改进的抗冲击改性热塑性组合物的制作方法

专利名称：改进的抗冲击改性热塑性组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括作为抗冲击改性剂的橡胶的热塑性组合物，该橡胶含有通过乳液聚合方法制备且通过控制和调节PH值的特殊方法回收的接枝聚合物，根发明还涉及该热塑性组合物在制备模制体中的应用，以及涉及该模制体本身。本发明还涉及包括具有核壳结构的聚合物抗冲击改性剂的热塑性组合物，该改性剂通过多级方法制备并通过控制和调节PH值的特殊方法回收且包含至少ー种阶梯聚合物，还涉及该热塑性组合物在制备模制体中的用途，以及涉及该模制体自身。
技术问题广泛使用抗冲击改性剂来改善热塑性组合物的冲击强度，目的在于平衡它们固有的脆性或在环境或零下温度下发生的脆裂、切ロ敏感性和裂纹扩展性。因此，抗冲击改性的聚合物是抗冲击性和韧性通过引入橡胶材料的相微区(phase micro domains of arubbery material)而增强的聚合材料。这通常由将微观橡胶颗粒引入到聚合物基质中来实现，这能够吸收或消散冲击能量。ー种可能是引入核壳颗粒形式的橡胶颗粒。很通常地是，这些核壳颗粒具有橡胶核和聚合物壳，其优点是具有合适粒度的橡胶核以有效地增韧，和具有接枝的壳以便与热塑性基质间的粘合和相客。抗冲击改性的效果(performance)是与颗粒(尤其是颗粒的橡胶部分)的粒度及其量相关的。为了具有最高的冲击强度，对于给定量的添加的抗冲击改性剂颗粒，有ー个最佳的平均粒度。这些主抗冲击改性剂颗粒通常以粉末了颗粒形式加入到热塑性材料中。这些粉末颗粒是聚集的主抗冲击改性剂颗粒。在热塑性材料与粉末颗粒的混合期间，主抗冲击改性剂颗粒被重新获得并近乎均质地分散在热塑性材料中。当抗冲击改性剂颗粒的粒度在纳米范围内时，聚集的粉末颗粒的范围是在微米范围内。在回收过程中能够通过几种方法进行聚集，例如喷雾干燥、凝结或冷冻干燥或者喷雾干燥与凝结技术的结合。也很重要的是要有对热塑性聚合物组合物没有负面作用的抗冲击改性剂。作为负面作用，可以理解为，例如包括抗冲击改性剂的热塑性聚合物的与时间或温度或两者相关的颜色稳定性、热稳定性、水解稳定性。所有这些影响可能由核壳结构引起，但更具体而言是由在合成和处理抗冲击改性剂粉末期间使用的杂质和副产物引起。通常，没有对抗冲击改性剂专门的纯化步骤，仅仅有固体对液体的分离。因此，所使用的大约重要的量的任何化合物(杂质、副产物)仍然掺混在抗冲击改性剂中。这些化合物不应该以主要方式影响热塑性材料，所述方式例如光学和/或机械和/或流变性能随着时间和/或温度和/或湿度(hygrometry)的降低。本发明的目的是要有含有抗冲击改性剂的热塑性组合物，其在该抗冲击改性热塑性聚合物的所有性质之间具有好的平衡，如具有高的冲击强度，而不降低聚合物组合物的粘度和在高温下的变色，其是由于在该抗冲击改性剂制备过程中使用的杂质或副产物的影响。本发明的另一目的是要有制备抗冲击改性剂的方法，一旦在热塑性组合物中加入该抗冲击改性剂，该抗冲击改性热塑性组合物具有在该抗冲击改性热塑性聚合物的所有性质之间的良好平衡，如具有高的冲击强度，而不降低聚合物组合物的粘度和在高温下的变色，这是由于在该抗冲击改性剂制备过程中使用的杂质或副产物的影响。
背景技术：
-现有技术热塑性组合物和抗冲击改性的热塑性组合物以及核壳抗冲击改性剂的制造方法都是大家所熟知的。W02009/118114描述了抗冲击改性的聚碳酸酯组合物，具有颜色、水解和熔体(melt)稳定性的良好组合。橡胶核是基于聚丁二烯。为了制备接枝橡胶聚合物，使用了脂肪酸盐，尤其是羧酸的盐。组合物在206°C的黄度指数是非常重要的20或更高。
W02009/126637描述了通过多步乳液聚合合成的功能化MBS抗冲击改性剂。在最后，将得到的反应混合物凝结来分离聚合物。凝结处理是通过以下来实施将反应混合物与盐溶液(氯化钙或氯化铝-CaCl2或AlCl3)或用浓硫酸酸化的溶液接触，然后过滤分离由凝结得到的固体产物，然后洗涤并干燥该固体产物来得到粉末形式的接枝共聚物。文献EP0900827描述了乳液接枝聚合物，尤其是MBS核壳聚合物，其在聚碳酸酯的情况下基本上没有会降解热塑性聚合物的组分。因此，在合成期间省略这些组分。一般来说，为了提高抗冲击改性的聚碳酸酯的热稳定性，在合成抗冲击改性剂期间，必须避免使用任何碱性化合物。在乳液聚合期间，特别强调要使用某类表面活性剂，尤其是含硫酸盐和磺酸盐的表面活性剂。所有的现有技术都没有记载关于合成后回收或分离粉末的方法，尤其是其pH和对电解质的选择，以及热塑性组合物中该抗冲击改性剂的性能特性。本发明的简要说明已经惊奇地发现在该抗冲击改性剂沉淀聚集步骤期间，pH值对产物在热塑性组合物中的性能很重要。最终产物具有特定的PH值是不够的，而是已经涉及到在回收步骤期间特定的PH范围。用于控制pH的物质的性质(酸性或碱性)对在热塑性树脂中产物的性能也很重要。已经发现在合成和聚集期间，条件选择的平衡能产生抗冲击改性热塑性树脂的更好性能，尤其是在冲击强度、变黄、抗水解性-及熔体稳定性之间较好的平衡。已经惊奇地发现核壳抗冲击改性剂的结构是重要的，特别是具有含有梯度聚合物的中间壳。


