CN101253245A - 抗冲改性的聚(亚芳基醚)/聚酯共混物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种聚合物组合物,其包含:聚(亚芳基醚)树脂、聚酯树脂、两种抗冲改性剂,及聚合物增容剂。
Description
发明背景
本文公开的是聚(亚芳基醚)树脂和热塑性聚酯树脂的共混物,其具有增强的性能,如改进的延展性和耐热性以及低的吸湿性。
聚(亚芳基醚)树脂(下文中称之为″PAE″)因其独特的性能组合而成为商业上引人注目的材料,所述性能例如包括耐高温性、尺寸和水解稳定性及电性能。PAE与尼龙组合成的相容化的PAE-尼龙共混物在工业上是众所周知的,并且用于要求改善的延展性和耐溶剂性的应用。这些共混物在汽车应用中具有特殊的用途。PAE与聚酯组合成的相容化的PAE-聚酯共混物同样众所周知。
相容化的PAE-聚酯共混物寻求获得商业应用所需的性能的平衡,如尺寸稳定性、耐热性和延展性。不幸的是,已知的PAE-聚酯共混物不能提供足以使其在商业上引人注目的性能平衡。因此,显然仍旧需要有克服前述困难的相容化的PAE-聚酯共混物。
发明内容
上述需要已由这样的树脂组合物满足,该树脂组合物包含:
聚(亚芳基醚)树脂;
聚酯树脂;
第一抗冲改性剂;
第二抗冲改性剂,其含有小于或等于5.5wt%的包括侧环氧基的结构单元;及
聚合物增容剂,其含有大于或等于6wt%的包括侧环氧基的结构单元,
其中部分的聚(亚芳基醚)为官能化的聚(亚芳基醚)。
本发明还提供制备该组合物的方法。
附图说明
图1是从模塑试验制品拍摄的聚(亚芳基醚)-聚酯共混物的TEM。
图2是从模塑试验制品拍摄的并且进一步包含炭黑的聚(亚芳基醚)-聚酯共混物的TEM。
具体实施方式
上述树脂组合物是相容化的PAE-聚酯组合物,其具有稳定的相态(phasemorphology),第一抗冲改性剂主要存在于PAE相中,第二抗冲改性剂主要存在于聚酯相中。该组合物具有良好耐热性、尺寸稳定性和改进的抗冲击性的独特组合。
在下面的说明以及权利要求中将提及大量的术语,规定这些术语具有下列含义。单数形式的“一个”、“一种”(″a″、″an″和″the″)包括复数讨论对象,除非上下文中明确地另外指明。″任选的″或者″任选地″意指接下来的事件或情况可以发生也可以不发生,并且还指说明书中包括该事件发生的情形和该事件不发生的情形。
本申请所使用的″聚(亚芳基醚)″包括多个下面式(I)所示的结构单元:
其中对于每个结构单元,各Q1和Q2独立地为氢、卤素、低级伯烷基或仲烷基(例如,含有1至7个碳原子的烷基)、苯基、卤代烷基、氨基烷基、链烯基烷基、炔基烷基、烃氧基、芳基和其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的卤代烃氧基。在一些实施方案中,各Q1独立地为烷基或苯基,例如,C1-4烷基,各Q2独立地为氢或甲基。聚(亚芳基醚)可包含具有含氨基烷基的端基的分子,该端基通常位于羟基的邻位。还经常存在的是四甲基二苯醌(TMDQ),其通常得自于存在副产物四甲基二苯醌的反应混合物。
聚(亚芳基醚)可以为以下形式:均聚物;共聚物;接枝共聚物;离子聚合物(ionomer);嵌段共聚物;以及包含至少一种上述形式的组合。聚(亚芳基醚)包括含有2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚单元,任选结合有2,3,6-三甲基-1,4-亚苯基醚单元的聚苯醚。
通过氧化偶合单羟基芳香族化合物例如2,6-二甲苯酚和/或2,3,6-三甲基苯酚可以制备聚(亚芳基醚)。对于该偶合通常采用催化剂体系;该催化剂体系可以含有重金属化合物例如铜、锰或钴的化合物,通常结合各种其它物质,例如仲胺、叔胺、卤化物或上述两种或多种物质的组合。
至少部分的聚(亚芳基醚)用多官能化合物(官能化剂)如多元羧酸(polycarboxylic acid)、下述化合物官能化,所述化合物分子中既具有(a)碳-碳双键或碳-碳叁键,又具有(b)至少一个羧酸、酸酐、氨基、酰亚胺、羟基或者它们的盐。这种多官能化合物的实例包括马来酸、马来酸酐、富马酸和柠檬酸。
在某些实施方案中,PAE可包含0.1wt%至3wt%源于官能化剂的结构单元。在该范围内,PAE可包含小于或等于1wt%,更具体地是小于或等于0.5wt%源于官能化剂的结构单元。
按凝胶色谱法测定,聚(亚芳基醚)可具有3000~40000克/摩尔(g/mol)的数均分子量和5000~80000g/mol的重均分子量,凝胶色谱法采用40℃的单分散性聚苯乙烯标样-苯乙烯二乙烯基苯凝胶,且样品的浓度为每毫升氯仿1毫克。在25℃氯仿中测量,所述聚(亚芳基醚)或聚(亚芳基醚)的组合具有0.1~0.60分升/克(dl/g)的初始特性粘度。定义初始特性粘度为聚(亚芳基醚)与组合物的其它组分混合之前的特性粘度。本领域的技术人员理解,混合之后聚(亚芳基醚)的粘度可以升高30%或更高。升高的百分数可根据(最终特性粘度-初始特性粘度)/初始特性粘度计算。当使用两种特性粘度时,精确比率的确定将多少取决于所用聚(亚芳基醚)的确切特性粘度和所希望的最终的物理性质。
