CN102791798A - 耐热老化性聚酰胺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热塑性模塑组合物,其包含:A)10-98重量%的热塑性聚酰胺,B)0.01-20重量%的高度支化的三聚氰胺聚合物或三聚氰胺-脲聚合物或它们的混合物,C)0-70重量%的其它添加剂,其中组分A)至C)的重量百分数总和为100%。

Description

耐热老化性聚酰胺
本发明涉及热塑性模塑组合物,其包含:
A)10-98重量%的热塑性聚酰胺,
B)0.01-20重量%的高度支化三聚氰胺聚合物或三聚氰胺-脲聚合物或它们的混合物,
C)0-70重量%的其它添加剂,
其中组分A)至C)的重量百分数总和为100%。
本发明还涉及本发明的模塑组合物用于生产任何类型的纤维、箔和模制品的用途,还涉及所得到的模制品。
热塑性聚酰胺,例如PA6和PA66,通常以玻璃纤维增强的模塑组合物的形式用做在设计组分中的材料,这些组分在它们的寿命期间暴露于高温,并伴随热氧化降解。尽管可以通过加入公知的热稳定剂来延迟热氧化降解,但是不能长期防止热氧化降解,并且例如在机械性能水平的降低方面变得明显。十分希望改进聚酰胺的耐热老化性(HAR),因为这能实现组分经受热应力的更长寿命,或可以减少导致其失效的风险。作为另一个选择,改进的HAR也可以允许在更高的温度下使用这些组分。
WO2006/074912和WO2005/007727公开了在聚酰胺中使用元素铁粉末。
EP-A 1846506公开了含铜的稳定剂与氧化铁的组合用于聚酰胺。
公知模塑组合物的耐热老化性仍然是不令人满意的,尤其是在长时间暴露于热的情况下。
高度支化的三聚氰胺聚合物和另外三聚氰胺-脲聚合物是例如通过WO 2000/17171、WO 2009/080787、WO 2009/27186、WO 2008/148766和EP-A 240867的方法制备的。
这些聚合物通常用作粘合促进剂、触变添加剂、流变添加剂或表面改性剂,以及作为用于生产清漆、涂料、粘合剂、密封组合物、铸塑弹性体或泡沫材料的组分。
所以,本发明的目的是提供热塑性聚酰胺模塑组合物,其具有改进的HAR并在热老化之后具有优良的表面,以及具有优良的机械性能。
因此发现了在引言中定义的模塑组合物。优选的实施方案在从属权利要求中给出。
本发明的模塑组合物含有作为组分A)的10-98重量%的至少一种聚酰胺,优选20-94.9重量%,尤其是25-89重量%。
本发明模塑组合物中的聚酰胺一般具有90-350ml/g的特性粘数,优选110-240ml/g,特性粘数是在96重量%浓度硫酸中的0.5重量%溶液中于25℃根据ISO 307检测的。
优选分子量(重均)为至少5000的半结晶或无定形的树脂,例如参见以下美国专利:2071250,2071251,2130523,2130948,2241322,2312966,2512606和3393210。
它们的例子是从具有7-13个环成员的内酰胺衍生的聚酰胺,例如聚己内酰胺、聚辛内酰胺和聚月桂内酰胺,以及经由二羧酸与二胺反应获得的聚酰胺。
可使用的二羧酸是具有6-12、尤其是6-10个碳原子的烷烃二羧酸,以及芳族二羧酸。这里仅作为实例可提及的酸是己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸和对苯二甲酸和/或间苯二甲酸。
尤其合适的二胺是具有6-12、尤其是6-8个碳原子的烷烃二胺,以及间苯二甲胺(例如X17,来自BASF SE,其中MXDA与己二酸之间的摩尔比是1:1)、二(4-氨基苯基)甲烷、二(4-氨基环己基)甲烷、2,2-二(4-氨基苯基)丙烷、2,2-二(4-氨基环己基)丙烷和1,5-二氨基-2-甲基戊烷。
优选的聚酰胺是聚己二酰己二胺、聚癸二酰己二胺和聚己内酰胺,以及尼龙-6/6,6共聚酰胺,尤其是具有5-95重量%比例的己内酰胺单元的那些(例如
Figure BDA00002110794600022
C31,来自BASF SE)。
其它合适的聚酰胺可以从ω-氨基烷基腈、例如氨基己腈(PA 6)和己二腈与六亚甲基二胺(PA 66)在水存在下通过所谓的直接聚合获得,例如参见DE-A 10313681、EP-A 1198491和EP 922065。
还可以提及可例如通过1,4-二氨基丁烷与己二酸在升温下的缩合获得的聚酰胺(尼龙-4,6)。这种结构的聚酰胺的制备方法例如参见EP-A 38094、EP-A 38582和EP-A 39524。
其它合适的实例是可通过两种或更多种上述单体的共聚获得的聚酰胺,以及任何所需混合比例的两种或更多种聚酰胺的混合物。特别优选尼龙-6,6与其它聚酰胺的混合物,尤其是尼龙-6/6,6共聚酰胺。
其它已证实特别有利的共聚酰胺是半芳族的共聚酰胺,例如PA 6/6T和PA 66/6T,其中这些共聚酰胺中的三胺含量是小于0.5重量%,优选小于0.3重量%(参见EP–A 299444)。其它耐高温聚酰胺参见EP–A 1994075(PA 6T/6I/MXD6)。
在EP-A 129195和129196中描述的方法可用于制备具有低三胺含量的优选半芳族共聚酰胺。
以下的列表(非详尽的)包括所提及的聚酰胺A)和其它用于本发明目的的聚酰胺A),以及所含的单体:
AB聚合物:
PA 4              吡咯烷酮
PA 6              ε-己内酰胺
PA 7              乙醇内酰胺
PA 8              辛内酰胺
PA 9              9-氨基壬酸
PA 11             11-氨基十一烷酸
PA 12             月桂内酰胺
AA/BB聚合物:
PA 46             四亚甲基二胺,己二酸
PA 66             六亚甲基二胺,己二酸
PA 69             六亚甲基二胺,壬二酸
PA 610            六亚甲基二胺,癸二酸
PA 612        六亚甲基二胺,癸烷二甲酸
PA 613        六亚甲基二胺,十一烷二甲酸
PA 1212       1,12-十二烷二胺,癸烷二甲酸
PA 1313       1,13-二氨基十三烷,十一烷二甲酸
PA 6T         六亚甲基二胺,对苯二甲酸
PA MXD6       间苯二甲胺,己二酸
AA/BB聚合物:
PA 6I         六亚甲基二胺,间苯二甲酸
PA 6-3-T      三甲基六亚甲基二胺,对苯二甲酸
PA 6/6T       (参见PA 6和PA 6T)
PA 6/66       (参见PA 6和PA 66)
PA 6/12       (参见PA 6和PA 12)
PA 66/6/610   (参见PA 66、PA 6和PA 610)
PA 6I/6T      (参见PA 6I和PA 6T)
PA PACM 12    二氨基二环己基甲烷,月桂内酰胺
PA 6I/6T/PACM PA 6I/6T+二氨基二环己基甲烷
PA 12/MACMI   月桂内酰胺,二甲基二氨基二环己基甲烷,
                  间苯二甲酸
PA 12/MACMT   月桂内酰胺,二甲基二氨基二环己基甲烷,
                  对苯二甲酸
PA PDA-T      苯二胺,对苯二甲酸
本发明的模塑组合物含有作为组分B)的0.01-20重量%、优选0.1-5重量%、尤其0.1-2重量%的高度支化的三聚氰胺聚合物或三聚氰胺-脲聚合物或它们的混合物。
为了本发明的目的,高度支化聚合物B)是同时具有结构和分子上的非均匀性的大分子。随着反应的进行,它们可以先具有基于中心分子的结构,其与树枝状体类似,但是支链的链长度是不均匀的。第二,它们也可以基于线性分子并具有使用支化官能侧基的结构。为了本发明目的,“高度支化”也表示支化度(DB)是10-99.9%,优选20-99%,尤其是20-95%。支化度是每分子中的树枝状连接的平均值加上端基平均值,再除以树枝状连接平均值、线性连接平均值和端基平均值的总和,再乘以100。在这里,“树枝状”表示在分子内在此位置处的支化度是99.9-100%。关于支化度的定义,也可以参见H.Frey等,Acta.Polym.1997,48,30。
在本发明中,“基本上未交联的”或“未交联的”表示组分B)的支化度是小于15重量%,优选小于10重量%,其中支化度是由聚合物的不溶性物质含量确定的。
聚合物B)的不溶性物质含量例如通过在索格利特抽提器中使用与用于凝胶渗透色谱(GPC)过程相同的溶剂抽提4小时来测定,所述溶剂优选是二甲基乙酰胺或六氟异丙醇,这取决于哪种溶剂是对于聚合物B)的更好溶剂;并且在干燥到恒定重量之后称量残余物。
本发明聚合物B)的数均摩尔质量Mn优选是1000-40,000g/mol,特别优选1500-30,000g/mol,尤其是2000-20,000g/mol。重均分子量Mw优选是1500-150,000,特别优选至多是100,000,更优选是至多60,000,尤其是至多40,000。多分散指数(PD=从Mw和Mn计算的商值)优选是至少1.1,特别优选至少1.5,尤其是至少2。
为了本发明目的,所提供的分子量和摩尔质量数据(Mw,Mn)和多分散指数数据是基于使用凝胶渗透色谱(GPC)获得的数值,其中溶剂是六氟异丙醇,用PMMA校准。
组分B)的胺值优选是100-900mg KOH/g,尤其是200-800mg KOH/g,非常特别是300-700mg KOH/g(DIN 53176)。
本发明的组分B)可以通过WO2009/080787的方法经由以下组分的反应获得:
(i)脲和/或至少一种脲衍生物;
(ii)三聚氰胺;和
(iii)至少一种胺,其中至少一种胺含有:
(iii.1)20-100摩尔%的至少一种具有两个伯氨基的二胺或多胺,基于组分(iii.1)、(iii.2)和(iii.3)的总量计,
(iii.2)0-50摩尔%的至少一种具有三个伯氨基的多胺,基于组分
(iii.1)、(iii.2)和(iii.3)的总量计,和
(iii.3)0-80摩尔%的至少一种具有伯氨基的胺,基于组分(iii.1)、
(iii.2)和(iii.3)的总量计;和
(iv)任选地至少一种三聚氰胺衍生物,其选自苯并胍胺、取代的三聚氰胺和三聚氰胺缩合物。
如果三聚氰胺聚合物用作组分B),则它们可以同样地在任选忽略组分(i)的情况下制备,所以原料是相同的,只是不存在组分(i)。
除非另有说明,以下通用定义适用于本发明的目的:
C1-C4烷基是直链或支化的具有1-4个碳原子的烷基。这些是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。
直链C1-C4烷基是具有1-4个碳原子的直链烷基。这些是甲基、乙基、正丙基和正丁基。
