CN105264011A - 聚合物组合物、制备方法、以及由其形成的制品 - Google Patents
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Abstract
聚碳酸酯组合物包含通过乳液聚合过程制备的弹性体改性的接枝共聚物,其中,在电解质的存在下聚合或共聚弹性体相以获得胶乳颗粒,然后用包含单乙烯基芳族单体的单体混合物接枝胶乳颗粒。
Description
技术领域
本发明涉及具有改善的耐聚合物降解性的聚碳酸酯热塑性组合物。更具体地,组合物包含芳族聚碳酸酯树脂和弹性体改性的接枝共聚物的组合。
背景技术
聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)共混物(从SABICInnovativePlastics商业可获得的产品)是一种重要的聚合材料,因为它们优异的平衡特性,诸如,低温度延性、耐热性、和与容易加工结合的出色的美学。
然而,这种共混物的聚碳酸酯部分易被酸和碱降解,尤其在高热和湿度的条件下。降解可以引起不希望的色彩形成、分子量损失、减小耐化学性或者劣等的机械性能,以及可以引起表面状况的缺陷(例如,模制件的张开)的挥发物的生成。
通过添加通常用于改进聚碳酸酯组合物的韧度的弹性体冲击改性剂可以使这些问题恶化。具体地,通过乳液聚合制备的含弹性体的冲击改性剂可以减小聚碳酸酯的稳定性。具体地,在其制备过程中,采用作为冲击改性剂的乳液聚合中的助剂的化合物可以作为残留物留存在冲击改性剂内部,并且因此能够促进聚碳酸酯的酯交换反应或者降解。例如,美国专利第7,393,896号公开了脂肪酸的碱金属盐乳化剂,在冲击改性剂的乳液聚合过程中使用以使乳液稳定,可以随后催化包含该冲击改性剂的聚碳酸酯组合物的酯交换反应或者降解。反过来,冲击改性剂中存在残留量的乳化剂会造成不利影响,包括聚碳酸酯组合物的热稳定性不一致。由于聚碳酸酯组分的的酯交换反应或者降解得到的粘度的可变性,这在模制聚碳酸酯组合物的过程中会引起问题。
鉴于以上,在聚碳酸酯组合物中已避免使用乳液制备的弹性体改性的接枝共聚物,在一些情况下,赞同本体聚合的弹性体改性的接枝共聚物,尤其当存在(诸如,相对于在汽车工业中使用的模制件存在)对水稳定性的严格要求时。本体聚合的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(“本体ABS”)基本上不含任何表面活性剂。因此,当期望更高的水稳定性时,在具有少量磺酸酯类的MBS的混合剂中已使用本体ABS来改进聚碳酸酯组合物的抗冲击性,如在转让给SabicInnovativePlastics的EP0900827和美国专利第7,393,896号中所公开的。
然而,由于本体ABS中相对较低的弹性体含量,当期望较高的抗冲击性时通常不能使用,诸如,可通过乳液制备的ABS另外获得。乳液制备的ABS可具有高达60wt.%以上的弹性体等级。
如上所指出,用磺酸盐型表面活性剂代替先前在制备弹性体改性的接枝共聚物中使用的碱金属羧酸酯类表面活化剂能够改进聚碳酸酯/ABS共混物的稳定性,如在美国专利7,393,896中公开的。然而,仍期望进一步改进以满足某些模制件需要的稳定性的严格要求。
鉴于以上,本发明的目的是提供甚至在艰苦的条件下具有改善的耐聚合物降解性的冲击改性的聚碳酸酯组合物。具体地,期望高抗冲击性和优异的水稳定性和热稳定性的改进的平衡。
发明内容
在探索不同的方法和材料变量之后,申请人意外地发现,代替在制备弹性体改性的接枝共聚物过程中使用的电解质能够明显改善聚碳酸酯共混物的水稳定性,为了较高的抗冲击性随后用弹性体改性的接枝共聚物改性聚碳酸酯共混物。例如,在聚丁二烯的聚合过程中,在制备弹性体改性的接枝共聚物的弹性体部分中使用电解质。
具体地,本发明涉及具有改善的耐聚合物降解性的抗冲击性聚碳酸酯聚合物组合物,该组合物包含芳族聚碳酸酯与在电解质的存在下通过乳液聚合过程已经制备的弹性体改性的接枝共聚物的混合物,电解质是选自由磷酸根阴离子、硫酸根阴离子、碳酸根阴离子、硝酸根阴离子、或它们的组合组成的组中的阴离子的钾盐或钠盐。这种盐的实例可包括,例如,磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸三钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、以及它们的组合。本发明的另一方面涉及具有改善的耐聚合物降解性的抗冲击性聚碳酸酯组合物,包含(a)约48至约75重量百分数的芳族聚碳酸酯与(b)约52至约25重量百分数的弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂的混合物(基于聚碳酸酯、弹性体改性的接枝共聚物、以及聚合物流动促进剂的总重量),其中,通过乳液聚合过程制备弹性体改性的接枝共聚物,其中,(在接枝之前)在电解质、进一步在表面活性剂的存在下聚合包含丁二烯的反应混合物,电解质是选自由磷酸根、硫酸根、碳酸根、或硝酸根阴离子、和它们的组合组成的组中的阴离子的钾盐或钠盐,表面活性剂选自由取代或未取代的烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基芳基硫酸盐、烷基磷酸盐、烷基芳基磷酸盐、或它们的混合物组成的组中;其中,表面活性剂中的每个烷基可具有1-20个碳原子以及表面活性剂中的每个芳基可具有6-12个碳原子,其中,弹性体改性的接枝共聚物是由用包含苯乙烯单体和丙烯腈单体的单体混合物接枝二烯聚合物的聚集乳胶的方法制备的。取代的烷基芳基磺酸盐包括例如烷基二芳氧基二磺酸盐。具体地,电解质可选自由以下各项所组成的组:磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸三钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、以及它们的组合。有利地,得到的聚碳酸酯组合物可以具有在90±2℃和95±3%RH(相对湿度)下在烘箱中老化1000小时之后变化不大于5.0g/10分钟单位的熔体流动速率(MFR)。
本发明的另一方面涉及制备具有改善的耐聚合物降解性的聚合物组合物的方法,包括在电解质的存在下进行包含二烯单体的单体混合物的乳液聚合,电解质是选自由磷酸根阴离子、硫酸根阴离子、碳酸根阴离子、或硝酸盐阴离子、以及它们的组合组成的组中的阴离子的钾盐或钠盐,从而产生二烯聚合物的乳胶;将单体接枝在乳胶的二烯聚合物上以获得弹性体改性的接枝共聚物;以及混合芳族聚碳酸酯与弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂。
具体实施方式
出乎意料地,现已发现,通过在制备冲击改性剂时使用特定的电解质,尤其当在电解质的存在下通过乳液聚合过程制备弹性体改性的接枝共聚物冲击改性剂时,能够减小或消除抗冲击性聚碳酸酯组合物的降解。这允许制备弹性体冲击改性剂,即使包含残留量的电解质,在随后用于制备抗冲击性聚碳酸酯组合物时其不会产生明显的聚碳酸酯降解。
此外,由于在本组合物中使用的电解质不容易降解聚碳酸酯,所以在与聚碳酸酯混合时它们仍可以留在弹性体冲击改性剂中。在用作聚碳酸酯组合物中的冲击改性剂之前,不需要对弹性体改性的接枝共聚物进行处理(其可能会引起其他问题),也不需要彻底的清洗或者其他纯化步骤中减小弹性体改性的接枝共聚物中的电解质残留水平。
因此,本发明的一方面涉及对降解或酯交换反应具有改善的稳定性的冲击改性的聚碳酸酯聚合物组合物,导致在处理过程中或在模制成制品之后、在使用由组合物制成的随后的制品的期间改善的热稳定性或水稳定性。换言之,本发明旨在通过在制备聚碳酸酯组合物中利用的冲击改性剂的过程中反向进行而改善冲击改性的聚碳酸酯组合物的稳定性。
如本文使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象。术语“组合物”包括共混物、混合物、熔合物、反应产物等等。除非另有定义,本文所用的技术和科学术语具有与普通技术人员通常理解的相同的含义。化合物采用标准命名法描述。术语“和它们的组合”包含指定的组分和/或基本上具有相同的功能没有特别地指定的其他组分。“或”指的是“和/或”。除了在操作实施例中或其另外表明之外,在说明书和权利要求书中使用的涉及成分、反应条件等的数量的所有数字或表达,在所有情况下都应当理解为被术语“约”修饰。在本专利申请中公开了各种数值范围。由于这些范围是连续的,所以它们包括在最小值和最大值之间的每个值。列举相同的特征或组分的所有范围的端点可以独立地组合并且包括列举的端点在内。除非另有明确说明,在本申请中规定的各种数值范围是近似值。术语“从大于0至”一个量,是指指定的组分以大于0的某个量存在,以及最高达到并且包括更高的指明的量。
如在本文中使用的,术语“烃基”或“烃”广泛地指包含碳和氢的取代基,可选地,具有1至3个杂原子,例如,氧、氮、卤素、硅、硫、或它们的组合;“烷基”是指直链或支链、饱和的单价烃基;“亚烷基”是指直链或支链、饱和的二价烃基;“烷叉基”是指直链或支链、饱和的二价烃基,在单一的共同的碳原子上具有两个价;“烯基”是指具有至少两个通过碳-碳双键连接的碳原子的直链或支链的单价烃基;“环烷基”是指具有至少三个碳原子的非芳族的一价单环或多环烃基;“环烯基”是指具有至少三个碳原子、具有至少一个不饱和度的非芳族的环状二价烃基;“芳基”是指在芳香环或多个芳香环中仅包含碳的芳族的单价基团;“亚芳基”是指在芳香环或多个芳香环上仅包含碳的芳族的二价基团;“烷基芳基”是指已经用上面定义的烷基基团取代的芳基基团,4-甲基苯基作为示例性的烷基芳基基团;“芳烷基”是指已经被以上定义的芳基基团取代的烷基基团,苄基是示例性的芳烷基基团;“酰基”是指具有指示数的通过羰基碳桥(-C(=O)-)连接的碳原子的以上定义的烷基基团;“烷氧基”是指具有指示数的通过氧桥(-O-)连接的碳原子的如上面定义的烷基基团;“芳氧基”是指具有指示数的通过氧桥(-O-)连接的碳原子的如上面定义的芳基基团。
