TW202104433A - 強化熱塑性模製組成物 - Google Patents
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Abstract
一種聚醯胺模製組成物,由以下組分組成:
(A) 28.0-64.9重量%的至少一種聚醯胺,
(B) 15.0-40.0重量%的玻璃纖維,
(C) 15.0-35.0重量%的玻璃薄片,其具有0.3-2.0 μm範圍的顆粒厚度,
(D) 0.1-2.0重量%的熱穩定劑,
(E) 0-5.0重量%的添加劑,
前提是組分(B)及(C)的總和以組分(A)至(E)的總和計為35.0至65.0重量%範圍,且組分(A)至(E)的總和為100重量%。
Description
本發明關於玻璃纖維強化的聚醯胺模製組成物,其在乾燥狀態及調理狀態皆具有優良機械性質及優良表面性質。
US 3499955描述於部分熱塑性模製組成物與交聯劑中使用玻璃纖維及玻璃薄片二者的可能性。目的是盡可能不包含蒸氣,隨後將基質交聯。
WO-A-94/22942揭示己經與玻璃纖維及玻璃薄片混合的聚醯胺模製組成物。揭示的基質完全為脂族聚醯胺,記載表面性質及機械性質但未比較乾燥狀態與調理狀態。
EP-A-0741762操作玻璃纖維強化的聚醯胺模製組成物,其部分基於聚醯胺66及聚醯胺6T/DT的混合物的構成。未比較乾燥狀態及調理狀態的機械性質及表面性質。
DE-A-10352319揭示經碳黑著色的聚醯胺模製組成物,其包含玻璃纖維及顆粒填料,具耐候性及玉石黑色度。較佳使用最大直徑30 µm的小尺寸的顆粒填料。如實施例所示,成形部件的外觀以及其耐候性實質上取決於所用碳黑的性質。
US-A-2008/0119603描述用於具有玻璃纖維及玻璃薄片的聚醯胺的電話外殼的材料。並未揭示比較乾燥狀態與調理狀態下表面行為或機械行為的數據。
據上所述,本發明目的為提供相較於先前技術獲得改良的聚醯胺模製組成物。目標特別是較佳在乾燥狀態及調理狀態皆提供優良機械性質及優良表面性質。
模製組成物較佳具有足夠的剛度及強度,同時具有高耐衝擊,還具有優良表面品質,包括潮濕狀態下。具體而言,此意味著乾燥時抗張彈性模數較佳至少15000 MPa,在調理狀態下低於乾燥值不大於1500 MPa或大於1100 MPa。額外的或可替代的,乾燥時斷裂應力較佳至少150 MPa,較佳至少200 MPa,在調理狀態下低於乾燥值不大於50 MPa或大於40 MPa。進一步額外的或可替代的,乾燥時耐衝擊較佳至少50 kJ/m2
或至少60 kJ/m2
,在調理狀態下低於乾燥值不大於15 kJ/m2
或大於12 kJ/m2
。抗張彈性模數、斷裂應力及耐衝擊的此等條件較佳同時有效。關於機械性質,調理意味著試樣在各自量測之前已經在72°C及62%的相對濕度下保存14天。額外的,在乾燥狀態(DAM)及在調理(80°C,80%相對濕度,120小時)後以60°量測的光澤較佳至少70%。
藉由請求項1的聚醯胺模製組成物符合此目的。
因此,本發明標的為聚醯胺模製組成物,由以下組分組成:
(A) 28.0-64.9重量%的至少一種聚醯胺,
(B) 15.0-40.0重量%的玻璃纖維,
(C) 15.0-35.0重量%的玻璃薄片,其具有0.3-2.0 μm、特別是0.4至1.7 μm範圍的顆粒厚度,
(D) 0.1-2.0重量%的熱穩定劑,
(E) 0-5.0重量%的添加劑,
前提是組分(B)及(C)的總和以組分(A)至(E)的總和計為35.0至65.0重量%範圍。此處組分(A)至(E)的總和為100重量%。
組分(B)及(C)的總和在每種情況下以組分(A)至(E)的總和計較佳為40.0-60.0重量%範圍,更佳為42.0至57.0重量%或45.0-55.0重量%範圍。
模製組成物較佳沒有衝擊改質劑,亦即(E)不包含衝擊改質劑。
組分 (A) :
組分(A)由至少一種聚醯胺,較佳至少一種半結晶、脂族或半芳香族聚醯胺構成,或由聚醯胺混合物組成,更佳由至少一種半結晶聚醯胺及至少一種非晶形或微晶形聚醯胺的混合物組成。
聚醯胺模製組成物在每種情況下以組分(A)至(E)的總和計包含較佳34.0-59.8重量%、特佳38.2-57.8或41.5-54.7重量%的至少一種聚醯胺(A)。
用於聚醯胺之拼寫及縮寫及其單體係被描述在ISO標準1874-1:2010中。因此以下之縮寫也特別地被用在二胺,MXD為間-二甲苯二胺(m-xylylene diamine)、MPMD為2-甲基-1,5-戊二胺、MOD為2-甲基-1,8-辛二胺、MACM為雙(4-胺-3-甲基環己基)甲烷、PACM為雙(4-胺環己基)甲烷、TMDC為雙(4-胺-3,5-二甲基環己基)甲烷、ND為2,2,4-三甲基六亞甲基二胺及IND為2,4,4-三甲基六亞甲基二胺。
本發明包括羧基及胺基呈平衡端基比的聚醯胺以及羧基及胺基呈不平衡端基比的聚醯胺,亦即胺基端基或羧基端基過量者。為了提供具有特別端基構型的聚醯胺,例如較佳在其製備期間使用過量的二胺或二羧酸;特別是二胺與二羧酸的莫耳比為0.90至1.10範圍,更佳0.94至1.06,特佳0.97至1.03範圍。額外的,為了調整聚醯胺的端基,較佳使用胺與單羧酸的單官能加成。
應瞭解,單體的數量數字意指聚縮合所用此等單體的相應莫耳比,也見於據上所述藉聚縮合製備的聚醯胺。使用內醯胺或胺基羧酸,沒有一種組分過量;而是有意地將胺或羧酸加至起始材料以調整端基比。
較佳具體實例中,至少一種聚醯胺(A)選自由半結晶及非晶形聚醯胺或其混合物組成之群。
至少一種聚醯胺(A)較佳為半結晶聚醯胺或半結晶聚醯胺的混合物。較佳將組分(A)設計為半結晶及非晶形聚醯胺的混合物。至少二種非晶形聚醯胺的混合物亦適合作為組分(A)。
在此所指的半結晶聚醯胺與非晶形聚醯胺的不同之處在於具有明顯的熔點(或熔化溫度),例如可以藉由使用示差掃描熱量分析儀(DSC)的熔化熱確定。半結晶塑膠可以具有例如10至80%的結晶度,且可以具有玻璃轉移溫度(低於該溫度時非晶形相會凍結)及熔化溫度(在該溫度結晶相會溶解)。半結晶聚醯胺的熔點較佳為160至330°C範圍,更佳170至300°C範圍、更特別為175至280°C範圍,在每種情況下根據ISO 11357-3:2013、加熱速率為20 K/min確定。根據ISO 11357-3:2013確定,半結晶聚醯胺較佳具有> 30 J/g的熔化焓。
相反的,此處所指的非晶形聚醯胺沒有可確定的熔點,僅具有玻璃轉移溫度。而半結晶聚醯胺不透明,非晶形聚醯胺的透明度與它們不同。根據ISO 11357-3:2013、加熱速率為20 K/min的示差掃描熱量分析儀(DSC),非晶形聚醯胺較佳表現小於5 J/g的熔化熱。非晶形聚醯胺由於其非晶性而沒有熔點。
此處指的微晶形聚醯胺可被認為是半結晶及非晶形聚醯胺之間的連接。微晶形聚醯胺為半結晶聚醯胺,因此有熔點。然而,其形態使得微晶的尺寸小到使得由其製造厚度為2 mm的板仍是透明的,即根據ASTM D 1003:2013量測的透光率至少為75%。根據ISO 11357-3:2013、加熱速率為20 K/min的示差掃描熱量分析儀(DSC),微晶形聚醯胺較佳表現5至30 J/g的熔化熱。聚醯胺在此處指的是為微晶形,基本上的確為半結晶,但是具有以上所示的熔化熱。
非晶形或微晶形聚醯胺的玻璃轉移溫度較佳為40至220°C,更佳60至200°C,又更佳100至170°C,以根據ISO 11357-2:2013、加熱速率為20 K/min量測。
為了本發明較佳具體實例的目的,一方面考慮以下較佳半結晶聚醯胺,另一方面也考慮以下較佳非晶形及微晶形聚醯胺。
例示性及特佳半結晶
聚醯胺(A1
:脂族,A2
