ES2298517T3 - Composiciones de poli(arileter-sulfona) que presentan propiedades de transmitancia de luz altas y de amarillez reducidas y articulos obtenidos a partir de ellas. - Google Patents
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Abstract
Una composición de polímero de poli(ariléter-sulfona) que comprende: una poli(éter-sulfona) o una poli(fenil-sulfona); un compuesto orgánico que contiene fósforo; y un abrillantador óptico.
Description
Composiciones de
poli(ariléter-sulfona) que presentan
propiedades de transmitancia de luz altas y de amarillez reducidas y
artículos obtenidos a partir de ellas.
Esta invención se refiere a composiciones de
poli(ariléter-sulfona) con un bajo índice de
amarillez y una elevada transmitancia de la luz, y a los artículos
preparados a partir de las composiciones de
poli(ariléter-sulfona), tales como a los
componentes para uso médico que se pueden esterilizar con vapor de
agua, los recipientes para alimentos y bebidas, que incluyen los
recipientes para el almacenamiento de bebidas y biberones para
niños, y los componentes para iluminación.
Las
poli(ariléter-sulfonas) (PAES) son una
importante familia comercial de materiales termoplásticos amorfos a
temperatura elevada, y de elevadas prestaciones. Estos polímeros son
de interés en muchas industrias debido a su combinación de elevada
resistencia térmica, resistencia a la hidrólisis en ambientes de
vapor de agua y de agua caliente y buena resistencia química en
general. Otra razón por la que estos polímeros son de gran utilidad
comercial, se debe a que además de ofrecer los atributos
contrastados de elevadas prestaciones, son también transparentes, a
diferencia de la mayor parte de los materiales semicristalinos que
se usan en las aplicaciones a temperaturas elevadas.
Las
poli(ariléter-sulfonas), que incluyen la
poli(éter-sulfona) o la
poli(fenil-sulfona) se pueden producir
mediante una variedad de métodos. Por ejemplo las Patentes de EE.UU.
N^{os} 4.108.837 y 4.175.175 describen la preparación de
poli(aril-éteres) y en particular la de
poli(aril-éter-sulfonas). Se describen en
estas patentes diversos procedimientos en una etapa y en dos etapas,
cuyas patentes se incorporan en su totalidad en la presente patente
como referencia. En estos procedimientos, una sal doble de metal
alcalino de un fenol di-hidroxilado se hace
reaccionar con un compuesto dihalobencenoide en la presencia de
disolventes de sulfona o de sulfóxido bajo condiciones
sustancialmente anhidras. En un procedimiento en dos etapas, un
fenol dihidroxilado, se convierte en primer lugar, in situ,
en la presencia de un disolvente de sulfona o de sulfóxido en el
derivado de sal de metal alcalino mediante reacción con un metal
alcalino o un compuesto de metal alcalino.
La transparencia de las
poli(ariléter-sulfonas) permite usos tales
como tapas y fundas para las bandejas de esterilización de
instrumentos quirúrgicos y dentales que tienen que someterse a
esterilización en autoclave con vapor de agua. Otros usos incluyen
las jaulas de animales de laboratorio para la investigación médica,
el equipo para el tratamiento de productos lácteos, y en particular
las máquinas de ordeñar. Los usos en alimentación y bebidas
incluyen también usos tales como las jarras y recipientes de
servicio de café, la vajilla de uso en los microondas, fundas para
los recipientes de la vajilla de cocina y puertas y ventanas de
aparatos, tales como los gratinadores de asados a la parrilla. Las
características inherentes de resistencia a la inflamabilidad y de
baja liberación de humos de las
poli(ariléter-sulfonas), y particularmente de
las poli(fenil-sulfonas), hacen que este
polímero sea de gran interés y utilidad en la industria de tránsito
de masas en la que las propiedades de baja liberación de calor
durante su combustión y de baja emisión de humos tóxicos de los
componentes usados en los compartimientos de los pasajeros son de
máxima importancia. La industria aeronáutica en particular ha
capitalizado los atributos de su baja inflamabilidad y baja emisión
de humos de las
poli(fenil-sulfonas) durante muchos años usando esta resina en una variedad de componentes interiores de la cabina.
poli(fenil-sulfonas) durante muchos años usando esta resina en una variedad de componentes interiores de la cabina.
Mientras que las
poli(ariléter-sulfonas) son polímeros
transparentes, ellas exhiben artículos obtenidos por colada de color
amarillo o ámbar. Este color amarillo/ámbar de los artículos
obtenidos por colada no es deseable en un cierto número de los usos
descritos anteriormente. En la mayor parte de los casos se tolera
debido a la carencia de cualesquiera alternativa viable. En algunos
otros casos, tales como en las aplicaciones orientadas al
consumidor, en los que el aspecto estético es más importante, los
artículos obtenidos por colada de color amarillo o ámbar son
inaceptables. Los artículos para el servicio de bebidas calientes o
de alimentos calientes orientados al consumidor tales como los
servicios de mesa y los biberones son ejemplos de dichas
aplicaciones sensibles a su color y a su aspecto. Las
características claves de las
poli(ariléter-sulfonas) en estas aplicaciones
son su buena integridad física/mecánica a temperaturas elevadas, su
resistencia al agua caliente así como también su resistencia a los
agentes de limpieza, y la seguridad del contacto con los alimentos
en virtud de la inercia química de la resina bajo las condiciones
de uso.
