CN110062792B - 耐热性和流动性优异的聚碳酸酯树脂组合物及包含其的成型品 - Google Patents

耐热性和流动性优异的聚碳酸酯树脂组合物及包含其的成型品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐热性和流动性优异的聚碳酸酯树脂组合物及包含其的成型品,更详细地,涉及一种聚碳酸酯树脂组合物及包含其的成型品,所述聚碳酸酯树脂组合物包含聚碳酸酯共聚物以及特定结构的化合物和特定树脂,因此与现有的高耐热性聚碳酸酯树脂相比,显示出显著优异的耐热性,并且其流动性等物理性能的平衡也优异。

Description

耐热性和流动性优异的聚碳酸酯树脂组合物及包含其的成 型品
技术领域
本发明涉及一种耐热性和流动性优异的聚碳酸酯树脂组合物及包含其的成型品,更详细地,涉及一种聚碳酸酯树脂组合物及包含其的成型品,所述聚碳酸酯树脂组合物包含聚碳酸酯共聚物以及特定结构的化合物及特定树脂,因此与现有的高耐热性聚碳酸酯树脂相比,显示出显著优异的耐热性,并且流动性等物理性能的平衡也优异。
背景技术
聚碳酸酯树脂具有优异的耐热性、机械物理性能(尤其,冲击强度)及透明性,因此广泛用作电气部件、机械部件和工业用树脂。尤其,在电气电子领域中,将聚碳酸酯树脂用作发热量大的电视(TV)壳体、计算机显示器壳体、复印机、打印机、笔记本电池和锂电池的壳体材料等时,不仅需要机械物理性能,还需要优异的耐热性。
但是,常规的聚碳酸酯树脂选择性地被特定溶剂侵蚀且无抗性,虽然对静载荷的抗蠕变性优异,但是温度及各种环境条件相结合时,相对容易地被破坏,并且存在对动载荷的抗性复杂的问题。
由此,正在持续进行用于提高聚碳酸酯树脂的耐热性的研究,其结果开发了高耐热性聚碳酸酯树脂(例:美国专利5,070,177号,美国专利4,918,149号等)。通常,对于如上所述的高耐热性聚碳酸酯,使双酚A改性以在邻位(ortho)导入具有立体性的取代基,从而增加水解性,并提高热变形温度。但是,相比常规的聚碳酸酯树脂,如上所述的现有的高耐热性聚碳酸酯树脂具有耐冲击性及流动性降低的问题。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的在于解决如上所述的现有技术的问题,本发明要解决的技术问题是提供一种聚碳酸酯树脂组合物及包含其的成型品,相比现有的高耐热性聚碳酸酯树脂,所述聚碳酸酯树脂组合物显示出显著提高的耐热性,并且流动性等物理性能的平衡也优异。
技术方案
为了解决上述的技术问题,本发明提供一种聚碳酸酯树脂组合物,其包含:(1)具有以下化学式1的结构的聚酯化合物或者具有以下化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物;(2)聚碳酸酯嵌段共聚物;以及(3)热塑性芳香族聚碳酸酯树脂或者聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂。
[化学式1]
Figure GDA0002088742470000021
所述化学式1中,R1独立地表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为3~6的环烷基、碳原子数为4~10的环烷基烷基或碳原子数为6~10的芳基;X表示氧原子或NR2,其中R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为3~10的环烷基、或者被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为6~10的芳基;y为2~50的整数。
[化学式2]
Figure GDA0002088742470000022
所述化学式2中,R4及R5各自独立地为碳原子数为1~10的烃基;m及n各自独立地为0~4的整数;y为2~150的整数;X表示氧原子或NR2,其中R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为3~10的环烷基、或者被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为6~10的芳基。
根据本发明的另一个方面,提供一种包含本发明的所述聚碳酸酯树脂组合物的成型品。
有益效果
本发明的聚碳酸酯树脂组合物的耐热性显著优异,同时耐冲击性、透明性及流动性等物理性能的平衡也优异,因此能够有用地用于办公设备及电气电子产品的壳体、汽车内部和外部部件等需要耐热性的产品,尤其由于高流动性而能够制备成型性优异的成型品。
具体实施方式
以下,对本发明进行更详细的说明。
本发明的聚碳酸酯树脂组合物包含:(1)具有以下化学式1的结构的聚酯化合物或者具有以下化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物;(2)聚碳酸酯嵌段共聚物;以及(3)热塑性芳香族聚碳酸酯树脂或者聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂。
本发明的聚碳酸酯树脂组合物100重量份中包含的(1)具有化学式1的结构的聚酯化合物或者具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物的含量可以为10~80重量份,优选可以为20~70重量份,更优选可以为30~60重量份。所述聚酯化合物或者所述苯基亚芳基醚砜化合物的含量小于10重量份时,耐热性降低,超过80重量份时,冲击强度降低。
本发明的聚碳酸酯树脂组合物100重量份中包含的(2)聚碳酸酯嵌段共聚物的含量可以为5~60重量份,优选可以为10~50重量份,更优选可以为10~40重量份。所述聚碳酸酯嵌段共聚物的含量小于5重量份时,耐热性降低,超过60重量份时,冲击强度降低。
本发明的聚碳酸酯树脂组合物100重量份中包含的(3)热塑性芳香族聚碳酸酯树脂或者聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂的含量可以为10~60重量份,优选可以为15~50重量份,更优选可以为20~40重量份。所述热塑性芳香族聚碳酸酯树脂或者聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂的含量小于10重量份时,冲击强度降低,超过60重量份时,耐热性降低。
(A)具有化学式1的结构的聚酯化合物
本发明的聚碳酸酯树脂组合物可以包含具有以下化学式1的结构的聚酯化合物。
[化学式1]
Figure GDA0002088742470000041
所述化学式1中,R1独立地表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为3~6的环烷基、碳原子数为4~10的环烷基烷基或碳原子数为6~10的芳基;X表示氧原子或NR2,其中R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基(例如,可以为甲基、乙基、丙基或丁基)、被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为3~10的环烷基(例如,可以为环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、氯代环己基、甲基环戊基、1-溴-2-甲基-环戊基或1-氯-1-乙基-环己基)、或者被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为6~10的芳基(例如,可以为苯基、苄基、甲苯基或氯苯基);y为2~50的整数。
根据本发明的一个具体例,具有化学式1的结构的聚酯化合物可以通过以下化学式1-1表示的化合物与以下化学式1-2表示的化合物的缩合反应制备。
[化学式1-1]
Figure GDA0002088742470000042
[化学式1-2]
Figure GDA0002088742470000051
所述化学式1-1及化学式1-2中,R1独立地表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为3~6的环烷基、碳原子数为4~10的环烷基烷基或碳原子数为6~10的芳基;X表示氧原子或NR2,其中R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基(例如,可以为甲基、乙基、丙基或丁基)、被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为3~10的环烷基(例如,可以为环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、氯代环己基、甲基环戊基、1-溴-2-甲基-环戊基或1-氯-1-乙基-环己基)、或者被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为6~10的芳基(例如,可以为苯基、苄基、甲苯基或氯苯基);Y各自独立地表示羟基或卤素原子(例如,Cl、F或Br);R3表示苯环。
对于所述具有化学式1的结构的聚酯化合物,采用凝胶渗透色谱(gel permeationchromatography,GPC)测量的数均分子量(Mn)可以为500~30,000g/mol,但并不限定于此。
(B)具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物
本发明的聚碳酸酯树脂组合物可以包含具有以下化学式2表示的结构的苯基亚芳基醚砜化合物。
[化学式2]
