CN105980481A - 用于便携式电子设备的模制部件 - Google Patents
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Abstract
提供了包含聚芳硫醚、二硫化物化合物和无机纤维的聚合物组合物。所述聚合物组合物具有约1.5‑约10的宽厚比,其中宽厚比定义为纤维的横截面宽度除以纤维的横截面厚度。
Description
相关申请
本申请要求2014年2月11日提交的美国临时申请序列号61/938222的优先权的,其全部内容通过引用并入本文。
发明背景
便携式电子设备,如笔记本电脑、移动电话和个人数字助理(PDA),通常包括模制部件。例如,注塑成型的壳体通常用于保护电气组件,如用于接收和/或发射的通信信号的天线、显示器等。随着对于更薄设备的需求的增加,因此存在对于具有更高的性能的可以被模制成所需的构型的塑料材料的需求。一种这样的材料是聚苯硫醚(“PPS”),这是高性能的聚合物,能经受高的热、化学和机械应力。PPS通常经由对二氯苯与碱金属硫化物或碱金属氢硫化物的聚合形成,形成在端基包括氯的聚合物。然而,常规的PPS组合物经常遇到的问题是,它们包含来自聚合过程残余量的氯。但是,对于便携式电子设备,由于环境考量,存在显著量的氯是有问题的。消除氯的存在的尝试通常涉及使用具有低氯含量的较高分子量的聚合物。不幸的是,这样的聚合物也具有高的熔体粘度,这使得它们难于熔融加工和模制成薄的部件。此外,试图降低熔体粘度常常导致机械性质的显著减少和部件中翘曲程度的增加。
因此,目前存在对于包含具有相对低的熔体粘度和低氯含量的聚芳硫醚,同时仍提供良好的机械性质和低翘曲程度的模制部件的需要。
发明概述
根据本发明的实施方案,公开了聚合物组合物,其包含聚芳硫醚、二硫化物化合物和具有约1.5-约10的宽厚比的无机纤维,其中,所述宽厚比定义为纤维的横截面宽度除以纤维的横截面厚度。
将在下面更详细地阐述本发明的其它特征和方面。
附图的简要说明
本发明的完整的和可实施的公开内容,包括对本领域技术人员来说的最佳模式,更具体地阐述在本说明书的其余部分中,包括参考附图,其中:
图1是可以用于本发明中的注塑设备的实施例的横截面图;
图2是可以根据本发明所形成的便携式电子设备的一个实施方案的透视图;和
图3是图2的便携式电子装置以封闭的构型的透视图。
详细说明
本领域技术人员理解本申请的讨论仅是示例性实施方案的描述,并且不旨在限制本发明的更宽的方面。
一般而言,本发明涉及模制部件,如用于便携式电子设备的壳体。所述部件包含了包含聚芳硫醚的聚合物组合物,所述聚芳硫醚可以在二硫化物化合物的存在下熔融加工。不希望受理论的限制,据信二硫化物可经历与起始聚芳硫醚的断链反应以降低其熔体粘度,其可以导致纤维磨损的减少,从而改进机械性质。由于这种减少熔融加工期间的粘度的能力,相对高分子量的聚芳硫醚可以没有困难地被进料到挤出机。使用这样的高分子量的聚合物的一个优点是,它们通常具有低的氯含量。在这方面,所得到的聚合物组合物可以具有非常低的氯含量,这是对于便携式电子设备特别重要的特征。例如,聚合物组合物可以具有约1200ppm或更小,在一些实施方案中约900ppm或更小,在一些实施方案中0-约800ppm,并且在一些实施方案中约1-约500ppm的氯含量。
该聚合物组合物还包含具有相对平坦的横截面尺度(dimention)的无机纤维,其中它们具有约1.5-约10,在一些实施方案中约2-约8,并且在一些实施方案中约3-约5的宽厚比(即横截面宽度除以横截面厚度)。本发明的发明人已经发现,当以特定的浓度使用这种平坦纤维时,它们可以显著提高模制部件的机械性质,而不具有对基础聚合物组合物的熔体粘度或氯含量的显著的不利影响。所述无机纤维可以占聚合物组合物的,例如,约15重量%-约70重量%,在一些实施方案中约25%重量-约65重量%,并且在一些实施方案中约40重量%-约60重量%。聚芳硫醚同样可以占聚合物组合物的约25重量%-约95重量%,在一些实施方案中约30重量%-约80重量%,并且在一些实施方案中约40重量%-约70重量%。
现在将在下面更详细地描述本发明的各种实施方案。
I.聚合物组合物
A.聚芳硫醚
如上所述,聚合物组合物包含至少一种聚芳硫醚,其通常能够经受相对高的温度而不熔融。聚芳硫醚(一种或多种)一般具有下式的重复单元:
-[(Ar1)n-X]m-[(Ar2)i-Y]j-[(Ar3)k-Z]l-[(Ar4)o-W]p-
其中,
Ar1、Ar2、Ar3和Ar4是6至18个碳原子的独立的亚芳单元;
W、X、Y和Z是选自以下的独立二价连接基团:-SO2-、-S-、-SO-、-CO-、-O-、-C(O)O-或1至6个碳原子的烷叉基或亚烷基,其中该连接基团中的至少一种是-S-;和
n、m、i、j、k、l、o和p独立地为0、1、2、3或4,条件是它们的总和不小于2。
该亚芳单元Ar1、Ar2、Ar3和Ar4可以选择性地取代或未取代。有利的亚芳基单元是亚苯基、亚联苯基、亚萘基、蒽和菲。聚芳硫醚通常包括大于约30摩尔%,大于约50摩尔%,或大于约70摩尔%的亚芳基硫醚(-S-)单元。例如,聚芳硫醚可以包括至少85摩尔%的直接连接到两个芳族环的硫醚键。在一个具体的实施方案中,聚芳硫醚是聚苯硫醚,本文中的定义为包含亚苯基硫醚结构–(C6H4–S)n–(其中n是1或更大的整数)作为其组成部分。
可以用于制造聚芳硫醚的合成技术通常是本领域中已知的。通过举例的方式,用于制造聚芳硫醚的方法可以包括在有机酰胺溶剂中使提供氢硫根离子的物质(例如,碱金属硫化物)与二卤代芳族化合物反应。碱金属硫化物可以是,例如,硫化锂、硫化钠、硫化钾、硫化铷、硫化铯或它们的混合物。当碱金属硫化物是水合物或含水混合物时,碱金属硫化物可以根据脱水操作在聚合反应之前进行处理。碱金属硫化物也可以在原位产生。此外,少量碱金属氢氧化物可以包括在该反应中以除去杂质或使其反应(例如,用于将这样的杂质改变为无害的物质),例如碱金属多硫化物或碱金属硫代硫酸盐,其可以以非常小的量伴随碱金属硫化物而存在。