图I至3是核壳结构的示例图I :包括核和壳的核壳颗粒；图2a :包括核和三个壳的核壳颗粒，梯度壳可以是壳I或壳2 ;图2b :包括核I和三个层核2、壳I、壳2的核壳结构，梯度壳是核I和壳2 ;图3 :包括核和两个壳的核壳颗粒，梯度壳是壳I。本发明的详细说明
在第一方面，本发明涉及热塑性聚合物组合物，其包括
A)热塑性聚合物，和B)核壳抗冲击改性剂，其中，该核壳抗冲击改性剂通过包括下面步骤的方法制得a)通过乳液聚合合成核壳共聚物；b)在4至8的pH下，通过添加电解质水溶液凝结该核壳聚合物。在第二方面，本发明涉及热塑性聚合物组合物，其中该核壳抗冲击改性剂是由前面提到的方法制得，其中该方法在步骤a)和步骤b)之间包括另外的步骤ab)，其特征在于在合成步骤后将该核壳共聚物乳液的PH控制和调节到4至8。在第三方面，本发明涉及热塑性聚合物组合物，其中核壳抗冲击改性剂是由提到的第一种方法制得，其中该方法包括在步骤b)后的另外的步骤C)，其特征在于将该凝结的核壳聚合物的PH调节到6至7. 5。所用的术语“橡胶”表示在聚合物的玻璃化转变之上的聚合物的热力学状态。所用的术语“(甲基)丙烯酸烷基酷”表示丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯两者。所用的术语“共聚物”表示由至少两种不同的单体组成的聚合物。所用的术语“梯度聚合物”表示具有从主要地単体A到主要地単体B沿着大部分或全部的共聚物链排列的重复单元的梯度。所用的“多级聚合物(multistage polymer) ”表示通过多级乳液聚合方法以连续方式形成的聚合物，该聚合方法有至少两个组成不同的阶段。优选的是多级乳液聚合方法，其中第一聚合物是第一级聚合物，且第二聚合物是第二级聚合物，即在第一乳液聚合物存在下通过乳液聚合形成第二聚合物。所用的术语“核壳聚合物”表示具有如图1-3所示结构的聚合物，但不局限于此。所用的术语“粒度”表示被认为是球形的颗粒的体积平均直径，通过使用激光光谱仪的光漫射进行测试。在此所用的术语“份”表示“重量份”。除非另有说明，“总重量份”并不必然加到100。这里所用的术语“中性pH”表示6. O至7. 5的pH。关于步骤a)的合成方法，该核壳抗冲击改性剂是乳液接枝共聚物，其具有丁ニ烯基核聚合物和一个或多个壳聚合物。通过在含有丁ニ烯基橡胶聚合物的胶乳存在下，接枝聚合单体或含有至少芳香族こ烯基(aromatic vinyl)、甲基丙烯酸烧基酯或丙烯酸烧基酯的单体混合物得到接枝共聚物。在制备接枝共聚物中有用的聚合引发剂包括但不限于过硫酸盐，例如过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠；有机过氧化物，例如叔丁基氢过氧化物、枯烯氢过氧化物、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、对-薄荷烷氢过氧化物和ニ异丙基苯氢过氧化物；偶氮化合物，例如偶氮ニ异丁腈和偶氮ニ异戊腈；或者氧化还原引发剂。然而，优选使用氧化还原类催化体系，其由过氧化合物(例如是上面提到的)和还原剂组合形成，所述还原剂特别是例如碱金属亚硫酸盐、碱金属亚硫酸氢盐、甲醒合次硫酸氢钠(sodium formaldehyde sulfoxylate)(NaHSO2HCHO)、抗坏血酸、葡萄糖，且特别是所述催化体系中水溶性的那些，例如过硫酸钾/焦亚硫酸钠、或者二异丙基苯氢过氧化物/甲醛合次硫酸氢钠，甚至更复杂的体系例如硫酸亚铁/右旋糖/焦磷酸钠。作为乳化剂，可以使用任何一种已知的表面活性剂， 无论是阴离子、非离子乃至阳离子的。特别地，乳化剂可以选自阴离子乳化剂或可替代地非离子表面活性剂，该阴离子乳化剂例如为脂肪酸的钠或钾盐，特别是月桂酸钠、硬脂酸钠、棕榈酸钠、油酸钠、硫酸钠或硫酸钾与脂肪醇的硫酸酯(特别是十二烷基硫酸钠)的混合物、磺基琥珀酸酯的钠或钾盐、烷基芳基磺酸的钠或钾盐(特别是十二烷基苯磺酸钠)、和脂肪甘油一磺酸酯(fattymonoglyceridemonosulphonates)的钠或钾盐,该非离子表面活性剂例如为氧化乙烯的和烧基酹的、或脂肪醇、烧基酌' (ethylene oxide and of alkylphenol or of aliphatic alcohols,alkylphenols)的反应产物。如果有必要，也可以使用这样的表面活性剂的混合物。通常,后处理(working up)或回收(意味着从乳液中分离核壳聚合物)是通过喷雾干燥、或通过沉淀或凝结并分离分散水来进行。