CN1034936A - 具紫外线稳定性和耐冲击性及阻燃性的含脂族树脂的丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物之组成物 - Google Patents
具紫外线稳定性和耐冲击性及阻燃性的含脂族树脂的丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物之组成物 Download PDFInfo
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Abstract
具紫外线稳定性与耐冲击性的阻燃性热塑性组
成物系由50-80%的ABS与0.5-10%的脂肪族树
脂,14-30%的狄尔斯-阿德耳加成物,4-20%的氧化
锑,0-5%的腈橡胶以及0-5%的表面活性剂配制而
成。此ABS组成物的艾氏冲击强度可高达4英尺·
磅/英寸,大部分达到UL94阻燃性试验的V-0等
级。该脂肪族树脂,腈橡胶与表面活性剂可配制成艾
氏冲击强度大于2.0英尺·磅/英寸的热塑性组成
物。
Description
本发明系有关于特别适用于制作电子设备的壳体如打字机外壳和商用设备壳体(如计算机壳体)之类的新颖耐冲击性和阻燃的ABS组成物。
通常电子设备制造商视电子设备之阻燃壳体为必需品,以避免发生火灾时之危险性。为符合此要求,壳体采用掺入溴代阻燃性添加剂如八溴代二苯基氧,十溴代二苯基氧和双(三溴代苯氧基)乙烷与(通常)并用之氧化锑的ABS组成物而制成。此类溴化添加剂通常不具紫外线稳定性,以致含紫外线不稳定性添加剂的组成物在暴露于荧光或其他紫外线照射源时会产生严重的黄化。传统之溴化添加剂亦有燃烧时产生有毒害的二噁烷,并降低ABS热变形温度的缺点。
可作为聚合物阻燃剂的商业化2摩耳氯化环戊二烯与1摩耳环辛二烯的狄尔斯-阿德耳(Diels-Alder)加成物在日本已取代传统溴化添加剂以少量添加至ABS,但所得产物不具有最高阻燃值,且冲击强度差。
本发明的目的之一为提供一种适合用于电子设备壳体或其他类似用途的具有紫外线稳定性和阻燃的ABS组成物。
此处“紫外线稳定性”一词系指按ASTM No.1925进行测试所得的7天后之黄变指数较原先者的增加小于10而言。
此处“耐冲击性”一词系指按ASTM测试法D256所测得的1/8英寸试样之缺口艾氏(Izod)耐冲击强度大于2.0英尺·磅/英寸(缺口)而言。
此处“阻燃性”一词系指按Underwriters Laboratories公司UL94测试法(第三版)所测得的1/8英寸试样之符合V-1或V-0阻燃等级而言。
业已发现,在ABS中掺入脂肪族树脂,2摩尔氯化环戊二烯与1摩尔环辛二烯的狄尔斯-阿德耳加成物(以下有时称作“该狄尔斯-阿德耳加成物”),氧化锑,(或者可再加)腈橡胶和/或表面活性剂等添加综合剂可达成上述目的,且另有不生成二噁烷,80℃时仍不发白化(blooming),高延伸性等优点。若所使用之添加剂只包含该Diels-Alder加成物与氧化锑,则按ASTM D256所测得此组成物的缺口Izod冲击强度小于2.0英尺·磅/英寸,此时导致该组成物的加工制品受冲击力时有不能接受的破裂危险。
特别是,本发明之组成物具有紫外线稳定性,耐冲击性及阻燃热塑性,它主要包含(a)约0.5%至10%(以重量计,下同)平均分子量(即以凝胶渗透色谱法(GPC)所测得的平均分子量)小于2000的脂肪族树脂,(b)约0%至5%的腈橡胶,(c)约0%至5%的表面活性剂,(d)约14%至30%的该狄尔斯-阿德耳加成物,(e)约4%至20%的氧化锑与(f)约50%至80%的按ASTM D-256测试法所测得的1/8英寸试样之缺口Izod冲击强度至少为1.5英尺·磅/英寸的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),其中该脂肪族树脂,腈橡胶与表面活性剂的添加量应能使此热塑性组成物按ASTM D-256测试法所测得的1/8英寸试样的缺口艾氏冲击强度大于2.0英尺·磅/英寸。
此处之较佳组成物主要包含约0.5%至5%(以重量计,下同)的脂肪族树脂,约0%至4%的腈橡胶,约0%至2%的表面活性剂,约15%至20%的狄尔斯-阿德耳加成物,约5.5%至7%的氧化锑与约67%至77%的ABS。
若组成物中不含任何腈橡胶或表面活性剂,脂肪族树脂含量通常不应小于约2%,尤以介于约2%至4%为佳。
若组成物中含有脂肪族树脂与腈橡胶,但不含表面活性剂,则脂肪族树脂与腈橡胶含量以分别介于约1%至3%与约2%至4%为佳。
若组成物中含脂肪族树脂与表面活性剂但不含腈橡胶,则脂肪族树脂与表面活性剂含量以分别介于约1%至3%与约0.5%至2%为佳。
若组成物中含脂肪族树脂,腈橡胶与表面活性剂三者,则脂肪族树脂,腈橡胶与表面活性剂含量皆以介于约0.5%至1.5%为佳。
关于脂肪族树脂成分,“脂肪族树脂”中“脂肪族”一词广义而言系指那些无环,脂环或芳香族改性(如包括少量诸如苯乙烯单元的芳香族单元)的树脂。此处之脂肪族树脂包括诸如称作环戊二烯型,烯烃,混合烯烃衍生物及脂肪族烃等的烃类树脂。此处之脂肪族树脂亦包括那些即使不称作为烃类树脂的脂肪族树脂。此处所使用之脂肪族树脂已有商业化产品,适合者有Neville化学公司出品的LX-973树脂和NEVTAC100树脂,固特异(Goodyear)轮胎与橡胶公司出品的WINGTACK 10,WINGTACK 95,WINGTACK PLUS和WINGTACK EXTRA,Reichhold化学公司出品的BETAPRENE BC-100、BETAPRENEBR-100及STA-TAC T,Resinall公司出品的RESINALL 762和RESINALL 764,Texmark树脂公司的RESIN 140,Hercules公司的PICCOTAC95和PICCOTAC B以及Struktol公司的Struktol TR060。