CN111655788B - 热塑性树脂组合物和由其形成的模制品 - Google Patents

热塑性树脂组合物和由其形成的模制品 Download PDF

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Abstract

本发明的热塑性树脂组合物包括：约5‑35wt％的包含由化学式1表示的重复单元的改性聚芳醚酮树脂；约5‑35wt％的改性聚醚醚酮树脂；约20‑40wt％的改性聚苯砜树脂；以及约15‑50wt％的玻璃纤维。热塑性树脂组合物具有优异的金属结合强度和抗冲击性等。

Description

热塑性树脂组合物和由其形成的模制品
技术领域
本发明涉及热塑性树脂组合物和由其形成的模制品。更具体地，本发明涉及在对金属的粘附性和抗冲击性方面具有良好的性能的聚芳醚酮类热塑性树脂组合物以及由其形成的模制品。
背景技术
聚芳醚酮(PAEK)树脂，如聚醚醚酮(PEEK)树脂，在耐热性、耐化学性、刚性和耐疲劳性等方面具有良好的性能，因而被用于办公自动化装备和汽车领域。然而，聚芳醚酮树脂不足以适合用于各种领域，包括用于诸如智能手机的便携式装置的金属结合材料，因为其对金属的粘附性差且其抗冲击性低。
为了改善这种聚芳醚酮树脂的抗冲击性能，已经提出了将聚芳醚酮树脂与聚砜树脂共混的方法。然而，该方法具有加工性能劣化和聚芳醚酮树脂对金属的粘附性的问题。
因此，需要在对金属的粘附性和抗冲击性方面具有良好的性能的聚芳醚酮类热塑性树脂组合物。
本发明的背景技术在日本专利第6169086号等中公开。
发明内容
【技术问题】
本发明的一方面是提供在对金属的粘附性和抗冲击性方面具有良好的性能的热塑性树脂组合物。
本发明的另一方面是提供由以上阐述的热塑性树脂组合物形成的模制品。
本发明的以上和其他方面将由以下实施方式的详细描述变得显而易见。
【技术方案】
1、本发明的一方面涉及热塑性树脂组合物。该热塑性树脂组合物包括：约5wt％至约35wt％的包含由式1表示的重复单元的改性聚芳醚酮树脂；约5wt％至约35wt％的聚醚醚酮树脂；约20wt％至约40wt％的聚苯砜树脂；以及约15wt％至约50wt％的玻璃纤维，
[式1]
Figure BDA0002599817000000021
其中，Ar1、Ar2和Ar3各自独立地是苯基或联苯基，并且Ar1、Ar2和Ar3中的至少一个是联苯基。
2、在实施方式1中，改性聚芳醚酮树脂和聚醚醚酮树脂可以约1:0.2至约1:5的重量比存在。
3、在实施方式1或实施方式2中，改性聚芳醚酮树脂可具有约50,000g/mol至约80,000g/mol的重均分子量和约290℃至约330℃的熔点。
4、在实施方式1至3中，聚醚醚酮树脂可包含由式2表示的重复单元：
[式2]
Figure BDA0002599817000000022
5、在实施方式1至4中，聚醚醚酮树脂可具有约60,000g/mol至约90,000g/mol的重均分子量和约330℃至约370℃的熔点。
6、在实施方式1至5中，聚苯砜树脂可包含由式3表示的重复单元：
[式3]
Figure BDA0002599817000000023
7、在实施方式1至6中，当根据ASTM D1238在10kgf的负载下于360℃的温度测量时，聚苯砜树脂可具有约10g/10min至约30g/10min的熔体流动指数。
8、在实施方式1至7中，当根据ASTM D256在1/8"厚的样品上测量时，热塑性树脂组合物可具有约9kgf·cm/cm至约12kgf·cm/cm的悬臂梁缺口冲击强度。
9、在实施方式1至8中，当通过在杜邦跌落试验中使用落镖冲击试验仪测量从其落下500g镖导致50％数量的2mm厚的样品断裂的高度来确定时，热塑性树脂组合物可具有约35cm至约80cm的冲击强度。
10、在实施方式1至9中，当根据ISO 19095相对于金属测量时，热塑性树脂组合物可具有约35MPa至约55MPa的粘附强度。
11、本发明的另一方面涉及模制品。该模制品由根据实施方式1至10中任一的热塑性树脂组合物形成。
【有益效果】
本发明提供了在对金属的粘附性和抗冲击性方面具有良好的性能的聚芳醚酮类热塑性树脂组合物以及由其形成的模制品。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明的实施方式。
根据本发明的热塑性树脂组合物包括：(A)改性聚芳醚酮树脂；(B)聚醚醚酮树脂；(C)聚苯砜树脂；和(D)玻璃纤维。
如本文中用于表示特定数值范围的，表述“a至b”意指“≥a且≤b”。
(A)改性聚芳醚酮树脂
根据本发明的改性聚芳醚酮树脂与聚醚醚酮树脂结合用于改善热塑性树脂组合物对金属的粘附性和抗冲击性，并且可以包括包含由式1表示的重复单元的聚芳醚酮树脂。
[式1]
Figure BDA0002599817000000031
