CN102666727A - 聚(亚芳基醚)/聚酰胺组合物,方法,和制品 - Google Patents

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Abstract

一种热塑性组合物包括聚酰胺，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，和二烷基次膦酸金属盐，所有的组分都有具体的含量。该组合物显示出良好的阻燃性，而不显示出使用其它的阻燃的聚酰胺-聚(亚芳基醚)组合物时通常观察到的延性损失。也描述了形成该组合物的方法。该组合物用于模塑电子和汽车组件。

Description

聚(亚芳基醚)/聚酰胺组合物,方法,和制品
背景技术
将聚(亚芳基醚)树脂与聚酰胺树脂共混从而提供组合物，所述组合物具有宽泛的有益性质例如耐热性，耐化学性，冲击强度，水解稳定性，和尺寸稳定性。
在一些应用中，期望使用具有良好的阻燃性的聚(亚芳基醚)/聚酰胺共混物。遗憾的是，这种阻燃性对于具有断面的制品难以在保持或者改善机械性质的情况下获得。常规的阻燃性聚(亚芳基醚)/聚酰胺共混物常常使用有机硅流体和磷酸硼来获得良好的阻燃性等级，但是使用这些阻燃剂涉及到延性的损失。此外，特别困难的是在玻璃纤维增强的热塑性组合物中获得阻燃性，因为相对于非增强的组合物而言，存在增强填料会改变组合物的燃烧性质。因此仍然需要聚(亚芳基醚)/聚酰胺组合物，其显示出良好的阻燃性同时最小化延性的降低或者甚至是改善延性的。
发明内容
一种实施方式是一种组合物，其包括：约55至约95wt%的聚酰胺和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的增容的共混物；和约1至约12wt%的二烷基次膦酸金属盐(metal dialkylphosphinate)；其中所有的重量百分比都基于组合物的总重量。
另一实施方式是形成组合物的方法，所述方法包括：熔融共混约22至约85wt%的聚酰胺，约6至约57wt%的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，和约1至12wt%的二烷基次膦酸金属盐从而形成组合物；其中所有的重量百分比都基于组合物的总重量。
下文中详细描述这些和其它实施方式，包括含有所述组合物的制品。
附图说明
图1是对比例1组合物的扫描电子显微照片。
图2是对比例2组合物的扫描电子显微照片。
图3是对比例5组合物的扫描电子显微照片。
图4是实施例3组合物的扫描电子显微照片。
图5是对比例6组合物的扫描电子显微照片。
图6是对比例7组合物的扫描电子显微照片。
具体实施方式
本发明人已经发现，添加聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物显著提高二烷基膦酸金属盐(metal dialkylphosphonate)在改善聚酰胺组合物的阻燃性方面的效果。因此，一种实施方式是一种组合物，其包括：约55至约95wt%的聚酰胺和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的增容的共混物；和约1至约12wt%的二烷基次膦酸金属盐；其中所有的重量百分比都基于组合物的总重量。
聚酰胺用于制备所述增容的共混物。聚酰胺，也称为尼龙，的特征在于存在多个酰胺(-C(O)NH-)基团，并且描述于Gallucci的美国专利4,970,272中。合适的聚酰胺树脂包括聚酰胺-6，聚酰胺-6,6，聚酰胺-4，聚酰胺-4,6，聚酰胺-12，聚酰胺-6,10，聚酰胺6,9，聚酰胺-6,12，无定形聚酰胺树脂，三胺含量低于0.5wt%的聚酰胺6/6T和聚酰胺6,6/6T，聚酰胺9T，及其组合。在一些实施方式中，所述聚酰胺树脂包括聚酰胺-6,6。在一些实施方式中，所述聚酰胺树脂包括聚酰胺-6和聚酰胺-6,6。在一些实施方式中，所述聚酰胺树脂或者聚酰胺树脂的组合的熔点(Tm)大于或等于171°C。当所述聚酰胺包括超韧(super tough)聚酰胺，即，橡胶增韧的聚酰胺时，所述组合物可以含有或者可以不含有单独的抗冲改性剂。
聚酰胺树脂可得自许多已知的方法，例如描述于以下文献中的那些：Carothers的美国专利2,071,250，2,071,251，2,130,523，和2,130,948；Hanford的2,241,322和2,312,966；和Bolton等的2,512,606。聚酰胺树脂可商购自各种来源。
可使用特性粘度为至多400毫升每克(mL/g)的聚酰胺树脂，或者更具体地，粘度为90至350mL/g，或者甚至更具体地，粘度为110至240mL/g，在96wt%硫酸中的0.5wt%(wt%)溶液中根据ISO 307测得。所述聚酰胺的相对粘度可为至多6，或者更具体地，相对粘度为1.89至5.43，或者甚至更具体地，相对粘度为2.16至3.93。相对粘度根据DIN 53727在96wt%硫酸中的1wt%溶液中测定。
在一种实施方式中，所述聚酰胺树脂包括胺端基浓度大于或等于35微当量胺端基每克聚酰胺(μeq/g)的聚酰胺，通过用HCl滴定测定。胺端基浓度可为大于或等于40μeq/g，或者更具体地，大于或等于45μeq/g。胺端基含量可以通过将所述聚酰胺溶解于合适的溶剂中（任选地同时加热）而测定。使用合适的指示方法，将聚酰胺溶液用0.01N的盐酸(HCl)溶液滴定。胺端基的量基于添加到样品中的HCl溶液的体积、空白试验所用的HCl的体积、HCl溶液的摩尔浓度、和聚酰胺样品的重量计算。
聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物用来制备增容的共混物。本申请所用的术语“聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物”是指包含至少一个聚(亚芳基醚)嵌段和至少一个聚硅氧烷嵌段的嵌段共聚物。
在一些实施方式中，所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物通过氧化共聚合方法制备。在该方法中，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物是以下方法的产物，所述方法包括使包含一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的单体混合物氧化共聚合。该合成方法对于制备具有较低聚硅氧烷含量的嵌段共聚物是最有益的。因此，在一些实施方式中，单体混合物包括约90至约99重量份的所述一元酚和约1至约10重量份的所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷，基于一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的总重量。羟基芳基-二封端的聚硅氧烷可包括多个具有以下结构的重复单元
其中R7每次出现时独立地为氢，C1-C12烃基或C1-C12卤代烃基；和两个具有以下结构的末端单元
Figure BDA00001803222600032
其中Y是氢、C1-C12烃基、C1-C12烃氧基、或卤素，和其中R8每次出现时独立地为氢、C1-C12烃基或C1-C12卤代烃基。
在一些实施方式中，所述一元酚包括2,6-二甲基酚，和羟基芳基-封端的聚硅氧烷具有以下结构
其中n平均为约5至约100。
一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的氧化聚合产生聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物作为期望的产物和聚(亚芳基醚)(没有结合聚硅氧烷嵌段)作为副产物。不必要将聚(亚芳基醚)与聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物分离。可将该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物就这样结合到本发明的组合物中作为“反应产物”，其同时含有聚(亚芳基醚)和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物。某些分离方法，例如从异丙醇中沉淀，使得可以确保反应产物基本上不含残余的羟基芳基-封端的聚硅氧烷起始物。换句话说，这些分离方法确保反应产物的聚硅氧烷含量基本上都是聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的形式。
在一些实施方式中，所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物以含有聚(亚芳基醚)和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的形式提供。所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物可包括聚(亚芳基醚)嵌段，和聚硅氧烷嵌段，其平均含有约35至约80个硅氧烷重复单元。该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物可含有约1至约8wt%的硅氧烷重复单元和92至99wt％的亚芳基醚重复单元。所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的重均分子量可为至少30,000原子质量单位。
当以聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的形式提供聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物时，该反应产物包含聚(亚芳基醚)。所述聚(亚芳基醚)是聚合单独的一元酚的产物，并且是嵌段共聚物合成的副产物。当所述一元酚由单种化合物(例如，2,6-二甲基酚)组成时，所述聚(亚芳基醚)是该单种一元酚的均聚产物。当所述一元酚包括两种或者更多种不同的一元酚物类(例如，2,6-二甲基酚和2,3,6-三甲基酚的混合物)时，所述聚(亚芳基醚)是两种或者更多种不同的一元酚物类的共聚产物。使用工作实施例中描述的核磁共振方法，一直都不可能区分出(allocate)聚(亚芳基醚)和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物之间的亚芳基醚残余物。但是，从如下所定义的“尾部”基团(例如，当所述一元酚是2,6-二甲基酚时为2,6-二甲基苯氧基)的检测和量化和/或在分离的产物中存在如下所定义的“联苯”基团(例如，3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯酚的残余物)推断得到存在聚(亚芳基醚)。
当所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物以聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的形式提供时，它包括聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物。所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物包括聚(亚芳基醚)嵌段和聚硅氧烷嵌段。所述聚(亚芳基醚)嵌段是一元酚聚合的残余物。在一些实施方式中，所述聚(亚芳基醚)嵌段包括具有以下结构的亚芳基醚重复单元
Figure BDA00001803222600051
