CN114174431A - 热膨胀系数与铝紧密匹配的热塑性组合物 - Google Patents

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Abstract

一种热塑性组合物包含约40wt％到约60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物、约15wt％到约30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物、约13wt％到约15wt％的扁平玻璃纤维以及约9wt％到约11wt％的圆形玻璃纤维。用于制备热塑性组合物的方法包含由所述组分形成混合物，以及挤出或模制所述混合物以形成所述组合物。

Description

热膨胀系数与铝紧密匹配的热塑性组合物
技术领域
本公开涉及热塑性组合物，并且更具体地涉及热膨胀系数与铝的热膨胀系数紧密匹配的热塑性组合物。
背景技术
在许多应用中，期望用聚合物组分代替金属组分以最小化组分重量。铝是一种此金属。虽然已经使用了铝的各种金属和聚合物替代物，但所述替代物可能具有使其不适合于在某些应用中进行替代的性质。例如，在某些应用中，可能需要将聚合物的热膨胀系数(CTE)与铝的CTE(大约23-26微米每米每摄氏度(μm/m/℃))紧密匹配，如在聚合物/铝结合应用中。如果聚合物的CTE与铝的CTE显著不同，则结合可能会被减弱或失效。常规聚合物替代物的CTE与铝的CTE相差很大，和/或其可流动性(熔体流动速率(MFR)或熔体体积流动速率(MVR))使得其不适合于某些模制应用。
本公开的各方面则解决了这些和其它缺点。
发明内容
本公开的各方面涉及一种热塑性组合物，其包含：约40wt％到约60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物；约15wt％到约30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物；约13wt％到约15wt％的扁平玻璃纤维；以及约9wt％到约11wt％的圆形玻璃纤维。所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。
本公开的各方面进一步涉及一种用于制备热塑性组合物的方法，所述方法包含：形成混合物，所述混合物包含约40wt％到约60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物、约15wt％到约30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物、约13wt％到约15wt％的扁平玻璃纤维以及约9wt％到约11wt％的圆形玻璃纤维；以及挤出或模制所述混合物以形成所述组合物。所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。
具体实施方式
通过参考本公开的以下具体实施方式及其中所包含的实施例，可以更容易地理解本公开。在各个方面，本公开涉及热塑性组合物和用于制备所述热塑性组合物的方法，所述热塑性组合物包含：约40wt％到约60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物；约15wt％到约30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物；约13wt％到约15wt％的扁平玻璃纤维；以及约9wt％到约11wt％的圆形玻璃纤维。所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。所述热塑性组合物具有良好的熔体流动性质，并且其热膨胀系数(CTE)与铝的CTE紧密匹配。
在公开和描述本发明化合物、组合物、制品、系统、装置和/或方法之前，应理解，除非另外指定，否则它们不限于特定的合成方法，或除非另外指定，否则不限于特定的试剂，因此它们当然可以进行改变。还应理解，本文中所使用的术语仅出于描述特定方面的目的，并非旨在具有限制性。
本公开涵盖本公开的要素的各种组合，例如来自附属于同一独立权利要求的附属权利要求的要素的组合。
此外，应理解，除非另外明确陈述，否则本文中阐述的任何方法绝非旨在理解为要求以特定次序执行其步骤。因此，在方法权利要求项实际上并未列举其步骤所遵循的次序或并未在权利要求书或描述中另外具体陈述步骤应限于具体次序的情况下，在任何方面绝不旨在推断次序。这适用于任何可能的非明确解释基础，包含：关于步骤安排或操作流程的逻辑问题；由语法组织或标点符号得出的简单含义；以及说明书中所描述的实施例的数目或类型。
本文中所提及的所有公开案均以引用的方式并入本文中，从而公开和描述与所列公开案相关的方法和/或材料。
定义
