用于光泽度和表面光洁度改性的官能化丙烯酸系加工助剂的制作方法

文档序号:16043883发布日期:2018-11-24 10:42阅读:469来源:国知局

本公开总体涉及聚氯乙烯(pvc)配制物及其他热塑性聚合物中使用的加工助剂。更具体而言,本公开涉及能够减小pvc及其他热塑性聚合物部件的镜面光泽度而不牺牲机械性能的加工助剂。

发明背景

本节叙述仅提供与本发明相关的背景信息,可能不构成现有技术。

聚氯乙烯(pvc)树脂一般是化学惰性的,抗水和环境腐蚀,提供良好的绝缘绝热性,能在较大温度范围内保持性能。聚氯乙烯(pvc)[常称作“乙烯基料”(vinyl)]所用的商业聚合工艺和聚合后加工技术(例如挤出、注射成型、吹塑等)在过去一个世纪已经成熟。此制造基础以及pvc所展现出的基本性能已给含pvc产品带来蓬勃发展。例如,在过去十年里,乙烯基料窗户的销量(例如约3100万/年)已超过木窗和铝窗的销量。乙烯基产品耐用、可循环利用并且容易维护。它们抗真菌和霉菌生长,不受腐烂、腐蚀、开裂、剥落或虫害影响。乙烯基产品表现出优异的防火性能,满足多数建筑法规对可燃性、易燃性、放热、燃烧速率、火焰蔓延和起烟的要求。由于乙烯基产品通常是通体一色,小刮擦不需要上漆或修补,用肥皂和水清洗就容易保持美观。在安装和维护恰当的情况下,乙烯基产品可提供经久的美观、可靠的性能和持续的节能。

颜料分散到pvc配制物中可用来提供颜色,而将消光剂结合到配制物中可改变pvc成品呈现的表面光泽。消光剂通常分为三类:i)具有聚丙烯酸丁酯核和聚丙烯酸甲酯壳的聚合物核/壳抗冲改性剂,如paraloidtm[密歇根州米德兰市(midland)陶氏化学公司];ii)平均尺寸为数微米的交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒,如mbxk-8[日本东京积水塑料股份有限公司(sekisuiplasticsco.ltd.)]或bs100颗粒(宾夕法尼亚州普鲁士王市阿科玛公司);以及iii)诸如甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物这样的聚合物,如op278[德国埃森市(essen)赢创工业公司(evonikindustries)]。然而,用于pvc及其他热塑性聚合物和树脂的许多消光剂技术要么不能使表面光泽度实质性下降,要么可能对与成型pvc部件相关的机械性能造成不利影响。

利用类似的聚合后加工处理,也可以与pvc树脂类似的潜能使用其他热塑性树脂,以产生最终制品。这些树脂包括丙烯酸系聚合物、苯乙烯系、聚烯烃、pvc掺混物、聚碳酸酯、聚氨酯、氟聚合物及其混合物。

美国专利第7,557,158号公开了热塑性聚合物组合物,其能被加工成具有减小的光泽度的外观、高抗冲强度和优异的耐候性的面料。该热塑性聚合物组合物据称包含核/壳聚合物,其中核源自丙烯酸烷基酯单体,壳是源自甲基丙烯酸烷基酯单体和另一种可共聚单体的共聚物。

美国专利第3,301,919号公开了用于聚氯乙烯的加工助剂,其基本上包含线性共聚物,该线性共聚物通过使20-98.5重量%甲基丙烯酸甲酯、0.5-40重量%丙烯酸乙酯和1-40重量%甲基丙烯酸缩水甘油酯的混合物聚合得到,使得至少85%的丙烯酸缩水甘油酯单元中的环氧乙烷环保持完整。

韩国专利第101030513号公开了一种用作氯乙烯树脂的加工助剂的甲基丙烯酸酯共聚物的制造方法。该方法包括以下步骤:在水溶性引发剂和乳化剂的存在下聚合单体混合物,制备聚合物胶乳;然后固化该聚合物胶乳。该单体混合物包含60-85重量%的甲基丙烯酸甲酯、15-30重量%的基于丙烯酸烷基酯的化合物和1-10重量%的基于环氧化物的化合物。

