TWI411627B

TWI411627B - 聚碳酸酯組成物

Info

Publication number: TWI411627B
Application number: TW99141703A
Authority: TW
Inventors: Chia Hon Tai; Shun I Hsu; wen yi Su
Original assignee: Chi Mei Corp
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2013-10-11
Also published as: CN102485796B; TW201223997A; CN102485796A

Description

聚碳酸酯組成物

本發明是有關於一種聚碳酸酯組成物，特別是指一種可提昇射出流動性及降低靜電力的聚碳酸酯組成物。

聚碳酸酯樹脂(Polycarbonate，簡稱PC)具有較高耐衝擊性及耐熱性等特性且為泛用工程塑膠中唯一具有透明性者，因而素有「透明鋼」之稱，再加上其具備高韌性與尺寸安定性等優點，而能廣泛應用於光學鏡片、光碟片基材、電器、建材、汽車等領域。近年來，聚碳酸酯樹脂隨著應用領域與生產規模的擴大，對於加工特性的要求也越來越高，因此業界仍期望可更進一步提昇其物性及加工性質。

例如，US 4,131,575揭示一種包含聚碳酸酯的熱塑性成型材料，透過使聚碳酸酯樹脂保持良好機械性質的情況下，改良其高溫脫模性質(mold releasing)。此種熱塑性成型材料包含由芳香族二羥基化合物所組成的高分子量、熱塑性芳香族聚碳酸酯，以及占0.01~0.1 wt%的由C₁₀ ~C₂₀ 飽和脂肪酸和脂肪族四元至六元醇類(4-hydric to 6-hydric alcohols)所構成的酯類。此專利藉由添加特定脂肪酸酯類作為脫模劑，即可在較廣的溫度範圍內達成優異的脫模性質。

日本專利公開案特開平5-179120係針對聚碳酸酯的成型性、離型性以及黃變(less colored)性質進行改良而提出一種聚碳酸酯樹脂組成物。此組成物包括100重量份的熱塑性芳香族聚碳酸酯樹脂、0.001~0.05重量份的C₈ ~C₂₂ 飽和及不飽和脂肪酸，以及0.001~0.1重量份的C₈ ~C₂₂ 飽和及不飽和脂肪酸與異戊四醇的部分酯化物。

由上述可知，過去主要針對聚碳酸酯樹脂組成物之成型性、離型性或脫模性質進行改良，但較忽視在一般射出成型製程中，熔融態的聚碳酸酯樹脂在模穴中的流動性，將直接影響成型品的品質；再者，一般射出成型品(尤其是以聚碳酸酯樹脂為主的成型品)在射出時會與模具表面磨擦而產生靜電力，容易致使成型品表面吸附環境中的粉塵，更會影響成型品之品質。因此，除了需維持成型性、離型性等性質外，如何讓聚碳酸酯樹脂在後續射出成型製程中具有良好射出流動性及較低的靜電力，也是目前業界極欲改善的問題之一。

為了使聚碳酸酯樹脂之加工性質更臻完善，同時能維持出貨品質，本案發明人在多方試驗後，獲知運用特定組成及混合比例的酯化物，除了可有效潤滑聚碳酸酯樹脂外，更能讓聚碳酸酯樹脂在後續射出成型製程中具有良好的射出流動性及低靜電力。

因此，本發明之目的，即在提供一種適用於射出成型、具備較低靜電力及高射出流動性的樹脂組成物。

於是，本發明之聚碳酸酯組成物包含聚碳酸酯，及脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物。其中，以該聚碳酸酯總重為100重量份計算，該脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的含量為0.2~1.0重量份，且該脂肪酸及異戊四醇之全部或部分酯化物包括1~10 wt%的異戊四醇單脂肪酸酯、35~80 wt%的異戊四醇二脂肪酸酯、10~40 wt%的異戊四醇三脂肪酸酯及5~20 wt%的異戊四醇四脂肪酸酯。

經本案發明人多次實驗後得知，異戊四醇單脂肪酸酯因分子量較低，在射出時容易有氣化物產生，導致冷卻後造成模具污染而影響成型品的表面外觀；異戊四醇二脂肪酸酯有助提昇射出流動性，但單獨使用時無法降低靜電力；異戊四醇四脂肪酸酯在單獨使用時，除改善脫膜性質外，並無提昇射出流動性及降低靜電力的效果。透過上述實驗累積後，本發明嘗試進一步調整此等脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的含量比例，使所製得之聚碳酸酯組成物在後續製程中具備理想的射出流動性與低靜電力，且後續不僅可提昇整體製程效能，更能藉以獲得品質穩定的成型品。