其中LX-973树脂被制造商称为环戊二烯型的石油烃树脂,其软化点为100℃[由ASTM E28环与球(Ring & Ball)法所测得],25℃之比重为1.09(ASTM D-71测试法),碘价(Wijs)为160(ASTMD-1959测试法),闪燃点(COC)为450°F(ASTMD-92测试法),数均分子量为630(ASTM D-2503测试法)。NEVTAC100为合成多萜烯烃树脂,其软化点为102℃(由ASTME28环与球法所测得),25℃之比重为0.960(ASTM D-71测试法),碘价(Wijs)为145(ASTM D-1959测试法),闪燃点(COC)为450℃,数均分子量为1280(ASTM D-2503测试法),WINGTACK10为合成多萜烯树脂,软化点为10℃(环与球法),25℃之比重为0.88,25℃之Brookfield粘度为20,000至40,000厘泊(CPS)(ASTM E-338测试法),闪燃点为308°F,碘价为100,酸价为0.18,pH为7,以及数均分子量为450。WINGTACK95为C5合成多萜烯树脂,其软化点为98℃(ASTME28环与球法),25℃之比重为0.93,闪燃点(COC)为480,酸价为1.0,碘价为30,数均分子量为1200,WINGTACKPLUS为芳香族改性石油烃树脂和改性多萜烯型烃类树脂,其软化点介于93℃至100℃(ASTMD28环与球法),比重为0.93,酸价为1.0以及数均分子量为1100,其他文献指出,除了含少量苯乙烯单元以外,它非常类似于WINGTACK95。WINGTACK EXTRA为改性多萜烯型烃类树脂,其软化点介于94℃至100℃(ASTME28环与球法),25℃之比重为0.96,酸价小于1.0,分子量为1400。BETAPRENEBC-100烯烃聚合物,其软化点介于95℃至105℃(环与球法),粘度介于K至O(Gardner-Holdt法,70%甲苯溶液),可溶于脂肪族溶剂,芳香族溶剂和氯化溶剂中)。BETAPRENEBR-100为聚烯烃类树脂,其软化点介于97℃至103℃(环与球法),粘度介于O至V(Gardner-Holdt法,70%甲苯溶液),可溶于脂肪族,芳香族和氯化溶剂中,但不溶于醇类、酯类与酮类溶剂中。STA-TACT为热塑性烃类树脂,系以混合烯烃经聚合而得到,其研制是为符合多萜烃的要求,软化点介于100℃至105℃(环与球法),77°F之比重介于0.92至0.95,粘度介于L至Q(Gardner-Holdt法,70%甲苯溶液),可溶于脂肪族,芳香族和氯化溶剂中,但不溶于醇类、酯类与酮类溶剂中。RESINALL 762为烃石油树脂和从石油衍生单体所制成的脂肪族烃类树脂,它具有高度的不饱和度,熔点介于115℃至125℃(环与球法),25℃之比重为1.092,闪燃点(COC)为215℃,粘度介于R至X(Gardner-Holdt法,70%甲苯溶液,25℃),碘价为145,可溶于芳香族,脂肪族与氯化烃,但不溶于醇类,丙酮,二元醇与水。RESINALL 764为烃石油树脂和从石油衍生单体所制成的脂肪族烃树脂,它是化学惰性的,具有高度不饱和度,熔点介于135℃至145℃(环与球法),25℃之比重为1.092,闪燃点(COC)为251℃,粘度介于X至Z1(Gardner-Holdt法,70%甲苯溶液,25℃),酸价小于1,碘价为130,可溶于芳香族,脂肪族与氯化烃,但不溶于醇类,二元醇,丙酮与水。RESIN140为石油烃树脂,其熔点为140℃,25℃之比重为1.03,77°F之蒸气压小于0.1毫米汞柱,沸点高于500°F,闪燃点(COC)为525°F,碘价(0.1克)为154,极微溶水。PICCOTAC95为脂肪族烃树脂,其软化点介于91℃至97℃(环与球法),25℃之比重为0.95,闪燃点(COC)为555°F,酸价小于1,25℃之粘度(70%树脂固体溶于甲苯)为2.9史托克(Stokes,沲),凝胶渗透色谱法测得之重量平均分子量为1,550,数均分子量为875,熔融粘度于155℃为10泊(Poises),于125℃为100泊,于110℃为1,000泊,极微溶于水。PICCOTACB为脂肪族烃树脂,主要是从石油系混合单体衍生得到,其软化点介于98℃至102℃(环与球法),25℃之比重为0.948,闪燃点(COC)为560F,酸价小于1,25℃时的粘度(70%树脂固体溶于甲苯)为3.9史托克(沲),凝胶渗透色谱法测得之重量平均分子量为1895,数均分子量为1.025,熔融粘度于160℃为10泊,于130℃为100泊,于110℃为1,000泊),极微溶于水。Struktol TR 060为分子量小于2,000的混合脂肪族树脂,其软化点为102℃(环与球法),密度为0.95,闪燃点高于230℃,易溶于脂肪族,芳香族与氯化烃;核磁共振(NMR)分析显示其为烃树脂。
关于腈橡胶成分,以丙烯腈-丁二烯共聚物中丙烯腈占用于形成共聚物的丙烯腈与丁二烯总重的约15%至50%,丁二烯占总重的约85%至50%者为佳,尤以丙烯腈占总重的约17%至35%,丁二烯占总重的约83%至65%为更佳。这种成分容易配制成此处的块状(Chunky)或粒状的组成物。此处所用合适之腈橡胶已有商业化产品。例如此处所用的较佳腈橡胶为纽约Ontario科学高分子产品公司出品的Polymer053,其形状为平板或块状,丙烯腈含量介于19%至22%(以重量计,下同),Mooney粘度(ML-4a在212°F)为65至85,比重为0.98,可溶于甲基·乙基酮。此处所用的其他腈橡胶为固特异化学公司出品的:①Chemigum p83,为粒状,丙烯腈含量占33%,②N948 B,其丙烯腈含量占19%至22%,和③P715-Cl,其丙烯腈含量占27%。
