CN1140184A - 聚(亚苯基醚)树脂和半结晶态树脂的相容性组合物 - Google Patents
聚(亚苯基醚)树脂和半结晶态树脂的相容性组合物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明由含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂和聚酯树脂和相容剂化合物提供聚(亚苯基醚)树脂和聚酯树脂的相容化共混物,以提供具有良好冲击性能、延性和拉伸性能的制品。该组合物还可以包含冲击性改进剂、金属盐、增强剂、阻燃剂和流动促进剂。由该组合物制成的制品可用于汽车构件中。
Description
本发明涉及能显示出增强的性能例如增进的耐冲击性和抗脱层性的聚(亚苯基醚)树脂和热塑性聚酯的相容化的共混物(compatibilizedblends)。
聚(亚苯基醚)树脂(以下称作“PPE”),由于其包括例如耐高温性、尺寸稳定性、水解稳定性和电性能在内的性能的独特的组合,因而是商业上有吸引力的材料。此外,对于其它的综合性能例如耐化学剂性、高强度和高流动性,人们已在试图寻求PPE与聚酯组合形成相容化PPE-聚酯共混物。这样的共混物的实例可见美国专利第4845160号、5089566号、5153267号、5247006号、5010144号和5089567号,通过引用将其结合入本文中。这些共混物的性能还可以通过加入各种添加剂例如冲击性改进剂、热稳定剂、抗氧化剂和填充剂来进一步增强。包含PPE和聚酯的相容化共混物的物理性能使得它们对汽车行业、尤其是用于照明和发动机机罩下构件的多种最终用途的制品有吸引力。
所有上述实例的相容化PPE-聚酯共混物均需要适宜的含有能与该聚酯的羧酸端基反应形成PPE-聚酯共聚物的亲电部分的PPE。但遗憾的是,所述适宜的PPE均不易在工业上制备。具体来讲,三嗪封端的PPE由官能化三嗪制得,市场上无售。市售环氧材料(即丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯)毒性太大,在工业上不易使用。
因此,显然仍需要一些可供选择的相容化办法用于能克服一些上述困难的PPE-聚酯共混物。
改进的热塑性组合物这个惊人的发现已能满足上面所讨论的需要,所述组合物包含:
(A)含有亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂;
(B)热塑性聚酯树脂;和
(C)组分(A)和(B)的相容剂(compatibilizer)化合物。
在优选的实施方案中,本发明提供相容化PPE-聚酯组合物,该组合物无目视分层迹象,具有改进的相形态稳定性、良好的冲击性能和拉伸性能。下面将进一步详述本发明。
PPE是本身已知的包含多个式(I)结构单元的聚合物,所述式(I)如下:式中,对各结构单元而言,各Q1独立地为卤素,低级伯或仲烷基(例如,含有至多7个碳原子的烷基),苯基,卤代烷基,氨基烷基,烃氧基,或在卤素和氧原子之间至少隔有2个碳原子的卤代烃氧基;和各Q2独立地为氢,卤素,低级伯或仲烷基,苯基,卤代烷基,烃氧基,或如Q1定义的卤代烃氧基。最好是各Q1是烷基或苯基,特别是C1-4烷基,而各Q2是氢。
本发明包括PPE的均聚物和共聚物。优选的均聚物是含有2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚单元的那些均聚物。适宜的共聚物包括含有例如与2,3,6-三甲基-1,4-亚苯基醚单元结合的单元的无规共聚物。还包括含有通过接枝乙烯基单体或聚合物例如聚苯乙烯制得的部分的PPE,以及偶联PPE,其中偶联剂例如低分子量的聚碳酸酯、醌类、杂环类和缩甲醛按已知方式与两个PPE链的羟基基团反应形成较高分子量的聚合物。
PPE一般具有在大约3000-40000范围内的数均分子量和在大约20000-80000范围内的重均分子量(用凝胶渗透色谱法测定)。其特性粘度最常在大约0.15-0.6dl./g范围内(在氯仿中于25℃测定)。
PPE一般通过至少一种一羟基芳族化合物例如2,6-二甲苯酚或2,3,6-三甲基苯酚的氧化偶联来制备。这样的偶联通常使用催化剂体系;它们一般含有至少一种重金属化合物例如铜、锰或钴化合物,通常与各种其它的材料配合。
对许多应用特别有用的PPE是包含具有至少一个含氨基烷基端基的分子的PPE。所述氨基烷基基团一般位于羟基基团的邻位。含这样的端基的产物可以通过掺入合适的伯或仲单胺例如二正丁基胺或二甲胺作为氧化偶联反应混合物的成分之一来获得。4-羟基联苯基端基也常常存在,一般得自反应混合物,其中存在副产物联苯酚合苯醌(diphenoquinones),尤其存在于卤化铜-仲或叔胺体系中。一般构成该聚合物重量多达大约90%(重量)的该聚合物分子的主要部分可以含有至少一种所述的含氨基烷基和4-羟基联苯基端基。
由上面所述,本领域技术人员不难明白:预计用于本发明的PPE包括所有目前已知的PPE,而不论其结构单元和次要化学特征如何不同。
最好是至少一些PPE是“含亲核试剂的PPE”。含亲核试剂的PPE是指含有富电子的并能自然地流向待与之反应的缺电子反应部位的部分的PPE。这些含亲核试剂的PPE有时称作“官能化的(functionalized)PPE”。由于PPE与其它成分之间的相容性得到增进,因此在最终的共混物中,含亲核试剂的即官能化的PPE通常称作“相容化的PPE”。因此适宜的含亲核试剂的PPE是那些能影响PPE与共混物中的各种组分(例如该PPE和该聚酯树脂)之间的相容性的含亲核试剂的PPE。所谓相容性包括共混物的组分之间的总相分离的稳定作用。增进的相容化的指征包括例如拉伸性增强,分层倾向降低,延性增强和相形态稳定作用增强。这是通过增强部分决定该共混物的合乎需要的物理性质的共混物组分的相容性实现的。
制备适宜的含亲核试剂的PPE的一个方法是通过使PPE与至少一种同时具有(i)碳-碳双键或碳-碳三键和(ii)至少一种选自羧酸、酸酐、酰胺、酰亚胺、胺、羟基和羧酸铵盐的部分的化合物反应而将该PPE官能化。这些化合物有时称作官能化剂(functionalizer)。用于实现对PPE官能化的做例证的化合物包括马来酸酐,富马酸,马来酰亚胺类例如N-苯基马来酰亚胺和1,4-亚苯基-二亚甲基-α,α’-双马来酰亚胺,马来酰阱,methylnadic anhydride,脂肪油(例如豆油,桐油,亚麻子油,芝麻油),不饱和羧酸例如丙烯酸、巴豆酸、甲基丙烯酸和油酸,不饱和醇,例如烯丙醇和巴豆醇和不饱和胺,例如烯丙基胺和不饱和酸的三烷基胺盐,例如富马酸三乙基铵和富马酸三正丁基铵。这样的用于制备有用的官能化的PPE的典型试剂的实例在美国专利第4315086、4755566和4888397中有述,通过引用将其结合入本文中。
非聚合脂肪族多元羧酸也可用于制备适宜的含亲核试剂的PPE。被包括在这类物质中的亦称作相容剂或官能化剂的物质有例如由下式(II)代表的脂肪族多元羧酸和酯:
(II) (RIO)mR(COORII)n(CONRIIIRIV)s式中R是具有2-20个、最好是2-10个碳原子的直链或支链饱和脂肪烃;RI选自氢或具有1-10个、优选1-6个、更优选1-4个碳原子的烷基、芳基、酰基或碳酰二氧基,特别优选氢;各RII独立地选自氢或具有1-20个碳原子、优选1-10个碳原子的烷基或芳基;各RIII和RIV独立地选自氢或具有1-10个、优选1-6个、更优选1-4个碳原子的烷基或芳基;m等于1,(n+s)大于或等于2,最好是等于2或3,和n和s各自大于或等于0;并且其中(ORI)对于羰基是α或β位的,并且至少两个羰基基团被2-6个碳原子分隔。显然,当各取代基具有不足6个碳原子时,RI、RII、RIII和RIV不能是芳基。
适宜的多元羧酸的实例有柠檬酸、苹果酸和松蕈酸;包括其各种商品形式,例如无水酸和水合酸。这里可用的酯的实例包括例如乙酰柠檬酸酯和一和/或二硬脂酰柠檬酸酯等。这里可用的酰胺包括例如N,N’-二乙基柠檬酰胺,N,N’-二丙基柠檬酰胺,N-苯基柠檬酰胺,N-十二烷基柠檬酰胺,N,N’-双十二烷基柠檬酰胺和N-十二烷基苹果酰胺。上述多元羧酸的衍生物也适用于本发明。适宜的官能化化合物的实例可见美国专利第4315086、4755566、4873286和5000897,均通过引用将其结合入本文中。
将PPE适当官能化所需的上述含亲核试剂的官能化剂的量为足以能增进该组合物中各组分间的相容性的量。如前所述,相容性增进的指征包括抗脱层性,改进的物理性能例如拉伸性和抗冲击性增强和共混物组分相之间在静态或低剪切条件下的状态稳定性增强。
据认为,在该组合物的一些组分之间可能发生反应,例如在含亲核试剂的PPE与相容剂化合物、相容剂化合物与聚酯树脂之间,或在含亲核试剂的PPE、相容剂化合物和聚酯树脂之间。这些反应据认为能形成该共混物组分之间的各种共聚物。按PPE的量计,上述官能化剂的有效量一般为至多大约8%(重量),优选大约0.05-4%(重量)。在最优选的实施方案中,官能化剂的量在PPE重量的大约0.1-2.0%(重量)范围内。实际用量还会取决于该官能化剂的分子量、每分子官能化剂活性部分的数量和类型和在最终PPE-聚酯树脂共混物中所需的相容性的程度。
另一个可用于制备适宜的含亲核试剂的PPE的方法包括使PPE与含酰基官能基和亲核部分或能够转化成亲核部分的部分的化合物反应。非限制性实例包括氯甲酰琥珀酸酐,氯乙酰琥珀酸酐,1,2,4-苯三酸酐酰氯,1-乙酰氧基乙酰基-3,4-二苯甲酸酐和对苯二甲酸酰氯。这样的相容化PPE的其它实例及其制备方法可见美国专利第4600741和4642358号,均通过引用将其结合入本文中。
适宜用作本发明组合物的组分B的聚酯包括具有下式(III)结构单元的那些聚酯:式中各RI独立地为二价脂族、脂环族或芳族烃或聚氧化亚烷基基团,或它们的混合物,和各A1独立地为二价脂族、脂环族或芳族基团,或它们的混合物。适宜的含式(III)结构的聚酯的实例有聚(二羧酸亚烷基二醇酯),弹性体型聚酯,液晶聚酯,聚丙烯酸酯,和聚酯共聚物,例如共聚酯碳酸酯和聚酯酰胺。还包括已用较低水平的双环氧化合物或多环氧化合物处理过的聚酯。还可以使用支化聚酯,其中已参有支化剂例如具有3个或更多个羟基基团的二元醇或三官能或多官能羧酸。为制备支化聚酯,还可以采用用三官能或多官能环氧化合物例如异氰脲酸三缩水甘油酯处理该聚酯。此外,在该聚酯上的酸和羟基端基的浓度有多种有时是合乎需要的,这取决于该组合物的最终用途。
最好是至少一些聚酯含有亲核基团例如羧酸基团。在一些情况下,使用酸活性部分减少酸端基的数量、一般减少至大约每克30微克当量以下是合乎需要的。在另一些情况下,聚酯具有比较高的羧酸端基浓度例如大约每克5-250或最好是大约20-70微克当量是合乎需要的。
RI基团可以是例如C2-10亚烷基,C6-10脂环基,C6-20芳族基团或聚氧化亚烷基基团,其中该亚烷基基团含有大约2-6个、最常是2或4个碳原子。在上式(III)中的A1基团最常是对或间亚苯基或其混合物。这类聚酯包括聚(对苯二甲酸亚烷基二醇酯),聚(萘二甲酸亚烷基二醇酯)和聚丙烯酸酯。聚酯在本领域是已知的,见下列美国专利所述,通过引用将其结合入本文中:2465319,2720502,2727881,2822348,3047539,3671487,3953394,4128526。
用于本发明的适宜的聚酯的实例是聚(对苯二甲酸亚烷基二醇酯),例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(通常简写成“PET”),聚(环己基二甲醇对苯二甲酸酯)(通常简写成“PCT”),和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(通常简写成“PBT”)。其它适宜的聚酯包括聚(萘二甲酸亚烷基二醇酯),例如聚(2,6-萘二甲酸亚烷基二醇酯),包括聚(2,6-萘二甲酸丁二醇酯)(通常简写成“PBN”)和聚(2,6-萘二甲酸乙二醇酯)(通常简写成“PEN”)。熔点低于大约380℃并包含衍生自芳族二元酚、脂族或芳族二元羧酸和芳族羟基羧酸的重复单元的液晶聚酯也是可以使用的。可用的液晶聚酯的实例在美国专利第4664972和5110896号中有述,通过引用将其结合入本文中。聚酯的各种混合物有时亦是非常适宜的。
各种聚酯可用其相应的玻璃化转变温度(例如Tg)和熔点(例如Tm)来区别。液晶聚酯的Tg和Tm一般高于萘二甲酸酯型聚酯。萘二甲酸酯型聚酯的Tg和Tm一般高于对苯二甲酸酯型聚酯。因此,所得到的含有液晶或萘二甲酸酯型聚酯的PPE掺和聚合物一般能更好地适宜于需要耐高温性强于对苯二甲酸酯型聚酯的应用。含有对苯二甲酸酯型聚酯的PPE掺和聚合物一般较易加工,因为该聚酯的Tg和Tm较低。因此对于所用的聚酯或聚酯的共混物的选择部分地决定于由PPE-聚酯掺和聚合物的最终应用所要求的理想性能的大致情况。式中R1的定义同上,R2是聚氧化亚烷基基团,和A2是三价芳族基团,通常衍生自1,2,4-苯三酸并具有结构(V):这样的聚合物及其制备模式在例如美国专利第4544734、4556705和4556688号中有述,通过引用将其结合入本文中。
由于聚酯在本发明组合物所经受的高挤塑和模塑温度下往往会水解降解,因此该聚酯最好基本上无水。可在与其它成分混合之前将该聚酯预干燥。更常见的是,该聚酯不经预干燥而使用并通过采用真空排出挤出机除去挥发性物质。
所述聚酯一般具有在大约20000-70000范围内的数均分子量,通过在60∶40(重量)苯酚和1,1,2,2-四氯乙烷的混合物中在30℃的特性粘度(I.V.)来确定。
用于PPE和聚酯树脂的相容剂化合物(亦称作相容化剂)是本发明的另一要素。适宜的相容剂化合物包括那些含有能与在该官能化PPE和聚酯树脂中所含的亲核基团反应的亲电基团的化合物。可用的亲电基团的实例包括例如环氧基团和原酸酯基团。优选的相容剂化合物包括含有多个原酸酯的化合物、环氧树脂和含上述的亲电基团的聚烯烃化合物。相容剂化合物最好每分子含有至少2个亲电基团,当然还可以含有一些单官能部分。相容化剂可以含有一种以上的亲电部分。
因此,按照本发明的一个实施方案,以能提供能显示出比无相容剂化合物的相同组合物增进的相容性的热塑性树脂组合物的有效量加入相容剂化合物。如前所述,所谓相容性包括共混物的组分之间的总相分离达到最低程度。增进的相容化的指征包括例如拉伸性增强,脱层倾向降低,延性增强和相形态稳定作用增强。这是通过增强部分决定该共混物的合乎需要的物理性质的共混物组分的相容性实现的。