在本发明的情况下，通过凝结-步骤b)_并分离分散水来进行后处理。通过电解质加入来进行凝结沉淀。由于可造成腐蚀问题，在本发明的范围内优选规避含氯阴离子基的电解质。该无机凝结盐的阳离子优选选自元素周期表中的I a、IIa、IIIa族。特别优选钠、钾、钙和镁。用作本发明凝结剂的电解质例如是无机盐和有机酸的盐，该无机盐例如是硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、次磷酸钙，该有机酸的盐例如是醋酸钠、醋酸钙、甲酸钾、乙酰丙酮酸钙。无机盐能够以无水或水合形式(当其存在时)使用，例如无水硫酸镁或七水合硫酸镁(magnesium sulfate heptahydrous)。有利地，该电解质选自无机盐，且优选在磷酸根和硫酸根阴离子中以及在钠、钾、镁和钙阳离子中选择，例如硫酸镁、硫酸钙、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾。电解质是以其一种或多种的水溶液的形式使用。在凝结步骤期间的pH值是个要点。通常，粉末的pH要由于在例如通过凝结的回收之后的最终产物而调整。但是在本发明的情况下，在凝结步骤之前或期间已经开始控制pH。在凝结步骤开始或期间的pH值应该为4至8，优选5至7. 5，更优选6至7，且有利地为6. 7至7。在4至8的pH间进行凝结，优选5至7. 5，更优选6至7. 2，且有利地为6至7。能够通过本领域技术人员已知的方法来调节通过聚集或凝结回收接枝的核壳聚合物分散体-在步骤ab)中-之前的pH值，例如当pH值太高时，通过加入有机或无机酸溶液(acidic solution);或者当pH太低时,通过加入有机或无机碱溶液；或者通过加入缓冲溶液以将PH维持在接近固定值，当少量的酸或碱化合物加入到该溶液中时该pH值在限定的变值之内。碱溶液优选除去强的无机碱，如NaOH，K0H, LiOH, Ca (OH) 2 ;且更通常除去氨和大多数有机碱，其由水解而不是由分解来释放OH-离子。缓冲溶液是由弱酸与其共轭碱或弱碱与其共轭酸的混合物组成的水溶液。
作为缓冲溶液的例子，可以提到存在于血浆中的碳酸(H2CO3)与碳酸氢盐(HCCV)的缓冲剂，以维持pH在7. 35至7. 45之间；或者柠檬酸与柠檬酸钠缓冲溶液；或磷酸盐缓冲剂，其基于磷酸ニ钾和ー钾、或者磷酸ニ钠与ー钠的或ニ钠、或者柠檬酸与磷酸ニ钠。优选地，在本发明中使用磷酸盐缓冲溶液，且更优选经制备能够保持6至7的pH值的磷酸盐缓冲溶液。 在5°C至 100°C，优选 10°C至 100°C，特别优选 15°C至 100°C，有利地 20°C至 90°C的温度下进行凝結。用于凝结的来自合成的胶乳的固体含量为15 %至60重量％，并优选25 %至50 %。考虑到它们在25°C下在水中的溶解度常数，该电解质的水溶液含有足够小的盐浓度以保证该物质的溶解性。凝结和沉淀的聚合物与水的分离可以通过常规方法进行，该常规方法例如筛分、过滤、倾析、或离心或它们中一些的组合。在分离掉分散水后，得到潮湿的接枝聚合物，其通常具有闻达75wt%的残余水含量。通过根据本发明的方法，对辅助物质例如乳化剂、自由基生成体(radicalformer)的分解产物、缓冲物质仅部分分离，因此,达到100%的相当大部分的辅助物质保留在该接枝聚合物中和因此最终产物中，即潮湿的接枝聚合物中。由于没有进ー步的纯化步骤，所有不会随水分离的副产物和杂质将保留在核壳聚合物粉末中。关于回收方法，在凝结步骤前该核壳共聚物颗粒的胶乳的pH为4至7. 5，优选6至
7。优选凝结步骤c)的pH为6至7。通过添加缓冲水溶液调节步骤b)的pH，优选磷酸盐缓冲水溶液。优选地，在步骤c)中用于凝结的电解质为硫酸镁。在一个优选实施方案中，该方法包括在凝结之后的附加步骤在凝结步骤之后调节该核壳聚合物的PH值到6至7. 5，有利地6至7。在凝结之后对pH的调节能够通过电解质例如无机盐溶液进行，所述无机盐例如是硫酸钠、硫酸钙、磷酸ニ氢钠、磷酸氢ニ钠、磷酸ニ氢钾、磷酸氢ニ钾、钙。该无机盐能够以无水或水合形式(当其存在时)使用,例如无水硫酸镁或七水合硫酸镁。有利地，该电解质选自无机盐，且优选在磷酸根和硫酸根阴离子中以及在钠、钾、镁和钙阳离子中，例如硫酸镁、硫酸钙、磷酸氢ニ钠、磷酸ニ氢钾。该电解质是以其ー种或多种的水溶液的形式使用。必须规避强的无机碱，如NaOH，KOH, LiOH, Ca(OH)2 ；以及更通常的氨和大多数有机碱，其由于水解来释放OH-离子。可以加入抗氧化剂至该抗冲击改性剂。作为抗氧化剂,来自Ciba、Clariant或Songnox公司的产品是公知的，以加入来稳定聚合物。还可以加入防粘连剂。能够使用无机盐如碳酸钙或ニ氧化硅。优选ニ氧化硅。