热塑性聚碳酸酯组合物,由其制造的制品和生产方法

文档序号:3635695阅读:239来源:国知局
专利名称:热塑性聚碳酸酯组合物,由其制造的制品和生产方法
背景技术
本发明涉及包含芳香族聚碳酸酯的热塑性组合物,特别地涉及具有改进稳定性的冲击改性的热塑性聚碳酸酯组合物。
芳香族聚碳酸酯用于从汽车零件到电子装置的广泛应用领域的制品和元件的制造。通常向芳香族聚碳酸酯中加入冲击改性剂以改善该组合物的韧性。冲击改性剂通常具有相对刚性的热塑性相和弹性体(橡胶态)相,并可通过本体或乳液聚合形成。包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)冲击改性剂的聚碳酸酯组合物概括地记载于例如美国专利3130177中。包括乳液聚合的ABS冲击改性剂的聚碳酸酯组合物特别地记载于美国专利第2003/0119986号公报中。美国专利第2003/0092837号公报披露了本体聚合ABS和乳液聚合ABS组合的使用。
当然,多种其它类型的用于聚碳酸酯组合物的冲击改性剂也已经记载。然而在适合需要的改进韧性目的的同时,许多冲击改性剂对其它性质具有负面影响,例如加工性、热稳定性、水解稳定性和/或低温冲击强度,尤其是当长期暴露在例如东南亚会出现的高湿和/或高温中时。特别地,聚碳酸酯组合物的水解老化稳定性常随着橡胶态冲击改性剂的加入而退化。因此,在该领域仍然存在对具有包括韧性和水解稳定性的良好性质组合的冲击改性热塑性聚碳酸酯组合物的持续需求。如果能够改进水解稳定性,同时不对聚碳酸酯的其它期望性质产生显著的负面影响,将是更加有利的。
发明概述一种热塑性树脂组合物,包括聚碳酸酯树脂、本体聚合的ABS和聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,其中包括该组合物的4mm厚模制INI条按照ISO180/1A在-40℃测定,具有至少约36kJ/m2的初始(老化前)缺口Izod冲击强度。
一种可包含该组合物的制品。
该制品可通过模塑、塑造或成型该组合物以形成该制品来形成。
发明详述包含聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物、本体丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯聚合材料的热塑性组合物表现出优异的物理性质,例如热稳定性、低温耐冲击性和良好的水解稳定性,提供很难在包含聚碳酸酯的聚合材料中得到的性质的组合。
如这里使用的,术语“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯树脂”是指具有式(1)碳酸酯重复结构单元的组合物 其中,R1基团总数的至少约60%为芳香族有机基团,和其余的为脂肪族、脂环族或芳香族基团。
在一个实施方式中,每个R1均为芳香族有机基团,和更具体地为式(2)的基团-A1-Y1-A2- (2)其中,每个A1和A2均为单环二价芳基,且Y1为具有一个或两个将A1和A2分离的原子的桥连基。在一个示例性实施方式中,以一个原子分离A1和A2。这类基团的非限制性说明性例子为-O-、-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-C(O)-、亚甲基、环己基亚甲基、2-[2.2.1]-二环亚庚基(bicycloheptylidene)、亚乙基、亚异丙基、亚新戊基、亚环己基、亚环十五烷基、亚环十二烷基和亚环金刚烷基。桥连基Y1可以是烃基或饱和烃基,例如亚甲基、亚环己基或亚异丙基。
聚碳酸酯可由具有式HO-R1-OH的二羟基化合物的界面反应制得,该二羟基化合物包括式(3)的二羟基化合物HO-A1-Y1-A2-OH(3)其中Y1、A1和A2如上所述。还包括通式(4)的双酚化合物
其中Ra和Rb各自代表卤素原子或单价烃基,并且可以相同或不同;p和q各自独立地为0-4的整数;和Xa表示式(5)基团之一 或 其中,Rc和Rd各自独立地表示氢原子或单价直链或环状烃基,和Re为二价烃基。
适宜二羟基化合物的一些非限制性说明性例子包括如下这些间苯二酚、4-溴间苯二酚、氢醌、4,4’-二羟基联苯、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、双(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基苯基)二苯基甲烷、双(4-羟基苯基)-1-萘基甲烷、1,2-双(4-羟基苯基)乙烷、1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、2-(4-羟基苯基)-2-(3-羟基苯基)丙烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、1,1-双(羟基苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)异丁烯、1,1-双(4-羟基苯基)环十二烷、反式-2,3-双(4-羟基苯基)-2-丁烯、2,2-双(4-羟基苯基)金刚硼、α,α’-双(4-羟基苯基)甲苯、双(4-羟基苯基)乙腈、2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-乙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-正丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-异丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-仲丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-烯丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-甲氧基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)六氟丙烷、1,1-二氯-2,2-双(4-羟基苯基)乙烯、1,1-二溴-2,2-双(4-羟基苯基)乙烯、1,1-二氯-2,2-双(5-苯氧基-4-羟基苯基)乙烯、4,4’-二羟基二苯甲酮、3,3-双(4-羟基苯基)-2-丁酮、1,6-双(4-羟基苯基)-1,6-己二酮、乙二醇双(4-羟基苯基)醚、双(4-羟基苯基)醚、双(4-羟基苯基)硫醚、双(4-羟基苯基)亚砜、双(4-羟基苯基)砜、9,9-双(4-羟基苯基)氟、2,7-二羟基芘、6,6’-二羟基-3,3,3’,3’-四甲基螺(双)茚满(“螺二茚满双酚”)、3,3-双(4-羟基苯基)2-苯并[c]呋喃酮、2,6-二羟基二苯并对二氧芑、2,6-二羟基噻嗯、2,7-二羟基苯氧硫杂环己二烯(2,7-dihydroxyphenoxathin)、2,7-二羟基-9,10-二甲基吩嗪、3,6-二羟基氧芴、3,6-二羟基硫芴和2,7-二羟基咔唑等,以及包括至少一种上述二羟基化合物的组合。
可由式(3)表示的该类双酚化合物具体例子的非排除性列表包括1,1-双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(以下称为“双酚A”或”BPA”)、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)正丁烷、2,2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷和1,1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷。还可使用包括至少一种前述二羟基化合物的组合。
支化聚碳酸酯以及包括直链聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的共混物也是有用的。该支化聚碳酸酯可通过在聚合期间加入支化剂来制备,该支化剂例如为包含选自羟基、羧基、羧酸酐、卤甲酰基(haloformyl)和上述官能团混合物中的至少三个官能团的多官能有机化合物。具体例子包括偏苯三酸、偏苯三酸酐、偏苯三酰氯、三对羟基苯基乙烷、靛红双酚、三酚TC(1,3,5-三((对羟基苯基)异丙基)苯)、三酚PA(4(4(1,1-双(对羟基苯基)-乙基)α,α-二甲基苯甲基)苯酚)、4-氯甲酰基邻苯二甲酸酐、均苯三酸和二苯甲酮四羧酸。支化剂可以约0.05wt%-2.0wt%的水平加入。所有类型的聚碳酸酯端基预期在聚碳酸酯组合物中都是有用的,只要这些端基不会显著影响期望的热塑性组合物的性质。
适宜的聚碳酸酯可通过例如界面聚合或熔融聚合的方法生产。虽然界面聚合的反应条件可以变化,但典型的方法通常涉及在苛性钠或苛性钾水溶液中溶解或分散二元酚反应物,将得到的混合物加入适宜的不与水混溶的溶剂介质中,和在适宜的催化剂例如三乙胺或相催化剂存在下,于控制的pH条件下使该反应物与碳酸酯前体接触,该控制的pH条件为例如约pH8至约pH10。最常用的不与水混溶的溶剂包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯苯、甲苯等。适宜的碳酸酯前体包括例如碳酰卤,例如碳酰溴或碳酰氯;或卤甲酸酯,例如二元酚的双卤甲酸酯(例如双酚A、氢醌等的双氯甲酸酯)或二醇的双卤甲酸酯(例如乙二醇、新戊二醇、聚乙二醇等的双卤甲酸酯)。还可使用包含至少一种前述类型碳酸酯前体的组合。
典型的相转移催化剂中可使用的是式(R3)4Q+X的催化剂,其中每个R3相同或不同,是C1-10烷基;Q是氮或磷原子;和X是卤素原子或C1-8烷氧基或C6-188芳氧基。适宜的相催化剂包括例如[CH3(CH2)3]4NX、[CH3(CH2)3]4PX、[CH3(CH2)5]4NX、[CH3(CH2)6]4NX、[CH3(CH2)4]4NX、CH3[CH3(CH2)3]3NX和CH3[CH3(CH2)2]3NX,其中X是Cl-、Br-、C1-8烷氧基或C6-188烷氧基。相转移催化剂的有效量可以为约0.1-约10wt%,基于在光气化混合物中双酚的重量计算。在另一个实施方式中,相转移催化剂的有效量可以为约0.5-约2wt%,基于在光气化混合物中双酚的重量计算。