按整个组合物的总重量计,聚(亚芳基醚)的含量为18~65%重量。在该范围内,聚(亚芳基醚)的含量可以大于或等于20%重量,具体地可以为大于或等于22%重量,甚至更具体地可以为大于或等于25%重量。还在该范围内,聚(亚芳基醚)的含量可以为小于或等于60%重量,具体地可以为小于或等于55%重量,甚至更具体地可以为小于或等于50%重量。
适宜的聚酯包括那些含有下面式(II)所示结构单元的聚酯:
其中R1独立地为二价的脂肪族、脂环族或芳族烃基,或者为其混合物,及每个A1独立地为二价脂肪族、脂环族或芳族基团,或者为其混合物。包含式(II)所示结构的适宜聚酯的实例是聚二羧酸亚烷基二醇酯、液晶聚酯、聚芳酯,及聚酯共聚物如共聚酯碳酸酯和聚酯酰胺。还包括的是已经用较低含量二环氧基或多环氧基化合物处理过的聚酯。也可以使用其中引入了支化剂(如具有三或更多个羟基的二醇或者三官能或更多官能羧酸)的支化聚酯。也可以采用三官能团或更多官能环氧化合物(如三缩水甘油基异氰脲酸酯)对聚酯进行处理,以制备支化的聚酯。此外,依据组合物的最终用途,有时需要聚酯具有各种浓度的酸和羟基端基。
在一种实施方案中,至少一些聚酯包含亲核基团如羧酸基。在某些情形,需要利用酸反应性物质减少酸端基的数目,通常减少至小于每克聚酯30微当量。在其它情形,优选聚酯具有较高的羧酸端基浓度,例如,5~250微当量/克聚酯,更具体地为20~70微当量/克聚酯。
在一种实施方案中,式(II)中的R1基团为C2-10亚烷基,C6-10脂环基或C6-20芳基,其中亚烷基包含2~6个、多数情况下为2或4个碳原子。式(II)中的A1基团多数情况下为对-或间-亚苯基或其混合物。这类聚酯包括聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚(萘二甲酸亚烷基酯)和聚芳酯。示例性的聚对苯二甲酸亚烷基酯包括:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚(对苯二甲酸环己烷二甲醇酯)(PCT),及聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。示例性的聚(萘二甲酸亚烷基酯)包括聚2,6-萘二甲酸丁二醇酯(PBN)和聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。其它可用的聚酯包括:聚(乙二醇-共聚-环己烷二甲醇对苯二甲酸酯)(poly(ethylene-co-cyclohexanedimethanol terephthalate)PETG)、聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯(PTT)、聚1,4-环己烷二羧酸二甲醇酯(PCCD),及聚对苯二甲酸苯二甲酯(PXT)。聚酯在本领域中是已知的,如下列美国专利中所述:2465319,2720502,2727881,2822348,3047539,3671487,3953394,及4128526。
也可以使用熔点小于380℃并且包含下列重复单元的液晶聚酯,该重复单元来源于芳族二醇、脂族或芳族二酸,及芳族羟基羧酸。可用的液晶聚酯的实例包括但不限于美国专利4664972和5110896中公开的那些。有时聚酯的混合物也是合适的。
各种聚酯可以其相应的玻璃化转变温度(Tg)和熔点(Tm)为特征。液晶聚酯通常具有比萘二甲酸型聚酯高的Tg和Tm。萘二甲酸型聚酯通常具有比对苯二甲酸型聚酯高的Tg和Tm。因而,所得具有液晶或萘二甲酸型聚酯的PAE合金比对苯二甲酸型聚酯更好地适于需要更高耐温性的应用。具有对苯二甲酸型聚酯的PAE合金因聚酯的较低的Tg和Tm,一般更容易加工。因此,在某种程度上,所用聚酯或聚酯的共混物的选择是根据组合物最终应用所需要的性能概况确定的。
在某些实施方案中,由于聚酯在高挤出和模塑温度下经受水解降解的倾向,所以聚酯应基本上不含水。聚酯可以先进行预干燥,然后再与其它成分混合。作为选择,聚酯不经预干燥即可使用,挥发物可利用真空排空挤出机而除去。聚酯一般具有范围为20000~70000的数均分子量,其是根据凝胶渗透色谱法(GPC)在30℃下于60∶40重量的苯酚和1,1,2,2-四氯乙烷的混合物中测定的。
该组合物可包含35~70%重量的聚酯树脂,基于该组合物的总重量。在该范围内,该组合物可包含大于或等于38%重量,具体地为大于或等于40%重量,更具体地为大于或等于45%重量的聚酯树脂。此外,在该范围内,该组合物可包含小于或等于67%重量,具体地为小于或等于65%重量,更具体地为小于或等于62%重量的聚酯树脂。
