TW201908404A - 經改質的聚合物材料及用於製備聚合物材料的混合物 - Google Patents
經改質的聚合物材料及用於製備聚合物材料的混合物Info
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Abstract
一種經改質的聚合物材料,包含一共聚物基材及一複合式安定劑組成物。該共聚物基材包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。該複合式安定劑組成物包括受阻酚類抗氧化劑、選自於含磷有機抗氧化劑、含硫有機抗氧化劑或其組合的二級抗氧化劑及選自於化學式1至化學式3中至少一者的含硫羧酸鹽。本發明亦提供一種用於製備聚合物材料的混合物,包含丙烯腈、丁二烯、苯乙烯及一如上所述的複合式安定劑組成物。該經改質的聚合物材料在經過多次回收加工後仍能保持其耐衝擊強度。
Description
本發明是有關於一種經改質的聚合物材料,特別是指一種包括受阻酚類抗氧化劑、二級抗氧化劑及特定的含硫羧酸鹽的複合式安定劑組成物之經改質的聚合物材料,及一種用於製備聚合物材料的混合物。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene copolymer, ABS copolymer)具有良好的耐衝擊性及耐化學藥品性、優良的電器性能,且易於加工、製品尺寸穩定、製造成本低,因而被廣泛應用製成各種家電和日常用品的塑料,但ABS在回收加工過程中的熱能作用下,容易導致其機械性質下降。
因此,本發明之目的,即在提供一種經改質的聚合物材料,可以克服上述先前技術的缺點。
於是,本發明經改質的聚合物材料包含一共聚物基材及一複合式安定劑組成物。該共聚物基材包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物。該複合式安定劑組成物包括受阻酚類抗氧化劑、選自於含磷有機抗氧化劑、含硫有機抗氧化劑或其組合的二級抗氧化劑及選自於如以下化學式1至化學式3中至少一者的含硫羧酸鹽。 〔化學式1〕〔化學式2〕〔化學式3〕
在化學式1中,Mq+
表示Ca2+
、Ba2+
、Mg2+
、Zn2+
或Al3+
,q表示2或3,t表示0至6的整數,R11
表示氫或C1
至C18
烷基,R12
表示C1
至C30
烷基或C6
至C18
芳烴基。在化學式2中,X21
及X22
各自獨立地表示Ca2+
、Ba2+
、Mg2+
或Zn2+
,Y21
及Y22
各自獨立地表示C1
至C30
烷基或C6
至C18
芳烴基,a及b各自獨立地表示1至6的整數。在化學式3中,X31
表示Ca2+
、Ba2+
、Mg2+
或Zn2+
,Y31
表示C1
至C30
烷基、C6
至C18
芳烴基或,其中,R33
表示C1
至C30
烷基或C6
至C18
芳烴基,k表示1至5的整數。
因此,本發明之另一目的,即在提供一種用於製備聚合物材料的混合物,包含丙烯腈、丁二烯、苯乙烯及一如上所述的複合式安定劑組成物。
本發明之功效在於:該經改質的聚合物材料在經過多次回收加工後仍能保持其耐衝擊強度。
以下將就本發明內容進行詳細說明:
較佳地,以該聚合物基材的總重為100重量份,該複合式安定劑組成物的含量範圍為0.01至5.0重量份。
在本發明中,該受阻酚類抗氧化劑可為但不限於:四[β-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(以下簡稱抗氧化劑1010)、二縮三乙二醇雙[β-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯](簡稱抗氧化劑245)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二第三丁基-4-羥基苄基)苯(簡稱抗氧化劑1330)、1,3,5-三(3,5-二第三丁基-4-羥基苄基)異氰尿酸酯(簡稱抗氧化劑3114)、三(丁基甲酚基)丁烷(簡稱AO-30)、4,4'-亞丁基雙(6-第三丁基-3-甲基苯酚)(簡稱AO-40)、N
,N
'-雙[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙醯]肼(簡稱抗氧化劑1024)、N
,N
