CN102361923B - 阻燃的冲击改性聚碳酸酯组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻燃的冲击改性聚碳酸酯组合物,包含A)77~90重量份(以组分A+B+C之和为基准)线型和/或支化芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯,B)6~12重量份(以组分A+B+C之和为基准)含下列组分的接枝聚合物:B.1 5~30重量%(在每一情况下,以接枝聚合物B为基准)至少一种乙烯基单体的壳和B.2 95~70重量%(在每一情况下,以接枝聚合物B为基准)一种或多种硅酮-丙烯酸酯复合橡胶的接枝基底,C)4~10重量份(以组分A+B+C之和为基准)式(Ⅷ)的磷化合物,(VIII)在其中,R1,R2,R3和R4彼此独立地是任选地经卤素取代的C1~C8-烷基,在每一情况下任选地经卤素和/或烷基取代的C5~C6-环烷基、C6~C10-芳基或C7~C12-芳烷基,n彼此独立地是0或1,q彼此独立地是0,1,2,3或4,N是0.1~10,R5和R6彼此独立地是C1~C4-烷基,优选甲基,或卤素,优选氯和/或溴,以及Y是单键、C1~C7-烷叉基、C1~C7-亚烷基、C5~C12-亚环烷基、C5~C12-环烷叉基、-O-、-S-、-SO-、-SO2-或-CO-,D)0~3重量份(以组分A+B+C之和为基准)防滴剂,和E)0~3重量份(以组分A+B+C之和为基准)热塑性乙烯基(共)聚合物(E.1)和/或聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯(E.2)—特别优选该组合物不含热塑性乙烯基(共)聚合物(E.1)和/或聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯(E.2)—以及F)0~20重量份(以组分A+B+C之和为基准)其它添加剂,组分B与来自组分D的磷含量之重量比在16~22∶1范围内,优选17~19∶1,以及组合物不含无橡胶的聚(烷基)丙烯酸烷基酯,涉及该聚碳酸酯组合物在生产成型体中的应用并涉及成型体本身。

Description

阻燃的冲击改性聚碳酸酯组合物
本发明涉及阻燃的冲击改性聚碳酸酯组合物,它们包含含有硅酮-丙烯酸酯复合橡胶的接枝聚合物和双酚A-基低聚磷酸酯,以及它们不含无橡胶的聚(烷基)丙烯酸烷基酯,涉及该聚碳酸酯组合物在生产成型体中的应用以及涉及成型体本身。
WO-A 2004/069914公开了如下的阻燃聚碳酸酯组合物:它们包含聚(烷基)丙烯酸烷基酯和无卤低聚磷酸酯,而且不含合成中有丁二烯、苯乙烯或丙烯腈参与的聚合物。该组合物的特征是良好的粘合缝强度、耐化学品性、热变形稳定性、断裂伸长率和可流动性。本发明的组合物与按照WO-A 2004/069914的组合物的差别在于:按照本发明的组合物不含无橡胶的聚(烷基)丙烯酸(烷基)酯。
WO-A 2002/046305公开了包含聚碳酸酯、冲击改性剂、含磷阻燃剂的冲击改性的阻燃聚碳酸酯组合物。该组合物的特征是低温范围内改善的缺口冲击强度。但是,WO-A 2002/046305未公开包含含有硅酮-丙烯酸酯复合橡胶的接枝基底的冲击改性剂的组合物。
EP-A 635547公开了如下的阻燃聚碳酸酯组合物:它们包含聚碳酸酯、共聚物凝胶、基于丙烯酸酯或二烯橡胶的冲击改性剂、阻燃剂例如低聚磷酸酯和,任选的,含有二烯橡胶、丙烯酸酯橡胶或EPDM橡胶的接枝基底的冲击改性剂。但是,EP-A 635547未公开包含含有硅酮-丙烯酸酯复合橡胶的接枝基底的冲击改性剂的组合物。
US 6423766公开了包含含有硅酮-丙烯酸酯复合橡胶的接枝基底的冲击改性剂的阻燃聚碳酸酯组合物,在其中冲击改性剂与来自磷酸酯的磷的重量比为2~15。该组合物具有改善的机械性能和良好的加工行为。本发明的组合物与按照US 6423766的组合物的差别在于:在按照本发明的组合物中冲击改性剂与来自磷酸酯的磷的重量比更高。
已需要从平衡阻燃行为和韧性方面改进从现有技术中已知的组合物和成型物料,同时,组合物和成型物料必须兼具高的老化稳定性和高的热变形稳定性。因此,本发明的目的是提供老化稳定的聚碳酸酯组合物和成型物料,其特征是阻燃行为和强度的改善的平衡,同时具有高的热变形稳定性。
