CN108026360A - 聚(苯砜)和聚酯聚合物的聚合物共混物及由其制成的移动电子装置部件 - Google Patents
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Abstract
在此描述了具有改善的冲击性能和出色的耐化学性的聚合物共混物。这些聚合物共混物包括至少一种半芳香族聚酯聚合物、至少一种聚(苯砜)聚合物和至少一种抗冲击改性剂。在一些实施例中,这些聚合物共混物可以任选地包括一种或多种芳香族聚碳酸酯聚合物、一种或多种聚(芳醚砜)聚合物以及一种或多种添加剂。在一些实施例中,这些聚合物共混物可以被希望地结合到移动电子装置部件中。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年9月9日提交的美国临时专利申请号62/216,095以及2015年11月23日提交的欧洲申请号15195865.9的优先权,出于所有目的将这些申请中的每一个的全部内容通过援引方式并入本申请。
技术领域
本发明涉及具有增加的抗冲击性和优异的耐污性、白度和耐化学性的聚酯和聚(苯砜)的共混物。
背景技术
当今,移动电子装置(例如移动电话、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、平板电脑、智能手表、便携式音频播放器等)在世界各地广泛使用。为了甚至更具便携性和便利性,移动电子装置变得越来越小并且越来越轻,而同时变得越来越能够执行更先进的功能和服务,这都是由于装置和网络系统的发展。
虽然在过去,低密度金属如镁或铝是选择用于移动电子零件的材料,出于成本原因(这些密度较小的金属中的一些(如镁)是有点昂贵的并且制造所需要的这些经常小和/或复杂的零件是昂贵的),合成树脂已经日渐变成至少部分的替代物用于克服设计灵活性限制、用于进一步减少重量、并且用于提供不受限的美学可能性(由于合成树脂的可着色性)。因此,希望塑料移动电子零件由以下材料制成,这些材料易于加工为各种各样并且复杂的形状,能够承受频繁使用的严格性(包括出色的抗冲击性),一般具有电绝缘性能,并且这些材料满足具有挑战性的美观需求而不干扰它们预期的可操作性。然而,在某些情况中,塑料可能不具有在移动电子装置中提供全塑料结构零件的强度和/或刚度,并且经常遇到金属/合成树脂组件。
提供具有希望的机械性能用于确保结构支撑(例如拉伸强度)并且还有希望的柔性以便使得能够安装/组装(例如断裂伸长率)、能够耐受冲击和侵蚀性化学品(例如,对应地,抗冲击性和耐化学性)并且具有良好的可着色性的聚合物组合物是此领域的持续性挑战,并且虽然已经尝试了基于各种塑料的解决方案,但是仍需要持续的改善以达到未满足的挑战。
具体实施方式
在此描述了具有改善的冲击性能和优异的耐化学性的聚(苯砜)聚合物和聚酯聚合物的聚合物共混物。此外,这些共混物还具有希望的白度、可着色性和耐阳极氧化性。这些聚合物共混物包括至少一种半芳香族聚酯聚合物、至少一种聚(苯砜)(“PPSU”)聚合物和至少一种抗冲击改性剂。在一些实施例中,这些聚合物共混物可以任选地包括一种或多种芳香族聚碳酸酯聚合物、一种或多种聚(芳醚砜)(“PAES”)聚合物或一种或多种添加剂。此外,已经发现向该聚合物共混物中加入聚碳酸酯聚合物可以协同改善聚合物共混物的冲击性能。在一些实施例中,这些聚合物共混物可以被希望地结合到移动电子装置部件中。为了清楚起见,这些聚合物共混物有时被称为“PPSU/PE”共混物。
PPSU/PE共混物可以具有改善的冲击性能。尽管经常希望移动电子装置(及其零件)是小型且重量轻的,优异的结构强度也是高度希望的,使得装置在正常操作和偶然的突然冲击(例如,落下)中不会被损坏。相应地,结构零件通常内置在移动电子装置中,这些结构零件给予装置强度、刚度、和/或抗冲击性,并且有可能还提供装置的各种内部部件和/或部分或全部移动电子装置罩壳(例如,外部壳体)的安装位置,同时保证在部件之间的电绝缘/电屏障。在一些实施例中,PPSU/PE共混物可以具有至少300焦耳/米(“J/m”)、至少约350J/m、或至少约400J/m的抗冲击性。在一些实施例中,在此描述的PPSU/PE共混物可以具有不超过约1000J/m、不超过约800J/m、不超过约700J/m、或不超过约650J/m的抗冲击性。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加抗冲击性范围被考虑并且在本披露的范围内。如实例中进一步描述的,可以使用缺口艾佐德冲击测试(notched Izodimpact test)根据ASTM D256标准来测量抗冲击性。
PPSU/PE共混物也可以具有出色的耐化学性。在一些应用环境中,移动电子装置的塑料部件的至少一部分可以暴露于移动电子装置的外部环境,并且因此可以与该外部环境中的化学试剂接触。例如,平板电脑、移动电话和可穿戴计算装置被设计成通过物理接触与人类相互作用,并且其暴露的塑料部件可以暴露于来自相互作用身体部分的化学试剂。作为另一个实例,移动电子装置可能易受意外泄漏(包括但不限于液体)的影响。通常,与塑料装置部件的暴露部分接触的外部环境中的试剂包括但不限于极性有机试剂,如消费化学试剂。
装置部件对极性有机化学品的耐受性可以通过其对防晒露的耐受性来测量,该防晒露通常代表装置部件在其预期应用环境中预料忍耐的最严苛的消费化学品之一。特别地,防晒露通常含有一系列对塑料可能是高度腐蚀的紫外线吸收化学品。代表性的防晒剂可以包括至少1.8wt.%的阿伏苯宗(1-(4-甲氧基苯基)-3-(4-叔丁基苯基)-1,3-丙二酮、至少7wt.%的胡莫柳酯(3,3,5-三甲基环己基水杨酸酯)和至少5wt.%的奥克立林(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己基酯)。上述防晒剂的实例是以商品名BananaSport(SPF 30)从伊洁维公司(Edgewell)(密苏里州圣路易斯)可商购的。PPSU/PE共混物的耐化学性可以测量为在样品暴露于侵蚀性化学品并且在受控环境中老化之后,在PPSU/共混物的模制样品中目视观察到开裂或龟裂所需的最低应变(“临界应变”)。通常,临界应变越高,PPSU/PE聚合物共混物的耐化学性越高。在此感兴趣的PPSU/PE共混物可以具有大于约2%的临界应变。临界应变的测量进一步描述在以下实例中。
PPSU/PE共混物还可以具有希望的白度。在一些实施例中,PPSU/PE共混物可以具有从约85至约96的CIE L*值、从约-2至约2的CIE a*值以及从约-2至约6的CIE b*值。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加L*、a*和b*范围被考虑并且在本披露的范围内。
PPSU/PE共混物还可以具有希望的耐阳极氧化性。存在于移动电子装置中的金属零件(例如,铝零件)或金属-塑料复合零件(例如,铝-塑料零件)通常经受阳极氧化处理。阳极氧化处理可以包括电化学过程,其目的是通常通过使用侵蚀性化学品在金属表面上建立氧化层。相应地,在其中在移动电子零件(已经含有聚合物元件或组装到聚合物元件中)上进行阳极氧化的应用环境中,表现出优异的耐阳极氧化性的聚合物材料是希望的。耐阳极氧化性可以测量为PPSU/PE共混物的模制样品和已经在23℃下暴露于70wt.%硫酸的模制样品的拉伸强度和断裂伸长率的差异。在实例中进一步描述耐阳极氧化性的测量。在一些实施例中,这些PPSU/PE共混物可以具有不超过约10%、不超过约5%、不超过约2%、不超过约1.5%、或不超过约1%的拉伸强度(100*|暴露过的拉伸强度-未暴露的拉伸强度|/(暴露过的拉伸强度))的相对差异。在一些实施例中,PPSU/PE共混物可以具有不超过约30%、不超过约20%、不超过约15%、或不超过约12%的断裂拉伸伸长率的相对差异。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加的相对拉伸强度和断裂拉伸伸长率的范围被考虑并且在本披露的范围内。
半芳香族聚酯
