在硬盘驱动器和半导体应用中使用的清洁聚碳酸酯材料的制作方法
【专利摘要】基于聚碳酸酯共聚物的组合物提供在硬盘驱动器和半导体工业方面有用的超清洁的材料和制品。在一方面，组合物包含基于癸二酸、BPA、PCP聚酯碳酸酯的聚碳酸酯共聚物。组合物可以与或不与其他聚合物、填料或添加剂一起使用。基于该聚碳酸酯共聚物的组合物表现超清洁的性能、低有机污染、低LPC、和低离子污染。同时，组合物也表现良好的流动能力、良好的韧性和良好的表面质量。
【专利说明】在硬盘驱动器和半导体应用中使用的清洁聚碳酸酯材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及热塑性组合物，并且具体地，涉及能够用作在硬盘驱动器和半导体应用方面有用的清洁材料的聚碳酸酯类组合物。本发明也涉及制造这些组合物和包含这些组合物的制品的方法。
【背景技术】
[0002]有机污染物、离子污染物、和粒子污染物是能够引起硬盘驱动器(HDD)故障的主要因素。因此，有益地是控制这些类型的污染物，以保持在HDD应用方面的高清洁度。
[0003]HDD的性能始终改进导致具有较高存储密度和更快数据传送速率的HDD。这也已经导致在他们的设计方面更坚固并且更紧凑的HDD。这些变化导致用于制造这些HDD材料的清洁度和机械性能方面更严格的要求。
[0004]用于制造HDD的材料通常可以分为金属和塑料。相比于金属方案，先进的工程塑料提供了类似以下的优点:重量减少、较低成本、非腐蚀性和使用适于高容量多产性的注塑模制形成HDD部分的能力。然而，工程塑料可具有诸如低导电性和/或无增强则不能提供足够强度的缺点。
[0005]因此，诸如导电性炭粉、碳纤维或有时玻璃纤维的功能性填料将与聚合物结合，以改善硬度、尺寸稳定性和/或静电放电(ESD)性能。然而，这些类型无机填料的结合能够不利地影响材料的流动能力和/或表面质量。此外，这些填料也可以在HDD中引起更多的有机或粒子污染。
[0006]因此，提供能够用于在诸如HDD的半导体应用的具有改善的流动性的材料将是有益的。提供具有改善的机械性能但限制污染物的材料也将是有益的。
【发明内容】
[0007]本发明提供了包含聚碳酸酯共聚物的组合物。在一个实施方式中，聚碳酸酯共聚物是癸二酸、BPA、PCP聚酯碳酸酯。具有聚碳酸酯共聚物的组合物能够用作适于HDD半导体应用的超清洁的材料。组合物可以与或不与其他聚合物、填料或添加剂使用。基于该聚碳酸酯共聚物的组合物表现超清洁性能、低有机污染、低LPC(液体粒子计数)(liquid particlecounts)、和低离子污染。同时，组合物也表现良好的流动能力、良好的延展性和良好的表面质量。
[0008]因此，在一方面，本发明提供了包含按重量计50至95%的一种或多种聚碳酸酯的热塑性组合物，其中，至少一种聚碳酸酯是具有衍生自癸二酸的至少一个单元的聚酯-聚碳酸酯并且根据ASTM-D6866具有至少5%的生物能含量(biocontent);和按重量计5至50%的选自以下的至少一种填料:玻璃、陶瓷填料、碳纤维、导电填料、聚四氟乙烯(PTFE)、或包含上述填料至少一种的组合；其中，组合物具有根据ASTM-D1238-10在300°C /2.16kg下大于6cm3/10分钟的熔体体积速率，如使用动态顶端空间气相色谱仪/质量分光计在85°C下测量3小时的低于1.0ppm的总出气，和颗粒低于120ppb的总有机物含量。[0009]在另一方面，本发明提供了形成热塑性组合物的方法，该方法包括遵循清洁化合物系统标准操作程序的称重、预混合、挤压、冷却、成粒、以及封装的步骤。
[0010]在又一方面，本发明提供了包含组合物的制品，该组合物包含按重量计50至95 %的一种或多种聚碳酸酯，其中，至少一种聚碳酸酯是具有衍生自癸二酸的至少一个单元的聚酯-聚碳酸酯并且根据ASTM-D6866具有至少5%的生物能含量；和按重量计5至50%的选自以下的至少一种填料:玻璃、碳纤维、导电填料、聚四氟乙烯、或包括上述填料中至少一种的组合；其中，与包含具有相同的至少一种填料和填充量(填料用量，filler loading)的双酚A类聚碳酸酯的组合物相比，该组合物具有高至少20%的根据ASTM-D1238-10测量的熔体体积速率、高至少20%的冲击强度、和低至少20%的液体粒子计数。