已意外地发现,包含下列组分的组合物具有所期望的特性组合:
A) 77~90重量份,优选80~90重量份,特别优选83.5~86.8重量份(以组分A+B+C的重量份之和为基准)线型和/或支化芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯,
B) 6~12重量份,优选7~11重量份,特别优选8.5~10重量份(以组分A+B+C的重量份之和为基准)含下列成分的接枝聚合物:
B.1 5~30重量%,优选5~25重量%,特别优选11~19重量%(在每一情况下,以接枝聚合物B为基准)至少一种乙烯基单体的壳,和
B.2 95~70重量%,优选90~75重量%,特别优选81~89重量%,(在每一情况下,以接枝聚合物B为基准)一种或多种硅酮-丙烯酸酯复合橡胶的接枝基底,
C) 4~10重量份,优选5~9重量份,特别优选5.2~6.5重量份(以组分A+B+C的重量份之和为基准)按照式(Ⅷ)的磷化合物
(VIII)
其中,
R1,R2,R3和R4,彼此独立地代表任选地经卤素取代的C1~C8-烷基,在每一情况下任选地经卤素和/或烷基取代的C5~C6-环烷基、C6~C10-芳基或C7~C12-芳烷基,
n 彼此独立地代表0或1,
q 彼此独立地代表0,1,2,3或4,
N 代表0.1~10,优选0.5~5,特别优选0.9~3,最优选1.06~1.15,
R5和R6, 彼此独立地代表C1~C4-烷基,优选甲基;或卤素,优选氯和/或溴,和
Y 代表单键、C1~C7-烷叉基、C1~C7-亚烷基、C5~C12-亚环烷基、C5~C12-环烷叉基、-O-、-S-、-SO-、-SO2-或-CO-,
D) 0~3重量份,优选0.01~1重量份,特别优选0.1~6重量份(以组分A+B+C的重量份之和为基准)防滴剂,
E) 0~3重量份,优选0~1重量份(以组分A+B+C的重量份之和为基准)热塑性乙烯基(共)聚合物(E.1)和/或聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯(E.2);该组合物特别优选不含热塑性乙烯基(共)聚合物(E.1)和/或聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯(E.2),和
F) 0~20重量份,优选0.1~10重量份,特别优选0.2~5重量份(以组分A+B+C的重量份之和为基准)其它添加剂,
其中,组分B与来自组分C的磷含量之重量比在16~22:1范围,优选17~19:1,以及
其中,组合物不含无橡胶的聚(烷基)丙烯酸烷基酯,
以及其中,本申请中所有的重量份数据都已标准化到使组合物中组分A+B+C的重量份之和为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
(I),
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
(II)
(III)
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
R7和R8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,R7和R8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类基团的那些而支化。
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
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(mittlere Teilchengröβ)(d50值)。
中值粒度d50是在其以上和以下各存在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)。