'-雙-[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙醯基]己二胺(簡稱抗氧化劑1098)、2,2'-亞甲基雙-(4-甲基-6-第三丁基苯酚)(簡稱抗氧化劑2246),以及3,5-二第三丁基-4-羥基苯丙酸異辛酯(簡稱抗氧化劑1135)、3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八烷醇酯(簡稱抗氧化劑1076)、三(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苄基)異氰尿酸(簡稱抗氧化劑1790)、1,1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-第三丁基苯基)丁烷[1,1,3-tris(2-methyl-4-hydroxy-5-tert
-butylphenyl)butane,簡稱AO-30]、1,1-二(2-甲基-4-羥基-5-第三丁基苯基)丁烷[1,1-bis(2-methyl-4-hydroxy-5-tert
-butylphenyl)butane,簡稱AO-40]、對甲酚與雙環戊二烯共聚物(簡稱Wingstay L或WL,CAS號碼為68610-51-5)、2,4-二甲基-6-(1-甲基十五烷基)-酚[2,4-dimethyl-6-(1-methylpentadecyl)-phenol],簡稱抗氧化劑1141,CAS號碼為134701-20-5]或其組合。
在本發明中,該含磷有機抗氧化劑是選自於如以下化學式4至化學式11中至少一者。 〔化學式4〕〔化學式5〕〔化學式6〕〔化學式7〕〔化學式8〕〔化學式9〕〔化學式10〕〔化學式11〕
在化學式4至化學式10中,R41
至R43
、R51
至R56
、R61
至R65
、R71
至R78
、R81
至R86
、R91
至R94
,及R101
至R108
各自獨立地表示氫、第三丁基、異丙苯基(isopropylphenyl)或C1
至C8
直鏈烷基;T表示C1
至C18
烴基或,其中R95
至R97
各自獨立地表示氫、第三丁基、異丙苯基或C1
至C8
直鏈烷基;Z71
、Z72
、Z81
及Z91
各自獨立地表示O、S、亞甲基或C2
至C4
伸烷基。
較佳地,該含磷有機抗氧化劑可為但不限於:3,9-雙(2,4-二異丙苯基苯氧基)-2,4,8,10-四氧雜-3,9-二磷雜螺[5.5]十一烷(簡稱抗氧化劑9228)、三(2,4-二第三丁基)亞磷酸苯酯(以下簡稱抗氧化劑168)、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯(簡稱抗氧化劑618)、雙(2,4-二第三丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯(以下簡稱抗氧化劑626)、2,4,8,10-四第三丁基-6-[(2-乙己基)氧]-12H
-二苯基[d
,g
][1,3,2]二氧磷雜八環(簡稱抗氧化劑HP-10)、9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(簡稱DOPO)、雙(2,4-二第三丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯(簡稱抗氧化劑626)、雙(2,6-二第三丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(簡稱PEP-36)、四(2,4-二第三丁基苯基)-4,4'-聯苯二亞磷酸酯[tetrakis(2,4-di-tert
-butylphenyl)-4,4'-biphenyldiphosphonite,簡稱P-EPQ,CAS號碼為119345-01-06]或其組合。
在本發明中,該含硫有機抗氧化劑是選自於如以下化學式12至化學式14中至少一者。 〔化學式12〕〔化學式13〕〔化學式14〕〔化學式15〕
在化學式12至化學式15中,R121
、R131
至R132
、R141
至R144
及R151
至R156
各自獨立地表示第三丁基、異丙苯基或C6
至C18
直鏈烷基。
在本發明的具體實施例中,該含硫有機抗氧化劑是S(CH2
CH2
COOC12
H25
)2
(以下簡稱DL)。
較佳地,以該聚合物基材的總重為100重量份,該受阻酚類抗氧化劑的含量範圍為0.01至2.5重量份,該含磷有機抗氧化劑或含硫有機抗氧化劑的含量範圍為0.01至4.5重量份。
較佳地,該複合式安定劑組成物還包括苯并呋喃酮類抗氧化劑、丙烯酸酯類抗氧化劑、氧化胺類抗氧化劑中至少一者。
在本發明中,該苯并呋喃酮類抗氧化劑是如以下化學式16所示。 〔化學式16〕
在化學式16中,R161
至R164
各自獨立地表示氫、C1
至C10
直鏈烷基或支鏈烷基或,其中R165
至R169
各自獨立地表示氫、羥基、、C1
至C10