[0011]依然在另一方面，本发明提供了包含按重量计65至90%的一种或多种聚碳酸酯的热塑性组合物，其中，至少一种聚碳酸酯是具有衍生自癸二酸的至少一个单元的聚酯-聚碳酸酯并且根据ASTM-D6866具有至少5%的生物能含量；和选自以下按重量计10至35%的至少一种填料:玻璃、碳纤维、导电填料、聚四氟乙烯、或包含上述填料至少一种的组合；其中，与包含具有相同的至少一种填料和填充量的双酚A类聚碳酸酯的组合物相比，该组合物具有高至少20%的根据ASTM-D1238-10测量的熔体体积速率、高至少20%的冲击强度、和低至少20%的液体粒子计数。
[0012]在又一个面，本发明提供了包含组合物的制造的制品，该组合物包含按重量计65至90%的一种或多种聚碳酸酯，其中，至少一种聚碳酸酯是具有衍生自癸二酸的至少一个单元的聚酯-聚碳酸酯并且根据ASTM-D6866具有至少5%的生物能含量；和按重量计10至35%的选自以下的至少一种填料:玻璃、碳纤维、导电填料、聚四氟乙烯、或包含上述填料至少一种的组合；其中，与包括具有相同的至少一种填料和填充量的双酚A类聚碳酸酯的组合物相比，该组合物具有高至少20%根据ASTM-D1238-10测量的熔体体积速率、高至少20%的冲击强度、和低至少20%的液体粒子计数。
【具体实施方式】
[0013]因为在其中的许多变形和变体对本领域中的技术人员是显而易见的，所以在意在仅为说明性的以下描述和实施例中更具体地描述本发明。如在说明书和权利要求中使用，术语“包含”可以包括“由……组成”和“基本上由……组成”的实施方式。本文中公开的所有范围包含边界点并且可以独立地结合。本文中公开的范围和任何值的边界点不限于精确的范围或值；他们足够不精确以包括接近于这些范围和/或值的值。
[0014]如在本文中使用的，可以应用接近的术语修改可以改变而不导致在其相关的基本功能方面变化的任何定量的代表。因此，通过诸如“约”和“基本上”的一条术语或多条术语修改的值可以在一些情况下不限于指定的精确值。在至少一些情况下，接近的术语可以相当于用于测量值的仪器的精密度。
[0015]本文中使用的专业词汇仅为了描述【具体实施方式】并且不旨在限制。如在说明书和附加权利要求中使用，除非上下文清晰地指示否则，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复
数参考。
[0016]如在本文中使用的“烷基”可指直链基团、支链基团或环状基团，诸如，甲基基团、乙基基团、正-丙基基团、异丙基基团、正-丁基基团、异丁基基团、叔丁基基团、正-戊基基团、异戊基基团、正-己基基团、异己基基团、环戊基基团、环己基基团等。
[0017]如在本文中使用的“烯基”可以是包含一个或多个双键的直烃基链或支烃基链。相对于在双键碳上的取代的基团，每个碳-碳双键在烯基部分内可以具有顺式几何结构或具有反式几何结构。烯基基团的非限制性实例包括乙烯基(乙烯基)、2_丙烯基、3-丙烯基、I, 4-戊二烯基、I, 4- 丁二烯基、1- 丁烯基、2- 丁烯基、和3- 丁烯基。
[0018]如在本文中使用的“亚烯基”(alkenylene)可以是二价不饱和的烃基链，该二价不饱和的烃基链可以是直链或支链的并且具有至少一种碳-碳双键。亚烯基基团的非限制性实例包括一C(H) = C(H) —、一C(H) = C(H) —CH2—、一C(H) = C(H) —CH2 — CH2—、—CH2 -C(H) = C(H) — CH2 —、-C(H) = C(H) — CH(CH3)—、和一CH2 — C(H)=C(H) -CH(CH2CH3)—。
