导电性组合物及其制备方法

专利名称：导电性组合物及其制备方法
相关申请的交叉引用本申请要求2003年8月12日提交的美国临时专利申请序列号60/494,678的权益。
背景技术：
本发明涉及导电性组合物及其制备方法。
由有机聚合物制造的制品通常用于材料处理和电子设备，例如包装薄膜、芯片载体、计算机、打印机和复印机部件，在其中静电耗散或电磁屏蔽是重要的要求。静电耗散(以下记为ESD)被定义为通过直接接触或通过感生的静电场将处于不同电位的物体之间的静电荷转移。电磁屏蔽(以下记为EM屏蔽)效率被定义为入射到屏蔽物上的，也即经由其传送的电磁场的比例比率(以分贝计)。随着电子设备变得越来越小和越来越快，它们对于静电荷的敏感度提高，因此通常希望使用已经改性的有机聚合物以提供改善的静电放电性能。以类似方式，希望对有机聚合物加以改性，这样它们可以提供改善的电磁屏蔽同时保持一些或全部该有机聚合物的有利机械性能。
通常将直径大于2微米的导电填料，例如衍生自沥青和聚丙烯腈的石墨纤维引入有机聚合物，以改善电学性能以及达到ESD和EM屏蔽。但是，因为这些石墨纤维尺寸较大，引入这种纤维通常引起机械性能，例如冲击性能降低。因此本领域中仍然需要提供足够ESD和EM屏蔽的同时可以保持其机械性能的导电聚合物组合物。
发明简述一种制造导电性组合物的方法，包括将聚合物前体与单壁碳纳米管组合物共混；以及使该聚合物前体聚合形成有机聚合物。
发明详述本发明公开包括有机聚合物和单壁碳纳米管(SWNT)组合物的组合物，这些组合物是通过在聚合物前体聚合过程之前或期间将SWNT添加到聚合物前体而制造。本发明公开包括有机聚合物和有效量的单壁碳纳米管(SWNT)的组合物。SWNT的有效量表示足以使组合物具有小于或等于约1012ohm-cm的整体体积电阻率，同时显示大于或等于约5千焦/平方米的冲击性能和A级表面光洁度的量。在一个实施方案中，该组合物具有大于或等于约108欧姆/平方(ohm/sq)的表面电阻率和大于或等于约1012ohm-cm的整体体积电阻率，同时显示大于或等于约5千焦/平方米的冲击性能和A级表面光洁度。在另一个实施方案中，该组合物具有小于或等于约108欧姆/平方(ohm/sq)的表面电阻率和大于或等于约108ohm-cm的整体体积电阻率，同时显示大于或等于约5千焦/平方米的冲击性能和A级表面光洁度。在一个实施方案中，该组合物具有大于或等于约10千焦/平方米的冲击性能，而在另一个实施方案中，该组合物具有大于或等于约15千焦/平方米的冲击性能。
在一个实施方案中，该组合物具有小于或等于约1010ohm-cm的整体体积电阻率同时显示大于或等于约5千焦/平方米的冲击性能和A级表面光洁度。在另一个实施方案中，该组合物具有小于或等于约108ohm-cm的整体体积电阻率同时显示大于或等于约5千焦/平方米的冲击性能和A级表面光洁度。在另一个实施方案中，该组合物具有小于或等于约105ohm-cm的整体体积电阻率同时显示大于或等于约5千焦/平方米的冲击性能和A级表面光洁度。
这种组合物可以方便地用于需要免受静电荷的计算机、电子产品、半导体部件、电路板等。它们也可以方便地用在用于汽车内部和外部部件的汽车车体面板，如果需要其可被静电油漆。
在一个实施方案中，将SWNT在聚合过程之前加入到聚合物前体中。在另一个实施方案中，将SWNT在聚合物前体聚合过程期间加入到聚合物前体中。在另一个实施方案中，将一定比例的SWNT在聚合过程之前加入到聚合物前体中，而将另一定比例的SWNT在聚合过程期间加入到聚合物前体中。如在此定义的，聚合物前体包括单体的、低聚的或聚合的可以进行加聚的反应活性物质。
可以由聚合物前体聚合得到的有机聚合物为热塑性聚合物、热塑性聚合物的共混物或热塑性聚合物与热固性聚合物的共混物。有机聚合物还可以为聚合物、共聚物、三元共聚物、互穿网络聚合物的共混物，或包括上述有机聚合物的至少一种的组合。热塑性聚合物的实例包括聚缩醛、聚丙烯酸类、聚碳酸酯、聚醇酸、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚芳酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚芳砜、聚醚砜、聚亚苯基硫醚、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚苯并唑、聚二唑、聚苯并噻嗪并吩噻嗪、聚苯并噻唑、聚吡嗪并喹喔啉、聚均苯四酰亚胺、聚喹喔啉、聚苯并咪唑、聚羟吲哚、聚氧代异吲哚啉、聚二氧代异吲哚啉、聚三嗪、聚哒嗪、聚哌嗪、聚吡啶、聚哌啶、聚三唑、聚吡唑、聚碳硼烷、聚氧杂双环壬烷、聚二苯并呋喃、聚苯并呋喃酮、聚缩醛、聚酐、聚乙烯醚、聚乙烯硫醚、聚乙烯醇、聚乙烯酮、聚卤乙烯、聚乙烯腈、聚乙烯酯、聚磺酸盐、聚硫化物、聚硫酯、聚砜、聚磺酰胺、聚脲、聚磷腈、聚硅氮烷等，或包括上述有机聚合物的至少一种的组合。
热塑性聚合物的共混物的具体实例包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/尼龙、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯醚/聚苯乙烯、聚苯醚/聚酰胺、聚碳酸酯/聚酯、聚苯醚/聚烯烃以及包括上述热塑性聚合物共混物的至少一种的组合。
在一个实施方案中，可以用于该组合物的有机聚合物为聚亚芳基醚。术语聚(亚芳基醚)聚合物包括聚苯醚(PPE)和聚(亚芳基醚)共聚物；接枝共聚物；聚(亚芳基醚)醚离聚物；以及链烯基芳香族化合物与聚(亚芳基醚)，乙烯基芳香族化合物与聚(亚芳基醚)的嵌段共聚物等；以及包括上述至少一种的组合。聚(亚芳基醚)聚合物自身是包括多个结构式(I)的结构单元的聚合物 其中对于每个结构单元，每个Q1独立地为氢、卤素、伯或仲低级烷基(例如含有至多7个碳原子的烷基)、苯基、卤代烷基、氨基烷基、烃氧基、其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的卤代烃氧基等；每个Q2独立地为氢、卤素、伯或仲低级烷基、苯基、卤代烷基、烃氧基、其中至少两个碳原子隔开卤素与氧原子的卤代烃氧基等。优选每个Q1为烷基或苯基，特别为C1-4烷基，以及每个Q2可以为氢。
均聚物和共聚物聚(亚芳基醚)都被包括。示例性均聚物为那些含有2，6-二甲基亚苯基醚单元的均聚物。合适的共聚物包括含有例如与2，3，6-三甲基-1，4-亚苯基醚单元结合的这种单元的无规共聚物或衍生自2，6-二甲基苯酚与2，3，6-三甲基苯酚共聚合的共聚物。还包括的是含有由接枝乙烯基单体或聚合物，例如聚苯乙烯，以及偶联的聚(亚芳基醚)制备的部分的聚(亚芳基醚)，其中偶联剂例如低分子量聚碳酸酯、醌类、杂环和甲缩醛，与两个聚(亚芳基醚)链的羟基进行反应，产生高分子聚合物。聚(亚芳基醚)另外包括包括以上至少一种的组合。
该聚(亚芳基醚)具有约10,000到约30,000克/摩尔(g/mol)的数均分子量和约30,000到约60,000g/mol的重均分子量，通过凝胶渗透色谱法测定。该聚(亚芳基醚)可以具有约0.10到约0.60分升每克(dl/g)的特性粘度，在25℃下氯仿中测定。还可能在组合物中使用高特性粘度聚(亚芳基醚)和低特性粘度聚(亚芳基醚)。当使用两种特性粘度时，确定精确的比率将某种程度上取决于使用的聚(亚芳基醚)的精确特性粘度以及所需的最终物理性能。
该聚(亚芳基醚)通常通过至少一种一羟基芳香族化合物，例如2，6-二甲苯酚或2，3，6-三甲基苯酚的氧化偶合制备。催化剂体系通常被用于这种偶合；它们通常含有至少一种重金属化合物，例如铜、锰或钴化合物，其通常与各种其它材料组合。
对于许多目的特别有用的聚(亚芳基醚)为那些包括具有至少一个含氨基烷基的端基的分子的聚(亚芳基醚)。该氨基烷基基团通常位于羟基的邻位。含这种端基的产物可以通过将合适的伯或仲一元胺，例如二正丁胺或二甲胺作为氧化偶合反应混合物的组分之一引入而得到。同样经常存在的是4-苯基苯酚端基，其通常从其中副产物二苯酚合苯醌特别存在于铜-卤化物-仲或叔胺体系中的反应混合物中得到。相当大的比例的该聚合物分子，通常占该聚合物的多达约90wt％，可以含有含氨基烷基的端基和4-苯基苯酚端基的至少一个。
在另一个实施方案中，用于该组合物的有机聚合物可以为聚碳酸酯。包括芳香族碳酸酯链单元的聚碳酸酯，包括具有结构式(II)的结构单元的组合物
其中R1基团为芳香族、脂肪族或脂环族基团。R1为芳香族有机基团，以及更理想地为结构式(III)的基团-A1-Y1-A2-(III)其中A1和A2均为单环二价芳基，Y1为具有零、一或两个原子，隔开A1和A2的桥连基团。在一个示例性实施方案中，一个原子隔开A1和A2。该类型基团的说明性实例为-O-、-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-C(O)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2，2，1]-双环庚叉基、乙叉基、异丙叉基、新戊叉基、环已叉基、环十五叉基、环十二叉基、金刚烷叉基等。该桥连基团Y1可以为烃基或饱和烃基，例如亚甲基、环已叉基或异丙叉基。
聚碳酸酯可以通过碳酸酯前体与二羟基化合物的Schotten-Bauman界面反应产生。通常将水性碱，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等与含有二羟基化合物的有机水不混溶的溶剂，例如苯、甲苯、二硫化碳或二氯甲烷混合。相转移剂通常被用来促进反应。可以单独或以混合物形式将分子量调节剂加入反应混合物。也可以单独或以混合物形式添加立即叙述的支化剂。
可以用于本发明的芳香族二羟基化合物共聚单体包括通式(IV)的那些HO-A2-OH (IV)其中A2选自二价取代和未取代的芳族基。
在一些实施方案中，A2具有结构式(V)的结构 其中G1表示芳基，例如亚苯基、亚联苯基、亚萘基等。E可以为亚烷基或烷叉基，例如亚甲基、亚乙基、乙叉基、亚丙基、丙叉基、异丙叉基、亚丁基、丁叉基、异丁叉基、亚戊基、戊叉基、异戊叉基等，以及可以由通过不同于亚烷基或烷叉基的部分连接的两种或多种亚烷基或烷叉基组成，例如芳族键；叔氨基键；醚键；羰基键；含硅键；或者含硫键，例如硫化物、亚砜、砜等；或含磷键，例如氧膦基、膦酰基等。另外，E可以为脂环族基。R1表示氢或单价烃基，例如烷基、芳基、芳烷基、烷芳基或环烷基。Y1可以为无机原子，例如卤素(氟、溴、氯、碘)；无机基团，例如硝基；有机基团，例如链烯基、烯丙基、或以上R1，或氧基基团，例如OR；唯一必需的是Y1对于用于制备该聚合物的反应物和反应条件是惰性的以及不受其影响。字母m表示G1上可以取代的位置数目的任何整数，包括零；p表示E上可以取代的位置数目的整数，包括零；“t”表示等于至少为一的整数；“s”为零或一；以及“u”表示包括零的任何整数。
