CN1875069A - 聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂组合物,相对于99.9-50重量份的聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)、0-49.9重量份的热塑性树脂(A2)和0.1-20重量份的环氧树脂(B)的合计100重量份,含有5-300重量份的结晶性无机填料(C)。
Description
技术领域
本发明涉及具有优良外观、高刚性和高表面硬度的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,并涉及包含该树脂组合物的成形体。本发明具体地涉及提供了具有良好外观并具有优良机械强度、刚性、表面硬度、尺寸稳定性、耐水解性和耐化学品性的成形体的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,并涉及采用该组合物制得的制品,例如用于浴室、盥洗室、卫生间或厨房的盥洗台、厨房台、浴缸、洗面盆、洗手盆和卫生间台。
背景技术
通过将不饱和聚酯或丙烯酸热固性树脂与玻璃纤维等共混而得到的纤维增强的热固性树脂已被广泛用于与水接触的建筑部件,例如浴室、盥洗室、卫生间或厨房内所用的洗面盆、洗手盆和台柜,用以代替重而脆的陶器。这些热固性树脂制品是通过加压成形或注模成形等的成形方法制造的。
但是,热固性树脂制品由于是交联的,因而基本上不能再循环,当前对其废弃物处置主要是通过垃圾掩埋。此外,在对成形体进行处置时难以压缩其体积,这在废弃物处置的方法上导致大问题。
因此,代替热固性树脂制品的热塑性树脂制品已受到关注,对其所要求具有的优良性能有:其成形体具有优良的外观、机械强度和刚性,以及在表面硬度、尺寸稳定性、耐水解性和耐化学品性等方面具有高性能。
作为改进热塑性树脂的机械强度、刚性等的措施,掺入玻璃纤维的方法是已知的。现已作了各种尝试,用以通过掺入玻璃纤维而提高聚酯增强的树脂的耐热性、机械强度和刚性。
例如,由聚酯树脂例如聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物等、和环氧化合物、无机填料以及催化剂化合物组成的组合物用于研究水解稳定性和熔融粘度稳定性改良的含无机填料的线型聚酯,这些性能在聚酯中并不令人满意(参见专利文献1)。
此外,由聚酯树脂如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯、由具有特定数均分子量的线型高分子量甲酚酚醛清漆通过缩水甘油基醚化作用合成的环氧树脂、以及纤维增强材料组成的组合物被用于研究改良其耐热性、机械性能和耐水解性(参见专利文献2)。
此外,还研究了由热塑性树脂和以含环氧基化合物通过特定方法进行了表面处理的纤维增强材料组成的组合物,所述热塑性树脂由芳族聚酯特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯、或者聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳酸酯的混合物构成(参见专利文献3)。
然而,将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂与无机填料共混得到的树脂组合物存在的问题是,由其所得到的成形体外观不良,并且当对组合物进行注射成形时,所得成形体翘曲大且尺寸稳定性低。此外,在现有状况下,还难以对聚对苯二甲酸乙二醇酯增强的树脂组合物在100℃或更低的模具温度下进行通常的注射成形,且不能得到具有良好外观的成形体。
在增强的聚酯中,聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物具有特别优良的机械性能、耐候性、耐热老化性和制品外观,并可以高浓度与填料混合。因此,现已研究了具有改良机械性能而对成形体外观无损害的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物(参见专利文献4和5)。
但是,当以作为非结晶性无机填料的玻璃纤维对树脂组合物进行增强时,特别是为获得高刚性而掺入高浓度填料时,其出现的问题是通过成形体表面可以看到玻璃纤维,或者沿纤维可见到不均匀性,由此损害了表面硬度和外观。因此,不可能实现与水接触的建筑部件应用中所需的高水平的外观、表面硬度、尺寸稳定性、耐水解性和耐化学品性,所述建筑部件应用例如浴室、盥洗室、卫生间或厨房中代替陶器的上述洗面盆、洗手盆和台柜。因此,需要对此类增强的树脂组合物进一步改良。
[专利文献1]:JP-A-05-209117
[专利文献2]:JP-A-06-212065
[专利文献3]:JP-A-2002-129027
[专利文献4]:JP-A-47-34444
[专利文献5]:WO2002/090435
本发明公开内容
本发明所解决的问题
本发明的目的是提供聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其具有优良的外观和机械强度、刚性、表面硬度、尺寸稳定性、耐水解性和耐化学品性,可用于诸如浴室、盥洗室、卫生间或厨房内所用的盥洗台、厨房台、浴缸、洗面盆、洗手盆、卫生间台,以及提供采用所述树脂组合物的成形体。
解决问题的手段
