TW201636383A - 逸氣產生量少的聚芳硫醚 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種能夠在低溫下展現優異的可加工性，且能減少逸氣和毛邊的產生量，藉以能夠良好地成型要求高成型精度之產品的聚芳硫醚(polyarylene sulfide)及其製備方法。具體來說，所述聚芳硫醚包含亞芳基硫醚重複單元以及亞芳基二硫醚重複單元，且所述亞芳基硫醚重複單元與亞芳基二硫醚重複單元之重量比為1:0.0001到1:0.05。
Description
本發明涉及一種能夠在低溫下展現優異的可加工性，且能減少逸氣(outgassing)和毛邊（flash或burr）的產生量，藉以良好地成型要求成型精度之產品的聚芳硫醚及其製備方法。
目前，聚芳硫醚是典型的工程塑料(Engineering Plastic)，由於其具有高耐熱性、耐化學性、阻燃性(flame resistance)和電絕緣性，因此可用於高溫及腐蝕性環境，且電子產品對其需求較大。其主要是用於電腦零組件、汽車零組件、與腐蝕性化學物質接觸部分的塗層、工業用耐化學性纖維等上。
在聚芳硫醚中，目前商業銷售的只有聚苯硫醚（polyphenylene sulfide，以下稱為PPS）。目前，PPS的商業性生產製程，均採用以對-二氯苯（p-dichlorobenzene，以下稱為pDCB）和硫化鈉(sodium sulfide)作為原料，並在N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone)等極性溶劑中進行反應的方法。該方法以麥氏製程(Macallum process)而聞名，其基本製程揭露於美國專利第2,513,188號及第2,583,941號中。所使用之極性溶劑有很多種，但目前使用最多的是N-甲基吡咯烷酮。該製程均把二氯芳族化合物(dichloro aromatic compound)作為原料使用，並生成副產物氯化鈉。
另一方面，在上述麥氏製程中獲得的PPS，一般在高溫下流動性良好，因此即使在低壓下也能成型為產品，且具有良好的可操作性。但是，如果將其製作成各種電腦零組件，例如電子產品等對精度要求高的產品或是扁平狀產品時，由於在成型產品上形成的毛邊（flash或burr），使其應用於精細零組件的製造上具有一定的限制。此外，為了使其應用於精細零組件上，並使其具有良好的流動性，需要在高溫下進行成型加工，但隨之產生的大量逸氣，可能會影響作業人員的健康，並造成大氣汙染。
本發明的目的是提供一種聚芳硫醚(polyarylene sulfide)，其在低溫下能夠展現優異的可加工性，且能減少逸氣和毛邊的產生量，藉以良好地成型要求較高成型精度的產品。
本發明之另一目的是提供一種由所述聚芳硫醚成型而成的成型品、薄膜、薄片或纖維。
本發明提供一種聚芳硫醚，其包含有亞芳基硫醚重複單元以及亞芳基二硫醚重複單元，所述亞芳基硫醚重複單元與所述亞芳基二硫醚重複單元的重量比為1:0.0001到1:0.05。
本發明還提供一種使所述聚芳硫醚成型而製得的產品。
下面，進一步詳細說明本發明。
本發明之發明人在反覆研究低溫下也能展現優異的可加工性且不產生毛邊，以能夠成型要求成型精度之聚芳硫醚的過程中，完成了本發明。
如上所述，當將習知聚芳硫醚成型而製得要求成型精度的電腦零組件或者電子產品時，在較高的加工溫度下具有較高流動性的聚芳硫醚會滲入用於成型的模具縫隙中，而在成型產品的周圍產生毛邊（flash或burr）。為了去除這種毛邊，根據習知方法，需要額外進行毛邊的去除製程，致使成型製程變得複雜，此外，毛邊的產生可能會導致產品的成型不良。
需要說明的是，在上述內容中所指的毛邊（flash或burr），是指熔融樹脂從模具的包覆面漏出後，材料以薄膜形狀貼附於成型品上的部分。這種毛邊可能會出現在射出成型壓力過高或者模具存在問題等與射出成型條件相關的情況下，另外，毛邊也會在樹脂的流動性過於良好的情況下出現。而本發明通篇說明書中所指的毛邊，係指後者。
