CN1925890A - 保护穿戴者的包含芳香族聚酰胺组合物的防护装置以及适用于制备所述防护装置的芳香族聚酰胺组合物 - Google Patents

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Abstract

一种保护穿戴者的防护装置，其包含聚合物组合物，该组合物包括；具有熔点的芳香族聚酰胺，和基于聚合物组合物总重量高于10wt％的至少一种官能化聚烯烃抗冲改性剂，其具有低于－10℃的玻璃化转变温度。适用于制备防护装置以保护穿戴者的聚合物组合物，其包括：具有熔点的芳香族聚酰胺，和基于聚合物组合物总重量高于10wt％的至少一种官能化聚烯烃抗冲改性剂，其具有低于－10℃的玻璃化转变温度。

Description

保护穿戴者的包含芳香族聚酰胺组合物的防护装置以及 适用于制备所述防护装置的芳香族聚酰胺组合物
相关申请交叉引用
本申请要求2004年2月27日提交的美国申请号60/547,840的优先权。
发明背景
许多场合需要防护装置以保护穿戴者。特别地，防护装置可用于保护穿戴者不受机械撞击、不曝露于温度极限、以及预防光化辐射。穿戴者通常应该被理解为生物体，通常为人，其穿着防护装置作为身体覆盖层。
防护装置的实例是护脸和头盔，例如焊工帽和面罩。为了舒适和易于使用，耐磨的防护装置需要是轻质的。聚合组合物可用于制备轻质耐磨的防护装置。
护脸和头盔例如焊工帽和面罩的以下三个特征是极为重要的。第一，头盔/面罩必须具有这样的热特性，其保护焊接期间穿戴者不接触熔融金属和火花。第二，头盔/面罩必须具有不透明性，使得没有破坏性的紫外线(UV)透过焊工帽/面罩，从而损伤焊工的视力。第三，头盔/面罩必须具有良好的抗冲击性能。
发明概述
为了提供耐磨的坚固防护装置，其能够始终满足或超过最终用途需求，并解决与长流动长度(flow lengths)、冲击强度不均匀、表面美观较差有关的问题，研究新的和改善的聚合物组合物。
本发明的一个方面涉及一种保护穿戴者的防护装置，其包含聚合物组合物，该组合物包含具有熔点的芳香族聚酰胺和基于聚合物组合物总重量高于10wt％的至少一种官能化聚烯烃抗冲改性剂，其具有低于-10℃的玻璃化转变温度。本发明的另一个方面涉及一种聚合物组合物，其较好地适合用于制备保护穿戴者的防护装置。
发明详述
本发明的一个目的是提供用于保护穿戴者的坚固防护装置，其始终满足或超过最终用途需求，并解决与长流动长度、冲击强度不均匀和表面美观性较差有关的问题。
因此，本发明涉及保护穿戴者的防护装置，其包含聚合物组合物，该聚合物组合物包含：
-具有熔点的芳香族聚酰胺，和
-基于聚合物组合物总重量高于10wt％的至少一种官能化聚烯烃抗冲改性剂，其具有低于-10℃的玻璃化转变温度。
本发明某些实施方式中，防护装置是护脸或头盔。本发明某些实施方式中，防护装置是焊工帽或面罩。
本发明某些实施方式中，防护装置包含10wt％以上的聚合物组合物，基于防护装置的总重量。本发明的某些实施方式中，防护装置包含25wt％以上的聚合物组合物，基于防护装置的总重量。本发明某些实施方式中，防护装置包含50wt％以上的聚合物组合物，基于防护装置的总重量。本发明某些实施方式中，防护装置包含65wt％以上的聚合物组合物。
为了本发明目的，″芳香族聚酰胺″代表任何这样的聚合物，其包含至少50摩尔％由至少一种芳香族二酸和至少一种二胺之间的缩聚反应形成的重复单元。所述二胺可以是脂肪族或芳香族。间苯二甲胺是芳香族二胺的实例。芳香族聚酰胺可以任选包含低于50摩尔％的包括酰胺基团的脂肪族重复单元，例如得自脂肪族二酸和脂肪族二胺的重复单元、得自脂肪族氨基酸的重复单元和/或得自脂肪族内酰胺的重复单元。
本发明的某些实施方式中，芳香族聚酰胺是聚邻苯二甲酰胺，即该芳香族聚酰胺包含由至少一种邻苯二甲二酸和至少一种二胺之间的缩聚反应形成的重复单元。
该芳香族聚酰胺具有熔点。具有熔点的芳香族聚酰胺通常是半结晶的。本发明的某些实施方式中，芳香族聚酰胺具有大于280℃的熔点，优选大于285℃，更加优选大于290℃；此外，在这些实施方式中，芳香族聚酰胺的熔点有利地低于310℃，优选低于305℃，更加优选低于300℃。