相容剂化合物一般是液态或固态环氧化合物或原酸酯化合物。分子量为大约100-10000的相容剂化合物是优选的。如前所述,优选的相容剂化合物每分子包含至少2个活性基团,尽管每分子的平均活性基团数可以少于2(例如该相容剂化合物可以是每分子具有多种活性基团的活性化合物的混合物)。2个或更多个原酸酯部分或环氧基一般可通过对用于该PPF组合物的加工条件稳定并不与该原酸酯和环氧部分反应的大多数任何基团连接。可用的连接基团的做例证的实例包括:烷基,环烷基,芳基,酯类,酰胺类,杂芳基例如三嗪类、吡啶类、嘧啶类、呋喃类等,磷酰基,磺酰基,二烷基硅等。在本发明中可用的原酸酯或环氧化合物的其它实例包括下列双酚的原酸酯和环氧衍生物:例如双酚A、间苯二酚、氢醌、焦儿茶酚、双酚F、四溴双酚A、苯酚可溶可熔酚醛树脂、邻甲酚可溶可熔酚醛树脂、聚丙二醇、氢化双酚A、水杨醇、1,3,5-三羟基苯、4,4’-二羟基双酚、1,5-二羟基萘、槚如苯酚(cashew phenol)、二羟基二苯基砜和2,2,5,5-四(4-羟基苯基)己烷;卤代双酚的缩水甘油醚,缩水甘油醚例如丁二醇的二环氧甘油醚;缩水甘油酯例如邻苯二甲酸缩水甘油酯;缩水甘油基胺例如N,N-二缩水甘油基苯胺;线型环氧树脂例如环氧化聚烯烃和环氧化豆油;环构环氧树脂例如乙烯基环己烷二氧化物和联环戊二烯二氧化物;六氢邻苯二甲酸酐、二聚酸的缩水甘油酯;衍生自二氨基二苯基甲烷、异氰脲酸、海因的胺类环氧树脂;衍生自ρ-氨基苯酚、ρ-氧基苯甲酸的混合环氧树脂;水杨环氧树脂和可溶可熔酚醛树脂苯酚型树脂;卤代双酚的原酸酯和环氧衍生物;原酸酯例如丁二醇的双原酸酯醚;化合物例如双原酸酯邻苯二甲酸酯和混合的物质例如由甘油原酸酯、丙二醇(glydiol)和邻苯二甲酰氯反应获得的环氧原酸酯邻苯二甲酸酯。环氧化合物和原酸酯化合物还可以含有能与该PPE、该聚酯或这两者反应的其它基团。所述相容剂化合物可单独使用或两种或两种以上混合使用。
相容剂还可以包括含有原酸酯官能基团、环氧官能基团和环氧和原酸酯官能基团的混合物的聚合物。这样的原酸酯取代的聚合物的实例包括例如原酸酯官能聚苯乙烯和聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯),原酸酯官能弹性体,例如EPR、EPDM和基于嵌段共聚物的苯乙烯,原酸酯官能聚硅氧烷,原酸酯官能聚碳酸酯、聚酰亚胺和聚醚酰亚胺,原酸酯官能聚亚烷基二醇和类似的原酸酯取代的聚合物。也可以使用含环氧部分的类似的聚合物。
术语“原酸酯”是指一个碳原子与另一个碳原子通过直接的碳-碳键相连并与另外三个碳原子通过氧原子相连的化合物。所述原酸酯可用结构(VI)来表示:
(VI) -C(OR6)3式中R6是烃基,通常是C1-4伯或仲烷基。R6基团可以相同或不同,并且甚至可以被连接起来形成各种环状结构。原酸酯可被认为是假想的原酸R-C(OH)3的酯,其中R是有机基团。这样的原酸的存在在大多数情况下是未知的,因为它们会立即脱水成为常规羧酸。然而,这样的酸的酯是已知的,本发明组合物包含一些这类取代酯的聚合物。
含原酸酯基团的聚烯烃和聚烯烃共聚物可用作相容化剂。原酸酯官能聚烯烃或聚烯烃共聚物最好包含由下式(VII)代表的原酸酯部分:
式中R15是C1-4伯或仲烷基基团或是形成带有C*的第二个5或6元环的亚烷基;R14是C1-4伯或仲烷基基团或C6-10芳族基团,或R14和R15同与之相连的原子一起形成5、6或7元环;R16是氢或C1-4伯或仲烷基;K是0或1;J是1至2-K;和p,在R15和C*形成环时,是0,而在其它情况下是1。
R15基团可以是C1-4伯或仲烷基基团,例如甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,异丁基或仲丁基。一般优选伯基团,尤其是甲基。R15还可以与该分子的其它部分形成第二个5或6元环。为此,将该原酸酯环中的碳原子之一以C*标示以表示其作为所述第二个环的部分的作用。
R14基团可以是如上面对R15所定义的C1-4伯或仲烷基基团或C6-10芳族(最好是芳烃)基团。最后,R14和R15可同与之相连的原子一起形成5、6或7元环。R16基团可以是氢或与R14和R15相同的烷基基团,优选氢。
J和K的值取决于该环状原酸酯部分是5元环还是6元环。一般来讲,5元环是优选的,即K是0而J是1。然而,本发明还包括存在6元环的组合物,这就要求J和K均为1,或K是0而J是2。
下标p的值也取决于该原酸酯部分的环状结构。若C*是带有R15的环结构的部分,则其所有的四价均是饱和的,p将为0。若不是这种情况,则p为1。
可存在于原酸酯官能化的相容剂化合物中的做例证的原酸酯部分(VIII)如下:可将其称作4-(2-甲氧基-2-甲基-1,3-二氧戊环基)基团,它通常是优选的。用于制备这样的化合物的中间体包括4-羟基甲基-2-甲氧基-2-甲基-1,3-二氧戊环,可通过甘油与原乙酸甲酯反应获得。以基本纯的形式制备该化合物和结构相关的化合物的改进的方法和如此获得的产物披露于美国专利第5231197号中,通过引用将其结合入本文中。下面的做例证的原酸酯部分(IX)可以存在于原酸酯官能相容剂化合物中:上述部分可称作4-(1-乙基-2,6,7-三氧杂二环[2.2.2]辛基)基团;其羟甲基衍生物可以通过原乙酸乙酯与基本上等摩尔量的季戊四醇反应来制备。制备该原酸酯改性的聚烯烃的方法可见美国专利第5153290和5132361号,通过引用将其结合入本文中。
可用的原酸酯化合物的其它实例包括下式(XI)化合物:式中R10是含原酸酯基团的部分,R10最好是由式(VIII)和(IX)中的结构所代表的原酸酯。一些不同的方法可用于制备诸如式(XI)中的相容剂化合物。这些方法包括:(i)将羟基原酸酯用酰二氯或三氯直接酰化;(ii)将亲电双官能单体用羟基原酸酯通过相转移催化的亲核取代反应醚化;和(iii)将四醇用原乙酸三甲酯直接原酸酯基转移(transorthoesterifi-cation)。
起始的羟基原酸酯、4-羟基甲基-2-甲氧基-2-甲基-1,3-二氧戊环和4-羟基甲基-1-乙基-2,6,7-三氧杂二环[2.2.2]辛烷按U.S.P.5132373和Polymer Journal 13,715(1981)所述制备,将两篇文献均通过引用结合入本文中。两摩尔的这些羟基原酸酯或结构相关的单体中的至少一种可被酰二氯或三氯键合。所述醚化反应通过从羟基原酸酯和双官能亲电试剂开始来进行或反之,通过使亲电原酸酯与双官能亲核键合单元例如二醇二价阴离子、双酚二价阴离子或二羧酸盐反应来进行。
原酸酯基转移反应通过从季戊四醇开始来进行,当然也可以使用具有1,2-或1,3-两个预置的羟基基团的任何四醇以能生成环状的二氧戊环或二噁烷环结构。许多糖化合物可能适于该方法。
如前所述,环氧化合物也可用于相容剂化合物。可溶可熔酚醛树脂苯酚型环氧树脂有时是优选的。可用的可溶可熔酚醛树脂苯酚树脂包括由苯酚类与甲醛缩合获得的那些。优选的可溶可熔酚醛树脂苯酚树脂包括通过使可溶可熔酚醛树脂型酚醛树脂与表氯醇反应以生成式(XII)示意性表示的结构所通常能获得的那些。所述式(XII)如下:式中N是0或大于0,一般为0至大约5。
环氧甲酚可溶可熔酚醛树脂可以以ECN 1235(N的平均值=0.7)、ECN1273(N的平均值=2.8)和ECN 1299或ECN9495(N的平均值=3.4)牌号得自Ciba-Geigy。