二卤代芳族化合物可以是,但不限于,邻二卤代苯、间二卤代苯、对二卤代苯、二卤代甲苯、二卤代萘、甲氧基二卤代苯、二卤代联苯、二卤代苯甲酸、二卤代二苯基醚、二卤代二苯砜、二卤代二苯亚砜或二卤代二苯酮。二卤代芳族化合物可以单独或以它们的任意组合使用。具体的示例性二卤代芳族化合物可以包括,但不限于,对二氯苯;间二氯苯;邻二氯苯;2,5-二氯甲苯;1,4-二溴苯;1,4-二氯萘;1-甲氧基-2,5-二氯苯;4,4'-二氯联苯;3,5-二氯苯甲酸;4,4'-二氯二苯基醚;4,4'-二氯二苯基砜;4,4'-二氯代二苯亚砜;和4,4'-二氯二苯酮等。卤原子可以是氟、氯、溴或碘,并在同一二卤代芳族化合物中的两个卤原子可以相同或彼此不同。在一个实施方案中,将邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯或其两种或更多种化合物的混合物作为二卤代芳族化合物使用。如本领域中已知的,也可以组合使用单卤代化合物(不一定是芳族化合物)与二卤芳族化合物,用于形成聚芳硫醚的端基或用于调节聚合反应和/或聚芳硫醚的分子量。
聚芳硫醚(一种或多种)可以是均聚物或共聚物。例如,二卤代芳族化合物的选择性组合可导致含不少于两种不同的单元的聚芳硫醚共聚物。例如,当对二氯苯是与间二氯苯或4,4'-二氯二苯砜组合使用时,可以形成包含具有下式的结构的链段:
和具有下式的结构的链段:
或具有下式的结构的链段的聚芳硫醚共聚物:
聚芳硫醚(一种或多种)可以是直链、半直链、支链或交联的。直链聚芳硫醚通常包含80摩尔%或更多的重复单元–(Ar–S)–。这样的线型聚合物还可以包括少量的支链单元或交联单元,但支链或交联单元的量通常小于聚芳硫醚的总单体单元的约1摩尔%。直链聚芳硫醚聚合物可以是包含上述重复单元的嵌段共聚物或无规共聚物。半直链聚芳硫醚可以同样具有交联结构或支链结构,将少量的具有三个或更多个反应性官能团的一种或多种单体引入聚合物。以举例的方式,用于形成半直链聚芳硫醚的单体组分可以包括每个分子具有两个或更多个卤素取代基的一定量的多卤代芳族化合物,其可以用于制备支链聚合物。这样的单体可以由式R'Xn表示,其中各X选自氯、溴和碘,n为3至6的整数,并且R'为价为n的多价芳族基团,其最多可以具有约4个甲基取代基,R'中碳原子的总数为6至约16。可以用于形成半直链聚芳硫醚的每个分子具有两个或更多个的卤素取代基的一些多卤代芳族化合物的实例包括1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3-二氯-5-溴苯、1,2,4-三碘苯、1,2,3,5-四溴苯、六氯苯、1,3,5-三氯-2,4,6-三甲基苯、2,2',4,4'-四氯联苯、2,2',5,5'-四碘联苯、2,2',6,6'-四溴-3,3',5,5'-四甲基联苯、1,2,3,4-四氯萘、1,2,4-三溴-6-甲基萘等,以及它们的混合物。
B.二硫化物化合物
如上所述,将二硫化物化合物用于聚合物组合物,其可以在熔融加工过程中经历与聚芳硫醚的断链反应,以降低它的整体的熔体粘度。二硫化物化合物通常占聚合物组合物的约0.01重量%-约3重量%,在一些实施方案中约0.02%重量-约1重量%,并且在一些实施方案中约0.05-约0.5重量%。聚芳硫醚的量与二硫化物化合物的量的比例同样可以是约1000:1-约10:1,约500:1-约20:1,或约400:1-约30:1。合适的二硫化物化合物通常为具有下式的那些:
R3-S-S-R4
其中R3和R4可以相同或不同,并且是独立地包括1-约20个碳的烃基。例如,R3和R4可以是烷基、环烷基、芳基或杂环基。在某些实施方案中,R3和R4一般为非反应性的官能团,如苯基、萘基、乙基、甲基、丙基等。这样的化合物的实例包括二苯基二硫醚、萘基二硫醚、二甲基二硫醚、二乙基二硫醚和二丙基二硫醚。R3和R4也可以在二硫化物化合物的末端(一个或多个)包括反应性官能团。例如,R3和R4中的至少一个可以包括末端羧基、羟基、取代或未取代的氨基、硝基等。化合物的实例可以包括,但不限于,2,2'-二氨基二苯基二硫醚、3,3'-二氨基二苯基二硫醚、4,4'-二氨基二苯基二硫醚、二苯甲基二硫醚、二硫代水杨酸(或2,2'-二硫代苯甲酸)、二硫代羟基乙酸、α,α'-二硫代二乳酸、β,β'-二硫代二乳酸、3,3'-二硫代吡啶、4,4'二硫代吗啉、2,2'-二硫代双(苯并噻唑)、2,2'-二硫代双(苯并咪唑)、2,2'-二硫代双(苯并唑),2-(4'-吗啉基二硫代)苯并噻唑等,以及它们的混合物。
C.无机纤维
在该聚合物组合物中使用的无机纤维具有相对平坦的横截面尺度,其中它们具有约1.5-约10,在一些实施方案中约2-约8,和在一些实施方案中约3-约5的的宽厚比(即横截面宽度除以横截面厚度)。无机纤维可以例如具有约1-约50微米,在一些实施方案中约5-约50微米,并且在一些实施方案中约10-约35微米的标称宽度。所述纤维也可以具有约0.5-约30微米,在一些实施方案中约1-约20微米,并且在一些实施方案中约3-约15微米的标称厚度。另外,无机纤维可以具有窄的尺寸分布。即,至少约60体积%的纤维,在一些实施例中至少约70体积%的纤维,并且在一些实施方案中,至少约80体积%的纤维可以具有如上所述范围内的宽度和/或厚度。在模制部件中,该玻璃纤维的体积平均长度可为约10-约500微米,在一些实施方案中约100-约400微米,并且在一些实施方案中约150-约350微米。
通常可以使用任何的各种不同类型的无机纤维,如得自以下的那些:玻璃;硅酸盐,如岛状硅酸盐(neosilicate)、俦硅酸盐(sorosilicate)、链硅酸盐(例如,钙链硅酸盐,例如硅灰石;钙镁链硅酸盐,如透闪石;钙镁铁链硅酸盐,如阳起石;镁铁链硅酸盐,如直闪石;等)、层状硅酸盐(例如,铝层状硅酸盐,如坡缕石)、网硅酸盐等;硫酸盐,如硫酸钙(例如,脱水或无水石膏);矿棉(例如,岩石或矿渣棉);等。玻璃纤维特别适用于本发明,例如由E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃、D-玻璃、AR-玻璃、R-玻璃、S1-玻璃、S2-玻璃等,以及它们的混合物形成的那些。如果期望,玻璃纤维可以提供有上浆剂或本领域中已知的其他涂层。
应该理解的是,本发明的相对平坦的无机纤维也可以与其他类型的无机纤维(例如,圆形纤维)组合使用。当组合使用时,无机纤维的总量通常为聚合物组合物的约15重量%-约70重量%,在一些实施方案中约25%重量-约65重量%,并且在一些实施方案中约40重量%-约60重量%。
D.其他组分
除了聚芳硫醚、二硫化物化合物和无机纤维,所述聚合物组合物还可以包含各种其它不同的组分,以帮助提高其整体性质。在一个实施方案中,例如,聚合物组合物可以包含有机硅烷偶联剂以进一步提高模制部件的机械性质。当使用时,这样的有机硅烷偶联剂通常占聚合物组合物的约0.01重量%-约3重量%,在一些实施方案中约0.02%重量-约1重量%,并且在一些实施方案中约0.05-约0.5重量%。
该偶联剂可以例如是本领域中已知的任何烷氧基硅烷偶联剂,如乙烯基烷氧基硅烷、环氧基烷氧基硅烷、氨基烷氧基硅烷、巯基烷氧基硅烷,以及它们的组合的。在一个实施方案中,例如,有机硅烷化合物可以具有以下通式:
R5-Si-(R6)3,
其中,
R5为硫化物基(例如,-SH)、包含1至10个碳原子的烷基硫化物基(例如,巯基丙基、巯基乙基、巯基丁基等)、包含2至10个碳原子的烯基硫化物、包含2到10个碳原子的炔基硫化物、氨基基团(例如,NH2)、包含1至10个碳原子的氨基烷基(例如,氨基甲基、氨基乙基、氨基丙基、氨基丁基等);包含2至10个碳原子的氨基烯基、包含2至10个碳原子的氨基炔基等;
R6是1至10个碳原子的烷氧基,如甲氧基、乙氧基、丙氧基等。
可以包括在该混合物中的有机硅烷化合物的一些代表性实例包括巯基丙基三甲氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基乙基三乙氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙炔基三甲氧基硅烷、乙炔基三乙氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷或3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-甲基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、双(3-氨基丙基)四甲氧基硅烷、双(3-氨基丙基)四乙氧基二硅氧烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-二烯丙基氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-二烯丙基氨基丙基三甲氧基硅烷等,以及它们的组合。特别合适的有机硅烷化合物是3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-巯基丙基三甲氧基硅烷。
可以用于改善组合物的机械性质的另一种合适的添加剂是冲击改性剂。当使用时,冲击改性剂通常占聚合物组合物的约1重量%-约40重量%,在一些实施方案中约2重量%-约30重量%,并且在一些实施方案中约3重量%-约25重量%。合适的冲击改性剂的实例可以包括,例如,聚环氧化物、聚氨基甲酸乙酯、聚丁二烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚硅氧烷、聚酰胺、嵌段共聚物(例如,聚醚-聚酰胺嵌段共聚物)等,以及它们的混合物。
在一个具体的实施方案中,冲击改性剂可包括每个分子包含至少两个环氧乙烷环的聚环氧化物。聚环氧化物可以是直链或支链的,包含末端环氧基的均聚物或共聚物(例如,无规、接枝、嵌段等),骨架环氧乙烷单元和/或侧挂环氧基。用于形成这样的聚环氧化物的单体可以不同。在一个具体的实施方案中,例如,聚环氧化物改性剂包含至少一种环氧官能的(甲基)丙烯酸的单体组分。术语“(甲基)丙烯酸类”包括丙烯酸和甲基丙烯酸单体,以及其盐或酯,如丙烯酸酯/盐和甲基丙烯酸酯/盐单体。合适的环氧官能的(甲基)丙烯酸单体可包括,但不限于,包含1,2-环氧基团的那些,如丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。其它合适的环氧官能单体包括烯丙基缩水甘油醚、乙基丙烯酸缩水甘油酯和衣康酸缩水甘油酯。
如果期望,也可以将另外的单体用于聚环氧化物以帮助实现所需的熔体粘度。这些单体可以不同,并且包括,例如,酯单体、(甲基)丙烯酸类单体、烯烃单体、酰胺单体等。在一个具体的实施方案中,例如,聚环氧化物改性剂包括至少一种直链或支链α-烯烃单体,如具有2至20个碳原子,并且优选2至8个碳原子的那些。具体的实例包括乙烯、丙烯、1-丁烯;3-甲基-1-丁烯;3,3-二甲基-1-丁烯;1-戊烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-戊烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-己烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-庚烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-辛烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-壬烯;乙基、甲基或二甲基取代的1-癸烯;1-十二碳烯;和苯乙烯。特别期望α-烯烃共聚单体是乙烯和丙烯。在本发明的特别期望的实施方案中,聚环氧化物改性剂是由环氧官能的(甲基)丙烯酸类单体组分和α烯烃单体组分形成的共聚物。例如,该聚环氧化物改性剂可以是聚(乙烯-共-甲基丙烯酸缩水甘油酯)。可以用于本发明的合适的聚环氧化物改性剂的一个具体实例以名称AX8840商购自Arkema。AX8950具有5克/10分钟的熔体流动速率,并具有8重量%的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体含量。
在又一个实施方案中,冲击改性剂可以包括这样的嵌段共聚物,其中至少一个相由在室温下硬质但在加热是流体的材料制造并且另一相是在室温下为橡胶状的较柔性的材料。例如,嵌段共聚物可以具有的A-B或A-B-A嵌段共聚物的重复结构,其中A表示硬性链段,B是柔性链段。具有A-B的重复结构的冲击改性剂的非限制性实例包括聚酰胺/聚醚、聚砜/聚二甲基硅氧烷、聚氨酯/聚酯、聚氨酯/聚醚、聚酯/聚醚、聚碳酸酯/聚二甲基硅氧烷和聚碳酸酯/聚醚。三嵌段共聚物同样可以包含聚苯乙烯作为硬性链段和聚丁二烯、聚异戊二烯或聚乙烯-共-丁烯作为柔性链段。类似地,可以使用苯乙烯-丁二烯的重复共聚物,以及聚苯乙烯/聚异戊二烯重复聚合物。在一个具体实施方案中,嵌段共聚物可以具有聚酰胺与聚醚的交替嵌段。这样的材料是市售的,例如以PebaxTM商品名售自Atofina。聚酰胺嵌段可以来源于二元酸组分和二胺组分的共聚物,或可以通过环状内酰胺的均聚来制备。聚醚嵌段可以来源于环醚(例如环氧乙烷、环氧丙烷和四氢呋喃)的均聚物或共聚物。
