聚对苯二甲酸丁二酯类树脂组合物和成型体的制作方法_2

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橡胶性 聚合物(rubbery polymer)或可使用由橡胶性聚合物与可与其反应的化合物的共聚提供的 共聚物。
[0086] 弹性体(C)可具体示例为以下:聚丁二烯、聚异戊二烯、二烯共聚物(例如,苯乙 烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯酸丁二烯橡胶等)、乙烯与具有至少3个碳 数的α -烯烃之间的共聚物(例如,乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚 物等)、乙烯与不饱和羧酸酯之间的共聚物(例如,乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、甲基-丙烯 酸丁酯共聚物等)、乙烯与脂族乙烯基化合物之间的共聚物、乙烯-丙烯-非共轭二烯三元 共聚物、丙烯酸类橡胶(例如,聚丙烯酸丁酯、聚(丙烯酸-2-乙基己酯)、丙烯酸丁酯-丙 烯酸-2-乙基己酯共聚物等)和硅酮橡胶(例如,聚有机烷氧烷橡胶,和聚有机烷氧烷与聚 烷基(甲基)丙烯酸酯橡胶的IPN型复合橡胶)。可使用这些的单独一种或可组合使用其 两种或更多种。
[0087] 本发明中,(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯二者,而(甲基)丙烯 酸表示丙烯酸和甲基丙烯酸二者。
[0088] 由将单体化合物聚合至橡胶性聚合物提供的共聚物为弹性体(C)的又一实例。此 处单体化合物可示例为芳族乙烯基化合物,乙烯基氰化物化合物,(甲基)丙稀酸醋化合物 和(甲基)丙烯酸化合物。额外的实例为含环氧基的(甲基)丙烯酸酯化合物如(甲基) 丙烯酸缩水甘油酯;马来酰亚胺化合物如马来酰亚胺,N-甲基马来酰亚胺和N-苯基马来酰 亚胺;和α,β-不饱和羧酸化合物,例如马来酸,邻苯二甲酸和衣康酸以及它们的酸酐(例 如,马来酸酐)。可使用这些单体化合物的单独一种或可组合使用其两种或更多种。
[0089] 弹性体(C)优选包含丙烯酸和/或丁二烯组分的弹性体,或优选由丁二烯类和/ 或丙烯酸类橡胶聚合物与可与其反应的单体化合物聚合提供的弹性体。
[0090] 包含丙烯酸和/或丁二烯组分的耐冲击性改性剂可具体示例为丙烯腈-丁二烯共 聚物、丙烯酸类-丁二烯橡胶和由将单体化合物聚合至这些橡胶性聚合物提供的共聚物。 该单体化合物可示例为芳族乙烯基化合物、乙烯基氰化物化合物、(甲基)丙稀酸醋化合物 和(甲基)丙烯酸化合物。额外的实例为含环氧基的(甲基)丙烯酸酯化合物如(甲基) 丙烯酸缩水甘油酯;马来酰亚胺化合物如马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺和N-苯基马来酰 亚胺;和α,β-不饱和羧酸化合物,例如马来酸、邻苯二甲酸和衣康酸以及它们的酸酐(例 如,马来酸酐)。可使用这些单体化合物的单独一种或可组合使用其两种或更多种。
[0091] 从改进耐冲击性的观点考虑,包含丙烯酸和/或丁二烯组分的弹性体优选核/壳 型接枝共聚物类型,且特别优选的核/壳型接枝共聚物由含丁二烯组分橡胶和/或含丙烯 酸组分橡胶性聚合物的核层,和围绕该核层的由选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳族乙烯 基化合物的单体的共聚形成的壳层形成。
[0092] 以下为该核/壳型接枝共聚物:丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丁二烯-甲 基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、硅酮-丙烯酸类甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲 酯-丁二烯-苯乙烯聚合物(MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物 (MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯聚合物(MB)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸类丁二烯橡胶共 聚物和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸类丁二烯橡胶-苯乙烯共聚物。可使用这些橡胶性聚合物 的单独一种或可组合使用其两种或更多种。前述中,从耐冲击性、耐热老化性和耐光性的观 点,优选其中核和壳二者均为丙烯酸酯的丙烯酸类核/壳型弹性体。