直鏈烷基或支鏈烷基。其中R1611
至R1613
各自獨立地表示羥基、C1
至C10
直鏈烷基或支鏈烷基。
較佳地,該苯并呋喃酮類抗氧化劑是選自於二甲苯基二丁基苯并呋喃酮(xylyl dibutylbenzofuranone,以下簡稱抗氧化劑HP-136)、5-第三丁基-3-(5-第三丁基-2-羥基苯基)苯并呋喃-2-(3H
)-酮[5-tert
-butyl-3-(5-tert
-butyl-2-hydroxyphenyl) benzofuran-2-(3H
)-one,CAS號碼為214354-68-4]、3-[3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-2-羥基苯基]-5,7-雙(1,1-二甲基乙基)-2(3H
)-苯并呋喃酮{3-[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-2-hydroxyphenyl]- 5,7-bis(1,1-dimethylethyl)-2(3H
)-benzofuranone,CAS號碼為210709-72-1}或其組合。
在本發明中,該丙烯酸酯類抗氧化劑是如以下化學式17所示。 〔化學式17〕
在化學式17中,R171
至R175
各自獨立地表示C1
至C10
直鏈烷基或支鏈烷基。
較佳地,該丙烯酸酯類抗氧化劑是選自於2-(2-羥基-3-第三丁基-5-甲基苄基)-4-甲基-6-第三丁基苯基丙烯酸酯[2-(2-hydroxy-3-tert
-butyl-5-methylbenzyl)-4-methyl- 6-tert
-butylphenyl acrylate,簡稱抗氧化劑GM]、2-{1-[2-羥基-3,5-二(2-甲基丁-2-基)苯基]乙基}-4,6-二(2-甲基丁-2-基)苯基丙烯酸酯{2-[1-(2-hydroxy-3,5-di-tert
-pentylphenyl)ethyl]- 4,6-di-tert
-pentylphenyl acrylate,簡稱抗氧化劑GS}或其組合。
在本發明中,該氧化胺類抗氧化劑可為但不限於:雙(烷基氫化脂肪)氧化胺、雙(十八烷基)羥胺(簡稱抗氧化劑FS042)或其組合。
較佳地,以該聚合物基材的總重為100重量份,該苯并呋喃酮類抗氧化劑的含量範圍為0至0.5重量份,該丙烯酸酯類抗氧化劑的含量範圍為0至0.5重量份,該氧化胺類抗氧化劑的含量範圍為0至1.0重量份。
較佳地,該共聚物基材還包括丙烯腈-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-styrene copolymer, AS)。
較佳地,該經改質的聚合物材料還包含制酸劑及金屬鈍化劑中至少一者。
該制酸劑有助於平衡該經改質的聚合物材料的酸鹼值,並能使該含磷有機抗氧化劑或含硫有機抗氧化劑與該含硫羧酸鹽更容易相容。更佳地,該制酸劑是脂肪酸鹽。該脂肪酸鹽可為但不限於:硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、二十二酸鎂、硬脂酸鎂、蓖麻油酸鈉(sodium ricinoleate)、棕櫚酸鉀(potassium palmitate)或其組合。
該金屬鈍化劑能夠防止該經改質的聚合物材料產生劣化。更佳地,該金屬鈍化劑是選自於1,2-二[(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙醯基]肼{1,2-di[(3,5-di-tert
-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyl] hydrazide}、2,2'-草醯胺基雙[乙基3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]{2,2'-oxamido bis[ethyl 3-(3,5-di-tert
-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate]}或其組合。該金屬鈍化劑的具體商品可為但不限於:MD-1024、Naugard XL-1、Eastman抑制劑OABH。
較佳地,以該聚合物基材的總重為100重量份,該制酸劑的含量範圍為0至1.5重量份,該金屬鈍化劑的含量範圍為0至1.0重量份。
