TWI836443B - 可持續阻燃玻璃填充聚酯組合物 - Google Patents

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Abstract

一種熱塑性組合物包括：聚酯組分；玻璃纖維填料；及至多15 wt%之阻燃劑組分。該組合物包括小於1wt%之包括氮之組分。該組合物在一些態樣中為可持續的，其中回收含量為至少30%。

Description

可持續阻燃玻璃填充聚酯組合物
本發明係關於包括聚酯及非氮基阻燃劑組分之可持續熱塑性組合物。
許多消費電子公司正朝著使用更安全之化學品及可持續組件的方向發展。一種評估可持續性之方法為測定組分之GreenScreen®評分。有關GreenScreen®評分之資訊可在https://www.greenscreenchemicals.org/learn獲得。對於阻燃劑(FR)聚合物組合物，難以鑑別GreenScreen®評分為3或更高之FR添加劑。諸如聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之聚酯組合物不具有阻燃性；為了賦予阻燃(FR)特性，使用了基於氮之FR劑或增效劑，諸如多磷酸三聚氰胺。多磷酸三聚氰胺之GreenScreen®評分為2。然而，對於可持續組合物，組合物中之所有組分都必須具有至少3分之GreenScreen®評分。雖然一些諸如雙酚A雙(磷酸二苯酯) (BPADP)之FR劑的GreenScreen®評分為3或更高，但包含它們的組合物在低於1.2毫米(mm)無法達到所需UL-94等級V-0。
此等及其他缺點由本發明之態樣解決。
本發明之態樣係關於熱塑性組合物，其包括：聚酯組分；玻璃纖維填料；及至多15 wt%之阻燃劑組分。該組合物包括小於1 wt%之包括氮之組分。
參考本發明之以下實施方式及其中所包括的實例可更容易理解本發明。在各個態樣中，本發明係關於具有高可持續性含量(例如GreenScreen®評分)之玻璃填充聚酯(例如PBT/PET)FR組合物。該等組合物可適用於消費電子應用，諸如膝上型電腦及桌上型零件。
在揭示且描述本發明化合物、組合物、物品、系統、裝置及/或方法之前，應瞭解，除非另外說明，否則其不限於特定方法，或除非另外說明，否則不限於特定試劑，因為此當然可變化。亦應瞭解，本文所用術語僅出於描述特定態樣之目的且不希望具有限制性。
本發明涵蓋本發明之要素之各種組合，例如來自取決於同一獨立請求項之附屬請求項的要素之組合。
此外，應理解除非另外明確陳述，否則決不希望本文中所闡述之任何方法理解為必需依特定次序執行其步驟。因此，在方法技術方案實際上未列舉其步驟將遵循之次序或未在申請專利範圍或描述中另外特定地陳述該等步驟限於特定次序的情況下，絕不希望在任何方面推斷次序。此對於解釋而言成為任何可能之不明確基礎，包括：就步驟排列或操作流而言之邏輯事項；文法組織或標點符號衍生的普通含義；及說明書中描述之態樣的數目或類型。
本文中所提及之所有公開案以引用之方式併入本文中以結合該等公開案所列舉之方法及/或材料來揭示且描述。 定義
亦應瞭解，本文所用術語僅出於描述特定態樣之目的且不希望具有限制性。如在本說明書中及申請專利範圍中所使用，術語「包含」可包括態樣「由……組成」及「基本上由……組成」。除非另作定義，否則本文中所用之所有技術及科學術語具有與一般熟習本發明所屬技術者通常所瞭解之含義相同的含義。在本說明書及隨後申請專利範圍中，將提及多個應在本文中定義之術語。
如本說明書及申請專利範圍中所用，除非上下文另外明確規定，否則單數形式「一(a/an)」及「該」包括複數個參考物。因此，舉例而言，提及「聚酯」包括兩種或更多種聚酯聚合物之混合物。
如本文所使用，術語「組合」包括摻合物、混合物、合金、反應產物及其類似物。
範圍可在本文中表示為自一個值(第一值)至另一值(第二值)。在表示此類範圍時，範圍在一些態樣中包括第一值及第二值中之一或兩者。類似地，當藉由使用前綴『約』將值表示為近似值時，應瞭解特定值形成另一態樣。應進一步理解，每個範圍之端點相對於另一個端點及獨立於另一個端點均為重要的。亦應瞭解本文揭示了多個值，且各值在本文中亦揭示為「約」特定值(除值本身之外)。舉例而言，若揭示值「10」，則亦揭示「約10」。亦應理解，亦揭示兩個特定單元之間的每個單元。舉例而言，若揭示10及15，則亦揭示11、12、13及14。
