具体实施方式
在以下对本发明的详细说明中将对本发明进行更为全面的说明,其中说明了本发明的一些实施方式,但不是全部。事实上,本发明可以多种不同形式实施,且不应被理解为被限制于此后所述的实时方式中。提供这些实施方式以使本公开满足所用的法律要求。
根据本发明的一个实施方式的半芳香聚酰胺树脂组合物包括(A)包括二羧酸单元和脂族二胺单元的半芳香聚酰胺树脂,其中所述二羧酸单元包括40mol%至100mol%的芳香二羧酸单元;和
(B)玻璃纤维,
其中,所述半芳香聚酰胺树脂(A)中的分子链的末端羧基的含量[COOH]和末端氨基的含量[NH2]满足下面的条件:
[COOH]>37μeq/g;
[NH2]>80μeq/g;且
[NH2]/[COOH]>1。
所述玻璃纤维(B)可包括粘结剂,并且基于含粘结剂的玻璃纤维的总重量,所述粘结剂的含量可大于或等于约0.50wt%。
(A)半芳香聚酰胺树脂
所述半芳香聚酰胺树脂包括二羧酸单元和脂族二胺单元。
二羧酸单元包括40mol%至100mol%的衍生自芳香二羧酸的单元(这里也被称为芳香二羧酸单元),其中所述芳香二羧酸单元的含量是基于二羧酸单元的总mol%的含量。
脂族二胺单元包括衍生自脂族二胺的单元,所述单元可为亚烷基二胺和/或脂环基二胺(这里也被称为亚烷基和/或脂环基二胺单元)。
脂族二胺单元可衍生自C4至C18亚烷基二胺和/或C5至C18脂环基二胺。所述C4至C18的亚烷基二胺的实例可包括但不限于例如1,6-己二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺等的直链亚烷基二胺;例如1-丁基-1,2-乙二胺、1,1-二甲基-1,4-丁二胺、1-乙基-1,4-丁二胺、1,2-二甲基-1,4-丁二胺、1,3-二甲基-1,4-丁二胺、1,4-二甲基-1,4-丁二胺、2,3-二甲基-1,4-丁二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、3-甲基-1,5-戊二胺、2,5-二甲基-1,6-己二胺、2,4-二甲基-1,6-己二胺、3,3-二甲基-1,6-己二胺、2,2-二甲基-1,6-己二胺、2,2,4-三甲基-1,6-己二胺、2,4,4-三甲基-1,6-己二胺、2,4-二乙基-1,6-己二胺、2,2-二乙基-1,7-庚二胺、2,3-二甲基-1,7-庚二胺、2,4-二甲基-1,7-庚二胺、2,5-二甲基-1,7-庚二胺、2-甲基-1,8-辛二胺、3-甲基-1,8-辛二胺、4-甲基-1,8-辛二胺、1,3-二甲基-1,8-辛二胺、1,4-二甲基-1,8-辛二胺、2,4-二甲基-1,8-辛二胺、3,4-二甲基-1,8-辛二胺、4,5-二甲基-1,8-辛二胺、2,2-二甲基-1,8-辛二胺、3,3-二甲基-1,8-辛二胺、4,4-二甲基-1,8-辛二胺、5-甲基-1,9-壬二胺等的支链亚烷基二胺、和它们的组合。C5至C18脂环基二胺的实例可包括但不限于环己二胺、甲基环己二胺、异佛尔酮二胺、降冰片烯二胺和它们的组合。
在示例性实施方式中,所述脂族二胺单元可衍生自一种或多种二胺,所述一种或多种二胺选自1,6-己二胺、1,7-庚二胺、1,10-癸二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺、1-丁基-1,2-乙二胺、1,1-二甲基-1,4-丁二胺、1-乙基-1,4-丁二胺、1,2-二甲基-1,4-丁二胺、1,3-二甲基-1,4-丁二胺、1,4-二甲基-1,4-丁二胺、2,3-二甲基-1,4-丁二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、3-甲基-1,5-戊二胺、2,5-二甲基-1,6-己二胺、2,4-二甲基-1,6-己二胺、3,3-二甲基-1,6-己二胺、2,2-二甲基-1,6-己二胺、2,2,4-三甲基-1,6-己二胺、2,4,4-三甲基-1,6-己二胺、2,4-二乙基-1,6-己二胺、2,2-二乙基-1,7-庚二胺、2,3-二甲基-1,7-庚二胺、2,4-二甲基-1,7-庚二胺和/或2,5-二甲基-1,7-庚二胺。