Las
poli(ariléter-sulfonas) comercialmente
importantes incluyen las poli(éter-sulfonas) (PES) y
la poli(fenil-sulfonas) (PPSU). Las PES y
las PPSU tienen temperaturas de transición vítrea muy elevadas
(\sim 200ºC) y comprenden las estructuras de unidades repetitivas
siguientes:
El número medio de unidades repetitivas, n, por
cadena de polímero de los polímeros anteriores es generalmente
superior a 30, y más típicamente superior a 40 para asegurar un peso
molecular suficientemente elevado para robustecer la integridad
física y mecánica de los polímeros cuando se usan en la fabricación
de componentes estructurales.
Como se estableció anteriormente, una de las
limitaciones de las resinas PAES en los usos relacionados con el
consumidor radica en los artículos colados de la resina de color
amarillo en su forma natural. La amarillez en la resina natural
puede tener grados variables dependiendo de un cierto número de
factores. Sin embargo, en la mayor parte de los casos es inaceptable
desde un punto de vista estético. La práctica actual para
neutralizar o enmascarar la amarillez en las
poli(ariléter-sulfonas) se ha limitado hasta
ahora a la adición de un colorante violeta o azul intenso. El
colorante es eficaz en enmascarar la amarillez, pero produce un
aspecto "ahumado" con una reducción sustancialmente
concomitante en la transmitancia de la luz visible.
Para que un producto para el manejo de alimentos
y bebidas, transparente y moldeado sea atractivo estéticamente, se
acepta generalmente que debe cumplir tres requerimientos de
propiedades ópticas:
1. Se necesita un bajo índice de amarillez,
según se mide comúnmente mediante el método ASTM
D-1925. Generalmente es deseable un índice de
amarillez inferior a 60, preferiblemente inferior a 40, y más
preferiblemente inferior a 30 para un artículo moldeado a un espesor
del artículo de 2,54 mm. El índice de amarillez es una propiedad
que depende del espesor.
2. Una transmitancia de la luz elevada según se
mide comúnmente mediante el método ASTM D-1003 es
también un requerimiento clave. Se desean valores de transmitancia
de la luz superiores a aproximadamente 50% a un espesor de 2,54 mm.
La transmitancia de la luz es también una propiedad que depende del
espesor aunque generalmente en un grado inferior al índice de
amarillez. Se mide comúnmente a un espesor de 2,54 mm., de tal modo
que si los requerimientos de transmitancia se cumplen a un espesor
de 2,5 mm, se cumplirán automáticamente a espesores reducidos.
3. Una turbidez baja según se mide mediante el
método ASTM D-1003 es también un requerimiento. La
turbidez es la relación de la transmitancia de la luz difusa a la
transmitancia de la luz total a través de una muestra y ella
necesita ser generalmente inferior a 10 y preferiblemente inferior a
6 para una muestra de ensayo de 2,54 mm de espesor. Como el índice
de amarillez y la transmitancia de la luz, la turbidez depende
también del espesor de la muestra, de tal modo que es importante
comparar la turbidez entre diferentes materiales sólo a espesores y
características superficiales de las muestras comparables.
Históricamente, Union Carbide, Amoco y a
continuación Solvay Advanced Polymers, LLC han medido y rastreado el
color de los polímeros de
poli(ariléter-sulfona) usando el parámetro
interno del factor de color (CF). La industria de plásticos como un
conjunto, por otra parte, usa el índice de amarillez (YI) para
cuantificar el color de la película y de los artículos moldeados.
Es instructivo mirar en primer lugar estas dos cantidades y ver como
ellas se relacionan
entre sí.
entre sí.
El índice de amarillez y el factor de color son
dos cantidades diferentes desde el punto de vista de la definición
del parámetro. Sin embargo, para propósitos prácticos, ellas se
correlacionan muy bien.
Por definición, el índice de amarillez (YI) se
calcula a partir de la ecuación que se muestra a continuación
basada en el método ASTM D-1925:
YI =
[100(1,28 \ X - 1,06 \
Z]/Y
donde en la ecuación anterior, X,
Y, y Z son los coeficientes tricromáticos de la transmitancia para
la luz roja, verde, y azul, respectivamente, en el sistema
CIE.
El factor de color (CF) se define como la
cantidad siguiente:
CF = 270[(x +
y)_{muestra} - (x +
y)_{aire}]/t
\newpage
en la que x e y son las coordenadas de
cromaticidad obtenidas mediante la normalización de los coeficientes
tricromáticos de la transmitancia X e Y. Las coordenadas de la
cromaticidad x e y se calculan a partir de la siguiente
ecuación:
x = X/(X + Y +
Z)
y = Y/(X + Y +
Z)
Las X, Y y Z son los componentes tricromáticos
de la transmitancia que corresponden a la luz roja, verde y azul,
respectivamente basados en la iluminación de la muestra con una
fuente normalizada de luz, tal como iluminante C o iluminante D65
de acuerdo con el método ASTM D-1003. La variable t
es el espesor de la muestra en pulgadas. Así, a diferencia de YI, el
CF es independiente del espesor al menos hasta un espesor del
componente moldeado de aproximadamente 1 pulgada (2,54 cm), lo cual
es un aspecto atractivo de la cantidad. El factor 270 es un factor
elegido de manera arbitraria previsto principalmente para llevar los
índices de CF dentro de un intervalo conveniente para trabajar con
ellos. Basados en los estudios realizados por Solvay Advanced
Polymers, los YI y CF de las
poli(ariléter-sulfonas) están muy bien
correlacionados (con un coeficiente de correlación > 0,99)
mediante la siguiente ecuación para medidas sobre muestras de 2,54
mm de espesor:
YI = 0,19
(CF)
de tal manera que un factor de
color de 100, por ejemplo, indica un índice de amarillez de
aproximadamente 19 sobre la misma
muestra.