关于表面活性剂成分,它可以是非离子,阴离子或阳离子型表面活性剂,亲水亲油平衡值(HLB)可介于1至20,可选自由聚硅氧熔,硅氧烷-氧化烯共聚物,磷酸酯,脂肪族单酸甘油酯,脂肪醇乙氧基化物,烷基酚乙氧基化物,聚乙二醇酯,脂肪酸,氟化表面活性剂与吡咯烷酮表面活性剂所组成的这一组中任一种。
较佳之聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷,且25℃的运动粘度(例如)介于0.65平方毫米/秒至100000平方米/秒者。此类化合物如西德慕尼黑的Wocker化学公司出品的硅氧烷流体AK,其表面张力通常小于22米·牛顿/米(25℃)而具高表面活性。非常合适的极适当之聚硅氧烷产品为宾洲(PA)Allen镇的Air Products & Chemicals公司出品的XF-B41-57,其在大气压下沸点高于300°F,77°F的蒸气压小于5毫米汞柱,在水中的溶解度小于0.1%,而闪燃点(由密闭封口的杯测得)为127°F。
适合用作表面活性剂组分的硅氧烷-氧化烯共聚物可以是通式Ⅰ的化合物:
其中a为0或自1至约3的整数,R为C1至约C30的烷基,或为分子式Ⅱ所表示的基团:
其中R′为含C1至约C6的烯基,b为介于1至约100的数值,并以介于10至30为佳,而R″为封端基团,可选自氢和直至约含有20个碳原子的烷基、酰基、芳基、烷芳基、芳烷基或链烯基,以及硫酸酯、磺酸酯、磷酸酯、羧酸酯、膦酸酯(phosponate),硼酸酯或异氰酸酯基团或它们的混合物;Y为分子式(Ⅲ)的基团,
其中R的定义同上,C的数值价于1至约200,此化合物中至少一个R基团具有分子式Ⅱ的结构。该分子式Ⅱ中,同一链可含相同或不同的环氧烷基。
其他适合作表面活性剂组分的硅氧烷-氧化烯共聚物诸如包括具有Si-O-C键者,如通式为
其中X的数值介于1至约200,a与b之和介于2至约100,R与R′为低烷基,亦即C1至C3的烷基。
此处用作表面活性剂组分的硅氧烷-氧化烯共聚物已有商业化产品,诸如CT,Wallingford的BYK-化学公司的Byk-s 732,其为聚醚改性的甲基烷基聚硅氧烷共聚物,比重为0.93,闪燃点为144℃,不溶于水。
此处所用的磷酸酯表面活性剂已有商业化产品,其为络合有机磷酸酯的游离酸,并属阴离子性。此类磷酸酯已有商业化产品,如GAF公司的GAFAC RE-610和GAFAC RS-710产品。GAFAC RE-610为聚氧乙烯壬基苯醚磷酸酯,沸点高于235.8℃,25℃的比重介于1.10与1.12,酸价(以氢氧化钠滴定至第一个转折点)介于62至72,10%溶液的pH介于1.5至2.5,闪燃点为440°F,在50℃的粘度(Ostwald-Fenske法)介于610至630(厘沲)cks,在25℃蒸馏水中的表面张力于1.0%为35达因/厘米,于0.1%为37达因/厘米,于0.01%为37达因/厘米,于0.001%为48达因/厘米,可溶于25℃的水、丙酮、乙醇和二甲苯。GAFAC RS-71-为脂肪族疏水系,在25℃的比重介于1.04至1.06,酸价(以氢氧化钠滴定至第一个转折点)介于60至70,10%溶液的pH介于1.5至2.5,闪燃点高于300F,可溶于25℃的水,丙酮,乙醇和二甲苯。
脂肪族单酸甘油酯表面活性剂诸如含有C8至C20的脂肪酸酯基团。此商业化产品诸如东帝士(Eastman)化学产品公司的Myverol蒸馏单酸甘油酯,例如Myyerol 18-06与Myverol 18-92。Myverol 18-06蒸馏单酸甘油酯的熔点约为69℃,沸点约为460℃,25℃时的比重为1.02,闪燃点为227℃,几乎不溶于水,Myverol 18-92蒸馏单酸甘油酯的熔点约为41℃,80℃之比重为0.95,闪燃点为230℃,几乎不溶于水。
脂肪醇乙氧基化物表面活性剂含有具C6至C20的醇部分和2至20摩尔的环氧乙烷,其商业化产品诸如Ethyl公司出品的ETHONIC1214-2与ETHONIC1214-3,以及美国Hoechst公司出品的Genapol T-250。ETHONIC1214-2具有从线型C12、C14和C16醇的混合物衍生所得的醇部分,以及含有平均为2摩尔环氧乙烷的亲水末端,HLB值为6.2,沸点为255℃,倾点(pour point)为10℃,比重(20℃/20℃)为0.906,按ASTM D-2024所测得的浊点(cloud point)为19.6毫升水,闪燃点(PMCC)为310°F,羟值(毫克氢氧化钾/克)为196,平均分子量约286克/摩尔,而环氧乙烷含量为31%(以重量计)。ETHONIC1214-3系从线型C12和C14醇的混合物衍生得到,它含有平均具有3摩尔环氧乙烷的亲水末端,HLB值为8.0,倾点为5℃,平均分子量为330,羟值为165-175毫克氢氧化钾/克,按ASTM D-2024测得的浊点为47.0毫升水,比重(20℃/20℃)为0.931,闪燃点(PMCC)为305°F,环氧乙烷含量为40%(以重量计)。Genapol T-250为聚乙二醇烷醚(alkylpolyhlycol ether)其中疏水基的平均链长为C16至C18,HLB值为16,熔点介于45℃至50℃,50℃时的比重为1.02,浊点介于77℃至79℃,闪燃点为270℃,70℃时的粘度为44厘泊,在200℃水中的溶解度为10%。