可选地,可采用熔融法。通常在熔融聚合法中,聚碳酸酯可通过在熔融状态下使一种或多种二羟基反应物与碳酸二芳酯例如碳酸二苯酯在酯交换催化剂的存在下共反应来制备。挥发性一元酚通过蒸馏从熔融反应物中除去,和聚合物作为熔融残余物分离出来。
这里使用的“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯树脂”进一步包括含碳酸酯链单元以及不同类型链单元的共聚物。这类共聚物可以是无规共聚物、嵌段共聚物、树枝状聚合物(dendrimers)等。可使用的一种具体类型共聚物为聚酯碳酸酯,也称之为共聚酯-聚碳酸酯。该类共聚物除重复出现的式(1)的碳酸酯链单元外,还进一步包含式(6)的重复单元 其中E是衍生自二羟基化合物的二价基团,可以为例如C2-10亚烷基、C6-20脂环基、C6-20芳基或聚氧亚烷基基团,其中该聚氧亚烷基基团的亚烷基包含2-约6个碳原子,具体地为2、3或4个碳原子;和T二价基团衍生自二羧酸,可以为例如C2-10亚烷基、C6-20脂环基、C6-20烷芳基或C6-20芳基。
在一个实施方式中,E为C2-6亚烷基。在另一个实施方式中,E衍生自式(7)的芳香族二羟基化合物
其中,每个Rf独立地为卤素原子、C1-10烃基或C1-10卤代烃基,和n为0-4。卤素优选为溴。可由式(7)表示的化合物例子包括间苯二酚;取代的间苯二酚化合物,例如5-甲基间苯二酚、5-乙基间苯二酚、5-丙基间苯二酚、5-丁基间苯二酚、5-叔丁基间苯二酚、5-苯基间苯二酚、5-枯基间苯二酚、2,4,5,6-四氟间苯二酚、2,4,5,6-四溴间苯二酚等;儿茶酚;氢醌;取代氢醌,例如2-甲基氢醌、2-乙基氢醌、2-丙基氢醌、2-丁基氢醌、2-叔丁基氢醌、2-苯基氢醌、2-枯基氢醌、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;或包含至少一种上述化合物的组合。
可用于制备聚酯的芳香族二羧酸例子包括间苯二甲酸或对苯二甲酸、1,2-二(对羧基苯基)乙烷、4,4’-二羧基二苯基醚、4,4’-联苯二甲酸(bisbenzoic acid)和包含至少一种上述酸的混合物。还可存在含稠环的酸,例如1,4-、1,5-或2,6-萘二甲酸。具体的二羧酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸、环己烷二甲酸或其混合物。一种具体的二羧酸包含间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物,其中对苯二甲酸与间苯二甲酸的重量比为约10∶1-约0.2∶9.8。在另一个具体实施方式
中,E为C2-6亚烷基,和T为对亚苯基、间亚苯基、亚萘基、二价脂环基或其混合物。这类聚酯包括聚(对苯二甲酸亚烷基酯)。
在一个
具体实施例方式
中,聚碳酸酯为衍生自双酚A的直链均聚物,其中A1和A2各自为对亚苯基,和Y1为亚异丙基。根据在25℃在氯仿中测定,该聚碳酸酯可具有约0.3分升/克(dl/gm)-约1.5dl/gm的特性粘度,具体地为约0.45dl/gm-约1.0dl/gm。根据凝胶渗透色谱法测量,该聚碳酸酯可具有约10,000克/摩尔(g/mole)-200,000g/mole的重均分子量,特别地为约20,000g/mole-约100,000g/mole。优选地,该聚碳酸酯基本不含可催化聚碳酸酯水解的杂质、残留酸、残留碱和/或残留金属。
该共聚酯-聚碳酸酯也可通过界面聚合来制备。其可以采用,有时甚至优选采用酸的反应性衍生物,例如相应的酰卤、特别是酰二氯和酰二溴,而不是采用二羧酸本身。从而,例如可以使用间苯二酰氯、对苯二酰氯和其混合物,而不是使用间苯二酸、对苯二甲酸和其混合物。
在一个实施方式中,聚碳酸酯是基于双酚A,并可具有10,000g/mole-120,000g/mole的分子量,更具体地为18,000g/mole-40,000g/mole(基于绝对分子量度量)。该聚碳酸酯材料可以商品名LEXAN购自GE Advanced Materials。在300℃采用1.2Kg负荷测量,该聚碳酸酯的初始熔体流动可为约6-约65克/10分钟流动(g/10min)。
除上述聚碳酸酯外,聚碳酸酯组分可进一步包括聚碳酸酯与其它热塑性聚合物的组合,例如聚碳酸酯均聚物和/或共聚物与聚酯的组合。如这里使用的,“组合”包括所有混合物、共混物、合金等。适宜的聚酯包括式(6)的重复单元,可以是例如聚(二羧酸亚烷基酯)、液晶聚酯和聚酯共聚物。还可使用其中已经结合有支化剂的支化聚酯,该支化剂例如为具有三个或更多羟基的二醇或三官能或多官能羧酸。此外,取决于组合物的最终用途,有时期望在聚酯上具有各种浓度的酸和羟基端基。
在一个实施方式中,使用聚(对苯二甲酸亚烷基酯)。适宜的聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的具体例子为聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)(PBT)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)、聚(萘二甲酸丁二醇酯)(PBN)、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)(PPT)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)和包括至少一种上述聚酯的组合。此外,这里还预期上述聚酯含有少量衍生自脂肪族二酸和/或脂肪族多元醇的单元以生产共聚酯,该少量例如为约0.5-约10重量%。
聚碳酸酯和聚酯的共混物可包括约10wt%-约99wt%聚碳酸酯,和相应的约1wt%-约90wt%聚酯,特别是聚(对苯二甲酸亚烷基酯)。在一个实施方式中,该共混物包括约30wt%-约70wt%聚碳酸酯和相应的约30wt%-约70wt%聚酯。前述量是基于聚碳酸酯和聚酯的总重量。
虽然设想聚碳酸酯与其它聚合物的共混物,但当与这里所述组合物的其它组分共混时,在各种实施方式中聚碳酸酯树脂可包括聚碳酸酯均聚物和/或聚碳酸酯共聚物并且可基本不含聚酯,以及任选地不含其它类型的与聚碳酸酯组合物共混的聚合材料。
该组合物还包括含有聚碳酸酯嵌段和聚二有机基硅氧烷嵌段的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。共聚物中的聚碳酸酯嵌段包括上述式(1)的重复结构单元,例如其中R1是上述式(2)。这些单元可衍生自上述式(3)的二羟基化合物的反应。在一个实施方式中,二羟基化合物是双酚A,其中A1和A2各自为对亚苯基,和Y1为亚异丙基。
共聚物的聚二有机基硅氧烷嵌段包括式(8)的重复结构单元(本文有时称作硅氧烷单元) 其中R每次出现时相同或不同,为C1-13单价有机基团。例如R可以是C1-C13烷基、C1-C13烷氧基、C2-C13烯基、C2-C13烯氧基、C3-C6环烷基、C3-C6环烷氧基、C6-C14芳基、C6-C10芳氧基、C7-C13芳烷基、C7-C13芳烷氧基、C7-C13烷芳基或C7-C13烷芳氧基。前述基团可全部或部分地用氟、氯、溴或碘或其组合卤化。可在同一共聚物钟使用前述R基的组合。
取决于热塑性组合物中各组分的类型和相对量、组合物期望的性质等考虑,式(8)中的D的值可以较大地变化。通常,D可具有2-约1,000的平均值,具体地约2-约500,更具体地约5-约100。在一个实施方式中,D具有约10-约75的平均值;和在另一个实施方式中,D具有约40-约60的平均值。当D为较低的值,例如低于约40时,可能需要使用相对较大量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。相反,当D为较高的值,例如高于约40时,可能需要使用相对较少量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。
可使用第一和第二(或更多)聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的组合,其中第一共聚物中D的平均值低于第二共聚物中D的平均值。
在一个实施方式中,聚二有机基硅氧烷嵌段以式(9)的重复结构单元提供
其中,D为如上所定义;各个R可相同或不同,并为如上所定义;Ar可以相同或不同,为取代或未取代C6-C30亚芳基,其中化学键直接与芳香族部分相连。式(9)中适合的Ar基团可衍生自C6-C30二羟基亚芳基化合物,例如上述式(3)、(4)或(7)的二羟基亚芳基化合物。也可使用包含至少一种上述二羟基亚芳基化合物的组合。适宜的二羟基亚芳基化合物的具体例子为1,1-双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)正丁烷、2,2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、双(4-羟基苯基硫醚)和1,1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷。还可使用包含至少一种上述二羟基化合物的组合。
这些单元可衍生自以下结构的相应的二羟基化合物 其中Ar和D为如上所定义。该类化合物进一步记载于Kress et al.的美国专利4,746,701中。该式的化合物可通过在相转移条件下,使二羟基亚芳基化合物与例如α,ω-双乙酰氧基聚二有机基硅氧烷反应得到。
在另一个实施方式中,聚二有机基硅氧烷嵌段由式(10)的重复结构单元来提供
其中R和D为如上所定义。式(10)中的R2为二价C2-C8脂肪族基团。式(9)中的每个M可以相同或不同,可以为卤素、氰基、硝基、C1-C8烷基硫基、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、C2-C8烯基、C2-C8烯氧基、C3-C8环烷基、C3-C8环烷氧基、C6-C10芳基、C6-C10芳氧基、C7-C12芳烷基、C7-C12芳烷氧基、C7-C12烷芳基或C7-C12烷芳氧基,其中n各自独立地为0、1、2、3或4。