:半芳香族)選自由以下組成之群:PA 6、PA 46、PA 49、PA 410、PA 411、PA 412、PA 413、PA 414、PA 415、PA 416、PA 418、PA 436、PA 56、PA 510、PA 66、PA 69、PA 610、PA 611、PA 612、PA 613、PA 614、PA 615、PA 616、PA 617、PA 618、PA 1010、PA 1011、PA 1012、PA 1013、PA 1014、PA 1015、PA 1016、PA 66/6、PA 6/66/610、PA 6/66/12、PA 6/12、PA 11、PA 12、PA 912、PA 1212、PA MXD6、PA MXD9、PA MXD10、PA MXD11、PA MXD12、PA MXD13、PA MXD14、PA MXD15、PA MXD16、PA MXD17、PA MXD18、PA MXD36、其共聚醯胺或其混合物、摻混物或合金、具4T重複單元之聚醯胺、具5T重複單元之聚醯胺、具6T重複單元之聚醯胺、具8T重複單元之聚醯胺、具9T重複單元之聚醯胺、具10T重複單元之聚醯胺、PA 4T/6T、PA 4T/8T、PA 6T/8T、PA 4T/MPMDT、PA 4T/4I、PA 5T/5I、PA 6T/6I、PA 9T、PA 9T/MODT、PA 9T/9I、PA 10T、PA 10T/6T、PA 10T/610、PA 10T/612、PA 10T/11、PA 10T/12、PA 10T/6T/10I/6I、PA 12T、PA MPMDT/6T、PA 6T/6I (> 50莫耳%6T)、PA 10T/10I、PA 12T/12I、PA 4T/6T/8T、PA 4T/6T/10T、PA 4T/8T/10T、PA6T/8T/10T、PA 4T/6T/MPMDT、PA 6T/6、PA 6T/66、PA 4T/66、PA 5T/66、PA 6T/6I/6、PA 66/6I/6T、PA 10T/6T/1012/612、PA 6T/BacT/Bac6/66、PA 6T/610/BacT/Bac10、PA 6T/612/BacT/Bac12、PA 6T/BacT/6I/BacI、聚醚醯胺、聚醚酯醯胺、聚酯醯胺及其混合物或共聚物。
以上提及共聚醯胺指的是具有複數個所述單體單元的聚醯胺。
半結晶聚醯胺(A1)及(A2)的相對黏度較佳為1.40至2.70、更佳為1.50至2.40、又更佳為1.60至2.20,係根據ISO 307:2013以0.5 g聚醯胺於100 ml間甲酚中的溶液在20°C量測。
在非晶形及 / 或微晶形
聚醯胺(A3
)情況下,較佳選自由以下組成之群:PA 6I、PA 6I/6T (> 50莫耳% 6I)、PA 6I/6T/6N、PA MXDI/6I、PA MXDI/MXDT/6I/6T、PA MXDI/12I、PA MXDI、PA MXDI/MXD6、PA MACM10、PA MACM12、PA MACM14、PA MACM18、PA NDT/INDT、PA TMDC10、PA TMDC12、PA TMDC14、PA TMDC18、PA PACM12、PA PACM14、PA PACM18、PA PACM10/11、PA PACM10/12、PA PACM12/612、PA PACM12/-PACM14/612/614、PA MACMI/12、PA MACMT/12、PA MACMI/MACM12、PA MACMI/MACMN、PA MACMT/MACM12、PA MACMT/MACMN、PA MACM36、PA TMDC36、PA MACMI/MACM36、PA 6I/MACMI/12、PA MACMT/MACM36、PA MACMI/MACMT/12、PA 6I/6T/MACMI/MACMT、PA 6I/6T/MACMI/MACMT/12、PA MACM6/11、PA MACM6/12、PA MACM10/11、PA MACM10/12、PA MACM10/1010、PA MACM12/1012、PA MACM12/1212、PA MACM14/1014、PA MACM14/1214、PA MACM18/1018、PA 6I/6T/MACMI/-MACMT/MACM12/612、PA 6I/6T/MACMI/MACMT/MACM12、PA MACMI/MACMT/MACM12/12、PA MACMI/MACMT/MACM12、PA 6I/6T/-MACMI/MACMT/12、PA 6I/6T/6N/MACMI/MACMT/MACMN、PA TMDC12/-TMDCT/TMDC36、PA TMDC12/TMDCI、PA TMDC12/TMDCI/TMDC36及PA TMDC12/TMDCT及其混合物或共聚物,其中MACM可完全被取代、較佳達50莫耳%的MACM、更特別達最大35莫耳%的MACM被PACM及/或TMDC取代,及/或月桂內醯胺可完全或部分被己內醯胺取代。
上述系統PA 6T/6I (A2,半結晶)及PA 6I/6T (A3,非晶形)的不同之處在於前者聚醯胺中6T重複單元的比例大於6I重複單元的比例,而在後者聚醯胺中則相反。
特佳為聚醯胺66、610、612、10T/6T、66/6I/6T、6T/66/BacT/Bac6、6I/6T及MACMX 與PACMX,其中X=10-16以及聚醯胺11及12。又特佳為PA 66、PA 66/6I/6T、PA 6T/66/BacT/Bac6、PA 6I/6T/MACMI/MACMT/MACM12/612及PA 10T/6T。
非晶形或微晶形聚醯胺A3的相對黏度較佳為1.35至2.20,更佳1.40至2.10,非常佳1.45至2.00,特佳1.50至1.90,係根據ISO 307:2013以0.5 g聚醯胺於100 ml間甲酚中的溶液在20°C量測。
組分(A)也可包含半結晶聚醯胺(A1)及/或(A2)及非晶形及/或微晶形聚醯胺(A3)的混合物。在此情況下,在每種情況下以全部組分(A)計,半結晶聚醯胺組分(A)比例較佳為30.0至98.0重量%、更佳為40.0至95.0重量%範圍且非常佳為50.0至90.0重量%範圍。
半結晶聚醯胺(A1)及/或(A2)與非晶形或微晶形聚醯胺(A3)的此等混合物較佳選自由以下組成之群的混合物:PA 66與PA 6I/6T的混合物、PA66與PA 6T/66/BacT/Bac6的混合物、PA66與PA 6I/6T/MACMI/MACMT/MACM12/612的混合物、PA 66/6I/6T與PA 6I/6T的混合物、PA 66/6I/6T與PA 6T/66/BacT/Bac6的混合物、PA12 與PA MACM12的混合物、PA12與PA PACM12的混合物及PA66與PA 6T/66/BacT/Bac6的混合物以及與PA 6I/6T/MACMI/-MACMT/MACM12/612的混合物。
本發明聚醯胺模製組成物的另一個特佳具體實例,組分(A)包含至少一種半結晶脂族聚醯胺(A1)與至少一種半結晶半芳香族聚醯胺(A2)的混合物,其係基於二胺1,6-己二胺及雙(胺基甲基)環己烷、特別是1,3-雙(胺基甲基)環己烷,以及基於二羧酸對苯二甲酸、間苯二甲酸及/或二或更多種脂族二羧酸(具有6至18個碳原子)。特佳的脂族聚醯胺(A1)為PA66、PA610及PA612;特佳的半芳香族聚醯胺(A2)為6T/66/BacT/Bac6、6T/610/BacT/Bac10、6T/612/BacT/Bac12及6T/BacT/6I/BacI。
本發明聚醯胺模製組成物的另一個特佳具體實例中,組分(A)包含半結晶聚醯胺(A1)或(A2)或其混合物。較佳特別為聚醯胺PA 66、PA 610、PA 612、PA 10T/6T、PA 66/6I/6T、PA 6T/66/BacT/Bac6、PA 6T/610/BacT/Bac10、PA 6T/612/BacT/Bac12、6T/BacT/6I/BacI(相對黏度為1.60至2.30範圍)以及其混合物。
本發明聚醯胺模製組成物的另一個特佳具體實例中,組分(A)包含半結晶聚醯胺(A1
)及/或(A2
)與非晶形或微晶形聚醯胺(A3
)的混合物。在此情況下較佳特別地,半結晶聚醯胺(A1
)為PA 66、PA 610、PA 612、PA 616、PA12、聚醯胺(A2
)為PA 10T/6T及PA 66/6I/6T (相對黏度為1.60至2.30範圍)、非晶形或微晶形聚醯胺(A3
)為PA 6I/6T、PA 6I/6T/MACMI/MACMT/MACM12/612、PA MACM12及PA PACM12。