为了解决上述问题本发明人进行了深入研究,结果发现,通过包含聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)、热塑性树脂(A2)、环氧树脂(B)和结晶性无机填料(C)的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,可实现对诸如机械强度、刚性、表面硬度、尺寸稳定性、耐水解性、耐化学品性的要求,从而完成了本发明。
因此,本发明提供了如下内容:
(1).聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其包含100重量份的树脂组分以及5-300重量份的结晶性无机填料(C),所述树脂组分由99.9-50重量份聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)、0-49.9重量份热塑性树脂(A2)和0.1-20重量份环氧树脂(B)组成。
(2).根据上述(1)的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物包含0.3-10重量份的环氧树脂。
(3).根据上述(1)或(2)的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物包含一部分接枝于结晶性无机填料上的树脂组分,每100重量份结晶性无机填料上接枝的树脂组分的量为0.01-5重量份。
(4).根据上述(1)-(3)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物在未接枝于结晶性无机填料上的一部分树脂组分内包含0.1-20重量份的环氧树脂。
(5).根据上述(1)-(4)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物包含2.5-29.7重量份的热塑性树脂(A2)。
(6).根据上述(1)-(5)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中热塑性树脂(A2)是聚碳酸酯树脂。
(7).根据上述(1)-(6)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中结晶性无机填料是选自硅灰石、滑石、云母、高岭土、钛酸钾晶须、碳酸钙晶须和硫酸钡的一种或多种无机填料。
(8).根据上述(1)-(7)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中结晶性无机填料是硅灰石。
(9).根据上述(1)-(8)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其进一步以少于结晶性无机填料(C)的量包含玻璃纤维(D)。
(10).根据上述(1)-(9)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物包含一部分接枝于结晶性无机填料和玻璃纤维上的树脂组分,每合计100重量份的结晶性无机填料与玻璃纤维上接枝的树脂组分的量为0.01-5重量份。
(11).根据上述(1)-(10)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂具有0.60或更高的特性粘度[η]。
(12).根据上述(1)-(11)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中环氧树脂(B)是酚醛环氧树脂。
(13).根据上述(1)-(12)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中环氧树脂(B)是环氧当量为150-250(/eq.)的酚醛环氧树脂。
(14).根据上述(1)-(11)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中环氧树脂(B)是双酚A环氧树脂。
(15).根据上述(1)-(11)和(14)中任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中环氧树脂(B)是环氧当量为600-3,000(/eq.)的双酚A环氧树脂。
(16).根据上述(1)-(15)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物是通过对聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)、热塑性树脂(A2)和环氧树脂(B)进行熔融混练,然后向熔融混练后的混合物中加入结晶性无机填料(C)而得到。
(17).成形体,其含有根据上述(1)-(16)任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物。
(18).作为浴室用制品、盥洗室用制品、卫生间用制品或洗涤台用制品的成形体,其含有根据上述(17)的成形体作为所述制品组成部件的至少一部分。
(19).根据上述(18)的成形体,其中根据上述(17)的成形体是盥洗台、厨房台、浴缸、洗面盆、洗手盆、卫生间台或橱柜台顶板。
(20).根据上述(17)-(19)任一项的成形体,其中成形体表面具有30或更高的巴氏硬度。