[0093] 包含丙烯酸和/或丁二烯组分的弹性体中,丙烯酸和/或丁二烯组分的含量优选 50至95质量%,更优选60至90质量%,且甚至更优选70至85质量%。当丙烯酸和/或 丁二烯组分的含量小于50质量%时,耐冲击性趋于恶化,而高于90质量%时,阻燃性和耐 候性呈现劣化趋热,其因此是不利的。
[0094] 弹性体(C)的平均粒径优选不大于3 μ m,更优选不大于2 μ m,甚至更优选不大于 I Um,特别优选不大于800nm。下限通常为50nm且优选100nm,更优选150nm,甚至更优选 200nm,特别优选至少300nm,最优选至少400nm且特别为至少500nm。具有这种粒径的弹 性体(C)的使用趋于提供优良的耐冲击性例如表面耐冲击性、耐湿热性和成型性例如脱模 性,因此是优选的。
[0095] 弹性体(C)的平均粒径可通过使用例如,光学显微镜、扫描型电子显微镜(SEM)或 透射型电子显微镜(TEM)观察来自聚对苯二甲酸丁二酯类树脂组合物的成型体的横截面 的形态来测量。
[0096] 具体地,使用SEM、STEM或TEM分析仪在3, 000至100, OOOX放大率、20kV加速电 压下对成型体的横截面的核部(横截面平行于树脂组合物的流动方向,横截面的中心部, 在除去具有小于20 μm的深度的表层部的区域内)进行观察。
[0097] 弹性体(C)的玻璃化转变温度优选等于或小于_30°C,更优选等于或小 于-35°C,甚至更优选等于或小于-40°C,特别优选等于或小于-50°C。优选具有这 种玻璃化转变温度的弹性体(C)用作原料,这是因为在成型体的表层部由于弹性体取向 (orientation)有利于使弹性体的扁平度(flattening)(弹性体的长径与短径之间的比, 见下文)增加,并引起耐冲击性显现出借以达到优异水平的趋势。
[0098] 弹性体(C)的玻璃化转变温度可通过测定在动态粘弹性测量中获得的损耗角正 切(tan δ )的峰温度来测量。具体地,使用加热至200°C的热压机在0. 7mm厚XlOcmXlOcm 的模具中将原料弹性体(C)加压成型3分钟;水冷后,切出0. 7_厚X5. 5_X25mm的测量 用试验片;在50°C至-100°C的温度范围内,加热速度3°C /分钟和频率IlOHz下进行动态 粘弹性测量;测定所得tan δ的峰温度并作为玻璃化转变温度。
[0099] 乳液聚合法可用作优选用作本发明的弹性体(C)的丙烯酸类核/壳型弹性体的生 产方法。这是包括核聚合和壳聚合的方法。
[0100] 通过聚合丙烯酸酯单体进行该核聚合。此处,由于丙烯酸酯的分子结构中存在单 个双键,完成聚合之后无双键存在,并显示出优良的耐候性;玻璃化转变温度也低因此显示 出优良的耐冲击性。除了丙烯酸酯单体以外,为了通过用作弹性体的橡胶结构的形成来提 供耐冲击性并为了控制玻璃化转变温度,在预定范围内使用交联剂。在预定范围内引入的 交联剂不仅用于维持聚合期间乳胶(latex)的稳定性,而且用于在加工期间树脂组合物中 核结构可易于从球形变形为扁平状。
[0101] 通过使用通常显示出与聚氯乙烯树脂的优良的相容性的甲基丙烯酸酯作为单体, 在核表面进行接枝聚合来实施壳聚合。为了增加弹性体的分散性,壳可包含少量的丙烯腈 单体。
[0102] 通过乳液聚合的丙烯酸类核/壳型弹性体的已知的生产方法可大体分为两种方 法。第一种方法为美国专利No. 5, 612, 413中公开的,并且为多级式乳液聚合法,其中通过 聚合生产具有小颗粒大小的种晶(seed);通过分为2至4步的单体的引入使种晶成长;并 随后通过引入壳组分单体并围绕核表面来完成核/壳结构。第二种方法为EP 0527605 (Al) 中公开的,并且为微凝集法(microagglomeration method),其中通过聚合生产具有不大于 IOOnm大小的核/壳结构的乳胶;通过凝集步骤使颗粒成长至期望的大小;然后通过在凝集 颗粒上形成密封壳(encapsulation shell)来形成核/壳结构。