还应理解，本文中所使用的术语仅出于描述特定方面的目的，并非旨在具有限制性。如说明书中和权利要求书中所使用，术语“包含”可以包括“由…组成”和“基本上由…组成”的实施例。除非另外定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语都具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在本说明书和随后的权利要求书中，将参考应在本文中定义的许多术语。
在说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一(a/an)”以及“所述”包括复数指示物，除非上下文另外清楚地指明。因此，例如，提及“聚碳酸酯”包括两种或更多种聚碳酸酯聚合物的混合物。
如本文所用，术语“组合”包括掺合物、混合物、合金、反应产物和其类似物。
范围可以在本文中表达为从一个值(第一值)至另一值(第二值)。当表达这样的范围时，所述范围在一些方面包含第一值和第二值中的一个或两个。类似地，当通过使用先行词“约”来将值表达为近似值时，应理解，所述特定值形成了另一方面。应进一步理解，每个范围的端点在与另一端点相关以及独立于另一端点的情况下都是有效的。还应理解，本文公开了多个值，并且每个值在本文中还被公开为“约”为除了所述值本身之外的所述特定值。例如，如果公开值“10”，则还公开“约10”。还应理解，还公开两个特定单元之间的每个单元。例如，如果公开了10和15，则还公开了11、12、13和14。
如本文所用，术语“约”和“处于或约”意指所论述的量或值可以是特指值、近似特指值或约与特指值相同。通常应理解，如本文所用，除非另外指示或推断，否则标称值指示±10％的变化。所述术语旨在传达：类似值促进权利要求书中所叙述的等效结果或作用。也就是说，应理解，量、大小、调配物、参数和其它数量和特性不是并且不必是精确的，而是根据需要可以是近似的和/或更大或更小，从而反映公差、转换因子、舍入、测量误差等以及本领域的技术人员已知的其它因素。通常，量、大小、调配物、参数或其它数量或特性是“约”或“近似的”，无论是否明确如此陈述。应理解，当在定量值之前使用“约”时，除非另外具体陈述，否则参数还包括特定的定量值本身。
公开用于制备本公开的组合物的组分以及在本文公开的方法中使用的组合物本身。本文公开了这些和其它材料，并且应当理解，当公开了这些材料的组合、子集、相互作用、组等时，尽管不能明确地公开这些化合物的各种不同个别和集体组合和排列的具体参考，但本文具体考虑和描述了每一种。例如，如果公开和讨论了特定化合物，并且讨论了可能对包含化合物的多个分子做出的多种改性，则除非具体地相反地指明，否则具体地设想化合物中每个组合及排列和可能的改性。因此，如果公开一类分子A、B和C以及一类分子D、E和F并公开组合分子A-D的实例，那么即使每个并未单独地叙述，其仍单独地且共同地被涵盖，从而意味着视为公开组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F。同样，还公开了这些组合的任何子集或组合。因此，例如，视为公开了A-E、B-F和C-E的子群组。此概念适用于本申请的所有方面，包含但不限于制造和使用本公开组合物的方法中的步骤。因此，如果存在可执行的各种额外步骤，那么应理解，可在本公开的方法的方面中的任何特定方面或其组合的情况下执行这些额外步骤中的每个。
在说明书和结尾的权利要求书中对组合物或制品中的特定要素或组分的重量份的提及，指示组合物或制品中要素或组分与任何其它要素或组分之间的重量关系，对此表达为重量份。因此，在含有2重量份的组分X和5重量份的组分Y的化合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并且不管化合物中是否含有另外的组分都以此类比率存在。
除非具体相反地陈述，否则组分的重量百分比是按包括所述组分的配方或组合物的总重量计的。
如本文所用，术语“数均分子量”或“Mn”可以互换使用，并且是指样品中所有聚合物链的统计平均分子量并由下式定义：
Figure BDA0003479518000000041
其中Mi为链的分子量，并且Ni为该分子量的链数。对于聚合物，例如聚碳酸酯聚合物，可通过本领域普通技术人员公知的方法使用分子量标准品，例如聚碳酸酯标准品或聚苯乙烯标准品，优选地经认证的或可追溯的分子量标准品，来测定Mn。
如本文所用，术语“重均分子量”或“Mw”可互换使用，并由下式定义：
Figure BDA0003479518000000042
其中Mi为链的分子量，并且Ni为该分子量的链数。与Mn相比，Mw在确定对平均分子量的贡献时考虑了给定链的分子量。因此，给定链的分子量越大，该链对Mw的贡献就越大。对于聚合物，例如聚碳酸酯聚合物，可通过本领域普通技术人员公知的方法使用分子量标准品，例如聚碳酸酯标准品或聚苯乙烯标准品，优选地经认证的或可追溯的分子量标准品，来测定Mw。
如本文所用，可互换使用的术语“BisA”、“BPA”或“双酚A”是指具有由下式表示的结构的化合物：
Figure BDA0003479518000000043