除非另外指出,否则上述基团中的每一个可以是未取代的或取代的,只要取代不会显著不利地影响化合物的合成、稳定性、或应用。如在本文中使用的,术语“取代的”是指指定原子或基团上的至少一个氢被另外的基团替代,条件是:没有超过指定原子的通常化合价。当取代基是氧代(即,=O)时,则在原子上的两个氢被替换。可允许取代基和/或变量的组合,条件是取代基不会显著不利地影响化合物的合成或应用。可以在“取代的”位置上存在的示例性基团包括但不限于:氰基;羟基;硝基;叠氮;烷酰基(诸如,C2-6烷酰基基团,诸如,酰基);酰胺基;C1-6或C1-3烷基、环烷基、烯基,和炔基(包括具有至少一个不饱和键的基团和2至8个,或2至6个碳原子);C1-6或C1-3烷氧基基团;C6-10芳基,诸如,苯氧基;C1-6烷硫基;C1-6或C1-3烷基亚磺酰基;C1-6或C1-3烷基磺酰基;氨基(C1-6或C1-3)烷基;具有至少一个芳环的C6-12芳基(例如,苯基、联苯基、萘基、等等,每个环取代或未取代的芳族);具有1至3个分开的或稠和的环和6至18个环碳原子的C7-19亚烷基芳基,苄基为示例性的芳烷基基团;或具有1至3个分开的或稠和的环和6至18个环碳原子的芳烷氧基,苄氧基为示例性的芳烷氧基基团。
通过引用,将所有引用专利、专利申请以及其他参考全部结合在本文中。然而,如果本申请中的术语与结合的参考文献的术语相冲突或矛盾,本申请的术语优先于结合的参考文献的冲突的术语。
如本文中使用的,术语“含氧酸”被定义为含酸的氧和至少一个与氧结合的氢原子并且通过损失一个或多个质子形成离子并且具有至少一个与氧结合的其他(中心)元素(具体地磷、氮、硫或者碳原子)。
具体地,在本组合物和方法中的电解质是含氧酸的盐并且包括平衡酸阴离子的一个或多个钾或钠阳离子,其中仅氧原子结合至单个中心磷、氮或硫、或碳原子。一个或多个钾或钠阳离子可以平衡具有三个或四个氧原子的含氧酸阴离子的阴离子,其中,存在结合至氧的至少一个氢(具体地,分别结合至一个或多个氧原子的一个或多个氢原子)。含氧酸通过损失一个或多个质子形成阴离子。在目前的情况下,电解质定义成不包括过氧酸和多酸,即,具有两个或更多个磷或其他中心原子的化合物如焦磷酸四钠。在乳液聚合过程中使用用于形成乳液的有效量的电解质。具体地,大于50摩尔百分比,具体地大于80摩尔百分比,并且更具体地,在乳液聚合过程中存在的所有任何含氧酸盐是在本文中定义的电解质。
如上所指出,本发明涉及聚碳酸酯组合物,包含在乳液聚合过程中使用指定的电解质制备的冲击改性剂。这得到当与聚碳酸酯混合时提供由改善的耐组合物的聚碳酸酯组分降解性导致的改善的热稳定性的冲击改性剂。冲击改性剂基本上不含能够在促进聚碳酸酯组分降解中起催化作用的任何电解质。这种降解会明显降低聚碳酸酯的分子量,从而不利地影响包括聚碳酸酯组合物的熔体粘度和过程性能的物理、化学、和机械性能。
与本组合物相反,用于制备弹性体改性的接枝共聚物的现有技术的乳液聚合过程通常采用焦磷酸四钠(TSPP)作为电解质。然而,在使用这种电解质制备冲击改性剂中,发现残留量的电解质可留在冲击改性剂中。残留电解质的量在一定程度上可取决于回收冲击改性剂的方法。例如,在获得最终冲击改性剂中采用得喷雾干燥冲击改性剂或使用盐凝结剂或酸凝结剂会影响留在最终产品中的电解质的量。然而,在任何情况下,发现当用电解质相关的冲击改性剂改性时焦磷酸四钠的存在会不利地影响基于聚碳酸酯的组合物的稳定性,如以下详细描述的实验表明。
对制备聚碳酸酯组合物有用的聚碳酸酯通常是芳族聚碳酸酯。“聚碳酸酯”是指具有式(1)的重复结构碳酸酯单元的组合物
其中,R1基团总数的至少60%包括芳族部分并且其余部分为脂族、脂环族、或芳族。在实施方式中,每个R1是C6-30芳族基团,即,包括至少一个芳族部分。R1可以是衍生自式HO-R1-OH,特别是式(2)的二羟基化合物
HO–A1–Y1–A2–OH(2)
其中,A1和A2的每一个均是单环二价芳族基团,并且Y1是单键或具有将A1与A2分离的一个或多个原子的桥连基团。在一个实施方式中,一个原子将A1与A2分离。具体地,每个R1均可衍生自式(3)的二羟基芳族化合物
其中,Ra和Rb各自独立地是卤素、C1-12烷氧基或C1-12烷基;并且p和q各自独立地是0至4的整数。应当理解,当p为0时,Ra是氢;并且同样地,当q是0时,Rb是氢。此外在式(3)中,Xa是连接两个羟基取代的芳族基团的桥连基团,其中,桥连基团和每个C6亚芳基基团的羟基取代基彼此以邻、间、或对(特别是对)位排列在C6亚芳基基团上。在实施方式中,桥连基团Xa是单键、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-或C1-18有机基团。C1-18有机桥连基团可以是环状的或非环的、芳族的或非芳族的,并且可进一步包含诸如卤素、氧、氮、硫、硅、或磷的杂原子。C1-18有机基团能够被布置成使得连接至其的C6亚芳基基团各自连接到共同的烷叉基碳或连接到C1-18有机桥连基团的不同的碳。在实施方式中,p和q均为1,并且Ra和Rb各自是排列在每一个亚芳基基团上的羟基基团间位的C1-3烷基基团,尤其是甲基。
在一个实施方式中,Xa是取代或未取代的C3-18环烷叉基(亚环烷基,cycloalkylidene),式–C(Rc)(Rd)–的C1-25烷叉基,其中,Rc和Rd各自独立地是氢、C1-12烷基、C1-12环烷基、C7-12芳烷基、C1-12杂烷基、或环状C7-12杂芳烷基,或式–C(=Re)–的基团,其中,Re是二价C1-12烃基。此类型的基团包括亚甲基、环己基亚甲基、乙叉基、新戊叉基、和异丙叉基、以及2-[2.2.1]-二环庚叉基、环己叉基、环戊叉基、环十二烷叉基、和金刚烷叉基。
在另一个实施方式中,Xa是C1-18亚烷基基团、C3-18亚环烷基基团、稠合C6-18亚环烷基基团、或式-B1-G-B2-的基团,其中,B1和B2是相同或不同的C1-6亚烷基基团且G是C3-12环烷叉基基团或C6-16亚芳基基团。例如,Xa可以是式(4)的取代的C3-18环烷叉基
其中,Rr、Rp、Rq、和Rt各自独立地是氢、卤素、氧、或者C1-12烃基;Q是直键、碳或二价氧、硫、或-N(Z)-,其中,Z是氢、卤素、羟基、C1-12烷基、C1-12烷氧基、或C1-12酰基;r是0至2,t是1或2,q是0或1,以及k是0至3,条件是,Rr、Rp、Rq、Rt的至少两种一起是稠合的脂环族、芳族、或杂芳族环。应该理解的是,在稠环是芳族的时,在式(4)中所示的环将具有稠合环的不饱和碳-碳键。当k是1并且i是0时,式(4)所示的环包含4个碳原子;当k是2时,式(4)所示的环包含5个碳原子;并且当k是3时,该环包含6个碳原子。在实施方式中,两个相邻的基团(例如,Rq和Rt合起来)形成芳族基团,并且在另一个实施方式中,Rq和Rt一起形成一个芳族基团,并且Rr和Rp一起形成第二芳族基团。当Rq和Rt一起形成芳族基团时,Rp可以是双键氧原子,即,酮。
双酚(3)可以用于制备包含式(4a)的苯并吡咯酮碳酸酯单元的聚碳酸酯
其中,Ra、Rb、p和q如式(3),R3各自独立地是C1-6烷基基团,j是0至4,且R4是C1-6烷基、苯基或被至多5个C1-6烷基基团取代的苯基。具体地,苯并吡咯酮碳酸酯单元具有式(4b)
其中R5是氢或C1-6烷基。在实施方式中,R5是氢。其中R5是氢的碳酸酯单元(4a)可以源自2-苯基-3,3'-双(4-羟苯基)苯并吡咯酮(也称为N-苯基酚酞双酚,或“PPPBP”)(也称为3,3-双(4-羟苯基)-2-苯基异吲哚啉-1-酮)。
这种类型的其它双酚碳酸酯重复单元是式(4c)和(4d)的靛红碳酸酯单元
其中,Ra和Rb各自独立地是C1-12烷基,p和q各自独立地是0至4,并且Ri是C1-12烷基、由1至5个C1-10烷基可选取代的苯基、或由1至5个C1-10烷基可选取代的苄基。在实施方式中,Ra和Rb各自是甲基,p和q各自独立地是0或1,以及Ri是C1-4烷基或苯基。
衍生自其中Xa是取代的或未取代的C3-18环烷叉基的双酚(3)的双酚碳酸酯单元的实例包含式(4e)的环己叉基桥连的烷基取代的双酚
其中,Ra和Rb各自独立地是C1-12烷基,Rg是C1-12烷基,p和q各自独立地是0至4,并且t是0至10。在具体实施方式中,Ra和Rb每个中的至少一个与环己叉基桥连基团成间位排列。在一个实施方式中,Ra和Rb各自独立地是C1-4烷基,Rg是C1-4烷基,p和q各自是0或者1,并且t是0至5。在另一具体实施方式中,Ra、Rb、和Rg各自是甲基,r和s各自是0或1,以及t是0或3,尤其是0。
衍生自其中Xb是取代的或未取代的C3-18环烷叉基的双酚(3)的其他双酚碳酸酯单元的实例包括金刚烷基单元(4f)和单元(4g)
