阻燃冲击改性聚碳酸酯组合物
本发明涉及冲击改性的聚碳酸酯组合物,其包括:包含硅酮丙烯酸酯复合橡胶作为接枝基底的接枝聚合物,其中硅橡胶的含量为65-95重量%(基于接枝基底),具有小于20 μm的d98值(也称为“顶切”的滑石),和含磷阻燃剂,所述聚碳酸酯组合物用于制造成型体的用途和该成型体本身。
US
2002/077417 A1公开了阻燃组合物,其包含:(a)聚碳酸酯,(b)具有硅酮丙烯酸酯复合橡胶的接枝聚合物,其中硅酮与丙烯酸酯的比例为99:1-1:99,(c)任选的填料,例如滑石,(d)磷酸酯作为阻燃剂,(e)任选的另外添加剂,例如ABS、SAN和抗滴落剂。公开了包含Metablen® S-2001的组合物作为例子,所述Metablen® S-2001是具有硅酮-丙烯酸丁酯复合橡胶接枝基底的接枝聚合物,所述接枝基底由约17重量%甲基丙烯酸甲酯、约9重量%有机硅氧烷和约74重量%丙烯酸丁酯组成。然而,US 2002/077417
A1没有公开包含具有硅酮丙烯酸酯复合橡胶作为接枝基底的接枝聚合物,其中硅橡胶的含量为65-95重量%(基于接枝基底),和具有小于20 μm的d98值的滑石的组合物。
JP-A
08-259791公开了包含聚碳酸酯和具有30-99%硅氧烷的聚酮丙烯酸酯橡胶的阻燃组合物。
JP-A
2000-017136公开了包含聚碳酸酯、1-40重量%低聚磷酸酯和具有硅酮丙烯酸酯橡胶接枝基底的接枝聚合物的组合物,所述组合物包含60-99重量%聚有机硅氧烷、任选的聚四氟乙烯和任选的滑石。然而,JP-A 2000-017136没有公开包含具有小于20 μm的d98值的滑石的组合物。
JP-A
2002-069282公开了包含聚碳酸酯、复合橡胶(例如Metablen®
Sx005)、低聚磷酸酯、硅油、任选的聚四氟乙烯和任选的添加剂的组合物。然而,JP-A 2002-069282没有公开包含滑石的组合物。
WO-A
00/39210公开了包含聚碳酸酯、共聚物、低聚磷酸酯、具有硅酮丙烯酸酯橡胶作为接枝基底的接枝聚合物(例如Metablen S2001)的组合物,其中聚有机硅氧烷的含量大于50重量%,优选大于70重量%,任选的聚四氟乙烯和增强物质,例如滑石。然而,WO-A
00/39210没有公开包含具有小于20 μm的d98值的滑石的组合物。
EP-A
0 641 827公开了包含芳族聚碳酸酯、乙烯基单体在二烯烃橡胶上的接枝聚合物、磷酸酯、聚四氟乙烯、无机填料例如滑石,和硅橡胶和丙烯酸酯橡胶的复合橡胶的组合物。然而,EP-A
0 641 827没有公开包含具有小于20 μm的d98值的滑石的组合物。
JP-A
07316409公开了包含聚碳酸酯、磷酸酯、具有硅酮丙烯酸酯橡胶作为接枝基底的接枝聚合物的组合物,其中聚有机硅氧烷的含量为1-99重量%和聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶的含量为99-1重量%。然而,JP-A 07316409没有公开包含具有小于20 μm的d98值的滑石的组合物。
本发明的任务是提供具有好的阻燃性、好的耐化学和水解性和好的机械性能(即特别是高E模量和高缺口冲击韧度aK)的最佳组合的阻燃冲击改性的聚碳酸酯成型物料。
因此惊奇地发现包含以下组分的组合物实现了上述技术任务:
A) 40-99重量份,优选59-97重量份,特别优选65-91重量份(每一情形下基于组分A+B+C+D的重量份总和)的芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯,
B) 0.5-20重量份,优选1-12重量份,特别优选2-8重量份(每一情形下基于组分A+B+C+D的重量份总和)的接枝聚合物,特征在于接枝基底是互穿的硅橡胶和聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶的硅酮丙烯酸酯复合橡胶,其中硅橡胶的含量为65-95重量%(基于接枝基底),
C) 0.1-20重量份,优选1-15重量份,特别优选4-12重量份(每一情形下基于组分A+B+C+D的重量份总和)的具有小于20 μm,优选小于15 μm,特别优选小于8 μm的d98值(也称为“顶切(top cut)”)的滑石,
D) 0.4-20重量份,优选4-17重量份,特别优选8-14重量份(每一情形下基于组分A+B+C+D的重量份总和)的选自单体和低聚的磷酸酯和膦酸酯、膦酸酯胺和膦腈类的至少一种的阻燃剂,
E) 0-20重量份,优选0-6.5重量份(基于组分A+B+C+D的重量份总和)的一种或多种选自不含橡胶的乙烯基(共)聚合物、聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯和不同于组分B的接枝聚合物的聚合物,并且特别优选地所述组合物不包含不含橡胶的乙烯基(共)聚合物、聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯和/或不同于组分B的接枝聚合物,