較佳地,該用於製備聚合物材料的混合物還包含分散劑,可包覆在抗氧化劑的分子外圍,以避免抗氧化劑沉降析出。該分散劑可為離子型分散劑或非離子型分散劑。更佳地,該分散劑可為但不限於十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfate, SDS)、歧化松香鉀皂(disproportionated rosin potassium soap, K-25)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)、聚乙二醇辛酚醚(octyl phenol ethoxylated, Pannox 8610)、十八烷基醇、聚烷基乙二醇硫酸酯水溶液(2184)。
較佳地,該用於製備聚合物材料的混合物還包含水。
較佳地,該用於製備聚合物材料的混合物還包含防沉劑,可在抗氧化劑的分子之間形成支架狀的結構,以防止抗氧化劑沉降。
本發明經改質的聚合物材料的製備方法並無特別限制,例如但不限於將該複合式安定劑組成物與ABS共聚物混合(後段加工法),或將該複合式安定劑組成物加入ABS乳膠液中反應後再經過凝結(coagulation)並乾燥生成改質ABS膠粉(前段加工法),後續再加工製成經改質的ABS膠粒,可為不限於押出成型、射出成型等後續加工成型方式。
該前段加工法可為包含以下步驟的乳化加工法:(a) 將該複合式安定劑組成物置於攪拌機的反應槽內並攪拌均勻;(b) 加熱至100-150℃直到該複合式安定劑組成物全部熔化後降溫至60-95℃,並持續攪拌;(c) 再緩慢加入分散劑,並以高轉速攪拌,使其均勻混合;(d) 再加入去離子水或防沉劑,使其均勻混合後降至室溫;(e) 將所得產物以篩網濾除加工過程中可能產生的異物;(f) 最後將其加入ABS乳膠液中進行聚合反應,再經過凝結並乾燥。
在本發明中,前段加工法可為包含以下步驟的研磨加工法:(a) 將去離子水、分散劑、抗菌劑、防沉劑和適量玻璃珠置於攪拌機的反應槽內並均勻混合;(b) 再加入該複合式安定劑組成物,於室溫水浴下持續攪拌;(c) 將所得產物以篩網過濾;(d) 最後將其加入ABS乳膠液中進行聚合反應,再經過凝結並乾燥。
本發明將就以下實施例來作進一步說明,但應瞭解的是,該等實施例僅為例示說明之用,而不應被解釋為本發明實施之限制。
在以下實施例所使用的化學品中, 1010表示抗氧化劑1010; 168表示抗氧化劑168; DL表示S(CH2
CH2
COOC12
H25
)2
; S1表示(C12
H25
─S─CH2
CH2
COO)2
Ca; S2表示(C12
H25
─S─CH2
CH2
COO)3
Al; S3表示; S4表示; HP-136表示抗氧化劑HP-136。
[
後段加工法]
<實施例1-8
及比較例1-6
>
依據如下表1所示的複合式安定劑組成物成分及比例(重量份),將100重量份ABS共聚物(購自於台化公司,品名為AG15A1)分別與複合式安定劑組成物在25℃中均勻混合,分別得到實施例1-8及比較例1-6的經改質的聚合物材料E1-E8及CE1-CE6。在表1中,「–」表示未添加。 【表1】
[
前段加工法-
研磨加工法]
<實施例9-10
及比較例7-8
>
分別將58 g去離子水、2 g十二烷基硫酸鈉(SDS,分散劑)、0.1 g抗菌劑和適量玻璃珠加入1 L的攪拌機反應槽內,再利用進行高轉速攪拌以均勻混合。再分別依據如下表2所示的複合式安定劑組成物成分及重量混合配製後加入該反應槽內,於室溫水浴下持續攪拌24小時。將所得產物以篩網濾除玻璃珠後分別得到實施例9-10及比較例7-8的均勻分散的研磨液。在表2中,「–」表示未添加。 【表2】
分別將0.5重量份上述實施例9-10及比較例7-8的研磨液加入100重量份ABS乳膠液(由丙烯腈、丁二烯及苯乙烯所組成,丙烯腈:丁二烯:苯乙烯=20 wt%:50 wt%:30 wt%,固含量為40 wt%)均勻攪拌。另將0.4重量份濃硫酸加入2000重量份去離子水,作為凝結劑溶液,並升溫至90℃,然後在快速攪拌下,分別將上述含有研磨液的ABS乳膠液緩慢滴入凝結劑溶液中,並保持溫度為90℃,待完全加入後升溫至95℃並保持15分鐘,趁熱過濾,並用2000重量份去離子水沖洗過濾,將得到的粉體置於60℃烘箱中乾燥20小時,分別得到實施例9-10及比較例7-8的改質ABS膠粉。
將丙烯腈-苯乙烯共聚物(購自於奇美實業,品名為AS127)分別與上述實施例9-10、比較例7-8的改質ABS膠粉以及硬脂酸鈣以7:3:0.02的重量比例混合,分別得到實施例9-10及比較例7-8的經改質的聚合物材料E9-E10及CE7-CE8。
[ABS
試片製備]
將上述實施例1-10及比較例1-8的經改質的聚合物材料E1-E10以及CE1-CE8分別以雙螺桿押出機(台灣弘煜機械公司試驗機PSM20A)混合押出(溫度設定為190至230℃,螺桿轉速為200轉/分鐘,進料速度為6轉/分鐘),再經過冷卻、風乾、切粒、乾燥,得到經改質的ABS膠粒。