对起始的酚类无特别限制,但适宜的酚类包括苯酚,邻甲酚,加间甲酚,对甲酚,双酚A,间苯二酚,对叔丁基苯酚,双酚F,双酚S,和它们的混合物。
含有环氧基团的聚烯烃和聚烯烃共聚物也可用作相容化剂。这样的烯烃化合物包括例如α-烯烃与α,β-不饱和羧酸的缩水甘油酯的共聚物。这里所用的α-烯烃指乙烯,丙烯,丁烯-1等。其中乙烯是优选的。所述α,β-不饱和羧酸的缩水甘油酯是通式(XIII)化合物:式中R5代表氢原子或低级烷基。α,β-不饱和羧酸的缩水甘油酯的实例包括丙烯酸缩水甘油酯,甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙基丙烯酸缩水甘油酯。所述环氧官能聚烯烃最好是含大约60-99.5%(重量)α-烯烃和大约0.5-40%(重量)、最好是大约3-30%(重量)α,β-不饱和羧酸的缩水甘油酯的烯烃类共聚物。当缩水甘油酯的量小于大约0.5%(重量)时,几乎察觉不到或根本察觉不到效果。相反,当超过大约40%(重量)时,在与该相容化PPE熔融共混的过程中会发生胶凝,损害产物的挤塑稳定性、可模塑性和机械性能。还可以将该环氧官能聚烯烃与各种非官能化聚烯烃例如线型低密度聚乙烯(通常简写成“LLDPE”)、聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物共混,但条件是:总环氧含量在前述范围内。
对环氧官能聚烯烃适宜的共聚物或三元共聚物包括例如乙烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物,乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物,乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙酸乙烯酯三元共聚物,乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸甲酯三元共聚物,乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。优选的环氧官能聚烯烃可以IGETABOND和BONDFAST商标得自Sumitomo Chemical Co.,Ltd.和以LOTADER商标得自ElfAtochem。
相容剂化合物以能改进组合物的物理性能例如增强拉伸强度和伸长率的有效量来使用。相容剂化合物的实际用量取决于多种因素例如含亲核试剂的PPE和相容剂化合物之间的反应性,所需的相容性程度,活性基团存在的数目,和类似的其它变量。相容剂化合物的量一般在总组合物重量的大约0.1-20%(重量)范围内。更优选的是,相容剂化合物的量一般在总组合物重量的大约0.5-15%(重量)范围内。本领域技术人员无需特别的额外实验就可测定该相容剂化合物的准确量。
本发明的组合物还可以含有至少一种对于PPE和聚酯树脂不是相容剂化合物的冲击性改进剂。所述冲击性改进剂包括链烯基芳族化合物和二烯的嵌段(一般是双嵌段、三嵌段或径向远嵌段共聚物。常常是至少一种嵌段来自苯乙烯和至少一种嵌段来自至少丁二烯和异戊二烯之一。特别优选的是包含聚苯乙烯嵌段和来自脂族不饱和度最好已经用氢化法去除的二烯衍生的嵌段的三嵌段和双嵌段共聚物。多种共聚物的混合物有时也是可以使用的。冲击性改进剂的重均分子量一般在大约50000-300000范围内。该类嵌段共聚物可以KRATON商标购自Shell Chemical Company,包括例如D1101、D1102、G1650、G1651、G1652、G1701和G1702级。
其它适宜的冲击性改进剂是芯壳型接枝共聚物。一般来讲,它们具有主要是共轭的二烯橡胶芯和主要是交联的丙烯酸酯橡胶芯和在其上聚合的一个或多个壳,所述壳衍生自单独的一烷基芳烃/或丙烯酸单体或最好是与其它的乙烯基单体的组合。所述芯壳型共聚物可以粒状或粉状形式以下列商品名购自Rohm and Haas Company:EXL-3330、EXL-3691、EXL-2600、EXL-2607、EXL-2647、EXL-3386和EXL-3607,并在美国专利第3808180、4034013、4096202、4180494和4292233号中有述。
有时也可以使用上述冲击性改进剂的各种混合物。若使用冲击性改进剂,其用量一般为与无冲击性改进剂的相同的组合物相比该组合物的物理性能例如延性能得以改进的有效量。改进的延性可以通过冲击强度增大或断裂拉伸伸长增大表现出来。一般来讲,冲击性改进剂的用量一般在组合物总重量的大约1-20%(重量)范围内,优选在组合物总重量的大约3-15%(重量)范围内,更优选在组合物总重量的大约5-12%(重量)之间。所用的冲击性改进剂的准确量和类型或组合部分取决于在该最终的共混组合物中所需的要求。
按照本发明的聚合物混合物还可以包含熔融温度低于该共聚物混合物的混料温度的非弹性体型金属盐。该金属盐的熔融温度低于该聚合物混合物的混料温度这一点至关重要;若熔融温度等于或大于混料温度,则该金属盐对于改进机械性能不太有效。所述混料温度是按照本发明的聚合物混合物的各成分在熔融的条件下或类似的条件下能被混合成近乎均匀的物料的温度。混料温度一般在大约250℃以上,通常是在大约280-330℃之间。
适宜的金属盐是无机盐或有机盐,更优选有机酸的金属盐。适宜的有机酸是饱和的和不饱和的脂族羧酸,芳族羧酸,脂族和芳族磺酸或膦酸和硫酸烷基氢酯的盐。所述盐的有机部分的分子量最好在大约500以下,更优选在大约300以下。具体的有机酸包括苯甲酸,棕榈酸,月桂酸,乙酸,硬脂酸,葡糖酸以及十二烷基苯磺酸,但不限于这些。
适宜的金属盐可广泛取自熔融温度低于该聚合物混合物的混料温度的盐。金属例如钙、铝和锌是优选的,但不排除金属例如钠、锂、钾、钡、铍、镁、铜、钴和铁。特别优选硬脂酸的金属盐,因为它们具有合适的熔点并可以纯的形式在市场上买到。
若使用非弹性体型金属盐,其用量为该组合物的物理性能例如延性能得到改进的有效量。如前所述,改进的延性可以通过冲击强度增大或断裂拉伸伸长增大表现出来。一般来讲,该金属盐的含量在该组合物总重量的大约0.01-5%(重量)范围内,优选在组合物总重量的大约0.1-3%(重量)范围内,更优选在组合物总重量的大约0.2-2%(重量)范围内。
本发明组合物还可以含有至少一种链烯基芳族化合物的非弹性体型聚合物。适宜的这类聚合物可按本领域公知的方法包括本体聚合、悬浮聚合和乳液聚合法来制备。它们通常含有至少大约25%(重量)衍生自下式(XIV)的链烯基芳族单体的结构单元:式中R6是氢,低级烷基或卤素;Z是乙烯基,卤素或低级烷基;和p为0-5。这些树脂包括苯乙烯、氯苯乙烯和乙烯基甲苯的均聚物,苯乙烯与一种或多种以丙烯腈、丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙基乙烯基苯、二乙烯基苯和马来酐为例的单体的无规共聚物和包含共混物和接枝物的橡胶改性的聚苯乙烯,其中所述橡胶是聚丁二烯或大约98-68%苯乙烯和大约2-32%二烯单体的橡胶状共聚物。这些橡胶改性的聚苯乙烯包括高抗冲聚苯乙烯(通常称作HIPS)。还可以使用具有线型嵌段、径向嵌段或递变嵌段共聚物构造的苯乙烯和丁二烯的非弹性体型嵌段共聚物组合物。它们可以FINACLEAR商标购自例如Fina Oil等公司,还可以K-RESINS商标购自Phillips。