F) 0-50重量份,优选0.5-25重量份(每一情形下基于组分A+B+C+D的重量份总和)的添加剂,
其中本申请中所述的所有重量份标准化,使得组合物中组分A+B+C+D的重量份总和为100。
组分
A
根据本发明合适的根据组分A的芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯从文献中已知或者可以通过从文献中已知的方法制备(对于芳族聚碳酸酯的制备,参见例如Schnell,
"Chemistry and Physics of Polycarbonates", Interscience Publishers,
1964以及DE-AS 1 495 626、DE-A 2 232 877、DE-A
2 703 376、DE-A 2 714 544、DE-A 3 000 610和DE-A
3 832 396;对于芳族聚酯碳酸酯的制备,例如为DE-A 3 077 934)。
芳族聚碳酸酯例如通过二酚与碳酸卤化物,优选光气,和/或与芳族二羧酸二卤化物,优选苯二羧酸二卤化物,任选地使用链终止剂例如单酚和任选地使用三官能或多于三官能的支化剂例如三酚或四酚,通过相界面法反应制备。通过熔体聚合法通过二酚与例如碳酸二苯酯反应制备同样是可能的。
用于制备芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯的二酚优选为式(I)的那些
其中
A 是单键、C1-C5-亚烷基、C2-C5-烷叉基、C5-C6-环烷叉基、-O-、-SO-、-CO-、-S-、-SO2-、C6-C12-亚芳基,该亚芳基上可以稠合任选地含杂原子的另外芳环,
或者式(II)或(III)的基团
B 在每一情形中为C1-C12-烷基,优选甲基,或者卤素,优选氯和/或溴,
x 在每一情形中彼此独立地为0、1或2,
p为1或0,和
R5和R6对于每一X1可以单独地选择,并且彼此独立地表示氢或C1-C6-烷基,优选氢、甲基或乙基,
X1 表示碳,和
m 表示4-7的整数,优选4或5,条件是在至少一个原子X1上,R5和R6同时为烷基。
优选的二酚是氢醌、间苯二酚、二羟基二酚、双-(羟基苯基)-C1-C5-链烷烃、双-(羟基苯基)-C5-C6-环烷烃、双-(羟基苯基)醚、双-(羟基苯基)亚砜、双-(羟基苯基)酮、双-(羟基苯基)砜和α,α-双-(羟基苯基)-二异丙苯,以及其的在核上溴化(kernbromiert)和/或在核上氯化(kernchloriert)的衍生物。
特别优选的二酚是4,4'-二羟基联苯、双酚-A、2,4-双(4-羟基苯基)-2-甲基丁烷、1,1-双-(4-羟基苯基)-环己烷、1,1-双-(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4'-二羟基二苯基硫、4,4'-二羟基二苯砜,以及其的二和四溴化或氯化衍生物,例如2,2-双(3-氯-4-羟基苯基)-丙烷、2,2-双-(3,5-二氯-4-羟基苯基)-丙烷或2,2-双-(3,5-二溴-4-羟基苯基)-丙烷。特别优选2,2-双-(4-羟基苯基)-丙烷(双酚A)。二酚可以单独或者作为任何所希望的混合物使用。二酚从文献中已知或者可通过从文献中已知的方法获得。
适用于制备热塑性芳族聚碳酸酯的链终止剂是例如苯酚、对氯苯酚、对叔丁基苯酚或2,4,6-三溴苯酚,以及长链烷基酚,例如4-[2-(2,4,4-三甲基戊基)]-苯酚、根据DE-A 2 842 005的4-(1,3-四甲基丁基)-苯酚或者在烷基取代基中具有总计8-20个碳原子的单烷基酚或二烷基酚,例如3,5-二叔丁基苯酚、对异辛基苯酚、对叔辛基苯酚、对十二烷基苯酚以及2-(3,5-二甲基庚基)-苯酚和4-(3,5-二甲基庚基)-苯酚。基于在每一情形下使用的二酚的摩尔总量,将使用的链终止剂的量通常为0.5mol%-10mol%。
热塑性芳族聚碳酸酯具有10,000-200,000 g/mol,优选15,000-80,000 g/mol,特别优选24,000-32,000 g/mol的平均重均分子量(Mw,例如通过GPC、超离心分离或散射光测量而测量)。
热塑性芳族聚碳酸酯可以以已知的方式,并且特别优选通过基于使用的二酚总量引入0.05-2.0mol%的三官能或多于三官能的化合物,例如具有三个和更多个酚基的那些而支化。
均聚碳酸酯和共聚碳酸酯都是合适的。基于将使用的二酚的总量,也可以使用1-25重量%,优选2.5-25重量%的具有羟基芳氧基端基的聚二有机硅氧烷用于制备根据组分A的根据本发明的共聚碳酸酯。这些是已知的 (US 3 419 634)并且可以通过从文献中已知的方法制备。包含聚二有机硅氧烷的共聚碳酸酯的制备描述于DE-A 3 334 782中。
除了双酚A均聚碳酸酯,优选的聚碳酸酯是双酚A与基于二酚的摩尔总量为至多15mol%的被提及为优选或特别优选的其它二酚,特别是与2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯基)-丙烷的共聚碳酸酯。
