具体实施方式
本文描述了包含聚碳酸酯单元和至少两种酯单元的共聚碳酸酯-聚酯。所述聚碳酸酯单元源自二羟基芳族化合物。一种酯单元源自芳族二羧酸或其衍生物与耐热单体如BHPD的反应,另一种酯单元源自芳族二羧酸或其衍生物与非耐热单体的芳族二醇的反应。该共聚物可具有优异的特性,其包括高Tg、高的热变形温度、良好的抗冲击性、热稳定性和/或抗发黄性。
本文所用术语“聚碳酸酯单元”是指式(1)的碳酸酯重复结构单元
其中R1基团总数的至少约60%是二价芳族有机基团,剩余的R1基团为二价脂族、脂环族或芳族基团。在一实施方案中,每个R1为芳族有机基团,例如式(2)的基团
-A1-Y1-A2- (2)
式中A1和A2各自为单环二价芳基,Y1为分隔A1与A2的一个或多个原子的桥接基团。在示例性的实施方案中,一个原子分隔A1与A2。这类基团的说明性且非限制性实例是-O-,-S-,-S(O)-,-S(O2)-,-C(O)-,亚甲基,环己基-亚甲基,2-[2.2.1]-二环亚庚基,亚乙基,亚异丙基,亚新戊基,亚环己基,亚环十五烷基,亚环十二烷基,及亚金刚烷基。桥接基团Y1可以是烃基或饱和烃基如亚甲基、亚环己基或亚异丙基。
式(2)的碳酸酯单元可通过式HO-R1-OH的二羟基化合物,更准确地说是式(3)的二羟基化合物的反应来制备
HO-A1-Y1-A2-OH (3)
式中Y1,A1和A2如上所述。也包括下面式(4)的二酚化合物
式中Ra和Rb各自为卤原子或一价烃基,其可以相同或不同;p和q各自独立地为0~4的整数;Xa为具有下式的基团:
式中Rc和Rd各自独立地为氢原子或一价的链状或环状烃基,Re为二价烃基。
另一类合适的二羟基芳基R1源自式(5)的二羟基芳族化合物
式中每个Rf独立地为卤原子,C1-10烃基,或者卤素取代的C1-10烃基;n为0~4。所述卤素通常是溴。
还可使用包含烷基环己烷单元的二酚,例如式(6)所示的那些
式中Rg-Rj各自独立地为氢,C1-12烷基,或者卤素;Rk-Ro各自独立地为氢或C1-12烷基。包含环烷单元的二酚的另一实例是2摩尔的酚与1摩尔的氢 化异佛乐酮的反应产物。
合适的二羟基化合物的一些说明性和非限制性的实例包括:4,4′-二羟基联苯,1,6-二羟基萘,2,6-二羟基萘,二(4-羟基苯基)甲烷,二(4-羟基苯基)二苯基甲烷,二(4-羟基苯基)-1-萘基甲烷,1,2-二(4-羟基苯基)乙烷,1,1-二(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷,2-(4-羟基苯基)-2-(3-羟基苯基)丙烷,二(4-羟基苯基)苯基甲烷,2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷,1,1-二(羟基苯基)环戊烷,1,1-二(4-羟基苯基)环己烷,1,1-二(4-羟基苯基)异丁烯,1,1-二(4-羟基苯基)环十二烷,反式-2,3-二(4-羟基苯基)-2-丁烯,2,2-二(4-羟基苯基)金刚烷,(α,α′-二(4-羟基苯基)甲苯,二(4-羟基苯基)乙腈,2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-双(3-乙基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-双(3-正丙基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-双(3-异丙基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-双(3-仲丁基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-双(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-双(3-烯丙基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-双(3-甲氧基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-二(4-羟基苯基)六氟丙烷,1,1-二氯-2,2-二(4-羟基苯基)乙烯,1,1-二溴-2,2-二(4-羟基苯基)乙烯,1,1-二氯-2,2-双(5-苯氧基-4-羟基苯基)乙烯,4,4′-二羟基二苯甲酮,3,3-二(4-羟基苯基)-2-丁酮,1,6-二(4-羟基苯基)-1,6-己二酮,乙二醇二(4-羟基苯基)醚,二(4-羟基苯基)醚,二(4-羟基苯基)硫醚,二(4-羟基苯基)亚砜,二(4-羟基苯基)砜,9,9-二(4-羟基苯基)芴,2,7-二羟基芘,6,6′-二羟基-3,3,3′,3′-四甲基螺(双)茚满(“螺双茚满双酚”),3,3-二(4-羟基苯基)苯酞,2,6-二羟基二苯并-p-二氧芑,2,6-二羟基噻蒽,2,7-二羟基酚黄素(phenoxathin),2,7-二羟基-9,10-二甲基吩嗪,3,6-二羟基二苯并呋喃,3,6-二羟基硫芴,以及2,7-二羟基咔唑,间苯二酚,取代的间苯二酚化合物如4-溴间苯二酚,5-甲基间苯二酚,5-乙基间苯二酚,5-丙基间苯二酚,5-丁基间苯二酚,5-叔丁基间苯二酚,5-苯基间苯二酚,5-枯基间苯二酚,2,4,5,6-四氟间苯二酚,2,4,5,6-四溴间苯二酚等,邻苯二酚,对苯二酚,取代的对苯二酚如2-甲基对苯二酚,2-乙基对苯二酚,2-丙基对苯二酚,2-丁基对苯二酚,2-叔丁基对苯二酚,2-苯基对苯二酚,2-枯基对苯二酚,2,3,5,6-四甲基对苯二酚,2,3,5,6-四叔丁基对苯二酚,2,3,5,6-四氟对苯二酚,及2,3,5,6-四溴对苯二酚,以及包含至少一种前述二羟基化合物的组合。
可用式5表示的二酚化合物类型的具体实例包括:1,1-二(4-羟基苯基)甲烷,1,1-二(4-羟基苯基)乙烷,2,2-二(4-羟基苯基)丙烷,2,2-二(4-羟基苯基) 丁烷,2,2-二(4-羟基苯基)辛烷,1,1-二(4-羟基苯基)丙烷,1,1-二(4-羟基苯基)正丁烷,2,2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷,1,1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷,3,3-二(4-羟基苯基)苯并吡咯酮,以及1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷(DMBPC)。也可使用包含至少一种前述二羟基化合物的组合。在一具体的实施方案中,存在源自双酚A的式(3)的碳酸酯单元,式(3)中每个A1和A2为p-亚苯基,Y1为亚异丙基。
共聚碳酸酯-聚酯,除了式(1)的碳酸酯重复链单元之外,还包含式(7)的重复单元
其中D为源于芳族二醇的C6-18二价芳基,但须D不是源自下述的高Tg单体。在一实施方案中,D源自上述的式(4)或(5)的二羟基芳族化合物。可使用不同类型的二羟基芳族化合物的混合物。不同类型的单元可以作为个体单元或者作为包括多个相同单元的嵌段而存在于聚合物链中。
式(7)中的T为源自二羧酸的基团,及可以是,例如,C7-20二价烷芳基或C6-20二价芳基。可用于制备聚酯单元的芳族二羧酸的实例包括间苯二甲酸或对苯二甲酸,1,2-二(对羧基苯基)乙烷,4,4′-二羧基二苯醚,4,4′-双苯甲酸,及包含至少一种前述酸的混合物。也可以出现包含稠环的酸,如1,4-、1,5-或2,6-萘二羧酸。具体的二羧酸为对苯二甲酸,间苯二甲酸,萘二羧酸,环己烷二羧酸,或者它们的混合物。具体的二羧酸包括间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物,其中对苯二甲酸与间苯二甲酸的重量比为约91∶9至约2∶98。
共聚碳酸酯-聚酯还包含源于芳族二羧酸与式(8)的高Tg单体的反应的酯单元
式中R2和R3各自独立地为卤素或C1-6烷基,R4为甲基或苯基,且每个c独立地为0~4。在具体的实施方案中,每个c为0。在另一实施方案中,R4为苯基。在另一具体实施方案中,所述高Tg单体为具有下式的BHPD:
式(9)为源于芳族二羧酸与式(8)的高Tg单体的反应的酯单元
式中R2和R3各自独立地为卤素或C1-6烷基,R4为甲基或苯基,每个c独立地为0~4,T如上所述。式(7)和(9)表示的不同类型的单元可以作为个体单元或者作为包括多个相同单元的嵌段而存在于聚合物链中。
在一个实施方案中,D为C2-6亚烷基。在另一个实施方案中,D源于上式(4)的芳族二羟基化合物。在另一个实施方案中,D源于上式(7)的芳族二羟基化合物。
