MX2014012181A - Articulos de mezcla de policarbonato y metodos de produccion de los mismos. - Google Patents
Articulos de mezcla de policarbonato y metodos de produccion de los mismos.Info
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Abstract
Se describe un artículo resistente al rayado que comprende una mezcla que comprende de 50 a 95 por ciento en peso de policarbonato y de 5 a 50 por ciento en peso de polímero de metacrilato de metilo modificado, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado es seleccionado del grupo que consiste de homopolímero de metacrilato de metilo modificado, copolímeros de metacrilato de metilo modificado y combinaciones de los mismos; en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene uno o más grupos del extremo provistos mediante reacción con uno o más agentes de transferencia de cadena seleccionados del grupo que consiste de mercapto ésteres, cicloalquil y cicloalquil tioles sustituidos, hidroxitioles, aril y aril tioles sustituidos y aminoalquil tioles, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene un PM de 5,000 a 100,000 g/mol y en donde la mezcla exhibe una dureza de lápiz mayor o igual a F medida de acuerdo con ASTMD3363-05. También se provee un método de fabricación de un artículo resistente al rayado.
Description
ARTICULOS DE MEZCLA DE POLICARBONATO Y MÉTODOS DE PRODUCCIÓN
DE LOS MISMOS CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención es concerniente con artículos resistentes al rayado fabricados y combinaciones de policarbonato y métodos de f bricación de los mismos .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En general, las composiciones de policarbonato (PC) exhiben propiedades tales como alta resistencia al impacto, piroretardancia y transferencia buena y por estas razones son la resina de ingeniería de diseño en aplicaciones electrónicas, de artefactos automotrices. Desafortunadamente, las composiciones de policarbonato tienen escasa resistencia al rayado. Un método para tratar con la escasa resistencia al rayado abarca una etapa de recubrimiento duro cara en la cual se aplica un recubrimiento protector a la superficie de un artículo de PC. Así, un aditivo menos caro que pudiera ser combinado con PC para producir un PC resistente al rayado sería de valor comercial .
Las mezclas de policarbonatos y (co) polímeros de metacrilato de metilo son conocidas y han sido investigadas como método para mejorar la resistencia al rayado de PC. Desafortunadamente, las mezclas del PC y metacrilatos de polimetilo (PM A) típicos son frecuentemente opacas lo que no
es aceptable para aplicaciones semi-transparentes o transparentes y frecuentemente sufren de escasas propiedades mecánicas .
Además, PC y PMMA son invisibles en la mayoría de las proporciones y las combinaciones de los mismos son opacas en amplios intervalos de composición y no poseen las propiedades ventajosas exhibidas ya sea por un polímero u otro.
Técnicas para superar las deficiencias asociadas con la inmiscibilidad de las combinaciones de la PC/PMMA típicas han sido previamente propuestas. Entre tales técnicas está la adición de aditivos de copolímero, tales como copolímeros de PMMA/acrilamida y copolímeros de PMMA-éster que contienen grupos cíclicos y el uso de un copolímero en bloque de PC y PMMA en lugar de una mezcla física de los dos componentes.
Existe la necesidad de una composición de PC mejorada, que tenga un incremento de 3 a 4 niveles de dureza en la escala de la dureza de lápiz con respecto a la composición de PC sin modificar, que elimine la necesidad de una etapa de recubrimiento duro y artículos y métodos de fabricación de tales artículos que comprenden tales mezclas .
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención provee un artículo de policarbonato resistente al rayado y métodos de fabricación del mismo.