其中,Ra和Rb各自独立地是C1-12烷基,并且p和q各自独立地是1至4。在具体实施方式中,Ra和Rb各自有至少一个与环烷叉基桥连基团成间位排列。在实施方式中,Ra和Rb各自独立地是C1-3烷基,并且p和q各自是0或1。在另一具体实施方式中,Ra、Rb各自是甲基,p和q各自是0或1。包含单元(4a)至(4g)的碳酸酯用于制备具有高玻璃化转变温度(Tg)和高热变形温度的聚碳酸酯。
式HO-R1-OH的其它有用的芳族二羟基化合物包括式(6)的化合物
其中,每个Rh独立地是卤素原子、C1-10烃基如C1-10烷基、卤素取代的C1-10烷基、C6-10芳基基团或卤素取代的C6-10芳基基团,并且n是0至4。卤素通常是溴。
具体的芳族二羟基化合物的一些示例性实例包括以下:4,4'-二羟基联苯、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、双(4-羟苯基)甲烷、双(4-羟苯基)二苯基甲烷、双(4-羟苯基)-1-萘基甲烷、1,2-双(4-羟苯基)乙烷、1,1-双(4-羟苯基)-1-苯乙烷、2-(4-羟苯基)-2-(3-羟苯基)丙烷、双(4-羟苯基)苯基甲烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、1,1-双(羟苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷、1,1-双(4-羟苯基)异丁烯、1,1-双(4-羟苯基)环十二烷、反式-2,3-双(4-羟苯基)-2-丁烯、2,2-双(4-羟苯基)金刚烷、α,α'-双(4-羟苯基)甲苯、双(4-羟苯基)乙腈、2,2-双(3-甲基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-乙基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-正丙基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-异丙基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-仲丁基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-叔丁基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-环己基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-烯丙基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-甲氧基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(4-羟苯基)六氟丙烷、1,1-二氯-2,2-双(4-羟苯基)乙烯、1,1-二溴-2,2-双(4-羟苯基)乙烯、1,1-二氯-2,2-双(5-苯氧基-4-羟苯基)乙烯、4,4'-二羟基二苯甲酮、3,3-双(4-羟苯基)-2-丁酮、1,6-双(4-羟苯基)-1,6-己二酮、乙二醇双(4-羟苯基)醚、双(4-羟苯基)醚、双(4-羟苯基)硫醚、双(4-羟苯基)亚砜、双(4-羟苯基)砜、9,9-双(4-羟苯基)芴、2,7-二羟基芘、6,6'-二羟基-3,3,3',3'-四甲基螺(双)茚满(“螺二茚满双酚”)、3,3-双(4-羟苯基)苯邻二甲酰亚胺、2,6-二羟基二苯并对二恶英、2,6-二羟基蒽、2,7-二羟基酚黄素、2,7-二羟基-9、10-二甲基吩嗪、3,6-二羟基二苯并呋喃、3,6-二羟基二苯并噻吩、以及2,7-二羟基咔唑、间苯二酚、取代的间苯二酚化合物如5-甲基间苯二酚、5-乙基间苯二酚、5-丙基间苯二酚、5-丁基间苯二酚、5-叔丁基间苯二酚、5-苯基间苯二酚、5-枯基间苯二酚、2,4,5,6-四氟间苯二酚、2,4,5,6-四溴间苯二酚等;邻苯二酚;氢醌;取代的氢醌如2-甲基氢醌、2-乙基氢醌、2-丙基氢醌、2-丁基氢醌、2-叔丁基氢醌、2-苯基氢醌、2-枯基氢醌、2,3,5,6-四甲基氢醌、2,3,5,6-四叔丁基氢醌、2,3,5,6-四氟氢醌、2,3,5,6-四溴氢醌等,或包含前述二羟基化合物中至少一种的组合。
式(3)的双酚化合物的具体实例包括1,1-双(4-羟苯基)甲烷、1,1-双(4-羟苯基)乙烷、2,2-双(4-羟苯基)丙烷(以下称为“双酚A”或“BPA”)、2,2-双(4-羟苯基)丁烷、2,2-双(4-羟苯基)辛烷、1,1-双(4-羟苯基)丙烷、1,1-双(4-羟苯基)正丁烷、2,2-双(4-羟基-2-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基叔丁基苯基)丙烷、3,3-双(4-羟苯基)苯并吡咯酮、2-苯基-3,3-双(4-羟苯基)苯并吡咯酮(PPPBP)、以及1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷(DMBPC)。也可以使用包含上述二羟基化合物中的至少一种的组合。在一个具体实施方式中,聚碳酸酯是衍生自双酚A的线性均聚物,其中在式(2)中A1和A2的每一个均是对亚苯基且Y1是异亚丙基。
聚碳酸酯可以具有在25℃在氯仿中测定的0.3至1.5分升/克(dl/g)、具体地0.45至1.0dl/g的固有粘度。聚碳酸酯可以具有通过凝胶渗透色谱(GPC),使用交联的苯乙烯-二乙烯基苯柱测量并相对于聚碳酸酯参照物校准的10,000至200,000道尔顿,特别地20,000至100,000道尔顿的重均分子量。以1mg/ml的浓度来制备GPC样品,并以1.5ml/分钟的流速加以洗脱。
在一种实施方式中,聚碳酸酯具有对薄的制品的生产有用的流动性能。熔体流动速率(经常缩写为MFR)测量在规定温度和负荷下热塑性聚合物通过小孔的挤出速率。具有不同流动性能的聚碳酸酯的组合可以用于实现整体期望的流动性能。具有相对高的重均分子量的高分子量芳族聚碳酸酯可以与相对低分子量的芳族聚碳酸酯结合,具有1,000至50,000,具体地2,000至25,000g/mol的差值。例如,具有27,000至100,000的重均分子量的高分子量芳族聚碳酸酯可以与具有小于27,000,例如15,000至25,000的重均分子量的相对低分子量的芳族聚碳酸酯结合。
“聚碳酸酯”包括:均聚碳酸酯(其中在式(1)的聚合物中每个R1是相同的);在碳酸酯中包含不同R1部分的共聚物(“共聚碳酸酯”);包含碳酸酯单元和其它类型的聚合物单元(诸如,酯单元)的共聚物,以及包含均聚碳酸酯和/或共聚碳酸酯中至少一种的组合。
可以通过方法如界面聚合和熔融聚合来制备聚碳酸酯。尽管用于界面聚合的反应条件可以改变,但是该方法一般涉及将二元酚反应物溶解或分散在苛性钠或苛性钾水溶液中,将得到的混合物添加至与水不混溶的溶剂介质中,以及在催化剂如三乙胺和/或相转移催化剂存在下,在控制的pH例如8-12的条件下使反应物与碳酸酯前体接触。最常用的水不混溶的溶剂包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯苯、甲苯等。
碳酸酯前体包括碳酰卤如碳酰溴或碳酰氯、或卤代甲酸酯如二元酚的双卤代甲酸酯(例如,双酚A、氢醌等的双氯甲酸酯)或乙二醇的双卤代甲酸酯(例如,乙二醇、新戊二醇、聚乙二醇等的双卤代甲酸酯)。也可以使用包含至少一种前述碳酸酯前体类型的组合。在实施方式中,形成碳酸酯键的界面聚合反应使用光气作为碳酸酯前体,并且被称为光气化反应。
在相转移催化剂中可以使用的是式(R3)4Q+X的催化剂,其中每一个R3相同或不同,并且是C1-10烷基基团;Q是氮或磷原子;以及X是卤素原子或C1-8烷氧基基团或C6-18芳氧基基团。相转移催化剂包括,例如,[CH3(CH2)3]4NX、[CH3(CH2)3]4PX、[CH3(CH2)5]4NX、[CH3(CH2)6]4NX、[CH3(CH2)4]4NX、CH3[CH3(CH2)3]3NX、以及CH3[CH3(CH2)2]3NX,其中,X是Cl-、Br-、C1-8烷氧基基团或C6-18芳氧基基团。基于在光气化混合物中双酚的重量,有效量的相转移催化剂可以是0.1wt.%至10wt.%。在另一个实施方式中,基于在光气化混合物中双酚的重量,有效量的相转移催化剂可以是0.5至2wt.%。
设想所有类型的聚碳酸酯末端基团可用于聚碳酸酯组合物,条件是这样的末端基团并不显著不利地影响组合物的所期望的性能。
在聚合过程中,可以通过添加支化剂制备支链聚碳酸酯嵌段。这些支化剂包括包含选自以下的至少三种官能团的多官能有机化合物:羟基、羧基、羧酸酐、卤代甲酰基和上述官能团的混合物。具体实例包括偏苯三酸、偏苯三酸酐、偏苯三酰氯(trimellitictrichloride)、三(对羟苯基)乙烷、靛红-双苯酚、三苯酚TC(1,3,5-三((对羟苯基)异丙基)苯)、三苯酚PA(4(4(1,1-双(对羟苯基)-乙基)-α,α-二甲基苄基)苯酚)、4-氯甲酰基邻苯二甲酸酐、苯均三酸、和二苯甲酮四羧酸。可以以0.05至2.0wt.%的水平添加支化剂。可以使用包括线性聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的混合物。