如本文中所使用，術語「約」及「處於或約」意謂相關的量或值可為指定值、大致為指定值，或與指定值約相同。通常應理解，如本文中所使用，除非另有指示或推斷，否則其為指示±10%變化之標稱值。該術語意欲傳達，類似值促成申請專利範圍中敍述之等效結果或效果。即，應理解，量、大小、調配物、參數及其他數量及特性並非且無需為準確的，而可視需要為近似的及/或更大或更小，從而反映容限、轉換因子、捨入、量測誤差及其類似者，以及熟習此項技術者已知的其他因素。通常，無論是否明確地陳述，量、大小、調配物、參數或其他數量或特徵皆為「約」或「近似」的。應理解，在數量值之前使用術語「約」時，除非另外具體說明，否則該參數亦包括特定數量值本身。
揭示待用於製備本發明之組合物的組分以及待用於本文所揭示之方法內的組合物本身。本文中揭示此等及其他材料，且應理解，當揭示此等材料之組合、子組、相互作用、群組等時，雖然不能明確揭示此等化合物之每種單獨及共同組合及排列的特定參考，但每一者特定地涵蓋及描述於本文中。舉例而言，若揭示並論述特定化合物且論述可對包括該等化合物之多個分子進行的多種修飾，則特定涵蓋該化合物之每一種組合及排列及可能進行的修飾，除非特定地相反指示。因此，若揭示一類分子A、B及C以及一類分子D、E及F且揭示組合分子之實例A-D，則即使沒有單獨敍述每一個，每個都是單獨且共同涵蓋之含義組合，考慮揭示A-E、A-F、B-D、B-E、B -F、C-D、C-E及C-F。同樣，亦揭示此等者的任何子組或組合。因此，舉例而言，考慮揭示A-E、B-F及C-E的子群。此概念適用於本申請案之所有態樣，包括但不限於製成及使用本發明組合物之方法中的步驟。因此，若存在可執行之多個額外步驟，則應瞭解此等額外步驟中的每一者可利用本發明方法之任何特定態樣或態樣組合來執行。
本說明書及隨附申請專利範圍中對組合物中之特定要素或組分的重量份之提及表明重量份所用以表示的組合物或物品中之要素或組分與任何其他要素或組分之間的重量關係。因此，在含有2重量份組分X及5重量份組分Y之化合物中，X及Y以2:5之重量比存在，且不管化合物中是否含有額外組分，皆以此類比率存在。
除非特定相反陳述，否則組分之重量百分比係基於包括該組分之調配物或組合物的總重量。
如本文所用，術語「數均分子量」或「M n」可以互換使用，係指樣品中所有聚合物鏈之統計平均分子量，由下式定義： 其中M i為鏈之分子量且N i為具有彼分子量之鏈數。聚合物例如聚碳酸酯聚合物之M n可以藉由一般熟習此項技術者熟知的方法使用分子量標準，例如聚碳酸酯標準或聚苯乙烯標準，較佳經認證或可追蹤之分子量標準來確定。
如本文所用，術語「重均分子量」或「M w」可以互換使用，由下式定義： 其中M i為鏈之分子量且N i為具有彼分子量之鏈數。與M n相比，M w在確定對分子量平均值之貢獻時考慮給定鏈的分子量。因此，給定鏈之分子量愈大，鏈對Mw之貢獻就愈大。聚合物例如聚碳酸酯聚合物之M w可以藉由一般熟習此項技術者熟知的方法使用分子量標準，例如聚碳酸酯標準或聚苯乙烯標準，較佳經認證或可追蹤之分子量標準來確定。
如本文所用，「聚酯」係指在聚合物主鏈中含有酯官能基之聚合物。
如本文所用，「聚對苯二甲酸丁二酯」可與聚(對苯二甲酸1,4-丁二酯)互換使用。聚對苯二甲酸丁二酯為聚酯的一種。包括聚(二羧酸伸烷酯)、液晶聚酯及聚酯共聚物之聚酯可用於本發明所揭示之熱塑性組合物中。
如本文所用，「聚對苯二甲酸乙二酯」可以與聚(苯-1,4-二甲酸乙酯)互換使用。與聚對苯二甲酸丁二酯一樣，聚對苯二甲酸乙二酯為聚酯的一種。
提及聚合物之成分時使用的術語「殘基」及「結構單元」在整個說明書中同義。
除非另外規定，否則如本文所用，術語「重量百分比」、「重量%」及「wt.%」可以互換使用，指示基於組合物總重量之給定組分的重量百分比。即，除非另外規定，否則所有wt%值均基於組合物之總重量。應理解，所揭示組合物或調配物中所有組分之wt%值的總和等於100。
除非本文另有相反說明，否則所有測試標準均為在提交本申請時有效之最新標準。
本文公開之每種材料或者可商購及/或其生產方法為熟習此項技術者所知。
應理解，本文揭示之組合物具有某些功能。本文揭示用於執行所揭示之功能的某些結構要求，且應理解，存在可執行與所揭示結構有關之相同功能之多種結構，且此等結構將典型地實現相同結果。 熱塑性組合物