按照本发明,用硅酮-丙烯酸酯复合橡胶作为接枝基B.2。这种硅酮-丙烯酸酯复合橡胶优选是包含接枝活性位点的复合橡胶,含10~90重量%硅橡胶组分和90~10重量%聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯橡胶组分,在该复合橡胶内上述2种橡胶组分互穿,因而它们基本上不会彼此分离。
如果复合橡胶内硅橡胶组分的份额太大,则成品树脂组合物具有不良的表面性能和变差的着色性。与此相反地,如果复合橡胶内聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶组分的份额太大,则成品树脂组合物的冲击强度受到不利影响。
硅酮-丙烯酸酯复合橡胶是已知的,而且已描述在,例如,US 5,807,914,EP 430134和US 4888388中。
适用于按照B.2的硅酮-丙烯酸酯复合橡胶的硅橡胶组分B.2.1是具有接枝活性位点的硅橡胶,其制备方法已描述在,例如,US 2891920,US 3294725,DE-OS 3 631 540,EP 249964,EP 430134和US 4888388中。
按照B.2.1的硅橡胶优选用乳液聚合法制备,在其中,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-1)
(V-2)或
(V-3)
其中
R9代表氢或甲基
R10代表C1~C4烷基,优选甲基、乙基或丙基,或苯基,
n 代表0,1或2和
p 代表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。
硅橡胶优选用乳液聚合法制备,如US 2891920和US 3294725中所述。由此获得含水胶乳状的硅橡胶。为此,要将含有机硅氧烷、交联剂和任选接枝剂的混合物与水,在有基于磺酸的乳化剂,如烷基苯磺酸或烷基磺酸,的存在下,在剪切作用下,例如借助均化器进行混合,使混合物完全聚合成硅橡胶胶乳。烷基苯磺酸特别适用,因为它不仅起乳化剂的作用,而且还起聚合引发剂的作用。在这种情况下,组合磺酸与烷基苯磺酸的金属盐或烷基磺酸的金属盐是有利的,因为在随后的接枝聚合期间聚合物因此而被稳定化。
聚合之后,使反应终止,其中加入碱水溶液,例如,加入氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠水溶液,以中和反应混合物。
对按照B.2的硅酮-丙烯酸酯复合橡胶适用的聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶组分B.2.2可以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)制成。在此,示例性和优选的甲基丙烯酸烷基酯和/或丙烯酸烷基酯是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、正月桂酯和2-乙基己酯;卤代烷基酯,优选卤代C1~C8-烷基酯,如丙烯酸氯乙酯,以及这些单体的混合物。特别优选丙烯酸正丁酯。
作为硅酮-丙烯酸酯橡胶中聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶组分的交联剂(Ⅵ),可以用含多于1个可聚合双键的单体。交联单体的优选实例是含3~8个碳原子的不饱和一元羧酸与含3~12个碳原子的不饱和一元醇,或含2~4个羟基和2~20个碳原子的饱和多元醇的酯,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。交联剂可单独或以至少2种交联剂的混合物使用。
示例性和优选的接枝剂(Ⅶ)是甲基丙烯酸烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯或它们的混合物。甲基丙烯酸烯丙酯也可被用作为交联剂(Ⅵ)。接枝剂可单独或以至少2种接枝剂的混合物使用。
交联剂(Ⅵ)和接枝剂(Ⅶ)的用量是0.1~20重量%,以硅酮-丙烯酸酯橡胶中聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶组分的总重量为基准计算。
