CN101809085B - 具有改进的模塑能力的聚碳酸酯组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热塑性组合物,其包括聚碳酸酯,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,包含ABS或BABS、不同于BABS或ABS的第二抗冲改性剂的抗冲改性剂组合物,以及芳族乙烯基共聚物。所述热塑性组合物具有改进的模塑能力。

Description

具有改进的模塑能力的聚碳酸酯组合物
发明背景
本发明涉及具有改进的模塑能力的热塑性组合物。
注塑提供了由热塑性树脂制备各种制品,特别是具有较复杂特征的物品的方便方式。为了以经济的方式注塑制品,模具的滞留周期时间应保持最小。此较短的周期时间提供了较短的树脂加热期,从而对树脂本身的热破坏较少和/或在树脂和存在于树脂中的各种添加剂之间热促进的相互作用较少。为了完成树脂从模具中脱出,已经找到了各种脱模剂,以较低的顶出压力(ejection pressure)提供树脂的脱出。如在正常条件和热处理下树脂的通常特性所测量的,这些脱模剂应该与树脂化学相容。
时常发现脱模剂有用的热塑性树脂是聚碳酸酯,共聚酯碳酸酯和这些树脂与其它热塑性树脂和抗冲改性剂的共混物。由于这些热塑性材料在模塑过程中通常经受的高温,这些树脂对于化学腐蚀的固有敏感性和因添加剂引起的降解(该添加剂常常与许多其它热塑性材料相容),因此需要选择具有高温稳定性和与聚碳酸酯相容的脱模剂。
对于模塑部件,特别是注塑部件,能够将部件从模具中顶出而不损坏该部件,同时保持效率和周期时间是非常重要的。为了降低周期时间或使周期时间最少,许多制造商在较高的温度下将部件移出(即,没有让它们长时间冷却)。由于温度较高,部件在模具中往往更容易粘住,或者当其从模具中顶出时变形,因为热塑性材料如果不使其较长时间冷却则不硬。此外,当制造商试图将多个部件组合成较大和/或更复杂的、具有更多零件并且在模具中常常具有更多可能的粘附区域的部件时,许多部件变得更为复杂。因此,允许部件在较低压力或以最小的力顶出而无龟裂或其它部件变形的脱模剂组合和热塑性材料是非常重要的。
因此,本领域仍需要具有改进的模塑能力、良好的流动性和抗冲性平衡以及脱模性的包括聚碳酸酯和抗冲改性的聚碳酸酯共混物的热塑性组合物。
发明概述
上述需要由如下热塑性组合物得到满足,所述组合物包括聚碳酸酯,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,包含本体法ABS和第二抗冲改性剂的抗冲改性剂组合物,芳族乙烯基共聚物,和任选的脱模添加剂的组合。
在其它实施方式中,热塑性组合物包括聚碳酸酯,任选的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,任选的抗冲改性剂或抗冲改性剂组合物,任选的芳族乙烯基共聚物,和至少三种脱模添加剂的组合.
在一实施方式中,热塑性组合物包括含有以下物质的热塑性组合物:65~80wt.%聚碳酸酯,2~10wt.%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,15~25wt.%抗冲改性剂组合物,包含ABS或BABS和不同于BABS或ABS的第二抗冲改性剂,1~10wt.%芳族乙烯基共聚物,以及1~3wt.%总量的至少三种不同的脱模添加剂的组合,其中所述热塑性组合物的模塑样品的龟裂性能优于不含所述三种脱模添加剂的组合的相同热塑性组合物的样品。
在另一实施方式中,热塑性组合物包括65~80wt.%聚碳酸酯,2~10wt.%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,15~25wt.%抗冲改性剂组合物,包含ABS或BABS和不同于BABS或ABS的第二抗冲改性剂,1~10wt.%芳族乙烯基共聚物,以及1~3wt.%总量的至少三种不同的脱模添加剂的组合,其中所述热塑性组合物的模塑样品的模顶出压力低于不含所述三种脱模添加剂的相同热塑性组合物的样品。
在另一实施方式中,热塑性组合物包括聚碳酸酯,和基于100wt.%聚碳酸酯1~3wt.%总量的至少三种不同的脱模添加剂的组合,其中所述热塑性组合物的模塑样品的模顶出压力低于不含所述三种脱模添加剂的相同热塑性组合物的样品。
在另一实施方式中,热塑性组合物包括65~80wt.%聚碳酸酯,2~10wt.%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,15~25wt.%抗冲改性剂组合物,包含ABS或BABS和不同于BABS或ABS的第二抗冲改性剂,以及1~10wt.%芳族乙烯基共聚物,其中所述热塑性组合物当根据ISO 180在-30℃模塑和测试时具有至少40kJ/m2的缺口伊佐德抗冲强度。
在另一实施方式中,制品包含上述热塑性组合物。
在又一实施方式中,制备制品的方法包括模塑、挤出或成形上述热塑性组合物。
附图简述
下面是附图的简要描述,这些附图为了说明本文公开的示例性实施方式,而不是对其进行限制。
图1是注塑的复杂的汽车用仪表板的图片。
图2是对于表6的样品和表7的数据,周期时间和顶出压力的关系图。
图3是对于表4的样品和表5的数据,周期时间和顶出压力的关系图。
图4是对于表8的样品和表9的数据,周期时间和顶出压力的关系图。
图5是对于表10的样品和表11的数据,周期时间和顶出压力的关系图。
发明详述
令人惊讶地是,已经发现以下热塑性组合物除了具有改进的模塑能力,还具有优异的机械性能,所述热塑性组合物包括聚碳酸酯,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,包含本体法ABS和第二抗冲改性剂的抗冲改性剂组合物,芳族乙烯基共聚物,和任选的脱模添加剂的组合,在一些实施方式中,至少三种脱模添加剂的组合。
在一实施方式中,热塑性组合物包括含有以下物质的热塑性组合物:65~80wt.%聚碳酸酯,2~10wt.%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,15~25wt.%抗冲改性剂组合物,包含ABS或BABS和不同于BABS或ABS的第二抗冲改性剂,1~10wt.%芳族乙烯基共聚物,和1~3wt.%总量的至少三种不同的脱模添加剂的组合,其中所述热塑性组合物的模塑样品的龟裂性能优于不含所述三种脱模添加剂的组合的相同热塑性组合物的样品。
在一实施方式中,第二抗冲改性剂为MBS。在另一实施方式中,所述芳族乙烯基共聚物为SAN。在另一实施方式中,所述脱模添加剂各自以相等的量存在,并且进一步所述热塑性组合物的模塑样品的模顶出压力低于不含所述三种脱模添加剂的相同热塑性组合物的样品。在一实施方式中,所述热塑性组合物进一步包含阻燃添加剂。
在另一实施方式中,热塑性组合物包括65~80wt.%聚碳酸酯,2~10wt.%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,15~25wt.%抗冲改性剂组合物,包含ABS或BABS和不同于BABS或ABS的第二抗冲改性剂,1~10wt.%芳族乙烯基共聚物,和1~3wt.%总量的至少三种不同的脱模添加剂的组合,其中所述热塑性组合物的模塑样品的模顶出压力低于不含所述三种脱模添加剂的相同热塑性组合物的样品。
在一些实施方式中,第二抗冲改性剂为MBS且所述芳族乙烯基共聚物为SAN。在一些实施方式中,所述聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物存在的量为4~8wt.%,以及其中所述芳族乙烯基共聚物存在的量为2~8wt.%.
在另一实施方式中,热塑性组合物包括聚碳酸酯,和基于100wt.%聚碳酸酯1~3wt.%总量的至少三种不同的脱模添加剂的组合,其中所述热塑性组合物的模塑样品的模顶出压力低于不含所述三种脱模添加剂的相同热塑性组合物的样品。
在另一实施方式中,热塑性组合物包括:65~80wt.%聚碳酸酯,2~10wt.%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,15~25wt.%抗冲改性剂组合物,包含ABS或BABS和不同于BABS或ABS的第二抗冲改性剂,以及1~10wt.%芳族乙烯基共聚物,其中所述热塑性组合物当根据ISO 180在-30℃模塑和测试时具有至少40kJ/m2的缺口伊佐德抗冲强度。在一些实施方式中,所述热塑性组合物当根据ISO 180在-30℃模塑和测试时具有至少45kJ/m2的缺口伊佐德抗冲强度。
在一些实施方式中,聚碳酸酯存在的量为约50至约99.5wt.%,任选为约60至约99.5wt.%,在一些实施方式中,为约65至约80wt.%。在一些实施方式中,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物存在的量为约0至约15wt.%,任选为约2至约10wt.%,以及在一些实施方式中,为约4至约8wt.%。在一些实施方式中,抗冲改性剂(或多种抗冲改性剂)存在的量为约0至约35wt.%,任选为约15至约25wt.%,以及在一些实施方式中,存在多于一种的抗冲改性剂。在一些实施方式中,抗冲改性剂包括ABS或BABS与不同于ABS或BABS的第二抗冲改性剂的组合。在一些实施方式中,ABS或BABS的存在量为15~25wt.%,第二抗冲改性剂的存在量为1~10wt.%。在一些实施方式中,第二抗冲改性剂为MBS。在一些实施方式中,刚性共聚物存在的量为约0至约15wt.%,任选为约1至约10wt.%,以及在一些实施方式中,为约2至约8wt.%。在一些实施方式中,一种或多种脱模添加剂存在的量为约0至约5wt.%,任选为约0.5至约5wt.%,以及在一些实施方式中,为约1至约3wt.%。在一些实施方式中,各脱模添加剂存在的量相等。
在另一实施方式中,制品包括所述热塑性组合物。该制品可以为模塑制品,例如注塑制品或吹塑制品,或者挤出制品,或者本领域已知的其它制品。
本文所用术语“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯树脂”是指具有下面式(1)之碳酸酯重复结构单元的成分:
Figure GPA00001077381600051
其中R1基团总数的至少约60%为芳族有机基团,余下的为脂族、脂环族或芳族基团。在一种实施方式中,每个R1为芳族有机基团,更特别地,每个R1为下面式(2)的基团:
——A1—Y1—A2—(2)
其中A1和A2各自为单环二价的芳基,Y1是具有一或两个分隔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。
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)的二羟基芳族化合物:
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:
Figure GPA00001077381600052
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:
Figure GPA00001077381600053
其中Rc和Rd各自独立地代表氢原子或一价直链或环状烃基,及Re为二价烃基。
适宜的二羟基化合物的某些说明性和非限制性实例包括如下物质:间苯二酚,4-溴间苯二酚,氢醌,烷基取代的氢醌如甲基氢醌,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,2,2-二(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-二(3-乙基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-二(3-正丙基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-二(3-异丙基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-二(3-仲丁基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-二(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-二(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷,2,2-二(3-烯丙基-4--羟基苯基)丙烷,2,2-二(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-2,2-二(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)氟,2,7-二羟基芘,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(phenoxathin),2,7-二羟基-9,10-二甲基吩嗪,3,6-二羟基二苯并呋喃,3,6-二羟基二苯并噻吩,及2,7-二羟基咔唑等。也可以使用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的非限制性列举包括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,和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双酚化合物的组合。