该组合物还可以包含至少两种抗冲改性剂,即改善组合物抗冲击性能(如缺口伊佐德冲击强度)的添加剂。在很多实施方案中,第一抗冲改性剂主要存在于聚(亚芳基醚)相中。适宜的第一抗冲改性剂的实例包括嵌段共聚物,弹性体如聚丁二烯,无规共聚物如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA),及包含至少一种前述抗冲改性剂的组合。
特别适宜的第一抗冲改性剂包括嵌段共聚物,例如,A-B型二嵌段共聚物和A-B-A型三嵌段共聚物,所述共聚物具有一或两个嵌段A,该嵌段A包含来源于至少一种链烯基芳族单体(如苯乙烯)的结构单元;及橡胶嵌段B,其一般包含来源于二烯(如异戊二烯或丁二烯)的结构单元。二烯嵌段可部分地氢化。这些二嵌段和三嵌段共聚物的混合物特别有用。在某些实施方案中,第一抗冲改性剂不含环氧官能团。
适宜的A-B和A-B-A型共聚物包括但不限于聚苯乙烯-聚丁二烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)、聚苯乙烯-聚异戊二烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)、聚(α-甲基苯乙烯)-聚丁二烯、聚(α-甲基苯乙烯)-聚(乙烯-丁烯)、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯(SEBS)、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)-聚丁二烯-聚(α-甲基苯乙烯),以及它们的选择性氢化变体等,及包含至少一种前述抗冲改性剂的组合。这种A-B和A-B-A型嵌段共聚物可由很多来源从商业上得到,包括Phillips Petroleum名下的SOLPRENE,Kraton Polymers名下的KRATON,Dexco名下的VECTOR,及Kuraray名下的SEPTON。
另外,该组合物还包含第二抗冲改性剂。在很多实施方案中,第二抗冲改性剂主要存在于聚酯相中。适宜的第二抗冲改性剂含有包括侧环氧基的结构单元。包括侧环氧基的结构单元源于包括侧环氧基的单体。在某些实施方案中,适宜的第二抗冲改性剂包括来源于至少一种包括侧环氧基的单体和至少一种烯烃单体的结构单元,其中源于包括侧环氧基的单体的含量小于或等于5.5%重量(wt%),更具体地是小于或等于3wt%。不受理论限制,据信采用该含量的包括侧环氧基的结构单元,降低抗冲改性剂与聚酯的反应性,并降低聚酯中的凝胶化。适宜的第二抗冲改性剂的说明性实例包括但不限于甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)与链烯烃的共聚物,GMA与链烯烃和丙烯酸酯的共聚物,及GMA与链烯烃和乙酸乙烯酯的共聚物。在某些实施方案中,适宜的链烯烃包括乙烯,丙烯或者包含乙烯和丙烯的混合物。在某些实施方案中,丙烯酸酯包括丙烯酸烷基酯单体,该丙烯酸烷基酯单体包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯,及包含前述丙烯酸烷基酯单体的混合物。如果存在,则丙烯酸酯的用量按共聚物中所用单体的总量计可以为15~35wt%。如果存在,则乙酸乙烯酯的用量按共聚物中所用单体的总量计可以为4~10wt%。
适宜的第二抗冲改性剂包括但不限于那些可以从商业来源得到的抗冲改性剂,包括DuPont名下的ELVALOY PTW(其为包含来源于乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物);Sumitomo Chemical有限公司名下的IGETABOND 7L(其为包含来源于67wt%乙烯、30wt%丙烯酸甲酯和3wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物),IGETABOND 2A和7A(二者为包含来源于89wt%乙烯、8wt%乙酸乙烯酯和3wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物);以及Atofina名下的LOTADER AX8930(其为包含来源于63wt%乙烯、24wt%丙烯酸甲酯和3wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物),LOTADER AX8860(其为包含来源于67.5wt%乙烯、30wt%丙烯酸甲酯和2.5wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物),及LOTADER AX8920(其为包含来源于63wt%乙烯、26wt%丙烯酸甲酯和1wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物)。也可以采用前述第二抗冲改性剂的混合物。在一种实施方案中,第二抗冲改性剂在最终的树脂组合物的加工温度下基本上是稳定的。