其中对于每个重复单元，每个Z1独立地为卤素、未取代的或取代的C1-C12烃基条件是所述烃基不是叔烃基、C1-C12烃基硫基、C1-C12烃氧基、或其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的C2-C12卤代烃氧基；和每个Z2独立地为氢、卤素、未取代的或取代的C1-C12烃基条件是所述烃基不是叔烃基、C1-C12烃基硫基、C1-C12烃氧基、或者其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的C2-C12卤代烃氧基。如本申请所用的，术语“烃基”，无论是单独使用，还是作为另一术语的前缀、后缀或者一部分使用，都是指仅含有碳和氢的基团。所述基团可以为脂肪族的或者芳族的、直链的、环状的、双环的、支化的、饱和的、或者不饱和的。它也可含有脂肪族的、芳族的、直链的、环状的、双环的、支化的、饱和的、或者不饱和的烃部分的组合。当烃基描述为取代的时，它除了取代基的碳和氢成员之外还可任选地含有杂原子。因此，当具体地描述为取代的时，该烃基也可包括一个或者多个取代基例如卤素(包括氟、氯、溴、和碘)、羧酸基团、氨基、羟基、等，或者它可在所述烃基的主链内含有含二价杂原子的基团例如氧原子、硅原子，和羰基。在一些实施方式中，所述聚(亚芳基醚)嵌段包括2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚重复单元，也即，具有以下结构的重复单元
Figure BDA00001803222600061
或者2,3,6-三甲基-1,4-亚苯基醚重复单元，或其组合。
所述聚硅氧烷嵌段是羟基芳基-封端的聚硅氧烷的残余物。在一些实施方式中，所述聚硅氧烷嵌段包括具有以下结构的重复单元
其中R7每次出现时独立地为氢，C1-C12烃基或者C1-C12卤代烃基；和所述聚硅氧烷嵌段还包括具有以下结构的末端单元
Figure BDA00001803222600063
其中Y是氢、C1-C12烃基、C1-C12烃氧基、或者卤素，和其中R8每次出现时独立地为氢、C1-C12烃基或者C1-C12卤代烃基。在一些实施方式中，R8每次出现时独立地为C1-C6烷基，具体地C1-C3烷基，更具体地甲基。在一些实施方式中，所述聚硅氧烷重复单元包括二甲基硅氧烷(-Si(CH3)2O-)单元。在一些实施方式中，所述聚硅氧烷嵌段具有以下结构
Figure BDA00001803222600071
其中n是35至60。
在一些实施方式中，聚(亚芳基醚)嵌段包括具有以下结构的亚芳基醚重复单元
Figure BDA00001803222600072
和所述聚硅氧烷嵌段具有以下结构
Figure BDA00001803222600073
其中n是35至60；和所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的数均分子量为10,000至30,000原子质量单位。
所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷包括至少一个羟基芳基端基。在一些实施方式中，所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷具有单个羟基芳基端基，在该情况下形成聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷二嵌段共聚物。在其它实施方式中，所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷具有两个羟基芳基端基，在该情况下形成聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷二嵌段和/或三嵌段共聚物。该羟基芳基-封端的聚硅氧烷也可具有支化的结构，其容许有三个或者更多个羟基芳基端基和形成相应的支化的共聚物。
如上所述，聚硅氧烷嵌段平均可包括约35至约80个硅氧烷重复单元。在该范围内，硅氧烷重复单元的数目可为约35至约60个，更具体地约40至约50个。聚硅氧烷嵌段中硅氧烷重复单元的数目基本上不受共聚和分离条件的影响，因此它等价于羟基芳基-封端的聚硅氧烷起始物中硅氧烷重复单元的数目。当本来不知道时，每个羟基芳基-封端的聚硅氧烷分子的硅氧烷重复单元的平均数目可通过NMR方法确定，该方法将与硅氧烷重复单元相关的信号强度和与羟基芳基端基相关的信号强度相比较。例如，当羟基芳基-封端的聚硅氧烷是丁子香酚-封端的聚二甲基硅氧烷时，可通过质子核磁共振(1H NMR)方法确定硅氧烷重复单元的平均数，在该质子核磁共振方法中比较二甲基硅氧烷共振的质子和丁子香酚甲氧基的质子的积分。
当通过氧化共聚方法制备时，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物可包括约1至约8wt%硅氧烷重复单元和92至99wt%亚芳基醚重复单元，基于聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的总重量。在这些范围内，硅氧烷重复单元的重量百分比可为约3至约7wt%，具体地约4至约6wt%，更具体地约4至约5wt%；和亚芳基醚重复单元的重量百分比可为约93至约97wt%，具体地约94至约96wt%，更具体地约95至约96wt%。
当通过氧化共聚方法制备时，该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的重均分子量可为至少约30,000原子质量单位。在一些实施方式中，重均分子量为约30,000至约150,000原子质量单位，具体地约35,000至约120,000原子质量单位，更具体地约40,000至约90,000原子质量单位，甚至更具体地约45,000至约70,000原子质量单位。在一些实施方式中，所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的数均分子量为约10,000至约50,000原子质量单位，具体地约10,000至约30,000原子质量单位，更具体地约14,000至约24,000原子质量单位。测定分子量的详细的色谱方法描述于下面的工作实施例中。
当通过氧化共聚方法制备时，该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物可包括较少量的非常低分子量的物类。因此，在一些实施方式中，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物包括少于25wt%的分子量小于10,000原子质量单位的分子，具体地5至25wt%的分子量小于10,000原子质量单位的分子，更具体地7至21wt%的分子量小于10,000原子质量单位的分子。在一些实施方式中，分子量小于10,000原子质量单位的分子平均包括5至10wt%的硅氧烷重复单元，具体地6至9wt%的硅氧烷重复单元。
类似地，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物也可包括较少量的非常高分子量的物类。因此，在一些实施方式中，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物包括少于25wt%的分子量大于100,000原子质量单位的分子，具体地5至25wt%的分子量大于100,000原子质量单位的分子，更具体地7至23wt%的分子量大于100,000原子质量单位的分子。在一些实施方式中，分子量大于100,000原子质量单位的分子平均包括3至6wt%的硅氧烷重复单元，具体地4至5wt%的硅氧烷重复单元。
在一些实施方式中，该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的特性粘度为至少约0.3分升每克，在25°C在氯仿中测得。该特性粘度可为约0.3至约0.6分升每克，具体地约0.3至约0.5分升每克，仍然更具体地约0.31至约0.55分升每克，还更具体地约0.35至约0.47分升每克。
该氧化共聚方法将羟基芳基-封端的聚硅氧烷结合到嵌段共聚物中的效率的一种指示是低浓度的所谓的聚(亚芳基醚)“尾部”基团。在2,6-二甲基酚的均聚反应中，大部分的产物分子具有所谓的头-尾结构，其中线性产物分子一个末端是3,5-二甲基-4-羟基苯基“头”，另一末端是2,6-二甲基苯氧基“尾”。因此，当该一元酚由2,6-二甲基酚组成时，聚(亚芳基醚)尾部基团具有以下结构
Figure BDA00001803222600091
其中该环的3-，4-，和5-位取代有氢原子(即，术语2,6-二甲基苯氧基不包括二价2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚基团)。在一元酚与羟基芳基-封端的聚硅氧烷的共聚中，将羟基芳基-封端的聚硅氧烷结合到嵌段共聚物中将降低亚芳基醚“尾部”基团的浓度。当所述一元酚由2,6-二甲基酚组成时，尤其是当该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物是组合物中的亚芳基醚单元的唯一来源时，该组合物可包括少于或等于0.4wt%，具体地0.2至0.4wt%的2,6-二甲基苯氧基，基于组合物的重量。当该一元酚由2,6-二甲基酚组成时，尤其是当该组合物包括聚(亚芳基醚)(除了存在于聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物中之外)时，该组合物可包括少于或等于1wt%，尤其是0.2至1wt%的2,6-二甲基苯氧基，基于组合物的重量。
该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物还可包括源自二苯酚合苯醌(diphenoquinone)的基团，其本身是一元酚的氧化产物。例如，当该一元酚是2,6-二甲基酚时，该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物可包括1.1至2.0wt%的2,6-二甲基-4-(3,5-二甲基-4-羟苯基)苯氧基。
该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物可从溶液中通过分离方法分离，该分离方法最小化挥发性和非挥发性污染物。例如，在一些实施方式中，该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物包括小于或等于1wt%的总挥发物，尤其是0.2至1wt%的总挥发物，根据以下工作实施例中的方法确定。在一些实施方式中，将单体混合物在催化剂存在下氧化共聚，所述催化剂包括金属(例如铜或锰)，和所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物包括以重量计小于或等于100ppm的所述金属，具体地以重量计0.5至100ppm的所述金属，更具体地以重量计10至50ppm的所述金属，甚至更具体地20至50ppm的所述金属。
该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物可通过以下方法制备，所述方法包括使所述一元酚和所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷氧化共聚形成聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物。该氧化共聚反应可在至少50wt%的所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷和小于或等于50wt%的所述一元酚存在下引发。在一些实施方式中，氧化共聚反应在至少80wt%的所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷，具体地至少90wt%的所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷，更具体地100wt%的所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷存在下引发。
所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷平均可包括约35至约80个硅氧烷重复单元。在一些实施方式中，所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷平均包括约40至约70个硅氧烷重复单元，具体地约40至约60个硅氧烷重复单元，更具体地约40至约50个硅氧烷重复单元。所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷可构成所述一元酚和所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷的总重量的约1至约8wt%，具体地约3至约8wt%。