C1-C12烷基是直链或支化的具有1-12个碳原子的烷基。这些的例子是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、2-丙基庚基、4-甲基-2-丙基己基、十一烷基、十二烷基以及它们的结构异构体。
芳基是具有6-14个碳原子的碳环芳族基团,例如苯基、萘基、蒽基或菲基。芳基优选是苯基或萘基,尤其是苯基。
芳基-C1-C4烷基是上述定义的C1-C4烷基,但是其中氢原子已经被芳基代替。例子是苄基、苯乙基等。
C1-C4亚烷基是直链或支化的具有1、2、3或4个碳原子的二价烷基。例子是-CH2-,-CH2CH2-,-CH(CH3)-,-CH2CH2CH2-,-CH(CH3)CH2-,-CH2CH(CH3)-,-C(CH3)2-,-CH2CH2CH2CH2-,-CH(CH3)CH2CH2-,-CH2CH2CH(CH3)-,-C(CH3)2CH2-,-CH2C(CH3)2-,和-CH2CH2CH2CH2CH2-。
直链或支化的C2-C5亚烷基是直链或支化的具有2、3、4或5个碳原子的二价烷基。例子是-CH2CH2-,-CH(CH3)-,-CH2CH2CH2-,-CH(CH3)CH2-,-CH2CH(CH3)-,-C(CH3)2-,-CH2CH2CH2CH2-,-CH(CH3)CH2CH2-,-CH2CH2CH(CH3)-,-C(CH3)2CH2-,-CH2C(CH3)2-,和-CH2CH2CH2CH2CH2-。
直链或支化的C4-C8亚烷基是直链或支化的具有4-8个碳原子的二价烷基。例子是-CH2CH2CH2CH2-,-CH(CH3)CH2CH2-,-CH2CH2CH(CH3)-,-C(CH3)2CH2-,-CH2C(CH3)2-,-CH2CH2CH2CH2CH2-,-CH2C(CH3)2CH2-,-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-,-(CH2)7-,-(CH2)8-,以及它们的位置异构体。
直链或支化的C2-C10亚烷基是直链或支化的具有2-10个碳原子的二价烷基。例子是上述C2-C5亚烷基,以及具有6-10个碳原子的高级同系物,例如亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基和亚癸基。
直链或支化的C2-C20亚烷基是直链或支化的具有2-20个碳原子的二价烷基。例子是上述C2-C5亚烷基,以及具有6-20个碳原子的高级同系物,例如亚己基,亚庚基,亚辛基,亚壬基,亚癸基,亚十一烷基,亚十二烷基,亚十三烷基,亚十四烷基,亚十五烷基,亚十六烷基,亚十七烷基,亚十八烷基,亚十九烷基,和亚二十烷基。
亚烯基是直链或支化的脂族单或多烯属不饱和、例如单或二烯属不饱和的二价基团,其具有例如2-20个或2-10个或4-8个碳原子。如果基团含有多于一个碳-碳双键,则它们优选不是相邻的,即不是丙二烯型的。
亚炔基是直链或支化的脂族二价基团,其具有例如2-20个或2-10个或4-8个碳原子,并且含有一个或多个、例如1或2个碳-碳三键。
C5-C8亚环烷基是二价的单环饱和烃基,其具有5-8个碳环成员。例子是环戊烷-1,2-二基,环戊烷-1,3-二基,环己烷-1,2-二基,环己烷-1,3-二基,环己烷-1,4-二基,环庚烷-1,2-二基,环庚烷-1,3-二基,环庚烷-1,4-二基,环辛烷-1,2-二基,环辛烷-1,3-二基,环辛烷-1,4-二基,和环辛烷-1,5-二基。
具有经由N连接和也可以含有一个或两个其它氮原子、或者一个其它硫原子或氧原子作为环成员的5或6元不饱和非芳族杂环是例如:吡咯啉-1-基,吡唑-1-基,咪唑啉-1-基,2,3-二氢
Figure BDA00002110794600071
唑-3-基,2,3-和2,5-二氢异
Figure BDA00002110794600072
唑-2-基,2,3-二氢噻唑-3-基,2,3-和2,5-二氢异噻唑-2-基,[1,2,3]-1H-三唑啉-1-基(triazolin-1-yl),[1,2,4]-1H-三唑啉-1-基,[1,3,4]-1H-三唑啉-1-基,[1,2,3]-2H-三唑啉-2-基,1,2-二氢吡啶-1-基,1,4-二氢吡啶-1-基,1,2,3,4-四氢吡啶-1-基,1,2-二氢哒嗪-1-基,1,4-二氢哒嗪-1-基,1,6-二氢哒嗪-1-基,1,2,3,4-四氢哒嗪-1-基,1,4,5,6-四氢哒嗪-1-基,1,2-二氢嘧啶-1-基,1,4-二氢嘧啶-1-基,1,6-二氢嘧啶-1-基,1,2,3,4-四氢嘧啶-1-基,1,4,5,6-四氢嘧啶-1-基,1,2-二氢吡嗪-1-基,1,4-二氢吡嗪-1-基,1,2,3,4-四氢吡嗪-1-基,1,4-
Figure BDA00002110794600081
嗪-4-基,2,3-二氢-1,4-嗪-4-基,2,3,5,6-四氢-1,4-
Figure BDA00002110794600083
嗪-4-基,1,4-噻嗪-4-基,2,3-二氢-1,4-噻嗪-4-基,2,3,5,6-四氢-1,4-噻嗪-4-基,1,2-二氢-1,3,5-三嗪-1-基,1,2,3,4-四氢-1,3,5-三嗪-1-基等。
具有经由N连接并还可以含有其它氮原子作为环成员的5或6元不饱和芳族杂环是例如:吡咯-1-基,吡唑-1-基,咪唑-1-基,以及三唑-1-基。
伯氨基是-NH2基团。
下面关于本发明方法的优选实施方案、尤其关于在本发明中使用的单体和其它组分、以及关于可通过所述方法获得的聚合物、以及关于它们的用途的描述单独地适用或者尤其作为任何可想象的组合形式适用。
脲和/或脲衍生物通常用作组分(i)。
优选的脲衍生物是选自:
-具有式R1R2N-C(=O)-NR3R4的取代的脲,其中R1、R2、R3和R4各自独立地是选自氢、C1-C12烷基、芳基和芳基-C1-C4烷基,
或者R1和R2和/或R3和R4分别一起是C2-C5亚烷基,其中亚甲基(即,在亚烷基链中的CH2基团)可以任选地被羰基代替,
或者R1和R3一起是C2-C5亚烷基,其中亚甲基(即,在亚烷基链中的CH2基团)可以任选地被羰基代替,
或者R1和R2和/或R3和R4分别与和它们连接的氮原子一起形成5或6元的不饱和芳族或非芳族的环,其可以含有1或2个其它氮原子或者含有硫原子或氧原子作为环成员(即R1和R2和分别R3和R4与和它们连接的氮原子一起形成5或6元的不饱和芳族或非芳族的环,所述环经由N连接并且可以含有1或2个其它氮原子或者含有硫原子或氧原子作为环成员);
其中R1、R2、R3和R4中的至少一个不是氢;
-硫脲;
-具有式R5R6N-C(=S)-NR7R8的取代的硫脲,其中R5、R6、R7和R8各自独立地选自氢、C1-C12烷基、芳基和芳基-C1-C4烷基,
或者R5和R6和/或R7和R8分别一起是C2-C5亚烷基,其中亚甲基(即,在亚烷基链中的CH2基团)可以任选地被羰基代替,
或者R5和R7一起是C2-C5亚烷基,其中亚甲基(即,在亚烷基链中的CH2基团)可以任选地被羰基代替,
或者R5和R6和/或R7和R8分别与和它们连接的氮原子一起形成5或6元的不饱和芳族或非芳族的环,其可以含有1或2个其它氮原子或者含有硫原子或氧原子作为环成员(即R5和R6和分别R7和R8与和它们连接的氮原子一起形成5或6元的不饱和芳族或非芳族的环,所述环经由N连接并且可以含有1或2个其它氮原子或者含有硫原子或氧原子作为环成员);
其中R5、R6、R7和R8中的至少一个不是氢;
-胍;
-具有式R9R10N-C(=NR11)-NR12R13的取代的胍,其中R9、R10、R11、R12和R13各自独立地选自氢、C1-C12烷基、芳基和芳基-C1-C4烷基,
或者R9和R10和/或R12和R13分别一起是C2-C5亚烷基,其中亚甲基(即,在亚烷基链中的CH2基团)可以任选地被羰基代替,
或者R9和R12一起是C2-C5亚烷基,其中亚甲基(即,在亚烷基链中的CH2基团)可以任选地被羰基代替,
或者R9和R10和/或R12和R13分别与和它们连接的氮原子一起形成5或6元的不饱和芳族或非芳族的环,其可以含有其它氮原子或者硫原子或氧原子作为环成员(即R9和R10和分别R12和R13与和它们连接的氮原子一起形成5或6元的不饱和芳族或非芳族的环,所述环经由N连接并且可以含有1或2个其它氮原子或者含有硫原子或氧原子作为环成员);
其中R9、R10、R11、R12和R13中的至少一个不是氢;和
-具有式R14-O-CO-O-R15的碳酸酯,其中R14和R15各自独立地选自C1-C12烷基、芳基和芳基-C1-C4烷基,或者R14和R15一起是C2-C5亚烷基。
当然,也可以使用各种脲衍生物的混合物。
在一个优选实施方案中,在取代的脲中的R2和R4是氢,R1和R3是相同或不同的,并且是C1-C12烷基、芳基或芳基-C1-C4烷基。在这里,例子是:N,N'-二甲基脲,N,N'-二乙基脲,N,N'-二丙基脲,N,N'-二异丙基脲,N,N'-二-正丁基脲,N,N'-二异丁基脲,N,N'-二-仲丁基脲,N,N'-二-叔丁基脲,N,N'-二戊基脲,N,N'-二己基脲,N,N'-二庚基脲,N,N'-二辛基脲,N,N'-二癸基脲,N,N'-双十二烷基脲,N,N'-二苯基脲,N,N'-二萘基脲,N,N'-二甲苯基脲,N,N'-二苄基脲,N-甲基-N'-苯基脲和N-乙基-N'-苯基脲。
在另一个优选实施方案中,R1、R2、R3和R4是相同的,并且是直链C1-C4烷基。这里的例子是N,N,N',N'-四甲基脲和N,N,N',N'-四乙基脲。
在另一个优选实施方案中,R1和R2以及R3和R4分别一起是C2-C5亚烷基;这表示R1和R2一起形成C2-C5亚烷基,R3和R4一起形成C2-C5亚烷基。这里的例子是二(四氢-1H-吡咯-1-基)甲酮(methanone),二(五亚甲基)脲和羰基二己内酰胺。
在另一个优选实施方案中,R2和R4是氢,R1和R3一起形成C2-C5亚烷基,其中亚甲基可以任选地被羰基代替。这里的例子是亚乙基脲,以及1,2-或1,3-亚丙基脲。
在另一个优选实施方案中,R1和R2以及R3和R4分别与和它们连接的氮原子一起形成如上定义的不饱和的芳族或非芳族杂环。这里的例子是羰基二吡唑和羰基二咪唑。
在一个优选实施方案中,在取代的硫脲中的R6和R8是氢,R5和R7是相同或不同的并且是C1-C12烷基、芳基或芳基-C1-C4烷基。这里的例子是:N,N'-二甲基硫脲,N,N'-二乙基硫脲,N,N'-二丙基硫脲,N,N'-二异丙基硫脲,N,N'-二-正丁基硫脲,N,N'-二异丁基硫脲,N,N'-二-仲丁基硫脲,N,N'-二-叔丁基硫脲,N,N'-二戊基硫脲,N,N'-二己基硫脲,N,N'-二庚基硫脲,N,N'-二辛基硫脲,N,N'-二癸基硫脲,N,N'-双十二烷基硫脲,N,N'-二苯基硫脲,N,N'-二萘基硫脲,N,N'-二甲苯基硫脲,N,N'-二苄基硫脲,N-甲基-N'-苯基硫脲和N-乙基-N'-苯基硫脲。
在另一个优选实施方案中,R5、R6、R7和R8是相同的,并且是直链C1-C4烷基。这里的例子是N,N,N',N'-四甲基硫脲和N,N,N',N'-四乙基硫脲.
