CN112399992A - 聚碳酸酯树脂组合物和包含其的制品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚碳酸酯树脂组合物和包含该聚碳酸酯树脂组合物的模制品。更具体地,提供一种表现出优异的加工性能以及优异的阻燃性、耐候性和透明度的聚碳酸酯树脂组合物,和由该聚碳酸酯树脂组合物制备的模制品。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请以2018年11月6日提交的韩国专利申请No.10-2018-0135445和2019年11月5日提交的韩国专利申请No.10-2019-0140503为基础并要求它们的优先权,这两项专利申请的公开内容通过引用全部并入本说明书中。
本发明涉及一种聚碳酸酯树脂组合物和包含该聚碳酸酯树脂组合物的模制品。更具体地,本发明涉及一种具有优异的加工性能和优异的阻燃性、耐候性和透明度的聚碳酸酯树脂组合物,和由该聚碳酸酯树脂组合物制造的模制品。
背景技术
聚碳酸酯树脂通过芳香族二元醇如双酚A与碳酸酯前体如光气的缩合聚合制备,并且具有优异的冲击强度、尺寸稳定性、耐热性、透明度等,应用于广泛的领域,如用于电气和电子产品的外部材料、汽车零部件、建筑部件、光学元件等。
特别地,随着近来用于各种电气和电子产品的轻量和薄型材料的发展,要求应用于它们的聚碳酸酯树脂具有更高水平的阻燃性。
为了提高聚碳酸酯的阻燃性,已经对Br系或Cl系阻燃剂的使用进行了研究。然而,由于产生有害气体所引起的毒性和环境问题,日益禁止通过相应阻燃剂进行阻燃。特别地,出口到欧盟的产品受到高度管制,并且预期未来小规模室内/室外材料产品被完全管制。
因此,正在研究能够替代上述阻燃剂的材料,其实例包括磺酸类金属盐。这种磺酸类金属盐的实例包括全氟丁烷磺酸钾(KFBS)、二苯基磺酸钾(KSS)等。美国专利No.3,775,367描述了在聚碳酸酯树脂中使用这种金属盐以保持UL-94V0级的优异的阻燃性、以及耐热性和冲击强度。根据美国专利No.3,775,367,基于组合物的总重量,即使当通过使用0.5重量%以上的少量这种金属盐制造厚度为约4mm的薄模制品时,也可以得到UL-94V0级的阻燃性。当制造更薄的模制品时,必须增加金属盐的含量以得到期望的阻燃性。然而,过量的金属盐引起聚碳酸酯树脂分解,导致阻燃性降低。
已经报道使用硅化合物的技术作为使用除了Br系或Cl系阻燃剂之外的其它阻燃剂得到阻燃性和耐热性的替代方法(WO 99/028387)。然而,即使在这种情况下,在约2mm的厚度下也难以得到优异的阻燃性,并且存在当为了改善阻燃性而增加阻燃剂的含量时,耐热性降低的问题。
另外,在燃烧过程中低分子量分解产物加速树脂的分解,这急剧降低树脂的粘度,引起火花落下的滴落现象。为了防止这种现象,通常加入防滴剂。然而,由于现有的防滴剂降低树脂组合物的透明度,因此,不容易在保持透明度的同时满足防滴落性能。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献0001)U.S.Pat.No.3,775,367
(专利文献0002)WO 99/028387
发明内容
技术问题
因此,本发明提供一种聚碳酸酯树脂组合物,该聚碳酸酯树脂组合物表现出优异的加工性能、阻燃性、耐候性和透明度。
另外,本发明提供一种包含所述聚碳酸酯树脂组合物的模制品。
技术方案
为达到上述目的,本发明提供一种聚碳酸酯树脂组合物,包含以下组分:
(a)包含由下面化学式1表示的第一重复单元的直链聚碳酸酯树脂;
(b)包含由下面化学式1表示的第一重复单元的支链聚碳酸酯树脂;
基于100重量份的所述直链聚碳酸酯树脂和所述支链聚碳酸酯树脂,
(c)0.04重量份至0.15重量份的氟化磺酸盐类金属盐;
(d)1.5重量份至5.0重量份的在25℃下的运动粘度为5mm2/秒至60mm2/秒的苯基甲基硅油;和
(e)0.05重量份至0.2重量份的苯基甲基硅树脂;
[化学式1]
在化学式1中,
R1至R4各自独立地是氢、C1-10烷基、C1-10烷氧基、或卤素,
Z是未被取代的或被苯基取代的C1-10亚烷基、未被取代的或被C1-10烷基取代的C3-15亚环烷基、O、S、SO、SO2或CO。
另外,本发明提供一种包含所述聚碳酸酯树脂组合物的模制品。
有益效果
根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物及其模制品可以表现出优异的加工性能、阻燃性、耐候性和透明度。
因此,本发明的聚碳酸酯树脂组合物及其模制品适合用于吹塑成型和注射成型工艺,并且可以适当地用作电气和电子部件、照明设备部件等的材料。
具体实施方式
虽然本发明允许有各种修改和替代形式,但是下面将详细说明和描述具体实施方案。然而,应当理解的是,下面描述不意在将本发明限制于公开的具体形式,而是相反,本发明意在涵盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。
下文中,将更详细地描述根据本发明的具体实施方案的聚碳酸酯树脂组合物及其模制品。
首先,本文中使用的术语仅用于描述具体实施方案的目的,而不意在限制本发明。除非在上下文中不同地表达,否则本文中使用的单数表达可以包括复数表达。
聚碳酸酯树脂组合物
根据本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以包含:
(a)包含由下面化学式1表示的第一重复单元的直链聚碳酸酯树脂;
(b)包含由下面化学式1表示的第一重复单元的支链聚碳酸酯树脂;
基于100重量份的所述直链聚碳酸酯树脂和所述支链聚碳酸酯树脂,
(c)0.04重量份至0.15重量份的氟化磺酸盐类金属盐;
(d)1.5重量份至5.0重量份的在25℃下的运动粘度为5mm2/秒至60mm2/秒的苯基甲基硅油;和