硅酮-丙烯酸酯复合橡胶如下生产:先制备按照B.2.1的硅橡胶作为含水胶乳。然后,让该胶乳富集以待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),并进行聚合。优选自由基引发的乳液聚合法,如通过过氧化物、偶氮或氧化还原引发剂。特别优选用氧化还原引发剂体系,尤其通过组合硫酸铁、乙二胺四乙酸二钠盐、雕白粉和氢过氧化物所制成的次硫酸盐引发剂。
在制备硅橡胶中所用的接枝剂(Ⅴ)在此导致使聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶组分共价键合到硅橡胶组分上。在聚合中,2种橡胶组分互穿并因此而形成复合橡胶,它们在聚合后不会再分离成硅橡胶组分和聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶组分。
为制备作为组分B)提到的硅酮-丙烯酸酯复合接枝橡胶B,将单体B.1接枝到橡胶基底B.2上。
为此,可以用,例如,EP 249964,EP 430134和US 4888388中所述的聚合方法。
例如,接枝聚合按下述聚合方法进行:在用自由基引发的一步或多步乳液聚合中,将所需的乙烯基单体B.1聚合到含水胶乳状的接枝基底上。接枝效率应尽可能高,并优选大于或等于10%。接枝效率基本上依赖于所用的接枝剂(Ⅴ)或(Ⅶ)。在聚合到硅酮(丙烯酸)酯接枝橡胶上后,将含水胶乳加到先已溶有金属盐,如氯化钙或硫酸镁,的热水中。由此凝结硅酮(丙烯酸)酯接枝橡胶,然后可将其分离出来。
作为组分B)提及的甲基丙烯酸烷基酯或丙烯酸烷基酯接枝橡胶是市售可得的。可提及的实例有:来自Mitsubishi Rayon Co.Ltd.的Metablen®SX 005、Metablen®S-2030和Metablen®SRK 200。
组分C
按照本发明的成型物料含有按照式(Ⅷ)的阻燃剂磷化合物
(VIII)
其中,基团具有前面给出的含义,
和任选地,按照式(Ⅷ)的一磷化合物,其中N=0,以及R1,R2,R4和n具有前面给出的含义。
按照本发明,适用的组分C的磷化合物是公知的(见,例如,Ullmanns Encyklopädie 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; Beistein, 第6卷, 第177页)。
优选的取代基R1~R4包括甲基、丁基、辛基、氯乙基、2-氯丙基、2,3-二溴丙基、苯基、甲苯基、枯基、萘基、氯苯基、溴苯基、五氯苯基和五溴苯基。特别优选甲基、乙基、丁基、苯基和萘基。
芳基R1,R2,R3和R4可以被卤素和/或C1~C4-烷基所取代。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以及它们的溴代或氯代衍生物。
R5和R6,彼此独立地,优选代表甲基或溴。
Y优选代表C1~C7-亚烷基,尤其亚异丙基或亚甲基,特别优选亚异丙基。
式(Ⅰ)中的n彼此独立地可以是0或1;n优选等于1。
q可以是0,1,2,3或4;q优选是0,1或2;q特别优选等于0。
也可以用不同磷酸酯的混合物作为按照本发明的组分C。在此情况下,N具有平均值。该混合物中也可存在一磷化合物(N=0)。N的平均值可取0.1~10的值,优选0.5~5,特别优选0.9~3,最优选1.06~1.15。
确定N平均值的方法可以是,用合适的方法[气相色谱(GC)、高压液相色谱(HPLC)、气相渗透色谱(GPC)]测定磷酸酯混合物的组成(分子量分布)并由此计算N的平均值。
防滴剂D
按照本发明的组合物可含优选氟化的聚烯烃作为防滴剂D。氟化聚烯烃是公知的(见,例如,EP-A 640 655)。市售常规产品是,例如,来自杜邦公司的Teflon®30 N。
氟化聚烯烃也能以氟化聚烯烃的乳液与接枝聚合物B)的乳液或与优选基于苯乙烯/丙烯腈的共聚物E.1)的乳液的凝结混合物的形式使用,其中将乳液形式的氟化聚烯烃与接枝聚合物或共聚物的乳液进行混合,然后使之凝结。
氟化聚烯烃也能以与接枝聚合物B)或与优选基于苯乙烯/丙烯腈的共聚物E.1)的预配混物的形式使用。将粉末状氟化聚烯烃与接枝聚合物或共聚物粉末或颗粒混合,然后在常规设备内,如在内捏和机、挤出机或双轴螺杆内,一般在200~330℃,进行熔体配混。
