发明概述
本发明公开了包含芳族聚碳酸酯和/或聚酯碳酸酯和通过本体、溶液或本体-悬浮聚合方法制备的橡胶改性接枝聚合物的冲击改性的热塑性模塑组合物。所述组合物的特征为锂离子含量低,提高了耐水解性。
发明详述
已经发现锂离子含量低的冲击改性聚碳酸酯组合物的耐水解性要大大优于锂离子含量相对较高的可比组合物。这特别令人惊奇,因为其他碱金属或碱土金属离子(例如钠、钾、镁或钙)含量未以相当的程度影响组合物的耐水解性。
因此本发明提供热塑性模塑组合物,所述组合物包含
A)芳族聚碳酸酯和/或聚酯碳酸酯,和
B)用本体、溶液或本体-悬浮聚合方法制备的橡胶改性接枝聚合物,
所述模塑组合物的锂含量大于0,且小于或等于4ppm。
优选本发明热塑性模塑组合物包含
A)基于A)和B)的总和的30-90重量份,优选40-75重量份芳族聚碳酸酯和/或聚酯碳酸酯,和
B)基于A)和B)的总和的10-70重量份,优选25-60重量份由本体、溶液或本体-悬浮聚合方法制备的橡胶改性接枝聚合物,
和0.2-3.6ppm,特别优选0.3-3.2ppm的锂。
组分A
本发明中适用于组分A的芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯可以参考已有的文献,也可以根据已有的文献提供的方法制备(芳族聚碳酸酯的制备描述于例如Schnell的″Chemistry and Physics ofPolycarbonates″,Interscience Publishers,1964及DE-AS 1 495 626、DE-A 2 232 877、DE-A 2 703 376、DE-A 2 714 544、DE-A 3 000 610
和DE-A 3 832 396;芳族聚酯碳酸酯的制备描述于例如DE-A 3 077934)。
芳族聚碳酸酯可如下制备:例如由芳族二羟基化合物(优选二元酚)与碳酰卤(优选光气)和/或与芳族二羧酸二酰卤(优选苯二羧酸二酰卤)通过相界面方法进行反应,可任选用链终止剂(如单酚),并可任选用具有3或更大官能度的支化剂(如三酚或四酚)。也可以采用二元酚与例如碳酸二苯酯反应通过熔融聚合方法制备。
芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯制备用的二元酚优选为下式(I)的那些
其中
A为单键、C1-C5烷撑、C2-C5烷叉、C5-C6环烷叉、-O-、-SO-、-CO-、-S-、-SO2-、C6-C12亚芳基,在其上还可稠合有任选含杂原子的其他芳环,
或式(II)或(III)的基团,
B在各种情况下为C1-C12烷基,优选甲基,或卤素,优选氯和/或溴
x在各种情况下彼此独立为0、1或2,
p为1或0,和
R5和R6对每个X1独立且彼此独立代表氢或C1-C6烷基,优选氢、甲基或乙基
X1代表碳,和
m代表4-7的整数,优选4或5,条件是在至少一个原子X1上,R5和R6同时为烷基。
优选的二元酚为对苯二酚、间苯二酚、二羟基联苯酚(dihydroxydiphenols)、二-(羟基苯基)-C1-C5烷烃、二-(羟基苯基)-C5-C6 环烷烃、二-(羟基苯基)醚、二-(羟基苯基)亚砜、二-(羟基苯基)酮、二-(羟基苯基)砜和α,α-二-(羟基苯基)-二异丙基苯,和它们的在核上溴代和/或氯代的衍生物。
特别优选的二元酚为4,4’-二羟基联苯、双酚A、2,4-二-(4-羟基苯基)-2-甲基丁烷、1,1-二-(4-羟基苯基)环己烷、1,1-二-(4-羟基苯
基)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4’-二羟基二苯硫醚、4,4’-二羟基二苯砜以及它们的二和四溴代或氯代衍生物,如2,2-二-(3-氯代-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二-(3,5-二氯代-4-羟基苯基)丙烷或2,2-二-(3,5-二溴代-4-羟基苯基)丙烷。特别优选2,2-二-(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)。
