CN101410442A - 衍生自组合物的制品,该组合物含有衍生自对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的改性对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)无规共聚物 - Google Patents
衍生自组合物的制品,该组合物含有衍生自对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的改性对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)无规共聚物 Download PDFInfo
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Abstract
一种制品,其衍生自物质组合物,所述组合物衍生自:(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯,和(2)含有至少一种衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基,所述残基选自:锑,锗,二甘醇基团,间苯二甲酸基团,环己二甲醇的顺式异构体,环己二甲醇的反式异构体,苯甲酸钠,碱金属盐,萘二甲酸,1,3-丙二醇,钴,含钴的化合物,及其组合;和(b)0.01~95wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性组分,(3)聚对苯二甲酸乙二醇酯,(4)包括聚碳酸酯和抗冲改性剂的组分。所述制品可以通过各种转化方法制成,例如注塑法,挤出法,热成型法,熔体吹塑法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求以下申请的优先权:2006年1月27日提交的美国临时专利申请No.60/763109,2006年1月27日提交的美国临时专利申请No.60/763083,2006年1月27日提交的美国临时专利申请No.60/763091,2006年1月27日提交的美国临时专利申请No.60/763082,2006年1月27日提交的美国临时专利申请No.60/763107以及2006年7月26日提交的美国临时专利申请No.60/820456,在此将这些专利申请全部并入本文作为参考。
背景技术
本发明涉及塑料制品领域。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(也称为“PET”)是对苯二甲酸和乙二醇的聚酯,可通过对苯二甲酸二甲酯与乙二醇的缩聚,以及对苯二甲酸与乙二醇或环氧乙烷的缩聚而获得。PET以无定形(透明)和半结晶(不透明的和白色)热塑性材料存在。一般而言,它具有有益的对矿物油、溶剂和酸的化学耐性,但是没有对碱的化学耐性。半结晶PET具有良好的强度,延性,刚性和硬度。无定形PET具有更好的延性,但是刚性和硬度较差。PET用于制备软饮料瓶和其它家用和消费产品。一般而言,PET具有许多用途和几个大的市场。因此,制造了大量的PET,并且还在增长。
令人遗憾的是,尽管进行了回收的努力,但是全世界每年仍然有几十亿磅的PET被倒入垃圾填埋场中。没有重新利用的其它PET被焚烧。填埋处理的PET产生巨大的浪费。焚烧PET浪费了大量的本可以被更加有效地利用的资源。
基于聚对苯二甲酸丁二醇酯(也称为“PBT”)、聚碳酸酯和抗冲改性剂的热塑性模塑组合物用于各种应用。虽然对于许多消费者是有用的,传统的PBT-聚碳酸酯-抗冲改性剂模塑组合物通常不能由回收来源的PBT制造,这是因为缺少有效的大的后消费者或后工业化的PBT。与PBT不同,PET的制备量显著更大,并且更加容易从消费者废品中回收。如果能够将PET(废弃的)材料转化成PBT并转化成有用的模塑组合物,那么就可存在有价值的方式,来满足未能满足的对有效地在PBT热塑性模塑组合物中使用未充分利用的废弃PET的需要。如果能够将PET(废弃的)材料转化成PBT,并将其转化成有用的模塑组合物,那么就可以有效地利用后消费者或后工业化的物流。PBT使得该方式能够保存我们的不可更新的(non-renewable)资源并减少导致温室效应的气体例如CO2的形成。
美国专利5,451,611教导通过与1,4-丁二醇的反应将废弃的聚对苯二甲酸乙二醇酯转化成聚(对苯二甲酸乙二醇-共聚-丁二醇酯)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的方法。在现有技术讨论中,美国专利5,451,611表明在它引用的大部分方法中都形成不期望的副产物二甘醇,其污染最终产物,并且在能够将回收的产物再利用之前必须通过纯化而将其除去。美国专利5,451,611的主要目的是提供将聚对苯二甲酸乙二醇酯废物直接转化成另一高价值聚合物(high value polymer),而不将聚对苯二甲酸乙二醇酯分解成它的构成单体或低聚物的方法。该专利披露了许多实施例,其中各种聚合物具有以各种量加入的二醇。实施例11表明使用1,4-丁二醇完全代替乙二醇形成了PBT聚合物。
美国专利5,266,601教导通过使PET与1,4-丁二醇反应由PET制备“PBT”的方法。美国专利5,266,601的主要目的是从PET废弃物生产含有少于1.0wt.%乙二醇单元的PBT。美国专利5,266,601的另一主要目的是开发一种方法,该方法便于尽可能地减少在该方法中产生THF,以至于达到这种PBT在经济上可与由单体得到的PBT有竞争力的程度。美国专利5,266,601着重于生产乙二醇基团的量小于1wt.%的PBT。在组合物含有大于1wt.%的情况下,美国专利5,266,601将这些组合物作为对比例而示出。这种组合物描述为分别具有“黄色”和“微黄色”的颜色。
日本申请公开(Japanese laid-open application)2005-89572教导,在酯交换反应催化剂存在下,在1-54kPa的压力下,在200-230℃的最终温度,通过使对苯二甲酸双(2-羟基乙基)酯与1,4-丁二醇进行酯交换反应,然后使反应产物进行缩聚反应,而生产聚对苯二甲酸丁二醇酯的方法。在一种实施方式中,对苯二甲酸双(2-羟基乙基)酯通过使用过量的乙二醇使聚对苯二甲酸乙二醇酯解聚,并纯化解聚的产物而获得。该专利教导,使对苯二甲酸双(2-羟基乙基)酯与1,4-丁二醇在减压下进行酯交换反应而得到有利的结果。
尽管这些文献披露了使用PET废物的方法,这些文献不满足长期以来想要改善通常被焚烧或填埋在垃圾填埋场中的PET废物的用途的需要。例如,美国专利5,451,611没有教导使PET能够分解成它的构成单体或低聚物的有效方法-该方法是有时候商业上需要考虑的事项的特征。美国专利5,451,611没有提供有意义的制备官能上类似于含有非痕量乙二醇的PBT的组合物的指导,而所述PBT显示出的熔融温度高于在它的实例中显示出的熔融温度。类似地,美国专利5,266,601没有提供关于如何制备模塑组合物的有意义的详细信息,所述模塑组合物含有聚碳酸酯、其它材料例如阻燃剂、环氧化物和PBT以及具有任何量(尤其是大于1wt.%的量)的PET残基例如乙二醇。实际上,两篇专利都没有论述他们所描述的材料是否能够或如何用于含有聚碳酸酯、抗冲改性剂和其它材料的模塑组合物。日本申请公开2005-89572也没有记载含有聚碳酸酯、抗冲改性剂和PBT的模塑组合物,以及有效地利用PET制备这种组合物的方法。换句话说,已知的技术涉及利用作为废弃物的PET用于制备类似PBT的材料,没有提供有意义的解决方案来解决长期以来想要的对新方法的需要,所述新方法是指用于更好地利用通常被焚烧或填埋在垃圾填埋场中的PET废物的方法。已知的技术不提供有意义的解决方案来解决长期以来想要的对新的热塑性组合物的需要,所述新的热塑性组合物含有填料和衍生自PET的PBT,并且具有对消费者高度有用的和高度有价值的物理性质的组合。
涉及利用作为废料的PET用于制备类似PBT的材料的已知技术没有提供有意义的解决方案来解决对于增加通常被焚烧或掩埋于填埋场中的PET废料的用途的长期迫切需求。已知技术没有提供有意义的解决方案来解决对于由衍生自PET的PBT得到的PBT热塑性组合物的长期迫切需求,该组合物表现出物理性能的组合,这些物理性能在被消费者所评价的组合物和制品中是高度有用的。
出于前述原因,存在有开发由模塑组合物制备的新的制品的需求,该模塑组合物采用衍生自消费后和工业后PET的PBT,并且具有有用的性能性质。
出于前述原因,存在有开发由模塑组合物制备的新的制品的需求,该模塑组合物降低了不可再生的烃资源的使用以及每单位PBT所产生的CO2排放量。
出于前述原因,存在有开发用于由模塑组合物制备制品的新方法的需求,该模塑组合物采用衍生自PET的PBT,并且具有有用的性能性质。
发明概述
本发明涉及一种制品,其衍生自物质组合物(composition of matter),所述物质组合物衍生自含有以下组分的组合物:
(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基,以及
(b)0.01~95wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性物质,(3)聚对苯二甲酸亚烷基酯,(4)聚碳酸酯和抗冲改性剂的组合,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合;
其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,所述选自下列的成分:(1)填料、(2)羧基反应性物质、(3)聚对苯二甲酸亚烷基酯、(4)聚碳酸酯和抗冲改性剂的组合、(5)抗冲改性剂、(6)聚碳酸酯和(7)它们的组合,以及任选的至少一种添加剂存在总量为100wt%。
在另一实施方案中,本发明涉及一种制品,其衍生自物质组合物,所述组合物含有:
(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的残基,所述残基选自:乙二醇基团,二甘醇基团,间苯二甲酸基团,含锑的化合物,含锗的化合物,含钛的化合物,含钴的化合物,含锡的化合物,铝,铝盐,1,3-环己二甲醇异构体,1,4-环己二甲醇异构体,碱金属盐,碱土金属盐,含磷的化合物和阴离子,含硫的化合物和阴离子,萘二甲酸,1,3-丙二醇基团及其组合。
(b)0.01~95wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性组分,(3)聚对苯二甲酸乙二醇酯,(4)包括聚碳酸酯和抗冲改性剂的组分,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合;
其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基选自乙二醇基团、二甘醇基团和环己二甲醇基团,所述残基的量以所述模塑组合物中100mol%的二醇计为0.1~10mol%;以及
其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,所述选自下列的成分:(1)填料、(2)羧基反应性组分、(3)聚对苯二甲酸乙二醇酯、(4)包括聚碳酸酯和抗冲改性剂的组分、(5)抗冲改性剂、(6)聚碳酸酯和(7)它们的组合,以及任选的至少一种添加剂以100wt%的总量存在。
在另一实施方案中,本发明涉及一种制品,其衍生自物质组合物,所述组合物含有:
(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的残基,所述残基选自:乙二醇基团,二甘醇基团,间苯二甲酸基团,含锑的化合物,含锗的化合物,含钛的化合物,含钴的化合物,含锡的化合物,铝,铝盐,1,3-环己二甲醇异构体,1,4-环己二甲醇异构体,碱金属盐,碱土金属盐,含磷的化合物和阴离子,含硫的化合物和阴离子,萘二甲酸,1,3-丙二醇基团及其组合。
(b)0.01~95 wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性组分,(3)聚对苯二甲酸乙二醇酯,(4)包括聚碳酸酯和抗冲改性剂的组分,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合;
其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基选自乙二醇基团、二甘醇基团和环己二甲醇基团,所述残基的量以所述模塑组合物中100mol%的二醇计为0.1~10mol%。
该制品可以选自:注塑制品,热成型制品,真空成型,挤出制品,拉挤制品,旋转模塑制品,熔体吹塑制品,纺丝粘合制品,纺织和无纺制品以及吹塑制品。
该制品也可以通过各种常规方法制备,例如注塑法、挤出法、热成型法、真空成形法和旋转模塑法。此外,制品可以以来自熔喷、熔体纺丝、纺粘(spunbond)、纺织、无纺、单丝和多丝挤出的纤维的形式制备。
参考以下说明和所附权利要求,本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更易于理解。
附图说明
参考以下说明和所附权利要求,本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更易于理解,其中:
图1是根据本发明的实施方案制备的连接器的正视图。
图2是显示根据本发明制备的聚光圈的一组图。
图3是显示根据本发明制备的能量吸收器的正视图。
发明详述
本发明基于这样一个出色的发现,现在可以制备具有适合用于商业应用的有用的物理性质的模塑组合物,所述组合物含有衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如用过的PET软饮料瓶)的改性的-PBT无规共聚物。与常规的含有纯PBT(衍生自单体的PBT)的模塑组合物不同,用于制品中的所述改性的-PBT组分含有聚对苯二甲酸乙二醇酯残基,例如以下物质如乙二醇和间苯二甲酸基团(不存在于“纯”的基于单体的PBT的组分)。有利的是,尽管使用结构上与纯PBT不同的PBT,但是我们的制品显示出与由含有基于单体的PBT的模塑组合物制成的制品类似的性能。
与操作实施例中不同,或者除非另外指出,提及成分、反应条件等的量的所有数字或表述在所有的情况下都应该理解为被术语“约”修饰。各种数值范围公开于本专利申请中。因为这些范围是连续的,所以它们包括在最小和最大值之间的每个值。除非另外明确指出,本申请中的各个数值范围都是近似的。
本申请中所有的分子量都是指使用聚苯乙烯标样获得的数均分子量。技术细节包括以下项:(i)设备:Waters 2695分离模块(separation module);(ii)探测器:273和295纳米的Waters 2487 Dual Absorbance UltravioletDetector和Water 410折光计(refractomer);(iii)流动相:5%HFIP 95%氯仿;(iv)GPC柱:Polymer Labs PL HFIPgel 250×4.6mm,(v)流动速率:0.3ml/min;(vi)注射体积10μl;(vii)聚苯乙烯标样:Polymer Lab’s Easical PS-1,580-7,500,000Da。
除非另外说明,下列术语具有相应给出的含义。为了清楚地说明的原因,术语对苯二甲酸基团、间苯二甲酸基团、丁二醇基团、乙二醇基团具有以下含义。术语“对苯二甲酸基团”(R’)在组合物中是指在除去对苯二甲酸-的羧基之后剩下的二价的1,4-苯基(-1,4-(C6H4)-)。术语“间苯二甲酸基团”(R”)是指在除去间苯二甲酸-的羧基之后剩下的二价1,3-苯基(-(-1,3-C6H4)-)。“丁二醇基团”(D)是指除去丁二醇的羟基之后剩下的二价亚丁基(-(C4H8)-)。术语“乙二醇基团”(D’)是指除去乙二醇的羟基之后剩下的二价亚乙基(-(C2H4)-)。关于在其它上下文中使用(例如表示该基团在组合物中的wt%)的术语“间苯二甲酸基团”、“乙二醇基团”和“二甘醇基团”,术语“间苯二甲酸基团”是指式(-O(CO)C6H4(CO)-)的基团,术语“对苯二甲酸基团”是指式(-O(CO)C6H4(CO)-)的基团,术语“二甘醇基团”是指式(-O(C2H4)O(C2H4)-)的基团,术语“丁二醇基团”是指式(-O(C4H8)-)的基团,和术语“乙二醇基团”是指式(-O(C2H4)-)的基团。
本申请中所用的术语″无规共聚物″是指共聚物,其包括其中在聚合物链中在任何给定位置找到给定的单体单元的概率与相邻单元的性质无关的大分子。
本发明的一种实施方案涉及一种制品,其衍生自物质组合物,所述组合物衍生自:
(a)5~99wt.%的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其(1)衍生自选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物的聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,和(2)具有至少一种衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基,和
(b)0.01~95wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性物质,(3)聚对苯二甲酸亚烷基酯,(4)聚碳酸酯和抗冲改性剂的组合,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合。
衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分(PET-衍生的改性的PBT组分)(1)衍生自选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物的聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,和(2)具有至少一种衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基。在一种实施方式中,所述改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分还可衍生自生物质-衍生的1,4-丁二醇,例如谷物衍生的1,4-丁二醇或衍生自纤维素物质的1,4-丁二醇。
在改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分中存在的衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基可选自乙二醇基团、二甘醇基团、间苯二甲酸基团、含锑化合物、含锗化合物、含钛化合物、含钴化合物、含锡化合物、铝、铝盐、1,3-环己烷二甲醇异构体、1,4-环己烷二甲醇异构体、1,3-环己烷二甲醇的顺式异构体、1,4-环己烷二甲醇的顺式异构体、环己烷二甲醇的1,3-反式异构体、1,4-环己烷二甲醇的1,4-反式异构体、碱金属盐、碱土金属盐,例如钙、镁、钠和钾盐、含磷化合物和阴离子、含硫化合物和阴离子、萘二羧酸、1,3-丙二醇基团,及其组合。
根据因素例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,所述残基可包括各种组合。例如在一种实施方式中,残基包括乙二醇和二甘醇的混合物。在另一实施方式中,残基包括乙二醇、二甘醇和间苯二甲酸的混合物。在另一实施方式中,衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的残基还包括1,3-环己烷二甲醇的顺式异构体、1,4-环己烷二甲醇的顺式异构体、1,3-环己烷二甲醇的反式异构体、1,4-环己烷二甲醇的反式异构体,及其组合。在另一实施方式中,残基包括1,3-环己烷二甲醇的顺式异构体、1,4-环己烷二甲醇的顺式异构体、1,3-环己烷二甲醇的反式异构体、1,4-环己烷二甲醇的反式异构体,及其组合。和在另一实施方式中,残基可为乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸基团、环己烷二甲醇的顺式异构体、环己烷二甲醇的反式异构体及其组合的混合物。在一种实施方式中,衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的残基包括乙二醇、二甘醇和含钴化合物的混合物。这种含钴化合物的混合物也可含有间苯二甲酸基团。
例如,在一种实施方案中,该衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯组分(衍生自PET的改性PBT组分,或者含有衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的残基的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物)由本发明的方法制备,为含有选自下列的基团的无规共聚物:
其中R’为对苯二甲酸基团(-1,4-(C6H4)-基团)
R”为间苯二甲酸基团(1,3-(C6H4)-)
D为丁二醇基团(-(C4H8)-)
D’为乙二醇基团(-(C2H4)-)。
该含有衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的残基的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物也可以含有二甘醇基团。
乙二醇基团、二甘醇基团和间苯二甲酸基团在改性的PBT组分的聚合物主链中的量可以变化。PET-衍生的改性的PBT组分通常含有间苯二甲酸基团,其量为至少0.1mol%,并且可为0或0.1~10mol%(0或0.07~7wt.%)。PET-衍生的改性的PBT组分通常含有乙二醇,其量为至少0.1mol%,其量可为0.1~10mol%(0.02~2wt.%)。在一种实施方式中,PET-衍生的改性的PBT组分的乙二醇含量为大于0.85wt.%。改性的PBT组分也可含有二甘醇,其量为0.1~10mol%(0.04~4wt.%)。丁二醇基团的量通常为约98mol%,并且在一些实施方式中可从95mol%变化至99.8mol%。对苯二甲酸基团的量通常为约98mol%,并且在一些实施方式中可从90mol%变化至99.9mol%。
除非另外指出,间苯二甲酸基团和/或对苯二甲酸基团的所有摩尔量都是基于组合物中二酸/二酯的总摩尔数的。除非另外指出,丁二醇、乙二醇和二甘醇基团的所有摩尔量都是基于组合物中二醇的总摩尔数的。上述的重量百分数测量是基于在本申请中定义对苯二甲酸基团、间苯二甲酸基团、乙二醇基团和二甘醇基团的方式。
聚对苯二甲酸乙二醇酯组分残基的物质在改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物中的总量可以变化。例如,混合物的量可为1.8~2.5wt.%,或者0.5~2wt.%,或者1~4wt.%。乙二醇、二甘醇和环己烷二甲醇基团可以单独或以组合的方式,以0.1~10mol%的量存在,基于模塑组合物中100mol%的二醇。间苯二甲酸基团存在的量可为0.1~10mol%,基于模塑组合物中的100mol%二酸/二酯。
已经发现,当期望使聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的熔融温度Tm为至少200℃时,二甘醇、乙二醇和间苯二甲酸基团的总量应该在一定的范围内。同样,在一种实施方式中,二甘醇、乙二醇和间苯二甲酸基团在改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分中的总量为大于0且小于或等于23当量,基于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物中100当量二醇和100当量二酸基团的总量。在另一合适的实施方式中,间苯二甲酸基团、乙二醇基团和二甘醇基团的总量为3至小于或等于23当量,基于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物中100当量二醇和100当量二酸基团的总量。在另一合适的实施方式中,间苯二甲酸基团、乙二醇基团和二甘醇基团的总量为3至小于或等于10当量,基于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物中100当量二醇和100当量二酸基团的总量。在另一合适的实施方式中,间苯二甲酸基团、乙二醇基团和二甘醇基团的总量为10至小于或等于23当量,基于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物中100当量二醇和100当量二酸基团的总量。在一种实施方式中,可在工艺过程中加入二甘醇、乙二醇和/或间苯二甲酸。
根据应用和使用者的需要,乙二醇基团、间苯二甲酸基团和二甘醇基团的总量可以变化。在一种实施方式中,模塑组合物的选自乙二醇、间苯二甲酸基团和二甘醇基团的总单体含量的量可为大于0且小于或等于17当量,基于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物中100当量二醇和100当量二酸基团的总量。有利的是,这种组合物可保持有用的性质,例如大于180℃的热变形温度。
已经发现,衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的无机残基的总量可为大于0ppm且至多1000ppm。这种无机残基的实例可选自含锑化合物、含锗化合物、含钛化合物、含钴化合物、含锡化合物、铝、铝盐、碱土金属盐、碱金属盐,包括钙盐、镁盐、钠盐和钾盐、含磷化合物和阴离子、含硫化合物和阴离子,及其组合。在另一实施方式中,无机残基的量可为250~1000ppm。在另一实施方式中,无机残基的量可为500~1000ppm。
由其制备改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物的PET组分可为可以根据本发明使用的任何形式。通常,PET组分包括薄片、粉末/碎片、膜或粒料形式的再循环(废料)PET。在使用之前,通常加工PET以除去杂质例如纸,粘合剂,聚烯烃例如聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)、尼龙、聚乳酸和其它污染物。同样,PET组分可包括这样的PET,它不是薄片、碎片或粒料形式的废弃物。同样,现在可高产和高效地(productively and effectively)使用通常会被置于垃圾填埋场中的PET。在一种实施方式中,PET组分也可包括其它聚酯。PET组分也可包括聚酯共聚物。这种材料的实例包括聚对苯二甲酸亚烷基酯,其可选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己酯、对苯二甲酸酯与含有环己基二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯、对苯二甲酸与含有环己基二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸苯二甲酯、聚直链烷烃二醇对苯二甲酸酯(polydianol terephthalates)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯、聚酯萘二酸酯(polyesternaphthalate),及其组合。
衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物可通过任何方法衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述任何方法包括使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分解聚和使解聚的聚对苯二甲酸乙二醇酯组分与1,4-丁二醇聚合成改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物。例如,衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分可由这样的方法制备,所述方法包括在180℃~230℃的温度,在搅拌下,在至少等于1大气压的压力下,在催化剂组分的存在下,在升高的温度下,在惰性气氛下,使用1,4-丁二醇组分使选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物的聚对苯二甲酸乙二醇酯组分解聚,从而产生熔融混合物,其含有选自以下的组分:含有对苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有至少两种前述部分的共价键合的低聚物部分、1,4-丁二醇、乙二醇,及其组合;和在足以形成改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物的条件下,在低于1大气压下搅拌该熔融混合物,并将熔融混合物的温度升高至高温,所述无规共聚物含有至少一种衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基。
在搅拌下将聚酯部分和1,4-丁二醇合并到液相中,可将1,4-丁二醇连续回流回步骤(a)过程中的反应器中。可通过蒸馏或部分冷凝除去在该阶段形成的THF和水。
通常将聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇组分在大气压合并。但是,在本发明的另一实施方式中,可以使用高于大气压的压力。例如,在一种实施方式中,聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇所经受的压力为2大气压,或者更高。对于更高的压力,可将反应混合物在高于230℃的温度解聚。
使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇组分合并并反应的温度足以促使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分解聚成以下物质的混合物:含有对苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有至少两种前述部分的共价键合的低聚物部分、1,4-丁二醇、乙二醇,及其组合。将聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇组分合并的温度通常为180℃~230℃。1,4-丁二醇通常以相对于聚对苯二甲酸乙二醇酯组分过量的量使用。在一种实施方式中,所用的1,4-丁二醇的摩尔过量的量为2~20。
在工艺的最初阶段期间,当使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇合并并反应时(“步骤(a)”),在至少大气压的压力和合适条件下,聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇解聚成熔融混合物。通常再循环1,4-丁二醇、乙二醇,而在工艺的“步骤(a)”的过程中蒸馏出四氢呋喃。熔融混合物含有:含有对苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有至少两种前述部分的共价键合的低聚物部分、1,4-丁二醇、乙二醇,及其组合。
根据各因素例如可用的设备、生产需要、期望的最终性质等,聚对苯二甲酸乙二醇酯组分与1,4-丁二醇反应的步骤的时间可以变化。在一种实施方式中,该步骤进行至少2小时。在另一实施方式中,该步骤进行2~5小时。
该方法还包括以下步骤:使熔融混合物处于低于1大气压下,并将熔融混合物的温度升高至240℃~260℃的温度,并由此形成衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分。
优选除去过量的丁二醇、乙二醇和四氢呋喃(THF),并在搅拌下进行步骤(b)。熔融混合物,当置于低于1大气压条件下在合适的温度调节足够长的时间时,聚合成衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分。
通常,使该熔融混合物经受从低于1大气压到小于1Torr的压力。在一种实施方式中,将压力以连续的方式降到100~0.05Torr的压力。在另一实施方式中,将压力以连续的方式降到10~0.1Torr的压力。
有利的是,可将熔融混合物置于低于1大气压条件下,而不从熔融混合物中分离和溶出(dissolution)任何物质。避免进行该步骤大大提高了该工艺的实用性。
在该步骤中,当将熔融混合物置于低于1大气压条件下并升高温度时,将过量的丁二醇、乙二醇和THF从反应器中除去,并使低聚物的分子量增长。可连续搅拌以便于除去低沸点组分,并容许聚合物的分子量增长。在获得足够的分子量之后,通过模头从反应器对得到的熔融PBT聚合物进行浇铸(cast),用水冷却,形成线料并切成粒料。
根据各因素例如可用的设备、生产需要、期望的最终性质等,熔融混合物从聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)低聚物、1,4-丁二醇和乙二醇聚合的步骤(上述的步骤(b))的时间可以变化。在一种实施方式中,该步骤进行至少2小时。在另一实施方式中,该步骤进行2~5小时。
熔融混合物置于低于1大气压条件下的温度足够高,以促进聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)低聚物、1,4-丁二醇和乙二醇聚合成衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分。通常,温度为至少230℃。在一种实施方式中,温度为250℃~275℃。
该工艺的两个步骤都可在同一个反应器中进行。但是,在一种实施方式中,该工艺在两个分开的反应器中进行,其中步骤(a)在第一反应器中进行,当已经形成熔融混合物时,就将熔融混合物置于第二反应器中并进行步骤(b)。在另一实施方式中,可在多于两个的反应器中进行该工艺。在另一实施方式中,该工艺可在连续串连(continuous serie)的反应器中进行。
用于促进该工艺的反应的催化剂组分通常包括促进该反应的催化剂。催化剂可选自锑化合物、锡化合物、钛化合物,其组合以及文献中披露的许多其它金属催化剂和金属催化剂的组合。催化剂的量将根据具体的需要而变化。合适的催化剂量为1~5000ppm,或更多。
通常在聚对苯二甲酸乙二醇酯组分最初与1,4-丁二醇合并时的步骤过程中,加入催化剂组分。但是,在另一实施方式中,可将催化剂组分加到聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇组分合并之后形成的熔融混合物中。
制备衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分的方法优选在搅拌条件下进行。术语“搅拌条件”或“搅拌”是指使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇或熔融混合物经受这样的条件,包括当将搅拌条件施用于聚对苯二甲酸乙二醇酯组分、1,4-丁二醇“步骤(a)”,或由聚对苯二甲酸乙二醇酯低聚物、1,4-丁二醇和乙二醇聚合成PBT的过程“步骤(b)”时,在促进PET解聚的条件下物理混合聚对苯二甲酸乙二醇酯组分、1,4-丁二醇或熔融混合物。可通过任何合适的方式来完成物理混合。在一种实施方式中,可使用含有转轴和与转轴垂直的叶片的混合器。
制备衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分的方法可包括:通过向步骤(a)的反应器中加入含有碱金属的碱性化合物并由此减少THF的形成而减少在工艺过程中产生的THF的量的步骤。
碱性化合物含有碱金属,并且可选自以下化合物的一种或多种:醇钠、氢氧化钠、乙酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、醇钾、氢氧化钾、乙酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、醇锂、氢氧化锂、乙酸锂、碳酸锂、碳酸氢锂、醇钙、氢氧化钙、乙酸钙、碳酸钙、碳酸氢钙、醇镁、氢氧化镁、乙酸镁、碳酸镁、碳酸氢镁、醇铝、氢氧化铝、乙酸铝、碳酸铝、碳酸氢铝,及其组合。
加到混合物中的碱性化合物的量通常为至少0.1ppm。在一种实施方式中,碱性化合物的量为0.1~50ppm。在另一实施方式中,碱性化合物的量为1~10ppm。
与在不存在碱性化合物下进行的工艺相比,加入含有碱金属的碱性化合物可减少THF产生的总量。在一种实施方式中,与不使用碱性化合物的工艺相比,在工艺过程中产生的总THF减少了至少10%。在另一实施方式中,在工艺过程中产生的总THF减少了至少10%~50%,或者更多。
在另一实施方式中,可加入二官能的环氧化合物,从而减少THF的形成。环氧化合物可选自二官能环氧化物。合适的二官能环氧化合物的实例包括但不限于3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基羧酸酯,双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯,乙烯基环己烯二环氧化物,双酚二缩水甘油醚例如双酚A二缩水甘油醚,四溴双酚A二缩水甘油醚,缩水甘油,胺和酰胺的二缩水甘油基加合物,羧酸的二缩水甘油基加合物例如邻苯二甲酸的二缩水甘油基酯、六氢邻苯二甲酸的二缩水甘油基酯和双(3,4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯,丁二烯二环氧化物,乙烯基环己烯二环氧化物,二环戊二烯二环氧化物等。尤其优选的是3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基羧酸酯。可加入到混合物中的环氧的量通常为至少0.05wt.%。在一种实施方式中,环氧化合物的量为0.1~1wt.%。在另一实施方式中,环氧化合物的量为0.2~0.5wt.%。在一种实施方式中,本发明提供另外的实施方式,其中通过以下方法来减少THF的产生,该方法包括以下步骤:
(a)在处于至少大气压的压力下的反应器中,在催化剂组分的存在下,在190℃~250℃的温度,在惰性气氛下,在足以使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分解聚成第一熔融混合物的条件下,使(i)选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物的聚对苯二甲酸乙二醇酯组分与选自乙二醇、丙二醇,及其组合的二醇组分反应,所述第一熔融混合物含有选自以下的组分:含有对苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸1,-3丙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸1,3-丙二醇酯部分的低聚物、含有至少两种前述部分的共价键合的低聚物部分、乙二醇、丙二醇及其组合;其中在搅拌下将聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和二醇组分合并;
(b)在催化剂组分的存在下,在190℃~240℃的温度,在足以形成第二熔融混合物的条件下,将1,4-丁二醇加到反应器中的第一熔融混合物中,所述第二熔融混合物含有选自以下的组分:含有对苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸1,3-丙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸1,3-丙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有至少两种前述部分的共价键合的低聚物部分、1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇,及其组合;和
(c)在低于1大气压条件和搅拌下将第二熔融混合物的温度升高至240℃~260℃的温度,由此形成改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其含有至少一种衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基。
此三步实施方式提供用于由PET制备聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物的另外有利的方式。三步实施方式的步骤(a)中所用的二醇组分可选自乙二醇、丙二醇,及其组合。该二醇组分在步骤(a)中存在的摩尔量可为聚对苯二甲酸乙二醇酯组分中存在的乙二醇部分的至少一半的量。聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的解聚进行的时间可以变化。在一种实施方式中,解聚进行至少25分钟。
三步实施方式的步骤(b)中所用的1,4-丁二醇的加入摩尔量相对于结合到步骤(c)中获得的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物组分中的丁二醇部分的摩尔量可以是过量的。