其中Ar1、Ar2和Ar3各自独立地是苯基或联苯基，并且Ar1、Ar2和Ar3中的至少一个是联苯基。
在一些实施方式中，当通过凝胶渗透色谱(GPC)测量时，改性聚芳醚酮树脂可具有约50,000g/mol至约80,000g/mol的重均分子量(Mw)，例如，约60,000g/mol至约70,000g/mol。在此范围内，热塑性树脂组合物可具有良好的加工性能和机械性能。
在一些实施方式中，当使用差示扫描量热仪(DSC)以20℃/min的加热速率测量时，改性聚芳醚酮树脂的熔点可为约290℃至约330℃，例如，约300℃至约320℃。在此范围内，热塑性树脂组合物可具有良好的加工性能和流动性能。
在一些实施方式中，基于热塑性树脂组合物的总重量，改性聚芳醚酮树脂的含量可为约5wt％至约35wt％，例如，约10wt％至约30wt％。如果改性聚芳醚酮树脂的量小于约5wt％，则热塑性树脂组合物在对金属的粘附性、抗冲击性和加工性能方面可能具有差的性能，而如果改性聚芳醚酮树脂的量超过约35wt％，则热塑性树脂组合物在加工性能和耐热性方面可能具有差的性能。
(B)聚醚醚酮树脂
根据本发明的聚醚醚酮树脂与改性聚芳醚酮树脂结合用于改善热塑性树脂组合物对金属的粘附性和抗冲击性，并且可以包括典型的包含由式2表示的重复单元的聚醚醚酮树脂。
[式2]
Figure BDA0002599817000000041
在一些实施方式中，当通过凝胶渗透色谱(GPC)测量时，聚醚醚酮树脂可具有约60,000g/mol至约90,000g/mol的重均分子量(Mw)，例如，约70,000g/mol至约80,000g/mol。在此范围内，热塑性树脂组合物可具有良好的加工性能和机械性能。
在一些实施方式中，当使用差示扫描量热仪(DSC)以20℃/min的加热速率测量时，聚醚醚酮树脂的熔点可为约330℃至约370℃，例如，约340℃至约360℃。在此范围内，热塑性树脂组合物可具有良好的加工性能和机械性能。
在一些实施方式中，基于热塑性树脂组合物的总重量，聚醚醚酮树脂的含量可为约5wt％至约35wt％，例如，约10wt％至约30wt％。如果聚醚醚酮树脂的量小于约5wt％，则热塑性树脂组合物在对金属的粘附性、抗冲击性和加工性能方面可能具有差的性能，而如果聚醚醚酮树脂的量超过约35wt％，则热塑性树脂组合物在对金属的粘附性和抗冲击性方面可能具有差的性能。
在一些实施方式中，改性聚芳醚酮树脂(A)和聚醚醚酮树脂(B)可以约1:0.2至约1:5的重量比(A:B)存在，例如，约1:0.3至约1:3。在该范围内，热塑性树脂组合物在对金属的粘附性和抗冲击性方面可具有良好的性能。
(C)聚苯砜树脂
根据本发明的聚苯砜树脂用于改善热塑性树脂组合物的抗冲击性，并且可以包括包含由式3表示的重复单元的聚苯砜树脂。
[式3]
Figure BDA0002599817000000042
在一些实施方式中，当根据ASTM D1238在10kgf的负载下于360℃的温度测量时，聚苯砜树脂的熔体流动指数可为约10g/10min至约30g/10min，例如，约15g/10min至约25g/10min。在该范围内，热塑性树脂组合物在抗冲击性、加工性能和对金属的粘附性方面可具有良好的性能。
在一些实施方式中，基于热塑性树脂组合物的总重量，聚苯砜树脂的含量可为约20wt％至约40wt％，例如约，25wt％至约35wt％。如果聚苯砜树脂的量小于约20wt％，则热塑性树脂组合物在抗冲击性和加工性能方面可能具有差的性能，而如果聚苯砜树脂的量超过约40wt％，则热塑性树脂组合物可能具有差的对金属的粘附性和差的机械性能。
(D)玻璃纤维
根据本发明的一个实施方式的玻璃纤维用于改善热塑性树脂组合物的机械性能，如刚性，并且可以包括在典型的热塑性树脂组合物中使用的玻璃纤维。
在一些实施方式中，玻璃纤维可以具有各种形状，如纤维状、颗粒状、棒状、针状、片状和无定形状，并且可以具有各种截面，如圆形、椭圆形和矩形截面。例如，在机械性能方面，可期望使用具有圆形和/或矩形截面的纤维状玻璃纤维。
在一些实施方式中，圆形截面玻璃纤维可具有约5μm至约20μm的截面直径和约2mm至约20mm的预加工长度，且矩形截面玻璃纤维可具有约1.5至约10的截面纵横比(截面主要直径与截面次要直径的比)、约2μm至约10μm的截面次要直径和约2mm至约20mm的预加工长度。在该范围内，热塑性树脂组合物在刚性和加工性能方面可具有良好的性能。
在一些实施方式中，基于热塑性树脂组合物的总重量，玻璃纤维的含量可为约15wt％至约50wt％，例如，约20wt％至约40wt％。如果玻璃纤维的量小于约15wt％，则热塑性树脂组合物可能具有差的机械性能，而如果玻璃纤维的量超过约50wt％，则热塑性树脂组合物在加工性能和流动性能方面可能具有差的性能。