附图说明
图1示意表示实施例8中制作的洗手盆。
本发明最优实施方式
下面将具体描述本发明。
本发明中的聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)(下文中可简写为PTT)表示通过采用对苯二甲酸作为酸组分和丙二醇作为二醇组分制得的聚酯聚合物。
此处,丙二醇选自1,3-丙二醇,1,2-丙二醇,1,1-丙二醇,2,2-丙二醇及其混合物,从稳定性上来讲特别优选1,3-丙二醇。
另外,在不损害本发明目的的范围内,可共聚如下的任意组分:作为酸组分的除对苯二甲酸以外的芳族二羧酸,例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、联苯二羧酸、二苯醚二甲酸、二苯氧基乙烷二羧酸、二苯基甲烷二羧酸、二苯基酮二羧酸、二苯基砜二羧酸等;脂族二羧酸例如琥珀酸、己二酸和癸二酸;脂环族二羧酸例如环己烷二羧酸;羟基二羧酸例如ε-羟基己酸、羟基苯甲酸和羟基乙氧基苯甲酸;作为二醇组分的乙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、新戊二醇、环己烷二甲醇、苯二甲醇、二甘醇、聚氧亚烷基二醇、对苯二酚等。
当进行共聚反应时,对共聚组分的用量并无特别限制,只要其在不损害本发明目的的范围内即可。通常优选用量为总酸组分的20摩尔%或更低,或者总二醇组分的20摩尔%或更低。
另外,聚酯组分可与支化组分共聚合,所述支化组分例如具有成酯能力的三官能或四官能酸,如丙三羧酸、均苯三酸和偏苯三酸,或者具有成酯能力的三官能或四官能醇,例如甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇。在此情况下,基于总酸组分或总二醇组分,支化组分的用量为1.0摩尔%或更低,优选0.5摩尔%或更低,更优选0.3摩尔%或更低。此外,在制备PTT时,这些共聚组分可以两种或更多种组合使用。
本发明中所用的PTT的制造方法并无特别限制,但可通过例如JP-A-51-140992、JP-A-05-262862、JP-A-08-311177等中所述的方法制造PTT。
例如,可提及如下的方法:在催化剂存在下,使对苯二甲酸或其成酯衍生物(例如低级烷基酯如二甲酯或单甲酯)与丙二醇或其成酯衍生物在合适温度下加热反应合适的时间,并在催化剂存在下,将所得到的对苯二甲酸的二醇酯在合适温度下进行合适时间的缩聚反应,从而达到期望的聚合度。
对聚合方法也无特定限制,但可采用熔融聚合、界面聚合、溶液聚合、本体聚合、固相聚合及其组合。
从机械性能特别是韧性方面来看,本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物优选特性粘度[η]为0.60或更高,更优选为0.68或更高,另外从成形性特别是从溢流特性(flash property)来讲最优选为0.75或更高。
为了确定特性粘度[η],将树脂组合物溶解于35℃的邻氯苯酚中,使溶质(PTT组分)浓度为1.00g/dl;使不溶物(例如无机填料)沉淀;然后采用Ostwald粘度计使用上清液测定比粘度ηsp。可通过如下公式确定特性粘度[η]:
[η]=0.713×ηsp/C+0.1086
C=1.00g/dl
任选将本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯与各种添加剂共聚合或混合,所述添加剂例如热稳定剂、消泡剂、正色剂、阻燃剂、抗氧化剂、紫外吸收剂、红外吸收剂、晶体成核剂、荧光增白剂、消光剂等。
下面描述本发明中可使用的热塑性树脂(A2)。热塑性树脂是指被加热时显示出流动性,并且可利用该流动性对其进行成形的合成树脂。
热塑性树脂的具体实例包括,例如聚碳酸酯树脂、除聚对苯二甲酸丙二醇酯之外的聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚甲醛树脂、聚苯醚树脂、乙烯/丙烯/非共轭二烯树脂、乙烯/丙烯酸乙酯树脂、乙烯/甲基丙烯酸缩水甘油酯树脂、乙烯/乙酸乙烯酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯树脂、乙烯/乙酸乙烯酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯树脂、乙烯/丙烯-马来酸酐树脂、苯乙烯树脂或者两种或更多种上述热塑性树脂的混合物。
其中优选聚碳酸酯树脂和除聚对苯二甲酸丙二醇酯之外的聚酯树脂,特别地,从机械性能来讲最优选聚碳酸酯树脂。
聚碳酸酯树脂是通过熔融法或溶液法由二价酚与碳酸酯前体制造的。具体地,可在公知的受酸体和分子量调节剂存在下,在诸如二氯甲烷的溶剂中通过二价酚与碳酸酯前体如碳酰氯之间的反应,或者通过二价酚与碳酸酯前体如碳酸二苯酯之间的酯交换反应而得到聚碳酸酯树脂。此处,优选的二价酚包括双酚,特别是2,2-双(4-羟苯基)丙烷即双酚A。另外,双酚A的部分或全部可被二价酚所替换。
除双酚A之外的二价酚可包括例如:对苯二酚、4,4-二羟基联苯、双(4-羟苯基)烷烃、双(4-羟苯基)环烷烃、双(4-羟苯基)硫醚、双(4-羟苯基)砜、双(4-羟苯基)亚砜和双(4-羟苯基)醚。这些二价酚可以是二价酚的均聚物或者两种或更多种二价酚的共聚物。
