CN1147526C - 用于光学存储应用的聚碳酸酯组合物 - Google Patents

用于光学存储应用的聚碳酸酯组合物

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Abstract

本文公开了适合制备光学存储器例如光盘的热塑性聚碳酸酯组合物。含有稳定量的部分脂肪酸酯和作为稳定剂的一种化合物的组合物体现特征在于改进的抗泛黄性能、降低的雾度和高的总透光率，该化合物的结构含有至少一个苯并呋喃-2-酮基团/每分子。

Description

用于光学存储应用的聚碳酸酯组合物
发明领域
本发明涉及热塑性聚碳酸酯模塑组合物，和更具体地涉及含有稳定剂和酯的模塑组合物，该组合物适合于光学存储应用。
公开内容概述
本文公开了适合制备光学存储器例如光盘的热塑性聚碳酸酯组合物。含有稳定量的部分脂肪酸酯和作为稳定剂的一种化合物的组合物体现特征在于改进的抗泛黄性能、降低的雾度和高的总透光率，该化合物的结构含有至少一个苯并呋喃-2-酮基团/每分子。
技术背景
聚碳酸酯树脂是众所周知的工程塑料，并且长期以来已应用于许多应用中。近年来，这些树脂已经成功地用作信息存储和记录应用的基片，最常见的有视频和声频光盘。其它应用包括眼科透镜等。
人们致力于为用于数据存储应用(例如压缩光盘)的聚碳酸酯基片赋予水样透明度。已经观察到在各个方面表现优异的一些脱模剂常常使成型的聚碳酸酯制品产生不希望有的黄色。适合于制备满足透明度和颜色要求的光盘的模塑组合物的制备长期以来是所属领域的技术人员追求的目标。
相关的现有技术包括美国专利4,670,479，它公开了含有有机膦和一元脂肪酸的部分酯的聚碳酸酯组合物，所公开的组合物据说适合于目前相关的应用中。
美国专利4,325,863和4,338,244公开了苯并呋喃酮化合物用作有机材料的稳定剂。由该化合物稳定的有机聚合物材料据说包括聚碳酸酯类。也相关的是美国专利5,175,312和5,607,624，它们分别公开了3-苯基苯并呋喃-2-酮和3-芳基苯并呋喃酮，据说适合用作有机材料抗氧化、热或光诱导的降解的稳定剂。
本发明在于以下发现：含有指定的酯和在分子结构中具有至少一个苯并呋喃-2-酮基团的稳定用途化合物的聚碳酸酯组合物特别适合制备具有突出光学性能的光学存储器。
发明详述
本发明的热塑性组合物包括
(i)热塑性聚碳酸酯树脂，
(ii)大约0.01到1.0％，优选大约0.01％到0.5％的部分脂肪酸酯，和
(iii)大约0.01％到0.5％，优选大约0.01％到0.2％的一种化合物，其特征在于它的分子结构具有至少一个苯并呋喃-2-酮基团/每分子，
该百分数是相对于(i)、(ii)和(iii)的总重量。
制备本发明的共聚物的合适聚碳酸酯树脂是均聚碳酸酯和共聚碳酸酯和它们的混合物。
该聚碳酸酯类通常具有10,000到200,000，优选15,000到22,000的重均分子量，并且它们的熔体流动速率(按照ASTM D-1238，300℃)是大约1到大约95g/10分钟，优选大约60到90g/10分钟。它们例如可通过已知的二相界面方法从碳酸衍生物如光气和二羟基化合物进行缩聚反应来制备(参见德国公开文本2,063,050、2,063,052、1,570,703、2,211,956、2,211,957和2,248,817；法国专利1,561,518；和H.Schnell的专题论文“Chemistry and Physic ofPolycarbonates(聚碳酸酯的化学和物理)”，纽约Interscience出版社，纽约，1964，全部引入本文供参考)。
在本发明的上下文中，适合制备本发明的聚碳酸酯的二羟基化合物符合结构式(1)或(2)。
其中
A表示具有1-8个碳原子的亚烷基(alkylene)，具有2-8个碳原子的亚烷基(alkylidene)，具有5-15个碳原子的亚环烷基(cycloalkylene)，具有5-15个碳原子的亚环烷基(cycloalkylidene)，羰基，氧原子，硫原子，-SO-或-SO2或符合下式的基团
Figure C0080483300062
e和g都表示0到1的数；
Z表示F、Cl、Br或C1-C4-烷基和如果几个Z基团是在一个芳基上的取代基，它们彼此可以相同或不同；
d表示0到4的整数；和
f表示0到3的整数。
用于实施本发明的二羟基化合物是对苯二酚、间苯二酚、双(羟苯基)-链烷烃、双(羟苯基)-醚、双(羟苯基)-酮、双(羟苯基)-亚砜、双(羟苯基)硫醚、双(羟苯基)砜、二羟基苯基环烷烃，和α，α-双(羟苯基)-二异丙基-苯，以及它们的核上烷基化的化合物。这些和其它合适的芳族二羟基化合物被描述在例如美国专利5,227,458；5,105,004；5,126,428；5,109,076；5,104,723；5,086,157；3,028,356；2,999,835；3,148,172；2,991,273；3,271,367；和2,999,846，全部被引入本文供参考。