可以用本领域技术人员已知的任何合适技术测量芳香族聚酰胺的熔点；通常，用差示扫描量热法测量熔点。确切地，本申请人使用Universal V3.7A Instruments DSC量热计测量芳香族聚酰胺的熔点。为此，预先检查利用校准样品较好地校准的量热计。然后，对要测量熔点的芳香族聚酰胺进行下列加热/冷却循环：第一次加热从室温以10℃/分钟的速度升至350℃，随后以20℃/分钟的速度从350℃冷却至室温，随后第二次加热以10℃/分钟的速度从室温升至350℃。第二次加热期间测量熔点。熔融是吸热的一级相变，其在DSC扫描上表现为负峰。有利地对热流曲线进行作图确定熔点：峰值两侧拐点处与峰相切的两条线的交点定义为峰值温度，即熔点。
本发明中合适的聚邻苯二甲酰胺包括任何部分芳香的聚邻苯二甲酰胺，特别是任何聚邻苯二甲酰胺，其进一步包括由至少一种脂肪族二酸和至少一种二胺之间的缩聚反应形成的重复单元。对于本发明的某些实施方案，合适的聚邻苯二甲酰胺包含由至少一种邻苯二甲二酸和至少一种脂肪族二胺之间的缩聚反应形成的重复单元。某些实施方案中，苯二甲酸是对苯二甲酸。本发明的某些其它实施方案中，苯二甲酸包括对苯二甲酸和间苯二甲酸。本发明的某些其它实施方案中，聚邻苯二甲酰胺进一步包含由至少一种脂肪族二酸，例如己二酸和至少一种脂肪族二胺之间的缩聚反应形成的重复单元。本发明某些其它实施方案中，二胺是包含4至12个碳的脂肪族二胺，例如己二胺(HMDA)、壬二胺、2-甲基-1，5戊二胺和1，4-丁二胺。
本发明某些实施方案中，至少约40摩尔％至约100摩尔％用于形成芳香族聚酰胺的二羧酸选自芳香二羧酸。本发明某些实施方案中，芳香族聚酰胺包含：
-约50摩尔％至约100摩尔％的对苯二甲酰胺重复单元(即通过对苯二甲酸和至少一种脂肪族二胺，特别是己二胺之间的缩聚反应形成的重复单元)，
-约35摩尔％至约0摩尔％的间苯二甲酰胺重复单元(即由间苯二甲酸和至少一种脂肪族二胺，特别是己二胺之间的缩聚反应形成的重复单元)，和
-约50摩尔％至约0摩尔％的由至少一种脂肪族二酸和至少一种脂肪族二胺之间的缩聚反应形成的重复单元(特别是己二酰二胺重复单元，即由己二酸和至少一种脂肪族二胺，特别是己二胺之间的缩聚反应形成的重复单元)。
本发明某些实施方案中，芳香族聚酰胺包含高达约75摩尔％的对苯二甲酰胺重复单元。本发明的某些其它实施方案中，芳香族聚酰胺包含高达约60摩尔％的对苯二甲酰胺单元。本发明的某些实施方案中，芳香族聚酰胺包含至少约10摩尔％的己二酰二胺重复单元。本发明的某些其它实施方案中，芳香族聚酰胺包含至少约30摩尔％的己二酰二胺重复单元。本发明的某些其它实施方案中，芳香族聚酰胺包含至少约40摩尔％的己二酰二胺重复单元。本发明某些实施方案中，芳香族聚合物包含高达约10摩尔％的间苯二甲酰胺重复单元。
用于本发明实施方案的合适芳香族聚酰胺在本发明中是可从Solvay Advanced Polymers，L.L.C.以AMODEL商购的聚邻苯二甲酰胺。
对于本发明某些其它实施方案，合适的聚邻苯二甲酰胺公开于美国专利号5,436,294；5,447,980；和Re 34,447，其中全部公开内容在这里引入作为参考。
本发明的某些实施方案中，聚合物组合物包括至少约30重量％的芳香族聚酰胺。本发明某些实施方案中，聚合物组合物包括至少约50重量％的芳香族聚酰胺。本发明某些实施方案中，聚合物组合物包括高达约80重量％的芳香族聚酰胺。
本发明的某些实施方案中，聚合物组合物包括至少约15重量％的官能化聚烯烃抗耐改性剂，基于聚合物组合物的总重量。本发明的某些实施方案中，聚合物组合物包括高达约35重量％的官能化聚烯烃抗冲改性剂。本发明的某些实施方案中，聚合物组合物包括高达约30重量％的官能化聚烯烃抗冲改性剂。本发明的某些实施方案中，聚合物组合物包括高达约25重量％的官能化聚烯烃抗冲改性剂。本发明的某些实施方案中，聚合物组合物包括高达约20重量％的官能化聚烯烃抗冲改性剂。
任何玻璃化转变温度低于-10℃的官能化聚烯烃抗冲改性剂均适用于本发明。