此外，習知方法還具有以下問題：為了成型精細零組件而在高溫下進行加工時，成型添加劑，如潤滑劑(lubricant)等，和聚芳硫醚中具有的低沸點化合物氣化後會擴散在作業空間中，因此威脅作業人員的健康，且汙染大氣環境。
另一方面，本發明的發明人發現，根據本發明之方法能夠獲得不僅包含一般聚芳硫醚之重複單元，亦即亞芳基硫醚重複單元，還包含一定含量的亞芳基二硫醚重複單元的聚芳硫醚。在這種聚芳硫醚中，亞芳基二硫醚重複單元中的二硫醚結構會與聚芳硫醚中具有的多個高分子鏈進行平衡反應，亦即硫交換反應。這種硫交換反應可能會使聚芳硫醚中之高分子鏈的分子量變得均勻，且會使高分子鏈中分子量過高或者過低的高分子鏈含量減少。換言之，聚芳硫醚中之高分子鏈的分子量分布會變得對稱。
如此，本發明的聚芳硫醚具有適當的流動性，且在低溫下也能展現優異的可加工性，並且，隨著分子量過小之高分子鏈的含量減少，能夠減少聚芳硫醚流動性過大或者在成型時產生毛邊等現象。
此外，所述亞芳基二硫醚重複單元的存在，能夠降低聚芳硫醚的熔點，因而能夠進一步提高聚芳硫醚的可加工性。進一步，發明人瞭解到，由於所述聚芳硫醚的熔點下降能夠降低成型時的加工溫度，因此能夠減少逸氣產生量，以進一步提高聚芳硫醚的物理性質。因此，所述聚芳硫醚不僅能夠展現優異的物理性質以及可加工性，還能大幅度地減少毛邊等的產生量，因此能夠良好地成型要求成型精度的產品。
如上所述，本發明一實施例的聚芳硫醚包含有亞芳基硫醚重複單元以及亞芳基二硫醚重複單元，並且，所述亞芳基硫醚重複單元與亞芳基二硫醚重複單元的重量比為1:0.0001到1:0.05。含有相對於所述亞芳基硫醚重複單元具有一定重量比的亞芳基二硫醚重複單元的聚芳硫醚，由於其熔點較低，能夠降低成型作業溫度，而且在成型時，能夠展現優異的可加工性，同時不會產生毛邊，藉以能夠良好地成型要求較高成型精度的產品。
此時，相對於聚芳硫醚的總重量，可以包含95~99.99 wt%的所述亞芳基硫醚重複單元。而且，相對於聚芳硫醚的總重量，可以包含0.01~5 wt%的所述亞芳基二硫醚重複單元。
本發明人經過實驗確認，這種聚芳硫醚的流動性適當，與習知產品相比具有相同或更佳的可加工性，同時，在聚芳硫醚的成型過程中不會產生毛邊（flash或burr），能夠良好地成型要求較高成型精度或者具有扁平形狀的產品。
此外，所述聚芳硫醚的數量平均分子量為3,000~1,000,000，優選可為3,000~50,000。
而且，由重量平均分子量對數量平均分子量的比值定義之所述聚芳硫醚的分散度為2.0~4.0，優選為2.0~3.5，為分散度較均勻之聚芳硫醚。具有所述之數量平均分子量及/或分散度值的聚芳硫醚，可根據其分子量或者熔融黏度，製成各種形狀的產品後加以應用。
另一方面，如上所述，本發明實施例的聚芳硫醚具有一定含量的亞芳基二硫醚重複單元，如同相同分子量下的共聚物，和單純由亞芳基硫醚重複單元構成的聚芳硫醚相比，能夠具有低熔點，藉以降低加工的溫度，因此在成型加工時副產物，亦即逸氣的產生量少，最終生成之聚芳硫醚的物理性質也較優異。此時，聚芳硫醚的熔點可以是265~285℃。
此外，對具有前述熔點的聚芳硫醚，用旋轉圓盤黏度計在熔點+20℃下檢測的熔融黏度可以是300~4,000泊。
由於本發明的聚芳硫醚具有上述熔點及熔融黏度特性，因此能夠降低最低射出成型溫度。
另一方面，在通篇說明書中，所謂「最低射出成型溫度」是指能夠射出成型高分子的最低溫度。並且，後述實驗例的「最低射出成型溫度檢測方法」，是指當樹脂計量時把螺旋桿(screw)反向旋轉，從而將熔融樹脂填充到料筒(barrel)中的最低溫度，且實驗確定其為能夠進行連續射出成型的溫度。