(e)0.05重量份至0.2重量份的苯基甲基硅树脂:
[化学式1]
在化学式1中,
R1至R4各自独立地是氢、C1-10烷基、C1-10烷氧基、或卤素,
Z是未被取代的或被苯基取代的C1-10亚烷基、未被取代的或被C1-10烷基取代的C3-15亚环烷基、O、S、SO、SO2或CO。
根据本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物同时包含直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂。所述支链聚碳酸酯树脂包含第一重复单元作为基本主链,并且具有多个第一重复单元经由根据聚合过程中包含的支化剂的支化第二重复单元而彼此连接的结构,因此,缠结现象增强。因此,与单独使用直链聚碳酸酯树脂相比,所述聚碳酸酯树脂组合物可以具有优异的熔融强度,从而在吹塑时表现出更加优异的加工性能。
另外,根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物包含直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂,以及作为阻燃剂的氟化磺酸盐类金属盐、苯基甲基硅油和苯基甲基硅树脂。由于它们之间的相互作用,所述聚碳酸酯树脂组合物可以表现出UL-94V0级的阻燃性,同时表现出优异的流动性、加工性能、耐候性和透明度。
因此,根据本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以,但是不限于,用作要求具有上述性能的电气和电子部件、照明设备部件等的材料。
下文中,将更详细地描述根据本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物。
(a)直链聚碳酸酯树脂
根据本发明的“直链聚碳酸酯树脂”指包含由化学式1表示的聚碳酸酯类第一重复单元的树脂,并且与支链聚碳酸酯树脂的区别在于它不包含下面描述的支化重复单元。
具体地,由化学式1表示的重复单元通过使芳香族二元醇化合物与碳酸酯前体反应形成。
在化学式1中,优选地,R1至R4各自独立地是氢、甲基、氯或溴。
另外,优选地,Z是未被取代的或被苯基取代的直链或支链C1-10亚烷基,更优选地,是亚甲基、乙烷-1,1-二基、丙烷-2,2-二基、丁烷-2,2-二基、1-苯基乙烷-1,1-二基、或二苯基亚甲基。此外,Z优选是环己烷-1,1-二基、O、S、SO、SO2或CO。
由化学式1表示的重复单元可以来自由下面化学式1-1表示的芳香族二元醇化合物:
[化学式1-1]
在化学式1-1中,R1至R4和Z与在化学式1中定义的相同。
由化学式1表示的重复单元的非限制性实例可以来自选自双(4-羟苯基)甲烷、双(4-羟苯基)醚、双(4-羟苯基)砜、双(4-羟苯基)亚砜、双(4-羟苯基)硫醚、双(4-羟苯基)酮、1,1-双(4-羟苯基)乙烷、双酚A、2,2-双(4-羟苯基)丁烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二溴苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二氯苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-氯苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟苯基)-1-苯基乙烷、双(4-羟苯基)二苯基甲烷、和a,ω-双[3-(邻-羟苯基)丙基]聚二甲基硅氧烷中的一种或多种芳香族二元醇化合物。
短语“来自芳香族二元醇化合物”指由化学式1-1表示的芳香族二元醇化合物的羟基与碳酸酯前体反应以形成由化学式1表示的重复单元。
作为非限制性实例,当作为芳香族二元醇化合物的双酚A与作为碳酸酯前体的三光气聚合时,由化学式1表示的重复单元可以由下面的化学式1-2表示:
[化学式1-2]
作为所述碳酸酯前体,可以使用选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二环己酯、碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、碳酸双(氯苯基)酯、碳酸二间甲苯酯、碳酸二萘酯、碳酸双(联苯)酯、光气、三光气、双光气、溴光气和双卤代甲酸酯中的一种或多种。优选地,可以使用三光气或光气。
所述直链聚碳酸酯树脂的重均分子量(Mw)可以为1,000g/mol至100,000g/mol,优选地为10,000g/mol至60,000g/mol,更优选地为15,000g/mol至50,000g/mol。更优选地,所述重均分子量(Mw)为17,000g/mol以上、18,000g/mol以上、或20,000g/mol以上。此外,所述重均分子量为43,000g/mol以下、42,000g/mol以下、或41,000g/mol以下。在这一方面,重均分子量指通过GPC(凝胶渗透色谱法)测量的相对于标准聚碳酸酯(PC标准品)的转换值。
另外,所述直链聚碳酸酯树脂根据ASTM D1238(在300℃和1.2kg的负载下测量10分钟)的熔融指数(MI)为2g/10min至50g/10min,或为3g/10min至40g/10min,这在树脂组合物的物理性能的稳定表达方面是优选的。
另外,基于直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂的总重量,所述直链聚碳酸酯树脂的含量可以为50重量%至80重量%,或为50重量%至70重量%,或为55重量%至65重量%。
如果直链聚碳酸酯树脂的含量太小,则存在加工性能会降低的问题。相反,如果直链聚碳酸酯树脂的含量太大,则在防滴落的效果方面存在问题。