关于为根据本发明的热塑性组合物的一部分的热塑性聚合物，它可以选自但不限于聚氯こ烯(PVC)、聚酯例如聚对苯ニ甲酸こニ酯(PET)或聚对苯ニ甲酸丁ニ酯(PBT)或聚乳酸(PLA)、聚苯こ烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚こ烯、聚甲基丙烯酸甲酷、(甲基)丙烯酸系共聚物、热塑性聚(甲基丙烯酸甲酷-共-丙烯酸こ酷)、聚(对苯ニ甲酸亚烷基酷)、聚偏ニ氟こ烯、聚(偏ニ氯こ烯)(poly (vinylidenchloride))、聚甲醒(polyoxymethylen,Ρ0Μ)、半结晶聚酰胺、无定形聚酰胺、半结晶共聚酰胺、无定形共聚酰胺、聚醚酰胺、聚酯酰胺、苯乙烯与丙烯腈的 共聚物(SAN)、以及它们分别的混合物。根据一个优选实施方案，该热塑性树脂组合物包括聚碳酸酯(PC)和/或聚酯(PET或PBT)或PC或聚酯合金。该合金例如可以为PC/ABS (聚(丙烯腈-共-丁二烯-共-苯乙烯))、PC/聚酯或PC/PLA，这里只是提到一些。作为根据本发明热的塑性组合物的一部分的该热塑性聚合物还能够选自聚氨酯；聚(芳香酮类)例如聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚酮；聚(苯醚)；聚(苯硫醚)；苯氧基树脂；聚砜类例如聚(醚砜)、聚(芳香砜)、聚砜；聚(醚酰亚胺) ’聚(醚酰亚胺酯)；共聚(醚酰亚胺酯)；聚(酯碳酸酯)；多芳基化合物-例如聚(双酚A间苯二酸酯)；聚酰亚胺类例如聚(戊二酰亚胺)；芳香族聚酰亚胺；丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈树脂；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂；聚(酰胺酰亚胺)；腈树脂；聚(甲基戊烯)；烯烃改性的苯乙烯-丙烯腈；苯乙烯-丁二烯树脂；丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯树脂；热塑性弹性体类例如聚(醚酯)、聚(醚酰胺)、聚(苯乙烯丁二烯苯乙烯)和聚(苯乙烯-乙烯-丁烯苯乙烯)；以及共聚物和上面的混合物。关于该组合物的成分，本发明的核壳聚合物与热塑性聚合物之间的比例为0. 5/99. 5 至 20/80，优选 2/98 至 15/75。根据一个实施方案，该热塑性组合物包括根据本发明方法制备的抗冲击改性剂，该抗冲击改性剂是核壳共聚物抗冲击改性剂颗粒，其包括聚合物核和至少一个聚合物壳层。根据另一个实施方案，该热塑性组合物包括根据本发明方法制备的抗冲击改性齐IJ，该抗冲击改性剂是核壳共聚物抗冲击改性剂颗粒，其包括聚合物核和至少两个聚合物层，每层具有不同的聚合物组成，其中至少一个聚合物层包含为梯度聚合物的聚合物。根据再一个实施方案，该热塑性组合物包括根据本发明方法制备的抗冲击改性齐IJ，该抗冲击改性剂是核壳共聚物抗冲击改性剂，其包括聚合物核和至少两个聚合物层，每个层具有不同的聚合物组成，一个聚合物层是聚合物核层，该核层具有与该核不同的聚合物组成，其中该聚合物核层包含为梯度聚合物的聚合物。根据再一个实施方案，该热塑性组合物包含根据本发明方法制备的抗冲击改性齐IJ，该抗冲击改性剂是核壳共聚物抗冲击改性剂，其包括聚合物核和至少一个聚合物核层以及至少两个聚合物壳层，该核层具有与该聚合物核和该壳层不同的物组成，其中该聚合物核层包括为梯度聚合物的聚合物；且每个壳层具有不同的聚合物组成，其中至少一个聚合物壳层包含为梯度聚合物的聚合物。关于核壳共聚物，其为具有橡胶核和至少一个热塑性壳的细粒形式，粒度通常低于I U m,并有利地为50nm至500nm,优选IOOnm至400nm,且最优选150nm至350nm,有利地为 170nm 至 350nm。核壳颗粒优选具有多于一个的壳。至少与热塑性基质相接触的外壳的玻璃化转变温度(Tg)高于25°C，优选高于50°C。核壳抗冲击改性剂是通过乳液聚合制备。合适的方法例如是两级聚合技术，其中在两个连续的乳液聚合阶段中制备核和壳。如果有更多个壳，会伴随着另一个乳液聚合阶段。核壳比没有特别限定，但优选10/90至90/10的重量范围内，更优选40/60至90/10，有利地为60/40至90/10，且最有利地为70/30至85/15。关于根据本发明的核，其为橡胶聚合物。该橡胶核的玻璃化转变温度(Tg)低于(TC，优选低于-10°c，有利地为低于-20°c，且最有利地为低于-25°c。优选该橡胶核具有-12 (TC至-1 (TC的玻璃化转变温度，并更特别地为-9 O °C至-40 V，且更优选-80 V至-50 V。例举地，可提及的该核的橡胶聚合物可以由下列物质制得异戊ニ烯均聚物或丁ニ烯均聚物、异戊ニ烯-丁ニ烯共聚物、异戊ニ烯与至多98wt%的こ烯基单体的共聚物、以及丁ニ烯与至多98wt%的こ烯基单体的共聚物。こ烯基单体可以是苯こ烯、烧基苯こ烯、丙烯腈、(甲基)丙烯酸烷基酯或丁ニ烯或异戊ニ烯。