在另一个优选实施方案中,R5和R6以及R7和R8分别一起是C2-C5亚烷基;这表示R5和R6一起形成C2-C5-亚烷基,R7和R8一起形成C2-C5亚烷基。这里的例子是二(四氢-1H-吡咯-1-基)甲烷硫酮,二(五亚甲基)硫脲和硫代羰基二己内酰胺。
在另一个优选实施方案中,R6和R8是氢,R5和R7一起形成C2-C5亚烷基,其中亚甲基可以任选地被硫代羰基代替。这里的例子是亚乙基硫脲以及1,2-或1,3-亚丙基硫脲。
在另一个优选实施方案中,R5和R6以及R7和R8分别与和它们连接的氮原子一起形成上述定义的不饱和的芳族或非芳族杂环。这里的例子是硫代羰基二吡唑和硫代羰基二咪唑。
在一个优选实施方案中,在取代的胍中的R10和R13是氢,R9和R12是相同或不同的并且是C1-C12烷基、芳基或芳基-C1-C4烷基。这里的例子是:N,N'-二甲基胍,N,N'-二乙基胍,N,N'-二丙基胍,N,N'-二异丙基胍,N,N'-二-正丁基胍,N,N'-二异丁基胍,N,N'-二-仲丁基胍,N,N'-二-叔丁基胍,N,N'-二戊基胍,N,N'-二己基胍,N,N'-二庚基胍,N,N'-二辛基胍,N,N'-二癸基胍,N,N'-双十二烷基胍,N,N'-二苯基胍,N,N'-二萘基胍,N,N'-二甲苯基胍,N,N'-二苄基胍,N-甲基-N'-苯基胍和N-乙基-N'-苯基胍.
在另一个优选实施方案中,R9、R10、R12和R13是相同的,并且是直链C1-C4烷基。这里的例子是N,N,N',N'-四甲基胍和N,N,N',N'-四乙基胍。
在另一个优选实施方案中,R9和R10以及R12和R13分别一起是C2-C5亚烷基;这表示R9和R10一起形成C2-C5亚烷基,R12和R13一起形成C2-C5亚烷基。这里的例子是二(四氢-1H-吡咯-1-基)亚胺,二(五亚甲基)胍和亚氨基二己内酰胺。
在另一个优选实施方案中,R10和R13是氢,R9和R12一起形成C2-C5亚烷基,其中亚甲基可以任选地被羰基代替。这里的例子是亚乙基胍以及1,2-或1,3-亚丙基胍。
在另一个优选实施方案中,R9和R10以及R12和R13分别与和它们连接的氮原子一起形成上述定义的不饱和的芳族或非芳族杂环。这里的例子是亚氨基二吡唑和亚氨基二咪唑。
在一个优选实施方案中,R14和R15是C1-C4烷基。特别优选这两个基团是相同的。这里的例子是碳酸二甲基酯,碳酸二乙基酯,碳酸二丙基酯,碳酸二异丙基酯,碳酸二正丁基酯,碳酸二仲丁基酯,碳酸二异丁基酯和碳酸二叔丁基酯。其中优选碳酸二甲基酯和碳酸二乙基酯。
在另一个优选实施方案中,R14和R15一起是C2-C5亚烷基,优选是C2-C3亚烷基。这些碳酸酯的例子是碳酸亚乙基酯,以及1,2-和1,3-亚丙基碳酸酯。
在上述脲衍生物,优选的是取代的脲,硫脲,取代的硫脲,和碳酸酯。更优选的是取代的脲,硫脲,以及碳酸酯。其中优选的是硫脲,N,N'-二甲基脲,N,N'-二乙基脲,N,N'-二-正丁基脲,N,N'-二异丁基脲,N,N,N',N'-四甲基脲,碳酸二甲基酯,碳酸二乙基酯,碳酸亚乙基酯和碳酸1,2-亚丙基酯。
但是,优选使用脲本身作为组分(i),任选地与上述脲衍生物之一组合使用,特别优选仅仅使用脲。
组分(i)不用做用于制备三聚氰胺聚合物的原料。
至少一种胺(iii)优选完全由组分(iii.1)、(iii.2)和(iii.3)组成;这表示所述三种组分的比例得到100摩尔%总量的组分(iii)。
组分(iii.1)的用量优选是30-100摩尔%,特别优选是50-100摩尔%和尤其是75-100摩尔%,基于组分(iii.1)、(iii.2)和(iii.3)的总量计。
组分(iii.2)的用量优选是0-40摩尔%,特别优选是0-30摩尔%和尤其是0-15摩尔%,基于组分(iii.1)、(iii.2)和(iii.3)的总量计。
组分(iii.3)的用量优选是0-70摩尔%,特别优选是0-50摩尔%和尤其是0-25摩尔%,基于组分(iii.1)、(iii.2)和(iii.3)的总量计。
如果使用组分(iii.2),则其用量优选是1-50摩尔%,例如是5-50摩尔%或10-50摩尔%,特别优选是1-40摩尔%,例如是5-40摩尔%或10-40摩尔%,更优选是1-30摩尔%,例如是5-30摩尔%或10-30摩尔%,和尤其是1-15摩尔%,例如是2-15摩尔%或5-15摩尔%,基于组分(iii.1)、(iii.2)和(iii.3)的总量计。
如果使用组分(iii.3),则其用量优选是1-80摩尔%,例如是5-80摩尔%或10-80摩尔%,特别优选是1-70摩尔%,例如是5-70摩尔%或10-70摩尔%,更优选是1-50摩尔%,例如是5-50摩尔%或10-50摩尔%,和尤其是1-25摩尔%,例如是5-25摩尔%或10-25摩尔%,基于组分(iii.1)、(iii.2)和(iii.3)的总量计。
组分(iii.1)含有实际上两个伯氨基(-NH2)。
如果组分(iii.1)是多胺,则其含有两个伯氨基(-NH2)和另外一个或多个仲氨基(-NHR;R不是-H)和/或叔氨基(-NRR';R和R'不是-H),例如是1-20个或1-10个或1-4个仲氨基和/或叔氨基。
如果组分(iii.1)是二胺,则其除了两个伯氨基之外不再含有其它氨基官能团。
组分(iii.1)的二胺或多胺优选选自下式的胺:
NH2-A-NH2
其中
A是二价的脂族、脂环族、脂族-脂环族、芳族或芳脂族的基团,其中上述基团还可以被羰基或砜基团间隔,和/或可以被1、2、3或4个选自C1-C4烷基的基团取代;或是下式的二价基团:
Figure BDA00002110794600131
其中
X是O或NRa,其中Ra是H、C1-C4烷基、C2-C4羟基烷基或C1-C4烷氧基;
B是C2-C6亚烷基;和
a是1-20的数。
所述胺的混合物也是合适的。
二价脂族基团是不含任何脂环族、芳族或杂环成分的那些。例子是亚烷基、亚烯基和亚炔基。
二价脂环族基团可以含有一个或多个、例如1或2个脂环族基团;但是,它们不含任何芳族或杂环的成分。脂环族基团可以被脂族基团取代,但是用于NH2基团的两个连接位置都是位于脂环族基团。
二价脂族-脂环族基团不仅含有至少一个二价脂族基团,而且含有至少一个二价脂环族基团,其中用于NH2基团的两个连接位置可以如下:两个都位于脂环族基团,或两个都位于脂族基团(s),或一个位于脂族基团且另一个位于脂环族基团。
二价芳族基团可以含有一个或多个、例如1或2个芳族基团;但是它们不含任何脂环族或杂环的成分。芳族基团可以被脂族基团取代,但是用于NH2基团的两个连接位置都是位于芳族基团。
二价芳脂族基团不仅含有至少一个二价脂族基团,而且含有至少一个二价芳族基团,其中用于NH2基团的两个连接位置可以如下:两个都位于芳族基团,或两个都位于脂族基团(s),或一个位于脂族基团且另一个位于芳族基团。
在一个优选实施方案中,二价脂族基团A是直链或支化的C2-C20亚烷基,特别优选是直链或支化的C2-C10亚烷基,尤其是直链或支化的C4-C8亚烷基。
其中基团A以此方式定义为(C2-C20亚烷基)的合适胺的例子是:1,2-乙二胺,1,2-和1,3-亚丙基二胺,2,2-二甲基-1,3-丙二胺,1,4-丁二胺,1,5-戊二胺,六亚甲基二胺,七亚甲基二胺,八亚甲基二胺,九亚甲基二胺,十亚甲基二胺,十一亚甲基二胺,十二亚甲基二胺,十三亚甲基二胺,十四亚甲基二胺,十五亚甲基二胺,十六亚甲基二胺,十七亚甲基二胺,十八亚甲基二胺,十九亚甲基二胺,二十亚甲基二胺,2-丁基-2-乙基-1,5-五亚甲基二胺,2,2,4-或2,4,4-三甲基-1,6-六亚甲基二胺,1,5-二氨基-2-甲基戊烷,1,4-二氨基-4-甲基戊烷等。
其中,优选的是其中A是直链或支化C2-C10亚烷基的那些胺,例如1,2-乙二胺,1,2-和1,3-丙二胺,2,2-二甲基-1,3-丙二胺,1,4-丁二胺,1,5-戊二胺,六亚甲基二胺,七亚甲基二胺,八亚甲基二胺,九亚甲基二胺,十亚甲基二胺,2,2,4-或2,4,4-三甲基-1,6-六亚甲基二胺,1,5-二氨基-2-甲基戊烷,1,4-二氨基-4-甲基戊烷等。
其中,特别优选的是其中A是直链或支化C4-C8亚烷基的那些胺,例如2,2-二甲基-1,3-丙二胺,1,4-丁二胺,1,5-戊二胺,六亚甲基二胺,七亚甲基二胺,八亚甲基二胺,1,5-二氨基-2-甲基戊烷,1,4-二氨基-4-甲基戊烷等.在一个具体实施方案中,使用的胺是其中A是直链或支化的C4-C8亚烷基,其中至多一个支化体系是从处于支化亚烷基中的任何碳原子开始的。这些胺的例子是:1,4-丁二胺,1,5-戊二胺,六亚甲基二胺,七亚甲基二胺,八亚甲基二胺和1,5-二氨基-2-甲基戊烷,即上述特别优选的胺,但不包括2,2-二甲基-1,3-丙二胺和1,4-二氨基-4-甲基戊烷。再更优选,使用这样的胺,其中A是直链C4-C8亚烷基,例如1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺和八亚甲基二胺。
在一个优选实施方案中,二价脂环族基团A是选自C5-C8亚环烷基,其可以带有1、2、3或4个C1-C4烷基。
其中A基团具有此定义的合适胺的例子是亚环戊基二胺,例如1,2-二氨基环戊烷或1,3-二氨基环戊烷;亚环己基二胺,例如1,2-二氨基环己烷、1,3-二氨基环己烷或1,4-二氨基环己烷,1-甲基-2,4-二氨基环己烷,1-甲基-2,6-二氨基环己烷;亚环庚基二胺,例如1,2-二氨基环庚烷、1,3-二氨基环庚烷或1,4-二氨基环庚烷;亚环辛基二胺,例如1,2-二氨基环辛烷、1,3-二氨基环辛烷、1,4-二氨基环辛烷或1,5-二氨基环辛烷。氨基可以具有彼此之间的顺式-或反式-位置。
在一个优选实施方案中,二价脂族-脂环族基团A是选自C5-C8亚环烷基-C1-C4亚烷基,C5-C8亚环烷基-C1-C4亚烷基-C5-C8亚环烷基,和C1-C4亚烷基-C5-C8亚环烷基-C1-C4亚烷基,其中亚环烷基可以带有1、2、3或4个C1-C4烷基。
其中A基团具有此定义的合适胺的例子是二氨基二环己基甲烷,异佛尔酮二胺,二(氨基甲基)环己烷,例如1,1-二(氨基甲基)环己烷、1,2-二(氨基甲基)环己烷、1,3-二(氨基甲基)环己烷或1,4-二(氨基甲基)环己烷,2-氨基丙基环己基胺,3(4)-氨基甲基-1-甲基环己基胺等。在脂环族基团上连接的基团可以具有任何所需的彼此之间的相对位置(顺/反)。
在一个优选实施方案中,二价芳族基团A是选自亚苯基、亚联苯基、亚萘基、亚苯基砜亚苯基和亚苯基羰基亚苯基,其中亚苯基和亚萘基可以带有1、2、3或4个C1-C4烷基。
其中A基团具有此定义的合适胺的例子是:亚苯基二胺,例如邻-、间-和对-亚苯基二胺;甲苯二胺,例如邻-、间-和对-甲苯二胺;苯二甲撑二胺,亚萘基二胺,例子是1,2-、1,3-、1,4-、1,5-、1,8-、2,3-、2,6-和2,7-亚萘基二胺;二氨基二苯基砜,例子是2,2'-、3,3'-和4,4'-二氨基二苯基砜;二氨基二苯酮,例子是2,2'-、3,3'-和4,4'-二氨基二苯酮.