在此感兴趣的PPSU/PE共混物包括至少一种半芳香族聚酯。如在此使用的,“半芳香族聚酯”是指包括至少50mol%的重复单元(Rpe)的聚合物,该重复单元(Rpe)具有至少一个酯基(-C(O)O-)、至少一个亚烷基和至少一个亚芳基,其中该亚芳基含有具有至少两个共用碳的稠合的至少2个苯环。该半芳香族聚酯可以是均聚物或共聚物(无规、交替或嵌段)。在一些实施例中,该半芳香族聚酯具有至少60mol%、至少70mol%、至少80mol%、至少90mol%、至少95mol%、或至少99mol%的重复单元(Rpe)。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重复单元(Rpe)浓度范围被考虑并且在本披露的范围内。
在一些实施例中,重复单元(Rpe)可以由下式之一表示:
其中Ar是亚芳基,该亚芳基含有具有至少两个共用碳的稠合的至少2个苯环;其中在每种情况下,R1独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、烯基、芳基、芳基、醚、硫醚、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合;其中n是从1至20的整数;并且其中,在每种情况下,i是从0至2范围内的独立选择的整数。如在此使用的,“独立选择的”是指相应的单元可以是相同或不同的,并且彼此独立地选择。
在一些实施例中,-(CR1 i)n-可以由式-CnH2n-(在每种情况下,i=0)表示。在一些这样的实施例中,该-CnH2n-可以是C2-C8亚烷基、直链C2-C8亚烷基、或直链C2-C4亚烷基。希望的-CnH2n-基团可以包括但不限于甲基;乙基;正丙基;异丙基;或(正、异、仲或叔)丁基。
在一些实施例中,Ar可以选自亚萘基(例如,2,6-亚萘基)、亚蒽基(例如,2,6-亚蒽基)、亚菲基(例如,2,7-亚菲基)、亚并四苯基和亚芘基。特别希望的半芳香族聚酯具有由式(I)表示的重复单元(Rpe),其中Ar是由下式表示的萘二甲酸酯(napthalate),
其中在每种情况下,R2独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、全卤化的烷基、烯基、全卤化的炔基、芳基、全卤化的芳基、醚、硫醚、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合;并且其中,在每种情况下,j是从0至3的独立选择的整数。在一些实施例中,Ar可以由下式表示:
希望的单元Ar的实例包括但不限于2,6-萘二甲酸酯;2,7-萘二甲酸酯;1,4-萘二甲酸酯;2,3-萘二甲酸酯;1,8-萘二甲酸酯;1,2-萘二甲酸酯;及其衍生物。
希望的重复单元(Rpe)可以包括萘二甲酸亚烷基酯,其包括但不限于,萘二甲酸甲二醇酯、萘二甲酸乙二醇酯、萘二甲酸丙二醇酯和萘二甲酸丁二醇酯。在这样的实施例中,该聚酯可以分别是聚(2,6-萘二甲酸甲二醇酯)、聚(2,6-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(2,6-萘二甲酸丙二醇酯)或聚(2,6-萘二甲酸丁二醇酯)。聚(2,6-萘二甲酸乙二醇酯)(“PEN”)获得了优异的结果。
在此感兴趣的半芳香族聚酯可以使用本领域公知的技术来合成。例如,具有式(IV)的半芳香族聚酯可以由Ar的相应二羧酸:
和-(CR1 i)n-的相应二醇:HO-(CR1 i)n-OH的缩聚形成。
除了重复单元(Rpe)之外,该半芳香族聚酯可以包括不同于重复单元(Rpe)的一个或多个附加的重复单元(Rpe *)。希望的重复单元(Rpe *)包括但不限于以上关于重复单元(Rpe)描述的那些。在一些这样的实施例中,该半芳香族聚酯可以包括不超过约49mol%、不超过约40mol%、不超过约30mol%、不超过约20mol%、不超过约10mol%、不超过约5mol%、或不超过约1mol%的该一个或多个附加的重复单元(Rpe *)。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重复单元(Rpe *)浓度范围被考虑并且在本披露的范围内。
该半芳香族聚酯可以具有至少约1,000g/mol、至少约5,000g/mol、或至少约10,0000g/mol的数均分子量。在一些实施例中,该半芳香族聚酯可以具有不超过约100,000g/mol、不超过约75,000g/mol、或不超过约50,000g/mol的数均分子量。在一些实施例中,该半芳香族聚酯可以具有至少约1,000g/mol、至少约15,000g/mol或至少约20,000g/mol的重均分子量。在一些实施例中,该半芳香族聚酯可以具有不超过约200,000g/mol、不超过约150,000g/mol、不超过约125,000g/mol、不超过约110,000g/mol或不超过约100,000g/mol的重均分子量。本领域普通技术人员将认识到在明确披露范围内的数均和重均分子量的附加范围被考虑并且在本披露的范围内。
对于在此感兴趣的PPSU/PE共混物,该半芳香族聚酯的浓度可以是相对于该PPSU/PE共混物的总重量从约1wt.%至约80wt.%、从约2wt.%至约70wt.%、从约5wt.%至约40wt.%、从约7wt.%至约35wt%、从约10wt.%至约35wt.%、从约12wt.%至约35wt.%、从约13wt.%至约35wt.%、从约15wt.%至约35wt.%、从约15wt.%至约30wt.%、从约15wt.%至约27wt.%或从约15wt.%至约25wt.%。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加半芳香族聚酯浓度范围被考虑并且在本披露的范围内。
在一些实施例中,PPSU/PE共混物可以包括附加的不同的半芳香族聚酯。这些附加的不同的半芳香族聚酯可以包括以上描述的那些半芳香族聚酯。在这样的实施例中,该半芳香族聚酯与该半芳香族聚酯和这些附加的不同的半芳香族聚酯的组合重量的重量比率(半芳香族聚酯的重量/(半芳香族聚酯的重量+附加的不同的半芳香族聚酯的组合重量))为至少约0.5、至少约0.6、至少约0.7、至少约0.8、至少约0.9、至少约0.95、或至少约0.99。在一些实施例中,该半芳香族聚酯与该半芳香族聚酯和这些附加的不同的半芳香族聚酯的组合重量的重量比率可以是1。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重量比率范围被考虑并且在本披露的范围内。
聚苯砜聚合物
在此感兴趣的PPSU/PE共混物包括至少一种PPSU聚合物。PPSU聚合物是指其中至少50mol%的重复单元是具有下式的重复单元(Rppsu)的任何聚合物:
其中,在每种情况下,R3独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺和季铵;并且其中,在每种情况下,k是从0至4的独立选择的整数。在一些实施例中,该PPSU聚合物可以具有至少约60摩尔百分比(“mol%”)、至少约70mol%、至少约80mol%、至少约90mol%、至少约95mol%、或至少约99mol%的重复单元(Rppsu)。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重复单元(Rppss)浓度范围被考虑并且在本披露的范围内。
在一些实施例中,重复单元(Rppsu)可以由下式表示:
在此感兴趣的共混物可以相对于该共混物的总重量具有不超过约90wt.%、至少约20wt.%、从约20wt.%至约90wt.%、从约30wt.%至约85wt.%、从约40wt.%至约80wt.%、从约50wt.%至约70wt.%或从约55wt.%至约65wt.%的PPSU浓度。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加PPSU浓度范围被考虑并且在本披露的范围内。PPSU可以通过本领域公知的方法合成。此外,希望的PPSU聚合物是从美国苏威特种聚合物有限责任公司(Solvay Specialty Polymers USA,L.L.C.)(乔治亚州阿法乐特(Alpharetta,GA))以商品名PPSU可获得的。
在一些实施例中,PPSU聚合物与聚酯聚合物的重量比率(PPSU的重量/聚酯的重量)可以是至少约1、至少约1.5、至少约2、或至少约3。在一些实施例中,PPSU聚合物与聚酯聚合物的重量比率可以是不超过约15、不超过约10或不超过约7。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重量比率范围被考虑并且在本披露的范围内。