En una modalidad, la presente invención provee un artículo resistente al rayado que comprende una mezcla que comprende de 50 a 95 por ciento en peso de policarbonato y de 5 a 50 por ciento en peso de polímero de metacrilato de metilo modificado, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado es seleccionado del grupo que consiste de homopolímero de metacrilato de metilo, copolímero de metacrilato de metilo y combinaciones de los mismos; en donde el copolímero modificado tiene uno o más grupos del extremo provistos mediante reacción con uno o más agentes de transferencia de cadena seleccionados del grupo que consiste de mercaptoésteres, cicloalquil y cicloalquil tioles sustituidos, hidroxil tioles, aril y aril tioles sustituidos y aminoalquil tioles y en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene un peso molecular promedio en peso PM de 5,000 a 100,000 g/mol y en donde la mezcla exhibe una dureza de lápiz mayor o igual a F medida de acuerdo con ASTMD3363-05.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee además un método para la fabricación de un artículo resistentes al rayado que comprende: formar una mezcla mediante combinación en estado fundido, la mezcla comprende de 50 a 95 por ciento en peso de policarbonato y de 5 a 50 por ciento en peso de polímero de metacrilato de metilo modificado; en donde el polímero de metacrilato de metilo
modificado tiene uno o más grupos del extremo provistos mediante reacción con uno o más agentes de transferencia de cadena seleccionados del grupo que consiste de mercaptoésteres, cicloalquil y cicloalquil tioles sustituidos; hidroxil tioles, aril y aril tioles sustituidos y aminoalquil tioles y en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene un peso molecular promedio en peso, PM de 5,000 a 100,000 g/mol y en donde la mezcla exhibe una dureza de lápiz mayor o igual que F medida de acuerdo con ASTMD3363-05 y formar el artículo resistente al rayado de la mezcla mediante uno o más métodos seleccionados del grupo que consiste de moldeo por extrusión, moldeo de prensa y calandrado .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODALIDADES DE LA INVENCIÓN
Las siguientes abreviaturas son usadas en la presente : "PM A" significa polimetilmetacrilato;
"PC" significa policarbonato;
"BMP" significa mercaptopropionato de butilo;
"MMA" significa metacrilato de metilo;
" (met) acrilato" significa acrilato o metacrilato;
"CHMA" significa ciclohexil metacrilato;
"nDDM" significa dodecilmercaptano normal;
La presente invención provee un artículo de policarbonato resistente al rayado y método de fabricación
del mismo.
El artículo resistente al rayado de acuerdo de acuerdo con la presente invención comprende una mezcla de 50 a 95 por ciento en peso de policarbonato y de 5 a 50 por ciento en peso de polímero de metacrilato de metilo, en donde el polímero de metacrilato de metilo es seleccionado del grupo que consiste de homopolímero o de metacrilato de metilo, copolímeros de metacrilato de metilo y combinaciones de los mismos; en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene uno o más grupos del extremo provistos mediante reacción con uno o más agentes de transferencia de cadena seleccionados del grupo que consiste de mercapto ásteres, cicloalquil y cicloalquil tioles sustituidos, hidroxil tioles, aril y aril tioles sustituidos y aminoalquil tioles; en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene un PM y en donde la mezcla exhibe una dureza de lápiz mayor o igual a F medida de acuerdo con ASTMD3363-05.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee además un método de fabricación de un artículo resistente al rayado que comprende formar una mezcla mediante combinación en estado fundido, la mezcla comprende de 5 a 95 por ciento en peso de policarbonato y de 5 a 50 por ciento en peso de polímero de metacrilato de metilo modificado; en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene
uno o más grupos del extremo provistos mediante reacción con uno o más agentes de transferencia de cadena seleccionado del grupo que consiste de mercapto ásteres, cicloalquil y cicloalquil tioles sustituidos, hidroxil tioles, aril y aril tioles sustituidos y aminoalquil tioles y en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene un P igual de 5,000 a 100,000 g/mol y en donde la mezcla exhibe una dureza de lápiz mayor o igual a F medida de acuerdo con ASTMD3363-05 y formar el artículo resistente al rayado de la mezcla mediante uno o más métodos seleccionado del grupo que consiste de moldeo por extrusión, moldeo por prensado y calandrado .
Todos los valores y subintervalos individuales de 50 a 95 por ciento en peso de policarbonato están incluidos en la presente y revelados en la presente; la cantidad de PC en la mezcla puede ser desde un límite inferior de 50, 60, 70, 80 o 90 por ciento en peso a un límite superior de 55, 65, 75, 85 o 95 por ciento en peso. La cantidad de PC en la mezcla puede estar en el intervalo de 50 a 95 por ciento en peso o en alternativa, la cantidad de PC en la mezcla puede estar en el intervalo de 55 a 85 por ciento en peso o en una alternativa, la cantidad de PC en la mezcla puede estar en el intervalo de 75 a 95 por ciento en peso.