Como se mencionó anteriormente, el índice de
amarillez, la transmitancia de la luz y la turbidez, son todas ellas
propiedades que dependen del espesor de tal modo que se requiere
informar del espesor junto con estas medidas. Preferiblemente se
deben medir múltiples espesores para mostrar la dependencia de estas
propiedades con el espesor sobre un intervalo práctico de
espesores.
Es deseable producir una PAES con un reducido CF
y turbidez e incrementada transmitancia para los artículos moldeados
para el consumidor. Para conseguir factores de color bajos, son
necesarias mejoras en la tecnología bien en o en ambas por el lado
del procedimiento de síntesis y en la estabilización de los gránulos
suministrados a los clientes para la prevención de una generación
adicional de color durante la fabricación en masa fundida en los
artículos moldeados por inyección.
Existe una necesidad en la técnica de la
composición de polímeros de una composición de polímero clarificado,
resistente químicamente, de resistencia elevada, a temperatura
elevada que tenga una combinación de elevada transmitancia, bajo
índice de amarillez, y baja turbidez. Existe una necesidad en la
técnica del moldeo de los termoplásticos de composiciones de
polímeros con temperatura de transición vítrea elevada y resistencia
elevada con un índice de amarillez bajo.
Estas y otras necesidades se cumplen mediante
ciertas realizaciones de la presente invención, que proporcionan una
composición de polímero de
poli(ariléter-sulfona) que comprende una
poli(éter-sulfona) o una
poli(fenil-sulfona). La composición incluye
también un compuesto orgánico que contiene fósforo, un abrillantador
óptico, y opcionalmente, un colorante.
Las necesidades establecidas más antiguas se
cumplen también mediante ciertas realizaciones de la presente
invención que proporcionan una composición de
poli(ariléter-sulfona) que comprende una
poli(éter-sulfona) o una
poli(fenil-sulfona); desde 30 a 3000 ppm de
un estabilizador en masa fundida orgánico que contiene fósforo; y al
menos uno de los aditivos siguientes: desde 0,1 ppm a 200 ppm de un
colorante azul a violeta; y desde aproximadamente
1 ppm a 10.000 ppm de un abrillantador óptico.
1 ppm a 10.000 ppm de un abrillantador óptico.
Las necesidades establecidas más antiguas se
cumplen también mediante ciertas realizaciones de la presente
invención que comprenden una composición de polímero de
poli(ariléter-sulfona) que comprende una
poli(éter-sulfona) o una
poli(fenil-sulfona). La composición comprende
además un compuesto orgánico que contiene fósforo, un colorante, y
un abrillantador óptico.
Las necesidades establecidas más antiguas se
cumplen además mediante ciertas realizaciones de la presente
invención que consisten en una poli(éter-sulfona) o
en una poli(fenil-sulfona), y un compuesto
orgánico que contiene fósforo, y al menos uno de un colorante, y un
abrillantador óptico.
Las necesidades establecidas más antiguas se
cumplen además mediante ciertas realizaciones de la presente
invención que consisten en una poli(éter-sulfona) o
una poli(fenil-sulfona), al menos compuesto
orgánico que contiene fósforo, un colorante, y un abrillantador
óptico.
Las necesidades establecidas más antiguas se
cumplen además mediante ciertas realizaciones de la presente
invención que consisten en una poli(éter-sulfona) o
una poli(fenil-sulfona), un fosfito orgánico
y/o fosfonito orgánico, un colorante azul a violeta, y un
abrillantador óptico orgánico.
Las necesidades establecidas más antiguas se
cumplen además mediante ciertas realizaciones de la presente
invención que incluyen artículos fabricados en masa fundida,
moldeados por inyección, moldeados por compresión, extruidos,
moldeados por soplado, moldeados por
inyección-compresión híbrida, o termoconformados
preparados a partir de una composición de polímero de
poli(ariléter-sulfona) que comprende una
poli(éter-sulfona) o una
poli(fenil-sulfona). La composición incluye
un compuesto orgánico que contiene fósforo y al menos uno de los
aditivos siguientes: un colorante y un abrillantador óptico.
Los esquemas de estabilización en masa fundida
adecuados han sido identificados que inhiben el desarrollo del color
inducido térmicamente durante las operaciones de tratamiento. En
ciertas realizaciones de la presente invención un aditivo de
estabilización en masa fundida se combina con cantidades trazas de
un colorante de azul a violeta y/o un abrillantador óptico para
compensar todo o parte de la amarillez que permanece en la resina.