粒状填料也可以用于聚合物组合物中。当使用时,粒状填料通常占聚合物组合物的约5重量%-约60重量%,一些实施方案中约10重量%-约50重量%,并且在一些实施方案中约15重量%-约45重量%。可以使用本领域中已知的各种类型的粒状填料。例如,粘土矿物可以特别适合用于本发明。此类粘土矿物的实例包括,例如,滑石(Mg3Si4O10(OH)2)、埃洛石(Al2Si2O5(OH)4)、高岭石(Al2Si2O5(OH)4)、伊利石((K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)])、蒙脱石((Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O)、蛭石((MgFe,Al)3(Al,Si)4O10(OH)2·4H2O)、坡缕石((Mg,Al)2Si4O10(OH)·4(H2O))、叶蜡石(Al2Si4O10(OH)2)等,以及它们的组合。作为粘土矿物的替代或补充,还可以使用其它矿物填料。例如,也可以使用其它适合的硅酸盐填料,如硅酸钙、硅酸铝、云母、硅藻土、硅灰石等。例如,云母可以是特别合适用于本发明中的矿物。存在在地质产状(geologic occurrence)方面具有相当大的差异的若干种化学上不同但都具有基本相同的晶体结构的云母物质。如本文所用,术语“云母”是指属类上包括任何的以下这些物质,例如白云母(KAl2(AlSi3)O10(OH)2)、黑云母(K(Mg,Fe)3(AlSi3)O10(OH)2)、金云母(KMg3(AlSi3)O10(OH)2)、锂云母(K(Li,Al)2-3(AlSi3)O10(OH)2)、海绿石((K,Na)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10(OH)2))等,以及它们的组合。
如果期望,还可以使用成核剂,以进一步增强组合物的结晶性质。这样的成核剂的实例是无机晶体化合物,例如含硼化合物(例如,氮化硼、四硼酸钠、四硼酸钾、四硼酸钙等)、碱土金属碳酸盐(例如、碳酸钙镁)、氧化物(例如、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化锌、三氧化锑等)、硅酸盐(例如、滑石、硅酸钠-铝、硅酸钙、硅酸镁等)、碱土金属的盐(例如、碳酸钙、硫酸钙等)等。已经发现在用于本发明的聚合物组合物中时氮化硼(BN)是特别有利的。氮化硼以各种不同的晶体形式(例如,h-BN-六角形、c-BN-立方或闪锌矿和w-BN-纤锌矿)的形式存在,其中任一种通常可以用于本发明中。六方晶形式因为它的稳定性和柔性是特别适合的。
润滑剂也可以是能够经受聚(芳硫醚)的加工条件(通常为约290℃-约320℃)而没有显著的分解的聚合物组合物。示例性的这样的润滑剂包括脂肪酸酯、它们的盐、酯、脂肪酸酰胺、有机磷酸酯和在工程塑料材料的加工中通常用作润滑剂的烃蜡类型,包括它们的混合物。合适的脂肪酸通常具有约12-约60个碳原子的骨架碳链,例如肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、褐煤酸、十八烷酸(octadecinic acid)、十八碳四烯酸(parinric acid)等。合适的酯包括脂肪酸酯、脂肪醇酯、蜡酯、甘油酯、乙二醇酯和复合酯。脂肪酸酰胺包括脂肪伯酰胺、脂肪仲酰胺、亚甲基和亚乙基双酰胺和链烷醇酰胺,例如,棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、N,N'-亚乙基双硬脂酰胺等。同样合适的是脂肪酸的金属盐,例如硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁等;烃蜡,包括石蜡、聚烯烃和氧化聚烯烃蜡和微晶蜡。特别合适的润滑剂是硬脂酸的酸、盐或酰胺,例如四硬脂酸季戊四醇酯、硬脂酸钙或N,N’-亚乙基双硬脂酰胺。当使用时,润滑剂(一种或多种)通常占聚合物组合物的约0.05重量%-约1.5重量%,并且在一些实施方案中约0.1重量%-约0.5重量%。
如果期望,其它聚合物也可以用于聚合物组合物中,用于与聚芳硫醚组合使用。当使用时,这样的另外的聚合物通常占聚合物组合物的约0.1重量%-约30重量%,一些实施方案中约0.5重量%-约20重量%,并且在一些实施方案中约1重量%-约10重量%。可以使用任何的各种聚合物,例如聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚芳醚酮、聚酯等。在一个具体的实施方案中,可以使用液晶聚合物。术语“液晶聚合物”通常指的是可以具有棒状结构的聚合物,所述棒状结构允许它在其熔融状态(例如,热致向列态)表现出液晶行为。该聚合物可以包含芳族单元(例如,芳族聚酯,芳族聚硬脂酰胺等),以使得它是全芳族(例如,仅包含芳族单元)或部分芳族(例如,包含芳族单元和其他单元,例如环脂族单元)。鉴于液晶聚合物可以具有棒状结构,并在其熔融状态(例如,热致向列态)表现出的结晶行为,它们通常被分类为“热致”的。因为热致液晶聚合物形成熔体状态有序相,它们可以具有相对低的剪切粘度,因此有时充当就聚芳硫醚而言的流动助剂。该液晶聚合物还可以有助于进一步改善聚合物组合物的某些机械性质。
该液晶聚合物可以由本领域中已知的一种或多种类型的重复单元形成。液晶聚合物可以,例如,包含一种或多种芳族酯的重复单元,通常量为聚合物的约60摩尔%-约99.9摩尔%,在一些实施方案中约70摩尔%-约99.5摩尔%,以及在一些实施方案中约80摩尔%-约99摩尔%。适合用于本发明中的芳族酯重复单元的实例可以包括,例如,芳族二羧酸重复单元、芳族羟基羧酸重复单元,以及它们的各种组合。
例如,可以使用来源于芳族二羧酸的芳族二羧酸重复单元,所述芳族二羧酸例如对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、二苯基醚-4,4'-二羧酸、1,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、4,4'-二羧基联苯、双(4-羧基苯基)醚、双(4-羧基苯基)丁烷、双(4-羧基苯基)乙烷、双(3-羧基苯基)醚、双(3-羧基苯基)乙烷等,以及它们的烷基、烷氧基、芳基和卤素取代物,以及它们的组合。特别合适的芳族二羧酸可以包括,例如,对苯二甲酸(“TA”)、间苯二甲酸(“IA”)和2,6-萘二羧酸(“NDA”)。当使用时,来源于芳族二羧酸(例如,IA、TA和/或NDA)的重复单元通常占聚合物的约0.5摩尔%-约50摩尔%,在一些实施方案中约1摩尔%-约30摩尔%,在一些实施方案中约5摩尔%-约20摩尔%。