此外,碳酸酯前体可包括碳酰卤、羰基酯等,但优选使用碳酰氯、碳酸二苯酯或其混合物。本发明中所用聚碳酸酯树脂优选具有5,000至200,000范围的重均分子量,更优选为15,000至40,000。
对聚酯树脂无特别限制,只要其是聚对苯二甲酸丙二醇酯之外的聚酯树脂即可,但可采用已知的聚酯树脂或者两种或更多种聚酯树脂的组合。
对聚酰胺树脂无特别限制,但可采用已知的聚酰胺树脂或者其两种或更多种的组合。特别适合的聚酰胺树脂包括聚己内酰胺(尼龙6)、聚己二酰己二胺(尼龙66)、聚十二烷二酰己二胺(尼龙612)、聚间苯二甲酰己二胺(尼龙6I),或者含有至少两种上述不同聚酰胺的聚酰胺共聚物。
苯乙烯树脂包括聚苯乙烯树脂、橡胶改性的聚苯乙烯树脂、AS树脂、ABS树脂或其组合。
本发明的环氧树脂(B)是指分子内具有两个或更多个环氧基(环氧乙烷环)的热固性化合物。其具体实例包括由双酚A与表氯醇之间的缩合反应而得到的所谓双酚A环氧树脂;双酚S环氧树脂;双酚F环氧树脂;间苯二酚环氧树脂;通过苯酚酚醛清漆或线型高分子量甲酚酚醛清漆的缩水甘油化作用而得到的作为多官能环氧的酚醛清漆环氧树脂;脂族环氧树脂;脂环族环氧树脂;聚缩水甘油胺环氧等等。
就耐化学品性和在树脂中的分散性而言,具有150-280(/eq)环氧当量的酚醛清漆环氧树脂或具有600-3,000(/eq)环氧当量的双酚A环氧树脂适合用作本发明使用的环氧树脂。更优选地,使用环氧当量为180-250(/eq)且分子量1,000-6,000的酚醛清漆环氧树脂,或使用环氧当量600-3,000(/eq)且分子量1,200至6,000的双酚A环氧树脂。
就外观和表面硬度而言,将聚对苯二甲酸丙二醇酯(A1)与热塑性树脂(A2)分别以99.9-50重量份和0-49.9重量份的用量混合,其中热塑性树脂(A2)的混合量不超过聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)的量。更优选地,将聚对苯二甲酸丙二醇酯(A1)以97.2-70重量份的量混合,而将热塑性树脂(A2)以2.5-29.7重量份的量混合。
就机械性能、表面硬度、耐化学品性和防止流动性下降而言,环氧树脂(B)的混合量为0.1-20重量%,更优选为0.3-10重量%。
下面描述本发明的结晶性无机填料(C)。
本发明的结晶性无机填料是指除非结晶性填料如玻璃纤维、玻璃片和玻璃珠之外的结晶性无机填料,其中晶体的衍射图案可通过X射线衍射观察。可根据目的而使用选自纤维状、粉末状/微粒状和板状无机填料组成的组中的一种或多种无机填料。可使用结晶性无机填料以得到具有高表面外观、刚性和表面硬度的成形体,这些效果通过采用非结晶性无机填料没有达到。
纤维状无机填料包括无机纤维状材料例如碳纤维、硅石纤维、硅石-矾土纤维、氧化锆纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维、硼纤维、钛酸钾晶须、碳酸钙晶须、硅灰石、由诸如不锈钢、铝、钛、铜或黄铜的金属构成的纤维状材料,等等。
纤维状无机填料的平均纤维长度(L)、平均纤维直径(D)和长径比(L/D)无特别限制,但就机械性能而言,优选平均纤维长度为50μm或更大;平均纤维直径为5μm或更大;长径比为10或更大。具有平均纤维长度100-750μm、平均纤维直径3-30μm和长径比10-100的碳纤维是适合使用的。另外,具有平均纤维长度3-30μm、平均纤维直径10-500μm和长径比3-100的硅灰石是适合使用的。
粉末状/微粒状无机填料包括碳黑、硅石、石英粉末、硅酸盐例如硅酸钙和硅酸铝、高岭土、粘土和硅藻土、金属氧化物例如氧化铁、氧化钛、氧化锌和矾土、金属碳酸盐例如碳酸钙和碳酸镁、金属硫酸盐例如硫酸钙和硫酸钡、碳化硅、氮化硅、氮化硼以及各种金属粉末。
板状无机填料包括滑石、云母、各种金属箔等。平均粒度各自为0.1-100μm的滑石、云母、高岭土、碳酸钙和钛酸钾是适合使用的。
就外观和机械强度而言,本发明的无机填料优选包含选自硅灰石、滑石、云母、高岭土、碳酸钙、碳纤维(CF)、钛酸钾晶须、碳酸钙晶须和硫酸钡组成的组中的一种或多种结晶性无机填料,最优选为硅灰石。
就改进机械强度、刚性和表面硬度的效果及对外观的影响例如成形体表面的光泽下降而言,基于合计100重量份的聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)、热塑性树脂(A2)和环氧树脂(B),结晶性无机填料(C)的混合量为5-300重量份,优选为25-250重量份。
此外,就机械强度而言,本发明可进一步包含与结晶性无机填料(C)相结合的玻璃纤维(D)。
当将玻璃纤维(D)以不超过结晶性无机填料(C)的混合量的范围使用时,可使单独使用玻璃纤维情况下所致外观不良最小化,提供优良的表面外观并改进机械强度。优选地,将3-200重量份的结晶性无机填料(C)与2-100重量份玻璃纤维(D)与合计100重量份的聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)、热塑性树脂(A2)和环氧树脂(B)混合。
在本发明中,优选使聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂组合物中存在以特定的比例接枝于无机填料表面上的树脂。