同时,上述直链聚碳酸酯树脂可以使用由化学式1-1表示的芳香族二元醇化合物和碳酸酯前体作为起始原料根据聚合常规芳香族聚碳酸酯树脂的已知方法来直接制备。
作为聚合方法,例如,可以使用界面聚合方法。在这种情况下,聚合反应可以在大气压力和低温下进行,并且容易控制分子量。所述界面聚合优选地在酸结合剂和有机溶剂的存在下进行。此外,所述界面聚合可以包括,例如,进行预聚合、加入偶联剂、然后再次进行聚合的步骤。在这种情况下,可以得到具有高分子量的聚碳酸酯。
对在界面聚合中使用的物质没有特别地限制,只要它们可以用于聚碳酸酯的聚合即可。物质的用量可以根据需要调整。
所述酸结合剂可以包括,例如,碱金属氢氧化物如氢氧化钠、氢氧化钾等,或者胺类化合物如吡啶等。
对所述有机溶剂没有特别地限制,只要它是通常用于聚碳酸酯的聚合中的溶剂即可。例如,可以使用卤代烃,如二氯甲烷、氯苯等。
另外,在界面聚合的过程中,还可以使用反应加速剂,例如,叔胺化合物、季铵化合物或季鏻化合物,如三乙胺、四正丁基溴化铵、四正丁基溴化鏻等来加速反应。
在界面聚合中,反应温度可以优选为0℃至40℃,反应时间可以优选为10分钟至5小时。此外,在界面聚合反应的过程中,pH可以优选保持在9以上或11以上。
另外,所述界面聚合反应可以通过进一步包含分子量调节剂来进行。所述分子量调节剂可以在聚合引发之前、聚合引发的过程中或聚合引发之后加入。
作为分子量调节剂,可以使用单烷基酚。例如,所述单烷基酚是选自对叔丁基苯酚、对枯基苯酚、癸基苯酚、十二烷基苯酚、十四烷基苯酚、十六烷基苯酚、十八烷基苯酚、二十烷基苯酚、二十二烷基苯酚和三十烷基苯酚中的一种或多种。优选地,所述单烷基酚可以是对叔丁基苯酚,在这种情况下,调节分子量的效果好。
基于100重量份的芳香族二元醇化合物,所述分子量调节剂的含量可以为,例如,0.01重量份以上、0.1重量份以上、或1重量份以上,且为10重量份以下、6重量份以下、或5重量份以下。在所述范围内,可以得到期望的分子量。
(b)支链聚碳酸酯树脂
根据本发明的“支链聚碳酸酯树脂”指包含由化学式1表示的聚碳酸酯类第一重复单元的支链聚碳酸酯树脂。更具体地,它指除了由化学式1表示的聚碳酸酯类第一重复单元之外,还包含将多个第一重复单元彼此连接的三价或四价支化第二重复单元的共聚碳酸酯树脂。
所述第一重复单元与上面描述的相同。
另外,所述三价或四价第二重复单元指通过在由化学式1-1表示的芳香族二元醇化合物和碳酸酯前体的聚合过程中加入的支化剂而作为支链接枝到主链上而形成的重复单元。
具体地,所述三价或四价第二重复单元可以来自支化剂,该支化剂是具有三个或四个羟基的酚衍生化合物,例如,选自1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷、1,3,5-三-(2-羟乙基)氰尿酸、4,6-二甲基-2,4,6-三-(4-羟苯基)-庚烷-2,2,2-双[4,4'-(二羟苯基)环己基]丙烷、1,3,5-三羟基苯、1,2,3-三羟基苯、1,4-双-(4',4"-二羟基三苯基甲基)-苯、2',3',4'-三羟基苯乙酮、2,3,4-三羟基苯甲酸、2,3,4,-三羟基二苯甲酮、2,4,4'-三羟基二苯甲酮、2',4',6'-三羟基-3-(4-羟苯基)苯丙酮、五羟基黄酮、3,4,5-三羟基苯基乙胺、3,4-三羟基苯基乙醇、2,4,5-三羟基嘧啶、四羟基-1,4-醌水合物、2,2',4,4'-四羟基二苯甲酮、和1,2,5,8-四羟基蒽醌中的一种或多种支化剂。
短语“来自支化剂”指上述支化剂的三个或四个羟基与碳酸酯前体反应以与多个由化学式1表示的重复单元接枝聚合,从而形成三价或四价第二重复单元。
所述第二重复单元可以由下面化学式2表示:
[化学式2]
在化学式2中,R1至R4和Z与化学式1中定义的相同,Q是来自支化剂的三价或四价酚衍生化合物。
作为非限制性实例,当使用作为芳香族二元醇化合物的双酚A、作为碳酸酯前体的三光气、和作为支化剂的1,1,1-三(4'-羟苯基)乙烷(THPE)进行聚合时,化学式2的重复单元可以由下面化学式2-1表示:
[化学式2-1]
所述支链聚碳酸酯树脂可以包含98摩尔%至99.999摩尔%的第一重复单元和0.001摩尔%至2摩尔%的第二重复单元。或者,所述支链聚碳酸酯树脂可以包含98摩尔%至99.99摩尔%的第一重复单元和0.01摩尔%至2摩尔%的第二重复单元。或者,所述支链聚碳酸酯树脂可以包含98摩尔%至99.9摩尔%的第一重复单元和0.1摩尔%至2摩尔%的第二重复单元。如果第二重复单元的含量过少,则难以充分实现由于支化结构而导致的拉伸粘度性能的改善。相反,如果第二重复单元的含量过大,则会形成大量的凝胶,从而使物理性能劣化。
所述支链聚碳酸酯树脂的重均分子量可以为10,000g/mol至100,000g/mol,优选地为20,000g/mol至50,000g/mol。更优选地,所述重均分子量(Mw)可以为10,000g/mol以上、21,000g/mol以上、22,000g/mol以上、23,000g/mol以上、24,000g/mol以上、25,000g/mol以上、26,000g/mol以上、27,000g/mol以上、或28,000g/mol以上。此外,所述重均分子量可以为100,000g/mol以下、50,000g/mol以下、45,000g/mol以下、42,000g/mol以下、或40,000g/mol以下。在这一方面,重均分子量指通过GPC(凝胶渗透色谱法)测量的相对于标准聚碳酸酯(PC标准品)的转换值。
另外,所述支链聚碳酸酯树脂根据ASTM D1238(在300℃和1.2kg的负载下测量10分钟)的熔融指数(MI)为1g/10min至50g/10min,或为1.5g/10min至40g/10min,这在树脂组合物的物理性能的稳定表达方面是优选的。
另外,基于直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂的总重量,支链聚碳酸酯树脂的含量可以为20重量%至50重量%,或为30重量%至50重量%,或为35重量%至45重量%。