根据本发明的一个实施方式的热塑性树脂组合物可进一步包括在典型的热塑性树脂组合物中使用的添加剂。添加剂的实例可包括阻燃剂、填料、抗氧化剂、防滴落剂、润滑剂、脱模剂、成核剂、热稳定剂、UV稳定剂、颜料、染料及其组合。当在热塑性树脂组合物中使用时，相对于约100重量份的热塑性树脂组合物，添加剂的含量可为约0.001重量份至约40重量份，例如，约0.1重量份至约20重量份。
根据本发明的热塑性树脂组合物可以通过如下制备成颗粒形式：混合上述组分，然后在约250℃到约400℃(例如，约320℃到约400℃)下在典型的双螺杆挤出机中熔融挤出。
在一些实施方式中，当根据ASTM D256在1/8"厚的样品上测量时，热塑性树脂组合物可具有约9kgf·cm/cm至约12kgf·cm/cm的悬臂梁缺口冲击强度。
在一些实施方式中，当通过在杜邦跌落冲击试验中使用落镖冲击试验仪测量从其落下500g镖导致50％数量的2mm厚的样品断裂的高度来确定时，热塑性树脂组合物可具有约35cm至约80cm的冲击强度。
在一些实施方式中，当根据ISO 19095相对于金属测量时，热塑性树脂组合物可具有约35MPa至约55MPa的粘附强度。
根据本发明的模制品由以上阐述的热塑性树脂组合物形成。热塑性树脂组合物可制备成颗粒形式。所制备的颗粒可通过各种模塑方法(如注塑、挤出、真空成型和铸造)生产成各种模制品(产品)。这些模塑方法为本领域技术人员熟知。根据本发明的模制品在对金属的粘附性和抗冲击性方面具有良好的性能，因此可用作便携式装置(如智能手机)的金属结合材料。
【发明模式】
接下来，将参考一些实施例更详细地描述本发明。应当理解，提供这些实施例仅用于说明，而不是以任何方式解释为限制本发明。
实施例
实施例和比较例中使用的组分的细节如下：
(A)改性聚芳醚酮树脂
使用含有联苯基的改性聚芳醚酮树脂(制造商：Victrex，产品名称：EEG-108，重均分子量：约67,000g/mol，熔点：约310℃)。
(B)聚醚醚酮树脂
使用聚醚醚酮树脂(制造商：Victrex，产品名称：150P，重均分子量：约74,000g/mol，熔点：约345℃)。
(C)聚苯砜树脂
使用聚苯砜树脂(制造商：BASF，产品名称：P3010，MI(360℃，10kgf)：约20g/10min)。
(D)玻璃纤维
使用矩形截面玻璃纤维(制造商：Nitto Boseki，产品名称：CSG 3PA-820)。
实施例1至3和比较例1至3
将前述组分以表1中所列的量混合，然后在360℃下挤出，从而制备颗粒形式的热塑性树脂组合物。在此，使用双螺杆挤出机(L/D：36，Φ：45mm)进行挤出。将所制备的颗粒在100℃下干燥4小时或更长时间，然后使用6oz.注塑机进行注塑(模塑温度：230℃，模具温度：60℃)，从而制备样品。针对以下性能评估所制备的样品。结果显示在表1中。
性能评估
(1)悬臂梁缺口冲击强度(单位：kgf·cm/cm)：根据ASTM D256，在1/8"厚的悬臂梁样品上测量悬臂梁缺口冲击强度。
(2)平面冲击强度(单位：cm)：通过如下来确定平面冲击强度：在杜邦跌落试验中使用落镖冲击试验机测量导致50％数量的2mm厚样品断裂的落下500g落镖的高度(单位：cm)。
(3)对金属的粘附强度(单位：MPa)：根据ISO 19095，在金属样品存在的情况下，对热塑性树脂组合物进行插入式注塑，以制备粘附性测试样品，其中金属样品和热塑性树脂组合物样品彼此粘结，然后测量金属样品与热塑性树脂组合物样品之间的粘附强度。在此，作为金属样品，使用经过TRI表面处理的金属样品(Geo Nation Co.，Ltd.)，以促进与树脂组合物样品结合。此外，金属样品和热塑性树脂组合物样品的每个具有1.2cm×4cm×0.3cm的尺寸，粘附性测试样品的具有1.2cm×8cm×0.3cm的尺寸，也就是，具有以下形状：其中金属样品的1.2cm×0.3cm的表面粘附至热塑性树脂组合物样品的1.2cm×0.3cm的表面。对粘附性测试样品进行拉伸试验，以测量金属样品与热塑性树脂组合物样品之间的粘附强度。
表1
Figure BDA0002599817000000071
从表1中显示的结果可以看出，根据本发明的热塑性树脂组合物在对金属的粘附性和抗冲击性方面具有良好的性能。
相反地，对比例1的热塑性树脂组合物(其中以小于根据本发明的范围的量使用改性聚芳醚酮树脂并且以超过根据本发明的范围的量使用聚醚醚酮树脂)具有差的冲击强度(悬臂梁缺口冲击强度、平面冲击强度)，并且对比例2的热塑性树脂组合物(其中以超过根据本发明的范围的量使用改性聚芳醚酮树脂，并且以小于根据本发明的范围的量使用聚醚醚酮树脂)在对金属的粘附性方面具有差的性能。另外，比较例3的热塑性树脂组合物不含改性聚芳醚酮树脂，具有差的冲击强度(悬臂梁缺口冲击强度、平面冲击强度)。
应当理解，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改、改变、变更和等效实施方式。