在一个优选实施方案中，该核为丁ニ烯均聚物。该核壳共聚物的核可以完全或部分交联。需要的是要在制备核期间引入至少双官 能的単体。这些单体可以选自多元醇的多(甲基)丙烯酸酯，例如ニ(甲基)丙烯酸丁ニ醇酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酷。其它的多官能単体例如是ニこ烯基苯、三こ烯基苯和氰脲酸三烯丙酷。核也能够通过接枝或作为聚合期间的单体将不饱和官能単体引入其中来进行交联，所述不饱和官能単体例如是不饱和羧酸的酸酐、不饱和羧酸和不饱和环氧化合物。可以以示例的方式提到马来酸酐、(甲基)丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酷。也可以通过使用例如ニ烯单体的単体的内在反应性来进行交联。该核也能用核层来覆盖。用核层意味着该核层的聚合物组合物的玻璃化转变温度(Tg)低于0°C，优选低于-10°c，有利地低于-20°c，且最有利地低于-25°c。根据本发明的另ー实施方案，该核层优选是梯度聚合物。为制备该核壳颗粒的直径为50_250nm的橡胶核，能够使用不同的方法长出方法(grow-out process)、接种长出方法(seeded grow-out process)和聚集方法。在形成核聚合物中链转移剂也是有用的。有用的链转移剂包括本领域已知的那些，包括但不限干叔十二烷基硫醇、正十二烷基硫醇、正辛基硫醇和链转移剂的混合物。以基于总的核単体含量O至2重量％的水平使用链转移剂。在优选的实施方案中，在形成该核聚合物中使用0. I至I %的链转移剂。关于根据本发明的壳，其为苯こ烯均聚物、烷基苯こ烯均聚物或甲基丙烯酸甲酯均聚物或包括至少70wt%的ー种上述单体和至少ー种共聚单体的共聚物，共聚单体选自其它上述単体、其它的(甲基)丙烯酸烷基酷、醋酸こ烯酯和丙烯腈。可以通过接枝或作为聚合过程中的共聚单体将不饱和官能単体引入壳中来官能化，该不饱和官能単体例如为不饱和羧酸的酸酐、不饱和羧酸和不饱和环氧化合物。可以提到例如马来酸酐、(甲基)丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酷、甲基丙烯酸羟こ酯和烷基(甲基)丙烯酰胺。以示例的方式可以提到具有聚苯こ烯壳的核壳共聚物和具有PMMA壳的核壳共聚物。该壳也可以含有酰亚胺官能团，可以通过与马来酰亚胺的共聚或通过由伯胺对PMMA的化学改性来实现。有利地，酰亚胺官能团的摩尔浓度为30至60% (相对于整个壳)。也有具有两个壳的核壳共聚物，一个由聚苯こ烯制得，且在外侧的另ー个由PMMA制得。该共聚物及其制备方法的例子描述在下面的专利中US 4180494、US 3808180、US 4096202、US 4260693、US 3287443、US3657391、US 4299928、US 3985704 和 US 5773320。该壳可以通过在制备相应的壳期间加入至少ー种多官能单体进行交联。
关于根据本发明的一些实施方案的梯度共聚物，该核壳颗粒的至少一层是在两层之间的可变组成的共聚物，换言之是具有梯度。梯度区域的起始处的聚合物组成具有更多来自相邻层的单体/聚合物，和在梯度区域的最后，该共聚物具有更多形成下一层的第二单体/聚合物。在核与壳间或两个聚合物壳之间的梯度区域可以通过例如下面的方法制备通过具有不同共聚参数的单体、或者在供料不足条件(starved feed condition)下进行半连续模式反应(其中单体的添加速度低于反应速度)。后一方式导致由单体进料组成来决定即时的(instantaneous)共聚物的组成。梯度聚合物绝不是核壳颗粒的最外层。
基于相邻层的作用，梯度聚合物中的单体选自核与相应的壳中引用的单体。在一个优选实施方案中，该梯度聚合物包括丁二烯和苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯作为单体。本发明还涉及根据本发明的热塑性组合物用于制备模制体的用途。本发明也涉及包括根据本发明的热塑性组合物的模制体。方法通过毛细管水动力分级法(CHDF)进行乳液聚合结束时的初始抗冲击改性剂的粒度测定(Estimation)。为了测定重均粉末粒度、粒度分布以及细粒的比例，使用了配有300mm透镜、在0. 5 至 880 u m 范围内测试的 Malvern Mastersizer S 仪器。D(v,0. 5)是粒度，其中50%样品的粒度小于它且50%样品的粒度大于它，或者换言之是在50%累积体积下的等效体积直径。这个尺寸也称作体积中值粒度，其通过颗粒密度与质量中位直径(mass median diameter)关联,假定对于该颗粒粒度与密度无关。D(v，0. I)是粒度，其中10%样品的粒度小于该粒度，或者换言之是在10%累积体积下的等效体积直径。D(v,0. 