在一个实施方式中,M为溴或氯,烷基例如甲基、乙基或丙基,烷氧基例如甲氧基、乙氧基或丙氧基,或芳基例如苯基、氯苯基或甲苯基;R2为二亚甲基、三亚甲基或四亚甲基;R为C1-8烷基,卤代烷基例如三氟丙基,氰烷基或芳基例如苯基、氯苯基或甲苯基。在另一个实施方式中,R为甲基,或甲基与三氟丙基的混合物,或甲基与苯基的混合物。在再一个实施方式中,M为甲氧基,n为1,R2为二价C1-C3脂族基和R为甲基。
式(10)的单元可衍生自相应的二羟基聚二有机基硅氧烷(11) 其中,R、D、M、R2和n为如上所述。该二羟基聚硅氧烷可通过在下式的硅氧烷氢化物和脂肪族不饱和一元酚之间进行铂催化的加成来制备
其中R和D如以上所定义。适宜的脂肪族不饱和一元酚包括例如丁子香酚、2-烷基苯酚、4-烯丙基-2-甲基苯酚、4-烯丙基-2-苯基苯酚、4-烯丙基-2-溴苯酚、4-烯丙基-2-叔丁氧基苯酚、4-苯基-2-苯基苯酚、2-甲基-4-丙基苯酚、2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚、2-烯丙基-4-溴-6-甲基苯酚、2-烯丙基-6-甲氧基-4-甲基苯酚和2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚。也可使用包含至少一种前述物质的混合物。
聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可通过使二酚聚硅氧烷(10)与碳酸酯源和式(3)的二羟基芳香族化合物,任选地在上述相转移催化剂存在下反应制备。适宜的条件与用于形成聚碳酸酯的条件类似。例如共聚物通过光气化反应在低于0℃-约100℃温度下,优选约25℃-约50℃下制备。由于反应是放热的,因此可采用光气的加入速率来控制反应温度。需要的光气量通常取决于二羟基反应物的量。可选地,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可通过在熔融状态下,使二羟基单体与例如碳酸二苯酯的碳酸二芳酯在上述酯交换催化剂存在下共反应来制备。
在聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的生产中,选择二羟基聚二有机基硅氧烷的量,以在共聚物中提供期望的聚二有机基硅氧烷单元的量。聚二有机基硅氧烷单元的量可广泛变化,即可以是约1-约99wt%聚二甲基硅氧烷,或等摩尔量(equivalent molar amount)的其它聚二有机基硅氧烷,其余的为碳酸酯单元。因此所使用的特定量将根据期望的热塑性组合物的物理性质、D的值(在2-约1,000范围内)和热塑性组合物中每种组分的类型和相对量来决定,其中组合物中每种组分的类型和相对量包括聚碳酸酯的类型和数量、冲击改性剂的类型和数量,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的类型和数量和任何其它添加剂的类型和数量。二羟基聚二有机基硅氧烷的适宜量可由本领域技术人员采用本文中教导的原则来确定,而不需要过度的试验。例如,可选择二羟基聚二有机基硅氧烷的量以生产包含约1wt%-约75wt%、或约1wt%-约50wt%聚二甲基硅氧烷或等重量或摩尔比的其它聚二有机基硅氧烷的共聚物。在一个实施方式中,共聚物包含约5wt%-约40wt%,任选地约5wt%-约25wt%聚二甲基硅氧烷,或等重量或摩尔比的其它聚二有机基硅氧烷,和其余的为聚碳酸酯。在一个具体实施方式
中,共聚物可包含约20wt%硅氧烷。任选地,共聚物包含至少约0.2wt%,任选地至少约1wt%硅氧烷,以组合物中该共聚物+聚碳酸酯+本体聚合的ABS的重量计,例如该组合物可包含20wt%的含5wt%硅氧烷的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,则在组合物中得到1wt%硅氧烷。聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可包括至少约1wt%二甲基硅氧烷或等摩尔的(molar equivalent)其它硅氧烷,基于组合物中的聚碳酸酯-聚硅氧烷、本体聚合的ABS和聚碳酸酯的重量计算。
聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物具有约10,000g/mole-约200,000g/mole,具体地约20,000-约100,000g/mole的重均分子量(MW,例如通过凝胶渗透色谱法、超速离心法或光散射法测量)。
组合物还包括本体聚合的ABS(BABS)。本体聚合的ABS包括含有(i)丁二烯并具有低于约10℃的Tg的弹性体相,和(ii)含有单乙烯基芳香族单体例如苯乙烯和不饱和腈例如丙烯腈的共聚物的刚性聚合物相。该ABS聚合物可通过首先提供弹性体聚合物,和随后在该弹性体存在下聚合刚性相的组成单体以得到接枝共聚物来制备。接枝可作为接枝分枝或作为壳附着在弹性体核上。该壳可以仅仅物理地包裹该核,或该壳可以部分或充分接枝在该核上。
聚丁二烯均聚物可用作弹性体相。可选地,本体聚合ABS的弹性体相包括与最高约25wt%的式(12)的其它共轭二烯单体共聚的丁二烯 其中,Xb各自独立地为C1-C5烷基。可使用的共轭二烯单体例子为异戊二烯、1,3-庚二烯、甲基-1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-乙基-1,3-戊二烯、1,3-和2,4-己二烯等,以及包含至少一种上述共轭二烯单体的混合物。具体的共轭二烯为异戊二烯。
弹性体丁二烯相可额外地与最高25wt%,具体地最高约15wt%的其它共聚单体共聚,该其它单体例如为含稠合芳环结构的单乙烯基芳香族单体,如乙烯基萘、乙烯基蒽等或式(13)的单体 其中,Xc各自独立地为氢、C1-C12烷基、C3-C12环烷基、C6-C12芳基、C7-C12芳烷基、C7-C12烷芳基、C1-C12烷氧基、C3-C12环烷氧基、C6-C12芳氧基、氯、溴或羟基,和R为氢、C1-C5烷基、溴或氯。适宜的可与丁二烯共聚的单乙烯基芳香族单体包括苯乙烯、3-甲基苯乙烯、3,5-二乙基苯乙烯、4-正丙基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-甲基乙烯基甲苯、α-氯苯乙烯、α-溴苯乙烯、二氯苯乙烯、二溴苯乙烯、四氯苯乙烯等,和包含至少一种上述单乙烯基芳香族单体的组合。在一个实施方式中,丁二烯与最高约12wt%的苯乙烯和/或α-甲基苯乙烯共聚。
其它可与丁二烯共聚的单体为单乙烯单体,例如衣康酸、丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、马来酸酐、马来酰亚胺,N-烷基-、芳基-或卤芳基-取代的马来酰亚胺,(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和通式(14)的单体 其中,R为氢、C1-C5烷基、溴或氯,和Xc为氰基、C1-C12烷氧基羰基、C1-C12芳氧基羰基、羟基羰基等。式(14)单体的例子包括丙烯腈、乙基丙烯腈(ethacrylonitrile)、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、β-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈、丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等和包含至少一种上述单体的组合。通常使用例如丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯的单体作为可与丁二烯共聚的单体。
丁二烯相的粒径不是关键的,其可以为例如约0.01微米(μm)-约20μm,具体地为约0.5μm-约10μm,更具体地为约0.6μm-约1.5μm,并可用于本体聚合的橡胶基质。粒径可通过光透射法或毛细管流体动力学色谱法(CHDF)测量。丁二烯相可提供ABS冲击改性剂共聚物总重量的约5wt%-约95wt%,更具体地约20wt%-约90wt%,和甚至更具体地为ABS冲击改性剂的约40wt%-约85wt%,其余的为刚性接枝相。
刚性接枝相包括由苯乙烯系单体成分与含腈基不饱和单体形成的共聚物。这里使用的“苯乙烯系单体”包括式(13)的单体,其中Xc各自独立地为氢、C1-C4烷基、苯基、C7-C9芳烷基、C7-C9烷芳基、C1-C4烷氧基、苯氧基、氯、溴或羟基,和R为氢、C1-C2烷基、溴或氯。特定例子为苯乙烯、3-甲基苯乙烯、3,5-二乙基苯乙烯、4-正丙基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-甲基乙烯基甲苯、α-氯苯乙烯、α-溴苯乙烯、二氯苯乙烯、二溴苯乙烯、四氯苯乙烯等。还可使用包含至少一种前述苯乙烯系单体的组合。
此外,这里使用的含腈基不饱和单体包括式(14)的单体,其中R为氢、C1-C5烷基、溴或氯,和Xc为氰基。特定例子包括丙烯腈、乙基丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、β-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈等。还可使用包含至少一种上述单体的组合。
本体聚合ABS的刚性接枝相可进一步任选地包含可与其共聚的其它单体,包括其它单乙烯基芳香族单体和/或单乙烯单体,例如衣康酸、丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、马来酸酐、马来酰亚胺、N-烷基-、芳基-或卤芳基-取代的马来酰亚胺、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和通式(10)的单体。具体的共聚单体包括(甲基)丙烯酸C1-C4烷基酯,例如甲基丙烯酸甲酯。