Figure GDA0002088742470000052
所述化学式2中,R4及R5各自独立地为碳原子数为1~10的烃基,优选选自碳原子数为1~10的烷基(例如,可以为甲基、乙基,丙基或丁基)、碳原子数为1~10的烷氧基(例如,可以为甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基)及碳原子数为6~10的芳基(例如,可以为苯基、苄基、甲苯基或氯苯基);m及n各自独立地为0~4的整数,优选为0或1;y为2~150的整数,优选为10~100的整数,更优选为15~100的整数。
另外,所述化学式2中,X表示氧原子或NR2,其中R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基(例如,可以为甲基、乙基、丙基或丁基)、被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为3~10的环烷基(例如,可以为环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、氯代环己基、甲基环戊基、1-溴-2-甲基-环戊基或1-氯-1-乙基-环己基)、或者被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为6~10的芳基(例如,可以为苯基、苄基、甲苯基或氯苯基)。
所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物可以为在碱金属或碱金属盐的存在下使以下化学式2-1表示的化合物与化学式2-2表示的化合物进行缩聚反应而制备的聚合物。所述缩聚反应可以在常用的溶剂中进行,例如可以在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行。
[化学式2-1]
Figure GDA0002088742470000061
所述化学式2-1中,X表示氧原子或NR2,其中R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基(例如,可以为甲基、乙基、丙基或丁基)、被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为3~10的环烷基(例如,可以为环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、氯代环己基、甲基环戊基、1-溴-2-甲基-环戊基或1-氯-1-乙基-环己基)、或者被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为6~10的芳基(例如,可以为苯基、苄基、甲苯基或氯苯基)。
[化学式2-2]
Figure GDA0002088742470000062
所述化学式2-2中,R4及R5各自独立地为碳原子数为1~10的烃基,优选选自碳原子数为1~10的烷基(例如,可以为甲基、乙基、丙基或丁基)、碳原子数为1~10的烷氧基(例如,可以为甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基)及碳原子数为6~10的芳基(例如,可以为苯基、苄基、甲苯基或氯苯基);Z为卤素原子或羟基,其中卤素原子优选可以为Cl、F或Br;m及n各自独立地为0~4的整数,优选为0或1。
用于制备所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物的缩聚反应可以通过常规的缩聚反应进行,并没有特别限制。例如,可以在160~200℃的温度条件及常压的压力条件下,在碱金属或碱金属盐(例如,碳酸钾)催化剂的存在下,在反应溶剂、助溶剂或者所述反应溶剂及助溶剂的混合溶剂中进行缩聚反应5~10小时,其中所述反应溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、环丁砜(Sulfolane)、二苯砜(DPS)及二甲基砜(DMS),所述助溶剂选自氯苯及四氢呋喃(THF)。
在缩聚反应完成后,用稀释溶剂稀释缩聚反应产物(此时,稀释溶剂可以使用与所述反应溶剂相同的溶剂),从稀释的反应产物中去除反应期间生成的碱金属卤化物(由源自碱金属盐催化剂的碱金属和源自二卤代二芳基砜化合物的卤素生成的盐,例如KCl)。此时,所述碱金属卤化物的去除可以如下进行:可以使稀释的反应混合物通过赛力特硅藻土(celite)过滤器,或者可以使用利用比重差的倾析式离心机(decanter centrifuge)进行。然后,使稀释及过滤的反应产物在溶剂(例如,如甲醇等的醇或水)中沉淀,用水(例如,蒸馏水)等洗涤沉淀的生成物,并将其干燥,从而制备所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物。
所述化学式2-1的化合物:所述化学式2-2的化合物的反应摩尔比可以为1:0.7~1:1,优选可以为1:0.8~1:0.9。将所述反应摩尔比调节为所述范围内,从而能够以高收率得到所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物。
对于所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物,采用凝胶渗透色谱(GPC)测量的数均分子量(Mn)可以为500~30,000g/mol,但并不限定于此。
(C)聚碳酸酯嵌段
在本发明中,作为重复单元包含在后述的聚碳酸酯嵌段共聚物中的聚碳酸酯嵌段是通过使所述具有化学式1表示的结构的聚酯化合物或者所述具有化学式2表示的结构的苯基亚芳基醚砜化合物与聚碳酸酯低聚物反应而导入聚碳酸酯嵌段共聚物中。
对于制备所述聚碳酸酯低聚物的方法没有特别的限制。例如,可以通过将二元酚类化合物与光气一同混合的光气法进行制备,但并不限定于此。
用于制备聚碳酸酯低聚物的二元酚类化合物例如可以为以下化学式3表示的化合物。
[化学式3]
Figure GDA0002088742470000081
所述化学式3中,L可以为不具有官能团的直链状、支链状或环状亚烷基,或者包含选自硫醚、醚、亚砜、砜、酮、苯基、异丁基苯基及萘基中的官能团的直链状、支链状或环状亚烷基,优选地,L可以为碳原子数为1~10的直链状、支链状或环状亚烷基;R6和R7各自独立地为卤素原子,或者直链状、支链状或环状烷基;m及n各自独立地为0~4的整数,优选为0或1。
所述化学式3的化合物例如可以为双(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、双(4-羟基苯基)萘基甲烷、双(4-羟基苯基)-(4-异丁基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、1-乙基-1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、1-苯基-1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、1-萘基-1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、1,2-双(4-羟基苯基)乙烷、1,10-双(4-羟基苯基)癸烷、2-甲基-1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)戊烷、2,2-双(4-羟基苯基)己烷、2,2-双(4-羟基苯基)壬烷、2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-氟-4-羟基苯基)丙烷、4-甲基-2,2-双(4-羟基苯基)戊烷、4,4-双(4-羟基苯基)庚烷、二苯基-双(4-羟基苯基)甲烷、间苯二酚、对苯二酚、4,4'-二羟基苯基醚(双(4-羟基苯基)醚)、4,4'-二羟基-2,5-二羟基二苯醚、4,4'-二羟基-3,3'-二氯二苯醚、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)醚、双(3,5-二氯-4-羟基苯基)醚、1,4-二羟基-2,5-二氯苯、1,4-二羟基-3-甲基苯、4,4'-二羟基二苯酚(p,p'-二羟基苯基)、3,3'-二氯-4,4'-二羟基苯基、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(3,5-二氯-4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)环十二烷、1,1-双(4-羟基苯基)环十二烷、1,1-双(4-羟基苯基)丁烷、1,1-双(4-羟基苯基)癸烷、1,4-双(4-羟基苯基)丙烷、1,4-双(4-羟基苯基)丁烷、1,4-双(4-羟基苯基)异丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(3-氯-4-羟基苯基)丙烷、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)甲烷、双(3,5-二氯-4-羟基苯基)甲烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二氯-4-羟基苯基)丙烷、2,4-双(4-羟基苯基)-2-甲基-丁烷、4,4'-硫代联苯酚(双(4-羟基苯基)砜)、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)砜、双(3-氯-4-羟基苯基)砜、双(4-羟基苯基)硫醚、双(4-羟基苯基)亚砜、双(3-甲基-4-羟基苯基)硫醚、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)硫醚、双(3,5-二溴-4-羟基苯基)亚砜、4,4'-二羟基二苯甲酮、3,3',5,5'-四甲基-4,4'-二羟基二苯甲酮、4,4'-二羟基二苯基、甲基氢醌、1,5-二羟基萘及2,6-二羟基萘,但并不限定于此。其中代表性的为2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)。除此之外的功能性二元酚类(dihydric phenol)可以参照美国专利US2,999,835号、US3,028,365号、US3,153,008号、US3,334,154号及US4,131,575号等,所述二元酚类可以单独使用或者相互组合使用。