在聚合过程中,可以包括链终止剂(也称为封端剂)。链终止剂限制了分子量增长速度,从而控制聚碳酸酯的分子量。链终止剂包括某些单酚化合物、单羧酸氯化物、和/或单氯甲酸酯。通过单环酚如苯酚和C1-C22烷基取代酚如对枯基苯酚、间苯二酚单苯甲酸酯、以及对叔丁基苯酚、以及二元酚的单醚如对甲氧基苯酚来举例说明单酚链终止剂。可以特别提及带有具有8至9个碳原子的支链烷基取代基的烷基取代的苯酚。某些单酚UV吸收剂也可用作封端剂,例如4-取代-2-羟基二苯甲酮和它们的衍生物、水杨酸芳酯、二元酚的单酯如间苯二酚单苯甲酸酯、2-(2-羟芳基)-苯并三唑和它们的衍生物、2-(2-羟芳基)-1,3,5-三嗪和它们的衍生物等。
单羧酸氯化物还可以用作链终止剂。它们包括单环单羧酸氯化物诸如苯甲酰氯、C1-C22烷基取代的苯甲酰氯、甲苯酰氯、卤素取代的苯甲酰氯、溴苯甲酰氯、肉桂酰氯、4-桥亚甲基四氢邻苯二甲酰亚胺基苯甲酰氯(4-nadimidobenzoylchloride)和它们的组合;多环单羧酸氯化物,如偏苯三酸酐氯化物和萘甲酰氯;以及单环和多环单羧酸氯化物的组合。具有小于或等于22个碳原子的脂族单羧酸的氯化物是有用的。脂族单羧酸的官能化氯化物,如丙烯酰氯和甲基丙烯酰氯也是有用的。还有用的是单氯甲酸酯,包括单环单氯甲酸酯,如氯甲酸苯酯、烷基取代的氯甲酸苯酯、氯甲酸对枯基苯酯、甲苯氯甲酸酯、以及它们的组合。
可替换地,熔融方法可用于制备聚碳酸酯。通常,在熔融聚合过程中,在混合机、双螺杆挤出机等中,在酯交换催化剂存在下,可以通过在熔融状态下使二羟基反应物和碳酸二芳基酯如碳酸二苯酯共反应来制备聚碳酸酯,从而形成均匀的分散体。通过蒸馏从熔融的反应物除去易挥发性一元酚,并将聚合物分离为熔融残余物。用于制备聚碳酸酯的特别有用的熔融方法使用在芳基上具有吸电子取代基的碳酸二芳酯。特别有用的具有吸电子取代基的碳酸二芳酯的实例包括双(4-硝基苯基)碳酸酯、双(2-氯苯基)碳酸酯、双(4-氯苯基)碳酸酯、双(甲基水杨基)碳酸酯、双(4-甲基羧基苯基)碳酸酯、双(2-乙酰基苯基)羧酸酯、双(4-乙酰基苯基)羧酸酯、或包含上述酯中的至少一种的组合。此外,有用的酯交换催化剂可以包括式(R3)4Q+X的相转移催化剂,其中每个R3、Q、和X是如上文所定义。酯交换催化剂包括四丁基氢氧化铵、甲基三丁基氢氧化铵、四丁基乙酸铵、四丁基氢氧化鏻、四丁基醋酸鏻、四丁基苯酚鏻、或包括前述中的至少一种的组合。
聚碳酸酯组合物进一步包含含以下的弹性体改性的接枝共聚物:(i)弹性体(即,橡胶样)聚合物基质,具有小于或等于10℃,更具体地,小于或等于-10℃,或更具体地,-40℃至-80℃的Tg,和(ii)接枝到弹性体聚合物基质的刚性聚合物覆盖物(superstrate)。如众所周知的,可以制备弹性体改性的接枝共聚物,其中通过首先提供弹性体聚合物,然后在弹性体存在下聚合刚性相的一种或多种组成单体(共聚单体),以获得接枝共聚物。可以将接枝物作为接枝分支或作为壳体连接于弹性体核心。接枝单体或者壳体可以仅物理地封装核心,或者壳体可以部分地或者基本上完全接枝至核心,并且可以部分地或者基本上完全围绕核心或者弹性体基质。
用作弹性体相的材料包括,例如,共轭二烯橡胶;具有小于或等于50wt%的可共聚单体的共轭二烯的共聚物;C1-8烷基(甲基)丙烯酸酯与丁二烯和/或苯乙烯的弹性体共聚物;或包含前述弹性体的至少一种的组合。
具体的弹性体改性的接枝共聚物(用作冲击改性剂)是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)冲击改性剂,其中,使用上述的电解质,特别是上述电解质和乳化剂的组合制备丁二烯基质。除ABS之外,弹性体改性的接枝共聚物的其他实例包括但不限于丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯(ASA)、(甲基)丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)、(甲基)丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)、以及丙烯腈-乙烯-丙烯-二烯-苯乙烯(AES)。
用于制备弹性体改性的接枝共聚物的弹性体相的共轭二烯单体包括式(7)的那些
其中,每个Xb独立地是氢、C1-C5烷基等。可以使用的共轭二烯单体的实例是丁二烯、异戊二烯、1,3-庚二烯、甲基-1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-乙基-1,3-戊二烯;1,3-和2,4-己二烯等、以及包含前述共轭二烯单体的至少一种的组合。具体的共轭二烯均聚物包括聚丁二烯和聚异戊二烯。
还可以使用共轭二烯橡胶的共聚物,例如通过共轭二烯和与其可共聚合的至少一种单体的水性自由基乳液聚合所产生的那些共聚物。用于与共轭二烯可共聚合的单体包括含缩合芳环结构的单乙烯基芳族单体,如乙烯基萘、乙烯基蒽等,或式(8)的单体
其中,每个Xc独立地是氢、C1-C12烷基、C3-C12环烷基、C6-C12芳基、C7-C12芳烷基、C7-C12烷基芳基、C1-C12烷氧基、C3-C12环烷氧基、C6-C12芳氧基、氯基、溴基、或羟基,以及R是氢、C1-C5烷基、溴基、或氯基。可以使用的单乙烯基芳族单体包括苯乙烯、3-甲基苯乙烯、3,5-二乙基苯乙烯、4-正丙基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-甲基乙烯基甲苯、α-氯苯乙烯、α-溴苯乙烯、二氯苯乙烯、二溴苯乙烯、四氯苯乙烯等、以及包含前述化合物的至少一种的组合。苯乙烯和/或α-甲基苯乙烯可以用作与共轭二烯单体可共聚的单体。
可与共轭二烯共聚的其它单体是单乙烯基单体,如衣康酸、丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、马来酸酐、马来酰亚胺、N-烷基-、芳基-,或卤芳基-取代的马来酰亚胺、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、和通式(9)的单体:
其中,R是氢、C1-C5烷基、溴基、或氯基,以及Xc是氰基、C1-C12烷氧基羰基、C1-C12芳氧基羰基、羟基羰基等。式(8)的单体的实例包括丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、β-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈、丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸正丙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯等、以及包含上述单体的至少一种的组合。单体如丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯、和丙烯酸2-乙基己酯通常用作与共轭二烯单体可共聚的单体。还可以使用前述单乙烯基单体和单乙烯基芳族单体的组合。
用于弹性体相的(甲基)丙烯酸酯单体可以是C1-8烷基(甲基)丙烯酸酯的交联的、颗粒状乳液均聚物或共聚物,尤其是C4-6烷基丙烯酸酯,例如丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸2-乙基己酯等、以及包含前述单体的至少一种的组合。基于总单体重量,C1-8烷基(甲基)丙烯酸酯单体可以可选地与小于或等于15wt.%的式(7)、(8)、或(9)的共聚单体混合聚合。共聚单体包括但不限于丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯乙酯、N-环己基丙烯酰胺、乙烯基甲基醚或丙烯腈、以及包含前述共聚单体的至少一种的组合。可选地,基于总单体重量,可以存在小于或等于5wt.%的多官能交联共聚单体。这种多官能交联共聚单体可包括,例如,二乙烯基苯、烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯如二丙烯酸乙二醇酯、烷基三醇三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、双丙烯酰胺、氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、马来酸二烯丙酯、富马酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯、柠檬酸的三烯丙基酯、磷酸的三烯丙基酯等、以及包括上述交联剂至少一种的组合。
弹性体相可以使用连续的、半连续、或者分批处理进行聚合。制备具有改善的耐聚合物降解性的聚碳酸酯组合物的方法可包括在选自由磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸三钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、以及它们的组合组成的组中的电解质的存在下进行包含二烯的单体混合物或用于制备弹性体相的其他不饱和单体的乳液聚合,并且然后将单体接枝在弹性体相的乳胶上或二烯聚合物从而获得弹性体改性的接枝共聚物。具体地,基本上在没有焦磷酸四钠的情况下制备弹性体改性的接枝共聚物。