E的合适实例包括环戊叉基、环己叉基、3，3，5-三甲基环己叉基、甲基环己叉基、2-[2.2.1]-双环庚叉基、新戊叉基、环十五叉基、环十二叉基、金刚烷叉基等；含硫键，例如硫化物、亚砜或砜；含磷键，例如氧膦基、膦酰基；醚键；羰基；叔氮基；或含硅键，例如硅烷或甲硅烷氧基。在芳族二羟基共聚单体化合物(III)中，其中A2由以上结构式(IV)表示，当存在多于一个Y1取代基时，它们可以相同或不同。这也适用于R1取代基。当结构式(IV)中s为零以及u不为零时，芳族环直接连接，不插入烷叉基或其它桥键。羟基和Y1在芳族核残基G1上的位置可以在邻、间或对位变化，以及该基团可以为邻位、不对称或对称关系，其中烃残基的两个或多个环碳原子用Y1和羟基取代。在一些具体实施方案中，参数“t”、“s”和“u”均为一；两个G1基为未取代的亚苯基；以及E为烷叉基基团，例如异丙叉基。在特别的实施方案中，两个G1基为对亚苯基，但是两个可以为邻或间亚苯基或一个为邻或间亚苯基以及另一个为对亚苯基。结构式(IV)的芳族二羟基化合物的合适实例由以下物质说明2，2-双-(4-羟苯基)丙烷(双酚A)；2，2-双-(3-氯-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3-溴-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷；2，2-双-(4-羟基-3-异丙基苯基)丙烷；2，2-双-(3-叔丁基-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3-苯基-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3，5-二氯-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3，5-二溴-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3，5-二甲基-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3-氯-4-羟基-5-甲基苯基)丙烷；2，2-双-(3-溴-4-羟基-5-甲基苯基)丙烷；2，2-双-(3-氯-4-羟基-5-异丙基苯基)丙烷；2，2-双-(3-溴-4-羟基-5-异丙基苯基)丙烷；2，2-双-(3-叔丁基-5-氯-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3-溴-5-叔丁基-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3-氯-5-苯基-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3-溴-5-苯基-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3，5-二异丙基-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(3，5-二苯基-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(4-羟基-2，3，5，6-四氯苯基)丙烷；2，2-双-(4-羟基-2，3，5，6-四溴苯基)丙烷；2，2-双-(4-羟基-2，3，5，6-四甲基苯基)丙烷；2，2-双-(2，6-二氯-3，5-二甲基-4-羟苯基)丙烷；2，2-双-(2，6-二溴-3，5-二甲基-4-羟苯基)丙烷；1，1-双(4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3-氯-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3-溴-4-羟苯基)环己烷；1，1-双-(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷；1，1-双-(4-羟基-3-异丙基苯基)环己烷；1，1-双(3-叔丁基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3-苯基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3，5-二氯-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3，5-二溴-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3，5-二甲基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双-(3-氯-4-羟基-5-甲基苯基)环己烷；1，1-双-(3-溴-4-羟基-5-甲基苯基)环己烷；1，1-双-(3-氯-4-羟基-5-异丙基苯基)环己烷；1，1-双-(3-溴-4-羟基-5-异丙基苯基)环己烷；1，1-双(3-叔丁基-5-氯-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3-溴-5-叔丁基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3-氯-5-苯基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3-溴-5-苯基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3，5-二异丙基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(3，5-二苯基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双-(4-羟基-2，3，5，6-四氯苯基)环己烷；1，1-双-(4-羟基-2，3，5，6-四溴苯基)环己烷；1，1-双-(4-羟基-2，3，5，6-四甲基苯基)环己烷；1，1-双(2，6-二氯-3，5-二甲基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(2，6-二溴-3，5-二甲基-4-羟苯基)环己烷；1，1-双(4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-氯-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-溴-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(4-羟基-3-甲基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(4-羟基-3-异丙基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-叔丁基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-苯基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3，5-二氯-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3，5-二溴-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3，5-二甲基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-氯-4-羟基-5-甲基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-溴-4-羟基-5-甲基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-氯-4-羟基-5-异丙基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-溴-4-羟基-5-异丙基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-叔丁基-5-氯-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-溴-5-叔丁基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-氯-5-苯基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3-溴-5-苯基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3，5-二异丙基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(3，5-二苯基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(4-羟基-2，3，5，6-四氯苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(4-羟基-2，3，5，6-四溴苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(4-羟基-2，3，5，6-四甲基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(2，6-二氯-3，5-二甲基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；1，1-双(2，6-二溴-3，5-二甲基-4-羟苯基)-3，3，5-三甲基环己烷；4，4′-二羟基-1，1-联苯；4，4′-二羟基-3，3′-二甲基-1，1-联苯；4，4′-二羟基-3，3’-二辛基-1，1-联苯；4，4′-二羟基二苯醚；4，4′-二羟基二苯基硫醚；1，3-双(2-(4-羟基苯基)-2-丙基)苯；1，3-双(2-(4-羟基-3-甲基苯基)-2-丙基)苯；1，4-双(2-(4-羟基苯基)-2-丙基)苯和1，4-双(2-(4-羟基-3-甲基苯基)-2-丙基)苯。优选的芳族二羟基化合物为双酚A(BPA)。
可以由结构式(IV)表示的其它双酚A化合物包括那些其中X为-O-、-S-、-SO-或-SO2-的化合物。这种双酚A化合物的一些实例为双(羟基芳基)醚，例如4，4′-二羟基二苯醚、4，4′-二羟基-3，3′-二甲基苯醚等；双(羟基二芳基)硫化物，例如4，4′-二羟基二苯硫、4，4′-二羟基-3，3′-二甲基二苯硫等等；双(羟基二芳基)亚砜，例如4，4′-二羟基二苯亚砜、4，4′-二羟基-3，3′-二甲基二苯亚砜等；双(羟基二芳基)砜，例如4，4′-二羟基二苯砜、4，4′-二羟基-3，3′-二甲基二苯砜等等；或包括上述双酚A化合物的至少一种的组合。