根据本发明的一个具体例,可以如下制备聚碳酸酯低聚物:将所述二元酚类化合物(例如,双酚A)添加到碱性水溶液中,然后将其混合物和注入光气的有机溶剂(例如,二氯甲烷)进行混合并使其反应,此时,光气:二元酚类化合物的摩尔比可以保持在约1:1~1.5:1,优选为约1:1~1.2:1的范围,所制备的聚碳酸酯低聚物的分子量可以为1,000~2,000。
根据本发明的另一个具体例,可以如下形成聚碳酸酯低聚物:将所述二元酚类化合物(例如,双酚A)添加到碱性水溶液中,然后将其混合物和注入光气的有机溶剂(例如,二氯甲烷)进行混合并使其反应(此时,光气:二元酚类化合物的摩尔比可以保持在约1:1~1.5:1,优选为约1:1~1.2:1的范围),并在其中分多个阶段投入分子量调节剂及催化剂。
形成聚碳酸酯低聚物的反应通常可以在约15~60℃范围的温度下进行。可以将碱金属氢氧化物加入到反应混合物中,以调节反应混合物的pH。所述碱金属氢氧化物例如可以为氢氧化钠。
所述分子量调节剂可以使用与用于制备聚碳酸酯的单体相似的单官能化合物。所述单官能化合物例如可以为如对异丙基苯酚、对叔丁基苯酚(p-tert-butylphenol,PTBP)、对枯基(cumyl)苯酚、对异辛基苯酚及对异壬基苯酚的基于苯酚的衍生物或者脂肪族醇类。优选地,可以使用对叔丁基苯酚(PTBP)。
所述催化剂可以使用聚合催化剂及/或相转移催化剂。所述聚合催化剂例如可以为三乙胺(triethylamine,TEA),所述相转移催化剂可以为以下化学式4的化合物。
[化学式4]
(R8)4Q+Z-
所述化学式4中,R8独立地表示碳原子数为1~10的烷基;Q表示氮或磷;Z表示卤素原子或-OR9。其中,R9可以表示氢原子、碳原子数为1~18的烷基或碳原子数为6~18的芳基。
所述相转移催化剂例如可以为[CH3(CH2)3]4NZ、[CH3(CH2)3]4PZ、[CH3(CH2)5]4NZ、[CH3(CH2)6]4NZ、[CH3(CH2)4]4NZ、CH3[CH3(CH2)3]3NZ、CH3[CH3(CH2)2]3NZ。其中,Z可以为Cl、Br或-OR9。其中,R9可以为氢原子、碳原子数为1~18的烷基或碳原子数为6~18的芳基。
所述相转移催化剂的含量优选为反应混合物的约0.1~10重量%。相转移催化剂的含量小于0.1重量%时,反应性降低,超过10重量%时,相转移催化剂以沉淀物析出,因此共聚物的透明性降低。
如上所述形成聚碳酸酯低聚物后,对分散在二氯甲烷中的有机相用碱进行洗涤后分离。接着,使用0.1N盐酸溶液对所述有机相进行洗涤,然后用蒸馏水反复洗涤2~3次。
在完成洗涤后,将分散在二氯甲烷中的所述有机相的浓度调节为一定浓度,在40~80℃范围利用一定量的双蒸水进行造粒(Granulation)。双蒸水的温度小于40℃时,由于造粒速度慢,需要过多的造粒时间,双蒸水的温度超过80℃时,难以得到具有均匀的粒子尺寸的聚碳酸酯。造粒完成后,优选地,第一次在100~110℃下干燥5~10小时,第二次在110~120℃下干燥5~10小时。
所制备的聚碳酸酯低聚物的粘均分子量(Mv)优选可以为1,000~30,000,更优选可以为1,000~15,000。所述聚碳酸酯低聚物的粘均分子量小于1,000时,机械物理性能显著降低,其粘均分子量超过30,000时,具有共聚反应性降低的问题。
(D)聚碳酸酯嵌段共聚物
本发明的聚碳酸酯树脂组合物中包含的聚碳酸酯嵌段共聚物中作为重复单元可以包含:选自所述具有化学式1的结构的聚酯化合物及所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物中的化合物;以及上述的聚碳酸酯嵌段。所述聚碳酸酯嵌段共聚物可以通过使选自所述具有化学式1的结构的聚酯化合物及所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物中的化合物与上述的聚碳酸酯低聚物进行共聚反应而得到。
所述聚碳酸酯嵌段包括直链状聚碳酸酯嵌段、支链状聚碳酸酯嵌段及它们的组合。根据本发明的一个具体例,主要使用直链状聚碳酸酯嵌段,但是也可以使用支链状聚碳酸酯嵌段,也可以两者组合使用。
以组成所述聚碳酸酯嵌段共聚物的单体化合物的总重量100重量%为基准时,本发明的聚碳酸酯嵌段共聚物中包含的选自所述具有化学式1的结构的聚酯化合物及所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物中的化合物的量优选为0.5~50重量%,更优选为5~50重量%,最优选为10~50重量%。所述聚碳酸酯嵌段共聚物中的选自所述具有化学式1的结构的聚酯化合物及所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物中的化合物的相对含量小于上述范围时,耐热性降低,另一方面,所述相对含量大于上述范围时,透明性、流动性、冲击强度等物理性能降低,并且制备成本增加。
对于本发明中使用的聚碳酸酯嵌段共聚物,在二氯甲烷溶液中测量时,粘均分子量(Mv)优选为10,000~200,000,更优选为10,000~150,000,进一步优选为15,000~70,000。所述聚碳酸酯嵌段共聚物的粘均分子量小于10,000时,机械物理性能显著降低,其粘均分子量超过200,000时,由于熔融粘度的上升,树脂的加工方面存在问题。
本发明中使用的聚碳酸酯嵌段共聚物可以如下制备:如上所述制备聚碳酸酯低聚物,然后将制备的聚碳酸酯低聚物与选自所述具有化学式1的结构的聚酯化合物及所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物中的化合物进行共聚而制备。
优选地,当本发明的聚碳酸酯树脂组合物包含具有化学式1的结构的聚酯化合物作为所述成分(1)时,聚碳酸酯嵌段共聚物可以通过将聚碳酸酯低聚物与所述具有化学式1的结构的聚酯化合物进行共聚而制备,当本发明的聚碳酸酯树脂组合物包含所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物作为所述成分(1)时,聚碳酸酯嵌段共聚物可以通过将聚碳酸酯低聚物与所述具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物进行共聚而制备。
因此,根据本发明的另一个方面,提供一种聚碳酸酯嵌段共聚物的制备方法,其包括以下步骤:(1)将所述化学式1-1表示的化合物与所述化学式1-2表示的化合物进行缩聚反应,得到所述具有化学式1的结构的化合物;以及(2)在聚合催化剂的存在下,将所述步骤(1)中得到的化合物与聚碳酸酯低聚物进行共聚。
另外,根据本发明的另一个方面,提供一种聚碳酸酯嵌段共聚物的制备方法,其包括以下步骤:(1)将所述化学式2-1表示的化合物与所述化学式2-2表示的化合物进行缩聚反应,得到所述具有化学式2的结构的化合物;以及(2)在聚合催化剂存在下,将所述步骤(1)中得到的化合物与聚碳酸酯低聚物进行共聚。
所述聚合催化剂例如可以使用如碱金属氢氧化物、烷基铵盐、烷基胺等的碱性催化剂。
根据本发明的一个具体例,本发明的聚碳酸酯嵌段共聚物可以如下制备:在含有如上所述制备的聚碳酸酯低聚物的有机相-水相混合物中添加选自所述具有化学式1表示的结构的聚酯化合物及所述具有化学式2表示的结构的苯基亚芳基醚砜化合物中的化合物,并分多个阶段投入分子量调节剂及聚合催化剂。所述分子量调节剂及聚合催化剂如上所述。
另外,根据一个具体例,将如上所述制备的聚碳酸酯嵌段共聚物分散在二氯甲烷中的有机相用碱进行洗涤后分离,接着,使用0.1N盐酸溶液对所述有机相进行洗涤,然后用蒸馏水反复洗涤2~3次,在完成洗涤后,将分散在二氯甲烷中的所述有机相的浓度调节为一定浓度,在40~80℃范围利用一定量的纯水进行造粒。纯水的温度小于40℃时,由于造粒速度慢,造粒时间变得非常长,纯水的温度超过80℃时,难以得到具有均匀尺寸的聚碳酸酯嵌段共聚物。造粒完成后,优选地,第一次在100~110℃下干燥5~10小时,第二次在110~120℃下干燥5~10小时。
(E)热塑性芳香族聚碳酸酯树脂
本发明的聚碳酸酯树脂组合物中可以包含的热塑性芳香族聚碳酸酯树脂可以通过二元酚、碳酸酯前体及分子量调节剂制备。
所述二元酚类为热塑性芳香族聚碳酸酯树脂的单体,例如可以为具有以下化学式5的结构的化合物。
[化学式5]
Figure GDA0002088742470000131
所述化学式5中,A表示不具有官能团的直链状、支链状或环状亚烷基,或者包含选自硫醚、醚、亚砜、砜、酮、萘基及异丁基苯基中的官能团的直链状、支链状或环状亚烷基,优选地,A可以为碳原子数为1~10的直链状或支链状亚烷基,或者碳原子数为3~6的环状亚烷基;R10及R11各自独立地表示氢原子、卤素原子或烷基(例如,碳原子数为1~20的直链状或支链状烷基,或者碳原子数为3~20的环状烷基,优选地,碳原子数为3~6的环状烷基);n及m各自独立地为0~4的整数,优选为0或1。
