胺基的聚合物是例如，聚酰胺、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰胺，而要求保护的具有磺基的聚合物可以是例如聚砜。要求保护的具有酰亚胺基团的聚合物是例如，聚酰亚胺、聚戊二酰亚胺和聚醚酰亚胺。在模塑料中通常含有至少50重量％、优选至少60重量％、特别优选至少70重量％和特别优选至少80重量％的要求保护的聚合物。
适合本发明的聚碳酸酯含有二酚的碳酸二酯单元。这类二酚可以是例如以下这些：氢醌、间苯二酚、二羟基联苯、双-(羟苯基)-烷烃、双-(羟苯基)-环烷烃、双-(羟苯基)-硫化物、双-(羟苯基)-醚、双-(羟苯基)-酮、双-(羟苯基)-砜、双-(羟苯基)-亚砜、α，α’-双-(羟苯基)-二异丙基苯以及它们的芳环烷基化的或芳环卤代的衍生物或者还有α，ω-双-(羟苯基)-聚硅氧烷。
优选的二酚是例如，4，4’-二羟基联苯、2，2-双-(4-羟苯基)-丙烷(双酚A)、1，1-双-(4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双-(4-羟苯基)-环己烷、2，4-双-(4-羟苯基)-2-甲基丁烷、1，1-双-(4-羟苯基)-1-苯基乙烷、1，1-双-(4-羟苯基)-对-二异丙基苯、1，3-双-[2-(4-羟苯基)-2-丙基]苯、2，2-双-(3-甲基-4-羟苯基)-丙烷、2，2-双-(3-氯-4-羟苯基)-丙烷、双-(3，5-二甲基-4-羟苯基)-甲烷、2，2-双-(3，5-二甲基-4-羟苯基)-丙烷、双-(3，5-二甲基-4-羟苯基)-砜、2，4-双-(3，5-二甲基-4-羟苯基)-2-甲基丁烷、2，2-双-(3，5-二氯-4-羟苯基)-丙烷和2，2-双-(3，5-二溴-4-羟苯基)-丙烷。
二酚既可以单独使用也可以相互混和使用。它们是文献中已知的或者可根据文献中公开的方法制得(参见例如H.J.Buysch等人，Ullmann’s Encyclopedia ofIndustrial Chemistry，VCH，纽约1991，第五版，19册，第348页)。
本发明所用的聚碳酸酯根据已知方法制备，例如根据相界面法或根据熔融酯化法。它们具有的重均分子量Mw(通过凝胶渗透色谱法和用聚苯乙烯标准物校准后得到)为5000g/mol至200000g/mol、优选10000g/mol至80000g/mol且特别优选15000g/mol至40000g/mol。
此外，聚碳酸酯模塑料还可以含有以整个聚合物基体计小于50重量％、优选小于40重量％、特别优选小于30重量％且特别优选小于20重量％的其他聚合物，例如，聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸丁二酯，由环己烷二甲醇、乙二醇和对苯二甲酸形成的聚酯，由环己烷二甲醇和环己烷二羧酸形成的聚酯，聚(甲基)丙烯酸烷基酯，SAN，苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯-共聚物，聚苯乙烯(非晶或间规)，聚醚酰亚胺，聚酰亚胺、聚砜和/或聚丙烯酸酯(例如基于双酚A和间苯二甲酸/对苯二甲酸)。
聚酯碳酸酯由至少一种双酚，由至少一种芳族二羧酸和由碳酸构成。适合作为二酚的是例如对于聚碳酸酯中所提到的那些。以芳族二羧酸和来源于碳酸的成分的总和计，来源于芳族二羧酸的部分为最多99.9摩尔％、最多95摩尔％、最多90摩尔％、最多85摩尔％、最多80摩尔％或最多75摩尔％，而它们最小份数为0.1摩尔％、5摩尔％、10摩尔％、15摩尔％、20摩尔％或25摩尔％。合适的芳族二羧酸是例如邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、叔丁基间苯二甲酸、3，3’-二苯基二羧酸、4，4’-二苯基醚二羧酸、4，4’-二苯基砜二羧酸、3，4’-二苯甲酮二羧酸、2，2-双-(4-羧苯基)-丙烷和三甲基-3-苯基二氢化茚-4，5-二羧酸。其中优选使用对苯二甲酸和/或间苯二甲酸。