此外，上述實施例的聚芳硫醚是為了在成型精細零組件的時候，使之具有良好的可操作性，且能大幅度地減少毛邊產生量，而改善為具有適當流動性的產品，此外，也是一種具有較低熔點而能夠降低作業溫度，從而在產品的成型加工時減少逸氣產生量的產品。具體來說，所述聚芳硫醚的特色為，在射出成型機中熔融所述聚芳硫醚之後，在最高射出成型壓力為1600 kgf/cm2，射出成型填充量為20 mL，射出成型速度為30 mm/s，射出成型時保持壓力為1550 kgf/cm2，且在最低射出成型溫度等條件下，於液體通路半徑為3 mm，液體通路長度為150 cm的螺旋式模具中進行射出成型，所得射出成型物的長度為50 cm以下的產品。
由於本發明具有經過優化的流動性，因此本發明能夠有效地應用於要求高度成型精度之產品的成型中，例如在要求精度的電腦零組件或者電子產品的成型中也不會產生毛邊（flash或burr）等。
另一方面，本發明的另一實施例提供上述多個實施例之聚芳硫醚的製備方法，該方法包括：使一包含有二碘代芳族化合物與硫化合物的反應物進行聚合反應的步驟；以及在進行所述聚合反應的同時，相對於所述反應物中所包含之硫化合物100重量份，進一步添加0.1~20重量份之硫化合物的步驟。
在上述製備方法中，隨著在反應過程中添加微量的硫化合物，高分子內會產生二硫鍵。這種二硫鍵能夠連續地與聚芳硫醚中的高分子鏈產生平衡反應，亦即硫交換反應，從而使聚芳硫醚中之高分子鏈的分子量均勻化。特別是，由於所述平衡反應，亦即硫交換反應，反應物的整體聚合程度會變得均勻，因此能夠抑制具有過高或者過低分子量之聚芳硫醚高分子鏈的形成。
藉此，能夠製備由特定重量比之亞芳基硫醚重複單元以及亞芳基二硫醚重複單元所構成之上述多個實施例的聚芳硫醚。
此外，在本發明中相對於聚合前加入的硫化合物100重量份，可以使用1,000~1,400重量份的二碘代芳族化合物。若所述二碘代芳族化合物的含量低於1,000重量份，會引起副反應，若超過1,400重量份，會出現無法將反應器的內部溫度提升到所需溫度的問題。
優選地，在所述反應物中，相對於硫化合物可以包含0.9莫耳(mol)以上的二碘代芳族化合物。
另一方面，關於在聚合反應中添加硫化合物的時機，如果是正在進行聚合反應的條件，其加入時機不受限制，但優選在聚合反應進行到30~99 %的時候進一步添加硫化合物。若在上述時機加入，就能使聚芳硫醚內包含有適當重量比的亞芳基二硫醚重複單元。此外，這種硫化合物的添加步驟在聚合反應過程中只進行一次，但可視情況進行一次以上，亦即分次進行。此時，相對於起始反應物中所包含的硫化合物100重量份，根據反應，可在0.1~20重量份的範圍內調整分次添加之硫化合物的總量，優選地，相對於反應物中所包含的硫化合物100重量份，添加0.1~15重量份，更為優選地，相對於反應物中所包含的硫化合物100重量份，添加1~13重量份，最為優選地，相對於反應物中所包含的硫化合物100重量份，添加10重量份。並且，在分次添加硫化合物時，只要能夠符合上述含量範圍，其次數不受限制，但優選分為1次到4次添加硫化合物。
另一方面，在所述(a)使二碘代芳族化合物與硫化合物的反應物進行聚合反應的步驟中，可進一步加入聚合終止劑。此時，相對於反應物中所包含的硫化合物100重量份，聚合終止劑的含量範圍優選為1~20重量份。若聚合終止劑的含量低於1重量份，聚合終止劑的添加效果不明顯，若超過20重量份，就會製備出分子量過低的聚芳硫醚。優選地，相對於反應物中所包含的硫化合物100重量份，可以包含1~13重量份的聚合終止劑，更為優選地，相對於反應物中所包含的硫化合物100重量份，可以包含1~10重量份的聚合終止劑。