所述二元酚类的非限制性例示包括双(4-羟基苯基)甲烷,双(4-羟基苯基)苯基甲烷,双(4-羟基苯基)萘基甲烷,双(4-羟基苯基)-(4-异丁基苯基)甲烷,1,1-双(4-羟基苯基)乙烷,1-乙基-1,1-双(4-羟基苯基)丙烷,1-苯基-1,1-双(4-羟基苯基)乙烷,1-萘基-1,1-双(4-羟基苯基)乙烷,1,2-双(4-羟基苯基)乙烷,1,10-双(4-羟基苯基)癸烷,2-甲基-1,1-双(4-羟基苯基)丙烷,2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)等,其中代表性的为双酚A。
所述碳酸酯前体为热塑性芳香族聚碳酸酯树脂的共聚单体,优选使用光气(碳酰氯)。碳酸酯前体的非限制性例示包括碳酰溴、双卤代甲酸酯、碳酸二苯酯或碳酸二甲酯等。
所述分子量调节剂可以使用公知的物质,即,可以使用与用于制备热塑性芳香族聚碳酸酯树脂的单体相似的单官能化合物。作为非限制性的例示,可以使用基于苯酚的衍生物(例如,对异丙基苯酚、对叔丁基苯酚、对枯基苯酚、对异辛基苯酚、对异壬基苯酚等),除此之外可以使用脂肪族醇类等多个种类的物质,其中,最优选使用对叔丁基苯酚(PTBP)。
通过如上所述的二元酚、碳酸酯前体及分子量调节剂制备的所述热塑性芳香族聚碳酸酯树脂例如可以为线性聚碳酸酯树脂、支化聚碳酸酯树脂、共聚碳酸酯树脂及聚酯碳酸酯树脂等。
另外,在本发明的例示性的具体实施方式中,优选使用的热塑性芳香族聚碳酸酯树脂在25℃的二氯甲烷溶液中测量的粘均分子量(Mv)为10,000~50,000,优选为10,000~30,000。所述粘均分子量小于10,000时,冲击强度和拉伸强度等机械物理性能大幅降低,所述粘均分子量超过50,000时,由于熔融粘度的上升,树脂的加工方面存在问题。尤其,在优异的冲击强度及拉伸强度等机械物理性能方面,粘均分子量更优选为20,000以上,在加工性方面,粘均分子量更优选为30,000以下。
(F)聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂(Si-PC树脂)
对于本发明的聚碳酸酯树脂组合物中可以包含的聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂没有特别限制,只要包含硅氧烷及聚碳酸酯嵌段作为重复单元即可,但是优选可以包含以下化学式6的羟基封端的硅氧烷及以下化学式7的聚碳酸酯嵌段作为重复单元。
[化学式6]
Figure GDA0002088742470000151
所述化学式6中,R12各自独立地表示氢原子、卤素原子、羟基、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的烷氧基或碳原子数为6~20的芳基,R13各自独立地表示碳原子数为1~13的烃基或羟基,R14各自独立地表示碳原子数为2~8的亚烷基,m各自独立地表示0~4的整数,n独立地表示2~1,000的整数。
更加优选地,所述化学式6中,R12各自独立地表示氢原子、卤素原子(例如,可以为Cl或Br)、羟基、碳原子数为1~13的烷基(例如,可以为甲基、乙基或丙基)、碳原子数为1~13的烷氧基(例如,可以为甲氧基、乙氧基或丙氧基)或碳原子数为6~10的芳基(例如,可以为苯基、氯苯基或甲苯基),R13各自独立地表示羟基、碳原子数为1~13的烷基、碳原子数为1~13的烷氧基、碳原子数为2~13的烯基、碳原子数为2~13的烯氧基、碳原子数为3~6的环烷基、碳原子数为3~6的环烷氧基、碳原子数为6~10的芳氧基、碳原子数为7~13的芳烷基、碳原子数为7~13的芳烷氧基、碳原子数为7~13的烷芳基或碳原子数为7~13的烷芳氧基,R14各自独立地表示碳原子数为2~8的亚烷基,m各自独立地表示0或1,n独立地表示2~500的整数,优选表示5~100的整数。
所述化学式6的羟基封端的硅氧烷例如可以如下制备:在铂催化剂的存在下,将具有羟基及碳双键的以下化学式6-1的化合物与以下化学式6-2的含有硅的化合物以2:1的摩尔比反应。
[化学式6-1]
Figure GDA0002088742470000161
所述化学式6-1中,R12及m与所述化学式6中的定义相同,k表示1~7的整数。
[化学式6-2]
Figure GDA0002088742470000162
所述化学式6-2中,R13及n与所述化学式6中的定义相同。
具体而言,所述化学式6的羟基封端的硅氧烷可以使用以下化学式6-3表示的道康宁公司的硅氧烷单体,但并不限定于此。
[化学式6-3]
Figure GDA0002088742470000163
所述化学式6-3中,n表示2~1,000的整数,优选表示2~500的整数,更优选表示5~100的整数。
另外,关于所述化学式6的羟基封端的硅氧烷的制备,可以参照美国专利US6,072,011号。
[化学式7]
Figure GDA0002088742470000164
所述化学式7中,R15表示被碳原子数为1~20的烷基、优选是碳原子数为1~13的烷基、碳原子数为3~6的环烷基、碳原子数为2~13的烯基、碳原子数为1~13的烷氧基、卤素原子或硝基取代的或未取代的碳原子数为6~30的芳香族烃基,其中所述芳香族烃基可以衍生自以下化学式8表示的化合物。
[化学式8]
Figure GDA0002088742470000171
所述化学式8中,B表示不具有官能团的直链状、支链状或环状亚烷基,或者包含选自硫醚、醚、亚砜、砜、酮、萘基及异丁基苯基中的官能团的直链状、支链状或环状亚烷基,优选地,B可以为碳原子数为1~10的直链状或支链状亚烷基,或者碳原子数为3~6的环状亚烷基;R16各自独立地表示氢原子、卤素原子或烷基(例如,碳原子数为1~20的直链状或支链状烷基,或者碳原子数为3~20的环状烷基,优选为碳原子数为3~6的环状烷基);n及m各自独立地为0~4的整数,优选为0或1。
所述化学式8的化合物例如可以为双(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、双(4-羟基苯基)萘基甲烷、双(4-羟基苯基)-(4-异丁基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、1-乙基-1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、1-苯基-1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、1-萘基-1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、1,2-双(4-羟基苯基)乙烷、1,10-双(4-羟基苯基)癸烷、2-甲基-1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)戊烷、2,2-双(4-羟基苯基)己烷、2,2-双(4-羟基苯基)壬烷、2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-氟-4-羟基苯基)丙烷、4-甲基-2,2-双(4-羟基苯基)戊烷、4,4-双(4-羟基苯基)庚烷、二苯基-双(4-羟基苯基)甲烷、间苯二酚、对苯二酚、4,4'-二羟基苯基醚(双(4-羟基苯基)醚)、4,4'-二羟基-2,5-二羟基二苯醚、4,4'-二羟基-3,3'-二氯二苯醚、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)醚、双(3,5-二氯-4-羟基苯基)醚、1,4-二羟基-2,5-二氯苯、1,4-二羟基-3-甲基苯、4,4'-二羟基二苯酚(p,p'-二羟基苯基)、3,3'-二氯-4,4'-二羟基苯基、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(3,5-二氯-4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)环十二烷、1,1-双(4-羟基苯基)环十二烷、1,1-双(4-羟基苯基)丁烷、1,1-双(4-羟基苯基)癸烷、1,4-双(4-羟基苯基)丙烷、1,4-双(4-羟基苯基)丁烷、1,4-双(4-羟基苯基)异丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(3-氯-4-羟基苯基)丙烷、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)甲烷、双(3,5-二氯-4-羟基苯基)甲烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二氯-4-羟基苯基)丙烷、2,4-双(4-羟基苯基)-2-甲基-丁烷、4,4'-硫代联苯酚(双(4-羟基苯基)砜)、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)砜、双(3-氯-4-羟基苯基)砜、双(4-羟基苯基)硫醚、双(4-羟基苯基)亚砜、双(3-甲基-4-羟基苯基)硫醚、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)硫醚、双(3,5-二溴-4-羟基苯基)亚砜、4,4'-二羟基二苯甲酮、3,3',5,5'-四甲基-4,4'-二羟基二苯甲酮、4,4'-二羟基二苯基、甲基氢醌、1,5-二羟基萘或2,6-二羟基萘,但并不限定于此。其中代表性的为2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)。除此之外的功能性二元酚类(dihydric phenol)可以参照美国专利US2,999,835号、US3,028,365号、US3,153,008号及US3,334,154号等,所述二元酚类可以单独使用或者两种以上组合使用。
