CN101230184A - 聚酯弹性体组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚酯弹性体组合物及其制备方法，属于化工技术领域，该组合物中各组成成分的重量配比为：聚酯弹性体60－100份，环氧化合物0.01－10份，聚碳化二亚胺化合物0－10份，酸酐接枝体0－5份，增韧高分子化合物0－40份，成核剂0－3份，相容剂0－5份，抗氧剂0.1－1份。采用高速混合机混合均匀后用双螺杆挤出造粒，制得的聚酯弹性体组合物综合性能优良，并具有在高模量下的优秀的高、低温冲击性能。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，特别涉及含有聚酯弹性体环氧化合物、聚碳化二亚胺化合物、酸酐接枝体、增韧高分子化合物、成核剂、相容剂以及抗氧剂的聚酯弹性体组合物。
背景技术
聚酯弹性体由二元羧酸、二元醇和脂肪族聚醚(例如聚亚烷基醚二醇)或脂肪族聚碳酸酯共聚而得，其邵氏硬度范围30-75D，作为一种工程级的弹性体，具有优良的物理及机械性能，如韧性、抗疲劳性、高强度、耐磨性及耐氯性，因此在近年来用量不断增加。
但是塑料中应用中，有些条件下需要该弹性体的加工产品的耐水解性、耐热性、高模量条件下的高、低温耐冲击性以及耐磨损性优异。而满足应用条件比较宽范围的应用要求。
发明专利CN1480477A主要介绍了一种聚醚型聚酯弹性体的合成方法，并对合成的弹性体在硬度和拉伸强度熔点作了比较，但回避了模量的大小及此条件下的高、低温耐冲击性及耐水解性。
以聚酯弹性体为主体改性，如CN1281658C，主要介绍了通过多异氰酸酯和环氧改性制备重在吹塑级的弹性体，同样不能解决模量的大小及此条件下的高、低温耐冲击性及耐水解性。
以聚酯工程塑料为主体，通过加入少量的弹性体来增韧，在性能上主要体现工程塑料性能，不能具备弹性体的性质，如专利CN1256383C。因而同样不能解决高模量的大小及此条件下的高、低温耐冲击性及耐水解性。
发明内容
本发明目的是为克服已有技术的不足之处，通过在弹性体中添加环氧化合物、聚碳化二亚胺化合物、酸酐接枝体、增韧高分子化合物、成核剂、相容剂以及抗氧剂综合提高聚酯弹性体综合性能优良，并使之在高模量下具有优秀的高、低温冲击性能。
本发明提出的聚酯弹性体组合物，其特征在于，该组合物由重量配比为：聚酯弹性体60-100份，环氧化合物0.01-10份，聚碳化二亚胺化合物0-10份，酸酐接枝体0-5份，增韧高分子聚合物0-40份，成核剂0-3份，相容剂0-5份，抗氧剂0.1-1份的各成分混合造粒而成。
本发明的特点及效果：
本发明通过以聚酯弹性体为主体组合物，通过改性制备可以得到耐水解性、耐热性、高模量条件下的高、低温耐冲击性优异的弹性体组合物。
由本发明的聚酯弹性体组合物得到的加工产品在耐水解性、耐热性、高模量条件下，具有高、低温耐冲击性以及高耐磨损性。
具体实施方式
本发明提出的聚酯弹性体组合物及其制备方法结合实施例进一步详细说明如下；
本发明的一种聚酯弹性体组合物，该组合物由重量配比为：聚酯弹性体60-100份，环氧化合物0.01-10份，聚碳化二亚胺化合物0-10份，酸酐接枝体0-5份，增韧高分子化合物0-40份，成核剂0-3份，相容剂0-5份，抗氧剂0.1-1份的各成分混合造粒而成。
各组成成分分别详细说明如下：
聚酯弹性体
在本发明中主要使用的聚酯弹性体，它是含有结晶性芳香族聚酯作为硬链段，含有选自脂肪族聚酯、脂肪族聚醚以及脂肪族聚碳酸酯中的至少1种作为软链段的聚酯弹性体。
硬链段和软链段的存在方式没有特别的限制，可以是软链段端部结合在硬链段端部的完全嵌段、无规部分结合在嵌段端部的嵌段-无规、嵌段部分无规则地存在的无规嵌段等，或者也可以是它们的混合物。
作为上述硬链段的芳香族聚酯，可以采用：聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二酸乙二醇酯等以及它们的混合物。另外，对苯二甲酸酯的一部分置换为苯二甲酸酯的芳香族聚酯、共聚了对羟基苯甲酸或6-羟基-2-羟基萘等的共聚聚酯也是可以的。
作为上述软链段的脂肪族聚酯可以采用：聚内酯或脂肪族二元酸和脂肪族二醇的缩合物为代表的脂肪族聚酯。