芳香二羧酸(半芳香聚酰胺树脂的芳香二羧酸单元由此衍生)的实例可包括但不限于对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,4-亚苯基二氧二乙酸、1,3-亚苯基二氧二乙酸、联苯甲酸、4,4'-氧联二苯甲酸、二苯基甲烷-4,4’-二羧酸、二苯砜-4,4’-二羧酸、4,4'-联苯基-二羧酸等和它们的组合。
所述半芳香聚酰胺树脂的二羧酸单元可进一步包括非芳香二羧酸单元,所述非芳香二羧酸单元衍生自脂族二羧酸。所述脂族二羧酸可包括C4至C18亚烷基二羧酸和/或C5至C18亚烷基二羧酸。亚烷基二羧酸的实例包括但不限于丙二酸、二甲基丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、2,2-二甲基戊二酸、2,2-二乙基丁二酸、壬二酸、癸二酸辛二酸等和它们的组合。脂环族二羧酸的实例包括但不限于1,3-环戊二羧酸、1,4-环己二羧酸和它们的组合。可单独或以两种或更多种的组合使用这样的非芳香二羧酸单元。
二羧酸单元可包括小于或等于60mol%的含量的非芳香二羧酸单元,例如小于或等于50mol%,另一个实例为小于或等于30mol%,再一个实例为小于或等于10mol%。
所述半芳香聚酰胺树脂的实例可包括但不限于对苯二甲酸和C4至C18脂族二胺(例如己二胺)的缩聚物(例如,尼龙6T),对苯二甲酸、间苯二甲酸和C4至C18脂族二胺(例如己二胺)的缩聚物(例如,尼龙6T/6I),己二酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸及C4至C18的脂族二胺(例如己二胺)的缩聚物(例如,尼龙6T/6I/66),或它们的组合。
当所述半芳香聚酰胺树脂的分子链的末端羧基含量(量)和末端胺基含量(量)分别称为[COOH]和[NH2]时,所述聚酰胺树脂组合物满足下面的关系:
[COOH]>37μeq/g;
[NH2]>80μeq/g;and,
[NH2]/[COOH]>1。
用电势差测量设备通过使用0.1N-HC和0.1N-KOH测量制备的聚酰胺树脂的胺基浓度(胺浓度)和羧基浓度(酸浓度)而获得末端氨基的浓度和末端羧基的浓度。(单位:μeq/g)
用在汽车部件中的由高耐热性的聚酰胺树脂组合物制备的制品具有高的弹性系数和拉伸强度和挠曲强度。用于汽车部件的UTH的聚酰胺树脂可包括玻璃纤维和可选地热稳定剂,以具有耐LLC特性和长期耐热特性,但是获得期望的耐LLC特性和长期的耐热特性是很困难的。特别地,热稳定剂含量的增加可影响制品的机械性能,可能不环保,并且可增加成本。
在根据本发明的一个实施方式的组合物中,控制作为基体树脂的半芳香聚酰胺树脂的末端胺基含量和末端羧基含量在预定的范围内,并且控制它们之间的比例大于预定的值,从而所述组合物具有大于或等于100,000kgf/cm2的挠曲模量,大于或等于2900kgf/cm2的挠曲强度和大于或等于2000kgf/cm2的拉伸强度,及提高的耐LLC特性,并且当同时使用所述含粘结剂的玻璃纤维时,具有代替作为用于UTH的材料的金属的潜力,这在后面说明。特别地,如后面说明,即使用低量的热稳定剂,所述组合物也具有高水平的长期耐热性。