其它可以用于聚碳酸酯缩聚的双酚A化合物由结构式(VI)表示 其中Rf为具有1到10个碳原子的烃基的卤素原子或卤素取代的烃基；n为0到4的值。当n至少为2时，Rf可以相同或不同。可以由结构式(V)表示的双酚A化合物的实例为间苯二酚、取代的间苯二酚化合物，例如3-甲基间苯二酚、3-乙基间苯二酚、3-丙基间苯二酚、3-丁基间苯二酚、3-叔丁基间苯二酚、3-苯基间苯二酚、3-异丙苯基间苯二酚、2，3，4，6-四氟间苯二酚、2，3，4，6-四溴间苯二酚等；儿茶酚、氢醌、取代的氢醌，例如3-甲基氢醌、3-乙基氢醌、3-丙基氢醌、3-丁基氢醌、3-叔丁基氢醌、3-苯基氢醌、3-异丙苯基氢醌、2，3，5，6-四甲基氢醌、2，3，5，6-四叔丁基氢醌、2，3，5，6-四氟氢醌、2，3，5，6-四溴氢醌等，或包括上述双酚化合物的至少一种的组合。
也可以使用由以下结构式(VII)表示的例如2，2，2′，2′-四氢-3，3，3′，3′-四甲基-1，1′-螺二[IH-茚]-6，6′-二醇的双酚化合物。
优选的双酚化合物为双酚A。
典型的碳酸酯前体包括羰基卤化物，例如碳酰氯(光气)和碳酰溴；二卤甲酸酯，例如二元酚，如双酚A、氢醌等的二卤甲酸酯，以及二元醇，例如乙二醇和新戊二醇的二卤甲酸酯；以及碳酸二芳基酯，例如碳酸二苯酯、碳酸二(甲苯基)酯和碳酸二(萘基)酯。用于界面反应的优选碳酸酯前体为碳酰氯。
也可能使用由两种或多种不同二元酚或二元酚共聚物与二元醇或与羟基或酸终止的聚酯或与二元酸或与羟基酸或与脂肪族二酸聚合产生的聚碳酸酯，该情况下理想的是使用碳酸酯共聚物而不是均聚物。通常，有用的脂肪族二酸具有约2到约40个碳。优选脂肪族二酸为十二烷二酸。
支化聚碳酸酯以及线性聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的共混物也可以用于该组合物。该支化聚碳酸酯可以通过在聚合过程中添加支化剂制备。这些支化剂可以包括含有至少三个官能团的多官能有机化合物以及包括上述支化剂的至少一种的组合，所述官能团可以为羟基、羧基、羧酸酐、卤甲酰。具体实例包括偏苯三酸、偏苯三酸酐、偏苯三酰氯、三-对羟基苯基乙烷、靛红-二苯酚、三苯酚TC(1，3，5-三((对羟苯基)异丙基)苯)、三苯酚PA(4(4(1，1-双(对羟苯基)-乙基)α，α-二甲基苯甲基)苯酚)、4-氯甲酰邻苯二甲酸酐、均苯三酸、二苯甲酮四羧酸等，或包括上述支化剂的至少一种的组合。该支化剂可以以基于给定层中的聚碳酸酯总重量计约0.05到约2.0重量百分比(wt％)的水平添加。
在一个实施方案中，聚碳酸酯可以通过二羟基化合物和碳酸二酯之间的熔融缩聚反应产生。可以用于产生聚碳酸酯的该碳酸二酯的实例为碳酸二苯酯、碳酸双(2，4-二氯苯基)酯、碳酸双(2，4，6-三氯苯基)酯、碳酸双(2-氰基苯基)酯、碳酸双(邻硝基苯基)酯、碳酸二甲苯酯、碳酸间甲酚酯、碳酸二萘酯、碳酸双(二苯基)酯、碳酸双(甲基水杨基)酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丁酯、碳酸二环己酯等，或包括上述碳酸二酯的至少一种的组合。示例性碳酸二酯为碳酸二苯酯或碳酸双(甲基水杨基)酯。
优选该聚碳酸酯的数均分子量为约3,000到约1,000,000克/摩尔(g/mole)。在该范围内，理想的是具有大于或等于约10,000，优选大于或等于约20,000，以及更优选大于或等于约25,000g/mole的数均分子量。同样理想的是数均分子量为小于或等于约100,000，优选小于或等于约75,000，更优选小于或等于约50,000，以及最优选小于或等于约35,000g/mole。
脂环族聚酯通常通过二醇与二元酸或衍生物反应制备。用于制备脂环族聚酯聚合物的二醇为直链、支化或脂环族的烷烃二醇，优选直链或支化烷烃二元醇，可以含有2到12个碳原子。
二醇的合适实例包括乙二醇、丙二醇，即1，2-丙二醇和1，3-丙二醇；丁二醇，即1，3-丁二醇和1，4-丁二醇；二甘醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-戊二醇和1，5-戊二醇、二丙二醇、2-甲基-1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，4-环己烷二甲醇以及特别是其顺式和反式异构体、三甘醇、1，10-癸二醇，以及上述任何的混合物。特别理想的是二甲醇二环辛烷、二甲醇十氢化萘、脂环族二醇或其化学等价物以及特别是1，4-环己二甲醇或其化学等价物。如果使用1，4-环己烷二甲醇作为二醇组分，通常理想的是使用顺式对反式异构体的摩尔比为约1∶4到约4∶1的混合物。在该范围内，通常理想的是使用约1∶3的顺式对反式异构体的摩尔比。
用于制备脂环族聚酯聚合物的二酸为包括具有两个羧基的羧酸的脂肪族二酸，其中每个羧基连接到饱和环中的饱和碳。脂环族酸的合适实例包括十氢化萘二羧酸、降冰片烯二羧酸、二环辛烷二羧酸。优选的脂环族二酸为1，4-环己烷二羧酸和反式-1，4-环己烷二羧酸。当聚酯具有至少一种含脂环族环的单体时，也可以使用线性脂肪族二酸。线性脂肪族二酸的说明性实例为琥珀酸、己二酸、二甲基丁二酸和壬二酸。二酸和二醇的混合物也可以用于制备该脂环族聚酯。
环己烷二羧酸和它们的化学等价物可以例如通过将环芳族二酸和相应衍生物，例如间苯二甲酸、对苯二甲酸或萘二甲酸在适当溶剂、水或乙酸中，在室温和在大气压下使用合适的催化剂氢化制备，所述催化剂例如承载在碳或氧化铝合适载体上的铑。它们也可以通过使用惰性液体介质制备，其中酸在反应条件下为至少部分可溶以及使用碳或二氧化硅中的钯或钌催化剂。
通常，氢化过程中得到两种或多种其中羧酸基团在顺式或反式位置的异构体。该顺式和反式异构体可以通过用或不用例如正庚烷的溶剂结晶，或者通过蒸馏分离。虽然该顺式异构体易于更好的混合，但是该反式异构体具有更高的熔融和结晶温度并且通常是优选的。也可以使用该顺式和反式异构体的混合物，并且优选当使用这种混合物时，反式异构体将优选占至少约75wt％，以及该顺式异构体将为余量，基于混合的顺式和反式异构体总重量计。当使用多于一种二酸的异构体的混合物时，共聚酯或两种聚酯的混合物可以用作该脂环族聚酯树脂。
包括酯的这些二酸的化学等价物也可以用于制备该脂环族聚酯。该二酸的化学等价物的合适实例为烷基酯，例如二烷基酯、二芳基酯，酸酐、酰基氯、酰基溴等，或包括上述化学等价物的至少一种的组合。示例性化学等价物包括该脂环族二酸的二烷基酯，并且最优选化学等价物包括酸的二甲酯，特别是反式-1，4-环己烷二甲酸二甲酯。
1，4-环己烷二甲酸二甲酯可以通过对苯二甲酸二甲酯的环氢化得到，其中得到在顺式和反式位置具有羧酸基团的两种异构体。该异构体可以被分离，该反式异构体是特别理想的。如以上详述的也可以使用该异构体的混合物。
该聚酯聚合物通常经由二醇或二醇化学等价物组分与二酸或二酸化学等价物组分的缩合或酯交换聚合得到，并且具有结构式(VIII)的重复单元 其中R3表示芳基、烷基或环烷基，其为直链、支化或脂环族烷烃二醇或其化学等价物的残基；以及R4为芳基、烷基或脂环族基团，其为衍生自二酸的脱羧基残基，条件是R3或R4的至少一个为环烷基。如果需要该芳基可以为取代芳基。
优选的脂环族聚酯为具有结构式(IX)的重复单元的聚(1，4-环己烷-二甲醇-1，4-环己烷二羧酸酯) 其中在结构式(VIII)中，R3为环己烷环，以及其中R4为衍生自环己烷二羧酸酯或其化学等价物的环己烷环以及选自其顺式或反式异构体或其顺式和反式异构体的混合物。脂环族聚酯聚合物通常可以在合适的催化剂，例如钛酸四(2-乙基己)酯，以合适的量存在下制备，所述量通常为约50到400ppm钛，基于最终产品总重量计。聚(1，4-环己烷二甲醇-1，4-环己烷二羧酸酯)通常与聚碳酸酯形成合适的共混物。
优选该共聚酯碳酸酯或该聚酯的数均分子量为约3,000到约1,000,000g/mole。在该范围内，理想的是具有大于或等于约10,000，优选大于或等于约20,000，以及更优选大于或等于约25,000g/mole的数均分子量。同样理想的是数均分子量为小于或等于约100,000，优选小于或等于约75,000，更优选小于或等于约50,000，以及最优选小于或等于约35,000g/mole。
另一种优选的聚酯为聚芳酯。聚芳酯通常表示芳族二羧酸和双酚的聚酯。包括除芳基酯键之外的碳酸酯键的聚芳酯共聚物被称作聚酯-碳酸酯，以及也可以以混合物的形式方便地使用。该聚芳酯可以通过芳族二羧酸或它们的成酯衍生物与双酚或它们的衍生物在溶液中或熔体聚合制备。
通常，对于聚芳酯理想的是包括至少一种与至少一种芳族二羧酸残基结合的二酚残基。结构式(X)中说明的示例性二酚残基衍生自1，3-二羟基苯部分，贯穿本说明书称为间苯二酚或间苯二酚部分。间苯二酚或间苯二酚部分包括未取代的1，3-二羟基苯和取代的1，3-二羟基苯。
结构式(X)中，R为C1-12烷基或卤素的至少一种，以及n为0到3。合适的二羧酸残基包括衍生自单环部分，优选间苯二甲酸、对苯二甲酸或间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物，或衍生自多环部分，例如二苯基二羧酸、二苯基醚二羧酸和萘-2，6-二羧酸等，以及包括上述多环部分的至少一种的组合的芳族二羧酸残基。优选的多环部分为萘-2，6-二羧酸。
优选该芳族二羧酸残基衍生自如结构式(XI)中一般说明的间苯二甲酸和/或对苯二甲酸的混合物。
因此，在一个实施方案中该聚芳酯包括如结构式(XII)中说明的间苯二酚芳化聚酯。
其中R为C1-12烷基或卤素的至少一种，n为0到3，以及m至少为约8。优选R为氢。优选n为零并且m是约10和约300。间苯二甲酸酯与对苯二甲酸酯的摩尔比为约0.25∶1到约4.0∶1。
在另一个实施方案中，该聚芳酯包括如结构式(XIII)所示具有多环芳族基的热稳定间苯二酚芳化聚酯。
其中R为C1-12烷基或卤素的至少一种，n为0到3，以及m至少为约8。
在另一个实施方案中，该聚芳酯被共聚合形成嵌段共聚酯碳酸酯，其包括碳酸酯和芳化嵌段。它们包括包含结构式(XIV)结构单元的聚合物。
其中每个R1独立地为卤素或C1-12烷基，m至少为1，p为约0到约3，每个R2独立地为二价有机基，以及n至少为约4。优选n至少为约10，更优选至少为约20以及最优选为约30到约150。优选m至少为约3，更优选至少为约10以及最优选为约20到约200。在一个示例性实施方案中，m以约20和50的数值存在。
通常理想的是该聚芳酯的重均分子量为约500到约1,000,000克/摩尔(g/mol)。在一个实施方案中，该聚芳酯的重均分子量为约10,000到约200,000g/mol。在另一个实施方案中，该聚芳酯的重均分子量为约30,000到约150,000g/mol。在又另一个实施方案中，该聚芳酯的重均分子量为约50,000到约120,000g/mol。用于覆盖层(cap layer)的聚芳酯的示例性分子量为60,000和120,000g/mol。