合适双酚类的其它例子是2，2-双(4-羟苯基)-丙烷(双酚A)、2，4-双(4-羟苯基)-2-甲基丁烷、1，1-双(4-羟苯基)-环己烷、α，α′-双(4-羟苯基)-对-二异丙基苯、2，2-双(3-甲基-4-羟苯基)-丙烷、2，2-双(3-氯-4-羟基苯基)-丙烷、双(3，5-二甲基-4-羟苯基)-甲烷、2，2-双(3，5-二甲基-4-羟苯基)-丙烷、双(3，5-二甲基-4-羟基苯基)硫醚、双(3，5-二甲基-4-羟苯基)亚砜、双(3，5-二甲基-4-羟苯基)砜、二羟基二苯甲酮、2，4-双(3，5-二甲基-4-羟苯基)-环己烷、α，α′-双(3，5-二甲基-4-羟苯基)-对-二异丙基苯和4，4′-磺酰基联苯酚。
特别优选的芳族双酚的例子是2，2-双(4-羟苯基)-丙烷、2，2-双(3，5-二甲基-4-羟苯基)-丙烷、1，1-双(4-羟苯基)-环己烷和1，1-双(4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷。
最优选的双酚是2，2-双(4-羟苯基)-丙烷(双酚A)。
本发明的聚碳酸酯类要求它们的结构单元是从一种或多种合适的双酚衍生的。
适合于实施本发明的树脂是酚酞型聚碳酸酯、共聚碳酸酯和三元共聚碳酸酯，如描述在美国专利3,036,036和4,210,741中，两者被引入本文供参考。
本发明的聚碳酸酯也可以通过在其中缩合少量的，例如0.05到2.0mol％(相对于双酚)的多羟基化合物而被支化。
这一类型的聚碳酸酯已经描述在例如德国公开文本1,570,533；2,116,974和2,113,374；英国专利885,442和1,079,821和美国专利3,544,514中。下面是可用于此目的的多羟基化合物的一些实例：间苯三酚；4，6-二甲基-2，4，6-三(4-羟苯基)-庚烷；1，3，5-三(4-羟苯基)-苯；1，1，1-三(4-羟苯基)-乙烷；三(4-羟苯基)-甲苯；2，2-双[4，4-(4，4′-二羟基二苯基)]-环己基-丙烷；2，4-双-(4-羟基-1-异亚丙基)-苯酚；2，6-双(2′-二羟基-5′-甲苯甲基)-4-甲基苯酚；2，4-二羟基苯甲酸；2-(4-羟苯基)-2-(2，4-二羟苯基)-丙烷和1，4-双(4，4′-二羟基三苯基甲基)-苯。一些其它多官能化合物是2，4-二羟基苯甲酸、苯均三酸、氰尿酰氯和3，3-双(4-羟苯基)-2-氧代-2，3-二氢吲哚。
除了以上提及的缩聚方法，制备本发明的聚碳酸酯的其它方法是在均相中的缩聚反应和酯交换反应。该合适的方法公开在被引入本文供参考的美国专利3,028,365；2,999,846；3,153,008；和2,991,273中。
制备聚碳酸酯的优选方法是界面缩聚方法。
用于形成本发明的聚碳酸酯的其它合成方法，如公开在美国专利3,912,688(引入本文供参考)中的方法，都可以使用。
合适的聚碳酸酯树脂可通过商业途径获得，例如Makrolon FCR，Makrolon 2600、Makrolon 2800和Makrolon 3100，它们全部是双酚型均聚碳酸酯树脂，它们的区别在于它们各自的分子量和特征在于它们按照ASTM D-1238的熔体流动指数(MFR)分别是大约16.5到24，13到16，7.5到13.0以及3.5到6.5g/10分钟。尤其合适的是分别具有60-70和70-90g/10min的Makrolon CD 2005和MakrolonDP1-1265。这些是Bayer Corporation of Pittsburgh，宾西法尼亚的产品。
适合于实施本发明的聚碳酸酯树脂是已知的且它们的结构和制备方法已公开于例如美国专利3,030,331；3,169,121；3,395,119；3,729,447；4,255,556；4,260,731；4,369,303和4,714,746中，这些文献全部被引入本文供参考。
用于本发明的上下文中的部分脂肪酸酯是具有10-22个碳原子的一元脂肪酸与具有2-10个碳原子的多元醇的部分酯。该部分酯可通过众所周知的技术用多元醇将一元脂肪酸加以酯化来生产；合适的部分酯也容易通过商业途径获得。部分脂肪酸酯的例子包括从至少一种具有10-22个碳原子的一元脂肪酸如肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸和硬化鱼油的脂肪酸与至少一种选自乙二醇、甘油和季戊四醇的具有2-10个碳原子的多元醇形成的那些。优选的部分酯是在甘油和至少一种具有18-22个碳原子的脂肪酸如硬脂酸、油酸和硬化鱼油的脂肪酸(例如，C18-C22)之间形成的部分酯。单硬脂酸甘油酯是最优选的。
在本发明的上下文中合适的稳定剂是这样一种化合物，它们的结构中含有至少一个苯并呋喃-2-酮基团/每分子。该化合物在结构上符合