所述聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂中,羟基封端的硅氧烷:聚碳酸酯嵌段的含量比优选是以重量比为50~99:50~1。所述聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂中羟基封端的硅氧烷部分的相对含量小于上述范围时,阻燃性及低温冲击强度降低,另一方面,所述相对含量大于上述范围时,所述聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂中聚碳酸酯部分的相对含量减少,因此透明性、流动性、耐热性、常温冲击强度等物理性能降低,并且制备成本增加。
对于所述聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂,在二氯甲烷溶液中测量时,粘均分子量(Mv)优选为15,000~200,000,更优选为15,000~70,000。所述聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂的粘均分子量小于15,000时,机械物理性能显著降低,其粘均分子量超过200,000时,由于熔融粘度的上升,在树脂的加工方面存在问题。
所述聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂可以利用均聚物(homopolymer)、共聚物(copolymer)或它们的混合物形式。另外,可以用芳香族聚酯-碳酸酯树脂或者与硅类树脂共聚的共聚碳酸酯代替部分或全部的所述聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂,其中所述芳香族聚酯-碳酸酯树脂是在酯前体,例如在双官能羧酸的存在下通过聚合反应得到。
以下,通过实施例及比较例更加详细地说明本发明。但是,本发明的范围并不限定于此。
[实施例]
制备例1:化学式9的苄甲内酰胺类聚酯低聚物化合物的制备
将以下化学式9-1的N-苯基3,3-双-(4-羟基苯基)苄甲内酰胺(N-phenyl 3,3-bis(4-hydroxyphenyl)phthalimidine,PBHPP)(0.6摩尔)溶解于1,657g的蒸馏水中,然后加入到20L的四口反应器,并将以下化学式9-2的对苯二甲酰氯(Terephthaloyl chloride)(0.5摩尔)溶解于6,000g的二氯甲烷(Methylene Chloride)中,然后加入到所述四口反应器。之后,将氢氧化钠(Sodium hydroxide)(1.23摩尔)溶解于蒸馏水中制成氢氧化钠水溶液(10%),并在240分钟期间将其滴加到所述四口反应器中。滴加后搅拌60分钟进行相分离,并分离出重的液层。在乙醇中使分离出的重的液层沉淀,然后用蒸馏水洗涤并在烘箱中干燥24小时,得到以下化学式9的苄甲内酰胺类聚酯低聚物(数均分子量=6,000)。此时,化学式9的n值为11。
[化学式9-1]
Figure GDA0002088742470000191
[化学式9-2]
Figure GDA0002088742470000192
[化学式9]
Figure GDA0002088742470000193
制备例2:化学式9的苄甲内酰胺类聚酯低聚物化合物的制备
除了将滴加时间从240分钟变更为150分钟之外,通过与所述制备例1相同的方法得到化学式9的苄甲内酰胺类聚酯低聚物(数均分子量=10,000)。此时,化学式9的n值为19。
制备例3:化学式9的苄甲内酰胺类聚酯低聚物化合物的制备
除了将滴加时间从240分钟变更为60分钟之外,通过与所述制备例1相同的方法得到化学式9的苄甲内酰胺类聚酯低聚物(数均分子量=20,000)。此时,化学式9的n值为38。
制备例4:化学式9的苄甲内酰胺类聚酯低聚物化合物的制备
除了将滴加时间从240分钟变更为30分钟之外,通过与所述制备例1相同的方法得到化学式9的苄甲内酰胺类聚酯低聚物(数均分子量=30,000)。此时,化学式9的n值为56。
制备例5:化学式10的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜嵌段低聚物化合物的制备
将冷凝器安装在20L的四口烧瓶,在氮气气氛下将以下化学式10-1的N-苯基3,3-双-(4-羟基苯基)苄甲内酰胺(PBHPP)(1.2摩尔)、以下化学式10-2的4,4'-二氯二苯砜(4,4'-dichlorodiphenyl sulfone,DCDPS)(1.0摩尔)、碳酸钾(1.1摩尔)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)(10.1摩尔)及氯苯(1.11摩尔)供应到所述四口烧瓶。将所述反应混合物的温度快速升温至反应温度170℃,可以确认随着反应时间的流逝,作为助溶剂加入的氯苯使反应副产物H2O共沸而流出。在192℃的温度下反应2小时后,最终反应混合物变为深褐色,可以用肉眼确认反应混合物的粘度。在常温下冷却所述最终反应混合物,然后添加盐酸以用羟基取代最终生成物的两个末端,并在预先准备的稀释溶剂NMP中稀释。用赛力特硅藻土过滤器对稀释的反应混合物进行过滤,然后使其在甲醇中沉淀。用蒸馏水对沉淀的生成物进行洗涤并过滤,然后将其干燥,得到以下化学式10的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜嵌段低聚物化合物(数均分子量=6,000)。此时,化学式10的n值为10。
[化学式10-1]
Figure GDA0002088742470000211
[化学式10-2]
Figure GDA0002088742470000212
[化学式10]
Figure GDA0002088742470000213
制备例6:化学式10的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜嵌段低聚物化合物的制备
除了将反应时间从2小时变更为3小时之外,通过与所述制备例5相同的方法得到化学式10的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜嵌段低聚物(数均分子量=10,000)。此时,化学式10的n值为16。
制备例7:化学式10的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜嵌段低聚物化合物的制备
除了将反应时间从2小时变更为4小时之外,通过与所述制备例5相同的方法得到化学式10的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜嵌段低聚物(数均分子量=20,000)。此时,化学式10的n值为33。
制备例8:化学式10的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜嵌段低聚物化合物的制备
除了将反应时间从2小时变更为5小时之外,通过与所述制备例5相同的方法得到化学式10的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜嵌段低聚物(数均分子量=30,000)。此时,化学式10的n值为49。
制备例9:聚碳酸酯低聚物的制备
在10L的四口烧瓶中,将600g(2.63摩尔)的双酚A溶解在3300ml(184.6g,4.62摩尔)的5.6重量%氢氧化钠水溶液中,然后将260g(2.63摩尔)的光气捕集在二氯甲烷中,通过特氟龙管(20mm)缓慢地投入的同时进行反应。外部温度保持在0℃。将通过管式反应器的反应物在氮气气氛下进行界面反应约10分钟,从而制备粘均分子量为约1,000的聚碳酸酯低聚物。从包含所述制备的聚碳酸酯低聚物的混合物中收集2150mL的有机相和3220mL的水相,与13.83g(92.1毫摩尔,相对于双酚A为3.5摩尔%)的对叔丁基苯酚(PTBP)、7.31g(26.3毫摩尔,相对于双酚A为1摩尔%)的四丁基氯化铵(tetrabutyl ammonium chloride,TBACl)、1mL的15重量%三乙胺(TEA)水溶液进行混合,然后反应30分钟,从而制备聚碳酸酯低聚物溶液。
制备例10:聚碳酸酯低聚物的制备
除了将对叔丁基苯酚(PTBP)的含量从13.83g(92.1毫摩尔,相对于双酚A为3.5摩尔%)变更为1.98g(13.2毫摩尔,相对于双酚A为0.5摩尔%)之外,通过与制备例9相同的方法制备聚碳酸酯低聚物溶液。
制备例11:聚碳酸酯嵌段共聚物的制备
向所述制备例9中制备的聚碳酸酯低聚物溶液中投入200g(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准的10重量%)的所述化学式9的化合物,在发生层分离后,仅收集有机相,并将与所述有机相相同量的二氯甲烷(2830g)、1100mL(相对于总混合物为20体积%)的1.1N氢氧化钠水溶液、150μL的15重量%三乙胺进行混合并反应1小时,然后进一步投入1670μL的15重量%三乙胺和1280g的二氯甲烷并再次反应1小时。在层分离后,在粘度上升的有机相中投入纯水,用碱进行洗涤后分离。接着,用0.1N盐酸溶液对所述有机相进行洗涤,然后用蒸馏水反复洗涤2~3次。在完成洗涤后,将所述有机相的浓度调节为一定浓度,然后在76℃下利用一定量的双蒸水进行造粒。造粒完成后,第一次在110℃下干燥8小时,第二次在120℃下干燥10小时,从而制备聚碳酸酯嵌段共聚物。