使上述經改質的ABS膠粒充分乾燥後,分別以立式射出機於210℃中射出得到尺寸為64 mm(長) × 12.7 mm(厚) × 6.4 mm(寬)的ABS試片,並放置24小時。
[
耐衝擊強度測試(Izod impact strength test)]
根據ASTM D256對於ABS試片進行耐衝擊強度測試,ABS試片削角後缺口以下厚度約10.2 mm,於23℃中進行缺口耐衝擊強度測試(耐衝擊試驗機型號為GOTECH-GT-7045-HML,削角機型號為GOTECH-7016-A3),並將上述經改質的ABS膠粒分別重複進行上述加熱押出、冷卻、風乾、切粒、乾燥之加工步驟後射出得到的ABS試片再進行測試,每個實施例及比較例皆測試3片試片,其平均結果分別如下表3所示。 【表3】
由上表3可以清楚得知,實施例1-10的ABS試片在經過10次重複加工步驟後,仍可維持91.7-98.6%的耐衝擊強度(相較於未重複加工),且多數可維持在95.1%以上;而比較例1-8的ABS試片在經過10次重複加工步驟後,僅能維持80.3-84.1%的耐衝擊強度,且多數僅在82.4%以下。
綜上所述,本發明經改質的聚合物材料在經過多次回收加工後仍能保持其耐衝擊強度,故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
Claims (10)
- 一種經改質的聚合物材料,包含: 一共聚物基材,包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物;及 一複合式安定劑組成物,包括: 受阻酚類抗氧化劑, 選自於含磷有機抗氧化劑、含硫有機抗氧化劑或其組合的二級抗氧化劑,及 選自於如以下化學式1至化學式3中至少一者的含硫羧酸鹽, 〔化學式1〕〔化學式2〕〔化學式3〕在化學式1中,Mq+ 表示Ca2+ 、Ba2+ 、Mg2+ 、Zn2+ 或Al3+ ,q表示2或3,t表示0至6的整數,R11 表示氫或C1 至C18 烷基,R12 表示C1 至C30 烷基或C6 至C18 芳烴基, 在化學式2中,X21 及X22 各自獨立地表示Ca2+ 、Ba2+ 、Mg2+ 或Zn2+ ,Y21 及Y22 各自獨立地表示C1 至C30 烷基或C6 至C18 芳烴基,a及b各自獨立地表示1至6的整數, 在化學式3中,X31 表示Ca2+ 、Ba2+ 、Mg2+ 或Zn2+ ,Y31 表示C1 至C30 烷基、C6 至C18 芳烴基或,其中,R33 表示C1 至C30 烷基或C6 至C18 芳烴基,k表示1至5的整數。
- 如請求項1所述的經改質的聚合物材料,其中,該共聚物基材還包括丙烯腈-苯乙烯共聚物。
- 如請求項1所述的經改質的聚合物材料,其中,該複合式安定劑組成物還包括苯并呋喃酮類抗氧化劑、丙烯酸酯類抗氧化劑、氧化胺類抗氧化劑中至少一者。
- 如請求項3所述的經改質的聚合物材料,其中,該苯并呋喃酮類抗氧化劑是選自於二甲苯基二丁基苯并呋喃酮、5-第三丁基-3-(5-第三丁基-2-羥基苯基)苯并呋喃-2-(3H )-酮、3-[3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-2-羥基苯基]-5,7-雙(1,1-二甲基乙基)-2(3H )-苯并呋喃酮或其組合。
- 如請求項3所述的經改質的聚合物材料,其中,該丙烯酸酯類抗氧化劑是選自於2-(2-羥基-3-第三丁基-5-甲基苄基)-4-甲基-6-第三丁基苯基丙烯酸酯、2-{1-[2-羥基-3,5-二(2-甲基丁-2-基)苯基]乙基}-4,6-二(2-甲基丁-2-基)苯基丙烯酸酯或其組合。
- 一種用於製備聚合物材料的混合物,包含: 丙烯腈; 丁二烯; 苯乙烯;及 一複合式安定劑組成物,包括: 受阻酚類抗氧化劑, 選自於含磷有機抗氧化劑、含硫有機抗氧化劑或其組合的二級抗氧化劑,及 選自於如以下化學式1至化學式3中至少一者的含硫羧酸鹽, 〔化學式1〕〔化學式2〕〔化學式3〕在化學式1至化學式3中,Mq+ 、q、t、R11 、R12 、X21 、X22 、Y21 、Y22 、a、b、X31 及Y31 的定義如請求項1所述。
- 如請求項6所述的用於製備聚合物材料的混合物,還包含分散劑。
- 如請求項7所述的用於製備聚合物材料的混合物,其中,該分散劑是十二烷基硫酸鈉。
- 如請求項6所述的用於製備聚合物材料的混合物,還包含水。
- 如請求項6所述的用於製備聚合物材料的混合物,還包含防沉劑。
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