作为聚内酯的具体实施例可以采用：聚己内酯、己内酯类共聚物、聚乳酸或聚乙醇酸类共聚物、己二酸和乙二醇、1，4-丁二醇或新戊二醇等缩合物、癸二酸或琥珀酸和上述二醇的缩合物等，也包括它们自身的共缩合物或共缩合了30％重量以下的芳香族聚酯树脂的缩合物。
另外，上述软链段的脂肪族聚酯也包括和己内酯的共聚物。它们的具体实施例，可以采用：聚四亚甲基二醇(聚四亚甲基醚二醇、亦称聚四氢呋喃醚)、聚乙二醇(聚氧化乙烯基醚)或聚丙二醇等。其中，通常优选使用聚四亚甲基二醇。
本发明中使用的聚酯弹性体的硬链段和软链段的构成比例是：硬链段的含量占聚酯弹性体为50％～90％重量，优选60％～80％重量的范围。硬链段含量不足50％重量时，耐热性或耐油性降低，另外，在超过90％重量时，耐冲性降低，因此都不优选。
环氧化合物
本发明中使用的环氧化合物，只要是分子内含有一个以上的环氧基的化合物即可，没有特别的限制。
作为环氧化合物可包括：双酚A或双酚F等与环氧氯丙烷反应得到的双酚型环氧化合物、由酚醛清漆树脂和环氧氯丙烷得到的酚醛清漆型环氧树脂、由脂肪族或芳香族羟酸和环氧氯丙烷反应得到缩水甘油酯类、由具有羟基或羟基的脂环化合物得到的脂环化合物型环氧化合物、由具有醇性羟基的脂肪族或芳香族化合物和环氧氯丙烷反应得到缩水甘油醚类，或由环氧化丁二烯以及具有双键的化合物和过氧化物得到的环氧化合物。具体实施例可以采用：甲基缩水甘油基醚、苯基缩水甘油基醚、二乙二醇二缩水甘油基醚、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、对苯二甲酸二缩水甘油酯、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、3，4-环氧环己基甲醇-3，4-环氧环己烷羟酸酯、环氧化聚丁二烯，或环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(环氧化SBS)等。优选分子内具有2个以上的环氧基的环氧化合物。
本发明中的环氧化合物亦可起到防水解的作用。
聚碳化二亚胺化合物
本发明中的聚碳化二亚胺化合物的分子内至少具有2个以上的碳化二亚胺基、并且与每个碳化二亚胺基相邻的碳原子具有原子数为1-4的烷基；具体地，可以采用下述化学式表示的化合物。
式中，R为氢原子、碳原子数为1～4的烷基或具有降低电子反应速度的效果的取代基，结合在同一碳原子上的2个R可以相同也可以不同，但不同时为氢原子，n为2以上的整数，优选4以上，也可以是缩合度不同的化混合物。芳香族环也可以部分或全部加氢。取代在1个芳香族环上的两的碳化二亚胺基或碳化二亚胺基和NCO基的互换位置没有特别的限制，但优选为间位或对位。
聚碳化二亚胺化合物(C)不仅可以抑制碳化二亚胺与水的反应，还可以在该组合物曝露在水中时或组成物加工时选择性地捕捉体系中产生的质子酸。
酸酐接枝体：
本发明的酸酐接枝体为脂肪族或芳香族的多元酸酐；主要的多元酸酐为马来酸酐、琥珀酸酐、均苯二甲酸二酐、间苯二甲酸酐或邻苯二甲酸酐等中的一种或它们的多种的混合物。
增韧高分子聚合物：
本发明的增韧高分子聚合物为聚烯烃共混型热塑性弹性体(TPO)、聚氨酯型热塑性弹性体(TPU)、聚酯纤维(包括PET、PBT纤维)、聚酯(PET、PBT)、杜邦沙林树脂SURLYN或碳纤维等聚合物或聚合物纤维的一种或多种的组合。
成核剂：
本发明的成核剂主要选择的成核剂氧化锌(ZnO)、三氧化二铝(Al2O3)、芳基磷酸酯盐类成核剂NA-11、滑石粉、叶蜡石、碱金属硫酸盐，或苯甲酸钠，或他们之中的两种或多种混合物；
抗氧剂：
本发明的抗氧剂可采用抗氧剂168、264、610、2246、259、1010、DLTP、磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三苯酯，或他们之中的两种或多种混合物。
相容剂：
本发明的相容剂可为苯乙烯马来酸酐(SMA)、GP300(东亚合成化学)、GS相容剂(北京市化工研究院)或PE-g-MZ(马来亚胺)，或它们中的多种混合物。