在一具体的实施方案中,D为C6-12亚芳基,T为对亚苯基、间亚苯基、萘基或它们的混合物。在另一具体实施方案中,式(7)和(9)的聚酯单元之一或二者均源于间苯二甲酸和对苯二甲酸(或其衍生物)的混合物与间苯二酚的反应。在又一具体实施方案中,式(7)的聚酯单元源于间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物与双酚A的反应。在任意一种或多种前述具体实施方案中,所述聚碳酸酯单元均源自双酚A。
可通过诸如界面聚合等方法制备所述的共聚碳酸酯-聚酯。尽管界面聚合的反应条件会不同,但是示例性的方法通常包括溶解或分散二羟基化合物于氢氧化钠或氢氧化钾水溶液中,将所得混合物加到适宜的与水不混溶的溶剂介质中,及在受控pH条件(如约8~10)和适宜催化剂如三乙胺或相转移催化剂存在下使反应物与芳族二羧酸或其衍生物接触,以生成反应性聚酯中间体。最常用的与水不混溶的溶剂包括二氯甲烷,1,2-二氯乙烷,氯苯,甲苯等。
在相转移催化剂中,可以使用式(R10)4Q+X的催化剂,其中每个R10相同或不同,并且为C1-10烷基;Q为氮或磷原子;X为卤原子,氢氧根,C1-8烷 氧基或C6-18芳氧基。合适的相转移催化剂包括,例如,[CH3(CH2)3]4NX,[CH3(CH2)3]4PX,[CH3(CH2)5]4NX,[CH3(CH2)6]4NX,[CH3(CH2)4]4NX,CH3[CH3(CH2)3]3NX,及CH3[CH3(CH2)2]3NX,其中X为Cl-,Br-,C1-8烷氧基或C6-18芳氧基。在具体的实施方案中,X为卤素如氯离子或者为氢氧根。相转移催化剂的有效量通常为约0.1~10wt%,具体为约0.5~2wt%,按反应混合物中双酚的重量计。
可以使用,有时甚至是优选使用二羧酸的反应性衍生物,如相应的酰卤,特别是二酰氯和二酰溴,而不是采用二羧酸本身。因而,例如,可以使用间苯二酰氯、对苯二酰氯或其混合物,而不是采用间苯二甲酸、对苯二甲酸或其混合物。
活性聚酯中间体可以是二羟基封端的或酰卤封端的,取决于反应条件。例如,可以通过使用过量的二羟基化合物来形成羟基封端的聚酯低聚体。可以通过使用过量的酰氯来形成酰卤封端的聚酯低聚体。可分离或不分离活性聚酯中间体。为了制造方便,不分离包含活性聚酯中间体的反应混合物,而是使之直接与碳酸酯前体相接触,所述碳酸酯前体例如,羰基卤诸如羰基溴或羰基氯,或者卤代甲酸酯诸如二元酚的双卤代甲酸酯(例如二酚A、对苯二酚等的双氯甲酸酯)。也可以使用包含至少一种前述类型的碳酸酯前体的组合。
在式HO-R1-OH的化合物的存在下进行所述的接触,以提供式(1)的碳酸酯单元。在一实施方案中,使用相同的二羟基化合物来同时提供式(8)中的D部分和式(1)中的R1部分。作为选择,使用的二羟基化合物与用于供给式(8)中的D部分的二羟基化合物不同。
在所述共聚物中碳酸酯单元对酯单元的摩尔比可宽广地变化,取决于碳酸酯单元和酯单元的特性,及所期望的共聚物性质。可通过调节起始原料和反应条件可调节碳酸酯单元对酯单元的比为1∶99~99∶1,具体地10∶90~90∶10,更具体地20∶80~80∶20,30∶70~70∶30,40∶60~60∶40,或者50∶50到任意一个前述端点。
可通过改变在起始混合物中的二醇对BHPD的比及反应条件来调节在所述共聚物中的式(7)的酯单元(源自芳族二醇的那些,即HO-D-OH)对式(9)的酯单元(源自高Tg单体的那些)的摩尔比。将式(7)的酯单元对式(9)的酯单元的摩尔比调节至0.1∶99.9~99.9∶0.1,取决于T基团,R1基团,及期望的共 聚物目标性质。在各种实施方案中,式(7)的酯单元对式(9)的酯单元的摩尔比为1∶99 to 99∶1,10∶90~90∶10,20∶80~80∶20,30∶70~70∶30,40∶60~60∶40或者50∶50到任意一个前述端点。
可通过控制起始原料和反应条件而改变的共聚物的另一特征是聚酯嵌段和聚碳酸酯嵌段的相对长度。例如,可按需要地制备具有相对较短的聚酯嵌段和相对较长的聚碳酸酯嵌段的共聚物;具有近似等长的聚酯嵌段和聚碳酸酯嵌段的共聚物;或者具有相对较长的聚酯嵌段和相对较短的聚碳酸酯嵌段的共聚物。较窄或较宽的嵌段长度分布对聚酯嵌段或者聚碳酸酯嵌段,或者两者也是可取的。例如,具有窄分布的较短聚酯嵌段和较窄或较宽分布的较长聚碳酸酯嵌段的共聚物,可导致更透明的聚合物。
本领域的技术人员会容易地认识到:在包含高Tg单体的混合物的界面反应过程中,一定量的高Tg单体可作为碳酸酯单元而并入所述共聚物中。可通过改变用于其它共聚物单元的单体类型和反应条件而调节这样的并入的相对程度。在一实施方案中,在所述共聚物中源自BHPD的碳酸酯单元数量小于碳酸酯单元的总数的50%,具体地小于40%,更具体地小于30%,还更具体地小于20%,甚至更具体地小于10%,以至于低至碳酸酯单元的总数的1%。
所述共聚碳酸酯-聚酯具有大量适宜的性质,包括高Tg、高热变形温度、良好的抗冲击性、热稳定性、无色和/或抗发黄性。
选择与共聚碳酸酯-聚酯一起使用的其它聚合物和/或添加剂的数量和类型以提供给所述共聚碳酸酯-聚酯所期望的性质而基本上不有害于特定的用途所要求的其它性质。本领域的普通技术人员无需大量的实验就可基于组合物所期望的性质和添加剂的已知性质进行这样的选择。例如,使用某些聚合物和/或添加剂可受到用于共聚碳酸酯-聚酯的加工条件的限制。在下述的一实施方案中,通过溶液流延制得包含共聚碳酸酯-聚酯的薄膜。优选其它聚合物和/或添加剂(例如,抗冲改性剂,UV稳定剂等)也溶于用于流延薄膜的溶液。与共聚碳酸酯-聚酯一起使用的其它聚合物和/或添加剂的数量和类型也可受到目标用途的限制。例如,当期望透明的薄膜时,可能不能用某些抗冲改性剂、填料、着色剂或防滴剂。
本文所述的共聚碳酸酯-聚酯可结合其它聚合物而使用,所述其它聚合物包括其它均聚碳酸酯,含不同R1基团的聚碳酸酯共聚物,和/或含聚碳酸 酯单元和其它聚合物单元(如酯单元或二有机硅氧烷单元)的共聚物。本文所用的“组合”包括共混物、混合物及合金等。所述共聚碳酸酯还可与其它聚合物结合使用,例如聚酯如聚芳酯,聚缩醛,聚苯乙烯,聚酰胺,聚酰胺酰亚胺,聚酰亚胺,聚醚酰亚胺,聚砜如聚芳基砜和聚醚砜,聚磺酸酯,聚磺酰胺聚硫醚如聚苯硫醚,聚硫酯,聚四氟乙烯,聚醚酮,聚醚醚酮,聚醚酮酮,聚乙烯醚,聚乙烯硫醚,聚乙烯,聚乙烯酮,聚乙烯基卤代醇如聚氯乙烯,聚乙烯基睛,聚乙烯酯,或者包括至少一种前述聚合物的组合。
所述共聚碳酸酯-聚酯还可与抗冲改性剂组份结合以增加抗冲击性。这些抗冲改性剂包括弹性体改性的接枝共聚物,该弹性体改性的接枝共聚物包含:(i)弹性体(即橡胶状)聚合物基质,其Tg小于约10℃,更具体地小于约-10℃,或者更具体地约-40℃至-80℃,及(ii)接枝至弹性体聚合物基质上的刚性聚合物上层。已知的是,可这样制备弹性体改性的接枝共聚物:首先供给弹性体聚合物,再在该弹性体的存在下聚合刚性相的成分单体以获得接枝共聚物。接枝可以是以接枝支链或以壳的形式附着于弹性体核上。该壳可以只是物理上包封该核,或者该壳部分地或基本上完全地接枝至该核上。
用作弹性体相的合适物质包括,例如,共轭二烯橡胶;共轭二烯与小于约50wt%的可共聚单体的共聚物;烯烃橡胶如乙烯丙烯共聚物(EPR)或者乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM);乙烯醋酸乙烯酯橡胶;硅橡胶;弹性体(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯;(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯与丁二烯和/或苯乙烯的弹性体共聚物;或包含至少一种前述弹性体的组合。
式(10)为适用于制备所述弹性体相的共轭二烯单体
式中每个Xb独立地为氢、C1-C5烷基等。可用的共轭二烯单体的实例为丁二烯,异戊二烯,1,3-庚二烯,甲基-1,3-戊二烯,2,3-二甲基-1,3-丁二烯,2-乙基-1,3-戊二烯;1,3-和2,4-己二烯等,以及包含至少一种前述共轭二烯单体的混合物。具体的共轭二烯均聚物包括聚丁二烯和聚异戊二烯。
也可使用共轭二烯橡胶的共聚物,例如通过共轭二烯和一种或多种可与之共聚合的单体的含水自由基乳液聚合制备的那些共聚物。适用于与共轭二烯共聚合的单体包括含有稠合芳环结构的单乙烯基芳族单体,如乙烯基萘、乙烯基蒽等,或者式(11)的单体