Se han conseguido factores de colores reducidos, una transmitancia
incrementada, y unos buenos aspectos estéticos globales en placas
moldeadas basadas en realizaciones de esta invención.
La presente invención se refiere a la limitación
de la amarillez de larga duración en las
poli(ariléter-sulfonas) permitiendo de este
modo composiciones modificadas que alcanzan los niveles de claridad
necesarios para aplicaciones que requieren un buen aspecto estético
a ser posible durante la primera vez. La presente invención supera
las limitaciones de larga duración en las
poli(ariléter-sulfonas) al permitir, por
primera vez, la producción de
poli(ariléter-sulfonas) de bajo amarillez y
baja turbidez con características de elevada transmitancia de la
luz a lo largo del espectro visible.
La Figura 1 contrasta de manera gráfica la
transmitancia de la luz frente a la longitud de onda de las
composiciones de poli(ariléter-sulfona)
moldeadas de la presente invención y las composiciones de
poli(ariléter-sulfonas) moldeadas de la
técnica anterior.
La presente invención permite la producción de
artículos de poli(ariléter-sulfonas)
moldeados con transmitancia de la luz mejorada y una amarillez
reducida. La presente invención proporciona recipientes de
almacenamiento de alimentos y bebidas, componentes para uso médico
y componentes útiles en los interiores de tránsito de masas de baja
amarillez, elevada transmitancia de la luz y peso ligero. La
presente invención permite la producción de recipientes para el
servicio de alimentos y bebidas con buen aspecto estético, tenaces y
de peso ligero, tales como la vajilla para su uso en microondas y
biberones, componentes para uso médico resistentes químicamente y
que se esterilizan con vapor de agua tales como componentes de
suministro de nutrientes por vía intravenosa y de suministro de
fármacos por vía intravenosa y tapas para los recipientes que
contienen instrumentos quirúrgicos que se esterilizan con vapor de
agua. La presente invención permite también la producción de envases
rígidos y flexibles a base de
poli(ariléter-sulfonas). La presente
invención permite además la producción de acristalamientos. Además,
la presente invención permite la producción de componentes usados en
iluminación tales como difusores y pantallas decorativas,
particularmente aquellas para su uso en interiores con tránsito de
masas tales como autobuses, trenes o aviones comerciales en los que
la necesidad de una resistencia a la inflamabilidad es crítica. La
presente invención permite además el manejo y el moldeo a
temperatura elevada de la
poli(ariléter-sulfona) sin la disminución
concomitante en la transmitancia de la luz y una amarillez
incrementada observado en las composiciones de
poli(ariléter-sulfona) de la técnica
anterior. Estos beneficios se proporcionan mediante una composición
de poli(ariléter-sulfona) que comprende
pequeñas cantidades de aditivos seleccionados de compuestos
orgánicos que contienen fósforo, abrillantadores ópticos y
colorantes de azul a violeta.
Esta invención elimina el aspecto amarillo de
las composiciones de poli(éter-sulfona) y de
poli(fenil-sulfona). La eliminación del
aspecto amarillo es deseable, o requerida para algunos artículos
para el consumidor tales como los biberones en los que los aspectos
estéticos son importantes y en los que el consumidor se ha
acostumbrado al aspecto de "claridad del cristal" del
policarbonato. El colorante violeta ZIRS Oil Violet^{TM}, se ha
usado para enmascarar la amarillez en las resinas de
poli(ariléter-sulfonas). Mientras que este
colorante es eficaz en la eliminación de la amarillez, él reduce
también significativamente las propiedades de transmitancia de la
luz de la resina debido a la fuerte absorción en la región
azul-verde del espectro. Son deseables alternativas
al colorante ZIRS Oil Violet^{TM} que neutralicen el aspecto
amarillo de las composiciones de
poli(ariléter-sulfona) sin afectar de manera
adversa a las propiedades de transmitancia de la luz.
Ciertas realizaciones de la invención descritas
en la presente invención se basan en el uso de una mezcla de
aditivos compuesta de: (1) un compuesto orgánico que contiene
fósforo añadido para el propósito de limitar además el desarrollo
de la amarillez en la composición como consecuencia del tratamiento
en masa fundida de la composición durante el procedimiento de mezcla
o durante el procedimiento de fabricación subsiguiente usado por el
fabricante o por el usuario final; (2) un abrillantador óptico
añadido para el propósito de mejorar la transmitancia de la luz a lo
largo del espectro visible; (3) uno o más colorantes en el intervalo
de color del azul al violeta. El sistema de aditivos descrito
anteriormente se puede incorporar mediante métodos conocidos en la
técnica. Los ejemplos incluyen la mezcla en masa fundida mediante su
composición y mezcla en masa fundida de gránulos de resina virgen
con gránulos concentrados (conocido también como una mezcla maestra)
que contienen una carga elevada de los aditivos.
En el método del concentrado o de la mezcla
maestra, una mezcla de los aditivos deseados se mezcla en masa
fundida dentro del polímero de PAES base a cargas sustancialmente
más elevadas (por ejemplo de 5 a 10 veces) que los niveles diana de
estos aditivos para producir gránulos homogéneos con una presencia
concentrada de los aditivos. A continuación los gránulos de la
mezcla maestra se mezclan en un tambor giratorio con gránulos
virgen de PAES y se moldean o extruyen por inyección o se fabrican
de otro modo en masa fundida en su forma final. Este método ofrece
el beneficio de eliminar los incrementos de la amarillez que se
pueden originar en la formulación completa de la mezcla en masa
fundida, ya que sólo el concentrado/mezcla maestra (por ejemplo un
10% de la resina) necesita su mezcla en masa fundida en este
caso.