该氧化共聚反应可以以大于或等于110分钟的反应时间进行。反应时间是氧流的开始和终止之间的消耗时间。(虽然，简而言之，本申请的说明书重复地称“氧”或“氧流”，但是应该理解任何含氧气体，包括空气，都可用作氧源。)在一些实施方式中，反应时间为110至300分钟，具体地140至250分钟，更具体地170至220分钟。
所述氧化共聚反应可包括“建立时间(build time)”，其是单体添加完成和氧流终止之间的时间。在一些实施方式中，反应时间包括80至160分钟的建立时间。在一些实施方式中，在至少部分所述建立时间的过程中反应温度可为40至60°C，尤其是45至55°C。
在共聚反应终止之后，产物聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物可从溶液分离，该分离使用本领域已知的用来从溶液分离聚(亚芳基醚)的方法。例如，所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物可通过使用反溶剂沉淀而分离，所述反溶剂例如C1-C6烷醇，包括甲醇，乙醇，正丙醇，和异丙醇。本发明人已经观察到使用异丙醇是有利的，因为它是未反应的羟基芳基-封端的聚硅氧烷的良溶剂。因此，用异丙醇沉淀和洗涤会从分离的产物基本上除去羟基芳基-封端的聚硅氧烷。作为沉淀的一种替换，所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物可通过直接分离方法，包括脱挥发分挤出而分离。在一些实施方式中，该组合物包括小于或等于1.5wt%的所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷，具体地小于或等于0.5wt%的所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷，基于组合物的总重量。已经观察到聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物在异丙醇中的沉淀对于从反应产物分离羟基芳基-封端的聚硅氧烷是有效的。
在一些实施方式中，所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物结合了大于75wt%的羟基芳基-封端的聚硅氧烷起始物到该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物中。具体地，结合到聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物中的羟基芳基-封端的聚硅氧烷的量可为至少80wt%，更具体地至少85wt%，仍然更具体地至少90wt%，还更具体地至少95wt%。
在用于制备该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的非常具体的方法中，一元酚是2,6-二甲基酚；该羟基芳基-封端的聚硅氧烷是丁子香酚-封端的聚二甲基硅氧烷，其包括35至60个二甲基硅氧烷单元；该氧化共聚反应在至少90wt%的所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷和2至20wt%的所述一元酚存在下引发；氧化共聚反应使用170至220分钟的反应时间进行；和所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷占所述一元酚和封端的聚硅氧烷总重量的2至7wt%。
关于该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的制备、表征和性质的另外的细节可在2008年11月25日提交的共同未决美国专利申请12/277,835中找到。
除了上述的氧化共聚反应方法之外，聚酯化方法(polyesterificationmethod)可用来形成所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物。当使用该聚酯化方法时，产物是含有至少两个聚(亚芳基醚)嵌段和至少两个聚硅氧烷嵌段的多嵌段共聚物。因此，在一些实施方式中，该聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物包括聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷多嵌段共聚物，其是共聚合羟基-二封端的聚(亚芳基醚)，羟基芳基-二封端的聚硅氧烷，和芳族二酰氯(aromatic diacidchloride)的产物。
该羟基-二封端的聚(亚芳基醚)可具有结构式
Figure BDA00001803222600121
其中x和y各自独立地为0至约100，条件是x和y之和为至少2；Q1每次出现时独立地选自卤素，C1-C12烃基硫基，C1-C12烃氧基，其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的C2-C12卤代烃氧基，和未取代的或取代的C1-C12烃基条件是该烃基不是叔烃基；Q2每次出现时独立地选自氢，卤素，C1-C12烃基硫基，C1-C12烃氧基，其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的C2-C12卤代烃氧基，和未取代的或取代的C1-C12烃基条件是该烃基不是叔烃基；和L具有结构
Figure BDA00001803222600122
其中R1和R2每次出现时独立地选自氢，卤素，C1-C12烃基硫基，C1-C12烃氧基，其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的C2-C12卤代烃氧基，和未取代的或取代的C1-C12烃基条件是所述烃基不是叔烃基；z是0或1；和Y具有选自下组的结构
其中R3-R6每次出现时独立地为氢或C1-C12烃基。
在一些实施方式中，所述羟基-二封端的聚(亚芳基醚)具有结构
Figure BDA00001803222600132
其中Q3每次出现时独立地为甲基或二-正丁基氨基甲基；和a和b每次出现时独立地为0至约100，条件是a和b之和平均为约3至约100。在一些实施方式中，a和b之和平均为约4至约30。
用于聚酯化方法中的芳族二酰氯可为例如对苯二甲酰氯，间苯二甲酰氯，4,4’-联苯二碳酰氯，3,3’-联苯二碳酰氯，3,4’-联苯二碳酰氯，4,4’-氧联二(苯甲酰氯)，3,3’-氧联二(苯甲酰氯)，3,4’-氧联二(苯甲酰氯)，4,4’-磺酰基二(苯甲酰氯)，3,3’-磺酰基二(苯甲酰氯)，3,4’-磺酰基二(苯甲酰氯)，萘-2,6-二碳酰氯，或其混合物。在一些实施方式中，所述芳族二酰氯包括对苯二甲酰氯。
如上所述，当所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷多嵌段共聚物通过聚酯化方法制备时，它包括至少两个聚(亚芳基醚)嵌段和至少两个聚硅氧烷嵌段。但是，它可含有许多更多的各类型的嵌段。例如，在一些实施方式中，所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷多嵌段共聚物包括约5至约25个聚(亚芳基醚)嵌段和约10至约30个聚硅氧烷嵌段。
本发明的组合物的一个优点是它们显示出，相对于用聚(亚芳基醚)代替本发明的组合物的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的相应组合物，实质性的性质改善。出乎意料的是，这些改进可以以较低的总硅氧烷含量获得。例如，在一些实施方式中，所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物提供约1至约5wt%聚硅氧烷给该组合物。在该约1至约5wt%的范围内，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的聚硅氧烷贡献可为约2至约4wt%，具体地约2至约3wt%。
关于聚酯化方法和由其制备的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷多嵌段共聚物的另外细节可在2009年12月22日提交的美国专利申请12/644,144中找到。
在一些实施方式中，增容的共混物由约40至约90重量份的所述聚酰胺和约10至约60重量份的所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物制得，基于所述聚酰胺和所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的总重量。在约40至约90重量份的范围内，聚酰胺的量可为至少约45重量份。也在约40至约90重量份的范围内，聚酰胺的量可为至多约80重量份，具体地至多约70重量份，更具体地至多约60重量份。在约10至约60重量份的范围内，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的量可为至少约20重量份，具体地至少约30重量份，更具体地至少约40重量份。也在约10至约60重量份的范围内，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的量可为至多约55重量份。
该组合物包括约55至约95wt%的所述增容的共混物，基于组合物的总重量。增容的共混物的量计算为用于形成所述增容的共混物的所有聚酰胺，所有聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，任何任选的聚(亚芳基醚)，和任何任选的增容剂之和。在约55至约95wt%的范围内，聚(亚芳基醚)的量可为约65至约90wt%，具体地约75至约87wt%，更具体地约80至约87wt%。
在一些实施方式中，增容剂用于促进形成所述聚酰胺和所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的增容的共混物。本申请所用的表述“增容剂”是指与所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，所述聚酰胺树脂，或者二者相互作用的多官能化合物。这种相互作用可为化学的(例如，接枝)和/或物理的(例如，影响分散相的表面特征)。在任一情况下，得到的增容的共混物都显示出改善的相容性，尤其是通过提高的冲击强度、模具结合线强度(mold knitline strength)，和/或拉伸伸长率证明。本申请所用的表述“增容的共混物”是指已经用增容剂物理和/或化学增容的组合物，以及没有这种试剂(例如，来自聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物上的提高相容性的二丁基氨基甲基取代基)的物理相容的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物和聚酰胺的共混物。
可使用的增容剂的实例包括液体二烯聚合物，环氧化合物，氧化的聚烯烃蜡，醌类，有机硅烷化合物，多官能化合物，官能化的聚(亚芳基醚)，官能化的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，及其组合。增容剂进一步描述于Gallucci的美国专利5,132,365和Koevoets等的6,593,411，以及Koevoets等的美国专利申请公开US 2003/0166762A1。
在一些实施方式中，所述增容剂包括多官能化合物。可用作增容剂的多官能化合物通常有三种类型。第一种类型的多官能化合物在分子中同时具有(a)碳碳双键或碳碳三键，和(b)至少一个羧酸，酐，酰胺，酯，酰亚胺，氨基，环氧，原酸酯，或者羟基。这些多官能化合物的实例包括马来酸；马来酸酐；富马酸；丙烯酸缩水甘油酯，衣康酸；乌头酸；马来酰亚胺；马来酰肼；得自二胺和马来酸酐，马来酸，富马酸，等的反应产物；二氯马来酸酐；马来酰胺；不饱和的二羧酸(例如，丙烯酸，丁烯酸，甲基丙烯酸，乙基丙烯酸，戊烯酸，癸烯酸，十一碳烯酸，十二碳烯酸，亚油酸，等)；前述不饱和的羧酸的酯、酰胺(acid amides)或酐；不饱和的醇(例如，烷醇，巴豆醇，甲基乙烯基甲醇，4-戊烯-1-醇，1,4-己二烯-3-醇，3-丁烯-1,4-二醇，2,5-二甲基-3-己烯-2,5-二醇，和式CnH2n-5OH，CnH2n-7OH和CnH2n-9OH的醇，其中n是小于或等于30的正整数)；用-NH2基团代替上述不饱和醇的-OH基团得到的不饱和胺；官能化的二烯聚合物和共聚物；和包括一种或多种前述物质的组合。在一种实施方式中，所述增容剂包括马来酸酐和/或富马酸。