Todos los valores y subintervalos individuales de 5 a 50 por ciento en peso de polímero de metacrilato de metilo
modificado están incluidos en la presente y revelados en la presente; por ejemplo, la cantidad de metacrilato de metió modificado puede ser de un límite inferior de 5, 15, 25, 35 o 45 por ciento en peso a un límite superior de 10, 20, 30, 40 o 50 por ciento en peso. Por ejemplo, la cantidad del polímero de metacrilato de metilo modificado en la combinación puede estar en el intervalo de 5 a 50 por ciento en peso o en una alternativa, la cantidad de polímero de metacrilato de metilo modificado puede estar en el intervalo de 15 a 45 por ciento en peso o en una alternativa la cantidad de polímero de metacrilato de metilo modificado puede estar en el intervalo de 5 a 25 por ciento en peso.
El polímero de metacrilato de metilo modificado útil en modalidades de la combinación de la invención es seleccionado del grupo que consiste de homopolímero de metacrilato e metilo modificado, copolímeros de metacrilato de metilo modificado y combinaciones de los mismos.
El término "modificado" como se usa en la presente significa que el polímero de metacrilato de metilo (homopolímero de metacrilato de metilo modificado, copolímeros de metacrilato de metilo modificado o combinaciones de los mismos) tiene uno o más grupos del extremo provistos mediante reacción con uno o más agentes de transferencia de cadena seleccionados del grupo que consiste de mercapto ásteres, cicloalquil y cicloalquil tioles
sustituidos, hidroxil tioles, aril y aril tioles sustituidos y aminoalquil tioles. Los agentes de transferencia de cadena utilizados en la presente invención son agregados al proceso de polimerización por radicales libres. El uso y mecanismo de los agentes de transferencia de cadena es bien conocido para aquellos experimentados en el arte con la mayoría del agente de transferencia de cadena que termina al final de la cadena polimérica. Mediante la selección cuidadosa del agente de transferencia de cadena usado en la polimerización del monómero (met) acrilato, la interacción del metacrilato de polimetilo con el policarbonato puede ser influenciada, dando una mezcla que tiene buena resistencia al rayado, claridad y desempeño de impacto.
Los mercapto ásteres, como el término es usado en la presente, incluyen aquellos compuestos que tienen una porción HS-X-C (=0) O-R o HS-X-0C(=0)R en donde X es un grupo hidrocarbilo sustituido o sin sustituir que tiene una valencia de por lo menos dos y R es una porción alquilo o arilo. En modalidades de la mezcla y/o método de la invención, uno o más ésteres de mercapto apropiados pueden ser usados. En todavía modalidades alternativas de la mezcla de la invención y/o métodos de la invención, no se usan mercapto ésteres .
Mercapto ésteres ejemplares incluyen, pero no están limitados a butilmercaptopropionato, metilmercaptopropionato.
2-etilhexiltioglicolato, metiltioglicolato, etiltioglicolato, mercaptoetiloleato y mercaptoetiltalato .
Cicloalquil tioles ejemplares y cicle-alquil tioles sustituidos ejemplares incluyen pero no están limitados a fosforil mercaptano, ciclohexan tioles y 2-furanmetan tiol.
Aril y aril tioles sustituidos ejemplares incluyen pero no están limitados a bencentiol, decil mercaptano, 2 o 4-bromobencil mercaptano, 2, 4 , 6-trimetilbencil mercaptano, 2 o 4-aminotiofenil y tiofenol.
Hidroxialquil tioles ejemplares incluyen pero no están limitados a 6-mercapto-l-hexanol, 4-mercapto-l-butanol, 8-mercapto-l-octanol, l-tioglicerol , mercaptoetanol .