用于制备芳族聚酯碳酸酯的芳族二羧酸二卤化物优选为间苯二甲酸、对苯二甲酸、二苯醚4,4'-二羧酸和萘-2,6-二羧酸的二酸二氯化物。比例为1:20-20:1的间苯二甲酸和对苯二甲酸的二酸二氯化物的混合物是特别优选的。
在聚酯碳酸酯的制备中另外共同使用碳酸卤化物,优选光气作为双官能酸衍生物。
除了已经提及的单酚,用于制备芳族聚酯碳酸酯的可能的链终止剂还有其的氯碳酸酯和芳族单羧酸的酰基氯-其可以任选地被C1-C22-烷基或被卤原子取代,和脂族C2-C22-单羧酸酰基氯。
在酚类链终止剂的情形中基于二酚的摩尔数和在单羧酸酰基氯链终止剂的情形中基于二羧酸二酰氯的摩尔数,在每一情形中链终止剂的量为0.1-10mol%。
芳族聚酯碳酸酯还能够包含引入的芳族羟基羧酸。
芳族聚酯碳酸酯可以是线型的或者以已知的方式支化(在该上下文中参见DE-A
2 940 024和DE-A 3 007 934)。
可以使用的支化剂是例如三官能或多于三官能的羧酸酰基氯,例如苯均三酸三酰氯、氰脲酸三酰氯、3,3',4,4'-二苯甲酮-四羧酸四酰氯、1,4,5,8-萘四羧酸四酰氯或苯均四酸四酰氯,数量为0.01-1.0
mol-% (基于使用的二羧酸二酰氯),或者三官能或多于三官能的酚,例如间苯三酚、4,6-二甲基-2,4,6-三-(4-羟基苯基)-庚-2-烯、4,6-二甲基-2,4-6-三-(4-羟基苯基)-庚烷、1,3,5-三-(4-羟基苯基)-苯、1,1,1-三-(4-羟基苯基)-乙烷、三-(4-羟基苯基)-苯基甲烷、2,2-双[4,4-双(4-羟基苯基)-环己基]-丙烷、2,4-双(4-羟基苯基异丙基)-苯酚、四-(4-羟基苯基)-甲烷、2,6-双(2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯酚、2-(4-羟基苯基)-2-(2,4-二羟基苯基)-丙烷、四-(4-[4-羟基苯基异丙基]-苯氧基)-甲烷或1,4-双[4,4'-二羟基三苯基]-甲基]-苯,数量为0.01-1.0mol%,基于使用的二酚。最初可以将酚类支化剂与二酚引入,可以将酰基氯支化剂与酸二酰氯一起引入。
热塑性芳族聚酯碳酸酯中的碳酸酯结构单元含量可以任意变化。基于酯基和碳酸酯基团的总和,碳酸酯基团的含量优选为至多100mol%,特别地至多80mol%,特别优选至多50mol%。芳族聚酯碳酸酯的酯和碳酸酯内容物可以嵌段形式或无规分布地存在于缩聚物中。
芳族聚碳酸酯和聚酯碳酸酯的相对溶液粘度(ηrel)为1.18-1.4,优选1.20-1.32 (在25℃在0.5g聚碳酸酯或聚酯碳酸酯于100ml二氯甲烷溶液中的溶液中测量)。
热塑性芳族聚碳酸酯和聚酯碳酸酯可以单独地或者以任何所希望的混合物使用。
组分
B
组分B优选包括一种或多种以下B.1在B.2上的接枝聚合物:
B.1 5-95重量%,优选10-90重量%的一种或多种乙烯基单体
B.2 95-5重量%,优选90-10重量%的作为接枝基底的一种或多种硅酮丙烯酸酯复合橡胶,其中硅酮丙烯酸酯橡胶包含:
B.2.1 65-95重量%的硅橡胶和
B.2.2 35-5重量%的聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶,
其中所述的两种上述橡胶组分B.2.1和B.2.2在复合橡胶中互穿,使得它们基本不能彼此分离。
接枝共聚物B通过自由基聚合,例如通过乳液、悬浮液、溶液或本体聚合,优选通过乳液或本体聚合制备。
合适的单体B.1是乙烯基单体,例如乙烯基芳族化合物和/或在核上取代的乙烯基芳族化合物(例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对氯苯乙烯)、甲基丙烯酸(C1-C8)-烷基酯(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸烯丙酯)、丙烯酸(C1-C8)-烷基酯(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯)、有机酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸)和/或乙烯基氰类(Vinylcyanide)(例如丙烯腈和甲基丙烯腈),和/或不饱和羧酸的衍生物(例如酐和酰亚胺) (例如马来酸酐和N-苯基马来酰亚胺)。这些乙烯基单体可以单独地或者以至少两种单体的混合物使用。
优选的单体B.1选自单体苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯腈的至少一种。甲基丙烯酸甲酯被特别优选用作单体B.1。
接枝基础B.2的玻璃化转变温度为< 10℃,优选< 0℃,特别优选<-20℃。接枝基础B.2通常具有0.05-10 µm,优选0.06-5 µm,特别优选0.08-1 µm的中值粒度(d50值)。
中值粒度d50是在其以上和以下在每一情形中存在50重量%的颗粒的直径。其可以借助于超离心分离测量来确定(W.