本發明係關於半結晶玻璃填充阻燃組合物，其在0.8 mm厚度下具有V-0之阻燃等級及至少3之GreenScreen®基準評分。用於更安全化學品之GreenScreen®為一種全球公認之工具，可鑑別危險化學品及更安全替代品。本發明之具體態樣係關於包括玻璃纖維及不包括氮之FR組分的PBT及PET摻合物。PBT可來源於海洋結合(回收)PBT及/或PET。若使用生物源單體，根據本發明之態樣的組合物可具有至多40%或可能甚至更多的可持續含量。在基於PET之組合物中，隨著PET之負載量自15%增加至45%，FR效能變得穩健。在15% PET負載下，在0.8 mm厚度下未達成UL-94 V0等級。但隨著PET負載增加至20%，在不使用諸如多磷酸三聚氰胺之氮基阻燃劑組分的情況下，可在0.8 mm厚度下實現V-0等級。
用於更安全化學品之GreenScreen®為一種化學危害評定方法，旨在鑑定高度關注之化學品及更安全替代品。工業、政府及非政府組織(NGO)使用它來支持產品設計及開發、材料採購，且作為替代品評定之一部分以滿足監理要求事項。在GreenScreen®下評估之每種化學品指定一個介於1與4之間的基準，其中每個增加之基準都定義了越來越安全之化學品。基準分數係藉由分析GreenScreen®中所包括之18個端點之特定危害分類組合來確定。制定基準標準以反映國內及國際上政府已經確立的危害問題。GreenScreen之一個重要價值為基準-1，「避免-高度關注之化學品」，明確定義了符合如REACH之全球法規的對人類健康及環境高度關注之化學品之標準。基準1化學品包括：致癌物，生殖、發育及神經發育毒物，誘變劑，持久性、生物蓄積性及有毒性化學品(PBT)、非常持久性及生物蓄積性化學品(vPvB)，及內分泌干擾劑。
包括氮之FR劑及增效劑(例如多磷酸三聚氰胺)之GreenScreen®評分為2。相比之下，二乙基亞膦酸鋁之GreenScreen®評分為3。許多消費電子公司正朝著使用更安全之化學品及可持續性的方向發展。對於調配物中使用之FR劑，GreenScreen®評分為3或更高較佳。
在特定態樣中，本發明係關於熱塑性組合物，其包括：聚酯組分；玻璃纖維填料；及至多15 wt%之阻燃劑組分。該組合物包括小於1 wt%之包括氮的組分。
適合之聚酯組分包括但不限於聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚(對苯二甲酸環己二亞甲酯)(PCT)、聚對苯二甲酸乙二酯二醇(PETG)、聚對苯二甲酸環己二亞甲酯二醇(PCTG)、聚對苯二甲酸環己二亞甲酯酸(PCTA)、其共聚物或其組合。PCT為由環己烷二甲醇(CHDM)與對苯二甲酸二甲酯(DMT)或對苯二甲酸(TPA)形成之結晶聚酯。PETG及PCTG為在聚合反應中由包括乙二醇(EG)形成之共聚酯。若共聚酯中小於50%之二醇含量為CHDM，則形成PETG；若共聚酯中大於50%之二醇含量為CHDM，則形成PCTG。PCTA係藉由包括諸如間苯二甲酸(IPA)之額外二酸形成。在一特定態樣中，聚酯組分包括PBT、PET或其組合。
在一些態樣中，聚酯組分包含來源於石化源、消費後或工業後回收源、生物基源或其組合之單體。
在某些態樣中，組合物包括10 wt%至50 wt%玻璃纖維填料。玻璃纖維填料可為原生玻璃纖維或可來源於回收源。回收玻璃纖維可為消費後或工業後回收玻璃纖維。
在一些態樣中，阻燃劑化合物可包括亞膦酸鹽化合物。例示性亞膦酸鹽化合物為二乙基亞膦酸鋁。例示性二乙基亞膦酸鋁Exolit® OP 1240，其獲自科萊恩(Clariant)，其指示為可持續阻燃劑產物。
在其他態樣中，該組合物包括黏土添加劑。該組合物可包括0.001 wt%至2 wt%之黏土添加劑。適合於本發明之態樣的例示性黏土添加劑包括鋁矽酸鹽。
在某些態樣中，組合物包括苯乙烯丙烯腈(SAN)囊封之聚四氟乙烯(PTFE)聚合物。在一些態樣中，SAN-PTFE聚合物可以0.05 wt%至1 wt%的量存在於組合物中。