Tioles de amina ejemplares incluyen pero no están limitados a 4-acetamido tiofenol, aminoetan tiol.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y un método de fabricación del mismo de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que el policarbonato es tipo Bisfenol A y/o policarbonato tipo comercial que tiene un peso molecular promedio en peso (PM) de 10,000 a 250,000 g/mol . Todos los subintervalos de 10,000 a 250,0000 g/mol están incluidos en la presente y revelados en la presente. Por ejemplo, el policarbonato puede tener un Pm de 10,000 a 250,000 g/mol o en una modalidad alternativa, el policarbonato puede tener un Pm de 20,000 a 100,000 g/mol o
en una modalidad alternativa, el policarbonato puede tener un Pm de 30,000 a 90,000 g/mol o en una modalidad alternativa, el policarbonato puede tener un Pm de 50,000 a 100,000 g/mol.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que el agente de transferencia de cadena es seleccionado del grupo que consiste de butilmercaptopropionato, metilmercaptopropionato, bencil mercaptano, furfuril mercaptano, 1-feniletil mercaptano, ciclohexilo mercaptano, 2-etilhexil tioglicolato y mercaptoetanol .
Copolímeros de metacrilato de metilo modificados útiles en modalidades de la mezcla de la invención incluyen copolímeros de metacrilato de metilo y uno o más co-monómeros seleccionados del grupo que consiste de (met) acrilato de (ciclo) alquilo, (met) acrilato de alquilos, (met) acrilatos de arilo, estireno y monómeros a base de estireno sustituido. En modalidades particulares de la mezcla de la invención, el copolímero de metacrilato de metilo comprende unidades derivadas de uno o más co-monómeros seleccionados del grupo que consiste de metacrilato de ciclohexilo, metacrilato de isobornilo, metacrilato de tetrahidrofurfurilo, metacrilato de ciclopentilo, trifluoroetilmetacrilato, hidroxietil-metacrilato y metacrilato de diciclopentadienilo.
El copolímero de metacrilato de metilo útil en ciertas modalidades de la mezcla de la invención comprende mayor o igual a 70 por ciento en peso de unidades derivadas de metacrilato de metilo y de mayor de uno o igual a menor de 30 por ciento en peso de unidades derivadas de uno o más co-monómeros . Todos los valores y subintervalos individuales de por lo menos 70 por ciento en peso derivados de unidades de metacrilato de metilo están incluidas en la presente y reveladas en la presente; por ejemplo, la cantidad derivada de unidades de metacrilato de metilo puede ser de un límite inferior de 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98 por ciento en peso. Todos los valores y subintervalos individuales de mayor a menor de 30 por ciento en peso derivados de uno a mayor de 30 por ciento en peso derivadas de una o más unidades de monómero están incluidas en la presente y reveladas en la presente; por ejemplo, la cantidad derivada de unidades de co-monómero puede ser de un límite inferior de 1.5, 5, 10, 20 o 25 por ciento en peso a un límite superior de 2, 7.5, 15, 25 o 29 por ciento en peso.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y un método de fabricación del mismo. De acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, excepto que el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene un Pm de 5,000 a 100,000 g/mol. Todos los valores y subintervalos individuales
de 5,000 a 100,000 g/mol están incluidos en la presente y revelados en la presente; por ejemplo, el Pm puede ser de un límite inferior de 5,000; 25,000; 35,000; 45,000; 55,000; 65,000; 75,000; 85,000 o 95,000 g/mol a un limite superior de 10,000; 20,000; 30,000; 40,000; 50,000; 60,000; 70,000; 80,000; 90,000 o 100,0000 g/mol. Por ejemplo, el PM puede estar en el intervalo de 5,000 to 100,000 g/mol o en una alternativa, el PM puede estar en el intervalo de 25,000 to 75,000 g/mol o en una alternativa, el PM puede estar en el intervalo de 55,000 a 95,000 g/mol.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que la mezcla de la invención exhibe una dureza de lápiz mayor o igual a F medida de acuerdo con ASTMD3363-05. Todos los valores y subintervalos individuales de mayor o igual a F están incluidos en la presente y revelados en la presente; por ejemplo, la dureza de lápiz de la mezcla puede ser mayor o igual a F o en una alternativa, la dureza del lápiz de la mezcla puede ser mayor o igual a F o en una modalidad alternativa, la dureza del lápiz de la mezcla puede ser mayor o igual a H.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de