刚性共聚物相通常将包括约10wt%-约99wt%、具体地约40wt%-约95wt%、更具体地约50wt%-约90wt%的苯乙烯系单体;约1wt%-约90wt%,具体地约10wt%-约80wt%,更具体地约10wt%-约50wt%的含腈基不饱和单体;和0-约25wt%,具体地1wt%-约15wt%其它共聚单体,均基于刚性共聚物相的总重量。
本体聚合的ABS共聚物可进一步包含可与本体聚合ABS同时得到的未接枝刚性共聚物的分散的基体或连续相。本体聚合的ABS可包括约40wt%-约95wt%弹性体改性的接枝共聚物,和约5wt%-约65wt%刚性共聚物,基于ABS总重量计算。在另一个实施方式中,本体聚合的ABS可包括约50wt%-约85wt%,更具体地约75wt%-约85wt%弹性体改性的接枝共聚物,和约15wt%-约50wt%,更具体地约1 5wt%-约25wt%刚性共聚物,基于本体聚合的ABS总重量计算。
各种用于ABS型树脂的本体聚合法都是已知的。在多区栓塞流(multizone plug flow)本体法中,一系列聚合釜(或塔)相互串连连接,提供多个反应区域。弹性体丁二烯可溶解在一种或多种用于形成刚性相的单体中,并将弹性体溶液供入反应体系内。在可由热引发或化学引发的反应期间,弹性体与刚性共聚物(即SAN)接枝。本体共聚物(也称作游离共聚物、基体共聚物或非接枝共聚物)同样也在包含溶解的橡胶的连续相内形成。随着聚合继续进行,在橡胶/共聚单体连续相内形成游离共聚物微区,以提供两相体系。随着聚合的继续进行,更多的游离共聚物形成,弹性体改性的共聚物开始将其自身作为颗粒分散在游离共聚物中,游离共聚物变为连续相(相转变)。通常一些游离共聚物也被封闭在弹性体改性的共聚物相中。相转变以后,可采用额外的加热来完成聚合。在该基础方法上的大量改进已经记载于例如美国专利3,511,895中,其描述了一种连续本体聚合的ABS方法,该方法使用三级反应器体系,提供可控的分子量分布和微凝胶粒径。在第一反应器中,将弹性体/单体溶液在剧烈搅拌下加入反应混合物中,以在明显的交联能够发生前,在整个反应器物质内均匀地沉淀离散的橡胶颗粒。仔细控制第一、第二和第三反应器内的固含量,以使得分子量落在期望的范围内。美国专利3981944披露了在加入含腈基不饱和单体和任何其它共聚单体前,使用溶解/分散弹性体颗粒的苯乙烯系单体对弹性体颗粒的提取。美国专利5414045披露了在栓塞流接枝反应器中,使包含苯乙烯系单体组分、不饱和腈单体组分与弹性体丁二烯聚合物的液体进料组合物反应至相转变前的程度,和在连续搅拌罐反应器中使由此得到的第一聚合产物(接枝弹性体)反应,以生产相转变的第二聚合产物,然后使其进一步在最后反应器中反应,和随后脱挥发分以制备期望的最终产品。在各种实施方式中,本体聚合ABS(BABS)可包含标称的15wt%丁二烯和标称的15wt%丙烯腈。微结构是相转变的,在SAN基体中具有封闭在丁二烯相中的SAN。BABS采用与搅拌的沸腾反应器串连的栓塞流反应器中生产,如例如美国专利3,981,944和美国专利5,414,045中记载的那样。
在一个实施方式中,组合物包括约40wt%-约75wt%聚碳酸酯树脂,约10wt%-约40wt%BABS(例如约16wt%-约39wt%BABS),和约1wt%-约50wt%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,基于它们的总重量计算。在一些实施方式中,组合物包括约50wt%-约75wt%聚碳酸酯树脂,约15wt%-约40wt%BABS,和约1wt%-约20wt%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。任选地,组合物可包括20wt%-35wt%BABS。在一个具体实施方式
中,热塑性组合物包括约57wt%聚碳酸酯、约26.4wt%BABS和约16.6wt%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,基于它们的总重量计算。
任选地,组合物的至少一种选择的组分,例如一种或多种聚合组分和/或一种或多种添加剂,基本上不含会对热塑性组合物的期望性质产生不利影响的化合物,所述期望性质特别地为水解和/或热稳定性。从而,含有杂质的或在水分存在下会产生降解催化剂(例如,由水解老化产生)的添加剂是不期望的,例如水解不稳定的亚磷酸酯,如亚磷酸三壬基苯基酯、亚磷酸苯基二异癸基酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯等。在一个优选实施方式中,各添加剂基本不含会导致聚碳酸酯降解的物质。这里使用的“聚碳酸酯降解”是指可测量的聚碳酸酯的分子量下降,包括但不限于酯交换和/或水解降解。这些降解可随时间的流逝而发生,并且可被湿度和/或热条件加速。聚碳酸酯降解的测量方法是公知的,包括例如测定螺线流动、熔体粘度、熔体体积、分子量、耐冲击性等的改变。
可导致聚碳酸酯降解的化合物包括但不限于杂质、副产物和在冲击改性剂组合物组分生产中使用的残留化合物,例如某些可催化聚碳酸酯降解的残留酸、残留碱、残留乳化剂和/或残留金属。一种测量例如冲击改性剂或其它添加剂的组分是否基本不含可导致或催化聚碳酸酯降解的化合物的方法为测量单独组分的浆液(slurry)或溶液的pH。例如,将1克粉末冲击改性剂用10ml pH7.0的蒸馏水进行浆液化,并加入1滴试剂级甲醇以降低表面张力。搅拌浆液10分钟,然后测量pH。在一个实施方式中,该组分或组合物的浆液具有约4-约8的pH,任选地为约5-约7,或在一个具体实施方式
中为约6-约7的pH,被认为表明该组分或组合物基本不含可导致聚碳酸酯降解的化合物。任选地,相同试验可应用于组分的组合或应用于最终的热塑性组合物中,但是独立地确定各组分的pH,可能会更加精确地反映降解聚碳酸酯的化合物的存在。在一些情况下,在与其余组分混合前调节组分的浆液或溶液的pH可能是有效的。可选地,可用水萃取组分并确定水层的pH。在一些情况下,在与其余组分混合前调节组分的浆液或溶液的pH可能是有效的。
如上所述,可以向这些组合物中加入本领域公知的各种添加剂,也可使用添加剂混合物。该类添加剂包括填料、增强剂、颜料、抗氧化剂、热和颜色稳定剂、光稳定剂等。添加剂可在用于形成组合物的组分混合期间在适宜的时刻加入。
适宜的填料或增强剂包括,例如硅酸盐和二氧化硅粉,如硅酸铝(富铝红柱石)、合成硅酸钙、硅酸锆、熔凝二氧化硅、结晶二氧化硅石墨、天然石英砂等;硼粉,如氮化硼粉、硅酸硼粉等;氧化物,如TiO2、氧化铝、氧化镁等;硫酸钙(无水物、二水合物或三水合物);碳酸钙,如白垩、石灰石、大理石、合成沉淀碳酸钙等;滑石,包括纤维状、模块状(modular)、针状、薄片状滑石等;硅灰石;表面处理的硅灰石;玻璃珠,例如中空和实心玻璃珠、硅酸盐珠、煤胞、铝硅酸盐(armospheres)等;高岭土,包括硬高岭土、软高岭土、煅烧高岭土、包含各种本领域已知的促进与聚合基体树脂相容性的涂层的高岭土等;单晶纤维或“晶须”,如碳化硅、氧化铝、碳化硼、铁、镍、铜等;纤维(包括长纤维和短纤维),如石棉、碳纤维、玻璃纤维、如E、A、C、ECR、R、S、D或NE玻璃等;硫化物,例如硫化钼、硫化锌等;钡化合物,如钛酸钡、铁酸钡、硫酸钡、重晶石等;金属和金属氧化物,如颗粒或纤维状铝、青铜、锌、铜和镍等;片状填料,如玻璃片、片状碳化硅、二硼化铝、铝片、钢片等;纤维状填料,例如短无机纤维,例如衍生自包括硅酸铝、氧化铝、氧化镁、硫酸钙半水合物等中的至少一种的共混物的那些;天然填料和增强剂,如由粉碎木材得到的木粉,纤维状产品例如纤维素、棉花、剑麻、黄麻、淀粉、软木粉、木质素、花生壳、玉米、稻谷外壳等;有机填料,如聚四氟乙烯(Teflon)等;由能够形成纤维的有机聚合物形成的增强有机纤维填料,该有机聚合物为例如聚(醚酮)、聚酰亚胺、聚苯并唑、聚(苯硫醚)、聚酯、聚乙烯、芳香族聚酰胺、芳香族聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、丙烯酸类树脂、聚(乙烯醇)等;以及其它填料和增强剂,例如云母、粘土、长石、烟道灰、fillite、石英、石英岩、珍珠岩、硅藻岩、硅藻土、炭黑等,或包含至少一种上述填料或增强剂的组合。
填料或增强剂可使用金属材料层覆盖以利于传导,或用硅烷表面处理以改善与聚合基体树脂的粘附和分散。此外,增强填料可以单丝或复丝纤维的形式提供,并且可以单独使用或与其它类型纤维通过例如共编织或核/壳、并列、橙形(orange-type)或基体和原纤维结构结合使用,或采用纤维制造领域技术人员公知的其它方法使用。适宜的共编织结构包括例如玻璃纤维-碳纤维、碳纤维-芳香族聚酰亚胺(芳族聚酰胺)纤维和芳香族聚酰亚胺纤维玻璃纤维等。纤维填料可以例如粗纱;编织纤维强化物,如0-90度织物等;无纺纤维强化物,如长纤维垫、短纤维垫、织物、纸和毡等;或三维强化物,如编织物(braids)形式供给。填料通常以约0-约40重量份的量使用,基于100重量份的聚碳酸酯组分和抗冲击改性剂组合物。
适宜的抗氧化剂添加剂包括例如烷基化单酚或多酚;烷基化多酚与二烯的反应产物,例如四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷等;对甲酚或二环戊二烯的丁基化反应产物;烷基化氢醌;羟基化硫代二苯基醚;亚烷基-双酚;苄基化合物;β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸与一元醇或多元醇的酯;β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)丙酸与一元醇或多元醇的酯;等等;或包含至少一种上述抗氧化剂的组合。抗氧剂通常以约0.01重量份-约1重量份的量使用,具体地约0.1重量份-约0.5重量份,基于100重量份的聚碳酸酯组分和任何的冲击改性剂。
适宜的热和颜色稳定剂添加剂包括,例如有机亚磷酸酯,例如亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。热和颜色稳定剂通常以约0.01重量份-约5重量份的量使用,具体地约0.05重量份-约0.3重量份,基于100重量份的聚碳酸酯组分和任何的冲击改性剂。