在一个实施方案中，聚合物前体包括烯键式不饱和基团。使用的烯键式不饱和基团可以为能够聚合的任何烯键式不饱和官能团。合适的烯键式不饱和官能团包括可以经由基团聚合或阳离子聚合而被聚合的官能团。合适的烯键式不饱和基团的具体实例为含有丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基芳族聚合物，例如苯乙烯；乙烯基醚、乙烯基酯、N-取代的丙烯酰胺、N-乙烯基酰胺、马来酸酯、富马酸酯等的基团。优选烯键式不饱和由含有丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或苯乙烯官能团的基团提供，并且最优选苯乙烯。
乙烯基芳香族树脂优选衍生自含有至少25wt％的衍生自结构式(XV)单体的结构单元的聚合物前体 其中R5为氢、低级烷基或卤素；Z1为乙烯基、卤素或低级烷基；以及p为0到约5。这些聚合物包括苯乙烯、氯苯乙烯和乙烯基甲苯的均聚物、苯乙烯与一种或多种由丙烯腈、丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙基乙烯基苯、二乙烯基苯和马来酸酐举例的单体的无规共聚物，以及包括共混物和接技物的橡胶改性的聚苯乙烯，其中该橡胶为聚丁二烯或约98-70％苯乙烯和约2-30％二烯单体的橡胶共聚物。聚苯乙烯可与聚苯醚以任何比例混容，以及任何这种共混物可以含有约5到约95wt％，以及最经常约25到75wt％的聚苯乙烯，基于该聚合物总重量计。
在另一个实施方案中，聚酰亚胺可以用作组合物中的有机聚合物。有用的热塑性聚酰亚胺具有通式(XVI) 其中“a”为大于或等于约1，理想的为大于或等于约10，以及更理想的为大于或等于约1000；以及其中V为没有限制的四价连接基团，只要该连接基团不妨碍该聚酰亚胺的合成或使用。合适的连接基团包括(a)具有约5到约50个碳原子的取代或未取代、饱和、不饱和或芳族单环和多环基团，(b)具有1到约30个碳原子的取代或未取代、线性或支化、饱和或不饱和烷基；或其组合。合适的代替基团和/或连接基团包括但不限于醚、环氧化合物、酰胺、酯及其组合。优选的连接基团包括但不限于结构式(XVII)的四价芳族基，例如
其中W为二价部分，选自-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-CyH2y-(y为1到5的整数)以及其卤代衍生物，包括全氟代亚烷基，或结构式-O-Z-O-的基团，其中该-O-或该-O-Z-O-基团的二价键位于3，3′、3，4′、4，3′或4，4′位，以及其中Z包括，但不限于结构式(XVIII)的二价基。
结构式(XVI)中的R包括取代或未取代的二价有机基，例如(a)具有约6到约20个碳原子的芳族烃基及其卤代衍生物；(b)具有约2到约20个碳原子的直链或支链亚烷基；(C)具有约3到约20个碳原子的环亚烷基，或(d)通式(XIX)的二价基。

其中Q包括二价部分，选自-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-CyH2y-(y为1到5的整数)以及其卤代衍生物，包括全氟亚烷基。
聚酰亚胺的优选类型包括聚酰胺酰亚胺和聚醚酰亚胺，特别是那些熔融可加工的聚醚酰亚胺。
优选的聚醚酰亚胺聚合物包括多于1个，典型地约10到约1000个或更多个，且更优选约10到约500个结构式(XX)的结构单元。
其中T为-O-或结构式-O-Z-O-的基团，其中该-O-或该-O-Z-O-基团的二价键在3，3′、3，4′、4，3′或4，4′位，以及其中Z包括，但不限于如以上定义的结构式(XVIII)的二价基。
在一个实施方案中，该聚醚酰亚胺可以为共聚物，其除如上所述醚酰亚胺单元之外，进一步含有结构式(XXI)的聚酰亚胺结构单元。
其中R如前面结构式(XVI)的定义以及M包括，但不限于结构式(XXII)的基团。
该聚醚酰亚胺可以通过包括使结构式(XXIII)的芳族二(醚酸酐)与结构式(XIV)的有机二胺反应的任何方法制备。

H2N-R-NH2(XXIV)其中T和R如以上结构式(XVI)和(XX)中所述定义。
结构式(XXIII)的芳族二(醚酸酐)的说明性实例包括2，2-双[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐；4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯醚二酸酐；4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯硫二酸酐；4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酸酐；4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酸酐；2，2-双[4-(2，3-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐；4，4′-双(2，3-二羧基苯氧基)二苯醚二酸酐；4，4′-双(2，3-二羧基苯氧基)二苯硫二酸酐；4，4′-双(2，3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酸酐；4，4′-双(2，3-二羧基苯氧基)二苯基砜二酸酐；4-(2，3-二羧基苯氧基)-4′-(3，4-二羧基苯氧基)二苯基-2，2-丙烷二酸酐；4-(2，3-二羧基苯氧基)-4′-(3，4-二羧基苯氧基)二苯醚二酸酐；4-(2，3-二羧基苯氧基)-4′-(3，4-二羧基苯氧基)二苯硫二酸酐；4-(2，3-二羧基苯氧基)-4′-(3，4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酸酐和4-(2，3-二羧基苯氧基)-4′-(3，4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酸酐，及其各种混合物。
该二(醚酸酐)可以通过使硝基取代苯基二腈与二元酚化合物的金属盐的反应产物，在双极性非质子溶剂存在下水解，接着脱水制备。由以上结构式(XXIII)包括的芳族二(醚酸酐)的优选类型包括但不限于其中T具有结构式(XXV) 并且醚键例如优选在3，3′、3，4′、4，3′或4，4′位的化合物及其混合物，以及其中Q如以上定义。
任何二氨基化合物可以用于制备该聚酰亚胺和/或聚醚酰亚胺。合适的化合物的实例为亚乙基二胺、亚丙基二胺、三亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、1，12-十二烷二胺、1，18-十八烷二胺、3-甲基七亚甲基二胺、4，4-双甲基七亚甲基二胺、4-甲基九亚甲基二胺、5-甲基九亚甲基二胺、2，5-双甲基六亚甲基二胺、2，5-双甲基七亚甲基二胺、2，2-双甲基亚丙基二胺、N-甲基-双(3-氨基丙基)胺、3-甲氧基六亚甲基二胺、1，2-双(3-氨基丙氧基)乙烷、双(3-氨基丙基)硫化物、1，4-环己基二胺、双(4-氨基环己基)甲烷、间苯二胺、对苯二胺、2，4-二氨基甲苯、2，6-二氨基甲苯、间苯二甲胺、对苯二甲胺、2-甲基-4，6-二乙基-1，3-亚苯基-二胺、5-甲基-4，6-二乙基-1，3-亚苯基-二胺、联苯胺、3，3′-二甲基联苯胺、3，3′-二甲氧基联苯胺、1，5-二氨基萘、双(4-氨基苯基)甲烷、双-(2-氯-4-氨基-3，5-二乙基苯基)甲烷、双(4-氨基苯基)丙烷、2，4-二(b-氨基-叔丁基)甲苯、双(对-b-氨基-叔丁基苯基)醚、双(对-b-甲基-o-氨基苯基)苯、双(对-b-甲基-o-氨基戊基)苯、1，3-二氨基-4-异丙基苯、双(4-氨基苯基)硫化物、双(4-氨基苯基)砜、二(4-氨基苯基)醚和1，3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷。也可以存在这些化合物的混合物。优选的二氨基化合物为芳族二胺，特别是间苯二胺和对苯二胺及其混合物。
在一个示例性实施方案中，该聚醚酰亚胺树脂包括结构式(XX)的结构单元，其中每个R独立地为对亚苯基或间亚苯基或其混合物，以及T为结构式(XXVI)的二价基团。
通常，反应可以使用溶剂，例如邻二氯苯、间甲酚/甲苯等进行，在结构式(XVIII)的酸酐和结构式(XIX)的二胺之间，以约100℃到约250℃的温度实施反应。另外，该聚醚酰亚胺可以通过结构式(XVIII)的芳族二(醚酸酐)和结构式(XIX)的二胺，通过加热该原材料混合物到高温同时伴随搅拌进行熔体聚合制备。通常，熔体聚合使用约200℃到约400℃的温度。链终止剂和支化剂也可以用于该反应。当使用聚醚酰亚胺/聚酰亚胺共聚物时，二酸酐，例如均苯四酸酐与该二(醚酸酐)组合使用。该聚醚酰亚胺聚合物可以任选由芳族二(醚酸酐)与有机二胺的反应制备，其中该二胺在反应混合物中以至多约0.2摩尔过量存在，以及优选小于约0.2摩尔过量。在这种条件下，该聚醚酰亚胺树脂具有小于约15微当量每克(μeq/g)酸可滴定基团，以及优选具有小于约10μeq/g酸可滴定基团，如采用氯仿溶液以33重量百分比(wt％)氢溴酸的冰醋酸溶液滴定所示。酸可滴定基团基本应归因于该聚醚酰亚胺树脂中的胺端基。
通常，有用的聚醚酰亚胺具有约0.1到约10克每分钟(g/min)的熔融指数，如通过美国材料试验学会(ASTM)D1238，在295℃下使用6.6千克(kg)重量测定。在一种示例性实施方案中，该聚醚酰亚胺树脂具有约10,000到约150,000克每摩尔(g/mol)的重均分子量(Mw)，如通过凝胶渗透色谱法，使用聚苯乙烯标准物测定。这种聚醚酰亚胺聚合物典型地具有大于约0.2分升每克(dl/g)的特性粘度，并且优选为约0.35到约0.7dl/g，在25℃下间甲酚中测定。
在另一个实施方案中，聚酰胺可以用作该组合物中的有机聚合物。聚酰胺通常衍生自具有4到12个碳原子的有机内酰胺的聚合。示例性内酰胺由结构式(XXVII)表示。
其中n为约3到约11。高度优选的内酰胺为n等于5的ε-己内酰胺。
聚酰胺也可以由具有4到12个碳原子的氨基酸合成。优选氨基酸由结构式(XXVIII)表示。
其中n为约3到约11。高度优选的氨基酸为n等于5的ε-氨基己酸。
聚酰胺也可以由具有4到12个碳原子的脂肪族二羧酸与具有2到12个碳原子的脂肪族二胺聚合。
合适和优选的脂族二羧酸与用于合成聚酯的上述那些脂族二羧酸相同。示例性脂肪族二胺由结构式(XXIX)表示H2N-(CH2)n-NH2(XXIX)其中n为约2到约12。高度优选的脂肪族二胺为己二胺(H2N(CH2)6NH2)。优选的是二羧酸与二胺的摩尔比为约0.66到约1.5。在该范围内，通常理想的是具有大于或等于约0.81，优选大于或等于约0.96的摩尔比。在该范围内同样理想的是数量小于或等于约1.22，优选小于或等于约1.04。优选的聚酰胺为尼龙6、尼龙6，6、尼龙4，6、尼龙6，12、尼龙10等，或包括上述尼龙的至少一种的组合。