可以用本领域技术人员已知的任何适用技术测量官能化聚烯烃抗冲改性剂的玻璃化转变温度，特别是使用差示扫描量热法。例如，可以使用Mettler DSC 30量热计用于测量官能化聚烯烃抗冲改性剂的玻璃化转变温度。为此，有利地预先检查用标准试样较好地校准的量热计。然后，对要测量玻璃化转变温度的官能化聚烯烃抗冲改性剂进行下列冷却/加热循环：第一次冷却从室温以20℃/分钟的速度降至-100℃，随后第一次加热从-100℃以10℃/分钟的速度升至+100℃，随后第二次冷却从+100℃以20℃/分钟的速度降至-100℃，随后第二次加热从-100℃以10℃/分钟的速度升至+100℃。第二次加热期间测量玻璃化转变温度。有利地通过在热流曲线上作图测定玻璃化转变温度：在转变区域向上曲线作出第一切线；在转变区域向下曲线作出第二切线；两条切线之间的曲线中点温度，或1/2ΔCp是玻璃化转变温度。
本发明的某些实施方案中，官能化聚烯烃抗冲改性剂具有一个并且唯一的玻璃化转变温度。本发明的某些其它实施方案中，官能化聚烯烃抗冲改性剂是嵌段共聚物，其具有两个或更多玻璃化转变温度，至少其中一个低于-10℃。对于本发明用途，具有一个并且唯一玻璃化转变温度的官能化聚烯烃抗冲改性剂优于具有两个或更多个玻璃化转变温度的官能化聚烯烃抗冲改性剂。
本发明的某些实施方案中，官能化聚烯烃抗冲改性剂具有小于约-20℃的玻璃化转变温度。本发明的某些实施方案中，官能化聚烯烃抗冲改性剂具有小于约-30℃的玻璃化转变温度。本发明的某些实施方案中，官能化聚烯烃抗冲改性剂具有高于约-65℃的玻璃化转变温度。
用于本发明某些实施方案的适当官能化聚烯烃抗冲改性剂是柔软并且有弹性的。
用于本发明某些实施方案的适当官能化聚烯烃抗冲改性剂包含极性官能团。本发明的某些实施方案中，官能化聚烯烃抗冲改性剂包含羧基官能度。本发明某些实施方案中，官能化聚烯烃抗冲改性剂包含至少约0.1重量％的羧基官能度，优选至少约0.5重量％。本发明某些实施方案中，官能化聚烯烃抗冲改性剂包含高达约5重量％的羧基官能度，优选高达约2.0重量％。
可用于本发明某些实施方案的官能化聚烯烃抗冲改性剂包括熔体流动速率(MFR)至少约0.5g/10分钟的那些。本发明某些实施方案的官能化聚烯烃抗冲改性剂的MFR可以达到约200g/10分钟。通常根据常规方法，例如按照ISO标准测量官能化聚烯烃抗冲改性剂的MFR。例如，对包含得自乙烯重复单元的官能化聚烯烃抗冲改性剂，有利地使用ISO 1133(1991)，则通常在190℃和5kg载荷下测量MFR。
本发明的某些实施方案中，官能化抗冲改性剂分散在芳香族聚酰胺中。在某些用于形成本发明实施方案的聚合物组合物中，官能化抗冲改性剂包含极性基团，其与芳香族聚酰胺反应导致与芳香族聚酰胺基体的粘性增强。
合适的官能化聚烯烃抗冲改性剂可从多种商业来源获得，特别是：
-马来酸酐-官能化的乙烯-丙烯共聚物橡胶，包含侧链琥珀酸酐基团，可以EXXELORVA从Exxon Mobil Chemical Company得到，例如EXXELORVA 1801，
-马来酸酐-官能化的苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物橡胶，可以KRATONFG从Kraton Polymers得到，例如KRATONFG1901X，
-马来酸酐-官能化的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM橡胶)，例如ROYALTUF498，1％马来酸酐官能化的EPDM橡胶，可从Crompton Corporation获得。
用于本发明某些实施方案的合适官能化聚烯烃抗冲改性剂包含得自乙烯和/或丙烯的重复单元。用于本发明某些实施方案的合适官能化聚烯烃抗冲改性剂进一步包含得自一种或多种单体的重复单元，其中所述的单体选自包含4至12个碳原子的单烯烃，如1-丁烯和1-己烯、二烯烃如丁二烯、(甲基)丙烯酸单体例如(甲基)丙烯酸和其碱(如钠)或碱土(如锌)金属盐和(甲基)丙烯酸酯。得自二烯烃的重复单元可以被氢化；其中得自丁二烯重复单元已经被氢化的官能化聚烯烃抗冲改性剂实例是KRATONFG1901X，1％马来酸酐接枝苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物，包含约30wt％的聚苯乙烯嵌段，可从Kraton Polymers获得。
可通过共聚合一种或多种官能单体和/或接枝一种或多种官能单体获得官能化聚烯烃抗冲改性剂的官能度。特别地，可通过共聚合一种或多种丙烯酸单体获得官能化聚烯烃抗冲改性剂的羧基官能度，其中丙烯酸单体选自丙烯酸和甲基丙烯酸、其碱(如钠)或碱土(如锌)金属盐、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。也可以通过接枝一种或多种所述单体，或酸酐如马来酸酐获得该官能度。可以在共聚合或接枝步骤之后用碱性或碱土氢氧化物或盐部分或完全中和羧基。