Scholtan, H. Lange, Kolloid-Z. und Z. Polymere 250 (1972), 782-796)。
根据本发明,高硅酮含量的硅酮丙烯酸酯橡胶适合作为接枝基底B.2。这些硅酮丙烯酸酯橡胶是具有接枝活性位点的复合橡胶,其包含65-95重量%的硅橡胶含量和35-5重量%的聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶含量,两种上述橡胶组分在复合橡胶中互穿,使得它们基本不能彼此分离。硅酮丙烯酸酯橡胶是已知的并且描述于例如US
5,807,914、EP 430134和US
4888388中。
硅酮丙烯酸酯橡胶的合适的硅橡胶是具有接枝活性位点的硅橡胶,其制备方法描述于例如US 2891920、US 3294725、DE-OS
3 631 540、EP 249964、EP 430134和US 4888388中。
硅橡胶优选通过乳液聚合制备,其中使用硅氧烷单体结构单元、交联或支化剂(IV)和任选的接枝剂(V)。
使用的硅氧烷单体结构单元例如并且优选为二甲基硅氧烷或具有至少3个环成员,优选3-6个环成员的环状有机硅氧烷,例如并且优选六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、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-环四硅氧烷和八苯基环四硅氧烷。
有机硅氧烷单体可以单独地或者以与2种或更多种单体的混合物形式使用。基于硅橡胶组分的总重量,硅橡胶优选含有不少于50重量%并且特别优选不少于60重量%的有机硅氧烷。
具有官能度3或4,特别优选4的基于硅烷的交联剂被优选用作交联或支化剂(IV)。例如可以提及并且优选:三甲氧基甲基硅烷、三乙氧基苯基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷和四丁氧基硅烷。交联剂可以单独地或者以两种或更多种的混合物使用。特别优选四乙氧基硅烷。
基于硅橡胶组分的总重量,交联剂以0.1-40重量%的量使用。交联剂的量被选择为使得在甲苯中测量,硅橡胶的溶胀度为3-30,优选3-25并且特别优选3-15。溶胀度被定义为当在25℃用甲苯饱和时被硅橡胶吸收的甲苯量与干燥状态硅橡胶的量之间的重量比。溶胀度的测定详细描述于EP 249964中。
如果溶胀度小于3,即如果交联剂的含量过高,则硅橡胶不会表现出足够的橡胶弹性。如果溶胀指数大于30,则硅橡胶不能在基质聚合物中形成区域结构并且因此也不能提高冲击强度(Schlagzähigkeit),并且效果则将与简单加入聚二甲基硅氧烷类似。
四官能交联剂相对于三官能交联剂是优选的,因为可以更容易地将溶胀度控制在上述范围内。
合适的支化剂(V)是能够形成下式结构的化合物:
(V-3),
其中
R1 表示C1-C4-烷基,优选甲基、乙基或丙基,或者苯基,
R2 表示氢或甲基,
n 表示0、1或2,和
p 表示1-6的整数。
丙烯酰基-或甲基丙烯酰基-氧基硅烷特别适合于形成上述结构(V-1)并且具有高接枝效率。由此确保接枝链的有效形成,并且因此促进所得树脂组合物的冲击强度。
可以提及例如并且优选:β-甲基丙烯酰氧基-乙基二甲氧基甲基-硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基-丙基甲氧基二甲基-硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基-丙基二甲氧基甲基-硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基-丙基三甲氧基-硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基-丙基乙氧基二乙基-硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基-丙基二乙氧基甲基-硅烷、δ-甲基丙烯酰氧基-丁基二乙氧基甲基-硅烷或这些物质的混合物。
基于硅橡胶(Silikonkautschuk)的总重量,优选使用0-20重量%的接枝剂。
硅酮丙烯酸酯橡胶的合适的聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶组分可由甲基丙烯酸烷基酯和/或丙烯酸烷基酯、交联剂(VI)和接枝剂(VII)制备。这里,优选的甲基丙烯酸烷基酯和/或丙烯酸烷基酯例如为C1-C8-烷基酯,例如甲酯、乙酯、正丁酯、叔丁酯、正丙酯、正己酯、正辛酯、正十二烷酯和2-乙基己酯;卤代烷基酯,优选卤代-C1-C8-烷基酯,例如丙烯酸氯代乙酯,和这些单体的混合物。特别优选丙烯酸正丁酯。
可用于硅酮丙烯酸酯橡胶的聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶组分的交联剂(VI)是具有多于一个的可聚合双键的单体。交联单体的优选例子是具有3-8个C原子的不饱和单羧酸和具有3-12个C原子的不饱和一元醇,或者具有2-4个OH基和2-20个C原子的饱和多元醇的酯,例如二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙烯酸1,3-丁二醇酯和二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯。交联剂可以单独地或者以至少两种交联剂的混合物使用。
例如并优选的接枝剂(VII)为甲基丙烯酸烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯或其的混合物。甲基丙烯酸烯丙酯也可用作交联剂(VI)。接枝剂可以单独地或者以至少两种接枝剂的混合物使用。