聚酰胺脂的合成还可以由具有4到12个碳原子的脂族内脂与具有4到12个碳原子的脂肪族内酰胺完成。该脂族内脂与用于聚酯合成的上述那些脂族内脂相同，该脂肪族内酰胺与用于聚酰胺合成的上述那些脂肪族内酰胺相同。脂族内脂对脂肪族内酰胺的比率可以在很大程度上变化，其取决于最终共聚物的所需组成，以及该内酯与该内酰胺的相对反应速度。脂肪族内酰胺与脂族内脂目前优选的初始摩尔比为约0.5到约4。在该范围内，理想的是摩尔比大于或等于约1。同样理想的是摩尔比小于或等于约2。
该组合物可以进一步包括催化剂或引发剂。通常，适用于相应热聚合的任何已知催化剂或引发剂都可以使用。另外，该聚合可以在没有催化剂或引发剂的情况下实施。例如，在由脂族二羧酸与脂肪族二胺合成聚酰胺中，不需要催化剂。
对于由内酰胺合成聚酰胺，合适的催化剂包括水以及与用于该合成的开环(水解)内酰胺对应的ω-氨基酸。其它合适的催化剂包括金属铝烷基化合物(MAl(OR)3H；其中M为碱金属或碱土金属，R为C1-C12烷基)、二氢双(2-甲氧基乙氧基)铝酸钠、二氢双(叔丁氧基)铝酸锂、铝烷基化合物(Al(OR)2R；其中R为C1-C12烷基)、N-己内酰胺钠、ε-己内酰胺的氯化镁或溴化镁盐(MgXC6H10NO，X＝Br或Cl)、二烷氧基铝氢化物。合适的引发剂包括间苯二酰双己内酰胺、N-缩醛己内酰胺、异氰酸酯ε-己内酰胺加合物、醇(ROH；其中R为C1-C12烷基)、二醇(HO-R-OH；其中R为C1-C12亚烷基)、ω-氨基己酸以及甲醇钠。
对于由内酯和内酰胺合成聚酰胺脂，合适的催化剂包括金属氢化物化合物，例如结构式为LiAl(H)x(R1)y的氢化锂铝催化剂，其中x为约1到约4，y为约0到约3，x+y等于4，以及R1选自C1-C12烷基和C1-C12烷氧基；高度优选的催化剂包括LiAl(H)(OR2)3，其中R2选自C1-C8烷基；特别优选的催化剂为LiAl(H)(OC(CH3)3)3。其它合适的催化剂和引发剂包括用于聚(ε-己内酰胺)和聚(ε-己内酯)聚合的上述那些催化剂和引发剂。
聚酰胺的优选类型为通过第一聚酰胺和聚合物材料的反应得到者，所述聚合物材料选自第二聚酰胺、聚(亚芳基醚)、聚(链烯基芳香族)均聚物、橡胶改性聚(链烯基芳香族)树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)接枝共聚物、嵌段共聚物以及包括上述两种或多种的组合。该第一聚酰胺包括结构式(XXX)的重复单元 其中R1为具有九个碳的支化或未支化的烷基。R1优选为1，9-壬烷和/或2-甲基-1，8-辛烷。聚酰胺树脂特征在于存在属于羧酸和胺的缩合产物的酰胺基(-C(O)NH-)。该第一聚酰胺通常通过一种或多种包括九个碳烷基部分的二胺与对苯二甲酸(1，4-二羧基苯)的反应制备。当使用多于一种二胺时，该二胺的比率可能影响得到的聚合物的一些物理性能，例如熔融温度。二胺对二羧酸的比率通常为等摩尔的，但是可以过量一种或另一种用来决定端基官能团。另外，该反应可以进一步包括用作链终止剂以及至少在某种程度上决定端基官能团的一元胺和一元羧酸。在一些实施方案中，优选的是具有大于或等于约30meq/g，且更优选大于或等于约40meq/g的胺端基含量。
该第二聚酰胺包括结构式(XXXI)和/或结构式(XXXII)的重复单元 其中R2为具有四到七个碳的支化或未支化的烷基，以及R3为具有六个碳的芳族基或具有四到七个碳的支化或未支化的烷基。R2优选在结构式XXXI中为1，6-己烷，在结构式XXXII中为1，5-戊烷。R3优选为1，4-丁烷。
该第一聚酰胺与其它聚酰胺相比，具有更好的尺寸稳定性、耐热性、抗湿气吸收性、耐磨性以及耐化学性。因此，当与含有代替该第一聚酰胺的其它聚酰胺的类似组合物对比时，包含第一聚酰胺的组合物显示这些相同的改善性能。在一些实施方案中，该第一和第二聚酰胺的组合改善了多相组合物中聚酰胺相与其它相，例如聚(亚芳基醚)的相容性，由此改善了抗冲击性。不受理论约束，据信该第二聚酰胺提高了可用的末端氨基的量。在一些情况下，该末端氨基可以与其它相的组分反应或被官能化以与其它相反应，由此改善相容性。
该有机聚合物通常在组合物中以约5到约99.999重量百分比(wt％)的量存在。在该范围内，通常理想的是以大于或等于组合物总重量的约10wt％，优选大于或等于约30wt％，以及更优选大于或等于约50wt％的量使用有机聚合物或聚合物共混物。有机聚合物或聚合物共混物另外通常以小于或等于组合物总重量的约99.99wt％，优选小于或等于约99.5wt％，更优选小于或等于约99.3wt％的量使用。
用于组合物的SWNT可以通过激光挥发石墨、碳弧合成或高压一氧化碳转化工艺(HIPCO)生产。这些SWNT通常具有包括石墨片的单壁，具有约0.7到约2.4纳米(nm)的外直径。在组合物中通常使用纵横比大于或等于约5，优选大于或等于约100，更优选大于或等于约1000的SWNT。当SWNT通常为在相应管的每个终端具有半球形帽的封闭结构时，可以设想的是也可以使用具有单个开口端或两个开口端的SWNT。SWNT通常包括中心部分，其为中空的，但可以充满无定形炭。
在一个示例性实施方案中，在有机聚合物中分散SWNT的目的是使SWNT解缠结，以便得到尽可能接近SWNT纵横比的有效纵横比。有效纵横比对纵横比的比率为分散有效性的量度。有效纵横比为单个SWNT旋转半径除以相应各个纳米管外直径的值的两倍。通常理想的是有效纵横比对纵横比的比率的平均值大于或等于约0.5，优选大于或等于约0.75，以及更优选大于或等于约0.90，如在放大倍数大于或等于约10,000的电子显微照相中测量的。
在一个实施方案中，SWNT可以以绳状聚集体的形式存在。这些聚集体通常称作“绳”并且作为各个SWNT之间的范德华力的结果形成。绳中的各个纳米管可以彼此相对滑动并且在绳内自身重排，以使自由能减到最少。通常具有10到105个纳米管的绳可以用于该组合物。在该范围内，通常理想的是绳具有大于或等于约100个，优选大于或等于约500个纳米管。同样理想的是绳具有小于或等于约104个纳米管，优选小于或等于约5,000个纳米管。
在另一个实施方案中，理想的是SWNT绳在分散之后以分支形式彼此连接。这导致共享SWNT网络分支之间的绳，以在有机聚合物基质中形成三维网络。在该网络类型中约10纳米到约10微米的距离可以分开分支点。通常理想的是SWNT具有至少2000瓦特每米开尔文(W/m-K)的固有导热率，并且SWNT绳具有104西门子/厘米(S/cm)的固有导电率。通常同样理想的是该SWNT具有至少80吉帕斯卡(GPa)的拉伸强度以及至少约0.5太帕斯卡(TPa)的劲度。
在另一个实施方案中，SWNT可以包括金属纳米管和半导体纳米管的混合物。金属纳米管为那些显示类似于金属的电特性的纳米管，而半导体纳米管为那些电学上为半导体的纳米管。通常卷起石墨片的方式产生各种螺旋结构的纳米管。还能确认的两种有锯齿形和扶手椅形纳米管。为了使组合物中使用的SWNT的数量减到最少，通常理想的是组合物包括较大部分的金属SWNT。通常理想的是用于组合物的SWNT包括数量占SWNT总重量大于或等于约1wt％，优选大于或等于约20wt％，更优选大于或等于约30wt％，更优选大于或等于约50wt％，以及最优选大于或等于约99.9wt％的金属纳米管。在某些情况下，通常理想的是用于组合物的SWNT包括占SWNT总重量大于或等于约1wt％，优选大于或等于约20wt％，更优选大于或等于约30wt％，更优选大于或等于约50wt％，以及最优选大于或等于约99.9wt％的半导体纳米管。
需要时，SWNT通常以组合物总重量的约0.001到约80wt％的量使用。在该范围内，SWNT通常以大于或等于组合物总重量约0.25wt％，优选大于或等于约0.5wt％，更优选大于或等于约1wt％的量使用。此外SWNT通常以小于或等于组合物总重量约30wt％，优选小于或等于约10wt％，更优选小于或等于约5wt％的量使用。
在一个实施方案中，SWNT可以含有生产涉及杂质。SWNT中存在的生产涉及杂质在此定义为那些在基本上与SWNT生产相关的工艺过程中产生的杂质。如上所述，SWNT在例如激光烧蚀、化学汽相沉积、碳弧、高压一氧化碳转化法等工艺中产生。生产涉及杂质为在上述工艺或类似制造工艺中生产SWNT过程中自然形成或有意形成的那些杂质。自然形成的生产涉及杂质的合适的实例为用于生产SWNT的催化剂颗粒。有意形成的生产涉及杂质的合适实例为通过在制造工艺过程中有意添加少量氧化剂而在SWNT表面上形成的悬空键。
生产涉及杂质包括例如含碳反应副产物，例如残次的SWNT、多壁碳纳米管，支化或卷曲的多壁碳纳米管，无定形碳，烟灰，纳米葱球(nona-onion)，纳米角(nanohorns)，焦炭等；来自生产过程中使用的催化剂的催化剂残留物，例如金属、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物等，或包括上述反应副产物的至少一种的组合。一种基本上与碳纳米管生产有关的工艺为当与生产涉及杂质的任何其它分数相比时，其中SWNT分数更大的工艺。为了让工艺基本上与SWNT生产有关，SWNT分数将必须大于以上列出的反应副产物或催化剂残留物的任何一种的分数。例如，SWNT分数将必须大于多壁纳米管分数、或烟灰分数或炭黑分数。SWNT分数将不必大于认为是基本上涉及SWNT生产的该工艺的生产涉及杂质的任何组合的分数总和。
生产涉及杂质包括例如含碳反应副产物，例如残次的SWNT、多壁碳纳米管，支化或卷曲的多壁碳纳米管，无定形炭，炭黑，纳米葱球，纳米角，焦炭等；来自生产过程中使用的催化剂的催化残留物，例如金属、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物等，或包括上述反应副产物的至少一种的组合。一种基本上与SWNT生产有关的工艺为当与生产涉及杂质的任何其它分数相比时，其中SWNT分数更多的工艺。为了用于基本上与SWNT生产有关的工艺，SWNT分数将必须大于以上列出的反应副产物或催化残留物的任何一种的分数。例如，SWNT分数将必须大于多壁纳米管分数或烟灰分数或炭黑分数。SWNT分数将不必大于用于认为是基本与SWNT生产有关的该工艺的生产涉及杂质的任何组合的分数总和。
通常，用于组合物的SWNT可以包括数量为约0.1到约80wt％的杂质。在该范围内，SWNT可以具有大于或等于SWNT总重量约3wt％，优选大于或等于约7wt％，以及更优选大于或等于约8wt％的杂质含量。在该范围内同样理想的是杂质含量小于或等于SWNT总重量的约50wt％，优选小于或等于约45wt％，以及更优选小于或等于约40wt％。
在一个实施方案中，用于组合物的SWNT可以包括数量为约0.1到约50wt％的催化残留物。在该范围内，SWNT可以具有大于或等于SWNT总重量约3wt％，优选大于或等于约7wt％，以及更优选大于或等于约8wt％的的催化残留物。在该范围内同样理想的是催化残留物含量小于或等于SWNT总重量的约50wt％，优选小于或等于约45wt％，以及更优选小于或等于约40wt％。