发明概述

本发明总体上提供了具有减小的表面光泽度的聚氯乙烯(pvc)及其他热塑性聚合物和树脂,以及减小所述表面光泽度的方法。pvc或其他热塑性聚合物/树脂包含:聚合物或树脂,如pvc;一种或多种加工助剂;以及任选的至少一种抗冲改性剂。由pvc或其他热塑性聚合物/树脂制成的部件与加工助剂未官能化的类似部件相比,其在85度以下的角度测得的光泽度减小至少5个点。由pvc或其他热塑性聚合物/树脂制成的部件可用于汽车产品、建筑材料、日用品或厨房用品、医疗或办公用品、电子产品、服装或者用于个人护理产品或其他消费产品的包装材料。

加工助剂包含至少一种基础聚合物,所述加工助剂中的一种或多种用基于加工助剂总重的约0.5-35重量%的反应性环氧基、羟基或羧酸官能团官能化。加工助剂在pvc配制物中约占0.1-12phr,或者在其他(即非pvc)热塑性树脂部件中约占0.1-20phr。如果需要,加工助剂可用基于加工助剂总重的至少1重量%的反应性官能团官能化。加工助剂中的反应性环氧基、羟基或羧酸官能团可源自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯;直链或支化羧酸的乙烯基酯;不饱和c3-c6单羧酸和不饱和c4-c6二羧酸;含环氧基的单体;或其混合物。

根据本公开的一个方面,当在60度以下的角度测量时,pvc或其他热塑性树脂部件可表现出至少10点的光泽度降幅。此外,包含官能化加工助剂的pvc或其他热塑性树脂部件和包含非官能化加工助剂的类似pvc部件可表现出相当的抗冲性能。此抗冲性能可以是但不限于艾左德(izod)冲击性能或落镖冲击性能。

根据本公开的另一个实施方式,加工助剂可具有约50000g/mol以上的平均分子量或重均摩尔质量。加工助剂中的基础聚合物可包含丙烯酸系聚合物或共聚物。此丙烯酸系聚合物或共聚物可源自含乙烯基或(甲基)丙烯酸基团的单体;苯乙烯或苯乙烯衍生物;烯烃;二烯;或其混合物。加工助剂有助于pvc或其他热塑性树脂部件内部的交联。加工助剂还可包含0-约1重量%的链转移剂或交联剂。

减小聚氯乙烯(pvc)或其他热塑性树脂部件的表面光泽度的方法包括:提供pvc或其他基础热塑性树脂;形成至少一种基础聚合物作为加工助剂;使该至少一种基础聚合物官能化以形成官能化加工助剂;任选地提供至少一种抗冲改性剂;由基础树脂、官能化加工助剂和任选的抗冲改性剂形成配制物;由该配制物形成pvc或其他热塑性树脂部件。基础聚合物用基于加工助剂总重的约0.5-35重量%的反应性环氧基、羟基或羧酸官能团官能化。所得到的pvc部件与加工助剂未官能化的类似pvc部件相比,其在85度以下的角度测得的光泽度减小至少5点。或者,在60度以下的角度测量时,pvc或其他热塑性树脂部件表现出至少10点的光泽度降幅。包含官能化加工助剂的pvc或其他热塑性树脂部件和包含非官能化加工助剂的类似pvc部件可表现出相当的抗冲性能。此抗冲性能可以是但不限于作为艾左德冲击性能或落镖冲击性能测量。