BisA也可以由名称4,4'-(丙烷-2,2-二基)二酚；p,p'-异亚丙基双酚；或2,2-双(4-羟苯基)丙烷提及。BisA的CAS号为80-05-7。
如本文所使用，“聚碳酸酯”是指寡聚物或聚合物，其包含通过碳酸酯键连接的一种或多种二羟基化合物(例如二羟基芳香族化合物)的残基；其还涵盖均聚碳酸酯、共聚碳酸酯和(共)聚酯碳酸酯。
关于聚合物的成分所使用的术语“残基”和“结构单元”在整个说明书中为同义的。
除非另外规定，否则如本文所用的术语“重量百分比”、“wt％”和“wt.％”可互换使用，指示按组合物总重量计的给定组分的重量百分比。即除非另外规定，否则所有wt％值均按组合物的总重量计。应当理解，所公开的组合物或调配物中所有组分的wt％值的总和等于100。
除非在本文中另外相反地陈述，否则所有测试标准在提交本申请时都是最新有效标准。
本文公开的材料中的每种材料是可商购获得的和/或其生产方法是本领域的技术人员已知的。
应理解，本文公开的组合物具有某些功能。本文公开针对进行所公开功能的某些结构要求，并且应理解，存在可以进行与所公开结构相关的相同功能的各种结构，并且这些结构通常会实现相同的结果。
热塑性组合物
本公开的各方面涉及一种热塑性组合物，其包含：约40wt％到约60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物；约15wt％到约30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物；约13wt％到约15wt％的扁平玻璃纤维；以及约9wt％到约11wt％的圆形玻璃纤维。所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。
在一个方面，所述聚碳酸酯可以包含任何聚碳酸酯材料或材料的混合物，例如，美国专利第7,786,246号中所叙述的，所述美国专利出于公开各种聚碳酸酯组合物和方法的具体目的以其整体在此并入。术语聚碳酸酯可以进一步定义为具有式(1)的重复结构单元的组合物：
Figure BDA0003479518000000051
其中R1基的团总数的至少60％是芳香族有机基团，并且其余为脂肪族、脂环族或芳香族基团。在另外的方面，每个R1是芳香族有机基团，并且更优选地是式(2)的基团：
─A1─Y1─A2─(2)，
其中A1和A2中的每一个是单环二价芳基，并且Y1是具有将A1与A2分开的一个或两个原子的桥连基团。在各个方面，一个原子将A1与A2分开。例如，此类型的基团包含但不限于如─O─、─S─、─S(O)─、─S(O2)─、─C(O)─、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2.2.1]-二环亚庚基、亚乙基、亚异丙基、亚新戊基、亚环己基、亚环十五烷基、亚环十二烷基和亚金刚烷基等基团。桥连基团Y1优选地是烃基或饱和烃基，如亚甲基、亚环己基或亚异丙基。
除了上述聚碳酸酯之外，可以使用聚碳酸酯与其它热塑性聚合物的组合，例如均聚碳酸酯和/或聚碳酸酯共聚物的组合。
包含异山梨醇类聚酯聚碳酸酯的聚碳酸酯可以包含包括碳酸酯单元和其它类型的聚合物单元，包含酯单元，的共聚物，以及包含均聚碳酸酯和共聚碳酸酯中的至少一种的组合。这种类型的示例性聚碳酸酯共聚物是聚酯碳酸酯，也被称为聚酯聚碳酸酯或聚酯碳酸酯。此类共聚物进一步包含进一步含有源自含寡聚酯的二羟基化合物的碳酸酯单元(在本文也被称为羟基封端的寡聚丙烯酸酯)。
在各个另外的方面，如本文所用，“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯树脂”进一步包含均聚碳酸酯、在碳酸酯中包含不同的R1部分的共聚物(在本文中被称为“共聚碳酸酯”)、包含碳酸酯单元和其它类型的聚合物单元，如酯单元、聚硅氧烷单元，的共聚物以及包含均聚碳酸酯和共聚碳酸酯中的至少一种的组合。如本文所使用的，“组合”包含共混物、混合物、合金、反应产物等。
在另外的方面，所述聚碳酸酯树脂包含聚酯聚碳酸酯共聚物，并且具体地为包括酯单元的聚酯聚碳酸酯共聚物，所述酯单元包含软嵌段酯单元，其在本文中也被称为脂肪族二羧酸酯单元。这种包含软嵌段酯单元的聚酯聚碳酸酯共聚物在本文中也被称为聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯。软嵌段酯单元可以为C6-20脂肪族二羧酸酯单元(其中C6-20包含末端羧基)，并且可以是直链(即，未支化的)或支链二羧酸、含环烷基或亚环烷基的二羧酸单元或这些结构单元的组合。在仍另外的方面，C6-20脂肪族二羧酸酯单元包含直链亚烷基，所述直链亚烷基包含亚甲基(-CH2-)重复单元。
设想了所有类型的聚碳酸酯端基可用于聚碳酸酯组合物，条件是此类端基不会显著不利地影响组合物的期望的性质。
在一些方面，聚碳酸酯聚合物为均聚物。在仍另外的方面，所述均聚物包含源自双酚A的重复单元。