按组合物的总重量计,所混合的第一抗冲改性剂和第二抗冲改性剂的量为10~22wt%。在该范围内,所混合的抗冲改性剂的含量可以大于或等于12wt%,具体地可以大于或等于14wt%,更具体地可以大于或等于15wt%。还在该范围内,所混合的抗冲改性剂的含量可以小于或等于20wt%,具体地可以小于或等于19wt%,更具体地可以小于或等于17wt%。所用抗冲改性剂的准确量及类型或组合某种程度上取决于最终共混物组合物需要必备的条件,并且可以由本领域的技术人员确定。
除了聚(亚芳基醚)树脂、聚酯树脂和抗冲改性剂之外,所述组合物还可以包含聚合物增容剂。如此处及全文中所使用的,聚合物增容剂是与聚(亚芳基醚)树脂、聚酯树脂或者二者相互作用的聚合的多官能化合物。该相互作用可以是化学的(如接枝)和/或物理的(如影响分散相的表面特性)。如果相互作用是化学的,则增容剂可以部分或完全与聚(亚芳基醚)树脂、聚酯树脂或者二者反应,使得该组合物包含反应产物。采用聚合物增容剂可以提高聚(亚芳基醚)与聚酯之间的相容性,这可由增强的抗冲击强度、制品浇注合缝线(mold knit line)强度以及伸长和/或明显不同的两相形态的形成得到证实。该形态可由模制品中存在两个明显不同的相、连续的聚酯相及另一个分散良好的聚(亚芳基醚)树脂相得到证实。聚(亚芳基醚)树脂相可具有0.2~5微米,具体地是0.5~4微米,更具体地是0.5~3微米的平均粒径。
适宜的聚合物增容剂包含环氧化合物,并且包括但不限于包含具有侧环氧基的结构单元的共聚物。在某些实施方案中,适宜的聚合物增容剂包含共聚物,该共聚物包含源于至少一种含侧环氧基的单体和至少一种烯烃单体的结构单元,其中源于含侧环氧基的单体的含量大于或等于6wt%,具体地是大于或等于8wt%,更具体地是大于或等于10wt%。适宜的增容剂的说明性实例包括但不限于,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)与链烯烃的共聚物,GMA与链烯烃和丙烯酸酯的共聚物,GMA与链烯烃和乙酸乙烯酯的共聚物。适宜的链烯烃包括乙烯、丙烯,及含有乙烯和丙烯的混合物。适宜的丙烯酸酯包括丙烯酸烷基酯单体,该丙烯酸烷基酯单体包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯,及前述丙烯酸烷基酯单体的组合。如果存在,则所述丙烯酸酯的用量按共聚物中所用单体的总量计可以为15~35wt%。如果存在,则乙酸乙烯酯的用量按共聚物中所用单体的总量计可以为4~10wt%。适宜的增容剂的说明性实例包括乙烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸乙酯共聚物,及乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸丁酯共聚物。
适宜的抗冲改性剂可从商业来源得到,包括Sumitomo Chemical有限公司名下的BONDFAST 2C(也称作IGETABOND 2C,其为包含源于94wt%乙烯和6wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物),BONDFAST E(也称作IGETABOND E,其为包含源于88wt%乙烯和12wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物),IGETABOND 2B、7B和20B(其为包含源于83wt%乙烯、5wt%乙酸乙烯酯和12wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物),IGETABOND 7M和20M(其为包含源于64wt%乙烯、30wt%丙烯酸甲酯和6wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物);以及Atofina名下的LOTADER 8840(其为包含源于92wt%乙烯和8wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物),及LOTADER 8900(其为包含源于67wt%乙烯、25wt%丙烯酸甲酯和8wt%甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构单元的共聚物)。也可以采用前述增容剂的混合物。在一种实施方案中,增容剂在最终树脂组合物的加工温度下基本上是稳定的。