已经出人意料地发现,PPSU聚合物的熔体流动速率可以对在此描述的PPSU/PE共混物的冲击性能具有显著影响。特别地,已经发现,当PPSU的熔体流动速率是不超过约25克/10分钟(“g/10min.”)或不超过约20g/10min.时,PPSU/PE共混物具有显著提高的冲击性能。在一些实施例中,PPSU聚合物可以具有不超过约25g/10min.、不超过约20g/10min.的熔体流动速率。在一些实施例中,PPSU聚合物可以具有至少约1g/10min.、至少约5g/10min.、至少约10g/10min.、至少约15g/10min.、或至少约18g/10min.的熔体流动速率。熔体流动速率可以根据ASTM D-1238标准在365℃的温度和5kg的重量下进行测量。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加熔体流动速率范围被考虑并且在本披露的范围内。
PPSU聚合物可以具有从约20,000g/mol至约100,000g/mol或从约40,000g/mol至约80,000g/mol的重均分子量。重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法使用ASTM D5296标准用聚苯乙烯标准物来测定。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重均分子量范围被考虑并且在本披露的范围内。
除了重复单元(Rppsu)之外,PPSU聚合物还可以包括一个或多个不同于重复单元(Rppsu)的附加的重复单元(Rppsu *)。希望的附加的重复单元(Rppsu *)包括但不限于以上关于重复单元(Rppsu)描述的那些。在一些实施例中,该一个或多个附加的重复单元(Rppsu *)中的至少一个可以是双酚A与双酚S(4,4'-二羟基二苯基醚)缩聚的结果。在这样的实施例中,重复单元(Rppsu *)可以由下式表示
在一些实施例中,PPSU聚合物可以包括不超过约49mol%、不超过约40mol%、不超过约30mol%、不超过约20mol%、不超过约10mol%、不超过约5mol%、或不超过约1mol%的该一种或多种附加的重复单元(Rppsu *)。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重复单元(Rppsu *)浓度范围被考虑并且在本披露的范围内。
在一些实施例中,PPSU浓度可以是基于这些PPSU/PE共混物的总重量从约35wt.%至约95wt.%、从约40wt.%至约90wt.%、从约25wt.%至约85wt.%或从约50wt.%至约80wt.%。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加PPSU浓度范围被考虑并且在本披露的范围内。
在一些实施例中,PPSU/PE共混物可以包括附加的不同的PPSU聚合物。这些附加的不同的PPSU聚合物可以包括以上描述的那些PPSU聚合物。在这样的实施例中,PPSU聚合物与PPSU聚合物和附加的不同的PPSU聚合物的组合重量的重量比率(PPSU的重量/(PPSU的重量+附加的不同的PPSU聚合物的总重量))是至少约0.5、至少约0.6、至少约0.7、至少约0.8、至少约0.9、至少约0.95、或至少约0.99。在一些实施例中,PPSU聚合物与PPSU聚合物和附加的不同的PPSU聚合物的组合重量的重量比率可以是1。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重量比率范围被考虑并且在本披露的范围内。
抗冲击改性剂
在此感兴趣的PPSU/PE共混物包括至少一种抗冲击改性剂。通常,可以选择该抗冲击改性剂以赋予PPSU/PE共混物有用的特性,如希望的屈服和断裂拉伸伸长率。在一些实施例中,所希望的是具有低于0℃的玻璃化转变温度(“Tg”)的橡胶状低模量官能化聚烯烃抗冲击改性剂。具有Tg<0℃的官能化聚烯烃抗冲击改性剂包括但不限于授予Desio等人的美国专利号5,436,294(1994年3月3日提交的并且标题为“Polyphthalamide Blends[聚邻苯二甲酰胺共混物]”)和授予Reichmann的美国专利号5,447,980(1993年9月16日提交的并且标题为“Stabilized Polyamide Fiber[稳定的聚酰胺纤维]”)(两者均通过援引方式并入本申请)中披露的那些。此外,希望的抗冲击改性剂包括但不限于聚烯烃、优选官能化聚烯烃、并且特别是含有官能化乙烯共聚物的弹性体,包括但不限于苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(“SEBS”)和乙烯丙烯二烯单体(M类)橡胶(“EPDM”)。
官能化聚烯烃抗冲击改性剂是从商业来源可获得的,包括马来酸化的聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物(作为PO可获得),以及包含约0.6重量百分比的琥珀酸酐侧基的马来酸酐官能化的乙烯-丙烯共聚物橡胶,如来自埃克森美孚化工公司(Exxon MobilChemical Company)的RTM.VA 1801;作为可获得的丙烯酸酯改性的聚乙烯,如9920;来自杜邦公司(DuPont Company)的甲基丙烯酸改性的聚乙烯;以及如来自陶氏化学公司(Dow Chemical Company)的1410 XT(丙烯酸改性的聚乙烯);马来酸酐改性的SEBS嵌段共聚物,如FG1901X(已经用约2重量%的马来酸酐接枝的SEBS),可获得自科腾聚合物公司(Kraton Polymers);马来酸酐官能化的EPDM三元共聚物橡胶,如498(1%马来酸酐官能化的EPDM),可获得自康普顿公司(Crompton Corporation)。抗冲击改性剂上的合适的官能团包括可以与半芳香族聚酯的端基反应以提供对一种或多种基质聚合物的增强的粘附性的化学部分。
其他希望的官能化的抗冲击改性剂包括但不限于乙烯-高级α-烯烃聚合物和乙烯-高级α-烯烃-二烯聚合物,这些聚合物通过用合适的反应性羧酸或其衍生物(诸如,例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐或其酯)接枝或共聚而拥有反应性官能团并且将具有高达约50,000psi的拉伸模量(根据ASTM D-638确定的)。合适的高级α-烯烃包括但不限于C3至C8α-烯烃,例如像丙烯、1-丁烯,1-己烷和苯乙烯。可替代地,也可以通过聚合的1-3二烯单体的合适的均聚物和共聚物的氢化得到具有包括此种单元的结构的共聚物。例如,具有不同水平的侧链乙烯基单元的聚丁二烯可以容易地获得,并且这些可被氢化以提供乙烯-丁烯共聚物结构。类似地,可以使用聚异戊二烯的氢化来提供等同的乙烯-异丁烯共聚物。
对于在此描述的PPSU/PE共混物,用含有基于乙烯的弹性体的反应性抗冲击改性剂获得了优异的结果。具体而言,使用为乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物以及乙烯、丙烯酸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物的官能化抗冲击改性剂获得了优异的结果。上述反应性抗冲击改性剂是从阿科玛公司(Arkema)(美国宾夕法尼亚州布里斯托尔)分别以商品名AX8840和AX8900可商购的。
在此有用的其他抗冲击改性剂包括在U.S.6,765,062(汽巴精化公司(CibaSpecialty Chemicals Corporation))和EP 901 507 B1(杜邦公司)中描述的那些。在此有用的还其他抗冲击改性剂包括由罗门哈斯公司(Rohm&Haas)作为抗冲击改性剂商业化的丙烯酸抗冲击改性剂。
在一些实施例中,该反应性抗冲击改性剂可以不含丙烯酸酯部分。在一些实施例中,该抗冲击改性剂可以具有不超过约1mol%、不超过约5mol%、不超过约10mol%、不超过约20mol%、不超过约30mol%或不超过约35mol%的丙烯酸酯部分。在一些实施例中,该抗冲击改性剂可以具有至少10mol%、至少15mol%、至少20mol%、至少25mol%、或至少30mol%的丙烯酸酯部分。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加丙烯酸酯部分的浓度范围被考虑并且在本披露的范围内。