在仍另外的方面，聚碳酸酯组分是共聚物。在仍另外的方面，共聚物包含源自BPA的重复单元。在又另外的方面，共聚物包含源自癸二酸的重复单元。在甚至另外的方面，共聚物包含源自癸二酸和BPA的重复单元。有用的聚碳酸酯共聚物是可商购获得的并且包含但不限于以商品名LEXANTMEXL和LEXANTMHFD聚合物销售的那些，并且可从沙伯基础创新塑料有限公司(SABIC Innovative Plastics，先前为GE塑料公司)获得。
在一特定方面，所述聚碳酸酯是可从沙伯基础创新塑料有限公司获得的光学级LEXANTM聚碳酸酯均聚物(OQPC)。
在一些方面，所述聚碳酸酯均聚物或共聚物的分子量为1,500克每摩尔(g/mol)到100,000g/mol，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)确定并相对于聚碳酸酯标准品校准的。在另外的方面，所述聚碳酸酯均聚物或共聚物的分子量为10,000g/mol到50,000g/mol，或分子量为15,000g/mol到25,000g/mol，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)确定并相对于聚碳酸酯标准品校准的。
所述热塑性组合物包含约40wt％到约60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物。在另外的方面，所述热塑性组合物包含约50wt％到约55wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物。
苯乙烯丙烯腈共聚物是苯乙烯与丙烯腈的共聚物，并且其化学结构在式(3)中示出：
Figure BDA0003479518000000071
苯乙烯和丙烯腈的含量可以变化。在一些方面，SAN共聚物包含约60-90wt％的苯乙烯和约10-40wt％的丙烯腈，或者在某些方面约70-80wt％的苯乙烯和约20-30wt％的丙烯腈。在特定方面，SAN共聚物可以是可从沙伯基础创新塑料有限公司获得的29355级苯乙烯丙烯腈共聚物。
在一些方面，所述热塑性组合物可以包含约15wt％到约30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物，或者在特定方面约20wt％到约25wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物。
所述热塑性组合物中的玻璃纤维可以是任何合适类型的玻璃纤维。在一些方面，所述玻璃纤维选自E型玻璃、S型玻璃、AR型玻璃、T型玻璃、D型玻璃和R型玻璃。在仍另外的方面，所述玻璃纤维选自E型玻璃、S型玻璃和其组合。在仍另外的方面，所述玻璃纤维为一种或多种S型玻璃材料。高强度玻璃在美国通常被称为S型玻璃，在欧洲被称为R型玻璃，并且在日本被称为T型玻璃。S型玻璃最初是在20世纪60年代针对军事应用而开发的，并且后来针对商业应用开发了更低成本的版本S-2型玻璃。高强度玻璃的氧化硅、氧化铝和氧化镁的含量明显高于E型玻璃。S-2型玻璃比E型玻璃强大约40％-70％。所述玻璃纤维可以通过标准方法制成，例如通过蒸汽或空气吹制、火焰吹制和机械拉制。用于本公开的热塑性组合物的示例性玻璃纤维可以通过机械拉制制成。
可对玻璃纤维上浆或不上浆。经上浆的玻璃纤维在其表面上涂覆有选择为与聚合物基础树脂相容的上浆组合物。上浆组合物促进聚合物类树脂在纤维股上的浸湿和透湿，并且有助于在热塑性组合物中获得期望的物理性质。
在各个另外的方面，玻璃纤维用涂层剂上浆。在另外的方面，按玻璃纤维的重量计，涂层剂以约0.1wt％到约5wt％的量存在。在仍另外的方面，按玻璃纤维的重量计，所述涂层剂以约0.1wt％到约2wt％的量存在。
所述热塑性组合物包含扁平玻璃纤维与圆形玻璃纤维的组合。在一个方面，所述热塑性组合物包含约13wt％到约15wt％的扁平玻璃纤维；以及约9wt％到约11wt％的圆形玻璃纤维。在特定方面，所述热塑性组合物包含约14wt％的扁平玻璃纤维和约10wt％的圆形玻璃纤维。示例性扁平玻璃纤维为扁平E型玻璃纤维，如可从日东纺公司(Nittobo)获得的CSG3PA-830。示例性圆形玻璃纤维为可从PPG工业公司(PPG Industries)获得的3540型圆形玻璃纤维。如本文所述的扁平玻璃纤维和圆形玻璃纤维的具体含量可以为热塑性组合物提供特别期望的性质，包含但不限于良好的可流动性和与铝的CTE紧密匹配的CTE。
除前述组分以外，所公开的热塑性组合物可以任选地包含通常掺入在此类型的聚碳酸酯树脂组合物的一种或多种额外添加剂材料，条件是添加剂被选择为以便于不会显著不利地影响本文所述的热塑性组合物的所期望的性质。可以使用添加剂的组合。可以存在于所公开的模制制品中的添加剂材料的示例性且非限制性实例包含增强填料、酸清除剂、抗滴落剂、抗氧化剂、抗静电剂、扩链剂、着色剂(例如颜料和/或染料)、离型剂、流动促进剂、润滑剂、脱模剂、增塑剂、淬火剂、阻燃剂稳定剂(包含例如热稳定剂、水解稳定剂或光稳定剂)、UV反射添加剂或其任何组合。