二元酚可以单独使用,也可以任何需要的混合物形式使用。二元酚可以从文献了解或可以采用已知方法制备。
适用于制备热塑性芳族聚碳酸酯的链终止剂为例如苯酚、对氯苯酚、对叔丁基苯酚或2,4,6-三溴苯酚,以及长链烷基酚,例如根据DE-A2842005的4-[2-(2,4,4-三甲基戊基)]-苯酚、或烷基取代基中具有总共8-20个碳原子的单烷基酚或二烷基酚,如3,5-二叔丁基苯酚、对异辛基苯酚、对叔辛基苯酚、对十二烷基苯酚、2-(3,5-二甲基庚基)-苯酚和4-(3,5-二甲基庚基)-苯酚。链终止剂用量通常为0.5%摩尔-10%摩尔,基于所用芳族二羟基化合物的总摩尔数。
热塑性芳族聚碳酸酯的重均分子量(Mw,所用测量方法例如超速离心或散射光测量)为10,000-200,000g/摩尔,优选15,000-80,000g/摩尔,特别优选24,000-32,000g/摩尔。
热塑性芳族聚碳酸酯可以采用已知的方法支化,特别优选通过引入基于所用芳族二羟基化合物总量的0.05-2.0%摩尔具有3或更大官能度的化合物例如具有三个或多个酚基的化合物。
均聚碳酸酯和共聚碳酸酯都适用。对于制备本发明组分A的共聚碳酸酯,也可以采用基于所用芳族二羟基化合物的总量的1-25%重量,优选2.5-25%重量具有羟基芳氧基端基的聚二有机硅氧烷。这些已由US 3 419 634公开,可以采用根据文献的已知方法制备。DE-A 3 334782中描述了含聚二有机硅氧烷的共聚碳酸酯的制备。
除了双酚A均聚碳酸酯,优选的聚碳酸酯为具有基于芳族二羟基化合物总摩尔数高至15%摩尔的优选或特别优选的其他芳族二羟基化合物的双酚A的共聚碳酸酯,所述其他芳族二羟基化合物特别为2,2-二-(3,5-二溴-4-羟基苯基)丙烷。
用于制备芳族聚酯碳酸酯的芳族二羧酸二酰卤优选为间苯二甲酸、对苯二甲酸、二苯醚-4,4′-二甲酸和萘-2,6-二甲酸的二酰氯。
特别优选比率为1∶20-20∶1的间苯二甲酸和对苯二甲酸的二酰氯的混合物。
碳酰卤(优选光气)另外在聚酯碳酸酯制备中共用作二官能酸衍生物。
制备芳族聚酯碳酸酯适用的链终止剂除了前述的单酚外还有它们的氯碳酸酯和芳族单羧酸的酰氯,所述酰氯可任选用C1-C22烷基或卤素原子取代,以及脂族C2-C22单羧酸酰氯。
各种情况下,链终止剂量为0.1-10%摩尔,在酚类链终止剂情况下基于芳族二羟基化合物摩尔数,在单羧酸酰氯链终止剂情况下基于二羧酸二酰氯摩尔数。
芳族聚酯碳酸酯也可包含加入的芳族羟基羧酸。
芳族聚酯碳酸酯可为线形,也可以用已知方法支化(在上下文中参见DE-A 2 940 024和DE-A 3 007 934)。
可用的支化剂为例如官能度为3或更大的羧酸酰氯,如均苯三酸三酰氯、三聚氰酸三酰氯、3,3′,4,4′-二苯甲酮-四甲酸四酰氯、1,4,5,8-萘四甲酸四酰氯或均苯四酸四酰氯,其量为0.01-1.0%摩尔(基于所用二羧酸二酰氯),或官能度为3或更大的酚类,如间苯三酚、4,6-二甲基-2,4,6-三-(4-羟基苯基)-庚-2-烯、4,6-二甲基-2,4,6-三-(4-羟基苯基)-庚烷、1,3,5-三-(4-羟基苯基)-苯、1,1,1-三-(4-羟基苯基)-乙烷、三-(4-羟基苯基)-苯基甲烷、2,2-二-[4,4-二-(4-羟基苯基)-环己基]-丙烷、2,4-二-(4-羟基苯基-异丙基)-苯酚、四-(4-羟基苯基)-甲烷、2,6-二-(2-羟基-5-甲基-苄基)-4-甲基-苯酚、2-(4-羟基苯基)-2-(2,4-二羟基苯基)-丙烷、四-(4-[4-羟基苯基-异丙基]-苯氧基)-甲烷或1,4-二-[4,4′-二羟基三苯基]-甲基]-苯,其量为0.01-1.0%摩尔,基于所用芳族二羟基化合物。酚类支化剂可以在开始就与芳族二羟基化合物一起加入反应混合物中,酰氯支化剂可以与酰二氯一起加入。