Esta invención se refiere a las composiciones de
poli(ariléter-sulfona) que se modifican para
obtener una amarillez reducida y una transmitancia de la luz
incrementada en el espectro visible para permitir la producción de
artículos moldeados más agradables estéticamente con características
de claridad mejoradas. A través del uso de ciertas realizaciones de
esta invención, se pueden producir artículos moldeados de
poli(ariléter-sulfona) que exhiben valores
de transmitancia de la luz por el método ASTM D-1003
de > 60% e índices de amarillez < 30 según se mide mediante
ASTM D-1925, realizados ambos ensayos sobre muestras
de 2,5 mm de espesor.
Esta invención se refiere a composiciones de
poli(ariléter-sulfona) que tienen un bajo
color y amarillez y una elevada transmitancia de la luz a lo largo
del espectro visible. Las composiciones de acuerdo con ciertas
realizaciones de esta invención comprenden
poli(ariléter-sulfona) a la que se añade
desde aproximadamente 30 ppm a aproximadamente 3000 ppm de
estabilizador en la masa fundida orgánico que contiene fósforo y al
menos uno de los aditivos siguientes:
- 1.
- desde 1 ppm a 10.000 ppm de un abrillantador óptico, y
- 2.
- desde 0,1 a 200 ppm de uno o más colorantes de azul a violeta. La cantidad de los aditivos se basa en el peso de la poli(ariléter-sulfona).
Ciertas otras realizaciones de la presente
invención comprenden una poli(éter-sulfona) o una
poli(fenil-sulfona) y desde 100 ppm a 1.500
ppm de un estabilizador en la masa fundida orgánico que contiene
fósforo y al menos uno de los aditivos siguientes:
- 1.
- desde 10 ppm a 1.000 ppm de un abrillantador óptico, y
- 2.
- desde 1 ppm a 20 ppm de uno o más colorantes de azul a violeta, basado en el peso de la poli(ariléter-sulfona)
Ciertas otras realizaciones de esta invención
comprenden además una poli(ariléter-sulfona)
a la que se añade desde 30 a 3.000 ppm de un aditivo seleccionado
del grupo que consiste en fosfitos y fosfonitos orgánicos y mezclas
de los mismos, y desde 1 ppm a 10.000 ppm de un abrillantador óptico
y/o desde 0,1 a 200 ppm de uno o más colorantes de azul a
violeta.
Otras ciertas realizaciones de la presente
invención comprenden desde 100 a 1.500 ppm de un aditivo
seleccionado del grupo que consiste en fosfitos y fosfonitos
orgánicos y mezclas de los mismos, y desde 10 a 1.000 ppm de un
abrillantador óptico, y/o desde 1 a 20 ppm de uno o más colorantes
de azul a violeta.
Ciertas realizaciones adicionales de la presente
invención comprenden desde 200 a 800 ppm de un aditivo seleccionado
del grupo que consiste en fosfitos y fosfonitos orgánicos y mezclas
de los mismos, y desde 50 a 500 ppm de un abrillantador óptico, y/o
desde 2 a 15 ppm de uno o más colorantes de azul a violeta.
Ciertas realizaciones de presente invención
incluyen composiciones de poli(éter-sulfona) que
exhiben una transmitancia de la luz de al menos un 60% y una
turbidez de menos del 5% cuando se miden en muestras de un espesor
de 2,54 mm usando el método ASTM D-1003. Ciertas
otras realizaciones de composición de
poli(éter-sulfona) de la presente invención exhiben
además 1) un índice de amarillez (YI) de menos de 30 según se mide
de acuerdo con ASTM D-1925 en nuestras de 2,54 mm de
espesor, ó 2) un factor de color (CF) de menos de aproximadamente
150.
Ciertas realizaciones de la presente invención
incluyen composiciones de poli(fenil-sulfona)
que exhiben una transmitancia de la luz de al menos un 50% y una
turbidez de menos del 5,5% cuando se miden en muestras de un espesor
de 2,54 mm usando el método ASTM D-1003. Ciertas
otras realizaciones de composición de
poli(fenil-sulfona) de la presente invención
exhiben además 1) un índice de amarillez (YI) de menos de 54 según
se mide de acuerdo con ASTM D-1925 en nuestras de
2,54 mm de espesor, ó 2) un factor de color (CF) de menos de
aproximadamente 280.
El sistema de aditivo incluido dentro del
alcance de esta invención se puede añadir bien mediante mezcla
directa o durante la etapa de fabricación de la pieza a través del
uso de una mezcla maestra que contiene una forma concentrada del
sistema de aditivo.
