TW202229458A - 共聚物與混摻物 - Google Patents

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陳秉彥
陳姵吟
黎彥成
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財團法人工業技術研究院
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Abstract

共聚物包括對應聚醚碸的重複單元與對應乙烯基單體的重複單元，其中對應聚醚碸的重複單元之重複數目為200至450，且對應乙烯基單體的重複單元之重複數目為20至100。上述共聚物可與其他高分子如聚苯硫醚混摻形成混摻物。

Description

共聚物與混摻物
本發明實施例關於含對應聚醚碸的重複單元與對應乙烯基單體的重複單元的共聚物，更特別關於聚苯硫醚與共聚物的混摻物。
高分子複合材料、高分子合金、及高分子膠可結合不同特性之高分子材料，以改善單一高分子物性。芳香族聚醚碸係具有優異耐化性、熱穩定性、及機械強度的非晶相工程塑膠，可作為高分子複材、合金、及膠的配方之一，以提升其耐化性、耐熱性、韌性等等。
然而，由於極性差異及芳香族結構，造成芳香族聚醚碸不易與常見塑膠均勻混摻分散。必須加入相容劑以利提升分散性，達到性能強化的效果。然而相容劑可能會劣化混摻物的部分性質。綜上所述，目前需開發一改質聚醚碸樹脂，以直接作為其他高分子材料之改性劑而不需額外添加相容劑。
本發明一實施例提供之共聚物，包括：對應聚醚碸的重複單元與對應乙烯基單體的重複單元，其中對應聚醚碸的重複單元之重複數目為200至450，且對應乙烯基單體的重複單元之重複數目為20至100。
在一些實施例中，乙烯基單體係
Figure 02_image003
、
Figure 02_image004
、
Figure 02_image005
、
Figure 02_image006
、
Figure 02_image007
、
Figure 02_image008
、
Figure 02_image009
、或上述之組合。
在一些實施例中，對應聚醚碸的重複單元係
Figure 02_image001
、
Figure 02_image010
、
Figure 02_image012
、
Figure 02_image014
、或上述之組合。
本揭露一實施例提供之混摻物，包括：聚苯硫醚與共聚物彼此混摻，其中聚苯硫醚與共聚物的重量比為98:2至92:8，其中共聚物，包括：對應聚醚碸的重複單元與對應乙烯基單體的重複單元，其中對應聚醚碸的重複單元之重複數目為200至450，且對應乙烯基單體的重複單元之重複數目為20至100。
在一些實施例中，乙烯基單體係
Figure 02_image003
、
Figure 02_image004
、
Figure 02_image005
、
Figure 02_image006
、
Figure 02_image007
、
Figure 02_image008
、
Figure 02_image009
、或上述之組合。
在一些實施例中，對應聚醚碸的重複單元係
Figure 02_image001
、
Figure 02_image010
、
Figure 02_image012
、
Figure 02_image014
、或上述之組合。
在一些實施例中，聚苯硫醚的重複單元係
Figure 02_image016
，且聚苯硫醚的熔融指數為100至200 g/10min。
本發明一實施例提供之共聚物的形成方法，包括：以紫外線照射聚醚碸的溶液，以形成聚醚碸的自由基。在一些實施例中，溶解聚醚碸的溶劑可為N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基亞碸或上述之組合，且溶液中聚醚碸的濃度可為5wt%至30wt%。若聚醚碸的濃度過低，則產率不佳。若聚醚碸的濃度過高，則溶解不完全。
聚醚碸的自由基可與乙烯基單體共聚形成共聚物，因此共聚物包括對應聚醚碸的重複單元與對應乙烯基單體的重複單元。在一些實施例中，乙烯基單體可在照射紫外線之前即溶解於聚醚碸的溶液中。在其他實施例中，可在聚醚碸的溶液照射紫外線之後，再添加乙烯基單體至含聚醚碸的自由基之溶液中。在共聚物中，對應聚醚碸的重複單元之重複數目為200至450，而對應乙烯基單體的重複單元之重複數目為20至100。若對應聚醚碸的重複單元之重複數目過低，則共聚物的耐熱性下降。若對應乙烯基單體的重複單元之重複數目過低，則無法有效改質共聚物的特性。若對應乙烯基單體的重複單元之重複數目過高，則溶解度不佳。
在一些實施例中，乙烯基單體可為
Figure 02_image003
、