在一个优选实施方案中,二价芳脂族基团A是选自亚苯基-C1-C4亚烷基和亚苯基-C1-C4亚烷基亚苯基,其中亚苯基可以带有1、2、3或4个C1-C4烷基。
其中A基团具有此定义的合适胺的例子是二氨基二苯基甲烷,例子是2,2'-、3,3'-和4,4'-二氨基二苯基甲烷等。
在一个优选实施方案中,X是O,并且这里的a优选是2-6的数。
其中A基团具有此定义的合适胺的例子是胺封端的聚氧亚烷基多元醇,例子是杰弗胺(Jeffamine),例如4,9-二氧杂十二烷-1,12-二胺和4,7,10-三氧杂十三烷-1,13-二胺,或是更常规类型的被胺封端的聚氧亚烷基多元醇,例子是胺封端的聚亚乙基二醇,胺封端的聚亚丙基二醇,或胺封端的聚亚丁基二醇。上面最后提到的三种胺的摩尔质量(胺封端的聚亚烷基二醇)优选是200-3000g/mol。
在另一个优选实施方案中,X是NRa。在这里,Ra优选是H或C1-C4烷基,特别优选是H或甲基,尤其是H。在这里,B尤其是C2-C3亚烷基,例如1,2-亚乙基、1,2-亚丙基和1,3-亚丙基,尤其是1,2-亚乙基,并且a优选是1-10的数,特别优选是1-6的数,尤其是1-4的数。
其中A基团具有此定义的合适胺的例子是二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、六亚乙基七胺、七亚乙基八胺、八亚乙基九胺,高级聚亚胺,二(3-氨基丙基)胺,二(3-氨基丙基)甲基胺等。
作为组分(iii.1),优选使用至少一种具有两个伯氨基的二胺。因此,除了两个伯氨基官能团之外,至少一种胺(iii.1)不再含有其它(伯、仲和/或叔)氨基。
优选的具有两个伯氨基的二胺是具有式NH2-A-NH2的那些,其中A是二价的脂族、脂环族、脂族-脂环族、芳族或芳脂族的基团,其中上述基团也可以被羰基或砜基团间隔,和/或可以被1、2、3或4个选自C1-C4烷基的基团取代,和其中上述基团当然不含氨基;或者是下式的二价基团:
Figure BDA00002110794600171
其中
X是O;
B是C2-C6亚烷基;和
a是1-100的数,优选是1-80的数,尤其是1-20的数。
上述关于合适和优选的脂族、脂环族、脂族-脂环族、芳族或芳脂族基团和具有式
Figure BDA00002110794600172
的且其中X是O的二价基团的描述引入这里供参考,也是相关的优选和合适的胺。
特别优选的具有两个伯氨基的二胺是具有式NH2-A-NH2的那些,其中A是二价脂族基团,并且优选是直链或支化的C2-C20亚烷基。其中A基团具有此定义(C2-C20亚烷基)的合适胺的例子是1,2-乙二胺,1,2-和1,3-丙二胺,2,2-二甲基-1,3-丙二胺,1,4-丁二胺,1,5-戊二胺,六亚甲基二胺,七亚甲基二胺,八亚甲基二胺,九亚甲基二胺,十亚甲基二胺,十一亚甲基二胺,十二亚甲基二胺,十三亚甲基二胺,十四亚甲基二胺,十五亚甲基二胺,十六亚甲基二胺,十七亚甲基二胺,十八亚甲基二胺,十九亚甲基二胺,二十亚甲基二胺,2-丁基-2-乙基-1,5-五亚甲基二胺,2,2,4-或2,4,4-三甲基-1,6-六亚甲基二胺,1,5-二氨基-2-甲基戊烷,1,4-二氨基-4-甲基戊烷等。
特别优选,在具有两个伯氨基的二胺中的A是直链或支化的C2-C10亚烷基。其中A基团具有此定义(C2-C10亚烷基)的合适胺的例子是1,2-乙二胺,1,2-和1,3-丙二胺,2,2-二甲基-1,3-丙二胺,1,4-丁二胺,1,5-戊二胺,六亚甲基二胺,七亚甲基二胺,八亚甲基二胺,九亚甲基二胺,十亚甲基二胺,2,2,4-或2,4,4-三甲基-1,6-六亚甲基二胺,1,5-二氨基-2-甲基戊烷,1,4-二氨基-4-甲基戊烷等。
尤其是,在具有两个伯氨基的二胺中的A是直链或支化的C4-C8亚烷基。其中A基团具有此定义(C4-C8亚烷基)的合适胺的例子是2,2-二甲基-1,3-丙二胺,1,4-丁二胺,1,5-戊二胺,六亚甲基二胺,七亚甲基二胺,八亚甲基二胺,1,5-二氨基-2-甲基戊烷,1,4-二氨基-4-甲基戊烷等。在一个具体实施方案中,使用这样的胺,其中A是直链或支化的C4-C8亚烷基,其中至多一个支化体系是从处于支化亚烷基中的任何碳原子开始的。这些胺的例子是:1,4-丁二胺,1,5-戊二胺,六亚甲基二胺,七亚甲基二胺,八亚甲基二胺和1,5-二氨基-2-甲基戊烷,即上述特别优选的胺,但不包括2,2-二甲基-1,3-丙二胺和1,4-二氨基-4-甲基戊烷。其中更优选使用这样的胺,其中A是直链C4-C8亚烷基,例如1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺和八亚甲基二胺。
具有两个伯氨基的二胺尤其是六亚甲基二胺。
具有至少三个伯氨基的多胺此外可以任选地用于本发明方法中(组分iii.2)。
所述组分(iii.2)含有三个或更多个伯氨基,和此外可以还含有一个或多个仲氨基和/或叔氨基。
这些胺的例子是3-(2-氨基乙基)氨基丙基胺,N,N-二(3-氨基丙基)乙二胺,N,N-二(3-氨基丙基)丁二胺,N,N,N',N'-四(3-氨基丙基)乙二胺,N,N,N',N'-四(3-氨基丙基)丁二胺,三(氨基乙基)胺,三(氨基丙基)胺,三(氨基己基)胺,三氨基己烷,4-氨基甲基-1,8-八亚甲基二胺,三氨基壬烷,或具有官能度为3或更高的被胺封端的聚氧亚烷基多元醇(例如杰弗胺,例如聚醚胺T403或聚醚胺T5000),其分子量优选是300-10000。
其中,优选三(氨基乙基)胺、三(氨基丙基)胺和杰弗胺,例如聚醚胺T403或聚醚胺T5000。
当要使对于聚合物设定的支化度高于仅仅用二胺或多胺(iii.1)设定的支化度时,所述组分(iii.2)尤其用于本发明方法中,这是因为具有至少三个伯氨基的多胺提供了其它支化的可能性,并且提供必须使用的三聚氰胺(ii)。在多胺(iii.1)中所含的仲氨基和/或叔氨基的活性低于伯氨基的活性,并且在本发明方法的反应条件下,大多数仅仅具有小的(如果有的话)对于进入缩合反应并进而形成支化点的能力。在任何情况下,它们实质上具有比组分(iii.2)更低的形成支化点的能力。
相比之下,如果要具有更小的支化度,则显然可以在本发明方法中使用至少一种具有伯氨基的胺(组分iii.3)。
此组分是具有单个伯氨基官能团和任选地具有一个或多个仲氨基和/或叔氨基的胺。
不再具有其它仲/叔氨基官能团的伯胺的例子(一元伯胺)是具有式R-NH2的化合物,其中R是脂族、脂环族、脂族-脂环族、芳族或芳脂族的基团,它们当然不含氨基。
这里的例子是:甲胺,乙胺,丙胺,异丙胺,正丁胺,仲丁胺,异丁胺,叔丁胺,戊胺,己胺,乙醇胺,丙醇胺,异丙醇胺,戊醇胺,(2-甲氧基乙基)胺,(2-乙氧基乙基)胺,(3-甲氧基丙基)胺,(3-乙氧基丙基)胺,[3-(2-乙基己基)丙基]胺,2-(2-氨基乙氧基)乙醇,环己基胺,氨基甲基环己烷,苯胺,苄基胺等。
具有一个或多个仲和/或叔氨基官能团的伯胺(具有(单个)伯氨基的多胺)的例子是:N-甲基亚乙基-1,2-二胺,N,N-二甲基亚乙基-1,2-二胺,N-乙基亚乙基-1,2-二胺,N,N-二乙基亚乙基-1,2-二胺,N-甲基亚丙基-1,3-二胺,N,N-二甲基亚丙基-1,3-二胺,N-乙基亚丙基-1,3-二胺,N,N-二乙基亚丙基-1,3-二胺,N-甲基亚丁基-1,4-二胺,N,N-二甲基亚丁基-1,4-二胺,N-甲基亚戊基-1,5-二胺,N,N-二甲基亚戊基-1,5-二胺,N-甲基亚己基-1,6-二胺,N,N-二甲基亚己基-1,6-二胺,N-甲基二亚乙基三胺,N,N-二甲基二亚乙基三胺,N-甲基三亚乙基四胺,N,N-二甲基三亚乙基四胺,N-甲基四亚乙基五胺,N,N-二甲基四亚乙基五胺,(3-(甲基氨基)丙基)(3-氨基丙基)胺,(3-(二甲基氨基)丙基)(3-氨基丙基)胺,(2-氨基乙基)乙醇胺,N-(2-羟基乙基)-1,3-丙烷二胺,N-甲基二氨基环己烷,N,N-二甲基二氨基环己烷,N-甲基亚苯基二胺等。
作为组分(iii.3),优选使用一元伯胺,即具有单个伯氨基且不再具有其它仲或叔氨基官能团的胺。
在本发明的另一个实施方案中,至少一种三聚氰胺衍生物(组分iv)用作在本发明组分B)中的其它原料。
优选的是,三聚氰胺衍生物是选自:苯并胍胺,取代的三聚氰胺,以及三聚氰胺缩合物。
三聚氰胺缩合物是优选选自蜜白胺、蜜勒胺、氰尿酰胺和高级缩合物。蜜白胺(具有经验式C6-H9N11)是衍生自2,4-二氨基-6-氯-s-三嗪和三聚氰胺的二聚缩合物。蜜勒胺(具有经验式C6H6M10)是三氨基取代的三-s-三嗪(1,3,4,6,7,9,9b-七氮杂非那烯(phenalene))氰尿酰胺(具有经验式C6H3N9)也是七嗪。
组分(i):组分(ii)的摩尔比优选是50:1至1:50,特别优选是10:1至1:10,更优选是8:1至1:8,再更优选是4:1至1:8,尤其是2:1至1:5,特别是1:1至1:5。
组分(i):组分(iii)的摩尔比优选是10:1至1:50,特别优选是2:1至1:50,更优选是2:1至1:25,再更优选是1:1至1:20,尤其是1:2.5至1:15,特别是1:5至1:15。
特别优选按照符合以下关系的摩尔比使用组分(i)、(ii)和(iii):
Figure BDA00002110794600201
的比率是优选在0.05:1至0.75:1的范围内,特别优选0.075:1至0.5:1,尤其是0.1:1至0.4:1。
组分(i):(ii)的摩尔比优选在上述范围内。
如果使用组分(iv),则其优选代替组分(i)的一部分。此物质的用量优选是例如代替组分(i)的1-75摩尔%,特别优选是1-50摩尔%,尤其1-25摩尔%。
组分(i)、(ii),(iii)和任选地(iv)的反应优选在本发明方法中在酸性催化剂的存在下进行。
合适的酸性催化剂是布朗斯台德酸或路易斯酸。
合适的布朗斯台德酸是无机酸,例如矿物酸,例如氢氟酸、氢氯酸、氢溴酸、硝酸、硫酸、磷酸,或氨基磺酸,或铵盐,例如氟化铵、氯化铵、溴化铵,或硫酸铵;或有机酸,例如甲磺酸、乙酸、三氟乙酸和对甲苯磺酸。
其它合适的布朗斯台德酸是有机胺的铵盐,例如乙胺、二乙胺、丙胺、二丙基胺、丁基胺、二丁基胺、苯胺、苄基胺或三聚氰胺,以及脲的铵盐。