也可以使用支化聚碳酸酯,以及包含直链聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的共混物。支化聚碳酸酯可通过在聚合期间加入支化剂来制备,例如包含至少三个选自下列的官能团的多官能有机化合物:羟基,羧基,羧酸酐,卤代甲酰基,及前述官能团的组合。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。
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,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。
在相转移催化剂中,可以使用式(R3)4Q+X的催化剂,其中每个R3相同或相异,并且为C1-10烷基;Q为氮或磷原子;及X为卤原子或者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,及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约0.5~2wt%,基于光气化混合物中双酚的重量。
作为选择,可以使用熔体方法。一般地,在熔体聚合法中,聚碳酸酯可以在熔融状态和酯交换催化剂存在下,通过二羟基反应物与二芳基碳酸酯共同反应制备。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。
在一种具体的实施方式中,聚碳酸酯为来源于双酚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),特别是约0.45~1.0dl/g。通过凝胶渗透色谱法测量,聚碳酸酯的重均分子量可以为约10000~200000,特别是约20000~100000。所述聚碳酸酯基本上不含可能催化聚碳酸酯水解的杂质、残留的酸、残留的碱、和/或残留的金属。
本文所用的“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯树脂”进一步包括含碳酸酯链单元和不同类型的链单元的共聚物。此共聚物可以是无规共聚物、嵌段共聚物、树状高分子等。可以使用的一种特定类型的共聚物是聚酯碳酸酯,也称为共聚酯-聚碳酸酯。这种共聚物除了含有式(1)的重复的碳酸酯链单元以外,还含有式(6)的重复单元:
Figure GPA00001077381600081
其中E是由二羟基化合物衍生的二价基团,且可以是例如C2-10亚烷基、C6-20脂环族基团、C6-20芳族基团或聚氧烷撑,其中烷撑含有2至约6个碳原子,特别地2、3或4个碳原子;和T为由二羧酸衍生的二价基团,且可为例如C2-10亚烷基、C6-20脂环族基团、C6-20烷基芳族基团或C6-20芳族基团。
在一种实施方式中,E是C2-6亚烷基。在另一实施方式中,E衍生自式(7)的芳族二羟基化合物:
Figure GPA00001077381600082
其中每一Rf独立地为卤素原子、C1-10烃基或C1-10卤素取代的烃基,和n为0-4。卤素优选为溴。可用式(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,例如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;儿茶酚;氢醌;取代氢醌,例如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;或含至少一种前述化合物的组合。
制备聚酯可使用的芳族二羧酸化合物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’-联苯甲酸,和含至少一种前述酸的混合物。也可存在含稠环的酸,例如1,4-、1,5-或2,6-萘二羧酸。具体的二羧酸是对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、环己烷二羧酸或其混合物。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10∶1至约0.2∶9.8。在另一具体的实施方式中,E是C2-6亚烷基,和T是对亚苯基、间亚苯基、亚萘基、二价脂环族基团或其混合物。这一类聚酯包括聚(对苯二甲酸亚烷酯)。
也通过界面聚合来制备共聚酯-聚碳酸酯树脂。不是利用二羧酸本身,而是可能,有时甚至是优选使用酸的反应性衍生物,例如相应的酰卤,尤其是二酰氯和二酰溴。因此,例如,可以使用间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯及其混合物,而不是使用间苯二甲酸、对苯二甲酸或其混合物。在25℃氯仿中测定时,共聚酯-聚碳酸酯树脂的特性粘度可以为约0.3~1.5分升/克(dl/g),特别是约0.45~1.0dl/g。通过凝胶渗透色谱法测量,共聚酯-聚碳酸酯树脂的重均分子量可以为约10000~200000,特别是约20000~100000。共聚酯-聚碳酸酯树脂基本上不含可能催化聚碳酸酯水解的杂质、残留的酸、残留的碱、和/或残留的金属。
除了以上所述的聚碳酸酯以外,聚碳酸酯组分还可以包括聚碳酸酯与其它热塑性聚合物的组合,例如聚碳酸酯均聚物和/或聚碳酸酯共聚物与聚酯的组合。此处所使用的“组合”包括所有的混合物、共混物、合金等。合适的聚酯包括式(6)的重复单元,且可以是例如聚(亚烷基二羧酸酯)、液晶聚酯和聚酯共聚物。还可使用其中掺入了支化剂,例如具有大于或等于3个羟基的二醇或三官能团或多官能羧酸的支化聚酯。此外,有时希望具有在聚酯上的各种浓度的酸和羟基端基,这取决于组合物的最终用途。
在一种实施方式中,使用聚(对苯二甲酸亚烷酯)。聚(对苯二甲酸亚烷酯)的具体实例为聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)、聚(对苯二甲酸1,4-丁二酯)(PBT)、聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)、聚(萘二甲酸丁二酯)(PBN)、聚(对苯二甲酸丙二酯)(PPT)、聚环己烷二甲醇对苯二甲酸酯(PCT),和含至少一种前述聚酯的组合。同样可以考虑具有微量,例如约0.5-10wt%衍生自脂族二酸和/或脂族多元醇的单元的上述聚酯,以制造共聚酯。
聚碳酸酯和聚酯的共混物可以包含约10-约99wt%聚碳酸酯和相应地约1-约90wt%聚酯,特别是聚(对苯二甲酸亚烷基酯)。在一种实施方式中,共混物包含约30-约70wt%聚碳酸酯和相应地约30-约70wt%聚酯。前述含量是基于所述聚碳酸酯和聚酯的总重量。
所述热塑性组合物进一步包含两种或更多种抗冲改性剂的组合,任选两种或更多种不催化聚碳酸酯水解降解的抗冲改性剂的组合。如美国专利公布No.2006-0004154-A1中描述的包括本体聚合的ABS和MBS的抗冲改性剂组合物是这种抗冲改性剂的组合的实例。
本体聚合的ABS包括:包含(i)丁二烯且Tg小于约10℃的弹性相,和(ii)Tg大于约15℃且包含单乙烯基芳族单体如苯乙烯和不饱和腈如丙烯腈的共聚物的刚性聚合物相。该ABS聚合物可以通过如下方法制备:首先提供弹性体聚合物,然后使刚性相的构成单体在该弹性体存在下聚合,从而得到接枝共聚物。接枝可以作为接枝支链连接或作为壳附着于弹性体核上。所述壳可以仅仅是物理包封该核,或者所述壳可以部分地或基本上完全地接枝到核上。
聚丁二烯均聚物可以用作弹性体相。或者,本体聚合的ABS的弹性体相包括与至多约25wt.%式(8)所示的另一共轭二烯单体共聚的丁二烯:
Figure GPA00001077381600101
其中Xb各自独立地为C1-C5烷基。可用的共轭二烯单体的实例是异戊二烯、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。一种特定的共轭二烯为异戊二烯。
丁二烯弹性体相还可以与至多25wt%,特别是至多约15wt.%的另一共聚单体共聚,该另一共聚单体例如为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(9)的单体:
Figure GPA00001077381600102
其中Xc各自独立地是氢、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。可以丁二烯共聚的适合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、四氯苯乙烯等,以及包含至少一种前述单乙烯基芳族单体的组合。在一种实施方式中,丁二烯与至多约12wt.%,特别是与约1至约10wt.%的苯乙烯和/或α-甲基苯乙烯共聚。
可以与丁二烯共聚的其它单体是单乙烯类单体,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:
Figure GPA00001077381600111
其中R是氢、C1-C5烷基、溴或氯,和Xc是氰基、C1-C12烷氧羰基、C1-C12芳氧羰基、羟基羰基等。式(10)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丁二烯共聚的单体。
丁二烯相的粒度并不关键,并且可以为例如约0.01-约20微米,特别地约0.5-约10微米,更特别地约0.6-约1.5微米可用于本体聚合的橡胶基质。粒度可以通过光透射方法或者毛细水力色谱(CHDF)测量。该丁二烯相可以提供ABS抗冲改性剂共聚物总重量的约5-约95wt%,更特别地为ABS抗冲改性剂的约20-约90wt%,并且甚至更特别地约40-约85wt%,余量是刚性接枝相。
刚性接枝相包括由苯乙烯类单体组合物与含有腈基的不饱和单体一起形成的共聚物。本文使用的“苯乙烯类单体”包括式(9)的单体,其中Xc各自独立地为氢、C1-C4烷基、苯基、C7-C9芳烷基、C7-C9烷芳基、C1-C4烷氧基、苯氧基、氯、溴或羟基,并且R是氢、C1-C2烷基、溴或氯。特定例子是苯乙烯、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、四氯苯乙烯等。可以使用包括至少一种前述苯乙烯类单体的组合。
另外,这里使用的包含腈基的不饱和单体包括其中R是氢、C1-C5烷基、溴或氯并且Xc是氰基的式(10)的单体。特定例子包括丙烯腈、乙基丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、β-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈等。可以使用包括至少一种前述单体的组合。
该本体聚合的ABS的刚性接枝相可以进一步任选地包括可与其共聚的其它单体,包括其它单乙烯基芳族单体和/或单乙烯基单体例如衣康酸、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,和通式(10)的单体。特定的共聚单体包括C1-C4烷基(甲基)丙烯酸酯,例如甲基丙烯酸甲酯。
该刚性共聚物相将通常包括约10-约99wt%,特别地约40-约95wt%,更特别地约50-约90wt%的苯乙烯类单体;约1-约90wt%,特别地约10-约80wt%,更特别地约10-约50wt%的包含腈基的不饱和单体;和0-约25wt%,特别地为1-约15wt%的其它共聚单体,各自基于刚性共聚物相的总重量。
该本体聚合的ABS共聚物可以进一步包括未接枝刚性共聚物的单独的基质或连续相,该共聚物可与ABS同时获得。基于ABS的总重量,ABS可以包括约40-约95wt%的弹性体改性的接枝共聚物和约5-约65wt%的刚性共聚物。在另一种实施方式中,基于ABS的总重量,ABS可以包括约50-约85wt%,更特别地约75-约85wt%的弹性体改性的接枝共聚物以及约15-约50wt%,更特别地约15-约25wt%的刚性共聚物。
用于ABS型树脂的各种本体聚合方法是已知的。在多区栓塞流本体工艺中,彼此连续连接的一系列聚合容器(或塔)提供了多个反应区。可以将弹性丁二烯溶于一种或多种用于形成刚性相的单体中,并且将该弹性体溶液送入反应体系。在可以热或化学引发的反应期间,用刚性共聚物(即SAN)接枝弹性体。本体共聚物(也称为游离共聚物、基质共聚物或非接枝共聚物)也形成于含有溶解的橡胶的连续相中。当聚合继续时,在橡胶/共聚单体的连续相中形成游离共聚物区而提供两相体系。当聚合进行并且形成更多游离共聚物时,弹性体改性的共聚物开始使其本身以颗粒形式分散在游离共聚物中并且游离共聚物变成连续相(相反转(phase inversion))。一些游离共聚物还通常吸留(occlude)在弹性体改性的共聚物相中。在相反转之后,可以使用额外的加热以完成聚合。该基础工艺的多种改进描述于例如美国专利No.3,511,895中,其描述了一种使用三级反应器体系提供可控制的分子量分布和微胶粒度的连续本体ABS工艺。在第一个反应器中,在高搅拌下将弹性体/单体溶液引入反应混合物,以在可能出现明显交联之前使离散的橡胶颗粒均匀沉淀遍及反应器。小心地控制第一、第二和第三个反应器的固含量,以使得分子量落入所希望的范围。美国专利No.3,981,944披露了在加入包含腈基的不饱和单体以及任何其它共聚单体之前,使用苯乙烯类单体萃取弹性体颗粒以溶解/分散弹性体颗粒。美国专利No.5,414,045披露了在栓塞流接枝反应器中将包含苯乙烯类单体组合物、不饱和腈单体组合物和弹性丁二烯聚合物的液体进料组合物反应至相反转之前的点,并且在连续搅拌釜反应器中使由其得到的第一聚合产物(接枝弹性体)反应以得到相反转的第二聚合产物,该聚合产物然后可以在最后的反应器中进一步反应,并且然后脱挥发以制得所希望的最终产品。