根據本發明之態樣之組合物可進一步包括至少一種額外添加劑。適合之額外添加劑包括但不限於填料、除酸劑、抗滴落劑、抗氧化劑、抗靜電劑、增鏈劑、著色劑、脫模劑(de-molding agent)、流動促進劑、潤滑劑、脫模劑(mold release agent)、增塑劑、淬熄劑、阻燃劑、UV反射添加劑及其組合。至少一種額外添加劑可以任何不會顯著不利地影響組合物所需特性的量包括在熱塑性組合物中。在特定態樣中，至少一種額外添加劑包括小於1 wt%之包括氮之組分。
該組合物包括小於1 wt%之包括氮的組分。包括1 wt%或更多之包括氮之組分降低組合物之可持續性且防止組合物之GreenScreen®評分至少為3。在特定態樣中，組合物不包括三聚氰胺。
在一些態樣中，組合物之消費後或工業後回收含量為至少30%。在其他態樣中，組合物之消費後或工業後回收含量為至少35%、或至少40%、至少45%、或30-60%、或35-60%、或40-60%。
與習知阻燃劑聚酯組合物相比，根據本發明之態樣的組合物具有改良之特性。
在一些態樣中，組合物在小於1.2毫米(mm)之厚度下具有V-0之UL94等級，或在小於1.0 mm之厚度下具有V-0之UL94等級，或在0.8 mm之厚度下具有V-0之UL94等級。
在其他態樣中，組合物具有以下中之一或多者：如根據ASTM D638測定之至少9,000兆帕斯卡(MPa)的拉伸模數；如根據ASTM D638測定之至少90 MPa之拉伸強度；及根據ASTM D638測定之大於1%的斷裂伸長率。
在特定態樣中，如根據ASTM D256使用2.75 J之擺錘能量所測定，該組合物在23℃下具有至少45焦耳/公尺(J/m)之缺口伊佐德氏衝擊強度(notched Izod impact strength)。在其他態樣中，如根據ASTM D256使用2.75 J之擺錘能量所測定，該組合物在23℃下具有至少50 J/m，或至少55 J/m，或至少60 J/m，或至少65 J/m之缺口伊佐德氏衝擊強度。
根據本發明之態樣之組合物可具有如根據ASTM D648所測定在0.45 MPa下至少170℃之熱變形溫度(HDT)，或如根據ASTM D648所測定在0.45 MPa下至少180℃，或至少190℃，或至少200℃，或至少210℃之HDT。
在一些態樣中，如根據ASTM D648所測定，組合物之HDT在0.45 MPa及1.82 MPa下的差異小於100℃。在一些態樣中，如根據ASTM D648所測定，組合物之HDT在0.45 MPa及1.82 MPa下的差異小於75℃，或小於50℃，或小於25℃，或小於20℃。 製備方法
本文所述之一種或任何前述組分可首先與彼此乾燥摻合，或與前述組分之任何組合乾燥摻合，隨後自一個或多個進料器饋送至擠壓機中，或單獨地自一個或多個進料器饋送至擠壓機中。本發明中使用之填料亦可首先加工成母料，接著饋送至擠壓機中。組分可自喉斗(throat hopper)或任何側進料器饋送至擠壓機中。
本發明中使用之擠壓機可具有單螺桿、多個螺桿、嚙合同向旋轉或反向旋轉螺桿、非嚙合同向旋轉或反向旋轉螺桿、往復式螺桿、帶銷之螺桿、帶篩網之螺桿、帶銷之機筒、輥、柱塞、螺旋轉子、共捏合機、盤組處理器、各種其他類型之擠壓設備或包括前述中之至少一者的組合。
亦可將組分混合在一起，隨後熔融摻合以形成熱塑性組合物。組分之熔融摻合涉及使用剪切力、拉伸力、壓縮力、超音波能、電磁能、熱能或包括至少一種前述力或能量形式的組合。
在混配期間擠壓機上之機筒溫度可設定在聚合物之至少一部分已達到大於或等於約熔化溫度之溫度下，在樹脂為半結晶有機聚合物時，或可設定在樹脂為非晶形樹脂時之流動點(例如，玻璃轉移溫度)。
若需要，則包括前述所提及組分之混合物可經受多個摻合及成型步驟。舉例而言，熱塑性組合物可首先被擠出且形成為粒料。隨後可將粒料饋入至模製機中，在該模製機中，該等粒料可形成為任何期望形狀或產物。或者，源自單一熔融摻合器之熱塑性組合物可以形成為片材或線材且經受擠出後處理，諸如退火、單軸或雙軸取向。
在一些態樣中，本發明方法中熔融物之溫度可維持儘可能低，以避免組分之過度熱降解。在某些態樣中，熔融溫度維持在約230℃與約350℃之間，但可使用更高溫度，其限制條件為將樹脂在加工設備中之滯留時間保持相對較短。在一些態樣中，經熔融加工之組合物經由模具中之小出口孔離開加工設備，諸如擠壓機。所得熔融樹脂線材可以藉由使線材通過水浴來冷卻。冷卻後之線材可以切成粒料以用於包裝及進一步操作。 製品