乙氧基化烷基苯酚诸如含有C6至C20的烷基,其与2至20摩耳的环氧乙烷进行乙氧基化。该商业化产品诸如Texaco公司出品的SURFONIC N-95和SURFONIC N-150,Emery化学公司的TRYCOL6940和TRYCOL 6940(TRYCOLNP-9),以及Monsanto公司的STEROX DF。SURFONICN-95为每摩尔环氧乙烷平均含9.5摩尔之聚[氧-1,2-乙二烷基(ethanediyl)],α-(壬基苯基)-Ω-羟-,其HLB值为12.9,比重(20℃/20℃)为1.061,20℃时的折射率为1.4893,凝固点为5℃,闪燃点(PMCC)为460°F,理论分子量为632,1%水溶液的浊点为54℃,粘度(SUS)于210°F为68,于100°F为510,表面张力(0.1%,25℃)为30.8达因/厘米,呈水溶性。SURFONICN150为每摩尔环氧乙烷平均含15摩尔之聚(氧-1,2-乙二烷基),α-(壬基苯基)-Ω-羟基,其HLB值为15.0,比重(30℃/4℃)为1.065,30℃之折射率为1.4815,凝固点为23℃,闪燃点(PMCC)为335°F,理论分子量为880,1%水溶液的浊点为94℃,粘度(SUS)于210°F为89,表面张力(0.1%,25℃)为34.2,可溶于水。TRYCOL6940为聚氧乙烯(5)壬酚醚,其25℃之比重为1.024,闪燃点(COC)为500°F,羟值介于123至133。TRYCOL6940为聚氧乙烯(9.2)壬酚醚,其HLB值为12.9,25℃时的比重为1.055,闪燃点(COC)为535°F,25℃时的粘度为256厘史托克(cstk),1%蒸馏水溶液的浊点介于52℃至56℃。STEROXDF具有C12烷基取代基,它与5至6摩尔环氧乙烷进行乙氧基化,羟值介于102至111,在40℃以上呈黄色粘稠液体,在40℃以为稳定的凝胶体。
聚乙二醇酯表面活性剂诸如含有C8至C20的酸部份,以及衍生自2至20摩尔乙二醇的聚乙二醇部分。此商业化产品诸如Witco化学公司的WITCONOL H-31A,其为PEG-8油酸酯,如聚乙二醇单油酸酯,酸价为7,闪燃点高于93℃,比重(25/4℃)为0.99,100F时的粘度(SUS)大于100°。
脂肪酸表面活性剂为诸如含有C8至C20者。此商业化产品诸如Arizona化学公司出品的ACTINOL FA-2妥尔(TALL)油脂肪酸,其含有97.8%之脂肪酸(37%非共轭亚油酸,7%共轭亚油酸,50%油酸,2%饱和脂肪酸,4%其他脂肪酸),比重(25℃/25℃)为0.898,粘度(Gardner-Holdt法,25℃)为A,25℃时的粘度为20厘泊,闪燃点(开口杯法)大于200°F,酸价为197,皂化值为199,沸点高于500°F,碘价(Wijs)为130,几乎不溶于水。
氟碳化合物表面活性剂包括诸如氟化脂肪族聚酯和乙氧化氟碳化合物等,此类商业化产品诸如3M公司的Fluorad FC-740和Fluorad FC741,Dupont的ZONYL FSO和ZONYLFSN的氟化表面活化剂。Fluorad FC-740为氟化脂肪族聚酯,如氟化烷基酯,它属非离子型,25℃时的比重约为1,闪燃点(Setaflash封口杯法)为56℃,倾点约为10°F,25℃时的粘度一般小于150厘泊,沸点约为370°F。FluoradFC-741为氟化脂肪族聚酯,它属非离子型,25℃时的比重约为1.1,闪燃点(Setaflash封口杯法)大于200°F,倾点介于2℃至5℃,25℃时的粘度为33厘泊,沸点约为68℃,极易溶于芳香族与氯化溶剂。ZONYL FSO氟化表面活性剂具有通式F(CF2CF2)3-8CH2CH2O(CH2CH2O)xH,属非离子型,沸点为100℃,比重为1.3,闪燃点(PMCC)高于105℃,于25℃时分别含0.01%和0.1%固体之水溶液的表面张力均为19达因/厘米。ZONYL FSN的通式与ZONYLFSO的相同,属非离子型,25℃时的密度为1.06克/毫升,闪燃点(Pensky Martens封口测试仪)为22℃,于25℃时0.01%与0.1%水溶液之表面张力分别为24与23达因/厘米。
此处所用的吡咯烷酮表面活性剂诸如N-(正烷基)-2-吡咯烷酮(例如具有C6至C20的烷基),该商业化产品诸如GAF公司出品的SURFADONE LP-100表面活性剂,其为N-(正辛基)-2-吡咯烷酮,沸点为100℃,25℃时的比重为0.92,闪燃点(TCC)为246.00F。
关于该狄尔斯-阿德耳加成物组分,此即熟知的1,2,3,4,7,8,9,10,13,13,14,14-十二氯-1,4,4a,5,6,6a,7,10,10a,11,12,12a-十二氢-1,4,7,10-二甲桥二苯并(a,e)环辛烯和1,4,7,10-二甲桥芳辛并-1,2,3,4,7,8,9,10,13,13,14,14-十二氯-1,4,4a,5,6,6a,7,10,10a,11,12,12a-十二氢[1,2,5,6]二苯。其制法为Ziegler等人于Annalen der Chemie 589册,157-162页(案号QD1.L7),1954年所揭示,结构式为
化学摘要(CAS)名号为13560-89-9。Hindersinn等人于美国专利第3,403,036号曾将其描述为高分子材料的防火剂,其即通称为Dech Plus
,商业化产品为Occidental化学公司出品的DECHLORANE PLUS
,其中Dechlorane Plus
1000为粉状,Dechlorane Plus
25为粒状,熔点(伴有分解)为350℃,密度为1.8克/毫升,于200℃时的蒸气压为0.006毫米汞柱。
关于氧化锑组分,以具分子式Sb2O3者为佳,其商业化产品诸如New Jersey,Rahway的M & T化学公司所生产的产品。