本发明某些实施方案中，官能化聚烯烃抗冲改性剂包含得自乙烯和丙烯的重复单元，乙烯基与丙烯重复单元的比例为40∶60至65∶30。
官能化乙烯/丙烯酸酯共聚物和乙烯/丙烯酸/丙烯酸酯三元共聚物，以及相应与甲基丙酸烯衍生物的共聚物和三元共聚物可以用于本发明的某些实施方案，只要它们具有低于-10℃的玻璃化转变温度。其实例是官能化的弹性丙烯酸乙酯-乙烯共聚物。
其它可用于本发明实践的官能化聚烯烃抗冲改性剂包括乙烯-高级α-烯烃聚合物，其通过接枝或与合适的反应性羧酸或其衍生物例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐或其酯共聚合而具有反应性官能度(抗冲改性剂(IM1))；根据ASTM D-638测定，它们有利地具有高达约50,000psi的拉伸模量。合适的高级α-烯烃包括C3至C8α-烯烃，例如丙烯、1-丁烯和1-己烯。合适的官能化乙烯-高级α-烯烃聚合物的实例是乙烯-1-辛烯弹性体，可以ENGAGE从DuPont得到(例如ENGAGE8550)，在其上已接枝了马来酸酐。
替代地，还可通过氢化得自二烯单体例如1-3二烯单体的重复单元得到具有包含类似单元结构的官能化聚烯烃抗冲改性剂(抗冲改性剂(IM2))。例如，可以氢化乙烯-丁二烯共聚物以提供乙烯-丁烯共聚物结构。类似地，可以通过氢化乙烯-异戊二烯共聚物以得到等效的乙烯-异丁烯共聚物。
特别重要的官能化聚烯烃抗冲改性剂种类包括包含得自乙烯、至少一种高级α-烯烃聚合物和至少一种二烯烃的重复单元，而且具有通过与合适的反应性羧酸或其衍生物例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐或其酯接枝或共聚合得到的反应性官能度(抗冲改性剂(IM3))，特别是官能化乙烯/丙烯/二烯三元共聚物(通常被称为EPDM橡胶)。可用于合成这类官能化聚烯烃抗冲改性剂的二烯单体包括公知的共轭二烯，例如异戊二烯和1，3-丁二烯，4至24个碳原子的非共轭二烯，例如1，4-丁二烯、1，4-己二烯、1，5-己二烯、2，5-二甲基-1，5-己二烯和1，4-辛二烯，环二烯，例如环戊二烯、环己二烯、环辛二烯和双环戊二烯、烯基降冰片烯，例如5-亚乙基-2-降冰片烯、5-亚丁基-2-降冰片烯、2-甲代烯丙基-5-降冰片烯和2-异丙烯基-5-降冰片烯和三环二烯，例如3-甲基三环-[5.2.1.0.2.6]十-3，8-二烯。该种类官能化聚烯烃抗冲改性剂中得自二烯单体的重复单元的含量优选为约0.5％至约10重量％，特别是约1％至约5重量％，基于官能化聚烯烃抗冲改性剂的总重量。乙烯-高级α-烯烃共聚物橡胶中乙烯单元和高级α-烯烃单元的摩尔份数通常为约40∶60至约95∶5。
此外合适的官能化嵌段共聚物包含至少两个聚合嵌段，至少一个嵌段(B1)是选自(IM1)、(IM2)和(IM3)抗冲改性剂的聚合物嵌段，至少一个嵌段(B2)是任选取代的苯乙烯嵌段，特别是聚苯乙烯均聚物嵌段。其实例是官能化苯乙烯-单烯烃嵌段聚合物，如官能化SEBS，官能化SEB、官能化SEPS和官能化SEP(其中S是苯乙烯、E是乙烯、P是丙烯，B是丁烯，通过氢化得自丁二烯的重复单元获得)。
用于本发明某些实施方式的合适官能化聚烯烃抗冲改性剂不包括得自乙烯和/或丙烯的重复单元。其实例是官能化苯乙烯-二烯烃嵌段聚合物如官能化Sβ，官能化SβS、官能化SIS和官能化ABS(其中S是苯乙烯，β是丁二烯，I是异戊二烯，A是丙烯腈)。
适用于制备聚合物组合物的官能化聚烯烃抗冲改性剂不限于上述描述的那些，其中的聚合物组合物用于制备本发明的防护装置。
本发明某些实施方式中，聚合物组合物可包括其它成分，公知的脱模剂、增塑剂、润滑剂，和热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂、不透明剂如颜料，和填料。
根据具体预期的用途可确定这些任选添加剂的含量，考虑到挤出领域中通常的实践范围，基于聚合物组合物的总重量，这些另外的添加剂高达约50重量％。