可以根据需要改变热塑性芳族聚酯碳酸酯中的碳酸酯结构单元含量。优选碳酸酯基团含量为正值且高至100%摩尔,尤其高至80%摩尔,特别优选高至50%摩尔,基于酯基团和碳酸酯基团的总量。芳族聚酯碳酸酯中的酯和碳酸酯内容物可以嵌段或无规分布形式存在于缩聚物中。
芳族聚碳酸酯和聚酯碳酸酯的相对溶液粘度(ηrel)范围为1.18-1.4,优选为1.20-1.32(25℃时,用0.5g聚碳酸酯或聚酯碳酸酯溶解于100ml二氯甲烷中的溶液测量)。
热塑性芳族聚碳酸酯和聚酯碳酸酯可以各自单独使用或以任何需要的混合物形式使用。
组分B
橡胶改性接枝聚合物B包含以下的无规共聚物:
B.1基于B)的50-97%重量,优选65-95%重量,特别优选80-90%重量的一种或多种乙烯基单体接枝在
B.2基于B)的3-50%重量,优选5-35%重量,特别优选10-20%重量的一种或多种接枝母体(graft base),所述接枝母体的玻璃化转变温度<10℃、优选<-10℃、特别优选<-30℃、尤其<-50℃,
B)的制备可以用已知方法通过本体、溶液或本体-悬浮聚合方法进行,例如US-3 243 481、US-3 509 237、US-3 660 535、US-4 221 833和US-4 239 863所述(通过引用结合到本文中)。
单体B.1优选为以下的混合物:
B.1.1基于B.1的50-99%重量,优选65-85%重量的至少一种单体,所述单体选自乙烯基芳族化合物和在核上被取代的乙烯基芳族化合物(如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯或对氯苯乙烯),和
B.1.2基于B.1的1-50%重量,优选15-35%重量的至少一种单体,所述单体选自丙烯腈类(不饱和腈,如丙烯腈和甲基丙烯腈)、(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯(如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸叔丁
酯)和不饱和羧酸的衍生物(如酸酐和酰亚胺,例如马来酸酐和N-苯基马来酰亚胺)。
优选的单体B.1.1选自苯乙烯和α-甲基苯乙烯,优选的单体B.1.2选自丙烯腈、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、马来酸酐和甲基丙烯酸甲酯。
特别优选的B.1.1是苯乙烯,优选的B.1.2是丙烯腈。一个可选实施方案中,苯乙烯用作单体B.1.1),基于B.1.2)至少70%重量,尤其大于80%重量,特别优选大于85%重量的丙烯腈和基于B.1.2)最大30%重量、尤其最大20%重量、特别优选最大15%重量的选自丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、马来酸酐和甲基丙烯酸甲酯的其他单体的混合物可用作单体B.1.2)。
适用于橡胶改性接枝聚合物B的橡胶B.2为例如二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯(SBR)橡胶、EP(D)M橡胶,也即指那些基于乙烯/丙烯及任选二烯,和丙烯酸酯、聚氨酯、硅氧烷、氯丁二烯和乙烯/醋酸乙烯酯橡胶以及上述橡胶的混合物。
优选的橡胶B.2是二烯橡胶(如基于丁二烯、异戊二烯等)或二烯橡胶的混合物或二烯共聚物橡胶或它们与其他可共聚单体(例如B.1.1和B.1.2中所述)的混合物,条件是组分B.2的玻璃化转变温度低于10℃,优选低于-10℃。
优选的接枝母体B.2是线形或支化的二烯橡胶。特别优选的接枝母体B.2是线形或支化的聚丁二烯橡胶、聚丁二烯/苯乙烯橡胶或它们的混合物。