合适的路易斯酸是金属或半金属的所有卤化物,其中在卤化物中的金属或半金属具有电子对价键。它们的例子是:BF3,BCl3,BBr3,AlF3,AlCl3,AlBr3,二氯化乙基铝,氯化二乙基铝,TiF4,TiCl4,TiBr4,VCl5,FeF3,FeCl3,FeBr3,ZnF2,ZnCl2,ZnBr2,Cu(I)F,Cu(I)Cl,Cu(I)Br,Cu(II)F2,Cu(II)Cl2,Cu(II)Br2,Sb(III)F3,Sb(V)F5,Sb(III)Cl3,Sb(V)Cl5,Nb(V)Cl5,Sn(II)F2,Sn(II)Cl2,Sn(II)Br2,Sn(IV)F4,Sn(IV)Cl4和Sn(IV)Br4
但是,优选使用布朗斯台德酸。其中,优选无机酸,尤其优选铵盐,例如氯化铵或溴化铵。尤其使用氯化铵。
所述组分的反应优选在升高的温度下进行。反应温度优选是40-300°C,特别优选是100-250°C,尤其是150-230°C。
此反应可以在大气压或在升高的压力下进行,例如在1-20巴或1-15巴或10-15巴的压力下进行。在这里,压力通常完全经由在反应过程中、在组分(i)、(ii)、(iii)和任选地(iv)的缩合过程中释放的氨产生;所以,此压力随着反应进程而增加,然后可以调节到所需值。
但是,如果要在升高的温度下进行反应,则压力也可以通过惰性气体产生,例如经由引入氮气、氩气或二氧化碳,优选氮气。这尤其当要在从开始时在升高的压力下进行反应的情况下是特别有用的,即在可以经由所形成的氨产生任何明显压力之前。
反应压力尤其是经由所用胺(组分iii)的性质为前提的。例如,如果至少一种所用胺的沸点高于反应温度,则此反应可以在大气压下进行。相比之下,如果至少一种所用胺的沸点低于反应温度,则此反应当然有利地在升高的压力下进行。但是,即使在沸点高于反应温度的胺的情况下,有时也可以有利地在超过大气压的压力下进行反应,例如为了达到更高的反应速率。此压力可以按照需要通过使用从反应区排出的多余氨来调节,例如经由通过压力释放阀门,此压力释放阀门已经被调节到适当值。如果惰性气体用于产生压力,则所需的压力例如通过常规控制设备设定,例如通过压力阀。
如果需要的话,此反应可以在合适的溶剂中进行。合适的溶剂是惰性的,这意味着在占主导地位的反应条件下,这些溶剂不会与原料、中间体或产物反应,并且在占主导地位的反应条件下,这些溶剂本身不会降解,例如不会热降解。合适溶剂的例子是:氯化的脂族或芳族烃,例如二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、三氯乙烷、氯苯、氯甲苯和邻二氯苯;开链和环状的醚,例如二乙醚、二丙基醚、叔丁基甲基醚、叔丁基乙基醚、四氢呋喃和1,4-二
Figure BDA00002110794600221
烷;极性非质子溶剂,例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和乙腈;以及极性质子溶剂,例如多元醇或聚醚多元醇,例如乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇,或聚乙二醇。优选的溶剂是上述多元醇,或是聚醚多元醇。
但是,优选此反应在本体中进行,即不含额外的溶剂。在这种情况下,胺(组分iii)优选用作溶剂,特别是如果它过量使用的话。
此反应可以通过混合所有组分并通过加热到所需反应温度以使它们反应来进行。或者,此反应也可以通过加入一部分组分开始,并逐步引入剩余的成分,在这里的添加顺序相对来说是不重要的。但是,因为三聚氰胺通常是最难溶的组分,所以在实践中证明成功的是使用其它组分,即组分(i)、组分(iii)、任选地组分(iv)和任选地酸性催化剂和任选地溶剂、可能还有一部分三聚氰胺作为初始装料,并将它们加热到所需的反应温度,然后逐步地按照连续或分份的形式引入剩余的三聚氰胺。
在另一种已被证明成功的方法中,特别是如果组分(i)是脲时,其中一部分并不是作为初始装料使用,而是逐步地按照连续或分份的形式引入。
添加各种反应物的方法是有利地能确保它们完全溶解,从而使在缩合反应中的转化率最大化。
此反应通常在常规用于这些缩合反应的反应容器中进行,例如在可加热的搅拌反应器、压力容器或搅拌高压釜中。
通常使反应混合物反应直到达到所需的最大粘度。粘度可以通过取样并使用常规检测方法来测定,例如用粘度计;但是粘度的突然增加通常在反应过程中是目测明显的,例如经由反应混合物的起泡。
当反应混合物的粘度是至多100000mPas时优选终止反应,例如粘度是250-100000mPas或500-100000mPas,或优选750-100000mPas(于100°C),特别优选是至多50000mPas,例如是250-50000mPas或500-50000mPas,或优选750-50000mPas(于100°C),尤其是至多10000mPas,例如是250-10000mPas或500-10000mPas,或优选750-10000mPas(于100°C)。
当不再希望反应混合物的粘度升高时,终止反应。
此反应优选通过降低温度来终止,优选将温度降低到<100℃,例如是20℃至<100℃,优选降低到<50°C,例如是20℃至<50°C。
根据所得缩聚物的预期应用,可以必须或按照需要对所得的反应混合物进行后处理和提纯。可以使用常规的后处理/提纯方法,例子是钝化或除去催化剂,和/或除去溶剂和未反应的原料。
为了除去酸性催化剂,所得的反应产物可以例如用碱处理,例如用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。在此过程中沉淀的盐然后被有利地除去,例如经由过滤除去。如果产物的粘度非常高,例如大于5000mPas(于25°C),则后处理可以在升高的温度下进行,例如在至少50°C或至少75°C下,或在至少100°C下。作为另一个选择,或除此之外,过滤工艺也可以在减压下进行。
但是,所得缩聚物的纯度对于许多应用而言是足够的,所以在这些情况下不再需要其它后处理或提纯,产物可以直接引入到其它预期应用中。
聚合物B)是高度支化的聚合物,并且是基本上未交联的聚合物。
优选的组分B)是上述聚合物,其随后进行改性。
改性可以通过基于EP 09179490.9所述的方法进行,其中经由至少一种化合物,其在使用氨基的情况下能进行缩合或加成反应,所述化合物优选选自脂族单羧酸或其衍生物,多羧酸或其衍生物,脂族、脂环族或芳族的任选封端的异氰酸酯,脂族单胺,脂族多胺,被胺封端的聚醚,环氧烷,醛,酮,以及与CH-酸性化合物或与羟基芳族化合物组合使用的醛。
脂族单羧酸优选是具有1-22个碳原子的那些,例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、结核硬脂酸、花生酸、山嵛酸、棕榈油酸、油酸、芥酸、山梨酸、亚油酸、亚麻酸、桐酸、花生四烯酸、4,7,11-二十二碳三烯-18-炔酸和二十六碳烯酸。
合适的羧酸衍生物是适于与来自步骤(i)或(ii)的聚合物的氨基反应以得到酰氨键的任何衍生物。其中是卤化物,尤其是酰氯、酸酐和酯。
酸酐可以是对称的酸酐或不对称的酸酐。后者的选择使得“外来”酸基团可以容易地被来自步骤(i)或(ii)的聚合物的氨基代替。合适的能与上述羧酸形成合适混合酸酐的酸衍生物的例子是氯甲酸的酯,例如氯甲酸异丙基酯和氯甲酸异丁基酯,或氯乙酸的酯。
合适的酯尤其是C1-C4烷基酯,例如甲基酯、乙基酯、丙基酯、异丙基酯、正丁基酯、仲丁基酯、异丁基酯或叔丁基酯。但是,其它合适的酯是从C2-C6多元醇衍生的那些,例如二醇、甘油、三羟甲基丙烷、赤藓醇、季戊四醇和山梨醇,优选甘油酯。如果使用多元醇酯,则可以使用混合的酯,即具有不同羧酸基团的酯。活性酯也是合适的,这些在形式上是经由酸与能形成活性酯的醇反应获得的,例如对-硝基苯酚、N-羟基苯并三唑(HOBt)、N-羟基琥珀酰亚胺或OPfp(五氟苯酚)。
优选使用羧酸本身(即,不是它们的衍生物)。
合适的多羧酸及其衍生物的例子是α,β-二羧酸或其衍生物,例如草酸、丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、戊烯二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、山梨酸,聚烯烃取代的琥珀酸及其衍生物。聚烯烃取代的琥珀酸优选是聚异丁烯取代的琥珀酸,其可以例如经由聚异丁烯与马来酸酐在烯式反应条件下反应获得。聚链烯基、尤其是聚异丁烯基的数均分子量Mn优选是100-5000,特别优选是200-1000。可以参见上文关于合适酸衍生物的描述。在二羧酸的情况下,优选使用酸酐,优选内酸酐(即,琥珀酸酐、马来酸酐、己二酸酐等)。
合适的脂族、脂环族或芳族的任选被封端的异氰酸酯的例子是异氰酸甲基酯,异氰酸乙基酯,异氰酸丙基酯,异氰酸丁基酯,异氰酸戊基酯,异氰酸己基酯,异氰酸环己基酯,异氰酸苯基酯等。
合适的脂族单胺优选是伯胺或仲胺,特别优选是伯胺。它们的例子是甲胺,乙胺,丙胺,丁胺,戊胺,己胺,庚胺,辛胺,壬胺,癸基胺,十二烷基胺,[3-(2-乙基己基)丙基]胺等。
合适的脂族多胺的例子是聚亚乙基亚胺,聚亚丙基多胺,聚亚丁基多胺,聚亚戊基多胺等。
关于其它合适的改性剂,可以参见EP 09179490.0。
本发明的模塑组合物可以含有作为组分C)的最多70重量%、优选最多50重量%的其它添加剂。
可以提到的纤维状或粒状填料C1)是碳纤维、玻璃纤维、玻璃珠、无定形二氧化硅、硅酸钙、偏硅酸钙、碳酸镁、高岭土、白垩、石英粉、云母、硫酸钡和长石,它们的用量为1-50重量%、尤其是1-40重量%,优选10-40重量%。
可提到的优选的纤维状填料是碳纤维、芳族聚酰胺纤维和钛酸钾纤维,尤其优选E玻璃形式的玻璃纤维。它们可以作为粗纱使用或可以以市售短切玻璃形式使用。
所述纤维状填料可以已用硅烷化合物进行表面预处理以改善与热塑性塑料的相容性。
合适的硅烷化合物具有以下通式:
(X-(CH2)n)k-Si-(O-CmH2m+1)4-k
其中取代基的定义如下:
Figure BDA00002110794600261
n为2至10的整数,优选3至4,
m为1至5的整数,优选1至2,以及
k为1至3的整数,优选1。
优选的硅烷化合物是氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基丁基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷和氨基丁基三乙氧基硅烷,以及对应的包含缩水甘油基基团作为取代基X的硅烷。
通常用于表面涂覆的硅烷化合物的量是0.01-2重量%,优选0.025-1.0重量%,尤其是0.05-0.5重量%(基于E))。
针状矿物填料也是适合的。