在工艺过程中,该方法中所用的化合物可重复使用和/或可将其收集起来。在一种实施方式中,在步骤(b)中除去选自乙二醇、丙二醇,及其组合的二醇组分和(2)1,4-丁二醇,并将其收集到容器中。在另一实施方式中,在步骤(b)中,将1,4-丁二醇回流回反应器中,而除去选自以下的组分:过量的丁二醇、乙二醇、丙二醇、四氢呋喃,及其组合。将步骤(b)进行足够长的时间,从而从第二熔融混合物中减少至少65%的乙二醇。步骤(b)的持续时间也可以变化。在一种实施方式中,步骤(b)持续至少45分钟。进行步骤(b)的压力可变化。在一种实施方式中,步骤(b)在大气条件下进行。在另一实施方式中,步骤(b)在低于1大气压条件下进行。也可使用不同的组合。在一种实施方式中,步骤(b)在过量的1,4-丁二醇和300~1500mbar的绝对压力下进行。在另一实施方式中,所用的1,4-丁二醇的摩尔过量的量为1.1~5。
根据应用的不同,进行三步实施方式的步骤(c)时也可做出改变。例如,在一种实施方式中,在步骤(c)中除去选自过量丁二醇、乙二醇、丙二醇、四氢呋喃,及其组合的组分。进行步骤(c)的压力也可变化。在一种实施方式中,步骤(c)在低于10mbar的压力下进行。可在同一反应器中进行所述的三步方法。或者,可在至少两个反应器中进行所述的三步方法。
在另一实施方式中,所述的三步方法可包括在步骤(a)、步骤(b)、步骤(c),及其组合的过程中添加碱性化合物,并由此进一步减少THF产生的步骤。与两步实施方式中相同,碱性化合物可含有以上所述的那些化合物。或者,可以在步骤(b)的过程中以以上所述的量加入二官能环氧化合物。
有利的是,与用1,4-丁二醇代替选自乙二醇、丙二醇、及其组合的二醇组分使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分解聚的方法产生的四氢呋喃的量相比,三步方法可减少的四氢呋喃量为至少30%。
制备衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分的方法可含有附加步骤,在该步骤中,使由熔融混合物形成的PBT经受固态聚合。固态聚合通常包括使由熔融混合物形成的PBT处于惰性气氛或低于1大气压下,和加热至一定的温度并保持足够长的时间以使PBT的分子量增长。通常,将PBT加热到的温度为低于PBT的熔点,例如,低于PBT的熔点5℃~60℃。在一种实施方式中,该温度可为150℃~210℃。根据条件和装置,固态聚合进行的合适期间可为2~20小时。固态聚合通常在足以促使PBT进一步聚合成合适的分子量的混乱条件(tumultuouscondition)下进行。这种混乱条件可通过如下方法产生:使PBT经受翻滚,将惰性气体泵入该体系中从而促进聚合物粒子例如粒料、碎片、絮片、粉末等的流化。固态聚合可在大气压和/或减压下(例如1大气压~1mbar)进行。
本发明包括一种实施方式,其中1,4-丁二醇可衍生自生物质。术语“生物质”是指能够直接或随后转化成有用的化学物质的活着或死亡的生物物质,所述的化学物质通常衍生自不可再生的烃源。生物质可包括纤维素物质、谷物、衍生自谷物的淀粉、脂肪酸、植物油,以及这些生物质实例的衍生物。有用的化学物质的实例包括但不限于二醇;二酸;用于制备二醇或酸例如丁二酸的单体;用于制备聚合物的单体;等。基于生物质的丁二醇可得自几种来源。例如,可使用以下方法来获得基于生物质的1,4-丁二醇。可通过也消耗二氧化碳的发酵方法将基于农业的生物质例如谷物转化成丁二酸。这种丁二酸可商购自几个来源,例如以商标名“BioAmberTM”得自Diversified Natural Products Inc.。可通过几篇公开的文献例如美国专利4,096,156中所述的方法容易地将这种丁二酸转化成1,4-丁二醇,将所述专利的全部内容引入到本申请中。也可将生物质衍生的-1,4-丁二醇转化成四氢呋喃,并进一步将其转化成聚四氢呋喃,也称为聚环氧丁烷二醇(polybutylene oxide glycol)。描述将丁二酸转化成1,4-丁二醇的另一方法描述于Smith等的Life Cycles Engineering Guidelines中,如EPA出版物EPA/600/R-1/101(2001)中所述。
根据应用的组合物和制品需求,改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物的量可以变化。一般地,该改性聚对苯二甲酸丁二醇酯以5~99.99wt%的量存在。
在一种实施方案中,当该改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物与聚碳酸酯和抗冲改性剂一起使用时,该聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物以5~90wt.%的量存在,聚碳酸酯以5~90wt.%的量存在,抗冲改性剂以至少1wt.%的量存在;其中聚碳酸酯、抗冲改性剂、该聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和任选的至少一种添加剂的重量百分数之和为100wt%。
用于制备本发明制品的模塑组合物的填料组分通常包括无机填料,其向热塑性树脂提供较高的拉伸模量、密度和低的热膨胀系数,而不有害地影响其它有用的性质。合适的无机填料的实例包括:氧化铝、无定形二氧化硅、无水铝硅酸盐、云母、硅灰石、硫酸钡、硫化锌、粘土、滑石、金属氧化物例如二氧化钛。低含量(0.1-10.0wt.%)的非常小的粒度(最大粒子的直径小于10微米)在一种实施方式中是有用的。在一种实施方式中,填料存在的量为至少1wt.%,并且填料选自玻璃填料、陶瓷填料、碳填料、纳米填料、纳米管、纳米复合物,及其组合。
填料的特别合适的实施方式包括增强纤维例如玻璃,陶瓷和碳,它们是本领域通常已知的,它们的制造方法也是通常已知的。在一种实施方式中,玻璃,尤其是相对来说不含碳酸钠的玻璃是特别合适的。包括石灰-铝-硼硅酸盐玻璃(lime-alumino-borosilicate glass)的玻璃纤维丝(Fibrous glassfilament),也称为″E″玻璃,常常是特别合适的。将玻璃纤维加到组合物中,从而增加挠曲模量和强度。可通过标准方法,例如,通过蒸气或空气吹制(airblowing),火焰吹制(flame blowing)和机械拉制(mechanical pulling)来制备玻璃丝。用于塑料增强的优选玻璃丝通过机械拉制制备。为了获得最优的机械性质,要求纤维直径为6-20微米,优选的直径为10-15微米。在制备模塑组合物时,可方便地使用约1/8″(3mm)~约1/2″(13mm)长的短切丝束形式的纤维,但是也可使用粗纱。在由该组合物模塑的制品中,纤维长度通常较短,这可能是由于组合物的混配过程中纤维破碎导致的。存在于最终模制的组合物中的这种短玻璃纤维的长度为小于约4mm。可用各种偶联剂处理该纤维,以改善其对树脂基质的粘着力。优选的偶联剂包括:氨基官能化的硅烷、环氧官能化的硅烷、酰胺官能化的硅烷或巯基官能化的硅烷。也可使用有机金属偶联剂例如基于钛或锆的有机金属化合物。
其它优选的上浆剂涂覆的玻璃纤维可作为例如OCF K玻璃纤维丝183F商购自Owens Corning Fiberglass。
在另一实施方式中,可使用长玻璃纤维,其中将含有直径为10-24μm,优选13-18μm的玻璃纤维单丝的连续玻璃纤维束用熔融的热塑性塑料优选聚酯浸渍。在冷却之后,将浸渍的束切成长度>5mm,优选高于>9mm的粒料。为了浸渍,可使用本发明的高流动性聚酯,以改善长丝的润湿率(wettingrate),从而制备长玻璃纤维粒料。可将这些粒料加到本发明的聚酯组合物中,从而得到长玻璃纤维增强的聚酯组合物。存在于通过该方法制备的模塑组合物中的长玻璃纤维的长度通常大于通过加入短纤维制备的组合物中的纤维长度,在模制品中存在的大部分长玻璃纤维的长度>4mm。可将这种长玻璃纤维增强的组合物用于各种模塑技术例如注塑、压塑、热成型等。如同在短纤维的情况下,也可用各种偶联剂来处理长纤维,从而改善对树脂的粘着力。对于本领域技术人员来说,也可将连续方法例如挤拉技术用于直接将长玻璃纤维加入到高流动性聚酯组合物中。
此外,可在造纸工艺中将PET-衍生的PBT作为粉末加到玻璃的短切丝束中。可通过挤拉或粉末加入方法(powder incorporation method)或通过棒式或异形挤拉方法(rod or shape pultrusion process),将PET-衍生的PBT加到连续玻璃带中。
可单独使用其它填料和增强剂,或者将其与增强纤维组合使用。这些包括但不限于:碳纤维、云母、滑石、重晶石、碳酸钙、硅灰石、磨碎玻璃、片状玻璃、石英粉、二氧化硅、沸石,和实心或空心玻璃珠或玻璃球、聚酯纤维或芳族聚酰胺纤维。
可首先将玻璃纤维与PET-衍生的PBT组分共混,然后将其进料到挤出机中,并将挤出物切成粒料,或者,在优选的实施方式中,可将它们分别进料到挤出机的进料斗。在高度合适的实施方式中,可在挤出机的下游进料玻璃纤维,从而使玻璃的磨损最小化。通常,为了制备本申请所披露的组合物的粒料,将挤出机保持在约480°F~550°F(249~287℃)的温度。当切削挤出物时,如此制备的粒料可为1/4英寸长或更短。如上所述,这种粒料含有在组合物中微细均匀分散的玻璃纤维。因为在挤出机机筒中有剪切力作用于短切玻璃丝束上,所以分散的玻璃纤维的长度变短。
在一种实施方式中,填料组分包括纳米填料。合适的纳米填料可包括硅酸盐,通常的粘土,尤其是层状硅酸盐例如蒙脱石、绿脱石、贝保石(beidelite)、富铬绿脱石(volkonskoite)、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石、天然硅酸钠(magadiite)、铜蒙脱石、氟锂蒙脱石(fluorohectorite)、蛭石(vermiculite)、高岭石。粘土,尤其是具有层状结构的层状硅酸盐,含有例如碱金属阳离子例如K+或Na+或碱土金属阳离子,或者甚至是在它们的薄片之间通过离子交换反应而获得的有机阳离子例如烷基铵或烷基锍离子。其它纳米粒子包括金属氧化物例如氧化钛,氧化硅等的纳米粒子。
填料可包括有机纤维。有机纤维包括但不限于合成聚合物纤维例如聚酰胺,例如,KevlarTM纤维,或天然纤维。合适的纤维的实例包括椰壳纤维、黄麻纤维、亚麻纤维,和天然存在的纤维素纤维。这些纤维可单独使用,或者与本申请公开的其它纤维或其它填料组合使用。由于天然纤维衍生自生物质,例如植物来源,这一特征对于越来越热衷于使用这种材料的一些用户是有吸引力的。同样,使用有机或天然纤维通常得到密度较低并且重量较轻的部件。
用于制备制品的组合物中填料组分的量通常为至少1wt.%。在一种实施方式中,填料组分的量为5wt.%~70wt.%。在另一实施方式中,填料组分的量为30~50wt.%。当使用有机纤维作为填料时,有机纤维的量可为1~50wt.%。
用于制备制品的组合物中填料组分的量通常为至少1wt.%。在一种实施方式中,例如,填料选自玻璃填料、陶瓷填料、碳填料、金属填料、矿物填料、纳米填料、纳米管、滑石,及其组合,且填料存在的量为至少1wt.%。在另一实施方式中,填料为纳米管,而纳米管存在的量为小于1wt.%。在一种实施方式中,填料组分的量为5wt.%~70wt.%。在另一实施方式中,填料组分的量为30~50wt.%。但是,技术人员应该理解具体材料的量可以随实施方式而变化。低含量的例如0.1~10.0wt.%的具有非常小的粒度(其中最大粒子的直径小于10微米)的填料在一种实施方式中是有用的。
所述羧基反应性物质是聚合的或非聚合的单官能或多官能羧基反应性物质。羧基反应性基团的实例包括环氧化物、碳二亚胺、原酸酯、噁唑啉、环氧乙烷、氮丙啶和酐。羧基反应性物质也可包括在所述的加工条件下具有反应性的或不具有反应性的其它官能团。反应性部分的非限制性实例包括反应性含硅物质,例如环氧改性的有机硅和硅烷单体以及聚合物。如果期望的话,可使用催化剂或助催化剂体系来加速羧基反应性物质和聚酯之间的反应。
与羧基反应性物质联用的术语“多官能(polyfunctional)”或“多官能(multifunctional)”是指该物质的每个分子中存在至少两个羧基反应性基团。特别有用的多官能羧基反应性物质包括具有至少两个反应性环氧基团的物质。多官能环氧物质可含有芳族和/或脂肪族残基。实例包括环氧酚醛清漆树脂,环氧化的植物油(例如,大豆油,亚麻子油),四苯基乙烯环氧化物,含有侧基缩水甘油基的苯乙烯-丙烯酸类共聚物,含有缩水甘油基甲基丙烯酸酯-的聚合物和共聚物,和二官能环氧化合物例如3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯。
在一种实施方式中,所述多官能羧基反应性物质是环氧官能的聚合物,在用于本申请中时它包括低聚物。具有多个环氧基团的示例性聚合物包括一种或多种烯键式不饱和化合物(例如,苯乙烯,乙烯等)与含环氧的烯键式不饱和单体(例如,C1-4(烷基)丙烯酸缩水甘油酯,乙基丙烯酸烯丙基缩水甘油酯(allyl glycidyl ethacrylate),和衣康酸缩水甘油酯)的反应产物。
例如,在一种实施方式中,所述多官能羧基反应性物质是含有作为侧链结合的缩水甘油基的苯乙烯-丙烯酸类共聚物(包括低聚物)。几种有用的实例描述于转让给Johnson Polymer,LLC的国际专利申请WO 03/066704 A1中,将该专利申请的全部内容通过参考并入本申请。这些物质基于具有苯乙烯和丙烯酸酯组成嵌段的共聚物,其具有作为侧链结合的缩水甘油基。期望每个聚合物链中有大量的环氧基团,至少约10个,例如,或者大于约15个,或者大于约20个。这些聚合的物质通常的分子量大于约3000,优选大于约4000,更优选大于约6000。它们可以以商标名,优选ADR 4368物质购自Johnson Polymer,LLC。
羧基反应性共聚物的另一实例是环氧官能的C1-4(烷基)丙烯酸类单体与非官能苯乙烯系和/或C1-4(烷基)丙烯酸酯和/或烯烃单体的反应产物。在一种实施方式中,环氧聚合物是环氧官能的(甲基)丙烯酸类单体与非官能苯乙烯系和/或(甲基)丙烯酸酯单体的反应产物。这些羧基反应性物质的特征在于分子量较低。在另一实施方式中,羧基反应性物质是环氧官能的苯乙烯(甲基)丙烯酸类共聚物,其由环氧官能的(甲基)丙烯酸类单体和苯乙烯制得。本申请所用的术语“(甲基)丙烯酸类”包括丙烯酸类和甲基丙烯酸类单体,术语“(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体。具体的环氧官能的(甲基)丙烯酸类单体的实例包括但不限于含有1,2-环氧基团的那些,例如丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。
合适的C1-4(烷基)丙烯酸酯共聚单体包括但不限于丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸仲丁基酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基丁基酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸甲基环己基酯、丙烯酸环戊酯、丙烯酸环己基酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸仲丁基酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基丁酯、甲基丙烯酸甲基环己基酯、甲基丙烯酸桂皮酯、甲基丙烯酸丁烯酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯,和甲基丙烯酸异冰片酯。可使用包括至少一种前述共聚单体的组合。
合适的苯乙烯系单体包括但不限于苯乙烯,α-甲基苯乙烯,乙烯基甲苯,对甲基苯乙烯,叔丁基苯乙烯,邻氯苯乙烯,以及包括至少一种前述物质的混合物。在某些实施方式中,所述苯乙烯单体是苯乙烯系和/或α-甲基苯乙烯。
在另一实施方式中,羧基反应性物质是具有两个末端环氧官能团,和任选的另外的环氧(或其它)官能团的环氧化合物。该化合物还可仅含有碳,氢和氧。二官能环氧化合物,尤其是仅含有碳,氢和氧的那些,可具有低于约1000g/mol分子量,从而便于与聚酯树脂共混。在一种实施方式中,二官能环氧化合物在环己烷环上具有至少一个环氧基团。示例性的二官能环氧化合物包括但不限于3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基羧酸酯,双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯,乙烯基环己烯二环氧化物,双酚二缩水甘油醚例如双酚A二缩水甘油醚,四溴双酚A二缩水甘油醚,缩水甘油,胺和酰胺的二缩水甘油基加合物,羧酸的二缩水甘油基加合物例如邻苯二甲酸的二缩水甘油基酯、六氢邻苯二甲酸的二缩水甘油基酯,和双(3,4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯,丁二烯二环氧化物,乙烯基环己烯二环氧化物,二环戊二烯二环氧化物等。尤其优选的是3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基羧酸酯。
可通过本领域技术人员公知的技术制备二官能环氧化合物。例如,可使相应的α-或β-二羟基化合物脱水,得到环氧基团,或可通过以公知的技术中用过酸如过乙酸处理而使相应的不饱和化合物环氧化。该化合物也是可购得的。
具有多个环氧基团的其它优选物质是含有作为侧链结合的缩水甘油基的丙烯酸类和/或聚烯烃的共聚物和低聚物。合适的环氧官能物质可以商标名D.E.R.332、D.E.R.661和D.E.R.667得自Dow Chemical Company;以商标名EPON Resin 1001F、1004F、1005F、1007F和1009F得自ResolutionPerformance Products;以商标名Epon 826、828和871得自Shell OilCorporation;以商标名CY-182和CY-183得自Ciba-Giegy Corporation;和以商标名ERL-4221和ERL-4299得自Dow Chemical Co.。如实施例中所示出的,Johnson Polymer Co是称为ADR4368和4300的环氧官能化的物质的供应商。多官能羧基反应性物质的另一实例是包括乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)单元的共聚物或三元共聚物,其由Arkema以商标名出售。
在另一实施方式中,羧基反应性物质是具有两个或更多个反应性基团的多官能物质,其中至少一个基团是环氧基团,和至少一个基团是可与聚酯反应的基团但不是环氧基团。第二反应性基团可为羟基、异氰酸酯、硅烷等。
这种多官能羧基反应性物质的实例包括具有环氧和硅烷官能团,优选末端环氧和硅烷基团的组合的物质。环氧硅烷通常是其中该环氧处于分子的一端并附接至脂环族基团,而硅烷处于分子的另一端的任何类型的环氧硅烷。在该一般性描述内的期望的环氧硅烷具有下式:
其中m是整数1、2或3,n是整数1~6(包括端点),X、Y和Z相同或相异,优选相同,并且是1至20个(包括端点)碳原子的烷基,4至10个(包括端点)碳原子的环烷基,亚烷基苯基(其中亚烷基具有1~10个(包括端点)碳原子),和亚苯基烷基(其中烷基具有1~6个(包括端点)碳原子)。在该范围内期望的环氧硅烷是其中m为2,n为1或2,优选2,和X、Y和Z相同且为1、2或3个碳原子的烷基的化合物。在该范围内尤其可使用的环氧硅烷是其中m为2,n为2,和X、Y和Z相同且为甲基或乙基的那些化合物。
这种物质包括例如,β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷,可以以商标名CoatOSil 1770得自GE。其它实例是可以以商标名SilquestA-186得自GE的β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷,和可以以商标名SilquestY-15589得自GE的3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷。
将羧基反应性物质加到聚酯组合物中,加入量有效地改善视觉性质和/或测量的物理性质。在一种实施方式中,将羧基反应性物质加到聚酯组合物中,加入量有效地改善组合物的耐溶剂性,尤其是组合物耐燃料的性质。本领域技术人员使用本申请提供的指导,不需要过多的实验就可以确定任何给定的羧基反应性物质的最优类型和量。
羧基反应性物质的类型和量将取决于组合物的期望特性,所用的聚酯的类型,存在于组合物中的其它添加剂的类型和量,以及类似的考虑因素,通常为组合物总重量的至少0.01wt.%。在一种实施方式中,羧基反应性物质的量为0.01~20wt.%。在一种实施方式中,羧基反应性物质的量为0.01~30wt.%.,或更多。
在一种实施方案中,该改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物与聚对苯二甲酸亚烷基酯一起使用。聚对苯二甲酸亚烷基酯可以选自:聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯),对苯二甲酸酯或酸与含有环己二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸三亚甲基酯,聚对苯二甲酸苯二甲酯,聚对苯二甲酸直链烷烃二醇酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯,聚酯萘二甲酸酯及其组合。聚对苯二甲酸亚烷基酯的量可以为全部组合物的1%~80%。