第二种类型的多官能增容剂同时具有(a)由式(OR)表示的基团，其中R是氢或烷基，芳基，酰基或者羰基二氧基，和(b)至少两个基团，其各自可为相同或不同地选自羧酸，酰卤，酸酐，酰卤酐(acid halide anhydride)，酯，原酸酯，酰胺，酰亚胺基(imido)，氨基，及其各种盐。典型的这类增容剂是下式表示的脂肪族的多羧酸，酸酯，和酰胺:
(RIO)mR’(COORII)n(CONRIIIRIV)s
其中R’是线性或支化的链，饱和的脂肪族烃，其具有2至20，或者更具体地，2至10个碳原子；RI是氢，或具有1至10，或者更具体地，1至6，或者甚至更具体地，1至4个碳原子的烷基，芳基，酰基，或羰基二氧基；RII各自独立地为氢，或烷基或芳基，其具有1至20，或者更具体地，1至10个碳原子；RIII和RIV各自独立地为氢或，具有1至10，或者更具体地，1至6，或者甚至更具体地，1至4个碳原子的烷基或者芳基；m等于1，和(n+s)是大于或等于2，或者更具体地，等于2或3，和n和s各自大于或等于0，并且其中(ORI)是处于羰基的α或β位，并且至少两个羰基被2至6个碳原子隔开。显然，当各个取代基具有小于6个碳原子时，RI，RI，RIII，和RIV不能是芳基。
合适的多羧酸包括，例如，柠檬酸，苹果酸，和琼脂酸，包括其各种商业形式，例如，无水和含水酸；和包括一种或多种前述酸的组合。在一种实施方式中，所述增容剂包括柠檬酸。本申请有用的说明性的酯包括例如柠檬酸乙酰基酯(acetyl citrate)，柠檬酸单硬脂基酯和/或柠檬酸二硬脂基酯，等。可用于本申请的合适的酰胺包括例如N,N’-二乙基柠檬酰胺；N-苯基柠檬酰胺；N-十二烷基柠檬酰胺；N,N’-二-十二烷基柠檬酰胺；和N-十二烷基苹果酸。衍生物包括其盐，包括与胺的盐和碱金属和碱土金属的盐。合适的盐的实例包括苹果酸钙、柠檬酸钙、苹果酸钾、和柠檬酸钾。
第三种类型的多官能增容剂在分子中同时具有(a)酰卤基团和(b)至少一个羧酸、酐、酯、环氧、原酸酯、或酰胺基，优选羧酸或酐基团。在该组内增容剂的实例包括偏苯三酸酐酰氯，氯甲酰基丁二酸酐，氯甲酰基丁二酸，氯甲酰基戊二酸酐，氯甲酰基戊二酸，氯乙酰基丁二酸酐，氯乙酰基丁二酸，偏苯三酸酰氯，和氯乙酰基戊二酸。在一种实施方式中，所述增容剂包括偏苯三酸酐酰氯。
可将前述增容剂直接添加到熔融共混物中，或者可将其与聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物和聚酰胺中的任一种或者二者，以及与在制备该组合物中所用的任何其它树脂材料预反应。借助于许多前述增容剂，尤其是所述多官能化合物，发现当将至少一部分所述增容剂与聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物中的全部或者一部分在熔体中或者在合适的溶剂中的溶液中进行预反应时，获得相容性的甚至更大的改进。认为这种预反应可能导致增容剂与所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应并因此使其官能化。例如，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物可与马来酸酐预反应形成酐-官能化的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，其具有改善的与聚酰胺的相容性(与非-官能化的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物相比)。
当将所述增容剂用于制备所述组合物时，使用的量将取决于所选的具体增容剂，和它所添加到的具体的聚合物系统。在一些实施方式中，所述增容剂的量为约0.1至约1wt%，具体地约0.2至约0.8wt%，更具体地约0.3至约0.6wt%，基于组合物的总重量。
组合物任选地还可包括聚(亚芳基醚)。本申请所用的术语“聚(亚芳基醚)”与术语“聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物”不同。术语“聚(亚芳基醚)”是指含有多个亚芳基醚单元并且不含有硅氧烷单元的聚合物。聚(亚芳基醚)可为单种一元酚的氧化聚合形成的均聚物；通过一元酚(包括以上用于生产聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的氧化共聚反应方法的上下文中所描述的那些)和第二酚(其可为不同的一元酚或二元酚或多元酚)的氧化共聚反应形成的无规共聚物；或通过至少两种一元酚的顺序氧化聚合形成的嵌段共聚物。可将该聚(亚芳基醚)提供为如上所述的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物的一部分。或者(或此外)，可单独加入聚(亚芳基醚)。
合适的聚(亚芳基醚)包括特征在于具有重均分子量和峰分子量的那些，其中重均分子量与峰分子量的比为约1.3:1至约4:1。这些聚(亚芳基醚)和制备它们的方法描述于2009年7月13日提交的共同未决的美国临时专利申请61/224,936中。合适的聚(亚芳基醚)还包括聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)，其中通过将合成原样的(as-synthesized)聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)溶解在甲苯中、从甲醇中沉淀、再浆化、和分离而制备的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)的纯化样品在250至1,000,000原子质量单位的分子量范围内具有单峰分子量分布，并且含有小于或等于2.2wt%的分子量大于整个纯化的样品的数均分子量的15倍的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。当将纯化的样品分离成六个分子量逐渐减少的相等的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)重量部分时，它包括第一，最高分子量的部分，其含有至少10mol%的含有封端的吗啉取代的苯氧基的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。这些聚(亚芳基醚)和它们的制备描述于2008年7月1日提交的共同未决美国临时专利申请12/495,980中。
当存在时，所述聚(亚芳基醚)在组合物中的含量可为约1至约35wt%，具体地约5至约30wt%，更具体地约10至约25wt%，基于组合物的总重量。所述聚(亚芳基醚)被认为是增容的共混物的一部分。
该组合物包括二烷基次膦酸金属盐。在一些实施方式中，该二烷基次膦酸金属盐具有下式
其中R9和R10独立地为C1-C6烷基、苯基、或者芳基；M是钙、镁、铝、或锌；和d是2或3。在一些实施方式中，R9和R10是乙基，M是铝，和d是3；也即，该二烷基次膦酸金属盐是三(二乙基次膦酸)铝。
该组合物包含的二烷基次膦酸金属盐的量为约1至约12wt%，基于组合物的总重量。在该范围内，该二烷基次膦酸金属盐可为约2至约10wt%，具体地约4至约8wt%。
除了所述增容的共混物和二烷基次膦酸金属盐之外，该组合物还可任选地含有玻璃纤维。合适的玻璃纤维包括直径为约7至约20微米，具体地约10至约15微米的那些。该玻璃纤维可含有涂层(也称为上浆剂(sizing))来改善它们与聚酰胺的相容性。当存在时，玻璃纤维的用量可为约2至约40wt%，基于组合物的总重量。在一些实施方式中，玻璃纤维的量为约5至约15wt%。在另一实施方式中，玻璃纤维的量为约25至约40wt%。
在非常具体的实施方式中，组合物具有以下特征。它包括约75至约90wt%的所述聚酰胺和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的增容的共混物，和约2至约10wt%的所述二烷基次膦酸金属盐。它还包括约5至约15wt%玻璃纤维。所述增容的共混物是增容40至60重量份的所述聚酰胺和40至60重量份的所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的产物，基于所述聚酰胺和所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的总重量。所述聚酰胺包括聚酰胺-6,6。所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物包括以下方法的产物，所述方法包括使单体的混合物氧化共聚，所述单体的混合物含有约90至约99重量份的一元酚和约1至约10重量份的羟基芳基-封端的聚硅氧烷，基于一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的总重量。和所述二烷基次膦酸金属盐包括铝三(二乙基次膦酸)铝。
该组合物可显示出良好的阻燃性。例如，在一些实施方式中，该组合物在2毫米或1.6毫米或1毫米的厚度显示出V-1或V-0的阻燃性等级，根据Underwriter's Laboratory Bulletin 94，“Tests for Flammability of PlasticMaterials，UL 94”，Vertical Burning Flame Test测得。这个实验描述于下面的工作实施例中。
该组合物也可显示出良好的延性。延性的一种客观的量度是缺口伊佐德冲击强度。在一些实施方式中，该组合物显示出缺口伊佐德冲击强度为至少5千焦每平方米，具体地5至约8千焦每平方米，在23°C根据ISO 180/A1测得。延性的另一种客观的量度是断裂拉伸伸长率。在一些实施方式中，该组合物显示出断裂拉伸伸长率为至少1.5%，具体地1.5至约5％，更具体地1.5至约4%，在23°C根据ASTM D638-08测得。
一种实施方式是形成组合物的方法，所述方法包括:将约22至约85wt%的聚酰胺，约6至约57wt%的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，和约1至12wt%的二烷基次膦酸金属盐熔融共混形成组合物，其中所有的重量百分比都基于组合物的总重量。在约22至约85wt%的范围内，聚酰胺的量可为约29至约75wt%，具体地约35至约65wt%，更具体地约35至约55wt%，仍然更具体地约35至约45wt%。在约6至约57wt%的范围内，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的量可为约15至约52wt%，具体地约25至约47wt%，更具体地约35至约47wt%。在约1至12wt%的范围内，二烷基次膦酸金属盐的量可为约2至约10wt%，具体地约4至约8wt%。在组合物的上下文中如上所述的所有组成变化也适用于形成所述组合物的方法。
熔融共混通常在以下温度进行：约270至约320°C，具体地约280至约310°C，更具体地约290至约300°C。用于熔融共混的装置在本领域中是已知的，包括例如Brabender混合机和挤出机，包括单螺杆和双螺杆挤出机。
在非常具体的实施方式中，该方法具有以下特征。该聚酰胺包括聚酰胺-6,6，和聚酰胺的量为约35至约45wt%。聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物是以下方法的产物，所述方法包括使单体混合物氧化共聚合，所述单体混合物包括约90至约99重量份的一元酚和约1至约10重量份的羟基芳基-封端的聚硅氧烷，基于一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的总重量。聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的量为约35至约47wt%。二烷基次膦酸金属盐包括三(二乙基次膦酸)铝。二烷基次膦酸金属盐的用量为约2至约10wt%。组合物还包括将约5至约15wt%玻璃纤维与所述聚酰胺，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，和二烷基次膦酸金属盐共混。