[0103] 弹性体(C)的玻璃化转变温度随着弹性体中交联密度的增加而增加,随着橡胶中 交联密度的降低而降低。因此,通过弹性体生产期间交联剂的使用量可调整交联密度水平, 并且通过使用非常少量的交联剂可生产具有低玻璃化转变温度的弹性体。然而,添加太少 的交联剂是不利的,这是因为聚合期间乳胶的稳定性降低因此玻璃化转变温度的控制可变 得非常麻烦。
[0104] 本发明优选的丙烯酸类核/壳型弹性体为例如,具有400至900nm粒径、并通过由 聚合生产种晶,由分为2至4步的核组分单体的聚合使核橡胶颗粒成长;并随后引入壳组分 单体来围绕核表面而生产的大粒径弹性体。
[0105] 为此,在该大粒径弹性体中各核优选包含i) 95至99. 999质量份的其中烷基中碳 数为2至8的丙烯酸酯和ii)0. 001至5. 0质量份的交联剂。
[0106] 此处丙烯酸酯优选为选自由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙 酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯和丙烯酸-2-乙基己酯组成的组中的至少一种单 体,而且更优选的丙烯酸酯包括丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯或它们的混合物。
[0107] 以下优选用作交联剂:选自由1,3_ 丁二醇二丙烯酸酯、1,3_ 丁二醇二甲基丙烯酸 酯、1,4- 丁二醇二丙烯酸酯、1,4- 丁二醇二甲基丙烯酸酯、烯丙基丙烯酸酯、烯丙基甲基丙 烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯和二乙烯基 苯组成的组中的至少一种单体。其更优选包括1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基 丙烯酸酯、烯丙基丙烯酸酯、烯丙基甲基丙烯酸酯或它们的混合物。该交联剂优选以相对于 本发明的特定弹性体的总单体为〇. OOl至5质量份来使用。当交联剂的含量相对于总单体 为小于0. 001质量份时,加工期间处理差,而高于5质量份时,弹性体的核可显示出脆性,并 可减少冲击补强效果。
[0108] 该大粒径弹性体的壳i)可包含80至100质量份的其中烷基中碳数为1至4的甲 基丙烯酸酯,其中ii)为了调整壳组分的玻璃化转变温度,可以不大于10质量份的比例添 加丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯和/或丙烯酸丁酯,和iii)为了增加基质(matrix)与壳之间的 相容性,还可以不大于10质量份的比例添加腈化合物如丙烯腈或甲基丙烯腈。
[0109] 本发明优选的丙烯酸类核/壳型弹性体(大粒径弹性体)的核优选包含相对于总 单体的70至95质量%的橡胶组分单体。当小于70质量%时,橡胶含量低且耐冲击补强性 趋于降低。高于95质量%时,核组分可无法完全围住核因此橡胶在基质中的分散可无法良 好地进行且耐冲击性可减少。
[0110] 聚合后,使用电解质可凝结弹性体并且可由过滤获得。例如,优选氯化钙为该电解 质。
[0111] 生产工艺之后详细描述具有低玻璃化转变温度、优选为至少400nm的大平均粒 径、并且为优选用于本发明中的丙烯酸类核/壳型弹性体。该生产方法主要包含以下步骤。
[0112] 具有低玻璃化转变温度的该大粒径弹性体可通过包括以下的方法来生产:
[0113] i)第一聚合步骤,其中通过在包含95至99. 999质量份的丙烯酸酯(其中烷基中 碳数为2至8)、0. 001至5质量份的交联剂、0. 001至5质量份的聚合引发剂、0. 001至10 质量份的乳化剂和1,〇〇〇质量份的去离子水的混合物中,在60至80°C下进行交联反应来生 广种晶;
[0114] ii)第二聚合步骤,通过将包含95至99. 999质量份的丙烯酸酯(其中烷基中碳数 为2至8)、0. 001至5质量份的交联剂、0. 001至6质量份的乳化剂和80质量份的去离子水 的乳液混合物连续引入至步骤i)中生产的种晶中,同时引入0. 001至5质量份的聚合引发 剂来进行聚合以生产核橡胶;