按组合物的总重量计,该组合物包含0.1wt%至20wt%的增容剂。在该范围内,该组合物可包含小于或等于15wt%,具体地是小于或等于10wt%,更具体地是小于或等于8wt%的增容剂。还在该范围内,该组合物可包含大于或等于0.5wt%,具体地是大于或等于1wt%,更具体地是大于或等于4wt%的增容剂。
前述增容剂可直接添加到该组合物中,也可以与聚(亚芳基醚)树脂和聚酯树脂之一或二者预先反应,或者与该组合物制备中采用的其它材料预先反应。所用增容剂的初始量及添加的顺序取决于所选择的具体增容剂以及所采用的聚(亚芳基醚)树脂和聚酯树脂的具体量,并且可由本领域的技术人员容易地确定。
该组合物还可任选包含至少一种导电性填料。该导电性填料可以是提高模塑组合物导电性的任何填料。适宜的导电性填料可以是纤维状、盘状、球状或无定形的,并且包括例如导电的炭黑、导电的碳纤维(包括碎纤维)、导电的气相生长碳纤维,及其各种各样的混合物。可使用的其它导电性填料有金属涂敷的碳纤维、金属纤维、金属盘片、金属颗粒、金属涂敷的盘状填料如金属涂敷的滑石、云母和高岭土,等等。优选的导电性填料包括炭黑、碳纤维及其混合物,其说明性实例包括可从商业上得到的Akzo Chemical名下的Ketjen black EC600JD。在一种实施方案中,炭黑包括导电性炭黑,其平均粒度小于200纳米,具体地是小于100纳米,更具体地是小于50纳米。导电性炭黑也可以具有大于200m2/g,具体地是大于400m2/g,更具体地是大于1000m2/g的表面积。导电性炭黑也可以具有大于40cm3/100g,具体地是大于100cm3/100g,更具体地是大于150cm3/100g的孔隙体积(通过邻苯二甲酸二丁酯吸收法测量)。导电性炭黑也可以具有小于2%重量的挥发物含量。可用的碳纤维包括石墨的或部分石墨气相生长的碳纤维,其具有3.5~500纳米,具体地是3.5~70纳米,更具体地是3.5~50纳米的直径。代表性的碳纤维是气相生长的碳纤维如得自Hyperion的碳纤维,及单壁碳纳米管如得自Carbon Nanotechnologies Incorporated(CNI)的单壁碳纳米管。该类型的导电性填料参见例如Tibbetts等的美国专利4565684和5024818,Arakawa的美国专利4572813,Tennent的美国专利4663230和5165909,Komatsu等的美国专利4816289,Arakawa等的美国专利4876078,Tennent等的美国专利5589152,及Nahass等的美国专利5591382。
一般地,按组合物的总重量计,导电性填料的含量为0.2%重量至20%重量。该含量取决于导电性填料的种类。例如,当导电性填料为炭黑时,该含量一般为1~10wt%,具体地为1~8wt%,更具体地为1.4~7wt%。当导电性填料为气相生长的碳纤维时,该含量一般为0.2~6wt%,具体地为0.5~4wt%,基于该组合物的总重量。导电性填料含量小于上述下限常常不能提供足够的导电性,而该含量大于上面的上限又往往使最终的共混物易碎。
该组合物也可以包含本领域已知的添加剂。可能的添加剂包括抗氧化剂、染料、颜料、着色剂、稳定剂、小颗粒无机物(如粘土、云母、滑石等)、阻燃剂、抗滴剂、结晶成核剂、金属盐、抗静电剂、增塑剂、润滑剂,及包含至少一种前述添加剂的组合。这些添加剂是本领域中公知的,其有效含量和加入方法也是公知的。添加剂的有效量可以大幅度地变化,但是按组合物的总重量计其含量通常小于或等于50wt%。当添加剂包括无机填料时,通常采用5~50wt%范围中较高的含量。如果不使用无机填料,则这些添加剂的含量一般为0.25~2wt%,基于该组合物的总重量。本领域的技术人员可以确定该有效量,无需过度的实验。
该组合物可利用各种方法制备,包括采用捏合机、挤出机、混合机等的间歇法或连续法。举例来说,该组合物可利用双螺杆挤出机形成熔体共混物。在挤出机中,各组分,即聚(亚芳基醚)树脂、聚酯树脂、抗冲改性剂、官能化剂、聚合物增容剂和任选的添加剂,可以在进料喉全部添加到挤出机中,也可以依次添加(例如某些组分在进料喉的下游添加)。
在一种实施方案中,至少一些组分是顺序添加的。例如,聚(亚芳基醚)树脂、第一抗冲改性剂和官能化剂可以在进料喉或者邻近进料喉的进料段添加到挤出机中,而聚酯、聚合物增容剂和第二抗冲改性剂则可以在下游接续的进料段添加到挤出机中。可以在第二次接续添加之前,向挤出机施加真空系统,以产生足以降低未反应的官能化剂以及其它挥发物残留水平的真空。在可供选择的实施方案中,组分的接续添加可通过多重挤出(multipleextrusion)实现。组合物可如此制备,即预挤出选定的组分如聚(亚芳基醚)树脂、第一抗冲改性剂和官能化剂,以产生粒状的混合物。然后可以采用第二挤出,以混合预挤出的组分和余下的组分。