除了采用指定电解质以外,通过制备基本上不含某些乳化剂的冲击改性剂可以进一步改善或增强聚碳酸酯组合物的稳定性。具体地,可以通过乳液聚合过程制备上述类型的弹性体改性的接枝共聚物,该过程不含脂肪酸的碱金属盐、碱金属碳酸盐、胺、铵盐、和其他碱性材料。具体地,可以制备不含碱性材料的弹性体改性的接枝共聚物,诸如,C6-30脂肪酸的碱金属盐,例如,硬脂酸钠、硬脂酸锂、油酸钠、油酸钾等,碱金属碳酸盐,胺如十二烷基二甲胺、十二烷胺等,以及胺的铵盐。上述材料已通常用作乳液聚合中的表面活性剂,但可以催化聚碳酸酯的酯交换反应和/或降解。作为替代,离子型硫酸盐、磺酸盐或磷酸盐表面活性剂可以用于制备抗冲改性剂,特别是抗冲改性剂的弹性体基质部分。
有用的表面活性剂包括,例如,C1-22烷基或者C7-25烷基芳基磺酸盐、C1-22烷基或者C7-25烷基芳基硫酸盐、C1-22烷基或者C7-25烷基芳基磷酸盐、取代的硅酸盐、或者包含上述至少一种的组合物,该化合物可以用另外的基团,包括另外的磺酸根、硫酸根、磷酸根、或者硅酸根基团取代或未取代的。该化合物可以包含具有1至20个碳原子,具体地1至6个碳原子的烷基,和具有6至12个碳原子的芳基。具体的表面活化剂是C6-16烷基磺酸盐,具体地C8-12烷基磺酸盐。另一种具体的表面活性剂是取代的烷基芳基磺酸盐,具体地,取代的二芳氧基二磺酸盐,更具体地,烷基二苯醚二磺酸盐,其中,使用用第二磺酸基基团取代的苯氧基基团取代苯基基团并且其中用烷基基团取代芳基。
这种表面活性剂的实例包括,但不限于,十二烷基苯磺酸钠、辛基苯磺酸钾、月桂基硫酸钠、烷基萘基磺酸钠、癸基苯磺酸钙、C8-C16烷基化的二苯醚二磺酸钠、己基磷酸钾、癸基磷酸钠、及它们的混合物等。二甲基取代的二芳氧基二磺酸盐的实例是在商标DOWFAX2A1下商业可获得的。
在接枝形成弹性体改性的接枝共聚物之前,弹性体部分或者基质,或者二烯聚合物,可以聚集以增加平均粒径(例如,至50nm至1000nm的平均粒径),其中,在聚集的二烯聚合物上接枝单体。在存在引发剂、氧化还原体系、和链转移剂的情况下进行接枝以获得弹性体改性的接枝共聚物。通常未聚集平均粒径是约30nm至150nm,更具体地约75nm至100nm,而聚集平均粒径是约200nm至400nm,更具体地约250nm至350nm。
弹性体基质的粒径不是关键的。例如,可以使用0.001至25微米(1至25000nm),具体地0.01至15微米(10至15000nm),乃至更具体地0.1至8微米(100至8000nm)的平均粒径。在一个实施方式中,聚丁二烯弹性体基质可以聚集为约50至1000nm,具体地100至600nm的平均粒径。通过简单的光传输方法(动态光散射或者DLS)可以测量粒径,也可以通过毛细管流体动力色谱法(CHDF)估计粒径。弹性体相可以是颗粒状、适度交联的共轭丁二烯或者C4-6烷基丙烯酸酯橡胶。在一个实施方式中,使用大于70%的凝胶含量。具体地,可以使用丁二烯与苯乙烯和/或C4-6烷基丙烯酸酯橡胶的组合。
弹性体相可以包含5wt.%至95wt.%的总接枝共聚物,更具体地20wt.%至90wt.%,以及甚至更具体地40wt.%至85wt.%的弹性体改性的接枝共聚物,而其余部分则是刚性接枝相。在一个实施方式中,弹性体基质,或者二烯聚合物与覆盖物,或者接枝聚合物的重量比约是4:1至1:4,更具体地2:1至1:2。
弹性体改性的接枝共聚物的刚性相可以在至少一种弹性体聚合物基质的存在下由包括包含单乙烯基芳族单体和可选择地至少一种共聚单体的组合的一种或多种单体的接枝聚合来形成。上述式(8)的单乙烯基芳族单体可以用于刚性接枝相,包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、卤代苯乙烯如二溴苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、丁基苯乙烯、对羟基苯乙烯、甲氧基苯乙烯等、或者包含前述单乙烯基芳族单体的至少一种的组合。有用的共聚单体包括,例如,上述单乙烯基单体和/或通式(9)的单体。在实施方式中,式(9)中的R是氢或者C1-C2烷基,并且Xc是氰基或者C1-C12烷氧羰基。用于刚性相中的具体的共聚单体包括丙烯腈、甲基丙烯腈、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯等,以及包含上述共聚单体中的至少一种的组合。
在刚性接枝相中单乙烯基芳族单体与共聚单体的相对比率可以广泛变化,其取决于弹性体基质的类型、单乙烯基芳族单体的类型、共聚单体的类型、以及冲击改性剂的所期望的性能。刚性相通常可以包含小于或等于100wt.%的单乙烯基芳族单体,具体地30至100wt.%,更具体地50至90wt.%的单乙烯基芳族单体,而刚性相的其余部分则是共聚单体。
在一个实施方式中,弹性体改性的接枝共聚物由以下过程制成,其中,聚集的聚丁二烯乳胶利用包含苯乙烯和可选地包含选自由甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、及它们的组合组成的组中的单体的单体混合物接枝。在单体混合物中,苯乙烯和丙烯腈可以以按重量计5:1至1:1,具体地4:1至2:1,更具体地3.4:1至1.5:1的比率。因此,例如,接枝覆盖物可以衍生自按重量计10%至50%,具体地15%至25%的丙烯腈单体。
在一个实施方式中,通过单体混合物形成的接枝覆盖物能够使聚碳酸酯组合物中的聚碳酸酯容易润湿,其中,弹性体基质包含衍生自丁二烯的重复单元并且非弹性体覆盖物是包含衍生自单乙烯基芳族单体的重复单元的共聚物。弹性体相,或者二烯聚合物,可以包含按重量计20%至80%,具体地按重量计约50%的弹性体改性的接枝共聚物。
继弹性体相接枝之后,用于制备用于聚碳酸酯组合物的弹性体改性的接枝共聚物的方法可以进一步包括利用盐使弹性体改性的接枝共聚物凝结然后浓缩并且干燥凝结的弹性体改性的接枝共聚物燥,如普通技术人员容易理解的。
可以混合弹性体改性的接枝共聚物与芳族聚碳酸酯,可选地进一步与聚合物流动促进剂组合。聚合物流动促进剂可以与弹性体改性的接枝共聚物容易掺混并且增加其熔体流动速率,而不会不利地影响组合物的期望特性。
聚合物流动促进剂可以包括衍生自选自由(甲基)丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、α-甲基苯乙烯、及它们的组合所组成的组中的单体的重复单元。例如,聚合物流动促进剂可以包含苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚(α甲基苯乙烯)、及它们的组合。具体地,聚碳酸酯组合物可以包含流动促进剂苯乙烯-丙烯腈共聚物。
根据存在的弹性体改性的接枝共聚物的量,聚合物流动促进剂可以形成分离的基体或者连续相。聚合物流动促进剂可以包括与弹性体改性的接枝共聚物同时获得的未接枝的刚性聚合物或者“接枝共聚物”。具体地,通过使用来自接枝覆盖物的过量单体,聚合物流动促进剂可以与弹性体改性的接枝共聚物同时产生。可替换地,聚合物流动促进剂可以独立地制备或者获得并且随后引入弹性体改性的接枝共聚物,例如,在弹性体改性的接枝共聚物与芳族聚碳酸酯混合的过程中。其可以使用乳液、悬浮液、或者本体/整体聚合技术制备。
在一个实施方式中,聚合物流动促进剂在弹性体改性的接枝共聚物组合物的制备过程中获得,其中,出现“游离的”苯乙烯-丙烯腈共聚物(“游离的SAN”),其没有接枝在另一聚合链上。具体地,游离的苯乙烯-丙烯腈共聚物可以具有基于聚苯乙烯标准分子量标度的50,000至200,000道尔顿的分子量,并且可以包含各种比例的苯乙烯与丙烯腈。例如,基于游离的SAN共聚物的总重量,游离的SAN可以包含75重量百分数的苯乙烯和25重量百分数的丙烯腈。由于在包含游离的SAN的组合物中添加另一种接枝橡胶冲击改性剂,游离的SAN可以可选地存在,和/或游离的SAN可不依赖于组合物中的所有冲击改性剂的制备而存在。
基于聚碳酸酯、弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂的总重量,抗冲击性聚碳酸酯组合物可以包含约20至约90重量百分数的芳族聚碳酸酯与约80至约10重量百分数的组合的弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂的混合物。具体地,基于聚碳酸酯、弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂的总重量,聚碳酸酯组合物可以包含约40至约80重量百分数的芳族聚碳酸酯与约60至约20重量百分数的组合的弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂的混合物。
更具体地,基于聚碳酸酯、弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂的总重量,聚碳酸酯组合物可以包含约48至约75重量百分数的芳族聚碳酸酯与约52至约25重量百分数(总计)的弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂的混合物。
弹性体改性的接枝共聚物与可选的聚合物流动促进剂(如果存在)的比率可以是3:1至1:3,具体地2:1至1:2,更具体1.5:1至1:1.5。通常,基于两者的总重量,40wt.%至95wt.%的弹性体改性的接枝共聚物可以与5wt.%至65wt.%的聚合物流动促进剂(例如,接枝共聚物)组合。在另一个实施方式中,基于两者的总重量,50wt.%至85wt.%、更具体地75wt.%至85wt.%的弹性体改性的接枝共聚物与15wt.%至50wt.%,更具体地15wt.%至25wt.%的聚合物流动促进剂如分离接枝共聚物组合。例如,基于聚碳酸酯、弹性体改性的接枝共聚物、和苯乙烯-丙烯腈共聚物的总重量,聚碳酸酯组合物可以包含以1至30重量百分数的量存在的苯乙烯-丙烯腈共聚物(游离的SAN)。