若使用非弹性体型链烯基芳族化合物的聚合物,其用量为能改进该组合物的流动性的有效量。流动性得到改进可以通过粘度降低或在注塑过程中充填制件所需的注塑压力降低表现出来。一般来讲,非弹性体型链烯基芳族化合物的用量在该组合物总重量的大约1-20%(重量)范围内,优选在组合物总重量的大约3-15%(重量)范围内,更优选在组合物总重量的大约5-12%(重量)范围内。
本发明组合物还可以包含有效量的选自下列的至少一种添加剂:抗氧化剂、阻燃剂、阻滴剂(drip retardants)、晶核化剂、染料、颜料、着色剂、增强剂、填充剂、稳定剂、抗静电剂、增塑剂和润滑剂。这些添加剂及其有效浓度和掺入方法是本领域公知的。所述添加剂的有效量在宽范围内变动,但通常为组合物总重量的至多大约50%(重量)或更多。
含亲核试剂的PPE或含亲核试剂的PPE与未官能化的PPE的混合物与聚酯树脂之比,根据该组合物必须满足的各种性能要求,可从大约99∶1变更至1∶99。所形成的组合物可以呈现为具有分散于其中的聚酯颗粒的PPE基料相(matrix phase)或具有分散于其中的PPE颗粒的聚酯基料。对于具有聚酯连续相的组合物而言,优选的范围通常为大约1-60%(重量)的相容化PPE或相容化PPE与普通PPE的混合物,大约99-40%(重量)聚酯树脂和大约0.1-20%(重量)含亲电试剂的相容剂化合物。更优选的范围通常为大约10-40%(重量)的含亲核试剂的PPE或含亲核试剂的PPE与未用一种亲核部分官能化的PPE的混合物和大约90-60%(重量)聚酯树脂。含亲电试剂的相容剂化合物的优选范围跟其它因素一道,一般取决于每分子相容剂化合物中的亲电部分的数量、在该聚合物中的亲核基团与亲电基团之间的反应性和在各组分之间的所需的相容化程度。因此,当在能起冲击性改进剂作用的材料中存在亲电基团时,应当考虑所需的韧度。对于具有PPE连续相的组合物而言,可将上面所给的PPE与聚酯之比颠倒过来。本领域的普通技术人员应能基于所需预计的物理性能无需特别的额外实验就可使相容剂化合物的量和类型达到最佳化。
还令人惊讶地发现:该官能化PPE能用未官能化的PPE稀释以调节含有聚酯树脂的共混组合物的粘度。该发现使官能化PPE的母料能得以制备并使得能将其除其它成分外还与未官能化PPE和相容剂化合物和聚酯树脂相混合,以制备由普通原料制成的具有一定的粘度范围的一系列相类似的组合物,以便满足最终组合物的各种使用要求。
此外还发现:与PPE未被适当地官能化或未被充分官能化至能改进组分之间的相容性的组合物相比,通过将含亲核试剂的PPE、相容剂化合物和聚酯树脂合用,可以获得能对普通的汽车溶剂具有显著增强的耐化学剂性的组合物。因此按照本发明的另一个实施方案,将官能化的PPE与相容剂化合物和聚酯树脂合用以获得更佳的耐化学剂性。
本发明的相容化PPE-聚酯树脂共混物可用多种方法包括将所述材料与配方中所需的任何附加的添加剂紧密混合的方法来制备。适宜的方法包括溶液共混和熔融共混。由于在聚合物商业加工设备中有熔融共混设备,因此一般优选熔融加工方法。用在这样的熔融混料方法中的设备的实例包括共回转式和逆回转式挤塑机,单螺杆挤塑机,圆盘式处理机和各种其它类型的挤塑设备。在某些情况下,混合物料通过口模中的小出孔从挤塑机中排出,并使所产生的熔融树脂线料通过水浴而将该线料冷却。将冷却的线料切成小粒包装并用于进一步处理。
可将所有的成分在一开始均加至该加工体系中,或者,可将某些添加剂彼此预混合或与主要的聚合物组分、PPE、相容剂化合物和聚酯树脂之一预混合。似乎某些性能例如冲击强度和伸长率有时能通过在一开始将PPE与至少一种用于制备含亲核试剂的PPE的典型试剂在与相容剂化合物和聚酯树脂共混之前预混合得到增强。尽管在该过程中可以使用多个分开的挤塑机,但这些组合物还可以通过使用沿其长度方向具有多个进料孔以适应加入各种组分的需要的单独一个挤塑机来制备。使用在进料孔之间各段中的至少一个排气孔(大气压下或真空下)排出熔体,有时也是有利的。无需特别的额外实验,本领域的普通技术人员就能够调节共混时间和温度以及组分的添加位置和顺序。
本发明组合物不含其它的热塑性树脂例如聚碳酸酯,聚酰胺,聚醚酰亚胺和聚砜。还应当明白的是,由本发明组合物制得的改进的模塑制品代表本发明的附加实施方案。
下列实施例用于举例说明本发明的一些实施方案。它们在任何方面均无意对本发明进行限制。除另作说明外,所有的百分数均为按整个组合物的总重量计的重量百分数。
实施例
下列实施例说明用于制备各种原酸酯相容剂化合物的方法。对苯二甲酰基双原酸酯(Terephthaloyl Bisorthoesters)的合成:方法A:在一个装有加料漏斗、氮入口管和温度计的2升3颈圆底烧瓶中,将4-羟基甲基-2-甲氧基-2-甲基-1,3-二氧戊环(70g,472.5mmol)和三乙胺(132ml,944mmol)溶于500ml二氯甲烷中并将其保持在正压的氮气氛中。将该溶液在冰浴中冷却,然后用2小时时间加入对苯二甲酰氯(47.96g,236mmol)的二氯甲烷(500ml)溶液,同时将温度保持在15℃以下。加毕后,将反应混合物于室温搅拌过夜。用烧结玻璃漏斗滤出盐酸三乙基铵。将有机滤液用水(3×500ml)反复洗涤,用无水硫酸镁干燥,过滤并真空浓缩,得到81g(80%)产物,将其直接使用。方法B:给一个3颈圆底烧瓶装配上机械搅拌器、冷凝器、温度计和均压加料漏斗。将Adogen464(2.5g)、甲苯(500ml)、去离子水(160ml)和50%氢氧化钠水溶液(165g)加至该烧瓶中。将烧瓶在低于10℃的冰浴中冷却。在快速搅拌内容物的同时加入羟基原酸酯(150g,1.01mol)。用1小时时间滴加对苯二甲酰氯(121.8g,0.6mol)的甲苯溶液(2M溶液),同时将温度保持在不高于10℃。加毕后,将反应混合物再搅拌30分钟。使其分层,并向有机层中加入5ml三乙胺,然后用水(3×500ml)洗涤,干燥(硫酸镁),过滤并在施低热(40℃)下浓缩(旋转蒸发器),然后置于高真空下浓缩以除去微量甲苯。获得粗产物(收率86%),无需进一步分离直接使用。丁基双原酸酯(Butyl Bisorthoester)的合成:将4-羟基甲基-2-甲氧基-2-甲基-1,3-二氧戊环(19.26g,130mmol)、1,4-二溴-2-丁烯(10.7g,50mmol)、甲苯(40ml)、30%氢氧化钠水溶液(35g,262mmol)和盐酸苄基三乙基铵(890mg,3.9mmol)加至一个150ml的圆底烧瓶中,在将其保持在氮气下的同时,将整个混合物剧烈搅拌并在60℃的油浴中加热8小时,然后在室温过夜。将有机层用二氯甲烷(100ml)、三乙胺(3ml)稀释,用水(2×100ml)洗涤,干燥(硫酸镁),并真空浓缩,得到15.5g(收率为98%)粗产物,用1H和13CNMR检查。真空蒸馏得到8.9g(56%)纯产物,为液体,B.P.170-178℃/0.4Torr。螺-双原酸酯的合成:将原乙酸三甲酯(9.25g,77mmol)在氮气下加至季戊四醇(5.0g,36.7mmol)在含有15mg对甲苯磺酸的苯(55ml)中的混合物中。将得到的混合物在氮气下搅拌过夜。滤出未反应的不溶性季戊四醇,并将有机滤液通过与无水碳酸钠一起.搅拌1小时而中和。在真空下过滤并浓缩,得到2.22g白色粉末,其1HNMR与所需的结构一致,为异构体的混合物。三原酸酯的合成:按与方法A类似的程序,由在二氯甲烷(315ml)中的4-羟基甲基-2-甲氧基-2-甲基-1,3-二氧戊环(50.22g,339mmol)和三乙胺(95ml),通过用1,3,5-苯三羧酸三氯(30g,113mmol)在二氯甲烷(50ml)中酰化,制得该三原酸酯化合物。在室温搅拌过夜后,将反应混合物按类似的方式后处理,以88%的粗产物收率得到期望的化合物,为蜡状固体,不经分离直接使用。