在此感兴趣的PPSU/PE共混物可以具有相对于PPSU/PE共混物的总重量至少约8wt%的抗冲击改性剂浓度。已经出人意料地发现,如果该抗冲击改性剂浓度是小于约8wt%,则该共混物的冲击性能可能不希望地降低。在一些实施例中,PPSU/PE共混物具有相对于该PPSU/PE共混物的总重量至少约8.5wt.%、至少约9wt.%、至少约9.5wt.%或至少约10wt.%的抗冲击改性剂浓度。在一些实施例中,该抗冲击改性剂浓度是相对于PPSU/PE共混物的总重量不超过约20wt.%、不超过约17wt.%、不超过约16wt.%或不超过约15wt.%。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的浓度内的附加抗冲击改性剂浓度被考虑并且在本披露的范围内。
在一些实施例中,PPSU/PE共混物可以包括附加的不同的抗冲击改性剂。这些附加的不同的抗冲击改性剂可以包括以上描述的那些抗冲击改性剂。在这样的实施例中,抗冲击改性剂与抗冲击改性剂和附加的不同的抗冲击改性剂的组合重量的重量比率(抗冲击改性剂的重量/(抗冲击改性剂的重量+附加的抗冲击改性剂的总重量))是至少约0.5、至少约0.6、至少约0.7、至少约0.8、至少约0.9、至少约0.95、或至少约0.99。在一些实施例中,抗冲击改性剂与抗冲击改性剂和附加的不同的抗冲击改性剂的组合重量的重量比率可以是1。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重量比率范围被考虑并且在本披露的范围内。
芳香族聚碳酸酯聚合物
PPSU/PE共混物可以任选地包括一种或多种芳香族聚碳酸酯聚合物。已经发现向在此描述的PPSU/PE共混物中添加芳香族聚碳酸酯聚合物可以协同改善冲击性能。如在此使用的,“芳香族聚碳酸酯聚合物”是指其中至少50mol%的重复单元是含有至少一种亚芳基单体和至少一种碳酸酯单体(-O-C(=O)-O-)的重复单元(Rpc)的任何聚合物。在一些实施例中,该芳香族聚碳酸酯聚合物可以具有至少约60mol%、至少约80mol%、至少约90mol%、至少约95mol%、或至少约99mol%的重复单元(Rpc)。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的重复单元(Rpc)浓度的附加范围被考虑并且在本披露的范围内。
在一些实施例中,重复单元(Rpc)可以由下式之一表示:
其中,在每种情况下,R4独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、C1-C20烷基、C5-C15环烷基、C1-C20烯基、炔基、C1-C20芳基、C1-C20烷基芳基、C1-C20芳烷基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合;Ar’是芳香族单核或多核基团;并且,在每种情况下,L是从0至4范围内的独立选择的整数。
在一些实施例中,Ar’可以选自:含有一个或多个稠合苯环的部分,所述稠合苯环包括但不限于亚萘基(例如,2,6-亚萘基)、亚蒽基(例如,2,6-亚蒽基)、亚菲基(例如,2,7-亚菲基)、亚并四苯基和亚芘基;或者含有包括从5至24个原子的芳香族碳环体系的部分,这些原子中的至少一个是杂原子(例如,吡啶、苯并咪唑和喹诺酮)。该杂原子可以是N、O、Si、P或S。在一些实施例中,该杂原子可以是N、O或S。
在一些实施例中,Ar’可以由下式之一表示:
其中,在每种情况下,R5独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合;其中T”’选自C1-C20烷基、C5-C15环烷基、C1-C20芳基、C1-C20烷基芳基、C1-C20芳烷基、C1-C20烯基、和卤素;并且其中,在每种情况下,m是从0至4范围内的独立选择的整数。
在一些实施例中,Ar’可以由下式表示:
其中在每种情况下,R6独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、全卤化的烷基、烯基、全卤化的炔基、芳基、全卤化的芳基、醚、硫醚、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合;其中,在每种情况下,m是从0至4范围内的独立选择的整数;其中n’是从1至20的整数;并且其中,在每种情况下,p是从0至2范围内的独立选择的整数。在一些这样的实施例中,每个R6可以独立地是C1-C20烷基,包括但不限于甲基、乙基、正丙基;异丙基或(正、异、仲或叔)丁基。在一些实施例中,n’可以是1并且每个p可以是2。在一些这样的实施例中,每个R6可以是甲基。
芳香族聚碳酸酯聚合物可以不含分枝或者它可以是支链的。芳香族聚碳酸酯可以是半结晶(它具有熔融温度)或无定形(它不具有熔融温度,但具有玻璃化转变温度)。在一些实施例中,芳香族聚碳酸酯优选为无定形的。芳香族聚碳酸酯聚合物可以通过本领域已知的方法合成。例如,具有式(VIII)的芳香族聚碳酸酯聚合物可以通过碳酸二苯酯单体和芳香族二醇单体的缩聚来合成。作为另一个实例,具有式(IX)的芳香族聚碳酸酯聚合物可以通过碳酰氯单体和芳香族二醇单体的缩聚合成。在2009年2月26日提交并且标题为“Aromatic Polycarbonate Composition[芳香族聚碳酸酯组合物]”的授予El-Hibri等人的美国专利申请公开号2010/0016518中讨论了希望的芳香族聚碳酸酯聚合物及其相应的合成,该专利申请通过援引方式并入本申请。
除了重复单元(Rpc)之外,该芳香族聚碳酸酯聚合物可以包括不同于重复单元(Rpc)的一个或多个附加的重复单元(Rpc *)。希望的重复单元(Rpc *)包括但不限于以上关于重复单元(Rpc)描述的那些。在一些这样的实施例中,该芳香族聚碳酸酯聚合物可以包括不超过约49mol%、不超过约40mol%、不超过约30mol%、不超过约20mol%、不超过约10mol%、不超过约5mol%、或不超过约1mol%的该一个或多个附加的重复单元(Rpc *)。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重复单元(Rpc *)浓度范围被考虑并且在本披露的范围内。
在一些实施例中,该芳香族聚碳酸酯浓度可以为相对于PPSU/PE共混物总重量的从约1wt.%至约50wt.%、至约25wt.%、至约20wt.%或至约15wt.%。在一些实施例中,PPSU/PE共混物可以具有相对于PPSU/PE共混物的总重量从约0.5wt.%至约20wt.%、从约1wt.%至约20wt.%、从约2wt.%至约20wt.%或从约5wt.%至约15wt.%的芳香族聚碳酸酯浓度。
在一些实施例中,PPSU/PE共混物可以包括附加的不同的聚碳酸酯聚合物。这些附加的不同的聚碳酸酯聚合物可以包括以上描述的那些聚碳酸酯聚合物。在这样的实施例中,聚碳酸酯聚合物与聚碳酸酯聚合物和附加的不同的聚碳酸酯聚合物的组合重量的重量比率(聚碳酸酯的重量/(聚碳酸酯的重量+附加的不同的聚碳酸酯的总重量))是至少约0.5、至少约0.6、至少约0.7、至少约0.8、至少约0.9、至少约0.95、或至少约0.99。在一些实施例中,聚碳酸酯聚合物与聚碳酸酯聚合物和附加的不同的聚碳酸酯聚合物的组合重量的重量比率可以是1。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重量比率范围被考虑并且在本披露的范围内。
PAES聚合物
PPSU/PE共混物可以任选地包括一种或多种不同于PPSU聚合物的PAES聚合物。如在此使用的,PAES聚合物是指其中重复单元的至少50mol.%是含有至少一个亚芳基、至少一个醚基(-O-)以及至少一个砜基[-S(=O)2-]的重复单元(Rps)的任何聚合物。在一些实施例中,PAES聚合物可以具有至少约60摩尔百分比(“mol%”)、至少约80mol%、至少约90mol%、至少约95mol%、或至少约99mol%的重复单元(Rps)。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加重复单元(Rps)浓度被考虑并且在本披露的范围内。