fabricación del miso, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que una muestra de prueba fabricada de la mezcla y medida de acuerdo con ASTMD1003-11 tiene una turbidez menor o igual a 50 por ciento. Todos los valores y subintervalos individuales de menor o igual a 50 por ciento están incluidos en la presente y revelados en la presente; por ejemplo, 31a turbidez puede ser de un límite superior de 5%, 10%, 20%, 30%, 40% o 50%.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee una mezcla y método de producción de la misma, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que el polímero de metacrilato de metilo modificado es formado de la reacción de 0.2 a 10 por ciento en peso de agente de transferencia de cadena en base al peso total del polímero de metacrilato de metilo. Todos los valores y subintervalos individuales de 0.2 a 10 por ciento en peso están incluidos en la presente y revelados en la presente; por ejemplo, la cantidad de agente de transferencia de cadena usado para formar el polímero de metacrilato de metilo modificado puede ser de un límite inferior de 0.2, 0.5, 1, 2,
4, 6, 8 o 9 por ciento en peso a un límite superior de 1, 3,
5, 7, 9 o 10 por ciento. Por ejemplo, la cantidad de agente de transferencia de cadena usado para formar el polímero de metacrilato de metilo modificado puede estar en el intervalo de 0.5 a 10 por ciento en peso o en una alternativa, la
cantidad de agente de transferencia de cadena usado para formar el polímero de metacrilato de metilo modificado puede estar en el intervalo de 2 a 10 por ciento en peso o en una alternativa, la cantidad de agente de transferencia de cadena usado para formar el polímero de metacrilato de metilo modificado puede estar en el intervalo de 5 a 10 por ciento en peso o en una modalidad alternativa, la cantidad de agente de transferencia de cadena usado para formar el polímero de metacrilato de metilo modificado puede estar en el intervalo de 1 a 5 por ciento en peso.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene un índice de refracción de menos de 1.52, alternativamente menor de 1.51, alternativamente menor de 1.50.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que el metacrilato de metilo modificado es preparado mediante una o más técnicas de polimerización por radicales libres estándar seleccionado del grupo que consiste de polimerización en emulsión, polimerización en suspensión, polimerización en dispersión,
polimerización global y polimerización en solución. En una modalidad, el polímero de metacrilato de metilo modificado es preparado mediante polimerización en solución.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que la mezcla tiene una dureza de lápiz mayor o igual a F medida de acuerdo con ASTMD3363-05D.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que el copolímero de metacrilato de metilo modificado comprende mayor o igual a 60 por ciento en peso de unidades de metacrilato de metilo y entre mayor de 1 y menor o igual a 30 por ciento en peso de uno o más monómeros seleccionados del grupo que consiste de (met) acrilato de alquilo, (met) acrilato de arilo, estireno, monómeros a base de estireno sustituido.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que el artículo es seleccionado de lentes, películas, hojas, blindajes faciales, ventanas, cubiertas para el polvo, pantallas de viento,
tamices, componentes estructurales, componentes electrónicos, materiales de construcción, dispositivos médicos, dispositivos de almacenamiento de datos, componentes automotrices, componentes de aeronaves, componentes marinos, componentes de iluminación, componentes de almacenamiento, equipo de comunicación, componentes de energía solar, fotografía, equipo, equipo de video, materiales holográficos, dispositivos ópticos y componentes de artefactos pequeños .
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que el artículo es producido mediante uno o más métodos seleccionados del grupo que consiste de calandrado, extrusión, moldeo por compresión y moldeo por inyección.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y un método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que el artículo es producido mediante uno o más métodos seleccionados del grupo que consiste de extrusión, laminación, co-extrusión, extrusión de vaciado y moldeo por soplado.
Los ingredientes de la mezcla polimérica pueden ser mezclados o combinados utilizando métodos conocidos para una persona de habilidad ordinaria en el arte, preferiblemente
métodos que pueden proveer una distribución sustancialmente homogénea del metacrilato de metilo modificado en el policarbonato. Ejemplos no limitantes de métodos de mezcla apropiados incluyen combinación en estado fundido y amasado en estado fundido, por ejemplo en un extrusor y los semejantes .