合适的热塑性聚酯的结构优选是完全芳族的或者混和脂族/芳族的。第一种情况指的是衍生自二酚和芳族二羧酸的聚丙烯酸酯。适合作为二酚的是对于聚碳酸酯中所提到的那些，而作为二羧酸的是对于聚酯碳酸酯中所提到的那些。第二种情况下，聚酯衍生自一种或多种芳族的二羧酸以及一种或多种二醇，例如涉及到的是聚对苯二甲酸乙二酯或由对苯二甲酸、1，4-环己烷二甲醇和乙二醇形成的共聚酯。
适合作为聚(甲基)丙烯酸烷基酯的首先是在烷基残基的碳链中具有1至6个C原子的那些，其中优选甲基作为烷基基团。聚(甲基)丙烯酸烷基酯通常具有0.5至30g/10min，优选0.8至15g/10min的熔融流动速率，该值根据ISO 1133在230℃且在3.8kg的负载条件下测得。值得一提的例子是例如聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸丁酯。但是也可以使用聚(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物。这样，可以用其他的单体如(甲基)丙烯酸、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺或类似物来代替不超过40重量％、优选不超过30重量％且特别优选不超过20重量％的(甲基)丙烯酸烷基酯。可以例如通过添加常用于这类模塑料中的核/壳橡胶将模塑料调节为是冲击韧性的。此外，还可以含有小于50重量％、优选最大40重量％、特别优选最大30重量％且极其优选最大20重量％的其他热塑性材料如SAN(苯乙烯/丙烯腈-共聚物)和/或聚碳酸酯。
合适的聚酰胺优选是透明的那些，其例子有：
-由1，12-十二碳二酸和4，4’-二氨基二环己基甲烷形成的聚酰胺；
-由对苯二甲酸和/或间苯二甲酸和由2，2，4-和2，4，4-三甲基六亚甲基二胺组成的异构体混合物形成的聚酰胺，
-由间苯二甲酸和1，6-六亚甲基二胺形成的聚酰胺，
-由对苯二甲酸/间苯二甲酸混合物和1，6-六亚甲基二胺以及任选还混有的4，4’-二氨基二环己基甲烷所形成的共聚酰胺，
-由对苯二甲酸和/或间苯二甲酸、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基二环己基甲烷和月桂内酰胺或己内酰按形成的共聚酰胺，
-由1，12-十二碳二酸或癸二酸、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基二环己基甲烷和视需要的月桂内酰胺或己内酰胺形成的(共)聚酰按，
-由间苯二甲酸、4，4’-二氨基二环己基甲烷和月桂内酰胺或己内酰胺形成的共聚酰胺，
-由1，12-十二碳二酸和4，4’-二氨基二环己基甲烷(对于低分子量的反，反-异构体成分)形成的聚酰胺，
-由对苯二甲酸和/或间苯二甲酸以及烷基取代的双(4-氨基环己基)甲烷-同系物和视需要混有的六亚甲基二胺形成的共聚酰胺，
-由双(4-氨基-3-甲基-5-乙基-环己基)甲烷、视需要还有另一种二胺以及间苯二甲酸、视需要还有的另一种二羧酸形成的共聚酰胺，
-由间-亚二甲苯基二胺和另一种二胺如六亚甲基二胺以及间苯二甲酸、视需要还有的另一种二羧酸如对苯二甲酸和/或2，6-萘二羧酸组成的混合物形成的共聚酰胺，
-由双(4-氨基-环己基)甲烷和双-(4-氨基-3-甲基-环己基)甲烷以及具有8至14个C原子的脂族二羧酸组成的混合物形成的共聚酰胺，以及
-由含有1，14-十四碳二羧酸以及芳族、芳脂族或环脂族二胺的混合物形成的聚酰胺或共聚酰胺。
这些例子可以通过添加其他成分(例如己内酰胺、月桂内酰胺或二胺/二羧酸-组合物)或通过部分或完全地以其他成分代替初始成分来进行尽可能的改变。