适宜的辅助热稳定剂添加剂包括例如硫醚和硫代酸酯(thioesters),如四(3-(十二烷硫基)丙酸)季戊四醇酯、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂醇酯、硫代二丙酸二肉豆蔻酯、硫代二丙酸双十三烷基酯、辛硫基丙酸季戊四醇酯、双十八烷基二硫化物等,或包含至少一种前述热稳定剂的组合。基于100重量份的聚碳酸酯组分和任何的冲击改性剂,辅助稳定剂通常以约0.01重量份-约5重量份的量使用,特别是约0.03重量份-约0.3重量份。
还可使用包括紫外光(UV)吸收剂的光稳定剂。适宜的此类稳定剂包括例如苯并三唑类和羟基苯并三唑类,如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚(购自Cytec的CYASORB 5411)和购自CibaSpecialty Chemical的TINUVIN 234;羟基苯并三嗪类;羟基苯基-三嗪或-嘧啶UV吸收剂,如TINUVIN 1577(Ciba)和2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)苯酚(购自Cytec的CYASORB 1164);非碱性受阻胺光稳定剂(以下称为“HALS”),包括取代的哌啶部分及其低聚物,例如4-哌啶醇(piperidino1)衍生物,如TINUVIN 622(Ciba)、GR-3034、TINUVIN 1 23和TINUVIN 440;苯并嗪酮类,例如2,2’-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并嗪-4-酮)(CYASORB UV-3638);羟基二苯甲酮类,如2-羟基-4-正-辛氧基二苯甲酮(CYASORB 531);草酰二苯胺类;氰基丙烯酸酯类,如1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧基]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧基]甲基]丙烷(UVINUL 3030)和1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧基]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧基]甲基]丙烷;和纳米尺寸无机材料,例如氧化钛、氧化铈和氧化锌,其粒径均小于约100纳米;和包含至少一种上述稳定剂的组合。基于100重量份聚碳酸酯和冲击改性剂,光稳定剂可以约0.01重量份-约10重量份的量使用,具体地为约0.1重量份-约1重量份。基于100重量份的聚碳酸酯组分和冲击改性剂组合物,UV吸收剂通常以约0.1重量份-约5重量份的量使用。
还可使用增塑剂、润滑剂和/或脱模剂添加剂。这些材料类别间存在很大重叠,其包括例如邻苯二甲酸酯,如二辛基-4,5-环氧六氢邻苯二甲酸酯;三(辛氧基羰基乙基)异氰脲酸酯;三硬脂酸甘油酯;二或多官能芳香族磷酸酯,如间苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)、氢醌的双(二苯基)磷酸酯和双酚A的双(二苯基)磷酸酯;聚α-烯烃;环氧化大豆油;硅酮,包括硅油;酯,例如脂肪酸酯,如硬脂酸烷基酯例如硬脂酸甲酯;硬脂酸十八烷醇酯、四硬脂酸季戊四醇酯等;硬脂酸甲酯与包含聚乙二醇聚合物、聚丙二醇聚合物及其共聚物的亲水和疏水非离子表面活性剂的混合物,例如在适宜溶剂中的硬脂酸甲酯和聚乙二醇-聚丙二醇共聚物;蜡,例如蜂蜡、褐煤蜡、石蜡等;和聚α-烯烃,例如Ethylflo164、166、168和170。基于100重量份的聚碳酸酯组分和冲击改性剂组合物,这类材料通常以约0.1重量份-约20重量份的量使用,具体地为约1重量份-约10重量份。
还可存在例如颜料和/或染料添加剂的着色剂。适宜的颜料包括例如无机颜料,如金属氧化物和混合金属氧化物,例如氧化锌、二氧化钛、铁氧化物等;硫化物,如硫化锌等;铝酸盐;硫酸硫代硅酸钠、铬酸盐等;炭黑;铁酸锌;群青蓝;颜料棕24;颜料红101;颜料黄119;有机颜料,例如偶氮类、重氮类、喹吖酮类、苝类、萘四羧酸类、黄烷士酮类、异吲哚啉酮类、四氯异吲哚啉酮类、蒽醌类、蒽嵌蒽醌类、二嗪类、酞菁类和偶氮色淀类;颜料蓝60、颜料红122、颜料红149、颜料红177、颜料红179、颜料红202、颜料紫29、颜料蓝15、颜料绿7、颜料黄147和颜料黄150,或包含至少一种上述颜料的组合。可将颜料包覆以防止与基体反应,或可对其进行化学钝化以中和可能促进水解或热降解的催化降解位点。例如颜料可通过中和颜料组合物中的酸性或碱性杂质来钝化。基于100重量份的聚碳酸酯和任何的冲击改性剂,颜料通常以约0.01重量份-约10重量份的量使用。
适宜的染料通常为有机材料,包括例如香豆素染料,如香豆素460(蓝)、香豆素6(绿)、尼罗红(nile red)等;镧系络合物;烃和取代的烃染料;多环芳香烃染料;闪烁染料(scintillation dyes),例如唑或二唑染料;芳基或杂芳基取代的聚(C2-8)烯烃染料;羰花青染料;阴丹酮染料;酞菁染料;嗪染料;羰基苯乙烯(carbostyryl)染料;萘四羧酸染料;卟啉染料;双(苯乙烯基)联苯染料;吖啶染料;蒽醌染料;花青染料;次甲基染料;芳基甲烷染料;偶氮染料;靛类染料;硫代靛类染料;重氮染料;硝基染料;醌亚胺染料;氨基酮染料;四唑染料;噻唑染料;苝染料;perinone染料;双苯并唑基噻吩(BBOT);三芳基甲烷染料;呫吨染料;噻吨染料;萘二甲酰亚胺染料;内酯染料;荧光团,例如反斯托克斯频移染料,其在近红外波长吸收并在可见光波长发射,等;发光染料,例如高氯酸5-氨基-9-二乙基亚氨基苯并(a)吩嗪(phenoxazonium);7-氨基-4-甲基羰基苯乙烯(carbostyryl);7-氨基-4-甲基香豆素;7-氨基-4-三氟甲基香豆素;3-(2’-苯并咪唑基)-7-N,N-二乙氨基香豆素;3-(2’-苯并噻唑基)-7-二乙氨基香豆素;2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-二唑;2-(4-联苯基)-5-苯基-1,3,4-二唑;2-(4-联苯基)-6-苯基苯并唑-1,3;2,5-双(4-联苯基)-1,3,4-二唑;2,5-双(4-联苯基)唑;4,4’-双(2-丁基辛氧基)对四联苯;对双(邻甲基苯乙烯基)苯;高氯酸5,9-二氨基苯并(a)吩嗪;4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃;1,1’-二乙基-2,2’-羰花青碘化物;1,1’-二乙基-4,4’-羰花青碘化物;3,3’-二乙基-4,4’5,5’-二苯并噻三羰花青(dibenzothiatricarbocyanine)碘化物;1,1’-二乙基-4,4’-二羰花青碘化物;1,1’-二乙基-2,2’-二羰花青碘化物;3,3’-二乙基-9,11-亚新戊基噻三羰花青碘化物;1,3’-二乙基-4,2’-喹啉基羰花青(oxacarbocyanine)碘化物;1,3’-二乙基-4,2’-喹啉基噻羰花青碘化物;高氯酸3-二乙氨基-7-二乙基亚氨基吩嗪;7-二乙氨基-4-甲基香豆素;7-二乙氨基-4-三氟甲基香豆素;7-二乙氨基香豆素;3,3’-二乙基二羰花青碘化物;3,3’-二乙基噻羰花青碘化物;3,3’-二乙基噻二羰花青碘化物;3,3’-二乙基噻三羰花青碘化物;4,6-二甲基-7-乙基氨基香豆素;2,2’-二甲基对四联苯;2,2-二甲基对三联苯;7-二甲氨基-1-甲基-4-甲氧基-8-氮杂喹诺酮-2;7-二甲氨基-4-甲基喹诺酮-2;7-二甲氨基-4-三氟甲基香豆素;高氯酸2-(4-(4-二甲氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-3-乙基苯并噻唑;高氯酸2-(6-(对二甲氨基苯基)-2,4-亚新戊基-1,3,5-己三烯基)-3-甲基苯并噻唑;高氯酸2-(4-(对二甲氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-1,3,3-三甲基-3H-吲哚;3,3’-二甲基三羰花青碘化物;2,5-二苯基呋喃;2,5-二苯基唑;4,4’-二苯基茋;高氯酸1-乙基-4-(4-(对二甲氨基苯基)-1,3-丁二烯基)吡啶;高氯酸1-乙基-2-(4-(对二甲氨基苯基)-1,3-丁二烯基)吡啶;高氯酸1-乙基-4-(4-(对甲氨基苯基)-1,3-丁二烯基)喹啉(quinolium);高氯酸3-乙氨基-7-乙基亚氨基-2,8-二甲基吩嗪-5-;高氯酸9-乙氨基-5-乙氨基-10-甲基-5H-苯并(a)吩嗪;7-乙氨基-6-甲基-4-三氟甲基香豆素;7-乙氨基-4-三氟甲基香豆素;1,1’,3,3,3’,3’-六甲基-4,4’,5,5’-二苯并-2,2’-吲哚三羰花青碘化物;1,1’,3,3,3’,3’-六甲基吲哚二羰花青碘化物;1,1’,3,3,3’,3’-六甲基吲哚三羰花青碘化物;2-甲基-5-叔丁基对四联苯;N-甲基-4-三氟甲基哌啶并-<3,2-g>香豆素;3-(2’-N-甲基苯并咪唑基)-7-N,N-二乙氨基香豆素;2-(1-萘基)-5-苯基唑;2,2’-对亚苯基双(5-苯基唑);3,5,3””,5””-四叔丁基对六联苯;3,5,3””,5””-四叔丁基对五联苯;2,3,5,6-1H,4H-四氢-9-乙酰基喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;2,3,5,6-1H,4H-四氢-9-羰基乙氧基喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;2,3,5,6-1H,4H-四氢-8-甲基喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;2,3,5,6-1H,4H-四氢-9-(3-吡啶基)喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;2,3,5,6-1H,4H-四氢-8-三氟甲基喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;2,3,5,6-1H,4H-四氢喹嗪并-<9,9a,1-gh>香豆素;3,3’,2”,3-四甲基对四联苯;2,5,2′,5′-四甲基对五联苯;对三联苯;对四联苯;尼罗红;若丹明700;嗪750;若丹明800;IR125;IR144;IR140;IR132;1R26;IR5二苯基己三烯;二苯基丁二烯;四苯基丁二烯;萘;蒽;9,10-二苯基蒽;芘; (chrysene);红荧烯;蒄;菲等;或包含至少一种上述染料的组合。基于100重量份聚碳酸酯树脂和任何的冲击改性剂,染料通常以约0.1ppm-约10重量份的量使用。