基于硅酮丙烯酸酯橡胶的聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶组分的总重量,交联剂(VI)和接枝剂(VII)的量为0.1-20重量%。
硅酮丙烯酸酯橡胶通过首先制备硅橡胶作为含水胶乳来制备。在这方面,硅橡胶通过如描述于例如US 2891920和US 3294725中的乳液聚合制备。硅橡胶通过该方式以含水胶乳的形式获得。为此,将包含有机硅氧烷、交联剂和任选的接枝剂的混合物与水在剪切力的作用下,例如通过均化器在基于磺酸的乳化剂例如烷基苯磺酸或烷基磺酸的存在下混合,使混合物聚合得到硅橡胶胶乳。烷基苯磺酸是特别合适的,因为其不仅充当乳化剂而且充当聚合引发剂。在该情形下,磺酸与烷基苯磺酸金属盐或者与烷基磺酸金属盐的组合是有利的,因为聚合物由此在后面的接枝聚合中稳定。
在聚合后,通过加入含水碱性溶液例如通过加入含水氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠溶液,通过中和反应混合物结束反应。
然后用将使用的甲基丙烯酸烷基酯和/或丙烯酸烷基酯、交联剂(VI)和接枝剂(VII)使该胶乳富集,并且进行聚合。优选通过自由基,例如通过过氧化物引发剂或者偶氮或氧化还原引发剂引发的乳液聚合。特别优选使用氧化还原引发剂体系,具体为通过硫酸铁、亚乙基二胺四乙酸二钠、雕白粉和氢过氧化物的组合制备的次硫酸盐引发剂体系。
用于制备硅橡胶的接枝剂(V)在本上下文中使得聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶内容物与硅橡胶内容物共价键接。在聚合期间,两种橡胶组分互穿并且以该方式形成复合橡胶,在聚合后其不再分离成其的硅橡胶组分和聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶组分的组成组分。
为了制备硅酮丙烯酸酯接枝橡胶B,将单体B.1接枝到橡胶基质B.2上。
在本上下文中,可以使用例如描述于EP 249964、EP
430134和US 4888388中的聚合方法。
例如通过以下聚合方法进行接枝聚合:在通过自由基引发的单阶段或多阶段乳液聚合中将所希望的乙烯基单体B.1聚合在含水胶乳形式的接枝基础上。在本上下文中,接枝效率应该尽可能高并且优选大于或等于10%。接枝效率决定性地取决于使用的接枝剂(V)和(VII)。在聚合得到硅酮丙烯酸酯接枝橡胶后,将含水胶乳引入金属盐例如氯化钙或硫酸镁预先溶于其中的热水中。在该过程期间硅酮丙烯酸酯接枝橡胶凝结并且然后可以分离。
组分
C
滑石被理解为是指天然形成或合成制备的滑石,特征在于滑石具有根据本发明的上述顶切(d98值)。包含具有过高d98值的滑石的组合物具有这样的缺点:其对水解更敏感并且通过比较,即当相同使用量时具有更差的机械性能(更低的E模量和更低的缺口冲击强度)。d98值描述了在该值下存在98重量%的颗粒的粒度。d98值通过用Sedigraph 5100 (Micromeritics GmbH, Erftstrasse 43,
41238 Mönchengladbach, 德国)测量粒度分布而确定。
纯滑石具有化学组成3 MgO ·4 SiO2 ·H2O并且因此具有31.9重量%的MgO含量、63.4重量%的SiO2含量和4.8重量%的化学结合水含量。滑石是具有层状结构的硅酸盐。
天然形成的滑石材料通常不具有上面对于纯滑石描述的组成,因为它们由于镁被其它元素部分代替、由于硅被例如铝部分代替和/或由于与其它矿物例如白云石、菱镁矿和绿泥石共生而污染。
优选使用特定种类的滑石。本发明优选实施方案的滑石的特定种类特点在于特别高的纯度,特征在于28-35重量%,优选30-33重量%,特别优选30.5-32重量%的MgO含量,和55-65重量%,优选58-64重量%,特别优选60-62.5重量%的SiO2含量。此外优选的滑石类型特点在于小于5重量%,特别优选小于1重量%,特别地小于0.7重量%的Al2O3含量。对应于该定义的可商购获得的滑石类型是得自Luzenac Naintsch Mineralwerke GmbH或Rio Tinto Minerals (Graz, 奥地利)的Luzenac® A3。不符合本发明优选实施方案的该纯度要求的滑石类型是例如Luzenac®
SE-Standard、Luzenac® SE-Super、Luzenac® SE-Micro和Luzenac® ST 10、15、20、30和60,所有这些由Luzenac Naintsch
Mineralwerke GmbH和Rio Tinto
Minerals市售。
使用具有0.1-4 μm,优选0.15-3 μm,特别优选0.2-2 μm的中值粒度d50的类型形式的根据组分C的滑石特别有利。中值粒度d50是在该值之上和之下在各存在50重量%颗粒的直径。也可以使用它们的中值粒度d50不同的滑石类型的混合物。滑石的d50值通过用Sedigraph
5100 (Micromeritics GmbH, Erftstrasse 43, 41238 Mönchengladbach, 德国)测量粒度分布确定。
滑石可以经表面处理(例如硅烷化)以确保与聚合物更好的相容性。考虑到成型物料的加工和制备,使用压实的滑石也是有利的。
组分
D
含磷化合物用作根据组分D的阻燃剂。这些优选选自单体和低聚的磷酸酯和膦酸酯、膦酸酯胺和膦腈,也可以使用选自这些类的一种或多种的几种组分的混合物作为阻燃剂。这里没有具体提及的其它无卤素的含磷化合物也可以单独地或者以与其它无卤素磷化合物的任何希望的组合使用。