此处,接枝于无机填料表面上的树脂是指含有聚对苯二甲酸丙二醇酯作为主组分的有机物层,当将聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物浸渍入溶剂中以使聚对苯二甲酸丙二醇酯溶出并使无机填料沉淀时,该有机物层仍残留于无机填料表面上而不会溶出到聚酯树脂溶剂中。
具体地,首先将聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂组合物与HFIP(六氟异丙醇)溶剂混合,以将聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物中的无机填料和未接枝于无机填料上的树脂分离。然后将其中溶解有主要由聚对苯二甲酸丙二醇酯构成的树脂的HFIP溶液部分除去,以HFIP溶剂洗涤剩余的无机填料部分数次,直至聚对苯二甲酸丙二醇酯不再溶出。然后以乙醇洗涤无机填料部分数次以除去HFIP,并干燥除去乙醇。由此从树脂组合物中提取出接枝有有机物质层的无机填料。接枝于无机填料上的有机物层是指“接枝于无机填料上的树脂”。
接枝于无机填料表面上的树脂量可采用如上述获得的接枝有树脂的无机填料,根据JIS R3420(烧失量)通过下式确定。
接枝的树脂量(重量份)=[(W0-W1)/W1]×100
W0:燃烧前接枝有树脂的无机填料重量
W1:燃烧后无机填料的重量
(当将玻璃纤维与结晶性填料组合使用时,可以作为将两者合并的接枝于无机填料表面上的树脂量求出。
对每100重量份的无机填料,接枝于无机填料表面上的树脂量(当将玻璃纤维与结晶性填料结合使用时,则为该二者合并的无机填料表面上接枝的树脂量)为0.01-5重量份,优选为0.02-3重量份,最优选为0.05-2重量份。如果该量低于0.01重量份,则所得组合物的机械强度不够。如果该量超出5重量份,则熔体流动性将会下降,导致注射成形过程中压力增加。
在本发明中,为了使聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂组合物中接枝于无机填料表面上的树脂可以以特定的比例存在,优选对可以组合使用的结晶性无机填料(C)和玻璃纤维(D)进行表面处理。
对无机填料的表面处理无特别限制,但可通过使用偶联剂或成膜剂进行。
偶联剂可包括硅烷偶联剂和钛偶联剂。具体地,氨基硅烷和环氧基硅烷如γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(1,1-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷因具有优良的成本效率并容易操作,因而是适合使用的。
成膜剂可包括聚合物例如氨基甲酸酯聚合物、丙烯酸聚合物、马来酸酐与不饱和单体如乙烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、2,3-二氯丁二烯、1,3-戊二烯和环辛二烯的共聚物、环氧聚合物、聚酯聚合物及聚醚聚合物。其中,就优良的成本效率和机械强度而言,最优选使用环氧聚合物、氨基甲酸酯聚合物、丙烯酸聚合物、丁二烯-马来酸酐共聚物、乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物及其组合。
可用上述偶联剂和成膜剂通过已知方法对无机填料进行表面处理,所述方法可包括,例如:将由上述偶联剂和/或成膜剂及有机溶剂组成的溶液或悬浮液作为所谓的上浆剂涂布至表面的上浆处理;使用Henschel混合器、高速混合器、Redi混合器、V形混料器等涂布偶联剂和/或成膜剂的干式混合;通过喷雾涂布偶联剂和/或成膜剂的喷雾法;以及整体掺混法和干式浓缩法。也可包括上述方法的组合,例如通过上浆处理涂布偶联剂与一部分成膜剂,然后对剩余的成膜剂进行喷雾。其中就优良的成本效率而言,优选使用上浆处理、干式混合、喷雾法及其组合。
此外,在本发明中,定义为除无机填料和接枝于无机填料上的树脂之外的树脂组合物的未接枝于无机填料上的树脂中的环氧树脂量优选是特定量。在对接枝有树脂的无机填料进行分离的操作中,未接枝于无机填料上的树脂可以作为溶解有主要由聚对苯二甲酸丙二醇酯构成的HFIP溶液部分的一部分被分离出。
未接枝于无机填料上的树脂中环氧树脂的量可以采用例如核磁共振(NMR)通过定量分析有机物来确定。
未接枝于无机填料上的树脂中环氧树脂的量优选为0.1-20重量%,更优选为0.3-10重量%。未接枝于无机填料上的树脂中存在0.1重量%或更多的环氧树脂可提高机械强度、刚性和表面硬度;显著改善耐化学品性和耐水解性;并防止了因混有无机填料而致的树脂组合物分子量的减少。如果该用量超过20重量%,则熔体流动性会下降,导致注射成形过程中压力的增加。
本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物可以通过使用带有合适设计的螺杆的挤出机,对聚对苯二甲酸丙二醇酯、热塑性树脂、结晶性无机填料、任选混合的玻璃纤维以及其他添加剂进行熔融混练而得到。具体地,优选将聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)、热塑性树脂(A2)和环氧树脂(B)熔融混练然后向其中加入结晶性无机填料(C)的制造方法,因为该方法可使环氧树脂有效分散于树脂中;其控制了接枝于无机填料表面上的树脂量;并且其抑制了因加入无机填料而致的树脂组合物分子量的减少。
除聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂、热塑性树脂、环氧树脂、结晶性无机填料和玻璃纤维之外,本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物可根据各种应用和目的而适当混合其他组分。
例如,本发明的组合物可进一步混合有晶体成核剂。有机和无机物均可用作晶体成核剂。
此外,本发明的树脂组合物可进一步混合成形性改良剂。成形性改良剂包括磷酸酯类、亚磷酸酯类、高级脂肪酸类、高级脂肪酸金属盐类、高级脂肪酸酯类、高级脂肪酸酰胺化合物类、聚亚烷基二醇或其末端修饰化合物类、低分子量聚乙烯类或氧化的低分子量聚乙烯类、取代的苯亚甲基山梨醇类、聚硅氧烷类和己内酯类,最优选高级脂肪酸类、高级脂肪酸金属盐类和高级脂肪酸酯类。
此外,在不损害本发明目的的范围内,本发明的树脂组合物可混合通常使用的添加剂,例如阻燃剂、紫外吸收剂、热稳定剂、抗氧化剂、增塑剂、着色剂、正色剂、抗静电剂、荧光增白剂、消光剂和抗冲改良剂。
本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物具有优良的外观、机械强度、刚性、尺寸稳定性、耐水解性和耐化学品性。因此,该组合物可用于诸如以下制品的至少一部分部件:浴室、盥洗室、卫生间或厨房内所用的盥洗台、厨房台、浴缸、洗面盆、洗手盆、各种洗涤盆、卫生间台和橱柜台顶板。具体地,由成形体的表面硬度为巴氏硬度30或更高、铅笔硬度2H或更高、更优选巴氏硬度40或更高及铅笔硬度3H或更高的成形体的本发明组合物构成的成形体,最适合在该应用中使用。
实施例
下面将参照实施例描述本发明。如下描述实施例和比较例中所用的树脂。
(A)树脂
PTT树脂:聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂[η]=1.0
PBT树脂:聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂,Duranex 2002,由Polyplastics Co.,Ltd.制造。
PC树脂:聚碳酸酯树脂,Iupilon S2000,由MitsubishiEngineering-Plastics Corporation制造。
(B)环氧树脂
环氧树脂-1:双酚A环氧树脂AER ECN6097,环氧当量约2,000(/eq),由Asahi Chemical Epoxy Co.,Ltd.制造。
环氧树脂-2:邻甲酚酚醛清漆环氧树脂AER ECN1299,环氧当量约230(/eq),由Asahi Chemical Epoxy Co.,Ltd.制造。
(C)结晶性无机填料
MF-1:硅灰石,由NICO制造,NYGLOSS8,以环氧硅烷处理。
MF-2:硅灰石,由NICO制造,NYGLOSS8,以氨基硅烷处理。
MF-3:云母,M-400,由Repco制造。
MF-4:硫酸钡,BMH-60,由Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.制造。
(D)玻璃纤维
O3T-187/PL,由Nippon Electric Glass Co.,Ltd.制造。
评价方法如下:
(1)弯曲模量(GPa)
根据ASTM D790测定弯曲模量。
(2)外观
采用Horiba,Ltd.制造的轻便式光泽度计IG320,根据JIS K7150测定哑铃形(dumbbell)试件的Gs20°。
(3)表面硬度
根据JIS K7060测定成形体表面的巴氏硬度。
(4)耐化学品性
将成形体室温下浸渍于排水管洗涤剂原液中2周。然后取出成形体,以水洗涤并干燥,测定成形体的重量变化。
所用洗涤剂:Pipe Unish Plus(3%氢氧化钠、次氯酸盐、烷基胺氧化物表面活性剂),由Johnson Co.,Ltd.制造。
实施例1
以表1所示的混合比将PTT树脂与环氧树脂混合,并用双螺杆挤出机(TEM58:Toshiba Machine Co.,Ltd.制造)进行熔融混练,从侧向进料器将结晶性无机填料按表1中所示混合比加入。挤出条件如下:螺杆速度150rpm,料筒温度260℃,挤出速率150kg/hr,真空度0.04MPa,末端喷嘴附近的树脂温度280℃。将以线状从末端喷嘴排出的组合物用水冷却,并切成颗粒状。将颗粒于除湿干燥器中在120℃下干燥5小时。然后在260℃的料筒温度和90℃的模具温度条件下,通过Nissei PlasticIndustry Co.,Ltd.制造的PS40E注射成形机对干燥后的颗粒进行注射成形,从而得到试件。将这些试件用于评价。所得结果示于表1中。
·接枝于无机填料表面上的树脂量的测定
向100ml HFIP(六氟异丙醇)溶剂中加入5g树脂组合物,使聚对苯二甲酸丙二醇酯溶解,离心(25,000rpm,30min)分离溶液部分。向离心管中加入25ml的HFIP,将所得混合物超声清洗30min。然后离心分离溶液部分。重复该操作5次,将剩余的组合物于80℃干燥10小时。将所得无机填料置于铂坩锅中并称重,然后于650℃燃烧1小时。将燃烧后的无机填料称重。通过下式求出接枝于无机填料上的树脂量作为每100重量份无机填料上接枝的树脂量(重量份):
每100重量份无机填料上接枝的树脂量(重量份)=[(W0-W1)/W1]×100
其中W0表示燃烧前无机填料的重量,W1表示燃烧后无机填料的重量。
接枝的树脂量为1.85重量%。