制备本发明的聚酯弹性体组合物，可以通过采用高速(50-1000rpm)混合机，在常温下混合0.5-10分钟；均匀后用双螺杆挤出机挤出、造粒，挤出机各段温度为180-220℃、220-240℃、220-240℃、200-240℃、，机头温度180-230℃；该双螺杆挤出机转速为150-220rpm。
另外，在不损害本发明的效果范围内，视需要还可以添加各种添加剂，例如，填充剂、润滑剂、增强剂、稳定剂、耐气候稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、防静电剂、色彩改良剂等。
实施例
下面通过1号～6号实施例更为具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
各实施例的组份重量配比见下表：
| 材料名称 | 1号 | 2号 | 3号 | 4号 | 5号 | 6号 |
| 聚酯弹性体 | 100 | 100 | 80 | 60 | 90 | 80 |
| 环氧化合物 | 0.05 | 7 | 0.5 | 2 | 1.5 | 1.5 |
| 聚碳化二亚胺化合物 | 1 | 4.5 | 8.5 | 0 | 0 | 2 |
| 酸酐接枝体 | 2 | 0 | 0 | 0 | 5 | 0 |
| 增韧高分子化合物 | 30 | 8 | 0 | 0 | 40 | 0 |
| 成核剂 | 0.5 | 0 | 0 | 0.5 | 0 | 2.8 |
| 相容剂 | 0.2 | 0 | 0 | 0 | 4.2 | 0 |
| 抗氧剂 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.8 | 0.2 | 0.2 |
实施例1：按照表中1号记载的配合比例(单位：重量份)
其中聚酯弹性体为：对苯二甲酸、丁二醇和聚四氢呋喃醚二醇共聚而成树脂，
环氧化合物为：双酚A型环氧树脂E-51(618)。
聚碳化二亚胺：聚碳化二亚胺(分子量1000)
酸酐接枝体：均苯四酸二酐
增韧高分子化合物：聚烯烃共混型热塑性弹性体
成核剂：芳基磷酸酯盐类成核剂NA-11
相容剂：苯乙烯马来酸酐(SMA)
抗氧剂：亚磷酸三苯酯
采用高速混合机混合1分钟，均匀后用双螺杆挤出造粒各段温度为180℃、220℃、230℃、240℃、，机头温度200℃，转速220rpm将得到的条在水槽冷却后，用造粒机剪切，得到聚酯弹性体组合物的颗粒。得到的颗粒在120℃下边流通氮气边干燥5小时。
实施例2：参见2号配方，
其中：聚酯弹性体为：对苯二甲酸、乙二醇和聚四氢呋喃醚二醇共聚而成树脂，
环氧化合物为：双酚F型环氧树脂环氧当量169
聚碳化二亚胺：聚碳化二亚胺(分子量1500)
增韧高分子化合物：聚烯烃共混型热塑性弹性体(TPO)
抗氧剂：亚磷酸三苯酯
采用高速混合机混合2分钟，均匀后用双螺杆挤出造粒各段温度为190℃、230℃、230℃、235℃、，机头温度210℃，转速180rpm，将得到的条在水槽冷却后，用造粒机剪切，得到聚酯弹性体组合物的颗粒。得到的颗粒在120℃下边流通氮气边干燥5小时。
实施例3：参见3号配方
按照表中3号记载的配合比例(单位：重量份)
其中聚酯弹性体为：对苯二甲酸、丁二醇和聚四氢呋喃醚二醇共聚而成树脂，
环氧化合物为：双酚A型环氧树脂E-51(618)。
聚碳化二亚胺：聚碳化二亚胺(分子量1000)
抗氧剂：亚磷酸三苯酯
采用高速混合机混合1分钟，均匀后用双螺杆挤出造粒各段温度为230℃、235℃、235℃、240℃、，机头温度220℃，转速150rpm，将得到的条在水槽冷却后，用造粒机剪切，得到聚酯弹性体组合物的颗粒。得到的颗粒在120℃下边流通氮气边干燥5小时。
实施例4：参见4号配方，
按照表中4号记载的配合比例(单位：重量份)
其中聚酯弹性体为：对苯二甲酸、丁二醇和聚四氢呋喃醚二醇共聚而成树脂，
环氧化合物为：双酚A型环氧树脂E-51(618)。
成核剂：滑石粉
抗氧剂：亚磷酸三苯酯
采用高速混合机混合1分钟，均匀后用双螺杆挤出造粒各段温度为190℃、215℃、220℃、230℃、，机头温度190℃，转速220rpm将得到的条在水槽冷却后，用造粒机剪切，得到聚酯弹性体组合物的颗粒。得到的颗粒在120℃下边流通氮气边干燥5小时。