优选的单体和低聚磷酸酯或膦酸酯是通式(VIII)的磷化合物
其中
R1、R2、R3和R4在每一情形下彼此独立地表示任选卤代的C1-C8-烷基,或在每一情形下任选地被烷基,优选C1-C4烷基和/或卤素,优选氯或溴取代的C5-C6-环烷基,C6-C20-芳基或C7-C12-芳烷基,
n 彼此独立地表示0或1,
q 表示0-30,和
X 表示具有6-30个C原子的单或多核芳族基团,或者具有2-30个C原子的线型或支化的脂族基团,其能够被OH取代并且能够包含至多8个醚键。
优选地,R1、R2、R3和R4彼此独立地表示C1-C4-烷基、苯基、萘基或苯基-C1-C4-烷基。芳族基团R1、R2、R3和R4可以进而被卤素基团和/或烷基,优选氯、溴和/或C1-C4-烷基取代。特别优选的芳基是甲苯基、苯基、二甲苯基、丙基苯基或丁基苯基,和其相应溴化和氯化衍生物。
X
在式(VIII)中优选表示具有6-30个C原子的单核或多核芳基。其优选衍生自式(I)的二酚。
n
在式(VIII)中能够彼此独立地是0或1,并且优选n为1。
q
表示0-30,优选0.3-20,特别优选0.5-10,特别为0.5-6,非常特别优选1.05-1.6,最优选1.05-1.2的值。
X
特别优选表示
或其的氯化或溴化衍生物,并且特别地X衍生自间苯二酚、氢醌、双酚A或二苯基苯酚。特别优选地,X衍生自双酚A。
不同磷酸酯的混合物也可用作根据本发明的组分D。
式(VIII)的磷化合物特别为磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯基甲苯酯、磷酸二苯基辛酯、磷酸二苯酯-2-乙基甲苯酯、三(异丙基苯基)磷酸酯、间苯二酚桥连的低聚磷酸酯和双酚A桥连的低聚磷酸酯。特别优选使用得自于双酚A的式(VIII)的低聚磷酸酯。
根据式(VIIIa)的基于双酚A的低聚磷酸酯非常优选作为组分D
其中式(VIIIa)中的q表示1.05-1.2的值。
根据组分D的含磷化合物是已知的(参见例如EP-A 0 363 608、EP-A 0
640 655)或者可以通过已知方法以类似的方式制备(例如Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 第18卷, 从第301页起,1979;Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, 第12/1卷, 第43页;Beilstein 第6卷, 第177页)。
如果使用不同含磷化合物的混合物并且在低聚的含磷化合物的情形中,所述q值为平均q值。可以借助于合适的方法(气相色谱(GC)、高压液相色谱(HPLC)、凝胶渗透色谱(GPC))测量含磷化合物的组成(分子量分布)并且由其计算平均q值确定平均q值。
此外,例如描述于WO-A 00/00541和WO-A 01/18105中的膦酸酯胺和膦腈可用作阻燃剂。
阻燃剂可以单独地或者以彼此的任何希望的混合物或者以与其它阻燃剂的混合物使用。
组分
E
组分E包括一种或多种热塑性乙烯基(共)聚合物E.1、聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯E.2和/或不同于组分B的接枝聚合物E.3。
合适的乙烯基(共)聚合物E.1是至少一种选自以下的单体的聚合物:乙烯基芳族化合物、乙烯基氰类(不饱和腈)、(甲基)丙烯酸(C1-C8)-烷基酯、不饱和羧酸和不饱和羧酸衍生物(例如酐和酰亚胺)。特别合适的(共)聚合物是以下的那些:
E.1.1 50-99,优选60-80重量份的乙烯基芳族化合物和/或在核上取代的乙烯基芳族化合物,例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯和对氯苯乙烯,和/或(甲基)丙烯酸(C1-C8)-烷基酯,例如甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯,和
E.1.2 1-50,优选20-40重量份的乙烯基氰类(不饱和腈),例如丙烯腈和甲基丙烯腈,和/或(甲基)丙烯酸(C1-C8)-烷基酯,例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸叔丁酯,和/或不饱和羧酸例如马来酸,和/或不饱和羧酸的衍生物例如酐和酰亚胺,例如马来酸酐和N-苯基马来酰亚胺。
乙烯基(共)聚合物E.1是树脂状的、热塑性并且不含橡胶的。特别优选E.1.1苯乙烯和E.1.2丙烯腈的共聚物。
根据E.1的(共)聚合物是已知的并且可以通过自由基聚合,特别通过乳液、悬浮液、溶液或本体聚合制备。该(共)聚合物优选具有15,000-200,000的平均分子量Mw(重均,通过光散射或沉积测量)。
组分E.2的聚对苯二甲酸亚烷基酯是芳族二羧酸或它们的反应衍生物例如二甲酯或酐,和脂族、脂环族或芳脂族二醇的反应产物,以及这些反应产物的混合物。
优选的聚对苯二甲酸亚烷基酯含有基于二羧酸组分为至少80重量%,优选至少90重量%的对苯二甲酸基团,和基于二醇组分为至少80重量%,优选至少90重量%的乙二醇和/或1,4-丁二醇基团。
除了对苯二甲酸基团,优选的聚对苯二甲酸亚烷基酯可以含有至多20mol%,优选至多10mol%的其它具有8-14个C原子的芳族或脂环族二羧酸或者具有4-12个C原子的脂族二羧酸的基团,例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、萘-2,6-二羧酸、4,4'-二苯基二羧酸、丁二酸、己二酸、癸二酸、壬二酸和环己烷二乙酸的基团(Rest)。