式中每一个Xc独立地是氢、C1-C12烷基、C3-C12环烷基、C6-C12芳基、C7-C12芳烷基、C7-C12烷芳基、C1-C12烷氧基、C3-C12环烷氧基、C6-C12芳氧基、氯、溴或羟基,以及R是氢、C1-C5烷基、溴或氯。可用的合适的单乙烯基芳族单体的实例包括苯乙烯、3-甲基苯乙烯、3,5-二乙基苯乙烯、4-正丙基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-甲基乙烯基甲苯、α-氯苯乙烯、α-溴苯乙烯、二氯苯乙烯、二溴苯乙烯、四氯苯乙烯,以及包含至少一种前述化合物的组合。苯乙烯和/或α-甲基苯乙烯可用作与共轭二烯单体共聚的单体。
可以与共轭二烯共聚的其它单体是单乙烯基单体,如衣康酸、丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、马来酸酐,马来酰亚胺,N-烷基-、芳基-或卤代芳基-取代的马来酰亚胺、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯以及通式(10)的单体:
其中R是氢、C1-C5烷基、溴或氯,及Xc是氰基、C1-C12烷氧基羰基、C1-C12芳氧基羰基、羟基羰基等。式(12)单体的实例包括丙烯腈、乙基丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、β-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈、丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等,以及包含至少一种前述单体的组合。诸如丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯等的单体通常用作与共轭二烯单体可共聚的单体。也可使用前述的单乙烯基单体和单乙烯基芳族单体的混合物。
适用于用作所述弹性体相的合适(甲基)丙烯酸酯单体可以是,(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯、特别是丙烯酸C4-6烷基酯的经交联的微粒乳液均聚物或共聚物,所述单体例如丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸2-乙基己酯等,以及包含至少一种上述单体的组合。可以任选地使该(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯单体在与至多15wt%的式(8)、(9)或(10)共聚单体的混合物中进行聚合。示例性的共聚单体包括但不限于丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸 苯乙酯、N-环己基丙烯酰胺、乙烯甲基醚或丙烯腈和包含至少一种上述共聚单体的混合物。任选地,可存在至多5wt%的多官能交联共聚单体,例如二乙烯基苯、亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯如乙二醇二丙烯酸酯(glycolbisacrylate)、亚烷基三醇三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、二丙烯酰胺、氰尿酸三烯丙基酯、异氰尿酸三烯丙基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、马来酸二烯丙基酯、富马酸二烯丙基酯、己二酸二烯丙基酯、柠檬酸三烯丙基酯、磷酸三烯丙基酯等,以及包含至少一种前述交联剂的组合。
可以利用连续、半间歇或间歇工艺,由本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合或组合方法如本体-悬浮、乳液-本体、本体-溶液或其它工艺而聚合弹性体相。弹性体基质的粒度不是关键。例如,基于乳液聚合的橡胶胶乳的平均粒度可以是约0.001~25微米,具体地约0.01~15微米,甚至更具体地约0.1~8微米。本体聚合的橡胶基质的粒度可以是约0.5~10微米、具体地约0.6~1.5微米。粒度可以通过简单的光透射法或毛细管流体动力学色谱法(CHDF)来测定。弹性体相可以是微粒的、中度交联的共轭丁二烯或丙烯酸C4-6烷基酯橡胶,且优选具有大于70%的凝胶含量。丁二烯与苯乙烯和/或丙烯酸C4-6烷基酯橡胶的混合物也是合适的。
弹性体相可以占总接枝共聚物的约5~95wt%,更具体地约20~90wt%,甚至更具体地为弹性体改性的接枝共聚物的约40~85wt%,余量是刚性接枝相。
弹性体改性的接枝共聚物的刚性相可以由包含单乙烯基芳族单体和任选的一种或多种共聚单体的混合物在一种或多种弹性聚合物基质存在下的接枝聚合形成。上述式(11)的单乙烯基芳族单体可以用于刚性接枝相中,包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、卤代苯乙烯如二溴苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、丁基苯乙烯、对羟基苯乙烯、甲氧基苯乙烯等,或者包含至少一种前述单乙烯基芳族单体的组合。合适的共聚单体包括例如上述的单乙烯基单体和/或通式(12)的单体。在一实施方案中,R是氢或C1-C2烷基,Xc是氰基或C1-C12烷氧羰基。适合用于刚性相的共聚单体的具体实例包括丙烯腈、乙基丙烯腈、甲基丙烯腈、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯等,以及包含至少一种前述共聚单体的组合。
刚性接枝相中单乙烯基芳族单体和共聚单体的相对比例可以根据弹性体基质的类型、单乙烯基芳族单体的类型、共聚单体的类型和抗冲改性剂所 需要的性质而宽范围地改变。刚性相一般可包含至多1 00 wt%的单乙烯基芳族单体、具体地约30~100wt%、更具体地约50~90wt%的单乙烯基芳族单体,余量为共聚单体。
根据存在的弹性体改性聚合物的量,单独的基质或未接枝的刚性聚合物或共聚物的连续相可以与弹性体改性的接枝共聚物一起同时获得。通常,这样的抗冲改性剂包含基于该抗冲改性剂总重量约40~95wt%的弹性体改性的接枝共聚物和约5~65wt%的接枝(共)聚合物。在另一实施方案中,这样的抗冲改性剂包含基于该抗冲改性剂总重量约50~85wt%、更具体地约75~85wt%的橡胶改性的接枝共聚物和约15~50wt%、更具体地约15~25wt%的接枝(共)聚合物。
另一类具体的弹性体改性的抗冲改性剂包含来自下述的结构单元:至少一种硅橡胶单体,具有式H2C=C(Rd)C(O)OCH2CH2Re的支化丙烯酸酯橡胶单体,其中Rd是氢或C1-C8直链或支链烷基和Re是支链C3-C16烷基;第一接枝连接单体;含有可聚合链烯基的有机物质;及第二接枝连接单体。硅橡胶单体例如可以包括单独或组合的环状硅氧烷、四烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷、(丙烯酰氧基)烷氧基硅烷,(巯基烷基)烷氧基硅烷、乙烯基烷氧基硅烷或烯丙基烷氧基硅烷,例如十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、三甲基三苯基环三硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和/或四乙氧基硅烷。
示例性的支化丙烯酸酯橡胶单体包括单独或组合的丙烯酸异辛酯、丙烯酸6-甲基辛基酯、丙烯酸7-甲基辛基酯、丙烯酸6-甲基庚基酯等。例如含有可聚合链烯基的有机物质可以是单独或组合的式(11)或(12)的单体,例如单独或组合的苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈或未支化的(甲基)丙烯酸酯,诸如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯等。
至少一种第一接枝连接单体可以是单独或组合的(丙烯酰氧基)烷氧基硅烷、(巯基烷基)烷氧基硅烷、乙烯基烷氧基硅烷或烯丙基烷氧基硅烷,例如(γ-甲基丙烯酰氧丙基)(二甲氧基)甲基硅烷和/或(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷。至少一种第二接枝连接单体是具有至少一个烯丙基的多烯键式不饱和化合物,如单独或组合的甲基丙烯酸烯丙基酯、氰尿酸三烯丙基酯或异氰尿酸三烯丙基酯。