制备例12:聚碳酸酯嵌段共聚物的制备
除了将化学式9的化合物的量从200g(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准的10重量%)变更为600g(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准的30重量%)之外,通过与所述制备例11相同的方法制备聚碳酸酯嵌段共聚物。
制备例13:聚碳酸酯嵌段共聚物的制备
除了将化学式9的化合物的量从200g(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准的10重量%)变更为1,000g(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准的50重量%)之外,通过与所述制备例11相同的方法制备聚碳酸酯嵌段共聚物。
制备例14:聚碳酸酯嵌段共聚物的制备
除了使用600g(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准的30重量%)的化学式10的化合物来代替200g(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准的10重量%)的化学式9的化合物之外,通过与所述制备例11相同的方法制备聚碳酸酯嵌段共聚物。
制备例15:聚碳酸酯嵌段共聚物的制备
除了使用1,000g(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准的50重量%)的化学式10的化合物来代替200g(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准的10重量%)的化学式9的化合物之外,通过与所述制备例11相同的方法制备聚碳酸酯嵌段共聚物。
制备例16:热塑性芳香族聚碳酸酯(线性聚碳酸酯)树脂的制备
通过界面聚合法制备粘均分子量为20,000的线性聚碳酸酯。
制备例17:热塑性芳香族聚碳酸酯(线性聚碳酸酯)树脂的制备
通过界面聚合法制备粘均分子量为50,000的线性聚碳酸酯。
制备例18:热塑性芳香族聚碳酸酯(支化聚碳酸酯)树脂的制备
通过界面聚合法,使用0.009摩尔的1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷(THPE)制备粘均分子量为26,000的支化聚碳酸酯。
制备例19:聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂的制备
在二氯甲烷的存在下,将水溶液相的双酚A与光气进行界面反应,制备4L的粘均分子量为约1,000的聚碳酸酯低聚物混合物。与得到的所述聚碳酸酯低聚物混合物一起,将溶解在二氯甲烷中的以下化学式11的羟基封端的硅氧烷(道康宁公司,BY16-752A)4.5重量%、18mL的四丁基氯化铵(TBACl)、15g的对叔丁基苯酚(PTBP)及2.75mL的三乙胺(triethylamine,TEA,15wt%水溶液)进行混合,然后反应30分钟。将反应的所述聚碳酸酯低聚物混合物静置分离,发生层分离后,仅收集有机相,在其中混合1,700g的氢氧化钠水溶液、3,600g的二氯甲烷及3mL的三乙胺15重量%水溶液并反应2小时。在层分离后,用碱对粘度上升的有机相进行洗涤后分离。接着,用0.1N盐酸溶液对所述有机相进行洗涤,然后用蒸馏水反复洗涤2~3次。在完成洗涤后,将所述有机相的浓度调节为一定浓度,然后在76℃下利用一定量的纯水进行造粒。造粒完成后,第一次在110℃下干燥8小时,第二次在120℃下干燥10小时,从而制备聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂(粘均分子量=21,000)。
[化学式11]
Figure GDA0002088742470000241
[实施例1]
将1)利用制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=6,000)通过制备例12的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物、2)制备例3中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=20,000)以及3)制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)以下述表1中记载的含量进行混合,从而制备原料物质。然后在260~320℃的温度下使用双螺杆挤出机,将所述原料物质进行熔融及混炼。接着,将通过挤出模具排出的熔融物进行冷却,从而制备用于成型的颗粒。在90~100℃的温度下,将制备的颗粒进行热风干燥4小时以上,然后在280~300℃的温度下注塑成型,从而制备试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例2]
除了使用制备例4中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=30,000)来代替制备例3中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=20,000)之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例3]
利用制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=6,000),除了使用制备例13的方法代替制备例12的方法来制备聚碳酸酯嵌段共聚物之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例4]
除了使用制备例17中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=50,000)来代替制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)并将反应物的含量变更为下述表1中记载的含量之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例5]
通过制备例12的方法制备聚碳酸酯嵌段共聚物时,除了利用制备例2中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=10,000)来代替制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=6,000)之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例6]
除了将利用制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=6,000)通过制备例12的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物、制备例3中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=20,000)以及制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)的含量分别变更为下述表1中记载的含量之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例7]
除了将利用制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=6,000)通过制备例12的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物、制备例3中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=20,000)以及制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)的含量分别变更为下述表1中记载的含量之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例8]
除了使用制备例18中得到的支化聚碳酸酯(粘均分子量=26,000)来代替制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例9]
除了使用制备例19中得到的聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂(粘均分子量=21,000)来代替制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例10]
除了使用利用制备例5中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=6,000)通过制备例14的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物来代替利用制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=6,000)通过制备例12的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物,并且使用制备例7中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=20,000)来代替制备例3中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=20,000)之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例11]