关于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物组分,即通常所熟知的ABS或ABS塑料,其中以按照ASTM D-256测试法所测得的1/8英寸样品的缺口艾氏冲击强度介于4至12英尺·磅/英寸者为佳。此组分系在聚丁二烯存在下聚合丙烯腈与苯乙烯而制得,所用的丙烯腈约占丙烯腈,聚丁二烯和苯乙烯总重的10%至30%,聚丁二烯约占总重的5%至60%,而苯乙烯约占总重的85%至10%。此类聚合方式可采用熟知的聚合技术,包括液相,整体,乳化和悬浮聚合技术,所生成产物通常包括接枝聚合苯乙烯与丙烯腈于聚丁二烯所形成的接枝共聚物,以及苯乙烯与丙烯腈的共聚物,上述产物称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或三聚物。上述所用的聚丁二烯系在60℃以下的温度,使丁二烯经由整体、液相或乳化等聚合技术所制得。此处所采用的制备ABS组分的合适制备方法诸如Fremon等人在美国专利3,168,593,Calvert在美国专利3,238,275,以及Papetti在美国专利4,046,839中所揭示。用于此处的商业化ABS产品为Borg-Warner公司的Cycolac
L,其注塑试样按ASTM D-256的A测试法在73°F所测得的1/8英寸试样条的缺口艾氏冲击强度为7.5英尺·磅/英寸,按ASTM D-638测试法(夹头速度0.2英寸/分,1型,试样厚度为1/8英寸)在73°F所测得的抗张强度为5,000磅/平方英寸,按ASTM D-638测试法(夹头速度0.2英寸/分,1型,试样厚度为1/8英寸)在73°F所测得的抗张模数为2.6×105磅/平方英寸,按ASTMD-790测试法(0.05英寸/分,1/8英寸×1/2英寸×4英寸的试样条)所测得的抗弯屈服(flexuralyield)强度在73°F为8,500磅/平方英寸,在160°F为4,300磅/平方英寸,在-40°F为12,100磅/平方英寸,而弯曲模数在73°F为2.7×105磅/平方英寸,在160°F为1.6×105磅/平方英寸,在-40°F为2.8×105磅/平方英寸,而按ASTM D-785在73°F所测得的Rockwell R硬度为90。CycolacL的压塑型试样按ASTMD-696测试法所测得的热膨胀系数为6.1×10-5英寸/英寸/°F,按ASTMD-648测试法所测得的未退火与退火试样的热变形(deflection)温度,[1/2英寸×1/2英寸×5英寸试样条,10密尔(mil)变形]在264磅/平方英寸时分别为188°F与210°F,在66磅/平方英寸时分别为208°F与219°F。CycolacL的注塑成型试样按ASTMD-792的A测试法所测得的比重为1.02,该压塑成型试样按ASTMD-635测试法所测得燃烧速率为1.4英寸/分。Borg-Warner公司的CycolacL1000产品为极佳的ABS组分,其按ASTM D-256测试法所测得的缺口艾氏冲击强度(1/8英寸试样条)介于9.6至10.2英尺·磅/英寸。
本发明所配方设计之组成物的配料温度以介于190℃至270℃为宜。虽然“熔融掺合”一词可用于描述本配料,但需注意的是在此温度范围Dech Plus
与氧化锑均未熔化。其小批量生产可采用Farrel Mill进行配料,而大批量生产则可采用挤压机配料。此成分可预混后再进入配料设备或以连续方式进料。一个较佳之商业制法是先将ABS置于挤压机中熔融,其他成分再进入挤压机末段以与熔融的ABS相混。
本组成物亦可包含传统适量的相容性之着色剂,颜料,染料,加工助剂(例如利于挤压的润滑剂),以及热稳定剂等。
本组成物具有紫外线稳定性,按ASTM No.1925法所测得的黄变指数通常在7天后较原先者的增量小于7.5,按ASTM D-256所测得的1/8英寸试样条的缺口艾氏冲击强度介于2.0至4英尺·磅/英寸,按Underwriters Laboratories公司UL94测试法(第三版)所测得的厚度1/8英寸之试样至少达到V-1的阻燃等级,且大部分应达到V-0的阻燃等级。
本发明以此处之特殊实施例与组成物比较之参考例作说明,除非另有说明,实施例与参考例的组成物(每批1000克)均采用Farrel Mill(滚动温度为200℃)配料,组分为连续加入,即先加入ABS,然后依次为腈橡胶(若必要时),脂肪族树脂,表面活性剂(若必要时),最后为Dech Plus
和氧化锑预混物。
实施例与参考例的艾氏冲击强度系按ASTM D-256测试法,测定1/8英寸的缺口试样条,单位为英尺·磅/英寸,阻燃性等级系按Underwriters Laboratories公司的UL94测试法(第三版)测定1/8英寸试样而确定,而黄变指数系按ASTM No.1925测试法进行测定。
以下所提及的商品名及组成物在前面已作解释,并有资料可参考。
以下所列举为特定实施例与参考例
实施例Ⅰ
配制含有下述组分的组成物:即74%(以重量计,下同)的Cycolac
L 1000,3.0%的Struktol TR 060 16.9%的Dechlorane Plus 1000和6.1%的氧化锑,所测得的艾氏冲击强度为2.48英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
参考例1
配制六种组成物,所含成分如下:77%Cycolac L 1000,16.9%Dechlorane Plus
1000和6.1%氧化锑,所测得的艾氏冲击强度介于1.4至1.5英尺·磅/英寸,有五种达到V-0阻燃等级,但一种只达到V-1等级。
参考例2
配制含有下述组分的组成物,即:75.4%Cycolac
L 100,17%的Dechlorane Plus
25,6.1%的氧化锑,以及1.5%的Struktol TR 060,所测得艾氏冲击强度为1.4英尺·磅/英寸。
实施例Ⅱ
配制三批组成物,所含成分如下:74.5%的Cycolac
L 1000,1.5%的Struktol TR 060脂肪族树脂,1%的XF-B41-57表面活性剂,16.9%的Dechlorane Plus