Figure 02_image004
、
Figure 02_image005
、
Figure 02_image006
、
Figure 02_image007
、
Figure 02_image008
、
Figure 02_image009
、或上述之組合。在一些實施例中，對應聚醚碸的重複單元係
Figure 02_image001
、
Figure 02_image010
、
Figure 02_image012
、
Figure 02_image014
、或上述之組合。
上述共聚物可用於與其他高分子混摻。舉例來說，共聚物可與聚苯硫醚彼此混摻以形成混摻物，其中聚苯硫醚與共聚物的重量比為98:2至92:8。若共聚物的比例過低，則特性改善程度有限。若共聚物的比例過高，則相容性下降。在一些實施例中，聚苯硫醚的重複單元係
Figure 02_image016
，且聚苯硫醚的熔融指數為100至200 g/10min (量測標準為ISO1133)。若聚苯硫醚的熔融指數過低，則無法成型。若聚苯硫醚的熔融指數過高，則加工性不佳。
為讓本揭露之上述內容和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： [ 實施例 ]
實施例1 (PES-GMA共聚物) 將聚醚碸(PES，Ultrason® E6020P，10 g)及甲基丙烯酸縮水甘油酯(Glycidyl methacrylate，GMA，20 g)加入N-甲基吡咯烷酮(NMP，100 mL)中攪拌至均勻溶解。以紫外光照射溶液後，於室溫下攪拌反應數小時。將溶液倒入水中沉澱析出白色固體，以乙醇清洗白色固體，除去殘餘溶劑及單體。在80℃下乾燥得共聚物PES-GMA。由NMR光譜(Bruker 400 MHz, DMSO-d 6)標定完成，計算對應GMA的重複單元之重複數目為96，而對應PES的重複單元之重複數目為288，且PES/GMA的比例為75:25。上述GMA之化學結構為
Figure 02_image018
。
將97重量分的聚苯硫醚(PPS，購自浙江新和成的3220，熔融指數為160 g/10min，參照ISO1133標準測試法)與3重量分的PES-GMA導入雙螺桿押出機，並於310℃混摻形成混摻物。將PPS與混摻物分別置入示差掃瞄熱卡量計(DSC TA-100)中，於氮氣下由室溫以10℃/min的速率升溫至310℃，在310℃恆溫2分鐘，再由310℃以40℃/min的速率降溫至室溫，以量測PPS與混摻物之熔點、結晶點、及結晶度如表1。加入PES-GMA後，PPS之結晶點由236℃降至227℃。在熱塑性聚合物加工過程中，熔點至結晶點之溫度區間為可加工視窗，增加可加工視窗可以提升熱塑性聚合物之可加工性，有利於纖維及薄膜加工。
表1
  熔點(℃) 結晶點(℃) 結晶度(%)
PPS 279 236 43
PPS+PES-GMA 281 227 54
分別取30克PPS與混摻物(PPS+PES-GMA)填充於流變儀料管中並壓實。於310℃下，押出並記錄不同剪切速率下之黏度值。混摻物的黏度與原PPS接近，合理推測兩者具有接近的熔融流動性，如圖1所示。
分別量測PPS與混摻物(PPS+PES-GMA)的物理特性如表2。抗拉強度及應變的量測標準為ASTM-D638，衝擊強度的量測標準為ASTM-D256。
表2
  抗拉強度(Kgf/cm 2) 應變 (%) 衝擊強度 (有缺口) (ft-lb/in) 衝擊強度 (無缺口) (ft-lb/in)
PPS 886 8.8 0.55 9.9
PPS+PES-GMA 884 3.1 0.59 14.1
實施例2 (PES-GMA共聚物) 將PES (Ultrason® E6020P，10 g)及GMA (25 g)加入NMP (100 mL)中攪拌至均勻溶解。以紫外光照射溶液後，於室溫下攪拌反應數小時。將溶液倒入水中沉澱析出白色固體，以乙醇清洗白色固體，除去殘餘溶劑及單體。在80℃下乾燥得共聚物PES-GMA。由NMR光譜(Bruker 400 MHz, DMSO-d 6)標定完成，計算對應GMA的重複單元之重複數目為99，而對應PES的重複單元之重複數目為242，且PES/GMA的比例為71:29。
將97重量分的聚苯硫醚(PPS，購自浙江新和成的3220，熔融指數為160 /10min，參照ISO1133標準測試法)與3重量分的PES-GMA導入雙螺桿押出機，並於310℃混摻形成混摻物。
實施例3 (PES-GMA共聚物) 將PES (Ultrason® E6020P，30 g)及GMA (50 g)加入NMP (100 mL)中攪拌至均勻溶解。以紫外光照射溶液後，於室溫下攪拌反應數小時。將溶液倒入水中沉澱析出白色固體，以乙醇清洗白色固體，除去殘餘溶劑及單體。在80℃下乾燥得共聚物PES-GMA。由NMR光譜(Bruker 400 MHz, DMSO-d 6)標定完成，計算對應GMA的重複單元之重複數目為64，而對應PES的重複單元之重複數目為396，且PES/GMA的比例為86:14。