对本发明而言,针状矿物填料是具有强伸展针状特征的矿物填料。实例是针状硅灰石。该矿物优选具有8:1至35:1的L/D(长度对直径)比率,优选8:1至11:1。任选地,矿物填料可以已被上述硅烷化合物预处理,但该预处理不是必要的。
可以提到的其它填料是高岭土、煅烧高岭土、硅灰石、滑石和白垩,以及层状或针状纳米填料,它们的量优选为0.1-10%。就此目的而言,优选的材料是勃姆石、膨润土、蒙脱石、蛭石、锂蒙脱石和硅酸镁锂(Laponite)。通过现有技术的方法对层状纳米填料进行有机改性,以使它们具有优良的与有机粘合剂之间的相容性。向本发明的纳米复合物中加入层状或针状纳米填料导致机械强度进一步增加。
本发明的模塑组合物可以含有作为组分C2)的0.05-3重量%、优选0.1-1.5重量%和尤其0.1-1重量%的润滑剂。
优选铝盐、碱金属盐或碱土金属盐,或者具有10-44个碳原子、优选具有12-44个碳原子的脂肪酸的酯或酰胺。
金属离子优选是碱土金属和Al,特别优选Ca或Mg。
优选的金属盐是硬脂酸钙和褐煤酸钙,以及硬脂酸铝。
也可以使用各种盐的混合物,按照任何所需的混合比例。
羧酸可以是一元或二元的。可以提到的例子是壬酸、棕榈酸、月桂酸、十七烷酸、十二烷二酸、二十二烷酸,特别优选硬脂酸、癸酸以及褐煤酸(具有30-40个碳原子的脂肪酸的混合物)。
脂族醇可以是一元至四元的。醇的例子是正丁醇、正辛醇、硬脂醇、乙二醇、丙二醇、新戊二醇、季戊四醇,优选甘油和季戊四醇。
脂族胺可以是一元至三元的。例子是硬脂基胺、乙二胺、丙二胺、六亚甲基二胺、二(6-氨基己基)胺,特别优选乙二胺和六亚甲基二胺。优选的酯或酰胺是相应的甘油二硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯、乙二胺二硬脂酸酯、甘油单棕榈酸酯、甘油三月桂酸酯、甘油单二十二烷酸酯和季戊四醇四硬脂酸酯。
也可以使用各种酯或酰胺的混合物,或酯与酰胺组合的混合物,按照任何所需的混合比例。
本发明的模塑组合物可以含有作为组分C3)的0.05-3重量%、优选0.1-1.5重量%和尤其0.1-1重量%的以下物质:铜稳定剂,优选卤化铜(I),尤其是与碱金属卤化物的混合物,优选KI,尤其是按照比例1:4,或位阻酚,或它们的混合物。
优选使用的单价铜的盐是乙酸亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜和碘化亚铜。这些物质含有5-500ppm的铜,优选10-250ppm,基于聚酰胺计。
有利的性能特别是在铜以分子分布形式存在于聚酰胺中的情况下获得的。这通过将均匀固溶体形式的含有聚酰胺和含有单价铜盐和含有碱金属卤化物的浓缩物加入模塑组合物来实现。例如,典型的浓缩物的组成如下:79-95重量%聚酰胺,和21-5重量%的由碘化铜或溴化铜和碘化钾组成的混合物。在均匀固溶体中的铜浓度是优选0.3-3重量%,尤其是0.5-2重量%,基于溶液的总重量计,并且碘化亚铜与碘化钾之间的摩尔比是1-11.5,优选1-5。
适用于所述浓缩物的聚酰胺是均聚酰胺和共聚酰胺,尤其是尼龙-6和尼龙-6,6。
合适的位阻酚D3)原则上是具有酚结构并在酚环上具有至少一个体积庞大基团的所有化合物。
优选使用例如下式的化合物:
Figure BDA00002110794600281
其中R1和R2是烷基、取代的烷基或取代的三唑基团,且其中基团R1和R2可以是相同或不同的;R3是烷基、取代的烷基、烷氧基或取代的氨基。
上述类型的抗氧化剂参见例如DE-A 2702661(US-A 4360617)。
另一类优选的位阻酚是通过从取代的苯羧酸、尤其从取代的苯丙酸衍生得到的那些。
特别优选的此类化合物是下式的化合物:
Figure BDA00002110794600282
其中R4、R5、R7和R8各自独立地是C1-C8烷基,它们可以本身具有取代基(其中的至少一个取代基是体积庞大的基团),R6是具有1-10个碳原子的二价脂族基团,且其主链也可以具有C-O键。
优选的与这些式对应的化合物是:
Figure BDA00002110794600283
(245,来自BASF SE)
Figure BDA00002110794600291
(
Figure BDA00002110794600292
259,来自BASF SE)
以下是位阻酚的例子:
2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基苯酚),1,6-己二醇二[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯],季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯],二硬脂基3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸酯,2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛-4-基甲基3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯,3,5-二叔丁基-4-羟基苯基-3,5-二硬脂基硫代三嗪基胺,2-(2’-羟基-3’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑,2,6-二叔丁基-4-羟基甲基苯酚,1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯,4,4’-亚甲基二(2,6-二叔丁基苯酚),3,5-二叔丁基-4-羟基-苄基二甲基胺。
已经证明特别有效并且进而优选使用的化合物是2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基苯酚),1,6-己二醇二(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(
Figure BDA00002110794600293
259),季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯],以及N,N’-六亚甲基二-3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺(
Figure BDA00002110794600294
1098),以及上述来自BASF SE的产品
Figure BDA00002110794600295
245,此产品是特别合适的。
可以单独使用或作为混合物使用的抗氧化剂C)的用量是0.05-3重量%,优选0.1-1.5重量%,尤其是0.1-1重量%,基于模塑组合物组分A)-C)的总重量计。
在一些情况下,证明特别有利的是具有不超过一个处于酚羟基邻位的位阻基团的位阻酚;尤其当评价长期在扩散光中储存时的色牢度时。
本发明的模塑组合物可以含有作为组分C4)的0.05-5重量%、优选0.1-2重量%、尤其是0.25-1重量%的苯胺黑。
苯胺黑一般是一类黑色或灰色的吩嗪染料(吖嗪染料),与引杜林染料有关,并具有各种形式(水溶性,油溶性,能溶于酒精),用于羊毛染色和羊毛印刷中,用于丝绸的黑色染色中,以及用于皮革、鞋油、清漆、塑料、烤漆、油墨等的着色中,以及用作显微染料。
苯胺黑是在工业上经由硝基苯、苯胺和苯胺盐酸盐用金属铁和FeCl3加热获得的(此名称是来自拉丁语niger=黑)。
组分C4)可以作为游离碱的形式或作为盐的形式使用(例如盐酸盐)。
关于苯胺黑的其它细节可以参见例如电子版的百科全书
Figure BDA00002110794600301
Online,第2.8版,Thieme-Verlag Stuttgart,2006,关键词“Nigrosine”。
本发明的模塑组合物可以含有作为组分C5)的0.001-20重量%、优选0.05-10重量%、尤其0.1-5重量%的粒径为至多10微米(d50值)的铁粉末,所述铁粉末可以经由五羰基铁的热分解获得。
铁以许多同素异形体的形式出现:
1.α–Fe(铁素体)形成了空间中心的立方体晶格,是可磁化的,能溶解少量的碳,并且在最高928℃下作为纯铁出现。于770℃(居里温度),其损失了铁磁性并成为顺磁性的;在770-928℃温度范围内的铁也称为β-Fe。在正常温度和至少13000MPa的压力下,α–Fe成为所谓的ε-Fe,其体积降低约0.20cm3/mol,而密度从7.85提高到9.1(在20000MPa下)。
2.γ–Fe(奥氏体)形成了表面中心的立方体晶格,其是非磁性的,能溶解大量的碳,并且仅仅能在928-1398℃温度范围内观察到。
3.δ–Fe,空间中心的,在1398℃至1539℃熔点的范围内存在。
金属铁通常是银白色的,密度为7.874(重金属),熔点为1539℃,沸点为2880℃,比热(18-100℃)为约0.5g-1K-1,拉伸强度为220-280N/mm2。这些值适用于化学纯的铁。
铁的工业生产采用熔炼铁矿石、铁渣、煅烧的黄铁矿,或高炉灰,以及再熔炼碎片和合金。
本发明的铁粉末是经由五羰基铁的热分解制备的,优选温度为150-350℃。如此获得的粒子优选具有球形,所以是球形或几乎球形的(另一种说法是球粒状)。
优选的铁粉末具有下述粒径分布;在这里,粒径分布是通过激光散射在非常稀的水悬浮液中检测的(例如使用Beckmann LS13320)。下文中的粒径(以及分布)可以任选地经由研磨和/或筛分获得。
在这里,dxx表示粒子总体积的XX%是小于所述数值的。
d50值:至多10微米,优选1.6-8微米,尤其是2.9-7.5微米,非常特别是3.4-5.2微米,
d10值:优选1-5微米,尤其是1-3微米,非常特别是1.4-2.7微米,
d90值:优选3-35微米,尤其是3-12微米,非常特别是6.4-9.2微米。
组分B)优选具有97-99.8g/100g的铁含量,优选97.5-99.6g/100g。其它金属的含量优选低于1000ppm,尤其是低于100ppm,非常特别是低于10ppm。
Fe含量通常经由红外光谱检测。
C含量优选是0.01-1.2g/100g,优选0.05-1.1g/100g,尤其是0.4-1.1g/100g。此碳含量在优选的铁粉末中对应于在热分解之后不会被氢气还原的粉末的碳含量。
碳含量通常通过样品在氧气流中燃烧、然后使用IR按照基于ASTME1019的方法检测所得的CO2气体(通过Leco CS230或CS-mat 6250,来自Juwe)测定。