1000和6.1%的氧化锑。其中二者的艾氏冲击强度为2.7英尺·磅/英寸,第三者为2.8英尺·磅/英寸,三者皆达到V-0的阻燃等级。其中之一的黄变指数由原先的28.3在7天后变成30.2,另一批则由原先的30.9在7天后变32.7(只就两批进行黄变测试)。
参考例3
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但以等量的Dechlorane Plus
25代替Dechlorane
Plus 1000,所测得的艾氏冲击强度为1.8英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
参考例4
配制含有下列成分的组成物,即:69%的Cycolac
L 1000,1.5%的Struktol TR 060,1%的XF-B41-57的表面活性剂,21%的Dechlorane Plus
1000和8%的三氧化锑。所测得的艾氏冲击强度为1.6英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
参考例5
配制含有下列成分的组成物,即:63.8%的Cycolac
L 1000,1.5%的Struktol TR 060,1%的XF-B41-57表面活性剂,24.7%的Dechlorane Plus
1000,和9%的三氧化锑。所测得艾氏冲击强度为1.0英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
参考例6
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但它含有77%的Cycolac
L 1000,而且不含Struktol TR 060和XF-B41-57。的测得的艾氏冲击强度为1.6英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例Ⅲ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但以表面活性剂Byk-S732代替XF-B41-57。所测得的艾氏冲击强度为2.5英尺·磅/英寸,并达到V-0的阻燃等级。
实施例Ⅳ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所采用的表面活性剂是GAFAC RE-610。所测得的艾氏冲击强度为2.4英尺·磅/英寸,并达到V-0的阻燃等级。
实施例Ⅴ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂是GAFAC RS-710。所测得的艾氏冲击强度为2.1英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-1。
实施例Ⅵ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为MYVEROL 18-06。所测得的艾氏冲击强度为2.4英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-1。
实施例Ⅶ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为MYVEROL 18-92。所测得的艾氏冲击强度2.3英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例Ⅷ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为ETHONIC1214-2。所测得的艾氏冲击强度2.6英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例Ⅸ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为ETHONIC1214-3。所测得的艾氏冲击强度为2.5英尺·磅/英寸,并达到V-0的阻燃等级。
实施例Ⅹ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为Genapol T-250。所测得的艾氏冲击强度为2.5英尺·磅/英寸,并达到V-0阻燃等级。
实施例Ⅺ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为SURFONIC N-95。所测得的艾氏冲击强度为2.4英尺·磅/英寸,并达到V-0阻燃等级。
实施例Ⅻ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为SURFONIC N-150。所测得的艾氏冲击强度为2.3英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅢ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,,但所用的表面活性剂为TRYCOL6940。所测得的艾氏冲击强度为2.4英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅣ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为TRYCOL 6964。所测得的艾氏冲击强度为2.3英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅤ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为STEROX DF。