其它实施方式包括通过任何上述方法制备的组合物。
仍然其它实施方式包括含有所述组合物的制品。可从该组合物制备的有用的制品包括电和汽车连接器，电气设备例如开关，和电气防护外壳例如接线盒，灯罩(lighting enclosures)，和插座。注塑是目前由所述组合物形成制品的优选方法。
本发明包括至少以下实施方式。
实施方式1:一种组合物，其包括:约55至约95wt%的聚酰胺和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的增容的共混物；和约1至约12wt%的二烷基次膦酸金属盐；其中所有的重量百分比都基于组合物的总重量。
实施方式2:实施方式1的组合物，其中所述增容的共混物包括增容约40至约90重量份的所述聚酰胺和约10至约60重量份的所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的产物，基于所述聚酰胺和所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的总重量。
实施方式3:实施方式1或2的组合物，其中所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物是以下方法的产物，所述方法包括使含有一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的单体混合物氧化共聚。
实施方式4:实施方式3的组合物，其中所述单体混合物含有约90至约99重量份的所述一元酚和约1至约10重量份的所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷，基于一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的总重量。
实施方式5:实施方式3或4的组合物，其中所述羟基芳基-二封端的聚硅氧烷含有多个具有以下结构的重复单元
Figure BDA00001803222600201
其中R7每次出现时独立地为氢，C1-C12烃基或C1-C12卤代烃基；和两个具有以下结构的末端单元
Figure BDA00001803222600202
其中Y是氢、C1-C12烃基、C1-C12烃氧基、或卤素，和其中R8每次出现时独立地为氢、C1-C12烃基或C1-C12卤代烃基。
实施方式6:实施方式3-5中任一项的组合物，其中所述一元酚包括2,6-二甲基酚，和所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷具有以下结构
Figure BDA00001803222600211
其中n平均为约5至约100。
实施方式7:实施方式1-6中任一项的组合物，其中所述增容的共混物还包括聚(亚芳基醚)。
实施方式8:实施方式1-7中任一项的组合物，其中所述二烷基次膦酸金属盐具有下式
Figure BDA00001803222600212
其中R9和R10独立地为C1-C6烷基、苯基、或芳基；M是钙、镁、铝、或锌；和d为2或3。
实施方式9:实施方式8的组合物，其中R9和R10是乙基，M是铝，和d是3。
实施方式10:实施方式1-9中任一项的组合物，还包括约2至约40wt%的玻璃纤维。
实施方式11:实施方式1-10中任一项的组合物，还包括约5至约15wt%的玻璃纤维。
实施方式12:实施方式1-10中任一项的组合物，还包括约25至约40wt%的玻璃纤维。
实施方式13:实施方式1-12中任一项的组合物，其中所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物给该组合物提供约1至约5wt%的聚硅氧烷。
实施方式14:实施方式1-11和13中任一项的组合物，其含有约75至约90wt%的所述聚酰胺和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的增容的共混物，和约2至约10wt%的所述二烷基次膦酸金属盐；和还包括约5至约15wt%的玻璃纤维；其中所述增容的共混物是增容40至60重量份的所述聚酰胺和40至60重量份的所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的产物，基于所述聚酰胺和所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的总重量；其中所述聚酰胺包括聚酰胺-6,6；其中所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物包括以下方法的产物，所述方法包括使含有约90至约99重量份的一元酚和约1至约10重量份的羟基芳基-封端的聚硅氧烷的单体混合物氧化共聚，基于一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的总重量；和其中所述二烷基次膦酸金属盐包括三(二乙基次膦酸)铝。
实施方式15:形成组合物的方法，所述方法包括:将约22至约85wt%的聚酰胺，约6至约57wt%的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，和约1至12wt%的二烷基次膦酸金属盐熔融共混形成组合物；其中所有的重量百分比都基于组合物的总重量。
实施方式16:实施方式15的方法，其中所述聚酰胺包括聚酰胺-6,6；其中聚酰胺的量为约35至约45wt%；其中聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物是以下方法的产物，所述方法包括使含有约90至约99重量份的一元酚和约1至约10重量份的羟基芳基-封端的聚硅氧烷氧化共聚，基于一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的总重量；其中聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的量为约35至约47wt%；其中二烷基次膦酸金属盐包括三(二乙基次膦酸)铝；其中二烷基次膦酸金属盐的量为约2至约10wt%；还包括将约5至约15wt%的玻璃纤维与所述聚酰胺、所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物、和所述二烷基次膦酸金属盐共混。
实施方式17:通过实施方式15或16中任一项的方法制备的组合物。
实施方式18:含有实施方式1-14和17中任一项的组合物的制品。
通过以下非限制性实施例进一步说明本发明。
制备实施例1
该实施例说明通过95wt%的一元酚在5wt%的羟基芳基-二封端的聚硅氧烷存在下氧化聚合制备聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物。
该方法总结于表1中，其中“甲苯源”是指该甲苯溶剂是新鲜的(表1中的“新鲜”)或是从聚(亚芳基醚)均聚物合成中回收的(表1中的“回收”)；“DMBA含量(%)”是二甲基-正丁基胺的浓度，表示为相对于甲苯重量的重量百分比；“固体(%)”是总的2,6-二甲基酚和丁子香酚-封端的聚硅氧烷的重量，表示为相对于2,6-二甲基酚，丁子香酚-封端的聚硅氧烷，和甲苯的重量之和的重量百分比；“聚硅氧烷链长度”是二甲基硅氧烷(-Si(CH3)2O-)单元在该丁子香酚-封端的聚硅氧烷中的平均数目；“聚硅氧烷含量(%)”是丁子香酚-封端的聚硅氧烷在反应混合物中的重量百分比，基于丁子香酚-封端的聚硅氧烷和2,6-二甲基酚的总重量；“起始2,6-二甲基酚(%)”是在聚合反应开始(将氧引入到反应容器中)时存在于反应容器中的2,6-二甲基酚的重量百分比，相对于2,6-二甲基酚的总重量；“O:2,6-二甲基酚摩尔比”是在添加2,6-二甲基酚的过程中保持的原子氧(以分子氧提供)与2,6-二甲基酚的摩尔比；“温度，起始装料(°C)”是当将单体的起始装料添加到反应容器中时，以摄氏度计的反应混合物的温度，并且此时氧首次引入到反应混合物中；“温度，添加(°C)”是在进一步添加2,6-二甲基酚过程中的反应温度；“温度，建立(°C)”是在反应的建立阶段(build phase)过程中以摄氏度计的温度；“温度变化时间(Ramptime)(min)”是以分钟计的时间，在该时间里温度从添加温度变化至建立温度；“温度变化斜率(°C/min)”是温度从添加温度变化至建立温度的期间的温度变化速率，表示为摄氏度每分钟；“反应时间(min)”是从引入氧的时刻至切断氧的时刻经过的总反应时间，以分钟计。对于所有的变化，控制的单体添加时间为从反应开始(即，氧流动的起始)40至80分钟。建立时间从控制的单体添加结束至反应结束(即，至氧流动结束)测量；建立时间为约80至160分钟。
使用以下的总合成过程。反应器和2,6-二甲基酚添加罐使用热的甲苯冲洗，然后将该热甲苯丢弃。将反应用氮气吹洗从而获得小于1%的氧浓度。反应器中装入起始甲苯(新鲜的或回收的)，并将该甲苯以500转每分钟(rpm)搅拌。将起始甲苯的温度调节至表1中指定的“起始装料”温度，并且在从添加罐将起始装料2,6-二甲基酚添加至反应容器的过程中保持该温度。在完成起始装料2,6-二甲基酚的添加之后，向反应容器中装入丁子香酚-封端的聚二甲基硅氧烷，二正丁基胺，二甲基-正丁基胺，二胺，和铜催化剂。启动氧流和进一步的单体添加，和调节氧流从而将顶部空间浓度(headspaceconcentration)保持在小于17%。在进一步添加单体的过程中，调节冷却水供应温度以保持表1中以“温度，添加(°C)”指定的温度。在完成单体添加之后，单体添加管线用甲苯冲洗，并将反应温度升高至表1中以“温度，建立(°C)”指定的温度。这个温度调节在表1中以“温度变化时间(min)”指定的时间期间，和以“温度变化斜率(°C/min)”指定的速率进行。继续反应直到达到预定的时间点。预定的终点是达到目标特性粘度和最大硅氧烷结合的时间，通常为2,6-二甲基苯基添加结束之后80至160分钟。一旦达到该时间点，就停止氧流。然后将反应混合物加热至60°C，并泵送至含有螯合剂水溶液的螯合罐(chelation tank)。将得到的混合物在60°C搅拌并保持1小时。轻(有机)和重(水)相通过倾析而分离，并丢弃重相。取样少部分的轻相，用异丙醇使其沉淀用于分析，将轻相的剩余物泵送至沉淀罐(precipitation tank)，并将其与甲醇反溶剂(异丙醇反溶剂可取代它)以3份反溶剂比1份轻相的重量比合并。将沉淀过滤从而形成湿饼，将其用相同的反溶剂再浆化三次，并在氮气下干燥直到获得小于1wt%的甲苯浓度。
表1中总结了得到的产物的性质。“总挥发物(%)”，其为分离的产物中挥发物的重量百分比，通过测量伴随着在110°C在真空下干燥1小时的百分比重量损失而测定；“残余Cu(ppm)”，其是以重量ppm计的元素铜表示的残余催化剂浓度，通过原子吸收光谱测定；对于作为反应时间的函数的性质，将样品从反应器中取出并通过如下方法使其沉淀(没有前面的催化剂金属螯合)：添加1体积的反应混合物到3体积的室温异丙醇中产生沉淀，将该沉淀过滤、用异丙醇洗涤，并干燥，然后进行1H NMR (从而确定wt%硅氧烷和硅氧烷结合效率)和特性粘度分析。
通过如下的凝胶渗透色谱确定数均分子量和重均分子量。该凝胶渗透色谱使用8个聚苯乙烯标样校准，8个聚苯乙烯标样中每个都具有窄的分子量分布，并且总体分子量跨度范围是3,000至1,000,000g/mol。使用的柱是1e3和1e5埃PLgel柱，具有5微升100埃PLgel保护柱。色谱在25°C进行。洗脱液为具有100重量ppm的二正丁基胺的氯仿。洗脱液流为1.2毫升每分钟。探测器波长为254纳米。用三次多项式函数(third degree polynomialfunction)拟合校准的点。通过将0.27g分离的嵌段共聚物固体溶解到45毫升甲苯中而制备实验样品。将50微升得到的溶液的样品注入到色谱中。数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)的值从测量的信号使用聚苯乙烯校准线计算。接着使用以下方程将该值从聚苯乙烯分子量转化成聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)分子量，M(PPE)=0.3122×M(PS)1.073，其中M(PPE)是聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)分子量，和M(PS)是聚苯乙烯分子量。