Las
poli(ariléter-sulfonas) adecuadas incluidas
en el alcance de esta invención incluyen la
poli(éter-sulfona) y la
poli(fenil-sulfona), y sus copolímeros y
mezclas miscibles de las mismas. La
poli(éter-sulfona) está disponible comercialmente
de un cierto número de fuentes. La estructura principal del polímero
de poli(éter-sulfona) básico se basa en la reacción
de policondensación de
4,4'-dicloro-difenil-sulfona
con 4,4'-dihidrodifenilsulfona (bisfenol S) en una
relación molar próxima a 1:1. Los copolímeros de
poli(éter-sulfona) en los que una parte pequeña del
bisfenol S está sustituida con uno o más de otros compuestos
monómeros dihidroxi aromáticos están también dentro del alcance de
la definición de la poli(éter-sulfona) que se puede
usar en la práctica de esta invención. Los otros monómero dihidroxi
aromáticos que se pueden usar en conjunción con el bisfenol S
incluyen pero no se limitan a hidro-quinona,
4,4'-dihidro-xidifenilo (bifenol),
bisfenol A, y 4,4'-dihidrixidifenil-éter). El
componente más pequeño de monómero dihidroxi aromático, tal como la
hidroquinona, se puede usar en relaciones molares respecto al
bisfenol A de hasta aproximadamente 30/70 mientras que la relación
de la 4,4'-dihalo-difenilsulfona a
la combinación total de monómeros dihidroxi aromáticos usada se
mantiene próxima a 1:1 sobre una base molar. Una fuente que sirve de
ejemplo de una poli(éter-sulfona) que contiene un
componente más pequeño de monómero dihidroxi aromático es RADEL® A,
disponible de Solvay Advanced Polymers, LLC. La
poli(éter-sulfona) RADEL® A es el producto de
policondensación de 4,4'-diclorodifenilsulfona con
4,4'-dihidroxidifenilsulfona y la hidroquinona
hechas reaccionar en las relaciones molares de aproximadamente
1:0,75:0,25. La poli(fenil-sulfona) está
disponible como RADEL® R de Solvay Advanced Polymers, LLC. La
poli(fenil-sulfona) está basada en la
reacción de poli-condensación de
4,4'-dihalodifenilsulfona con
4,4'-dihidro-xidifenilo. Como se
mencionó con respecto a la poli(éter-sulfona), los
copolímeros basados en la incorporación de un componente pequeño de
monómero dihidroxi aromático, de hasta aproximadamente 30% en moles
con el 4,4'-dihidroxi-difenilo caen
dentro del alcance de la definición de la
poli(fenil-sulfona) que se puede usar en esta
invención.
Cualquier abrillantador óptico orgánico que sea
soluble en las poli(ariléter-sulfonas) es
adecuado para su uso en la presente invención. Un abrillantador
óptico es un compuesto que absorbe la luz en la región cercana al
UV y re-emite o hace fluorescente la energía
absorbida en el intervalo visible. Los fosfitos orgánicos y los
fosfonitos orgánicos específicos descritos en la presente invención
no se deben considerar como una limitación sobre los compuestos que
están dentro de la región de posibles realizaciones de la invención.
No existen limitaciones sobre los colorantes azul a violeta que se
pueden usar, excepto que por limitaciones prácticas dichos
colorantes deben ser solubles en la
poli(ariléter-sulfona) y deben poseer
suficiente estabilidad térmica para permitir la incorporación en
estos polímeros de temperatura elevada vía su mezcla en masa
fundida.
La presente invención permite la producción de
artículos moldeados de poli(ariléter-sulfona)
con transmitancia de la luz mejorada y amarillez reducida. La
presente invención permite el manejo y el moldeo a temperatura
elevada de la poli(ariléter-sulfona) sin la
disminución concomitante de la transmitancia de la luz y del
incremento de la amarillez observadas en las composiciones de
poli(ariléter-sulfona) de la técnica
anterior.
Los estabilizadores en masa fundida orgánicos
que contienen fósforo adecuados para su uso en la práctica de esta
invención pueden ser desde la familia del fosfito o del fosfonito o
mezclas de los mismos. Los fosfitos adecuados incluyen los fosfitos
aromáticos mono y dialquil sustituidos. En ciertas realizaciones de
la presente invención los fosfitos son fosfitos aromáticos
sustituidos con ditercbutilo, tales como el fosfito de
tris(2,4-di-terc-butil-fenilo).
En otras ciertas realizaciones de la presente invención los
fosfitos adecuados incluyen aquellos que contienen el resto de
pentaeritritol. Estos incluyen compuestos tales como:
di-fosfito de
bis(2,4-di-terc-butil-fenil)
pentaeritritol, di-fosfito de
di-estearil pentaeritritol, y el
di-fosfito de
bis(2,4-dicumilfenil) pentaeritritol. Los
fosfonitos aromáticos son también adecuados en ciertas realizaciones
de esta invención, y particularmente los mono y
di-fosfonitos aromáticos. Un fosfonito
particularmente adecuado es el
tetraquis(2,4-di-terc-butilfenil)
[1,1-bifenil]-4,4'-diilbisfosfonito.
En ciertas realizaciones de esta invención este fosfonito se usa en
combinación con un fosfito de los fosfitos descritos anteriormente.
En ciertas realizaciones de esta invención el fosfito usado en
combinación con el fosfonito es el fosfito de
tris(2,4-terc-butilfenilo).