氟化聚烯烃也能以母料形式使用,母料通过如下方式制备:在有氟化聚烯烃的水分散体存在下乳液聚合至少一种单乙烯属不饱和单体。优选的单体组分是苯乙烯、丙烯腈及它们的混合物。聚合物在酸沉淀和接着干燥后,以可流动粉末的形式使用。
在凝结物、预配混物和母料中,氟化聚烯烃的固体含量通常是5~95重量%,优选7~60重量%。
组分E
组分E包含一种或多种热塑性乙烯基(共)聚合物E.1和/或聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯E.2。
适用的乙烯基(共)聚合物E.1是选自以下的至少一种单体的聚合物:乙烯基芳族化合物、乙烯基氰类化合物(不饱和腈)、不饱和羧酸和不饱和羧酸的衍生物(如酸酐和酰亚胺)。特别适用的是由下列成分构成的(共)聚合物:
E.1.1 50~99重量份,优选60~80重量份乙烯基芳族化合物和/或核上被取代的乙烯基芳族化合物(如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯、对-氯苯乙烯)和
E.1.2 1~50重量份,优选20~40重量份乙烯基氰类化合物(不饱和腈,如丙烯腈和甲基丙烯腈)和/或不饱和羧酸(如马来酸)和/或不饱和羧酸的衍生物(如酸酐和酰亚胺)(如马来酸酐和N-苯基马来酰亚胺)。
乙烯基(共)聚合物E.1是树脂状热塑性塑料且不含橡胶。特别优选E.1.1是苯乙烯和E.1.2是丙烯腈的共聚物。
按照E.1的(共)聚合物是已知的,且能用自由基聚合法,尤其乳液、悬浮液、溶液或本体聚合法制成。优选这种(共)聚合物的平均分子量Mw(重均分子量,用光散射或沉降法测定)是15,000~200,000。
组分E.2的聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯是芳族二羧酸或其能反应的衍生物,如二甲酯或酸酐,与脂肪族、脂环族或芳脂族二醇的反应产物,和这类反应产物的混合物。优选的聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯含相对于二羧酸组分为至少80重量%,优选至少90重量%的对苯二甲酸残基和相对于二醇组分为至少80重量%,优选至少90重量%的乙二醇和/或1,4-丁二醇残基。
优选的聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯,除了对苯二甲酸残基之外,还可含至多20 mol%,优选至多10 mol%含8~14个碳原子的其它芳族或脂环族二羧酸的残基,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、环己烷二乙酸的残基。优选的聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯,除乙二醇或1,4-丁二醇残基之外,还可含有至多20 mol%,优选至多10 mol%含3~12个碳原子的其它脂肪二醇或含6~21个碳原子的其它脂环族二醇的残基,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、1,4-环己烷二甲醇、3-乙基-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-1,3-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-(4-β-羟基乙氧基-苯基)-丙烷和2,2-双-(4-羟基丙氧基苯基)-丙烷的残基(DE-A 2 407 674,2,407 776,2 715 932)。
聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯可通过加入相对少量三-或四-元醇或三-或四-元羧酸而被支化,例如,按照DE-A 1 900 270和US-PS 3 692 744。优选支化剂的实例是1,3,5-苯三酸、偏苯三酸、三羟甲基-乙烷和-丙烷以及季戊四醇。