本發明聚碳酸酯組成物包含聚碳酸酯，及脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物；其中，以該聚碳酸酯總重為100重量份計算，該脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的含量為0.2~1.0重量份，且該脂肪酸及異戊四醇之全部或部分酯化物包括1~10 wt%的異戊四醇單脂肪酸酯、35~80 wt%的異戊四醇二脂肪酸酯、10~40 wt%的異戊四醇三脂肪酸酯及5~20 wt%的異戊四醇四脂肪酸酯。

上述「脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物」一詞泛指脂肪酸與異戊四醇進行酯化反應後的產物，包含異戊四醇單脂肪酸酯、異戊四醇二脂肪酸酯、異戊四醇三脂肪酸酯及異戊四醇四脂肪酸酯。

該脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物主要是作為該聚碳酸酯的滑劑，也可有效降低靜電力，當該脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的含量低於0.2重量份時，靜電力高且無法提昇射出流動性；當該脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的含量高於1.0重量份時，該聚碳酸酯組成物會使押出機打滑，而無法順利押出。較佳地，該脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的含量為0.2~0.8重量份。

較佳地，該脂肪酸及異戊四醇之全部或部分酯化物包括2~8 wt%的異戊四醇單脂肪酸酯、40~78 wt%的異戊四醇二脂肪酸酯、12~36 wt%的異戊四醇三脂肪酸酯及7~20 wt%的異戊四醇四脂肪酸酯。

較佳地，該脂肪酸為C₈ ~C₂₂ 的飽和或不飽和脂肪酸。又較佳地，該脂肪酸為C₁₂ ~C₂₀ 的飽和或不飽和脂肪酸。更佳地，該脂肪酸選自於十八酸或十六酸。

該脂肪酸與異戊四醇的全部或部份酯化物可運用任何已知製程進行製備，或者直接使用市售商品；且各種酯化物的含量比例在依據本發明的界定範圍下，也可運用市售商品進行混合搭配。可運用之市售商品例如：PETS(購自公司，含有10 wt%的異戊四醇三脂肪酸酯及90 wt%的異戊四醇四脂肪酸酯，其中，脂肪酸主要為十八酸及十六酸的混合物，其他供應商有Cognis、Faci、科寧等公司)、7806(購自百達精密化學公司，含有8 wt%的異戊四醇單脂肪酸酯、49 wt%的異戊四醇二脂肪酸酯、38 wt%的異戊四醇三脂肪酸酯及5 wt%的異戊四醇四脂肪酸酯，其中，脂肪酸主要為十八酸及十六酸的混合物)、7402(購自百達精密化學公司，主要成分為異戊四醇二脂肪酸酯)等等。

該聚碳酸酯可以是任何已知的均聚聚碳酸酯(homopolycarbonates)或共聚聚碳酸酯(copolycarbonates)，且可以根據任何已知的方法來製備。聚碳酸酯可例如但不限於：二羥基化合物和光氣(phosgene)經界面聚合反應所產生的芳香族聚碳酸酯，或二羥基化合物與碳酸酯鍵形成化合物經熔融聚合反應所產生的芳香族聚碳酸酯。

該二羥基化合物較佳為雙酚類，例如但不限於下列幾類：二羥基聯苯(dihydroxydiphenyls)、雙-(羥苯基)烷(bis-(hydroxyphenyl)-alkanes)、雙-(羥苯基)-環烷(bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkanes)、雙-(羥苯基)-硫化物(bis-(hydroxyphenyl)-sulphides)、雙-(羥苯基)-碸(bis-(hydroxyphenyl)-sulphones)、雙-(羥苯基)-亞碸(bis-(hydroxyphenyl)-sulphoxides)、雙-(羥苯基)-醚(bis-(hydroxyphenyl)-ethers)、雙-(羥苯基)-酮(bis-(hydroxyphenyl)-ketones)、烷基環亞己基雙酚類(alkyl-cyclohexyliene-bisphenols)、對-(羥基苯)-二異丙基苯(para-(hydroxyphenyl)-diisopropyl-benzenes)，以及前述化合物之核烷化(nuclear-alkylated)及核鹵化(nuclear-halogenated)衍生物及混合物。

