JP6916738B2 - Paek/ppsu/pes組成物 - Google Patents
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Description
本出願は、2014年12月22日出願の、米国仮特許出願第62/095,532号に対する優先権を主張するものであり、これは、その全体が参照により本明細書により援用される。
− 1〜90重量%(wt.%)の少なくとも1種のポリ(アリールエーテルケトン)[(PAEK)ポリマー]であって、前記(PAEK)ポリマーの繰り返し単位の50モル%超は、Ar−C(O)−Ar’基
(式中:
ArおよびAr’は、互いに等しいかまたは異なり、芳香族基である)を含む繰り返し単位(RPAEK)であり、繰り返し単位
(RPAEK)は、式(J−A)〜式(J−O):
(式中:
− R’のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリまたはアルカリ土類金属スルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属ホスホン酸塩、アルキルホスホン酸塩、アミン、および第四級アンモニウムから選択され、
− jは、ゼロ、または1〜4の範囲の整数である)
の基から選択される、(PAEK)ポリマー;
− 1〜25重量%の少なくとも1種のポリフェニルスルホンポリマー[(PPSU)ポリマー]であって、前記(PPSU)ポリマーの繰り返し単位の50モル%超は、式(A):
の繰り返し単位(RPPSU)である、(PPSU)ポリマー;
− 1〜90重量%の少なくとも1種のポリエーテルスルホンポリマー[(PES)ポリマー]であって、(PES)ポリマーの繰り返し単位の50モル%超は、式(C):
(式中:
− R’のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリまたはアルカリ土類金属スルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属ホスホン酸塩、アルキルホスホン酸塩、アミン、および第四級アンモニウムから選択され;
− j’のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、0、1、2、3、または4から選択される)
の単位から独立して選択される繰り返し単位(RPES)である、(PES)ポリマー;ならびに
− 0.1〜50重量%の少なくとも1種の強化充填材を含む組成物[組成物(C)]であって、
ここで、
すべての重量%は、組成物(C)の全重量に基づき、かつPESポリマーは、
ASTM D1238に従って380℃の温度および2.16kgの荷重下で35g/10分超のメルトフローレート(MFR)を有する、組成物(C)を含む。
55g/10分以上のメルトフローレート(MFR)を有する。好ましくは、PESポリマーは、ASTM D1238に従って380℃の温度および2.16kgの荷重下で約65g/10分〜約85g/10分の範囲のメルトフローレート(MFR)を有する。
− 1〜90重量%(wt.%)の少なくとも1種のポリ(アリールエーテルケトン)[(PAEK)ポリマー]であって、前記(PAEK)ポリマーの繰り返し単位の50モル%超は、Ar−C(O)−Ar’基を含む繰り返し単位(RPAEK)であり、ArおよびAr’は、互いに等しいかまたは異なり、芳香族基である、(PAEK)ポリマー[繰り返し単位(RPAEK)は、式(J−A)〜式(J−O):
(式中:
− R’のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリまたはアルカリ土類金属スルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属ホスホン酸塩、アルキルホスホン酸塩、アミンおよび第四級アンモニウムから選択され、jは、ゼロまたは1〜4の整数である)
から選択されてもよい];
− 1〜25重量%の少なくとも1種のポリフェニルスルホンポリマー[(PPSU)ポリマー]であって、前記(PPSU)ポリマーの繰り返し単位の50モル%超は、式(A):
の繰り返し単位(RPPSU)である、(PPSU)ポリマー;
− 1〜90重量%の少なくとも1種のポリエーテルスルホンおよび少なくとも1種のポリエーテルスルホンポリマー[(PES)ポリマー]であって、前記(PES)ポリマーの繰り返し単位の50モル%超は、繰り返し単位(RPES)であり、前記繰り返し単位(RPES)は、出現するごとに互いに等しいかまたは異なり、式(C):
(式中:
− R’のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリまたはアルカリ土類金属スルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属ホスホン酸塩、アルキルホスホン酸塩、アミンおよび第四級アンモニウムから選択され;j’のそれぞれは、出現するごとに互いに等しいかまたは異なり、独立して、ゼロであるかまたは1〜4の整数である)
に従う、(PES)ポリマー;および
− 0.1〜50重量%の少なくとも1種の強化充填材
を含む組成物[組成物(C)]であって、
すべての重量.%は、組成物(C)の全重量に基づき、かつ
PESポリマーは、ASTM D1238に従って380℃の温度および2.16kgの荷重下で35g/10分超のメルトフローレート(MFR)を有する、組成物(C)を含む。
述べたように、(PAEK)ポリマーの繰り返し単位の50モル%超は、上に詳述されたとおりの、繰り返し単位(RPAEK)である。
述べたように、ポリマー組成物(C)は、少なくとも1種の(PPSU)ポリマーを含む。
の繰り返し単位およびそれらの混合物などの、繰り返し単位(RPPSU)とは異なる、繰り返し単位(RPPSU*)との混合物である。
述べたように、繰り返し単位の50モル%超は、上に詳述されたとおりの、式(C)の繰り返し単位(RPES)である。
(式中:
− R’のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリまたはアルカリ土類金属スルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類ホスオン酸塩、アルキルホスホン酸塩、アミン、および第四級アンモニウムから選択され;
− i’のそれぞれは、互いにおよび出現するごとに等しいかまたは異なり、独立して、ゼロであるかまたは1〜4の整数であり;
− Tのそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、結合、−CH2−;−O−;−S−;−C(O)−;−C(CH3)2−;−C(CF3)2−;−C(=CCl2)−;−C(CH3)(CH2CH2COOH)−;−N=N−;−RaC=CRb−;(ここで、各RaおよびRbは、互いに独立して、水素、またはC1〜C12アルキル、C1〜C12アルコキシ、もしくはC6〜C18アリール基である);−(CH2)q−および−(CF2)q−(ここで、qは、1〜6の範囲の整数である)、または最大で6個の炭素原子の、直鎖もしくは分岐の、脂肪族二価基;ならびにそれらの混合物から選択される)
のものから選択することができる。
幅広く選択した強化充填材が、組成物(C)に添加されてもよい。それらは好ましくは、繊維状および粒子状充填材から選択される。繊維状強化充填材は、平均長さが幅および厚さの両方よりもかなり大きい、長さ、幅および厚さを有する材料であると本明細書では見なされる。好ましくは、そのような材料は、少なくとも5の、長さと最小の幅および厚さとの間の平均比と定義される、アスペクト比を有する。好ましくは、強化充填材のアスペクト比は、少なくとも10、より好ましくは少なくとも20、さらにより好ましくは少なくとも50である。
ポリマー組成物(C)は、他の原料(I)、例えば、着色剤、例えば、特に染料、および/もしくは顔料、例えば、特に二酸化チタン、硫化亜鉛および酸化亜鉛、紫外線安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、例えば、特に有機ホスファイトおよびホスホナイト、酸捕捉剤、加工助剤、核形成剤、内部滑剤および/もしくは外部滑剤、難燃剤、煙抑制剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、ならびに/または導電性添加剤、例えば、カーボンブラックおよびカーボンナノフィブリルをさらに任意選択で含んでもよい。
− 35〜75重量%の少なくとも1種の(PEEK)ポリマー、
− 3〜15重量%の少なくとも1種の(PPSU)ポリマー、
− 30〜70重量%の少なくとも1種の(PES)ポリマー、および
− 15〜30重量%のガラス繊維
を含み、またはそれらから本質的になり;
ここで、すべての%は、組成物(C)の全重量に基づく。
− 管継手、リング、給水栓、弁および多岐管などの、圧力下での水または他の流体の輸送用に使用される配管物品。その一般的な用途としては、家庭用温冷水、ラジエータ加熱システム、床および壁冷暖房システム、圧縮空気システムおよび天然ガス用配管システムが挙げられる;
− 医療/歯科/ヘルスケア物品、例えば、医療機器または機器の部品(特に、ハンドルおよび観察ガラス)、医療処置(麻酔など)で使用される化学薬品を取り扱いまたは分配する医療装置の構成部品、そのような機器を保持するために使用されるケースおよびトレイ;