所述半芳香聚酰胺树脂的末端羧基的含量可大于37μeq/g,例如大于或等于40μeq/g。所述半芳香聚酰胺树脂的末端氨基的含量可大于80μeq/g,例如大于或等于100μeq/g,并且另一个实例为大于或等于150μeq/g。末端羧基的含量和末端氨基的含量的比[NH2]/[COOH]可大于1,例如大于或等于1.5,另一个实例中大于或等于2。
当所述半芳香聚酰胺树脂满足上述条件时,可提高长期耐热特性,并且当使用含粘结剂的玻璃纤维时,显著地提高了耐LLC特性。未结合任何具体的理论,认为在提高聚酰胺树脂(即基体树脂)的末端氨基的含量的同时可控制末端羧基的含量范围,还可控制末端基团之间的关系,因此可提高玻璃纤维和基体树脂之间的结合力,因而所述组合物呈现高的耐LLC特性及高的机械性能水平。
不特定地限定所述半芳香聚酰胺树脂的分子量,并且可使用具有大于或等于0.75dL/g,例如0.75dL/g至1.15dL/g的特性粘度(IV)的任一种,不限于此。不具体地限定所述半芳香聚酰胺树脂的熔点,并可大于或等于270℃,例如300至350℃,不限于此。
基于所述半芳香聚酰胺组合物的总重量,所述半芳香聚酰胺树脂的含量可为30wt%至80wt%,例如35wt%至70wt%。
可使用已知的方法合成上述半芳香聚酰胺树脂,并且可为任何可商购的产品。可商购的产品的具体的实例包括但不限于SolvayCorporate,Evonikindustries的产品等。
(B)玻璃纤维
玻璃纤维(B)可为在热塑性树脂组合物中通常使用的任何玻璃纤维,并且粘结剂可附着在所述玻璃纤维的表面上。基于含粘结剂的玻璃纤维的总重量,所述玻璃纤维(B)可包括大于或等于0.50wt%的所述粘结剂,例如0.50wt%至0.70wt%。
所述粘结剂可为用于玻璃纤维的通常使用的任何偶联剂(或粘结剂),并且它的实例可包括,但不限于胺类偶联剂、环氧类偶联剂、例如乙烯基硅烷的硅烷基偶联剂、或氨基硅烷偶联剂和钛基偶联剂。
玻璃纤维的直径没有特别地限制,并可为例如5μm至15μm。玻璃纤维的长度没有特别地限制,并可为3mm至12mm。
基于所述组合物的总重量,半芳香聚酰胺树脂组合物可包括20wt%至70wt%的含量的玻璃纤维,例如30wt%至65wt%。
当半芳香聚酰胺树脂组合物包括在上述范围内的玻璃纤维时,可提高机械性能,例如挠曲强度、挠曲模量和拉伸强度,以提供金属材料的替代品,同时确保耐LLC特性。因此,所述半芳香聚酰胺树脂组合物可有效地用于发动机舱内外的汽车UTH材料。
根据本发明的另一个实施方式的半芳香聚酰胺树脂组合物包括
(A)包括二羧酸单元和脂族二胺单元的半芳香聚酰胺树脂;
(B)玻璃纤维;和
(C)包括卤化铜和/或碱金属卤化物的热稳定剂,
其中,所述半芳香聚酰胺树脂中的分子链的末端羧基的含量(量)[COOH]和末端氨基的含量(量)[NH2]满足下面的条件:
[COOH]>37μeq/g;
[NH2]>100μeq/g;且
[NH2]/[COOH]>1。
所述二羧酸单元包括40mol%至100mol%的芳香二羧酸(这里也被称做芳香二羧酸单元),其中所述芳香二羧酸单元的含量是基于二羧酸单元的总mol%的含量。
脂族二胺单元包括衍生自C4至C18亚烷基二胺、C5至C18脂环基二胺或它们的组合的单元(这里也被称做亚烷基和/或脂环基二胺单元)。
玻璃纤维(B)可包括粘结剂,并且基于含粘结剂的玻璃纤维的总重量,所述粘结剂的含量可大于或等于0.50wt%,并且例如0.50wt%至0.70wt%。