如果支链聚碳酸酯树脂的含量太小,则在防滴落的效果方面存在问题。相反,如果支链聚碳酸酯树脂的含量太大,则存在加工性能会降低的问题。
同时,上述支链聚碳酸酯树脂可以使用由化学式1-1表示的芳香族二元醇化合物、碳酸酯前体和支化剂作为起始原料根据聚合常规芳香族聚碳酸酯树脂的已知方法来直接制备。
(c)氟化磺酸盐类金属盐
根据本发明的阻燃剂可以用作具有由产生有害气体而引起的毒性和环境问题的Br-系或Cl系阻燃剂的替代物,并且可以通过加入到聚碳酸酯中来使用以获得优异的阻燃性。
与其它种类的树脂相比,聚碳酸酯具有相对优异的机械性能、电性能和耐候性,但是其阻燃性差。因此,为了将聚碳酸酯应用于需要阻燃性的各种领域,必须改善阻燃性。因此,在本发明中,除了上述聚碳酸酯树脂之外,还包含氟化磺酸盐类金属盐以及下面描述的苯基甲基硅油和苯基甲基硅树脂,以改善阻燃性。此外,由于低雾度,可以得到非常优异的透明度。
此处,“氟化磺酸盐类金属盐”指氟化磺酸离子与金属离子的盐化合物,它引起聚碳酸酯的成炭率增加,从而有助于聚碳酸酯树脂组合物的阻燃性的改善。
例如,所述氟化磺酸盐类金属盐可以是选自三氟甲基磺酸钠、全氟乙基磺酸钠、全氟丁基磺酸钠、全氟庚基磺酸钠、全氟辛基磺酸钠、全氟丁基磺酸钾、全氟己基磺酸钾、全氟辛基磺酸钾、全氟甲基磺酸钙、全氟丁基磺酸铷、全氟己基磺酸铷、三氟甲基磺酸铯、全氟乙基磺酸铯、全氟己基磺酸铯和全氟辛基磺酸铯中的一种或多种化合物。
优选地,所述氟化磺酸盐类金属盐可以是全氟丁基磺酸钾。
另外,基于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂,所述氟化磺酸盐类金属盐的含量可以为0.04重量份以上,或0.08重量份以上且为0.15重量份以下,或0.12重量份以下。
如果氟化磺酸盐类金属盐的含量太小,则存在阻燃性会降低的问题。相反,如果氟化磺酸盐类金属盐的含量太大,则存在透明度会降低的问题。因此,在这一方面,所述氟化磺酸盐类金属盐优选在上述范围内被包含。
同时,所述氟化磺酸盐类金属盐具有优异的阻燃性,但是具有在包含其的组合物的注塑过程中产生气泡的缺点。为此,已经尝试使用十二烷基苯磺酸钠作为有机磺酸盐类阻燃剂来代替氟化磺酸盐类金属盐。然而,十二烷基苯磺酸钠具有大大降低聚碳酸酯树脂的透明度或机械强度的缺点。
因此,除了氟化磺酸盐类金属盐之外,本发明的聚碳酸酯树脂组合物可以不包含十二烷基苯磺酸钠,而包含下面描述的苯基甲基硅油和苯基甲基硅树脂,从而保持阻燃性并且防止由氟化磺酸盐类金属盐产生气泡,同时实现优异的阻燃性和加工性能。
(d)苯基甲基硅油
同时,根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物还可以包含在25℃下的运动粘度为5mm2/秒至60mm2/秒的苯基甲基硅油,以便改善阻燃性。
此处,“苯基甲基硅油”指包含甲基和苯基作为硅氧烷重复单元的侧链或末端取代基的硅氧烷聚合物,并且优选地,指包含甲基作为末端取代基和苯基作为侧链取代基的硅氧烷聚合物。这种苯基甲基硅油通过重复硅氧烷主链,可以有助于聚碳酸酯树脂组合物的耐热性和阻燃性的改善,并且通过实质上包含苯基,可以表现出改善阻燃性的效果。
所述苯基甲基硅油在25℃下的运动粘度可以为5mm2/秒至60mm2/秒。具体地,所述苯基甲基硅油在25℃下的运动粘度(mm2/秒)可以为6以上、7以上、8以上、9以上、或10以上。此外,其在25℃下的运动粘度(mm2/秒)可以为50以下、40以下、30以下、25以下、或20以下。如果苯基甲基硅油的运动粘度小于5mm2/秒,则高挥发性会产生气泡。相反,如果苯基甲基硅油的运动粘度大于60mm2/秒,则透明度会降低。因此,在这一方面,优选使用满足上述运动粘度范围的苯基甲基硅氧烷。
优选地,所述苯基甲基硅油可以是包含苯基三甲基硅氧烷重复单元的硅氧烷聚合物。具体地,所述苯基甲基硅油可以由下面化学式3表示:
[化学式3]
在化学式3中,
R5和R6各自独立地是C1-10烷基、C1-10烯基或C6-10芳基,
R7是苯基,
n是0至10的整数,
m是1至10的整数。
更优选地,在化学式3中,R5和R6中的至少一个可以是苯基。
例如,所述苯基甲基硅油可以是由下面化学式3-1表示的化合物,其中,化学式3中的所有R5至R7均为苯基:
[化学式3-1]
在化学式3-1中,n和m与化学式3中定义的相同。
另外,基于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂,所述苯基甲基硅油的含量可以为1.5重量份以上或1.8重量份以上,且为5.0重量份以下,或4.5重量份以下。
如果苯基甲基硅油的含量太小,则存在阻燃性会降低的问题。相反,如果苯基甲基硅油的含量太大,则存在透明度会降低的问题。因此,在这一方面,苯基甲基硅油优选在上述范围内被包含。
(e)苯基甲基硅树脂
同时,根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物还可以包含苯基甲基硅树脂,以便防止滴落并且改善阻燃性。
此处,“苯基甲基硅树脂”是包含苯基和甲基取代基两者并且具有固相性能的网络结构的聚有机硅氧烷树脂。所述苯基甲基硅树脂与上述(d)苯基甲基硅油的区别在于前者为固相。
作为所述苯基甲基硅树脂,可以使用购自Shinetsu Co.,Ltd.的KR-480等。
当使用具有这种结构的苯基甲基硅树脂时,可以得到防滴落效果。
基于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂,所述硅树脂的含量可以为0.05重量份以上或0.08重量份以上,且为0.2重量份以下,或0.1重量份以下。
如果苯基甲基硅树脂的含量太小,则存在防滴落效果会降低的问题。相反,如果苯基甲基硅树脂的含量太大,则存在透明度会降低的问题。因此,在这一方面,苯基甲基硅树脂优选在上述范围内被包含。