实施例2和比较例1-4
根据与实施例1类似的操作制备试件,并将这些试件用于评价。在比较例3和4中,将玻璃纤维用作无机填料。然而,由于对与实施例1相同的填料量观察到填料的分离,因此将填料量减至100重量份。结果示于表1中。
[表1]
实施例1 | 实施例2 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | |||
组成(重量份) | (A)树脂PTT树脂PBT树脂 | 95 | 85 | 85 | 89.5 | 97 | 81 | |
(A2)PC树脂 | 10 | 10 | 10.5 | 14 | ||||
(B)环氧树脂环氧树脂-1环氧树脂-2 | 5 | 5 | 5 | 3 | 5 | |||
(C)无机填料MF-1MF-2 | 150 | 150 | 150 | 150 | ||||
(C2)玻璃纤维 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 100 | ||
评价 | 弯曲模量 | GPa | 19.9 | 19.8 | 18.0 | 18.7 | 15.6 | 15.7 |
外观 | (Gs20°%) | 47 | 46 | 39 | 44 | 35 | 38 | |
表面硬度 | (巴氏硬度) | 45 | 46 | 34 | 40 | 32 | 35 | |
耐化学品性 | (重量变化%) | -0.02 | -0.01 | -0.03 | -0.12 | -0.03 | -0.01 |
实施例3
根据与实施例1类似的操作,将PTT树脂与环氧树脂以表2所示混合比进行混合,并用双螺杆挤出机(TEM58:由Toshiba Machine Co.,Ltd.制造)进行熔融混练,从侧向进料器将结晶性无机填料和玻璃纤维按表2所示混合比加入。挤出条件如下:螺杆速度150rpm,料筒温度260℃,挤出速率150kg/hr,真空度0.04MPa,末端喷嘴附近的树脂温度282℃。将以线状从末端喷嘴排出的组合物用水冷却,并切成颗粒状。将颗粒于除湿干燥器中在120℃下干燥5小时。通过Nissei PlasticIndustry Co.,Ltd.制造的PS40E注射机对干燥后的颗粒进行注射成形而制成试件,其中料筒温度和模具温度分别为260℃和95℃。将试件用于进行评价。所得结果示于表2中。
另外,根据与实施例1类似的操作确定接枝于无机填料与玻璃纤维表面上的树脂量。接枝的树脂量为1.61重量%。
实施例4-7和比较例5-9
根据与实施例3类似的操作制备试件,并将这些试件用于评价。结果如表2中所示。顺便提及,在比较例5中因填料从树脂分离出来,所以不能制造组合物。
表2
实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 比较例5 | 比较例6 | 比较例7 | 比较例8 | 比较例9 | |||
组成(重量份) | (A)树脂PTT树脂PBT树脂 | 95 | 90 | 85 | 85 | 82 | 85 | 82 | 100 | 94.4 | 85 | |
(A2)PC树脂 | 0 | 5 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 5.6 | 10 | |||
(B)环氧树脂环氧树脂-1环氧树脂-2 | 5 | 5 | 5 | 5 | 8 | 5 | 8 | 5 | ||||
(C)无机填料MF-1MF-2MF-3MF-4 | 112.5 | 112.5 | 112.5 | 112.5 | 112.5 | 112.5 | 112.5 | 112.5 | 112.5 | 37.5 | ||
(C2)玻璃纤维 | 37.5 | 37.5 | 37.5 | 37.5 | 37.5 | 37.5 | 37.5 | 37.5 | 37.5 | 112.5 | ||
评价 | 弯曲模量 | GPa | 17.8 | 18.0 | 18.2 | 18.5 | 12.5 | 不能制造 | 10.8 | 16.0 | 16.3 | 15.2 |
外观 | (Gs20°%) | 50 | 51 | 48 | 52 | 58 | 不能制造 | 48 | 50 | 49 | 38 | |
表面硬度 | (巴氏硬度) | 45 | 48 | 43 | 46 | 37 | 不能制造 | 20 | 40 | 42 | 35 | |
耐化学品性 | (重量变化%) | -0.01 | -0.03 | -0.01 | -0.03 | -0.05 | 不能制造 | -0.15 | -0.12 | -0.10 | -0.05 |
实施例8
将实施例4中制得的颗粒在减湿干燥器中于120℃干燥5小时。然后在270℃的 料筒温度和95℃的模具温度条件下,通过Japan SteelWorks,Ltd.制造的J650ELIII-3100H注射成形机对干燥后的颗粒进行注射成形,从而形成如图1所示的洗手盘(A=400mm,B=320mm,盘部分深度125mm,从脸盘架开始的上升部分高度60mm,排水孔φ=30mm,安装孔φ=10mm)。所得成形体的盘部分表面具有48的巴氏硬度和4H的铅笔硬度,成形体的顶部平坦部分具有52%的GS20°。另外,将排水管洗涤剂原液置于成形体中并静置2周。证实成形体外观无变化。
产业上应用的可能性