9)是粒度，其中90%样品的粒度小于该粒度。D [4，3]是体积平均直径。跨度(Span)表示粒度分布的宽度。该参数越小，粒度分布越窄。使用了标准(norm)9276-1 “Presentation of results of particle sizeanalysis parti graphical representation”和标准 9276-2 “Presentation of resultsof particle size analysis part 2 -Calculation of average particle sizes/diameters and moments from particle size distribution，，。得到最终粉末PH的方法5g的干燥粉末在搅拌下，在45°C下，在10分钟期间内分散在20mL软化水中。然后，在Wattman过滤器上用纸过滤该淤浆。在室温下测量滤过水的pH。使用连接到用标准缓冲溶液预先校准过的Eutech Instrument pH 200 seriespH-测量计上的Fisher Scientific玻璃探针(probe)来获得pH值。抗冲击改性组合物的制备相应的抗冲击改性剂粉末与来自SABIC的热塑性树脂聚碳酸酯Lexan ML5221 (在5Wtl^T )利用Clextral型挤出机(双直径25mm，长7OOmm)进行混合，使用100°c至320°C的温度，该温度取决于贯穿整个挤出机的各个区域。热塑性组合物的冲击强度是根据标准ISO 180-2000测定。测试样品是IA类型。
在下面的实施例中，聚合物组合物的熔体流动指数(MVI)是根据IS0-1333-2005在300°C下用2. 16kg的载荷进行測量。制备样品。MVI改变是描述由在300°C下25分钟后所制备的样品与6分钟后的值相比变化的百分比。由于聚合物组合物降解，在25分钟的MVI值要高于在6分钟的值。在本发明的情况下，如果MVI值的相关变化小于20%，MVI的相关变化的限定是可以接受的。这可以理解为不显著降低聚合物组合物的粘度。通过测量參数ピ来观察变色。ピ值是用来表征样品主要的变黄(yellowing off)。ピ值测量颜色的蓝度(blue)和黄度(yellow)。倾向黄色的颜色具有正的ピ值，而倾向蓝色的那些具有负的ピ值。ピ值是用色度计来測定(特别 是根据ASTM E 308标准)。如果初色(initial color)接近于零,则认为含有本发明抗冲击改性剂的热塑性组合物是可以接受的。ピ应该不大于4。在不同的条件下变色被认为是与时间相关样品保持在120°C以及样品保持在90°C和95%的湿度下。
实施例作为商业产品，下面的产品也被测试ParaloicTEXL 2691A是来自ROHM andHAAS的MBS抗冲击改性剂。实施例I根据图I的胶乳第一歩核的聚合在20升高压反应器中装入去离子水116. 5份、乳化剂牛油脂肪酸钾盐0. I份、1，3- 丁ニ烯21. 9份、叔-十二烷基硫醇0. I份和对-薄荷烷氢过氧化物0. I份作为起始釜进料，如下面所述。在搅拌下将溶液加热至43°C，同时加入氧化还原类催化剂溶液(水4. 5份、四焦磷酸钠0. 3份、硫酸亚铁0. 004份和右旋糖0. 3份)，有效地弓I发聚合反应。然后将该溶液进ー步加热到56°C，并在该温度下保持3小吋。聚合引发3小时后，在8小时内连续加入第二单体进料(77. 8份BD、叔-十二烷基硫醇0.2份)、一半的附加乳化剂和还原剂进料(去离子水30. 4份、乳化剂牛油脂肪酸钾盐2. 8份、右旋糖0. 5份)和附加的引发剂(对-薄荷烷氢过氧化物0. 8份)。伴随着完成第ニ単体的加入，在另外的5小时内，连续加入剰余的乳化剂和还原剂进料与引发剂。聚合引发13小时后，溶液加热到68°C，并允许反应直至从聚合引发开始已经过去至少20小时，制备聚丁ニ烯橡胶胶乳，Rl。所得聚丁ニ烯橡胶胶乳(Rl)含有38%的固体，平均粒度约170nm。第二步壳I的聚合(外壳)在3. 9升的反应器中，装入基于固体75. O份的聚丁ニ烯橡胶胶乳Rl、37. 6份去离子水和0. I份甲醛合次硫酸氢钠。搅拌该溶液，用氮气吹扫，并加热到77°C。当该溶液达到77°C时，在70分钟内连续加入22. 6份甲基丙烯酸甲酷、I. I份丙烯酸こ酷、I. 4份ニこ烯基苯和0. I份叔丁基氢过氧化物引发剂的混合物，随后是80分钟的维持期。在維持期开始后30分钟时，一次性向反应器中加入0. I份甲醛合次硫酸氢钠和0. I份叔丁基氢过氧化物。在80分钟的维持期后，向该接枝共聚物胶乳中加入稳定乳剤。该稳定乳剂是通过混合下面组分制备的5. 4份去离子水(基于接枝共聚物质量)、0. I份十二烷基苯磺酸、0. I份硫代二丙酸二月桂酯和0. 24份三乙二醇-双[3-(3叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)_丙酸酯]。