无需进一步的详细描述,相信本领域的技术人员利用本文中的说明,可以最大程度地应用本发明。包括下面实施例的目的是为本领域的技术人员实施本发明提供额外的指导。所提供的实施例仅代表有助于本申请的教导的工作。因此,这些实施例不打算以任何方式限制权利要求中所定义的发明。
实施例
本文中所述的组合物通常在WP 25毫米(mm)的同向旋转啮合双螺杆挤出机上挤出。该组合物的组分及其来源列于表1中。聚(亚芳基醚)、抗氧化剂、官能化剂和第一抗冲改性剂在挤出机的进料喉处添加,聚酯、第二抗冲改性剂和环氧在下游添加。挤出机设置成具有260~300℃的机筒温度。材料以20千克/小时(kg/hr)给料,螺杆以400转/分钟(rpm)旋转,混合时施加给熔体的真空为100~800毫巴(mbar)。
所有样品均通过注塑法成型,成型机设置在300℃和塑模设置在80℃,并根据ISO 180/1A进行缺口伊佐德冲击强度(单位为千焦耳/平方米)试验。根据ISO 527测试断裂时的标称应变%和拉伸模量(单位为吉帕,GPa)。根据ISO 6603-2测试多轴冲击能(单位焦耳)。根据ISO 306测量耐热性(Vicat B)。根据ISO 11359-2测量30~60℃范围的热膨胀系数(CTE),并以10-5m/m/℃为单位表示。比体积电阻率(SVR)测定如下。根据ISO 3167模制拉伸试条。在接近试条狭窄中央部分的每一端构建尖锐的浅缺口。使将试条以脆性的方式在各缺口处断裂,以分离狭窄的中央部分,此刻其具有尺寸为10×4毫米的断裂端。如果实现以脆性方式断裂需要,可先将拉伸试条冷却,例如在-40℃的冷冻机中于干冰或液氮中冷却。测量试条两个断裂端之间的长度。样品的断裂端涂以导电性银粉漆,并使该银粉漆干燥。利用电阻模式的万用表,使电极连接到各涂漆面上,并在500~1000毫伏的外加电压下测量电阻。根据公式ρ=R×A/L,用试条一侧的断口面积乘以测得的电阻并除以长度,得到比体积电阻率的值,其中ρ是以欧姆·cm计的比体积电阻率,R是以欧姆计的所测得的电阻,A是以cm2计的断口面积,及L是以cm计的长度。因而,比体积电阻率值具有欧姆·cm单位,并以千欧姆·cm表示。利用在120kV下工作的Philips CM 12TEM,通过透射电子显微法(TEM)分析区域粒度(Domain particle size)。以适当的放大倍数(4400X和8800X)拍摄典型微观结构的显微照片。通过超薄切片术,在室温下制备TEM研究需要的100nm切片。将这些切片集中在标准的3mm、400目的Cu TEM格栅上。用于研究聚(亚芳基醚)分散的TEM切片用新制备的RuO4溶液蒸气着色30秒。代表性的显微照片呈现在图1中并示出两个截然不同的相。该显微照片中所示的刻度标为1微米。连续的浅灰色相相当于聚酯基质,及分散的暗灰色相相当于聚(亚芳基醚)相,其区域粒径范围为0.3~3微米。导电性炭黑的分散利用未着色的切片进行研究,且炭黑主要发现于聚酯基质相中或者聚(亚芳基醚)和聚酯的界面上,如图2中所示。该显微照片中的刻度标为0.2微米。
各组合物的组分含量,连同模制试验品的物理性质示于表2中。每个组分的含量以基于组合物总重量的重量百分数表示。
表1
组分 | 商品名/供应商 |
聚(亚芳基醚) | 特性粘度为0.38dl/g的聚2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚/GE Plastics |
聚酯 | PCT 13787/Eastman |
第一抗冲改性剂 | SEBS KRATON 1651/Shell Chemical Co |
第二抗冲改性剂 | 环氧化聚烯烃ELVALOY PTW/Dupont |
增容剂(BFE) | BONDFAST E/Sumitomo Chemicals |
导电性炭黑(CCB) | Ketjen Black EC 600JD/Akzo Nobel |
官能化剂 | 柠檬酸/SD Fine Chemicals Ltd |
稳定剂 | IRGANOX 1010&IRGAFOS 168/Ciba Specialty Chemicals |
表2
实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | 对比例6* | 对比例7** | |
PAE | 24.8 | 24.8 | 25.5 | 24.8 | 24.8 | 24.8 | 24.8 | 24.8 | 24.8 |
PCT | 54.4 | 56 | 54.4 | 54.4 | 54.4 | 54.4 | 54.4 | 54.4 | 54.4 |
SEBS | 7 | 7 | 7 | 12 | --- | 7 | 7 | 7 | 7 |
Elvaloy PTW | 5 | 5 | 5 | --- | 12 | 11 | --- | 5 | 5 |