除了末端氨基的含量[NH2]大于100μeq/g以及半芳香聚酰胺树脂(A)的含量的上限为79.9wt%以外,半芳香聚酰胺树脂(A)与上述相同。此外,除了玻璃纤维(B)的含量的上限为69.9wt%以外,玻璃纤维(B)的具体说明可与上述相同。
(C)热稳定剂
热稳定剂可包括但不限于卤化铜和/或碱金属卤化物。所述卤化铜的实例可包括但不限于氯化铜(I)、溴化铜(I)、碘化铜(I)、氯化铜(II)、溴化铜(II)、碘化铜(II)等和它们的组合。所述碱金属卤化物的实例可包括但不限于氯化锂、溴化锂、碘化锂、氟化钠、氯化钠、溴化钠、碘化钠、氟化钾、氯化钾、溴化钾、碘化钾等和它们的组合。
基于所述半芳香聚酰胺树脂组合物的总重量,所述半芳香聚酰胺树脂组合物可包括0.01wt%至0.15wt%含量的所述卤化铜。
基于所述半芳香聚酰胺树脂组合物的总重量,所述半芳香聚酰胺树脂组合物可包括0.02wt%至0.4wt%含量的所述碱金属卤化物。
即使包括如此少量的热稳定剂,所述半芳香聚酰胺树脂组合物也可具有长期的耐热特性。在示例性实施方式中,当存在所述热稳定剂(C)时,基于所述半芳香聚酰胺树脂组合物的总重量,所述半芳香聚酰胺树脂组合物可包括0.1wt%至0.5wt%范围内的含量的热稳定剂。
如需要,根据本发明的实施方式的半芳香聚酰胺树脂组合物可包括热塑性树脂组合物中已知的各种添加剂。这样的添加剂可包括,例如,稳定剂、阻燃剂(例如溴化聚合物、锑氧化物、金属氧化物、金属氢氧化物、磷酸化合物、含磷的聚合物、硅氧烷化合物和含氮的化合物);UV吸收剂(例如二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、苯甲酸类化合物);抗静电剂、增塑剂、润滑剂(lubricant)、成核剂、滑润剂(antifriction)、加工助剂、着色剂(例如颜料或燃料)、防滴剂、抗冲增强剂以及除了所述半芳香聚酰胺树脂(A)以外的各种热塑性聚合物等和它们的组合,没有限制。
下文,将参照实施例和对比例更详细地说明本发明,但是下面的实施例和对比例仅为示例性,并且本公开不限于此。
在下面的实施例和对比例中,用于制备所述半芳香聚酰胺树脂组合物的每种组分如下。
(A)半芳香聚酰胺树脂
A-1:PA6T(EvonikIndustries,M1100),具有310℃的熔点,末端氨基含量[NH2]=214μeq/g,和末端羧基含量[COOH]=112μeq/g。
A-2:PA6T(SolvayA-1006),具有310℃的熔点,末端氨基含量[NH2]=84μeq/g,和末端羧基含量[COOH]=38μeq/g。
A-3:PA6T(EvonikIndustries,M1000),具有310℃的熔点,末端氨基含量[NH2]=37μeq/g,和末端羧基含量[COOH]=185μeq/g。
A-4:具有305℃的熔点的PA6T,末端氨基含量[NH2]=47μeq/g,和末端羧基含量[COOH]=175μeq/g。
A-5:具有304℃的熔点的PA6T,末端氨基含量[NH2]=21μeq/g,和末端羧基含量[COOH]=30μeq/g。
(B)玻璃纤维
B-1:OwensCorning有限公司制造的具有0.65wt%的粘结剂含量的983。
B-2:NITTOBO有限公司制造的具有0.55wt%的粘结剂含量的459。
B-3:NEG有限公司制造的具有0.45wt%的粘结剂含量的T-262H。
(C)热稳定剂
BruggemanntChemical有限公司制造的CuI/KI热稳定剂,TP-H9008(CuI含量:10wt%至20wt%,KI含量:80wt%至90wt%)。
(D)润滑剂和成核剂:
1:1的混合比例的作为成核剂的HayashiKasei公司制造的TalcUPNHS-T0.5和作为润滑剂的硬脂酸钙。