[0019]如在本文中使用的“生物能含量”可以指包含至少部分衍生自生物学类分子单元的聚合物的聚合物或组合物。生物学类单元(biologically-based unit)可以是生物学衍生的单体。例如生物学类单体可以衍生自植物。植物可以是任何植物，诸如淀粉类植物、蓖麻子、棕榈油、植物油、甘蔗、玉米、水稻、柳枝稷等。生物学类单元可以是异山梨醇、癸二酸、
壬二酸等。
[0020]与仅衍生自一种结构单元或单体的均聚物相反，如在本文中使用的“共聚物”可以指衍生自两种或更多种结构单元或单体物质的聚合物。
[0021]如在本文中使用的“C3-C6环烷基”可指环丙基、环丁基、环戊基和环己基。
[0022]如在本文中使用的“玻璃转变温度”或“Tg”可以指聚碳酸酯将具有一种或多种有用性能的最大温度。这些性能包括抗冲击性、硬度、强度、和形状保持性。因此，尤其在塑料应用中，聚碳酸酯的Tg可以是它的有用温度上限的标志。Tg可以使用差式扫描热法测量并且以摄氏温度表示。
[0023]聚碳酸酯的玻璃化转变温度可以主要地取决于聚碳酸酯的组合物。由具有比双酚A更大刚性和更小弹性化学结构的单体形成的聚碳酸酯通常比双酚A具有更高的玻璃化转变温度，然而由比双酚A具有更小刚性和更大弹性化学结构的单体形成的聚碳酸酯通常比双酚A具有更低的玻璃化转变温度。例如，由33摩尔％刚性单体、3，3-双(4-羟苯基)-2-苯基异二氢吲哚-1-酮("PPPBP")、和67摩尔％双酚A形成的本文中描述的聚碳酸酯具有198 °C的玻璃化转变温度，然而本文中描述的由双酚A形成但是也具有6重量％(wt% )硅氧烷单元、弹性单体的聚碳酸酯具有145°C的玻璃化转变温度。
[0024]将具有不同玻璃化转变温度的两种或多种聚碳酸酯混合可以导致介于混合的聚碳酸酯的玻璃化转变温度之间的混合物的玻璃化转变温度值。
[0025]聚碳酸酯的玻璃化转变温度也可以是需要形成聚碳酸酯部分的模制温度或挤压温度的标志。聚碳酸酯的玻璃化转变温度越高，需要越高的形成聚碳酸酯部分的模制温度或挤压温度。
[0026] 本文中描述的玻璃化转变温度(Tg)是相应的聚碳酸酯和聚碳酸酯掺合物的耐热性量度(measures)。Tg能够通过差式扫描量热法测定。量热法可以使用例如具有20°C /min升温速率和40°C开始温度和200°C最终温度设置的TA Instruments Q1000仪器。
[0027]本文中使用的“卤代”可以是以一个或多个独立选择的卤素基团取代的附接该前缀的取代基。例如，“C1-C6卤代烷基”指C1-C6烷基取代基，其中，一个或多个氢原子被独立选择的卤素基团取代。C1-C6卤代烷基的非限制性实例包括氯甲基、1-溴乙基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、以及1，1，1-三氟乙基。应当认识到，如果取代基被一个以上的卤素基团取代，卤素基团可以相同或不同(除非另有规定)。
[0028]如在本文中使用的“卤素”或“卤素原子”可指氟、氯、溴或碘原子。
[0029]如在本文中使用的“杂芳基”可指任何芳族杂环，芳族杂环可包括具有从N、0、或S之间选择的I到3个杂原子的可选地苯并稠合的5个或6个成员的杂环。杂芳基基团的非限制性实例可以包括吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吲哚基、咪唑基、噻唑基、异噻唑基、吡咯基、苯基-吡咯基、呋喃基、苯基-呋喃基、噁唑基、异噁唑基、吡唑基、噻吩基、苯并噻吩基、异二氢吲哚基、苯并咪唑、喹啉基、异喹啉基、1，2，3-三唑基、1-苯基-1，2，3-三唑基等。
[0030]如在本文中使用的“受阻酚稳定剂”可指3，5- 二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸、十八烧酯。
[0031]“(甲基)丙烯酸”包括丙烯酸和甲基丙烯酸单体。
[0032]“(甲基)丙烯酸酯”包括丙烯酸和甲基丙烯酸单体。