除了乙二醇或1,3-丙二醇或者1,4-丁二醇基团,优选的聚对苯二甲酸亚烷基酯可以含有至多20mol%的其它具有3-12个C原子的脂族二醇或者具有6-21个C原子的脂环族二醇,例如1,3-丙二醇、2-乙基-1,3-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、环己烷-1,4-二甲醇、3-甲基-2,4-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,6-己二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2,5-己二醇、1,4-二-(β-羟基乙氧基)-苯、2,2-双-(4-羟基环己基)-丙烷、2,4-二羟基-1,1,3,3-四甲基-环丁烷、2,2-双-(3-β-羟基乙氧基苯基)-丙烷和2,2-双-(4-羟基丙氧基苯基)-丙烷的基团(DE-A 24
07 674、24 07 776和27 15 932)。
例如根据DE-A 1 900 270和US-PS
3 692 744,可以通过引入相对少量的3或4元醇或者3或4元羧酸将聚对苯二甲酸亚烷基酯支化。优选的支化剂的例子是苯均三酸、苯偏三酸、三羟甲基乙烷和-丙烷,和季戊四醇。
特别优选仅由对苯二甲酸和其的能反应的衍生物(例如其的二烷基酯)和乙二醇和/或1,4-丁二醇制备的聚对苯二甲酸亚烷基酯,和这些聚对苯二甲酸亚烷基酯的混合物。
聚对苯二甲酸亚烷基酯的混合物含有1-50重量%,优选1-30重量%的聚对苯二甲酸乙二酯和50-99重量%,优选70-99重量%的聚对苯二甲酸丁二酯。
在25℃在Ubbelohde粘度计中在苯酚/邻-二氯苯(1:1重量份)中测量,优选使用的聚对苯二甲酸亚烷基酯通常具有0.4-1.5
dl/g,优选0.5-1.2
dl/g的特性粘度。
聚对苯二甲酸亚烷基酯可以通过已知方法制备(参见例如Kunststoff-Handbuch,
第VIII卷, 从第695页起,
Carl-Hanser-Verlag, 慕尼黑1973)。
不同于组分B的接枝聚合物E.3特别包括一种或多种以下E.3.1在E.3.2上的接枝聚合物:
E.3.1 5-95重量%的至少一种乙烯基单体,
E.3.2 95-5重量%的至少一种选自二烯烃橡胶、EP(D)M橡胶(即基于乙烯/丙烯和任选的二烯烃的那些)、丙烯酸酯、聚氨酯、氯丁二烯以及乙烯/乙酸乙烯酯橡胶的接枝基础。
单体E.3.1优选为以下的混合物:
E.3.1.1 50-99重量份(基于E.3.1.1和E.3.1.2的总和等于100重量份)的乙烯基芳族化合物和/或在核上取代的乙烯基芳族化合物(例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯和对氯苯乙烯)和/或(甲基)丙烯酸(C1-C8)-烷基酯(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯),和
E.3.1.2 1-50重量份(基于E.3.1.1和E.3.1.2的总和等于100重量份)的乙烯基氰类(不饱和腈,例如丙烯腈和甲基丙烯腈),和/或(甲基)丙烯酸(C1-C8)-烷基酯,例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸叔丁酯,和/或不饱和羧酸的衍生物(例如酐和酰亚胺),例如马来酸酐和N-苯基马来酰亚胺。
根据本发明的组合物优选不含不同于组分B的接枝聚合物E.3。
组分
F
本组合物能够包含另外的可商购获得的根据组分F的添加剂,例如阻燃增效剂、抗滴落剂(例如氟代聚烯烃、硅酮和芳族聚酰胺纤维的物质类型的化合物)、润滑剂和脱模剂(例如四硬脂酸季戊四醇酯)、成核剂、稳定剂、抗静电剂(例如导电炭黑、碳纤维、碳纳米管和有机抗静电剂,例如聚亚烷基醚、烷基磺酸盐或含聚酰胺的聚合物)、酸、不同于滑石的填料和增强物质(例如玻璃纤维或碳纤维、云母、高岭土、CaCO3和玻璃薄片),以及染料和颜料。
模塑物料的制备和成型体
通过以已知的方式使特定组分混合并且在常规装置例如内捏和机、挤出机和双螺杆挤出机中在240℃-300℃温度下使混合物进行熔融配混(schmelzcompoundiert)和熔融挤出来制备根据本发明的热塑性模塑物料。
各个组分的混合可以已知的方式,并且特别地在约20℃(室温)下或在更高温度下依次或同时进行。
本发明还提供了用于制备模塑物料的方法和模塑物料用于制备成型体的用途,以及成型体本身。
根据本发明的模塑物料可用于制备所有类型的成型体。这些可以通过注塑、挤出和吹塑方法制备。另一种加工形式是通过由先前制得的片材或膜深拉(Tiefziehen)来制备成型体。
这些成型体的例子是所有类型,例如用于家用器具如电视机、榨汁机、咖啡机和混合机;用于办公器械例如监视器、平面屏幕、笔记本电脑、打印机和复印机的膜、型材、外壳构件;片材、管材、电气装置导管、窗、门和用于建筑领域(内部整饰和外部应用)的其它型材,以及电气和电子构件例如开关、插头和插座,和用于商用机动车辆,特别用于机动车辆领域的车体或内部构件。
根据本发明的模塑物料也可以特别用于例如制备以下成型体或成型件(Formteile):用于轨道车辆、船舶、飞机、公共机动车辆和其它机动车辆的内部整饰构件,包含小型变压器的电气设备的外壳,用于信息加工和传输的设备的外壳,医疗设备的外壳和衬里,按摩设备和其的外壳,儿童用的玩具车,平面墙元件,用于安全设备和用于电视机的外壳,绝热运输容器,用于卫生和浴室配件的成型件,用于通风机开口的盖栅格和用于园艺设备的外壳。
以下实施例用于进一步解释本发明。
实施例
组分A-1
在25℃在作为溶剂的CH2Cl2中测量具有ηrel = 1.28的相对溶液粘度和0.5g/100 ml浓度的基于双酚A的未支化聚碳酸酯。