在某些態樣中，本發明係關於包括熱塑性組合物之成形、成型或模製物品。熱塑性組合物可以藉由多種方式模製成有用之成形物品，諸如注射模製、擠壓、旋轉模製、吹塑模製及熱成型，以形成例如個人或商業電子裝置之物品及結構組件，包括但不限於蜂巢式電話、平板電腦、個人電腦、筆記型電腦及可攜電腦以及其他此類設備、醫療應用、RFID應用、汽車應用及其類似者。在另一態樣，該物品經擠壓模製。在又另一態樣中，物品經注射模製。
在特定態樣中，該物品為用於消費電子應用之罩殼或殼體。在其他態樣中，物品為用於消費電子應用之風罩或扇葉。
本發明涵蓋本發明之要素之各種組合，例如來自取決於同一獨立請求項之附屬請求項的要素之組合。 本發明之態樣
在各個態樣中，本發明係關於且至少包括以下態樣。
態樣1. 一種熱塑性組合物，其包含： 聚酯組分； 玻璃纖維填料；及 至多15 wt%之阻燃劑組分， 其中該組合物包含小於1 wt%之包含氮的組分。
態樣2. 根據態樣1之熱塑性組合物，其中該聚酯組分包含聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚(對苯二甲酸環己二亞甲酯)(PCT)、聚對苯二甲酸乙二酯二醇(PETG)、聚對苯二甲酸環己二亞甲酯二醇(PCTG)、聚對苯二甲酸環己二亞甲酯酸(PCTA)、其共聚物或其組合。
態樣3. 根據態樣2之熱塑性組合物，其中該聚酯組分包含PBT、PET或其組合。
態樣4. 如態樣1至3中任一項之熱塑性組合物，其中該聚酯組分包含來源於石化源、消費後回收源、生物基源或其組合之單體。
態樣5. 如態樣1至4中任一項之熱塑性組合物，其中該組合物包含10 wt%至50 wt%玻璃纖維填料，且其中該玻璃纖維填料為原生玻璃纖維或來源於回收源。
態樣6. 如態樣1至5中任一項之熱塑性組合物，其中該阻燃劑組分包含亞膦酸鹽化合物。
態樣7. 根據態樣6之熱塑性組合物，其中該亞膦酸鹽化合物包含二乙基亞膦酸鋁。
態樣8. 根據態樣1至7中任一項之熱塑性組合物，其中該組合物進一步包含至多2 wt%之黏土添加劑。
態樣9. 根據態樣1至8中任一項之熱塑性組合物，其中該組合物進一步包含0.05 wt%至1 wt%之苯乙烯丙烯腈(SAN)囊封之聚四氟乙烯(PTFE)聚合物。
態樣10.      根據態樣1至9中任一項之熱塑性組合物，其中該組合物進一步包含至多5 wt%之至少一種額外添加劑，其中該至少一種額外添加劑包含小於1 wt%之包含氮的組分。
態樣11.       根據態樣1至10中任一項之熱塑性組合物，其中該組合物不包含三聚氰胺。
態樣12.      根據態樣1至11中任一項之熱塑性組合物，其中該組合物在0.8毫米(mm)之厚度下具有V-0的UL94等級。
態樣13.      根據態樣1至12中任一項之熱塑性組合物，其中該組合物具有以下特性中之一或多者： 如根據ASTM D638所測定之至少9,000兆帕斯卡(MPa)的拉伸模數； 如根據ASTM D638所測定之至少90 MPa之拉伸強度；或 根據ASTM D638測定之大於1%的斷裂伸長率。
態樣14.      根據態樣1至13中任一項之熱塑性組合物，其中如根據ASTM D256使用2.75 J之擺錘能量所測定，該組合物在23℃下具有至少45焦耳/公尺(J/m)之缺口伊佐德氏衝擊強度(notched Izod impact strength)。
態樣15.      根據態樣1至14中任一項之熱塑性組合物，其中該組合物(1)如根據ASTM D648所測定，在0.45 MPa下具有至少170℃之熱變形溫度(HDT)；或(2)如根據ASTM D648所測定，HDT在0.45 MPa及1.82 MPa下之差值小於100℃。
態樣16.      根據態樣1至15中任一項之熱塑性組合物，其中該組合物具有至少30%之回收含量。
態樣17.      一種由根據態樣1至16中任一項之熱塑性組合物形成的物品。
態樣18.      根據態樣17之物品，其中該物品為用於消費電子應用之罩殼或殼體。
態樣19.      根據態樣17之物品，其中該物品為用於消費電子應用之風罩或扇葉。 實例