实施方式(E-1)
本发明某些实施方式(E-1)中有用的脱模剂种类包括脂肪族聚酰胺；一种或更多种脂肪族聚酰胺可以包括在聚合物组合物内。
对于本发明目的，″脂肪族聚酰胺″代表任何这样的聚合物，其包含多于50摩尔％的重复单元，所述重复单元通过至少一种脂肪族二酸和至少一种脂肪族二胺、和/或至少一种脂肪族氨基酸、和/或至少一种脂肪族内酰胺之间的缩聚反应而形成。
如上所述定义的脂肪族聚酰胺中，具有包含50摩尔％以上重复单元的聚合物，所述重复单元通过至少一种脂肪族二酸和至少一种脂肪族二胺之间的缩聚反应而形成，下文称为″二酸/二胺-衍生的脂肪族聚酰胺″；示例性二酸/二胺-衍生的脂肪族聚酰胺是尼龙12，12，因为它比更短链的同系物如尼龙6，6得到更优良的结果。
实施方案(E-1)中，聚合物组合物中脂肪族聚酰胺的量有利地为高达约20重量％(基于组合物的总重量)，优选高达约10重量％；此外，有利地至少约1.0重量％，并优选至少约2.5重量％。
实施方案(E-2)
本发明某些实施方案(E-2)中特别感兴趣的脱模剂种类包括特定类型的脂肪族聚酰胺[下文称为类型(T)]；一种或多种类型(T)的脂肪族聚酰胺可以包含在聚合物组合物内。
类型(T)的聚酰胺是包含50摩尔％以上重复单元的那些，其中重复单元通过至少一种脂肪族氨基酸和/或至少一种脂肪族内酰胺的缩聚反应而形成。
类型(T)的其它脂肪族聚酰胺是包含50摩尔％以上由至少一种脂肪族氨基酸缩聚反应形成的重复单元的聚合物，下文称为″氨基酸-衍生的脂肪族聚酰胺″；示例性的氨基酸衍生的脂肪族聚酰胺是尼龙11(其是通过ω-氨基十一烷酸的缩合反应形成的均聚物)。
实施方案(E-2)中，聚合物组合物中类型(T)的脂肪族聚酰胺的量有利地为高达约20重量％(基于组合物的总重量)，并优选高达约10重量％；此外，有利地至少约1.0重量％，并优选至少约2.5重量％。
实施方案(E-3)
本发明某些实施方案(E-3)中有用的脱模剂种类包括非常特殊类型的脂肪族聚酰胺，下文称为″内酰胺-衍生的脂肪族聚酰胺″；一种或多种内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺可以包含在聚合物组合物内。
用于本发明目的，内酰胺-衍生的脂肪族聚酰胺代表包含50摩尔％以上的重复单元的任何聚合物，其中所述重复单元通过至少一种脂肪族内酰胺的缩聚反应而形成。
内酰胺-衍生的脂肪族聚酰胺优选包含90摩尔％以上通过脂肪族内酰胺缩聚反应形成的重复单元；更优选，所有内酰胺-衍生的脂肪族聚酰胺的重复单元由脂肪族内酰胺的缩聚反应形成。
合适的脂肪族内酰胺的非限定实例是γ-丁内酰胺、ε-己内酰胺、α-甲基己内酰胺、β-甲基己内酰胺、γ-甲基己内酰胺、δ-甲基己内酰胺、ε-甲基己内酰胺、N-甲基己内酰胺、β，γ-二甲基己内酰胺、γ-乙基己内酰胺、γ-异丙基己内酰胺、ε-异丙基己内酰胺、γ-丁基己内酰胺、ε-nantho内酰胺、ω-enantho内酰胺、η-辛内酰胺、ω-辛内酰胺、ω-aurolactam(也称为2-氮杂环十三烷酮)，2-氮杂环十五烷酮和2-氮杂环十七烷酮。
脂肪族内酰胺有利地具有至少4个碳原子，优选至少7个碳原子，更优选至少10个碳原子，更加优选至少12个碳原子。此外，它有利地具有至多18个碳原子，优选至多15个碳原子，更优选至多12个碳原子。最优选脂肪族内酰胺是ω-月桂内酰胺。
内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺有利地具有熔点。具有熔点的内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺通常是半结晶的。内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺的熔点优选高于150℃，更优选高于165℃；此外，它优选低于210℃，更优选低于190℃。
当内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺是尼龙12时，可获得优异的结果。尼龙12是通过ω-月桂内酰胺的缩聚反应形成的均聚物。尼龙12是熔点约178℃的半结晶内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺。示例性的尼龙12是VESTAMIDL-1700，可从Degussa获得。