本文所述的热塑性组合物的热膨胀系数(CTE)与铝的热膨胀系数(CTE)紧密匹配。在一些方面，热塑性组合物的CTE为22到29微米每米每摄氏度(μm/m/℃)，如根据ISO 11359所确定的。在另外的方面，热塑性组合物的热膨胀系数为23到27μm/m/℃，如根据ISO 11359所确定的。CTE与铝的CTE紧密匹配的CTE的热塑性组合物可能适合作为铝组分的替代品或部分替代品。另外，在一些结构中，其可以与铝结合或另外组合，因为铝和热塑性组合物两者将随着温度的变化以类似速率膨胀和收缩。
根据本公开的各方面的热塑性组合物还可以具有良好的可流动性，如通过熔体流动速率(MFR)所测量的。在一些方面，热塑性组合物的MFR为至少30立方厘米每10分钟(立方厘米/10分钟)，如根据ISO 1133所测试的。在另外的方面，热塑性组合物的MFR为至少35立方厘米/10分钟，如根据ISO 1133所测试的。在又另外的方面，热塑性组合物的MFR为至少30立方厘米/10分钟、或30-70立方厘米/10分钟或30-60立方厘米/10分钟或35-60立方厘米/10分钟，均如根据ISO 1133测试的。良好的可流动性/MFR性质允许将热塑性组合物模制和/或挤出为更复杂的形式。
用于制备热塑性组合物的方法
本公开的各方面进一步涉及用于制备热塑性组合物的方法，所述方法包含：形成混合物，所述混合物包含约40wt％到约60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物、约15wt％到约30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物、约13wt％到约15wt％的扁平玻璃纤维以及约9wt％到约11wt％的圆形玻璃纤维；以及挤出或模制所述混合物以形成所述组合物。所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。
本文所述的一种或任何前述组分可首先彼此干式共混，或与前述组分的任何组合干式共混，接着从一个或多个进料器进料到挤出机中，或从一个或多个进料器单独进料到挤出机中。本发明中使用的填料也可首先加工成母料，然后进料到挤出机中。组分可以从喉式料斗(throat hopper)或任何侧进料器(side feeder)进料到挤出机中。
本发明中使用的挤出机可以具有单螺杆、多螺杆、啮合型同向旋转或反向旋转螺杆、非啮合型同向旋转或反向旋转螺杆、往复螺杆、带销螺杆、带筛螺杆、带销机筒、辊、闸板、螺旋转子、共捏合机、盘式包装加工机、各种其它类型的挤出设备或包括前述中的至少一者的组合。
也可将组分混合在一起，然后熔融共混以形成热塑性组合物。组分的熔融共混涉及使用剪切力、拉伸力、压缩力、超声能、电磁能、热能或包含至少一种前述力或能量形式的组合。
如果树脂是半结晶有机聚合物，则混炼期间挤出机上的机筒温度可以设置在聚合物的至少一部分已达到大于或等于约熔融温度的温度，或如果树脂是无定形树脂，则所述机筒温度可以设置在流动点(例如，玻璃化转变温度)。
如果期望的话，包含前述组分的混合物可以经历多次共混和成型步骤。举例来说，热塑性组合物可以首先被挤出并成型为粒料。粒料可以接着被进料到模制机中，在模制机中，其可以成型为任何期望的形状或产品。可替代地，产自单一熔融共混器的热塑性组合物可以被成型为薄片或股束，并且经历挤出后工艺，如退火、单轴或双轴定向。
在一些方面，本发明方法中的熔融温度可保持尽可能低，以避免组分的过度热降解。在某些方面，熔融温度保持在约230℃与约350℃之间，尽管可使用更高的温度，前提条件是树脂在加工设备中的停留时间保持相对短。在一些方面，熔融加工的组合物通过模具中的小出口孔离开加工设备诸如挤出机。所得的熔融树脂股束可通过使股束通过水浴而冷却。经冷却的股束可被切成粒料以供包装和进一步处理。
根据所述方法形成的热塑性组合物可以包含本文所述的组分中的任何组分并且呈本文所述的量，并且可具有本文所述的性质中的任何性质。
制品
在某些方面，本公开涉及包括热塑性组合物的成型制品、成形制品或模制制品。热塑性组合物可通过多种方式模制成有用的成型制品，诸如注塑模制、挤出、旋转模制、吹塑模制和热成型以形成例如个人或商业电子装置的制品和结构部件，包括但不限于到蜂窝电话、平板电脑、个人电脑、笔记本电脑和便携式电脑以及其它此类设备、医疗应用、RFID应用、汽车应用等。在另一方面，制品为挤出模制的。在仍另外的方面，所述制品为注塑模制的。
在某些方面，所述制品是用于个人或商业电子装置的外壳。在特定方面，所述外壳包含热塑性组合物和铝组分，并且所述热塑性组合物与所述铝组分结合。热塑性组合物与铝组分的紧密匹配的CTE允许两种组分在加热和/或冷却时以基本上相同的速率膨胀和收缩。
本公开涵盖本公开的要素的各种组合，例如来自附属于同一独立权利要求的附属权利要求的要素的组合。
公开的各方面
在各个方面，本公开涉及并至少包括以下方面。