鉴于上述情况,基于聚碳酸酯、弹性体改性的接枝共聚物和聚合物流动促进剂的总重量,抗冲击性聚碳酸酯组合物可以包含约48至约75重量百分数的芳族聚碳酸酯与约52至约25重量百分数的弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂。其中,通过乳液聚合过程制备弹性体改性的接枝共聚物,其中(在接枝之前)在电解质的存在下,进一步在表面活性剂的存在下,聚合包含丁二烯或其他二烯的反应混合物,电解质选自由磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸三钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、以及它们的组合组成的组,表面活性剂选自由取代或未取代的烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基芳基硫酸盐、烷基磷酸盐、和烷基芳基磷酸盐、或它们的混合物组成的组;其中,烷基基团可具有1-20个碳原子并且芳基基团可具有6-12个碳原子。弹性体改性的接枝共聚物的制备可以进一步包括聚集聚丁二烯乳胶。然后共聚单体混合物可接枝在聚丁二烯乳胶上,例如,包含苯乙烯和丙烯腈的共聚单体混合物。除了聚碳酸酯和弹性体改性的接枝共聚物冲击改性剂以外,组合物可以进一步包含通常结合至这类聚合物组合物中的多种添加剂,条件是选择该添加剂以不显著地不利影响组合物的期望特性。能够使用添加剂的组合。基于组合物的总重量,上述添加剂(除了任意填料以外)可以通常以从0.005wt.%至20wt.%,具体地0.01wt.%至10wt.%,更具体地0.1至5wt.%的量存在。
例如,抗氧化添加剂可以包括有机亚磷酸酯诸如三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯;烷基化一元酚或者多酚;多酚与二烯的烷基化反应产物,诸如四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷;对甲酚或双环戊二烯的丁基化反应产物;烷基化氢醌;羟基化的硫代二苯基醚;烷叉基双酚;苄基化合物;β-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)-丙酸与单羟基或多羟基醇类的酯;β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)-丙酸与单羟基或多羟基醇类的酯;硫代烷基或者硫代芳基化合物的酯,诸如,硫代丙酸二硬脂基酯、硫代丙酸二月桂基酯、硫代二丙酸双十三烷基酯、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、季戊四醇基-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯;β-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)-丙酸的酰胺,或者包括上述抗氧化剂中至少一种的组合。基于100重量份的组合物中的总聚合物,可以0.01至0.1重量份的量使用抗氧化剂。
为了制备用于产品的最终抗冲击性聚碳酸酯组合物,可以通过任何已知的方法混合成分。通常,存在两个不同的混合步骤:预混合步骤和熔融混合(“熔融共混”)步骤。在预混合步骤,将干燥的组分混合在一起。预混合通常使用转鼓混合机或者螺条搅拌器进行。然而,如果期望,可以使用诸如混合器的高剪切混合器或者类似高强度的设备制备预混合料。预混合之后通常是熔融混合,在熔融混合中,预混合料熔融并且再次作为熔体混合。可替换地,可以省略预混合,并且原材料可以直接地添加到熔融混合设备的进料部分,优选地,通过多个进料系统。在熔融混合中,通常在单螺杆挤出机或者双螺杆挤出机、班拍里混炼机、双辊轧机、或者类似设备中熔融捏和组分。实例是使用双螺杆型挤出机进行挤出的,其中,材料的平均停留时间是从约20秒至约30秒,并且其中不同的挤出机区域的温度是从约200℃至约290℃。
在具体实施方式中,通过将抗冲击性聚碳酸酯组合物的组分放入挤出混合器中来对其进行混和以产生模塑粒料。在另一个程序中,通过干燥混合混合组分,然后在研磨机中流动和粉碎,或挤出和切碎。也可以将组合物和任何可选的组分混合并且直接模制,例如通过注射模塑或传递模塑技术。优选地,所有组分尽可能地不含水。在一个实施方式中,进行混合确保机器中的停留时间较短;仔细地控制温度;利用摩擦热;以及得到组分之间的紧密共混物。
具体地,可以预掺混、粒化、然后模塑组分。例如,在预干燥组合物(例如,在120℃下4小时)以后,单螺杆挤出机可以进料组分的干混合物,采用的螺杆具有较长的过渡部分以确保适当熔融。可替换地,具有相互咬合的同向旋转螺杆的双螺杆挤出机可以在进料口处进料树脂和添加剂并在下游处可以进料增强添加剂(和其它添加剂)。在任一情况下,通常适宜的熔融温度将是200℃至300℃。通过标准技术可以挤出预混合的组合物并且切割成模塑块,如常规的颗粒、粒料等。组合物然后可以利用200℃至300℃,具体地230℃至280℃的汽缸温度,以及55℃至95℃的模具温度在通常用于热塑性组合物的任何装置中诸如,Newbury或者VanDorn型注塑机中进行模塑。
本发明的抗冲击性聚碳酸酯组合物可以有利地获得特性的平衡,其特征为在90±2℃和95±3%RH(相对湿度)下在烘箱中老化1000小时之后,根据ISO1133标准在230℃使用3.8kg负载和300秒停留时间测量,聚碳酸酯组合物的熔体流动速率(MFR)变化不大于5.0g/10分钟单位。此外,组合物还可以具有以下特性,在90±2℃和95±3%RH下在烘箱中老化1000小时之后,聚碳酸酯组合物表现出熔体流动速率(MFR)的变化比相同的组合物(当按重量计用等量的焦磷酸四钠替代所述电解质时)的变化小至少3g/10分钟,具体地小至少6g/10分钟,更具体地小约7.5g/10分钟。熔体流动速率(MFR)是根据ISO1133标准在230℃使用3.8kg负载和300秒停留时间测量的。
聚合物组合物的熔体流动速率(MFR)是聚合物熔体在根据通过引用结合于此的ISO1133确定的温度和负载的设定条件下通过具有规定长度和直径的模具的挤出速率的量度。这种熔体流动速率技术是基于这样的原理,即对于给定的温度和负载测试条件,流动性随着聚合物粘度下降而增加。因此,较高的MFR值表示在施加的应力(以kg为单位的负载或重量)下较低的粘度并且通常随着特定类型的聚合物的分子量下降而升高。因此,因为减小分子量是由于水解、加热和/或酯交换反应导致的聚合物降解的指示,所以MFR的增加可以视为对应于重均分子量(Mw)的下降和聚合物降解的增加。
在C.W.Macosko(ISBN0-471-18575-2)的“Rheology—Principles,MeasurementsandApplications”、R.W.Whorlow(ISBN0-13-775370-5)的“RheologicalTechniques”、和J.A.Brydson,(ISBN0-59-205458-6)的“FlowPropertiesofPolymerMelts”中描述了熔体流动速率方法,通过引用将它们三个全部结合于此。
通过本领域已知的各种技术诸如注射模制、挤压成型、注射吹塑、和气体辅助注塑可以使最终的聚碳酸酯组合物形成制品。因此,组合物对制备非电气、电气、或者电子部件有用。制品可包括飞机、汽车、卡车、摩托车、或其他交通工具的外部或内部部件(一般地“机动车零部件”),包括:面板、四开板、摇板、装饰挡泥板、行李仓盖板、卡车整流片和盖、机罩、保险杠、汽车仪表板、格栅、反射镜外罩、包层、轮罩、轮毂罩、车门零部件、阻流板、仪表板、仪表板固定器、内部装饰、徽章标志、外部装饰、和门把手、油箱盖板、摇板、侧板、窗框、车头灯或尾灯、行李架、以及汽车踏脚板。制品还可以包括用于多种电气和远程通信设备的外壳,例如包括电动工具、家用器具、或者计算机部件的电子部件,计算机配件诸如打印机、复印机、或者键盘,和远程通信设备,例如移动电话、收音机、或者传真机器的壳体。更进一步地的应用可以包括但不限于,建筑物和建筑应用,显示项目、标记、和类似应用。
鉴于上述情况,具有改善的耐聚合物降解性的抗冲击性聚碳酸酯组合物的一个实施方式包括芳族聚碳酸酯与在电解质的存在下通过乳液聚合过程制备的弹性体改性的接枝共聚物的混合物,电解质是选自由磷酸根阴离子、硫酸根阴离子、碳酸根阴离子、以及硝酸根阴离子、和它们的组合的组中的阴离子的钾盐或钠盐。
第二实施方式涉及第一实施方式的组合物,其中,电解质选自由以下各项所组成的组中:磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸三钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、以及它们的组合。
第三实施方式涉及第二实施方式的组合物,其中,电解质是磷酸的钾盐或钠盐。
第四实施方式涉及第一至第三实施方式的组合物,其中,在90±2℃和95±3%RH下在烘箱中老化1000小时之后,根据ISO1133标准在230℃下使用3.8kg负载和300秒停留时间测量,聚碳酸酯组合物的熔体流动速率(MFR)变化不大于5.0g/10分钟单位。