[0115] iii)第三聚合步骤,通过将包含95至99. 999质量份的丙烯酸酯(其中烷基中碳 数为2至8)、0. 001至5质量份的交联剂、0. 001至6质量份的乳化剂和80质量份的去离子 水的乳液混合物连续引入至步骤ii)中生产的第二聚合产物中,同时引入0. 001至5质量 份的聚合引发剂来进行聚合以生产核橡胶;和
[0116] iv)第四聚合步骤,其中通过将包含80至100质量份的丙烯酸酯(其中烷基中碳 数为1至4)、不大于10质量份的选自由丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯组成的组中 的丙烯酸酯、不大于10质量份的选自由丙烯腈和甲基丙烯腈组成的组中的腈组分、〇. 001 至4质量份的乳化剂和150质量份的去离子水的乳液混合物连续引入至前述阶段iii)中 生产的核中,同时引入〇. 001至5质量份的聚合引发剂来进行聚合以形成壳。
[0117] 可引起交联反应的任何化合物可用作用于大粒径弹性体的前述生产的 聚合引发剂,且具体地可使用过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、偶氮二丁腈 (azobisbutyronitrile)、丁基过氧化氢、枯稀过氧化氢等。
[0118] 例如,非离子类乳化剂和离子类乳化剂,例如,不饱和脂肪酸的钾盐、油酸钾、月桂 醇硫酸钠、十二烷基苯硫酸钠等可用作用于大粒径弹性体的前述生产的乳化剂。
[0119] 通过将去离子水引入由此生产的大粒径弹性体来将固形分含量(solids fraction content)降低至10质量%,随后将10质量%氯化妈溶液引入混合物中来凝固聚 合物颗粒。将凝固衆料(coagulated slurry)加热至90°C、老化并冷却。接着用去离子水 冼净冷却的浆料并过滤以获得在本发明中优选使用的丙烯酸类核/壳型弹性体。
[0120] 弹性体(C)的含量相对于100质量份的聚对苯二甲酸丁二酯类树脂⑷和聚碳酸 酯树脂(B)的总和为5至20质量份。当弹性体(C)的含量少于5质量份时,耐冲击性的改 进小,而当大于20质量份时,耐热老化性和刚性以及流动性和阻燃性降低。弹性体(C)的 优选含量为至少7质量份且不大于16质量份,更优选不大于13质量份。
[0121] [阻燃剂(D)]
[0122] 本发明的聚对苯二甲酸丁二酯类树脂组合物包含阻燃剂(D)。
[0123] 已知的与塑料使用的阻燃剂可用作该阻燃剂(D),具体为卤素类阻燃剂、磷类阻燃 剂(例如,三聚氰胺多磷酸盐(melamine polyphosphate))、氮类阻燃剂(例如,三聚氰胺氰 脲酸盐)和金属氢氧化物(例如,氢氧化镁)。
[0124] 卤素类阻燃剂更优选溴类阻燃剂。
[0125] ?溴类阻燃剂
[0126] 任何至今为止已知的用于热塑性树脂的溴类阻燃剂可用作所述溴类阻燃剂。这种 溴类阻燃剂可示例为芳族化合物,且可具体示例为聚(溴化(甲基)丙烯酸苄酯)如聚丙 烯酸五溴代苄酯;聚溴代亚苯基醚;溴化聚苯乙烯;溴化环氧化合物如四溴双酚A的环氧低 聚物;溴化酰亚胺化合物如N,N'-亚乙基双(四溴代邻苯二甲酰亚胺);和溴化聚碳酸酯。
[0127] 前述中,从获得优良的热稳定性的观点考虑,优选聚(溴化(甲基)丙烯酸苄酯) 如聚丙烯酸五溴代苄酯,溴化环氧化合物如四溴双酚A的环氧低聚物,溴化聚苯乙烯和溴 化聚碳酸酯,而更优选溴化聚碳酸酯和溴化聚苯乙烯,从耐冲击性和阻燃性的观点,特别优 选溴化聚碳酸酯。
[0128] 聚(溴化(甲基)丙烯酸苄酯)优选由一种含溴原子的(甲基)丙烯酸苄酯的聚 合、或通过两种或更多种含溴原子的(甲基)丙烯酸苄酯的共聚、或通过含溴原子的(甲 基)丙烯酸苄酯与其它乙烯基单体的共聚来获得。溴原子优选添加至苯环中,并且每个苯 环中优选添加1至5个,且更优选添加4至5个。
[0129] 含溴原子的丙烯酸苄酯可示例为丙烯酸五溴代苄酯、丙烯酸四溴代苄酯、丙烯酸 三溴代苄酯、及前述的混合物。含溴原子的甲基丙烯酸苄酯可示例为与前述丙烯酸酯对应 的甲基丙烯酸酯。