减小光泽度的方法可进一步包括在pvc配制物中以约0.1-12phr存在或者在其他热塑性树脂配制物中以约0.1-20phr存在的加工助剂。如果需要,加工助剂可用基于加工助剂总重的至少1重量%的反应性官能团官能化。加工助剂中的反应性环氧基、羟基或羧酸官能团可源自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯;直链或支化羧酸的乙烯基酯;不饱和c3-c6单羧酸和不饱和c4-c6二羧酸;含环氧基的单体;或其混合物。加工助剂中的基础聚合物可包含丙烯酸系聚合物或共聚物。此丙烯酸系聚合物或共聚物可源自含乙烯基或(甲基)丙烯酸基团的单体;苯乙烯或苯乙烯衍生物;烯烃;二烯;或其混合物。官能化加工助剂可具有约50000g/mol以上的分子量(mw)。

适用的其他领域根据本文所作描述容易看出。应当理解,该描述和具体实施例仅意在用于说明的目的,而不是为了限制本公开的范围。

附图简要说明

本文所述附图仅出于例释性目的,不是为了以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本公开的教导由pvc或其他热塑性聚合物/树脂形成部件的方法的示意图;

图2是由本公开的各种pvc配制物和常规pvc配制物制备的pvc部件所测得的表面光泽度(75°)和抗冲强度的比较图;以及

图3是由本公开的各种pvc配制物和常规pvc配制物制备的pvc部件所测得的表面光泽度(60°)和抗冲强度的另一比较图。

详细描述

以下描述在本质上仅是示例性的,绝不是为了限制本公开或其适用或用法。例如,为了更充分地阐明组合物及其用途,本公开通篇结合“pvc”或“乙烯基料”门窗描述根据本公开所含教导制备和使用的聚氯乙烯(pvc)配制物。在其他应用或产品中加入和使用这种pvc配制物被认为落在本公开的范围之内。在其他应用或产品中采用其他热塑性聚合物/树脂制备的配制物也被认为落在本公开的范围之内。这种应用可包括但不限于汽车产品、建筑材料、日用品或厨房用品、医疗或办公用品、服装或者用于个人护理产品或其他消费产品的包装材料。应当理解,在整篇说明书中,对应的附图标记表示类似的或对应的部分和特征。

本公开总体上提供了聚氯乙烯(pvc)或其他热塑性树脂部件,其在不牺牲机械性能的情况下表现出降低的表面光泽度。更具体而言,pvc或其他热塑性树脂部件包含以下各项、基本上由以下各项组成或者由以下各项组成:聚氯乙烯(pvc)或其他热塑性树脂、一种或多种加工助剂以及任选的至少一种抗冲改性剂,其中所述加工助剂中的至少一种是用基于加工助剂总重的约0.5-35重量%的反应性环氧基、羟基或羧酸官能团官能化的。由其形成的pvc或其他热塑性树脂部件与加工助剂(pa)未官能化的类似pvc部件相比,其在85度以下的角度测得的光泽度减小至少5点。单独使用或与抗冲改性剂配对使用的官能化加工助剂(f-pa)令人吃惊地减小了表面光泽度,并保持了pvc或其他热塑性树脂部件所表现出来的机械性能,这对于重视美观的许多应用来说是有益的。基本上不受反应性官能团对加工助剂的官能化影响或者被其提高的机械性能包括但不限于抗冲性能和密度,以及与pvc或其他热塑性树脂配制物的加工性能(例如挤出)相关的参数。

根据本公开的一个方面,与含有常规加工助剂(pa)的类似pvc部件相比,包含官能化加工助剂(f-pa)的pvc部件所表现出来的表面光泽度的降幅可用替代方式表征为在60度以下的角度测得至少10点,或者在20度以下的角度测得至少15点。或者,含f-pa的pvc部件与含常规pa的类似pvc部件之间的表面光泽度变化(δ)在任何角度下测量都大于约5点;或者在任何角度下测量都大于约10点;或者在85°测量大于20点;或者在60°以下测量大于25点;或者在60°以下测量大于30点。