若所述聚合終止劑為能夠藉由去除進行聚合之高分子中的碘基(iodine group)而終止聚合的化合物，則其結構無特定限制，但優選為選自二苯硫醚(diphenyl sulfide)、二苯醚(diphenyl ether)、聯苯（biphenyl或diphenyl）、苯甲酮(benzophenone)、二硫化二苯并噻唑(dibenzothiazyl disulfide)、單碘代芳基化合物(monoiodoaryl compound)、苯并噻唑(benzothiazole)類、苯并噻唑亞磺醯胺(benzothiazole sulfonamide)類、秋蘭姆(thiuram)類、二硫代胺基甲酸酯(dithiocarbamate)類及二苯基二硫醚(diphenyl disulphide)中的至少一種。更為優選地，所述聚合終止劑為選自碘聯苯(iodobiphenyl)、碘苯酚(iodophenol)、碘苯胺(iodoaniline)、碘代苯甲酮(iodobenzophenone)、2-巰基苯并噻唑(2-mercaptobenzothiazole)、2, 2’-二硫化二苯并噻唑(2, 2’-dithiobisbenzothiazole)、N-環己基-2-苯并噻唑亞磺醯胺(N-cyclohexylbenzothiazole-2-sulfenamide)、2-嗎啉基硫代苯并噻唑(2-morpholinothiobenzothiazole)、N, N-二環己基-2-苯并噻唑亞磺醯胺(N, N-Dicyclohexylbenzothiazole-2-sulfenamide)、一硫化四甲基秋蘭姆(tetramethylthiuram monosulfide)、二硫化四甲基秋蘭姆(tetramethylthiuram disulfide)、二甲基二硫代胺基甲酸鋅(Zinc dimethyldithiocarbamate)、二乙基二硫代胺基甲酸鋅(Zinc diethyldithiocarbamate)、二硫化二苯并噻唑（Dibenzothiazyl Disulfide，同義詞: benzothiazyl Disulfide）、及二苯二硫醚(diphenyl disulfide)中的至少一種。
此外，可用於所述聚芳硫醚之聚合反應的二碘代芳族化合物，可以使用選自二碘苯(diiodobenzene, DIB)、二碘萘(diiodonaphthalene)、二碘聯苯(diiodobiphenyl)、二碘雙酚(diiodobisphenol)及二碘苯甲酮(diiodobenzophenone)中的至少一種，但並不侷限於此，也可以使用作為取代基結合有烷基(alkyl group)或磺基(sulfone group)等的二碘代芳族化合物，或者芳基化合物中含有氧或氮等原子的二碘代芳族化合物。此時，根據碘原子的結合位置，所述二碘代芳族化合物具有多種二碘化合物的異構物(isomer)，其中最優選地可以使用在分子的兩端上以最遠的距離對稱結合有碘的化合物，如對-二碘苯(pDIB, p-diiodobenzene)、2, 6-二碘萘(2, 6-diiodonaphthalene)或者p, p’-二碘聯苯(p, p’-diiodobiphenyl)。
而且，能夠在本發明中使用的硫化合物的形態不受限制。通常，硫在常溫下為由8個原子連接而成之環形結構的環八硫(cyclooctasulfur, S8)，但即使不是環形結構，只要是商業上可以使用的固態或液態硫，其結構不受限制。
此外，在上述聚合步驟中，只要是能夠使包含有二碘代芳族化合物和硫化合物之反應物開始聚合的條件皆可使用，其聚合反應條件並無特定限制。優選地，可在升溫及降壓反應條件下進行聚合步驟，此時，可在溫度為180~250℃、壓力為50~450 torr的起始反應條件下進行升溫及降壓，以使反應條件變成溫度為270~350℃、壓力為0.001~20 torr的最終反應條件，並在此條件下進行1~30小時的聚合反應。
