用作流动促进剂的热塑性聚酰亚胺和用于填充的聚酰胺组合物的阻燃协同剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及包含聚酰胺、热塑性聚酰亚胺（如聚醚酰亚胺）、和无机填料的组合物 以及由其制成的制品。
【背景技术】
[0002] 当聚合物（如聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯等）与玻璃纤维和阻燃添加剂组合时，其可 以实现高模量和良好的阻燃性，并且其可以用于多种应用中，例如，个人计算机（笔记本） 中金属的替代材料，以实现轻重量和降低的成本。为了使笔记本或膝上型电脑变得更薄和 更轻，需要具有强阻燃性和更好的流动性的好材料。为了同时满足高模量和良好的阻燃性， 需要更多的增强填料和阻燃添加剂，其通常会降低流动性和延性。因此，很难平衡材料的流 动性、延性、刚度、和阻燃性能，使它们适用于期望的应用。
[0003] 目前，半结晶聚合物如某些聚酰胺（也被称为尼龙）由于它们的刚度性质，作为 用于替代计算机部件的金属的材料比无定形聚合物（如聚碳酸酯）更有吸引力。然后，某 些聚酰胺如聚酰胺66和聚酰胺6具有对于该类型应用的一些不期望的性质如高水分吸收 (high moisture uptake)、翅曲问题和一些其他缺点。在抗水分和翅曲控制方面，高温聚酰 胺或半芳香族聚酰胺示出比聚酰胺66和聚酰胺6更好的性能。然而，尤其是当结合高负载 的无机填料和阻燃剂以增加刚度和阻燃性时，含聚酰胺的组合物具有不期望的流动性。同 时，随着膝上型电脑和笔记本设计变得更微小，它需要越来越薄的部件。例如，期望具有1. 8 毫米（mm)至2. 5mm、I. 2mm至I. 6_、>1. 0_、以及甚至0. 6mm至0. 8mm厚度的部件。为了 满足这些要求，需要新的和更有效的方法/组分来改善用于这些应用的材料的流动性和阻 燃性。改善聚酰胺的流动性的一般方法是通过与脂肪族聚酰胺共聚或共混降低芳香族基团 的百分比。然而，该方法降低阻燃性、热稳定性，并且导致与尺寸稳定性和水分吸收等相关 的问题。
[0004] 因此，存在对于具有以上讨论的期望性质的材料的需要。本文中公开了这种组合 物、材料和用该组合物制造的制品。
【发明内容】
[0005] 根据本发明的一个或多个目的，如本文中实施和广泛描述的，在一个实施方式中， 本公开涉及包含聚酰胺、热塑性聚酰亚胺（如聚醚酰亚胺（PEI))、和无机填料的组合物。还 公开的是包含公开的组合物的制品。
[0006] 本文公开的是包含热塑性聚酰亚胺（如聚醚酰亚胺）和聚酰胺的组合物。与聚酰 胺相比，PEI是具有较高的加工温度和较高粘度的无定形聚合物。如本文所公开的，与仅聚 酰胺相比，包含PEI和聚酰胺的组合物有效降低了组合物的粘度。因此，这种组合物具有较 好的流动性，并且具有与其他阻燃添加剂的某些组合的阻燃协同效应（synergy effect)。 在一个实施方式中，通过双螺杆配混得到包含聚酰胺和PEI的组合物。这种组合物具有良 好平衡的刚度、改善的流动性、稳定的阻燃性，同时保持了其他机械性质。当涉及阻燃性时， 组合物还表现出协同性质。
[0007] 本文还公开的是包含以下的组合物：按重量计约30%至约99. 5%的聚酰胺；按重 量计大于〇 %至约20%的热塑性聚酰亚胺如聚醚酰亚胺；和按重量计大于0 %至约60%的 无机填料。在一个实施方式中，组合物进一步包含按重量计大于0 %至约20 %的阻燃添加 剂。
[0008] 本文还公开的是制造描述的组合物的方法和包含描述的组合物的制品。
【附图说明】
[0009] 结合到本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了几个实施方式并且 连同说明书一起用来解释本发明的原理。
[0010] 图1示出在不同的剪切速率下，PEI对玻璃纤维填充的PPA组合物的熔融粘度的 影响。
[0011] 图2示出PEI负载为0-40%的40%玻璃纤维填充的PPA的DSC曲线。
[0012] 图3示出PEI负载为0-40%的40%玻璃纤维填充的PPA的流变曲线。
[0013] 图4A-F示出不同PEI负载的40%玻璃纤维填充的PPA的SEM图像。