有利地可以使用可以喷涂在制品上或加入热塑性组合物中的单体的、低聚的或聚合的抗静电添加剂。单体抗静电剂的例子包括长链酯,例如单硬脂酸丙三醇酯、二硬脂酸丙三醇酯、三硬脂酸丙三醇酯等、脱水山梨糖醇酯和乙氧化的醇、烷基硫酸盐、烷芳基硫酸盐、烷基磷酸盐、烷基胺硫酸盐、烷基磺酸盐如十八烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠等、氟化的烷基磺酸盐、甜菜碱等。也可使用上述抗静电剂的组合。典型的聚合抗静电剂包括某些各自含有如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇等聚亚烷基二醇部分的聚醚酯。这类聚合抗静电剂可商购获得,包括例如PELESTAT 6321(Sanyo)、PEBAX MH1657(Atofina)和IRGASTAT P18和P22(Ciba-Geigy)。其它可用作抗静电剂的聚合材料为例如聚噻吩(可商购自Bayer)的本征型导电聚合物,其在升高的温度熔融加工后仍然保持一些其固有的导电性。在一个实施方式中,可在含化学抗静电剂的聚合树脂中使用碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管、炭黑或上述的任何组合,以使组合物具有静电散逸性。基于100重量份聚碳酸酯组分和冲击改性剂组合物,抗静电剂通常以约0.1重量份-约10重量份的量使用。
当需要泡沫体时,适宜的发泡剂包括例如低沸点卤代烃和能够产生二氧化碳的那些;在室温下为固体,当加热至高于其分解温度的温度时产生例如氮气、二氧化碳或氨气的气体的发泡剂,例如偶氮二酰胺、偶氮二酰胺的金属盐、4,4’-氧双(苯磺酰肼)、碳酸氢钠、碳酸铵等或包括至少一种上述发泡剂的组合。基于100重量份聚碳酸酯组分和冲击改性剂组合物,发泡剂通常以约0.5重量份-约20重量份的量使用。
可以加入组合物中的合适阻燃剂包括水解稳定的那些。水解稳定的阻燃剂在制造和/或使用条件下基本不会降解产生能够催化或以其它方式促进聚碳酸酯组合物降解的化合物。该类阻燃剂可以是包含磷、溴和/或氯的有机化合物。也可使用上述聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。基于受规章制度限制的原因,在一些应用中无溴和无氯的含磷阻燃剂可能是优选的,例如一些有机磷酸酯和/或含磷-氮键的有机化合物。
还可使用抗滴落剂(anti-drip agent),例如形成细纤维或不形成细纤维的氟聚合物,如聚四氟乙烯(PTFE)。该抗滴落剂可被上述刚性共聚物例如SAN包裹。包裹于SAN中的PTFE以TSAN而被公知。被包裹的氟聚合物可通过在氟聚合物存在下聚合包裹聚合物制备,例如水分散体。相对于PTFE,TSAN可提供有显著的优点,因为TSAN可以更易于分散在组合物中。适宜的TSAN可包括例如约50wt%PTFE和约50wt%SAN,基于该被包裹的氟聚合物总重量。SAN可包括例如约75wt%苯乙烯和约25wt%丙烯腈,基于共聚物总重量。可选地,氟聚合物可以某种方式与例如芳香族聚碳酸酯树脂或SAN的第二聚合物预混合,以形成用作抗滴落剂的聚集材料。可采用两种方法中的任何一种方法制备包裹的氟聚合物。基于100重量份聚碳酸酯组分和冲击改性剂组合物,抗滴落剂通常以约0.1重量份-约10重量份当量使用。
该热塑性组合物可采用本领域通常可行的方法制备,例如在一个实施方式中,在一种处理方式中,首先将粉末化的聚碳酸酯、聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物、包含本体聚合ABS的冲击改性剂组合物和任何其它任选组分,任选地与短玻璃丝和其它填料一起,在Henschel高速混合机中共混。包括但不限于人工混合的其它低剪切方法也可实现该共混。然后将共混物经漏斗加入双螺杆挤出机的进料口。可选地,可将一种或多种组分以直接在进料口处加入挤出机和/或通过侧注压机在下游加入挤出机的方式结合入组合物中。这些添加剂还可与期望的聚合树脂一起配混入母料,然后加入挤出机中。在加入最终产物前,添加剂可加入聚碳酸酯基础材料或ABS基材料中以制备浓缩物。挤出机通常在高于使组合物流动所必需的温度的温度下运转,典型地为500(260℃)-650(343℃)。挤出物迅速在水槽中骤冷,并造粒。通过切割挤出物制备的颗粒根据需要可以为约四分之一英寸长或更短。该颗粒可随后用于通过本领域用于由热塑性组合物生产制品的公知方法模塑、塑造或成型为各种有用的制品。
这里记载的热塑性组合物可以塑造、成型或模塑成各种制品。该热塑性组合物可通过多种方法模塑成有用的成形制品,所述方法为例如注塑、挤出、旋转模塑、吹塑和热成型,从而形成制品例如计算机和商用机器外壳如显示器外壳,手持式电子设备外壳如移动电话外壳、接线盒,和照明器材、装饰品、家用电器、房屋顶部、温室、日光房、游泳池护栏的部件等。
该组合物可特别应用于汽车应用中,例如作为仪器面板、头顶控制台、内部装饰、中央控制台等。
这里所述的组合物具有例如低温耐冲击性的有利物理性质,和良好的热稳定性和良好的水解老化稳定性。热老化(高温、低相对湿度)和水解老化(高温和高相对湿度)稳定性,可通过对比在老化条件下老化前和后的物理性质如低温耐冲击性或分子量来测量。测量的物理性质的改变表明了因暴露于模拟老化条件,组合物的降解程度。降解的材料通常具有降低的耐冲击性和降低的分子量,表明可以预期其它重要物理性质也会发生变化。典型地,测定在高湿度条件下存储前后的分子量,然后计算百分数差异。
如以下显示的,这里记载的组合物具有良好的热老化稳定性和水解老化稳定性,如耐冲击性和/或分子量的百分数变化所反映的那样。具体地,数据表明通过将聚碳酸酯与本体聚合ABS而不是乳液聚合制备的ABS以及SAN结合,在物理性质以及热和水解老化方面得到了出乎预料的改进。
该热塑性聚碳酸酯组合物可具有约120℃-约140℃的Vicat B/50,更具体地为约126℃-约132℃,采用4mm厚条根据ISO 306测定。
该热塑性聚碳酸酯组合物进一步可具有至少约20ft-lb的在最大负载下的仪表化冲击能(Instrumented Impact Energy)(落镖冲击),优选至少约30ft-b,根据ASTM D3763采用4英寸(10cm)直径的盘,在-30℃用1/2英寸(12.7mm)直径的落镖以6.6米/秒(m/s)冲击速率测定。
样品的碳排放可根据PV 3341测定。每克组合物的碳排放可低于约30微克碳,任选地低于约25微克碳每克组合物,例如任选地低于约20微克碳每克组合物。
本发明将通过以下非限制性实施例进一步阐述。
在每个实施例中,样品通过在采用汽提设计的螺杆、260℃标称熔融温度、25英寸(635mm)汞柱真空和450rpm的Werner & Pfieider 25mm双螺杆挤出机上熔融挤出来制备。将挤出物造粒并在约100℃干燥约2小时。为制备试验样条,将干燥的颗粒在110吨注塑机上以260℃标称熔融温度注塑,其中注塑机的筒温在约260℃-275℃内变化。
试验根据以下标准实施碳排放,由从拉伸试条上切下的物质测量,根据PV 3341测定;Izod冲击,4mm厚的条,模制Izod缺口冲击(INI)条,根据ISO 180/1A测量;熔体粘度(MV),根据DIN 54811测定;Vicat B/50,4mm厚的条,由模制INI条上切下,根据ISO 306、ASTMD 1525测定;热挠曲试验(HDT),1.8MPa,偏平,4mm厚条,模制拉伸试条,根据ISO 75Ae测定;和聚碳酸酯分子量(PC Mw),以聚苯乙烯分子量标准物为参考测量,除非另有说明。前述试验总结如下。各试验的精确细节为本领域技术人员所公知。
在根据PV3341的碳排放试验中,将1克用于排放试验的材料放置在密封的小瓶中,将其加热至120℃5小时。将加热的小瓶中的顶空注入气相色谱中。以微克碳每克样品测定相对于丙酮的值。为降低材料的碳排放,使用水蒸气、惰性气体和其它汽提介质,通过将材料暴露于汽提介质,使得挥发性物质与汽提介质结合并随后从原料中除去,来从材料中汽提挥发性有机物质是本领域公知的。得到的汽提过的材料相对于未汽提材料产生更少的排放。
Izod冲击强度ASTM D256(ISO 180)(‘INI’)用于比较塑料材料的耐冲击性。该ISO名称反映了样条类型和缺口类型ISO 180/1A是指样条类型1和缺口类型A。ISO 180/1U是指相同类型1的样条,但以相反的方式夹紧,(表明没有缺口)。该ISO结果定义为用于破坏试验样条的以焦耳为单位的冲击能量除以缺口处的样条面积。结果以kJ/m2记录。
熔体粘度(MV)是对聚合物在分子链可以相互相对移动的给定温度下的一种量度。熔体粘度取决于分子量,因为分子量越高,缠绕越强,熔体粘度越大,因此可用于测定热塑性塑料因暴露于热和/或湿度而造成的降解的程度。降解的材料通常表现出增加的粘度,和显示出降低的物理性质。熔体粘度针对不同的剪切速率确定,该剪切速率例如100、500、1,000、1,500、5,000和10,000s-1,并可由DIN 54811方便地测定。典型地,测定在高湿度条件下存储前和后的熔体粘度,然后计算百分数差异。在260℃、1500s-1下测量,这里所述热塑性组合物的MV可为210帕斯卡·秒(Pa.s)或更小,有时为约190-约210Pa.s,任选地低于190Pa.s。