BFE | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | --- | 11 | 6 | 6 |
CCB | 1.6 | --- | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 |
官能化剂 | 0.7 | 0.7 | --- | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 |
稳定剂 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.45 |
拉伸模量(GPa) | 1.59 | 1.21 | 1.54 | 1.84 | 1.39 | 1.42 | 1.76 | 1.55 | 1.77 |
断裂应变(%) | 26.3 | 45 | 4.51 | 12.5 | 10.5 | 15.6 | 22.7 | 6.0 | 25.7 |
缺口冲击强度(kJ/m2) | 15.3 | 35.9 | 3.9 | 9.1 | 5.2 | 8.4 | 10.4 | 2.9 | 9.3 |
Vicat B(℃) | 167 | 135 | 148 | 168 | 121 | 140 | 169.5 | 165 | 170 |
SVR(千欧·cm) | 100 | N/C | 716 | 7.8 | UL | 13.5 | UL | 1.9 | 59.1 |
多轴冲击能(J) | 54.8 | --- | --- | 6.75 | 12.5 | 16.1 | 40.8 | 3.0 | 43.8 |
30-60℃下的CTE(10-5m/m/℃) | 11.26 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
UL-上限>10kΩ·cm
N/C-不导电的
*BFE添加于进料喉的上游
**不施加真空
通过缺口伊佐德冲击强度值、多轴冲击能和标称断裂应变百分数的测量,表明实施例1和实施例2具有良好的延展性。在不添加导电性填料的情况下,实施例2具有与实施例1相类似的组成,使得材料不导电。对比例1~5具有与实施例1相类似的组成但缺少某些组分,导致每种情形的延展性较低。对比例1缺少官能化剂。对比例2、3和5缺少前述抗冲改性剂之一,即使抗冲改性的相对总重量百分数与实施例1差不多。对比例4缺少增容剂。
对比例6采用与实施例1相同的组分,区别在于添加增容剂的顺序。在对比例6中,增容剂添加给进料喉,而在实施例1中,增容剂却添加在下游。意想不到的是,实施例1具有比对比例6高得多的延展性。
对比例7具有类似于实施例1的组成。区别是混合过程中不施加下游真空。这导致与实施例1相比抗冲击性能降低,如缺口伊佐德冲击强度和多轴冲击能的降低所表明的。
从前述实施例可以看出,耐热性也发生了变化。比较实施例1和对比例1,人们可以预见类似的热性能,因为组成的相似性,所不同的仅仅是实施例1中添加了0.7wt%的柠檬酸。意想不到的是,与对比例1相比,实施例1具有显著提高的耐热性。同样,实施例1具有比对比例4高的耐热性。人们会认为,缺少增容剂的对比例4会具有更高的热性能,意想不到的是,实施例1却具有更好的热性能。
尽管已在典型的实施方案中举例说明了本发明,但是其目的并不是限于所给出的具体说明,因为在不脱离本发明的构思的情况下可以任何方式作出各种修改和替换。同样,仅仅利用常规实验,本领域的技术人员就会想到本文中所公开的发明的其它变体和等价物,而且相信所有这些变体和等价物均落入权利要求所定义的发明的构思和范围内。本文中引用的所有专利和出版物均引入本文作为参考。
Claims (24)
1.一种树脂组合物,包含:
聚(亚芳基醚)树脂;
聚酯树脂;
第一抗冲改性剂;
第二抗冲改性剂,其包含小于或等于5.5wt%的包括侧环氧基的结构单元;及
聚合物增容剂,其包含大于或等于6.0wt%的包括侧环氧基的结构单元,其中部分的聚(亚芳基醚)为官能化的聚(亚芳基醚)。
2.根据权利要求1的组合物,其中所述官能化的聚(亚芳基醚)是聚(亚芳基醚)和官能化剂的反应产物,所述官能化剂选自羧酸、酸酐、酰亚胺、胺、羟基,及其盐。
3.根据权利要求2的组合物,其中所述官能化剂选自马来酸酐、柠檬酸、苹果酸,及富马酸。
4.根据权利要求1的组合物,其中所述聚酯树脂为聚二羧酸亚烷基二醇酯。
5.根据权利要求4的组合物,其中所述聚二羧酸亚烷基二醇酯包括选自下列中的至少一种:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚2,6-萘二甲酸丁二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯、聚(乙二醇-共聚-环己烷二甲醇对苯二甲酸酯)、聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯、聚1,4-环己烷二羧酸二甲醇酯,及聚对苯二甲酸苯二甲酯。