Los artículos pueden ser fabricados utilizando cualquiera de uno o más de los métodos discutidos en la presente de manera continua o discreta enseguida de la combinación. Tales métodos para formar un artículo que comprende la mezcla incluyen cualquier método apropiado conocido para aquel de habilidad ordinaria en el arte, incluyendo por ejemplo calandrado, extrusión, moldeo por compresión, moldeo por inyección, co-extrusión, extrusión de vaciado y moldeo por soplado. Por ejemplo, laminas en multicapas en las cuales una o más de las capas comprenden una mezcla de metacrilato de metilo modificado y policarbonato y pueden ser fabricadas al formar primero la mezcla mediante amasado en estado fundido en un extrusor seguido por co-extrusión con o sobre otra capa de material apropiado. Alternativamente, la mezcla puede ser producida mediante combinación en estado fundido y/o amasado en estado fundido con la formación del artículo siendo llevado a cabo en un proceso separado.
En una modalidad alternativa, la presente invención
provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que la mezcla comprende además uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste de piroretardantes , pigmentos, antioxidantes primarios, antioxidantes secundarios, auxiliares del procesamiento, modificadores de impacto, estabilizadores UV, plastificantes, mezclas de los mismos y combinaciones de los. mismos .
En una modalidad alternativa, el articulo resistente al rayado comprende una mezcla que consiste esencialmente de 50 a 95 por ciento en peso de policarbonato y de 5 a 50 por ciento en peso de polímero de metacrilato de metilo modificado, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado es seleccionado del grupo que consiste de homopolímeros de metacrilato de metilo, copolímeros de metacrilato de metilo y combinaciones de los mismos, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene uno o más grupos del extremo de mercapto ésteres, cicloalquilo y cicloalquil tioles sustituidos, hidroxil tioles, aril y aril tioles sustituidos y aminoalquil tioles, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene un PM de 5,000 a 100,000 g/mol y en donde la mezcla exhibe una dureza de lápiz mayor o igual a F medido de acuerdo con ASTMD3363-05 y formar el artículo resistente al rayado a partir de la mezcla
mediante uno o más métodos seleccionados del grupo que consiste de moldeo por extrusión, moldeo de prensado y calandrado .
En una modalidad alternativa, la invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, excepto que la mezcla es termodinámicamente miscible a la mayoría de los intervalos de composición. Como se usa en la presente, el término "termodinámicamente invisible" se refiere a una mezcla polimérica que es mezclada a nivel molecular formando una sola fase homogénea que exhibe solamente una temperatura de transición vitrea.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes excepto que la mezcla exhibe más de una transición vitrea.
En una modalidad alternativa, la presente invención provee un artículo resistente al rayado y método de fabricación del mismo, de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes excepto que la mezcla no comprende unidades derivadas de un agente de reticulación. Tales agentes de reticulación que no están presentes en modalidades particulares de la mezcla o usados en modalidades del método incluyen, por ejemplo divinil benceno; monómeros que
contienen grupo vinilo incluyendo; compuestos de alilo incluyendo (met) acrilato de alilo, fumarato de dialilo, ftalato de dialilo, dialilacrilamida, (iso) cianurato de trialilo y trimelitato de trialilo; compuestos de di (met) acrilato de (poli) alquilen glicol incluyendo dimetacrilato de etilen glicol (EGDMA.) , dimetacrilato de dietilen glicol, di (met) acrilato de 1 , 6-hexandiol , di (met) acrilato de (poli) etilen glicol, di (met) acrilato de (poli) propilen glicol, di (met) acrilato de (poli) tetrametilen glicol, tetra (met) acrilato de pentaeritritol, tri (met) acrilato de pentaeritritol, di (met) acrilato de pentaeritritol, tri (met) acrilato de trimetilolpropano, hexa (met) acrilato de dipentaeritritol, penta (met) acrilato de dipentaeritritol y tri (met) acrilato de glicerol y mezclas y combinaciones de los mismos .
Ejemplo
El siguiente ejemplo ilustra la presente invención pero no pretende limitar el alcance de la invención.