该PAES聚合物的亚芳基可以是具有从6至36个碳原子的芳香族基团,其中这些碳原子中的一个或多个任选地被至少一个选自下组的取代基取代,该组由以下各项组成:卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、硝基、氰基、烷氧基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、烷基磺酸酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、烷基膦酸酯、胺和季铵。
在一些实施例中,重复单元(RPS)可以由下式表示:
-Ar1-(T’-Ar2)n-O-Ar3-SO2-[Ar4-(T-Ar2)n”-SO2]m’-Ar5-O- (XIII)
其中Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、和Ar5独立地选自下组,该组由芳香族单核和多核基团组成;T和T’独立地选自由键和任选包括一个或多于一个杂原子的二价基团组成的组;n”和m’是从0至5的独立选择的整数。在一些实施例中,Ar1、Ar2、Ar3、Ar4和Ar5可以各自由独立地选自以下式的组的式表示:
其中,在每种情况下,R7独立地选自下组,该组由以下各项组成:氢、卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵及其任何组合,并且其中在每种情况下q是从0至4的独立选择的整数。
在一些实施例中,Ar2可以进一步选自下组,该组由以下各项组成:稠合苯环(例如,亚萘基和2,6-亚萘基)、亚蒽基(例如,2,6-亚蒽基)和亚菲基(例如,2,7-亚菲基)、亚并四苯基和亚芘基;包括从5至24个原子的芳香族碳环体系,这些原子中的至少一个是杂原子(例如吡啶、苯并咪唑和喹诺酮)。该杂原子可以是N、O、Si、P或S。在一些实施例中,该杂原子可以是N、O或S。
在一些实施例中,式(XIII)的T和T’可以独立地选自键;-CH2-;-O-;-SO2-;-S-;-C(O)-;-C(CH3)2-;-C(CF3)2-;-C(=CCl2)-;-C(CH3)(CH2CH2COOH)-;-N=N-;-RaC=CRb-,其中Ra和Rb各自彼此独立地是氢或C1-C12-烷基、C1-C12-烷氧基或C6-C18-芳基;-(CH2)n-和-(CF2)n-,其中n=从1至6的整数;直链的或支链的具有高达6个碳原子的脂肪族二价基团;以及其组合。
在一些实施例中,这些重复单元(Rps)可以由选自以下式的组的式表示:
其中,在每种情况下,R8独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合;在每种情况下,s是从0至4范围内的独立选择的整数;并且T和T’独立地选自由以下各项组成的组:键、-CH2-;-O-;-SO2-;-S-;-C(O)-;-C(CH3)2-;-C(CF3)2-;-C(=CCl2)-;-C(CH3)(CH2CH2COOH)-;-N=N-;-RaC=CRb-,其中Ra和Rb各自彼此独立地是氢或C1-C12-烷基、C1-C12-烷氧基或C6-C18-芳基;-(CH2)n”’-和-(CF2)n”’-,其中n”’为从1至6的整数;直链的或支链的具有高达6个碳原子的脂肪族二价基团;以及其组合。
在一些实施例中,该PAES聚合物可以是聚(联苯基醚砜),而在其他实施例中,该PAES聚合物可以是聚醚砜、聚醚醚砜或双酚A聚砜。如在此使用的,聚(联苯基醚砜)是指其中重复单元的至少50mol%是含有至少一个醚基(-O-)、至少一个砜基[–S(=O)2–]和至少两个基团(G*)的重复单元(Rpsa)的任何聚合物,每个基团(G*)独立地选自由以下各项组成的组:亚苯基、亚萘基(例如,2,6-亚萘基)、亚蒽基(例如,2,6-亚蒽基)和亚菲基(例如2,7-亚菲基)、亚并四苯基和亚芘基;其中每个基团(G*)直接通过至少一个单键并且任选地另外通过至多一个亚甲基连接到至少一个不同于其自身的基团(G*)。因而,可以将基团(G*)连接到一起以形成包括但不限于亚联苯基(例如,对-亚联苯基)、1,2’-亚联萘基、亚联三苯基(例如,对-亚联三苯基)和亚芴基(衍生自芴的二价基团)的基团。在一些实施例中,聚(联苯基醚砜)的重复单元的至少约60mol%、至少约70mol%、至少约80mol%、至少约90mol%、至少约95mol%、或至少约99mol%是重复单元(RPSa)。
在一些实施例中,这些重复单元(RPSa)可以是具有如以上定义的式(XIII)的重复单元,其前提是Ar1至Ar5的至少一个是希望地由选自以下式的组的式表示的芳香族部分,该组由以下各项组成:
以及
在一些实施例中,重复单元(RPSa)可以由下式之一表示:
及其混合物。
在一些实施例中,该PAES可以是聚醚醚砜(“PEES”)聚合物或双酚A聚砜聚合物。如在此所使用的,PEES是指其中重复单元的至少50mol%是具有下式的重复单元(RPSb)的任何聚合物:
在一些实施例中,聚(联苯基醚砜)的重复单元的至少约60mol%、至少约70mol%、至少约80mol%、至少约90mol%、至少约95mol%、或至少约99mol%是重复单元(RPSb)。
在一些实施例中,该PAES是双酚A聚砜(“PSU”)聚合物。如在此所使用的,PSU是指其中重复单元的至少50mol%是具有下式的重复单元(RPSc)的任何聚合物:
在一些实施例中,聚(联苯基醚砜)的重复单元的至少约60mol%、至少约70mol%、至少约80mol%、至少约90mol%、至少约95mol%、或至少约99mol%是重复单元(RPSc)。PSU可以通过本领域普通技术人员已知的方法来制备。另外,PSU是从美国苏威特种聚合物有限责任公司作为PSU可商购的。
添加剂
在一些实施例中,PPSU/PE共混物可以包括一种或多种添加剂。添加剂可以包括但不限于紫外线稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、颜料、加工助剂、润滑剂、阻燃剂(含卤素或不含卤素)、和/或导电添加剂(包括但不限于炭黑和碳纳米原纤)。
通常,在此描述的PPSU/PE共混物是高度可着色的。相应地,可以使用相对适量的颜料赋予组合物希望的颜色。一般而言,增加的颜料浓度可能不令人希望地降低聚合物组合物的冲击性能。高度可着色的聚合物组合物是希望的,因为它们可以帮助促进增加的冲击性能。用于白度的颜料包括但不限于TiO2、硫化锌、硫酸钡、碳酸钙、及其任何组合。另外,可以使用宽范围的彩色的有机和/或无机颜料中任一种来将颜色适当地调整到希望的目标。在一些实施例中,颜料的浓度可以是不超过约20份/百份树脂(“phr”)、不超过约17phr、不超过约15phr、不超过约10phr、不超过约6phr、不超过约5phr或不超过约3phr。在一些实施例中,颜料的浓度可以是相对于PPSU/PE共混物的总重量不超过约20wt.%、不超过约15wt.%、不超过约10wt.%、不超过约5wt.%或不超过约3wt.%。在一些实施例中,相对于PPSU/PE共混物的总重量,颜料的浓度可以是从约1wt.%至约10wt.%。本领域普通技术人员将认识到在明确披露的范围内的附加颜料浓度范围被考虑并且在本披露的范围内。
制品
在此描述的PPSU/PE共混物可能希望的是作为移动电子装置中的部件被结合。如在此使用的,“移动电子装置”是指旨在方便地被运输并且用于不同场所的电子装置。移动电子装置可以包括但不限于移动电话、个人数字助理(“PDA”)、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴计算装置(例如,智能手表和智能眼镜)、相机、便携式音频播放器、便携式收音机、全球定位系统接收器和便携式游戏机。
在一些实施例中,移动电子装置的部件的至少一部分可以暴露于移动电子装置的外部环境(例如,部件的至少一部分与移动电子装置外部的环境接触)。例如,部件的至少一部分可以形成移动电子装置的外部壳体的至少一部分。在一些这样的实施例中,该部件可以是围绕移动电子装置的外围的全部或部分“框架”、呈网格形式的梁、或其组合。作为另一个实例,该部件的至少一部分可以形成输入装置的至少一部分。在一些这样的实施例中,电子装置的按钮可以包括该部件。在一些实施例中,该部件可以被电子装置完全封闭(例如,该部件是从移动电子装置外部的观察点不可见的)。