除了使用制备例8中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=30,000)来代替制备例7中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=20,000)之外,通过与实施例10相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例12]
利用制备例5中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=6,000),除了使用制备例15的方法代替制备例14的方法来制备聚碳酸酯嵌段共聚物之外,通过与实施例10相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例13]
除了使用制备例17中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=50,000)来代替制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)并将反应物的含量变更为下述表1中记载的含量之外,通过与实施例10相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例14]
通过制备例14的方法制备聚碳酸酯嵌段共聚物时,除了利用制备例6中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=10,000)来代替制备例5中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=6,000)之外,通过与实施例10相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例15]
除了将利用制备例5中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=6,000)通过制备例14的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物、制备例7中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=20,000)以及制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)的含量分别变更为下述表1中记载的含量之外,通过与实施例10相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例16]
除了将利用制备例5中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=6,000)通过制备例14的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物,制备例7中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=20,000)以及制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)的含量分别变更为下述表1中记载的含量之外,通过与实施例10相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例17]
除了使用制备例18中得到的支化聚碳酸酯(粘均分子量=26,000)来代替制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)之外,通过与实施例10相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[实施例18]
除了使用制备例19中得到的聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂(粘均分子量=21,000)来代替制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)之外,通过与实施例10相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[比较例1]
除了仅将制备例16中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=20,000)单独作为原料物质使用之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[比较例2]
除了仅将制备例17中得到的线性聚碳酸酯(粘均分子量=50,000)单独作为原料物质使用之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[比较例3]
除了仅将利用制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=6,000)通过制备例11的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物单独作为原料物质使用之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[比较例4]
除了仅将利用制备例2中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=10,000)通过制备例12的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物单独作为原料物质使用之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[比较例5]
除了仅将利用制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(数均分子量=6,000)通过制备例13的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物单独作为原料物质使用之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
[比较例6]
除了仅将利用制备例5中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(数均分子量=6,000)通过制备例14的方法制备的聚碳酸酯嵌段共聚物单独作为原料物质使用之外,通过与实施例1相同的方法制备颗粒及试片。对制备的试片的物理性能进行测量及评价,其结果示于下述表2。
所述实施例1~18及比较例1~6中使用的原料物质的成分及含量(单位:重量份)示于下述表1。表1中各术语的含义如下。
-Mn:数均分子量
-Mv:粘均分子量
-嵌段共聚物(1):利用制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(Mn=6,000)通过制备例11的制备方法(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准,苄甲内酰胺类聚酯化合物的含量为10重量%)制备的聚碳酸酯嵌段共聚物。
-嵌段共聚物(2):利用制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(Mn=6,000)通过制备例12的制备方法(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准,苄甲内酰胺类聚酯化合物的含量为30重量%)制备的聚碳酸酯嵌段共聚物。
-嵌段共聚物(3):利用制备例2中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(Mn=10,000)通过制备例12的制备方法(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准,苄甲内酰胺类聚酯化合物的含量为30重量%)制备的聚碳酸酯嵌段共聚物。
-嵌段共聚物(4):利用制备例1中得到的苄甲内酰胺类聚酯化合物(Mn=6,000)通过制备例13的制备方法(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准,苄甲内酰胺类聚酯化合物的含量为50重量%)制备的聚碳酸酯嵌段共聚物。
-嵌段共聚物(5):利用制备例5中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(Mn=6,000)通过制备例14的制备方法(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准,苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物的含量为30重量%)制备的聚碳酸酯嵌段共聚物。