Claims (9)

1.一种热塑性树脂组合物，包括：
5wt％至35wt％的改性聚芳醚酮树脂，所述改性聚芳醚酮树脂包含由式1表示的重复单元；
5wt％至35wt％的包含由式2表示的重复单元的聚醚醚酮树脂；
20wt％至40wt％的聚苯砜树脂；和
15wt％至50wt％的玻璃纤维，
[式1]
Figure FDA0004080542260000011
其中，Ar1、Ar2和Ar3各自独立地为苯基或联苯基，并且Ar1、Ar2和Ar3中的至少一个为联苯基，
[式2]
Figure FDA0004080542260000012
其中，所述改性聚芳醚酮树脂和所述聚醚醚酮树脂以1:0.2至1:5的重量比存在。
2.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其中所述改性聚芳醚酮树脂具有根据通过凝胶渗透色谱测量的50,000g/mol至80,000g/mol的重均分子量和根据使用差示扫描量热仪以20℃/min的加热速率测量的290℃至330℃的熔点。
3.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其中所述聚醚醚酮树脂具有根据通过凝胶渗透色谱测量的60,000g/mol至90,000g/mol的重均分子量和根据使用差示扫描量热仪以20℃/min的加热速率测量的330℃至370℃的熔点。
4.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其中所述聚苯砜树脂包括由式3表示的重复单元，
[式3]
Figure FDA0004080542260000013
5.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其中，当根据ASTM D1238在10kgf的负载下于360℃的温度测量时，所述聚苯砜树脂具有10g/10min至30g/10min的熔体流动指数。
6.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其中，当根据ASTM D256在1/8"厚的样品上测量时，所述热塑性树脂组合物具有9kgf·cm/cm至12kgf·cm/cm的悬臂梁缺口冲击强度。
7.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其中，当通过在杜邦跌落试验中使用落镖冲击试验仪测量从其落下500g镖导致50％数量的2mm厚的样品断裂的高度来确定时，所述热塑性树脂组合物具有35cm至80cm的冲击强度。
8.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其中，当根据ISO 19095相对于金属进行测量时，所述热塑性树脂组合物具有35MPa至55MPa的粘附强度。
9.一种模制品，由根据权利要求1至8中任一项所述的热塑性树脂组合物形成。
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