有机硅-丙烯酸酯抗冲改性剂组合物可以通过乳液聚合制备,其中例如在表面活性剂如十二烷基苯磺酸存在下,使至少一种硅橡胶单体与至少一种第一接枝连接单体在约30℃~110℃下反应,以形成硅橡胶胶乳。作为选择,环状硅氧烷如环八甲基四硅氧烷和四乙氧基原硅酸酯可以与第一接枝连接单体如(γ-甲基丙烯酰氧丙基)甲基二甲氧基硅烷反应,以提供平均粒度为约100纳米~约2微米的硅橡胶。然后,在生成自由基的聚合催化剂如过氧化苯甲酰存在下,任选地在交联单体如甲基丙烯酸烯丙基酯存在下,使至少一种支化的丙烯酸酯橡胶单体与硅橡胶颗粒聚合。接着,使该胶乳与含有可聚合链烯基的有机物质和第二接枝连接单体反应。该接枝有机硅-丙烯酸酯橡胶混合物的胶乳颗粒可以通过凝结(用凝结剂处理)而从水相中分离,并干燥成细粉,生产出有机硅-丙烯酸酯橡胶抗冲改性剂组合物。该方法通常可用于生产粒度为约100纳米~约2微米的有机硅-丙烯酸酯抗冲改性剂。
用于形成前述的弹性体改性的接枝共聚物的方法包括利用连续、半间歇或间歇工艺的本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合和溶液聚合或组合方法如本体-悬浮、乳液-本体、本体-溶液或其它工艺。
在一实施方案中,通过乳液聚合工艺制备前述类型的抗冲改性剂,所述的乳液聚合工艺不含碱性物质如C6-30脂肪酸的碱金属盐,例如硬脂酸钠,硬脂酸锂,油酸钠,油酸钾等;碱金属碳酸盐;胺如十二烷基二甲基胺,十二烷胺等;及胺的铵盐。这些物质通常用作乳液聚合中的表面活性剂,及可催化聚碳酸酯的酯交换和/或降解。而可以是使用离子型的硫酸盐、磺酸盐或磷酸盐表面活性剂来制备所述抗冲改性剂,具体是该抗冲改性剂的弹性体基质部分。合适的表明活性剂包括,例如,C1-22烷基或C7-25烷基芳基磺酸盐,C1-22烷基或C7-25烷基芳基硫酸盐,C1-22烷基或C7-25烷基芳基磷酸盐,取代的硅酸盐,及它们的混合物。具体的表面活性剂为C6-16烷基磺酸盐,具体为C8-12烷基磺酸盐。这种乳液聚合工艺已描述和公开于诸如Rohm&Haas和General Electric Company等公司的多种专利和文献中。在实践中,可使用任意的上述抗冲改性剂,只要它不含有脂肪酸的碱金属盐,碱金属碳酸盐和其它碱性物质。
此类型的具体抗冲改性剂为MBS抗冲改性剂,其中使用上述磺酸盐、硫酸盐或磷酸盐作为表面活性剂来制备丁二烯基质。还优选该抗冲改性剂的pH为约3~8,具体为约4~7。
通常可将多种添加剂并入共聚物树脂组合物中,附带条件是优选这些添加剂从而不显著地给共聚碳酸酯-聚酯的期望性质带来不利的影响。可使用添加剂的混合物。可在混合用于制备组合物的成分的过程中的合适时间混合这些添加剂。
适宜的填料或增强剂包括,例如,硅酸盐和二氧化硅粉末如硅酸铝(莫来石),合成硅酸钙,硅酸锆,熔凝硅石,结晶二氧化硅石墨,天然硅砂等;硼粉如硼-氮化物粉,硼-硅酸盐粉等;氧化物如TiO2,氧化铝,氧化镁等;硫酸钙(其无水物、二水合物或三水合物);碳酸钙如白垩,石灰石,大理石,合成的沉淀碳酸钙等;滑石,包括纤维状、模块状(modular)、针状、层状滑石等;硅灰石;表面处理的硅灰石;玻璃球如中空和实心玻璃球,硅酸盐球,煤胞,铝硅酸盐(铠装球(armosphere))等;高岭土,包括硬质高岭土,软质高岭土,煅烧高岭土,含本领域中已知的各种涂层以促进与聚合物基质树脂的相容性的高岭土等;单晶纤维或“晶须”如碳化硅,氧化铝,碳化硼,铁,镍,铜等;纤维(包括连续纤维和切短纤维)如石棉,碳纤维,玻璃纤维如E、A、C、ECR、R、S、D或NE玻璃等;硫化物如硫化钼,硫化锌等;钡化合物如钛酸钡,钡铁氧体,硫酸钡,重晶石等;金属和金属氧化物如颗粒或纤维状的铝,青铜,锌,铜和镍等;薄片状填料如玻璃薄片,薄片状碳化硅,二硼化铝,铝薄片,钢薄片等;纤维状填料,例如短无机纤维,如那些来源于包含硅酸铝、氧化铝、氧化镁和半水合硫酸钙中至少一种的混合物的短无机纤维等;天然填料和增强体,例如通过粉碎木材而得到的木粉,纤维状制品如纤维素、棉花、剑麻、黄麻、淀粉、软木粉、木质素、花生壳、玉米、稻粒外壳等;有机填料,如聚四氟乙烯;补强性有机纤维状填料,其是由能够形成纤维的有机聚合物如聚醚酮、聚酰亚胺、聚苯并噁唑、聚苯硫醚、聚酯、聚乙烯、芳族聚酰胺、芳族聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、丙烯酸类树脂、聚乙烯醇等形成的;以及其它填料和增强剂,如云母,粘土,长石,烟道尘,惰性硅酸盐微球(fillite),石英,石英岩,珍珠岩,硅土(Tripoli),硅藻土,炭黑等,或者包含至少一种前述填料或增强剂的组合。
填料和增强剂可涂有金属材料层以增强传导性,也可以用硅烷进行表面处理以提高对聚合物基质树脂的粘附性和分散性。另外,补强性填料可以单丝或复丝纤维的形式提供,并且可以单独使用或者与其它类型的纤维组合使用,例如,可以通过共纺或皮芯法、并排法(side-by-side)、桔型(orange-type) 或基质和原纤维构建法,也可以通过本领域的技术人员已知的其它纤维制造方法组合使用。适宜的共纺结构包括,例如,玻璃纤维-碳纤维,碳纤维-芳族聚酰亚胺(芳族聚酰胺)纤维,及芳族聚酰亚胺纤维-玻璃纤维等。纤维状填料可以下列形式提供,例如,粗纱,纺织的纤维状增强体如0~90度织物等;无纺的纤维状增强体如连续原丝薄毡,切短原丝薄毡,薄纱,纸张和毛毡等形式;或者三维的增强体如编织物形式。填料的用量通常为约1至约500重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
合适的抗氧剂添加剂包括,例如,有机亚磷酸酯如亚磷酸三(壬基苯酯),亚磷酸三(2,4-二-叔丁基苯酯),二(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯,双十八烷基季戊四醇二亚磷酸酯等;烷基化的一元酚或多元酚;多元酚与二烯的烷基化反应产物,如四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷等;对甲苯酚或二环戊二烯的丁基化反应产物;烷基化氢醌;羟基化硫代二苯醚;亚烷基双酚;苄基化合物;β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸与一元醇或多元醇的酯;β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)-丙酸与一元醇或多元醇的酯;硫代烷基或硫代芳基化合物的酯如双十八烷基硫代丙酸酯,双十二烷基硫代丙酸酯,双十三烷基硫代二丙酸酯,十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯,季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯等;β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸的酰胺等,或者包含至少一种前述的抗氧剂的组合。抗氧剂的用量通常为约1~10重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
合适的热稳定剂添加剂包括,例如,有机亚磷酸酯如亚磷酸三苯酯,亚磷酸三(2,6-二甲基苯基)酯,亚磷酸三(混合的一和二壬基苯)酯等;膦酸酯如苯基膦酸二甲酯等;芳族膦如三苯基膦等;或者包含至少一种前述热稳定剂的组合。热稳定剂的用量通常为约1~10重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
还可使用光稳定剂和/或紫外(UV)吸收添加剂。合适的光稳定剂添加剂包括,例如,苯并三唑如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑,2-(2-羟基-5-叔辛苯基)-苯并三唑和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等,或者包含至少一种前述的光稳定剂组合。光稳定剂的用量通常为约1~10重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