[0033]如在本文中使用的“熔体体积速率”(MVR)可以在规定温度和负载下通过管口测量热塑性的挤出速率。MVR测量是如使用ASTM-D1238-10方法测定的在熔融相中的聚合物的流动速率。熔融聚合物的MVR通过测定在固定温度下使用标准重量在给定时间内流动通过给定温度的毛细管的聚合物的量而测量。MVR在每重量值具体温度下以每10分钟数立方厘米(cmVlOmin)表示。MVR可以在300°C下以2.16千克(kg)根据ASTM-D1238-10方法测量。在具体温度下聚合物的MVR值越高，在那个具体温度下那个聚合物的流动越大。 [0034]如在本文中使用的“PETS脱模剂”可指四硬脂酸季戊四醇酯、脱模剂。
[0035]如在本文中使用的“亚磷酸酯稳定剂”可指三-(2，4- 二-叔丁基苯基)亚磷酸酯。
[0036]如在本文中使用的“聚碳酸酯”可指包括由碳酸酯键连接的一个或多个聚合物结构单元或单体的残基的低聚物或聚合物。
[0037]如在本文中使用的“直链或支链C1-C3烷基”或“直链或支链C1-C3烷氧基”可指甲基、乙基、正_丙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、正_丙氧基以及异丙氧基。
[0038]如在本文中使用的“取代”可指在不超过指定原子的正常化合价情况下，指定原子或基团上的至少一个氢被另一基团取代。例如，当取代基为氧基(0X0)(即，=O)时，则原子上的两个氢被取代。只要取代基不对化合物的合成或使用产生重大不利影响，允许取代基和/或变量的组合。
[0039]除非另有指示，否则，可以不取代或取代各个上述基团，前提是取代基不对化合物的合成、稳定性或使用产生重大不利影响。
[0040]如在本文中使用的术语“结构单元”和“单体”可相互交换。
[0041]对于本公开中引用的数字范围，介于相同精确度之间的每个数字均可明确设定。例如，对于6-9范围，除6和9之外设定了数字7和8，并且对于6.0-7.0范围，明确设定了数字 6.0,6.1,6.2,6.3,6.4,6.5,6.6,6.7,6.8,6.9 以及 7.0。
[0042]本发明涉及包含聚碳酸酯共聚物的组合物。在一个实施方式中，组合物包含癸二酸聚碳酸酯、BPA、聚碳酸酯、和PCP聚酯碳酸酯。具有聚碳酸酯共聚物的组合物能够用作适于HDD半导体应用的超清洁的材料。组合物可以与或不与其他聚合物、填料或添加剂使用。基于这个聚碳酸酯共聚物的组合物表现超清洁的性能、低有机污染、低LPC、和低离子污染。同时，组合物也表现良好的流动能力、良好的韧性和良好的表面质量。通过注塑模制由这些清洁材料制成的产品能够满足硬盘驱动器(HDD)和半导体工业的技术规范。
[0043]如所论述，相比于标准聚碳酸酯类组合物，本发明的组合物的优点是更低的有机污染、更低的LPC、和更低的离子污染。组合物使用包含至少一种聚碳酸酯和至少一种聚酯碳酸酯的共混聚合物实现上述优点。此外，可以包含能够在硬盘驱动器和/或半导体应用中使用的其他填料，以提供对模制品的选择特性。使用作为基本树脂的共混聚合物导致来自树脂和填料中的较低的污染，从而在这些类型应用中增加这些共混聚合物的有用性。
[0044]因此，在一方面，共混聚合物组合物包含组合或一种或多种聚碳酸酯。“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯树脂”可以包括均聚碳酸酯、包含碳酸酯中不同部分的共聚物(称为“共聚碳酸酯”)、包含碳酸酯单元和诸如聚酯单元、聚硅氧烷单元其他类型聚合物单元的共聚物、以及包括均聚碳酸酯和共聚碳酸酯中至少一种的组合。
[0045]聚碳酸酯可以是均聚碳酸酯或共聚碳酸酯。术语“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯树脂”指具有式(I)的重复结构碳酸酯单元的组合:
[0046]
【权利要求】