因此,根據本發明,較佳者,聚醯胺組分(A)特別是以下聚醯胺混合物:
混合物(i):
(A1) 50-90重量%的半結晶脂族聚醯胺66,
(A3) 10-50重量%的非晶形半芳香族聚醯胺6I/6T,其具有55至85莫耳%的六亞甲基間苯二甲醯胺單元及15至45莫耳%的六亞甲基對苯二甲醯胺單元,
其中,(A1)與(A3)的比例構成100重量%的聚醯胺混合物(A)。
混合物(ii):
(A1) 50-90重量%的半結晶脂族聚醯胺66,
(A2) 10-50重量%的半結晶半芳香族聚醯胺6T/66/BacT/Bac6、6T/6I/BacT/BacI或6T/66/6I/BacT/Bac6/BacI,其中二胺組分選自65至85莫耳比例的1,6-己二胺及15至35莫耳比例的雙(胺基甲基)環己烷,特別是1,3-雙(胺基甲基)環己烷,且二羧酸組分由64至100莫耳比例的對苯二甲酸、0至18莫耳比例的間苯二甲酸及0至18莫耳比例的一或多種脂族二羧酸(具有6至18個碳原子)組成,且其中二胺組分及二羧酸組分的總和為100莫耳比例,
其中(A1)及(A2)的比例構成100重量%的聚醯胺混合物(A)。
混合物(iii):
(A2) 50-90重量%的半結晶半芳香族聚醯胺10T/6T,
(A3) 10-50重量%的非晶形半芳香族聚醯胺6I/6T,其具有55至85莫耳%的六亞甲基間苯二甲醯胺單元及15至45莫耳%的六亞甲基對苯二甲醯胺單元,
其中(A2)及(A3)的比例構成100重量%的聚醯胺混合物(A)。
混合物(iiii):
(A1) 50-90重量%的半結晶脂族聚醯胺66,
(A2) 8-30重量%的半結晶半芳香族聚醯胺PA6T/BacT/66/Bac6、6T/BacT/6I/BacI或6T/BacT/6I/BacI/66/Bac6,其中二胺組分選自65至85莫耳比例的1,6-己二胺及15至35莫耳比例的雙(胺基甲基)環己烷,特別是1,3-雙(胺基甲基)環己烷,且二羧酸組分由64至100莫耳比例的對苯二甲酸、0至18莫耳比例的間苯二甲酸及0至18莫耳比例的一或多種脂族二羧酸(具有6至18個碳原子)組成,且其中二胺組分及二羧酸組分的總和為100莫耳比例,
(A3) 2-20重量%的非晶形聚醯胺6I/6T/612/MACMI/-MACMT/MACM12,其中組成物較佳包含各18-30莫耳%的6I及6T單元、12-26莫耳%的612單元及各6-16莫耳%的MACM12、MACMI及MACMT單元,其中所有PA單元的總和構成100莫耳%,
其中(A1)、(A2)及(A3)的比例構成100重量%的聚醯胺混合物(A)。
聚醯胺模製組成物必須包含組分 (B)
形式的呈玻璃纖維形式的纖維強化物質,其比例至少15.0重量百分比且至多40.0重量百分比。
根據一個較佳具體實例,聚醯胺模製組成物特徵為組分(B)存在比例以組分(A)-(E)總和計為17.0-35.0重量%範圍,較佳為18.0-32.0重量%或20.0-30.0重量%範圍。
玻璃纖維(B)在此情況下可具有圓形截面,特佳具有5-20 µm範圍或5-13 µm或6-10 µm範圍的直徑,或非圓形截面,此情況主要截面軸對與其垂直的次要截面軸的尺寸比較佳大於2.5,特佳在2.5-6或3-5範圍。
玻璃纖維(B)例如可以短纖維(例如長度0.2-20 mm的切股玻璃)形式或連續長絲纖維(粗紗)形式使用。玻璃纖維(B)可具有不同截面積,較佳為圓形截面的玻璃纖維(圓形纖維)以及非圓形截面的玻璃纖維(扁平纖維)。
具有圓形截面的玻璃纖維,亦即圓形玻璃纖維,較佳具有5-20 μm範圍、較佳5-13 μm範圍及更佳6-10 μm範圍的直徑。其較佳以短玻璃纖維(切股玻璃,具有0.2至20 mm、較佳2-12 mm的長度)形式使用。
在扁平玻璃纖維的情況,亦即具有非圓形截面積的玻璃纖維,較佳使用該等具有主要截面軸對與其垂直的次要截面軸的尺寸比大於2.5、較佳2.5至6範圍、特別是3至5範圍者。此等所謂扁平玻璃纖維具有的截面積為扁圓(oval)、橢圓形、具有單頸或多頸的橢圓形(所謂繭纖維)、多邊形、矩形或接近矩形。所用扁平玻璃纖維的另外較佳特徵為主要截面軸的長度較佳為6至40 μm範圍,特別為15至30 μm範圍,且次要截面軸的長度為3至20 μm範圍,特別為4至10 μm範圍。同時,扁平玻璃纖維具有極高的塡積密度,意指玻璃截面積會填充一個假想的矩形,儘可能精確地圍繞玻璃纖維截面到至少70%、較佳至少80%及特佳至少85%。
為了強化本發明的模製組成物,可以使用具有圓形與非圓形截面玻璃纖維的混合物,在此情況下扁平玻璃纖維的比例較佳占大多數,亦即占纖維總質量大於50重量%。
較佳組分(B)選自由以下組成之群:E-玻璃纖維(根據ASTM D578-00,此等由以下組成:52-62%二氧化矽、12-16%氧化鋁、16-25%氧化鈣、0-10%硼砂、0-5%氧化鎂、0-2%鹼金屬化合物、0-1.5%二氧化鈦及0-0.3%氧化鐵;較佳具有2.58±0.04 g/cm3
的密度、70-75 GPa的抗張彈性模數、3000-3500 MPa的抗張強度及4.5-4.8%的斷裂伸長率)、A-玻璃纖維(63-72%二氧化矽、6-10%氧化鈣、14-16%鈉及鉀的氧化物、0-6%氧化鋁、0-6%氧化硼、0-4%氧化鎂)、C-玻璃纖維(64-68%二氧化矽、11-15%氧化鈣、7-10%鈉及鉀的氧化物、3-5%氧化鋁、4-6%氧化硼、2-4%氧化鎂)、D-玻璃纖維(72-75%二氧化矽、0-1%氧化鈣、0-4%鈉及鉀的氧化物、0-1%氧化鋁、21-24%氧化硼)、玄武岩纖維(具有以下近似組成的礦物纖維:52% SiO2、17% Al2O3、9% CaO、5% MgO、5% Na2O、5%氧化鐵以及其他金屬氧化物)、AR-玻璃纖維(55-75%二氧化矽、1-10%氧化鈣、11-21%鈉及鉀的氧化物,0-5%氧化鋁、0-8%氧化硼、0-12%二氧化鈦、1-18%氧化鋯、0-5%氧化鐵)以及其混合物。
一個組分(B)的較佳具體實例為基於三元的二氧化矽-氧化鋁-氧化鎂系統或四元的二氧化矽-氧化鋁-氧化鎂-氧化鈣系統的高強度玻璃纖維,其中二氧化矽、氧化鋁及氧化鎂的總量以總玻璃組成物計為至少78重量%、較佳至少87%及更佳至少92%。
具體地,較佳使用以下的組成物:例如58-70重量%的二氧化矽(SiO2)、15-30重量%的氧化鋁(Al2O3)、5-15重量%的氧化鎂(MgO)、0-10重量%的氧化鈣(CaO)及0-2重量%的其他氧化物諸如二氧化鋯(ZrO2)、氧化硼(B2O3)、二氧化鈦(TiO2)或氧化鋰(Li2O)。另一個具體實例中,高強度玻璃纖維具有以下的組成物:60-67重量%的二氧化矽(SiO2)、20-28重量%的氧化鋁(Al2O3)、7-12重量%的氧化鎂(MgO)、0-9重量%的氧化鈣(CaO)以及0-1.5重量%的其他氧化物諸如二氧化鋯(ZrO2)、氧化硼(B2O3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋰(Li2O)。
特別的是,高強度玻璃纖維較佳具有以下組成:62-66重量%的二氧化矽(SiO2)、22-27重量%的氧化鋁(Al2O3)、8-12重量%的氧化鎂(MgO)、0-5重量%的氧化鈣(CaO)、0-1重量%的其他氧化物諸如二氧化鋯(ZrO2)、氧化硼(B2O3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋰(Li2O)。
高強度玻璃纖維具有大於或等於3700 MPa、較佳至少3800或4000 MPa的抗張強度,至少4.8%,較佳至少4.9或5.0%的斷裂伸長率,及大於75 GPa、較佳大於78或80 GPa的抗張彈性模數,此等玻璃性質係在溫度23°C及相對濕度50%之下以具有10 μm直徑及12.7 mm長度的個別纖維(原始單長絲)確定。此等組分(B1)高強度玻璃纖維的特定實例為S-玻璃纖維(Owens Corning,尺寸995)、T-玻璃纖維(Nittobo)、HiPertex (3B)、HS4-玻璃纖維(Sinoma Jinjing Fiberglass)、R-玻璃纖維(Vetrotex)以及S-1-及S-2-玻璃纖維(AGY)。