6.根据权利要求1的组合物,其中所述第一抗冲改性剂为嵌段共聚物。
7.根据权利要求6的组合物,其中该共聚物为选自下列中的至少一种:聚苯乙烯-聚丁二烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)、聚苯乙烯-聚异戊二烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)、聚(α-甲基苯乙烯)-聚丁二烯、聚(α-甲基苯乙烯)-聚(乙烯-丁烯)、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)-聚丁二烯-聚(α-甲基苯乙烯),及包括至少一种前述抗冲改性剂的组合。
8.根据权利要求1的组合物,其中所述第二抗冲改性剂包含小于或等于3wt%的包括侧环氧基的结构单元。
9.根据权利要求1的组合物,其中所述第二抗冲改性剂还包含源于至少一种烯烃单体的结构单元。
10.根据权利要求9的组合物,其中所述第二抗冲改性剂包括共聚物,该共聚物包含源于下列的结构单元:乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯;乙烯、丙烯酸烷基酯,及丙烯酸缩水甘油酯;乙烯、丙烯酸甲酯,及丙烯酸缩水甘油酯;乙烯、丙烯酸丁酯,及丙烯酸缩水甘油酯;或者乙烯、乙酸乙烯酯,及丙烯酸缩水甘油酯。
11.根据权利要求1的组合物,其中所述增容剂包含大于或等于8wt%的包括侧环氧基的结构单元。
12.根据权利要求1的组合物,其中所述增容剂包含大于或等于10wt%的包括侧环氧基的结构单元。
13.根据权利要求1的组合物,其中所述增容剂还包含源于至少一种烯烃单体的结构单元。
14.根据权利要求1的组合物,其中所述增容剂包括共聚物,该共聚物包含源于下列的结构单元:乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯;乙烯、丙烯酸烷基酯,及丙烯酸缩水甘油酯;乙烯、丙烯酸甲酯,及丙烯酸缩水甘油酯;乙烯、丙烯酸丁酯,及丙烯酸缩水甘油酯;或者乙烯、乙酸乙烯酯,及丙烯酸缩水甘油酯。
15.根据权利要求1的组合物,还包含至少一种选自下列的添加剂:增强填料、金属盐、流动性促进剂、阻燃剂、抗滴剂、着色剂、染料、颜料、稳定剂、结晶成核剂、增塑剂、非增强性填料和润滑剂。
16.根据权利要求1的组合物,还包含导电性填料。
17.根据权利要求16的组合物,其具有小于100kΩ·cm的比体积电阻率值。
18.一种树脂组合物,包含:
聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)树脂;
聚(对苯二甲酸环己烷二甲醇酯)树脂;
第一抗冲改性剂,其选自:聚苯乙烯-聚丁二烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)、聚苯乙烯-聚异戊二烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)、聚(α-甲基苯乙烯)-聚丁二烯、聚(α-甲基苯乙烯)-聚(乙烯-丁烯)、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)-聚丁二烯-聚(α-甲基苯乙烯),及包含至少一种前述抗冲改性剂的组合;
第二抗冲改性剂,其源于乙烯和小于或等于5.5wt%的甲基丙烯酸缩水甘油酯;以及
聚合物增容剂,其源于乙烯和大于或等于6wt%的甲基丙烯酸缩水甘油酯,
其中部分的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)树脂是官能化的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)树脂。
19.根据权利要求18的组合物,还包含导电性填料。
20.一种由权利要求1的组合物制成的制品。
21.一种由权利要求16的组合物制成的制品。
22.一种制备权利要求1的组合物的方法,包括以下步骤:
a)熔体混合包含聚(亚芳基醚)、第一抗冲改性剂和官能化剂的组合物,以形成第一共混物;及
b)熔体混合所述第一共混物与包含聚酯、第二抗冲改性剂、增容剂和任选的导电性填料的混合物,以形成最终的共混物。
23.根据权利要求22的方法,其中所述熔体混合在挤出机中进行,且所述第一共混物通过上游加料制备,余下的组分在下游进料段加料。
24.根据权利要求23的方法,其中在所述第一共混物的上游加料之后和余下组分的加料之前的位置,向挤出机施加真空,以形成最终的共混物。
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