− 航空機インテリア物品、例えば、航空機でのパネルおよび構成部品(ダクトエレメント、構造ブラケット、ファスナー、客室インテリア構成部品または他の軽量もしくは中量構造エレメントおよび構成部品);
− 食品サービス物品、例えば、加温トレイ、スチームテーブルトレイ、プラスチック調理器具;
− 乳製品設備物品、例えば、ミルクおよび他の乳製品の収集または輸送のために使用される配管システム;
− 実験動物ケージ;
− 実験室設備物品、例えば、漏斗、フィルター装置および他の実験室設備;
− 電子物品、例えば、電子装置の構造部品
− 電線および電磁ワイヤ絶縁コーティング
− 携帯エレクトロニクスの構造的およびまたは他の機能性エレメントおよび構成部品
− 高温および/または攻撃的な化学環境に遭遇する自動車ボンネット下使用向け部品
− 室温および高温での化学薬品、溶剤、油または有機流体のポンプ送液および配送用の部品および構成部品。これには、化学プロセス工業および水理学および伝熱流体配送システムにおいて使用される配管および管継手が含まれる。
実施例で使用されるPAEKは、Solvay Specialty Polymers USA., LLCから入手可能な、0.07〜0.15kPa−sの範囲の溶融粘度を有するKetaSpire(登録商標)PEEKであった。溶融粘度は、400℃の温度および1000秒−1の剪断速度で毛管レオメータにより測定した。
OCV 910A:11ミクロンの名目繊維直径を有するOwens Corning VetrotexからのE−ガラスチョップドファイバガラス。このガラス繊維は、丸い(円形)断面を有する。
CSG3PA−820:繊維断面の幅が、その厚さの約4倍である、「扁平な」または長方形/リボン様断面を有する、NittoboからのE−ガラス繊維。
AGY S2 9 Micron:9ミクロンの名目繊維直径および円形繊維断面を有する、AGYからのS−ガラスチョップド繊維。
硫化亜鉛:使用した硫化亜鉛グレードは、Sachtlieben CorporationからのSachtolith−L(登録商標)であった。この添加剤は、配合の一部において顔料として使用した。
酸化亜鉛:Lanxess Corpから入手可能なAktiv(登録商標)を、配合の一部で溶融加工熱安定剤として使用した。
バレル 2:345℃
バレル 4〜6:365℃
バレル7:360℃
バレル 8:350℃
バレル 9〜12:340℃
ダイ:340℃。
バレル 2〜4:330℃
バレル 5〜8:340℃
アダプタおよびダイ:340℃。
射出成形は、実施例配合物によって行なって、機械的特性試験のための3.2mm(0.125インチ)厚さのASTM引張りおよび曲げ試験片を作製した。タイプI引張りASTM試験片および5インチ×0.5インチ×0.125インチの曲げ試験片を、供給業者によって提供されたPEEK射出成形ガイドラインを使用して射出成形した。
機械的特性は、1)タイプI引張りバー、2)5インチ×0.5インチ×0.125インチの曲げバー、および3)計装化衝撃(Dynatup)試験のための4インチ×4インチ×0.125インチのプラークからなる、射出成形された0.125インチ厚さのASTM試験片を使用して配合物すべてについて試験した。以下のASTM試験方法を、すべての組成物の評価に用いた。
D638:引張り特性:破断時引張り強さ、引張りモジュラスおよび破断時引張り伸び
D790:曲げ特性:破断時曲げ強さ、曲げモジュラスおよび破断時曲げ歪み
D256:ノッチ付きアイゾット衝撃抵抗
D4812:ノッチ無しアイゾット衝撃抵抗
D3835:毛管レオメータによる溶融粘度
実施例および比較例の配合物を表1〜表3に示す。実施例および比較例はすべて、30%のチョップドガラス繊維を含有し、PEEKとガラス繊維、またはPEEKと1種以上のPAESとのブレンドのいずれかであった。酸化亜鉛は、実施例または比較例の配合物の一部で低いレベル(0.1%)で任意選択で使用した。硫化亜鉛も、顔料としてほとんどの配合物中3.0phrで使用した。実施例および比較例の機械的特性および溶融粘度も、表1〜表3に示す。
Claims (14)
- − 10〜75重量%(wt%)の少なくとも1種のポリ(アリールエーテルケトン)[(PAEK)ポリマー]であって、前記(PAEK)ポリマーの繰り返し単位の50モル%超は、Ar−C(O)−Ar’基
(式中:
ArおよびAr’は、互いに等しいかまたは異なり、芳香族基である)
を含む繰り返し単位(RPAEK)であり、かつ
前記繰り返し単位(RPAEK)は、式(J−A)〜式(J−P):
(式中:
− R’のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリまたはアルカリ土類金属スルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属ホスホン酸塩、アルキルホスホン酸塩、アミン、および第四級アンモニウムから選択され、
− jは、ゼロまたは1〜4の範囲の整数である)
の群から選択される、(PAEK)ポリマー;
− 1〜20重量%の少なくとも1種のポリフェニルスルホンポリマー[(PPSU)ポリマー]であって、前記(PPSU)ポリマーの繰り返し単位の50モル%超は、式(A):
の繰り返し単位(RPPSU)である、(PPSU)ポリマー;
− 20〜50重量%の少なくとも1種のポリエーテルスルホンポリマー[(PES)ポリマー]であって、前記(PES)ポリマーの繰り返し単位の50モル%超は、式(C):
(式中:
− R’のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリまたはアルカリ土類金属スルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属ホスホン酸塩、アルキルホスホン酸塩、アミン、および第四級アンモニウムから選択され、
− j’のそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、0、1、2、3、または4から選択される)
の単位から独立して選択される繰り返し単位(RPES)である、(PES)ポリマー;および
− 10〜45重量%の少なくとも1種の強化充填材
− 0〜20重量%未満の1種以上の他の原料
を含む組成物[組成物(C)]であって、
ここで、すべての重量%は、前記組成物(C)の全重量に基づき、かつ
前記(PES)ポリマーは、ASTM D1238に従って380℃の温度および2.16kgの荷重下で60g/10分〜85g/10分のメルトフローレート(MFR)を有する、組成物(C)。 - 前記(PAEK)ポリマーが、前記組成物(C)の全重量に基づいて、35〜75重量%の範囲の量で存在する、請求項1または2に記載の組成物(C)。
- 前記(PPSU)ポリマーが、前記組成物(C)の全重量に基づいて、4〜10重量%の範囲の量で存在する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物(C)。
- (PES)ポリマーが、前記組成物(C)の全重量に基づいて、25〜40重量%の範囲の量で存在する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物(C)。
- 前記強化充填材が、ガラス繊維充填材であり、かつ前記組成物(C)の全重量に基づいて、40重量%以下の量で存在する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物(C)。
- 前記ガラス繊維充填材が、円形断面およびASTM C1557−03に従って測定して少なくとも76GPaの弾性モジュラスを有する、請求項7に記載の組成物。
- 前記ガラス繊維充填材が、非円形断面およびASTM C1557−03に従って測定して少なくとも76GPaの弾性モジュラスを有する、請求項7に記載の組成物(C)。
- 前記(PAEK)ポリマーが、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、
a)ASTM D638に従って測定された206.8MPa(30,000psi)以上の引張り破断強さ;
b)ASTM D638に従って測定された2.6%以上の破断時引張り伸び;
c)ASTM D256に従って測定された101.5J/m(1.9フィート−ポンド/インチ)以上のノッチ付きアイゾット衝撃抵抗;および
d)ASTM D4812に従って測定された1121.4J/m(21フィート−ポンド/インチ)以上のノッチ無しアイゾット衝撃抵抗
の少なくとも1つを示す、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物(C)を製造するための方法であって、
− 少なくとも1種の(PAEK)ポリマー
− 少なくとも1種の(PPSU)ポリマー
− 少なくとも1種の(PES)ポリマーおよび
− 少なくとも1種の強化充填材
を混合する工程を含む、方法。 - 前記混合する工程が、少なくとも1種の他の原料(I)を混合することを含む、請求項12に記載の方法。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の組成物(C)を含む、物品。
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