En dichas mezclas se prefiere que el fosfonito sea el componente
más importante y el fosfito el menos importante. Una composición
estabilizadora que cumple esta descripción se vende comercialmente
bajo la marca comercial Sandostab PEPQ^{TM}. El Sandostab
PEPQ^{TM} se ha encontrado que es particularmente bien adecuado
para su uso en la práctica de esta invención.
Algunos estabilizadores en masa fundida
orgánicos que contienen fósforo incluyen Weston 618^{TM}, Weston
TLP^{TM}, y Ultranox 626^{TM} disponibles de General Electric
Specialty Chemicals, Inc. El Irgafos 168^{TM} es un fosfito
disponible de Ciba Specialty Chemicals, Inc. Otros fosfitos
orgánicos adecuados incluyen Doverphos
S-9228^{TM} que es un di-fosfito
de bis(2,4-dicumilfenil) pentaeritritol
disponible de Dover Chemicals.
Los abrillantadores ópticos y un colorante
adecuados se listan en la Tabla 2. Calco Oil Violet ZIRS^{TM} es
un colorante de antracenodiona disponible de BASF. El Eastobrite
OB-1^{TM} y el OB-3^{TM} son
abrillantadores ópticos a base de bisbenzoxazol disponible de
Eastman Chemical Co. El OB-3^{TM} difiere del
OB-1^{TM} en que él incluye una pequeña cantidad
de un colorante azul mezclado previamente en el mismo por el
suministrador. El OB-1^{TM} no contiene dicho
colorante.
Las estructuras químicas de los fosfitos y los
fosfonitos listados en la Tabla 1.
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\hskip3cm11
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[V]P(-O-C_{12}H_{25})_{3}
La composición y estructura de PEPQ^{TM}
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Las estructuras químicas del colorante violeta y
de los abrillantadores ópticos listados en la Tabla 2.
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\hskip3,5cm17
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Además de los aditivos requeridos en la práctica
de esta invención, se pueden incorporar otros aditivos para
conseguir otros atributos de comportamiento o de
trata-miento prescritos. Estos pueden incluir pero
no se limitan a: lubricantes, agentes de desmoldeo, agentes
antiestáticos, absorbedores del UV, retardantes de la llama,
agentes anti-formación de niebla y agentes
deslustradores.
Los métodos investigados para proporcionar un
enmascaramiento y eliminación de la amarillez mejorada incluyen el
uso de abrillantadores ópticos, colorantes de azul a violeta, el uso
de un estabilizador en la masa fundida para limitar la elevación
del color durante el tratamiento, y combinaciones de estos métodos.
Las formulaciones de poli(éter-sulfona) y
poli(fenil-sulfona) preparadas se listan en
las Tablas 3 y 4. Los aditivos se añaden en las cantidades
mostradas y el resto de las composiciones es la
poli(ariléter-sulfona). Estas formulaciones
se prepararon mediante mezcla en masa fundida sobre un extrusor de
doble husillo ZSK-40 Wemer-Pleiderer
de 40 mm usando una boquilla de perforación de 4 x 3 mm, una rpm
del husillo de aproximadamente 250, una velocidad de producción de
aproximadamente 91 kg/h y una temperatura de fusión de
380-390ºC con el fin de simular la producción en
escala comercial de estos materiales. Las propiedades ópticas se
midieron de acuerdo con los métodos listados en la Tabla 5 en placas
de color moldeadas por inyección de 5,08 cm x 7,6 cm que tenían un
espesor de 2,54 mm.
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Las 12 muestras anteriores se moldearon por
inyección en placas de color (5,08 cm x 7,6 cm x 0,25 cm) y las
placas se escalonaron en tres espesores (0,33 cm, 0,254 cm, y 1,77
cm). Las placas escalonadas se usaron para su comparación visual
entre los diferentes materiales mientras que las placas de color se
usaron para generar las propiedades ópticas. Las propiedades ópticas
medidas incluían lo siguiente: % de transmitancia de la luz,
turbidez, factor de color, índice de amarillez, y coordenadas
tri-cromáticas X, Y, Z. Las propiedades ópticas se
ensayaron según se describe en la Tabla 5. Los resultados se
presentan en las Tablas 6 y 7. La transmitancia de las placas
muestra moldeadas en un cierto número de longitudes de onda que se
extienden a través del espectro visible se proporciona en las
Tablas 8 y 9. La transmitancia de la luz frente a la longitud de
onda se representa para un cierto número de ejemplos en la Figura
1. Todos los datos de las Tablas 6-9 y de la Figura
1 se basan en placas de muestra de 2,54 mm de espesor.
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Los datos muestran que:
1. Las composiciones de
poli(éter-sulfona) moldeadas de acuerdo con la
presente invención tienen transmitancia de la luz más elevada que la
composición de poli(éter-sulfona) (C2) extruida y la
composición de poli(éter sulfona) con sólo el aditivo colorante (C3)
a lo largo del intervalo de longitudes de onda visibles.
2. Las composiciones de
poli(éter-sulfona) moldeadas con estabilizador en la
masa fundida PEPQ^{TM} (por ejemplo, el Ejemplo 1) se caracterizan
por índices de amarillez reducidos en contraste con los de la
poli(éter-sulfona) virgen y extruidas (C1 y C2),
composiciones con solo el aditivo de abrillantador óptico (C4, C5),
y las composiciones en las que están incluidos tanto un
abrillantador óptico como un colorante pero no un estabilizador en
la masa fundida que contiene fósforo (C6).