所用呈粗紗的玻璃纖維(連續長絲纖維)例如較佳具有6至20 μm、較佳12至18 μm的直徑(圓形玻璃纖維)或次要截面軸(扁平玻璃纖維),而玻璃纖維的截面可為圓形、扁圓、橢圓形、具有單頸或多頸的橢圓形、多邊形、矩形或接近矩形。特佳為所謂扁平玻璃纖維,其中截面軸比,亦即主要截面軸對次要截面軸的比,為2.5至5。連續長絲纖維可由以上所述各種玻璃製成,較佳為基於E-玻璃及高強度種類玻璃的連續長絲纖維。藉由製造細長的長纖維強化粒習知方法,特別是藉由拉擠成型方法,此等連續長絲纖維被併入本發明的聚醯胺模製組成物,其中連續長絲纖維線料(粗紗)經聚合物熔體完全飽和,然後冷卻及切股。由此種方式得到的細長的長纖維強化粒(較佳具有3至25 mm、特別為4至12 mm的粒長度)可進一步藉由習用加工方法(諸如射出模製、壓縮模製)經加工成為成形部件。
較佳作為組分(B)者為E-玻璃玻璃纖維,其具有非圓形截面(扁平纖維)及具有主要截面軸對次要截面軸至少2.5的軸比,及/或高強度玻璃纖維,其具有圓形或非圓形截面及實質上基於二氧化矽、氧化鋁及氧化鎂組分的玻璃組成,氧化鎂(MgO)比例為5-15重量%且氧化鈣比例為0-10重量%。
呈扁平形式的E-玻璃纖維,玻璃纖維組分(B)較佳具有2.54-2.62 g/cm3
的密度、70-75 GPa的抗張彈性模數、3000-3500 MPa的抗張強度及4.5-4.8%的斷裂伸長率,機械性質係在23°C及相對濕度50%之下以具有10 μm直徑及12.7 mm長度的個別纖維確定。
特佳作為組分(B)者為E-玻璃的玻璃纖維,其具有圓形截面(圓形纖維)及6至10 μm範圍的直徑。
本發明的玻璃纖維可具有適用於熱塑性塑膠,特別用於聚醯胺的尺寸,且其包含基於胺基矽烷及環氧矽烷化合物的黏著促進劑。
聚醯胺模製組成物在每種情況下以組分(A)至(E)的總和計較佳包含16.0至33.0重量%、更佳18.0至32.0重量%、更佳20.0至30.0重量%的玻璃薄片(組分 (C)
)。
組分(C)玻璃薄片的顆粒厚度較佳在0.4至1.7 μm範圍、更佳在0.5至1.6 µm範圍、特佳在0.5至1.5 µm範圍。玻璃薄片的顆粒厚度較佳意指平均顆粒厚度。此意指顆粒厚度為藉由掃描式電子顯微鏡測定至少100個個別玻璃薄片厚度的算術平均值所得。關於顆粒厚度的波動分佈,又較佳為至少50重量%、特別是至少70重量%的玻璃薄片包含在從一半平均顆粒厚度(0.5×平均顆粒厚度)延伸至1.5倍平均顆粒厚度(1.5×平均顆粒厚度)的顆粒厚度範圍內。據上所述,較佳的玻璃薄片組分(C)具有0.3至2.0 μm範圍、更佳0.4 1.7 μm範圍、更佳0.5至1.6 µm範圍及特佳0.5至1.5 µm範圍的平均顆粒厚度。
玻璃薄片為不規則形狀的薄而透明的薄片狀玻璃,其具有寬的粒徑分佈及高的縱橫比(平均顆粒直徑與顆粒厚度的比)。一種玻璃薄片中顆粒厚度變化是最小的。個別玻璃顆粒的常見顆粒尺寸為10至2000或10至4000 µm,平均顆粒直徑(D50)為20-300、30-300或15-600 µm範圍。應瞭解,此與前述尺寸為基於模製組成物中的起始材料及/或玻璃薄片。主要用於腐蝕控制或用於強化塑膠的塗料或塗層的慣用玻璃薄片具有3至7 µm厚度。玻璃薄片例如藉由在離心機中玻璃泡碎裂或液態玻璃熔體破裂,接著將帶狀玻璃碎片粉碎而製造。它們的特徵在於其顆粒尺寸分佈、平均顆粒直徑及玻璃顆粒厚度。此外,玻璃薄片可由不同種類玻璃加以製造,例如E-玻璃、S-玻璃、ECR-玻璃及C-玻璃。厚玻璃薄片的典型代表實例為Microglas REF-160 A (NGF Europe製),其顆粒尺寸分佈如下:10%的玻璃顆粒具有300-1700 µm的直徑、65%具有45-300 µm範圍的直徑及25%具有小於45 µm的顆粒直徑。此處厚度為5 µm。所用玻璃類型為E-玻璃。玻璃薄片可用各種尺寸進行表面塗佈,以改善對聚合基質的附著性,諸如用胺基矽胺或環氧矽烷。
本發明所用玻璃薄片,雖然較佳具有約略上述的平均顆粒直徑及顆粒尺寸分佈,但是具有更大的縱橫比,因此顆粒厚度更薄。本發明玻璃薄片的厚度僅為0.3至2.0 µm。此等非常薄的玻璃薄片目前專門用於汽車美容及功效顏料塗佈。此種非常薄的玻璃薄片的實例一方面為E-玻璃類型MEG160FY-M03 (Nippon Sheet Glass Co. (JP)製),其具有160 μm的平均顆粒直徑(d50)、0.7 μm的厚度,且20%玻璃顆粒的顆粒尺寸分佈為2000-1400 μm的範圍,60%為150-1400 μm的範圍及20%為小於150 μm,且具有3-胺基丙基三乙氧基矽烷塗層,或者另一方面,為E-玻璃薄片類型GF100E-A (Glass Flake Ltd.製),其具有160 μm的平均顆粒直徑、80%玻璃顆粒的顆粒尺寸分佈為150-1700 μm的範圍,且20%小於150 μm,具有1.0至1.3 μm的顆粒厚度,且具有3-胺基丙基三乙氧基矽烷塗層。也適合者為ECR-玻璃薄片類型GF100MECR-A (Glass Flake Ltd.製),具有120 μm的平均顆粒直徑,10%玻璃顆粒的顆粒尺寸分佈為300-1000 μm的範圍,65%為50-300 μm的範圍及25%小於50 μm,具有1.0至1.3 μm的顆粒厚度及3-胺基丙基三乙氧基矽烷塗層。
此處較佳為玻璃薄片由E-、S-、C-或ECR-玻璃組成;特佳為E-玻璃的玻璃薄片。
根據玻璃薄片是否經過研磨、微細化或未研磨,其顆粒尺寸可能有所不同。較佳的平均顆粒直徑(D50)為20至300 μm、更佳為50至200 μm、特佳為80至170 μm。所述玻璃薄片的平均顆粒直徑係基於所用原料(組分(C))及/或基於完成的模製組成物,且藉由雷射繞射顆粒尺寸分析而確定。
所用玻璃薄片較佳具有基於胺基矽烷、乙烯基矽烷、環氧矽烷或丙烯醯矽烷的塗層;具有胺基矽烷的表面塗層特佳。矽烷用量以玻璃薄片的量計較佳為0.1至1.0重量%、更佳0.3至0.9重量%。
聚醯胺模製組成物亦以組分 (D) 形式
包含與其他組分(B)、(C)及(E)不同的熱穩定劑,其比例為0.1至2.0重量%。組分(D)存在比例以組分(A)-(E)的總和計較佳為0.2-2.0重量%範圍、特佳為0.2-1.8重量%或0.3-1.5重量%範圍。
根據一個較佳具體實例,此組分(D)可選自以下之群:
單價銅或二價銅化合物,特別是單價銅或二價銅與無機酸或有機酸或單羥酚或二羥酚的鹽、單價銅或二價銅的氧化物、或銅鹽與氨、胺、醯胺、內醯胺、氰化物或膦的複合化合物,較佳為氫鹵酸、氫氰酸的Cu(I)鹽或Cu(II)鹽或脂族羧酸的銅鹽、非常佳為單價銅化合物CuCl、CuBr、CuI、CuCN及Cu2O、及二價銅化合物CuCl2、CuSO4、CuO、乙酸銅(II)或硬脂酸銅(II)、或此等化合物的混合物,其中此等銅化合物為原樣使用或較佳以濃縮物形式使用。此處濃縮物指的是聚合物、較佳具有與組分(A)相同或實質上相同的化學特性,其包含高濃度的銅鹽或銅化合物。特別的是,銅化合物較佳與其他金屬鹵化物併用,包括鹼金屬鹵化物、諸如NaI、KI、NaBr、KBr,其中金屬鹵化物與銅的莫耳比為0.5至20,較佳為1至10及更佳為2至7;
基於第二芳族胺的穩定劑;
基於位阻酚的穩定劑;
亞磷酸酯及亞膦酸酯;及
以上所述穩定劑的混合物。
因此,討論的化合物較佳為單價酮或二價銅化合物,實例為單價銅或二價銅與無機酸或有機酸或與單羥酚或二羥酚的鹽、單價銅或二價銅的氧化物、或銅鹽與氨、胺、醯胺、內醯胺、氰化物或膦的複合化合物,較佳為氫鹵酸、氫氰酸的Cu(I)或Cu(II)鹽、或脂族羧酸的銅鹽。特佳為單價銅化合物CuCl、CuBr、CuI、CuCN及Cu2O、還有二價銅化合物CuCl2、CuSO4、CuO、乙酸銅(II)或硬脂酸銅(II)。