提供以下實例以向一般熟習此項技術者提供如何製造及評估本文中主張之化合物、組合物、物品、裝置及/或方法之完全揭示內容及說明，且意欲僅為例示性且不意欲限制本發明。已進行確保關於數字(例如，量、溫度等)之準確度的工作，但應考慮一些誤差及偏差。除非另外指明，否則份數為重量份，溫度以℃為單位或在環境溫度下，且壓力為大氣壓或接近大氣壓。除非另外指明，否則涉及組成之百分比係以wt%為單位。
存在反應條件之眾多變化形式及組合，例如組分濃度、所需溶劑、溶劑混合物、溫度、壓力，以及可用於最佳化獲自所描述製程之產物純度及產率的其他反應範圍及條件。將僅需要合理及常規的實驗來最佳化此類製程條件。
製備了各種組合物，以鑑別用於膝上型電腦及桌上型部件中之應用的具有阻燃特性及GreenScreen®基準分數為3或更高之玻璃填充PBT/PET摻合物。表1列出包括於組合物中之組分： 表 1- 所使用之材料
組分 描述 來源
PBT195 Valox™ 195低分子量PBT樹脂 沙特基礎工業公司(SABIC)
PBT315 Valox™ 315高分子量PBT樹脂 沙特基礎工業公司
PET PET，CAS # 25038-59-9固有黏度：0.84 dl/g DAK
多磷酸三聚氰胺 FR添加劑 Budenheim Iberica Comercial SA
AlPi 二乙基亞膦酸鋁，FR添加劑 科萊恩化工(Clariant Chemicals)
GF 玻璃纖維，標準10微米PBT 日本電氣硝子(Nippon Electric Glass)
黏土 Translink® 445鋁矽酸鹽 巴斯夫(BASF)
TSAN Cycolac™樹脂INP449 TSAN 沙特基礎工業公司
PETS 異戊四醇四硬脂酸酯，脫模劑 Faci
Aox1010 受阻酚穩定劑(抗氧劑) 巴斯夫
CB 碳黑，中等顏色，珠粒 卡博特(Cabot)
所形成之比較及實例組合物展示於表2A及表2B中(所有量都以100 wt%之wt%計)： 表 2A- 所形成之組合物
C1 Ex1.1 Ex1.2 Ex1.3 Ex1.4
PBT195 19 19.56 17.08 14.58 9.58
PBT315 20.16 19.6 17.08 14.58 9.58
PET 15 15 20 25 35
磷酸三聚氰胺 4
AlPi 10 14 14 14 14
GF 30 30 30 30 30
黏土
TSAN 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
PETS 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
Aox1010 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
CB 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99
總計(wt%)： 100 100 100 100 100
表 2B- 所形成之組合物
Ex1.5 Ex1.6 Ex1.7 Ex1.8 Ex1.9
PBT195 19.56 17.08 14.58 9.58 6
PBT315 19.6 17.08 14.58 9.58 7.16
PET 15 20 25 35 45
磷酸三聚氰胺  
AlPi 13 13 13 13 10
GF 30 30 30 30 30
黏土 1 1 1 1  
TSAN 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
PETS 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
Aox1010 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
CB 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99
總計(wt%)： 100 100 100 100 100
組合物之特性展示於表3A及表3B中： 表 3A- 表 2 組合物之特性
C1 Ex1.1 Ex1.2 Ex1.3 Ex1.4
拉伸模數(MPa) 12100 11300 11200 11100 11060
拉伸強度(MPa) 101 109 112 112 118
斷裂伸長率(%) 1.4 1.6 1.7 1.5 2.2