实施方案(E-3)中，聚合物组合物中内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺的量有利地高达约20重量％，优选高达约10重量％，更优选高达8重量％，更加优选高达约6.0重量％(基于聚合物组合物的总重量)。此外，聚合物组合物中内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺的量有利地至少为约1.0重量％，优选至少约2.5重量％，更优选至少约3.5重量％(基于组合物的总重量)。
实施方案(E-3)中，内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺可以单独用作脂肪族聚酰胺，或与氨基酸衍生的脂肪族聚酰胺和/或二酸/二胺衍生的脂肪族聚酰胺结合；它优选单独用作脂肪族聚酰胺，或与氨基酸衍生的脂肪族聚酰胺和/或二酸/二胺衍生的脂肪族聚酰胺结合，其中二酸/二胺衍生的脂肪族聚酰胺与氨基酸衍生的脂肪族聚酰胺比例为0至45％；它更优选单独用作脂肪族聚酰胺，或与氨基酸衍生的脂肪族聚酰胺结合。基于脂肪族聚酰胺的总重量，内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺的重量有利地为45％至100％；其优选为75％直至100％；更加优选，脂肪族聚酰胺由内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺组成。
适用于本发明的合适颜料包括碳黑。某些实施方案中，聚合物组合物中存在的颜料量高达约10重量％。
填料可以是公知的纤维状或颗粒形式。用于形成某些防护装置的纤维填料可以包括玻璃纤维、碳或石墨纤维，以及由高温工程树脂形成的纤维，例如为聚(苯并噻唑)、聚(苯并咪唑)、聚芳酯、聚(苯并唑)、聚芳醚等，并可包括包含两种或更多种这类纤维的混合物。合适的纤维优选选自玻璃纤维、碳纤维和芳香族聚酰胺纤维，例如由DuPontCompany以商品名KEVLAR出售的纤维。颗粒填料优选是成核剂，例如滑石和云母。
纤维填料的量和优选填料总量(不论其形式)有利地小于20wt％，优选小于10wt％，更优选小于5wt％，更加优选小于3wt％，基于聚合物组合物的总重量。不含填料的聚合物组合物得到优异的结果。
虽然通常对任选附加成分的性质没有严格的限定，但通常排除某些成分，因为它们有时对防护装置的所需性能具有不利影响。这些成分中是聚苯醚如聚(2，6-二甲基亚苯基-1，4-醚)；因此，聚合物组合物有利地包含0至5wt％聚苯醚，并且优选聚合物组合物不含聚苯醚。
本发明的其它目的是提供一种聚合物组合物，其适合用于制备保护穿戴者的坚固防护装置，其始终满足或超出最终用途要求，并解决了与长流动长度、冲击强度不均匀和表面缺陷有关的问题。
为此目的，本发明涉及一种聚合物组合物，其包含：
-具有熔点的芳香族聚酰胺，
-基于聚合物组合物总重量高于10wt％的至少一种官能化聚烯烃抗冲改性剂，其具有低于-10℃的玻璃化转变温度。
本发明聚合物组合物具有与本发明在所有实施方案中详述的防护装置中包含的聚合物组合物相同的特征。
实施例E1至E9(本发明聚合物组合物)和对比实施例CE1(相反的聚合物组合物)
对三种浓度的官能化聚烯烃抗冲改性剂和三种类型的流动改性剂进行测试。各种测试的聚合物组合物列于表1。聚邻苯二甲酰胺(PPA1)是聚邻苯二甲酰胺，其由约55wt％的由苯二甲二酸、主要是对苯二甲二酸和己二胺之间的缩聚反应形成的重复单元和约45wt％的由己二酸和己二胺之间的缩聚反应形成的重复单元组成。
评价用于焊工帽/面罩的各种聚合物组合物，测试数据列于表2。评价的流动改性剂包括线型低密度聚乙烯(LLDPE)、长链羧酸的碱土盐和尼龙12。
可以看出脂肪族聚酰胺，例如尼龙12改善从芳香族聚酰胺组合物模制的防护装置的表面外观。根据本发明某些实施方案，由包含尼龙12作为添加剂的聚合物组合物制成的保护穿戴者的防护装置例如焊工帽，与由不含尼龙12的聚合物组合物形成的焊工帽相比，具有更加规则的表面特征。
表1
  成分                      实施例