在一种实施方式中,组合物含有阻燃组分。可将阻燃组分加到组合物中,从而抑制,减少,延迟或改变火焰通过组合物或基于该组合物的制品的传播。阻燃组分可为卤化烃(含氯和溴的化合物和反应性阻燃剂),无机阻燃剂(硼化合物、氧化锑、氢氧化铝、钼化合物、锌和镁氧化物),含磷化合物(有机磷酸酯、次膦酸酯[盐](phospinate)、亚磷酸酯(phosphite)、膦酸酯、磷杂环戊二烯、卤化的磷化合物和含无机磷的盐)和含氮化合物如氰尿酸三聚氰胺(mel amine cyanurate)。
无机阻燃剂可包括金属氢氧化物、锑化合物、硼化合物、其它金属化合物、磷化合物、其它无机阻燃化合物。合适的金属氢氧化物的实例包括氢氧化镁、氢氧化铝,和其它金属的氢氧化物。合适的基于锑的阻燃剂的实例包括三氧化二锑、锑酸钠、五氧化二锑,和其它基于锑的无机化合物。合适的硼化合物的实例包括硼酸锌、硼酸、硼砂,以及其它基于硼的无机化合物。其它金属化合物的实例包括钼化合物、三氧化钼、八钼酸铵(AOM)、锆化合物、钛化合物、锌化合物例如锡酸锌、碱式锡酸锌(zinchydroxy-stannate),等等。
阻燃组分可包括含卤素的化合物。合适的卤化的有机阻燃剂的实例可包括溴化的阻燃剂、氯化的阻燃剂。这种阻燃剂的实例包括四溴双酚A、八溴二苯醚、十溴二苯醚、双(三溴苯氧基)乙烷、四溴二苯醚、六溴环十二烷、三溴苯酚、双(三溴苯氧基)乙烷四溴双酚A聚碳酸酯低聚物、四溴双酚A环氧低聚物。典型的卤化的芳族阻燃剂包括四溴双酚A聚碳酸酯低聚物、多溴苯醚(polybromophenyl ether)、溴化聚苯乙烯、溴化BPA聚环氧化物、溴化酰亚胺、溴化聚碳酸酯、聚(丙烯酸卤代芳基酯)、聚(甲基丙烯酸卤代芳基酯),或其混合物。
其它合适的阻燃剂的实例是溴化聚苯乙烯例如聚二溴苯乙烯和聚三溴苯乙烯,十溴二苯基乙烷,四溴联苯,溴化的α,ω-亚烷基-双-苯邻二甲酰亚胺,例如N,N′-亚乙基-双-四溴苯邻二甲酰亚胺,低聚的溴化碳酸酯,尤其是衍生自四溴双酚A的碳酸酯,如果需要的话,可将其用苯氧基封端,或者用溴化苯氧基封端,或溴化环氧树脂。
氯化的阻燃剂包括氯化的石蜡、双(六氯环戊二烯基)环辛烷,以及其它这种官能化的等价物。
阻燃组分可包括含磷化合物。合适的磷阻燃剂的实例包括红磷、聚磷酸铵。有机磷阻燃剂可包括卤化磷酸酯、非卤化化合物。这种物质的实例包括磷酸三(1-氯-2-丙基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯、磷酸酯、磷酸三烷基酯、磷酸三芳基酯、磷酸芳基-烷基酯,及其组合。其它阻燃剂可包括多元醇、鏻衍生物、膦酸酯、磷烷(phosphane)、膦。
含磷化合物的具体结构如下所述:
磷酸酯,其中R可选自烷基、芳基、芳烷基、环己基、异丙基、异丁基等。
膦酸酯,其中X为H,和R,其中R可选自烷基、芳基、芳烷基、环己基、异丙基、异丁基等。
次膦酸酯[盐],其中X和Y=H和R,其中R可选自烷基、芳基、芳烷基、环己基、异丙基、异丁基等、OH、氨基官能化的化合物。
氧化膦,其中X、Y、Z=H和R,其中R可选自烷基、芳基、芳烷基、环己基、异丙基、异丁基等。
膦,其中x、y和z可选自H、烷基、芳基、芳烷基等。
亚磷酸酯,其中R可选自烷基、芳基、芳烷基、环己基、异丙基、异丁基等,以及H。
同样,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为芳族基团。两个G基团可以结合在一起得到环状基团,例如,二磷酸二苯基季戊四醇酯,如Axelrod在美国专利4,154,775中所述。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均为芳族的磷酸酯,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1~30个碳原子的烃基;每个G2独立地为具有1~30个碳原子的烃基或烃氧基;每个Xm独立地为溴或氯;m为0~4;及n为1~约30。适宜的二-或多-官能的芳族含磷化合物的实例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,三(氮杂环丙烷基)氧化膦。当存在时,含磷阻燃剂可以以1~约20重量份的量存在,基于100重量份的总组合物。
在一种实施方式中,阻燃聚酯组合物包括阻燃量的一种含氮阻燃剂例如三嗪、胍、氰尿酸盐和异氰尿酸盐,或含氮阻燃剂的混合物。合适的三嗪具有下式:
其中R1、R2和R3独立地为C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C6-C12芳基、氨基、C1-C12烷基取代的氨基,或氢。高度合适的三嗪包括2,4,6-三胺-1,3,5-三嗪(三聚氰胺,CAS Reg.No.108-78-1),三聚氰胺衍生物,蜜白胺,蜜勒胺,氰尿酰胺,氰尿二酰胺(CAS Reg.No.645-92-1),氰尿酰胺(CAS Reg.No.645-93-2),2-脲基三聚氰胺,乙酰基胍胺(CAS Reg.No.542-02-9),苯并胍胺(benzoguanamine)(CAS Reg.No.91-76-9)等。可将这些化合物与硼酸或磷酸的盐/加合物用于组合物中。实例包括焦磷酸三聚氰胺和多聚磷酸三聚氰胺。合适的氰尿酸盐/异氰尿酸盐化合物包括三嗪化合物与氰尿酸的盐/加合物,例如氰尿酸三聚氰胺,和三聚氰胺盐的任何混合物。
合适的胍化合物包括胍;氨基胍;等;以及它们与硼酸、碳酸、磷酸、硝酸、硫酸等的盐和加合物;以及包括至少一种前述胍化合物的混合物。
含氮阻燃剂与一种或多种基于磷的化合物组合使用。次膦酸盐和二次膦酸盐包括Schosser等的美国专利6,255,371中所列出的那些。所述的具体的次膦酸盐包括二乙基次膦酸铝(DEPAL),和二乙基次膦酸锌(DEPZN)。次膦酸盐具有式(I)
和/或式II,
和/或包括该式I或II的聚合物,
其中R1和R2是相同的或不同的,并且为H,直链或支化的C1-C6-烷基和/或芳基;R3是直链或支化的C1-C10亚烷基、C6-C10-亚芳基、-烷基亚芳基或-芳基亚烷基;M是任何金属,但是合适的是镁、钙、铝或锌,m是1、2或3;n是1、2或3;x是1或2。
在一种实施方式中,除了上述取代基之外,R1和R2还可为H。这导致次磷酸盐,次膦酸盐的一部分,例如次磷酸钙、次磷酸铝等。
通常将阻燃剂与增效剂(synergist),尤其是无机锑化合物一起使用。这些化合物是可广泛获得的,或者可通过已知的方式制备。通常,无机增效剂化合物包括Sb2O5、SbS3、锑酸钠等。尤其合适的是三氧化二锑(Sb2O3)。增效剂例如氧化锑通常的用量为最终组合物中的树脂重量的约0.5~15wt%。
同样,最终组合物可含有聚(四氟乙烯)(PTFE)型树脂或共聚物,用于减少阻燃热塑性塑料中的滴落。
期望阻燃剂添加剂存在的量至少足以减少聚酯树脂的可燃性,优选将可燃性减少至UL94 V-0等级。阻燃剂添加剂的量将随着树脂的性质和添加剂的功效而变化。阻燃组分的量通常为至少1wt.%。在一种实施方式中,阻燃组分的量为5wt.%~30wt.%。在另一实施方式中,阻燃组分的量为10~20wt.%。
在一些实施方式中,可以使用聚碳酸酯。本申请所用的术语“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯树脂”是指具有式(1)的碳酸酯重复结构单元的组分:
其中R1基团总数的至少60%是芳族有机基团,其余为脂肪族,脂环族,或芳族基团。在一种实施方式中,R1各自为芳族有机基团,例如式(2)的基团:
-A1-Y1-A2-(2)
其中A1和A2各自为单环二价芳基,和Y1为具有一或两个分隔A1和A2的原子的桥接基团。在示例性的实施方式中,一个原子分隔A1和A2。该类型基团的说明性和非限制性实例是-O-,-S-,-S(O)-,-S(O)2-,-C(O)-,亚甲基,环己基亚甲基,2-[2.2.1]-二环庚叉,乙叉,异丙叉,新戊叉,环己叉,环十五烷叉,环十二烷叉,及金刚烷叉。桥接基团Y1可以为烃基或饱和烃基如亚甲基,环己叉,或异丙叉。在另一种实施方式中,Y1为连接A1和A2的碳-碳键(-)。
本申请所用的术语″脂肪族″是指由线型或支化的非环碳原子排列组成的化合价至少为1的烃基;″芳族″是指包括至少一个芳基的化合价至少为1的基团;″脂环族″是指包括非芳族的环状碳原子排列的化合价至少为1的基团;“烷基”是指直链或支化的一价链烃基;“亚烷基(烷撑)”是指直链或支化的二价链烃基;“烷叉”是指直链或支化的二价链烃基,其两个价键在单个共同的碳原子上;“链烯基”是指直链或支化的一价链烯基,其至少两个碳原子通过碳碳双键连接;“环烷基”是指非芳族的一价脂环族烃基,其具有至少三个碳原子,具有至少一个不饱和度;“亚环烷基”是指非芳族的二价脂环族烃基,其具有至少三个碳原子,具有至少一个不饱和度;“芳基”是指一价芳族苯环基团,或者是指稠合到至少一个任选取代的苯环上的任选取代的苯环体系基团(radical system);“亚芳基”是指二价苯环基团或稠合到至少一个任选取代的苯环的苯环体系二价基团;“酰基”是指与羰基碳原子结合的一价烃基,其中所述羰基碳还连接至相邻的基团;“烷芳基”是指取代到如上所定义的芳基上的如上所定义的烷基;“芳烷基”是指取代到如上所定义的烷基上的如上所定义的芳基;“烷氧基”是指通过氧基团与相邻的基团连接的如上所定义的烷基;“芳氧基”是指通过氧基团与相邻的基团连接的如上所定义的芳基;以及″直接键″,当是结构变量说明的一部分时,是指作为″直接键″的变量之前和之后的取代基直接连接。
聚碳酸酯可通过式HO-R1-OH的二羟基化合物的界面反应制备,其包括下面式(3)的二羟基化合物,
HO-A1-Y1-A2-OH(3)
其中Y1,A1和A2如上所述。还包括下面通式(4)的双酚化合物:
其中Ra和Rb各自代表卤原子或一价烃基,并且可以相同或相异;p和q各自独立地为0~4的整数;及Xa代表下面式(5)的基团之一:
其中Rc和Rd各自独立地代表氢原子或一价直链烷基或环状烃基,及Re为二价烃基。
适宜的二羟基化合物的一些说明性和非限制性实例包括:间苯二酚、4-溴间苯二酚、氢醌、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,2,2-二(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-3-甲基苯基)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,6,6′-二羟基-3,3,3’,3′-四甲基螺(二)茚满(“螺二茚满双酚”),3,3-二(4-羟基苯基)苯酞,2,6-二羟基二苯并-对-二噁英,2,6-二羟基噻蒽,2,7-二羟基酚噻噁(2,7-dihydroxyphenoxathin),2,7-二羟基-9,10-二甲基吩嗪,3,6-二羟基二苯并呋喃,3,6-二羟基二苯并噻吩,及2,7-二羟基咔唑等,以及包含至少一种前述二羟基化合物的组合。
式(3)所示的双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(下文中的“双酚A”或“BPA”),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,2,2-二(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷,1,1-二(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷,3,3-二(4-羟基苯基)苯并吡咯酮,2-苯基-3,3-二(4-羟基苯基)苯并吡咯酮(PPPBP),及1,1-二(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷(DMBPC)。也可以使用包含至少一种前述二羟基化合物的组合。
也可以使用支链聚碳酸酯,以及直链聚碳酸酯和支链聚碳酸酯的共混物。支链聚碳酸酯可通过在聚合期间加入支化剂来制备。这些支化剂包括多官能的有机化合物,其包含至少三个选自下列的官能团:羟基,羧基,羧酸酐,卤代甲酰基,及前述官能团的混合。具体实例包括偏苯三酸,偏苯三酸酐,偏苯三酰氯,三对羟基苯基乙烷,靛红-二酚,三酚TC(1,3,5-三((对-羟基苯基)异丙基)苯),三酚PA(4(4(1,1-二(对-羟基苯基)-乙基)α,α-二甲基苄基)苯酚),4-氯甲酰基邻苯二酸酐,均苯三酸,及二苯甲酮四羧酸。支化剂可以以聚碳酸酯的约0.05~2.0wt%的量添加。所有类型的聚碳酸酯端基均可用于聚碳酸酯组合物,只要这种端基不显著地影响所需要的热塑性组合物的性质即可。
在具体的实施方式中,聚碳酸酯为衍生自双酚A的线性均聚物,其中A1和A2各自为对亚苯基,Y1为异丙叉。于25℃氯仿中测定,聚碳酸酯的特性粘度可以为约0.3~1.5分升/克(dl/g),具体地为约0.45~1.0dl/g。聚碳酸酯的重均分子量(Mw)可以为10,000~100,000,通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量,使用交联的苯乙烯-二乙烯基苯色谱柱,样品浓度为1mg/ml,使用聚碳酸酯标样校准。
本申请所用的“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯树脂”可包括包括碳酸酯链单元的共聚物。具体的合适的共聚物是聚酯-聚碳酸酯,也称为共聚酯-聚碳酸酯和聚酯-碳酸酯。也可使用聚碳酸酯和聚酯-聚碳酸酯的组合。本申请所用的“组合”包括所有的混合物、共混物、合金、反应产物等。聚酯-聚碳酸酯除了含有式(1)的碳酸酯链重复单元之外,还含有式(6)的重复单元:
其中D为源于二羟基化合物的二价基团,并且可以为例如C2-10亚烷基,C6-20脂环族基团,C6-20芳族基团或者聚亚烷基氧化物基团,其中亚烷基包含2~6个碳原子,特别是2、3或4个碳原子;及T为源于二羧酸的二价基团,并且可以为例如C2-10亚烷基,C6-20脂环族基团,C6-20烷基芳族基团,或者C6-20芳族基团。
在一种实施方式中,D是C2-6亚烷基。在另一实施方式中,D衍生自式(7)的芳族二羟基化合物:
其中每个Rf独立地为卤原子,C1-10烃基,或者C1-10卤代烃基;及n为0~4。卤素通常为溴。可由式(7)表示的化合物的实例包括间苯二酚,取代的间苯二酚化合物如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;氢醌;取代的氢醌如2-甲基氢醌,2-乙基氢醌,2-丙基氢醌,2-丁基氢醌,2-叔丁基氢醌,2-苯基氢醌,2-枯基氢醌,2,3,5,6-四甲基氢醌,2,3,5,6-四叔丁基氢醌,2,3,5,6-四氟氢醌,2,3,5,6-四溴氢醌等;或者包含至少一种前述化合物的组合。
可用于制备聚酯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′-二羧基二苯基醚,4,4′-联苯甲酸,及包含至少一种前述酸的混合物。也可以存在包含稠环的酸,例如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,或其组合。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91∶1~2∶98。在另一具体实施方式中,D为C2-6亚烷基,T为对亚苯基、间亚苯基、亚萘基、二价脂环族基团或其混合物。这类聚酯包括聚(对苯二甲酸亚烷基酯)。
除了酯单元之外,聚酯-聚碳酸酯还包括上文所述的碳酸酯单元。式(1)的碳酸酯单元可衍生自式(7)的芳族二羟基化合物,其中具体的碳酸酯单元是间苯二酚碳酸酯单元。
具体地,聚酯-聚碳酸酯的聚酯单元可衍生自间苯二甲酸和对苯二甲酸(或其衍生物)的组合与间苯二酚、双酚A,或包括一种或多种这些物质的组合的反应,其中间苯二甲酸酯单元与对苯二甲酸酯单元的摩尔比为91∶9~2∶98,具体地85∶15~3∶97,更具体地80∶20~5∶95,和仍然更具体地70∶30~10∶90。所述聚碳酸酯单元可衍生自间苯二酚和/或双酚A,间苯二酚碳酸酯单元与双酚A碳酸酯单元的摩尔比为0∶100~99∶1,聚酯-聚碳酸酯中混合的间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯聚酯单元与聚碳酸酯单元的摩尔比可为1∶99~99∶1,具体地5∶95~90∶10,更具体地10∶90~80∶20。当使用聚酯-聚碳酸酯与聚碳酸酯的共混物时,聚碳酸酯与聚酯-聚碳酸酯在共混物中的重量比可分别为1∶99~99∶1,具体地10∶90~90∶10。
聚酯-聚碳酸酯可具有1500~100000,特别是1700~50000,尤其是2000~40000的重均分子量(Mw)。分子量测定是利用凝胶渗透色谱(GPC)进行的,采用交联的苯乙烯-二乙烯基苯色谱柱并校准至BPA-聚碳酸酯基准。样品以约1mg/ml的浓度制备,并以约1.0ml/分钟的流速洗脱。
适宜的聚碳酸酯可通过诸如界面聚合和熔体聚合等方法制备。尽管界面聚合的反应条件可以变化,但是示例性的方法通常包括溶解或分散二元酚反应物于苛性钠或苛性钾水溶液中,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(如约8~10)条件和适宜催化剂(如三乙胺)或相转移催化剂存在下使该反应物与碳酸酯前体接触。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。适宜的碳酸酯前体包括例如碳酰卤如碳酰溴或碳酰氯(光气),或者卤代甲酸酯例如二元酚的二卤代甲酸酯(如双酚A、氢醌等的二氯甲酸酯)或者二醇的二卤代甲酸酯(如乙二醇、新戊二醇、聚乙二醇等的二卤代甲酸酯)。也可以使用包含至少一种前述类型的碳酸酯前体的组合。聚合期间可以包括链终止剂(也称之为封端剂)。链终止剂限制分子量增长速度,因此控制聚碳酸酯的分子量。链终止剂可以是单酚化合物、单羧酸氯化物和/或单氯甲酸酯中的至少一种。
例如,适宜作为链终止剂的单酚化合物包括单环酚,如苯酚、C1-C22烷基取代的酚、对枯基-苯酚、对叔丁基苯酚、羟基联苯;二酚的单醚,例如对甲氧基苯酚。烷基取代的苯酚包括具有8~9个碳原子的支链烷基取代基的那些酚。单酚UV吸收剂可以用作封端剂。这些化合物包括:4-取代的-2-羟基二苯甲酮和它们的衍生物、水杨酸芳基酯、二酚的单酯(例如间苯二酚单苯甲酸酯)、2-(2-羟基芳基)-苯并三唑和它们的衍生物、2-(2-羟基芳基)-1,3,5-三嗪以及它们的衍生物等。特别地,单酚链终止剂包括苯酚、对枯基-苯酚和/或间苯二酚单苯甲酸酯。
单羧酸氯化物也可用作链终止剂。这包括单环的单羧酸氯化物如苯甲酰氯,C1-C22烷基取代的苯甲酰氯,甲苯甲酰氯,卤素取代的苯甲酰氯,溴苯甲酰氯,肉桂酰氯,4-桥亚甲基四氢化邻苯二甲酰胺苯甲酰氯,及其混合物;多环的单羧酸氯化物如偏苯三酸酐氯化物,及萘甲酰氯;以及单环和多环单羧酸氯化物的混合物。具有最多22个碳原子的脂族单羧酸的氯化物是合适的。官能化的脂族单羧酸氯化物如丙烯酰氯和甲基丙烯酰氯也是合适的。还合适的有单氯甲酸酯,包括单环的单氯甲酸酯如氯甲酸苯酯,烷基取代的氯甲酸苯酯,氯甲酸对枯基苯酯,甲苯氯甲酸酯,及其混合物。
聚酯-聚碳酸酯可以通过界面聚合制备。不是采用二羧酸,可以使用并且有时甚至优选使用酸的反应性衍生物,如相应的酰卤,特别是酸的二氯化物和酸的二溴化物。这样,例如不是采用间苯二甲酸、对苯二甲酸或其混合物,而是可以采用间苯二酰氯、对苯二酰氯及其混合物。
在可以使用的相转移催化剂中,包括化学式(R3)4Q+X的催化剂,其中每个R3相同或不同,为C1-10烷基;Q是氮原子或磷原子;X为卤原子或C1-8烷氧基或C6-18芳氧基。适宜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和CH3[CH3(CH2)2]3NX,其中X为Cl-、Br-、C1-8烷氧基或C6-18芳氧基。相转移催化剂的有效量可以为约0.1~10wt%,基于光气化混合物中双酚的重量。在另一实施方式中,相转移催化剂的有效量可以为0.5~2wt%,基于光气化混合物中双酚的重量。
或者,可以使用熔体方法制备聚碳酸酯。一般地,在熔体聚合法中,可以如下制备聚碳酸酯:在熔融状态和酯交换催化剂存在下,通过使二羟基反应物与二芳基碳酸酯如碳酸二苯酯在混合器、双螺杆挤出机等中共同反应,以形成均匀的分散体。通过蒸馏,从熔融反应物中除去挥发性一元酚,并以熔融的剩余物的形式分离聚合物。
除了聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯,和上述的这些的组合之外,也可能使用聚碳酸酯和聚酯-聚碳酸酯与其它热塑性聚合物的组合,例如聚碳酸酯和/或聚碳酸酯共聚物与聚酯的组合。