方面1.一种热塑性组合物，其包括以下、由以下组成或基本上由以下组成：
约40wt％到约60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物；
约15wt％到约30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物；
约13wt％到约15wt％的扁平玻璃纤维；以及
约9wt％到约11wt％的圆形玻璃纤维，
其中所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。
方面2.根据方面1所述的热塑性组合物，其包括约50wt％到约55wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物以及约20wt％到约25wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物。
方面3.根据方面1或2所述的热塑性组合物，其包括约14wt％的扁平玻璃纤维以及约10wt％的圆形玻璃纤维。
方面4.根据方面1到3中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物的热膨胀系数为22到29微米每米每摄氏度(μm/m/℃)，如根据ISO 11359确定的。
方面5.根据方面1到4中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物的热膨胀系数为23到27μm/m/℃，如根据ISO 11359确定的。
方面6.根据方面1到5中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物的熔体流动速率(MFR)为至少30立方厘米每10分钟(立方厘米/10分钟)，如根据ISO 1133测试的。
方面7.根据方面1到6中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物的熔体流动速率(MFR)为至少35立方厘米/10分钟，如根据ISO 1133测试的。
方面8.根据方面1到7中任一项所述的热塑性组合物，其中所述聚碳酸酯均聚物或共聚物的分子量为1,500到100,000g/mol，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)确定并相对于聚碳酸酯标准品校准的。
方面9.一种制品，其包括根据方面1到8中任一项所述的热塑性组合物。
方面10.根据方面9所述的制品，其中所述制品是用于个人或商业电子装置的外壳。
方面11.根据方面10所述的制品，其中所述外壳包括所述热塑性组合物和铝组分，并且其中所述热塑性组合物与所述铝组分结合。
方面12.一种用于制备热塑性组合物的方法，所述方法包括以下、由以下组成或基本上由以下组成：
形成混合物，所述混合物包括约40wt％到约60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物、约15wt％到约30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物、约13wt％到约15wt％的扁平玻璃纤维以及约9wt％到约11wt％的圆形玻璃纤维；以及
挤出或模制所述混合物以形成所述组合物，
其中所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。
方面13.根据方面12所述的方法，其中所述混合物包括约50wt％到约55wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物、约20wt％到约25wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物、约14wt％的扁平玻璃纤维以及约10wt％的圆形玻璃纤维。
方面14.根据方面12或13所述的方法，其中
所述组合物的热膨胀系数为23到27微米每米每摄氏度(μm/m/℃)，如根据ISO11359所确定的，并且
所述组合物的熔体流动速率(MFR)为至少35立方厘米/10分钟，如根据ISO 1133测试的。
方面15.根据方面12到14中任一项所述的方法，其中所述聚碳酸酯均聚物或共聚物的分子量为1,500到100,000g/mol，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)确定并被相对于聚碳酸酯标准品校准的。
实例
提出以下实例以便向所属领域的技术人员提供如何制造和评估本文所要求的化合物、组合物、制品、设备和/或方法的完整公开和描述，并且旨在单纯作为示例而非意图限制本公开。已经做出努力来确保关于数字(例如，量、温度等)的准确性，但应考虑一些误差和偏差。除非另外指明，否则份数为重量份，温度以℃为单位或在环境温度下，并且压力处于或接近大气压。除非另外指明，否则提及组合物的百分比是就wt％而言的。