Ejemplo 1
Preparación del polímero de metacrilato de metilo y polímero de metacrilato de ciclohexilo (Mod. MMA 1) utilizando un proceso de polimerización en solución
1000 g de metil etil cetona (MEK) fueron cargados a un
matraz de fondo redondo de 5 litros equipado con compuertas de entrada y un condensador. El contenido fue calentado a 75 °C mientras que es agitado con un agitador tipo paleta a una velocidad de 90 rpm y barrida suavemente con nitrógeno. Después de 30 minutos de barrido 0.75 gramos de TRIGONOX 125-C75 g fueron cargados (peroxi pivalato de ter-butilo, disponible de AkzoNobel Company) al recipiente,-subsecuentemente 752 g de metacrilato de metilo, 189 g de metacrilato de ciclohexilo, 9.6 g de Trigonox 150-C75 (en 47 g de MEK) y 28 g de mercaptopropionato de butilo fueron alimentados con tres corrientes diferentes durante tres horas, en tanto que se mantiene la temperatura a 75°C.
Después de la consumación de las alimentaciones, el contenido de matraz de reacción fue calentado a 80 °C y mantenido a aquella temperatura por 2 horas. La conversión típica a este punto es de >98%. Subsecuentemente, 4.3 g de TRIGONOX 150-C75 fueron agregados durante un período de 2 horas mientras que el matraz de reacción fue mantenido a 80 °C. Luego el contenido del matraz de reacción fue enfriado a 50 °C, vertido en bandejas y secado a un contenido de solvente de <5000 ppm. La masa del polímero resultante fue molida con un mortero y pistilo y secado adicionalmente a un contenido de solvente menor de <1000 ppm en un horno al vacío (<18" Hg y 75 °C) . El metacrilato de polimetilo aislado fue combinado con LEXAN 14IR en un extrusor de tornillos gemelos
LEISTRITZ contra giratorio que opera a 100 rpm. La temperatura del barril fluctuó desde 248 °C a 265°C en el molde . Las hebras resultantes fueron aglomeradas y secadas de la noche a la mañana en un horno al vacío a 60 °C. Las placas de 1.5 mm fueron prensadas de la mezcla combinada del policarbonato LEXAN 141R y el ejemplo de la invención 1 a una temperatura de 170 °C y presión de 500 libras/pulgada cuadrada. Las placas fueron mantenidas a aquella temperatura y presión por 2 minutos y desmoldeadas utilizando una prensa de laboratorio CARVER. Una placa de LEXAN 14IR fue preparada utilizando condiciones similares. Un laminado de 3 mm de espesor fue preparado emparedando la placa de policarbonato de LEXAN 14IR y la placa preparada de la mezcla también usando condiciones similares. La turbidez, resistencia de lápiz e impacto fueron medidas sobre el espécimen resultante.
Tabla 1. Composición, peso molecular e Indice de refracción calculado de los diferentes modificadores acrilicos y policarbonato Lexan™ se enlistan en la tabla a continuación.
Tabla 2 : Turbidez y dureza del lápiz y energía de impacto de laminados preparados con policarbonato LEXAN 141R y una combinación 70/30 de LEXAN 141R: Mod. MAl .
Métodos de prueba
Dureza de lápiz
La dureza, como se usa en la presente, se refiere a la dureza tal como es determinada de acuerdo con el ASTMD3363-05 "método de prueba estándar para la dureza de película mediante prueba de lápiz" . Esta prueba estándar sería seguida excepto que la prueba sería llevada a cabo en un espécimen de prueba moldeado por inyección en forma de una placa con dimensiones de 3 x 50 x 50 mm. El lápiz sería mantenido a un ángulo de 45° y extraído a través de la superficie de la placa a lo lejos del operador empezando con el lápiz más duro con una carga de 750 g. La dureza del sustrato sería reportado como la dureza del lápiz más duro que no rayo la
superficie. La escala de dureza del lápiz del más blando al más duro es de 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, etc.
GPC
El término "peso molecular", como se usa en la presente, se refiere al peso molecular promedio máximo tal como es determinado mediante cromatografía de permeación de gel contra estándares de poliestireno de peso molecular estrecho en solvente de tetrahidrofurano a 25 °C utilizando elementos de manipulación de programación de datos de Polymer Laboratories .
DSC
La temperatura de transición vitrea es medida en un calorímetro de barrido diferencial TA INSTRUMENTS Q1000 utilizando una muestra pequeña del polímero (5-20 mg) sellada en una bandeja de aluminio pequeña. La bandeja es colocada en el aparato de DSC y su respuesta del flujo térmico es registrada mediante escaneo a una velocidad de 10°C/min desde la temperatura ambiente hasta 180 °C. La temperatura de transición vitrea es observada como un desplazamiento distinto en la curva de flujo de calor.