根据本公开的另一个方面,为聚氯乙烯加工而合成、用上述官能团改性并进一步如本文所限定的官能化加工助剂在聚氯乙烯基体中实现了不同于常规丙烯酸系加工助剂的效果。官能化加工助剂包含所合成的含有反应性环氧基、羟基或羧酸官能团的丙烯酸系聚合物或共聚物,这些官能团在用来形成pvc或其他热塑性树脂部件的过程中能够发生反应。能够形成pvc或其他热塑性树脂部件的方法的实例包括但不限于挤出工艺。在挤出过程中,反应性官能团在存在或不存在任选的增链剂或交联剂的情况下有助于交联的发生。当需要时,挤出过程中的交联可发生在通过加工助剂形成的颗粒之间(例如加工助剂与加工助剂之间的交联和/或加工助剂与pvc之间的交联)。聚氯乙烯(pvc)配制物中使用的常规加工助剂通常包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体,它们在这种加工中不具反应性。本公开的官能化加工助剂可按照本领域已知的任何方法制备,包括但不限于乳液聚合。

加工助剂可以是具有各种不同组成和分子量的“丙烯酸系”聚合物或共聚物。它们的分子量可高于pvc树脂或其他热塑性树脂的分子量。具体在pvc树脂中,由于它们与pvc树脂的相容性非常好,它们在熔合的起始阶段辅助pvc颗粒的粒间混合。本公开的加工助剂可具有大于约50000g/mol的重均分子量(也称作摩尔质量(mw));或者,加工助剂的重均分子量大于约100000g/mol;或者,加工助剂的分子量(mw)约为250000g/mol以上;或者,加工助剂的(mw)可溶部分在约50000g/mol至约15000000g/mol之间,或者在约750000g/mol至约12000000g/mol之间。分子量可通过任何已知的方法测量,包括但不限于凝胶色谱法(gpc),该方法的步骤在实施例2中进一步描述。分子量测量的上限可受聚合物加工助剂之间发生的交联影响。

在一个实施方式中,本发明的加工助剂令人吃惊地表现出在有机溶剂中的不溶性。加工助剂的可溶和不溶部分可通过利用萃取技术(参见实施例2)用溶剂确定,所述溶剂如四氢呋喃(thf)或甲基乙基酮(mek)。加工助剂的不溶部分在1%至约90%的范围内;或者,不溶部分在约2%至约70%的范围内;或者,不溶部分在约4%至约55%的范围内,优选约10-50%,更优选约20-45%,甚至更优选约25-40%。

加工助剂具有等于或大于0℃且最高达约150℃的玻璃化转变温度(tg);或者加工助剂的tg在约60℃至约85℃的范围内。加工助剂的tg可利用任何已知方法以粉末形式或由所述粉末形成的压制条的形式测量,包括但不限于实施例3中进一步描述的差示扫描量热法(dsc)分析。

加工助剂包含源自烯键式不饱和单体的基础聚合物或共聚物,所述单体包括但不限于包含乙烯基或(甲基)丙烯酸基团的单体,如丙烯酸或甲基丙烯酸的直链或支化烷基酯;苯乙烯和苯乙烯衍生物;烯烃,如乙烯;二烯,如丁二烯;以及它们的混合物,其中丙烯酸或甲基丙烯酸的直链或支化烷基酯是优选的。包含乙烯基或(甲基)丙烯酸基团的单体若干具体实例包括但不限于(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯(bma)、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯及其混合物,其中(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯和(甲基)丙烯酸缩水甘油酯是优选的。或者,基础聚合物或共聚物可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物,或者它们的混合物。或者,出于与pvc基体的相容性,基础聚合物包含优选的聚甲基丙烯酸甲酯。当需要时,可以10-30重量%的含量添加其他丙烯酸酯,如聚丙烯酸丁酯或聚丙烯酸乙酯,以控制官能化加工助剂的玻璃化转变温度(tg)和熔合性能。

形成pvc或其他热塑性树脂部件的pvc或其他热塑性树脂配制物中使用的加工助剂中的至少一种用基于加工助剂总重的约0.5-35重量%的反应性环氧基、羟基或羧酸官能团官能化。或者,反应性官能团的含量在约1重量%与约25重量%之间;或者,基于所述一种或多种加工助剂的总重,所述加工助剂包含至少约5重量%与约20重量%之间的反应性官能团。不是配制物中采用的所有加工助剂都要官能化。换句话说,常规加工助剂(pa)和官能化加工助剂(f-pa)可组合使用。pa与f-pa之比可在0:100至约75:25的范围内;或者,约0:100至约50:50;或者,0:100至约25:75。