第五实施方式涉及第一至第四实施方式的组合物,其中,在90±2℃和95±3%RH下在烘箱中老化1000小时之后,聚碳酸酯组合物表现出熔体流动速率(MFR)的变化比相同的组合物(其中,用按重量计等量的焦磷酸四钠替代所述电解质)的变化小至少3g/10分钟,其中,熔体流动速率是根据ISO1133标准在230℃下使用3.8kg负载和300秒停留时间测量的。
第六实施方式涉及第一至第五实施方式的组合物,其中,在基本上没有焦磷酸四钠的情况下制备弹性体改性的接枝共聚物。
第七实施方式涉及第一至第六实施方式的组合物,其中,弹性体改性的接枝共聚物包括弹性体基质和接枝到弹性体基质上的非弹性体覆盖物。
第八实施方式涉及第一至第七实施方式的组合物,其中,接枝之前,弹性体从约70-150nm的平均粒径聚集至200-500nm的平均粒径,其通过动态激光散射测定。
第九实施方式涉及第一至第八实施方式的组合物,其中,在接枝之前,弹性体改性的接枝共聚物包括具有0℃以下的玻璃化转变温度的二烯聚合物。
第十实施方式涉及第一至第九实施方式的组合物,其中,弹性体基质包括选自由以下组成的组中的二烯聚合物:为共轭二烯的反应产物的聚合物,包含至少约50wt%的共轭二烯的共聚物,丙烯酸烷基酯与苯乙烯、丙烯腈和/或丁二烯的共聚物,以及它们的混合物。
第十一实施方式涉及第一至第十实施方式的组合物,其中,非弹性体覆盖物包括能够容易润湿组合物中的聚碳酸酯的热塑性聚合物。
第十二实施方式涉及第一至第十实施方式的组合物,其中,弹性体基质包括衍生自丁二烯的重复单元并且非弹性体覆盖物是包含衍生自单乙烯基芳族单体的重复单元的共聚物。
第十三实施方式涉及第一至第十二实施方式的组合物,其中,由以下方法制备弹性体改性的接枝共聚物,其中,利用包含苯乙烯和选自由丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、α-甲基苯乙烯及它们的组合组成的组中的可选单体的单体混合物接枝聚集的聚丁二烯乳胶。
第十四实施方式涉及第十三实施方式的组合物,其中,单体混合物包括按重量计比率为5:1至1:1的苯乙烯和丙烯腈。
第十五实施方式涉及第十一实施方式的组合物,其中,聚合物与覆盖物的热塑性聚合物的重量比是约4:1至1:4。
第十六实施方式涉及第一至第十五实施方式的组合物,其中,基于聚碳酸酯、弹性体改性的接枝共聚物、以及可选的聚合物流动促进剂的总重量,组合物包含约20至约90重量百分数的芳族聚碳酸酯与约80至约10重量百分数的弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂的混合物。
第十七实施方式涉及第一至第十五实施方式的组合物,其中,基于聚碳酸酯、弹性体改性的接枝共聚物、以及可选的聚合物流动促进剂的总重量,组合物包含约48至约75重量百分数的芳族聚碳酸酯与约52至约25重量百分数的弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂的混合物。
第十八实施方式涉及第十六实施方式的组合物,其中,聚合物流动促进剂是苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚((甲基)丙烯酸烷基酯)、聚苯乙烯、(甲基)丙烯酸烷基酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物或它们的组合。
第十九实施方式涉及第十八实施方式的组合物,其中,聚合物流动促进剂是苯乙烯-丙烯腈共聚物。
第二十实施方式涉及第一至第十九实施方式的组合物,其中,采用选自由取代或未取代烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基芳基硫酸盐、烷基磷酸盐、烷基芳基磷酸盐、或它们的混合物组成的组中的表面活性剂制备弹性体改性的接枝共聚物。
第二十一实施方式涉及第二十实施方式的组合物,其中,表面活性剂是烷基二苯醚磺酸盐。
第二十二实施方式涉及第二十一实施方式的组合物,其中,弹性体改性的接枝共聚物基本上不含选自由脂肪酸的碱金属盐、碱金属碳酸盐、胺和铵盐组成的组中的聚合乳化剂。
第二十三实施方式涉及具有改善的耐聚合物降解性的抗冲击性聚碳酸酯组合物,基于聚碳酸酯、弹性体改性的接枝共聚物和聚合物流动促进剂的总重量,该组合物包含约48至约75重量百分数的芳族聚碳酸酯与约52至约25重量百分数的弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂,其中,通过乳液聚合过程制备弹性体改性的接枝共聚物,其中,在接枝之前,在电解质的存在下,进一步在表面活性剂的存在下聚合包含丁二烯的反应混合物,电解质选自由磷酸根阴离子、硫酸根阴离子、碳酸根阴离子、和硝酸根阴离子、以及它们的组合组成的组中的阴离子的钾盐或钠盐,表面活性剂选自由取代或未取代的烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基芳基硫酸盐、烷基磷酸盐、烷基芳基磷酸盐、或它们的混合物组成的组,其中,每个烷基基团可具有1-20个碳原子并且每个芳基基团可具有6-12个碳原子;生成的聚丁二烯进一步聚集成更大粒径;其中,通过其中用包含苯乙烯和丙烯腈的共聚单体混合物接枝聚集的聚丁二烯乳胶的方法制备弹性体改性的接枝共聚物。
第二十四实施方式涉及一种制备具有改善的耐聚合物降解性的聚碳酸酯组合物的方法,包括在电解质的存在下,进行包含二烯单体的单体混合物的乳液聚合,电解质选自由磷酸根阴离子、硫酸根阴离子、碳酸根阴离子、和硝酸根阴离子、以及它们的组合组成的组中的阴离子的钾盐或钠盐,从而产生二烯聚合物的乳胶;将单体接枝至乳胶的二烯聚合物上以获得弹性体改性的接枝共聚物;以及混合芳族聚碳酸酯与弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂。
第二十五实施方式涉及第二十四实施方式的组合物,其中,在选自由磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸三钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、以及它们的组合组成的组中的电解质的存在下,进一步在选自由取代或未取代的烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基芳基硫酸盐、烷基磷酸盐、烷基芳基磷酸盐、或它们的混合物组成的组中的表面活性剂的存在下进行乳液聚合,其中,每个烷基基团可具有1-20个碳原子并且每个芳基基团可具有6-12个碳原子。
第二十六实施方式涉及第二十五实施方式的组合物,在接枝之前,进一步包括使二烯聚合物聚集成更大的平均粒径,凝结弹性体改性的接枝共聚物,然后浓缩并且干燥凝结的弹性体改性的接枝共聚物。
第二十七实施方式涉及第二十五实施方式的组合物,其中,使芳族聚碳酸酯与通过可选地进一步与聚合物流动促进剂混合的弹性体改性的接枝共聚物混合,其中,聚合物流动促进剂包括衍生自单体的重复单元,所述单体选自由(甲基)丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯腈、α-甲基苯乙烯和它们的组合组成的组中。
第二十八实施方式涉及第一至第二十三实施方式的组合物制成的物品,其中,制品是选自由阻流板、仪表板、仪表板固定器、内部装饰、卡车顶板整流片、卡车机罩、汽车机罩、保险杆、反射镜外罩、和电镀轮罩、毂盖、徽章标志、外部装饰、和门把手所组成的组的模塑的汽车部件。
本发明进一步通过以下实施例说明,以下实施例不旨在限制权利要求。
实施例
材料
以下用于实施例和比较例的材料在表1中示出。在以下表中,除非另外指出,否则组合物是基于组合物的总重量按重量给出的。
表1
比较例1-2和实施例3-7
实施例和比较例的目的是证明根据本发明的冲击改性的聚碳酸酯关于水稳定性的独特性能,其特征在于在升高的热量和高湿度的条件下熔体流动速率的变化。高橡胶接枝共聚物,具体地,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯弹性体改性的接枝共聚物制备如下。
ABS弹性体改性的接枝共聚物所需的丁二烯弹性体是通过标准间歇乳液过程合成的,其中,单体与水的重量比的范围从0.4至1.0,优选,0.53至0.82,以1.0至4.0重量份,优选地,2.0至3.0重量份将十二烷基苯磺酸钠(SDBS)用作表面活性剂,以0.1至1.0重量份,优选地,0.3至0.6重量份的电解质控制乳胶粘性,以0.05至0.30重量份,优选地,0.1至0.2重量份将过硫酸钾用作引发剂,以及0.05至0.30重量份,优选地,0.1至0.2重量份的叔十二烷硫醇(TDDM)作为链转移剂,所有的都基于100重量份的在过程中使用的总丁二烯单体。测试在工业中普遍使用的以0.4重量份的量的电解质焦磷酸四钠(TSPP,Na4P2O7)来对比。测试相比于TSPP可能改善水稳定性的电解质是以0.4重量份的量的磷酸氢二钠(DSP,Na2HPO4)、磷酸二氢钠(MSP,NaH2PO4)、以及碳酸氢钠(NaHCO3)。得到的平均粒径为约80nm的聚丁二烯乳胶加压聚集成约300nm的平均粒径,其通过动态激光散射(DLLS)测量。