氮含量优选是至多1.5g/100g,优选0.01-1.2g/100g。氧含量优选是至多1.3g/100g,优选0.3-0.65g/100g。N和O是通过将样品在石墨炉中加热到约2100℃检测的。在这里,从样品获得的氧被转化成CO并通过IR检测器检测。在反应条件下从含氮化合物释放出来的氮随着载气排出,并通过TCD(热导率检测器)检测和记录(这两种方法都基于ASTM E1019)。
堆积密度优选是2.5-5g/cm3,尤其是2.7-4.4g/cm3。这一般表示当例如将粉末装入容器并通过振动压实时的密度。进一步优选的铁粉末可以已经用磷酸铁、用亚磷酸铁或用SiO2进行表面涂覆。
根据DIN ISO 9277的BET表面积优选是0.1-10m2/g,尤其是0.1-5m2/g,优选0.2-1m2/g,尤其是0.4-1m2/g。
为了实现铁粒子的特别优良的分散,可以使用母料,涉及聚合物。适用于此目的的聚合物是聚烯烃、聚酯或聚酰胺,并且这里优选母料聚合物与组分A)相同。铁在聚合物中的质量比例一般是15-80质量%,优选20-40质量%。
其它常用添加剂C)的用量例如是至多25重量%、优选至多20重量%的弹性聚合物(也通常称为抗冲改性剂、弹性体或橡胶)。
这些是非常普遍的共聚物,它们优选由至少两种以下单体组成:乙烯、丙烯、丁二烯、异丁烯、异戊二烯、氯丁二烯、乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈,和其中醇组分具有1-18个碳原子的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。
这种类型的聚合物例如描述在Houben-Weyl,有机化学方法(Methoden der organischen Chemie),卷14/1(Georg-Thieme-Verlag,Stuttgart,德国,1961),第392-406页,和C.B.Bucknall的专题文章“增韧塑料(Toughened Plastics)”(Applied Science Publishers,伦敦,UK,1977)中。
这类弹性体的一些优选类型描述如下。
这类弹性体的优选类型是称为乙烯-丙烯(EPM)橡胶和乙烯-丙烯-二烯(EPDM)橡胶的那些。
EPM橡胶通常实际上不具有残余双键,而EPDM橡胶可以每100碳原子具有1-20个双键。
可提及的用于EPDM橡胶的二烯单体的实例是共轭二烯,例如异戊二烯和丁二烯,具有5-25个碳原子的非共轭二烯,例如1,4-戊二烯、1,4-己二烯、1,5-己二烯、2,5-二甲基-1,5-己二烯和1,4-辛二烯;环二烯,例如环戊二烯、环己二烯、环辛二烯和二环戊二烯;烯基降冰片烯,例如5-亚乙基-2-降冰片烯、5-亚丁基-2-降冰片烯、2-甲代烯丙基-5-降冰片烯和2-异丙烯基-5-降冰片烯;以及三环二烯,例如3-甲基三环[5.2.1.02,6]-3,8-癸二烯;以及它们的混合物。优选1,5-己二烯、5-亚乙基降冰片烯和二环戊二烯。基于橡胶的总重量计,EPDM橡胶的二烯含量优选为0.5-50重量%,尤其是1-8重量%。
EPM橡胶和EPDM橡胶优选还可以用反应性羧酸或用这些物质的衍生物接枝。它们的实例是丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物,例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯,以及马来酸酐。
乙烯与丙烯酸和/或甲基丙烯酸和/或与这些酸的酯形成的共聚物是另一组优选的橡胶。橡胶还可以包含二羧酸,例如马来酸和富马酸,或这些酸的衍生物,例如酯和酸酐,和/或包含环氧基基团的单体。这些二羧酸衍生物或包含环氧基基团的单体优选通过向单体混合物加入包含二羧酸基团和/或环氧基基团并具有通式I、II、III或IV的单体而引入橡胶中:
Figure BDA00002110794600331
其中R1至R9是氢或具有1-6个碳原子的烷基,且m是0-20的整数,g是0-10的整数,p是0-5的整数。
R1至R9优选是氢,其中m是0或1且g是1。相应的化合物是马来酸、富马酸、马来酸酐、烯丙基缩水甘油醚和乙烯基缩水甘油醚。
式I、II和IV的优选化合物是马来酸、马来酸酐和包含环氧基基团的(甲基)丙烯酸酯,例如丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯,以及与叔醇的酯,例如丙烯酸叔丁酯。尽管后者不具有游离羧基基团,但是它们的行为接近于游离酸,因此它们被称为具有潜在羧基的单体。
有利的是,所述共聚物包含50-98重量%的乙烯、0.1-20重量%的包含环氧基的单体和/或甲基丙烯酸和/或包含酸酐基团的单体,剩余量为(甲基)丙烯酸酯。
尤其优选的共聚物由以下组分组成:
50-98重量%、尤其是55-95重量%的乙烯,
0.1-40重量%,尤其是0.3-20重量%的丙烯酸缩水甘油酯和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸和/或马来酸酐,以及
1-45重量%、尤其是5-40重量%的丙烯酸正丁酯和/或甲基丙烯酸2-乙基己酯。
其它优选的(甲基)丙烯酸酯是甲基酯、乙基酯、丙基酯、异丁基酯和叔丁基酯。
除了这些,可以使用的共聚单体还有乙烯基酯和乙烯基醚。
上述乙烯共聚物可通过本身已知的方法制备,优选通过在高压和升温下的无规共聚。适合的方法是公知的。
其它优选的弹性体是乳液聚合物,其制备例如描述在Blackley的专题文章“乳液聚合(Emulsion Polymerization)”中。可使用的乳化剂和催化剂是本身已知的。
原则上,可以使用具有均匀结构的弹性体或具有壳结构的那些。壳型结构由各个单体的加入顺序决定。聚合物的形态也受这种添加顺序的影响。
仅作为举例,可提及的用于制备弹性体的橡胶级分的单体是丙烯酸酯,例如丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯,相应的甲基丙烯酸酯,丁二烯和异戊二烯,以及这些物质的混合物。这些单体可以与诸如苯乙烯、丙烯腈、乙烯基醚的其它单体共聚,以及与诸如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丙酯的其它丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯共聚。
弹性体的软相或橡胶相(玻璃化转变温度在0°C以下)可以为芯、外壳或者中间壳(对于其结构具有多于两个壳的情况)。具有多于一个壳的弹性体还可以具有多于一个由橡胶相组成的壳。
如果在该弹性体结构中除了橡胶相之外还包括一种或多种硬组分(玻璃化转变温度在20°C以上),则它们通常通过以苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯或丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯作为主要单体聚合来制备,其中丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯是例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸甲酯。除此之外,还可使用相对小比例的其它共聚单体。
已证实在一些情况下使用在其表面具有反应性基团的乳液聚合物是有利的。这种类型的基团的实例是环氧基、羧基、潜在羧基、氨基和酰胺基团,以及可以通过同时使用以下通式的单体而引入的官能团:
Figure BDA00002110794600351
其中的取代基可定义如下:
R10是氢或C1-C4烷基,
R11是氢、C1-C8烷基或芳基,尤其是苯基,
R12是氢、C1-C10烷基、C6-C12芳基或-OR13
R13是C1-C8烷基或C6-C12芳基,其可任选地被包含O的基团或者包含N的基团取代,
X是化学键、C1-C10亚烷基或C6-C12亚芳基,或
Figure BDA00002110794600352
Y是O-Z或NH-Z,且
Z是C1-C10亚烷基或C6-C12亚芳基。
EP-A 208187中描述的接枝单体也适合于在表面引入反应性基团。
可提及的其它实例是丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和取代的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,例如甲基丙烯酸(N-叔丁基氨基)乙酯、丙烯酸(N,N-二甲基氨基)乙酯、丙烯酸(N,N-二甲基氨基)甲酯和丙烯酸(N,N-二乙基氨基)乙酯。
橡胶相的颗粒也可以是已交联的。交联单体的实例是1,3-丁二烯、二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙基酯和丙烯酸二氢二环戊二烯酯,以及EP-A50265中描述的化合物。
还可以使用称为接枝-连接单体的单体,即具有两个或更多个在聚合中以不同速率反应的可聚合双键的单体。优选使用此类化合物,其中至少一个反应性基团以与其它单体大约相同的速率反应,而另一个反应性基团(或多个反应性基团)例如显著更慢地聚合。不同的聚合速率导致橡胶中一定比例的不饱和双键。如果接着将另一相接枝到这种橡胶上,则至少一些存在于橡胶中的双键与接枝单体反应形成化学键,即所接枝上的相具有至少一定程度的与接枝基质之间的化学键合。
这种接枝-连接单体的实例是包含烯丙基的单体,尤其是烯属不饱和羧酸的烯丙酯,例如丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、马来酸二烯丙酯、富马酸二烯丙酯和衣康酸二烯丙酯,以及这些二羧酸的相应单烯丙基化合物。除此之外,还有多种不同的其它适合的接枝-连接单体。关于进一步的细节,可参考例如US专利4148846。
这些交联单体在抗冲击改性聚合物中的比例是基于抗冲击改性聚合物计的通常至多5重量%,优选不超过3重量%。
一些优选的乳液聚合物列在下表中。这里可首先提及具有芯和具有至少一个外壳并具有以下结构的接枝聚合物:
Figure BDA00002110794600361
作为使用结构中具有多于一个壳的接枝聚合物的替代,还可使用均质即单壳的由1,3-丁二烯、异戊二烯和丙烯酸正丁酯构成的弹性体或由它们的共聚物构成的弹性体。这些产物还可以通过同时使用交联单体或具有反应性基团的单体来制备。