如必要,在不会影响组分B.2的橡胶性能的前提下,组分B还可含少量,一般基于B.2小于5%重量,优选小于2%重量的烯属不饱和交联单体。这种单体实例包括亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、二乙烯基苯、三乙烯基苯、氰尿酸三烯丙基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、马来酸二烯丙基酯和富马酸二烯丙基酯。
橡胶改性接枝聚合物B可以通过在B.2上接枝聚合B.1制备,接枝聚合可以采用本体、溶液或本体-悬浮聚合方法进行。
制备橡胶改性接枝聚合物B时,在接枝聚合前,橡胶组分B.2必须以溶解于单体B.1.1和/或B.1.2的混合物中的形式存在。为此目的,还可任选加入其他有机溶剂,如甲基乙基酮、甲苯、乙苯或常用有机溶剂的混合物。因此,橡胶组分B.2不会如此高度交联而导致在任选其他溶剂存在下不能溶解于B.1.1和/或B.1.2,B.2也不会在接枝聚合开始时已经以离散粒子形式存在。对于B的产品性能重要的B.2的粒子形态和交联的提高只在接枝聚合过程中发展(上下文中参见例如Ullmann,Encyclop
die der technischen Chemie,19卷,284页及以后,第四版,1980年,通过引用结合到本文中)。其他添加剂,如聚合引发剂、稳定剂、调节剂、交联剂和抑制后交联的添加剂,尤其还有油(如硅油、合成机油或植物油)可以在接枝聚合反应中加入到反应混合物中。
共聚物B.1.1和B.1.2通常部分以接枝到橡胶B.2上或中的形式存在于聚合物B中,该接枝共聚物在聚合物B中形成离散粒子。接枝于其上或其中的共聚物B.1.1和B.1.2相对于全部共聚物B.1.1和B.1.2的含量,即接枝率(=实际接枝的接枝单体与所用总接枝单体的重量比×100,用%表示)优选为2-40%、更优选3-30%、特别优选4-20%。
得到的接枝橡胶粒子的平均粒径(通过电子显微镜图计数测得)范围为0.3-5μm、优选0.4-2.5μm、尤其0.5-1.5μm。
优选橡胶改性接枝聚合物B的锂含量大于0且小于或等于10ppm、特别优选0.5ppm-9ppm、优选0.8ppm-8ppm。
组合物可含有其他添加剂。例如可向组合物中加入聚合物组分和功能添加剂。
特别是,可加入至少一种选自乙烯基芳族化合物、丙烯腈类(不饱和腈)、(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯、不饱和羧酸及不饱和羧酸衍生物(例如酸酐和酰亚胺)的单体的(共)聚合物作为组分C。
特别适用的共聚物C)是树脂类、热塑性并不含橡胶,其具有:
C.1基于(共)聚合物C)50-99%重量,优选65-90%重量的至少一种单体,所述单体选自乙烯基芳族化合物(如苯乙烯和α-甲基苯乙烯)、核上被取代的乙烯基芳族化合物(如对甲基苯乙烯或对氯苯乙烯)和(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯(如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸叔丁酯),和
C.2基于(共)聚合物C)1-50%重量,优选10-35%重量的至少一种单体,所述单体选自丙烯腈类(例如不饱和腈,如丙烯腈和甲基丙烯腈)、(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯(如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸叔丁酯)、不饱和羧酸及不饱和羧酸的衍生物(如马来酸酐和N-苯基马来酰亚胺)。
特别优选C.1苯乙烯和C.2丙烯腈的共聚物。
也适用为组分C)的是(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯(如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸叔丁酯)的均聚物。