合适的UV吸收添加剂包括例如,羟基二苯甲酮类;羟基苯并三唑类; 羟基苯并三嗪类;氰基丙烯酸酯类;草酰苯胺类;苯并噁嗪酮类;2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚(CYASORBTM 5411);2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(CYASORBTM 531);2-[4,6-二(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚(CYASORBTM 1164);2,2′-(1,4-亚苯基)二(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮)(CYASORBTMUV-3638);1,3-二[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]-2,2-二[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]甲基]丙烷(UVINULTM 3030);2,2′-(1,4-亚苯基)二(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮);1,3-二[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]-2,2-二[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]甲基]丙烷;以及纳米大小的无机材料,如氧化钛、氧化铈和氧化锌,粒度全都小于约100纳米;等等,或者包含至少一种前述的UV吸收剂的组合。UV吸收剂的用量通常为约1~10重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
还可以使用增塑剂、润滑剂和/或脱模剂等添加剂。这些类型的材料之间有相当大的重叠,这些材料包括例如邻苯二甲酸酯,如二辛基-4,5-环氧-六氢邻苯二甲酸酯;三(辛氧羰基乙基)异氰脲酸酯;三硬脂酸甘油酯;二或多官能芳族磷酸酯,如间苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)、氢醌的二(二苯基)磷酸酯和双酚-A的二(二苯基)磷酸酯;聚α-烯烃;环氧化大豆油;有机硅,包括硅油;酯,例如脂肪酸酯如烷基硬脂基酯,如硬脂酸甲酯;硬脂酸硬脂基酯、季戊四醇四硬脂酸酯等;包含聚乙二醇聚合物、聚丙二醇聚合物及其共聚物的亲水和亲油非离子型表面活性剂与硬脂酸甲酯的混合物,例如在合适溶剂中的聚乙二醇-聚丙二醇共聚物和硬脂酸甲酯的混合物;蜡,如蜂蜡、褐煤蜡、石蜡等。这些物质的用量通常为约1~25重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
术语“抗静电剂”是指可以处理到聚合物树脂中和/或喷在材料或制品上以提高传导性和整体物理性能的单体类材料、低聚类材料或聚合类材料。单体类抗静电剂的实例包括单硬脂酸甘油酯,二硬脂酸甘油酯,三硬脂酸甘油酯,乙氧基化的胺类,伯、仲和叔胺,乙氧基化的醇类,烷基硫酸酯,烷基芳基硫酸酯,烷基磷酸酯,烷基胺硫酸酯,烷基磺酸盐如硬脂基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等,季铵盐,季铵树脂,咪唑啉衍生物,山梨糖醇酐酯,乙醇酰胺,甜菜碱等,或者包含至少一种前述单体类抗静电剂的组合。
示例性的聚合类抗静电剂包括某些聚酰胺酯,聚醚-聚酰胺(聚醚酰胺)嵌段共聚物,聚醚酯酰胺嵌段共聚物,聚醚酯,或者聚氨酯,它们各自包含 聚环氧烷烃单元,其可以为聚亚烷基二醇部分,例如,聚乙二醇,聚丙二醇,及聚四亚甲基二醇等。这种聚合类抗静电剂可从商业上得到,例如,Pelestat
TM 6321(Sanyo),Pebax
TM MH1657(Atofina),及Irgastat
TM P18和P22(Ciba-Geigy)。其它可以用作抗静电剂的聚合材料为本征导电的聚合物,如聚苯胺(商业上可以
EB得自Panipol),聚吡咯和聚噻吩(商业上可得自Bayer),它们在熔融加工后在高温时保留其一定的本征导电性。在一实施方案中,可以将碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管、炭黑或者它们的任意组合用于包含化学抗静电剂的聚合物树脂中,使组合物是静电耗散的。抗静电剂的用量通常为约1~25重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
还可以存在着色剂,如颜料和/或染料添加剂。合适的颜料包括例如无机颜料,如金属氧化物和混合的金属氧化物如氧化锌、二氧化钛、氧化铁等;硫化物,如硫化锌等;铝酸盐;磺基硅酸盐硫酸钠、铬酸盐等;炭黑;铁酸锌;群青蓝;颜料棕24;颜料红101;颜料黄119;有机颜料,如偶氮、重氮、喹吖酮、苝、萘四羧酸、黄烷士酮、异吲哚啉酮、四氯异吲哚啉酮、蒽醌、蒽嵌蒽二酮、二噁嗪、酞菁和偶氮色淀;颜料蓝60、颜料红122、颜料红149、颜料红177、颜料红179、颜料红202、颜料紫29、颜料蓝15、颜料绿7、颜料黄147和颜料黄150,或者包含至少一种前述颜料的组合。颜料的用量通常为约1~25重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
合适的染料通常是有机材料,包括例如香豆素染料如香豆素460(蓝)、香豆素6(绿),尼罗红等;镧系复合物;烃和取代的烃染料;多环芳烃染料;闪烁染料,如噁唑或噁二唑染料;芳基或杂芳基取代的聚(C2-8)烯烃染料;羰花青染料;阴丹士酮染料;酞菁染料;噁嗪染料;喹诺酮(carbostyryl)染料;萘四羧酸染料;卟啉染料;二(苯乙烯基)联苯染料;吖啶染料;蒽醌染料;花青染料;次甲基染料;芳基甲烷染料;偶氮染料;靛类染料、硫代靛类染料、重氮鎓染料;硝基染料;醌亚胺染料;氨基酮染料;四唑鎓染料;噻唑染料;苝染料;苝酮(perinone)染料;二-苯并噁唑基噻吩(BBOT);三芳基甲烷染料;呫吨染料;噻吨染料;萘二甲酰亚胺染料;内酯染料;荧光团,如抗斯托克司频移染料,其吸收近红外波长并发射可见波长,等;发光染料,如7-氨基-4-甲基香豆素;3-(2′-苯并噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素;2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑;2,5-二(4-联苯基)-噁唑;2,2′-二甲基-对-四联苯;2,2-二甲基-对-三联苯;3,5,3″″,5″″-四叔丁基-对-五联苯;2,5-二苯基 呋喃;2,5-二苯基噁唑;4,4′-二苯基茋;4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃;1,1′-二乙基-2,2′-羰花青碘化物;3,3′-二乙基-4,4′,5,5′-二苯并硫三碳菁(benzothiatricarbocyanine)碘化物;7-二甲基氨基-1-甲基-4-甲氧基-8-氮杂喹诺酮-2;7-二甲基氨基-4-甲基喹诺酮-2;2-(4-(4-二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-3-乙基苯并噻唑鎓高氯酸盐;3-二乙基氨基-7-二乙基亚氨基吩噁嗪酮鎓高氯酸盐;2-(1-萘基)-5-苯基噁唑;2,2′-对-亚苯基-二(5-苯基噁唑);若丹明700;若丹明800;芘;1,2-苯并菲(chrysene);红荧烯;晕苯等,或者包含至少一种前述染料的组合。染料用量通常为约1~25重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
在需要泡沫的情况下,合适的发泡剂包括:例如,低沸点卤代烃及那些产生二氧化碳的发泡剂;在室温时是固态且当加热至高于它们的分解温度时产生气体如氮气、二氧化碳、或氨气的发泡剂,诸如偶氮二酰胺,偶氮二酰胺的金属盐,4,4′-氧双(苯磺酰肼),碳酸氢钠,碳酸铵等,或者包含至少一种前述发泡剂的组合。发泡剂的用量通常为约1~50重量份,按100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂计。
可添加的适宜的阻燃剂可以是含磷、溴和/或氯的有机化合物。由于法规上的原因,在某些应用中可以优选非溴化和非氯化的含磷阻燃剂,例如有机磷酸酯和含磷-氮键的有机化合物。