除了本体聚合的AB(也称为“本体法ABS或BABS”)S之外,该抗冲改性剂组合物还包括不同于该本体法ABS的另外的抗冲改性剂。不同于该本体法ABS的抗冲改性剂包括包含以下物质的弹性体改性的接枝共聚物:(i)具有小于约10℃,更特别地小于约-10℃,或者更特别地约-40℃--80℃的Tg的弹性(即橡胶态)聚合物基质和(ii)接枝在弹性聚合物基质上的刚性聚合物上层物质。这些接枝物可以作为接枝支链或者作为壳连接在弹性体核上。壳可以仅仅物理地包封核,或者壳可以部分或基本全部接枝在核上。
用作弹性体相的合适材料包括例如,共轭二烯橡胶;共轭二烯与少于约50wt%的可共聚单体的共聚物;烯烃橡胶例如乙烯丙烯共聚物(EPR)或乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM);乙烯-乙酸乙烯酯橡胶;硅橡胶;弹性(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/或苯乙烯的弹性共聚物;或者包括至少一种前述弹性体的组合。
用于制备弹性体相的合适的共轭二烯单体具有上式(8),其中Xb各自独立地是氢、C1-C5烷基等。可以使用的共轭二烯单体的例子是丁二烯、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,以及包括至少一种前述共轭二烯单体的混合物。特定的共轭二烯均聚物包括聚丁二烯和聚异戊二烯。
也可以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其共聚的单体的含水自由基乳液聚合制备的那些。适合于与共轭二烯共聚的单体包括:含有稠合芳环结构的单乙烯基芳族单体例如乙烯基萘、乙烯基蒽等,或者上式(9)的单体,其中Xc各自独立地是氢、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,并且R是氢、C1-C5烷基、溴或氯。可以使用的合适的单乙烯基芳族单体的例子包括: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、包括至少一种前述化合物的组合等。苯乙烯和/或α-甲基苯乙烯通常用作可与共轭二烯单体共聚的单体。
可与共轭二烯共聚的其它单体是:单乙烯基单体例如衣康酸、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,和通式(10)的单体,其中R是氢、C1-C5烷基、溴或氯,并且Xc是氰基、C1-C12烷氧基羰基、C1-C12芳氧基羰基、羟基羰基等。式(10)的单体的例子包括: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,和包括至少一种前述单体的组合。一些单体例如丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯通常用作可与共轭二烯单体共聚的单体。也可以使用前述单乙烯基单体和单乙烯基芳族单体的混合物。
某些(甲基)丙烯酸酯单体也可用于提供弹性体相,包括C1-16烷基(甲基)丙烯酸酯,特别是C1-9烷基(甲基)丙烯酸酯,特别是C4-6烷基丙烯酸酯例如丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸2-乙基己酯等和包括至少一种前述单体的组合的交联、粒状乳液均聚物或共聚物。C1-16烷基(甲基)丙烯酸酯单体可以任选地以与至多15wt%的上面广泛描述的通式(8)、(9)或(10)的共聚单体的混合物聚合。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、乙烯基甲基醚或丙烯腈,和包括至少一种前述共聚单体的混合物。任选地,可以存在至多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)丙烯酸酯例如双丙烯酸乙二醇酯、亚烷基三醇三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、双丙烯酰胺、氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、马来酸二烯丙酯、富马酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯、柠檬酸三烯丙酯、磷酸三烯丙酯等,以及包括至少一种前述交联剂的组合。
可通过本体、乳液、悬浮、溶液或结合的工艺,例如本体-悬浮、乳液-本体、本体-溶液或其它技术,使用连续、半间歇或间歇工艺聚合弹性体相。弹性体基质的粒度不是关键的。例如,对于乳液基聚合橡胶胶乳(rubberlattices)来说,可使用约0.001-25微米,特别地约0.01-15微米,或者甚至更特别地约0.1-8微米的平均粒度。对于本体聚合的橡胶基质来说,可使用约0.5-10微米,特别地约0.6-1.5微米的粒度。该弹性体相可以是衍生自共轭丁二烯或C4-9烷基丙烯酸酯橡胶的粒状、适度交联的共聚物,并且优选具有大于70%的凝胶含量。同样合适的是衍生自丁二烯与苯乙烯、丙烯腈和/或C4-6烷基丙烯酸酯橡胶的混合物的共聚物。
该弹性体相可以提供弹性体改性的接枝共聚物的约5-约95wt%,更特别地约20-约90wt%,并且甚至更特别地约40-约85wt%,余量是刚性接技相。
该弹性体改性的接枝共聚物的刚性相可以通过在一种或多种弹性聚合物基质的存在下包括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接枝聚合而形成。上面广泛描述的式(9)的单乙烯基芳族单体可用于刚性接枝相中,包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、卤代苯乙烯例如二溴苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、丁基苯乙烯、对-羟基苯乙烯、甲氧基苯乙烯和其它物质,或者包括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面广泛描述的单乙烯基单体和/或通式(10)的单体。在一种实施方式中,R是氢或C1-C2烷基,并且Xc是氰基或C1-C12烷氧基羰基。用于刚性相中的合适共聚单体的特定例子包括丙烯腈、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,和包括至少一种前述共聚单体的组合。
在一种特定实施方式中,刚性接枝相由与丙烯酸乙酯和/或甲基丙烯酸甲酯共聚的苯乙烯或α-甲基苯乙烯形成。在另一些特定实施方式中,刚性接枝相由与甲基丙烯酸甲酯共聚的苯乙烯;和与甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈共聚的苯乙烯形成。
在刚性接枝相中,单乙烯基芳族单体和共聚单体的相对比例可以取决于弹性体基质的种类、单乙烯基芳族单体的种类、共聚单体的种类和所希望的抗冲改性剂的性能而广泛地变化。该刚性相可以通常包括至多100wt%的单乙烯基芳族单体,特别地约30-约100wt%,更特别地约50-约90wt%的单乙烯基芳族单体,余量是共聚单体。
取决于存在的弹性体改性的聚合物的量,单独的未接枝刚性聚合物或共聚物的基质或连续相可连同另外的弹性体改性的接枝共聚物同时获得。一般而言,基于抗冲改性剂的总重量,这类抗冲改性剂包括约40-约95wt%的弹性体改性的接枝共聚物和约5-约65wt%的刚性(共)聚合物。在另一种实施方式中,基于抗冲改性剂的总重量,这类抗冲改性剂包括约50-约85wt%,更特别地约75-约85wt%的橡胶改性的刚性共聚物以及约15-约50wt%,更特别地约15-约25wt%的刚性(共)聚合物。
不同于本体聚合的ABS的弹性体改性的接枝共聚物的特定例子包括,但不限于丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯(ASA)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)和丙烯腈-乙烯-丙烯-二烯-苯乙烯(AES)。如美国专利No.6,545,089中描述的,MBS树脂可以通过在聚丁二烯的存在下甲基丙烯酸酯和苯乙烯的乳液聚合而制备,该方法在下面概述。在一实施方式中,第二抗冲改性剂为MBS。
任选地,可以使用另一具体类型的弹性体改性的抗冲击改性剂,其包括源自以下的结构单元:至少一种硅橡胶单体;式H2C=C(Rd)C(O)OCH2CH2Re所示支化丙烯酸酯橡胶单体,其中Rd是氢或C1-C9直链或支链烃基,Re是支链的C3-C16烃基;第一接枝连接(graft link)单体;含可聚合的链烯基的有机材料;及第二接枝连接单体。硅橡胶单体可包括,例如单独或组合形式的环状硅氧烷,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,或者烯丙基烷氧基硅烷,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包括单独或组合形式的丙烯酸异辛基酯、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。含可聚合的链烯基的有机材料可以是,例如,式(9)或(10)的单体,如单独或组合形式的苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈,或非支链的(甲基)丙烯酸酯如甲基丙烯酸甲酯、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形式的(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-甲基丙烯酰氧基丙基)(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带有至少一个烯丙基的多烯键式不饱和化合物,如单独或组合形式的甲基丙烯酸烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯或异氰尿酸三烯丙酯。
硅氧烷-丙烯酸酯抗冲击改性剂组合物可通过乳液聚合法制备,其中,例如至少一种硅橡胶单体在约30℃至约110℃的温度下在表面活性剂例如十二烷基苯磺酸的存在下,与至少一种第一接枝连接单体反应,从而形成硅橡胶胶乳。作为选择,可以使诸如环状八甲基四硅氧烷的环状硅氧烷和四乙氧基原硅酸酯与诸如(γ-平基丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷的第一接枝连接单体反应,从而得到平均粒度为约100纳米至约2微米的硅橡胶。然后使至少一种支化丙烯酸酯橡胶单体与该硅橡胶颗粒聚合,任选在交联单体如甲基丙烯酸烯丙酯存在下以及在产生自由基的聚合催化剂如过氧化苯甲酰的存在下进行聚合。然后使该胶乳与含可聚合的链烯基的有机材料及第二接枝连接单体反应。通过凝聚(用絮凝剂处理)从水相中分离出接枝的硅氧烷-丙烯酸酯橡胶混杂体的胶乳颗粒,并干燥成细粉末,从而制得硅氧烷-丙烯酸酯橡胶抗冲击改性剂组合物。这一方法通常可用于制备粒度为约100纳米至约2微米的硅氧烷-丙烯酸酯抗冲击改性剂。
在实践中,可以使用任何上述抗冲改性剂,或者一种或多种前述抗冲改性剂的组合。用于形成弹性体改性接枝共聚物的方法包括本体法、乳液法、悬浮法和溶液法,或者组合方法如本体-悬浮法、乳液-本体法、本体-溶液法或其它工艺,其采用连续、半间歇或间歇式工艺。可以进行这些方法,从而避免使用或产生任何降解聚碳酸酯的物质,在需要时,和/或提供具有期望pH的其它抗冲改性剂。
在一种实施方式中,第二抗冲改性剂(或者在需要时,多种抗冲改性剂)是通过避免使用或产生任何降解聚碳酸酯的物质的乳液聚合法制备的。在另一实施方式中,抗冲击改性剂是通过基本上不含碱性物质的乳液聚合法制备的,所述碱性物质的例子例如有C6-30脂肪酸的碱金属盐,如硬脂酸钠、硬脂酸锂、油酸钠、油酸钾等,碱金属的碳酸盐,胺类如十二烷基二甲基胺、十二烷基胺等,以及胺类的铵盐。这些材料常用作聚合助剂,例如在乳液聚合中的表面活性剂,并且可催化聚碳酸酯的酯交换和/或降解。或者,可以使用离子性硫酸盐、磺酸盐或磷酸盐表面活性剂制备抗冲击改性剂,特别是抗冲击改性剂的弹性体基质部分。适宜的表面活性剂包括例如,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,及包含至少一种前述表面活性剂的组合。具体的表面活性剂是C6-16、特别是C8-12烷基磺酸盐。此乳液聚合法是现有技术中已知的,例如描述于美国专利6,545,089中。
组合物进一步包括含有聚碳酸酯嵌段和聚二有机基硅氧烷嵌段的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。共聚物中的聚碳酸酯嵌段包括上述式(1)的重复结构单元,例如其中R1为上述式(2)。这些单元可以源于上述式(3)的二羟基化合物的反应。在一种实施方式中,该二羟基化合物为双酚A,其中A1和A2各自为对亚苯基,且Y1为异丙叉。
聚二有机基硅氧烷嵌段包括下面式(11)的重复结构单元(有时称为“硅氧烷”):
Figure GPA00001077381600181
其中R每次出现时各自相同或相异,并且为C1-13一价有机基团。例如,R可以为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-C10芳基,C6-C10芳氧基,C7-C13芳烷基,C7-C13芳烷氧基,C7-C13烷芳基,或者C7-C13烷芳氧基。在同一共聚物中,可以使用前述R基团的组合。