在一些实施例中,该部件可以是具有安装孔或其他紧固装置的安装部件,该其他紧固装置包括但不限于在其本身与移动电子装置的另一部件之间的卡扣配合连接器,该另一部件包括但不限于电路板、麦克风、扬声器、显示器、电池、盖、壳体、电气或电子连接器、铰链、无线电天线、开关或开关板(switchpad)。在一些实施例中,移动电子装置可以是输入装置的至少一部分
移动电子装置的部件可以使用本领域公知的方法制造。例如,可以通过包括但不限于注塑模制、吹塑模制或挤出模制的方法来制造移动电子装置部件。在一些实施例中,可以通过本领域已知的方法将PPSU/PE共混物成形为球粒(例如在两端之间具有基本上圆柱形的主体),这些方法包括但不限于注塑模制。在一些这样的实施例中,移动电子装置部件可以由球粒制造。
在一些实施例中,移动电子装置部件可以通过本领域公知的方法用金属涂覆,这些方法包括但不限于真空沉积法(包括加热待沉积的金属的各种方法)、化学镀、电镀、化学气相沉积、金属溅射、以及电子束沉积。虽然金属可很好地粘附到部件上而无需任何特殊的处理,在一些实施例中,可以使用本领域公知的方法来改善粘附性。这样的方法包括但不限于:使合成树脂表面粗糙化的磨损、粘合促进剂的添加、化学刻蚀、通过暴露于等离子体和/或辐射(例如激光或UV辐射)的表面功能化或这些的任何组合。另外,在一些实施例中,金属涂覆方法可以包括其中将移动电子装置部件浸在酸浴中的至少一个步骤。可以将多于一种金属或金属合金镀到含有PPSU/PE共混物的部件上。例如,一种金属或合金由于其良好的粘附性可以直接被镀到合成树脂表面上,并且另一种金属或合金因为它具有更高的强度和/或硬度可以被镀在先前的镀层顶部上。有用的涂覆金属和合金包括但不限于铜、镍、铁-镍、钴、钴-镍、和铬,以及这些在不同的层中的组合。在一些实施例中,移动电子装置部件的表面可以用金属完全或部分地涂覆。在一些实施例中,部件的表面积的超过约50%或约100%可以是金属涂覆的。在部件的不同区域中,金属层的厚度和/或数量、和/或金属层的组成可以不同。金属可以涂覆成图案以有效地改善移动电子装置部件的某些区段中的一种或多种特性。
实例
以下实例展示了PPSU/PEN共混物的机械和抗污特性。每个测试样品包括PPSU聚合物、PEN聚合物、抗冲击改性剂和白色颜料。所使用的PPSU聚合物是PPSU R-5100LC100或PPSU R-5900 NT,都是从美国苏威特种聚合物有限责任公司(美国乔治亚州阿法乐特)可商购的。PPSU R-5100 LC100(“PPSU 1”)和PPSU R-5900NT(“PPSU 2”)分别具有如根据ASTM D1238在365℃的温度和5.0kg的重量下测量的在14g/10min.–20g/10min.之间和26g/10min.-36g/10min.之间的熔体流动速率(“MFR”)。所使用的PEN聚合物是TN-8065S,可商购自帝人有限公司(Teijin Limited)(日本东京)。抗冲击改性剂与AX8900(“IM 1”)或AX8840(“IM 2”)一起使用,二者都可商购自阿科玛公司(美国宾夕法尼亚州布里斯托尔)。AX8900含有丙烯酸酯部分,而Lotader AX8840不含丙烯酸酯部分。所使用的白色颜料是可商购自杜邦公司(美国特拉华州威尔明顿)的R-105(“TiO2 1”)或可商购自康诺斯全球公司(KronosWorldwide,Inc.)(美国德克萨斯州达拉斯)的2233(“TiO22”)。任选地,这些样品中的一些进一步含有PC聚合物,如3108,可商购自从拜耳材料科学公司(BayerMaterial Science,Inc.)(美国宾夕法尼亚州匹兹堡)。表1显示了所测试的各种样品的组成。
表1
实例编号 | E1 | E2 | CE1 | E3 | E4 | CE2 | E5 | E6 | E7 | E8 |
PPSU 1(wt%) | 60.0 | 60.0 | - | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 50.0 | 70.0 |
PPSU 2(wt%) | - | - | 60.0 | - | - | - | - | - | - | - |
PEN(wt%) | 20.0 | 20.0 | 20.0 | 20.0 | 18.0 | 22.0 | 20.0 | 30.0 | 26.67 | 13.34 |
PC(wt%) | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 9.0 | 11.0 | 10.0 | - | 13.33 | 6.66 |
IM 1(wt%) | 10.0 | 10.0 | 10.0 | - | 13.0 | 7.0 | 5.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 |
IM 2(wt%) | - | - | - | 10.0 | - | - | 5.0 | - | - | - |
TiO2 1(phr) | 6.0 | - | - | - | - | - | - | 5.0 | - | - |
TiO2 2(phr) | - | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | - | 6.0 | 6.0 |
对于机械和化学测试,将每种共混物造粒并且随后挤出以形成测试样品。造粒之前,将共混物中的PPSU、PEN和/或PC干燥持续至少16小时,并且随后与相应的抗冲击改性剂和白色颜料一起共混。然后使用ZSK-26挤出机将所产生的配制品熔融混配以形成球粒。由每种共混物的球粒形成三种类型的测试样品,每种测试样品具有约0.125英寸的厚度:(A)ASTM D-638I型拉伸试条;(B)5英寸X 0.5英寸X 0.125英寸弯曲试条;和(C)4英寸X 4英寸X 0.125英寸的基板。这些测试样品通过注塑模制每种配制品的球粒来制造。
实例1-机械性能
该实例1展示了PPSU/PEN共混物的机械性能。具体来说,该实例1展示了PPSU/PEN共混物的拉伸特性和冲击性能。
为了展示机械性能,使用(A)型测试样品根据ASTM D-638标准测量拉伸特性(断裂拉伸强度、拉伸模量和断裂拉伸伸长率),并且在被机械加工以满足ASTM D-256规格的尺寸要求的(B)型测试样品上根据ASTM D-256测量缺口艾佐德抗冲击性。机械测试的结果显示在下表2中:
表2
实例编号 | E1 | E2 | CE1 | E3 | E4 | CE2 | E5 | E6 | E7 | E8 |
拉伸强度(MPa) | 57.0 | 54.7 | 56.3 | 57.4 | 52.5 | 61.0 | 56.5 | 58.0 | 56.0 | 56.8 |
拉伸模量(GPa) | 1.78 | 1.72 | 1.79 | 1.78 | 1.64 | 1.93 | 1.75 | 1.79 | 1.80 | 1.77 |
断裂拉伸伸长率(%) | 29 | 29 | 32 | 22 | 22 | 27 | 25 | 24 | 44 | 18 |
缺口艾佐德冲击(J/m) | 561 | 503 | 258 | 440 | 487 | 196 | 447 | 400 | 517 | 450 |
断裂类型 | D | D | M | D | D | B | D | D | D | D |
在表2中,“D”表示延性断裂类型,“M”表示混合断裂类型,并且“B”表示脆性断裂类型。
表2表明了由具有小于约20g/10min.的熔体流动粘度的PPSU聚合物制备的测试样品具有改善的冲击性能。表1和表2中的E2和CE1中的测试样品的比较表明,测试样品E2(PPSU 1;MFV:26g/10min.-36g/10min.)具有约503J/m的缺口艾佐德冲击,而测试样品CE1(PPSU 2;MFV:26g/10min.-36g/10min.)的相应的值仅为约258J/m。此外,断裂失效在性质上是不同的,如通过观察到测试样品E2具有延性断裂失效而测试样品CE1具有混合断裂失效所证实的。另外,表2表明了具有超过约8wt.%抗冲击改性剂的测试样品也具有改善的冲击性能。表1和表2中的测试样品E2和E4与CE2的比较表明,测试样品E2(10wt.%IM1)和E4(13wt.%IM1)分别具有503J/m和487J/m的缺口艾佐德冲击值,而测试样品CE2(7wt.%IM2)具有约196J/m的缺口艾佐德冲击。此外,相对于测试样品CE2(脆性),测试样品E2和E4(都是延性)的断裂失效在性质上是不同的。在所有情况下,测试样品E1-E6都示出优异的冲击性能,具有约400J/m的最低值。