將93重量分的聚苯硫醚(PPS，購自浙江新和成的3220，熔融指數為160 /10min，參照ISO1133標準測試法。)與7重量分的PES-GMA導入雙螺桿押出機，並於310℃混摻形成混摻物。
實施例4 (PES-HEAA共聚物) 將PES (Ultrason® E6020P，10 g)及N-羥甲基丙烯醯胺(N-(Hydroxyethyl)acrylamide，HEAA，13 g)加入NMP (100 mL)中攪拌至均勻溶解。以紫外光照射溶液後，於室溫下攪拌反應數小時。將溶液倒入水中沉澱析出白色固體，以乙醇清洗白色固體，除去殘餘溶劑及單體。在80℃下乾燥得共聚物PES-HEAA。由NMR光譜(Bruker 400 MHz, DMSO-d 6)標定完成，計算對應HEAA的重複單元之重複數目為26，而對應PES的重複單元之重複數目為298，且PES/HEAA的比例為92:8。上述HEAA之化學結構為
Figure 02_image020
。
將97重量分的聚苯硫醚(PPS，購自浙江新和成的3220，熔融指數為160 /10min，參照ISO1133標準測試法。)與3重量分的PES-HEAA導入雙螺桿押出機，並於310℃混摻形成混摻物。
實施例5 (PES-MMA共聚物) 將PES (Ultrason® E6020P，15 g)及甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate，MMA，16 g)加入NMP (150 mL)中攪拌至均勻溶解。以紫外光照射溶液後，於室溫下攪拌反應數小時。將溶液倒入水中沉澱析出白色固體，以乙醇清洗白色固體，除去殘餘溶劑及單體。在80℃下乾燥得共聚物PES-MMA。由NMR光譜(Bruker 400 MHz, DMSO-d 6)標定完成，計算對應MMA的重複單元之重複數目為29，而對應PES的重複單元之重複數目為388，且PES/MMA的比例為93:7。上述MMA之結構為
Figure 02_image022
。
將97重量分的聚苯硫醚(PPS，購自浙江新和成的3220，熔融指數為160 /10min，參照ISO1133標準測試法。)與3重量分的PES-MMA導入雙螺桿押出機，並於310℃混摻形成混摻物。
實施例6 (PES-BMA共聚物) 將PES (Ultrason® E6020P，15 g)及丁基丙烯酸甲酯(Butyl methacrylate，BMA，23 g)加入NMP (150 mL)中攪拌至均勻溶解。以紫外光照射溶液後，於室溫下攪拌反應數小時。將溶液倒入水中沉澱析出白色固體，以乙醇清洗白色固體，除去殘餘溶劑及單體。在80℃下乾燥得共聚物PES-BMA。由NMR光譜(Bruker 400 MHz, DMSO-d 6)標定完成，計算對應BMA的重複單元之重複數目為21，而對應PES的重複單元之重複數目為391，且PES/BMA的比例為95:5。上述BMA之化學結構為
Figure 02_image024
。
將97重量分的聚苯硫醚(PPS，購自浙江新和成的3220，熔融指數為160 /10min，參照ISO1133標準測試法。)與3重量分的PES-BMA導入雙螺桿押出機，並於310℃混摻形成混摻物。
實施例7 (PES-VBC共聚物) 將PES (Ultrason® E6020P，15 g)及4-乙烯基芐基氯(4-Vinylbenzyl chloride，VBC，24 g)加入NMP (150 mL)中攪拌至均勻溶解。以紫外光照射溶液後，於室溫下攪拌反應數小時。將溶液倒入水中沉澱析出白色固體，以乙醇清洗白色固體，除去殘餘溶劑及單體。在80℃下乾燥得共聚物PES-VBC。由NMR光譜(Bruker 400 MHz, DMSO-d 6)標定完成，計算對應VBC的重複單元之重複數目21，而對應PES的重複單元之重複數目為397，且PES/VBC的比例為95:5。上述VBC之化學結構為
Figure 02_image026
。
將97重量分的聚苯硫醚(PPS，購自浙江新和成的3220，熔融指數為160 /10min，參照ISO1133標準測試法。)與3重量分的PES-VBC導入雙螺桿押出機，並於310℃混摻形成混摻物。