特别优选仅由对苯二甲酸和其能反应的衍生物(例如,其二烷基酯)与乙二醇和/或1,4-丁二醇所制成的聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯,和这类聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯的混合物。
聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯的混合物含1~50重量%,优选1~30重量%聚对苯二甲酸乙二酯和50~99重量%,优选70~99重量%聚对苯二甲酸丁二酯。
优选使用的聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯的特性粘数一般是0.4~1.5 dl/g,优选0.5~1.2 dl/g,用乌氏粘度计,在苯酚/邻-二氯苯(1:1重量份)中于25℃测定。
聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯能按已知方法制备(见,例如,Kunstsoff- Handbuch,第Ⅷ卷,从第695页起, Carl-Hanser-Verlag,慕尼黑,1973)。
其它添加剂F
按照本发明的成型物料可包含至少一种常规添加剂,如润滑剂和脱模剂、成核剂、抗静电剂、稳定剂、染料和颜料,以及填料和增强剂。
组分F还包括细碎的无机化合物,其特征在于平均颗粒直径小于或等于200 nm,优选小于或等于150 nm,尤其1~100 nm。适用的细碎的无机化合物优选由至少一种含周期表内第1~5主族或第1~8副族,优选第2~5主族或第4~8副族,特别优选第3~5主族或第4~8副族中的一种或多种金属的极性化合物,或这类金属与至少一种选自氧、氢、硫、磷、硼、碳、氮或硅的元素的化合物。优选的化合物是,例如,氧化物、氢氧化物、含水氧化物、硫酸盐、亚硫酸盐、硫化物、碳酸盐、碳化物、硝酸盐、亚硝酸盐、氮化物、硼酸盐、硅酸盐、磷酸盐、氢化物、亚磷酸盐或膦酸盐。细碎的无机化合物优选由下列物质组成:氧化物、磷酸盐、氢氧化物,优选TiO2、SiO2、SnO2、ZnO、ZnS、勃姆石、ZrO2、Al2O3、磷酸铝、氧化铁,还有TiN、WC、AlO(OH)、Fe2O3、氧化铁、NaSO4、氧化钒、硼酸锌,硅酸盐,如硅酸铝、硅酸镁,一维-、二维-和三维-硅酸盐和滑石。也可以用混合物和经掺杂化合物。这类细碎的无机化合物还可用有机分子进行表面改性,以实现与聚合物更好的相容性。用这种方式能产生疏水或亲水表面。特别优选含水合物的氧化铝(如勃姆石)或TiO2
颗粒尺寸和颗粒直径总是指中值颗粒直径d50,按W.Scholtan等,Kolloid-Z.und Z.Polymere 250(1972),第782-796页,用超离心测量法确定。
无机化合物可呈粉末状、糊状、溶胶状、分散体或悬浮液状。粉末能从分散体、溶胶或悬浮液经沉淀而得到。
无机化合物可以按常规方法加进热塑性成型物料,例如,通过直接捏和或挤出成型物料和细碎的无机化合物。优选的方法是制成母料,例如,在阻燃添加剂和按照本发明的成型物料的至少一个组分在单体或溶剂中,或使热塑性组分和细碎的无机化合物共沉淀法,例如,使含水乳液和细碎的无机化合物,任选地,以细碎的无机材料的分散体、悬浮液、糊料或溶胶的形式,共沉淀。
按照本发明的组合物制备如下:用已知方式混合各组分,然后在常规设备内,如在内捏和机、挤出机和双轴螺杆内,于200~300℃进行熔体配混和熔体挤出。各组分的混合,能用已知方式,相继或同时地在约20℃(室温)和更高温度下进行。
由于按照本发明的热塑性组合物和成型物料在阻燃性和韧性方面优异的平衡,同时还具有高的老化稳定性和高的热变形稳定性,所以适用于生产任何类型的成型体。由于热变形稳定性和流变性,优选加工温度高于240℃。
本发明还提供制造成型物料的方法和成型物料在生产成型体中的应用。成型物料可以用注塑法加工成成型体,或成型物料也能被挤出成型为板材或薄膜。本发明还提供用热成型法从预先制备的板材或薄膜来生产成型体的方法。
成型体适用于下列应用:汽车、公共汽车、货车、房车、有轨车辆、飞机、水上飞机或其它车辆的车辆外部零件或内部结构零件,建筑领域的盖板、平面墙壁元件、分隔壁,保护墙或边缘的板条,电气安装导管的型材,电缆导管,接触轨盖板,窗和门的型材,家具零件和交通标志。这类成型体特别适宜下列应用:客车、公共汽车、货车、房车、有轨车辆和飞机的车辆外部零件与内部结构零件。这类成型体尤其优选适用于生产汽车、公共汽车、货车或房车的侧壁,内衬和/或气囊和/或通风装置的盖板,侧面零件,扶手、头枕的零件或储物区。