前述之二羥基化合物可例如但不限於下述之具體例：4,4’-二羥基聯苯(4,4’-dihydroxydiphenyl)、2,2’-雙-(4-羥苯基)-丙烷(2,2’-bis-(4-hydroxyphenyl)-propane)、2,4’-雙-(4-羥苯基)-2-甲基丁烷(2,4’-bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutane)、1,1-雙-(4-羥苯基)-環己烷(1,1-bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexane)、α,α’-雙-(4-羥苯基)-二異丙基苯(α,α’-bis-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzene)、2,2-雙-(3-甲基-4-羥苯基)-丙烷(2,2-bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propane)、2,2-雙-(3-氯-4-羥苯基)-丙烷(2,2-bis-(3-chloro-4-hydroxyphenyl)-propane)、雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-甲烷(bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propane)、2,2-雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-丙烷(2,2-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propane)、雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-碸(bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulphone)、2,4-雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-2-甲基丁烷(2,4-bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutane)、1,1-雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-環己烷(1,1-bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-cyclohexane)、α,α-雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-對-二異丙基苯(α,α-bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropyl-benzene)、2,2-雙-(3,5-二氯-4-羥苯基)-丙烷(2,2-bis-(3,5-dichloro-4-hydroxyphenyl)-propane)、2,2-雙-(3,5-二溴-4-羥苯基)-丙烷(2,2-bis-(3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl)-propane)等。

二羥基化合物亦可為如式(I)之化合物。

前述碳酸酯鍵形成化合物較佳可為如式(II)之化合物。

其中，Ar¹ 及Ar² 各自分別表示苯基或萘基，且選擇地具有至少一取代基，該取代基是選自於氯、C₁ ~C₆ 烷基、甲氧羰基(methoxycarbonyl)或乙氧羰基。

該碳酸酯鍵形成化合物可例如但不限於下述之具體例：碳酸二苯酯(diphenyl carbonate)、二甲苯基碳酸酯(ditolyl carbonate)、雙(2-氯苯基)碳酸酯(bis(2-chlorophenyl)carbonate)等，較佳為二苯基碳酸酯。

該聚碳酸酯的分子量也是依據後續應用進行調整，較佳地，該聚碳酸酯之由凝膠滲透色譜法(GPC)測得的重量平均分子量範圍為5,000~100,000；較佳地為7,000~50,000，更佳為10,000~35,000。

於本發明實施例中所選用之聚碳酸酯是由二羥基化合物中之丙二酚(bisphenol-A，即上述之2,2’-雙-(4-羥苯基)-丙烷)，與碳酸酯鍵形成化合物中之碳酸二苯酯(diphenyl carbonate)由酯交換法(熔融法)反應所聚合而成。其市售商品可例如：PC-110(購自奇美公司，其含有100重量份的聚碳酸酯及0.05重量份的滑劑PETS)。

本發明所製得之聚碳酸酯組成物可依據後續應用，運用各種加工方式製成各種型態的產品，如射出成型加工。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該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。

[化學品]

1. 　聚碳酸酯：奇美公司產品，商品名PC-110，由丙二酚(bisphenol-A)與碳酸二苯酯(diphenylcarbonate)以酯交換法(熔融法)反應所聚合而成的聚碳酸酯，分子量約為26,000。其含有100重量份的聚碳酸酯及0.05重量份的滑劑(PETS)，該滑劑是由10 wt%異戊四醇三脂肪酸酯及90 wt%異戊四醇四脂肪酸酯所組成。

2. 　脂肪酸與異戊四醇的部分或全部酯化物：分別運用市售商品PETS、7806及7402。

[物性測試]

1.　靜電力：於280℃下射出長100 mm、寬100 mm、厚3 mm之試片，並立即以SIMCO公司的FMX-002測試其靜電力，單位為kV。靜電力數值越低越好。

2.　螺旋流動長度(spiral flow)：聚碳酸酯組成物於280℃下，使用流道厚度為1 mm的螺旋流動模具射出，並測量聚碳酸酯組成物於螺旋流動模具中之射出長度，單位為公分。螺旋流動越長，射出流動性越好。

＜實施例1＞

將100重量份之聚碳酸酯(奇美實業公司，商品名PC-110)與0.25重量份的異戊四醇脂肪酸酯混合物7806混合均勻後，以雙軸押出機押出造粒，得本發明之聚碳酸酯組成物，並依上述靜電力及螺旋流動長度物性測試方法進行評價。

其中，表一所列之脂肪酸及異戊四醇之全部或部份酯化物含量是以該脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的總重為100 wt%計算。