(f)环氧类耐水解剂
同时,根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物还可以包含环氧类耐水解剂,以便改善耐水解性。
作为所述环氧类耐水解剂,可以使用具有环氧基稠合到脂肪族环上的结构的化合物,并且具有环氧基稠合的脂肪族环的耐水解剂的实例可以包括购自Daicel.Corp.的2021P(3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己烷甲酸酯)。
另外,基于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂,所述环氧类耐水解剂的含量可以为0.05重量份以上、或0.06重量份以上、或0.08重量份以上且为0.2重量份以下、或0.15重量份以下、或0.12重量份以下。
当环氧类耐水解剂的含量在上述范围内时,可以充分得到耐水解的效果而不降低树脂组合物的透明度和阻燃性。因此,在这一方面,所述环氧类耐水解剂优选在上述范围内被包含。
(g)紫外线吸收剂
同时,根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物还可以包含紫外线吸收剂,以便有效地阻挡来自外部的紫外线。
本发明中适用的紫外线吸收剂可以是任意紫外线吸收剂而没有特别地限制,只要它使得根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物的模制膜试样在3mm的厚度条件下在380nm的波长下的透光率为20%以下,优选地为10%以下即可。
优选地,所述紫外线吸收剂可以是选自苯并三唑化合物、二苯甲酮化合物、草酰苯胺(oxanilide)化合物、苯甲酸酯化合物和三嗪化合物中的一种或多种。
例如,所述紫外线吸收剂可以包括:苯并三唑化合物,如2-(2'-羟苯基)-苯并三唑化合物,包括2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(3',5'-二叔丁基-2'-羟苯基)苯并三唑、2-(5'-叔丁基-2'-羟苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-(1,1,3,3,四甲基丁基)苯基)苯并三唑、2-(3',5'-二叔丁基-2'-羟苯基)-5-苯并三唑、2-(3'-叔丁基-2'-羟苯基-5'-甲基苯基)-5-苯并三唑、2-(3'-仲丁基-5'-叔丁基-2'-羟苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-4'-辛氧基苯基苯基)-5-苯并三唑、或2-(3',5'-二叔丁基-2'-羟苯基)苯并三唑等;二苯甲酮化合物,如具有4-羟基、4-甲氧基、4-辛氧基、4-癸氧基、4-十二烷氧基、4-苄氧基、4,2',4'-三羟基或2'-羟基-4,4'-二甲氧基官能团的2-羟基二苯甲酮化合物;苯甲酸酯化合物,如具有被取代的苯甲酸酯结构的化合物,包括水杨酸4-叔丁基-苯酯、水杨酸苯酯、水杨酸辛基苯酯、二苯甲酰间苯二酚、双(4-叔丁基-苯甲酰)间苯二酚、苯甲酰间苯二酚、3,5'-二叔丁基-4-羟基苯甲酸2,4-二叔丁基苯基酯、3,5-二叔丁基-4-4羟基苯甲酸十六烷基酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十八烷基酯、或3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸2-甲基-4,6-二叔丁基苯基酯等;或具有2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪骨架的三嗪化合物等,但是不限于此。
另外,基于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂,所述紫外线吸收剂的含量可以为0.1重量份以上,或0.2重量份以上且为0.5重量份以下,或0.4重量份以下。
当紫外线吸收剂的含量在上述范围内时,可以充分得到耐候性的效果而不降低树脂组合物的透明度和阻燃性。因此,在这一方面,紫外线吸收剂优选在上述范围内被包含。
(h)添加剂
除了上述组分之外,根据需要,根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物还可以包含添加剂,如:抗冲增强剂;流变改性剂;阻燃剂,如磷阻燃剂等;表面活性剂;成核剂;偶联剂;填料;增塑剂;润滑剂;抗菌剂;脱模剂;热稳定剂;抗氧化剂;紫外线稳定剂;增容剂;着色剂;抗静电剂;颜料;染料;耐火剂等。
添加剂的含量可以根据待为组合物提供的物理性能而变化。例如,基于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂,添加剂的含量可以为0.01重量份至10重量份。
然而,为了防止由于加入添加剂引起聚碳酸酯树脂组合物的耐热性、冲击强度和耐化学性降低,基于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链聚碳酸酯树脂,添加剂的总含量可以优选为20重量份以下、或15重量份以下、或10重量份以下。
根据UL 94标准对厚度为1.5mm的试样进行测量,本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以表现出V-0级的优异的阻燃性。
另外,根据UL 746C对厚度为1.5mm的膜试样进行测量,本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物在水暴露试验(浸渍方案)和紫外线暴露试验(天候老化仪方案)之前和之后可以表现出V-0级的阻燃性,表明优异的耐候性。