还可以使用来源于芳族羟基羧酸的芳族羟基羧酸重复单元,所述芳族羟基羧酸例如,4-羟基苯甲酸;4-羟基-4'-联苯羧酸;2-羟基-6-萘甲酸;2-羟基-5-萘甲酸;3-羟基-2-萘甲酸;2-羟基-3-萘甲酸;4'-羟基苯基-4-苯甲酸;3'-羟苯基-4-苯甲酸;4'-羟基苯基-3-苯甲酸等,以及它们的烷基、烷氧基、芳基和卤素取代物,以及它们的组合。特别合适的芳族羟基羧酸是4-羟基苯甲酸(“HBA”)和6-羟基-2-萘甲酸(“HNA”)。当使用时,来源于羟基羧酸(例如,HBA和/或HNA)的重复单元通常占聚合物的约20摩尔%-约85摩尔%,在一些实施方案中约40摩尔%-约80摩尔%,和在一些实施方案中约50摩尔%-约75摩尔%。
其他的重复单元也可以用于聚合物中。在某些实施方案中,例如,可以使用来源于芳族二醇的重复单元,所述芳族二醇例如对苯二酚、间苯二酚、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、1,6-二羟基萘、4,4'-二羟基联苯(或4,4'-联苯酚)、3,3'-二羟基联苯、3,4'-二羟基联苯、4,4'-二羟基联苯醚、双(4-羟基苯基)乙烷、4,4'-二羟基联苯砜等,以及它们的烷基、烷氧基、芳基和卤素取代物,及其组合。特别合适的芳族二醇可以包括,例如,氢醌(“HQ”)和4,4'-联苯酚(“BP”)。当使用时,来源于芳族二醇(例如,HQ和/或BP)的重复单元通常占聚合物的约1摩尔%-约35摩尔%,在一些实施方案中约2摩尔%-约30摩尔%,和在一些实施方案中约5摩尔%-约25摩尔%。也可以使用例如来源于以下的重复单元,芳族酰胺(例如,对乙酰氨基酚(“APAP”))和/或芳族胺(例如,4-氨基苯酚(“AP”)、3-氨基苯酚、1,4-苯二胺、1,3-苯二胺、4,4'-二氨基联苯砜等)。当使用时,来源于芳族酰胺(例如,APAP)和/或芳族胺(例如,AP)的重复单元通常占聚合物的约0.1摩尔%-约20摩尔%,在一些实施方案中约0.5摩尔%-约15摩尔%,并且在一些实施方案中约1摩尔%-约10摩尔%。还应该理解的是,各种其它的单体的重复单元可以结合到聚合物中。例如,在某些实施方案中,所述聚合物可以包含来源于非芳族单体的一个或多个重复单元,例如脂族或脂环族羟基羧酸、二羧酸、二醇、酰胺、胺等。当然,在其他实施方案中,鉴于其缺少来源于非芳族(例如,脂族或脂环族)单体的重复单元,该聚合物可以是“全芳族”。
为了增强性质和加工性而添加的可以被包括在组合物中的其他组分可以包括,例如,抗菌剂、颜料(例如,黑色颜料)、抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂、蜡、流动促进剂、固体溶剂、阻燃剂、和其它材料。
II.熔融加工
组合聚芳硫醚、二硫化物化合物、无机玻璃纤维,以及其它任选的添加剂的方式可以不同,如本领域中已知的。例如,可以同时或按顺序将材料供应至分散地共混材料的熔融加工设备。也可以使用分批和/或连续熔融加工技术。例如,混合机/捏合机、Banbury混合机、Farrel连续混合机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、辊磨机等可以用于共混和熔融加工材料。一种特别合适的熔融加工设备是共旋转双螺杆挤出机(例如,Leistritz共旋转完全啮合双螺杆挤出机)。这样的挤出机可以包括进料和排出端口,并提供高强度的分布和分散混合。例如,聚芳硫醚、二硫化物化合物和无机纤维可被进料到双螺杆挤出机的相同或不同的进料端口,熔融共混以形成基本上均匀的熔融混合物。在高剪切/压力和热下,可以发生熔融共混,以确保充分分散。例如,熔融加工可以发生在约50℃-约500℃,并且在一些实施方案中约100℃-约250℃的温度下。同样地,在熔融加工过程中的表观剪切速率可以为约100秒-1-约10,000秒-1,并且在一些实施方案中约500秒-1-约1500秒-1。当然,还可以控制其它变量,例如熔融加工过程中的停留时间(其与处理速率成反比),以实现期望程度的均匀。
如果期望,熔融处理单元的混合区段内可以使用一种或多种分布和/或分散混合元件。合适的分布混合机可以包括,例如,Saxon、Dulmage、Cavity Transfer混合机等。同样,合适的分散混合机可以包括Blister环、Leroy/Maddock、CRD混合机等。如在本领域中是公知的,该混合可以是通过在桶中使用销进一步增加剧烈度,例如用于Buss Kneader挤出机、Cavity Transfer混合机和VortexIntermeshing Pin混合机中的那些,所述销产生了聚合物熔体的折叠和重新取向。也可以控制螺杆速度,以增强该组合物的特性。例如螺杆速度可为约400rpm或更小,在一个实施方案中例如约200rpm-约350rpm,或约225rpm-约325rpm的速度。在一个实施方案中,配混条件可进行平衡,以便提供表现出改善的冲击性质和拉伸性质的聚合物组合物。例如,配混条件可包括螺杆设计,以提供温和、中等或剧烈的螺杆的条件。例如,系统可以具有温和的剧烈度的螺杆设计,其中螺杆在螺杆的下游一半上具有旨在温和熔融和分布熔融均匀化一个单一的熔融区段。中等剧烈的螺杆设计可以在填料进料桶上游具有更强的熔融区段,其更多地关注更强的分散元件,用于实现均匀熔融。此外,它可以有另一轻柔混合区段下游,以混合填料。该区段,尽管较弱,仍可以增加螺杆的剪切强度,以使它比温和剧烈的设计总体上更强。高度剧烈的螺杆设计可以具有三者中最强的剪切强度。主熔融区段可以由高度分散捏合区块的长阵列组成。下游混合区段可以利用分布和强分散元件的混合,以实现所有类型的填料的均匀分散。高度剧烈的螺杆设计的剪切强度可以比其他两种设计显著更高。在一个实施方案中,系统可以包括中等到剧烈的螺杆设计,其具有相对温和的螺杆速度(例如,约200rpm-约300rpm)。
不管它们被组合在一起的方式如何,本发明的发明人已经发现,该聚合物组合物可以具有相对低的熔体粘度,这使得它在生产部件的过程中容易地流入模腔。例如,该组合物可以具有约8000泊或更小,在一些实施方案中约7000泊或更小,一些实施方案中约200-约6000泊,一些实施方案中约500-约5500,并且在一些实施方案中约1,000-约5,000泊的熔体粘度,例如通过毛细管流变仪在约310℃的温度和1200秒-1剪切速率下测定的。尤其地,这些粘度性质可以允许该组合物容易地模制成具有小尺度的部件。