加工助剂可以粉末或颗粒形式使用。此粉末或颗粒可以是实心颗粒,其包含基本上用反应性官能团官能化的基础聚合物,或者此粉末或颗粒可以是假核/壳颗粒。官能化加工助剂(f-pa)可通过多步聚合法制备,使得官能化加工助剂类似于假核/壳颗粒,其包含由非官能化基础聚合物制成的核,所述核的至少一部分被壳包封,所述壳包含反应性环氧基、羟基或羧酸官能团。

反应性环氧基、羟基或羧酸官能团可源自向基础聚合物中添加包含环氧基、羟基或羧酸的单体。这种单体的例子包括但不限于羟基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯,如(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯;直链或支化羧酸的乙烯基酯,如戊酸乙烯酯、不饱和羧酸,包括不饱和c3-c6单羧酸如丙烯酸(aa),不饱和c4-c6二羧酸如马来酸和衣康酸;以及包含环氧基的单体,如丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)。优选不饱和c3-c6单羧酸如丙烯酸(aa),不饱和c4-c6二羧酸如马来酸和衣康酸,以及包含环氧基的单体如丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma),其中更优选丙烯酸、丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)。或者,官能团可通过添加最优选的丙烯酸(aa)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)或其混合物来结合到加工助剂的基础聚合物中。

加工助剂在pvc配制物中的含量可以是在pvc配制物中约0.1phr至约12phr的范围内,或者在其他热塑性树脂部件中0.1phr至约20phr;或者,在pvc配制物中约0.1phr至约7phr,或者在其他热塑性树脂部件中约0.1phr至约10phr;或者,大于或等于1phr。在本公开的上下文中,术语“phr”意指100份pvc或其他热塑性基础树脂中的份数。加工助剂在pvc或其他热塑性树脂配制物中含量也可表达为基于pvc或其他热塑性树脂配制物总重的重量百分数。加工助剂在pvc配制物中的用量可以变化,取决于所选pvc配制物的类型以及为将要利用pvc或其他热塑性树脂部件的应用所设定的规范。换句话说,加工助剂在配制物中的量可预先确定,其依据是将表面光泽度减小到与给定应用(即壁板、窗户型材、管道或发泡片材等)的颜色要求相匹配的水平所需的用量水平。

无意受限于任何理论,加工助剂通过在挤出过程中改变pvc配制物的熔体流变性来促进pvc树脂的熔合。加工助剂还有助于促进pvc树脂发生熔化时各组分的混合,提高熔融聚合物掺混物的强度,控制熔融聚合物掺混物离开模具孔后立即发生的体积增大或膨胀(例如出模膨胀),减小析出和结晶的发生率,以及提高长期抗冲强度和耐候性。一般而言,具有更高分子量的加工助剂倾向于带来更高的出模膨胀。在制备发泡pvc部件时,更高的出模膨胀可能是有益的。

官能化加工助剂(f-pa)也能够促进由pvc配制物形成pvc部件的过程中的交联。这种交联可在存在或不存在链转移剂或交联剂的情况下发生。当需要时,基于加工助剂的总重,任选的链转移剂或交联剂可以大于0重量%且小于或等于约1重量%的量加入加工助剂。这种链转移剂或交联剂的若干实例包括但不限于硫醇、多硫醇、醇以及含卤素化合物,其中优选硫醇和多硫醇。