Vicat软化温度(ISO 306),该试验给出了一种塑料开始快速软化的温度的测量方法。使一根圆形的末端平坦且截面积为1mm2的针在预定负载下穿透塑料试验样条表面,并以均匀速率升温。Vicat软化温度或VST为穿入达到1mm时的温度。ISO 306描述了两种方法方法A-10牛顿(N)负载、方法B-50N负载,用两种可行的升温速率50℃/小时(℃/h)或120℃/h。这使得ISO值以A50、A120、B50或B120给出。将该试验组合体浸入具有23℃(73)起始温度的加热浴中。5分钟(min)后施加负载10N或50N。将压陷尖端已经穿入1±0.01mm时的浴温记录为材料在选定的负载和温度上升下的VST。
热挠曲温度(HDT)是材料在短时间内在支撑负载的同时于高温下履行性能的能力的相对度量。该试验测量了温度对于刚性的影响在标准试验样条上施加规定的表面应力,并匀速升温。尽管在任何试验标准中均没有提及,但普遍采用两种缩写HDT/A用于1.80MPa负载,和HDT/B用于0.45MPa负载。
分子量通过GPC(气相渗透色谱法)在二氯甲烷溶剂中测量。使用聚苯乙烯校正基准物测定相对分子量。
实施例1对比五种聚合共混材料,以确定使用本体聚合ABS代替ABS(即乳液基ABS)和SAN作为冲击改性剂如本领域公知的那样与聚碳酸酯树脂和稳定剂和脱模剂结合的可能优点。共混物中的聚合组分示于表1A中。五种样品的组成示于表1B中。除列于表1B中的组分外,每种样品还包含约0.45-0.8wt%的添加剂,其包括亚磷酸酯稳定剂、脱模剂和抗氧化剂。所有五种样品(其组成示于表1B中)均包含聚碳酸酯树脂,包括PC-1和PC-2;该五种样品中有四种(样品A、B、C和E)还包含乳液型ABS和SAN,而第五种样品(样品D)包含本体聚合的ABS作为替代。
老化前,测试样品的碳排放,缺口Izod冲击强度(INI)、熔体粘度(MV)和Vicat软化温度。
将试验样品热老化(在低湿度下(约1%相对湿度(RH)-2%RH)暴露于110℃ 1,000小时)和水解老化(在95%RH下暴露于90℃1,000小时)。老化后,再次测试室温和-30℃耐冲击性,记录与老化前的相对差值。在老化前和后还测量了从样品组合物提取的聚碳酸酯的分子量(PCMw),并同样记录变化比例。结果记录于表1B中。
表1A

表1B

表1中数据表明与聚碳酸酯结合的本体聚合ABS(样品D)相对于含乳液基ABS的组合物,提供了出人意料的出色的INI RT强度和水解老化后的物理性质保持。样品D保持了其室温耐冲击性能的61%,而其它样品仅保持了5%。此外,样品D保持了其INI-30℃强度的76%,而其它样品仅保持了5%-10%。最后,样品D保持了其分子量的92%,而其它样品全部失去了其分子量的50%。从而这些数据表明通过将BABS与聚碳酸酯结合在耐水解老化方面,获得了显著但出乎预料的协同效应。
实施例2由表1A中的组分和本领域公知的稳定剂和脱模剂制备一些包含聚碳酸酯和BABS共混物的聚合组合物。这些组合物中的一些包含聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物以形成本文所述的组合物,其中硅氧烷含量以组合物重量计为1wt%-4wt%。各组合物中组分的比例示于表2中。试验前,将一些样品汽提(一种常用于降低最终产物中挥发性化合物排放的方法);其它的则没有汽提。老化前,测试组合物的碳排放、INI RT和在几个较低温度下的INI、熔体粘度、Vicat软化温度和热挠曲温度(HDT)。将组合物热老化(在环境湿度即约1%相对湿度(RH)-约2%RH下暴露于110℃1,000小时)和水解老化(在95%RH下暴露于90℃1,000小时)。老化后,再次测试INI RT和INI-30℃强度,并记录其与老化前的相对差值。同样在老化前和后测试由各样品提取的聚碳酸酯的分子量,并记录变化比例。结果示于表2中表2

表2(续)

表2的数据表明,老化前,相对于具有BABS和聚碳酸酯但缺少聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的对比组合物(组合物F、G、N和Q),本发明所述的包含BABS、聚碳酸酯和聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的组合的组合物(样品H、I、J、K、L、M、O和P)得到了令人惊奇的出色的INI低温强度在-40℃、-50℃和-60℃温度下,所有含硅氧烷共聚物的组合物相对于对比组合物均具有出色的INI。具体地,一部分或全部样品H、I、J、K、L、M、O和P在老化前均具有至少约36kJ/m2的INI-40℃,例如在约36kJ/m2-约53kJ/m2范围内;其它实施方式可具有约40kJ/m2-约80kJ/m2的INI-40℃。这表明如样品O所示,至少约1%的硅氧烷含量在包含聚碳酸酯、BABS和聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的组合物中产生了良好的低温冲击强度。在-50℃,一部分或全部这些样品的特征可在于具有至少26kJ/m2的INI-50℃,例如约26kJ/m2-约51kJ/m2;其它实施方式可具有约26kJ/m2-约70kJ/m2的INI-50℃。此外,一部分或全部样品H、I、J、K、L、M、O和P的特征可在于具有至少约23kJ/m2的INI-60℃强度,例如在约23kJ/m2-约40kJ/m2范围内;其它实施方式可具有约23kJ/m2-约60kJ/m2的INI-60℃。表2中的数据同样表明本文所述的组合物具有用于挤出和模塑的良好流动特性,如表中熔体粘度所证明的那样。此外,数据表明本文所述的组合物具有高于100℃的HDT。
热老化后,相对于对比样品,样品H、I、J、K、L、M、O和P保持了更多的它们的INI RT和INI-30℃。特别地,本文所述的组合物可以以在热老化后保持多于83%的它们的INI RT为特征,或任选地保持84%-约89%的INI RT,而样品F、G、O和Q均仅保持83%或更少的他们的INI RT。在-30℃,至少一部分样品的特征可在于保持多于75%的其INI-30℃强度,或任选地其INI-30℃的至少约80%,例如约80-约90%,而样品F、G、O和Q均仅保持74%或更低的它们的INI-30℃。没有发现组合物的聚碳酸酯组分的分子量有显著损失。
水解老化后,相对于对比样品(约55.2%的平均INI RT保持,约39%的平均INI-30℃保持),样品H、I、J、K、L、M、O和P保持了更多的它们的室温耐冲击性(约64%的平均INI RT保持)和-30℃的耐冲击性(46.4%的平均INI-30℃保持),这表明除在实施例1中证明的BABS与聚碳酸酯结合的优点外,这里所述的将聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物与聚碳酸酯和BABS结合产生了出乎预料的有利结果。特别地,一部分样品的特征可在于热老化后保持多于60%的其INI RT,或任选地特征在于保持64%-约69%的其INI RT。在-30℃,至少一部分样品的特征可在于保持至少约50%的其INI-30℃。
实施例3将本文所述的含硅氧烷组合物样品(称为样品‘R-1’)的预测实施方式的预测性质(由本文所述的大量组合物样品的试验数据衍生而来)与几种公知的可在商业上进行比较的组合物(称为C-1、C-2、C-3和C-4)进行比较。样品R及其相关的预测性质为数学模型工具的产物,该数学模型利用来源于例如实施例2的那些实际样品试验的实验输入数据使用统计学上可靠的模型来推断其它具有类似性质的实施方式。输入该模型的组成限制条件为总聚碳酸酯,48.7wt%-69.0wt%,具有根据ASTM-1238的10cm3/10min-20cm3/10min的熔体粘度速率;聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,0.0wt%-20.1wt%;和本体聚合ABS,24.8wt%-39.0wt%。样品R-1包含16.6wt%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物、26.4wt%本体聚合ABS和57wt%聚碳酸酯,其中推荐的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物为不透明直链聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷(PC-PDMS)嵌段共聚物,其包含以该共聚物重量计20wt%的硅氧烷,本体聚合ABS以本体聚合ABS重量计,包含16wt%标称丁二烯和15wt%标称丙烯腈含量,并可具有SAN包裹于在SAN基质中的丁二烯相中的相转变结构,聚碳酸酯为双酚-A聚碳酸酯,具有18,000g/mole-40,000g/mole(基于绝对PC分子量度量)的分子量。此外,样品R-1包含约1.1wt%添加剂,包括脱模剂、稳定剂和至少主抗氧化剂。对比样品C-1、C-3和C-4包含聚碳酸酯和乳液基ABS。样品C-2包含聚碳酸酯和本体聚合ABS。样品C-1、C-2、C-3和C-4中均不包含聚碳酸酯-硅氧烷共聚物。所有配方中均含有(或将包含)本领域技术人员公知的主抗氧化剂和辅助抗氧化剂。比较对比例的碳排放,INI RT和在-30℃、-40℃、-50℃和-60℃的INI,熔体粘度,Vicat软化温度和热挠曲温度(HDT)。试验结果和相应的样品R1的预测结果示于表3A中表3A

表3A的数据清楚地表明样品R-1优异的预测的冲击/流动平衡,同时具有要求的热性质。INI值非常高,特别是在低温,在-40℃、-50℃和-60℃显著地高于对比材料。此外,试验数据表明样品R-1比对比样品更加有韧性(ductile),在约-60℃INI试验中表现出25kJ/m2的韧性破坏(ductile failure),而对比样品低于20℃下没有表现出韧性破坏。
对比组合物的老化性质和样品R-1的预测的老化性质示于下表3B中。
表3B

表3B表明相对于样品C-1、C-2、C-3和C-4,热老化后样品R将具有显著更好的INI RT和INI-30℃冲击强度保持。