聚碳酸酯也可包含聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物,也称为聚硅氧烷-聚碳酸酯。该共聚物的聚硅氧烷(在本申请中也称为“聚二有机基硅氧烷”)嵌段包括式(8)的硅氧烷重复单元(在本申请中也称为“二有机基硅氧烷单元”):
其中R各自相同或相异,并且为C1-13一价有机基团。例如,R可独立地为C1-C13烷基,C1-C13烷氧基,C2-C13链烯基,C2-C13链烯氧基,C3-C6环烷基,C3-C6环烷氧基,C6-C14芳基,C6-C10芳氧基,C7-C13芳烷基,C7-C13芳烷氧基,C7-C13烷芳基,或者C7-C13烷芳氧基。前述基团可以全部或部分被氟、氯、溴、碘或其组合卤化。在同一共聚物中,可以使用前述R基团的组合。
式(8)中D的值可以广泛地变化,这取决于热塑性组合物中各组分的类型和相对量,所需要的组合物性质,及其它需要考虑的事项。一般地,D的平均值可为2~1000,具体地约2~500,更具体地约5~100。在一种实施方式中,D的平均值为约10~75,在又一实施方式中,D的平均值为约40~60。当D的值较低例如小于约40时,可能需要使用较大量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。相反,如果D的值较高例如大于约40,可能需要使用较小量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。
可以使用第一和第二(或更多)聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物的组合,其中第一共聚物的D的平均值小于第二共聚物的D的平均值。
在一种实施方式中,聚二有机基硅氧烷嵌段通过下面式(9)的重复结构单元提供:
其中D定义如上;每个R可以相同或相异,并且定义如上;及Ar可独立地为相同或相异,并且为取代或未取代的C6-C30亚芳基,其中价键直接连接到芳族部分。式(9)中的适宜的Ar基团可衍生自C6-C30二羟基亚芳基化合物,例如上述式(3)、(4)或(7)的二羟基亚芳基化合物。也可以使用包含至少一种前述二羟基亚芳基化合物的组合。适宜的二羟基亚芳基化合物的具体实例是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,2.2-二(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷,1,1-二(4-羟基苯基)环己烷,二(4-羟基苯基)硫醚,及1,1-二(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷。也可以使用包含至少一种前述二羟基化合物的组合。
式(9)的单元可衍生自下面式(10)的相应的二羟基化合物:
其中R,Ar和D如上所述。式(10)的化合物可在相转移条件下通过使二羟基亚芳基化合物与例如α,ω-二乙酰氧基聚二有机基硅氧烷反应得到。
在另一种实施方式中,聚二有机基硅氧烷嵌段包括式(11)的单元:
其中R和D如上所述,R1各自独立地为二价的C1-C30亚烷基,且其中聚合的聚硅氧烷单元为其相应的二羟基化合物的反应残基。在具体的实施方式中,聚二有机基硅氧烷嵌段通过式(12)的重复结构单元提供:
其中R和D定义如上。式(12)中的R2各自独立地为二价的C2-C8脂族基团。式(12)中的每个M可以相同或相异,并且可以为卤素,氰基,硝基,C1-C8烷硫基,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,或者C7-C12烷芳氧基,其中每个n独立地为0,1,2,3,或者4。
在一种实施方式中,M为溴或氯,烷基如甲基、乙基或丙基,烷氧基如甲氧基、乙氧基或丙氧基,或者芳基如苯基、氯苯基或甲苯基;R2为二亚甲基,三亚甲基或四亚甲基;以及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。在另一实施方式中,R为甲基,或者甲基与三氟丙基的混合物,或者甲基与苯基的混合物。在又一实施方式中,M为甲氧基,n为1,R2为二价的C1-C3脂族基团,及R为甲基。
式(12)的单元可以衍生自相应的二羟基聚二有机基硅氧烷(13):
其中R、D、M、R2和n如上所述。这种二羟基聚硅氧烷可通过在式(14)的硅氧烷氢化物和脂族不饱和一元酚之间实施铂催化的加成反应来制备:
其中R和D如前面所定义的。适宜的脂族烯丙基不饱和一元酚包括,例如,丁子香酚,2-烯丙基苯酚,4-烯丙基-2-甲基苯酚,4-烯丙基-2-苯基苯酚,4-烯丙基-2-溴苯酚,4-烯丙基-2-叔丁氧基苯酚,4-苯基-2-苯基苯酚,2-甲基-4-丙基苯酚,2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚,2-烯丙基-4-溴-6-甲基苯酚,2-烯丙基-6-甲氧基-4-甲基苯酚,及2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚。也可以使用包含至少一种前述酚类的混合物。
聚硅氧烷-聚碳酸酯可包括50~99wt.%的碳酸酯单元和1~50wt.%的硅氧烷单元。在该范围内,聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物可包括70~98wt.%,具体地75~97wt.%的碳酸酯单元,和2~30wt.%,具体地3~25wt.%的硅氧烷单元。
在一种实施方式中,聚硅氧烷-聚碳酸酯可包括聚硅氧烷单元,和衍生自双酚A的碳酸酯单元,例如,式(3)的二羟基化合物,其中A1和A2各自为对亚苯基,Y1为异丙叉。聚硅氧烷-聚碳酸酯的重均分子量可为2,000~100,000,具体地5,000~50,000,通过凝胶渗透色谱法测量,使用交联的苯乙烯-二乙烯基苯色谱柱,样品浓度为1mg/ml,使用聚碳酸酯标样校准。
聚硅氧烷-聚碳酸酯在300℃/1.2kg测量的熔体体积流动速率可为1~50立方厘米/10分钟(cc/10min),具体地2~30cc/10min。可使用具有不同流动性的聚硅氧烷-聚碳酸酯的混合物来获得期望的总流动性。
聚碳酸酯组分的量随着具体的应用而变化。通常,聚碳酸酯组分存在的量为5~90wt.%。在另一实施方式中,聚碳酸酯存在于组合物中的量为20~70wt.%。
抗冲改性剂组分通常为橡胶状物质,当以合适的量使用它时,赋予给组合物吸收能量的性质。合适的橡胶状抗冲改性剂包括(a)甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯橡胶,(b)丙烯酸酯橡胶,(c)丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯橡胶,(d)高橡胶接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,(e)丙烯酸酯-烯烃共聚物,(f)聚烯烃改性剂,或(g)有机硅-丙烯酸类改性剂(例如,Mitsubishi Rayon制造的METABLENTM S)。更具体地,抗冲改性剂可包括作为高橡胶接枝抗冲改性剂的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物。包括(a)橡胶改性的单亚乙烯基芳族接枝共聚物和(b)未接枝的刚性共聚物的橡胶改性的单亚乙烯基芳族树脂,通常由单亚乙烯基芳族单体和一种或多种共聚单体的混合物在一种或多种橡胶状聚合物基质的存在下接枝共聚而制备。根据存在的橡胶的量,可同时获得未接枝的刚性聚合物(共聚物)的单独基质或连续的刚性相,和橡胶改性的单亚乙烯基芳族接枝共聚物。所述树脂也可通过将刚性单亚乙烯基芳族共聚物与一种或多种橡胶改性的单亚乙烯基芳族接枝共聚物共混而制得。
通常,橡胶改性的树脂包括含量为树脂总重量5~100wt%,更优选10~95wt%,更优选20~90wt%,和最优选15~85wt%的橡胶改性的接枝共聚物;和橡胶改性的树脂包括含量为树脂总重量0~95wt%,更优选5~90wt%,更优选10~80wt%,最优选15~85wt%的未接枝的刚性聚合物。较高含量的橡胶是优选的。
尤其优选的是具有大于30wt%橡胶状聚合物基质,优选大于约45wt%橡胶状聚合物基质的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。最优选的橡胶状基质包括聚丁二烯或苯乙烯-丁二烯共聚物。也优选的是高橡胶接枝的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。术语“高橡胶接枝”通常是指接枝共聚物树脂,其中至少约30wt%,优选至少约45wt%的刚性聚合物相化学键合或接枝到橡胶状聚合物相上。合适的ABS-型高橡胶接枝共聚物可例如以商标树脂等级336或338购得。一种优选的高橡胶接枝物是General Electric Company,Advanced Materials的C874202树脂。制备接枝共聚物树脂的方法描述于Lowry的标题为Semi-batch Emulsion Process for Making DieneRubber Latex,Rubber Latex Made Thereby,and Graft Copolymer MadeTherefrom的美国专利6,384,129中。
其它典型的抗冲改性剂是以下物质,或两种或多种这些物质的共混物:(1)Paraloid EXL3300,其是丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸酯芯-壳橡胶;(2)ASA-HRG,其是丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物;(3)AES,其是丙烯腈-苯乙烯-EPDM共聚物,其中EPDM是乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体;(4)Lotader AX8900,其是乙烯-甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物,其中甲基丙烯酸酯含量为约8wt%。抗冲改性剂的含量优选小于40wt%,更优选小于30wt%,最优选小于20wt%。
芯-壳共聚物,制备芯-壳共聚物的方法和芯-壳共聚物作为抗冲改性剂与聚碳酸酯组合的用途描述于美国专利3,864,428和4,264,487中。合适的芯-壳共聚物是包括玻璃化转变温度(“Tg”)低于约10℃的橡胶状“芯”和Tg大于或等于约10℃的刚性“壳”的那些,并且所述“芯”包括衍生自一种或多种单烯键式不饱和单体例如丙烯酸酯单体如丙烯酸丁酯和共轭二烯单体如丁二烯的重复单元,所述“壳”具有衍生自单烯键式不饱和单体的重复单元。
抗冲改性剂的量通常为至少1wt.%。在一种实施方式中,抗冲改性剂的量为1wt.%~50wt.%。在另一实施方式中,抗冲改性剂的量为5~25wt.%。
当聚碳酸酯组分与抗冲改性剂一起使用时,其中用于制备制品的模塑组合物含有存在量为5~90wt%的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,聚碳酸酯的存在量为5~90wt%,抗冲改性剂的存在量为至少1wt%。
在一种实施方案中,除了含有衍生自PET的PBT组分之外,模塑组合物还可以含有其它聚酯。该适宜的聚酯可以包括含有如下化学式的结构单元的那些:
其中每个R1独立地为二价脂族、脂环族或芳族烃基或聚氧亚烷基基团,或者它们的组合;每个A1独立地为二价脂族、脂环族或芳族基团,或者它们的组合。含有上述化学式的结构的适宜聚酯的实例为聚(亚烷基二羧酸酯)、液晶聚酯和聚酯共聚物。也可以使用其中引入了支化剂的支化聚酯,所述支化剂是例如具有三个或更多个羟基的二醇或者三官能或更多官能的羧酸。此外,有时也期望在聚酯上具有各种不同浓度的酸端基和羟端基,这取决于组合物的最终用途。
R1基团可以为:例如,C2-10亚烷基、C6-20脂环族基团、C6-20芳族基团或者其中亚烷基含有约2~6个碳原子,最常见2或4个碳原子的聚氧化亚烷基。上述化学式中A1最常见为对-或间-亚苯基、脂环族或其组合。该类聚酯包括聚(对苯二甲酸亚烷基酯)。如以下专利所说明的(将它们并入本文作为参考),这些聚酯在本领域是已知的。在一种实施方案中,当用于制备制品的组合物含有聚对苯二甲酸乙二醇酯时,该组合物还包括选自下列的聚酯:聚对苯二甲酸环己二甲醇酯,聚对苯二甲酸环己二甲醇酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸三亚甲基酯,聚对苯二甲酸苯二甲酯,聚对苯二甲酸直链烷烃二醇酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯及其组合。
美国专利No.2,465,319;2,720,502;2,727,881;2,822,348;3,047,539;3,671,487;3,953,394和4,128,526。由二羧酸酯残基A1所代表的芳族二羧酸的实例为:间苯二甲酸和对苯二甲酸,1,2-二(对羧基苯基)乙烷、4,4′-二羧基苯醚(4,4′-dicarboxydiphenyl ether)、4,4′-联苯甲酸及其混合物。也可以存在含有稠环的酸,例如1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸或2,6-萘二羧酸。优选的二羧酸是对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、环己烷二羧酸或者它们的混合物。特别适宜的聚酯为:聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET),聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)(PBT),聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)、聚(萘二甲酸丁二醇酯)(PBN),聚(对苯二甲酸环己二亚甲基酯)(PCT),环己二甲醇改性的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(也称为聚(环己二亚甲基-亚乙基-对苯二甲酸酯))(PETG和PCTG)和聚(对苯二甲酸丙二醇酯)(PPT),以及它们的混合物。
在一种实施方案中,用于制备制品的组合物中不是衍生自PET的PBT的另外聚酯组分的量通常为至少1wt%。在一种实施方案中,该不是衍生自PET的PBT的另外聚酯组分的量为5wt%~90wt%。
虽然,制品通常由含有下列组分的组合物制备:(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物;(b)0.01~95wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性物质,(3)聚对苯二甲酸亚烷基酯,(4)聚碳酸酯和抗冲改性剂,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合;但是,本发明也包括这样的实施方案,其中该组合物需要其它聚酯来代替聚对苯二甲酸乙二醇酯,例如包括如下组分的组合物:(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物;(b)0.01~95wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性物质,(3)聚对苯二甲酸亚烷基酯,(4)聚碳酸酯和抗冲改性剂,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合。
当然,本发明可以包括用于制备制品的组合物,例如含有包括如下组分的组合物的组合物:(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物;(b)0.01~95wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性物质,(3)聚对苯二甲酸亚烷基酯,(4)聚碳酸酯和抗冲改性剂,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合。在另一实施方案中,本发明的制品可以由进一步包括猝灭剂的组合物来制备。该模塑组合物的猝灭剂组分通常包括各种猝灭剂。适宜的猝灭剂包括加入用作催化剂猝灭剂以防止聚碳酸酯和聚酯的酯交换的45%亚磷酸水溶液。猝灭剂的其它实例包括磷酸、过渡金属磷酸盐和其它非酸性物质。猝灭剂的具体实例包括磷酸锌,磷酸一锌,磷酸钙,亚磷酸及其组合。猝灭剂的有效量在文献中是众所周知的。其有效量通常为50~500ppm或更高。猝灭剂在含有改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物、聚碳酸酯组分和抗冲改性剂的组合物中特别有用。
用于制备制品的组合物可以进一步地含有选自下列的添加剂:阻燃剂,稳定剂例如UV改性剂,热稳定剂,脱模剂,聚四氟乙烯-苯乙烯丙烯腈混合物及其组合。适宜的UV改性剂通常包括各种UV吸收剂。UV吸收剂的实例包括但不限于:水杨酸类UV吸收剂,二苯甲酮类UV吸收剂,苯并三唑类UV吸收剂,氰基丙烯酸酯类UV吸收剂及其混合物。本发明的模塑组合物还可以含有热稳定剂。适宜的热稳定剂包括但不限于:酚类稳定剂,有机硫醚类稳定剂,有机磷化物稳定剂,受阻胺稳定剂,环氧类稳定剂及其混合物。可以以固体或液体的形式加入耐热的稳定剂。
在用于制备制品的模塑组合物中该添加剂的量通常为至少0.1wt.%。在一种实施方案中,脱模剂的量为0.1~2wt.%。在另一实施方案中,脱模剂的量为0.5~1wt.%。
在另一实施方案中,除了含有衍生自PET的改性PBT组分之外,模塑组合物可以进一步含有脱模剂。脱模剂的实例包括但不限于:天然的和合成的石蜡,聚乙烯蜡,碳氟化合物和其它烃类脱模剂;硬脂酸,羟基硬脂酸,和其它高级脂肪酸,羟基脂肪酸,和其它脂肪酸类脱模剂;硬脂酸酰胺,亚乙基双硬脂酰胺,和其它脂肪酸酰胺,烷基双脂肪酸酰胺,和其它脂肪酸酰胺类脱模剂;硬脂醇,鲸蜡醇,和其它脂族醇,多元醇,聚二醇,聚甘油,和其它醇类脱模剂;硬脂酸丁酯,四硬脂酸季戊四醇酯,和其它脂肪酸的低级醇酯,脂肪酸的多元醇酯,脂肪酸的聚二醇酯,和其它脂肪酸酯类脱模剂;硅油和其它有机硅脱模剂,以及前述的任意混合物。脱模剂可以与其它添加剂例如聚四氟乙烯-苯乙烯-丙烯腈混合物一起使用。
模塑组合物中脱模剂的量通常为至少0.1wt.%。在一种实施方案中,脱模剂的量为0.1~2wt.%。在另一实施方案中,脱模剂的量为0.5~1wt.%。
用于制备制品的组合物,其衍生自改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性物质,(3)聚对苯二甲酸乙二醇酯,(4)包括聚碳酸酯和抗冲改性剂的组分,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合;该组合物可以通过各种方法制备。在一种实施方案中,用于制备制品的组合物可以通过常规的共混技术来制备。组合物的生产可以利用已知用于共混热塑性塑料的任何共混操作,例如在捏合机中例如Banbury混合机或挤出机中共混。为了制备该组合物,其各种组分可以通过任意已知的方法混合。典型地,有两种不同的混合步骤:预混步骤和熔体混合步骤。在预混步骤,将干成分混合在一起。该预混步骤典型地使用转鼓混合机或带式搅拌机进行。不过,如果需要,该预混合料可以使用高剪切混合器例如Henschel混合器或类似的高强度设备进行制备。通常在预混步骤之后,接着进行熔体混合步骤,其中使预混合料熔融,并再次以熔体形式混合。可选择地,该预混步骤可以省略,可以直接将原料加入到熔体混合设备的进料部分,优选通过多个进料系统加入。在熔体混合步骤,典型地使各成分在单螺杆或双螺杆挤出机、Banbury混合机、两辊混炼机或类似设备中熔融捏合。
在本发明的一种实施方案中,组合物可以通过溶液法制备。该溶液法包括:将所有成分溶解于共同溶剂(或)溶剂的混合物中,然后,在室温或者至少约50℃~约80℃的较高温度下,或者在非溶剂(non solvent)中沉淀或者蒸发溶剂。在一种实施方案中,可以将反应物与相对挥发的溶剂,优选有机溶剂混合,该溶剂对聚合物基本上呈惰性,并且不会侵蚀(attack)和不利地影响该聚合物。适宜的有机溶剂包括乙二醇二乙酸酯,丁氧基乙醇,甲氧基丙醇,低级烷醇,氯仿,丙酮,二氯甲烷,四氯化碳,四氢呋喃等。在本发明的一种实施方案中,该非溶剂为选自下列中的至少一种:单醇例如乙醇、甲醇、异丙醇、丁醇和含有C1-C12个碳原子的低级醇。在一种实施方案中,溶剂为氯仿。
在本发明的一种实施方案中,将各成分预配混、造粒,然后模塑。可在常规设备内进行预配混。例如,在预干燥聚酯组合物(例如在约120℃下约4小时)之后,将各成分的干燥共混物投入到单螺杆挤出机中,其中所使用的螺杆具有长的过渡段(transition section)以确保合适的熔融。或者,可将树脂和添加剂在原料端口喂入到具有啮合式同向旋转螺杆的双螺杆挤出机中,增强添加剂(与其他添加剂)可在下游喂入。可以将预配混的组合物挤出并通过标准技术切割成模塑料,例如常规的颗粒、粒料等。然后可在热塑性组合物常用的任何设备,例如具有在约230℃-约280℃下的常规料筒温度和在约55℃-约95℃的常规模具温度的Newbury型注塑机内,模塑该组合物。