式(11)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可具有2至约1000,特别是约2至约500,尤其是约5至约100的平均值。在一种实施方式中,D具有约10至约75的平均值,在又一实施方式中,D具有约40至约60的平均值。当D的值较低例如小于约40时,可能需要使用较高量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。相反,如果D的值较高例如大于约40,可能需要使用较低量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。
可以使用第一和第二(或更多)聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的组合,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由下面式(12)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可以相同或相异,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(12)中的适宜的Ar基团可来源于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。
这种单元可来源于下式的相应的二羟基化合物:
Figure GPA00001077381600192
其中Ar和D如上所述。这种化合物进一步描述于Kress等人的美国专利4746701中。该式的化合物可在相转移条件下通过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。
在另一实施方式中,聚二有机基硅氧烷嵌段包括下面式(13)的重复结构单元:
其中R和D定义如上。式(13)中的R2为二价的C2-C8脂族基团。式(13)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。在另一种实施方式中,R为甲基,或者甲基与三氟丙基的组合,或者甲基与苯基的组合。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。
这些单元可以来源于下面的相应的二羟基聚二有机基硅氧烷(14):
Figure GPA00001077381600201
其中R、E、M、R2和n如上所述。
这种二羟基聚硅氧烷可通过在下面式(15)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:
Figure GPA00001077381600202
其中R和D如前面所定义的。适宜的脂族不饱和一元酚包括,例如,丁子香酚,2-烷基苯酚,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。
聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可任选地在上述相转移催化剂的存在下,通过二酚类聚硅氧烷(14)与碳酸酯源和式(3)的二羟基芳族化合物的反应而制备。合适的条件类似于在形成聚碳酸酯中有用的那些。例如,共聚物通过在低于0℃至约100℃,优选约25℃至约50℃的温度的光气化反应而制备。由于该反应是放热的,光气添加的速度可用来控制反应温度。所需的光气的量通常取决于二羟基反应物的量。或者,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物通过在上述相转移催化剂存在下,在熔融状态下使二羟基单体和二芳基碳酸酯例如碳酸二苯酯共反应而制备。
在制备聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物时,选择二羟基聚二有机基硅氧烷的量,从而使得能够给共聚物中提供期望量的聚二有机基硅氧烷单元。聚二有机基硅氧烷单元的量可宽泛地变化,也即可为约1wt.%至约99wt.%的聚二甲基硅氧烷,或等摩尔量的另一聚二有机基硅氧烷,余量为碳酸酯单元。因此所用的具体的量将根据热塑性组合物的期望的物理性质,D值(在2至约1000的范围内),和热塑性组合物中每个组分的类型和相对量(包括聚碳酸酯的类型和量,抗冲改性剂的类型和量,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的类型和量,以及任何其它添加剂的的类型和量)来确定。本领域普通技术人员可使用本申请的教导,不需要过多的实验就可确定二羟基聚二有机基硅氧烷的合适量。例如,可选择二羟基聚二有机基硅氧烷的量,从而产生共聚物,所述共聚物包括约1wt.%至约75wt.%,或者约1wt.%至约50wt.%的聚二甲基硅氧烷,或者等摩尔量的另一聚二有机基硅氧烷。在一种实施方式中,共聚物包括约5wt.%至约40wt.%,任选地约5wt.%至约25wt.%的聚二甲基硅氧烷,或等摩尔量的另一聚二有机基硅氧烷,余量为聚碳酸酯。在具体的实施方式中,共聚物可包括约20wt.%的硅氧烷。
聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的重均分子量为(MW,例如通过凝胶渗透色谱,超离心法,或光散射测得)为约10,000g/mol至约200,000g/mol,特别地约20,000g/mol至约100,000g/mol。
除了(或者独立于)可存在于一种或多种抗冲改性剂的任何游离未接枝的刚性共聚物之外,该组合物还包括未接枝的刚性共聚物。例如,由于本体法ABS,可以有一些“游离”SAN存在。在一些实施方式中,该刚性共聚物为芳族乙烯基共聚物。该刚性共聚物是抗冲改性剂中存在的任何刚性共聚物以外的刚性共聚物。它可与没有弹性体改性的任何上述刚性共聚物相同。刚性共聚物通常的Tg大于约15℃,特别地大于约20℃,包括例如衍生自以下单体的聚合物:含有稠合的芳族环结构的单乙烯基芳族单体,例如乙烯基萘,乙烯基蒽等,或以上详细描述的式(9)的单体,例如苯乙烯和α-甲基苯乙烯;单乙烯基单体例如衣康酸、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,和以上详细描述的式(10)的单体,例如丙烯腈,丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯;和前述化合物的共聚物,例如苯乙烯-丙烯腈(SAN),苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯腈,甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-苯乙烯,和甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯。
刚性共聚物可包括约1-约99wt.%,特别地约20-约95wt.%,更特别地约40-约90wt.%的乙烯基芳族单体,和1-约99wt.%,特别地约5-约80wt.%,更特别地约10-约60wt.%的可共聚的单乙烯基单体。在一种实施方式中,刚性共聚物是SAN,其可包括约50-约99wt.%的苯乙烯,其余为丙烯腈,特别地约60-约90wt.%苯乙烯,和更特别地约65-约85wt.%的苯乙烯,其余为丙烯腈。
可通过本体、悬浮或乳液聚合制备刚性共聚物,其基本上不含可催化聚碳酸酯水解的杂质、残留酸、残留碱或残留金属。在一种实施方式中,使用沸腾反应器(boiling reactor)通过本体聚合制备刚性共聚物。刚性共聚物的重均分子量可为约50,000-约300,000,通过GPC使用聚苯乙烯标样测得。在一种实施方式中,刚性共聚物的重均分子量为约50,000-约200,000。在一实施方式中,该未接枝的刚性共聚物为SAN。
在一些实施方式中,热塑性组合物还包括脱模添加剂的组合。这些添加剂如增塑剂、润滑剂和/或脱模剂之间有相当大的重叠,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)异氰尿酸酯;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(联苯基)磷酸酯和双酚-A的二(联苯基)磷酸酯;聚α-烯烃;环氧化大豆油;有机硅,包括硅油;酯类,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;硬脂酸甲酯与包含聚乙二醇聚合物、聚丙二醇聚合物及其共聚物的亲水性和疏水性非离子表面活性剂的混合物,例如在合适溶剂中的硬脂酸甲酯和聚乙二醇-聚丙二醇共聚物的混合物;环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物,如PluronicTM共聚物族;蜡,如蜂蜡、褐煤蜡、石蜡等;聚α-烯烃,例如EthylfoTM164,166,168,和170。这些材料的用量通常基于100重量份所述热塑性组合物为约0.1-约20重量份,特别是为约1至约10重量份。
在一实施方式中,使用三种不同脱模剂的组合以提供最佳模塑能力。在一实施方式中,脱模剂的组合包括季戊四醇四硬脂酸酯、聚α-烯烃、和聚环氧乙烷/聚环氧丙烷嵌段共聚物。在一实施方式中,各脱模剂存在的量相等。在其它实施方式中,各脱模剂存在的量不同。
热塑性组合物的每个组分的相对量将取决于所使用的聚碳酸酯的具体类型、存在的任何其它树脂、和包括任何任选的刚性接枝共聚物的特定抗冲改性剂、以及组合物的期望性质。本领域普通技术人员使用本申请的教导,就可容易地选择具体的量。
此外,热塑性组合物可包括各种添加剂如填料、增强剂、稳定剂等,条件是这些添加剂对热塑性组合物期望的性质不产生不利影响。
可使用添加剂的混合物。可在混合形成组合物的各组分的过程中的合适时刻混合这些添加剂。可使用的合适的填料或者增强剂包括例如,硅酸盐和二氧化硅粉末,例如硅酸铝(富铝红柱石)、合成硅酸钙、硅酸锆、热解法二氧化硅、结晶二氧化硅、石墨、天然硅砂等;硼粉,例如氮化硼粉末、硅酸硼粉末等;氧化物,例如TiO2、氧化铝、氧化镁等;硫酸钙(其无水化物、二水合物或三水合物形式);碳酸钙,例如白垩、石灰石、大理石、合成沉淀碳酸钙等;滑石,其中包括纤维状、模块状(modular)、针形、层状滑石等;硅灰石;表面处理的硅灰石;玻璃球,例如中空和实心的玻璃球、硅酸盐球、空心煤胞、铝硅酸盐(armosphere)等;高岭土,其中包括硬质高岭土、软质高岭土、焙烧高岭土、含本领域已知的各种涂层以促进与聚合物基质树脂相容的高岭土等;单晶纤维或“晶须”,例如碳化硅、氧化铝、碳化硼、铁、镍、铜等;纤维(其中包括连续和短切纤维),例如石棉、碳纤维、玻璃纤维,例如E、A、C、ECR、R、S、D或NE玻璃等;硫化物,例如硫化钼、硫化锌等;钡化合物,例如钛酸钡、铁酸钡、硫酸钡、重晶石等;金属和金属氧化物,例如粒状或纤维状铝、青铜、锌、铜和镍等;薄片填料,例如玻璃薄片、薄片碳化硅、二硼化铝、铝薄片、钢薄片等;纤维填料,例如短的无机纤维,例如由含硅酸铝、氧化铝、氧化镁和半水合硫酸钙的至少一种的共混物得到的那些等;天然填料和增强剂,例如通过粉碎木材获得的木粉、纤维产品,例如纤维素、棉花、剑麻、黄麻、淀粉、软木粉、木质素、粉碎的坚果壳、玉米、大米谷壳等;有机填料,例如聚四氟乙烯(TeflonTM);由能形成纤维的有机聚合物,例如聚(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)等形成的增强有机纤维填料;以及额外的填料和增强剂,例如云母、粘土、长石、烟灰、惰性硅酸盐微球(fillite)、石英、石英岩、珍珠岩、硅藻石、硅藻土、碳黑等,和含至少一种前述填料和增强剂的组合。可对填料/增强剂进行涂覆,以防止其与基质反应,或者可使其化学钝化,从而使可能促进水解或热降解的催化降解位点失效。
可用金属材料层涂布填料和增强剂,以促进传导,或者用硅烷表面处理,以改进粘合性和在聚合物基质树脂中分散性。另外,可提供单丝或者复丝纤维形式的增强填料,且可通过例如共编织或皮/芯、并列、橙型或者矩阵(matrix)和原纤维结构,或者通过纤维制造领域的技术人员已知的其它方法,单独或者结合其它类型的纤维使用。合适的共编织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,和芳族聚酰亚胺玻璃纤维等。可以以例如粗纱(rovings)、纺织的纤维状增强物例如0-90度织物等、无纺纤维状增强物例如连续原丝片(continuous strand mat)、短切原丝片(chopped strand mat)、绢纱(tissue)、纸和毛毯等,或三维纺织增强物、例如编带(braids)形式供应纤维填料。基于100重量份热塑性组合物,通常以约0-约150重量份的用量使用填料。
合适的抗氧化剂添加剂包括例如,烷化单酚或多酚;多酚与二烯烃的烷化反应产物,例如四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷等;对甲酚或二环戊二烯的丁基化反应产物;烷化氢醌;羟化硫代二苯基醚;烷叉-双酚;苄基物类;β-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)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,等;和含至少一种前述抗氧化剂的组合。基于100重量份热塑性组合物,通常使用用量为约0.01-约1,特别地约0.1-约0.5重量份的抗氧化剂。
合适的热和颜色稳定剂包括例如有机基亚磷酸酯,例如亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯)。基于100重量份热塑性组合物,通常使用用量为约0.01-约5,特别地约0.05-约0.3重量份的热和颜色稳定剂。