另一方面，上述實施例之聚芳硫醚的製備方法在進行所述聚合步驟之前，可進一步包括將包含有二碘代芳族化合物與硫化合物的反應物熔融混合的步驟。上述聚合步驟是在無有機溶劑情況下進行的熔融聚合反應步驟，而為了進行此種熔融聚合反應，可以先把包含有二碘代芳族化合物的反應物熔融混合之後，再進行聚合反應。如果熔融混合是在所述各反應物均可熔融混合的條件下進行，則其條件不受限制，但優選可在130~200℃的溫度下進行。
在聚合之前進行熔融混合步驟，能夠使熔融聚合反應更容易進行。
此外，在所述實施例之聚芳硫醚的製備方法中，可在硝基苯(nitrobenzene)類催化劑的存在下進行聚合反應。如此，在聚合反應之前進行熔融混合步驟時，可在熔融混合步驟中添加所述催化劑。硝基苯類催化劑的種類例如可以有1, 3-二碘-4-硝基苯(1, 3-diiodo-4-nitrobenzene)或者1-碘-4-硝基苯(1-iodo-4-nitrobenzene)等，但並不侷限於上述範例。
此外，根據上述方法製備的聚芳硫醚，包含有亞芳基硫醚重複單元以及亞芳基二硫醚重複單元，其中所述亞芳基硫醚重複單元與亞芳基二硫醚重複單元的重量比為1:0.0001到1:0.05。
本發明還提供由所述聚芳硫醚成型而成的產品，所述產品可以是成型品、薄膜、薄片或者纖維形狀。在成型品的領域中，特別是指要求較高成型精度的手機連接器、電晶體元件、DVD播放器零組件、感測器相關零組件等的成型品。
本發明之聚芳硫醚可透過射出成型、擠壓成型等方法而加工成各種成型品後予以應用。成型品可以是射出成型品、擠壓成型品、吹塑成型品。從結晶化角度來看，射出成型時，模具溫度優選為30℃以上，更優選為60℃以上，更加優選為80℃以上。而且，從試片變形的角度來看，射出成型時，模具溫度優選為190℃以下，更優選為170℃以下，更加優選為160℃以下。
另一方面，上述實施例之聚芳硫醚與根據上述實施例之製備方法聚合的聚芳硫醚，具有低熔點且與熔點相比具有較低的熔融黏度特性，因此能夠降低射出成型溫度。具體來說，本發明在熔點+20℃以下的溫度下也能進行射出成型，且在這種射出成型溫度下具有適當的流動性，因此能夠大幅度地減少毛邊的產生量。本發明還具有能夠進行精細產品的成型，且在射出成型溫度低的情況下也能進行作業，因此能減少逸氣含量的優點。
而且，這些成型品可作為電氣電子零組件、建築構件、汽車零組件、機械零組件、或日用品等。而且，這些射出成型品能夠與諸如玻璃纖維(glass fiber)或無機填充物(mineral filler)等填充物混合之後成型。此時，所述填充物的含量不受限制，但是為了維持聚芳硫醚樹脂的優異物理性質並提高拉伸強度等機械強度，在整體混合組成物中，填充物的含量可為10~70 wt%，優選為30~65 wt%。此外，在成型品中可以包含常規的潤滑劑或者氧化穩定劑等添加劑，其種類與含量不受限制。
當所述成型品為薄膜或薄片時，可將其製成無取向、單軸取向、雙軸取向等形態。當所述成型品為纖維時，可將其製成無取向絲、取向絲、全取向絲等形態，並將其應用於紡織物、編織物、不織布（紡粘不織布、熔噴不織布、短纖絲）、繩索、或網。
本發明的聚芳硫醚在低溫下也能展現優異的可加工性，且能減少逸氣和毛邊的產生量，藉以能夠成型要求高度成型精度的產品，因此能夠有效地應用於聚芳硫醚的製備及利用聚芳硫醚製造成型品的產業領域中。
下面，透過實施例及比較例對本發明進行詳細的說明，但本發明並不侷限於以下實施例。
比較例之聚芳硫醚的聚合
1. 比較例1之聚芳硫醚
使用Ticona公司的0205P4級聚芳硫醚。高分子的熔融黏度（melt viscosity，以下稱MV）為700泊，熔點（以下稱Tm）為282℃。
2. 比較例2之聚芳硫醚
和比較例1相比，僅其MV不同，但用相同的方法聚合之聚合級的聚芳硫醚，使用Chevron Philips公司的Ryton P6級。高分子的MV為1,100泊，Tm為281℃。
3. 比較例3之聚芳硫醚
和比較例1相比，僅其MV不同，但用相同的方法聚合之聚合級的聚芳硫醚，使用Deyang公司的hb級。高分子的MV為2,000泊，Tm為280℃。