Figure C0080483300091
在其中n是1的实施方案中，R1是未被取代的或被取代的碳环或杂环的芳族环体系，和在其中n是2的实施方案中，R1是未被取代的或C1-4-烷基或羟基取代的亚苯基或亚萘基，和
R2，R3，R4和R5各自独立是氢、C1-25-烷基或苯基。
优选的化合物是以5，7-二叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮为代表，它被表述为：
合适的化合物和它们的制备方法的详细说明见于美国专利4,325,863、5,175,312和5,607,624，它们被引入本文供参考。合适的化合物可从Ciba Geigy Specialty Chemicals Corporation以Irganox HP 136购得。
该酯以0.01％到1.0％，更优选0.01％到0.5％的量加入到聚碳酸酯中，和该稳定剂是以0.01％到0.5％，优选0.01％到0.2％的量添加，相对于组合物的重量。
本发明的稳定化的组合物含有其它普通添加剂，它们因具有现有技术中公认的功能而为人们所周知。这些包括染料、阻燃剂和水解和紫外线稳定剂、增塑剂和脱模剂。在一个优选实施方案中，该组合物适合于制造高度透明的光学存储器。
本发明的稳定化组合物的制备是常规的。
通过下面的实施例来进一步说明本发明，但本发明并不限于它们，其中所有的份数和百分数是按重量计，除非另作说明。
实施例
制备了本发明的稳定化组合物并测定了它们的性能。用于以下所示全部实施例中的聚碳酸酯是基于双酚A的均聚碳酸酯，具有75g/10min的熔体流动速率；标注的添加剂是如下这些：
稳定剂：表示5，7-二叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮；
酯：表示单硬脂酸甘油酯。
这些添加剂以指明为pph(重量份/100份树脂)的指示量引入到组合物中。
下面的表中总结了评价结果，据此，含有稳定剂和本发明的酯的聚碳酸酯组合物的光学性能与含有这些添加剂中的一种的相应组合物进行对比。结果表明，低黄度指数和低雾度的同时具备是其中酯和稳定剂都是添加剂的本发明组合物的特征(实施例D)。仅含有这些添加剂中的一种(含量低于或等于合并添加剂的量)的组合物(实施例B、C、E和F)没有显示出各项性能的所希望的综合。所获得的理想性能似乎基于体现本发明组合物的特征的令人惊奇和出乎意料的协同效应。
实施例           A       B     C       D       E       F
添加剂
酯               0.0     0.035 0.0     0.035   0.135   0.0
稳定剂           0.0     0.0   0.10    0.10    0.0     0.135
性能
MFR1            73.6    75    72.3    74.7    77.6    72.5
光学性能2
泛黄指数3       2.1     2.1   1.3     0.1     2.1     0.4
雾度4，％       0.7     0.7   0.6     0.5     0.7     0.8
TLT5，％        90.1    90.1  88.2    88.1    89.9    88.1
1根据ASTM D-1236测量的熔体流动速率，在300℃下，1.2kg载荷。
2对100密耳厚度的样品测量
3按照ASTM E313测定
4按照ASTM D1003测定
5总透光率，按照ASTM D1003测定
在下面给出的附加系列的实验中，测量了含有0.035pph单硬脂酸甘油酯和指示量的稳定剂(以5，7-二叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮为代表)的组合物(C、D、E和R)的光学性能。实施例A(对照)含有聚碳酸酯和没有添加剂，实施例B含有单硬脂酸甘油酯和没有稳定剂。
实施例 A  B  C  D  E  F
稳定剂 0.0  0.0  0.1  0.075  0.05  0.025
光学性能2
泛黄指数3 3.2  2.7  0.4  0.5  0.3  0.6
雾度4，％ 0.7  0.4  0.3  0.3  0.3  0.2
TLT5，％ 89.5  90.0  87.8  88.1  88.4  89.0
2对100密耳厚度的样品测量
3按照ASTM E313测定
4按照ASTM D1003测定
5总透光率，按照ASTM D1003测定
虽然为了说明目的在前面详细描述了本发明，但是应该理解的是，这些细节仅仅为了说明而已，在不脱离本发明的实质和范围(只受权利要求的限制)的前提下所属领域的技术人员能够进行许多变化。