-嵌段共聚物(6):利用制备例6中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(Mn=10,000)通过制备例14的制备方法(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准,苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物的含量为30重量%)制备的聚碳酸酯嵌段共聚物。
-嵌段共聚物(7):利用制备例5中得到的苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物(Mn=6,000)通过制备例15的制备方法(以组成共聚物的单体化合物的总量为基准,苄甲内酰胺类苯基亚芳基醚砜化合物的含量为50重量%)制备的聚碳酸酯嵌段共聚物。
[表1]
Figure GDA0002088742470000301
Figure GDA0002088742470000311
通过如下方法测量所述实施例1~18及比较例1~6中制备的试片的物理性能,其结果示于下述表2。
(1)玻璃化转变温度:使用差示扫描量热仪(Perkin-Elmer公司的DSC-7&Robotic)测量玻璃化转变温度。
(2)流动性:根据ASTM D1238在330℃及2.16kgf的条件下测量流动性。
[表2]
Figure GDA0002088742470000321
由上述表2可知,由于包含特定结构式的聚酯化合物或特定结构式的苯基亚芳基醚砜化合物、聚碳酸酯嵌段共聚物以及热塑性芳香族聚碳酸酯树脂或聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂,本发明的实施例1~18的耐热性显著优异,同时流动性等物理性能的平衡也优异,但是没有根据本发明的比较例1~6中,由于单独使用热塑性芳香族聚碳酸酯树脂或聚碳酸酯嵌段共聚物,耐热性差(比较例1~3),或者流动性显著降低(比较例4~6)。

Claims (10)

1.一种聚碳酸酯树脂组合物,其包含:
(1)具有以下化学式1的结构的聚酯化合物或者具有以下化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物;
(2)聚碳酸酯嵌段共聚物;以及
(3)热塑性芳香族聚碳酸酯树脂或者聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂,
[化学式1]
Figure FDA0003066903210000011
所述化学式1中,
R1独立地表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为3~6的环烷基、碳原子数为4~10的环烷基烷基或碳原子数为6~10的芳基;
X表示氧原子或NR2,其中R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为3~10的环烷基、或者被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为6~10的芳基;
y为2~50的整数;
[化学式2]
Figure FDA0003066903210000012
所述化学式2中,
R4及R5各自独立地为碳原子数为1~10的烃基;
m及n各自独立地为0~4的整数;
y为2~150的整数;
X表示氧原子或NR2,其中R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为3~10的环烷基、或者被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为6~10的芳基;
其中,所述聚碳酸酯嵌段共聚物中作为重复单元包含:选自具有化学式1的结构的所述聚酯化合物及具有化学式2的结构的所述苯基亚芳基醚砜化合物中的化合物;以及聚碳酸酯嵌段。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述聚碳酸酯树脂组合物100重量份中包含:
(1)10~80重量份的具有化学式1的结构的聚酯化合物或者具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物,
(2)5~60重量份的聚碳酸酯嵌段共聚物,
(3)10~60重量份的热塑性芳香族聚碳酸酯树脂或者聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,具有化学式1的结构的所述聚酯化合物通过以下化学式1-1表示的化合物与以下化学式1-2表示的化合物的缩合反应制备,
[化学式1-1]
Figure FDA0003066903210000021
[化学式1-2]
Figure FDA0003066903210000022
所述化学式1-1及化学式1-2中,R1独立地表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为3~6的环烷基、碳原子数为4~10的环烷基烷基或碳原子数为6~10的芳基;
X表示氧原子或NR2,其中R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为3~10的环烷基、或者被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为6~10的芳基;
Y各自独立地表示羟基或卤素原子;
R3表示苯环。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,具有化学式2的结构的所述苯基亚芳基醚砜化合物通过以下化学式2-1表示的化合物与化学式2-2表示的化合物的缩聚反应制备,
[化学式2-1]
Figure FDA0003066903210000031
所述化学式2-1中,
X表示氧原子或NR2,其中R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为3~10的环烷基、或者被选自卤素原子及碳原子数为1~4的烷基中的取代基取代的或未取代的碳原子数为6~10的芳基,
[化学式2-2]
Figure FDA0003066903210000032
所述化学式2-2中,
R4及R5各自独立地为碳原子数为1~10的烃基;m及n各自独立地为0~4的整数;Z各自独立地为卤素原子或羟基。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,具有化学式1的结构的所述聚酯化合物或者具有化学式2的结构的所述苯基亚芳基醚砜化合物的数均分子量(Mn)为500~30,000g/mol。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述聚碳酸酯树脂组合物包含:
(1)具有化学式1的结构的聚酯化合物;
(2)使具有化学式1的结构的聚酯化合物与聚碳酸酯低聚物反应而得到的聚碳酸酯嵌段共聚物;以及
(3)热塑性芳香族聚碳酸酯树脂或者聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述聚碳酸酯树脂组合物包含:
(1)具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物;
(2)使具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物与聚碳酸酯低聚物反应而得到的聚碳酸酯嵌段共聚物;以及
(3)热塑性芳香族聚碳酸酯树脂或者聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂。
8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述聚硅氧烷-聚碳酸酯树脂包含以下化学式6的羟基封端的硅氧烷及以下化学式7的聚碳酸酯嵌段作为重复单元,
[化学式6]
Figure FDA0003066903210000041
所述化学式6中,
R12各自独立地表示氢原子、卤素原子、羟基、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的烷氧基或碳原子数为6~20的芳基,
R13各自独立地表示碳原子数为1~13的烃基或羟基,
R14各自独立地表示碳原子数为2~8的亚烷基,
m各自独立地表示0~4的整数,
n独立地表示2~1,000的整数,
[化学式7]
Figure FDA0003066903210000042
所述化学式7中,
R15表示被碳原子数为1~20的烷基,碳原子数为3~6的环烷基、碳原子数为2~13的烯基、碳原子数为1~13的烷氧基、卤素原子或硝基取代的或未取代的碳原子数为6~30的芳香族烃基。
9.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述聚碳酸酯嵌段共聚物包含选自具有化学式1的结构的聚酯化合物及具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物中的化合物作为重复单元,以组成所述聚碳酸酯嵌段共聚物的单体化合物的总重量100重量%为基准时,所述聚碳酸酯嵌段共聚物中包含的选自具有化学式1的结构的聚酯化合物及具有化学式2的结构的苯基亚芳基醚砜化合物中的化合物的量为0.5~50重量%。
10.一种成型品,其包含权利要求1至9中任一项所述的的聚碳酸酯树脂组合物。
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