實施例之聚芳硫醚的聚合
1. 實施例1之聚芳硫醚的聚合
在180℃的溫度下，熔融混合包含4,000 g對-二碘苯(pDIB)、10 g聚合終止劑（二硫化二苯并噻唑(benzothiazyl disulfide)）、340 g硫(S)以及5 g催化劑（1, 3-二碘-4-硝基苯）的反應物。在把溫度從180℃升溫至300℃，並把壓力從常壓降壓至10 torr的過程中對所述混合物進行聚合反應。在聚合反應開始進行5個小時（聚合反應進行95 %的時候）之後，再投入5 g的硫，然後再進行3小時的聚合反應，以獲得高分子。所生成之高分子的MV為700泊，Tm為280℃。
2. 實施例2之聚芳硫醚的聚合
在180℃的溫度下，熔融混合包含4,000 g對-二碘苯、10 g聚合終止劑（二硫化二苯并噻唑）、340 g硫以及10 g催化劑（1, 3-二碘-4-硝基苯）的反應物。在把溫度從180℃升溫至300℃，並把壓力從常壓降壓至10 torr的過程中對所述混合物進行聚合反應。在聚合反應開始進行5個小時（聚合反應進行95 %的時候）之後，再投入10 g的硫，然後再進行3個小時的聚合反應，以獲得高分子。所生成之高分子的MV為1,100泊，Tm為278℃。
3. 實施例3之聚芳硫醚的聚合
在180℃的溫度下，熔融混合包含4,000 g對-二碘苯、10 g聚合終止劑（二硫化二苯并噻唑）、340 g硫以及15 g催化劑（1, 3-二碘-4-硝基苯）的反應物。在把溫度從180℃升溫至300℃，並把壓力從常壓降壓至10 torr的過程中對所述混合物進行聚合反應。在聚合反應開始進行5個小時（聚合反應進行95 %的時候）之後，再投入15 g的硫，然後再進行3個小時的聚合反應，以獲得高分子。所生成之高分子的MV為2,000泊，Tm為275℃。
4. 實施例4之聚芳硫醚的聚合
在180℃的溫度下熔融混合包含4,000 g對-二碘苯、10 g聚合終止劑（二硫化二苯并噻唑）、350 g硫以及15 g催化劑（1, 3-二碘-4-硝基苯）的反應物。在把溫度從180℃升溫至300℃，並把壓力從常壓降壓至10 torr的過程中對所述混合物進行聚合反應。在聚合反應開始進行5個小時（聚合反應進行95 %的時候）之後，再投入15 g的硫，然後再進行3個小時的聚合反應，以獲得高分子。所生成之高分子的MV為2,000泊，Tm為273℃。
5. 實施例5之聚芳硫醚的聚合
在180℃的溫度下熔融混合包含4,000 g對-二碘苯、10 g聚合終止劑（二硫化二苯并噻唑）、355 g硫以及15 g催化劑（1,3-二碘-4-硝基苯）的反應物。在把溫度從180℃升溫至300℃，並把壓力從常壓降壓至10 torr的過程中對所述混合物進行聚合反應。在聚合反應開始進行5個小時（聚合反應進行95 %的時候）之後，再投入15 g的硫，然後再進行3個小時的聚合反應，以獲得高分子。所生成之高分子的MV為2,000泊，Tm為270℃。
上述比較例之高分子的供應廠商以及實施例之聚合反應的反應物、添加量、以及聚合過程中進一步加入之硫化合物的添加量及添加時機等，顯示於下表1中。
【表1】
（註）
*將1,3-二碘-4-硝基苯作為催化劑使用。
**將二硫化二苯并噻唑(Benzothiazyl disulfide)作為聚合終止劑使用。
***再添加之硫的添加時機，係指聚合反應經過的時間。
6. 比較例1至3之的聚芳硫醚的射出成型
在305℃和最低射出成型溫度下分别射出成型比較例1、2、3之高分子，並評估其流動性、毛邊產生量以及射出成型物的逸氣含量。
7. 實施例1至5之聚芳硫醚的射出成型
在305℃和最低射出成型溫度下分别射出成型實施例1、2、3、4、5之高分子，並評估其流動性、毛邊產生量以及射出成型物之逸氣含量。