一类示例性的有机磷酸酯是式(GO)3P=O的芳族磷酸酯,其中每个G独立地为烷基、环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基,条件是至少一个G为芳基基团。两个G基团可以结合在一起得到环状基团,例如,Axelrod在美国专利4154775中所描述的二磷酸二苯基季戊四醇酯。其它适宜的芳族磷酸酯可以为,例如,磷酸苯基二(十二烷基)酯,磷酸苯基二(新戊基)酯,磷酸苯基二(3,5,5′-三甲基己基)酯,磷酸乙基二苯基酯,磷酸2-乙基己基二(对-甲苯基)酯,磷酸二(2-乙基己基)对-甲苯基酯,磷酸三甲苯基酯,磷酸二(2-乙基己基)苯基酯,磷酸三(壬基苯基)酯,磷酸二(十二烷基)对-甲苯基酯,磷酸二丁基苯基酯,磷酸2-氯乙基二苯基酯,磷酸对-甲苯基二(2,5,5′-三甲基己基)酯,磷酸2-乙基己基二苯基酯,等等。具体的芳族磷酸酯是每个G均为芳基的磷酸酯,例如,磷酸三苯酯,磷酸三甲苯酯,异丙基化的磷酸三苯酯等。
也可以使用二-或多-官能的芳族含磷化合物,例如,下式所示的化合物:
其中每个G1独立地为具有1~约30个碳原子的烃基;每个G2独立地为具有1~约30个碳原子的烃基或烃氧基;每个X独立地为溴或氯;m为0~4;及n为1~30。适宜的二-或多-官能的芳族含磷化合物包括二磷酸间苯二酚四苯酯(RDP),氢醌的二(二苯基)磷酸酯和双酚A的二(二苯基)磷酸酯,以及它们的低聚和聚合的对应物(counterpart)等。
适宜的含磷-氮键的阻燃剂化合物的实例包括氯化膦腈、磷酯酰胺、磷酸酰胺、膦酸酰胺、次膦酸酰胺及三(氮杂环丙烷基)氧化膦。若存在,含磷阻燃剂用量通常为约1~20重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
也可以使用卤化的材料作为阻燃剂,例如下面式(13)的卤化化合物和树脂:
其中R为烷撑、烷叉或环脂族的连接基团,例如,亚甲基,乙撑,丙撑,异丙撑,异丙叉,丁撑,异丁撑,戊撑,环己撑,环戊叉等;或者氧醚,羰基,胺,或者含硫的连接基如硫醚、亚砜、砜等。R也可以由两个或多个连接有诸如芳族、氨基、醚、羰基、硫醚、亚砜、砜等基团的烷撑或烷叉连接基构成。
式(13)中的Ar和Ar′各自独立为单碳环或多碳环的芳基如亚苯基,亚联苯基,亚三联苯基,亚萘基等。
Y为有机、无机或有机金属基团,例如,(1)卤素如氯、溴、碘、氟;或者(2)通式OE的醚基团,其中E为类似于X的一价烃基;或者(3)R所示类型的一价烃基;或者(4)其它取代基如硝基、氰基等,该取代基基本上是惰性 的,条件是每个芳核存在至少一个且优选两个卤原子。
如果存在,每个X独立为一价烃基,例如,烷基如甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,癸基等;芳基如苯基,萘基,联苯基,二甲苯基,甲苯基等;芳烷基如苄基,乙基苯基等;脂环族基团如环戊基,环己基等。该一价烃基本身可包含惰性取代基。
每个d独立地为1至最大相当于构成Ar或Ar′的芳环上可取代的氢的数目。每个e独立地为0至最大相当于R上可取代的氢的数目。a、b和c各自独立地为包括0的整数。当b不为0时,a或c均不可以为0。否则,a或c但不是二者可以为0。如果b为0,则芳族基团通过直接的碳-碳键结合。
芳族基团Ar和Ar′上的羟基和Y取代基可以在芳环上的邻、间或对位变化,各基团可以相互处于任何可能的几何关系。
在上式范围内所包含的双酚中,下面是代表性的:2,2-二(3,5-二氯苯基)-丙烷;二(2-氯苯基)-甲烷;二(2,6-二溴苯基)-甲烷;1,1-二(4-碘苯基)-乙烷;1,2-二(2,6-二氯苯基)-乙烷;1,1-二(2-氯-4-碘苯基)乙烷;1,1-二(2-氯-4-甲基苯基)-乙烷;1,1-二(3,5-二氯苯基)-乙烷;2,2-二(3-苯基-4-溴苯基)-乙烷;2,6-二(4,6-二氯萘基)-丙烷;2,2-二(2,6-二氯苯基)-戊烷;2,2-二(3,5-二溴苯基)-己烷;二(4-氯苯基)-苯基-甲烷;二(3,5-二氯苯基)-环己基甲烷;二(3-硝基-4-溴苯基)-甲烷;二(4-羟基-2,6-二氯-3-甲氧基苯基)-甲烷;2,2-二(3,5-二氯-4-羟基苯基)-丙烷;及2,2-二(3-溴-4-羟基苯基)-丙烷。上面结构式范围内还包括的是:1,3-二氯苯,1,4-二溴苯,1,3-二氯-4-羟基苯,及联苯如2,2′-二氯联苯,多溴化的1,4-二苯氧基苯,2,4′-二溴联苯,及2,4′-二氯联苯,以及十溴二苯醚等。
还可以使用低聚和聚合的卤化芳族化合物,如双酚A和四溴双酚A与碳酸酯前体如光气的共聚碳酸酯。也可以与阻燃剂一起使用金属协同剂如氧化锑。当存在时,含卤素的阻燃剂的用量通常为约1~25重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
作为选择,所述组合物可以基本上不含氯和溴。本文所用的“基本上不含氯和溴”是指所产生的材料没有有意加入的氯或溴,或者含氯或含溴的材料。然而可以理解的是在处理多种产品的设备中会存在一定量的交叉污染,导致溴和/或氯水平通常在百万重量分之若干份的等级。在这一理解下可以容易地认识到基本上不含溴和氯可以定义为具有小于或等于约每百万重量分 之100(ppm),小于或等于约75ppm或小于或等于50ppm的溴和/或氯含量。当该定义应用于阻燃剂时,它以该阻燃剂的总重量为基准。当该定义应用于所述热塑性组合物时,它以共聚碳酸酯-聚酯树脂和阻燃剂的总重量为基准。
也可以使用无机阻燃剂,例如,C2-16烷基磺酸盐如全氟丁烷磺酸钾(Rimar盐),全氟辛烷磺酸钾,全氟己烷磺酸四乙基铵,及二苯砜磺酸钾等;通过反应形成的盐,例如碱金属或碱土金属(如锂、钠、钾、镁、钙和钡盐)与无机酸复盐,例如含氧阴离子如碳酸的碱金属和碱土金属盐如Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3和BaCO3,或者氟阴离子络合物如Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6和/或Na3AlF6等。当存在时,无机阻燃剂盐的用量通常为约1~20重量份,基于100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
另一类有用的阻燃剂为具有包含式(14)的重复结构单元的聚二有机硅氧烷嵌段的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物
其中R11每次出现时可以相同或不同,且是C1-13一价有机基团。例如,R11可以是C1-C13烷基、C1-C13烷氧基、C2-C13链烯基、C2-C13链烯基氧基团、C3-C6环烷基、C3-C6环烷氧基、C6-C10芳基、C6-C10芳氧基、C7-C13芳烷基、C7-C13芳烷氧基、C7-C13烷芳基或C7-C13烷芳氧基。在同一共聚物中可以使用前述的R11基团的组合。式(6)中的R12为二价的C1-C8脂族基团。式(7)中各个M可以相同或不同,以及可以是卤素、氰基、硝基、C1-C8烷基硫、C1-C8 烷基、C1-C8烷氧基、C2-C8链烯基、C2-C8链烯氧基、C3-C8环烷基、C3-C8 环烷氧基、C6-C10芳基、C6-C10芳氧基、C7-C12芳烷基、C7-C12芳烷氧基、C7-C12烷芳基或C7-C12烷芳氧基,其中各个n独立地是0、1、2、3或4。
选择式(14)的E以提供给所述热塑性组合物有效水平的阻燃作用。因此E的值可宽范围地变化,这取决于热塑性组合物中各个组分的类型和相对用量,包括聚碳酸酯、抗冲改性剂、聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚合物和其它阻燃剂的类型和用量。无需大量实验,本领域的普通技术人员就可利用本文的教导而确定E的合适值。通常,E的平均值可以是2至约1000,具体是约10至约100,更具体是约25至约75。在一实施方案中,E具有约40至约60的平均值,在另一实施方案中,E具有约50的平均值。若E具有较低的值, 如低于约40,使用相对较大量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可能是必要的。相反,若E具有较高值,如大于约40,可能需要使用相对较少量的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物。
在一实施方案中,M独立地为溴或氯,C1-C3烷基如甲基、乙基或丙基,C1-C3烷氧基如甲氧基、乙氧基或丙氧基,或者C6-C7芳基如苯基、氯苯基或甲苯基;R2为二亚甲基、三亚甲基或四亚甲基;R为C1-8烷基,卤代烷基如三氟丙基,氰基烷基,或者芳基如苯基、氯苯基或甲苯基。在另一实施方案中,R为甲基,或者甲基和三氟丙基的混合,或者甲基和苯基的混合。在还另一实施方案中,M为甲氧基,n为1,R2为二价的C1-C3脂族基团,R为甲基。
聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物可以通过相应的二羟基聚硅氧烷与碳酸酯源以及式(3)的二羟基芳族化合物的反应来制备,任选地在如上所述的相转移催化剂存在下进行反应。适宜的条件类似于制造聚碳酸酯中可用的那些条件。作为选择地,熔融状态下,使二羟基单体和碳酸二芳基酯如碳酸二苯酯在上述酯交换催化剂的存在下发生共反应而制备聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物。通常,选择二羟基聚二有机硅氧烷的用量以使共聚物包含相对于聚碳酸酯嵌段的摩尔数约1~60%摩尔的聚二有机硅氧烷嵌段,更常见的是,相对于聚碳酸酯嵌段的摩尔数约3~50%摩尔的聚二有机硅氧烷嵌段。若存在的话,所述共聚物的用量可以是约5~50重量份,更具体地约10~40重量份,基于100份的共聚碳酸酯-聚酯树脂。
也可以在粘结层组合物中使用防滴剂,例如形成原纤或不形成原纤的氟聚合物,如聚四氟乙烯(PTFE)。防滴剂可由如上所述的刚性共聚物如苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)包封。包封于SAN中的PFFE被称为TSAN。包封的氟聚合物可以在氟聚合物存在下,例如在含水分散液中,通过聚合密封聚合物而制得。TSAN较PTFE可提供显著的益处,因为TSAN更易于分散到组合物中。合适的TSAN例如可包含约50wt%PTFE和约50wt%SAN,以包封氟聚合物的总重量为基准。SAN例如可包含约75wt%的苯乙烯和约25wt%的丙烯腈,以共聚物的总重量为基准。作为选择,氟聚合物可以某些方式与另一聚合物如芳族聚碳酸酯树脂或SAN预先混合,以形成用作防滴剂的聚集材料。上述任一种方法可用于生产包封的氟聚合物。防滴剂的通常用量为0.1~5wt%,以100重量份的共聚碳酸酯-聚酯树脂为基准。
辐射稳定剂也可以存在于所述组合物中,特别是γ-辐射稳定剂。适合的γ-辐射稳定剂包括烷撑多元醇,如乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、内消旋-2,3-丁二醇、1,2-戊二醇、2,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,4-己二醇等;脂环族多元醇如1,2-环戊烷二醇、1,2-环己烷二醇等;支链的烷撑多元醇如2,3-二甲基-2,3-丁二醇(频哪醇)等,以及烷氧基取代的环状或无环烷烃。也可以使用不饱和的烯醇,其实例包括4-甲基-4-戊烯-2-醇、3-甲基-戊烯-3-醇、2-甲基-4-戊烯-2-醇、2,4-二甲基-4-戊烯-2-醇和9-癸烯-1-醇,以及具有至少一个羟基取代的叔碳原子的叔醇如2-甲基-2,4-戊二醇(己二醇)、2-苯基-2-丁醇、3-羟基-3-甲基-2-丁酮、2-苯基-2-丁醇等,以及环状叔醇如1-羟基-1-甲基-环己烷。也可使用某些羟甲基芳族化合物,其具有在与芳环中的不饱和碳相连的饱和碳上的羟基取代。该羟基取代的饱和碳可以是羟甲基(-CH2OH)或者它可以是更复杂的烃基的一员如(-CR4HOH)或-CR4 2OH,其中R4是复杂或简单的烃。具体的羟甲基芳族化合物包括二苯基甲醇、1,3-苯二甲醇、苄醇、4-苄氧基苄醇和苄基苄醇。2-甲基-2,4-戊二醇、聚乙二醇、聚丙二醇常用于γ-辐射稳定化。γ-辐射稳定化合物的用量按100重量份共聚碳酸酯-聚酯树脂计通常为0.001~1wt%,更具体地为0.01~0.5wt%。
可通过本领域现有的一般方法制备包含所述共聚碳酸酯树脂和一种或多种前述任选的其它聚合物、任选的填料、任选的添加剂的热塑性组合物,例如,在一实施方案中,以一种处理方法,先将粉末共聚碳酸酯-聚酯树脂和/或其它任选组分混合,在HENSCHEL-
高速混合机中混合。其它低剪切力处理(包括但不限于人工混合)同样可以完成这种混合。然后通过漏斗将该混合物给料于双螺杆挤出机的进料喉。作为选择,一种或多种组分可通过侧填充机于进料喉和/或下游处直接给料于挤出机而混入组合物中。这类添加剂也可以与所需的聚合树脂掺混成原批料(masterbatch),并给料于挤出机中。挤出机通常在高于引起组合物流动所需要的温度下工作。挤出物立即淬火于水槽中并造粒。颗粒可以依据需要为四分之一英寸(6.35mm)长或更短。该颗粒可用于后续的模制、成型或成形。
由此提供有用的有型制品,如注塑、挤出、旋转模塑、吹塑和热成型,形成制品。
还提供了包含所述共聚碳酸酯-聚酯组合物的成型、成型或模塑制品。可以将所述共聚碳酸酯-聚酯组合物通过各种方法如注塑、挤出、旋转模塑、 吹塑和热成型来模塑成有用的成型制品,例如,电脑和商用机器的外壳,诸如监视器外壳;手提式电子设备外壳,诸如手机及电子连接器的外壳;及照明器材、装饰品、家用器具、屋顶、温室、阳光房、游泳池围栅的组件,等等。另外,所述聚碳酸酯组合物可用于诸如汽车仪表前盖(bezel)和反光镜等应用。
现将通过下面的非限定性实施例来进一步说明基于下面组分的共聚碳酸酯-聚酯组合物。
实施例1
将1150克(g)的BHPD(2.92摩尔),1950g的BPA(8.55摩尔),130g的对枯基苯酚(0.61摩尔),25毫升(ml)的70wt%氯化甲基三丁基铵水溶液(0.07摩尔),10g的葡萄糖酸钠,13L的去离子水(DI),及22L二氯甲烷加到装有机械搅拌器、冷凝器和碱性排气洗涤塔的75升(L)反应器中。将50/50wt%熔化的对苯二酰氯/间苯二酰氯(2100g,9.1摩尔)混合物以100克/分钟的速度加至反应器中,同时以足以保持反应pH为9.0的速度加入50wt%的苛性碱溶液。在加完二酰氯之后,在pH9搅拌反应10分钟。然后将光气(300g,3.03摩尔)以100克/分钟的速度加至反应器中,同时加入50wt%的苛性碱溶液以保持pH为9.0。将三乙胺(15毫升(ml),0.1摩尔)溶于1L二氯甲烷,再将其加至反应器中,在pH9搅拌反应5分钟。将另外的200g光气(2.02摩尔)以100克/分钟的速度加至反应器中,同时加入足以保持pH为9.0的50wt%的苛性碱。再用氮气净化反应器10分钟,以除去任何残余的光气。
然后将反应器的内容物转移至另一容器中,离心分离以除去水(盐水)层。用酸水溶液洗涤有机层(包含共聚合物),再用去离子水洗至残余氯离子水平低于2ppm。通过蒸汽沉淀法分离出共聚合物,然后在氮气下干燥。
使用聚碳酸酯标准物通过GPC测得,干燥的树脂粉末具有28808的重均分子量Mw和2.20的多分散指数(PDI)。发现该共聚物具有小于1ppm的三乙胺,0.63ppm的氯离子,0.03ppm的Fe,73ppm的残余BPA,及37ppm的残余BHPD。差示扫描量热法(DSC)显示该共聚物具有219℃的Tg。在330℃采用2.16千克重量,经6分钟,依据ASTM D1238-04测定熔体体积速度(MVR),发现等于1.8。
实施例2
将1200g的BHPD(3.05摩尔),25g的对枯基苯酚(0.21摩尔),25ml的70wt%氯化甲基三丁基铵水溶液(0.07摩尔),10g葡萄糖酸钠,9L去离子水,及14L二氯甲烷加到装有机械搅拌器、冷凝器和碱性排气洗涤塔的75L反应器中。加入50wt%的苛性碱溶液(500g的溶液,6.25摩尔NaOH),同时搅拌反应混合物。将50/50wt%熔化的对苯二酰氯/间苯二酰氯(508g,2.2摩尔)混合物以50克/分钟的速度加至反应器中,同时加入足够的50wt%的苛性碱溶液以保持反应pH大于8.5。在加完二酰氯之后,在pH9搅拌反应10分钟。然后将BPA(1150g,5.04摩尔),对枯基苯酚(75g,0.35摩尔),三乙胺(30ml,0.2摩尔),去离子水(6L),及二氯甲烷(7L)加至反应器中。再将光气(750g,7.57摩尔)以80克/分钟的速度加至反应器中,同时加入50wt%的苛性碱溶液以保持pH为9.0。将另外的100g光气(1.01摩尔)以80克/分钟的速度加至反应器中,同时加入充足的50wt%的苛性碱以保持pH 9.0。再用氮气净化反应器10分钟,以除去任何残余的光气。
然后将反应器内容物转移至另一容器中,离心分离以除去水层。用酸水溶液洗涤有机层(包含共聚合物),再用去离子水洗至残余氯离子水平低于2ppm。通过蒸汽沉淀法分离出共聚合物,然后在氮气下干燥。
使用实施例1的方法测得,干燥的树脂粉末具有28276的重均分子量Mw和2.57的PDI。还发现该共聚物具有小于1ppm的三乙胺,0.77ppm的氯离子,0.03ppm的Fe,72ppm的残余BPA,及25ppm的残余BHPD。该聚合物的DSC显示Tg为205℃。MVR(330℃/2.16kg/6min)=4.0。
实施例3-5和对比例A-B.