3. Las composiciones de
poli(éter-sulfona) y de
poli(fenil-sulfona) moldeadas de acuerdo con
la presente invención muestran todas niveles de turbidez aceptables
por debajo de 10%.
4. Las composiciones de
poli(fenil-sulfona) moldeadas de acuerdo con
la presente invención (por ejemplo, el Ejemplo 2) se caracterizan
por índices de amarillez más bajos que la
poli(fenil-sulfona) extruida (C7) mientras
que mantienen esencialmente la misma transmitancia de la luz a
través del espectro visible.
\newpage
5. Las composiciones de
poli(fenil-sulfona) moldeadas de acuerdo con
la presente invención (Ejemplos 2 y 3) tienen una turbidez reducida
con respecto a la poli(fenil-sulfona)
extruida (C7) y una composición en la que tanto un abrillantador
óptico como un colorante están incluidos pero no un estabilizador en
la masa fundida que contiene fósforo (C8).
Los datos de los ejemplos presentados ilustran
que las composiciones PAES de acuerdo con la presente invención
tienen las cualidades ópticas deseadas necesarias para la formación
de artículos moldeados para usos finales que demandan un aspecto
estético.
Claims (19)
-
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1. Una composición de polímero de poli(ariléter-sulfona) que comprende:una poli(éter-sulfona) o una poli(fenil-sulfona);un compuesto orgánico que contiene fósforo; yun abrillantador óptico. - 2. Una composición de polímero de poli(ariléter-sulfona) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un colorante.
- 3. Una composición de polímero de poli(ariléter-sulfona) que comprende:una poli(éter-sulfona) o una poli(fenil-sulfona);desde 30 ppm a 3000 ppm de un estabilizador de la masa fundida orgánico que contiene fósforo; yal menos uno de los siguientes aditivos:desde 0,1 ppm a 200 ppm de colorante azul a violeta; ydesde 1 ppm a 10.000 ppm de un abrillantador óptico.
- 4. La composición de polímero de poli(ariléter-sulfona) de acuerdo con la reivindicación 3, en la que los aditivos están presentes en una concentración de:desde 1 ppm a 20 ppm del colorante;desde 10 ppm a 1000 ppm del abrillantador óptico;desde 100 ppm a 1500 ppm del estabilizador de la masa fundida.
- 5. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el polímero de poli(ariléter-sulfona) es una poli(éter-sulfona) que comprende la unidad estructural:
26 - 6. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la poli(ariléter-sulfona) comprende la unidad estructural:
27 - 7. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, en la que dicha composición exhibe una transmitancia de la luz de al menos 60% y una turbidez de menos del 5% cuando se miden en muestras de 2,54 mm de espesor usando el método ASTM D-1003.
- 8. La composición de acuerdo con la reivindicación 7, en la que dicha composición exhibe 1) un índice de amarillez (YI) de menos de 30 según se mide de acuerdo con ASTM D-1925 en muestras de 2,54 mm de espesor, ó 2) un factor de color (CF) de menos de 150, en la que el CF se define mediante la siguiente ecuación:CF = 270[(x + y)_{muestra} - (x + y)_{aire}]/ten la que x e y son las coordenadas de cromaticidad medidas en el modo de transmitancia y t es el espesor de la muestra en pulgadas.
\global\parskip1.000000\baselineskip
- 9. La composición de acuerdo con la reivindicación 6, en la que dicha composición exhibe una transmitancia de la luz de al menos 50% y una turbidez de menos del 5,5% cuando se miden en muestras de 2,54 mm de espesor usando el método ASTM D-1003.
- 10. La composición de acuerdo con la reivindicación 9, en la que dicha composición exhibe 1) un índice de amarillez (YI) de menos de 54 según se mide de acuerdo con ASTM D-1925 en muestras de 2,54 mm de espesor, ó 2) un factor de color (CF) de menos de 280, en la que el CF se define mediante la siguiente ecuación:CF = 270[(x + y)_{muestra} - (x + y)_{aire}]/ten la que x e y son las coordenadas de cromaticidad medidas en el modo de transmitancia y t es el espesor de la muestra en pulgadas.
- 11. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que el compuesto orgánico que contiene fósforo se selecciona del grupo que consiste en fosfitos orgánicos, fosfonitos orgánicos, y mezclas de los mismos.
- 12. La composición de acuerdo con la reivindicación 2, en la que dicho colorante es un colorante azul a violeta.
- 13. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que dicho abrillantador óptico es un bisbenzoxazol.
- 14. Un artículo fabricado en masa fundida preparado a partir de la composición de poli(ariléter-sulfona) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
- 15. Un artículo moldeado por inyección o moldeado por compresión preparado a partir de la composición de poli(ariléter-sulfona) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
- 16. Un artículo moldeado por inyección-compresión híbrida preparado a partir de la composición de poli(ariléter-sulfona) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
- 17. Un artículo extruido preparado a partir de la composición de poli(ariléter-sulfona) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
- 18. Un artículo moldeado por soplado preparado a partir de la composición de poli(ariléter-sulfona) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
- 19. Un artículo termoconformado preparado a partir de la composición de poli(ariléter-sulfona) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
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