＜實施例2~5及比較例1~5＞

實施例2~5的製備過程、製備條件及測試過程與實施例1相同，不同之處在於：聚碳酸酯組成物之組份的重量份，是依表一所列之重量份來改變。同樣地，靜電力及螺旋流動長度的測試結果彙整於表一。

比較例1~5的製備過程、製備條件及測試過程與實施例1相同，不同之處在於：比較例1的脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的添加量小於0.2重量份，比較例5的脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的添加量大於1.0重量份；比較例2及3不含有每一種酯化物，而比較例4之異戊四醇二脂肪酸酯含量過少，且異戊四醇四脂肪酸酯含量過多。比較例1~5之組份的重量份，是依表一所列之重量份來改變。同樣地，靜電力及螺旋流動長度的測試結果彙整於表一。

由表一中可知，在比較例1中，脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的添加量較少(0.15重量份)，且異戊四醇四脂肪酸酯含量較高(33.3%)，使得靜電力數值較高，且螺旋流動長度較短；在比較例5中，脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的添加量過多(1.15重量份)，以致於無法押出，故無法進行後續測試。

在比較例2之組份比例為習知的滑劑配方，僅外加0.5重量份的PETS，故不含有異戊四醇單脂肪酸酯及異戊四醇二脂肪酸酯，且異戊四醇四脂肪酸酯含量高達90.0%，致使靜電力數值較高，且螺旋流動長度較短。

在比較例3中，異戊四醇二脂肪酸酯含量高達90.9%，致使靜電力數值較高，但螺旋流動長度有大幅度的提昇，因此推測異戊四醇二脂肪酸酯有助於提高射出流動性。

在比較例4中，異戊四醇二脂肪酸酯含量僅有26.7%，螺旋流動長度較比較例3短，與上述所推測的結果一致。比較例4的異戊四醇四脂肪酸酯含量較比較例3多，靜電力數值稍有下降，故推測併用異戊四醇二脂肪酸及異戊四醇四脂肪酸酯，有助於降低聚碳酸酯組成物的靜電力數值。

實施例1~5將脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的添加量控制在0.2~1.0重量份之間，同時調整異戊四醇單脂肪酸酯的含量範圍為2.5~7.3 wt%、異戊四醇二脂肪酸酯的含量範圍為40.8~77.8 wt%、異戊四醇三脂肪酸酯的含量範圍為12.5~35.5 wt%，及異戊四醇四脂肪酸酯的含量範圍為7.2~19.2 wt%，經由測試之後，證實可獲得較低的靜電力(3.6~4.1kV)及不錯的射出流動性(螺旋流動長度範圍為18~23.2 cm)。其中，異戊四醇二脂肪酸酯之含量越高，螺旋流動長度也越長，合乎上述異戊四醇二脂肪酸酯有助於提高射出流動性的推測。併用異戊四醇二脂肪酸酯及異戊四醇四脂肪酸酯，可有效地降低靜電力數值。

綜上所述，本發明聚碳酸酯組成物藉由加入具有潤滑效果的脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物，並適當控制用量與組份比例，不僅讓該聚碳酸酯組成物具有理想的射出成型性，同時降低其靜電力，且後續能製得一種具有良好品質的聚碳酸酯成型品。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明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

一種聚碳酸酯組成物，包含聚碳酸酯，及脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物；其中，以該聚碳酸酯總重為100重量份計算，該脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的含量為0.2~1.0重量份，且該脂肪酸及異戊四醇之全部或部分酯化物包括1~10 wt%的異戊四醇單脂肪酸酯、35~80 wt%的異戊四醇二脂肪酸酯、10~40 wt%的異戊四醇三脂肪酸酯及5~20 wt%的異戊四醇四脂肪酸酯。
根據申請專利範圍第1項所述之聚碳酸酯組成物，其中，該脂肪酸與異戊四醇之全部或部分酯化物的含量為0.2~0.8重量份。
根據申請專利範圍第1項所述之聚碳酸酯組成物，其中，該脂肪酸及異戊四醇之全部或部分酯化物包括2~8 wt%的異戊四醇單脂肪酸酯、40~78 wt%的異戊四醇二脂肪酸酯、12~36 wt%的異戊四醇三脂肪酸酯及7~20 wt%的異戊四醇四脂肪酸酯。
根據申請專利範圍第1項所述之聚碳酸酯組成物，其中，該脂肪酸為C₈ ~C₂₂ 的飽和或不飽和脂肪酸。
根據申請專利範圍第4項所述之聚碳酸酯組成物，其中，該脂肪酸為C₁₂ ~C₂₀ 的飽和或不飽和脂肪酸。