1.一种热塑性组合物，包含: (a)按重量计50至95%的一种或多种聚碳酸酯，其中，至少一种所述聚碳酸酯是具有衍生自癸二酸的至少一个单元的聚酯-聚碳酸酯并且具有根据ASTM-D6866的至少5%的生物能含量；以及 (b)按重量计5至50%的选自以下的至少一种填料:玻璃、陶瓷纤维、碳纤维、导电填料、聚四氟乙烯、或包括上述填料中至少一种的组合； 其中，与包含具有相同的至少一种填料和填料用量的双酚A类聚碳酸酯的组合物相t匕，所述组合物具有高至少20%的根据ASTM-D1238-10测量的熔体体积速率、高至少20%的冲击强度、和低至少20%的液体粒子计数。
2.一种热塑性组合物，包含: (a)按重量计65至90%的一种或多种聚碳酸酯，其中，至少一种所述聚碳酸酯是具有衍生自癸二酸的至少一个单元的聚酯-聚碳酸酯并且具有根据ASTM-D6866的至少5%的生物能含量；以及 (b)按重量计10至35%的选自以下的至少一种填料:玻璃、碳纤维、导电填料、聚四氟乙烯、或包括至少一种上述填料的组合； 其中，与包含具有相同的至少一种填料和填料用量的双酚A类聚碳酸酯的组合物相t匕，所述组合物具有高至少20%的根据ASTM-D1238-10测量的熔体体积速率、高至少20%的冲击强度、和低至少20%的液体粒子计数。
3.根据权利要求1或根据权利要求2所述的组合物，其中，所述至少一种聚酯-聚碳酸酯具有如通过凝胶渗透色谱法聚碳酸酯标准测量的在15，000道尔顿至40，000道尔顿之间的重均分子量并且包含至少一种聚酯-聚碳酸酯，所述聚酯-聚碳酸酯具有(a)如通过凝胶渗透色谱法聚碳酸酯标准测量的在30，000道尔顿至40，000道尔顿之间的重均分子量和总组合物的5.0摩尔％至15.0摩尔％的癸二酸；或(b)如通过使用聚碳酸酯标准的凝胶渗透色谱法测量的在15，000道尔顿至25，000道尔顿之间的重均分子量和5.0摩尔％至12.0摩尔％的癸二酸。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中，至少一种聚酯-聚碳酸酯具有如通过凝胶渗透色谱法聚碳酸酯标准测量的在30，000道尔顿至40，000道尔顿之间的重均分子量和总组合物的7.75摩尔％至8.75摩尔％的癸二酸。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中，至少一种聚酯-聚碳酸酯具有如通过凝胶渗透色谱法聚碳酸酯标准测量的在15，000道尔顿至25，000道尔顿之间的重均分子量和总组合物的5.5摩尔％至6.5摩尔％的癸二酸。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，进一步包含其他添加剂，诸如热稳定剂、脱模剂、抗冲击改性剂、UV稳定剂、阻燃剂、抗静电剂、抗滴落剂、辐射稳定剂和/或着色剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其中，所述填料包括玻璃纤维。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，其中，所述填料包括碳纤维。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其中，所述填料包括导电炭黑。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中，所述填料包括碳纤维和聚四氟乙烯。
11.根据权利要求1或3-11中任一项所述的组合物，其中，所述组合物包括按重量计5至35%的至少一种所述填料。
12.—种包含权利要 求1-11中任一项所述的组合物的制品。
【文档编号】C08K7/14GK103946247SQ201280054704
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年11月6日 优先权日:2011年11月7日
【发明者】郑芸, 邹湘坪(戴维), 孟凡顺, 严彦刚 申请人:沙特基础创新塑料Ip私人有限责任公司