[0130] 用于与含溴原子的(甲基)丙烯酸苄酯共聚的其它乙烯基单体可具体示例为丙烯 酸;丙烯酸酯如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酯苄酯;甲基丙烯酸;甲基丙 烯酸酯如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸苄酯;苯乙烯; 丙烯腈;不饱和羧酸如富马酸和马来酸及它们的酸酐;醋酸乙烯酯;和氯乙烯。
[0131] 通常以不大于与含溴原子的(甲基)丙烯酸苄酯等摩尔的量使用它们,且在该范 围内优选使用相对于含溴原子的(甲基)丙烯酸苄酯的摩尔基准不大于0.5-倍的量。
[0132] 另外,例如,二丙烯酸二甲酯、二甲基丙烯酸二甲酯、二丙烯酸四溴代二甲酯、二甲 基丙烯酸四溴代二甲酯、丁二烯、异戊二烯和二乙烯基苯还可用作乙烯基单体,且这些可通 常使用不大于相对于含溴原子的丙烯酸苄酯或甲基丙烯酸苄酯的摩尔基准的0. 5倍。
[0133] 该聚(溴化(甲基)丙烯酸苄酯)优选聚丙烯酸五溴代苄酯,这是因为其溴含量 高和其电绝缘特性(耐抗电弧径迹性特性)高。
[0134] 溴化环氧化合物可具体示例为双酚A型溴化环氧化合物,典型地为四溴双酚A环 氧化合物。
[0135] 对溴化环氧化合物的分子量没有限制,且该分子量可通过适当选择来决定;然 而,重均分子量(Mw)优选3, 000至100, 000,优选较高分子量,且具体地Mw更优选15, 000 至80, 000,特别优选18, 000至78, 000 (Mw),进一步更优选20, 000至75, 000 (Mw),最优选 22, 000至70, 000。在这些范围内优选较高的分子量。
[0136] 溴化环氧化合物优选具有3, 000至40, 000g/eq的环氧当量,且更优选4, 000至 35, 000g/eq,特别优选 10, 000 至 30, 000g/eq。
[0137] 溴化环氧化合物低聚物还可共用作溴化环氧化合物类阻燃剂。在这种情况下,例 如,通过使用约0至50质量%的具有不大于5, 000的Mw的低聚物来对阻燃性、脱模性和 流动性进行适当的调整。可自由选择溴化环氧化合物的溴原子含量,但是从提供令人满意 的阻燃性的观点考虑,通常为至少10质量%,且优选至少20质量%,特别优选至少30质 量%,而上限为60质量%且尤其优选不大于55质量%。
[0138] 例如,溴化聚碳酸酯类阻燃剂具体优选由溴化双酚A、特别地由四溴双酚A获得的 溴化聚碳酸酯。其末端结构可具体示例为苯基、4-叔丁基苯基和2, 4, 6-三溴苯基,并且特 别优选具有2, 4, 6-三溴苯基作为其末端基团结构的溴化聚碳酸酯类阻燃剂。
[0139] 溴化聚碳酸酯类阻燃剂中碳酸酯重复单元的平均数可通过适当选择来决定,但通 常为2至30。当碳酸酯重复单元的平均数低时,这可引起熔融期间聚对苯二甲酸丁二酯类 树脂(A)的分子量降低。相反地,当碳酸酯重复单元的平均数太大时,聚碳酸酯树脂(B)的 恪融粘度(melt viscosity)可变高,引起在成型体内的分散不良并损害成型体的外观、特 别是其光泽性。重复单元的平均数因此优选3至15,特别优选3至10。
[0140] 对溴化聚碳酸酯类阻燃剂的分子量没有限制,且该分子量通过适当选择来决定; 然而,粘均分子量优选1,〇〇〇至20, 000,且特别优选2, 000至10, 000。溴化聚碳酸酯类阻 燃剂的粘均分子量可按与聚碳酸酯树脂(B)的粘均分子量的测量相同的方法来测定。
[0141] 由溴化双酚A获得的前述溴化聚碳酸酯类阻燃剂可通过其中光气与溴化双酚反 应的常规方法来获得。封端剂(terminal blocking agent)可示例为芳族一元羟基化合物, 且这些可被卤素或有机基团取代。
[0142] 阻燃剂(D)的含量,相对于聚对苯二甲酸丁二酯类树脂(A)和聚碳酸酯树脂(B) 总和100质量份,为5至40质量份,优选至少7质量份,更优选至少10质量份,且优选不大 于30质量份,更优选不大于25质量份,甚至更优选不大于20质量份。当引入太少的阻燃剂 (D)时,本发明的聚对苯二甲酸丁二酯类树脂组合物将具有令人不满意的阻燃性,然而相反 地,引入太多阻燃剂(D)产生机械性降低、脱模性降低和阻燃剂渗出(
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