在表1中，“Mol.Wt.<10K(%)”是分子量小于10,000原子质量单位的分离的反应产物的重量百分比，通过凝胶渗透色谱确定；“Mol.Wt.>100K(%)”是分子量小于10,000原子质量单位的分离的反应产物的重量百分比，通过凝胶渗透色谱确定；“IV，end of rxn.(dL/g)”是通过从异丙醇沉淀分离的干粉的特性粘度，以分升每克表示，并且通过Ubbelohde粘度计在25°C氯仿中测得；“IV，end of cheln.(dL/g)”是存在于后螯合有机相中的产物(其已经通过从异丙醇沉淀而分离然后干燥)的特性粘度，以分升每克表示，并且通过Ubbelohde粘度计在25°C氯仿中测得；“Mw，end of rxn.(AMU)”是在聚合反应结束时存在于反应混合物中的产物(其已经通过从异丙醇沉淀而分离然后干燥)的重均分子量，以原子质量单位表示并且通过凝胶渗透色谱测得；“Mn，end of rxn.(AMU)”是在聚合反应结束时存在于反应混合物中的产物(其已经通过从异丙醇沉淀而分离然后干燥)的数均分子量，以原子质量单位表示并且通过凝胶渗透色谱测得；“Mw/Mn，end of rxn.”是在聚合反应结束时存在于反应混合物中的产物(其已经通过从异丙醇沉淀而分离然后干燥)的重均分子量与数均分子量的比；“Mw，end of cheln.(AMU)”是存在于螯合后有机相中的产物(其已经通过从异丙醇沉淀而分离然后干燥)的重均分子量，以原子质量单位表示并且通过凝胶渗透色谱测得；“Mn，end of cheln.(AMU)”是存在于螯合后有机相中的产物(其已经通过从异丙醇沉淀而分离然后干燥)的数均分子量，以原子质量单位表示并且通过凝胶渗透色谱测得；“Mw/Mn，end ofcheln.”是存在于螯合后有机相中的产物(其已经通过从异丙醇沉淀而分离然后干燥)的重均分子量与数均分子量的比。
在表1中，“重量%硅氧烷(%)”是二甲基硅氧烷单元在分离的产物中的重量百分比，基于分离的产物中2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚单元和二甲基硅氧烷单元的总重量，通过1H NMR使用标记“式(I)”的结构中的标记a和b的质子测得，并且如下计算为
Figure BDA00001803222600261
其中
Figure BDA00001803222600262
和
Figure BDA00001803222600263
其中在X的方程式中的“Mn硅氧烷流体”是羟基芳基-封端的聚硅氧烷中二甲基硅氧烷单元的数均分子量，和Y的方程式中的“2,6二甲苯酚的MW”是2,6-二甲基酚的分子量。称此度量“重量%硅氧烷”为过度简化的(oversimplification)，因为它忽略了除2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚单元和二甲基硅氧烷单元之外的分离的产物组成。然而，这是一种有用的量度。
在表1中，“硅氧烷结合效率(%)”是分离的产物中二甲基硅氧烷单元的重量百分比与反应混合物中所用的总单体组成中二甲基硅氧烷单元的重量百分比相比的比例(从异丙醇沉淀除去未反应的(未结合的)硅氧烷大单体(macromer))，通过1H NMR使用标记“式(I)”的结构中的标记a和b的质子测得，并且如下计算为
Figure BDA00001803222600264
其中用于产物中的重量％硅氧烷的方程式如上所给出，并且
Figure BDA00001803222600265
其中“添加的硅氧烷单体的重量”是反应混合物中使用的羟基芳基-封端的聚硅氧烷的重量，和“添加的2,6单体的重量”是反应混合物中所用的2,6-二甲基酚的总重量。称这个量度“硅氧烷结合效率”为过度简化的(oversimplification)，因为它忽略了少量单体和低聚物可能在分离工艺中损失的可能性。例如，理论上可能的是，如果所有的羟基芳基-封端的聚硅氧烷都结合到嵌段共聚物中，并且一些亚芳基醚低聚物在分离过程中损失，那么硅氧烷结合效率超过100%。然而，硅氧烷结合效率是一种有用的量度。
在表1中，“Tail(%)”是指在端基结构中的2,6-二甲基酚相对于总的2,6-二甲基酚残余物的百分比，并且通过1H NMR使用在以下标记“式(III)”的结构中标记e的“tail”质子，和在以下标记“式(I)”的结构中标记a的质子确定，并且计算为
% Tail = Z Z + Y &times; 100
其中用于Y的方程式如上所述，和
Figure BDA00001803222600272
在表2中，“联苯(%)”是3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯酚残余物的重量百分比，也即，具有以下结构的残余物
，并且通过1H NMR使用在以下标记“式(II)”的结构中标记d的“联苯”质子，和在以下标记“式(I)”的结构中标记a的质子确定，并且计算为
Figure BDA00001803222600274
其中用于Y的方程式如上所述，和
Figure BDA00001803222600275
其中“MW联苯”是如上所述的3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯酚残余物的分子量。
“OH(ppm)”是所有羟基基团的重量ppm，基于分离的样品的总重量，通过31P NMR在分离的样品的羟基进行磷衍生化(phosphorus derivatization)之后测定，如以下文献中所述：K.P.Chan et al.，“Facile Quantitative Analysis ofHydroxyl End Groups of Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)s by 31P NMRSpectroscopy”，Macromolecules，volume 27，pages 6371-6375(1994)。
Figure BDA00001803222600281
式(III)：
Figure BDA00001803222600291
表1
Figure BDA00001803222600292
Figure BDA00001803222600301
为了将制备实施例1的组合物表征为分子量级分的函数，使用Gilson级分收集器从6次凝胶渗透色谱注射(总共注射的物质为36mg)中收集级分。将在12至25分钟运行时间洗脱的流出物分在60个试管中，然后再合并这些管从而得到6个级分，每个级分含有总的物质的约16.67%，从色谱的面积百分数测定。5个级分中的少部分(200微升)用凝胶渗透色谱分析以确定分级(fractionation)是否成功。剩余的部分用于1H NMR分析。在50°C在氮气流下将用于NMR分析的部分蒸发至干。添加1毫升氘化氯仿(使用四甲基硅烷作为内标)，并用1H NMR分析样品。在表4中示出的结果表明，首先，所有的级分都含有显著的二甲基硅氧烷含量。在最高分子量级分中没有检测到“%tail”的事实表明这个级分基本上不含聚(亚芳基醚)均聚物；即，它是基本上纯的嵌段共聚物。类似地，在最低分子量级分中测量到最大“%tail”的事实意味着该聚(亚芳基醚)偏向于较低的分子量级分。
表2
Figure BDA00001803222600302
Figure BDA00001803222600311
制备实施例2
该实施例说明通过80wt%一元酚在20wt%羟基芳基-二封端的聚硅氧烷存在下的氧化聚合制备聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物。遵循制备实施例1的一般的步骤，所不同的是单体混合物在20wt%的羟基芳基-二封端的聚硅氧烷存在下含有80wt%一元酚。反应条件和产物性质总结于表3中。
表3
Figure BDA00001803222600312
Figure BDA00001803222600321
制备实施例3-4
这个实施例说明通过以下步骤制备聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷多嵌段共聚物：使羟基-二封端的聚(亚芳基醚)、羟基芳基-二封端的聚硅氧烷、和芳族二酰氯反应，接着用苯甲酰氯对末端羟基进行封端。这是目前优选的用于合成具有高聚硅氧烷含量的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的方法。两个实施例都使用0.99:1的酰氯与羟基的摩尔比，25°C反应温度，3:1的苯甲酰氯封端剂与在多嵌段共聚物上的残余羟基的摩尔比，20分钟苯甲酰氯添加时间，和完全添加苯甲酰氯之后2小时苯甲酰氯反应时间。
详细的聚合和分离过程如下。制备纯化的酰氯在二氯甲烷中的20%重量/体积溶液，并将其转移到加料漏斗中。在无水条件下，制备羟基-二封端的聚(亚芳基醚)在二氯甲烷中的20%重量/体积溶液，并将其转移至保持在室温的两颈反应烧瓶中。在反应烧瓶中充分的搅拌下，逐步将羟基芳基-二封端的聚硅氧烷在二氯甲烷中的20%重量/体积溶液倒入该反应烧瓶中。一旦获得均匀溶液，就将三乙胺在二氯甲烷中的20%重量/体积溶液添加到该均匀的反应物质中，同时继续搅拌该反应烧瓶的内容物。开始逐滴添加对苯二甲酰氯溶液并保持添加速率使得在60分钟之内将整个溶液添加到反应烧瓶中。在完全添加该对苯二甲酰氯溶液之后，使该反应继续进行三小时。在4小时总反应时间之后，终止反应混合物的搅拌，并缓慢将反应混合物在剧烈的搅拌下倒入6体积的甲醇中，导致该嵌段共聚物产物沉淀。继续搅拌至少一个小时从而有助于除去夹带的二氯甲烷和使三乙基氯化铵盐副产物溶解于甲醇中。缓慢倾倒掉甲醇，分离该产物共聚物(例如，通过过滤)，和在80°C真空干燥该产物共聚物。
试剂的量和得到的多嵌段共聚物的性质总结于表4中。对于表4中的试剂，“PPE-2OH，0.09”是2,6-二甲苯酚和2,2-二(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷的共聚物(CAS登录号1012321-47-9)，其每分子平均具有约1.9个封端的羟基，和在25°C在氯仿中的特性粘度为0.09分升每克，以MX90-100-0得自SABIC Innovative Plastics；“Eugenol-D10”是丁子香酚-二封端的聚二甲基硅氧烷(CAS登录号156065-00-8)，其每分子平均具有约10个聚二甲基硅氧烷单元，以Y-17126得自Momentive Performance Materials。“PPE-2OH，0.09(Wt%)”是“PPE-2OH，0.09”试剂的重量百分比，基于“PPE-2OH，0.09”试剂和“Eugenol-D10”试剂的总重量。“Eugenol-D10(Wt%)”是“Eugenol-D10”试剂的重量百分比，基于“PPE-2OH，0.09”试剂和“Eugenol-D10”试剂的总重量。