实施例5：参见5号配方
按照表中5号记载的配合比例(单位：重量份)
其中聚酯弹性体为：对苯二甲酸、丁二元醇和聚氧化乙烯基醚共聚而成树脂，
环氧化合物为：双酚A型环氧树脂E-51(618)。
酸酐接枝体：马来酸酐
增韧高分子化合物：聚烯烃共混型热塑性弹性体
相容剂：GP300(东亚合成化学)
抗氧剂：1010
采用高速混合机混合1.5分钟，均匀后用双螺杆挤出造粒各段温度为195℃、220℃、220℃、230℃、，机头温度220℃，转速220rpm将得到的条在水槽冷却后，用造粒机剪切，得到聚酯弹性体组合物的颗粒。得到的颗粒在120℃下边流通氮气边干燥5小时。
实施例6：参见6号配方
按照表中1号记载的配合比例(单位：重量份)
其中聚酯弹性体为：对苯二甲酸、丁二醇和聚四氢呋喃醚二醇共聚而成树脂，
环氧化合物为：双酚A型环氧树脂E-51(618)。
聚碳化二亚胺：聚碳化二亚胺(分子量1000)
成核剂：芳基磷酸酯盐类成核剂NA-11
抗氧剂：亚磷酸三苯酯
采用高速混合机混合1分钟，均匀后用双螺杆挤出造粒各段温度为200℃、220、230℃、240℃、，机头温度200℃，将得到的条在水槽冷却后，用造粒机剪切，得到聚酯弹性体组合物的颗粒。得到的颗粒在120℃下边流通氮气边干燥5小时。
Claims (10)
1.一种聚酯弹性体组合物，其特征在于，该组合物由重量配比为：聚酯弹性体60-100份，环氧化合物0.01-10份，聚碳化二亚胺化合物0-10份，酸酐接枝体0-5份，增韧高分子聚合物0-40份，成核剂0-3份，相容剂0-5份，抗氧剂0.1-1份的各成分混合造粒而成。
2.按照权利要求1所述的聚酯弹性体组合物，其特征在于，所述聚酯弹性体含有结晶性芳香族聚酯作为硬链段，含有选自脂肪族聚酯、脂肪族聚醚以及脂肪族聚碳酸酯中的至少1种作为软链段。
3.按照权利要求1所述的聚酯弹性体组合物，其特征在于，所述环氧化合物的分子内具有1个以上的环氧基团。
4.按照权利要求1所述的聚酯弹性体组合物，其特征在于，所述聚碳化二亚胺化合物的分子内至少具有2个以上的碳化二亚胺基、并且与每个碳化二亚胺基相邻的碳原子具有原子数为1-4的烷基。
5.按照权利要求4所述的聚酯弹性体组合物，其特征在于，所述所述的聚碳化二亚胺化合物为用下述通式表示的化合物：
式中：R为氢原子或碳原子数为1-4的烷基，结合在同一碳原子上的2个R可以相同也可以或不同，但不能同时为氢原子，n为2以上的整数。
6.按照权利要求1中所述的聚酯弹性体组合物，其特征在于，所述酸酐接枝体为脂肪族或芳香族的多元酸酐；该多元酸酐为马来酸酐、琥珀酸酐、均苯二甲酸二酐、间苯二甲酸酐或邻苯二甲酸酐中的一种或它们的多种的混合物。
7.按照权利要求1所述的聚酯弹性体组合物，其特征在于，所述增韧高分子聚合物为聚烯烃共混型热塑性弹性体(TPO)、聚氨酯型热塑性弹性体(TPU)、聚酯纤维(包括PET、PBT纤维)、聚酯(PET、PBT)、杜邦沙林树脂SURLYN或碳纤维中的一种或多种的组合。
8.按照权利要求1所述的聚酯弹性体组合物，其特征在于，所述成核剂为氧化锌(ZnO)、三氧化二铝(Al2O3)、芳基磷酸酯盐类成核剂NA-11、滑石粉、叶蜡石、碱金属硫酸盐、或苯甲酸钠，或他们之中的两种或多种混合物；所述抗氧剂为抗氧剂168、264、610、2246、259、1010、DLTP、磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三苯酯，或他们之中的两种或多种混合物。
9.按照权利要求1所述的聚酯弹性体组合物，其特征在于，所述相容剂为苯乙烯马来酸酐SMA、GP300、GS相容剂或PE-g-MZ，或它们中的多种混合物。
10.一种制备如权利要求1所述的聚酯弹性体组合物的方法，其特征在于，将所述各组分用转速为50-1000rpm的混合机，在常温下混合0.5-10分钟；均匀后用转速为150-220rpm双螺杆挤出机挤出、造粒，挤出机各段温度为180-220℃、220-240℃、220-240℃、200-240℃、，机头温度180-230℃。
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