另外,根据ASTM D1822(1/4英寸)进行测量,本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以表现出310kJ/m2以上、或315kJ/m2以上、或320kJ/m2以上,且为360kJ/m2以下、或350kJ/m2以下、或340kJ/m2以下的拉伸冲击,表明优异的冲击强度。
另外,根据ASTM D638(1.5mm)对厚度为1.5mm的试样进行测量,本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以表现出60MPa以上、或62MPa以上、或64MPa以上,且为80MPa以下、或75MPa以下、或70MPa以下的拉伸强度,表明优异的拉伸强度。
另外,当根据UL 746C的水暴露试验(浸渍方案)对厚度为1.5mm的膜试样测量本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物的拉伸冲击时,暴露试验之后的拉伸冲击值可以是暴露试验之前测量的值的50%以上。
同时,当根据UL 746C的紫外线暴露试验(天候老化仪方案)对厚度为1.5mm的膜试样测量本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物的拉伸冲击和拉伸强度时,暴露试验之后的各个值可以是暴露试验之前测量的值的70%以上。
另外,根据ASTM D256(1/8英寸,缺口悬臂梁式)在23℃下进行测量,本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以表现出790J/m以上、或800J/m以上、或810J/m以上且为900J/m以下、或880J/m以下,或860J/m以下的室温冲击强度,表明优异的室温冲击强度。
另外,根据ASTM D1003对厚度为3mm的注塑试样进行测量,本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以表现出0.01%以上,且为2.4%以下、或2.0%以下、或1.0%以下、或0.8%以下、或0.6%以下、或0.5%以下的雾度,表明优异的耐候性。
另外,通过使用厚度为2.5mm且宽度为10mm的螺旋模具在330℃下注塑进行测量,本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以表现出50cm以上、或51cm以上、或53cm以上且为65cm以下、或60cm以下、或58cm以下的螺旋长度,表明优异的加工性能。
另外,根据ASTM D1238(在300℃和1.2kg的负载下测量10分钟)进行测量,本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以表现出7g/10min以上、或8g/10min以上且为50g/10min以下、或30g/10min以下、或20g/10min以下的熔融指数(MI),表明优异的流动性。
另外,在UL94垂直试验条件下进行测量,本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以表现出0的滴落数,表明优异的滴落阻燃性。
另外,在UL94垂直试验条件下进行测量,本发明的一个实施方案的聚碳酸酯树脂组合物可以表现出27秒以上、或28秒以上、29秒以上、30秒以上、31秒以上、或32秒以上且为50秒以下、或45秒以下、或40秒以下的总燃烧时间(秒),表明优异的阻燃性。
树脂模制品
根据本发明的另一实施方案,提供一种包含上述聚碳酸酯树脂组合物的模制品。
所述模制品是通过使用上述聚碳酸酯树脂组合物作为原料进行诸如挤出、射出或浇铸的成型而得到的制品。成型方法和条件可以根据模制品的种类适当地选择和控制。
作为非限制性实例,所述模制品可以通过将所述聚碳酸酯树脂组合物混合并且挤出成型以制备颗粒,干燥所述颗粒,然后射出的方法得到。
特别地,由于模制品由所述聚碳酸酯树脂组合物制造,因此,可以表现出优异的加工性能、阻燃性和透明度,从而适合用作电气和电子部件、照明设备部件等的材料。
下文中,将提供优选实施例用于更好地理解本发明。然而,提供下面的实施例仅用于说明本发明,但是本发明不限于此。
<实施例>
使用的材料
在实施例和比较例中使用以下材料。
(a)直链共聚碳酸酯树脂
(a-1)由LG Chem Ltd.制造的LUPOY PC1080-70(重均分子量:19,600g/mol),它是包含化学式1-2的重复单元的聚碳酸酯。
(a-2)由LG Chem Ltd.制造的LUPOY PC1300-30(重均分子量:21,100g/mol),它是包含化学式1-2的重复单元的聚碳酸酯。
(a-3)由LG Chem Ltd.制造的LUPOY PC1300-15(重均分子量:27,800g/mol),它是包含化学式1-2的重复单元的聚碳酸酯。
(b)支链聚碳酸酯树脂
(b-1)由LG Chem Ltd.制造的LUPOY PC1600-03,它是重均分子量为37,600g/mol并且包含化学式1-2和化学式2-1的重复单元的聚碳酸酯。
(c)有机磺酸盐类金属盐
(c-1)由3M,Com.制造的FR-2025,它是全氟丁基磺酸钾(KPFBS)。
(c-2)由Arichem,LLC.制造的KSS-FR,它是二苯砜磺酸钾(KSS)。
(c-3)由TCI Chemical,Co.,Ltd.制造的SDBS(十二烷基苯磺酸钠)。
(d)苯基甲基硅油
(d-1)由日本ShinEstu,Chemical Co.,Ltd.制造的KR-56A,它是由下面化学式3-1表示的苯基甲基硅油,在25℃下的运动粘度为15mm2/秒:
[化学式3-1]
(d-2)由日本ShinEstu,Chemical Co.,Ltd.制造的KR-2710,它是在25℃下的运动粘度为50mm2/秒的苯基甲基硅油。