合适的辅助热稳定剂添加剂包括例如硫醚和硫酯例如季戊四醇四(3-(十二烷基硫基)丙酸酯),季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯],硫代二丙酸二月桂酯,硫代二丙酸二硬脂酯,硫代二丙酸二肉豆蔻酯,硫代二丙酸二(十三烷基)酯,季戊四醇辛基硫代丙酸酯(pentaerythritoloctylthiopropionate),二(十八烷基)二硫化物,等,和包括至少一种前述热稳定剂的组合。辅助稳定剂通常的用量为约0.01-约5重量份,特别地约0.03-约0.3重量份,基于100重量份热塑性组合物。
也可使用光稳定剂,包括紫外光(UV)吸收添加剂。这种类型的合适的稳定化添加剂包括例如,苯并三唑和羟基苯并三唑例如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑,2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-苯并三唑,2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚(得自Cytec的CYASORBTM5411),和得自Ciba Specialty Chemicals的TINUVINTM234;羟基苯并-1,2,3-三嗪;羟基苯基-三嗪或-嘧啶UV吸收剂例如TINUVINTM1577(Ciba),和2-[4,6-双(2,4-甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛基氧基)-苯酚(得自Cytec的CYASORBTM1164);非碱性受阻胺光稳定剂(下文中称为″HALS″),包括取代的哌啶部分和其低聚物,例如4-哌啶醇衍生物(4-piperidinol derivative)例如TINUVINTM622(Ciba),GR-3034,TINUVINTM123,和TINUVINTM440;苯并噁嗪酮,例如2,2′-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮)(CYASORBTMUV-3638);羟基二苯甲酮例如2-羟基-4-正辛基氧基二苯甲酮(CYASORBTM531);草酰苯胺;氰基丙烯酸酯例如1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧基]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧基]甲基]丙烷(UVINULTM3030)和1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧基]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧基]甲基]丙烷;和纳米尺寸的无机材料,例如氧化钛、氧化铈和氧化锌,所有这些的粒度小于100纳米;等,和含有至少一种前述稳定剂的组合。光稳定剂的用量可为约0.01-约10,特别地约0.1-约1重量份,基于100重量份聚碳酸酯组分和抗冲改性剂组合物。UV吸收剂通常的用量可为约0.1-约5重量份,基于100重量份热塑性组合物。
也可存在着色剂例如颜料和/或染料添加剂。合适的颜料包括例如无机颜料,例如金属氧化物和混合金属氧化物,例如氧化锌、二氧化钛、氧化铁等;硫化物,例如硫化锌,等;铝酸盐;钠磺基硅酸盐硫酸盐(sodiuimsulfo-silicate sulfates)、铬酸盐等;炭黑;铁酸锌;群青;颜料棕24;颜料红101;颜料黄119;有机颜料,例如偶氮类、重氮类、喹吖啶酮、二萘嵌苯、萘四羧酸、黄烷士林、异二氢吲哚酮、四氯异二氢吲哚酮、蒽醌、蒽嵌蒽二醌、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,和含至少一种前述颜料的组合。可对颜料进行涂覆,以防止其与基质反应,或者可使其化学钝化,从而使可能促进水解或热降解的催化降解位点失效。颜料通常的用量为约0.01-约10重量份,基于100重量份热塑性组合物。
合适的染料通常是有机物质,包括例如香豆素染料如香豆素460(蓝色),香豆素6(绿色),尼罗红等;镧系络合物;烃和取代烃染料;多环芳烃染料;闪烁染料例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;靛蒽醌染料;酞菁染料;噁嗪染料;喹诺酮(carbostyryl)染料;萘四羧酸染料;卟啉染料;双(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,硫靛染料,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;二萘嵌苯染料,perinone染料;二-苯并噁唑基噻吩(BBOT);三芳基甲烷染料;氧杂蒽染料;噻吨染料;萘二甲酰亚氨染料;内酯染料;荧光团如抗斯托克斯频移(stokes shift)染料,其吸收近红外波长并以可见光波长发射,等;发光染料如5-氨基-9-二乙基亚氨基苯并(a)吩噁嗪酮鎓高氯酸盐;7-氨基-4-甲基喹诺酮;7-氨基-4-甲基香豆素;7-氨基-4-三氟甲基香豆素;3-(2′-苯并咪唑基)-7-N,N-二乙氨基香豆素;3-(2′-苯并噻唑基)-7-二乙氨基香豆素;2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑;2-(4-联苯基)-5-苯基-1,3,4-噁二唑;2-(4-联苯基)-6-苯基苯并噁唑-1,3;2,5-二-(4-联苯基)-1,3,4-噁二唑;2,5-二-(4-联苯基)-噁唑;4,4′-二-(2-丁基辛氧基)-对-联四苯;对-二(邻-甲基苯乙烯基)-苯;5,9-二氨基苯并(a)吩噁嗪酮鎓高氯酸盐;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;1,1′-二乙基4,4′-羰花青碘化物;3,3′-二乙基-4,4′,5,5′-二苯并硫杂三羰花青碘化物;1,1′-二乙基-4,4′-二羰花青碘化物;1,1′-二乙基-2,2′-二羰花青碘化物;3,3′-二乙基-9,11-亚新戊基硫杂三羰花青碘化物;1,3′-二乙基-4,2′-喹啉基氧杂羰花青碘化物;1,3′-二乙基-4,2′-喹啉基硫杂羰花青碘化物;3-二乙氨基-7-乙基亚氨基吩噁嗪酮鎓高氯酸盐;7-二乙基氨基-4-甲基香豆素;7-二乙氨基-4-三氟甲基香豆素;7-二乙氨基香豆素;3,3′-二乙基氧杂二羰花青碘化物;3,3′-二乙基硫杂羰花青碘化物;3,3′-二乙基硫杂二羰花青碘化物;3,3′-二乙基硫杂三羰花青碘化物;4,6-二甲基-7-乙氨基香豆素;2,2′-二甲基-对-联四苯;2,2-二甲基-对-联三苯;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;7-二甲基氨基-4-三氟甲基香豆素;2-(4-(4-二甲氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-3-乙基苯并噻唑鎓高氯酸盐;2-(6-(对-二甲氨基苯基)-2,4-亚新戊基-1,3,5-己三烯基)-3-甲基苯并噻唑鎓高氯酸盐;2-(4-(对-二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-1,3,3-三甲基-3H-吲哚鎓高氯酸盐;3,3′-二甲基氧杂三羰花青碘化物;2,5-二苯基呋喃;2,5-二苯基噁唑;4,4′-二苯基均二苯代乙烯;1-乙基-4-(4-(对-二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-吡啶鎓高氯酸盐;1-乙基-2-(4-(对-二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-吡啶鎓高氯酸盐;1-乙基-4-(4-(对-二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-喹啉鎓高氯酸盐;3-乙氨基-7-乙基亚氨基-2,8-二甲基吩噁嗪-5-鎓高氯酸盐;9-乙氨基-5-乙氨基-10-甲基-5H-苯并(a)吩噁嗪鎓高氯酸盐;7-乙氨基-6-甲基-4-三氟甲基香豆素;7-乙氨基-4-三氟甲基香豆素;1,1′,3,3,3′,3′-六甲基-4,4′,5,5′-二苯并-2,2′-茚并三羰花青碘化物;1,1′,3,3,3′,3′-六甲基茚并二羰花青碘化物;1,1′,3,3,3′,3′-六甲基茚并三羰花青碘化物;2-甲基-5-叔丁基-对-联四苯;N-甲基-4-三氟甲基哌啶子基-<3,2-g>香豆素;3-(2′-N-甲基苯并咪唑基)-7-N,N-二乙氨基香豆素;2-(1-萘基)-5-苯基噁唑;2,2′-对亚苯基-二(5-苯基噁唑);3,5,3″″,5″″-四叔丁基-对-联六苯;3,5,3″″,5″″-四叔丁基-对-联五苯;2,3,5,6-1H,4H-四氢-9-乙酰基喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;2,3,5,6-1H,4H-四氢-9-羰乙氧基喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;2,3,5,6-1H,4H-四氢-8-甲基喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;2,3,5,6-1H,4H-四氢-9-(3-吡啶基)-喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;2,3,5,6-1H,4H-四氢-8-三氟甲基喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;2,3,5,6-1H,4H-四氢喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;3,3′,2″,3″′-四甲基-对-联四苯;2,5,2″″,5″-四甲基-对-联五苯;对-联三苯;对-联四苯;尼罗红;若丹明700;噁嗪750;若丹明800;IR 125;IR 144;IR 140;IR 132;IR 26;1R5;二苯基己三烯;二苯基丁二烯;四苯基丁二烯;萘;蒽;9,10-二苯基蒽;芘;1,2-苯并菲(chrysene);红荧烯;晕苯;菲等,和包含至少一种前述染料的组合。染料的通常用量为约0.1ppm至约10重量份,基于100重量份热塑性组合物。
可有利地使用可喷洒在制品上或加工到热塑性组合物中的单体、低聚物或聚合物防静电添加剂。单体防静电剂的实例包括长链酯如甘油单硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯等、脱水山梨醇酯、乙氧化醇、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,例如硬脂基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等,氟化的烷基磺酸盐、甜菜碱等。也可使用含至少一种前述单体抗静电剂的组合。示例性的聚合物防静电剂包括某些聚醚酯,其各自含有聚亚烷基二醇部分如聚乙二醇,聚丙二醇,聚丁二醇,等。这种聚合物防静电剂是可购得的,包括例如PELESTATTM6321(Sanyo),PEBAXTMMHl 657(Atofina),和IRGASTATTM P18和P22(Ciba-Geigy)。可用作防静电剂的其它聚合物材料是固有的导电聚合物,例如聚噻吩(可商购自Bayer),它在升高的温度下熔融加工之后保持一些它的固有导电性。在一种实施方式中,碳纤维,碳纳米纤维,碳纳米管,碳黑或前述物质的任何组合都可用于含有化学防静电剂的聚合物树脂中,以使得组合物是静电耗散的。防静电剂的通常用量为约0.1-约10重量份,基于100重量份热塑性组合物。
当期望泡沫时,合适的发泡剂包括,例如,低沸点卤代烃以及产生二氧化碳的那些物质;在室温为固体当加热至高于它们的分解温度时产生气体例如氮气、二氧化碳、氨气的发泡剂,例如偶氮二甲酰胺,偶氮二甲酰胺的金属盐,4,4′-氧基双(苯磺酰基酰肼),碳酸氢钠,碳酸铵,等,或包括至少一种前述发泡剂的组合。发泡剂通常的用量为约0.5-约20重量份,基于100重量份热塑性组合物。
合适的可添加的阻燃剂是稳定的,特别是水解稳定的。水解稳定的阻燃剂在制造和/或使用的条件下基本上不降解产生能够催化或以其它方式有助于聚碳酸酯组合物降解的物类。这种阻燃剂可为包括磷、溴和/或氯的有机化合物。也可使用上述的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物。由于法规上的原因,在某些应用中可能优选非溴化和非氯化的含磷阻燃剂,例如某些有机磷酸酯和含磷-氮键的有机化合物。在这些体系中,无机阻燃剂如硼酸、氧化硼或硼酸酯也看作是有效的阻燃剂。
一类示例性的有机磷酸酯是式(GO)3P=O的芳族磷酸酯,其中G各自独立地为烷基、环烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基,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,Axelrod在美国专利4,154,775中所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:
Figure GPA00001077381600291
其中G1各自独立地为具有1至约30个碳原子的烃基;每个G2独立地为具有1至约30个碳原子的烃基或烃氧基;X各自独立地为溴或氯;m为0-4;及n为1至约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。