表2还表明,PC聚合物对所测试的聚合物共混物具有协同改善作用。表1和表2中E1与E6的比较表明,测试样品E1(PPSU/PEN/PC共混物)的缺口艾佐德冲击是约561J/m,而E6(PPSU/PEN共混物)的缺口艾佐德冲击是约400J/m。
实例2-化学性能
该实例2展示了PPSU/PEN共混物的化学性能。特别地,该实例2展示了PPSU/PES共混物的白度、颜色稳定性、耐化学性、和耐阳极氧化性。
根据其中L*坐标代表明度(黑到白)刻度、a*坐标代表绿色-红色色度并且b*刻度代表蓝色-黄色色度的CIE L-a-b坐标标准表明测试样品的白度。如果L*值是大于90.0并且色度坐标a*和b*的组合的绝对值(|a*|+|b*|)是小于4.0单位,则测试样品的白度被认为是可接受的。证明了相对于防晒剂的耐化学性。通过将BananaSPF30广谱防晒霜施用到(B)型测试样品上来测试对防晒霜的耐化学性,这些测试样品被安装到Bergen抛物线型可变应变弯曲夹具上,该夹具使塑性材料上施加的应变从约零变化至约2.0%,以形成受应力的组件。如在此所使用的,所施加的x%应变是将PPSU/PE共混物的模制样品拉长x%所需的应变。例如,如果模制样品的长度是1英寸,则所施加的2%应变是指在所施加的应变的方向上将模制样品拉长到1.02英寸所需的应变。将受应力组件在受控湿度的环境腔室中在约65℃的温度和约90%的相对湿度下老化约24小时。随后,将组件从该腔室中取出,并且检查安装在应变夹具上的(B)型测试样品的任何开裂或龟裂的迹象。将失效临界应变记录为在其上观察到开裂或龟裂的抛物线型固定装置上的最低应变水平。表3中展示了白度和颜色稳定性测试的结果。
表3
在表3中,>2.0%的开始失效的临界应变的值表明,直到2.0%的所施加的最大应变没有可观察到的效应。
表3表明,所测试的样品具有出色的耐化学性连同改善的冲击性能。参照表3,样品E1-E8中的每一个具有大于2.0%的失效临界应变。一般而言,具有超过1%的失效临界应变的组合物被认为具有良好的耐化学性能。相应地,表3表明具有改善的抗冲击性的样品也具有出色的耐化学性。
如以上所描述的,通过酸浴浸渍来证明耐阳极氧化性。具体地说,阳极氧化过程是通过在约23℃下将(A)型测试样品在约70%的硫酸中浸渍24小时来模拟的。酸浴浸渍后,移出测试样品,用水洗涤,并且随后根据ASTM-D368标准测试它们的拉伸特性(断裂拉伸强度、拉伸模量和断裂拉伸伸长率)。酸浴浸渍之前(表2)和之后(表3)的拉伸特性充当材料承受阳极氧化处理能力的指标。如从表2和表3中的拉伸特性数据明显的是,在暴露于如通过在这些实例中使用的70%硫酸溶液表示的苛刻的酸性条件之后,这些材料的机械性能几乎没有降低。
以上实施例旨在是说明性的而不是限制性的。此外,尽管已经参考具体实施例描述了本发明,但是本领域技术人员将认识到,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以在形式和细节上进行改变。任何通过援引方式对以上文件的并入是受限制的,使得没有并入与在此的明确披露内容相反的主题。
附加的发明构思
第一发明构思是针对一种聚合物共混物,该聚合物共混物包含芳香族聚酯聚合物;聚苯砜(“PPSU”)聚合物;以及包含弹性体的反应性抗冲击改性剂。第二发明构思是针对第一发明构思的聚合物共混物,其中该芳香族聚酯聚合物包含由下式(I)–(III)之一表示的重复单元(“Rpe”):
其中Ar是亚芳基,该亚芳基含有具有至少两个共用碳的稠合的至少2个苯环;其中在每种情况下,R1独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、烯基、芳基、芳基、醚、硫醚、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合;其中n是从1至20的整数;并且其中,在每种情况下,i是从0至2的整数。
第三发明构思是针对第一发明构思的聚合物共混物,其中该芳香族聚酯聚合物包含由下式(I)表示的重复单元(“Rpe”):
第四发明构思是针对第二或第三发明构思的聚合物共混物,其中-(CR1 i)n-由式-CnH2n表示。第五发明构思是针对第四发明构思的聚合物共混物,其中部分-CnH2n-选自下组,该组由以下各项组成:甲基;乙基;正丙基;异丙基;正丁基、异丁基或叔丁基。
第六发明构思是针对第二至第五发明构思中任一项的聚合物共混物,其中Ar包含由下式(IV)表示的萘二甲酸酯,
第七发明构思是针对第二至第五发明构思中任一项的聚合物共混物,其中Ar包含由下式(V)表示的萘二甲酸酯,
第八发明构思是针对第六或第七发明构思的聚合物共混物,其中每个i=0。
第九发明构思涉及第一至第七发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该半芳香族聚酯的浓度是相对于该聚合物共混物的总重量从约1wt.%至约80wt.%、从约2wt.%至约70wt.%、从约5wt.%至约40wt.%、从约7wt.%至约35wt%、从约10wt.%至约35wt.%、从约12wt.%至约35wt.%、从约13wt.%至约35wt.%、从约15wt.%至约35wt.%、从约15wt.%至约30wt.%、从约15wt.%至约27wt.%或从约15wt.%至约25wt.%。
第十发明构思是针对第一至第九发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该PPSU聚合物包含由下式(VI)表示的重复单元(Rppsu):
第十一发明构思是针对第一至第九发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该PPSU聚合物包含由下式(VII)表示的重复单元(Rppsu):
第十二发明构思涉及第一至第十一发明构思中任一项的聚合物共混物,其中PPSU聚合物的浓度是相对于该聚合物共混物的总重量的不超过约90wt.%、至少约20wt.%、从约20wt.%至约90wt.%、从约30wt.%至约85wt.%、从约40wt.%至约80wt.%、从约50wt.%至约70wt.%或从约55wt.%至约65wt.%。第十三发明构思涉及第一至第十一发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该PPSU聚合物进一步包含由式(VII.A)表示的重复单元(Rppsu*):
第十四发明构思涉及第一至第十三发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该PPSU聚合物包含不超过约25g/10min.、不超过约20g/10min.、不超过约18g/10min.、不超过约17g/10min.、不超过约16g/10min.、或不超过约15g/10min.的如根据ASTM D1238标准在365℃的温度和5kg的重量下测量的熔体流动速率。第十五发明构思涉及第一至第十四发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该PPSU聚合物包含至少约1g/10min.、至少约5g/10min.、至少约10g/10min.、或至少约15g/10min.、或至少约18g/10min.的如根据ASTMD1238标准在365℃的温度和5kg的重量下测量的熔体流动速率。
第十六发明构思涉及第一至第十五发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该抗冲击改性剂包含官能化聚烯烃,该官能化聚烯烃包含包括乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚合物。第十七发明构思涉及第十六发明构思的聚合物共混物,其中该抗冲击改性剂不含丙烯酸酯部分。第十八发明构思涉及第一至第十七发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该抗冲击改性剂浓度是相对于该聚合物共混物的总重量的至少约8wt%、至少约8.5wt.%、至少约9wt.%、至少约9.5wt.%或至少约10wt.%。第十九发明构思涉及第一至第十八发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该抗冲击改性剂浓度是相对于该聚合物共混物的总重量的不超过约20wt.%、不超过约17wt.%、不超过约16wt.%或不超过约15wt.%。