(d-3)由日本ShinEstu,Chemical Co.,Ltd.制造的KR-511,它是在25℃下的运动粘度为100mm2/秒的苯基甲基硅油。
(d-4)由Dow Corning,Corp.制造的DC-550,它是在25℃下的运动粘度为125mm2/秒的直链苯基甲基硅油。
(e)苯基甲基硅树脂
(e-1)由日本ShinEstu,Chemical Co.,Ltd.制造的KR-480,它是苯基甲基硅树脂。
(f)环氧类耐水解剂
(f-1)由Daicel Corporation制造的Celloxide 2021P,它是(3',4'-环氧环己烷)甲基3,4-环氧环己基甲酸酯。
(g)紫外线吸收剂
(g-1)由BASF,AG制造的TINUVIN 329。
(h)添加剂
(h-1)由Addivant,Corp.制造的Alkanox 240,它是三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
(h-2)由FACI制造的FACI L348,它是季戊四醇四乙基己酸酯(PETS)。
实施例和比较例
将下面表1至表4中描述的各组分混合,然后使用双轴挤出机(L/D=36,Φ=45,机筒温度:240℃)以80kg/小时的速度造粒,并且使用JSW(Ltd.)的注塑机N-20C在300℃的料筒温度和80℃的模具温度下进行注塑以制造各个试样。
实施例和比较例中使用的组分和含量分别示于下面表1至表4中。
[表1]
1)相对于直链聚碳酸酯树脂和支链碳酸酯树脂的总重量的重量%
2)相对于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链碳酸酯树脂的重量份
[表2]
1)相对于直链聚碳酸酯树脂和支链碳酸酯树脂的总重量的重量%
2)相对于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链碳酸酯树脂的重量份
[表3]
1)相对于直链聚碳酸酯树脂和支链碳酸酯树脂的总重量的重量%
2)相对于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链碳酸酯树脂的重量份
[表4]
1)相对于直链聚碳酸酯树脂和支链碳酸酯树脂的总重量的重量%
2)相对于总共100重量份的直链聚碳酸酯树脂和支链碳酸酯树脂的重量份
实验例
通过以下方法分别测量实施例和比较例的组合物以及由其制造的试样的物理性能。
1)熔融指数(MI):根据ASTM D1238(在300℃和1.2kg的条件下)测量。
2)室温冲击强度:根据ASTM D256(1/8英寸,缺口悬臂梁式)在23℃下测量。
3)雾度:使用雾度计,根据ASTM 1003对厚度为3mm的试样进行测量。
4)螺旋长度:使用厚度为2.5mm且宽度为10mm的螺旋模具在330℃下注塑之后,测量为总共10个注塑制品的平均长度。
5)滴落数:根据UL 94垂直试验方案测量滴落数(在滴落火花粒子的情况下)。
6)总燃烧时间:根据下面表5的UL 94垂直试验标准,测量为t1、t2和t3的总和。
7)阻燃性(UL 94方案):根据UL 94标准测试阻燃性。具体地,制备五个阻燃性试验所需要的厚度为1.5mm的阻燃试样,并如下进行试验。
首先,将各个试样与20mm高的火焰接触10秒,然后测量试样的燃烧时间(t1),并且记录燃烧状况。然后,在第一火焰接触之后,终止燃烧,并将各个试样与火焰接触另外10秒。接着,测量试样的燃烧时间(t2)和发光时间(t3),并且记录燃烧状况。对五个试样进行相同的试验,并且根据下面表5的标准评价试样。
[表5]
9)耐候性1(UL 746C浸渍方案):根据UL 746C标准通过水暴露试验来评价耐候性。具体地,制备五个试验所需要的厚度为1.5mm的试样,并且对各个试样测量阻燃性等级、拉伸冲击和拉伸强度值。接着,将各个试样在70℃的蒸馏水中预先浸渍7天,然后在23℃的蒸馏水中浸渍30分钟,然后测量拉伸冲击值。将各个试样在70℃的蒸馏水中预先浸渍7天,然后在23℃和50%的相对湿度下浸渍2周,然后对阻燃性进行评价并且与暴露之前的值进行比较。
10)耐候性2(UL 746C天候老化仪方案):根据UL 746C标准通过紫外线暴露试验来评价耐候性。具体地,制备五个试验所需要的厚度为1.5mm的试样,并且对各个试样测量阻燃性等级、拉伸冲击和拉伸强度值。接着,根据ASTM G151制备氙弧灯,用紫外线照射各个试样102分钟,然后剩余18分钟暴露于紫外线和水喷雾中。重复进行这种总共120分钟的循环,直至总时间达到1000小时。对各个试样测量阻燃性等级、拉伸冲击和拉伸强度值,并且与暴露之前的值进行比较。此时,在63℃(误差:3℃)的黑面板温度的操作条件下,通过以0.35W/m2的能量在340nm的波长下照射来进行试验。
在耐候性试验1和试验2中,根据ASTM D1822(1/4英寸)测量拉伸冲击,并且根据ASTM D638(1.5mm)测量拉伸强度。
物理性能的测量结果分别示于下面表6至表9中。
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
(在表9中,没有对在初始UL94试验中评级为V-2的比较例进行耐候性试验)
参照表6至表9,本发明的阻燃性聚碳酸酯树脂组合物可以在阻燃性、熔融指数、冲击强度、透明度、耐候性等方面表现出全部优异的性能。
Claims (20)
1.一种聚碳酸酯树脂组合物,包含:
(a)包含由下面化学式1表示的第一重复单元的直链聚碳酸酯树脂;
(b)包含由下面化学式1表示的第一重复单元的支链聚碳酸酯树脂;
基于100重量份的所述直链聚碳酸酯树脂和所述支链聚碳酸酯树脂,
(c)0.04重量份至0.15重量份的氟化磺酸盐类金属盐;
(d)1.5重量份至5.0重量份的在25℃下的运动粘度为5mm2/秒至60mm2/秒的苯基甲基硅油;和