下面的实施例用来进一步说明本发明。
实施例
组分A-1
基于双酚A的线型聚碳酸酯,在CH2Cl2作为溶剂中浓度为0.5 g/100ml和25℃下测得的相对溶液粘度ηrel=1.28。
组分A-2
基于双酚A的线型聚碳酸酯,在CH2Cl2作为溶剂中浓度为0.5 g/100ml和25℃下测得的相对溶液粘度ηrel=1.20。
组分A-3
基于双酚A的支化聚碳酸酯,在CH2Cl2作为溶剂中浓度为0.5 g/100ml和25℃下测得的相对溶液粘度ηrel=1.33,该组分已通过加入0.3 mol%靛红二甲酚而被支化,以靛红二甲酚和双酚A之和为基准计算。
组分B-1
15重量%聚甲基丙烯酸甲酯的壳在85重量%硅酮-丙烯酸酯复合橡胶的接枝基底上的接枝聚合物。
组分B-2(对比)
25重量%SAN(苯乙烯与丙烯腈之重量比=72:28)的壳在75重量%聚丁二烯橡胶的接枝基底上的接枝聚合物。
组分B-3(对比)
20重量%聚甲基丙烯酸甲酯的壳在80重量%丙烯酸丁酯橡胶的接枝基底上的接枝聚合物。
组分C
按照式(Ⅷa)的双酚A-基低聚磷酸酯(Reofoss BAPP)
(VIIIa)
组分D
聚四氟乙烯粉,CFP 6000 N,杜邦公司
组分F
F-1:四硬脂酸季戊四醇酯,作为润滑剂/脱模剂
F-2:亚磷酸酯稳定剂,Irganox®B 900,Ciba Speciality Chemicals, 瑞士巴塞尔。
F-3:Pural®200,来自Sasol,Hamburg,德国的羟基氧化铝。
表:组合物及其性能。
组成[重量份] 1 2 3 4(对比) 5(对比) 6(对比) 7(对比)
A-1 55.0 55.0 55.0 55.0 55.0
A-2 30.0 42.5 30.0 30.0 30.0 30.0
A-3 42.5 85.0
B-1 9.0 9.0 9.0 11.0 8.0
B-2 9.0
B-3 9.0
C 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 4.0 7.0
D 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
F-1 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
F-2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
F-3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
组分B与来自组分D的P含量的重量比 17 17 17 17 17 31 13
性能
韧/脆转变温度缺口冲击试验 -15℃ -25℃ -35℃ -15℃ +5℃ -25℃ -5℃
穿剌行为,30℃
维卡 B120[℃] 121 120 121 129 120
燃烧行为UL 94V(2.0 mm) V0 V0 V0 V0 V1 V1 V0
不含双键的橡胶
这些实施例表明,只有按照本发明的含耐老化橡胶的组合物1~3表现出良好韧性和高热变形稳定性以及优异阻燃性的有利组合。对比实施例4包含含有丁二烯-基接枝橡胶基底的组分B,只有不足的老化稳定性。对比实施例5包含含有丙烯酸酯橡胶的接枝橡胶基底的组分B,该组合物不满足在低温韧性和阻燃性方面的高要求。组分B(冲击改性剂)与来自组分D的磷含量的不合适比例导致阻燃性不够(对比实施例6)或变差的韧性(对比实施例7)。

Claims (18)

1.组合物,其由以下组分组成:
A) 以组分A+B+C之和为基准,77~90重量份线型和/或支化芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯,
B) 以组分A+B+C之和为基准,6~12重量份含下列成分的接枝聚合物:
B.1 在每一情况下,以接枝聚合物B为基准,5~30重量%至少一种乙烯基单体的壳,和