制品可以通过适宜的转化方法来制备,例如注塑、压塑、吹塑、片材挤出或薄膜挤出法。本文所述的任何组合物可以用于该转化方法。注塑是用于非增强的热塑性部件的最流行制造方法,并且在用于短纤维增强的热塑性复合材料中正变得更加常见。注塑可以用于生产根据本发明的制品。注塑是这样一种方法,其中将其量为几倍于生产制品所必需的聚合物共混物在加热腔中加热为粘性液体,然后在压力下将其注入到模腔中,从而形成制品。聚合物共混物保持在高压下的模腔中直到其冷却,然后取出。术语“注塑”还包括反应注塑,其中通过喷嘴使两部分半流体树脂共混物流动并进入到模腔中,在那里树脂共混物由于化学反应而聚合。在授予Hujick的美国专利3,91 5,608;授予Ludwig的3,302,243以及授予Lameris的3,224,043中进一步详细地讨论了注塑和注塑装置。注塑是最快的热塑性工艺,因此通常用于大容量应用例如汽车和消费品。循环时间在20~60秒之间。注塑还产生高度可重复的近终型(near-net shaped)的制品。在嵌件、孔和核心材料周围模塑的能力是另一优点。最后,注塑通常提供任何方法中最佳的表面光洁度。熟练的技术人员将知道注塑是否是生产根据本发明的给定制品的最特别的加工方法。
因此,在一种实施方案中,本发明包括注塑制品的方法,该方法包括:在室中将组合物加热使其成为粘性液体,以及在压力下将该组合物注入到所需尺寸的模腔中,其中该组合物包括:(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯,和(2)含有衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基,所述残基选自:乙二醇基团,二甘醇基团,间苯二甲酸基团,含锑的化合物,含锗的化合物,含钛的化合物,含钴的化合物,含锡的化合物,铝,铝盐,1,3-环己二甲醇异构体,1,4-环己二甲醇异构体,1,3-环己烷二甲醇的顺式异构体,1,4-环己烷二甲醇的顺式异构体,1,3-环己烷二甲醇的反式异构体,1,4-环己烷二甲醇的反式异构体,碱金属盐,碱土金属盐,含磷的化合物和阴离子,含硫的化合物和阴离子,萘二甲酸,1,3-丙二醇基团及其组合。
吹塑是生产空心热塑性产品的技术。吹塑包括:在模具中放置本发明的热塑性聚合物的挤出管,然后施加足够的气体压力到管的内部以使管的外部与模腔的内表面相一致。美国专利5,551,860详细地描述了进行吹塑生产制品的方法。吹塑并不限于生产空心物体。例如,“外壳”可以通过以下方法制备:吹塑一个构件,然后将该构件切成两半,生产两个外壳。例如在The Encyclopedia of Chemical Technology,Kirk-Othmer,Third Edition,JohnWiley&Sons,New York,1981,Vol.16,pp.416-417和Vol.18,pp.191-192.中也记载了简单的吹膜法。
可以通过吹胀薄膜挤塑或使用常规的拉伸技术通过在热变形温度附近拉伸流延或压延薄膜来制备取向膜。例如,径向拉伸缩放仪(pantograph)可以用于多向同时拉伸;x-y方向拉伸缩放仪可以用于在平面x-y方向同时或依次拉伸。具有依次单向拉伸部分的装置也可以用于实现单向和多向拉伸,例如装配有用于在轴向拉伸的差速辊部分和用于在横向拉伸的拉幅机框架部分(tenter frame section)的机器。
更具体地,吹塑组合物的方法可以通过使用常规的吹塑装置来实施。在此方面,用挤出机等将树脂组合物塑化,通过环形模头挤出或注入,形成管状中间型坯。然后,将该管状型坯夹在形成模腔的模具部件之间,将加压流体(例如空气)注入到被夹住的型坯的内部,使得其膨胀,并与模腔的壁相一致。然后使树脂组合物冷却、固化,此时将模具分开,取出空心的吹塑制品。
在吹塑过程中,优选使挤出机料筒和模头的温度都保持在约225℃~约280℃之间,更优选在约230℃~约250℃之间。模具温度优选在约40℃~约120℃之间,更优选在约60℃~约100℃之间。虽然出于经济考虑最优选使用空气作为膨胀气体,不过如果需要,可以使用氮气或任何其它惰性气体。膨胀流体的压力优选为4~10kg/cm2。
可以获得具有稳定的质量和形状的空心吹塑制品。特别适合于吹塑法的制品包括:(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯,和(2)含有衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基,所述残基选自:乙二醇基团,二甘醇基团,间苯二甲酸基团,含锑的化合物,含锗的化合物,含钛的化合物,含钴的化合物,含锡的化合物,铝,铝盐,1,3-环己二甲醇异构体,1,4-环己二甲醇异构体,1,3-环己烷二甲醇的顺式异构体,1,4-环己烷二甲醇的顺式异构体,1,3-环己烷二甲醇的反式异构体,1,4-环己烷二甲醇的反式异构体碱金属盐,碱土金属盐,例如钙、镁、钠和钾盐,含磷的化合物和阴离子,含硫的化合物和阴离子,萘二甲酸,1,3-丙二醇基团及其组合。
在一种实施方案中,制品可以通过热成型法制备。热成型通常以塑料片材或膜开始:片材厚度趋于为10密耳(250μm)和更大;膜厚度通常小于500密耳(130mm)。挤出是生产用于热成型的片材和膜的最常见方法;非常少见的是流延或压延。
热成型通常包括:将挤出的热塑性片材、膜和型材加热到其软化热(softening heat),然后通过气动方式(通过使塑料和模具之间形成真空来产生气压差,或者使用压缩空气的压力来使材料紧靠着模具),机械方式(插塞,匹配模具等),或者气动和机械方式的组合,使热的、柔软的材料紧靠着模具的外形。
该方法包括:(1)在分隔烘箱中加热片材(膜等),(2)将热的片材转移到成型压力机中,(3)使用自动机械以在单个单元中组合加热和成型,或(4)从塑料辊或直接从挤出机模头的出口连续操作取料(后成形)。几乎所有的材料都是热塑性的。
这些热塑性材料可以是增强的或未增强的。几乎任何热塑性材料都可以使用,但是某些类型使其更易于实现深冲压而不会撕裂诸如边角的区域或者使该区域过度变薄。成形的简易性取决于材料性质;它受以下因素影响:最小和最大的厚度,气孔,材料沿表面和厚度保留热梯度的能力,外加应力的可控性,冲压(draw)的速率和深度,模具几何形状,使单轴或双轴形变稳定,以及最重要的是,使片材的厚度变化最小化。
弯曲(bending)是最悠久的热成型技术之一,相对易于处理。它通常伴随有连接(粘合或焊接)或机械操作(磨、钻、抛光)。如果片材在弯曲操作中只是被局部加热,那么不需要特殊的成型工具。加热区的宽度和片材的厚度决定了弯曲半径。局限与片材的软化点以及被加热的片材的固有刚性(下垂应该被最小化)有关。经常使厚度最高32英寸(90mm)的透明塑料(例如PMMA和PC)弯曲用于存储显示器、楼梯、银行隔板、飞机窗口等。对于这类塑料,如果使弯曲区域的限制最小化,那么在弯曲处的厚度可以保持不变。
热成型法能够具有优于热塑性材料制造的其它方法的几个优点。例如,由于所需要的压力低,具有大的表面积的部件可以以相对低的模具和设备成本来形成。壁非常薄的部件能够易于形成,而该部件通过任何其它方法是不可行的。大容量的薄壁产品如酒杯可以以单位资本投资(capitalinvestment)最低的成本来生产,生产速度为每小时50,000至超过200,000单位。小容量大规格产品例如计算机外壳在价格上(通过较低的机具装设成本(tooling cost))以及产品细节上(用690kPa(100psi)成型压力)正在顺利地与注塑进行竞争。
在一种实施方案中,制品可以使用如下的旋转模塑法制备。旋转模塑装置的模具的内壁可以用有机硅脱模剂涂布,并用氮气保护。然后,将颗粒状聚碳酸酯粉末(或其它适宜材料)加入到旋转的球形模具中。在多轴旋转下,在15至最长20分钟的时间内,通过加热套将模具加热到适宜的温度例如40℃至最高330℃,直到获得均匀分散的熔体。使温度在适宜的温度例如330℃保持适宜的时间例如约3分钟,之后,在约15分钟的时间内将温度降低到40℃。冷却之后,从模具中取出所得到的球体,检查其美观度(aesthetics)。特别关注类似于“桔子皮”的火山口样(crater-like)的表面缺陷。也要注意从模具中取出的容易度。旋转模塑一个部件花费大约50分钟时间。根据该方法,可以模塑两种类型的球体。该制品的壁厚可以为3~2.5mm。当然,其它变化也是可能的。
在另一实施方案中,可以通过挤拉成型技术制备成形的部件。本文使用的术语“挤拉成型”是用于塑料树脂的术语,常常指通过模头的喷嘴将浸润有增强纤维的增强连续丝束的树脂拉出。该方法获得具有高单向长度的连续长度材料,可用于建筑物侧板,钓鱼竿,管,高尔夫球杆,可塑的带和类似制品。
对于术语“增强纤维的连续丝束”,我们是指任意纤维状或丝状结构,例如纱,其中纤维/丝足够长,以提供足够强度的粗纱、丝束或纱线,其在下文所述的加工条件下使用熔融热塑性聚合物树脂和定型模挤拉而成,而没有使得浸渍的长度不可用的频繁断裂。
根据本发明制备的制品的尺寸可以变化。例如,制品的长度可以为0.5mm至卷绕在线轴上的连续制品,宽度为0.5mm~2000mm,厚度为0.1mm~25mm。热成型制品的长度为0.5mm~3000mm,宽度为0.5mm~3000mm,厚度为0.1~5mm。挤出制品,例如选自挤出片材、挤出膜的制品,其宽度为25mm~2000mm,厚度为0.12mm~25mm。在一种实施方案中,制品为熔喷纤维或冷拉纤维,制品的直径为1~6000微米。在一种实施方案中,纤维制品包括选自熔喷纤维、冷拉纤维和压纺纤维的那些。
因此,存在有许多许多制品,可以包括注塑制品,热成型制品,吹塑制品,挤出制品,旋转模塑制品。制品的实例包括但不限于:电子连接器,线圈管,配电外壳,燃料舱,燃料箱,膜,结构增强材料,用于汽车和运输应用的栅格开口增强材料(grill opening reinforcement),器具部件,外壳,聚光圈(bezel),蜂窝电话,照明设备,内部和车身板材(body panel),挡泥板,引擎罩,门的外壳,能量管理组件,例如能量吸收器,保险杆,吹塑汽车踏板,拖拉机外壳等。
在本发明范围内的、在某些工业和汽车应用中的具体制品包括但不限于:连接器,能量吸收器,聚光圈,车身板材,蜂窝电话外壳,家具组件,织物等。
我们的能量吸收器通常为外部安全组件,其为矩形,能够吸收冲击能量,从而使对乘客和车辆的损害最小。该结构的实例包括保险杆,其可以位于钢梁的前面,或者可以为保护板(fascia)、钢梁、EA、保护板结构所覆盖。适宜的能量吸收器可以具有促进优异的能量吸收效率和快速加载的构型。与常规的泡沫系统相比,该构型使系统包装为相对小的空间。这为汽车设计者提供了自由度来设计具有少的突出物的保险杆系统,同时提高该系统的抗冲性能。保险杆抗冲性能的提高又转化为降低了低速“挡泥板弯机(fender bender)”的修理费用,以及在高速碰撞期间较高的乘客安全性。因为主要的吸收系统可以用统一的和整体模塑的热塑性工程树脂制成,该主要能量吸收系统能够很容易地被回收。由于不使用泡沫,可以在各种温度下获得较好的抗冲性能的一致性。本发明的另一所希望的特征是平稳的、可预测的负载响应,基本上与负载方向无关。这对于正面的能量吸收应用来说尤其重要,其中一致的保险杆系统响应对于碰撞严重性传感器是重要的。
能量吸收器可以包括保险杆系统,其包括配置为连接车辆杠(vehicle rail)的梁(beam)和与该梁连接的能量吸收器。保险杆系统可以由含有改性PBT无规共聚物、聚碳酸酯和抗冲改性剂的组合物模塑而成。能量吸收器对于满足用于低速和行人冲击的预定标准是可调的。在另一实施方案中,该能量吸收器是用于汽车的保险杆组件(bumper assembly)。该保险杆组件由衍生自PET的PBT Xenoy工程热塑性树脂模塑而成。该保险杆部件包括配置为连接车辆杠(vehicle rail)的梁(beam),能量吸收器以及可与能量吸收器连接的或者基本上遮盖该梁和能量吸收器的保护板。能量吸收器对于满足用于低速和行人冲击的预定标准是可调的。
在又一方面,提供了用于车辆保险杆系统的能量吸收器。该能量吸收器由衍生自PET的PBT Xenoy工程热塑性树脂模塑而成。能量吸收器对于满足用于低速和行人冲击的预定标准是可调的,包括带凸缘的框架和从该框架延伸出的本体。该本体包括多个凸起(lobe)。能量吸收器的进一步说明可以在美国专利6,406,081和6,726,262中找到,将它们整体并入本文作为参考。
一般地,车身板材是提供结构支持和车辆整体性的适宜尺寸的结构。该车身板材的尺寸可以变化。例如,车身板材的长度可以为12~120”(30~300cm)或更大。车身板材的宽度可以为12~120”(30~300cm)或更大。高度(壁厚)可以为至少2mm。在一种实施方案中,高度/壁厚可以为2mm~4mm。
车身板材可以通过任意适宜的方法制备。例如,在一种实施方案中,车身板材可以通过注塑制备。在另一实施方案中,车身板材可以通过热成型法制备。
该车身板材的性质包括优良的弯曲模量,高的拉伸强度,良好的多轴抗冲性,高的耐热性,低的热膨胀系数,良好的尺寸稳定性和可涂饰性。
有利的是,在一种实施方案中,制品是选自下列的复合材料:(i)含有聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和玻璃填料的复合材料,(ii)含有聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和碳纤维的复合材料,(iii)含有聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和碳纤维的复合材料,和(iv)含有聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和玻璃纤维的复合材料。该制品可以包括车身板材。
在一种实施方案中,制品为灯的聚光圈。该聚光圈通常为封闭灯具组件的外部装饰外壳。其尺寸根据需要可以变化。
在一种实施方案中,其长度为20~24英寸(50~60cm),宽度为2-3”(5~8cm),高度可以为10~15英寸,厚度为2~3mm。
该聚光圈的形状根据应用可以改变。因此,矩形、圆形或多角形聚光圈在本发明的范围之内。聚光圈可以通过任意适宜的方法制备。一般地,聚光圈可以通过注塑法制备。
聚光圈的物理性能可以变化。一般地,聚光圈表现出耐热性高,最高175℃,良好的尺寸稳定性,能够金属化(底基涂料或直接),光滑的光亮表面,能够满足用户加工要求的收缩率(易于成型和释放),耐化学性,最小的除气作用(保持光泽表面)。
我们的能量吸收器通常为外部安全组件,其为矩形,能够吸收冲击能量,从而使对乘客和车辆的损害最小。该结构的实例包括保险杆,其可以位于钢梁的前面,或者可以为保护板、钢梁、EA、保护板结构所覆盖。
该结构可以通过注塑法制备。
能量吸收器表现出优异的抗冲强度,拉伸伸长率,低温抗冲和伸长性能,耐化学性,良好的组合物流动性,和高的耐热性。能量吸收器可以由含有5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物的组合物制成,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯,和(2)含有衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的残基,所述残基选自:乙二醇基团,二甘醇基团,间苯二甲酸基团,含锑的化合物,含锗的化合物,含钛的化合物,含钴的化合物,含锡的化合物,铝,铝盐,1,3-环己二甲醇异构体,1,4-环己二甲醇异构体,1,3-环己烷二甲醇的顺式异构体,1,4-环己烷二甲醇的顺式异构体,1,3-环己烷二甲醇的反式异构体,1,4-环己烷二甲醇的反式异构体,碱金属盐,碱土金属盐,例如钙、镁、钠和钾盐,含磷的化合物和阴离子,含硫的化合物和阴离子,萘二甲酸,1,3-丙二醇基团及其组合。
更具体地,当制品包括能量吸收器、聚光圈和连接器时,本发明包括具体的优选实施方案。例如,当制品为聚光圈时,聚光圈可以由含有以下组分的组合物制成:
(a)聚酯组分,其包括50~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基;
(b)2~40wt%填料组分;
(c)0.01~3wt%稳定剂;
(d)0~40wt%聚对苯二甲酸亚烷基酯,其中所述聚对苯二甲酸亚烷基酯选自:聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸环己二甲醇酯,对苯二甲酸酯与含有环己二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯,对苯二甲酸与含有环己二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯,聚对苯二甲酸三亚甲基酯,聚对苯二甲酸苯二甲酯,聚对苯二甲酸直链烷烃二醇酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯,聚酯萘二甲酸酯及其组合;
其中组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和任选的至少一种添加剂存在总量为100wt%。聚酯组分可以包括第一聚酯组分和第二聚酯组分,其中该第一聚酯组分的特性粘度为0.5~1.0dL/g,且包括改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,该改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基;该第二聚酯组分的特性粘度为0.1~1.4dL/g,且包括改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,该改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基。
当制品为能量吸收器时,用于制备能量吸收器的组合物可以包括:(a)聚酯组分,该聚酯组分包括20~70wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基;(b)20~70wt%聚碳酸酯组分;(c)1~30wt%抗冲改性剂;(d)0.001~1wt%猝灭剂;使得组分(a)、(b)、(c)、(d)和任选的至少一种添加剂存在总量为100wt%。适宜制品由含有低于5wt.%的填料组分的该组合物制成。聚酯组分可以包括第一聚酯组分和第二聚酯组分,其中该第一聚酯组分的特性粘度为0.5~1.0dL/g,且包括改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,该改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基;该第二聚酯组分的特性粘度为1.1~1.4dL/g,且包括改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,该改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基。
当制品为连接器时,连接器可以由包括以下组分的组合物制备:(a)聚酯组分,该聚酯组分包括60~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基;(b)0~20wt%共聚醚酯;(c)0~40wt%填料组分;(d)0~20wt%阻燃剂组分;以及(e)0.01~2wt%稳定剂,其中组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和任选的至少一种添加剂存在总量为100wt%。当共聚醚酯存在时,组合物含有1~10wt%的共聚醚酯。一般地,当共聚醚酯存在时,制品由含有低于5wt.%填料的组合物制成。在一种实施方案中,连接器由含有5~40wt%填料的组合物制成。当填料以该量存在时,组合物通常含有低于5wt.%的共聚醚酯。
优选地,制品也包括纤维。在本发明的一种方案,制品包括直径为5μm~50μm的多根纤维。也可以挤出直径为5或500~2000μm的纤维和单丝。在另一实施方案中,制品为选自下列的制品:熔喷纤维、纺丝纤维、冷拉纤维、静电纺丝纤维和压纺纤维。纤维制品可以进一步用于织物、过滤材料和地毯。
有利的是,在另一实施方案中,制品可以具有各种不同的壁厚。在一种实施方案中,制品来自物质组合物,所述组合物含有:
(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的残基,所述残基选自:乙二醇基团,二甘醇基团,间苯二甲酸基团,含锑的化合物,含锗的化合物,含钛的化合物,含钴的化合物,含锡的化合物,铝,铝盐,1,3-环己二甲醇异构体,1,4-环己二甲醇异构体,1,3-环己烷二甲醇的顺式异构体,1,4-环己烷二甲醇的顺式异构体,1,3-环己烷二甲醇的反式异构体,1,4-环己烷二甲醇的反式异构体,碱金属盐,碱土金属盐,例如钙、镁、钠和钾盐,含磷的化合物和阴离子,含硫的化合物和阴离子,萘二甲酸,1,3-丙二醇基团及其组合。