所述的以及其他一些合适的非晶聚酰胺以及合适的制备方法尤其记载在以下专利申请中：WO 02090421，EP-A-0 603 813，DE-A 37 17 928，DE-A 10009 756，DE-A 101 22 188，DE-A 196 42 885，DE-A 197 25 617，DE-A 198 21719，DE-C 198 41 234，EP-A-1 130 059，EP-A 1 369 447，EP-A 1 595 907，CH-B-480 381，CH-B 679 861，DE-A-22 25 938，DE-A-26 42 244，DE-A-2743 515，DE-A-29 36 759，DE-A-27 32 928，DE-A-43 10 970，EP-A-0 053876，EP-A-0 271 308，EP-A-0 313 436，EP-A-0 725 100和EP-A-0 725 101。
合适的聚砜通常通过双酚/二卤代二芳基砜混合物在质子惰性溶剂中并在诸如碳酸钠的碱存在条件下进行缩聚而制备。作为双酚可以使用例如也能适用于制备聚碳酸酯的那些，但特别优选是双酚A、4，4’-二羟基二苯基砜、4，4’-二羟基联苯和氢醌，同时也可使用不同双酚的混合物。在多数情况下，二卤代化合物是4，4’-二氯二苯基砜；但是也可以使用各种其中卤素受到对位的磺基团活化的其他二卤代的化合物。作为卤素，除了氯以外氟也适合。术语“聚砜”也包括通常称为“聚醚砜”或“聚苯砜”的那些聚合物。合适的类型都是可市售得到的。
聚酰亚胺可以已知的方式由四元羧酸或其酸酐和二胺制得。若四元羧酸和/或二胺含有醚基，则得到聚醚酰亚胺。特别合适的含醚基的四元羧酸是化合物I；从其以及芳族的二胺可得到非晶的聚醚酰亚胺，该产品可商购得。
其他合适的聚酰亚胺是聚戊二酰亚胺，有时也称做聚丙烯酰亚胺或聚甲基丙烯酰亚胺。其指的是由聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯出发得到的产物，其中两个相邻的羧酸酯基团转化成环状的酰亚胺。优选以氨水或伯胺如甲胺来形成酰亚胺。这些产品以及其制备过程都是已知的(Hans R.Kricheldorf，Handbook of Polymer Synthesis，Part A，出版社Marcel Dekker Inc.纽约-巴赛尔-香港，从223页起，H.G.Elias，Makromoleküle，Hüthig und Wepf出版社，巴赛尔-海德堡-纽约；US2146209A；US4246374)。
在所要求保护的聚合物中最大40％的重复单元可以由其它成分构成；这里所谓缩聚物可以例如涉及氧化烯基或硅氧烷基团。例如这里可以在聚合物链中插入二官能的聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚四氢呋喃或聚二甲基硅氧烷嵌段。
所要求保护的模塑料可以含有其他一些常用助剂或添加剂，如稳定剂、加工助剂、阻燃剂、软化剂、抗静电剂、等折射率填料或增强材料、等折射率冲击韧性改性剂、不会显著影响透明度的色料、流动剂或其他不会显著影响透明度的聚合物。所有助剂和添加剂的量总共为最大50重量％、优选最大40重量％、特别优选最大30重量％和极其优选最大20重量％。
在所要求保护的应用中可以得到滑动摩擦系数显著减小的效果并因此也附带着显著改善脱模效果以及MFI-值，同时又不会对所加工的模塑料的透明度产生消极影响。这样，本发明的体系，即以本发明的模塑料制得的模塑件在层厚为3.5mm条件下且在380至800nm的可见光谱内，在透射率曲线中具有的最大值为至少30％和优选至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％，且透明度是根据ASTMD 1003而在注塑成型的片材上测得的。
另外，令人惊奇的是利用所要求保护的加工助剂也能避免在螺杆、筒体、喷嘴和模具表面上产生积垢。同时，也得到具有卓越表面品质的制品，无论是在视觉外观上还是在复合能力上。这样，例如必须要在光学透镜上施加耐刮层；CD和DVD上视需要也要施加色料层以及施加反射金属层；其他情况下，则是可通过多成分注塑、背面喷涂保护膜或覆盖膜、压制、层合、背压等方法构造保护层或被覆层。所有这些情况中都不会观察到由于加工助剂而引起的粘结力减小的现象。