下列实施例和操作条件举例说明本发明的实施方案。组合物一般在Welding Engineers 20mm双螺杆挤出机上用大约250-290℃的设定温度和在混料过程中给熔体施加大约10-30英寸Hg真空的条件下挤出。所得到的组合物一般用Engel30吨注塑机用大约270-295℃的设定温度和大约70-130℃的模温模塑。对该组合物的模塑试验样品按照ASTM D256(使用尺寸为2.5英寸×0.5英寸×0.125英寸的样品)进行缺口伊佐德冲击强度的测定。,并按照ASTM D638用类型I和类型V试验样品测定拉伸屈服和断裂拉伸伸长。脱层情况目视测定。
在下列组合物中所用的材料是:
PPE是聚(2,6-二甲基亚苯基醚)树脂,特性粘度为大约0.46dl/g,在氯仿中于25℃测得,得自GE Plastics。
VVR-PPE是聚(2,6-二甲基亚苯基醚)树脂,特性粘度为大约0.46dl/g,在氯仿中于25℃测得,得自GE Plastics;已经用真空排气挤出,随后将挤出物溶于热甲苯中,并通过用甲醇处理使其沉淀。将该VVR-PPE在使用前于大约110℃干燥。
PPE-FA是含亲核试剂的PPE,如下制得:将2%(重量)富马酸与PPE一同挤出,随后将挤出物溶于热甲苯中,并通过用甲醇处理使其沉淀。将该PPE-FA在使用前于大约110℃干燥。
BF-E是以BONDFAST E商标得自Sumitomo Chemical Co.,Ltd.的(乙烯-12%甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)。
B-OE是衍生自4-羟基甲基-2-甲氧基-2-甲基-1,3-二氧戊环和对苯二甲酰氯的双原酸酯。
T-OE是衍生自4-羟基甲基-2-甲氧基-2-甲基-1,3-二氧戊环和1,3,5-苯三羧酸三氯的三原酸酯。
EPDM是以EPSYN商标以801级购自Copolymer的乙烯-丙烯-二烯弹性体。
EP-OE是用大约2%(重量)衍生自4-羟基甲基-2-甲氧基-2-甲基-1,3-二氧戊环的丙烯酸酯原酸酯官能化的EPDM。
IM是以KRATON G1651商标得自Shell Chemical Co.的苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯型冲击性改进剂。
PBT-1是聚(对苯二甲酸丁二醇酯)树脂,其I.V.为大约0.76,在1∶1(重量比)苯酚:1,1,2,2-四氯乙烷混合物中于30℃时测得,并且具有大约56μeq/g的酸端基浓度和大约40-45℃的Tg和大约225℃的Tm。
PBT-2是聚(对苯二甲酸丁二醇酯)树脂,其I.V.为大约1.17,在1∶1(重量比)苯酚:1,1,2,2-四氯乙烷混合物中于30℃时测得,并且具有大约46μeq/g的酸端基浓度和大约40-45℃的Tg和大约225℃的Tm。
PET是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)树脂,其I.V.为大约0.72,在1∶1(重量比)苯酚:1,1,2,2-四氯乙烷混合物中于30℃时测得,并且具有大约20μeq/g的酸端基浓度和大约70-75℃的Tg和大约265℃的Tm。
PEN是聚(萘二甲酸乙二醇酯)树脂,其I.V.为大约0.75,在1∶1(重量比)苯酚:1,1,2,2-四氯乙烷混合物中于30℃时测得,并且具有大约11μeq/g的酸端基浓度和大约120-129℃的Tg和大约265℃的Tm。
PBN是聚(萘二甲酸丁二醇酯)树脂,其I.V.为大约0.75,在1∶1(重量比)苯酚:1,1,2,2-四氯乙烷混合物中于30℃时测得,并且具有大约10μeq/g的酸端基浓度和大约80-85℃的Tg和大约243℃的Tm。
ZSt.是得自Aldrich Chemical Co.的硬脂酸锌,熔点为大约128-130℃。
表1
D是延性;B是脆性。
样品: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
PPE | 32.4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
VVR-PPE | 0 | 32.4 | 0 | 0 | 0 | 0 |
PPE-FA | 0 | 0 | 32.4 | 32.4 | 324 | 32.4 |
BF-E | 7.5 | 7.5 | 0 | 7.5 | 7.5 | 12.5 |
IM | 5 | 5 | 125 | 5 | 5 | 0 |
PET | 54.9 | 54.9 | 54.9 | 54.9 | 54.9 | 54.9 |
ZSt | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0 | 0.2 | 0.2 |
缺口Izod;ft-lb/in | 0.2 | 0.2 | 0.7 | 1.5 | 2.0 | 1.4 |
无缺口Izod;ft-lb/in | 5.5 | 4.9 | NB | NB | NB | NB |
拉伸强度;psi | 4001 | 4128 | 6388 | 6958 | 6781 | 6428 |
极限伸长率% | 4B | 4B | 14D | 18D | 26D | 26D |
由表中的数据可看出,样品1是典型的含未官能化的PPE和环氧官能聚烯烃和聚酯树脂的在先技术的对照的共混物。该样品在被注塑入试验部件后具有所示的非常差的物理性能:非常低的冲击性能和拉伸性能。样品2使用了真空排气的PPE(VVR-PPE),具有非常相似的较差的物理性能。样品3包含含亲核试剂的PPE(PPE-FA)但不含相容剂化合物(BF-E)。这些共混物的结果对于相容化差的PPE-聚酯共混物是典型的结果。
当制备除相容剂化合物和聚酯树脂外还含有PPE-FA、含亲核试剂的PPE的类似的组合物,样品4时,冲击性能和拉伸性能得到很大改进。此结果与该含亲核试剂的PPE与该相容剂化合物和聚酯以某种方式反应成为PPE共聚物的理论一致。
如样品5所示,向样品4中添加少量的硬脂酸锌导致组合物的冲击强度和延性改进。如样品6所示,不含苯乙烯基冲击性改进剂的组合物,虽然延性水平降低,但仍保持良好的物理性能。
表2
D是延性;B是脆性。
样品: | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
VVR-PPE | 32.4 | 0 | 0 | 0 | 0 |