在聚合前体聚合期间也可以将例如多壁碳纳米管(MWNT)和VGCF的其它碳纳米管加入到组合物中。不认为加入到组合物中的MWNT和VGCF为杂质，因为它们不是在SWNT生产过程中产生的。衍生自不涉及SWNT生产的诸如激光烧蚀和碳弧合成工艺的MWNT也可以用于组合物。MWNT具有至少两个围绕内部中空芯连接的石墨层。半球形帽通常封闭MWNT的两端，但是理想的是使用仅具有一个半球形帽的MWNT或没有两个帽的MWNT。MWNT通常具有约2到约50nm的直径。在该范围内，通常理想的是使用直径小于或等于约40，优选小于或等于约30，以及更优选小于或等于约20nm的MWNT。当使用MWNT时，优选具有大于或等于约5，优选大于或等于约100，更优选大于或等于约1000的平均纵横比。
需要时，MWNT通常以组合物总重量的约0.001到约50wt％的量使用。在该范围内，MWNT通常以大于或等于组合物总重量约0.25wt％，优选大于或等于约0.5wt％，更优选大于或等于约1wt％的量使用。此外MWNT通常以小于或等于组合物总重量约30wt％，优选小于或等于约10wt％，更优选小于或等于约5wt％的量使用。
其它导电性填料，例如蒸气生长碳纤维、炭黑、导电性金属填料、固态非金属导电性填料等，或包括上述至少一种的组合可以任选用于该组合物。也可以使用直径为约3.5到约2000纳米(nm)和纵横比大于或等于约5的蒸气生长碳纤维或微小石墨或部分石墨碳纤维，也称为蒸气生长碳纤维(VGCF)。当使用VGCF时，优选直径为约3.5到约500nm，更优选直径为约3.5到约100nm，以及最优选直径为约3.5到约50nm。同样优选具有大于或等于约100以及更优选大于或等于约1000的平均纵横比。
需要时，VGCF通常以组合物总重量的约0.001到约50wt％的量使用。在该范围内，VGCF通常以大于或等于组合物总重量约0.25wt％，优选大于或等于约0.5wt％，更优选大于或等于约1wt％的量使用。此外VGCF通常以小于或等于组合物总重量约30wt％，优选小于或等于约10wt％，更优选小于或等于约5wt％的量使用。
组合物中使用的SWNT和其它碳纳米管还可以用官能团衍生化，以改善相容性和促进与有机聚合物混合。SWNT和其它碳纳米管可以在构成侧壁、半球形帽的石墨片上或在侧壁和半球形端帽上进行官能化。官能化SWNT和其它碳纳米管为那些具有结构式(XXXIII)的碳纳米管 其中n为整数，L为小于0.1n的数目，m为小于0.5n的数目，以及其中每个R均相同并选自-SO3H、-NH2、-OH、-C(OH)R′、-CHO、-CN、-C(O)Cl、-C(O)SH、-C(O)OR′、-SR′、-SiR3′、-Si(OR′)yR′(3-y)、-R″、-AlR2′、卤化物、烯键式不饱和官能团、环氧基官能团等，其中y为等于或小于3的整数，R′为氢、烷基、芳基、环烷基、芳烷基、环芳基、聚(烷基醚)等以及R″为氟烷基、氟芳基、氟环烷基、氟芳烷基、环芳基等。碳原子Cn为碳纳米管的表面碳。在均匀和不均匀取代的SWNT和其它碳纳米管中，表面原子Cn发生反应。
非均匀取代的SWNT和其它碳纳米管也可以用于组合物。这些包括以上所示结构式(I)的组合物，其中n、L、m、R以及碳纳米管本身如上定义，条件是每个R均不含氧，或者如果每个R为含氧基团，那么没有COOH。
还包括具有结构式(XXXIV)的SWNT和其它官能化碳纳米管 其中n、L、m、R′以及R具有如上的相同含义。碳纳米管表面层中的大多数碳原子为基面碳。基面碳对于化学侵蚀是相对惰性的。在缺陷位置，例如其中石墨平面不能围绕碳纳米管充分扩展，存在与石墨平面边缘碳原子类似的碳原子。该边缘碳是反应活性的并且必须含有一些使碳原子价饱和的杂原子或基团。
上述取代的SWNT和其它碳纳米管可以方便地被进一步官能化。这些组合物包括结构式(XXXV)的组合物
其中n、L和m如上所述，A选自-OY、-NHY、-CR′2-OY、-C(O)OY、-C(O)NR′Y、-C(O)SY或-C(O)Y，其中Y为合适官能团，例如蛋白、肽、酶、抗体、核苷酸、低聚核苷酸、抗原或酶底物、酶抑制剂或酶底物的过渡态类似物或者选自-R′OH、-R′NH2、-R′SH、-R′CHO、-R′CN、-R′X、-R′SiR′3、-RSi-(OR′)y-R′(3-y)、-R′Si-(O-SiR′2)-OR′、-R′-R″、-R′-NCO、(C2H4O)wY、-(C3H6O)wH、-(C2H4O)wR′、-(C3H6O)wR′以及R″，其中w为大于1并且小于200的整数。
结构(XXXIV)的官能化SWNT和其它碳纳米管也可以被官能化以生产具有结构式(XXXVI)的组合物 其中n、L、m、R′以及A如上定义。
组合物还包括其上吸附某些环状化合物的SWNT和其它碳纳米管。这些包括结构式(XXXVII)的物质的组合物 其中n为整数，L为小于0.1n的数目，m为小于0.5n，a为零或小于10的数目，X为多核芳香族、多异核芳香族或金属多异核芳香族部分以及R如以上所述。优选环状化合物为平面大环，例如卟啉(re porphyrin)和酞菁。
该吸附的环状化合物可以被官能化。这种组合物包括结构式(XXXVIII)的化合物 其中m、n、L、a、X和A如上所定义以及碳在SWNT上或在其它碳纳米管如MWNT、VGCF等上。
不限于特定理论，官能化SWNT和其它碳纳米管被更好的分散进有机聚合物中，因为该改性的表面性质可以使该碳纳米管变得与该有机聚合物更加相容，或者因为该改性的官能团(特别是羟基或胺基)被直接连接到该有机聚合物作为端基。以这种方法，有机聚合物，例如聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚醚酰亚胺等，直接连接到该碳纳米管，由此使得该碳纳米管更易于分散，具有对有机聚合物改善的粘附性。
通过用强氧化剂接触相应的外表面一段足以氧化SWNT和其它碳纳米管表面的时间，以及进一步用适于将官能团加入氧化表面的反应物接触该相应的外表面，官能团通常可以被引入到SWNT和其它碳纳米管外表面上。优选的氧化剂由强酸中的碱金属氯酸盐溶液组成。优选的碱金属氯酸盐为氯酸钠或氯酸钾。一种所应用的示例性强酸为硫酸。足以氧化的一段时间为约0.5小时到约24小时。
炭黑也可以任选用于组合物。优选的炭黑为那些具有低于约200nm，优选低于约100nm，更优选低于约50nm的平均粒度的炭黑。优选的导电性炭黑还可以具有大于约200平方米每克(m2/g)，优选大于约400m2/g，更优选大于约1000m2/g的表面积。优选的导电性炭黑可以具有大于约40立方厘米每百克(cm3/100g)，优选大于约100cm3/100g，更优选大于约150cm3/100g的孔体积(邻苯二甲酸二丁酯吸收)。示例性炭黑包括商购自Columbian Chemicals，商标为Conductex的炭黑；购自Chevron Chemical，商标为S.C.F.(SuperConductive Furnace)和E.C.F.(Electric Conductive Furnace)的乙炔炭黑；购自Cabot Corp.，商标为Vulcan XC72和Black Pearls的炭黑；以及商购自Akzo Co.Ltd，商标为Ketjen Black EC 300和EC 600的炭黑。优选的导电性炭黑可以以基于组合物总重量的约2wt％到约25wt％的量使用。
固态导电性金属填料也可以任选用于导电性组合物。这些可以为在用于将其引入有机聚合物以及从其制造成品的条件下不熔融的导电性金属或合金。金属，例如铝、铜、镁、铬、锡、镍、银、铁、钛以及包括上述金属的任何一种的混合物可以被引入有机聚合物作为导电性填料。物理混合物以及真合金，例如不锈钢、青铜等也可以作为导电性填料颗粒。另外，这些金属的一些金属间化合物，例如硼化物、碳化物等(例如二硼化钛)也可以作为导电性填料粒子。固态非金属导电性填料粒子，例如氧化锡、氧化铟锡等也可以被任选加入使该有机聚合物变得导电。该固态金属和非金属导电性填料可以以粉末、拉丝、线料、纤维、管、纳米管、薄片、层压材料、片状物、椭圆体、圆片以及其它可商购的几何结构的形式存在。
其表面相当大部分已经用固态导电性金属的粘附层涂布的非导电性非金属填料也可以任选用于导电性组合物。该非导电性非金属填料通常称为基材，以及涂有固态导电性金属层的基材可以称为“镀金属填料”。典型的导电性金属，例如铝、铜、镁、铬、锡、镍、银、铁、钛以及包括上述金属的任何一种的混合物可以用来涂布该基材。基材的实例包括那些记载于“Plastic Additives Handboot”(塑料添加剂手册)，第五版，Hans Zweifel编，Carl Hanser Verlag出版社，慕尼黑，2001中的基材。这种基材的实例包括二氧化硅粉末，例如熔凝二氧化硅和结晶二氧化硅，氮化硼粉末，硅酸硼粉末，氧化铝，氧化镁(或镁氧)，硅灰石，包括表面处理的硅灰石，硫酸钙(以其酸酐，二水合物或三水合物的形式)，碳酸钙，包括白垩，石灰石，大理石以及通常以磨碎颗粒形式的合成沉淀碳酸钙，滑石，包括纤维状的，积木式的，针状的和层状的滑石，中空和固体玻璃球，高岭土，包括硬质，软质，煅烧高岭土和包括各种本领域已知的促进与聚合物基体树脂相容性的涂料的高岭土，云母，长石，硅酸盐球体，烟灰，煤胞，惰性硅酸盐微球，硅铝酸盐(铠装球(armospheres))，天然硅岩，石英，石英岩，珍珠岩，硅藻石，硅藻土，合成二氧化硅以及包括上述任何一种的混合物。上述所有基材可以用用于导电性组合物的金属材料层涂布。
不考虑固体金属和非金属导电性填料颗粒的精确尺寸、形状和组成，需要时它们可以以组合物总重量的约0.001到约50wt％的加入量分散进有机聚合物中。在该范围内，通常理想的是具有大于或等于组合物总重量约1wt％，优选大于或等于约1.5wt％以及更优选大于或等于约2wt％的固体金属和非金属导电性填料颗粒。固体金属和非金属导电性填料颗粒的加入量可以小于或等于组合物总重量的40wt％，优选小于或等于约30wt％，更优选小于或等于约25wt％。
在一个实施方案中，在制备组合物的方法中，单体、低聚物或聚合物形式的聚合物前体被加入到反应容器中。反应容器的合适实例为锅、薄膜蒸发器、单或多螺杆挤出机、布斯捏合机、汉歇尔混合机、helicones、Ross混合机、班伯里密炼机、辊炼机、模塑设备，例如注塑机、真空成型机、吹塑机等，或包括上述设备的至少一种的组合。然后在聚合物前体聚合期间可以将包括SWNT和任选其它碳纳米管及导电性填料的导电性组合物加入到反应容器中。
一个实施方案中，可以在聚合物前体聚合之前将SWNT加入反应容器。聚合物前体的聚合可以在溶剂中进行，或如果需要在没有溶剂存在下以熔体形式进行。在另一个实施方案中，可以在聚合物前体聚合期间将SWNT加入反应容器。在另一个实施方案中，可以在聚合物前体聚合之前将SWNT加入反应容器，而可以在有机前体基本上完全聚合之后将其它导电性和非导电性填料加入反应容器。在另一个实施方案中，反应容器可以在聚合工艺初期过程中含有高比例的SWNT和其它导电性及非导电性填料，以便调节容器中反应的粘度，以有效促进SWNT和其它填料解缠结。搅拌反应溶液一段所需时间之后，向反应容器中加入另外的聚合物前体以继续聚合过程。