组分A-2
在25℃在作为溶剂的CH2Cl2中测量具有ηrel = 1.20的相对溶液粘度和0.5g/100 ml浓度的基于双酚A的未支化聚碳酸酯。
组分
B-1
冲击改性剂,以下B-1.1在B-1.2上的接枝聚合物:
B-1.1 11重量%的甲基丙烯酸甲酯
B-1.2 89重量%的作为接枝基底的硅酮丙烯酸酯复合橡胶,其中硅酮丙烯酸酯橡胶包含:
B-1.2.1 92重量%的硅橡胶,和
B-1.2.2 8重量%的聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶,和
其中所述的两种上述橡胶组分B.2.1和B.2.2在复合橡胶中互穿,使得它们基本不能彼此分离。
组分B-2
冲击改性剂,以下B-2.1在B-2.2上的接枝聚合物:
B-2.1 17重量%的甲基丙烯酸甲酯,
B-2.2 83重量%的作为接枝基底的硅酮丙烯酸酯复合橡胶,其中硅酮丙烯酸酯橡胶包含:
B-2.2.1 11重量%的硅橡胶,和
B-2.2.2 89重量%的 聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶,和
其中所述的两种橡胶组分B.2.1和B.2.2在复合橡胶中互穿,使得它们基本不能彼此分离。
组分
C
C-1 具有5 μm的d98值和1 μm的中值粒度(d50)的滑石(Jetfine® 3CA, Luzenac Naintsch或Rio Tinto Minerals, Graz, 奥地利)
C-2 具有22 μm的d98值和4.5 μm的中值粒度(d50)的滑石(Finntalc® M15-AW, Mondo Minerals, Amsterdam, 荷兰)
C-3 具有25 μm的d98值和6 μm的中值粒度(d50)的滑石(Finntalc® M20SL-AW, Mondo Minerals,
Amsterdam, 荷兰)
C-4 具有35 μm的d98值和9 μm的中值粒度(d50)的滑石(Finntalc® M30, Mondo Minerals, Amsterdam, 荷兰)
组分
D
基于双酚A的低聚磷酸酯
组分E-1
通过本体法制备的具有130 kg/mol重均分子量Mw(通过GPC测量)的77重量%苯乙烯和23重量%丙烯腈的共聚物。
组分E-2
通过基于ABS聚合物的82重量%的混合物(由24重量%丙烯腈和76重量%苯乙烯组成)在基于ABS聚合物的18重量%的聚丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物橡胶(具有26重量%苯乙烯含量)存在下本体聚合制备的ABS聚合物。ABS聚合物中游离SAN共聚物成分的重均分子量Mw为80,000
g/mol(在THF中通过GPC测量)。ABS聚合物的凝胶含量为24重量%(在丙酮中测量)。
组分
F
组分F-1: CFP 6000
N,聚四氟乙烯粉末(生产商: Du
Pont, 日内瓦, 瑞士)
组分F-2: 四硬脂酸季戊四醇酯
组分F-3:
Irganox® B900 (生产商: Ciba Specialty
Chemicals Inc., 巴塞尔, 瑞士)
组分F-4: Pural®
200,具有勃姆石结构的AlO(OH)(生产商:
Sasol, Hamburg, 德国)
成型物料的制备和试验
在双螺杆挤出机(ZSK-25) (Werner und Pfleiderer)上在225 转每分的旋转速度和20 kg/h的产量下,在260℃的机器温度下将表1-5中列出的起始物质配混并且制粒。
将制成的颗粒在注塑机上加工得到相应的试验样品(物料温度 260℃,模具温度80℃,流动前缘速度240 mm/s)。根据DIN EN ISO 180/1A (Izod缺口冲击强度aK)、DIN EN ISO 527 (拉伸E模量)、DIN ISO 306
(Vicat 软化温度,方法B-50 N负荷和120 K/h加热速率)、UL 94 V (在尺寸为127 x 12.7 x 1.0 mm的棒上测量)、ISO 11443(熔体粘度)和DIN EN ISO 1133(熔体体积流动速率MVR)进行表征。
如下进行的环境应力裂化(ESC)试验(ISO
4599)用于制得组合物化学抗性的量度:
a) 用体积比60:40的甲苯:异丙醇作为试验介质(ISO 4599),在变化的边缘纤维伸长率下暴露5 min,即确定边缘纤维伸长率并且给出为其下试验样品出现断裂的边缘纤维伸长率。
b)
用体积比60:40的甲苯:异丙醇作为试验介质(ISO 4599),在2.4%的边缘纤维伸长率下暴露,即确定时间并且给出在其下试验样品出现断裂的时间。
c)
如同b),但用菜籽油作为试验介质。
d)
如同b),但用机油作为试验介质。
根据ISO 1133在240℃在颗粒于95℃和100%相对大气湿度下储存(FWL储存)7天后用5 kg冲头负荷测量的MVR变化用于量度组合物的耐水解性。在这方面,与相应储存之前的MVR值相比,MVR值的增加被计算为ΔMVR(hydr.),其通过下式定义。
表1: 组合物和它们的性能
可从表1看出,与包含滑石类型C-2至C-4的比较例组合物相比,具有根据本发明的滑石类型C-1的组合物具有更高的水解稳定性、较高的E模量(高于3,600 MPa)和更高的缺口冲击强度(高于10 kJ/m2)。
可从表2-5看出,具有根据本发明的接枝聚合物和根据本发明的滑石类型C-1的组合的组合物具有更好的ESC性能和更高的耐水解性,具有另外减小的熔体粘度和UL 94-V试验中相同的阻燃性。
表2: 组合物和它们的性能
表3: 组合物和它们的性能
表4: 组合物和它们的性能
。
表5: 组合物和它们的性能