如上所述,相对高分子量聚芳硫醚可以没有困难地被进料挤出机。例如,这样的高分子量的聚芳硫醚可以具有每摩尔约14000克(“克/摩尔”)或更大,一些实施方案中约15,000克/摩尔或更大,并且在一些实施方案中约16000克/摩尔-约60,000克/摩尔的数均分子量,以及约35,000克/摩尔或更大,并且在一些实施方案中约50,000克/摩尔或更大,并且在一些实施方案中约60,000克/摩尔-约90,000克/摩尔的重均分子量,例如使用凝胶渗透色谱法如下所述测定。这样的高分子量聚合物通常在熔融加工之前和之后通常具有低的氯含量。例如,如上所述,所述聚合物组合物可以具有约1200ppm或更小,一些实施方案中约900ppm或更小,在一些实施方案中0-约600ppm,并且在一些实施方案中约1-约500ppm的氯含量。
另外,聚合物组合物的结晶温度(模制前)可以为约250℃或更小,在一些实施方案中约100℃-约245℃,并且在一些实施方案中约150℃-约240℃。聚合物组合物的熔融温度也可为约250℃-约320℃,并且在一些实施方案中约260℃-约300℃。熔融温度和结晶温度可以如本领域中公知地使用差示扫描量热法根据ISO测试号11357测定。即使在这样的熔融温度下,负荷变形温度(“DTUL”,其为、短期耐热性的量度)与熔融温度的比例仍然可以保持相对高。例如,该比例范围可为约0.65-约1.00,在一些实施方案中约0.70-约0.99,并且在一些实施方案中约0.80-约0.98。具体的DTUL值可以是,例如,约200℃-约300℃,在一些实施方案中约230℃-约290℃,并且在一些实施方案中约250℃-约280℃。尤其地,这样的高DTUL值可以允许使用通常在具有小尺寸公差部件的制造过程中使用的高速加工。
还发现所得的模制部件具有优异的机械性质。例如,本发明人已经发现,部件的冲击强度可通过使用本发明的相对平坦的无机纤维而显著改善,其在形成小部件时有用。例如,部件可以具有约5千焦耳/平方米或更大,在一些实施方案中约8-约40千焦耳/平方米,并且在一些实施方案中约10-约30千焦/平方米的Izod缺口冲击强度,其是根据ISO测试号180(技术上等同于ASTM D256,方法A)在23℃下测量的。本发明人还发现,尽管具有低熔体粘度和高冲击强度,拉伸和挠曲机械性质不会受到不利影响。例如,模制部件可以显示出约20-约500兆帕,在一些实施方案中约50-约400兆帕,并且在一些实施方案中约100-约350兆帕的拉伸强度;约0.5%或或更大,在一些实施方案中约0.6%-约10%,并且在一些实施方案中约0.8%-约3.5%的断裂拉伸应变;和/或约3000兆帕-约30,000兆帕,在一些实施方案中约4000兆帕-约25,000兆帕,并且在一些实施方案中,为约5000兆帕-约22000兆帕的拉伸模量。拉伸性质可以按照ISO测试号527(技术上等同于ASTM D638)在23℃下测定。部件也可以显示出约20-约500兆帕,在一些实施方案中约50-约400兆帕,并且在一些实施方案中约100-约350兆帕的挠曲强度;约0.5%或更大,在一些实施方案中约0.6%-约10%,并且在一些实施方案中约0.8%-约3.5%的断裂挠曲应变;和/或约3000兆帕-约30,000兆帕,在一些实施方案中约4000兆帕-约25,000兆帕,并且在一些实施方案中约5000兆帕-约22000兆帕的挠曲模量。挠曲性质可以按照ISO测试号178(技术上等同于ASTM D790)在23℃下测定。模制部件还可以表现出相对低程度的翘曲,这可以由如本文所述的平坦度值测试进行量化。更具体地,部件的平坦度值可为约0.6毫米或更小,在一些实施方案中约0.4毫米或更小,并且在一些实施方案中约0.01-约0.2毫米。
III.模制
如以上所述,聚合物组合物被模制成用于便携式电子设备的部件,例如壳体。可以使用各种模制技术,例如注塑成型、压缩成型、纳米模制成型、包覆模制成型等。例如,如本领域中已知的,注塑成型可以以两个主要阶段进行-即,注射阶段和保持阶段。在注入阶段,模腔被完全充满熔融的聚合物组合物。保持阶段在注射阶段完成之后开始,其中,控制保持压力以将另外材料填充到空腔中并补偿冷却过程中发生体积收缩。注射建立之后,可以将其冷却。一旦冷却完成,在打开模具时完成模制循环并且排出部件,例如借助模具内的推杆排出。
本发明中通常可以使用任何合适的注塑设备。参照图1,例如,显示了可以用于本发明中的注塑成型装置或工具10的实施方案。在该实施例中,装置10包括第一模具基座12和第二模具基座14,其一起限定了的限定制品或组件的模腔16。模制装置10还包括从第一半模12外部外表面20延伸穿过模腔16的浇道22。树脂流动通路还可以包括浇口和栅极,出于简单的目的,两者都没有示。聚合物组合物可以使用各种技术来供应至料树脂流动通路。例如,聚合物组合物可以供应至(例如,以粒料的形式)连接到包含旋转螺杆的挤出机机筒的进料斗(未示出)。随着螺杆的转动,所述粒料向前移动,并经受压力和摩擦,其产生热量以熔融粒料。也可以通过与挤出机机筒流体连通的加热介质供应额外的热量。也可以使用一个或多个推杆24,其可滑动地固定在第二半模14内以在装置10的封闭状态下限定模具空腔16。推杆24以公知的方式操作以在装置10的打开状态下从空腔16中取出模制部件。也可以提供冷却机构以在模腔内部分固化树脂。在图1中,例如,模具基座12和14各自包括一个或多个冷却线18,冷却介质流通过冷却线18以为模具基座的表面赋予期望的模具温度,以固化熔融材料。模具温度可以为约50℃-约150℃,在一些实施方案中约60℃-约140℃,并且在一些实施方案中约70℃-约130℃。
不管所使用的模制技术,已经发现的是,本发明的聚合物组合物,其可以具有高流动性、低氯含量以及良好的机械性质的独特的组合,特别适合用于薄的模制部件。例如,该部件可以具有的厚度为约100毫米或更小,在一些实施方案中约50毫米或更小,在一些实施方案中约100微米-约10毫米,并且在一些实施方案中约200微米-约1毫米。如果期望,该聚合物也可以与金属组件结合或层压到金属组件,以形成复合结构。这可以使用各种技术实现,例如通过将聚合物组合物纳米模制成型到金属部件的部分或整个表面,使得形成附着至其的树脂组件。金属组件可以包含任何的各种不同的金属,例如铝、不锈钢、镁、镍、铬、铜、钛以及它们的合金的。由于其独特的性质,所述聚合物组合物可通过在金属组件的表面凹陷或孔内和/或周围流动附着于金属组件。为了改善附着力,金属组件可以任选进行预处理,以增加表面凹陷的程度和表面面积。这可以使用机械技术(例如,喷砂、研磨、扩口、冲孔、模制等),和/或化学技术(例如,蚀刻,阳极氧化等)来实现。例如,用于阳极氧化金属表面的技术更详细地描述在Lee等人的美国专利7989079中。除了预处理表面,该金属组件也可在接近但是低于聚合物组合物的熔融温度的温度下预热。这可以使用各种技术,例如接触加热、辐射气体加热、红外线加热、对流或强制对流空气加热、感应加热、微波加热或它们的组合来实现。在任何情况下,聚合物组合物通常注入包含任选预热的金属组件的模具。一旦形成为所期望的形状,允许复合结构冷却,使得树脂组分变得牢固地附着于金属组件。