存在许多反应条件变化和组合，例如组分浓度、期望溶剂、溶剂混合物、温度、压力，以及可以用于优化从所述工艺获得的产物纯度和产出的其它反应范围和条件。将仅需要合理和常规的实验来优化此类工艺条件。
所述组合物中使用的组分在表1中提供：
表1
Figure BDA0003479518000000121
制备了各种聚合物组合物并针对其CTE和可流动性(MFR)对所述聚合物组合物进行了测试。结果示出在表2A和2B中：
表2A
项描述 单位 C1 C2 C3 C4 C5
OQ PC ％ 79.8 75.6 71.8 81.7 75.8
SAN ％ - - - - -
HF PC ％ - - - - -
云母 ％ - - - 4 10
平板玻璃 ％ 16 14 14 14 14
圆形玻璃 ％ 4 10 14 - -
稳定剂 ％ 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
脱模剂 ％ 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
性质
CTE μm/m/℃ 31.2 34.2 21.4 34.7 32.4
MFR 立方厘米/10分钟 19.2 16.6 15.6 - 14.0
表2B
项描述 单位 Ex1 Ex2 Ex3 Ex4
OQ PC ％ 37.9 53.0 37.9 53.0
SAN ％ - - 37.9 22.7
HF PC ％ 37.9 22.7 - -
云母 ％ - - - -
平板玻璃 ％ 14 14 14 14
圆形玻璃 ％ 10 10 10 10
稳定剂 ％ 0.05 0.05 0.05 0.05
脱模剂 ％ 0.2 0.2 0.2 0.2
性质
CTE μm/m/℃ 30.2 25.1 33.2 24.6
MFR 立方厘米/10分钟 16.0 16.6 53.7 39.9
根据所述数据显而易见的是，包含SAN或HF PC在内的Ex2和Ex4的CTE与铝的CTE最紧密匹配(约23-26μm/m/℃)。然而，Ex2(包含HF PC)的组合物的可流动性相当低，为16.6立方厘米/10分钟，这可能使其不适用于某些应用。Ex4组合物具有CTE和可流动性的良好平衡。
基于调查结果(表2A和2B)，制备了额外的组合物以评估不同量的扁平玻璃纤维和圆形玻璃纤维对组合物的CTE的影响。结果在表3中示出。
表3
项描述 单位 Ex3 Ex4 Ex5 Ex6 Ex7 Ex8
OQ PC ％ 37.9 53.0 55.8 57.2 54.4 51.6
SAN ％ 37.9 22.7 23.9 24.5 23.3 22.1
HF PC ％ - - - - - -
云母 ％ - - - - - -
平板玻璃 ％ 14 14 16 14 14 14
圆形玻璃 ％ 10 10 4 4 8 12
稳定剂 ％ 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
脱模剂 ％ 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
性质
CTE μm/m/℃ 33.2 24.6 21.5 36.6 31.1 18.4
MFR 立方厘米/10分钟 53.7 39.9 N/A N/A N/A N/A
N/A-未评估
对于Ex5-Ex8，PC与SAN的比率保持在大约70/30。从此数据中观察到，组合物Ex4的CTE与铝的CTE最紧密匹配。
本文所描述的方法实例可至少部分地由机器或计算机实施。一些实例可包括编码有可用于配置电子装置以执行如在以上实例中描述的方法的指令的计算机可读介质或机器可读介质。这类方法的实施方案可包括代码，如微码、汇编语言代码、高级语言代码等。这类代码可包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可以形成计算机程序产品的部分。另外，在实例中，代码可如在执行期间或在其它时间有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上。这些有形计算机可读介质的实例可包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，光盘和数字视频光盘)、磁带、记忆卡或记忆棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
以上描述既定是说明性的而非限制性的。例如，上述实例(或其一个或多个方面)可以彼此结合使用。在审阅以上描述之后，如本领域的一般技术人员可以使用其它实施例。提供摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)，从而允许阅读者快速确定技术公开的性质。应理解，所述实施例不应用于解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在以上具体实施方式中，可将各种特征组合在一起以简化本公开。不应将这一情况解释为旨在未要求保护的公开特征对于任何权利要求来说是必需的。相反地，本发明主题可以在于比特定所公开的实施例的所有特征要少。因此，所附权利要求书特此作为实例或实施例并入到具体实施方式中，其中每个权利要求作为单独实施例单独存在，且设想到此类实施例可以彼此组合成各种组合或排列。本发明的范围应该通过参考所附权利要求书以及此类权利要求书所授予的等效物的完整范围来确定。