所测得的艾氏冲击强度为2.2英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅥ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,,但所用的表面活性剂为WITCONOL H-31 A。所测得的艾氏冲击强度为2.5英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅦ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为ACTINOL FA-2。所测得的艾氏冲击强度为2.6英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅧ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为FLUORAD FC-740。所测得的艾氏冲击强度为2.4英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅨ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为FLUORAD FC-741。所测得的艾氏冲击强度为2.6英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为ZONYL FSO FLUOROSURFACTANT。所测得的艾氏冲击强度为2.5英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅠ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为ZONYL ESN FLUOROSURFACTANT。所测得的艾氏冲击强度为2.5英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅡ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的表面活性剂为SURFADONE LP-100 SURFACTANT。所测得的艾氏冲击强度为2.3英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅢ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但用等量的WINGTACK 10代替Struktol TR 060,作为脂肪族树脂成分。所测得的艾氏冲击强度为2.2英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅣ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂为WINGTACK 95,所测得的艾氏冲击强度为2.4英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅤ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂为WINGTACK PLUS。所测得的艾氏冲击强度为2.4英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅥ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂为WINGTACK EXTRA。所测得的艾氏冲击强度为2.4英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅦ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂为BETAPRENE BC-100。所测得的艾氏冲击强度为2.3英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅧ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂为BETAPRENE BR-100。所测得的艾氏冲击强度为2.3英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅨ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂组分为STA-TAC T。所测得的艾氏冲击强度为2.4英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅩ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂组分为RESINALL762。所测得的艾氏冲击强度为2.3英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅩⅠ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂为RESINALL764。所测得的艾氏冲击强度为2.3英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅩⅡ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂为RESIN 140。所测得的艾氏冲击强度为2.5英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅩⅢ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂组分为RICCOTAC95。所测得的艾氏冲击强度为2.37英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅩⅣ
按实施例Ⅱ所述的方法配制组成物,但所用的脂肪族树脂组分为PICCOTAC B。所测得的艾氏冲击强度为2.5英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅩⅤ
配制含有下述成分的,即:72.5%的Cycolac
L 1000,1.5%的Struktol TR 060 3%的腈橡胶(丙稀腈含量为19-22%),16.9%的Dechlorane Plus
1000和6.1%的氧化锑。所测得的艾氏冲击强度为3.2英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0,黄变指数由原先27.9在七天后增为34.0。
实施例ⅩⅩⅩⅥ
按实施例ⅩⅩⅩⅤ所述的方法配制组成物,但以等量的LX-973树脂代替Struktol TR 060,作为脂族树脂组分。所测得的艾氏冲击强度为2.81英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅩⅦ
按实施例ⅩⅩⅩⅤ所述的方法配制组成物,但以脂肪族树脂组分NEVTAC100代替Struktol TR 060。所测得的艾氏冲击强度为2.82英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0。
实施例ⅩⅩⅩⅧ
配制含有下述成分的组成物,亦即含有74.0%的Cycolac
L 1000,1.0%的Struktol TR 060,1.0%的腈橡胶(丙稀腈含量为19-22%),1.0%的XF-B41-57表面活性剂,16.9%的Dechlorane Plus 1000,以及6.1%的三氧化锑。所测得的艾氏冲击强度为2.8英尺·磅/英寸,阻燃等级为V-0,黄变指数由原先的27.7在七天后成为30.4。
参考例7
上述实施例的组成物经测试,其屈服点的拉伸强度(tensiles atyield)介于4554至5098磅/平方英寸(除了实施例Ⅱ组成物的屈服点拉伸强度为4380磅/平方英寸以外),断裂时的拉伸强度介于3654至4124磅/平方英寸(除了实施例Ⅹ组成物的断裂时拉伸强度为3138磅/平方英寸以外),屈服点的延伸率介于2.6%至3.0%,断裂点的延伸率介于8%至20.4%,热变形温度(在264磅/平方英寸下测得(介于77℃至84℃。此处的拉伸强度和延伸率系由ASTM D-638测试法测得,热变形温度由ASTM D-648测试法测得。
对精于此技术者而言,配方变化是显而易见的,因此,本发明之范畴将由以下权利要求书所定义。
Claims (13)
1、一种具紫外线稳定性与耐冲击性之阻燃热塑性组成物,它主要含有(a)约0.5%至10%(以重量计,下同)的平均分子量小于2000的脂肪族树脂,(b)约0%至5%的腈橡胶,(c)约0%至5%的表面活性剂,(d)约14%至30%的由2摩尔氯化环戊二稀与1摩尔环辛二烯所组成的狄尔斯·阿德耳(Diels-Alder)加成物,(e)约4%至20%的氧化锑,以及(f)约50%至80%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),其按ASTM D-256测试法所测得的缺口艾氏(Izod)冲击强度大于1.5英尺·磅/英寸,而该脂肪族树脂、腈橡胶与表面活性剂三者的含量配比,导致热塑性组成物按ASTM D-256测试法所测得的缺口艾氏(Izod)冲击强度不小于2.0英尺·磅/英寸(缺口)。
2、按权利要求1所述的组成物,它主要含有约0.5%至5%的该脂肪族树脂,约0%至4%的腈橡胶,约0%至2%的表面活性剂,约15%至20%的由2摩尔氯化环戊二稀和1摩尔环辛二烯所组成的狄尔斯-阿德耳加成物,约5.5%至7%的氧化锑,以及约67%至77%的ABS。
3、按权利要求2所述的组成物,其特征在于所说的脂肪族树脂的含量介于约2%至4%,且不含腈橡胶和表面活性剂。
4、按权利要求2所述的组成物,其特征在于所说的腈橡胶为丙烯腈的含量约占15%至50%的丙烯腈-丁二烯共聚物。
5、按权利要求4所述的组成物,其特征在于所说的腈橡胶为丙烯腈的含量约占17%至35%的丙烯腈-丁二烯共聚物。
6、按权利要求5所述的组成物,其特征在于所说的脂肪族树脂的含量介于约1%至3%,腈橡胶的含量介于约2%至4%,但不含表面活性剂。
7、按权利要求5所述的组成物,其特征在于所说的脂肪族树脂,腈橡胶和表面活性剂的含量均介于约0.5%至1.5%。
8、按权利要求2所述的组成物,其特征在于所说的脂肪族树脂的含量介于约1%至3%,表面活性剂的含量介于约0.5%至2%,但不含腈橡胶。
9、按权利要求2所述的组成物,其特征在于所说的脂肪族树脂为烃树脂。
10、按权利要求2所述的组成物,其特征在于所说的表面活性剂系选自由聚硅氧烷,硅氧烷-氧化烯共聚物,脂肪醇乙氧基化物,烷基苯酚乙氧基化物,脂肪酸,脂肪族单酸甘油酯,聚乙二醇酯,磷酸酯,氟化表面活性剂和吡咯烷酮表面活性剂所组成的组。
11、按权利要求10所述的组成物,其特征在于所说的表面活性剂为聚硅氧烷。
12、按权利要求2所述的组成物,其特征在于所说的ABS的缺口艾氏冲击强度按ASTM D-256测试法所测得的数值介于4至12英尺·磅/英寸。
13、按权利要求12所述的组成物,其特征在于所说的ABS系在聚丁二烯存在下聚合苯乙烯和丙烯腈而制得,其中丙烯腈占丙烯腈,聚丁二烯和苯乙烯总重的约10%至30%,聚丁二烯占总重的约5%至60%,苯乙烯占总重的约85%至10%。
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