針對在305℃溫度下射出成型的試樣檢測出的流動性、毛邊產生量及逸氣含量顯示在表2中，針對在最低射出成型溫度下射出成型的試樣所檢測出的流動性、毛邊產生量及逸氣含量顯示在表3中。此外，如前所述，所謂「最低射出成型溫度」是指能夠將高分子射出成型的最低溫度，通常可以是比高分子的熔點高出20℃的溫度。然而，除了熔點之外還要考慮射出成型時的熔融黏度等，在比熔點高出20℃的情形下，而高分子的熔融黏度較低的時候，最低射出成型溫度也可被檢測為低於熔點+20℃的溫度。由實驗值確認最低射出成型溫度。每種試樣的最低射出成型溫度如下表3所示，最低射出成型溫度的檢測方法如以下實驗例所述。
[
實驗例
]
比較例及實施例之聚芳硫醚的物理性質檢測
1. 二硫醚的重量百分比(wt%)分析
使用自動燃燒快速裝置(Automatic Quick Furnace, AQF)在1,000℃的溫度下燃燒少量的試樣（約2 mg），之後用吸收溶液（過氧化氫水溶液）收集硫酸氣體，並將其離子化後，採用離子層析法(IC，Ion Chromatography)從層析管柱中分離出硫離子，並用硫離子標準物質(K2SO4)定量硫含量。將理論硫含量與所分析出之硫含量的差值平均定義為二硫醚(disulfide)的含量，並將其結果顯示在表3中。
2. 熔融黏度(Melt Viscosity)之分析
在根據比較例及實施例合成的高分子之物理性質的分析中，用旋轉圓盤黏度計(rotating disk viscometer)在Tm為+20℃溫度下檢測熔融黏度(melt viscosity)。在採用頻率掃描法(Frequency sweep)進行檢測時，在0.6~500 rad/s的角頻率(angular frequency)範圍內進行檢測，並將角頻率為1.0 rad/s時的黏度定義為熔融黏度，其檢測值如表3所示。
3. 熔點(Tm)之檢測
以10℃/min的速度從30℃升溫至320℃之後冷卻至30℃，在以10℃/min的速度從30℃升溫至320℃的過程中，用掃描式熱差分析儀(Differential Scanning Calorimeter, DSC)檢測熔點，其檢測值如表2所示。
4. 高分子流動性之檢測（螺旋式檢驗）
為了檢測經過聚合反應之高分子的流動性，使用一般的螺旋式檢驗(Spiral test)法。為了進行以下檢驗，在射出成型機中熔融顆粒狀PPS之後，在最高射出成型壓力為1600 kgf/cm2，射出成型填充量為20 mL，射出成型速度為30 mm/s，射出成型時的壓力大小保持在1550 kgf/cm2，射出成型時將料筒（barrel基準）的溫度改變為305℃的條件下進行檢驗。
另一方面，在所述流動性檢驗（螺旋式檢驗）中採用的模具是如公路隧道般只具有半截圓筒的形狀，且具有螺旋狀液體通路的模具，其中液體通路的半徑為3 mm，液體通路的總長度為150 cm。高分子從中間部位開始射出成型之後，其半徑逐漸增加，而流動性越優異，所流動的距離越遠。
進行螺旋式檢驗後，檢測從螺旋式模具中分離出之成型品的最終長度，並檢測高分子的流動性，檢測值如表2所示。此外，在每種樹脂的最低射出成型溫度下，將其餘條件統一之後進行螺旋式檢驗。對最低射出成型溫度下的射出成型所進行之螺旋式檢驗結果如表3所示。另一方面，每種試樣的最低射出成型溫度如後述之「7. 最低射出成型溫度之檢測方法」所示，最低射出成型溫度將成為每種樹脂適當的射出成型溫度。另外，在上述檢測中使用的射出成型機為Nissei公司的產品，型號FN2000。
5. 在成型品製作過程中形成之毛邊的檢測
採用比較例及實施例的高分子在305℃及最低射出成型溫度下所形成的成型品中，排除與螺旋式檢驗(spiral test)中使用之模具相符合的主要形狀，將夾在模具之前板與後板之間的較薄部分剪切之後，檢測毛邊的產生量，並將其結果顯示在下表2及表3中。
6. 逸氣產生量的檢測