如通过实施例中数据证明的那样,本文所述的组合物可模制成4mm厚的模制INI条,其在90℃95%相对湿度下热老化1000小时后,在室温下测定保持65%以上的其缺口Izod冲击强度。类似地,该组合物可模制成4mm厚模制INI条,其在水解老化(在90℃95%相对湿度下1000小时)后,在室温下测定,保持约59%-约69%的其缺口Izod冲击强度;或可模制成4mm厚模制INI条,水解老化后在-30℃下测定,其保持多于40%的缺口Izod冲击强度;或在另一个实施方式中,可模制成4mm厚模制INI条,水解老化后在-30℃下测定,其保持至少约50%的缺口Izod冲击强度。在各种实施方式中,这里所述的组合物可模制成4mm厚的模制INI条,其在老化前根据ISO 180/1A在-40℃下测定,具有约40kJ/m2-约80kJ/m2的缺口Izod冲击强度,或任选地在-50℃具有约26kJ/m2-约70kJ/m2的缺口Izod冲击强度,或任选地在-60℃测定具有约23kJ/m2-约60kJ/m2的缺口Izod冲击强度,在一个具体实施方式
中,为约23kJ/m2-约40kJ/m2。
实施例4本文所述组合物的其它几种可行配方、可行的对比组合物(R-4)以及它们的预测的性质分别示于表4A和表4B中表4A

表4B

上述含BABS、聚碳酸酯和聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的优异水解老化、优异热老化和加工性的结合是独一无二的。所述组合物进一步具有极好的物理性质,包括室温和低温下良好的冲击强度。因此所述组合物在例如汽车部件的制品制造中非常有用。上述实施例表明这里所述的组合物相对于其它组合物在流动性和耐冲击性的结合方面获得了令人惊奇的改进,以及在一些情况下获得了优异的老化性能。例如,样品F(实施例2)与样品C-2(实施例3)的对比表明,样品F具有相当的流动特性(MV),但具有出色的低温耐冲击性;类似的比较也可在样品K和样品C-1和C-3间进行。另一方面,样品C-4具有与本文所述的组合物相当的水解老化性,但其流动性和低温耐冲击性较差。同样,本文所述的组合物具有低韧性/脆性转变温度。
这里使用的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序或重要性,而是仅用于区别不同对象,术语冠词“所述(该)”、“一个”和“一种”不表示数量限定,而是表示存在至少一种所提及的项目。与数量连用的限定词“约”包括记载的数值并具有上下文中所示的含义(例如包括与该特定量测量相关的误差度)。本文公开的用于相同性质或量的所有范围均包括端点,并可独立地组合。所有引用的专利、专利申请或其它参考文献均全文结合在这里作为参考。
虽然本发明已通过优选实施方式进行了描述,但本领域技术人员将理解在不脱离本发明范围的前提下可进行各种变化和对其要素进行等价替换。此外,不超出本发明本质范围,可进行多种改进以使特定情况或原料适应本发明的教导。因此,本发明不应限于作为实施本发明最佳方式公开的特定实施方式,相反本发明应包括落在所附权利要求书范围内的所有实施方式。
权利要求
1.一种热塑性组合物,其包括聚碳酸酯树脂;本体聚合的ABS;和聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物;其中根据ISO 180/1A在-40℃测定,包含该组合物的4-mm厚模制INI条具有至少约36kJ/m2的初始(老化前)缺口Izod冲击强度。
2.权利要求1的组合物,其中聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物包含至少约1wt%的二甲基硅氧烷,或摩尔等价数量的其它聚二有机基硅氧烷,基于聚碳酸酯、本体聚合的ABS和聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的总重量计算。
3.权利要求1的组合物,根据DIN-54811在260℃在1500/s剪切速率下具有低于210Pa.s的熔体粘度。
4.权利要求1的组合物,根据DIN-54811在260℃在1500/s剪切速率下具有低于190Pa.s的熔体粘度。
5.权利要求1的组合物,其中根据ISO 75Ae在1.8MPa下测定,由该组合物形成的扁平4mm厚模制拉伸条具有高于100℃的热挠曲试验(HDT)温度。
6.权利要求1的组合物,其中包含该组合物的4mm厚模制INI条在90℃在95%相对湿度(90℃/95%RH)下老化1000小时后,在-30℃下测定保持多于40%的其缺口Izod冲击强度。
7.权利要求1的组合物,其中包含该组合物的4mm厚模制INI条在90℃/95%RH下老化1000小时后,在-30℃下测定保持至少约50%的其缺口Izod冲击强度。
8.权利要求1的组合物,其中包含该组合物的4mm厚模制INI条在110℃下热老化1000小时后,在室温下测定保持多于83%的其缺口Izod冲击强度。
9.权利要求1的组合物,其中在10ml水中包含1克该组合物的组合物浆液具有约4-约8的pH。
10.权利要求1的组合物,其中在10ml水中包含1克该组合物的组合物浆液具有约5-约7的pH。
11.权利要求1的组合物,其中在10ml水中包含1克单一聚合组分的组合物单独组分的浆液各自具有约4-约8的pH。
12.权利要求1的组合物,其中在10ml水中包含1克单一聚合组分的组合物单独组分的浆液各自具有约5-约7的pH。
13.权利要求1的组合物,在90℃/95%RH老化后具有低于约20%的重均分子量百分数变化,其中重均分子量采用聚苯乙烯标准物在二氯甲烷中通过凝胶渗透色谱法测量。
14.权利要求1的组合物,其中该组合物基本不含会催化聚碳酸酯树脂、本体聚合的ABS或聚碳酸酯-聚硅氧烷水解的材料。
15.权利要求1的组合物,进一步包括不会催化聚碳酸酯、本体聚合的ABS或聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物水解的稳定剂。
16.权利要求1的组合物,其中该组合物基本不含水解不稳定的亚磷酸酯。
17.权利要求1的组合物,其中该组合物基本不含形成以下材料的物质,其中所述材料在水分存在下将产生降解催化剂。
18.权利要求1的组合物,其包括约40wt%-约75wt%聚碳酸酯树脂;约10wt%-约40wt%本体聚合的ABS;和约1wt%-约50wt%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,各自基于聚碳酸酯树脂、本体聚合的ABS和聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的总重量。
19.权利要求18的组合物,其中聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物包含约3wt%-约40wt%的二甲基硅氧烷或摩尔等价数量的其它二有机基硅氧烷,基于该共聚物的重量计算。
20.权利要求18的组合物,其中该本体聚合的ABS包括约20wt%-约35wt%丁二烯和约12wt%-约35wt%丙烯腈,基于本体聚合的ABS的重量计算。
21.权利要求18的组合物,包括约10wt%-约20wt%聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,基于聚碳酸酯-聚硅氧烷树脂、本体聚合的ABS和聚碳酸酯的总重量计算。
22.权利要求18的组合物,包括约20wt%-约35wt%本体聚合的ABS,基于聚碳酸酯-聚硅氧烷树脂、本体聚合的ABS和聚碳酸酯的总重量计算。
23.权利要求18的组合物,其中聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物包括至少约1wt%的二甲基硅氧烷或摩尔等价数量的其它二有机基硅氧烷,基于聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物、本体聚合的ABS和聚碳酸酯的总重量计算。
24.权利要求1的组合物,其中聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物包括下式的硅氧烷结构单元 其中R每次出现时相同或不同,为C1-13单价有机基团和D的值为2-约1,000,并且其中R2为二价C2-C8脂肪族基团,和其中每个M可以相同或不同并且可以是卤素、氰基、硝基、C1-C8烷硫基、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、C2-C8烯基、C2-C8烯氧基、C3-C8环烷基、C3-C8环烷氧基、C6-C10芳基、C6-C10芳氧基、C7-C12芳烷基、C7-C12芳烷氧基、C7-C12烷芳基或C7-C12烷芳氧基,和其中n各自独立地为0、1、2、3或4。
25.权利要求18的组合物,其中聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物包含下式的硅氧烷结构单元 其中R每次出现时相同或不同,为C1-13单价有机基团和D的值为2-约1,000,并且其中R2为二价C2-C8脂肪族基团,和其中每个M可以相同或不同并且可以是卤素、氰基、硝基、C1-C8烷硫基、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、C2-C8烯基、C2-C8烯氧基、C3-C8环烷基、C3-C8环烷氧基、C6-C10芳基、C6-C10芳氧基、C7-C12芳烷基、C7-C12芳烷氧基、C7-C12烷芳基或C7-C12烷芳氧基,和其中n各自独立地为0、1、2、3或4。
26.一种制品,包含权利要求1的组合物。
27.一种形成制品的方法,包括模塑、塑造或成型权利要求1的组合物以形成所述制品。
全文摘要
一种由聚碳酸酯树脂、本体聚合的ABS和聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物制成的热塑性组合物,其中根据ISO 180/1A在-40℃测定,包含该组合物的4-mm厚模制INI条具有至少约36kJ/m
文档编号C08L69/00GK101087847SQ200580044395
公开日2007年12月12日 申请日期2005年12月8日 优先权日2004年12月23日
发明者J·L·德鲁德, R·W·文德博施, A·A·沃尔克斯 申请人:通用电气公司
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