示例性的适宜的含磷-氮键的阻燃剂化合物包括氯化膦腈,三(氮杂环丙烷基)氧化膦。当存在时,含磷阻燃剂通常存在的量为约1-约20重量份,基于100重量份热塑性组合物。
也可以使用卤化的材料作为阻燃剂,例如式(18)的卤化化合物和树脂:
Figure GPA00001077381600292
其中R为烷撑、烷叉或脂环族的连接基(linkage),例如,亚甲基,亚丙基,异丙叉,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;或由诸如芳族、氨基、醚、羰基、硫醚、亚砜、砜等基团连接的两个或多个烷撑或烷叉连接基。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,其中Ar和Ar′上的羟基和Y取代基可在芳环上的邻位、间位或对位上变化,并且该基团彼此之间可为任何可能的几何关系;Y各自独立地为有机、无机或有机金属基团,例如(1)卤素如氯、溴、碘或氟;(2)通式-OE的醚基团,其中E为类似于X的一价烃基;(3)由R表示的类型的一价烃基;或者(4)其它取代基如硝基、氰基等,该取代基基本是惰性的,条件是每个芳核存在至少一个并且优选两个卤原子;每个X独立为一价C1-18烃基,例如甲基,丙基,异丙基,癸基,苯基,萘基,联苯基,二甲苯基,甲苯基,苄基,乙基苯基,环戊基,环己基等,其各自任选地含有惰性取代基;d各自独立地为1至最大相当于构成Ar或Ar′的芳环上可取代的氢的数目;e各自独立地为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,条件是,当b为0时,a或c可为0,但不能同时为0,当b不为0时,a或c均不可以为0。
在上式范围内所包含的双酚中,下面是代表性的:二(2,6-二溴苯基)-甲烷;1,1-二-(4-碘苯基)-乙烷;2,6-二-(4,6-二氯萘基)-丙烷;2,2-二-(2,6-二氯苯基)-戊烷;二-(4-羟基-2,6-二氯-3-甲氧基苯基)-甲烷;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,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。也有用的是低聚的和聚合的卤化芳族化合物,例如双苯酚A和四溴双酚A与碳酸酯前体如光气的共聚碳酸酯。金属增效剂,例如氧化锑也可与阻燃剂一起使用。当存在时,含卤素阻燃剂通常的用量可为约1-约50重量份,基于100重量份热塑性组合物。
也可使用无机阻燃剂,例如C1-16烷基磺酸酯的盐例如全氟丁烷磺酸钾(Rimar盐)、全氟辛烷磺酸钾、全氟己烷磺酸四乙基铵和二苯基砜磺酸钾;盐如CaCO3、BaCO3和BaCO3;氟阴离子络合物的盐例如Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6和Na3AlF6;等。当存在时,无机阻燃剂盐通常存在的量为约0.01-约25重量份,更特别地约0.1-约10重量份,基于100重量份热塑性组合物。
也可使用防滴剂,例如形成原纤维或非形成原纤维的氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)。可使用如上所述的刚性共聚物例如SAN包封防滴剂。包封在SAN中的PTFE称为TSAN。可通过在氟聚合物存在下,例如在水分散体中聚合包封聚合物来制造包封的氟聚合物。TSAN可以提供优于PTFE的明显优势,原因在于TSAN可以更容易地分散于组合物中。适宜的TSAN可以包括,例如,约50wt%PTFE和约50wt%SAN,基于包封的氟聚合物的总重。该SAN可以包括,例如,约75wt%苯乙烯和约25wt%丙烯腈,基于该共聚物的总重。或者,可以将该氟聚合物与第二聚合物,例如芳族聚碳酸酯树脂或SAN以一些方式预共混,由此形成用作防滴剂的聚集材料。任一方法都可以用于制备包封的氟聚合物。防滴剂的用量通常为约0.1-约10重量份,基于100重量份热塑性组合物。
可通过本领域通常可获得的方法制造热塑性组合物,例如在一种实施方式中,以一种进行的方式,首先在HenschelTM型高速混合器内将粉化聚碳酸酯、抗冲改性剂组合物、芳族乙烯基共聚物、添加剂和/或其它任选的组分和任选的任何填料共混。其它的低剪切方法,其中包括但不限于手混也可实现这一共混。然后将该共混物借助料斗喂入到双螺杆挤出机的进料喉内。或者,可通过在进料口处和/或在下游通过侧面供料孔直接喂入到挤出机内,而将一种或更多种组分掺入到组合物中。如本领域技术人员所已知的,也可将其它加工方法,例如单螺杆挤出机,BussTM捏合机,BanburyTM混合机等用于加工。也可将这些添加剂与所需聚合物树脂混配成母料并喂入到挤出机中。在将其加到最终产物中之前,可将添加剂加到聚碳酸酯原料或抗冲改性剂原料中以形成浓缩物。挤出机通常在比引起组合物流动所需的温度高的温度下操作,通常为500°F(260℃)~650°F(343℃)。立即在水浴中骤冷该挤出物并造粒。当切割如此制备的粒料时,挤出物可以视需要为小于或等于1/4英寸长。这种粒料可用于随后的模塑、成型或成形。
也提供包括该热塑性组合物的成形、成型或模塑的制品。可通过各种方法例如注塑、挤出、滚塑、吹塑和热成型将热塑性组合物模制成有用的成型制品,从而形成制品例如,计算机和商用机器外壳(computer and businessmachine housing)例如监视器外壳,手持电子设备外壳如手机外壳,电连接器,照明器材的组件,装饰物,家用器具,屋顶,温室,阳光房,游泳池围栏,汽车,卡车,娱乐用交通工具,火车,公共汽车,草地和花园设备,家具,等等。
发现该组合物在汽车应用中具有特别应用,所述汽车应用为例如内部部件如仪表板、顶部面板(overhead console)、内部贴面(interior trim)、中央控制台和其它内部部件,以及外部部件如车体面板(body panel)、外部贴面(exterior trim)、保险杆等。
本申请所描述的组合物还可具有优良的物理性质和良好的加工性。例如,该热塑性聚碳酸酯组合物根据ISO 75Ae标准在4mm厚的试条上在1.8Mpa测量时的热变形温度(HDT)可为约65℃,更特别地为约95℃,甚至更特别地为约115℃。
该热塑性聚碳酸酯组合物还可具有大于约25KJ/m2,特别地大于约40KJ/m2的低温缺口伊佐德抗冲强度,这根据ISO 180/1 A标准使用4mm厚的试条在-30℃测定。
该热塑性聚碳酸酯组合物还可具有大于约90℃,更特别地大于约105℃,甚至更更体地大于约120℃的维卡B/120,这根据ISO 306标准使用4mm厚的试条测定。
通过以下非限制性实施例进一步说明本发明,其由表1中所列的组分制备。
表1
  组分   类型   来源
PC-1   高流动性BPA聚碳酸酯树脂,在PC绝对分子量尺度上的重均分子量为约22,000   SABIC    InnovativePlastics(以前为GEPlastics)
PC-2   低流动性BPA聚碳酸酯树脂,在PC绝对分子量尺度上的重均分子量为约30,000   SABIC    InnovativePlastics(以前为GEPlastics)
MBS   标称75-82wt%丁二烯芯与余量的苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯壳。(商品名EXL 2691A)   Rohm & Haas
BABS   本体丙烯腈丁二烯苯乙烯,标称16%丁二烯含量,和标称15%丙烯腈含量。丁二烯以橡胶形式存在,该橡胶包含约85-100wt.%丁二烯和15-0wt.%苯乙烯。使SAN相反转,使得吸留的SAN包含在SAN基质的橡胶相内   SABIC    InnovativePlastics(以前为GEPlastics)
HRG   高橡胶接枝乳液聚合的ABS,包括接枝在颗粒上的15-35wt.%丙烯腈和85-65wt.%苯乙烯,该颗粒包括约85-100wt.%丁二烯和15-0wt.%苯乙烯。颗粒为乳液法ABS总量的约25-75%。将材料交联至43-55%的密度,根据溶胶-凝胶分率测量。   SABIC    InnovativePlastics(以前为GEPlastics)
SAN-1   苯乙烯丙烯腈共聚物,包括约23-25wt.%丙烯腈,本体法进行的,重均分子量为72,000(基于GPC重均分子量在聚苯乙烯标样上校正)   SABIC    InnovativePlastics(以前为GEPlastics)
SAN-2   苯乙烯丙烯腈共聚物,包括约23-25wt.%丙烯腈,本体法进行的,重均分子量为97,000(基于GPC重均分子量在聚苯乙烯标样上校正)   SABIC    InnovativePlastics(以前为GEPlastics)
PC-Si   聚二甲基硅氧烷-双酚A聚碳酸酯共聚物,20wt%聚二甲基硅氧烷含量,在PC绝对分子量尺度上的Mw为约30,000   SABIC    InnovativePlastics(以前为GEPlastics)
  MR-1   季戊四醇四硬脂酸酯(Tradename LuxiolTM P 861)   Cognis    OleoChemicals
  MR-2   合成的烃PAO(Tradename DurasynTM 164)   Innovene USA,LLC
MR-3   聚环氧乙烷/聚环氧丙烷嵌段共聚物脱模剂(Tradename PluronicTM F88) BASF Corporation
  BPADP   双酚A双(二苯基磷酸酯)   Supresta
  RDP   间苯二酚双(二苯基磷酸酯)   Supresta
TSAN   包封在SAN(50%氟聚合物)中的PTFE(聚四氟乙烯)   SABIC    InnovativePlastics(以前为GEPlastics)
在以下的实施例中,聚碳酸酯(PC)是基于双酚A的,重均分子量为10,000~120,000,更特别地18,000~40,000(基于绝对分子量尺度测量),可以以商品名
Figure GPA00001077381600331
得自SABIC Innovative Plastics(以前为GE Plastics)。聚碳酸酯最初的熔体流动性可为约2-约66,这根据ASTM D 1238标准使用1.2Kg载荷在300℃测得。
实施例中使用的MBS是Rohm & Haas MBS EXL2691A(粉末),其具有75-82wt.%丁二烯芯,余量为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯壳,但是也可使用其它,例如Rohm & Haas EXL3691A(粒状)。MBS优选根据美国专利6,545,089所述的方法制备,基本上不含可催化聚碳酸酯水解的杂质、残留酸、残留碱或残留金属。控制MBS的制备以提供pH为约6-约7的MBS浆料,其具有最优的水解稳定性。每种组分的浆料的pH都使用1g该组分和10mL pH为7和含有1滴异丙醇作为润湿剂的蒸馏水测定。
使用的SAN是本体法的材料,其丙烯腈标称含量为25wt.%,但是也可使用具有不同量的丙烯腈并由本体法或悬浮法制备的SAN或其它刚性聚合物(乙烯基芳族聚合物)。
本体法丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS,也称为本体法ABS或BABS)具有标称16%丁二烯含量和15%丙烯腈,其中丁二烯以橡胶形式存在,该橡胶包含约85-100wt.%丁二烯和15-0wt.%苯乙烯。使SAN相反转,使得吸留的SAN包含在SAN基质的橡胶相内。BABS得自SABIC Innovative Plastics(以前为GE Plastics),但也可以使用ABS或具有不同丙烯腈和丁二烯含量的其它本体法ABS。在示例性实施方式中,ABS根据美国专利6,545,089所述的方法制备,基本上不含可催化聚碳酸酯水解的杂质、残留酸、残留碱或残留金属。控制ABS的制备以提供pH为约6-约7的ABS浆料,其提供最优的水解稳定性。每种组分的浆料的pH都使用1g该组分和10mL pH为7和含有1滴异丙醇作为润湿剂的蒸馏水测定。
使用的聚碳酸酯-聚硅氧烷是具有约20%硅氧烷含量的双酚A聚碳酸酯和聚二甲基硅氧烷的共聚物,但是也可使用具有不同的硅氧烷含量的其它聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。
表2和表3中的样品是在Werner & PfleidererTM 70mm双螺杆挤出机上通过熔体挤出法制备的,采用标称熔体温度为250℃,60cm汞柱真空,80-90%扭矩及600rpm转速。将挤出物切粒并于约100℃干燥约2小时。为了制备试样,将干燥的粒料在110-吨注塑机上以260℃的标称温度进行注塑。表6-11中的样品是在9机筒Werner & PfleidererTM 30mm挤出机上通过熔体挤出法制备的,采用标称熔体温度为525°F,90-95%扭矩及500rpm转速。使挤出物形成线料,在水浴中冷却,并切成约1/8英寸长×1/8英寸直径的粒料。为了制备表10和11中样品的试样,将干燥的粒料在85-吨注塑机上以470°F的标称熔体温度进行注塑,模具设定温度为150°F,注塑速度为2in/s,100rpm,最大注塑压力为1100psi,保持压力为1100psi,周期时间为35秒。为了制备表6-9中样品的试样,将干燥的粒料在85-吨注塑机上以525°F的标称熔体温度进行注塑,模具设定温度为170°F,注塑速度为2in/s,100rpm,最大注塑压力为1000psi,保持压力为1000psi,周期时间为35秒。表4和5中的样品是在8机筒Werner & PfleidererTM 30mm双螺杆挤出机上通过熔体挤出法制备的,采用标称熔体温度为572°F,90-95%扭矩及400rpm转速。使挤出物形成线料,在水浴中冷却,并切成约1/8英寸长×1/8英寸直径的粒料。为了将制备试样,将干燥的粒料在85-吨注塑机上以555°F的标称熔体温度进行注塑,模具设定温度为180°F,注塑速度为2in/s,60rpm,最大注塑压力为1500psi,保持压力为600-800psi,周期时间为35秒。根据下面描述的ASTM和/或ISO标准测试样品。