伊佐德氏衝擊強度，缺口(J/m) 71.2 62.5 63.6 61.6 66.8
HDT ℃(0.45 MPa) 220 207 193 181 214
HDT ℃(1.82 MPa) 202 187 171 170 150
UL94(0.8 mm厚度) 失敗 V-0 V-0 V-0 V-0*
總燃燒時間(23℃/48小時) 25.4 31.8 29.6 33.4 21.5*
總燃燒時間(70℃/168小時) 48.5 42.8 32.9 35.1 23.2
回收%(理論值) 38.5 38.5 40.5 42.5 46.5
表 3B- 表 2 組合物之特性
Ex1.5 Ex1.6 Ex1.7 Ex1.8 Ex1.9
拉伸模數(MPa) 11040 10880 10740 11120 11200
拉伸強度(MPa) 101 99.9 106 105 106
斷裂伸長率(%) 1.4 1.3 2.0 1.7 1.8
伊佐德氏衝擊強度，缺口(J/m) 47.2 49.1 52.0 50.2 53.1
HDT ℃(0.45 MPa) 196 197 211 211 206
HDT ℃(1.82 MPa) 179 174 181 137 82.7
UL94(0.8 mm厚度) V-0 V-0 V-0* V-0* V-0
總燃燒時間(23℃/48小時) 34.9 32.4 29.8* 22.4* 25.9
總燃燒時間(70℃/168小時) 38.6 25.3 31.6 24.1 34.8
回收%(理論值) 38.5 40.5 42.5 46.5 53
原生PBT及PET用於篩選目的；表3A及3B中提供了使用回收PBT及PET時之理論回收含量。
拉伸模數(兆帕，MPa)、拉伸強度(MPa)及斷裂伸長率(%)係根據ASTM D638以50毫米/分鐘(mm/min)之速度測定。缺口伊佐德氏衝擊強度(焦耳/公尺，J/m)係根據ASTM D256使用2.75 J之擺錘能量在室溫(23℃)下測定。熱變形溫度係根據ASTM D648在0.45 MPa及1.82 MPa測定。UL94燃燒等級係在0.8毫米(mm)或0.75 mm厚度下測定。燃燒時間係根據UL94標準測定。
如資料所證明的，對照組合物C1在0.8 mm厚度下不滿足UL94測試。此級別在厚度為1.5 mm時之等級為V-0(根據技術資料表)。具有20%至45%之PET負載的實例組合物在0.8 mm厚度下具有UL94 V-0等級。實例調配物不包括三聚氰胺化合物(多磷酸三聚氰胺)增效劑，GreenScreen®評分為2。在調配物(組合物Ex1.5-Ex1.8)中添加1%黏土不會影響燃燒等級。然而，添加黏土會降低衝擊效能。
使用海洋結合之iQ PBT(來自沙特基礎工業公司)進行了進一步的評估，其中回收PET負載為20及25 wt%以實現流動與HDT之最佳平衡。組合物展示於表4中；特性展示於表5中： 表 4- 實例組合物
Ex2.2 Ex2.3
iQ PBT 195 OB(海洋結合之) 17.08 14.58
iQ PBT 315OB 17.08 14.58
rPET(海洋PCR回收PET) 20 25
TSAN 0.5 0.5
PETS 0.2 0.2
Aox1010 0.15 0.15
AlPi 14 14
GF 30 30
CB 0.99 0.99
表 5- 表 4 組合物之特性
Ex2.2 Ex2.3 Ex1.2 Ex1.3
拉伸模數(MPa) 11140 11080 11200 11100
拉伸強度(MPa) 107 98.3 112 112
斷裂伸長率(%) 1.54 1.35 1.7 1.5
伊佐德氏衝擊強度，缺口(J/m) 58.9 64.4 63.6 61.6
HDT ℃(0.45 MPa) 206 201 193 181
HDT ℃(1.82 MPa) 183 174 171 170
MVR (260 ℃/2.16 Kg)，cm 3/10 min 3.62 2.33 1.4 1.3
MVR (265 ℃/5 Kg)，cm 3/10 min 28.4 25.9 14.6 12.2
MVR (250 ℃/5 Kg)，cm 3/10 min 26.3 20 9.0 8.3
UL94(0.8 mm厚度) V-0 V-0 V-0 V-0
總燃燒時間(23℃/48小時) 23.4 24.4 29.6 33.4