优选的乳液聚合物的实例是丙烯酸正丁酯-(甲基)丙烯酸共聚物、丙烯酸正丁酯/丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物,具有由丙烯酸正丁酯构成的或基于丁二烯的内芯并具有由上述共聚物构成的外壳的接枝聚合物,以及乙烯与提供反应性基团的共聚单体的共聚物。
所述弹性体也可以通过其它常规方法制备,例如通过悬浮聚合制备。
还优选硅橡胶,如描述在DE-A 3725576、EP-A 235690、DE-A3800603和EP-A 319290中的那些。
当然,还可以使用以上列出的多种类型橡胶的混合物。
作为组分C),本发明的热塑性模塑组合物可以包含常用的加工助剂,例如稳定剂,氧化抑制剂,抗热分解和紫外光分解的试剂,润滑剂和脱模剂,着色剂如染料和颜料,成核剂,增塑剂等等。
可以提到的氧化抑制剂和热稳定剂的实例是位阻酚和/或亚磷酸酯和胺(如TAD),氢醌,芳族仲胺如二苯胺,这些物质的各种取代的成员,以及它们的混合物;基于该热塑性模塑组合物的重量计,其浓度为至多1重量%。
可以提到的UV稳定剂是各种取代的间苯二酚、水杨酸酯、苯并三唑和二苯甲酮,基于模塑组合物计的用量为通常至多2重量%。
可以作为着色剂添加的材料是无机颜料,例如二氧化钛、群青蓝、氧化铁和炭黑,以及有机颜料,例如酞菁、喹吖啶酮和苝系,以及染料,例如蒽醌。
可以用作成核剂的材料是苯基次膦酸钠、氧化铝、二氧化硅和优选滑石。
本发明的热塑性模塑组合物可以通过本身已知的方法制备,通过在常规混合设备如螺杆型挤出机、布拉本德混合器或班伯里混合器中混合起始组分,接着将它们挤出。挤出之后,使挤出物冷却并造粒。还可预混合各个组分,然后分别加入剩余的起始组分和/或以混合物形式加入。混合温度通常为230-320°C。
在另一优选的操作模式中,也可将组分B)和C)任选地与预聚物混合、配混并造粒。然后将所得到的粒料在惰性气体下和在低于组分A)熔点的温度下连续或分批地进行固相浓缩,直至达到所期望的粘度。
本发明热塑性模塑组合物的特征在于同时具有优良的加工性和优良的机械性能,而且还具有显著改进的焊接线强度和表面以及热稳定性。
这些材料适用于生产任何类型的纤维、箔和模制品。现给出一些实例:缸盖罩、摩托车盖、进气歧管、换气冷却器盖、插塞式连接器、齿轮、冷却风扇轮和冷却水箱。
在电子和电器领域,具有改进的流动性能的聚酰胺可以用于生产插件,插头部件,插塞式连接器,膜开关,印刷电路板组件,微电子组件,线圈,I/0插塞式连接器,用于印刷电路板(PCB)的插头,用于柔性印刷电路(FPC)的插头,用于柔性集成电路(FFC)的插头,高速插塞式连接器,端子,连接器插头,设备连接器,电缆皮革组件,电路支架,电路支架组件,三维注塑电路支架,电气插接件,以及机电组件。
在汽车内部中的可能应用是用于仪表板、转向柱开关、座椅组件、头枕、中央控制台、变速箱组件和车门模块,可能的汽车外部应用是用于门把手、外视镜组件、挡风玻璃刮水器组件、挡风玻璃刮水器保护套、格栅、车顶纵梁、遮阳篷框架、发动机盖、缸盖罩、入口管(尤其是入口歧管)、挡风玻璃刮水器和外部车身组件。
流动性改进的聚酰胺在厨房和日用领域中的可能应用是用于生产厨房装备用的组件,例如煎锅、熨斗和按钮,以及在花园和休闲区中的可能应用,例如用于灌溉系统的组件、或花园设备以及门把手。
实施例
I.在聚酰胺中使用各种三聚氰胺聚合物
使用以下组分:
组分A:
尼龙-66,其特性粘数IV是148ml/g,是根据ISO 307于25°C在96重量%浓度硫酸中的0.5重量%浓度溶液中测定的(使用来自BASF SE的
Figure BDA00002110794600391
A27)。
组分B:
根据DIN 53176检测胺值。粘度是用流变仪检测的(Physica MCR51,来自Anton Paar GmbH,Graz,Austria)为了检测溶解性,将产物和溶剂按照10:90的重量比混合并用热枪加热。如果产物在冷却时不沉淀,则认为产物是可溶性的。
B/1制备高度支化的三聚氰胺-四亚乙基五胺聚合物
使用
Figure BDA00002110794600392
9.8mol的四亚乙基五胺作为初始装料,并混合
Figure BDA00002110794600393
2.28mol的氯化铵作为催化剂,并施加低流速的氮气。将
Figure BDA00002110794600394
3.5mol的三聚氰胺按照4份加入。在每次添加三聚氰胺之后,将反应混合物加热到200℃并搅拌直到三聚氰胺已经溶解。在溶解之后,先将混合物在加入下一份之前冷却到100℃。在添加最后一份之后,将反应混合物于200℃搅拌直到粘度不再升高(于75℃约20,000mPas)。在冷却之后,催化剂用50%浓度氢氧化钠溶液中和,并且这里形成的氢氧化钠通过于90℃用压力过滤漏斗过滤被除去。获得黄色聚合物,其具有以下性能:
粘度(75°C)η=3800mPas
溶解性:HFIP(=六氟异丙醇),水
胺值:677.7mg KOH/g
GPC:Mw=13400g/mol
    Mn=5100g/mol
B/2制备官能化的高度支化三聚氰胺聚合物
使用2.8mol的五亚乙基六胺作为初始装料,并混合0.65mol的氯化铵作为催化剂,并施加低流速的氮气。将1mol的三聚氰胺按照4份、每份0.25mol加入。在每次添加三聚氰胺之后,将反应混合物加热到200℃并搅拌直到三聚氰胺已经溶解。在溶解之后,先将混合物在加入下一份之前冷却到100℃。在添加最后一份之后,将反应混合物于200℃搅拌直到粘度不再升高(于75℃约20,000mPas)。在冷却之后,催化剂用50%浓度氢氧化钠溶液中和,并且这里形成的氢氧化钠通过于90℃用压力过滤漏斗过滤被除去。获得黄色聚合物,其具有以下性能:
粘度(75°C)η=3250mPas
GPC(HFIP):Mn=6300,Mw=24400
溶解性:HFIP(=六氟异丙醇),水
胺值:665mg KOH/g
所得的聚合物在烧瓶中用作初始装料,并混合入0.2mol油酸。将此混合物加热到120℃,所得的反应水通过蒸馏除去。在这里,将温度逐步升高到180℃。当不再形成水时,搅拌于180℃再进行1小时。这得到深黄色聚合物,其流动象蜂蜜,并具有以下性能:
粘度(75°C)η=1500mPas
溶解性:HFIP(=六氟异丙醇),水
在混合之前,将组分B/1和B/2于80℃在真空下干燥24小时。
组分C/1
玻璃纤维
组分C/2
硬脂酸钙
组分C/3
CuI/KI,比率为1:4(在PA6中的20%浓度母料)
组分C/4
含有苯胺黑的40%浓度PA6母料
该模塑组合物在ZSK30中制备,生产量为25kg/h,并在约260°C的平坦温度分布下进行。
进行以下测试:
根据ISO 527进行拉伸实验,在对流烘箱中分别于200℃和220℃热老化之前和之后的机械性能;
IV:c=5g/l,在96%浓度硫酸中,根据ISO 307检测;
注射压力是作为在根据ISO527注塑拉伸样品期间的转化点处的压力确定的。
下表中给出了模塑组合物的组成以及测试结果。
表1:组成
Figure BDA00002110794600411
在220°C下热老化之后的机械性能
Figure BDA00002110794600412
Figure BDA00002110794600413
Figure BDA00002110794600414
在200°C下热老化之后的机械性能
Figure BDA00002110794600421
Figure BDA00002110794600422
Figure BDA00002110794600423
II.三聚氰胺聚合物与铁粉末的组合
组分A/1、A/4、B1和C1至C4是与I中相同的。
所用的组分C5是:
具有CAS no.7439-89-6的铁粉末。为了检测Fe、C、N和O含量,参见说明书第32-34页。
  Fe   g/100g   最小97.7   IR检测
  C   g/100g   最大1.0   IRS
  N   g/100g   最大1.0   TCD
  O   g/100g   最大0.6   IRS
粒径分布:(激光散射,使用Beckmann LS13320)
d10是1.4-2.7μm
d50是2.9-4.2μm
d90是6.4-9.2μm
BET表面积是0.44m2/g(DIN ISO 9277)
制备方法和检测方法是与I中所述相同的。
模塑组合物的组成是:
54.75重量%的A/1
10重量%的A/4
0.5重量%的B/1
30重量%的C/1
0.35重量%的C/2
1.5重量%的C/3
1.9重量%的C/4
1重量%的C/5
在200°C下热老化之后的机械性能
Figure BDA00002110794600431
Figure BDA00002110794600433
在220°C下热老化之后的机械性能
Figure BDA00002110794600441
Figure BDA00002110794600442
Figure BDA00002110794600443

Claims (10)

1.一种热塑性模塑组合物,其包含:
A)10-98重量%的热塑性聚酰胺,
B)0.01-20重量%的高度支化的三聚氰胺聚合物或三聚氰胺-脲聚合物或它们的混合物,
C)0-70重量%的其它添加剂,
其中组分A)至C)的重量百分数总和为100%。
2.根据权利要求1的热塑性模塑组合物,其含有1-50重量%的纤维状或粒状添加剂C1。
3.根据权利要求1或2的热塑性模塑组合物,其含有0.05-3重量%的含铜的稳定剂C3。
4.根据权利要求1-3的热塑性模塑组合物,其中组分B)的支化度是10-99.9%。
5.根据权利要求1-4的热塑性模塑组合物,其中组分B)的酸值(DIN53176)是100-900mg KOH/g。
6.根据权利要求1-5的热塑性模塑组合物,其中组分B)的数均摩尔质量Mn是1000-40000g/mol(GPC)。
7.根据权利要求1-6的热塑性模塑组合物,其中组分B)的重均摩尔质量Mw是1500-150000g/mol。
8.根据权利要求1-7的热塑性模塑组合物,其含有0.001-20重量%的粒径(d50值)为至多10μm的铁粉末(组分C5)。
9.根据权利要求1-8的热塑性模塑组合物用于生产任何类型的纤维、箔和模制品的用途。
10.从根据权利要求1-8的热塑性模塑组合物获得的纤维、箔或模制品。
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