所得到的核壳胶乳(E2)的平均粒度为约180nm。实施例2 (根据本发明)根据图2b的胶乳第一阶段核I和核2的聚合 在20升高压反应器中装入去离子水116. 5份、乳化剂十二烷基苯磺酸钠盐0. I份、1，3- 丁二烯20份、叔-十二烷基硫醇0. I份和对-薄荷烷氢过氧化物0. I份作为起始釜进料。在搅拌下将该溶液加热至43°C，同时加入氧化还原类催化剂溶液(水4. 5份、四焦磷酸钠0. 3份、硫酸亚铁0. 004份和右旋糖0. 3份)，有效地引发聚合反应。然后将溶液进一步加热到56°C，并在该温度下保持3小时。聚合引发3小时后，在8小时内连续加入第二单体进料(71份BD、叔-十二烷基硫醇0. 2份)、附加乳化剂和还原剂进料(去离子水30. 4份、乳化剂十二烷基苯磺酸钠盐0. 9份、右旋糖0. 5份)和附加的引发剂(对-薄荷烷氢过氧化物0. 8份)。在第二单体的加入完成后，在另外的5小时内，连续加入剩余的乳化剂和还原剂进料与引发剂。聚合引发13小时后，将该溶液加热到68°C，在另外的3小时内连续加入附加引发剂(对-薄荷烷氢过氧化物0. 09份)和苯乙烯(0.9份)，并允许反应直至从聚合引发开始已经过去至少20小时，来制备聚丁二烯核1-BD/ST梯度核2胶乳(R2)。所得聚丁二烯橡胶胶乳(R2)含有40. 3wt%的固体，平均粒度为约180nm。第二阶段壳I和壳2的聚合在3. 9升的反应器中，装入基于固体80. 75份的聚丁二烯橡胶胶乳R2、I. 3份去离子水和0.004份甲醛合次硫酸氢钠。搅拌该溶液，用氮气吹扫，并加热到55°C。当溶液达到62°C时，在60分钟内连续加入7. I份苯乙烯、0. 09份二乙烯基苯和0. 03份叔丁基氢过氧化物。然后，经40分钟升温至75°C。分批地，加入I. 4份去离子水和0.003份甲醛合次硫酸氢钠的混合物，然后在30分钟内连续加入10. 5份甲基丙烯酸甲酯、0. 13份二乙烯基苯和0. 04份叔丁基氢过氧化物引发剂。在之前添加之后30分钟时，立即向反应器中加入0. I份叔丁基氢过氧化物，随后是60分钟的维持期。在60分钟的维持期后，向接枝共聚物胶乳中加入稳定乳剂。该稳定乳剂是通过混合下面组分制备5. 4份去离子水(基于接枝共聚物质量)、0. I份十二烷基苯磺酸钠盐、0. I份硫代二丙酸二月桂酯和0. 24份三乙二醇-双[3-(3叔丁基-4-羟基5-甲基苯基)-丙酸酯]。所得核壳胶乳(E2)的平均粒度为约190nm。在凝结前调节pH用的缓冲溶液在2升刻度瓶(calibrated flask)中加入9. 45g的Na2HPO4(磷酸氢二钠)和9. 06g的KH2PO4 (磷酸二氢钾)，并用软化水补满2升。测量pH值为6. 8 (0. 066mol/l)。凝结实施例在3L的装备有搅拌器的带夹套容器中，依次放入500g分别来自对比实施例I或实施例2的核壳颗粒的胶乳和pH = 6. 8的缓冲溶液，以使固含量为14. I %。在300r/min的搅拌下，加热该溶液到30°C，然后注入盐溶液(16. Ig硫酸镁在300mL软化水中)。凝结很快发生。15分钟后，在30°C下、在搅拌下，温度升至80°C，并在该温度下再维持30分钟。然后冷却到40°C。测量pH值，任选地用O. 066mol/l的Na2HP04水溶液调节为6-7. 5。在Buchner纸过滤器上过滤该游衆,并回收粉末。将粉末放入50°C下的通风烘箱中48h,并在完全干燥后回收。对比实施例3 :在凝结最后不进行pH调节。实施例2用 硫酸镁凝结，在凝结后不用Na2HP04水溶液调节pH到中性值。对比实施例4 :在凝结后用NaOH调节pH。实施例2用硫酸续凝结，在凝结后，用氣氧化钠(NaOH)水溶液代替Na2HP04调节pH值。表I-通过凝结的回收条件
权利要求
1.热塑性聚合物组合物，其包括A)热塑性聚合物，和B)核壳抗冲击改性剂，其中，该核壳抗冲击改性剂通过包括下面步骤的方法制得 a)通过乳液聚合合成核壳共聚物；b)在4至8的pH下,通过添加电解质水溶液凝结该核壳聚合物。
2.根据权利要求I的热塑性组合物，其中该方法包括在步骤a)和b)之间另外的步骤ab)，其特征在于在该合成步骤后将该核壳共聚物乳液的pH控制和调节到4至8的pH。
3.根据权利要求I至2任一项的热塑性组合物，其中该方法包括在步骤b)后的另外的步骤c)，其特征在于将该凝结的核壳聚合物的PH调节到6至7. 5的pH。
4.根据权利要求I至3任一项的热塑性组合物，其中在该凝结步骤b)期间的pH为4至7。
5.根据权利要求2至4任一项的热塑性组合物，其中在步骤ab)中，在该凝结步骤之前将核壳共聚物乳液的PH调节到4至7. 5，优选5至7. 5，更优选6至7。
6.根据权利要求2至5任一项的热塑性组合物，其中通过加入缓冲水溶液来调节步骤ab)的pH值。