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   CE1
  聚邻苯二甲酰胺(PPA1)(wt％)   74.3   70.5   74.8   69.5   65.7   79.5   79.0   75.3   70.0   74.1
  ROYALITUF498 1％马来酸酐官能化的 EPDM橡胶(wt％)   19   19   19   23.8   23.8   14.3   14.3   14.3   23.8   0
  ExXELORPO 1015马来酸酐官能化的聚丙烯(wt％)   0   0   0   0   0   0   0   0   0   9.7
  KRATONFG1901X 1％马来酸酐官能化的sEBS嵌段共聚物(wt％)   0   0   0   0   0   0   0   0   0   9.7
  LLDPE(wt％)   1   0   0   1   0   0   1   0   0   0
  尼龙12(wt％)   0   4.8   0   0   4.8   0   0   4.8   0   4.8
  长链羧酸的碱土盐(wt％)   0   0   0.5   0   0   0.5   0   0   0.5   0
  碳黑(wt％)   5   5   5   5   5   5   5   5   5   0
  聚邻苯二甲酰胺组合物的其它常规成分(抗氧化剂，脱模剂，......)(wt％)   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   1.7
  总量(wt％)   100   100   100   100   100   100   100   100   100   100
表2
  实施例   Izod冲击(英尺-磅/英寸)   Dynatup#延展断裂   Dynatup能量最大载荷(英尺-磅)   Dynatup总能量(英尺-磅)   Kayeness粘度T5(泊)   MFRg/10分钟
  1   6.1   5的5   18.8   28.2   2880   9.9
  2   4.0   5的5   19.8   31.8   2550   9.5
  3   2.3   5的4   16.2   24.7   2180   29.9
  4   18.4   5的5   20.4   32.5   3880   1.5
  5   11.2   5的5   18.3   30.7   3230   4.4
  6   2.9   5的5   13.2   13.5   1810   51
  7   2.8   5的5   23.4   35.9   2670   19.9
  8   3.3   5的5   20.9   30.3   2550   19.9
  9   4.2   5的0   4.5   4.5   2850   5.4
  CE1   0.77   5的4   24.0   37.0   2570   5.1
在标准ASTM条件下进行Izod冲击测试。根据ASTM D3763在1/8英寸板上进行Dynatup冲击试验。BB测试包括以不同速度喷射多个BB，然后检查试样是否受BB冲击的损坏。基于三种标准评估用于护脸和头盔的聚合物组合物：
1.基于Izod、Dynatup冲击最高能量和延展断裂次数的冲击数据，
2.由熔体流动速率(MFR)测量的流动特性，和用Kayeness毛细管粘度计测量的粘度，其中根据ASTM D3835在5分钟(称为T5)后以394sec-1测量的粘度，和
3.内部注入模塑评价。
在插入板模具中模塑所有的12个配方，评价并比较表面外观和焊接线的美观性。
基于模塑试验进行如下观察。
实施例E10(本发明防护装置)和对比实施例CE2(相反的防护装置)
焊工帽一方面由实施例E5(焊工帽E10)的聚合物组合物制成，另一方面由对比实施例CE1(焊工帽CE2)的聚合物组合物制成。
最初完全根据与对比实施例CE2相同的条件处理实施例E10。熔融温度是618。这些条件下，焊工帽E10的表面外观类似于对照焊工帽CE2的表面，除了流线更加突出。然而，降低注入速度可改善流线，使得最优化操作条件后，本发明焊工帽E10的表面外观类似于对照焊工帽CE2的表面外观。在实施例E10的情况下，检测没有发现粘附部分。