抗张性能例如切弦(或拉伸)模量、屈服应力、断裂应力、屈服应变和断裂应变使用4mm厚的模塑拉伸试条根据ISO 527标准以50mm/min测定。如果需要的话对于具体的应用,也可以以5mm/min进行测量,但是在这些实验中测量的样品是以50mm/min测量的。拉伸模量总是以1mm/min的初始速度在试验开始的时候测量的,之后试验以50mm/min的速度继续,以测量其它抗张性能。
挠曲模量和挠曲强度根据ISO 178标准使用从拉伸试条中切下的4mm厚的试条进行测定。
伊佐德冲击强度根据如表中所示的ISO 180(称为′NII′或′INI′)标准或ASTM D256标准测量。ISO 180(′NII′或′INI′)标准用于比较塑料的抗冲击性。ISO伊佐德冲击强度使用从如上所述的拉伸试条中切下的4mm厚的试验样品进行测定。根据ISO 180/1A标准测定。该ISO名称反映了样本的类型和缺口的类型:ISO 180/1A是指样本类型1和缺口类型A。ISO结果定义为用于使该试验样本断裂的以焦耳计的冲击能量除以样本的缺口面积。结果以kJ/m2计。也使用ASTM D256标准,使用模制的伊佐德冲击试条(3.2mm厚,12.5mm宽,3英寸长)测定ASTM伊佐德冲击强度。使用5.5J的冲击能量冲击样品。伊佐德冲击D/B是指延性-脆性转化温度(ductile-brittle transitiontemperature),它是延展性%等于50%时的温度。
维卡软化温度(ISO 306)是塑料开始迅速软化的温度测量值。横截面积为1mm2的圆形平底针以预定的载荷刺入塑料试验样本的表面,以均匀的速度升高温度。维卡软化温度,或VST,是穿透深度达到1mm的温度。ISO306描述两种方法:方法A-10牛顿(N)的载荷,和方法B-50N的载荷,试验两种可能的升温速度:50℃/小时(℃/h)或120℃/h。这使得ISO值记为A/50,A/120,B/50或B/120。将试验套件(test assembly)浸入初始温度为23℃的热浴中。5分钟(min)之后,施加载荷:10N或50N。压痕末端(indenting tip)刺入1±0.01mm时该浴的温度记录为所选的载荷和温升下的材料的VST。在条件B/120下测量这些实验中的样品。
热变形温度(HDT)是材料支撑一定的载荷时在升高的温度下坚持短时间的能力的相对量度。该试验测量温度对硬度的影响:标准试验样本给出规定的表面应力,温度以均匀的速度升高。热变形试验(HDT)根据ISO 75Af标准,使用平的、从拉伸试条中切下的4mm-厚的试条,在1.8MPa下进行。
熔体体积速率(MVR)根据ASTM D 1238标准在260℃,使用5-千克重物,预加热6分钟而测得。在一些实验中,熔体体积速率也根据ASTM D1 238标准使用18分钟的预加热测定。在其它实验中,熔体体积速率也根据ISO1133标准在265℃使用4分钟的预加热测定。熔体稳定性是当6分钟预热变为18分钟预热时,熔体体积速率的偏移百分数的度量。
高剪切熔体粘度根据ISO 11443标准在毛细管流变仪中以5,000s-1的剪切速度在260℃测定。
根据ASTM D3763使用3.2mm厚、10厘米直径的试板,以12.5mm直径的镖在6.6m/s测定仪器化冲击(或多轴冲击(MAI)或落镖冲击能)。结果用吸收的总能量表示并以焦耳记录。此方法提供了材料在多轴变形条件下如何表现的信息。施加的变形为高速冲刺。计算最后的测试结果,为五块或十块测试试板的测试结果的平均值。
用冲击能以及部件的适当失效模式,在室温对3.2mm(1/8英寸)试板(与根据D3763对仪器化冲击测试所模塑的一样)测定延性百分比。脆性失效的特征为有限量的塑性变形和部件破碎成多块。延性失效的特征为显著的塑性变形和部件的屈服(yielding)。延性部件不破碎成多块。延性百分比表示为显示延性失效模式的冲击试条的百分比。延性倾向于随温度下降,延性转变温度是延性%等于50%时的温度。
实施例1~8使用如表1所示的各种含量的的组分制备。所用的制剂如下表2中所示。所有的量都以重量百分比(wt.%)计。
表2
 组分   单位   1   2   3   4   5   6   7   8
 PC-1   %   36.32   36.25   36.27   18.14   14.14   14.01   14.01   13.90
 PC-2   %   36.32   36.24   36.27   54.40   54.40   54.03   54.03   53.64
 PC-Si   %   0   0   0   0   4.00   4.00   4.00   4.00
 BABS   %   17.66   17.66   17.66   17.66   17.66   17.66   17.66   17.66
 MBS   %   3.01   3.01   3.01   3.01   3.01   3.01   3.01   3.01
 SAN-1   %   5.49   5.49   5.49   5.49   5.49   5.49   5.49   5.49
 MR-1   %   0.40   0.40   0   0   0   0.50   0   0.50
 MR-2   %   0   0.15   0.50   0.50   0.50   0.50   0.50   0.50
 MR-3   %   0   0   0   0   0   0   0.50   0.50
 稳定化包*   %   0.80   0.80   0.80   0.80   0.80   0.80   0.80   0.80
*也可以将包含受阻酚抗氧化剂,亚磷酸酯辅助稳定剂和/或硫酯辅助稳定剂的稳定化包添加到样品中。稳定化包是本领域技术人员熟知的,用量和类型可以根据需要变化。
然后根据上述测试方法测试表2的样品。测试结果如表3所示。
表3
  物理性质   1   2   3   4   5   6   7   8
  挠曲模量   MPa   2146   2306   2285   2269   2240   2217   2207   2252
  挠曲强度   MPa   82   84   85   83   81   81   80   81
  HDT(1.82MPa)   ℃   108   108   109   109   107   108   107   105
  INI,23℃   kJ/m2   57   58   62   62   64   68   68   70
  INI,-30℃   kJ/m2   30   30   38   34   48   53   51   47
  MAI延性,23℃   % 100 100 100 100 100 100 100 100
  MAI冲刺能,23℃   J 90 100 101 104 109 97 106 105
  MAI延性,-30℃   % 100 100 100 100 100 100 100 100
  MAI冲刺能,-30℃   J 87 101 106 110 112 109 111 107
  MAI延性,-40℃   % 77 90 63 33 100 93 100 100
  MAI冲刺能,-40℃   J 81 103 105 108 112 106 112 109
  拉伸模量   MPa   2206   2197   2208   2159   2134   2232   2214   2203
  屈服拉伸应力   MPa 57 56 57 54 53 53 52 53
  断裂拉伸应力   MPa 58 56 57 58 58 60 57 58
  屈服拉伸应变   MPa 5 5 5 5 5 5 4 4
  断裂拉伸应变   MPa 124 105 104 106 111 118 109 113
  Vicat B/120   ℃   132   131   131   131   129   128   127   125
  MVR 260℃ 5kg   cm3/10min 23 25 18 17 15 14 18 19
  MV在260℃和5000s-1   Pa-s 96 87 92 95 99 99 87 88
  龟裂1 - 5-7 5-7 5-7 2 20 25 18 无龟裂
1 龟裂表示没有龟裂的模塑注射(mold shot)的数量,之后当部件从模具中顶出时部件中发生龟裂。例如,对于样品1,在观察到龟裂之前,模塑部件的平均数量为5-7,而对于样品4,仅仅在2次注射之后就观察到龟裂,对于样品8,没有观察到龟裂。
表3的数据显示,包含如下组分的共混物的实施例具有优异的性能平衡(流动性/抗冲性平衡)、良好的模具顶出性(无龟裂)而没有显著损害其它物理性质:聚碳酸酯,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,含有BABS和第二抗冲改性剂(MBS)的抗冲改性剂组合物,SAN及任选的脱模添加剂的组合。正如实施例5-8所示,与不含本发明的所有组分的样品相比,含有本发明组合物的样品具有最佳的低温延性(在-40℃)和最佳的模塑性能,其中没有发生龟裂,或者在模塑了较大数量的部件之后才发生龟裂。与含有单一脱模添加剂或只含有两种脱模添加剂组合的组合物相比,具有性能平衡和最佳龟裂性能的最好的组合物是含有三种不同脱模添加剂的组合的实施例8。
测试其它样品的脱模能力。使用表1所列的材料制备样品,用量列在表4、6、8和10中。测试样品的顶出压力,或者将部件从模具中顶出所需的力,结果示于表5、7、9和11。所用的测试如下:
使用具有中央浇口的杯状方形成模工具(各边长约70mm,高为40mm,壁厚为4mm)。在模具中,靠近各拐角有四根圆柱形支柱(post),每根支柱约1/2英寸高,直径为3/8英寸。在每根支柱的端部是顶出销(knock out pin),用于将部件顶出模具。顶出销各自具有传感器以测量顶出部件要求的力。支柱的目的是产生热质(thermal mass)区和模具内增加的表面积,从而在从模具顶出过程中增加部件拖曳的量。在表中列出的熔体温度和模具温度下注塑部件,周期时间和测量的压力列于表5、7、9和11中。此用于评估模具粘附性的工具是其中发生模具粘附的那类工具的实例。许多工具的特征是高热质区和平行于该工具顶出方向的大量表面,由此在从模具顶出时对部件施加高的拖曳力,对于评估模具粘附/脱模剂特性将会同等有用。在顶出销中使用压力传感器允许量化脱模力。
对于不同的组合物,模具温度、熔体温度和周期时间均不同。通常,FR组合物需要较长的周期时间,因为它们具有较低的HDT(和较低的Tg)值,为了从玻璃态转变温度达到与其它样品相同的过冷状态,必须更长时间冷却。Tg越高,模具和装置中的热塑性材料工具冷却越快,以变得足够硬,从而由工具中顶出而无部件变形。
表4
 组分   单位   1   2   3   4
 PC-1   %   100.00   100.00   100.00   100.00
 MR-1   %   1.50   0   0   0.50
 MR-2   %   0   1.50   0   0.50
 MR-3   %   0   0   1.50   0.50
 稳定化包*   %   0.60   0.60   0.60   0.60
*也可以将包含受阻酚抗氧化剂,亚磷酸酯辅助稳定剂和/或硫酯辅助稳定剂的稳定化包添加到样品中。稳定化包是本领域技术人员熟知的,用量和类型可以根据需要变化。
表5
  周期时间/顶出压力   单位   PC1   PC2   PC3   PC4
  35秒   Psi   2784   2708   2582   2026
  40秒   Psi   4495-   4302   2903   2328
  45秒   psi   4950   5041   2776   2611
表5的结果显示,包含聚碳酸酯和脱模添加剂组合的组合物与包含聚碳酸酯和仅一种相同量的脱模添加剂的组合物相比在所有周期时间均具有较低的顶出压力(比较具有三种不同脱模添加剂组合的样品PC4和各自仅具有一种脱模添加剂的样品PC1、PC2和PC3)。
表6
  组分   单位   NFR1   NFR2   NFR3   NFR4   NFR5   NFR6   NFR7   NFR8
  PC-1   %   35.0   35.0   35.0   35.0   0   0   0   0
  PC-2   %   35.0   35.0   35.0   35.0   65.0   65.0   65.0   65.0
  PC-Si   %   2.0   2.0   2.0   2.0   0   0   0   0
  BABS   %   18.0   18.0   18.0   18.0   0   0   0   0
  HRG   %   0   0   0   0   19.0   19.0   19.0   19.0
  MBS   %   4.0   4.0   4.0   4.0   0   0   0   0
  SAN-1   %   6.0   6.0   6.0   6.0   0   0   0   0