在一个实施方案中，SWNT和其它导电性及非导电性填料可以以母料形式加入反应容器。在另一个有关使用母料的实施方案中，包括SWNT的第一母料在第一时间加入反应容器中，而包括其它非导电性填料的第二母料可以在聚合物前体聚合工艺过程中的第二时间加入反应容器。
如上所述，该组合物可以以熔体或以包括溶剂的溶液形式制造。组合物的熔融反应包括使用剪切力、拉伸力、压力、超声波能、电磁能、热能或包括上述力或能量形式的至少一种的组合，并且在加工设备中进行，其中通过单螺杆、多螺杆、啮合同向旋转或反向旋转螺杆、非啮合同向旋转或反向旋转螺杆、往复螺杆、有销螺杆、有筛螺杆、有销机筒、辊、撞锤、螺旋转子、挡扳或包括上述至少一种的组合施加上述力。
在一个实施方案中，可以使用超声波能量分散SWNT。聚合物前体和SWNT以及其它任选的导电性或非导电性填料首先在超声发生器中进行声处理以分散SWNT。在声波处理之后，使聚合物前体聚合。如果需要，可以在聚合工艺期间继续进行超声波处理。超声波能量可以应用于其中可以进行聚合的不同反应器，例如锅、挤出机等。
涉及上述力的熔融反应可以在以下设备中进行，例如但不限于单或多螺杆挤出机、布斯捏合机、汉歇尔混合机、helicones、Ross混合机、班伯里密炼机、辊炼机、模塑设备，例如注塑机、真空成型机、吹塑机等，或包括上述设备的至少一种的组合。溶液反应通常在例如锅的容器中进行。
在一个实施方案中，在被送入反应器，例如挤出机或布斯捏合机之前，粉末状、颗粒状、片状等的聚合物前体可以首先与SWNT以及如果需要的其它任选填料在汉歇尔混合机或辊炼机中干混。虽然通常理想的是该反应器中的剪切力通常引起聚合物前体中的SWNT分散，但是同样希望在反应过程中保持SWNT的纵横比。为了做到这一点，可能理想的是将SWNT以母料的形式引入反应器。在这种工艺中，该母料可以在聚合物前体下游被引入反应器。
母料可以包括有机聚合物或聚合物前体和SWNT。当使用母料时，SWNT可以以约0.01到约50wt％的量存在于母料中。在该范围内，通常理想的是使用大于或等于母料总重量约0.1wt％，优选大于或等于约0.2wt％，更优选大于或等于约0.5wt％的SWNT。同样理想的是SWNT的量小于或等于母料总重量的约30wt％，优选小于或等于约10wt％，更优选小于或等于约5wt％。在一个涉及使用母料的实施方案中，虽然当以线料形式挤出或模塑成哑铃形状时，含SWNT的母料可能不具有可测的整体或表面电阻率，但是得到的其中引入母料的组合物具有可测的整体或表面电阻率，即使组合物中SWNT的重量分数低于母料中SWNT的重量分数。优选在这种母料中有机聚合物是半结晶的。显示这些特性以及可以用于母料的半结晶有机聚合物的实例为聚丙烯、聚酰胺、聚酯等，或包括上述半结晶有机聚合物的至少一种的组合。
如果需要，该组合物也可以用作母料。当该组合物用作母料时，SWNT可以以约0.01到约50wt％的量存在于母料中。在该范围内，通常理想的是使用大于或等于母料总重量约0.1wt％，优选大于或等于约0.2wt％，更优选大于或等于约0.5wt％的SWNT。同样理想的是SWNT的量小于或等于母料总重量的约30wt％，优选小于或等于约10wt％，更优选小于或等于约5wt％。
在另一个涉及在制造包括有机聚合物共混物的组合物中使用母料的实施方案中，往往理想的是具有包括与衍生自聚合物前体聚合的有机聚合物相同的有机聚合物的母料。该特征允许使用显著更小比例的SWNT，因为仅有机聚合物的连续相具有SWNT，提供该组合物所需的体积电阻率和表面电阻率。在另一个涉及在聚合共混物中使用母料的实施方案中，可能理想的是具有包括在化学性质上与用于该组合物的其它聚合物不同的有机聚合物的母料。在这种情况下，该母料的有机聚合物将在共混物中形成连续相。在另一个实施方案中，可能理想的是使用独立的母料，其包括多壁纳米管、蒸气生长碳纤维、炭黑、导电性金属填料、固态非金属导电性填料等，或包括上述组合物中至少一种的组合。
如果需要，包括有机聚合物和SWNT的组合物可以进行多次共混和成型步骤。例如，该组合物可以首先挤出并成型为颗粒。然后该颗粒可以被送入模塑设备，在那里其可以成型为所需形状，例如计算机外壳、可以静电油漆的汽车面板等。另外，从单独熔融共混器流出的导电性组合物可以被成型为片材或线料，以及进行挤出后工艺，例如退火、单轴或双轴取向。
在一个实施方案中，有机聚合物前体可以首先与SWNT在反应器，例如锅中混合，以及随后于在聚合期间使用剪切、拉伸和/或伸长力的组合的设备中聚合。进行聚合的合适设备为那些具有单螺杆、多螺杆、啮合同向旋转或反向旋转螺杆、非啮合同向旋转或反向旋转螺杆、往复螺杆、有销螺杆、有筛螺杆、有销机筒、辊、撞锤、螺旋转子、挡扳或包括上述至少一种的组合的设备。
溶液共混也可以用于制备该组合物。溶液共混同样可以使用辅助能量，例如剪切、压缩、超声波振动等，促进SWNT与有机聚合物的均质化。在一个实施方案中，聚合物前体可以与SWNT一起被引入超声波发生器。该混合物可以在聚合物前体合成之前或期间，通过超声波处理一段有效地将SWNT分散到有机聚合物颗粒上的时间进行溶液共混。如果需要，然后有机聚合物可以与SWNT一起干燥、挤出和模塑。
诸如溶剂的流体可以任选随着SWNT和有机聚合物前体被引入超声波发生器。超声波处理的时间周期通常为有效促进SWNT被有机聚合物前体分散和/或封闭的量。在封闭之后，有机聚合物前体然后聚合形成其中分散有SWNT的有机聚合物。这种在有机聚合物中分散SWNT的方法促进SWNT纵横比的保持，其因此使得该组合物以更低的SWNT加入量提高导电率。
通常，理想的是对有机聚合物、有机聚合物前体、流体和/或SWNT的混合物超声波处理约1分钟到约24小时。在该范围内，理想的是对混合物超声波处理大于或等于约5分钟，优选大于或等于约10分钟，以及更优选大于或等于约15分钟。在该范围内同样理想的是时间周期小于或等于约15小时，优选小于或等于约10小时，以及更优选小于或等于约5小时。
在一个涉及分散具有生产涉及杂质的SWNT的实施方案中，与具有较低杂质分数的SWNT组合物相比，具有较高杂质分数的SWNT组合物可以使用较少的能量分散。不受理论限制，据信在某些有机聚合物中，杂质互相作用促进范德华力的减小，由此促进有机聚合物内的纳米管更容易分散。
在另一个涉及分散具有生产涉及杂质的SWNT的实施方案中，与那些具有较低杂质分数的组合物相比，具有较高杂质分数的SWNT组合物可能需要更大的混合量。但是，具有较低杂质分数的SWNT的组合物通常在附加混合时丧失导电性，而具有较高SWNT杂质分数的组合物通常随着混合量提高而提高导电性。这些组合物可以用于其中需要流动性、冲击性和导电性优异平衡的应用。它们也可以用于其中使用导电性材料以及其中导电性材料具有极低水平的导电性填料的应用，例如燃料电池、静电涂布应用等。
如上所述的组合物可以用于多种工业应用。它们可以方便地用作包装需要免受静电耗散的电子元件的薄膜，所述电子元件例如计算机、电子产品、半导体部件、线路板等。它们也可以内部使用在计算机以及其它电子产品内，为人员和其它位于计算机外部的电子设备提供电磁屏蔽，以及保护内部计算机元件免受其它外部电磁干扰。它们也可以方便地用在用于汽车内部和外部部件的汽车车体板，如果需要其可被静电油漆。
以下实施例意在示例性的，而非限制性的，举例说明在此所述的组合物以及该导电性组合物的各种实施方案的一些的制备方法。
实施例1进行本实施例使SWNT分散在聚碳酸酯(PC)中，以及在PC中形成SWNT的母料。首先通过使用超声波处理蜂音器30分钟，将购自Carbon Nanotechnologies Incorporated的250毫克(mg)SWNT分散在120毫升(ml)1，2-二氯乙烷中。该超声波蜂音器使用处于80％振幅的超声波处理器(600瓦，13mm探针直径，购自Sonics & MaterialsIncorporated)。将30gms碳酸二(甲基水杨基)酯(BMSC)和20.3467gms双酚A(BPA)(BMSC摩尔/BPA摩尔＝1.02)加入到分散体和SWNT中，再将该反应混合物超声波处理30分钟。将超声波处理的物质转入玻璃反应器，该反应器首先通过在含有1摩尔浓度盐酸水溶液的浴中浸泡24小时而钝化，接着用去离子水充分漂洗。通过在低压中流动氮气存在下将玻璃反应器加热到100℃干燥溶剂。然后使用注射器将合适量的催化剂溶液注入反应器。催化剂的量包括每摩尔BPA 4.5×10-6摩尔的NaOH和每摩尔BPA(双酚A)3.0×10-4摩尔的TBPA(乙酸四丁基)。
然后使用真空源抽空并用氮气吹扫反应器内的空气。重复该循环3次，之后将反应器内容物加热使单体混合物碳酸(二(甲基水杨基)酯(BMSC)和双酚A(BPA))熔融。当混合物温度达到约180℃时，打开反应器中的搅拌器并调节到约60转/分(rpm)，以确保全部固体物质完全熔融，该过程通常需要约15到约20分钟。然后将反应混合物加热到约220℃，同时使用真空源将反应器内的压力缓慢调节到约100毫巴。在该条件下搅拌反应物质约15分钟之后，将反应温度升高到约280℃同时再将压力调节到约20毫巴。在该条件下保持约10分钟之后，将反应混合物的温度升高到300℃，同时使压力降至约1.5毫巴。使反应在这些条件下进行约2到约5分钟之后，使反应器内的压力达到大气压并将反应器放空，释放任何过剩压力。通过在反应器底部打开玻璃管接头并收集材料进行产物分离。拆除玻璃反应器并从反应管取出剩余聚合物。
为了测定分子量，将得到的聚碳酸酯溶于二氯甲烷，接着从甲醇再沉淀聚合物。通过凝胶渗透色谱法相对于聚苯乙烯标准测定聚合物分子量。重均分子量为55756g/mole，而数均分子量为23,938g/mole，并且多分散指数为2.32。
实施例2进行本实施例使SWNT分散在PCCD(聚(1，4-环己烷-二甲醇-1，4-环己烷二甲酸酯)聚合物中并在PCCD中形成SWNT的母料。该PCCD聚合物通过在购自Carbon Nanotechnologies Incorporated的SWNT存在下进行熔融缩聚合成。通过将SWNT与1，4-二甲基环己烷二甲酸酯(14.01gm，0.07摩尔)(DMCD)、1，4-环己烷二甲醇(10.09gm，0.07摩尔)(CHDM)和1，2-二氯乙烷(50mL)在高速搅拌下混合制备SWNT料浆(0.24gm，1wt％)。将该料浆转入玻璃反应管。将该反应管装配到熔融缩聚反应器上，该反应器配备有侧臂、由顶式搅拌马达驱动的机械搅拌器，并且侧臂带有旋阀。侧臂用于吹扫氮气以及用于施加真空。最初，将反应管在氮气下加热排除1，2-二氯乙烷，以及冷却到室温。抽空并用氮气吹扫反应器中的内容物三次，以排除任何痕量氧气。用氮气吹扫该反应器并使其达到大气压，以及伴随恒定搅拌(100rpm)将反应混合物的内容物加热到200℃。经由侧臂添加400份每百万(ppm)作为催化剂的异丙氧化钛(IV)，并且酯交换反应伴随甲醇蒸馏进行，在量筒(接收器)中经由侧臂收集甲醇。使熔体温度升高到250℃并在氮气下搅拌1小时。通过逐步将反应器中的压力从900mm Hg降低到700、500、300、100、50、25和10毫米汞柱(mmHg)进行缩聚。最后，对反应器施加0.5到0.1mbar的完全真空，并继续聚合30分钟。聚合完成之后，通过用氮气吹扫使反应器内的压力达到大气压，并从反应管移走聚合物组合物。将聚合物溶于二氯甲烷，使用特性粘度法测定分子量。测定在苯酚/四氯乙烷(25℃下体积比为2∶3)溶液中的溶液粘度为0.58分升/克(dL/g)，其对应于50,000g/mole的粘均分子量。