銅化合物可以原樣或濃縮物形式使用。本文中,濃縮物為聚合物,較佳為相同化學性質作為組分(A),其包含高濃度的銅鹽。銅化合物有利地與其它金屬鹵化物、特別是鹼金屬鹵化物諸如NaI、KI、NaBr、KBr併用,其中金屬鹵化物與銅的莫耳比為0.5至20、較佳為1至10及更佳為2至7。較佳為使用CuI及KI的組合,其總濃度以模製組成物計為0.1至0.7重量%、特別為0.2至0.5重量%。
同樣地可以為基於第二芳族胺的穩定劑,在此情況下,此等穩定劑存在量較佳為0.2至2重量%、較佳0.2至1.5重量%。
額外的可以為基於位阻酚的穩定劑,在此情況下,此等穩定劑存在量較佳為0.1至1.5重量%、更佳為0.2至1.0重量%。亦可以為亞磷酸酯及亞膦酸酯。
同樣地可以為以上所述熱穩定劑的混合物。
可供本發明使用且基於第二芳族胺的穩定劑的特佳實例為苯二胺與丙酮的加成物(Naugard A),苯二胺與亞麻烯(linolene)的加成物、Naugard 445、N,N'-二萘基-對苯二胺、N-苯基-N'-環己基-對苯二胺或其二或更多種的混合物。
可供本發明使用且基於位阻酚的穩定劑的較佳實例為N,N'-六亞甲基-雙-3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙醯胺,二醇雙-(3,3-雙-(4'-羥基-3'-第三丁基苯基)丁酸酯),2,1'-硫代乙基雙-(3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯),4,4'-亞丁基-雙-(3-甲基-6-第三丁基酚),三乙二醇3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯或二或更多種此等穩定劑的混合物。
較佳的亞磷酸酯及亞膦酸酯為亞磷酸三苯酯、二苯基烷基亞磷酸酯、苯基二烷基亞磷酸酯、參(壬基苯基)亞磷酸酯、三月桂基亞磷酸酯、三(十八基)亞磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯、參(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯、二異癸基季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4-二-第三丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,6-二-第三丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、二異癸基氧基季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4-二-第三丁基-6-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4,6-三-(第三丁基苯基))季戊四醇二亞磷酸酯、三硬脂基山梨醇三亞磷酸酯、肆(2,4-二-第三丁基苯基)4,4'-亞聯苯基雙亞膦酸酯、6-異辛氧基-2,4,8,10-四-第三丁基-12H-二苯并-[d,g]-1,3,2-二氧雜磷雜環辛烯(dioxaphosphocine)、6-氟-2,4,8,10-四-第三丁基-12-甲基-二苯并[d,g]-1,3,2-二氧雜磷雜環辛烯、雙(2,4-二-第三丁基-6-甲基苯基)甲基亞磷酸酯及雙(2,4-二-第三丁基-6-甲基苯基)乙基亞磷酸酯。特佳為參[2-第三丁基-4-硫基(2'-甲基-4'-羥基-5'-第三丁基)苯基-5-甲基]苯基亞磷酸酯及參(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯(Hostanox® PAR24:Clariant, Basel的商品)。
熱穩定劑的較佳具體實例為Irgatec NC 66 (可自BASF取得)與基於CuI及KI的銅穩定劑之組合。特佳為完全基於CuI及KI的熱穩定劑。
除了使用有機熱穩定劑及/或銅或銅化合物以外,較佳排除使用週期表第VB、VIB、VIIB及/或VIIIB族的其他過渡金屬或其他過渡金屬化合物。
根據其他較佳具體實例,組分(D)的熱穩定劑為選自基於酚的熱穩定劑、基於亞磷酸酯的熱穩定劑、基於胺的熱穩定劑或其混合物或組合之群,且組分(D)特佳選自以下之群:三乙二醇雙(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯、季戊四醇肆(3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯)、N,N’-六亞甲基雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙醯胺]、參(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯或其混合物。
較佳的有機穩定劑為酚化合物及/或亞磷酸酯化合物,諸如Irganox 245、Irganox 1010、Irganox 1098、Hostanox PAR 24或Irgafos 168。特佳的組分(D)為10重量份的Irganox 1010 (CAS 6683-19-8、酚系抗氧化劑)與Anox 20 (CAS 6683-19-8、酚系抗氧化劑)7:3之比的混合物以及2重量份的Hostanox PAR24 (CAS:31570-04-4、參(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯)的混合物,濃度以組分(A)至(E)的總和計為0.3至1.5重量%。
聚醯胺模製組成物視需要包含呈組分 (E)
形式的不同於其他組分(A)-(D)的其他助劑及/或添加劑,其比例較佳至多4重量百分比。
根據一個較佳具體實例,組分(E)存在比例以組分(A)-(E)的總和計為0-4.0重量%範圍、更佳為0-3.0重量%範圍及特佳為0-2.0或0.1-2.0重量%範圍。
組分(E)較佳選自以下之群:結晶促進劑或阻滯劑、助流劑、潤滑劑、脫模劑、顏料、染料、標籤劑、加工助劑、抗靜電劑、碳黑、石墨、奈米碳管、來自聚合方法的殘留物諸如催化劑、鹽及其衍生物。較佳者,組分(E)不含聚醯胺、特別是半結晶、半芳香族、脂族、微晶形或非晶形聚醯胺、且不含衝擊改質劑。
如以上所述,提出的聚醯胺模製組成物的特徵特別在於當較佳藉射出模製或擠製時加工成為成形物件時,其特別適合汽車及電氣/電子領域之應用。
相應的,本發明亦關於成形物件,其較佳藉射出模製或擠製從以上所述聚醯胺模製組成物製造,或者其具有至少一個如以上所述聚醯胺模製組成物的區域或塗層。
本發明的熱塑性模製組成物以及由其製造的成形物件在乾燥狀態及調理狀態皆以優良機械性質及優良表面性質著稱。成形物件具有足夠剛度及強度,同時具有優良耐衝擊及優良表面品質,在潮濕狀態下亦如此。討論的成形物件較佳為對那些優良表面品質是重要者。更特別的,成形物件為選自由以下組成之群:飾面部件及/或可見外殼、蓋或框架。此等成形物件可以多種方式製造,例如藉由射出模製或射出壓縮模製,或藉由擠製。亦可以對成形物件進行進一步加工,諸如碾磨、鑽孔、研磨、雷射標記、雷射焊接或雷射切割。
本發明的聚醯胺模製組成物可用於製造成形物件,特別是電氣或電子元件之零件、外殼或外殼元件之零件,較佳為可攜式電子裝置、面板或蓋、家用電器、家用機器、眼鏡架、眼鏡框、太陽眼鏡、照相機、遠視眼鏡、裝飾用品、電信及消費性電子的裝置及設備的外殼或外殼零件,汽車領域及其他運輸工具領域的內部及外部元件,電器、家具、運動、機械工程、衛生領域及衛生、醫藥、能源與驅動技術之較佳具可攜式或機械功能之內部與外部零件,特佳為行動電話、智慧型手機、掌上型電腦、膝上型電腦、筆記型電腦、平板電腦、收音機、照相機、時鐘、計算機、感應器外殼、量測裝置、音樂或視頻播放裝置、導航裝置、GPS裝置、電子相框、外接式硬碟、及其他電子儲存媒體。
其他具體實例如附屬申請專利範圍所示。
參考以下的實施例描述本發明的較佳具體實例,該實施例僅作說明,不應被解讀為構成任何限制。
模製組成物及測試試樣的製造:
使用來自Werner u. Pfleiderer的ZSK25雙螺桿擠製機製造具有以下表1及2的組成之模製組成物。各種聚醯胺粒與穩定劑及添加劑混合在一起,計量加入進料區。經由模具前三個料筒單元的側進料器將填料(玻璃纖維、雲母、高嶺土、碳酸鈣、中空玻璃珠及玻璃薄片)計量加入聚合物熔體。將料筒溫度設定為高達290°C的上升曲線(對PA-4及PA-5:高達320°C)。在200 rpm進行混練,產量為15 kg/h。經擠製的線料在水浴中冷卻後造粒,所得粒料在100°C乾燥24小時。
使用Arburg Allrounder 320-210-750射出模製單元製造測試試樣,其圓筒溫度設定為275至280°C (對PA-4及PA-5:高達310°C)、螺桿轉速設定為250 rpm。模具溫度為100°C (對PA-4及PA-5:130°C)。
性質量測:
根據以下標準及以下測試試樣進行量測:
射出模製後,將乾燥狀態的測試試樣在乾燥環境室溫下(亦即矽膠上)儲存至少48小時。
經調理的測試試樣,除了用於光澤量測的測試試樣,根據DIN EN ISO 1110:1998在72°C及62%相對濕度下儲存14天。
熔點(Tm)、熔化焓(ΔHm)及玻璃轉移溫度(Tg)熱行為根據ISO標準11357-1、-2及-3(2013-04)在粒料上確定。示差掃描熱量分析儀(DSC)以20 K/min的加熱速率進行。
相對黏度(ηrel)為根據DIN EN ISO 307(2013-08)在20°C溫度對0.5 g聚合物溶於100 ml間甲酚的溶液而確定。試樣以粒料形式使用。
抗張彈性模數、斷裂應力及斷裂伸長率為根據ISO 527 (2012-06)在23°C溫度、於乾燥及調理狀態以1 mm/min拉引速度(抗張彈性模數)或5 mm/min拉引速度(斷裂應力、斷裂伸長率)對ISO 抗張桿(標準ISO/CD 3167 (2014-11),類型A1,170×20/10×4 mm)進行確定。
夏比耐衝擊為根據ISO 179/2*eU (1997,* 2 = instrumented)在23°C、乾燥及調理狀態下對ISO測試桿(類型B1(質量80×10×4 mm),根據標準ISO/CD 3167 (2003)製造而確定。
根據ISO 2813(2015-02),使用Minolta Multi Gloss 268儀器在60°角度及在23°C溫度下確定尺寸為60×60×2 mm的板的光澤。光澤值以無單位的光澤單元(GU)記載。射出模製後,將乾燥狀態的測試試樣在乾燥環境室溫下(亦即矽膠上)儲存至少48小時。為了進行調理,將板在85°C及85%相對濕度下儲存120小時。
表1:本發明實例
組分 | 單位 | B1 | B2 | B3 | B4 | B5 | B6 | B7 | B8 |
PA-1 | 重量% | 37.1 | 37.1 | 37.1 | 33.3 | 40.8 | 32.3 | ||
PA-2 | 重量% | 12.3 | 12.3 | 12.3 | 11.1 | 13.6 | 12.3 | ||
PA-3 | 重量% | 49.4 | |||||||
PA-4 | 重量% | 37.1 | |||||||
PA-5 | 重量% | 12.3 | |||||||
PA-6 | 重量% | 5.0 | |||||||
玻璃纖維類型A | 重量% | 25.0 | 25.0 | ||||||
玻璃纖維類型B | 重量% | 25.0 | 20.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 | ||
薄片類型A | 重量% | 25.0 | 25.0 | 30.0 | 30.0 | 20.0 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
穩定劑 | 重量% | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.4 |
彈性模數(乾燥) | MPa | 15900 | 16000 | 15700 | 17200 | 15300 | 15900 | 15400 | 15500 |
彈性模數(經調理) | MPa | 14900 | 15100 | 14700 | 16400 | 14300 | 15700 | 15540 | 15200 |
斷裂應力 (乾燥) | MPa | 220 | 233 | 207 | 236 | 195 | 212 | 209 | 237 |
斷裂應力(經調理) | MPa | 186 | 195 | 178 | 201 | 178 | 188 | 205 | 205 |
斷裂伸長率(乾燥) | % | 2.5 | 3.0 | 3.1 | 2.8 | 3.3 | 2.2 | 2.0 | 2.8 |
斷裂伸長率(經調理) | % | 2.4 | 2.9 | 3.0 | 2.8 | 3.2 | 2.0 | 2.0 | 2.8 |
耐衝擊(乾燥) | kJ/m2 | 74 | 85 | 78 | 78 | 82 | 70 | 65 | 86 |
耐衝擊(經調理) | kJ/m2 | 71 | 74 | 73 | 73 | 77 | 65 | 63 | 80 |
光澤60°(乾燥) | 81 | 79 | 80 | 82 | 74 | 91 | 86 | 85 | |
光澤60°(在85°C,85%相對濕度調理) | 82 | 77 | 82 | 83 | 74 | 80 | 93 | 84 |
表2:比較實例
組分 | 單位 | VB1 | VB2 | VB3 | VB4 | VB5 | VB6 | VB7 | VB8 | VB9 |
PA-1 | 重量% | 37.1 | 37.1 | 37.1 | 37.1 | 37.1 | 37.1 | 31.4 | ||
PA-2 | 重量% | 12.3 | 12.3 | 12.3 | 12.3 | 12.3 | 12.3 | 12.3 | 12.0 | |
PA-3 | 重量% | 49.4 | ||||||||
PA-4 | 重量% | 37.1 | ||||||||
玻璃纖維類型A | 重量% | 50.0 | ||||||||
玻璃纖維類型B | 重量% | 20.0 | 20.0 | 25.0 | 50.0 | 50.0 | 25 | 18.0 | ||
雲母 | 重量% | 25.0 | ||||||||
高嶺土 | 重量% | 30.0 | ||||||||
碳酸鈣 | 重量% | 30.0 | ||||||||
玻璃珠 | 重量% | 50.0 | ||||||||
薄片類型B | 重量% | 25 | 28.0 | |||||||
IMP | 重量% | 10.0 | ||||||||
穩定劑 | 重量% | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
彈性模數(乾燥) | MPa | 11000 | 10700 | 6200 | 13100 | 16800 | 17000 | 16900 | 15200 | 10100 |
彈性模數(經調理) | MPa | 9800 | 9700 | 5400 | 11700 | 15700 | 17100 | 15800 | 14200 | 9600 |
斷裂應力(乾燥) | MPa | 154 | 166 | 85 | 166 | 235 | 222 | 227 | 201 | 103 |
斷裂應力(經調理) | MPa | 125 | 131 | 61 | 133 | 215 | 213 | 166 | 170 | 89 |
斷裂伸長率(乾燥) | % | 2.3 | 2.4 | 7.9 | 1.9 | 2.4 | 1.8 | 2.4 | 2.5 | 2.2 |
斷裂伸長率(經調理) | % | 2.2 | 2.3 | 8.0 | 1.9 | 2.7 | 1.8 | 3.1 | 2.3 | 2.5 |
耐衝擊(乾燥) | kJ/m2 | 41 | 44 | 21 | 44 | 78 | 62 | 55 | 40 | 38 |