  MR-1   %   1.50   0   0   0.50   1.50   0   0   0.50
  MR-2   %   0   1.50   0   0.50   0   1.50   0   0.50
  MR-3   %   0   0   1.50   0.50   0   0   1.50   0.50
  其它*   %   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60
*也可以将包含受阻酚抗氧化剂,亚磷酸酯辅助稳定剂和/或硫酯辅助稳定剂的稳定化包添加到样品中。稳定化包是本领域技术人员熟知的,用量和类型可以根据需要变化。
表7
  周期时间/顶出压力   单位 NFR1 NFR2 NFR3 NFR4 NFR5 NFR6 NFR7 NFR8
  45秒   Psi   4078   4042   4260   3646   3664   3320   2977   3074
  50秒   Psi   4205   3158   5382   3078   3940   3516   3148   2936
  55秒   psi   1942   1690   6008   1215   4302   2316   1944   2468
表7中的结果显示,当使用含有三种脱模添加剂的组合时,具有包含以下物质的组合物的样品的顶出压力较低(比较样品NFR4和样品NFR1、NFR2及NFR3):聚碳酸酯,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,两种抗冲改性剂(BABS和MBS)及刚性共聚物(SAN)。对于仅含有聚碳酸酯和一种抗冲改性剂(HRG)的样品,含有三种脱模添加剂(MFR8)的组合的样品与含有单一聚环氧乙烷/聚环氧丙烷嵌段共聚物脱模添加剂(NFR7)的样品表现类似。两个样品,NFR7和NFR8通常比含有其它两种脱模添加剂任一种的样品表现更佳。表7中的数据也显示,当使用与单一脱模添加剂相同的总量时,三种脱模添加剂的组合在所有周期时间并不总是提供最低的顶出压力(参见,例如NFR8和NFR6在55秒时相比,或者NFR8和NFR7在45或55秒时相比,其中NFR8略高一些)。具有包含以下物质的组合物的样品比那些仅具有一种或两种脱模添加剂的样品的顶出压力始终更佳(更低):聚碳酸酯,聚碳酸酯-聚硅氧烷,两种抗冲改性剂(BABS和MBS),刚性共聚物(SAN)和三种脱模添加剂,而没有这种物质组合的那些样品即使含有三种脱模添加剂也不必然表现得更佳。
表8
  组分   单位   NFR9   NFR10   NFR11   NFR12   NFR13   NFR14   NFR15   NFR16   NFR17   NFR18   NFR19
  PC-1   %   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0
  PC-2   %   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0   36.0
  BABS   %   18.0   18.0   18.0   18.0   18.0   18.0   18.0   18.0   18.0   18.0   18.0
  MBS   %   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0
  SAN-1   %   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0
  MR-1   %   0.50   1.50   0   0   0   0   0.50   0.75   0   0.75   0.25
  MR-2   %   0   0   0.50   1.50   0   0   0.50   0.75   0.75   0   0.25
  MR-3   %   0   0   0   0   0.50   1.50   0.50   0   0.75   0.75   0.25
  稳定化包*   %   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60
*也可以将包含受阻酚抗氧化剂,亚磷酸酯辅助稳定剂和/或硫酯辅助稳定剂的稳定化包添加到样品中。稳定化包是本领域技术人员熟知的,用量和类型可以根据需要变化。
表9
  周期时间/顶出压力   单位 NFR9 NFR10 NFR11 NFR12 NFR13 NFR14 NFR15 NFR16 NFR17 NFR18 NFR19
  45秒   Psi   7533   3220   1970   1766  10324  8550   2270   2331   1302   4602   4968
  50秒   Psi   6120   2616   2072   2132  12117  10142   1926   1525   1314   2354   3030
  55秒   psi   4916   1500   1190   1172  12654  10897   1640   1894   1716   2524   NA2
2该样品的数据不可获得。
表9的结果显示,当以1.5wt%量结合使用三种脱模添加剂时具有包含以下物质的组合物的样品与仅含有相同量的一种脱模添加剂的样品相比(比较样品NFR15和样品NFR10、NFR12及NFR14),或者当与具有所有三种脱模添加剂但总量较低的样品(参见NFR19,其具有所有三种脱模添加剂但总量为0.75wt%)相比时,在较短的周期时间具有较低的顶出压力,所述物质为聚碳酸酯,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,两种抗冲改性剂(BABS和MBS)和刚性共聚物(SAN)。此外,对于相同的总体水平,仅具有较高含量的两种脱模添加剂的样品也具有良好的模塑能力,如顶出压力所示(参见样品NFR16,NFR17和NFR18)。
表10
 组分   单位   FR1   FR2   FR3   FR4   FR5   FR6   FR7   FR8
 PC-1   %   47.5   47.5   47.5   47.5   24.33   24.33   24.33   24.33
 PC-2   %   20.4   20.4   20.4   20.4   56.78   56.78   56.78   56.78
 PC-Si   %   7.5   7.5   7.5   7.5   0   0   0   0
 BABS   %   11.55   11.55   11.55   11.55   0   0   0   0
 HRG   %   0   0   0   0   6.05   6.05   6.05   6.05
 SAN-2   %   0   0   0   0   4.28   4.28   4.28   4.28
 MR-1   %   1.50   0   0   0.50   1.50   0   0   0.50
 MR-2   %   0   1.50   0   0.50   0   1.50   0   0.50
 MR-3   %   0   0   1.50   0.50   0   0   1.50   0.50
 BPADP   %   12.3   12.3   12.3   12.3   0   0   0   0
 RDP   %   0   0   0   0   8.06   8.06   8.06   8.06
 TSAN   %   0.75   0.75   0.75   0.75   0.5   0.5   0.5   0.5
 稳定化包*   %   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60   0.60
*也可以将包含受阻酚抗氧化剂,亚磷酸酯辅助稳定剂和/或硫酯辅助稳定剂的稳定化包添加到样品中。稳定化包是本领域技术人员熟知的,用量和类型可以根据需要变化。
表11
  周期时间/顶出压力   单位 FR1 FR2 FR3 FR4 FR5 FR6 FR7 FR8
  60秒   Psi   2069   2578   3412   1243   4894   6476   1504   1060
  65秒   Psi   1822   2456   4007   3689   4777   5634   4218   3900
  70秒   psi   1507   4538   3940   3653   4408   5123   3994   3394
表11的结果显示,当使用具有三种脱模添加剂的组合时,具有含以下组分的组合物的样品在最短的周期时间具有较低的顶出压力(比较样品FR4和样品FR1、FR2及FR3):聚碳酸酯,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,抗冲改性剂(BABS)和阻燃添加剂。对于仅含有聚碳酸酯,一种抗冲改性剂(HRG),刚性共聚物和阻燃添加剂的样品,含有该三种脱模添加剂的组合的样品在最短的周期时间具有较低的顶出压力(比较样品FR8和样品FR5、FR6及FR7)。此外,含有与聚碳酸酯、HRG、SAN和阻燃剂结合的单一的聚环氧乙烷/聚环氧丙烷嵌段共聚物脱模添加剂(FR7)的样品比含有其它单一脱模添加剂(FR5和FR6)的样品表现更佳。
本申请所用的″(甲基)丙烯酸酯″包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。此外,本申请所用的术语″第一″、″第二″等不表示任何顺序或重要性,而是用于元素间的彼此区分,术语″该″,″一种″和″一个″(a,an,the)不是指量的限制,而是指存在至少一个所指项。本申请披露的用于相同性质或量的所有范围都包括端点,每个端点都是可独立结合的。所有引用的专利、专利申请和其它参考文献的全部内容都引入本申请作为参考。
与数量联用的修饰语″约″包括所述的值,并具有上下文所述的意义(亦即,包括与具体量的测量相关的误差等级。)。
“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可以发生或者可以不发生,或者随后确认的物质可以存在或者可以不存在,且本说明书包括该事件或情况发生或该物质存在的情形,和该事件或情况不发生或该物质不存在的情形。
虽然已经参照优选的实施方式描述了本发明,但是本领域技术人员会理解的是,在不脱离本发明的范围的情况下,可以进行各种变化以及可以用等价物替代其元素。此外,在不脱离本发明基本范围的情况下,根据本发明的教导可以进行许多改变,以适应具体的情况或材料。因此,本发明并不意欲局限于作为实施本发明所考虑的最佳模式而公开的具体实施方式,而是本发明将包括落在所附权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (13)

1.热塑性组合物,包括:
65~80wt.%聚碳酸酯,
2~10wt.%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,
15~25wt.%抗冲改性剂组合物,包含ABS或BABS和第二抗冲改性剂,所述第二抗冲改性剂包含Tg小于-10℃的弹性聚合物基质和接枝在弹性聚合物基质上的刚性聚合物上层物质,
1~10wt.%芳族乙烯基共聚物,和
1~3wt.%总量的至少三种不同的脱模添加剂的组合,其中所述三种不同的脱模添加剂的组合包括四硬脂酸季戊四醇酯,聚α-烯烃,和聚环氧乙烷/聚环氧丙烷嵌段共聚物,
其中所述热塑性组合物的模塑样品的龟裂性能优于不含所述三种不同的脱模添加剂的组合的相同热塑性组合物的样品,
其中所述热塑性组合物的模塑样品的模顶出压力低于不含所述三种不同的脱模添加剂的相同热塑性组合物的样品。
2.权利要求1的热塑性组合物,其中所述脱模添加剂各自以相等的量存在。
3.权利要求1的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物当根据ISO 180在-30℃模塑和测试时具有至少40kJ/m2的缺口伊佐德抗冲强度。
4.权利要求1的热塑性组合物,其中所述第二抗冲改性剂为MBS。
5.权利要求1的热塑性组合物,其中所述芳族乙烯基共聚物为SAN。
6.权利要求1的热塑性组合物,其中所述热塑性组合物的模塑样品的模顶出压力低于不含所述三种脱模添加剂的相同热塑性组合物的样品。
7.权利要求1的热塑性组合物,其进一步包括阻燃添加剂。
8.权利要求1的热塑性组合物,其中所述聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物存在的量为4~8wt.%,且其中所述芳族乙烯基共聚物存在的量为2~8wt.%。
9.权利要求3的热塑性组合物,其中所述热塑性组合物当根据ISO 180在-30℃模塑和测试时具有至少45kJ/m2的缺口伊佐德抗冲强度。
10.权利要求1的热塑性组合物,其中所述热塑性组合物的模塑样品的龟裂性能优于不含所述三种不同的脱模添加剂的组合的相同热塑性组合物的样品。
11.根据权利要求1的热塑性组合物,其中所述第二抗冲改性剂是MBS。
12.一种制品,其包括前述权利要求任一项的组合物。
13.权利要求1的热塑性组合物,其中所述脱模添加剂各自以相等的量存在。
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