聚集的聚丁二烯乳胶以50至60重量份填充并且利用半间歇处理中的40至50重量份的苯乙烯和丙烯腈单体(以3:1重量比)接枝,将异丙基苯过氧化氢用作引发剂,硫酸亚铁)/(乙二胺四醋酸钠)/(甲醛次硫酸氢钠作为氧化还原体系,和TDDM作为链转移剂。向得到的弹性体改性的接枝共聚物乳胶添加IRGANOX1076酚类抗氧化剂SDBS的抗氧化剂乳液。然后利用氯化钙使得到的弹性体改性的接枝共聚物凝结。使凝结的弹性体改性的接枝共聚物离心并且过滤,然后在流化床干燥器中进行干燥。
将弹性体改性的接枝共聚物与苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)和聚碳酸酯(PC)在采用具有排出真空的混合螺杆的30mmWernerPfleiderer同向旋转9个圆筒的TSE的双螺杆挤出机(TSE)中以240℃至275℃的圆筒和模头温度和300至500转/分(rpm)的螺杆转速混合。在制粒之前,通过水浴将挤出物冷却。利用约240℃至265℃的设定温度在110T成型机上对测试部件进行注塑。
在以下表2中示出了所使用的配方,其中,在所有的实施例中,聚碳酸酯(PC)和弹性体改性的接枝共聚物水平保持相同。
表2
组分 | 重量百分数 |
PC1 | 47.8 |
PC2 | 20.0 |
SAN | 15.8 |
弹性体改性的接枝共聚物 | 15.6 |
模塑标准ISOT-棒(拉力棒)并且保持在90±2℃和95±3%相对湿度(RH)下在烘箱中老化1000小时。MFR是根据ISO1133标准在230℃下使用3.8kg负载和300秒停留时间测量的。测量是对从老化的和未老化的拉力棒切割的粒料(如ISO3167中定义的类型A试样)进行的。测量老化前和老化后棒的熔体流动速率(MFR)。老化之后,MFR的变化(变化值MFR或ΔMFR)不大于5.0g/10分钟表示期望的水稳定性。
具体地,使用戴姆勒卡莱斯特实验室程序(DaimlerChryslerLaboratoryProcedure)LP-463DB-03-01测量物料暴露(老化)至高温和高湿度之后的降解,其中,模塑的物料在23±2℃和50±5相对湿度的受控大气下调节不少于24小时。△MFR(g/10分钟)是最终MFR(老化)减去最初MFR(未老化)。
如上所述,较高的MFR值表示在施加的应力(以kg为单位的负载或重量)下较低的粘度并且通常随着聚合物的分子量下降而升高。因此,因为减小分子量是由于水解、加热和/或酯交换反应导致的聚合物降解的指示,那么MFR的增加可以视为对应于重均分子量(Mw)或者数均分子量(Mn)的下降和聚合物降解的增加。
测试具有各种弹性体改性的接枝共聚物的聚碳酸酯组合物的MFR。在丁二烯聚合中使用各种电解质,具体地TSPP或不同比率的MSP和DSP制备各种弹性体改性的接枝共聚物。
在表3中示出了每个实施例中的不同的表面活性剂和电解质的详细资料。比较例C-1(A)是包括用羧酸乳化剂制成的弹性体改性的接枝共聚物的聚碳酸酯。比较例C-2,样本(A)和(B)是在丁二烯聚合中采用通常使用的电解质TSPP制成的。实施例3和4(样本A)是在丁二烯聚合中用MSP和DSP的混合物作为电解质制成的。如上所述,控制在90±2℃和95±3%RH下在烘箱中1000小时进行水稳定性老化,如上所指出。
表3提供了第一组实验的结果,其中,测试具有各种弹性体改性的接枝共聚物的聚碳酸酯组合物的MFR。
表3
以上结果清楚地表明用SDBS(比较例C-2)代替羧酸盐表面活性剂(比较例C-1)明显改善了PC/ABS共混物的水稳定性,但不足以满足在90±2℃和95±3%RH下老化1000小时后5.0g/10分钟以下的MFR变化的设置目标。通过用MSP、DSP、MSP和DSP的各种混合物、或者NaHCO3(实施例3-7)代替常用的电解质TSPP实现该目标。
为了证实第一组实验的结果,进一步进行包含额外电解质的实验。表4示出了包含在丁二烯聚合中使用各种电解质制成的各种弹性体改性的接枝共聚物的聚碳酸酯组合物的水稳定性测试结果,
表4
此外,以上结果清楚地表明了用SDBS(比较例C-2)代替羧酸盐表面活性剂(比较例C-1)明显改善了PC/ABS共混物的水稳定性,但不足够满足在90±2℃和95±3%RH下老化1000小时后5.0g/10分钟以下的MFR变化的设置目标。然而,在乳化过程中使用电解质MSP、DSP、MSP和DSP的各种混合物、或NaHCO3(实施例3-7)获得了明显改善的水稳定性。
尽管为了说明的目的已经给出了典型的实施方式,但不应将前述描述认为是对本文范围的限制。因此,在不背离本文的精神和范围的情况下,本领域技术人员可以作出各种修改、改变和替换。
Claims (10)
1.一种具有改善的耐聚合物降解性的抗冲击性聚碳酸酯组合物,包含芳族聚碳酸酯与在电解质的存在下通过乳液聚合过程制备的弹性体改性的接枝共聚物的混合物,所述电解质是选自由磷酸根阴离子、硫酸根阴离子、碳酸根阴离子、和硝酸根阴离子、以及它们的组合组成的组中的阴离子的钾盐或钠盐。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,所述电解质选自由以下组成的组中:磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸三钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、以及它们的组合。
3.根据权利要求1所述的组合物,其中,所述电解质是磷酸的钾盐或钠盐。
4.根据权利要求1所述的组合物,其中,在90±2℃和95±3%RH在烘箱中老化1000小时之后,根据ISO1133标准在230℃使用3.8kg负载和300秒停留时间测量,所述聚碳酸酯组合物的熔体流动速率(MFR)变化不大于5.0g/10分钟单位,和/或其中,在90±2℃和95±3%RH在烘箱中老化1000小时之后,所述聚碳酸酯组合物表现出的熔体流动速率(MFR)变化比其中用按重量计等量的焦磷酸四钠代替所述电解质的相同组合物的变化小至少3g/10分钟,其中,所述熔体流动速率是根据ISO1133标准在230℃使用3.8kg负载和300秒停留时间测量的。
5.根据权利要求1所述的组合物,其中,基本上在没有焦磷酸四钠的情况下制备所述弹性体改性的接枝共聚物。
6.根据权利要求1所述的组合物,其中,所述弹性体改性的接枝共聚物包括弹性体基质和接枝到所述弹性体基质的非弹性体覆盖物。
7.根据权利要求1所述的组合物,其中,在接枝之前,所述弹性体从约70-150nm的平均粒径聚集为200-500nm的平均粒径,所述平均粒径是通过动态激光散射测定的,其中,在接枝之前,所述弹性体改性的接枝共聚物包括具有0℃以下的玻璃化转变温度的二烯聚合物,并且其中弹性体基质包括选自由以下组成的组中的二烯聚合物:为共轭二烯的反应产物的聚合物,包含至少约50wt%的共轭二烯的共聚物,丙烯酸烷基酯与苯乙烯、丙烯腈和/或丁二烯的共聚物,以及它们的混合物。
8.根据权利要求1所述的组合物,其中,所述组合物是具有改善的耐聚合物降解性的抗冲击性聚碳酸酯组合物,基于聚碳酸酯、弹性体改性的接枝共聚物、以及聚合物流动促进剂的总重量,所述组合物包含约48至约75重量百分数的所述芳族聚碳酸酯与约52至约25重量百分数的弹性体改性的接枝共聚物聚合物和可选的聚合物流动促进剂的混合物,其中,通过乳液聚合过程制备所述弹性体改性的接枝共聚物,其中,在接枝之前,在电解质的存在下,进一步在表面活性剂的存在下,聚合包含丁二烯的反应混合物,所述电解质是选自由磷酸根阴离子、硫酸根阴离子、碳酸根阴离子、和硝酸根阴离子、以及它们的组合组成的组中的阴离子的钾盐或钠盐,所述表面活性剂选自由取代或未取代的烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基芳基硫酸盐、烷基磷酸盐、烷基芳基磷酸盐、或它们的混合物组成的组中,其中,每个烷基基团能够具有1-20个碳原子并且每个芳基基团能够具有6-12个碳原子;生成的聚丁二烯进一步聚集成更大粒径;其中,通过其中用包含苯乙烯和丙烯腈的共聚单体混合物接枝聚集的聚丁二烯乳胶的过程制备所述弹性体改性的接枝共聚物。
9.一种制备具有改善的耐聚合物降解性的聚碳酸酯组合物的方法,包括:
在电解质的存在下,进行包含二烯单体的单体混合物的乳液聚合,所述电解质是选自由磷酸根阴离子、硫酸根阴离子、碳酸根阴离子、和硝酸根阴离子、以及它们的组合组成的组中的阴离子的钾盐或钠盐,从而产生二烯聚合物的乳胶;
将单体接枝至所述乳胶的二烯聚合物上以获得弹性体改性的接枝共聚物;以及
混合芳族聚碳酸酯与所述弹性体改性的接枝共聚物和可选的聚合物流动促进剂。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,在电解质的存在下,进一步在表面活性剂的存在下进行所述乳液聚合,所述电解质选自由磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸三钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、以及它们的组合组成的组中,所述表面活性剂选自由取代或未取代的烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基芳基硫酸盐、烷基磷酸盐、烷基芳基磷酸盐、或它们的混合物组成的组中,其中,每个烷基基团能够具有1-20个碳原子并且每个芳基基团能够具有6-12个碳原子。
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