(b)0.01~95wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性物质,(3)聚对苯二甲酸亚烷基酯,(4)聚碳酸酯和抗冲改性剂,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合;
其中所述间苯二甲酸以0.1~10摩尔%的量存在,其中所述制品的至少一个壁的厚度为0.1mm~2000mm;
其中制品选自注塑制品,热成型制品,挤出制品,挤拉制品,旋转模塑制品和吹塑制品。
根据本发明的实施方案制成的制品可以表现出对于商业应用有用的性能。在一种实施方案中,与由未用过的(virgin)PBT制成的组合物相比,由含有衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯的模塑组合物制成的制品表现出提高的流动性。例如,与由含有衍生自单体的聚对苯二甲酸丁二醇酯的模塑组合物制成的制品的熔体体积流速相比,含有衍生自PET的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯的模塑组合物的流动性可以表现出熔体体积流速高至少10%。在一种实施方案中,与由衍生自单体的聚对苯二甲酸丁二醇酯的组合物相比,由含有衍生自PET的聚对苯二甲酸丁二醇酯的组合物制成的制品的熔体体积流速可以高10~30%。
该提高的流动性是有益的,因为它们能够降低制造制品的循环时间。
相对于由使用基于单体的组合物的使用常规方法制备的组合物制成的制品,本发明提供了许多预想不到的优点。
例如,制备衍生自PET的、改性PBT无规共聚物的方法可以有利地减少二氧化碳排放和碳消耗。因为通过本发明方法制备的衍生自PET的聚酯改性PBT无规共聚物是从PET,而不是从单体制备的,该方法显著地降低了二氧化碳排放和碳废物的量。发生碳废物降低,是因为没有使用构成通常用于制备聚酯的对苯二甲酸二甲酯或对苯二甲酸的碳,而是以PET组分例如聚酯废料代替。在一种实施方案中,与从单体制备未用过的PBT均聚物的方法相比,对于每千克用本发明方法制成的衍生自PET的改性PBT,所述用于制备衍生自PET的改性PBT的方法可以消除至少1kg CO2排放。在另一实施方案中,与从单体制备未用过的PBT均聚物的方法相比,对于每千克用本发明方法制成的衍生自PET的改性PBT,所述用于制备衍生自PET的改性PBT的方法可以消除1kg~1.5kg或更多的CO2排放。此外,制备对苯二甲酸二甲酯或对苯二甲酸所需要的能量也不再需要,从而节省二氧化碳。此外,当回收乙二醇副产物,并且代替生产中的普通乙二醇时,也存在节约能量/降低二氧化碳排放。
由含有改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物的模塑组合物制成的制品可以具有降低的CO2排放指数(reduced CO2 emission index)。如在本申请所定义的,降低的CO2排放指数是指,与组合物由标准方法制成(衍生自单体)的聚对苯二甲酸丁二醇酯制成时所产生的、以kg表示的CO2量相比,制备1kg含有改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物的组合物时所节约的、以kg表示的CO2量。一般地,我们的制品通常具有降低的CO2排放指数,其大于大约0.06kg,可以为0.06kg~2.5kg。
下面讨论这一特征的根据。制备纯的单体衍生的聚对苯二甲酸丁二醇酯的普通方法过程中和制备改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物的方法过程中产生的CO2的量的差可为1.3kg~2.5kg,或者更适宜地为1.7kg~2.2kg。换句话说,与制备纯PBT的方法相比,制备改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物的方法少产生1.3~2.5千克CO2。
可通过使用物质和能量平衡计算(化学工程领域公知的计算),并将从PET制备改性的PBT无规共聚物所用的能量的量与从对苯二甲酸制备PBT所用的能量的量作比较,来推导和证实这些结果。
为了确定本发明的制品(其由具有改性的PBT无规共聚物的组合物制备,该共聚物存在的量为5~99.99wt%)的降低的CO2释放指数的范围,CO2降低指数可如下计算:存在于组合物中的聚对苯二甲酸丁二醇酯的以百分比计的下限量乘以1.3(0.05×1.3=0.065)和聚对苯二甲酸丁二醇酯的上限量乘以2.5(0.9999×2.5=2.4999)。
因此,由于制品使用由聚合物例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(而不是单体)制备的材料,所以本发明对于如何减少被填埋到垃圾填埋场中或被焚烧的PET的量提供了新的解决方案。换句话说,本发明能够提供有价值的方式,来满足未能满足的对有效地在PBT热塑性模塑组合物中使用未充分利用的废弃PET的需要。本发明能够有效地利用后消费者或后工业化的物流。此外,本发明能够保存我们不可再生的资源,并减少温室气体例如CO2的形成。由具有这种性质的组合物制成的组合物和制品也能够帮助许多消费者,他们日益寻求给予使用可再生资源的产品或减少CO2释放的产品。
在以下说明性实施例中进一步描述本发明,其中如果没有另外说明,所有的份和百分比以重量计。
实施例
实施例1-12
概述
在这些实施例中,各种制品由以下所示的模塑组合物制备。制品同时由未用过的、基于单体的聚对苯二甲酸丁二醇酯和含有聚对苯二甲酸乙二醇残基(衍生自聚对苯二甲酸乙二醇)的聚对苯二甲酸丁二醇酯制成。
材料
下表给出了在本发明实施例中所用的成分表。
制备模塑组合物的方法
使用以下方法制备实施例中的模塑组合物。将显示于下表中的实施例的各组分在带有真空排气的混合螺杆的40mm Werner Pfleiderer双螺杆挤出机中挤出,机筒和模头温度为240~265℃,螺杆速度为300rpm。该挤出机具有用于不同原料的8个独立进料口,可以以300lbs/hr的最大速度操作。在造粒之前通过水浴将挤出物冷却。在van Dorn模塑机上注塑试验部件,设定温度为大约240~265℃。在注塑之前,将粒料在强迫通风的循环烘箱中在120℃干燥3-4小时。
模塑组合物的测试方案
使用以下测试方案来测试由模塑组合物制成的制品,描述如下。
根据ISO 1133方法,在停留时间为240秒和0.0825英寸(2.1mm)的孔口中,测定粒料(在测量前在120℃干燥2小时)的熔体体积流速。
通过ASTM D3835或ISO D11433测量熔体流动性的另一指标,毛细管粘度。使干燥的粒料通过毛细管流变仪挤出,测定在不同的剪切速率下的力以估算剪切粘度。
根据ISO 527,在150×10×4mm(长×宽×厚)的注塑试条上在23℃以5mm/min的十字头速度测试拉伸性能。根据ISO 180方法,在23℃用5.5焦耳的摆锤对80×10×4mm(长×宽×厚)冲击试条测量无缺口伊佐德抗冲强度。根据ISO 178,在23℃对80×10×4mm(长×宽×厚)冲击试条以2mm/min的十字头速度测量挠曲性能或三点弯曲。
在其它情况中,根据ASTM测试注塑部件。使用ASTM D256方法,在3×1/2×1/8英寸(76.2×12.7×3.2mm)的试条上进行缺口伊佐德测试。在炉内老化之前使试条形成缺口,在室温测试样品。使用ASTM D648,对7×1/8英寸(177.8×3.3mm)注塑试条在室温测试拉伸断裂伸长率:对于填充玻璃的样品,十字头速度为2英寸/min(50.8mm/min);对于无填料的样品,十字头速度为0.2英寸/min(5.08mm/min)。使用ASTM 790或ISO 178方法测量挠曲性能。双轴抗冲试验,有时也称为仪器化抗冲试验,根据ASTM D3763使用4×1/8英寸(101.6×3.2mm)模塑片进行。样品所吸收的总能量以ft-lbs或J记录。在室温对模塑过的或炉内老化过的样品进行该试验。对尺寸为5×0.5×0.125英寸(127×12.7×3.2mm)的5个试条使用ASTM D648方法测试热挠曲温度。
实施例1
改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物如下衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯。透明的PET瓶废物得自商业来源。在废物清理过程中,手工清理PET废物,包括首先用热水洗涤,然后手工拣选以分开有颜色的瓶和PVC瓶,碾碎,水力浮选(hydrofloatation)以分离PP、标签、盖子等,碱洗以除去胶水,最后用软化水洗涤以除去碱,接着进行干燥。使用得到的PET薄片作为解聚步骤中的主要原料。消费后回收的PET薄片的iv规格为0.68~0.78dl/g,熔点规格为245~255℃。PVC含量在规格上小于10ppm。丁二醇得自BASF,且其纯度规格>99.5wt.%。乙二醇得自Merck,且其纯度规格>99.5wt.%。所用的TPT催化剂是得自Dupont的商业Tyzor等级。
用乙二醇进行解聚(乙二醇醇解)-制备第一混合物
PET薄片的解聚在PET(‘链节(mer)’重复单元)与EG的摩尔比在1∶0.8至1∶2.0的比例范围内时进行,从而制得解聚产物。反应在催化剂(钛、锑或锡化合物(为50~125ppm))存在下进行,或者在没有添加任何催化剂的条件下进行。该过程在1.0bar-6bar的压力范围内和200℃~260℃的温度进行。解聚的总时间为20~120min,优选30~100min。接着进一步将该物质过滤,以除去黑色不溶物(black specs)以及其它不溶的杂质。得到的物质称为第一混合物。所用的解聚反应条件如表1中所示。
表1
实施例号 | 压力(kPa) | 温度℃ | 解聚时间(min) |
1 | 350 | 230 | 95 |
酯交换反应-制备第二混合物(在大气压)
酯交换反应在有助催化剂或没有助催化剂的条件下通过使第一混合物与BDO反应而完成。使用相对于化学计量需要量过量的BDO,过量的量与化学计量需要量的摩尔比为2.0~4.0。反应在额外量的催化剂(50-120ppm的Ti,Sn或Sb催化剂或其组合)存在下在200~245℃,更优选210~235℃的温度,在大气压下进行10-40min,更优选15-30min。在这个期间,使蒸气通过蒸馏柱,在蒸馏柱中在EG和THF与BDO分离之后除去EG和THF,并将BDO回流回反应器中。这得到称为第二混合物的反应物质。第二混合物没有表征,将反应如下所示进行,以形成第三混合物。
制备第三混合物(压力范围为95kPa~50kPa)
使第二混合物经受最初处于95~80kPa的压力10-40min,更优选15-30min。在此期间,将温度控制在190~235℃之间,更优选在190~220℃之间,使蒸气经受蒸馏,许多BDO的冷凝气回流回去,同时除去EG、THF和少量的BDO。在此阶段,在酯交换反应过程中,通过蒸馏除去了以游离和结合态存在的总EG的80%。接着,逐渐将压力降低至75~50kPa的范围,将温度保持在190~235℃,更优选190~220℃。将酯交换反应的总时间保持在30~150min,优选90~120min。通过蒸馏除去EG、THF和少量的BDO,跟前面一样,许多BDO连续回流回反应器中。这导致形成第三混合物。所用的反应条件和在酯交换反应的最后收集在蒸馏物中的各种成分的量如表2中所示。
表2
BDO的再循环使得能够得到良好的BDO与EG在酯交换反应器中的比,也通过降低酯交换反应时间提高了生产率。EG再用于解聚步骤中,BDO再用于酯交换反应步骤中。将THF和水混合物送入贮存罐中。
使用第三混合物的缩聚反应在230~265℃的温度,优选245~255℃的温度进行。将压力逐渐降低至0.01kP~1kPa的水平,从而使得分子量增长。反应在45~120min,优选45~75min的时间段内进行。在缩聚反应过程中,除去过量的BDO和剩余的EG,以及THF和水。将蒸气副产物蒸馏,从而分离EG,BDO,THF和水混合物。最终的聚合物产物(PBT)的I.V.为0.5~1.5dl/gm,EG含量小于0.5wt.%,都是基于最终聚合物的。通常,IPA含量在聚合物中小于2%。最终聚合物的熔点为215~222℃。用于缩聚反应的实验条件和馏出物的组成如表3中所示。
表3
结果产生含有来自聚对苯二甲酸乙二醇酯的残基的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物。使改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯经受固相聚合。
实施例2-3
在这些实施例中,用衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物(根据实施例1制备)和衍生自单体的聚对苯二甲酸丁二醇酯,制备了填充滑石的组合物。
材料
表4显示了所用的成分和浓度。所有的组分以重量%计。
表4
说明 | 单位 | 2 | 3(比较例) |
衍生自PET的PBT(0.66iv) | % | 41.16 | |
衍生自PET的PBT(1.2iv) | % | 17.5 | |
GE PBT 315(0.66iv) | % | 41.16 | |
GE PBT 195(1.2iv) | % | 17.5 | |
滑石 | % | 20 | 20 |
特性粘度低、结晶快的PET | % | 20 | 20 |
受阻酚稳定剂 | % | 0.04 | 0.04 |
SAPP-Technical-食品级 | % | 0.1 | 0.1 |
烷烃SO3Na抗静电颗粒 | % | 1 | 1 |
季戊四醇四硬脂酸酯 | % | 0.2 | 0.2 |
组合物的制备方法
将显示于下表中的实施例的各组分在带有真空排气的混合螺杆的40mm Werner Pfleiderer双螺杆挤出机中挤出,机筒和模头温度为240~265℃,螺杆速度为150~300rpm。该挤出机具有用于不同原料的8个独立进料口,可以以300lbs/hr(136kg/hr)的最大速度操作。在造粒之前通过水浴将挤出物冷却。在van Dorn模塑机上注塑试验部件,设定温度为大约240~265℃。在注塑之前,将粒料在强迫通风的循环烘箱中在120℃干燥3-4小时。
制品制备方法
由组合物制备制品,标准部件,并根据如上所述的方法进行测试。由这些模塑组合物制成的制品所获得的性能显示于表5中。以下所列的性能不是在制品上测量的。这些是由用于制备制品的同样组合物所制成的标准部件的性能。
表5
实施例4-5
在这些实施例中,用衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物(根据实施例1制备)和衍生自单体的聚对苯二甲酸丁二醇酯,制备了含有弹性体的组合物。
材料
表6显示了用于实施例4和5中的各成分和浓度,其是含有弹性体的模塑组合物。所有的组分以重量%计。
表6
说明 | 单位 | 4 | 5(对比例) |
PBT 315(1.2iv) | % | 56.4 | |
PBT 195(0.66iv) | % | 40 | |
来源于PET的PBT(0.66iv) | % | 40 | |
来源于PET的PBT(1.2iv) | % | 56.4 | |
Dupont弹性体Hytrel 4056 | % | 3 | 3 |
受阻酚稳定剂 | % | 0.2 | 0.2 |
季戊四醇二亚磷酸酯 | % | 0.1 | 0.1 |
季戊四醇四硬脂酸酯 | % | 0.3 | 0.3 |
将上述各组分在带有真空排气的混合螺杆的40mm Werner Pfleiderer双螺杆挤出机中挤出,机筒和模头温度为240~265℃,螺杆速度为150~300rpm。该挤出机具有用于不同原料的8个独立进料口,可以以300lbs/hr的最大速度操作。在造粒之前通过水浴将挤出物冷却。在van Dorn模塑机上注塑试验部件,设定温度为大约240~265℃。在注塑之前,将粒料在强迫通风的循环烘箱中在120℃干燥3-4小时。
结果
从由这些模塑组合物制成的制品所获得的物理性能显示于表7中。
表7
在上述实施例中,观察到有意思的趋势。观察到热变形温度的边际降低(marginal decrease),也观察到MVR提高(对于衍生自PET的PBT)。衍生自PET的PBT因而提供了独特的方式来平衡模塑组合物的热性能和流动性。
在所有其它方面,衍生自PET的PBT模塑组合物表现出与基于未用过的PBT的模塑组合物的非常相似的性能。这是一种独特的优点,因为PET残基没有影响通过这种路线制成的PBT的主要物理性能。回收PBT的常规方式是收集使用过的或不合格的制品,重新研磨和重新模塑来制备新的部件。但是,通过常规的方法,所获得的最终部件的质量会遭受物理性能的损失。衍生自PET的PBT是方便的循环技术,其能够赋予模塑组合物和由其制成的制品类似未使用过的物理性能。
实施例6-7
在这些实施例中,分别用衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物(根据实施例1制备)和衍生自单体的聚对苯二甲酸丁二醇酯,制备了含有聚碳酸酯和抗冲改性剂的组合物。
材料
表8显示了用于实施例6中的各成分和浓度,其是含有聚碳酸酯和抗冲改性剂的模塑组合物。后一个显示了由未用过的PBT制成的对比组合物。所有的组分以重量%计。
表8
项目说明 | 单位 | 实施例7实施例6(对比例) |
聚碳酸酯105,级别100粉末(GRADE POWDER) | % | 1 1 |
GE PBT 315,1.2iv | % | 37.3 |
SEENOX 412S,季戊四醇β-月桂基硫代丙酸酯 | % | 0.2 0.2 |
45%亚磷酸 | % | 0.05 0.05 |
受阻酚抗氧化剂 | % | 0.2 0.2 |
具有5%PC粉末的GE MBS(C682434-1000) | % | 15.2 15.2 |
衍生自PET的PBT,1.2iv | % | 37.3 |
聚碳酸酯101-111N | % | 46.05 46.05 |
100 100 |
组合物制备方法
将上述各组分在带有真空排气的混合螺杆的40mm Werner Pfleiderer双螺杆挤出机中挤出,机筒和模头温度为240~265℃,螺杆速度为150~300rpm。该挤出机具有用于不同原料的8个独立进料口,可以以300lbs/hr的最大速度操作。在造粒之前通过水浴将挤出物冷却。在van Dorn模塑机上注塑试验部件,设定温度为大约240~265℃。在注塑之前,将粒料在强迫通风的循环烘箱中在120℃干燥3-4小时。
结果
根据上述的测试方法对组合物进行测试。由上述组合物所制成的标准部件所获得的性能列于表9中。
表9
在以上实施例中,可以看出,由衍生自PET的PBT所获得的模塑组合物提供了与由基于单体的PBT制成的组合物相似的性能。这是一种独特的优点,因为PET残基没有影响由这种路线制成的PBT的主要物理性能。回收PBT的常规方式是收集使用过的或不合格的制品,重新研磨和重新模塑来制备新的制品。但是,通过常规的方法,所获得的最终制品的质量会遭受物理性能的损失。衍生自PET的PBT是方便的技术,其能够赋予模塑组合物和由其制成的制品类似未使用过的物理性能。
实施例8-9
在这些实施例中,由含有未用过的、衍生自单体的PBT和含有PET残基的PBT共聚物的组合物制成了连接器。
材料
使用了如下所示的材料,根据实施例4和5的方法制备了含有未用过的、衍生自单体的PBT和含有PET残基的PBT共聚物的组合物。表10显示了各个组分和量。
表10
说明 | 单位 | 8 | 9(对比例) |
PBT 315(1.2iv) | % | 56.4 | |
PBT 195(0.66iv) | % | 40 | |
来源于PET的PBT(0.66iv) | % | 40 | |
来源于PET的PBT(1.2iv) | % | 56.4 | |
Dupont弹性体Hytrel 4056 | % | 3 | 3 |
受阻酚稳定剂 | % | 0.2 | 0.2 |
季戊四醇二亚磷酸酯 | % | 0.1 | 0.1 |
季戊四醇四硬脂酸酯 | % | 0.3 | 0.3 |
制备连接器制品的制备方法
连接器由表10所述的组合物制成。每个连接器在每个制品带有两个分入口(subgate)的四腔室连接器模具中注塑而成。用于模塑连接器的机械为Sumitomo 350吨机器,其筒容积为15盎司(443.6cm3)。模具喷口直径为7/32英寸(0.55cm)。使熔体保持在503°F(261℃)的温度,模具温度保持在170°F(77℃)。在模塑之前,使树脂在240°F(115℃)干燥6小时。
结果
结果发现,与由含有未用过的、基于单体的PBT的组合物模塑而成的制品相比,对于从实施例8(衍生自PET的PBT)模塑而成的连接器,所需要的注塑压力要低大约17%。