PPE-FA | 0 | 32.4 | 32.4 | 32.4 | 32.4 |
BF-E | 7.5 | 0 | 0 | 7.5 | 7.5 |
IM | 0 | 12.5 | 12.5 | 5 | 5 |
PBT-1 | 0 | 0 | 54.9 | 0 | 54.9 |
PBT-2 | 54.9 | 54.9 | 0 | 54.9 | 0 |
ZSt | 0.2 | 0 | 0 | 0.2 | 0.2 |
缺口Izod;ft-lb/in | 0.3 | 0.3 | 0.2 | 1.7 | 1.9 |
无缺口Izod;ft-lb/in | 6.5 | 11 | 2.8 | NB | NB |
拉伸强度;psi | 5824 | 6388 | 4980 | 6359 | 5722 |
极限伸长率% | 11B | 14B | 7B | 54D | 55D |
表2中的数据是说明包含PPE和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)树脂的组合物的。样品7、8和9是对照组合物,在无亲核性PPE(样品7)或无相容剂化合物(样品8和9)的情况下获得的,表现出差的冲击性能和拉伸性能。样品9和10说明本发明部分,使用了两种不同分子量的并还具有不同的端基浓度的聚(对苯二甲酸丁二醇酯)树脂。由数据可看出,使用含亲核试剂的PPE并与相容剂化合物和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)树脂配合能获得良好的冲击性能和拉伸性能。
表3
D是延性;B是脆性。
样品: | 12 | 13 | 14 | 15 |
PPE-FA | 32.4 | 32.4 | 32.4 | 32.4 |
BF-E | 12.5 | 7.5 | 12.5 | 7.5 |
IM | 0 | 5 | 0 | 5 |
PBN | 54.9 | 54.9 | 0 | 0 |
PEN | 0 | 0 | 54.9 | 54.9 |
ZSt | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
缺口Izod;ft-lb/in | 3.2 | 2.5 | 4.5 | 1.9 |
无缺口Izod;ft-lb/in | NB | NB | NB | NB |
拉伸强度;psi | 6253 | 6435 | 6873 | 6397 |
极限伸长率% | 35D | 29D | 113D | 71D |
表3中的数据说明在本发明中可以使用多种聚酯树脂。例如,样品12至15表明,包含带有含亲核试剂的PPE和相容剂化合物的聚(对苯二甲酸丁二醇酯)和聚(萘二甲酸乙二醇酯)树脂的组合物具有良好的冲击强度、延性和拉伸性能。
表4
样品: | 16 | 17 | 18 | 19 |
PPE-FA | 30 | 30 | 30 | 30 |
PBT-1 | 0 | 0 | 0 | 60 |
PBT-2 | 60 | 60 | 60 | 0 |
B-OE | 0 | 2 | 4 | 4 |
IM | 10 | 10 | 10 | 10 |
缺口Izod;ft-lb/in | 0.1 | 0.5 | 0.2 | 0.2 |
无缺口Izod;ft-lb/in | 2.4 | 6.3 | 4.4 | 3.4 |
拉伸强度;psi | 4563 | 6068 | 5599 | 5045 |
极限伸长率% | 7 | 13 | 9 | 9 |
表4中的数据说明含亲核试剂的PPE和聚酯与双原酸酯相容化化合物之间的相容性的增进。例如,与不含该双原酸酯化合物的对照样品16比较,样品17至19表明,包含该双原酸酯化合物的组合物具有良好的拉伸性能。
表5
样品: | 20 | 21 | 22 | 23 |
PPE | 0 | 0 | 0 | 32.5 |
PPE-FA | 32.5 | 32.5 | 325 | 0 |
PBT2 | 55 | 55 | 55 | 55 |
EPDM | 12.5 | 0 | 0 | 0 |
EP-OE | 0 | 12.5 | 7.5 | 12.5 |
IM | 0 | 0 | 5 | 0 |
缺口Izod;ft-lb/in | 0.1 | 0.25 | 0.2 | 0.2 |
无缺口Izod;ft-lb/in | 1.7 | 2.8 | 2.4 | 2.3 |
拉伸强度;psi | 4133 | 4469 | 4622 | 4172 |
极限伸长率% | 6 | 7 | 6 | 7 |
表5中的数据说明在使用含原酸酯化合物的弹性体时官能化PPE和聚酯之间的相容化的增进。例如,与不含原酸酯化合物的弹性体的对照样品20或不含含亲核试剂的PPE的对照样品23比较,样品21和22表明,包含含有原酸酯化合物弹性体的组合物具有良好的拉伸性能。
表6
*熔体流动在250℃测得,Mw和Mn相对于聚苯乙烯标样测定。
样品: | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
PBT2 | 100 | 99.8 | 99.24 | 98.3 | 97.6 | 99.5 | 99 |
B-OE | 0 | 0.2 | 0.76 | 1.7 | 2.4 | 0 | 0 |
T-OE | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 1.0 |
熔体流动(秒-1)* | 6.8 | 7.2 | 8.1 | 10.7 | 8.1 | 10.2 | 14.0 |
Mw | 69,700 | 95,200 | 103,500 | 107,300 | 91,000 | 98,170 | 106,544 |
Mn | 29,600 | 49,200 | 53,000 | 57,000 | 38,600 | 51,270 | 53,271 |
表6中的数据说明该相容剂化合物例如原酸酯化合物可用于链增长和偶联聚合物。样品24是含有聚酯树脂而无相容化化合物的的对照。样品25至30含有各种数量的双或三原酸酯化合物,说明加有相容化剂的聚酯树脂的分子量和粘度增大。这些数据与该含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂和聚酯树脂与该相容剂化合物之间发生反应的假设一致。由这些数据表明,含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂、聚酯树脂和相容剂化合物的加入顺序可导致多种偶联聚合物。例如,在以将含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂和相容剂化合物熔融混料后加入该聚酯这个加入顺序和含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂与相容剂化合物的比率一定的情况下,靠含该亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂与该聚酯树脂之间反应和该聚酯树脂与另外的聚酯树脂偶联获得聚(亚苯基醚)树脂偶联材料。同样,以不同的加入顺序和一定的聚酯与相容化化合物之比,可获得可观数量的偶联聚酯。