测试焊工帽E10，并成功地通过300英尺/秒BB冲击试验。
实施例E11(本发明防护装置)
焊工帽也由实施例E2的聚合物组合物制成(焊工帽E11)。
最初在与对比实施例CE2完全相同的条件下处理实施例E11。在这些条件下，焊工帽E11的表面外观比焊工帽E10的表面外观更清洁并且更整齐，并且流线更不明显。至于实施例E10，降低注入速度以最小化流线。最优化操作条件后，本发明焊工帽E11的表面外观类似于对照焊工帽CE2的表面外观。在实施例E11的情况下，检测没有发现粘附部分。
测试焊工帽E11，并成功地通过300英尺/秒BB冲击试验。
本发明焊工帽(特别是护脸和头盔)E10和E11明显表现出相对于对照焊工帽CE2改善的冲击强度。

Claims (20)

1.一种保护穿戴者的防护装置，其包含聚合物组合物，该聚合物组合物包括：
-具有熔点的芳香族聚酰胺，和
-基于聚合物组合物总重量，高于10wt％的至少一种官能化聚烯烃抗冲改进剂，其具有低于-10℃的玻璃化转变温度。
2.权利要求1的防护装置，特征在于它是护脸或头盔。
3.权利要求1或2的防护装置，特征在于它是焊工帽或面罩。
4.权利要求1至3中任一项的防护装置，特征在于芳香族聚酰胺是聚邻苯二甲酰胺。
5.权利要求1至4中任一项的防护装置，特征在于芳香族聚酰胺具有大于280℃的熔点。
6.权利要求1至5中任一项的防护装置，特征在于官能化聚烯烃抗冲改性剂是官能化乙烯/丙烯/二烯三元共聚物。
7.权利要求1至6中任一项的防护装置，特征在于聚合物组合物包括至少约15重量％的官能化聚烯烃抗冲性改性剂，基于聚合物组合物的总重量。
8.权利要求1至7中任一项的防护装置，特征在于聚合物组合物进一步包含脂肪族聚酰胺。
9.权利要求1至7中任一项的防护装置，其特征在于所述的聚合物组合物进一步包含内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺。
10.权利要求9的防护装置，特征在于内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺是尼龙12。
11.权利要求9或10的防护装置，特征在于聚合物组合物中包含至少约2.5重量％的内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺，基于聚合物组合物的总重量。
12.权利要求9至11中任一项的防护装置，特征在于聚合物组合物中包含高达约10重量％的内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺，基于聚合物组合物的总重量。
13.一种聚合物组合物，包括：
-具有熔点的芳香族聚酰胺，和
-基于聚合物组合物总重量高于10wt％的至少一种官能化的聚烯烃抗冲改性剂，其具有低于-10℃的玻璃化转变温度。
14.权利要求13的聚合物组合物，其特征在于芳香族聚酰胺是聚邻苯二甲酰胺。
15.权利要求13或者14的聚合物组合物，特征在于官能化的聚烯烃抗冲改性剂是官能化的乙烯/丙烯/二烯三元共聚物。
16.权利要求13至15中任一项的聚合物组合物，特征在于聚合物组合物进一步包括脂肪族聚酰胺。
17.权利要求13至15中任一项的聚合物组合物，特征在于聚合物组合物进一步包括内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺。
18.权利要求17的聚合物组合物，特征在于内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺是尼龙12。
19.权利要求17或18的聚合物组合物，特征在于聚合物组合物中包含至少约2.5重量％的内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺，基于聚合物组合物的总重量。
20.权利要求17至19中任一项的聚合物组合物，特征在于聚合物组合物中包含高达约10重量％的内酰胺衍生的脂肪族聚酰胺，基于聚合物组合物的总重量。
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