图1显示了如上所述制备的连接器。每个连接器制品的尺寸为约1.5×1.5×1英寸(3.8×3.8×2.5cm),壁厚度为约0.125英寸(0.32cm)。该方法可以扩展到制备具有不同尺寸的各种不同的连接器。
实施例10-11
在这些实施例中,由含有未用过的、衍生自单体的PBT和含有PET残基的PBT共聚物的组合物制成了聚光圈(bezel)。
材料
使用了如下所示的材料,根据实施例2和3的方法制备了含有未用过的、衍生自单体的PBT和含有PET残基的PBT共聚物的组合物。表11显示了各个组分和量。
表11
说明 | 单位 | 10 | 11(比较例) |
衍生自PET的PBT(0.66iv) | % | 41.16 | |
衍生自PET的PBT(1.2iv) | % | 17.5 | |
GE PBT 315(0.66iv) | % | 41.16 | |
GE PBT 195(1.2iv) | % | 17.5 | |
滑石 | % | 20 | 20 |
特性粘度低、结晶快的PET | % | 20 | 20 |
受阻酚稳定剂 | % | 0.04 | 0.04 |
SAPP-Technical-食品级 | % | 0.1 | 0.1 |
烷烃SO3Na抗静电颗粒 | % | 1 | 1 |
季戊四醇四硬脂酸酯 | % | 0.2 | 0.2 |
制备聚光圈的方法
聚光圈由表11所示的每一种组合物制成。每个聚光圈在带有边缘浇口和冷流道的两腔室模具中注塑而成。用于模塑该聚光圈的机械为Husky 550吨。使熔体保持在500°F(260℃)的温度,模具温度保持在170°F(77℃)。在模塑之前,使树脂在240°F(115℃)干燥6小时。
结果
每个聚光圈的尺寸为约38cm×43cm×14cm,厚度为约0.31cm。该聚光圈具有用于车头灯的直径分别为6.35、5.72和8.9cm的3个圆槽。图2(a)、2(b)和2(c)显示了由含有PET残基的PBT的模塑组合物模塑而成的聚光圈的不同视图。
有利的是,结果发现,与实施例11相比,实施例10所要求的注塑压力要低5%。这意味着,由含有带PET残基的PBT无规共聚物的组合物制成的聚光圈需要的能量低于由含有衍生自单体的PBT的组合物制成的聚光圈。对于大规模制备该制品的生产商来说,能量节约是显著的。该方法也可以扩展到制备具有不同形状和尺寸的各种不同的汽车灯聚光圈。
实施例12
在该实施例中,由含有未用过的、衍生自单体的PBT和含有PET残基的PBT共聚物的组合物制成了能量吸收器。
材料
使用了如下所示的材料,根据实施例6和7的方法制备了含有未用过的、衍生自单体的PBT和含有PET残基的PBT共聚物的组合物。表1 2显示了各个组分和量。
表12
项目说明 | 单位 | 实施例7实施例6(对比例) |
聚碳酸酯105,级别100粉末(GRADE POWDER) | % | 1 1 |
GE PBT 315,1.2iv | % | 37.3 |
SEENOX 412S,季戊四醇β-月桂基硫代丙酸酯 | % | 0.2 0.2 |
45%亚磷酸 | % | 0.05 0.05 |
受阻酚抗氧化剂 | % | 0.2 0.2 |
具有5%PC粉末的GE MBS(C682434-1000) | % | 15.2 15.2 |
衍生自PET的PBT,1.2iv | % | 37.3 |
聚碳酸酯101-111N | % | 46.05 46.05 |
100 100 |
制备能量吸收器的方法
能量吸收器(EA)由表12所示的每一种组合物制成。每个EA在带有直注口和热流道的单腔室铝模具中注塑而成。用于模塑EA的机械为Husky1350吨。使熔体升高到510°F(268℃)和520°F(271℃),模具温度保持在160°F(77℃)。在模塑之前,使树脂在240°F(115℃)干燥6小时。
结果
每个EA的尺寸为约60英寸×4英寸×4英寸(152cm×10.2cm×10.2cm),厚度为3cm。
含有衍生自PET的PBT的模塑组合物的最高注塑压力与对照材料相当。没有观察到两种模塑组合物的加工性能上的显著差异。图3显示了由含有衍生自PET的PBT的组合物模塑而成的能量吸收器的图片。
这些实施例显示,制品可以由改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物制成,该制品具有与由未用过的PBT组合物制成的那些制品基本上一致的物理性能。此外,实施例显示,存在有树脂流动性上的改善和降低的循环时间。不过,与由改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物制成的制品相关的许多优点是注意到:可以制备等同制品,同时在几种关键的环境特征上的重要改善。使用改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物提供了这样的方法:减少CO2排放,增加回收PET的有用性,减少通常用于从单体制备未用过的PBT的不可再生的石油资源的量。
实施例13-复丝压纺纤维
本实施例的目的是证实复丝纤维可以从衍生自PET的PBT制备。本实施例讨论了通过挤出法制备衍生自PET的复丝纤维制品。
使用特性粘度为1.2的衍生自PET的PBT树脂(由实施例1所描述的方法所制备)来制备如下的纤维制品。将树脂在180°F(82℃)干燥4~8小时。接着将该树脂通过单螺杆挤出机挤出为128细丝纤维制品。挤出机的温度保持在500~520°F(260~272℃),拉伸比保持为1.47。
该挤出机为卧式挤出机,在其纺丝头处带有90度弯管。喷丝头带有将聚合物熔体喂入到2个喷丝组件的计量泵。该喷丝组件带有总计128个喷口,该喷口将纤维垂直地喂入到上油盘中。从该上油盘中,通过一组辊(总计4个)将纤维拉伸到卷扬机上,在那里将它们绞上线轴。通过该方法制成的复丝纤维制品为每根丝9.39旦,韧度为1.84g/旦,断裂拉伸伸长率为108%。在本实施例制备的纤维的直径大约为32微米。
虽然参照其一些优选方面已经详细描述了本发明,其它变化也是可能的。因此,所附权利要求的精神和范围并不限于这里所包含的各方面的说明。
Claims (43)
1.一种制品,其衍生自物质组合物,所述组合物含有:
(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基,以及
(b)0.01~95wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性物质,(3)聚对苯二甲酸亚烷基酯,(4)聚碳酸酯和抗冲改性剂的组合,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合;
其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,所述选自下列的成分:(1)填料、(2)羧基反应性物质、(3)聚对苯二甲酸亚烷基酯、(4)聚碳酸酯和抗冲改性剂的组合、(5)抗冲改性剂、(6)聚碳酸酯和(7)它们的组合,以及任选的至少一种添加剂存在总量为100wt%。
2.权利要求1的物质组合物,其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基选自:乙二醇基团,二甘醇基团,间苯二甲酸基团,含锑的化合物,含锗的化合物,含钛的化合物,含钴的化合物,含锡的化合物,铝,铝盐,1,3-环己二甲醇异构体,1,4-环己二甲醇异构体,碱金属盐,碱土金属盐,含磷的化合物和阴离子,含硫的化合物和阴离子,萘二甲酸,1,3-丙二醇基团及其组合。
3.权利要求1的物质组合物,其中所述至少一种衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基包括乙二醇和二甘醇的混合物。
4.权利要求3的物质组合物,其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基还包括间苯二甲酸。
5.权利要求3的物质组合物,其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基还包括:1,3-环己二甲醇的顺式异构体,1,4-环己二甲醇的顺式异构体,1,3-环己二甲醇的反式异构体,1,4-环己二甲醇的反式异构体及其组合。
6.权利要求1的物质组合物,其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基选自:1,3-环己二甲醇的顺式异构体,1,4-环己二甲醇的顺式异构体,1,3-环己二甲醇的反式异构体,1,4-环己二甲醇的反式异构体及其组合。
7.权利要求1的物质组合物,其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基选自:乙二醇基团,二甘醇基团,间苯二甲酸基团,环己二甲醇的顺式异构体,环己二甲醇的反式异构体,及其组合。
8.权利要求1的物质组合物,其中所述至少一种衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基包括乙二醇、二甘醇和含钴的化合物的混合物。
9.权利要求8的物质组合物,其中所述至少一种衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基还包括间苯二甲酸基团。
10.权利要求1的物质组合物,其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基选自乙二醇基团、二甘醇基团和环己二甲醇基团,并且以模塑组合物中100摩尔%的二醇计所述残基含量为0.1~10摩尔%。
11.权利要求10的物质组合物,其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基还包括间苯二甲酸基团,所述间苯二甲酸基团的量以所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物中100摩尔%的酸官能度计为0~10摩尔%。
12.权利要求1的物质组合物,其中所述组合物还包括填料。
13.权利要求1的物质组合物,其中所述填料的存在量为至少0.5wt%,所述填料选自:玻璃填料,陶瓷填料,碳填料,金属填料,矿物填料,纳米填料,纳米复合材料,纳米管,滑石,及其组合。
14.权利要求1的物质组合物,其中所述填料选自纳米填料和纳米管,和所述填料的量小于0.5wt%。
15.权利要求1的物质组合物,其中所述成分为羧基反应性物质,所述羧基反应性物质的存在量为至少0.01wt%,所述羧基反应性物质选自:聚合型羧基反应性物质,非聚合型羧基反应性物质,及其组合。
16.权利要求1的物质组合物,其中所述成分为聚对苯二甲酸亚烷基酯,所述聚对苯二甲酸亚烷基酯选自:聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸环己二甲醇酯,对苯二甲酸酯与含有环己二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯,对苯二甲酸与含有环己二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯,聚对苯二甲酸三亚甲基酯,聚对苯二甲酸苯二甲酯,聚对苯二甲酸直链烷烃二醇酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯,聚酯萘二甲酸酯及其组合。
17.权利要求1的物质组合物,其中所述成分为聚碳酸酯和抗冲改性剂;所述聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物的存在量为5~90wt%,所述聚碳酸酯的存在量为5~90wt%,所述抗冲改性剂的存在量为至少1wt%;
其中所述聚碳酸酯、抗冲改性剂、聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和任选的至少一种添加剂的重量百分数之和为100wt%。
18.权利要求1的物质组合物,其中所述成分包括至少一种抗冲改性剂。
19.权利要求1的物质组合物,其中所述组合物的成分包括至少一种聚碳酸酯。
20.权利要求1的物质组合物,其中所述制品还包括选自下列的添加剂:阻燃剂,稳定剂,猝灭剂,脱模剂,聚四氟乙烯/苯乙烯-丙烯腈树脂的混合物,及其组合。
21.权利要求1的物质组合物,其中所述制品选自:注塑制品,热成型制品,吹塑制品,挤出制品,挤拉制品,旋转模塑制品。
22.权利要求1的物质组合物,其中所述制品包括至少一种纤维,所述纤维的直径为5μm~2000μm。
23.权利要求1的物质组合物,其中所述制品为选自下列的制品:熔喷纤维,纺丝纤维,冷拉纤维,静电纺丝纤维和压纺纤维。
24.权利要求1的物质组合物,其中所述制品为选自下列的复合材料:(i)含有聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和玻璃填料的复合材料,(ii)含有聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和碳纤维的复合材料,(iii)含有聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和碳纤维的复合材料,和(iv)含有聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物和玻璃纤维的复合材料。
25.权利要求1的物质组合物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物进一步衍生自基于生物质的1,4-丁二醇。
26.权利要求1的物质组合物,其中由其制成制品的所述组合物的CO2降低指数为0.09~2.1kg。
27.一种制品,其衍生自物质组合物,所述组合物含有:
(a)5~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的残基,所述残基选自:乙二醇基团,二甘醇基团,间苯二甲酸基团,含锑的化合物,含锗的化合物,含钛的化合物,含钴的化合物,含锡的化合物,铝,铝盐,1,3-环己二甲醇异构体,1,4-环己二甲醇异构体,碱金属盐,碱土金属盐,含磷的化合物和阴离子,含硫的化合物和阴离子,萘二甲酸,1,3-丙二醇基团及其组合;
(b)0.01~95wt.%的选自下列的成分:(1)填料,(2)羧基反应性组分,(3)聚对苯二甲酸乙二醇酯,(4)包括聚碳酸酯和抗冲改性剂的组分,(5)抗冲改性剂,(6)聚碳酸酯,和(7)它们的组合;
其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基选自乙二醇基团、二甘醇基团和环己二甲醇基团,所述残基的量以所述模塑组合物中100mol%的二醇计为0.1~10mol%;以及
其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,所述选自下列的成分:(1)填料、(2)羧基反应性组分、(3)聚对苯二甲酸乙二醇酯、(4)包括聚碳酸酯和抗冲改性剂的组分、(5)抗冲改性剂、(6)聚碳酸酯和(7)它们的组合,以及任选的至少一种添加剂存在总量为100wt%。
28.权利要求26的物质组合物,其中所述衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基还包括间苯二甲酸基团,所述间苯二甲酸基团的量以所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物中100摩尔%的酸官能度计为0~10摩尔%;
其中所述制品具有厚度为0.1mm~2000mm的至少一个壁;其中所述制品选自:注塑制品,热成型制品,挤出制品,挤拉制品,旋转模塑制品和吹塑制品;所述制品具有厚度为0.1mm~2000mm的至少一个壁。
29.权利要求26的物质组合物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物进一步衍生自基于生物质的1,4-丁二醇。
30.权利要求26的物质组合物,其中由其制成制品的所述组合物的CO2降低指数为至少0.06kg。
31.权利要求1的物质组合物,其中所述制品为聚光圈。
32.权利要求1的物质组合物,其中所述制品为能量吸收器。
33.权利要求1的物质组合物,其中所述制品为连接器。
34.一种制品,其包括权利要求31的聚光圈,其中所述聚光圈衍生自含有如下组分的组合物:
(a)聚酯组分,其包括50~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基;
(b)2~40wt%填料组分;
(c)0.01~3wt%稳定剂;
(d)0~40wt%聚对苯二甲酸亚烷基酯,其中所述聚对苯二甲酸亚烷基酯选自:聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸环己二甲醇酯,对苯二甲酸酯与含有环己二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯,对苯二甲酸与含有环己二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯,聚对苯二甲酸三亚甲基酯,聚对苯二甲酸苯二甲酯,聚对苯二甲酸直链烷烃二醇酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯,聚酯萘二甲酸酯及其组合;
其中组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和任选的至少一种添加剂存在总量为100wt%。
35.权利要求34的制品,其中所述聚酯组分包括:第一聚酯组分,其中该第一聚酯组分的特性粘度为0.5~1.0dL/g,且包括改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基;以及
(a)第二聚酯组分,其中该第二聚酯组分的特性粘度为1.1~1.4dL/g,且包括改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,该改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基。
36.一种制品,其包括权利要求32的能量吸收器,其中所述组合物包括:(a)聚酯组分,该聚酯组分包括20~70wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基;
(b)20~70wt%聚碳酸酯组分;
(c)1~30wt%抗冲改性剂;
(d)0.001~1wt%猝灭剂;
其中组分(a)、(b)、(c)、(d)和任选的至少一种添加剂存在总量为100wt%。
37.权利要求36的制品,其中所述组合物含有低于5wt.%的填料组分。
38.权利要求36的制品,其中所述聚酯组分包括:
(a)第一聚酯组分,其中该第一聚酯组分的特性粘度为0.5~1.0dL/g,且包括改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,该改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基;以及
(b)第二聚酯组分,其中该第二聚酯组分的特性粘度为1.1~1.4dL/g,且包括改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,该改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基。
39.一种制品,其包括权利要求33的连接器,其中所述连接器衍生自含有如下组分的组合物:
(a)聚酯组分,该聚酯组分包括60~99.99wt%的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物,其中所述改性聚对苯二甲酸丁二醇酯无规共聚物(1)衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,和(2)含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残基;
(b)0~20wt%共聚醚酯;
(c)0~40wt%填料组分;
(d)0~20wt%阻燃组分;
(e)0.01~2wt%稳定剂,
其中组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和任选的至少一种添加剂存在总量为100wt%。
40.权利要求39的制品,其中所述组合物含有1~10wt%共聚醚酯。
41.权利要求40的制品,其中所述组合物含有低于5wt.%的填料。
42.权利要求39的制品,其中所述组合物含有5~40wt%填料。
43.权利要求42的制品,其中所述组合物含有低于5wt.%的共聚醚酯。
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