(e)0.05重量份至0.2重量份的苯基甲基硅树脂;
[化学式1]
在化学式1中,
R1至R4各自独立地是氢、C1-10烷基、C1-10烷氧基、或卤素,
Z是未被取代的或被苯基取代的C1-10亚烷基、未被取代的或被C1-10烷基取代的C3-15亚环烷基、O、S、SO、SO2、或CO。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述由化学式1表示的第一重复单元来自选自双(4-羟苯基)甲烷、双(4-羟苯基)醚、双(4-羟苯基)砜、双(4-羟苯基)亚砜、双(4-羟苯基)硫醚、双(4-羟苯基)酮、1,1-双(4-羟苯基)乙烷、双酚A、2,2-双(4-羟苯基)丁烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二溴苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二氯苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-氯苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟苯基)-1-苯基乙烷、双(4-羟苯基)二苯基甲烷、和a,ω-双[3-(邻-羟苯基)丙基]聚二甲基硅氧烷中的一种或多种芳香族二元醇化合物。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述支链聚碳酸酯树脂包含所述由化学式1表示的第一重复单元和将多个所述第一重复单元彼此连接的三价或四价第二重复单元。
5.根据权利要求4所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述第二重复单元来自选自1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷、1,3,5-三-(2-羟乙基)氰尿酸、4,6-二甲基-2,4,6-三-(4-羟苯基)-庚烷-2,2,2-双[4,4'-(二羟苯基)环己基]丙烷、1,3,5-三羟基苯、1,2,3-三羟基苯、1,4-双-(4',4"-二羟基三苯基甲基)-苯、2',3',4'-三羟基苯乙酮、2,3,4-三羟基苯甲酸、2,3,4,-三羟基二苯甲酮、2,4,4'-三羟基二苯甲酮、2',4',6'-三羟基-3-(4-羟苯基)苯丙酮、五羟基黄酮、3,4,5-三羟基苯基乙胺、3,4-三羟基苯基乙醇、2,4,5-三羟基嘧啶、四羟基-1,4-醌水合物、2,2',4,4'-四羟基二苯甲酮、和1,2,5,8-四羟基蒽醌中的一种或多种支化剂。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,基于所述直链聚碳酸酯树脂和所述支链聚碳酸酯树脂的总重量,所述直链聚碳酸酯树脂的含量为50重量%至80重量%,所述支链聚碳酸酯树脂的含量为20重量%至50重量%。
8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述氟化磺酸盐类金属盐是选自三氟甲基磺酸钠、全氟乙基磺酸钠、全氟丁基磺酸钠、全氟庚基磺酸钠、全氟辛基磺酸钠、全氟丁基磺酸钾、全氟己基磺酸钾、全氟辛基磺酸钾、全氟甲基磺酸钙、全氟丁基磺酸铷、全氟己基磺酸铷、三氟甲基磺酸铯、全氟乙基磺酸铯、全氟己基磺酸铯和全氟辛基磺酸铯中的一种或多种。
11.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述苯基甲基硅树脂是固相的包含苯基和甲基取代基的网络结构的聚有机硅氧烷树脂。
12.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,还包含,基于100重量份的所述直链聚碳酸酯树脂和所述支链聚碳酸酯树脂,
(f)0.05重量份至0.2重量份的环氧类耐水解剂;和
(g)0.1重量份至0.5重量份的紫外线吸收剂。
13.根据权利要求12所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述环氧类耐水解剂包括环氧基稠合到脂肪族环中的结构。
14.根据权利要求12所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,所述紫外线吸收剂是选自苯并三唑化合物、二苯甲酮化合物、草酰苯胺化合物、苯甲酸酯化合物和三嗪化合物中的一种或多种。
15.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,根据UL 94标准对厚度为1.5mm的试样测量的阻燃性等级为V-0。
16.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,通过使用厚度为2.5mm且宽度为10mm的螺旋模具在330℃下注塑而测量的螺旋长度为50cm以上。
17.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,根据ASTM D1238(在300℃和1.2kg的负载下测量10分钟)测得的熔融指数(MI)为7g/10min至50g/10min。
18.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,在UL94垂直试验条件下测量的滴落数为0。
19.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物,其中,在UL94垂直试验条件下测量的总燃烧时间为50秒以下。
20.一种模制品,该模制品包含权利要求1至19中任意一项所述的聚碳酸酯树脂组合物。
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