表7
*熔体流动在250℃测得。Mw和Mn相对于聚苯乙烯标样测定。
样品: | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 |
PPE-FA | 100 | 98.5 | 0 | 0 | 0 |
PA | 0 | 0 | 100 | 99 | 98 |
B-OE | 0 | 1.5 | 0 | 1 | 2 |
熔体流动(秒-1)* | 12.4 | 28.3 | 5.3 | 16.6 | 17.1 |
Mw | - | - | 49,050 | 64,000 | 69,800 |
Mn | - | - | 18,800 | 19,800 | 20,800 |
表7中的数据进一步说明相容化反应对含能与该相容化剂反应的部分的聚合物之间的反应的影响。在表7中,数据表明:官能化的PPE例如PPE-FA或聚酰胺例如尼龙-6和尼龙-66可与相容化剂偶联,增加粘度和分子量。通过将含PPE-FA的对照样品31的数据与含PPE-FA和1.5%(重量)双原酸酯的样品32的数据进行比较可以发现:该PPE被偶联,如熔体流动大幅增加(例如较大的数字表示粘度增加,分子量增大)。通过比较样品33与样品34还可以看出,添加1%(重量)的双原酸酯能使熔体流动增至3倍以上并能将重均分子量增加大约30%。
由实施例中所获得的做例证的数据应当明白:相容剂化合物可用于扩链或偶联许多聚合物,但条件是:该聚合物含有能与该相容化剂反应的部分。能扩链或偶联的聚合物的做例证的实例包括例如含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂,聚酯树脂,聚(亚芳基硫醚)树脂,聚酰胺树脂,含亲核试剂的聚碳酸酯树脂,聚醚酰亚胺树脂,含亲核试剂的聚烯烃,含亲核试剂的聚砜和聚醚砜等。还应当明白,均聚物偶联树脂代表本发明的附加的实施方案。所述相容化一般以能增加待偶联树脂的分子量的有效量加入。还应当明白的是,在树脂中的相容化剂的提浓物也可以用于均聚物偶联或使含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂与聚酯树脂相容化。
Claims (19)
1.一种组合物,包含:
(A)含有亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂;
(B)聚酯树脂;和
(C)组分(A)和(B)的相容剂化合物。
2.按照权利要求1组合物,其中所述含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂包含聚(亚苯基醚)树脂和同时具有(i)碳-碳双键或碳-碳三键和(ii)至少一种选自羧酸、酸酐、酰胺、酰亚胺、胺、羟基和羧酸铵盐的部分的化合物。
3.按照权利要求2的组合物,其中所述化合物选自马来酸酐,富马酸,马来酰亚胺类,马来酰阱,methylnadic anhydride,脂肪油,不饱和羧酸,不饱和醇,和不饱和胺。
4.按照权利要求1的组合物,其中所述含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂包含聚(亚苯基醚)树脂和下式化合物:
(RIO)mR(COORII)n(CONRIIIRIV)s式中R是具有2-20个碳原子的直链或支链饱和脂肪烃;各RI选自氢,具有1-10个碳原子的烷基、芳基、酰基和碳酰二氧基;各RII独立地选自氢,具有1-20个碳原子的烷基和芳基;各RIII和各RIV独立地选自氢,具有1-10个碳原子的烷基和芳基;m等于1,(n+s)大于或等于2;并且其中(ORI)对于羰基是α或β位的,并且至少两个羰基基团被2-6个碳原子分隔;并且当各取代基具有不足6个碳原子时,RI、RII、RIII和RIV不能是芳基。
5.按照权利要求4的组合物,其中所述的化合物选自柠檬酸,苹果酸,松蕈酸,多元羧酸的酯,多元羧酸的酰胺,和多元羧酸的盐。
6.按照权利要求1的组合物,其中所述含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂包含聚(亚苯基醚)树脂和同时含有(i)酰基官能团;和(ii)能与环氧基团或原酸酯基团反应的部分的化合物。
7.按照权利要求1的组合物,其中所述相容剂化合物每分子包含至少两个选自环氧基、原酸酯和环氧基与原酸酯的混合物的亲电部分。
8.按照权利要求7的组合物,其中所述相容剂化合物包含聚合物。
9.按照权利要求8的组合物,其中所述相容剂化合物是α-烯烃与α,β-不饱和羧酸的缩水甘油酯的共聚物。
10.按照权利要求7的组合物,其中所述相容剂化合物以足以能改进所述含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂与所述聚酯树脂之间的相容性的量存在。
11.按照权利要求10的组合物,其中所述相容剂化合物以足以能提供无目视可见分层迹象的组合物的量存在。
12.按照权利要求11的组合物,它还具有超过8%的极限拉伸伸长值和超过1英尺-磅/英寸的缺口伊佐德冲击强度。
13.按照权利要求10的组合物,其中组分(A)还包括至少一种含非亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂、至少一种非环氧官能聚烯烃或这两者。
14.按照权利要求10的组合物,其中所述聚酯树脂选自聚(对苯二甲酸丁二醇酯),聚(对苯二甲酸乙二醇酯),聚(对苯二甲酸亚环己基二甲醇酯),聚(萘二甲酸丁二醇酯),聚(萘二甲酸乙二醇酯),和含有至少一种上述聚酯树脂的混合物。
15.按照权利要求10的组合物,其中所述聚酯树脂包括液晶聚酯。
16.按照权利要求1的组合物,它还包含至少一种选自下列的添加剂:冲击性改进剂,补强性填充剂,非弹性体型金属盐,流动促进剂,阻燃剂,阻滴剂,染料,颜料,着色剂,稳定剂,抗静电剂,晶核化剂,增塑剂,非补强性填充剂和润滑剂。
17.由按照权利要求1的组合物制成的制品。
18.一种组合物,主要包含含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂、聚酯树脂、用于所述含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂和所述聚酯树脂的相容剂化合物,可选地包含对于所述含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂和所述聚酯树脂不是相容剂化合物的冲击性改进剂,并可选地包含非弹性体型金属盐。
19.按照权利要求1的组合物的制备方法,它包括:(1)将官能化剂与聚(亚苯基醚)树脂预混合以制备含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂,和(2)将所述含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂与包含聚酯树脂和用于所述含亲核试剂的聚(亚苯基醚)树脂和所述聚酯树脂的相容剂化合物的混合物混合。
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