然后使实施例1和2中制备的母料与聚合物在小型实验室混合和模塑成型机中熔融共混，以减少SWNT的加入量。使来自模塑成型机的线料在液氮下断裂，并用导电性银漆将暴露端涂漆以进行导电率测量。导电率值示于以下表1中。
表1

从上表可见，样品2-4由实施例1的PC母料(样品1)制造，而样品6-9由实施例2的母料(样品5)制造。从实施例可以清楚地看到，随着SWNT水平增加，电阻率降低。此外可以看到母料可以方便地用于在聚合物中分散SWNT。
实施例3本实施例用于在聚酰胺聚合期间在尼龙6中制备SWNT的母料。在烧杯中取24.8gm的ε-己内酰胺并加热到90℃。化合物熔融之后，向ε-己内酰胺中加入250毫克(mg)含有约10wt％杂质的SWNT(商购自Carbon Nanotechnologies Incorporated)。使用处于80％振幅的超声波处理器(600瓦，13mm探针直径，购自Sonics&MaterialsIncorporated)在相同温度将该混合物超声波处理半小时。然后将熔融ε-己内酰胺中的SWNT分散体转入反应管并保持过夜，以使SWNT绳胶凝(形成网络)。然后向反应器中加入1.5gm氨基己酸，以及在伴随缓慢搅拌的氮气下，在260℃通过开环聚合9小时使己内酰胺聚合为尼龙-6。
实施例4进行本实验以通过不使用溶剂的原位聚合在PCCD中制备SWNT复合材料。在本实施例中，在烧杯中使17.29gm的1，4-环己烷二甲酸酯、24.03gms的1，4-环己烷二甲醇混合并在80℃下熔融。<p>表1A包含单链抗EpCAM 3-1可变区的去免疫化抗人CD3构建体氨基酸序列

尽管本发明已参考示例性实施方案加以描述，但是本技术领域技术人员可以理解，在不脱离本发明范围的前提下可以作各种改变并且对于其要素可以进行等价物替代。另外，在不脱离本发明实质范围的前提下，可以进行许多改进以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，意味着本发明并不限于所公开的作为预期实施本发明的最佳方式的特定实施方案。
权利要求
1.一种制备导电性组合物的方法，包括使聚合物前体与有效量的单壁碳纳米管组合物共混；以及聚合聚合物前体形成有机聚合物；其中组合物具有小于或等于约1012ohm-cm的整体体积电阻率，以及大于或等于约5千焦/平方米的缺口悬臂梁式冲击强度。
2.权利要求1的方法，其中单壁碳纳米管组合物的有效量包括1到约99wt％的金属碳纳米管。
3.权利要求1-3任一项的方法，其中单壁碳纳米管组合物的有效量包括1到约99wt％的半导体碳纳米管。
4.权利要求1-3任一项的方法，其中组合物具有小于或等于约1012欧姆/平方的表面电阻率。
5.权利要求1-4任一项的方法，其中组合物包括选自以下组的聚合物前体a)结构(I)的聚合物前体 其中对于每个结构单元，每个Q1独立地为氢、卤素、伯或仲低级烷基、苯基、卤代烷基、氨基烷基、烃氧基、其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的卤代烃氧基；每个Q2独立地为氢、卤素、伯或仲低级烷基、苯基、卤代烷基、烃氧基、其中至少两个碳原子隔开卤素与氧原子的卤代烃氧基；b)2，6-二甲基苯酚和2，3，6-三甲基苯酚；以及c)烯键式不饱和单体。
6.权利要求1-5任一项的方法，其中组合物包括选自以下组的聚合物前体a)羰基化合物和二羟基化合物的聚合产物，其中二羟基化合物具有通式(IV)HO-A2-OH(IV)其中A2具有结构式(V)的结构 其中G1表示芳基，E表示亚烷基、烷叉基或环脂基，R1表示氢或单价烃基，Y1为无机原子，m表示从零到G1上可以取代的位置数目的整数并包括零；p表示从零到E上可以取代的位置数目的整数并包括零；t表示至少等于一的整数；s为零或一；以及u表示包括零的任何整数；b)具有结构式(VIII)的重复单元的聚酯聚合物 其中R3表示具有大于或等于约2个碳原子的芳基、烷基或环烷基基团，并且其为直链、支化或环脂族烷烃二元醇的残留物；以及R4为芳基、烷基或环脂族基团；c)二元醇或二元醇化学等价物与二元酸或二元酸化学等价物的聚合产物；d)具有结构式(IX)的重复单元的聚(1，4-环己烷-二甲醇-1，4-环己烷二甲酸酯)； e)芳香族二羧酸与双酚的聚合产物；f)包括结构式(XIV)的结构单元的有机聚合物 其中每个R1独立地为卤素或C1-12烷基，m至少为1，p为至多约3，每个R2独立地为二价有机基，以及n至少为约4；g)结构式(XV)的聚合物前体的聚合产物 其中R5为氢、低级烷基或卤素；Z1为乙烯基、卤素或低级烷基；以及p为0到约5；h)苯乙烯共聚物；i)具有通式(XVI)的聚酰亚胺 其中a大于或等于约1；以及其中V为四价连接物，包括(a)具有约5到约50个碳原子的取代或未取代的、饱和、不饱和或芳香族单环和多环基团，(b)具有1到约30个碳原子的取代或未取代的、线形或支化的、饱和或不饱和烷基；或者上述四价连接物的组合；R为具有约6到约20个碳原子的取代或未取代的二价芳族烃基团、具有约2到约20个碳原子的直链或支链亚烷基基团、具有约3到约20个碳原子的环亚烷基基团或通式(XIX)的二价基团 其中Q包括二价部分，选自-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-CyH2y-或其卤代衍生物，并且y为约1到约5；j)聚酰胺，也即由结构式(XXVII)表示的有机内酰胺与由结构式(XXVIII)表示的氨基酸的聚合产物 其中n为约3到约11， 其中n为约3到约11；k)聚酰胺，也即具有4到12个碳原子的脂肪族二羧酸与具有2到12个碳原子的脂肪族二胺的聚合产物；l)聚酰胺，也即第一聚酰胺与第二聚酰胺的聚合产物；其中第一聚酰胺包括结构式(XXX)的重复单元 其中R1为具有九个碳的支化或未支化的烷基；以及其中第二聚酰胺包括结构式(XXXI)和/或结构式(XXXII)的重复单元 其中R2为具有四到七个碳的支化或未支化的烷基，以及R3为具有六个碳的芳基或具有四到七个碳的支化或未支化的烷基。
7.权利要求1-6任一项的方法，其中组合物包括有机聚合物，该有机聚合物包括具有通式(XVI)的聚酰亚胺，以及其中四价连接物包括结构式(XVII)的芳族基团， 和 其中W为-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-CyH2y-或其卤代衍生物，其中y为1到5，或结构式-O-Z-O-的基团，其中-O-或-O-Z-O-基团的二价键位于3，3′、3，4′、4，3′或4，4′位置，以及其中Z为结构式(XVIII)的二价基团 和
8.权利要求1-7任一项的方法，其中组合物包括有机聚合物，以及其中该有机聚合物为聚缩醛、聚丙烯酸类、聚醇酸、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚芳酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚芳砜、聚醚砜、聚亚苯基硫醚、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚苯并唑、聚二唑、聚苯并噻嗪并吩噻嗪、聚苯并噻唑、聚吡嗪并喹喔啉、聚均苯四酰亚胺、聚喹喔啉、聚苯并咪唑、聚羟吲哚、聚氧代异吲哚啉、聚二氧代异吲哚啉、聚三嗪、聚哒嗪、聚哌嗪、聚嘧啶、聚哌啶、聚三唑、聚吡唑、聚碳硼烷、聚氧杂双环壬烷、聚二苯并呋喃、聚苯并呋喃酮、聚缩醛、聚酐、聚乙烯醚、聚乙烯硫醚、聚乙烯醇、聚乙烯酮、聚乙烯卤化物、聚乙烯腈、聚乙烯酯、聚磺酸盐、聚硫化物、聚硫酯、聚砜、聚磺酰胺、聚脲、聚磷腈、聚硅氮烷，或包括上述热塑性聚合物的至少一种的组合。
9.权利要求1-8任一项的方法，进一步包括碳纳米管，其中该碳纳米管为多壁碳纳米管、蒸气生长碳纤维或包括上述碳纳米管类型的至少一种的组合。
10.权利要求1-10任一项的方法，其中单壁碳纳米管具有约104西门子/厘米的固有导电率。
11.权利要求1-10任一项的方法，其中单壁碳纳米管组合物包括选自以下组的单壁碳纳米管a)在加工之前绳形式的单壁碳纳米管，并且所述单壁碳纳米管在加工之后为三维的单壁碳纳米管网络形式；b)金属碳纳米管、半导体碳纳米管，或包括上述单壁碳纳米管的至少一种的组合；c)扶手椅形纳米管、锯齿形纳米管或包括上述碳纳米管的至少一种的组合；d)用官能团衍生的单壁碳纳米管；e)在侧壁或半球形封头用官能团衍生的单壁碳纳米管；f)不连有半球形封头或连有至少一个半球形封头的单壁碳纳米管；和g)包括上述纳米管的至少一种的组合。
12.权利要求1-11任一项的方法，其中共混经由以下之一完成a)超声波处理；b)在包括溶剂的溶液中；c)以熔体形式；d)使用剪切力、拉伸力、压力、超声波能、电磁能、热能或包括上述力和能量的至少一种的组合，并在加工设备中进行，其中通过单螺杆、多螺杆、啮合同向旋转或反向旋转螺杆、非啮合同向旋转或反向旋转螺杆、往复螺杆、有销螺杆、有销机筒、过滤网组合、辊、撞锤、螺旋转子、挡扳、超声波发生器施加上述力；以及e)包括上述至少一种的组合。
13.权利要求1-12任一项的方法，其中组合物进一步与另外的有机聚合物共混。
14.权利要求13的方法，其中进一步与组合物共混的有机聚合物为半结晶或无定形的，并且具有约100g/mole到约1,000,000g/mole的分子量。
15.权利要求1-14任一项的方法，其中组合物的共混在锅中进行，而聚合在一种设备中进行，所述设备具有单螺杆、多螺杆、啮合同向旋转或反向旋转螺杆、非啮合同向旋转或反向旋转螺杆、往复螺杆、有销螺杆、有筛螺杆、有销机筒、辊、撞锤、螺旋转子、挡扳或包括上述至少一种的组合。
16.一种由权利要求1-15任一项的方法制造的导电性组合物，其中所述组合物用作母料。
17.一种制品，其包括由权利要求1-16任一项的方法制造的组合物。
全文摘要
一种制造导电性组合物的方法，包括使聚合物前体与单壁碳纳米管组合物共混；以及使聚合物前体聚合形成有机聚合物。该方法可以方便地用于制造需要导电性能的汽车部件、计算机部件和其它部件。
文档编号C08K7/00GK1867591SQ200480029915
公开日2006年11月22日 申请日期2004年8月12日 优先权日2003年8月12日
发明者S·G·查拉蒂, D·哈拉, M·埃尔科维奇, S·高希, N·穆塔, S·拉亚戈帕兰, A·A·谢克 申请人:通用电气公司