第二十发明构思涉及第一至第十九发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该聚合物共混物进一步包含聚碳酸酯聚合物,该聚碳酸酯聚合物包含由下式(VIII)和(IX)之一表示的重复单元(Rpc):
其中,在每种情况下,L是从0至4范围内的独立选择的整数,并且Ar’由下式(XII)表示
第二十一发明构思涉及第二十发明构思的聚合物共混物,其中该重复单元(Rpc)由式(IX)表示。第二十二发明构思涉及第一至第二十一发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该芳香族聚碳酸酯的浓度是相对于该聚合物共混物的总重量的从0wt.%至约50wt.%、至约25wt.%、至约20wt.%或至约15wt.%;从约0.5wt.%至约20wt.%,从约1wt.%至约20wt.%,从约2wt.%至约20wt.%或从约5wt.%至约15wt.%。第二十三发明构思涉及第一至第二十二发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该聚合物共混物进一步包含不同于该PPSU聚合物的PAES聚合物。
第二十四发明构思涉及第一至第二十三发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该聚合物共混物包含颜料,该颜料具有相对于该聚合物共混物的总重量不超过约20wt.%、不超过约15wt.%、不超过约10wt.%、不超过约5wt.%、不超过约3wt.%、或从约1wt.%至约10wt.%的浓度。
第二十五发明构思涉及第一至第二十四发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该聚合物共混物具有至少300焦耳/米(“J/m”)、至少约350J/m、或至少约400J/m的缺口艾佐德抗冲击性。第二十六发明构思涉及第一至第二十五发明构思中任一项的聚合物共混物,其中该聚合物共混物具有不超过约1000J/m、不超过约800J/m、不超过约700J/m、或不超过约650J/m的抗冲击性。
第二十七发明构思涉及一种包含第一至第二十六发明构思中任一项的聚合物共混物的移动电子装置部件。第二十八发明构思涉及一种包含第二十七发明构思的移动电子装置部件的移动电子装置。第二十九发明构思涉及第二十八发明构思的移动电子装置,其中该移动电子装置选自下组,该组由以下各项组成:移动电话、个人数字助理、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴计算装置(包括但不限于智能手表和智能眼镜)、相机、便携式音频播放器、便携式收音机、全球定位系统接收器和便携式游戏机。第三十发明构思针对第二十九或第三十发明构思中任一项的移动电子装置部件,其中将该聚合物共混物的至少一部分暴露于该移动电子装置外部的环境。
第三十一发明构思涉及第一至第三十发明构思中任一项的聚合物共混物,其中由该聚合物共混物模制的5英寸X 0.5英寸X 0.125英寸的弯曲试条的失效临界应变具有大于约2%的失效临界应变,其中该失效临界应变是在老化后测量的;并且其中该老化包括:用防晒露涂覆该弯曲试条;在65℃和约90%的相对湿度下持续约24小时并且在2.0%的施加的应变下静置该涂覆的弯曲试条。第三十二发明构思涉及第三十一发明构思的聚合物共混物,其中该防晒剂包括至少一种代表性防晒剂,该代表性防晒剂可以包括至少约1.8wt.%的阿伏苯宗、至少约7wt.%的胡莫柳酯、和至少约5wt.%的奥克立林。
Claims (15)
1.一种聚合物共混物,包含:
芳香族聚酯聚合物;
聚苯砜(PPSU)聚合物;以及
包含弹性体的反应性抗冲击改性剂。
2.如权利要求1所述的聚合物共混物,其中该芳香族聚酯聚合物包含由下式(I)表示的重复单元(“Rpe”):
其中
-Ar包含亚芳基,该亚芳基包含包括至少两个共用碳的稠合的至少2个苯环;
-在每种情况下,R1独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、烯基、芳基、芳基、醚、硫醚、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合;
-n是从1至20范围内的整数,并且
-在每种情况下,i是从0至2范围内的独立选择的整数。
3.如权利要求1或2所述的聚合物共混物,其中Ar包含由下式(V)表示的萘二甲酸酯,
其中
-在每种情况下,R2独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、全卤化的烷基、烯基、全卤化的炔基、芳基、全卤化的芳基、醚、硫醚、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合,并且
-在每种情况下,j是从0至3的独立选择的整数。
4.如权利要求1至3中任一项所述的聚合物共混物,其中该芳香族聚酯聚合物的浓度相对于该聚合物共混物的总重量是从约1wt.%至约80wt.%。
5.如权利要求1至4中任一项所述的聚合物共混物,其中该PPSU聚合物包含由下式(VI)表示的重复单元(Rppsu):
其中
-在每种情况下,R3独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合,并且
-其中k在每种情况下是从0至4的独立选择的整数。
6.如权利要求1至5中任一项所述的聚合物共混物,其中该PPSU聚合物包含由下式(VII)表示的重复单元(R’ppsu):
7.如权利要求1至6中任一项所述的聚合物共混物,其中该PPSU聚合物的浓度相对于该聚合物共混物的总重量是从约35wt.%至约95wt.%。
8.如权利要求1至7中任一项所述的聚合物共混物,其中该PPSU聚合物包含不超过约25g/10min.的如根据ASTM D1238标准在365℃的温度和5kg的重量下测量的熔体流动速率。
9.如权利要求1至8中任一项所述的聚合物共混物,其中该抗冲击改性剂包含官能化聚烯烃,该官能化聚烯烃包含包括乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚合物。
10.如权利要求1至9中任一项所述的聚合物共混物,其中该抗冲击改性剂不含丙烯酸酯部分。
11.如权利要求1至10中任一项所述的聚合物共混物,其中该抗冲击改性剂浓度相对于该聚合物共混物的总重量是至少约8wt%。
12.如权利要求1至11中任一项所述的聚合物共混物,进一步包含聚碳酸酯聚合物,该聚碳酸酯聚合物包含由下式(IX)表示的重复单元(Rpc):
其中Ar’由下式(XII)表示
其中
-在每种情况下,R6独立地选自下组,该组由以下各项组成:卤素、烷基、全卤化的烷基、烯基、全卤化的炔基、芳基、全卤化的芳基、醚、硫醚、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属磺酸盐或碱土金属磺酸盐、磺酸烷基酯、碱金属膦酸盐或碱土金属膦酸盐、膦酸烷基酯、胺、季铵、及其任何组合;
-在每种情况下,m是从0至4范围内的独立选择的整数;
-n’是从1至20范围内的整数;并且
-在每种情况下,p是从0至2范围内的独立选择的整数。
13.如权利要求1至12中任一项所述的聚合物共混物,其中该共混物包含至少约300J/m的如根据ASTM D256标准测量的缺口艾佐德抗冲击性。
14.一种移动电子装置部件,包含如权利要求1至13中任一项所述的聚合物共混物。
15.如权利要求14所述的移动电子装置,其中该移动电子装置选自下组,该组由以下各项组成:移动电话、个人数字助理、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴计算装置、相机、便携式音频播放器、便携式收音机、全球定位系统接收器和便携式游戏机。
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