Turbidez
Un método de prueba estándar de ASTM para la turbidez y
transmitancia luminosa de plásticos transparentes, D1003-11 fue usado para medir los valores de turbidez de diferentes especímenes .
Resistencia al impacto
El método de prueba estándar ASTM para la resistencia al impacto de especímenes de plásticos rígidos planos por medio de un dardo que cae, D5628-10 fue usado para determinar la resistencia al impacto de los diferentes especímenes.
La presente invención puede ser implementada en otras formas sin desviarse del espíritu y atributos esenciales de la misma y así, se debe hacer referencia a las reivindicaciones adjuntas, en lugar de a la especificación anterior, como indicadora del alcance de la invención.
Claims (10)
1. Un artículo resistente al rayado que comprende: una mezcla que comprende : de 50 a 95 por ciento en peso de policarbonato y de 5 a 50 por ciento en peso de polímero de metacrilato de metilo modificado, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado es seleccionado del grupo que consiste de homopolímero de metacrilato de metilo modificado, copolímeros de metacrilato de metilo modificado y combinaciones de los mismos, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene uno o más grupos del extremo provistos mediante reacción con uno o más agentes de transferencia de cadena seleccionados del grupo que consiste de mercapto ésteres, cicloalquil y cicloalquil tioles sustituidos, hidroxil tioles, aril y aril tioles sustituidos y aminoalquil tioles en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene un Pm de 5,000 a 100,000 g/mol y en donde la mezcla exhibe una dureza de lápiz mayor o igual a F medida de acuerdo con ASTMD3363-05.
2. El artículo resistente al rayado de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la mezcla tiene una turbidez menor o igual a 50%, medida de acuerdo con ASTMD1003.
3. El artículo resistente al rayado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado es un copolímero de metacrilato de metilo modificado que comprende mayor o igual a 70 por ciento en peso de unidades derivadas de metacrilato de metilo y entre mayor de uno y menor o igual a 30 por ciento en peso de unidades derivadas de uno o más monómeros seleccionados del grupo que consiste de (met) acrilato de (ciclo) alquilo, (met) acrilatos de alquilo, (met) acrilatos de arilo, estireno y monómeros a base de estireno sustituidos.
4. El artículo resistente al rayado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el copolímero de metacrilato de metilo modificado comprende mayor o igual a 70 por ciento en peso de unidades derivadas de metacrilato de metilo y entre mayor de 1 y menor o igual a 30 por ciento en peso de unidades derivadas de una o más unidades de monómero seleccionadas del grupo que consiste de metacrilato de ciclohexilo, metacrilato de isobornilo, metacrilato de tetrahidrofurfurilo, metacrilato de ciclopentilo, metacrilato de hidroxietilo, trifluoroetilmetacrilato y metacrilato de diciclopentadienilo .
5. El artículo resistente al rayado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado es formado de la reacción de 0.5 a 10 por ciento en peso de agente de transferencia de cadena en base al peso total del polímero de metacrilato de metilo.
6. El artículo resistente al rayado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el agente de transferencia de cadena es seleccionado del grupo que consiste de butilmercaptopropionato, metilmercaptopropionato, bencil mercaptano, furfuril mercaptano, 1-feniletil mercaptano, ciclohexilo mercaptano, 2-etilhexilo tioglicolato y mercapto etanol.
7. El artículo resistente al rayado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el metacrilato de metilo modificado es preparado mediante una o más técnicas de polimerización por radicales libres seleccionadas del grupo que consiste de polimerización en emulsión, polimerización en suspensión, polimerización en dispersión, polimerización global o polimerización en solución.
8. El artículo resistente al rayado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado es preparado mediante polimerización en solución.
9. El artículo resistente al rayado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el polímero de metacrilato de metilo modificado tiene un índice de refracción menor de 1.52.
10. El artículo resistente al rayado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el artículo es producido mediante uno o más métodos seleccionados del grupo que consiste de calandrado, extrusión, moldeo por compresión y moldeo por inyección.
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