在其他热塑性树脂中,加工助剂的目的是减小光泽度。

pvc树脂可用本领域已知的任何方法,以许多不同的分子量生产,所述方法包括但不限于溶液聚合、悬浮聚合或乳液聚合。pvc树脂可包括但不限于刚性pvc树脂、柔性pvc树脂、pvc塑溶胶以及与一种或多种其他热塑性和/或热固性树脂形成的混合物或组合。pvc树脂可用其分子量表征,通常报告为特性黏度(iv)或k-值。一般而言,pvc树脂的iv或k-值越高,由其制备的pvc或其他热塑性树脂部件的抗冲强度越大。然而,具有高分子量的pvc树脂在不使用过量的热量或剪切的情况下也更难实现熔合和聚合物流动。用来制备pvc部件的配制物中所用pvc树脂的分子量可根据最终产品所需的机械性能和经济因素来预先确定。通常使用k-值在约56-72的范围内或约63-67的范围内或约65的树脂来形成这样的pvc部件,该部件具有刚性分布和较低分子量,用于泡沫应用。pvc树脂的分子量一般小于与其一起使用的加工助剂的分子量。用来形成pvc或其他热塑性树脂部件的配制物中所用pvc树脂的量可为整个pvc配制物的约30重量%至约85重量%,或者在约50重量%至约80重量%的范围内。

可在本发明中用作例如基材上的盖层的其他热塑性塑料包括但不限于丙烯酸系聚合物、苯乙烯系聚合物、聚烯烃、聚氯乙烯(pvc)、聚碳酸酯(pc)、聚氨酯(pu)、聚偏氟乙烯聚合物(pvdf)、聚乳酸(pla)等,以及它们的混合物。本文所述的这种其他热塑性塑料可与pvc组合,或者在存在或不存在pvc的情况下以其任意组合使用,并进一步包含本发明的加工助剂,以形成具有减小的表面光泽度的部件。

如本文所用,苯乙烯系聚合物包括但不限于聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯(hips)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(asa)共聚物、苯乙烯-丙烯腈(san)共聚物、甲基丙烯酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(mabs)共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物(sb)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段(sbs)共聚物及其部分或完全氢化的衍生物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(sis)嵌段共聚物及其部分或完全氢化的衍生物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物[如苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(s/mma)]及其混合物。优选的苯乙烯系聚合物是asa。本发明的苯乙烯系共聚物具有至少10重量%、优选至少25重量%的苯乙烯单体含量。

苯乙烯系聚合物还可与其他聚合物掺混以形成相容掺混物。实例包括与pvc掺混的asa,以及与pmma掺混的san。

如本文所用,丙烯酸系聚合物包括但不限于含有(甲基)丙烯酸烷基酯的均聚物、共聚物和三元共聚物。

甲基丙烯酸烷基酯单体优选为甲基丙烯酸甲酯,它可占单体混合物的60-100%。单体混合物中还可存在0-40%的其他丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和/或其他乙烯基单体。可用于单体混合物的其他甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯及其他乙烯基单体包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯和丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯和甲基丙烯酸硬脂酯、丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲氧基乙酯和甲基丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯和甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、苯乙烯及其衍生物。烷基(甲基)丙烯酸如(甲基)丙烯酸和丙烯酸可用于单体混合物。也可使用低含量的多官能单体,如交联剂。优选的丙烯酸系聚合物是甲基丙烯酸甲酯与2-16%的一种或多种c1-4丙烯酸酯的共聚物。

本发明的热塑性聚合物可通过本领域已知的任何手段制造,包括乳液聚合、溶液聚合和悬浮聚合。在一个实施方式中,热塑性基体经凝胶渗透色谱(gpc)测得的重均分子量在50000-500000g/mol之间,优选75000-150000g/mol。热塑性基体的分子量分布可以是单峰或多峰,多分散性指数大于1.5。