Claims (9)

1.一种热塑性模塑组合物，其包括
(i)一种聚碳酸酯树脂，
(ii)0.01-1.0％的由具有10-22个碳原子的一元脂肪酸和具有2-10个碳原子的多元醇形成的部分脂肪酸酯，和
(iii)0.01-0.5％的符合下面结构式的稳定剂
在其中n是1的实施方案中，R1是未被取代的或被取代的碳环或杂环的芳族环体系，和在其中n是2的实施方案中，R1是未被取代的或C1-4-烷基或羟基取代的亚苯基或亚萘基，和
R2，R3，R4和R5彼此独立是氢、C1-25-烷基或苯基，该百分数是相对于(i)、(ii)和(iii)的总重量。
2.权利要求1的热塑性模塑组合物，其中组分(ii)以0.01-0.5％的量存在。
3.权利要求1的热塑性模塑组合物，其中组分(iii)以约0.01-0.2％的量存在。
4.权利要求1的热塑性模塑组合物，其中组分(ii)以0.01-0.5％的量和(iii)以0.01-0.2％的量存在。
5.权利要求1的热塑性模塑组合物，其中(ii)是从甘油和至少一种C18-22-脂肪酸衍生的部分脂肪酸酯。
6.权利要求1的热塑性模塑组合物，其中(ii)是单硬脂酸甘油酯。
7.权利要求1的热塑性模塑组合物，其中(iii)是5，7-二叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮。
8.权利要求1的热塑性模塑组合物，其包括
(i)一种聚碳酸酯树脂，
(ii)0.01-1.0％的单硬脂酸甘油酯，和
(iii)0.01-0.5％的5，7-二叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮。
9.权利要求8的热塑性模塑组合物，其中组分(ii)以0.01-0.5％的量和(iii)以0.01-0.2％的量存在。
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