如上所述,各种设备可以使用根据本发明形成的模制部件。一种这样的设备是便携式电子设备,其可以包含包括根据本发明形成的模制部件的框架或壳体。可以在其壳体中或作为其壳体使用这样的模制部件的便携式电子设备的实例包括,例如,蜂窝式电话、便携式计算机(例如,膝上型计算机、上网本计算机、平板计算机等)、腕表设备、耳机和听筒设备、具有无线通信能力的媒体播放器、手持计算机(有时也称为个人数字助理)、遥控器、全球定位系统(GPS)设备、手持游戏设备、照相机模块、集成电路(例如,SIM卡)等。无线便携式电子设备是特别合适的。这种设备的示例可以包括膝上型计算机或有时被称为“超便携”的类型的小型便携式计算机。在一种适合的布置中,该便携式电子设备可以是手持式电子设备。该设备也可以是将多个常规设备的功能组合的混合设备。混合设备的实例包括:包括媒体播放器功能的蜂窝式电话、包括无线通信能力的游戏设备、包括游戏和电子邮件功能的蜂窝式电话,以及接收电子邮件,支持移动电话呼叫,具有音乐播放器功能并支持网页浏览的手持设备。
参照图2-3,便携式电子设备100的一个具体的实施方案显示为便携式计算机。该电子设备100包括显示构件103,例如液晶二极管(LCD)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、等离子体显示器,或任何其他合适的显示器。在所示实施例中,该设备是膝上型计算机的形式,所以显示构件103可旋转地连接到基座构件106。然而,应该理解的是,基座构件106是任选的,并且可以在其他实施方案中移除,例如当设备为平板便携式计算机的形式时。无论如何,在图2-3中显示的实施方案中,显示构件103和基座构件106各自分别包含壳体86和88,用于保护和/或支持该电子设备100的一个活多个组件。壳体86可以例如支持的显示屏120并且基座构件106可以包括用于各种用户接口组件(例如,键盘、鼠标和连接到其他的外围设备的连接件)的空腔和界面。虽然没有明确示出,设备100还可包含电路,例如本领域中已知的,例如存储、处理电路,和输入输出组件。电路中的无线收发器电路可以用于发射和接收射频(RF)信号。通信路径,例如同轴通信路径和微带通信路径可以用于在天线结构和电路之间传输信号。通信路径可以为,例如,连接在RF收发器(有时称为无线电)和多波段天线之间的同轴电缆。
虽然本发明的模制部件通常可以在电子设备100的任何部分使用,但是它通常用于形成壳体86和/或88的全部或一部分。当设备是平板便携式计算机时,例如,壳体88可以不存在,并且该聚合物组合物可以用于形成壳体86的全部或一部分。无论如何,由于本发明所实现的独特性质,壳体(一个或多个)在或壳体(一个或多个)的部件可以模制为具有非常小的厚度,例如在上述范围内。
虽然以上的描述通常涉及便携式电子设备,但是应当理解,本发明的聚合物组合物和/或模制部件可以在各种不同类型的产品中使用。例如,聚合物组合物可以用于组件中,所述组件例如轴承、电传感器、线圈(例如,光束(pencil)、点火装置等)、夹具(例如,软管夹)、阀、电容器、开关、电连接器、打印机部件、泵(例如,齿轮泵、泵叶轮、泵壳等)、仪表板、管道、软管等。聚合物组合物也可用于形成纤维、纤维网、带、膜,以及其他类型的挤出制品(如果期望)。
本发明可以参考下列实施例可以更好地理解。
测试方法
分子量:样品可以使用Polymer Labs GPC-220尺寸排阻色谱仪进行分析。该仪器可以通过安装在Dell计算机系统上精密检测器软件控制。可以使用精密检测软件来进行光散射数据的分析,并使用Polymer Labs Cirrus软件进行的常规GPC分析。GPC-220可以包含三个Polymer Labs PLgel 10μm MIXED-B柱,运行氯萘作为溶剂,在220℃下处于1毫升/分钟的流速。该GPC可以包含三个检测器:精密检测PD2040(静态光散射);Viscotek 220差分粘度计;和Polymer Labs 折光仪。对于使用的RI信号的分子量分布和分子量的分析,该仪器可以使用一组聚苯乙烯标样和绘制的校准曲线进行校准。
熔体粘度:熔体粘度可以作为扫描剪切速率粘度测定并且根据ISO测试号11443(技术上等同于ASTM D3835)在1200秒-1的剪切速率和在约316℃的温度,使用Dynisco 7001毛细管流变仪测定。流变仪孔口(口模)可以具有1毫米的直径、20毫米长度、20.1的L/D比和180°的入射角。筒的直径可以为9.55毫米+0.005毫米,并且杆的长度为233.4毫米。
拉伸模量、拉伸应力和拉伸伸长率:拉伸性质可以根据ISO测试号527(技术上等同于ASTM D638)进行测试。模量和强度测量可以对具有80毫米的长度、10毫米的厚度和4毫米宽度的相同的测试条样品进行。测试温度可以是23℃,并且测试速度可以是5毫米/分钟。
挠曲模量、挠曲应力和挠曲应变:挠曲性性质可以根据ISO测试号178(技术上等同于ASTM D790)进行测试。这个测试可以在64毫米支撑跨距上进行。测试可以对未切割的ISO3167多用途杆的中心部分进行。测试温度可以是23℃,并且测试速度可以是2毫米/分。
Izod缺口冲击强度:缺口Izod性质可以根据ISO测试号180(技术上等同于ASTMD256,方法A)进行测试。这个测试可以使用A型缺口进行。试样可以使用单齿铣床从多用途杆的中心切割。测试温度可以是23℃。
负荷变形温度(“DTUL”):负荷变形温度可以根据ISO测试号75-2(技术上等同于ASTM D648-07)测定。可以使具有80毫米的长度、10毫米的厚度和4毫米的宽度的测试条样品经受沿边缘三点弯曲测试,其中额定负荷(最大外部纤维应力)为1.8兆帕。试样可被降低到硅油浴,其中温度可以以每分钟2℃升高,直到其变形0.25毫米(就ISO测试号75-2而言为0.32毫米)。
氯含量:氯含量可以根据使用帕尔弹燃烧,随后用离子色谱法元素分析来测定。
平坦度值:试样的(80毫米×80毫米)平坦度的值可以使用OGP Smartscope Quest300光学测量系统进行测量。XYZ测量可跨越试样以对应于5、22.5、50、57.5和75毫米的x、y位置开始。Z值可以归一化,使得最小的z值对应于0的高度。平坦度值可以作为25个归一化的z值的平均值计算。对于每个测试,可以对五(5)个试样进行测量。
实施例1
在下面的表1中所列的组分在直径25毫米的Werner Pfleiderer ZSK 25共旋转啮合双螺杆挤出机中混合。