總燃燒時間(70℃/168小時) 24.8 28.6 32.9 35.1
回收% 40.5 42.5 40.5* 42.5*
*理論值
組合物Ex2.2及Ex2.3分別對應於組合物Ex1.2及Ex1.3。提供Ex1.2及Ex1.3組合物之特性以用於比較。如表5所示，與原生PBT及PET相比，使用回收PBT及PET在機械特性方面沒有觀察到顯著差異。具有回收材料之調配物的流動性略高，可能是因為回收之PET的固有黏度約為0.6，而原生PET之固有黏度約為0.8。
以上描述意欲為說明性的而非限制性的。舉例而言，上文所描述之實例(或其一或多個態樣)可彼此結合而使用。諸如一般熟習此項技術者在審閱以上描述後可使用其他態樣。提供發明摘要以符合37 C.F.R.§1.72(b)，從而允許讀者快速地確定技術揭示內容之本質。應遵守以下理解：其將不用以解釋或限制申請專利範圍的範疇或意義。又，在以上實施方式中，可將各種特徵分組在一起以簡化本發明。此不應解釋為期望未主張之揭示特徵對於任何技術方案均為必需的。相反地，本發明之標的物可在於比特定所揭示態樣的所有特徵少的特徵。因此，據此將以下申請專利範圍作為實例或態樣併入實施方式中，其中各請求項作為一個單獨態樣而獨立存在，且預期此類態樣可以各種組合或排列與彼此組合。應參考所附申請專利範圍連同此類申請專利範圍所具有的等效物之全部範疇來確定本發明之範疇。
無
無

Claims (13)

  1. 一種熱塑性組合物，其包含：聚酯組分，其包括至多45wt%的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)；10wt%至50wt%之玻璃纖維填料；至多15wt%之阻燃劑組分，其中該組合物包含小於1wt%之包含氮的組分；以及其中該組合物在0.8毫米(mm)的厚度下具有V-0的UL94等級；其中該組合物(1)如根據ASTM D648所測定，在0.45MPa下具有至少170℃之熱變形溫度(HDT)；或(2)如根據ASTM D648所測定，HDT在0.45MPa及1.82MPa下之差值小於100℃。
  2. 如請求項1所述之熱塑性組合物，其中該聚酯組分更包含聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚(對苯二甲酸環己二亞甲酯)(PCT)、聚對苯二甲酸乙二酯二醇(PETG)、聚對苯二甲酸環己二亞甲酯二醇(PCTG)、聚對苯二甲酸環己二亞甲酯酸(PCTA)、其共聚物或其組合。
  3. 如請求項1所述之熱塑性組合物，其中該聚酯組分包含PBT與PET。
  4. 如請求項1所述之熱塑性組合物，其中該聚酯組分包含來源於石化源、消費後回收源、生物基源或其組合之單體。
  5. 如請求項1所述之熱塑性組合物，其中該玻璃纖維填料為原生玻璃纖維或來源於回收源。
  6. 如請求項1所述之熱塑性組合物，其中該阻燃劑組分包含二乙基亞膦酸鋁。
  7. 如請求項1所述之熱塑性組合物，其中該組合物進一步包含 至多2wt%之黏土添加劑。
  8. 如請求項1所述之熱塑性組合物，其中該組合物進一步包含0.05wt%至1wt%之苯乙烯丙烯腈(SAN)囊封之聚四氟乙烯(PTFE)聚合物。
  9. 如請求項1所述之熱塑性組合物，其中該組合物不包含三聚氰胺。
  10. 如請求項1所述之熱塑性組合物，其中該組合物具有至少30%之回收含量。
  11. 如請求項1至10中任一項所述之熱塑性組合物，其中該組合物具有以下特性中之一或多者：如根據ASTM D638所測定之至少9,000兆帕斯卡(MPa)的拉伸模數；如根據ASTM D638所測定之至少90MPa之拉伸強度；或根據ASTM D638測定之大於1%的斷裂伸長率。
  12. 如請求項1至10中任一項所述之熱塑性組合物，其中如根據ASTM D256使用2.75J之擺錘能量所測定，該組合物在23℃下具有至少45焦耳/公尺(J/m)之缺口伊佐德氏衝擊強度(notched Izod impact strength)。
  13. 一種由如請求項1至10中任一項所述之熱塑性組合物形成的物品，其中該物品為用於消費電子應用之風罩或扇葉。
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