為了評估實施例及比較例的區別，將一定量之螺旋式射出成型試樣(2 g)密封於20 mL的密封小瓶中，之後將頂空(Head Space, HS)設備在180℃下加熱30分鐘後產生的氣體自動移送至氣相層析質譜儀(Gas chromatography-Mass Spectrometer, GC/MS)設備。然後用毛細管柱分離各種成分之後，再進行定性分析，並使用標準物質（苯并噻唑(Benzothiazole)）對試樣中各種成分的含量進行定量分析。在此使用的試樣是用於檢測毛邊的成型品，其檢測結果顯示在下表2及表3中。
7. 最低射出成型溫度之檢測方法
一般來說，最低射出成型溫度可以是比PPS的熔點高出20℃左右的溫度。但除了熔點之外還必須考慮到射出成型時的熔融黏度等，首先在比熔點高出20℃的溫度下射出成型之後，若在比熔點高20℃的溫度下其熔融黏度較低，就可以進一步降低最低射出成型溫度，且反覆進行以下實驗3次以上，以確定每種試樣的最低射出成型溫度。所檢測出的比較例及實施例之樹脂的最低射出成型溫度如下表3所示。
此時，最低射出成型溫度經實驗確定為，在計量樹脂時，把螺旋桿(screw)反向旋轉，從而將熔融樹脂填充到料筒(barrel)中的最低溫度，在此溫度下應能夠進行連續的射出成型。需要說明的是，當料筒(barrel)的溫度過低致使樹脂的熔化不夠充分時，將無法進行計量或者無法進行連續的射出成型。
【表2】
【表3】
從上表2可知，在同樣的射出成型溫度305℃下進行射出成型時，雖然比較例和實施例的流動性及毛邊產生量相近，但實施例的逸氣產生量較少。
此外，從表3可知，包含二硫醚(disulfide)重複單元之聚芳硫醚樹脂的實施例，能夠降低最低射出成型溫度，而且在這種最低射出成型溫度下成型產品時，能夠降低流動性，從而減少毛邊產生量，而且逸氣產生量也遠低於比較例。
Claims (7)
- 一種聚芳硫醚，包含有亞芳基硫醚重複單元以及亞芳基二硫醚重複單元，該亞芳基硫醚重複單元與亞芳基二硫醚重複單元的重量比為1：0.0001到1：0.05； 所述聚芳硫醚的分散度為2.0～4.0，該分散度係由該聚芳硫醚之重量平均分子量對數量平均分子量的比值予以定義； 所述聚芳硫醚是透過使一包含有二碘代芳族化合物和硫化合物的反應物進行聚合反應所製得； 所述聚芳硫醚的熔點為265~285℃； 所述聚芳硫醚在熔點+20℃下的熔融黏度為300~4,000泊，前述數值係利用旋轉圓盤黏度計檢測而得。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚芳硫醚，其中，相對該聚芳硫醚的總重量，該亞芳基硫醚重複單元的含量為95~99.99 wt%。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚芳硫醚，其中，相對該聚芳硫醚的總重量，該亞芳基二硫醚重複單元的含量為0.01~5 wt%。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚芳硫醚，其數量平均分子量為3,000~1,000,000。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚芳硫醚，其中，在射出成型機中熔融所述聚芳硫醚之後，於液體通路半徑為3 mm，液體通路長度為150 cm的螺旋式模具中射出成型之射出成型物的長度為50 cm以下，前述射出成型係於最高射出成型壓力為1600 kgf/cm2 ，射出成型填充量為20 mL，射出成型速度為30 mm/s，射出成型時保持壓力為1550 kgf/cm2 ，以及在最低射出成型溫度條件下完成。
- 一種聚芳硫醚的產品，係由申請專利範圍第1項至第5項中的任何一項所述之聚芳硫醚成型而成。
- 如申請專利範圍第6項所述之產品，其為成型品、薄膜、薄片或纖維形態。
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