[0014] 图5A-E示出用30 %碳纤维填充的PPA/PEI共混物的形态。
[0015] 本发明的另外的实施方式将在以下说明中部分地阐明，并且部分地由以下说明可 以清楚，或者可通过本发明的实践来了解。通过所附权利要求中具体指出的要素和组合来 实现以及得到本发明的优点。应当理解的是，如所要求保护的，前面的一般性描述和以下详 细描述都是示例性的而且仅用于举例说明，而并非限制本发明。
【具体实施方式】
[0016] 通过参考本发明的以下详细描述和其中包括的实施例，可以更容易地理解本发 明。
[0017] 在公开和描述本发明的化合物、组合物、制品、系统、装置、和/或方法之前，应当 理解的是，除非另有说明，否则它们不限于特定的合成方法，或除非另有说明，否则它们不 限于具体的试剂，同样地当然可以改变。还应当理解的是，本文使用的术语仅是为了描述具 体实施方式的目的，而并非旨在进行限制。尽管与本文描述的那些相似或等效的任何方法 和材料可以用于本发明的实践或试验中，但是现在描述实例方法和材料。
[0018] 本文中提到的所有出版物通过引用合并于此，以便与所引用的出版物的内容相关 联公开和描述这些方法和/或材料。
[0019] A.定义
[0020] 除非另有定义，否则本文中使用的所有技术与科学术语具有与本发明所属领域普 通技术人员通常理解的相同含义。尽管与本文描述的那些相似或等效的任何方法和材料可 以用于本发明的实践或试验中，但是现在描述实例方法和材料。
[0021] 如在说明书和所附权利要求中使用的，除非上下文明确地另外指出，否则单数形 式"一个"、"一种"和"该"包括复数指示物。因此，例如，提到"纳米复合物"包含两种或多 种纳米复合物的混合物，等。
[0022] 在本文中范围可以表示为从"约"一个具体值和/或至"约"另一个具体值。当表 示这样的范围时，另一个实施方式包括从该一个具体值和/或至该其他具体值。类似地，当 值表示为近似值时（通过使用先行词"约")，应当理解的是具体值形成另一个实施方式。将 进一步理解的是，每个范围的端点明显地与其他端点相关且独立于其他端点。还应理解的 是，存在本文中公开的许多值，并且本文中还将每个值公开为除了该值本身外"约"该具体 值。例如，如果公开了值"10"，那么也公开了"约10"。还应理解的是，还公开了两个具体单 元之间的每个单元。例如,如果公开了 10和15,那么也公开了 11、12、13、和14。
[0023] 如在本文中使用的，术语"可选的"或"可选地"是指随后描述的事件或情况可以 出现或可以不出现，并且描述包括所述事件或情况出现的实例和没有出现的实例。
[0024] 如在本文中所使用的，术语"有效量"是指足以实现组合物或材料的期望物理性质 改进的量。例如，阻燃添加剂的"有效量"是指足以实现与阻燃添加剂等相关的期望性质的 量。组合物中所需的有效量以重量百分数（％)表示的特定水平取决于多种因素，包括阻燃 添加剂的量和类型，热塑性聚酰亚胺和聚酰胺的量和类型。
[0025] 如本文所使用的，术语"约X%"或类似术语是指在X值内加或减（±)0.5%。例 如，"约 10%" 是指 9. 5% -10. 5%。
[0026] 如本文所使用的，术语"不含聚醚酰亚胺的组合物"或类似的术语是指与另一种组 合物相同，但是不包含聚醚酰亚胺的组合物。例如，如果组合物包含聚酰胺、填料、聚醚酰亚 胺、和阻燃添加剂，那么不含聚醚酰亚胺的组合物包含聚酰胺、填料、和阻燃添加剂。
[0027] 如本文所使用的，术语"阻燃添加剂"或类似的术语是指预防、延迟、或抑制火焰蔓 延的材料。在塑料中结合阻燃添加剂可以降低可燃性。阻燃添加剂的实例包括但不限于次 膦酸盐、三聚氰胺的缩合产物和/或三聚氰胺与磷酸的反应产物和/或三聚氰胺的缩合产 物与磷酸的反应产物、和磷腈化合物。每种阻燃添加剂可以单独使用，或可以与其他阻燃添 加剂结合使用。如本文所使用的，次膦酸盐包括式（XI)的次膦酸盐和/或式（XII)的二次 膦酸盐和/或这些的聚合物：
[0028]
[0029] 其中，&和R2相同或不同并且独立地是C1-C6烷基、直链、或支链、和/或芳基；R 3 是Cl-ClO亚烷基、直链、或支链、C6-C10亚芳基、烷基亚芳基或芳基亚烷基；M可以是钙离 子、镁离子、铝离子和/或锌离子；m可