Claims (15)

1.一种热塑性组合物，其包括：
40wt％到60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物；
15wt％到30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物；
13wt％到15wt％的扁平玻璃纤维；以及
9wt％到11wt％的圆形玻璃纤维，
其中所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。
2.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其包括50wt％到55wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物以及20wt％到25wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物。
3.根据权利要求1或2所述的热塑性组合物，其包括14wt％的扁平玻璃纤维和10wt％的圆形玻璃纤维。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物的热膨胀系数为22到29微米每米每摄氏度(μm/m/℃)，如根据ISO 11359确定的。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物的热膨胀系数为23到27μm/m/℃，如根据ISO 11359确定的。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物的熔体流动速率(MFR)为至少30立方厘米每10分钟(立方厘米/10分钟)，如根据ISO 1133测试的。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物的熔体流动速率(MFR)为至少35立方厘米/10分钟，如根据ISO 1133测试的。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的热塑性组合物，其中所述聚碳酸酯均聚物或共聚物的分子量为1,500到100,000g/mol，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)确定并相对于聚碳酸酯标准品校准的。
9.一种制品，其包括根据权利要求1到8中任一项所述的热塑性组合物。
10.根据权利要求9所述的制品，其中所述制品是用于个人或商业电子装置的外壳。
11.根据权利要求10所述的制品，其中所述外壳包括所述热塑性组合物和铝组分，并且其中所述热塑性组合物与所述铝组分结合。
12.一种用于制备热塑性组合物的方法，所述方法包括：
形成混合物，所述混合物包括40wt％到60wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物、15wt％到30wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物、13wt％到15wt％的扁平玻璃纤维以及9wt％到11wt％的圆形玻璃纤维；以及
挤出或模制所述混合物以形成所述组合物，
其中所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述混合物包括50wt％到55wt％的聚碳酸酯均聚物或共聚物、20wt％到25wt％的苯乙烯丙烯腈共聚物、14wt％的扁平玻璃纤维以及10wt％的圆形玻璃纤维。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中
所述组合物的热膨胀系数为23到27微米每米每摄氏度(μm/m/℃)，如根据ISO 11359确定的，并且
所述组合物的熔体流动速率(MFR)为至少35立方厘米/10分钟，如根据ISO 1133测试的。
15.根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其中所述聚碳酸酯均聚物或共聚物的分子量为1,500到100,000g/mol，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)确定并相对于聚碳酸酯标准品校准的。
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