这些(共)聚合物C)是已知的并且可以用自由基聚合方法制备,特别是通过乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合或本体聚合。(共)聚合物C)优选分子量Mw(重均,以光散射法或沉降法测得)为15,000-200,000。
通过乳液聚合方法制备的橡胶改性共聚物(组分D)也可用作其他聚合物添加剂。这些市售接枝聚合物(通常作为冲击改性剂提供)优选为丙烯腈/苯乙烯/丁二烯(ABS)和/或甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丁二烯(MBS)。但是,同样优选适合的接枝聚合物D为以下:
D.1基于组分D 5-95%重量的接枝壳,所述接枝壳接枝于
D.2选自二烯橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶和硅氧烷/丙烯酸酯复合橡胶的接枝母体,
所述接枝壳为以下:
D.1.1基于接枝壳D.1 50-99%重量,优选65-90%重量的至少一种单体,所述单体选自乙烯基芳族化合物(如苯乙烯和α-甲基苯乙烯)、核上被取代的乙烯基芳族化合物(如对甲基苯乙烯或对氯苯乙烯)和
(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯(如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸叔丁酯),和
D.1.2基于接枝壳1-50%重量,优选10-35%重量的至少一种单体,所述单体选自丙烯腈类(例如不饱和腈,如丙烯腈和甲基丙烯腈)、(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯(如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸叔丁酯)、不饱和羧酸及不饱和羧酸的衍生物(如马来酸酐和N-苯基马来酰亚胺)。
此外,组合物可含有其他常规聚合物添加剂(组分E),如防火剂、防滴剂(如氟化聚烯烃、硅氧烷和芳族聚酰胺纤维)、润滑剂和脱模剂,如季戊四醇四硬脂酸酯、成核剂、抗静电剂、稳定剂、填料和增强物质(如玻璃或碳纤维、云母、高岭土、滑石、碳酸钙和玻璃片)以及染料和颜料。
本发明模塑组合物在95℃和100%相对湿度下贮存7天后,显示熔体体积流动速率(MVR,在260℃以5kg活塞负荷下测得)增大不超过70%,优选不超过50%,尤其不超过30%。MVR的增大是聚碳酸酯分子量水解降解的量度。任选组分C、D和E的选择应使它们包含于组合物中不会负面影响聚碳酸酯的水解性能。优选C、D和/或E尽可能Br
nstedt中性。组分C、D和E中碱金属和碱土金属离子含量必须尽可能低,具体范围为0.1ppm-1,500ppm,特别优选不超过500ppm。
制备模塑组合物和模塑制品
本发明热塑性模塑组合物如下制备:将具体组分以已知方式混合,使混合物在200℃-300℃,用常规装置如内捏合机、挤出机和双螺杆挤出机熔融配混和熔融挤出。
各组分的混合可以已知的方法进行,可以是依次进行或同时进行,尤其可以在约20℃(室温)或更高的温度进行。
本发明模塑组合物可以用于制备各种成形制品。这些可以采用注塑、挤出和吹塑法制备。进一步的加工形式是将预先制备的片材或膜通过热成型制备成形制品。
这类成形制品实例为膜、型材、各种类型的外壳元件,如用于家用器具,例如榨汁机、咖啡机和搅拌机;用于办公机器,如监视器、平面屏幕、笔记本、打印机和复印机;片材、管、电气安装管线、窗户、门和用于建筑区的其他型材(内部修饰和外部用途)及电气和电子元件,如开关、插头和插座以及用于商业交通运输工具,特别是汽车的元件。
具体而言,本发明模塑组合物还可以用于制备例如以下成形制品或模塑件:铁路车辆、船舶、飞机、公共汽车和其他机动车辆的内装饰件,含小型变压器的电气设备外壳,处理和传送信息设备外壳,医疗设备、按摩设备用的外壳和覆盖物,和儿童玩具车的外壳,平面墙元件,安全设备外壳,隔热运输容器,卫浴设备配件用模塑件,通风口遮盖栅格和园艺设备外壳。