对于表4中的性质，“PPE结合(Wt%)”是产物多嵌段共聚物中聚(亚芳基醚)嵌段的重量百分比，基于聚(亚芳基醚)嵌段和聚硅氧烷嵌段的总重量，通过质子核磁共振谱(1H NMR)测定；“硅氧烷结合(Wt%)”是产物多嵌段共聚物中聚硅氧烷嵌段的重量百分比，基于聚(亚芳基醚)嵌段和聚硅氧烷嵌段的总重量，通过1H NMR测定；“Mn(amu)”是产物多嵌段共聚物的数均分子量，通过凝胶渗透色谱使用聚苯乙烯标样测定；“Mw(amu)”是产物多嵌段共聚物的重均分子量，通过凝胶渗透色谱使用聚苯乙烯标样测定；“Mw/Mn”是多分散性，或者重均分子量与数均分子量的比；“残余的-OH端基(ppm)”是游离的(末端)羟基的含量，通过31P NMR在分离的样品的羟基进行磷衍生化(phosphorus derivatization)之后测定，如以下文献中所述K.P.Chan et al.，“Facile Quantitative Analysis of Hydroxyl End Groups of Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)s by 31P NMR Spectroscopy”，Macromolecules，volume27，pages 6371-6375(1994)；“DSC Tg(°C)”是聚(亚芳基醚)嵌段的玻璃化转变温度，通过差示扫描量热测定；“TGA分解峰(°C)”是通过微分热重分析(dTGA)确定的重量与温度的关系的导数的曲线中的峰值温度；“MVR280°C/2.16kg”是熔体体积流动速率，以毫升每10分钟(mL/10min)为单位表示，根据ASTM D1238-04c，使用280°C的温度和2.16千克的载荷测定；“拉伸模量(拉伸模量)(MPa)”是以兆帕(MPa)为单位表示的拉伸模量，在23°C根据ASTM D638-08测得；“断裂拉伸应力(MPa)”是以兆帕为单位表示的断裂拉伸应力，在23°C根据ASTM D638-08测得；“断裂拉伸伸长率(%)”是以百分比为单位表示的断裂拉伸伸长率，在23°C根据ASTM D638-08测得；“硬度(肖氏D)”是肖氏D硬度计硬度，没有单位，在23°C根据ASTM D2240-05测得；“NII23°C(kJ/m2)”和“NII0°C(kJ/m2)”是分别在23°C和0°C的缺口伊佐德冲击强度值，以焦耳每平方米为单位表示，根据ISO 180/A1测得；“在23°C的MAI总能量(J)”和“在0°C的MAI总能量(J)”是多轴冲击强度，以焦耳(J)为单位表示，分别在23°C和0°C在3.2毫米厚，102毫米直径圆盘上根据ASTM D3763-08测得，使用“(D)”跟在给出的值后面是指延性失效，和跟在给出的值后面的“(B)”是指脆性失效；“在48小时的拉伸变定(TensionSet at 48hours)(%)”根据ASTM D412-06ae2测得；“裤型撕裂强度(TrouserTear Strength)，类型T(kN/m)”根据ASTM D624-00(2007)测得；“介电强度(kV/mm)”根据ASTM D149-09在500伏特/秒的频率测得；介电常数(“Dk”)和耗散因子(“Df”)根据ASTM D150-98(2004)测定；以欧姆-厘米为单位表示的体积电阻率，和以欧姆为单位表示的表面电阻率在23°C根据ASTMD275-07测得。
在表4中，“UL 94等级，2mm”和“UL 94等级，1.6mm”是分别在2毫米和1.6毫米的样品厚度测量的垂直燃烧试验等级，根据Underwriter'sLaboratory Bulletin 94，“Tests for Flammability of Plastic Materials，UL 94”，垂直燃烧火焰试验(Vertical Burning Flame Test)测得。在该方法中，垂直安装尺寸为125×12.59毫米和具有指定厚度的试验试条。将1.9厘米(3/4英寸)火焰施加到该试验试条的末端10秒并移去。测量10个样品的熄灭的时间，并计算标准偏差(第一燃烧时间；表4中的“UL 94FOT T1，2mm(sec)”和“UL 94FOT T1，1.6mm(sec)”)。将该火焰再次施加另外10秒并移去。测量熄灭时间(第二燃烧时间；表4中的“UL 94FOT T2，2mm(sec)”和“UL 94FOT T2，1.6mm(sec)”)。对于V-0等级，第一次或第二次火焰施加没有一个燃烧时间可以超过10秒；对于任何5个样品，总的燃烧时间不可以超过50秒；和不容许有点燃位于样品下方的纱布片的滴落粒子；不容许燃烧至夹子。对于V-1等级，第一次或第二次火焰施加没有一个燃烧时间可以超过30秒；对于任何5个样品，总的燃烧时间不可以超过250秒；和不容许有点燃位于样品下方的纱布片的滴落粒子。对于V-2等级，第一次或第二次火焰施加没有一个燃烧时间可以超过30秒；对于任何5个样品，总的燃烧时间不可以超过250秒；和容许有点燃位于样品下方的纱布片的滴落粒子，但不容许燃烧至夹子。“UL 94Drip，2mm”和“UL 94Drip，1.6mm”是在垂直燃烧试验过程中分别在2毫米和1.6毫米的样品厚度测得的视觉观察到的滴落，其中“ND”值对应于没有观察到滴落，和“D”值对应于观察到至少一个滴落。根据ASTME662-09测量烟密度参数“DS4(min)”和“DSMax(min)”。
表4
  P.Ex.3   P.Ex.4
  PPE-2OH，0.09(Wt%)   40   30
  Eugenol-D10(Wt%)   60   70
  PPE结合(Wt%)   42.5   32.62
  硅氧烷结合(Wt%)   57.5   67.38
  Mn(amu)   37000   39000
  Mw(amu)   72000   82000
  Mw/Mn   1.945   1.9
  残余的–OH端基(ppm)   53.87   61.46
  DSC Tg(°C)   147.83   144.6
  TGA分解峰(°C)   472.6   465.9
  MVR280°C/2.16kg(mL/10min)   6.62   38.8
  拉伸模量(MPa)   313.41   118.02
  断裂拉伸应力(MPa)   12.07   7.87
  断裂拉伸伸长率(%)   66.27   191.08
  硬度(肖氏D)   58   40
  在0°C的NII(kJ/m2)   22.36   36.67
  在-30°C的NII(kJ/m2)   12.788   24.088
  在0°C的MAI总能量(J)   67.29(D)   76.19(D)
  -30°C的MAI总能量(J)   57.88(D)   58.7(D)
  在48小时的拉伸变定(%)   33.34   20.08
  裤型撕裂强度，类型T(kN/m)   34.95   17.8
  VST(°C)   85   55
  介电强度(kV/mm)   27.89   26.65
  Dk(100MHz)   2.784   2.782
  Dk(500MHz)   2.729   2.71
  Dk(1000MHz)   2.596   2.543
  Df(100MHz)   0.0078   0.0074
  Df(500MHz)   0.0057   0.0051
  Df(1000MHz)   0.0048   0.0037
  体积电阻率(Ohm-cm)   1.25E+13   2.12E+12
  表面电阻率(Ohm)   1.57E+15   4.09E+14
  UL 94等级(2mm)   V0   V0
  在2mm的UL 94FOT T1(sec)   1.6(0.68)   3.23(1.07)
  在2mm的UL 94FOT T2(sec)   4.2(1.7)   1.74(1.32)
  在2mm的UL 94滴落   10/10ND   10/10D
  在1.6mm的UL 94等级   V0   V2
  在1.6mm UL 94FOT T1(sec)   1.58(0.26)   3.69(1.55)
  在1.6mm的UL 94FOT T2(sec)   4.19(1.37)   0.71(.97)
  在1.6mm的UL 94滴落   10/10ND   10/10D
  在1mm的UL 94等级   V2   V2
  在1mm的UL 94FOT T1(sec)   3.98(2.86)   2.92(0.98)
  在1mm的UL 94FOT T2(sec)   2.85(3.23)   3.3(3.02)
  在1mm的UL 94滴落   10/10D   10/10D
  在0.8mm的UL 94等级   V2   V2
表4(续)
  P.Ex.3   P.Ex.4
  在0.8mm的UL 94FOT T1(sec)   3.12(1.45)   5.52(2.96)
  在0.8mm的UL 94FOT T2(sec)   0.94(1.24)   2.18(2.04)
  在0.8mm的UL 94滴落   9/10D   10/10D
  烟DS4(min)   89.67   36.67
  烟DSMax(min)   229   106
实施例1-3，对比例1-5
这些实验说明聚(亚芳基醚)类型和二烷基次膦酸金属盐量的效果。
表5总结了工作实施例中所用的组分。
表5
Figure BDA00001803222600361
使用表6中所列的组分和量制备八个聚(亚芳基醚)-聚酰胺组合物，其中所有组分的量都以重量份计。在这些组合物中，该二烷基次膦酸金属盐的量为0至6wt%，并且聚(亚芳基醚)的类型为聚(亚芳基醚)均聚物或者具有5wt%聚硅氧烷含量的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物。该共混物制剂通过干共混以下物质而制备：聚(亚芳基醚)或聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物、柠檬酸、稳定剂和阻燃剂。将该混合物在上游或喉部位置(throat location)进料到挤出机中。将聚酰胺-6,6使用单独的进料器进料，但是也添加到该喉部位置中。使用另一单独的进料器进料玻璃纤维，但是将这些纤维在下游位置添加。使用的挤出机是30-毫米Werner-Pfleiderer双螺杆挤出机。将该挤出机设置为：机筒温度290-300°C和模头温度300°C，螺杆以300转每分钟(rpm)旋转，和生产量为约20千克每小时。组分的量以重量份表示。将组合物在85吨Van Dorn注塑机上注塑。在模塑之前，将粒料在110°C(230°F)干燥4小时。注塑条件如下。将注塑模具设置在90°C(194°F)的温度，注塑机的加热区都设置在300°C (572°F)。
组合物的性质总结于表6中。挠曲模量和挠曲强度，各自以兆帕(MPa)为单位表示，在23°C根据ASTM D790-07e1测得。热变形温度，以摄氏度为单位表示，在1.8的载荷和0.45兆帕下根据ASTM D648-07测得。缺口和无缺口伊佐德冲击强度，各自以千焦每平方米为单位表示，在23°C根据ISO180测得。以兆帕为单位表示的拉伸模量，以兆帕为单位表示的屈服拉伸强度，和以百分比为单位表示的断裂拉伸伸长率在23°C根据ASTM D638-08测得。熔体体积流动速率，以毫升每10分钟为单位表示，在280°C和5千克根据ASTM 1238-04c测得。熔体粘度，以帕-秒(Pa-s)为单位表示，在280°C和1,000秒-1，1,500秒-1，3,000秒-1，和5,000秒-1的剪切速率根据ASTMD3835-08测得。相比于具有聚(亚芳基醚)的共混物，具有聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的共混物显示出改善的延性，这客观上通过较高的缺口伊佐德冲击强度(4次比较4次较高)和较高的断裂拉伸伸长率(4次比较3次较高)证明。相比于具有聚(亚芳基醚)的共混物，具有聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的共混物显示出较低的熔体粘度(16次比较中的15次较低)。
可燃性测试根据Underwriter's Laboratory Bulletin 94，“Tests forFlammability of Plastic Materials，UL 94”，垂直燃烧火焰试验进行。燃烧试条的长度为125毫米，宽度为12.5毫米，和厚度为2.0毫米。垂直安装该燃烧试条，并将1.9厘米(四分之三英寸)火焰施加到该试条的末端10秒并移去。在本试验中，对于50个样品测量样品自熄灭的时间(第一燃烧时间)，并计算标准偏差。燃烧超过10秒的样品数在表6中给出。将该火焰再次施加另外10秒并移去。测量样品自熄灭的时间(第二燃烧时间)，并计算标准偏差。对于最理想的V-0等级，第一次或第二次火焰施加没有一个单独的燃烧时间可以超过10秒；对于任何5个样品，总的燃烧时间不可以超过50秒；和不容许有点燃位于样品下方的纱布片的滴落粒子；不容许燃烧至夹子。对于V-1等级，第一次或第二次火焰施加没有一个单独的燃烧时间可以超过30秒；对于任何5个样品，总的燃烧时间不可以超过250秒；和不容许有点燃位于样品下方的纱布片的滴落粒子。对于V-2等级，第一次或第二次火焰施加没有一个单独的燃烧时间可以超过30秒；对于任何5个样品，总的燃烧时间不可以超过250秒；和容许有点燃位于样品下方的纱布片的滴落粒子，但不容许燃烧至夹子。不满足V-2标准的组合物认为是失败。表6中给出了每个组合物的UL 94垂直燃烧等级。结果表明在给定含量的二烷基次膦酸金属盐，具有聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的样品显示出比具有聚(亚芳基醚)的样品更好的阻燃性。在这些具有聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的样品中，没有二烷基次膦酸金属盐(对比例2)的样品没有通过该垂直燃烧试验，但是仅添加2重量份的二烷基次膦酸金属盐就足以获得最高等级V-0(实施例1)。