B.2 在每一情况下,以接枝聚合物B为基准,95~70重量%一种或多种硅酮-丙烯酸酯复合橡胶的接枝基底,
C) 以组分A+B+C之和为基准,4~10重量份按照式(Ⅷ)的磷化合物
(VIII)
其中,
R1,R2,R3和R4,彼此独立地,代表任选地经卤素取代的C1~C8-烷基,在每一情况下任选地经卤素和/或烷基取代的C5~C6-环烷基、C6~C10-芳基或C7~C12-芳烷基,
n 彼此独立地代表0或1,
q 彼此独立地代表0,1,2,3或4,
N 代表0.1~10,
R5和R6, 彼此独立地,代表C1~C4-烷基;或卤素,和
Y 代表单键、C1~C7-烷叉基、C1~C7-亚烷基、C5~C12-亚环烷基、C5~C12-环烷叉基、-O-、-S-、-SO-、-SO2-或-CO-,
D) 以组分A+B+C之和为基准,0.1~3重量份防滴剂,和
E) 以组分A+B+C之和为基准,0~3重量份热塑性乙烯基(共)聚合物(E.1)和/或聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯(E.2);以及
F) 以组分A+B+C之和为基准,0.1~20重量份其它添加剂,该其它添加剂选自润滑剂和脱模剂、成核剂、抗静电剂、稳定剂、染料和颜料,以及填料和增强剂,以及含水合物的氧化铝或TiO2
其中,组分B与来自组分C的磷含量之重量比在16~22:1的范围,以及
其中,该组合物不含无橡胶的聚(烷基)丙烯酸烷基酯。
2.按照权利要求1的组合物,其中R5和R6, 彼此独立地,代表甲基。
3.按照权利要求1的组合物,其中R5和R6, 彼此独立地,代表氯和/或溴。
4.按照权利要求1的组合物,其中该组合物不含热塑性乙烯基(共)聚合物(E.1)和/或聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯(E.2)。
5.按照权利要求1的组合物,其中组分B与来自组分C的磷含量之重量比在17~19:1的范围。
6.按照权利要求1的组合物,包含以组分A+B+C之和为基准8.5~10重量份组分B。
7.按照权利要求1的组合物,其中单体B.1选自以下的至少之一: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、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸叔丁酯。
8.按照权利要求1的组合物,包含以组分A+B+C之和为基准5.2~6.5重量份组分C。
9.按照权利要求1的组合物,包含按照式(Ⅷ)的一磷酸酯和低聚磷酸酯的混合物作为组分C,其中N的平均值是0.1~10。
10.按照权利要求1或9的组合物,其中N是1.06~1.15。
11.按照权利要求1的组合物,包含以组分A+B+C之和为基准0.1~0.6重量份组分D。
12.按照权利要求1的组合物,其中,该组合物不含热塑性乙烯基(共)聚合物(E.1)和/或聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯(E.2)。
13.按照权利要求1的组合物,包含以组分A+B+C之和为基准0.1~10重量份组分F。
14.按照权利要求1或13的组合物,包含至少一种选自以下的添加剂作为组分F:润滑剂和脱模剂、成核剂、抗静电剂、稳定剂、染料、颜料、填料、增强剂和细碎的无机化合物,其中细碎的无机化合物的平均颗粒直径小于或等于200 nm。
15.按照权利要求1~14中任何一项的组合物在生产注塑或热成型成型体中的应用。
16.包含按照权利要求1~14中任何一项的组合物的成型体。
17.按照权利要求16的成型体,其特征在于:所述成型体是汽车、有轨车辆、水上飞机或其它车辆的零件,或是建筑领域的盖板,平面墙壁元件,分隔壁,保护墙和边缘的板条,电器安装管道用的型材,电缆导管,接触轨盖板,窗和门的型材,家具零件或者交通标志的零件。
18.按照权利要求16的成型体,其特征在于,该成型体是汽车的侧壁,内衬或者气囊或通风装置的盖板,侧面零件、扶手、头枕的零件或储物区。
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