耐衝擊(經調理) | kJ/m2 | 33 | 38 | 20 | 40 | 75 | 60 | 48 | 34 | 39 |
光澤60° (乾燥) | 78 | 80 | 78 | 78 | 63 | 91 | 66 | 70 | 12 | |
光澤60° (在85°C,85%相對濕度調理) | 65 | 64 | 70 | 77 | 7 | 5 | 50 | 56 | 8 |
表3:所用組分及原料
名稱 | 敘述 | 製造商 |
PA-1 (類型A1) | 聚醯胺66,相對黏度:1.84,熔點:262°C,半結晶 | Radici (IT) |
PA-2 (類型A3) | 半芳香族共聚醯胺6I/6T (67:33),相對黏度:1.52,玻璃轉移溫度:125°C,非晶形 | EMS-CHEMIE (CH) |
PA-3 (類型A2) | 半芳香族共聚醯胺PA66/6I/6T (70/20/10),相對黏度:1.65,熔點:234°C,半結晶 | EMS-CHEMIE (CH) |
PA-4 (類型A2) | 半芳香族共聚醯胺PA10T/6T (85:15),相對黏度:1.72,熔點:295°C,半結晶 | EMS-CHEMIE (CH) |
PA-5 (類型A2) | 半芳香族共聚醯胺 PA6T/BacT/66/Bac6 (68.5/23.5/6/2),相對黏度:1.62,熔點:320°C,半結晶 | EMS-CHEMIE (CH) |
PA-6 (類型A3) | 半芳香族共聚醯胺6I/6T/612/MACMI/ MACMT/MACM12 (20/20/24/11/11/14),相對黏度:1.73,玻璃轉移溫度:140°C,非晶形 | EMS-CHEMIE (CH) |
玻璃纖維類型A | 玻璃纖維CSG3PA-820,扁平截面;截面軸為28 µm及7 µm,截面軸縱橫比= 4;長度:3 mm | Nittobo (JP) |
玻璃纖維類型B | E-玻璃纖維ECT301HP,圓形截面,直徑10 µm,長度:4.5 mm | Chongqing Polycomp Int. Corp. (CN) |
雲母 | Muscovite雲母SFG70,密度:2.85 g/cm3 ;平均直徑:7 µm (d98),縱橫比:30:1 | Aspanger Bergbau und Mineralwerke (AT) |
高嶺土 | 高嶺土Translink 445,d10 = 0.998 µm,d50 = 3.353 μm,d90 = 11.875 μm,用Malvern mastersizer的光散射確定 | BASF (DE) |
碳酸鈣 | Millicarb,直徑:3 μm (d50),密度:2.6-2.8 g/cm3 | Omya (CH) |
玻璃珠 | E-玻璃珠3000E CP-03,直徑:30-50 μm | Potters Industries (US) |
穩定劑 | 10重量份Irganox 1010 (CAS 6683-19-8,酚系抗氧化劑,來自BASF)及Anox 20 (CAS 6683-19-8,酚系抗氧化劑,來自Addivant) 7:3之比的混合物及2重量份Hostanox PAR24 (CAS:31570-04-4,參(2,4-二第三丁基苯基)亞磷酸酯) | BASF (DE) Clariant (DE) |
玻璃薄片類型A | E-玻璃薄片MEG160FY-M03,顆粒直徑(d50):160 μm,顆粒厚度:0.7 μm,胺基矽烷漿劑 | Nippon Sheet Glass Co. (JP) |
玻璃薄片類型B | E-玻璃薄片Ref 160 A,顆粒直徑(d50):160 μm,顆粒厚度:5 μm,胺基矽烷漿劑 | NGF Europe (GB) |
衝擊改質劑 (IMP) | Fusabond N493,接枝順丁烯二酸酐的乙烯-辛烯共聚物 | DuPont (US) |
討論結果:
具有根據本發明組成物的實施例B1-B8皆顯示優良機械性質,乾燥與調理狀態之間差異小(彈性模數、斷裂應力、斷裂伸長率、耐衝擊)。優良性質亦特別表現在光澤上,而光澤大多與乾燥或調理狀態無關。此等性質記錄著不同玻璃纖維含量以及具有圓形截面(類型B)及扁平截面(類型A)的玻璃纖維。扁平玻璃纖維特別在光澤方面表現較佳性質。實施例亦記錄不同聚醯胺基質組成物的性質,取決於組成物而獲得略為不同的性質;非晶形6I/6T與10T/6T的混合物(B7)在調理狀態下獲得特別優良光澤值,完全為66/6I/6T(B6)的基質在乾燥狀態下獲得特別優良光澤值。額外的,記錄不同玻璃薄片含量的性質:可使用較高比例的玻璃薄片以增加彈性模數及斷裂應力還有光澤;只能保持斷裂伸長率及耐衝擊(比較B2與B4,B1與B5)。
VB1至VB4使用組分(C)或(B)及(C)的替代填料。VB1及VB2從基本上諸如B3的組成開始,玻璃薄片分別以實質上相同比例被高嶺土及碳酸鈣取代。結果為機械性質都變差,調理狀態下的光澤也變差。若為實施例VB3,從實施例B3開始,玻璃纖維及玻璃薄片被玻璃珠取代。此造成變差的機械性質及變差的光澤。若為VB4,從B2開始,玻璃薄片被雲母取代,同樣地,此處所得機械性質皆變差,所得光澤變差。為VB5,從B3開始,玻璃薄片被玻璃纖維取代。結果為,彈性模數及斷裂應力值較佳,斷裂伸長率值較差,耐衝擊值類似。特別是,特別經調理後的光澤非常差。比較實施例VB6可與B7-圓形玻璃纖維比較,B7的玻璃薄片被扁平玻璃纖維取代,結果再度為彈性模數及斷裂應力值較好,斷裂伸長率較差,耐衝擊值類似。光澤雖然在乾燥狀態下優良,但在調理狀態下是無法接受的。因此,所有此等比較實施例VB1至VB4中,相較於實施例B1至B5,剛度(彈性模數)、強度(斷裂應力)及耐衝擊顯著較低,而光澤,特別是在乾燥狀態,可能完全令人滿意,儘管在某些情況下,經調理值有明顯下降。VB5至VB7中所用的填料完全為玻璃纖維,其突出之處在於具有優良機械性質,在這些情況下只有斷裂伸長率較低。相反的,當試樣經調理時,光澤值有顯著變化。
VB8及VB9中,除了玻璃纖維以外,使用非本發明顆粒厚度為5 µm的玻璃薄片。比較B2與VB8,顯而易見的是機械性質,尤其是耐衝擊都較差。經調理後的光澤亦顯著下降。此處,本發明薄玻璃薄片的正面影響變得明顯。如VB9額外使用衝擊改質劑時,包括耐衝擊的機械性質顯著降低。此種用法也讓光澤下降到無法接受的水準
無
無
Claims (15)
- 一種聚醯胺模製組成物,由以下組分組成: (A) 28.0-64.9重量%的至少一種聚醯胺, (B) 15.0-40.0重量%的玻璃纖維, (C) 15.0-35.0重量%的玻璃薄片,其具有0.3-2.0 μm範圍的顆粒厚度, (D) 0.1-2.0重量%的熱穩定劑, (E) 0-5.0重量%的添加劑, 前提是組分(B)及(C)的總和以組分(A)至(E)的總和計為35.0至65.0重量%範圍,且組分(A)至(E)的總和為100重量%。