本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物提供了具有良好外观并具有优良机械强度、刚性、表面硬度、尺寸稳定性、耐水解性和耐化学品性的成形体。所有由该树脂组合物构成的制品,例如盥洗台、厨房台、浴缸、洗面盆、洗手盆、卫生间台或橱柜台顶板,具有优良性能并可用作浴室、盥洗室、卫生间或厨房中所用陶器和热固性树脂制品的替代品。此外,这些制品可用于再循环。例如,可将其重新加工并用作成形用原料的一部分。
Claims (20)
1.聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其包含100重量份的树脂组分以及5-300重量份的结晶性无机填料(C),所述树脂组分由99.9-50重量份聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)、0-49.9重量份热塑性树脂(A2)和0.1-20重量份环氧树脂(B)组成。
2.根据权利要求1的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物包含0.3-10重量份的环氧树脂。
3.根据权利要求1或2的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物包含一部分接枝于结晶性无机填料上的树脂组分,每100重量份结晶性无机填料上接枝的树脂组分的量为0.01-5重量份。
4.根据权利要求1-3任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物在未接枝于结晶性无机填料上的一部分树脂组分中包含0.1-20重量%的环氧树脂。
5.根据权利要求1-4任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物包含2.5-29.7重量份的热塑性树脂(A2)。
6.根据权利要求1-5任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中热塑性树脂(A2)是聚碳酸酯树脂。
7.根据权利要求1-6任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中结晶性无机填料是选自硅灰石、滑石、云母、高岭土、钛酸钾晶须、碳酸钙晶须和硫酸钡的一种或多种无机填料。
8.根据权利要求1-7任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中结晶性无机填料是硅灰石。
9.根据权利要求1-8任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其进一步以少于结晶性无机填料(C)量的量包含玻璃纤维(D)。
10.根据权利要求1-9任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物包含一部分接枝于结晶性无机填料和玻璃纤维上的树脂组分,每合计100重量份的结晶性无机填料与玻璃纤维上接枝的树脂组分的量为0.01-5重量份。
11.根据权利要求1-10任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂的特性粘度[η]为0.60或更高。
12.根据权利要求1-11任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中环氧树脂(B)是酚醛环氧树脂。
13.根据权利要求1-12任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中环氧树脂(B)是环氧当量为150-250(/eq.)的酚醛环氧树脂。
14.根据权利要求1-11任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中环氧树脂(B)是双酚A环氧树脂。
15.根据权利要求1-11和14中任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中环氧树脂(B)是环氧当量为600-3,000(/eq.)的双酚A环氧树脂。
16.根据权利要求1-15任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物,其中该组合物是通过对聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(A1)、热塑性树脂(A2)和环氧树脂(B)进行熔融混练,然后向熔融混练后的混合物中加入结晶性无机填料(C)而得到的。
17.成形体,其含有根据权利要求1-16任一项的聚对苯二甲酸丙二醇酯增强的树脂组合物。
18.作为浴室用制品、盥洗室用制品、卫生间用制品或洗涤台用制品的成形体,其含有根据权利要求17的成形体作为所述制品组成部件的至少一部分。
19.根据权利要求18的成形体,其中根据权利要求17的成形体是盥洗台、厨房台、浴缸、洗面盆、洗手盆、卫生间台或橱柜台顶板。
20.根据权利要求17-19任一项的成形体,其中成形体表面具有30或更高的巴氏硬度。
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