比较了如上制备(实施例3-5)的三种共聚碳酸酯-聚酯和具有源自BPA和BHPD的单元的两种共聚碳酸酯(实施例A-B)的性质。制备这样的共聚碳酸酯描述于,例如美国专利5344910和5455310中。该比较列于下表中。
“时间延迟(Time dwell)”是指将样品在规定的温度下保持规定的时间并监测粘度变化的流变学试验。树脂越稳定,其粘度变化越小。
在所示温度下保持30分钟后,通过TGA测定样品的重量损失。
表1
参考表1可看出,共聚碳酸酯-聚酯的Tg比得上高热聚碳酸酯的Tg。
而且,在350℃时的时间延迟表明,共聚碳酸酯-聚酯比相应的聚碳酸酯是更热稳定的。当被置于350℃中30分钟,本发明的物质显示了13~17%的粘度下降,然而对比的聚碳酸酯显示了30%的粘度下降。尽管在380℃时该共聚碳酸酯-聚酯失去粘度(37-43%),但是对比的聚碳酸酯失去如此多的粘度以致不能得到可靠的数值。
在380℃时,对比样品显示4%的重量损失,而所述共聚碳酸酯-聚酯只损失2.1-3.1wt%,这表明聚酯碳酸酯是更热稳定的。
实施例6和对比例C-D
比较了如上制备(实施例6)的共聚碳酸酯-聚酯和具有源自BPA和BHPD的单元和相当的Tg的三种共聚碳酸酯(对比例C-E)的水解稳定性。制备这样的共聚碳酸酯描述于,例如美国专利5344910和5455310中。在60℃于苯甲醚/甲基乙基酮(MEK)/水混合物中进行均相水解。将2.00克的聚合物样品称入4oz小瓶,再在室温下溶于50mL的3∶2(体积比)苯甲醚/甲基乙基酮混合物中。将蒸馏水(0.15ml,3400ppm)加至样品中,密封小瓶并将其置于60℃的烘箱中。周期性从样品移出等分试样(约8ml),在环境温度时将树脂沉淀至150ml搅拌着的甲醇中。经过滤分离出固态聚合物,用甲醇洗涤,再在室温下真空干燥。经GPC测定了每个样品的分子量。结果列于表2。
表2
上面的数据显示,在水解条件下共聚酯-共聚碳酸酯的分子量保持显著 好于现有技术的共聚碳酸酯。这表明将耐热单体并入聚酯嵌段提高了聚合物的水解稳定性。
单数形式″一个″、″一种″和″该″包括多个指示物,除非上下文另外明确地指出。陈述同一性质或数量的所有范围的端点是独立地可组合的,且包括所述的端点。所有参考文献都通过引用并入本文。″任选的″或″任选地″是指,随后描述的事件或情形可发生或可不发生,和该描述包括其中该事件发生的情形和其中不发生该事件的情形。使用标准命名法描述化合物。例如,未被任何指定的基团取代的位置可理解为其化合价被指定的键或氢原子所填充。不位于两字母或符号之间的破折号(″-″)是用于指出取代的连接位点。例如,-CHO是通过羰基的碳相连的。
尽管出于举例说明已经阐述了典型的实施方案,但是前述说明不应视为是对本发明的范围的限制。因此,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,本领域的技术人员会想到各种修改、调整和替换。
本申请包括以下技术方案:
方案1.共聚碳酸酯-聚酯,包含
下式的单元
其中R1基团总数的至少60%是二价芳族有机基团,剩余的R1基团为二价脂肪族或脂环族基团;
下式的单元
其中T为C7-20二价烷基芳族基团或C6-20二价芳基,D为C6-20二价芳基;以及下式的单元
式中R2和R3各自独立地为卤素或C1-6烷基,R4为甲基或苯基,每个c独立地为0~4,T同上所述。
2.方案1的共聚碳酸酯-聚酯,其中至少一部分R1基团源自下式的二羟 基化合物
式中Ra和Rb各自独立地为卤素原子或单价的C1-6烷基;p和q各自独立地为0~4的整数;Xa为下列基团之一:
式中Rc和Rd各自独立地为氢原子或C1-29烷基,或者Rc、C、及Rd一起构成任选被一个或多个C1-10烷基取代的C3-10二价环烷基,Re为二价烃基。
3.方案2的共聚碳酸酯-聚酯,其中p和q各自为0,Xa为2,2-亚丙基。
4.方案1的共聚碳酸酯-聚酯,其中T为C6-20二价芳基。
5.方案1的共聚碳酸酯-聚酯,其中T为二价间苯二酰基和/或二价对苯二酰基。
6.方案1的共聚碳酸酯-聚酯,其中D源自下式的芳族二醇
式中Ra和Rb各自独立地为卤原子或单价的C1-6烷基;p和q各自独立地为0~4的整数;Xa为下列基团之一:
式中Rc和Rd各自独立地为氢原子或C1-29烷基,或者Rc、C、及Rd一起构成任选被一个或多个C1-10烷基取代的C3-10二价环烷基,Re为二价烃基。
7.方案6的共聚碳酸酯-聚酯,其中p和q各自为0,Xa为2,2-亚丙基。
8.方案1的共聚碳酸酯-聚酯,其中每个c为0。
9.方案1的共聚碳酸酯-聚酯,其中每个c为0,且R4为苯基。
10.方案1的共聚碳酸酯-聚酯,其中通过质子NMR测得,少于R1基团总数50%的R1基团源自下式的单体
式中R2和R3各自独立地为卤素或C1-6烷基,R4为甲基或苯基,且每个c独立地为0~4。
11.方案1的共聚碳酸酯-聚酯,其Tg为180℃~300℃。
12.包含方案1的共聚碳酸酯-聚酯的制品。
13.制备共聚碳酸酯-聚酯的方法,包括使聚酯活性中间体与碳酸酯源和式HO-R1-OH的化合物在包含水、基本上不与水混溶的有机溶剂、及碱的反应混合物中反应,从而提供共聚碳酸酯-聚酯,所述聚酯活性中间体包含下式的单元,
式中T为C7-20二价烷基芳基或C6-20二价芳基,D为C6-20二价芳基;及下式的单元
式中R2和R3各自独立地为卤素或C1-6烷基,R4为甲基或苯基,每个c各自独立地为0~4。
14.方案13的方法,其中D和至少一部分R1源自下式的二羟基化合物
式中Ra和Rb各自独立地为卤素原子或单价的C1-6烷基;p和q各自独立地为0~4的整数;Xa为下列基团之一:
式中Rc和Rd各自独立地为氢原子或C1-29烷基,或者Rc、C、及Rd一起构成任选被一个或多个C1-10烷基取代的C3-10二价环烷基,Re为二价烃基。
15.方案13的方法,其中p和q各自为0,Xa为2,2-亚丙基。
16.方案13的方法,其中每个c为0。
17.方案13的方法,其中每个c为0,R4为苯基。
18.方案13的方法,其中通过质子NMR测得,少于R1基团总数50%的R1基团源自下式的单体
式中R2和R3各自独立地为卤素或C1-6烷基,R4为甲基或苯基,且每个c独立地为0~4。
19.按照方案13的方法制备的共聚碳酸酯-聚酯。
20.包含按照方案13的方法制备的共聚碳酸酯-聚酯的制品。