总之，与具有聚(亚芳基醚)的共混物相比，具有聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物和二烷基次膦酸金属盐的共混物显示出改善的阻燃性和改善的机械性质。这通过仅调节二烷基次膦酸金属盐浓度本来是不可能的，因为阻燃剂浓度的增加通常伴随着机械性质的降低。
用聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物代替聚(亚芳基醚)也影响得到的共混物的形态。对应于对比例1，对比例2，对比例5，和实施例3的电子显微照片示于图1-4中。在显微镜分析之前，将暴露的样品表面在甲苯中“蚀刻”15秒，从而溶解分散的聚(亚芳基醚)相，然后用薄的金层溅射-涂覆。由此，该分散的聚(亚芳基醚)相在电子显微照片中作为空隙出现。对于对比例1和2，在没有二烷基次膦酸金属盐的情况下，图1/对比例1具有聚(亚芳基醚)的共混物显示出分散的粒子，与图2/对比例2具有聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的共混物(0.55平方微米)相比，具有较小的平均投影面积(0.33平方微米)。出乎意料的是，对于含有二烷基次膦酸金属盐的对比例5和实施例3来说，该趋势被颠倒了。对于那些样品，图3/对比例5具有聚(亚芳基醚)的共混物显示出，分散的粒子，其具有比图4/实施例3具有聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的共混物(1.07平方微米)大的平均投影面积(1.65平方微米)。
表6
Figure BDA00001803222600391
Figure BDA00001803222600401
表6(续)
Figure BDA00001803222600402
Figure BDA00001803222600411
制备实施例5和6，对比例6和7
这些对比例说明通过预混配聚(亚芳基醚)，氨基-官能化的聚硅氧烷，和柠檬酸将聚硅氧烷含量结合到聚(亚芳基醚)-聚酰胺组合物中。虽然不期望受任何具体的操作理论限制，本发明的发明人推测聚(亚芳基醚)，氨基-官能化的聚硅氧烷，和柠檬酸的预混配使得在聚(亚芳基醚)上形成聚硅氧烷接枝(即，它形成聚(亚芳基醚)-接枝-聚硅氧烷共聚物)。
将组合物总结于表7中。制备实施例5和6通过1H NMR分析确定实际结合的或者反应到该官能化的聚(亚芳基醚)中的有机硅流体的重量百分比。为此，将该混配原样的样品在氘代氯仿中进行1H NMR分析，从而得到表7中的“结合的硅氧烷(wt%)”的值。单独地，将该混配原样的样品溶于氯仿中，用21vol%丙酮和79vol%甲醇的混合物使其沉淀，并溶于氘代氯仿中用于1H NMR分析，得到表7中的“键接的硅氧烷(wt%)”的值。比较表7中7wt%标称硅氧烷含量与“结合的硅氧烷(wt%)”值表明，在混配过程中损失了显著量的硅氧烷流体(可能通过挤出机的真空通风口)。比较“结合的硅氧烷(wt%)”值和“键接的硅氧烷(wt%)”表明，少于一半的结合的硅氧烷化学键接至聚(亚芳基醚)。
表7也总结了对比例6和7，以及，制备实施例4和5各自的机械性质。可将对比例6和7的性质与表6中实施例3的那些对比。当与对比例6和7比较时，实施例3显示出更好的缺口伊佐德冲击强度和更好的断裂拉伸伸长率。这表明优选将该硅氧烷结合到聚(亚芳基醚)的主链中，而不是作为接枝。
表7也总结了对比例6和7的阻燃性。这些性质比实施例3的那些显著差，实施例3获得了V-0等级并且在50个燃烧试条中具有0个燃烧试条燃烧超过10秒。
显示对比例6和7的形态的显微照片分别作为图5和6呈现。图5/对比例6图显示出粒子平均投影面积为2.45平方微米，和图6/对比例7图显示出粒子平均投影面积为5.36平方微米。对比例6相对于对比例7较大的柠檬酸浓度与较小的粒度(即，较好的聚酰胺和聚(亚芳基醚)的增容)相关。对比例6和7粒度值显著大于图4/实施例3(1.07平方微米)。
表7
Figure BDA00001803222600421
实施例4-9
这些实施例还说明含有聚酰胺，聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，和二烷基次膦酸金属盐的组合物。这些组合物含有约30wt%的玻璃纤维。组成和性质总结于表8中。
表8
Figure BDA00001803222600422
Figure BDA00001803222600431
表8(续)
以上工作实施例总地证明，当聚(亚芳基醚)含有聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物时，聚(亚芳基醚)和聚酰胺的玻璃填充的共混物显示出显著改善的延性和阻燃性。由聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷接枝共聚物制备的相应的共混物显示出较差的性质。
本说明书使用实例来公开了本发明，包括最好的实施方式，并且使得本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的文字语言无异的结构元素，或者如果他们包含具有与权利要求的文字语言基本上无差别的等价结构元素，那么意图将这些其它实例包含在权利要求的范围内。
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Claims (22)

1.一种组合物，其包括：
约55至约95wt%的聚酰胺和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的增容的共混物；和
约1至约12wt％的二烷基次膦酸金属盐；
其中所有的重量百分比都基于组合物的总重量。
2.权利要求1的组合物，其中所述增容的共混物包括增容约40至约90重量份的所述聚酰胺和约10至约60重量份的所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的产物，基于聚酰胺和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的总重量。
3.权利要求1或2的组合物，其中所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物是以下方法的产物，所述方法包括使含有一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的单体混合物氧化共聚。
4.权利要求3的组合物，其中所述单体混合物包含约90至约99重量份的所述一元酚和约1至约10重量份的所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷，基于一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的总重量。
5.权利要求3的组合物，其中所述羟基芳基-二封端的聚硅氧烷包括多个具有以下结构的重复单元
Figure FDA00001803222500011
其中R7每次出现时独立地为氢，C1-C12烃基或者C1-C12卤代烃基；和两个具有以下结构的末端单元
其中Y是氢，C1-C12烃基，C1-C12烃氧基，或者卤素，并且其中R8每次出现时独立地为氢、C1-C12烃基或C1-C12卤代烃基。
6.权利要求3的组合物，其中所述一元酚包括2,6-二甲基酚，和所述羟基芳基-封端的聚硅氧烷具有以下结构
Figure FDA00001803222500021
其中n平均为约5至约100。
7.权利要求1或2的组合物，其中所述增容的共混物还包括聚(亚芳基醚)。
8.权利要求1或2的组合物，其中所述二烷基次膦酸金属盐具有下式
Figure FDA00001803222500022
其中R9和R10独立地为C1-C6烷基，苯基，或芳基；M是钙，镁，铝，或锌；和d为2或3。
9.权利要求8的组合物，其中R9和R10为乙基，M为铝，和d为3。
10.权利要求1或2的组合物，还包括约2至约40wt%玻璃纤维。
11.权利要求1或2的组合物，还包括约5至约15wt%玻璃纤维。
12.权利要求1或2的组合物，还包括约25至约40wt%玻璃纤维。
13.权利要求1或2的组合物，其中所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物给组合物提供约1至约5wt%的聚硅氧烷。
14.权利要求1的组合物，
包括
约75至约90wt%的聚酰胺和聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的增容的共混物，和
约2至约10wt%的所述二烷基次膦酸金属盐；和
还包括约5至约15wt%玻璃纤维；
其中所述增容的共混物是增容40至60重量份的所述聚酰胺和40至60重量份的所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的产物，基于所述聚酰胺和所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的总重量；
其中所述聚酰胺包括聚酰胺-6,6；
其中所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物包括以下方法的产物，所述方法包括使含有约90至约99重量份的一元酚和约1至约10重量份的羟基芳基-封端的聚硅氧烷的单体混合物氧化共聚，基于一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的总重量；和
其中所述二烷基次膦酸金属盐包括三(二乙基次膦酸)铝。
15.形成组合物的方法，所述方法包括：
熔融共混以下物质从而形成组合物：
约22至约85wt%的聚酰胺,
约6至约57wt%的聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，和
约1至12wt%的二烷基次膦酸金属盐；
其中所有的重量百分比都基于组合物的总重量。
16.权利要求15的方法，
其中所述聚酰胺包括聚酰胺-6,6；
其中所述聚酰胺的量为约35至约45wt%；
其中所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物是以下方法的产物，所述方法包括使含有约90至约99重量份的一元酚和约1至约10重量份的羟基芳基-封端的聚硅氧烷的单体混合物氧化共聚，基于一元酚和羟基芳基-封端的聚硅氧烷的总重量；
其中所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的量为约35至约47wt%；
其中所述二烷基次膦酸金属盐包括铝三(二乙基次膦酸)铝；
其中所述二烷基次膦酸金属盐的量为约2至约10wt%；
还包括将约5至约15wt%玻璃纤维与所述聚酰胺，所述聚(亚芳基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物，和所述二烷基次膦酸金属盐共混。
17.权利要求15的方法制备的组合物。
18.权利要求16的方法制备的组合物。
19.包含权利要求1的组合物的制品。
20.包含权利要求14的组合物的制品。
21.包含权利要求17的组合物的制品。
22.包含权利要求18的组合物的制品。
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