表1
命名“玻璃纤维1”指的以名称910A-10C购自Owens Corning的圆形玻璃纤维(宽厚比为1),并且命名“玻璃纤维2”指的是以名称CSG 3PA-830S购自Nittobo的平坦、短切玻璃纤维束(宽厚比为4)。测试挤出粒料的灰分含量和粘度。结果提供于表2中。
表2
样品号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
灰分% | 40 | 50 | 40 | 50 |
熔体粘度(泊,316℃) | 3700 | 4700 | 2900 | 3700 |
还将粒料在Mannesmann Demag D100NCIII注塑机上注塑成型,并测试某些物理特性,如在下面的表3中提供的。
表3
样品号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
玻璃类型 | 圆形 | 圆形 | 平坦 | 平坦 |
拉伸模量(MPa) | 15100 | 19500 | 15400 | 20000 |
拉伸应力(兆帕) | 175 | 176 | 178 | 180 |
拉伸伸长率(%) | 1.7 | 1.3 | 1.6 | 1.2 |
挠曲模量23℃(MPa) | 14650 | 18900 | 15100 | 19300 |
挠曲应力(MPa) | 250 | 260 | 258 | 280 |
挠曲应变(%) | 1.9 | 1.5 | 1.9 | 1.6 |
Izod缺口冲击强度(千焦/平方米) | 8 | 9 | 11 | 14 |
平坦度值(毫米) | 0.41 | 0.87 | 0.43 | 0.38 |
如上表中所指出的,样品3和4,其包含二硫化物化合物(DTBA)和平坦的玻璃纤维两者,相比于仅包含圆形玻璃纤维的样品1-2,其改善了流动性、刚度和韧性。样品3和4还具有低翘曲,其由相对低的平坦度的值表明。
实施例2
下面的表4中所列的组分在直径25毫米的Werner Pfleiderer ZSK25共旋转啮合双螺杆挤出机中混合。
表4
样品5、6和7的粘度分别是2349泊、2604泊和1231泊。
本发明的这些和其他的修改和变型可以由本领域技术人员来实施,而不脱离本发明的精神和范围。此外,应当理解的是,各种实施方案的方面可以整体或部分地互换。此外,那些本领域的技术人员将会理解,前面的描述仅通过举例的方式,并且不打算限制在所附权利要求书中进一步描述的本发明。
Claims (20)
1.包含聚芳硫醚、二硫化物化合物和具有约1.5-约10的宽厚比的无机纤维的聚合物组合物,其中,所述宽厚比定义为纤维的横截面宽度除以纤维的横截面厚度。
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中所述聚芳硫醚是直链聚苯硫醚。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物,其中所述无机纤维占所述聚合物组合物的约15重量%-约70重量%。
4.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其中所述聚芳硫醚占所述聚合物组合物的约25重量%-约95重量%并且二硫化物化合物占所述聚合物组合物的约0.01重量%-约3重量%。
5.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其中所述无机纤维具有约1-约50微米的宽度和约0.5-约30微米的厚度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其中,根据ISO测试号11443在1200秒-1的剪切速率下和在316℃的温度测定的组合物的熔体粘度为约8000泊或更小。
7.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其中所述聚合物组合物具有约1200份/百万份的氯含量。
8.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其中所述无机纤维是玻璃纤维。
9.根据前述权利要求所述中任一项所述的聚合物组合物,其中所述二硫化物化合物是二苯基硫醚、二氨基二苯基二硫醚、3,3'-二氨基二苯基二硫醚、4,4’-二氨基二苯基二硫醚、二苄基二硫醚、2,2'-二硫代苯甲酸、二硫代乙醇酸、α,α'-二硫代二乳酸、β,β'-二硫代二乳酸、3,3'-二硫二吡啶、4,4'二硫代吗啉、2,2'-二硫代双(苯并噻唑)、2,2'-二硫代双(苯并咪唑)、2,2'-二硫代双(苯并唑)、2-(4'-吗啉基二硫代)苯并噻唑,或它们的组合。
10.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其进一步包含有机硅烷化合物。
11.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其进一步包含冲击改性剂、液晶聚合物或它们的组合。
12.模制部件,其包含前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物。
13.根据权利要求12所述的模制部件,其中,所述部件具有约5千焦耳/平方米或更大的根据ISO测试号180在23℃的温度下测量的Izod缺口冲击强度。
14.根据权利要求12或13所述的模制部件,其中,所述部件具有约0.6毫米或更小的平坦度的值。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的模制部件,其中所述部件具有约100毫米或更小的厚度。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的模制部件,其中所述部件是注塑成型的。
17.便携式电子设备,其包括根据权利要求12至16中任一项所述的模制部件。
18.根据权利要求17所述的便携式电子设备,其中所述设备包含壳体,所述壳体包括所述模制部件。
19.根据权利要求17或18所述的便携式电子设备,其中所述设备是蜂窝式电话、便携式计算机、腕表设备、耳机或听筒设备、具有无线通信能力的媒体播放器、手持式计算机、遥控器、全球定位系统、手持式游戏设备、照相机模块,或它们的组合。
20.根据权利要求17或18所述的便携式电子设备,其中所述设备是膝上型计算机、平板计算机或蜂窝式电话。
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