- 如請求項1之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(A)的比例在每種情況下以組分(A)至(E)的總和計為34.0-59.8重量%範圍、較佳為38.2-57.8重量%或41.5-54.7重量%範圍。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(A)選自由以下組成之群:半結晶脂族聚醯胺(A1)、半結晶半芳香族聚醯胺(A2)及非晶形及/或微晶形聚醯胺(A3)或其混合物,其中較佳組分(A)為至少一種半結晶聚醯胺(A1,A2)及至少一種非晶形或微晶形聚醯胺(A3)的混合物,其中組分(A)中半結晶聚醯胺(A1,A2)在每種情況下以全部組分(A)計的更佳比例為30.0至98.0重量%,更佳為40.0至95.0重量%範圍及非常佳為50.0至90.0重量%範圍; 及/或組分(A)由半結晶脂族聚醯胺(A1)或半結晶半芳香族聚醯胺(A2)或其混合物組成,較佳選自由以下組成之群:PA 66、PA 610、PA 612、PA 10T/6T、PA 66/6I/6T、PA 6T/66/BacT/Bac6、PA 6T/610/BacT/Bac10、PA 6T/612/BacT/Bac12、PA 6T/BacT/6I/BacI,較佳具有1.60至2.30範圍的相對黏度,以及其混合物。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(A)由以下之一種混合物組成: (A1) 50-90重量%的半結晶脂族聚醯胺66, (A3) 10-50重量%的非晶形半芳香族聚醯胺6I/6T,其具有55至85莫耳%的六亞甲基間苯二甲醯胺單元及15至45莫耳%的六亞甲基對苯二甲醯胺單元, 其中(A1)與(A3)的比例構成100重量%的聚醯胺混合物(A); 或 (A1) 50-90重量%的半結晶脂族聚醯胺66, (A2) 10-50重量%的半結晶半芳香族聚醯胺6T/66/BacT/Bac6、6T/6I/BacT/BacI或6T/66/6I/BacT/Bac6/BacI,其中二胺組分選自65至85莫耳比例的1,6-己二胺及15至35莫耳比例的雙(胺基甲基)環己烷,特別是1,3-雙(胺基甲基)環己烷,且二羧酸組分由64至100莫耳比例的對苯二甲酸、0至18莫耳比例的間苯二甲酸及0至18莫耳比例的一或多種脂族二羧酸(具有6至18個碳原子)組成,且其中二胺組分及二羧酸組分的總和為100莫耳比例, 其中(A1)及(A2)的比例構成100重量%的聚醯胺混合物(A); 或 (A2) 50-90重量%的半結晶半芳香族聚醯胺10T/6T, (A3) 10-50重量%的非晶形半芳香族聚醯胺6I/6T,其具有55至85莫耳%的六亞甲基間苯二甲醯胺單元及15至45莫耳%的六亞甲基對苯二甲醯胺單元, 其中(A2)及(A3)的比例構成100重量%的聚醯胺混合物(A); 或 (A1) 50-90重量%的半結晶脂族聚醯胺66, (A2) 8-30重量%的半結晶半芳香族聚醯胺PA6T/BacT/66/Bac6、6T/BacT/6I/BacI或6T/BacT/6I/BacI/66/Bac6,其中二胺組分選自65至85莫耳比例的1,6-己二胺及15至35莫耳比例的雙(胺基甲基)環己烷,特別是1,3-雙(胺基甲基)環己烷,且二羧酸組分由64至100莫耳比例的對苯二甲酸、0至18莫耳比例的間苯二甲酸及0至18莫耳比例的一或多種脂族二羧酸(具有6至18個碳原子)組成,且其中二胺組分及二羧酸組分的總和為100莫耳比例, (A3) 2-20重量%的非晶形聚醯胺6I/6T/612/MACMI/-MACMT/MACM12,其中組成物較佳包含各18-30莫耳%的6I及6T單元、12-26莫耳%的612單元及各6-16莫耳%的MACM12、MACMI及MACMT單元,其中所有PA單元的總和構成100莫耳%, 其中(A1)、(A2)及(A3)的比例構成100重量%的聚醯胺混合物(A)。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(B)的比例在每種情況下以組分(A)至(E)的總和計為17.0-35.0重量%範圍,較佳為18.0-32.0重量%或20.0-30.0重量%範圍。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(B)的玻璃纖維為E-玻璃纖維或S-玻璃纖維; 及/或組分(B)由具有圓形截面的玻璃纖維構成,特佳具有5-20 µm範圍或5-13 µm或6-10 µm範圍的直徑, 及/或組分(B)的玻璃纖維為具有非圓形截面的纖維,其中主要截面軸對與其垂直的次要截面軸的尺寸比較佳大於2.5,特佳在2.5-6或3-5範圍。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(C)的比例在每種情況下以組分(A)至(E)的總和計為16.0-33.0重量%範圍,較佳為18.0-32.0或20.0-30.0重量%範圍。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(C)的平均顆粒直徑(d50)為20-300 µm範圍,更佳為50-200 µm範圍或特佳為80-170 µm範圍; 及/或組分(C)的顆粒厚度為0.4至1.7 μm範圍,特佳為0.5至1.5 μm範圍。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(B)及(C)的總和以組分(A)-(E)的總和計為40.0-60.0重量%範圍,較佳為42.0至57.0重量%或45.0-55.0重量%範圍。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(D)的比例在每種情況下以組分(A)至(E)的總和計為0.2-2.0重量%範圍,較佳為0.2-1.8或0.3-1.5重量%範圍。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(D)包含有機穩定劑,較佳不含Cu氧化物或Cu鹽; 及/或組分(D)選自以下之群: 單價銅或二價銅化合物,特別是單價銅或二價銅與無機酸或有機酸或單羥酚或二羥酚的鹽、單價銅或二價銅的氧化物、或銅鹽與氨、胺、醯胺、內醯胺、氰化物或膦的複合化合物,較佳為氫鹵酸、氫氰酸的Cu(I)鹽或Cu(II)鹽或脂族羧酸的銅鹽、非常佳為單價銅化合物CuCl、CuBr、CuI、CuCN及Cu2O、及二價銅化合物CuCl2、CuSO4、CuO、乙酸銅(II)或硬脂酸銅(II)、或此等化合物的混合物,其中此等銅化合物為原樣使用或較佳以濃縮物形式使用,其中濃縮物指的是聚合物、較佳具有與組分(A)相同或實質上相同的化學特性,其包含高濃度的銅鹽,且其中特佳為銅化合物與其他金屬鹵化物併用,包括鹼金屬鹵化物,諸如NaI、KI、NaBr、KBr,其中金屬鹵化物與銅的莫耳比為0.5至20,較佳為1至10及更佳為2至7; 基於第二芳族胺的穩定劑; 基於位阻酚的穩定劑; 亞磷酸酯及亞膦酸酯;及 以上所述穩定劑的混合物。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(E)存在比例以組分(A)-(E)的總和計為0-4.0重量%範圍,較佳為0-3.0重量%範圍及特佳為0-2.0或0.1-2.0重量%範圍。
- 如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物,其特徵在於組分(E)選自以下之群:結晶促進劑或阻滯劑、助流劑、潤滑劑、脫模劑、顏料、染料、標籤劑、加工助劑、抗靜電劑、碳黑、石墨、奈米碳管、來自聚合方法的殘留物諸如催化劑、鹽及其衍生物。
- 一種成形物件,其係由如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物製成,或包含至少一個由如前述請求項中任一項之聚醯胺模製組成物製成的區域或塗層,較佳藉由射出模製、擠製或吹製模製製造,該物件較佳為飾面部件及/或可見外殼、蓋或框架領域的成形物件,特別是電氣或電子元件之零件、外殼或外殼元件之零件,較佳為可攜式電子裝置、面板或蓋、家用電器、家用機器、眼鏡架、眼鏡框、太陽眼鏡、照相機、遠視眼鏡、裝飾用品、電信及消費性電子的裝置及設備的外殼或外殼零件,汽車領域及其他運輸工具領域的內部及外部元件,電器、家具、運動、機械工程、衛生領域及衛生、醫藥、能源與驅動技術之較佳具可攜式或機械功能之內部與外部零件,特佳為行動電話、智慧型手機、掌上型電腦、膝上型電腦、筆記型電腦、平板電腦、收音機、照相機、時鐘、計算機、感應器外殼、量測裝置、音樂或視頻播放裝置、導航裝置、GPS裝置、電子相框、外接式硬碟、及其他電子儲存媒體。
- 一種如請求項1至13項中任一項之聚醯胺模製組成物用於製造如請求項14之成形物件之用途或用於製造如請求項14之成形物件之方法,其特徵在於導入熔體形式的如請求項1至13項中任一項之模製組成物,由該模製組成物在擠製方法、射出模製方法或吹製模製方法中形成成形部件。
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