7.根据权利要求6的热塑性组合物，其中该缓冲水溶液为磷酸盐缓冲水溶液。
8.根据权利要求I至7任一项的热塑性组合物，其中在步骤b)中该用于凝结的电解质是硫酸镁。
9.根据权利要求3至7任一项的热塑性组合物，其中通过选自无机盐的电解质水溶液进行步骤c)pH的调节，该无机盐优选在磷酸根和硫酸根阴离子中和在钠、钾、镁和钙阳离子中选择，且有利地为硫酸镁、硫酸钙、磷酸氢二钠和磷酸二氢钾或其混合物。
10.根据权利要求I至9任一项的热塑性组合物，其中该热塑性聚合物选自聚氯乙烯(PVC)、聚酯例例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或聚乳酸(PLA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸系共聚物、热塑性聚(甲基丙烯酸甲酯-共-丙烯酸乙酯)、聚(对苯二甲酸亚烷基酯)、聚偏二氟乙烯、聚(偏二氯乙烯)、聚甲醛(POM)、半结晶聚酰胺、无定形聚酰胺、半结晶共聚酰胺、无定形共聚酰胺、聚醚酰胺、聚酯酰胺、苯乙烯与丙烯腈的共聚物(SAN)、或它们的混合物。
11.根据权利要求I或9任一项的热塑性组合物，其中该热塑性聚合物选自聚碳酸酯(PC)和/或聚酯(PET或PBT)或PC或聚酯合金。
12.根据权利要求I或9任一项的热塑性组合物，其中热塑性聚合物选自PC/ABS聚(丙烯腈-共-丁二烯-共-苯乙烯)、PC/聚酯或PC/PLA。
13.根据权利要求I或9任一项的热塑性组合物，其中该热塑性聚合物选自聚氨酯；聚(芳香酮类)例如聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚酮；聚(苯醚)；聚(苯硫醚)；苯氧基树脂；聚砜类例如聚(醚砜)、聚(芳香砜)、聚砜；聚(醚酰亚胺) ’聚(醚酰亚胺酯)；共聚(醚酰亚胺酯) ’聚(酯碳酸酯)；多芳基化合物-例如聚(双酚A间苯二酸酯)；聚酰亚胺类例如聚(戊二酰亚胺)；芳香族聚酰亚胺；丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈树脂；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂 ’聚(酰胺酰亚胺)；腈树脂 ’聚(甲基戊烯)；烯烃改性的苯乙烯-丙烯腈；苯乙烯-丁二烯树脂；丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯树脂；热塑性弹性体类例如聚(醚酯)、聚(醚酰胺)、聚(苯乙烯丁二烯苯乙烯)和聚(苯乙烯-乙烯-丁烯苯乙烯)；以及共聚物和上面的混合物。
14.根据权利要求I至13任一项的热塑性组合物，其中该核壳抗冲击改性剂包括聚合物核和至少两个聚合物层，每层具有不同的聚合物组成，其中至少一个聚合物层包括为梯度聚合物的聚合物。
15.根据权利要求14的热塑性组合物，其中一个聚合物层是聚合物核层，该核层具有与该核不同的聚合物组成，其中该聚合物核层包含为梯度聚合物的聚合物。
16.根据权利要求14的热塑性组合物，其中至少一个聚合物核层和至少两个聚合物壳层，该核层具有与该聚合物核和该壳层不同的组成，其中该聚合物核层包含为梯度聚合物的聚合物；且每个壳层具有不同的聚合物组成，其中至少一个聚合物壳层包含为梯度聚合物的聚合物。
17.根据权利要求I至16任一项的热塑性组合物，其中该聚合物核的玻璃化转变温度低于(TC，优选低于-10°C，且更优选为-90°C至-40°C。
18.根据权利要求I至17任一项的热塑性组合物，其中该聚合物核包含聚丁二烯。
19.根据权利要求14至18任一项的热塑性组合物，其中该聚合物核层包含丁二烯和苯乙烯。
20.根据权利要求I至19任一项的热塑性组合物，其中该聚合物壳层包含甲基丙烯酸甲酯。
21.根据权利要求14至20任一项的热塑性组合物，其中该梯度聚合物包含苯乙烯。
22.根据权利要求I至21任一项的热塑性组合物用于制备模制体的用途。
23.模制体，其包含根据权利要求I至22任一项的热塑性组合物。
全文摘要
本发明涉及包括作为抗冲击改性剂的橡胶的热塑性组合物，该橡胶含有通过乳液聚合方法制备且通过控制和调节pH值的特殊方法回收的接枝聚合物，还涉及该热塑性组合物在制备模制体中的用途，以及涉及该模制体自身。本发明还涉及包含具有核壳结构的聚合物抗冲击改性剂的热塑性组合物，该改性剂通过多级方法制备并通过控制和调节pH值的特殊方法回收且包括至少一种梯度聚合物，还涉及该热塑性组合物在制备模制体中的用途，以及涉及该模制体自身。
文档编号C08L101/00GK102618055SQ20111046251
公开日2012年8月1日 申请日期2011年12月14日 优先权日2010年12月15日
发明者C·纳瓦罗, E·贝, J-C·桑特-马丁, M·伯格雷特-里朝德, S·吉罗伊斯 申请人:阿肯马法国公司