實施例8 (PES-DAEA共聚物) 將PES (Ultrason® E6020P，15 g)及丙烯酸二甲胺基乙酯(2-(Dimethyl amino)ethyl acrylate，DAEA，25 g)加入NMP (150 mL)中攪拌至均勻溶解。以紫外光照射溶液後，於室溫下攪拌反應數小時。將溶液倒入水中沉澱析出白色固體，以乙醇清洗白色固體，除去殘餘溶劑及單體。在80℃下乾燥得共聚物PES-DAEA。由NMR光譜(Bruker 400 MHz, DMSO-d 6)標定完成，計算對應DAEA的重複單元之重複數目為73，而對應PES的重複單元之重複數目為384，且PES/DAEA的比例為84:16。上述DAEA之化學結構為
Figure 02_image028
。
將97重量分的聚苯硫醚(PPS，購自浙江新和成的3220，熔融指數為160 /10min，參照ISO1133標準測試法。)與3重量分的PES-DAEA導入雙螺桿押出機，並於310℃混摻形成混摻物。
實施例9 (PES-AGE共聚物) 將PES (Ultrason® E6020P，15 g)及烯丙基縮水甘油基醚(Allyl glycidyl ether，AGE，24 g)加入NMP (150 mL)中攪拌至均勻溶解。以紫外光照射溶液後，於室溫下攪拌反應數小時。將溶液倒入水中沉澱析出白色固體，以乙醇清洗白色固體，除去殘餘溶劑及單體。在80℃下乾燥得共聚物PES-AGE。由NMR光譜(Bruker 400 MHz, DMSO-d 6)標定完成，計算對應AGE的重複單元之重複數目為25，而對應PES的重複單元之重複數目為393，且PES/AGE的比例為94:6。上述AGE之化學結構為
Figure 02_image030
。
將97重量分的聚苯硫醚(PPS，購自浙江新和成的3220，熔融指數為160 /10min，參照ISO1133標準測試法。)與3重量分的PES-AGE導入雙螺桿押出機，並於310℃混摻形成混摻物。
雖然本揭露已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
無。
圖1係本揭露一實施例中，聚苯硫醚(PPS)與混摻物(PPS+PES-GMA)的流變分析比較圖。
Figure 110100244-A0101-11-0002-1

Claims (7)

  1. 一種共聚物，包括： 一對應聚醚碸的重複單元與一對應乙烯基單體的重複單元， 其中該對應聚醚碸的重複單元之重複數目為200至450，且該對應乙烯基單體的重複單元之重複數目為20至100。
  2. 如請求項1之共聚物，其中該乙烯基單體係
    Figure 03_image003
    、
    Figure 03_image004
    、
    Figure 03_image005
    、
    Figure 03_image006
    、
    Figure 03_image007
    、
    Figure 03_image008
    、
    Figure 03_image009
    、或上述之組合。
  3. 如請求項1所之共聚物，其中對應聚醚碸的重複單元係
    Figure 03_image001
    、
    Figure 03_image010
    、
    Figure 03_image012
    、
    Figure 03_image014
    、或上述之組合。
  4. 一種混摻物，包括： 一聚苯硫醚與一共聚物彼此混摻，其中該聚苯硫醚與該共聚物的重量比為98:2至92:8， 其中該共聚物，包括： 一對應聚醚碸的重複單元與一對應乙烯基單體的重複單元， 其中該對應聚醚碸的重複單元之重複數目為200至450，且該對應乙烯基單體的重複單元之重複數目為20至100。
  5. 如請求項4之混摻物，其中該乙烯基單體係
    Figure 03_image003
    、
    Figure 03_image004
    、
    Figure 03_image005
    、
    Figure 03_image006
    、
    Figure 03_image007
    、
    Figure 03_image008
    、
    Figure 03_image009
    、或上述之組合。
  6. 如請求項4之混摻物，其中該對應聚醚碸的重複單元係
    Figure 03_image001
    、
    Figure 03_image010
    、
    Figure 03_image012
    、
    Figure 03_image014
    、或上述之組合。
  7. 如請求項4之混摻物，其中該聚苯硫醚的重複單元係
    Figure 03_image016
    ，且該聚苯硫醚的熔融指數為100至200 g/10min。
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