在一优选的实施方案中，将所得的模塑件用于光学应用中。这样的例子是光学存储器如CD和DVD，控制面板，大灯玻璃，尾灯玻璃，透镜，棱镜，眼镜片，显示屏，显示屏的装饰零件，各种面板以及手机壳。
即使没有其他说明，从中也可知，本领域技术人员可以将上述内容用于最广泛的范围内。优选的实施方案和实施例因此只是作为描述性的，而并非是作为任何形式对公开内容的限制。
具体实施方式
以下根据实施例来详尽地阐述本发明。本发明的替代实施方式可类似地得到。在实施例和比较例中使用了以下材料：
PC：商业通用的聚碳酸酯(Makrolon2808，Bayer Material Science)
PETS(非本发明的)：四硬脂酸季戊四醇酯
蜡1和蜡2(非本发明的)：合成硬石蜡；数据参见表1
蜡3至蜡7：合成氧化蜡；数据参见表1
实施例1和2以及比较例1至5：
通过熔融混合由聚碳酸酯和0.4重量％的加工助剂制得配混物。接着，利用注塑法将配混物加工成片材(40mm×20mm×3.5mm)。在这些片材上评价透明度并且确定能够判定脱模作用的滑动摩擦系数。结果列于表1中。这里，根据以下来评价透明度：
+澄清，无浑浊
0略微润滑，较少浑浊
0/强烈浑浊
-很强烈的浑浊
实施例表明，利用要求保护的氧化蜡可以对于传统脱模剂如PETS保持通常为好的透明度，但是能获得明显更高的脱模作用。
加工助剂 平均渗压分子量[g/mol] 酸值[mg KOH/g] 滑动摩擦系数 透明度
比较例1 PETS  0.7 +
比较例2 蜡1 约700  -  0.4 -
比较例3 蜡2 约1000  -  0.3 -
比较例4 蜡3 约650  10  0.35 0/-
实施例1 蜡4 约600  30  0.3 +
实施例2 蜡5 约500  50  0.4 +
比较例5 蜡6 约1500  20  0.3 -
比较例6 蜡7 约1200  20  0.3 0/-

Claims (9)

1.一种经由高温GPC且根据ASTM D 6474-99测得数均分子量Mn在300至1000g/mol范围内并且根据DIN 53402计算得的酸值在15至60mgKOH/g的范围内的合成氧化蜡作为含有极性聚合物的模塑料的加工助剂的用途，其中所述的极性聚合物中至少60％的重复单元含有至少一个选自酯基、酰胺基、磺基和酰亚胺基的基团。
2.如权利要求2所述的用途，其特征在于，氧化蜡的平均分子量在400至800g/mol的范围内。
3.如前述权利要求中一项或多项所述的用途，其特征在于，氧化蜡的酸值在20至50mgKOH/g的范围内。
4.如前述权利要求中一项或多项所述的用途，其特征在于，将氧化蜡以0.05至1.5重量％添加到模塑料中。
5.如前述权利要求中一项或多项所述的用途，其特征在于，氧化蜡通过氧化费托蜡或聚乙烯硬石蜡而制得。
6.如前述权利要求之一所述的用途，其特征在于，极性聚合物是聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯、聚(甲基)丙烯酸烷基酯、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰胺、聚砜、聚酰亚胺、聚戊二酰亚胺或聚醚酰亚胺。
7.含有根据前述权利要求中一项或多项所述的聚合物以及0.05至1.5重量％如前述权利要求中一项或多项所述的合成氧化蜡的模塑料。
8.适用于光学应用的且由权利要求7所述的模塑料制得的模塑件。
9.如权利要求8所述的模塑件，其特征在于，在层厚为3.5mm条件下且在380至800nm的可见光谱内，在透射率曲线中具有的最大值为至少30％和优选至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％，且透明度是根据ASTM D 1003而在注塑成型的片材上测得的。
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