特别优选用于基体聚合物的热塑性塑料有苯乙烯系聚合物(包括san,abs,mabs,asa,hips)、丙烯酸系聚合物和pvdf聚合物。

当需要时,用来形成pvc或其他热塑性树脂部件的pvc配制物可任选包含至少一种抗冲改性剂。抗冲改性剂提高最终产品的韧性,并提高其在任何后续制造操作中抗裂或抗碎的性能,所述后续制造操作在pvc或其他热塑性树脂部件上进行,如切割该部件的型材或者在其中钻孔。抗冲改性剂一般通过吸收能量和/或消散正在扩展的裂纹的能量来发挥作用。抗冲改性剂可包括任何相容的聚合物颗粒,包括嵌段共聚物和“核/壳微粒”聚合物,后者具有与pvc树脂相容性有限的软橡胶核(tg<0℃)或硬核(tg>0℃),还具有接枝的相容性聚合物外壳。聚合物颗粒或相容性聚合物外壳可包含甲基丙烯酸酯/丁二烯/苯乙烯(mbs)、丙烯酸系聚合物(例如,称作丙烯酸系抗冲改性剂[aim]的丙烯酸系聚合物),或丙烯酸酯/丁二烯/甲基丙烯酸酯,以及丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(abs),半相容性聚合物如氯代聚乙烯(cpe)和乙烯-乙酸乙烯酯(eva)的聚合物,以及其他聚合物,如乙烯/乙酸乙烯酯/一氧化碳三元共聚物,乙烯/丙烯/一氧化碳三元共聚物,烯烃与丙烯酸酯的聚合物,丁二烯与丙烯腈、甲基丙烯酸酯或其他橡胶的各种共聚物,甚至还有聚硅氧烷促进的材料。优选的壳包含聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。

pvc或其他热塑性树脂配制物还可任选包含一种或多种无机填料或颗粒、颜料、润滑剂、稳定剂或其他所需添加剂。例如,超细caco3颗粒可用作填料来提高刚性pvc产品的低温抗冲击性,增加uv稳定性。合成的无定形氧化硅颗粒也可加入pvc配制物,它也提高抗冲击性,并提供改善的流动性能。其他固体填料包括但不限于高岭土、滑石、云母、钙硅石和偏硅酸钙,它们也可被加入配制物,目的仅仅是降低配制物的成本,而对pvc或其他热塑性树脂部件的性能没有实质性影响。

可加入各种颜料来为pvc或其他热塑性树脂部件提供颜色。这些颜料一般在升高的温度下和在氯化氢存在下表现出稳定性。这些颜料可包括但不限于各种有机颜料或陶瓷颜料,如二氧化钛及其他金属氧化物,可经过或不经过氧化硅或氧化铝表面处理。

可以较小含量在pvc配制物中加入各种润滑剂,目的是减小对聚合物链和存在的其他成分流动的阻碍。这些润滑剂可用作外部润滑剂或金属脱模(光滑)剂,促使“热”材料流动并穿过加工设备,或者用作内部润滑剂,减小被加工材料的熔体粘度。润滑剂是可加入配制物的主要附加组分,能帮助或促使pvc树脂熔合。润滑剂的若干实例包括但不限于固体石蜡和长链羧酸或其酯、酰胺和盐。润滑剂的用量通常低于会造成析出现象的水平。若存在于配制物中的润滑剂在挤出物离开模头或穿过真空校准仪时被挤出热本体材料,造成材料发生栓塞或沉积,则会发生析出。

可在pvc配制物或其他热塑性配制物中加入各种稳定剂,以提高对热或uv光的抗性,等等。热稳定剂可包括但不限于基于铅的化合物或有机锡化合物、混合金属稳定剂或有机稳定剂如环氧化物。uv稳定剂可包括但不限于受阻胺或苯酚。

根据本公开的另一方面,提供了一种减小聚氯乙烯(pvc)或其他热塑性树脂部件的镜面光泽度的方法(10)。参考图1,方法(10)一般包括:提供(15)pvc或其他热塑性基础树脂;形成(20)至少一种基础聚合物作为加工助剂;用反应性官能团对基础聚合物进行官能化(25),形成官能化加工助剂;由该基础树脂和官能化加工助剂产生(30)pvc或其他热塑性树脂配制物;由pvc或其他热塑性树脂配制物形成(35)pvc或其他热塑性树脂部件。有关pvc配制物及其组成的更多具体信息在上文已经讨论,并将在下文进一步限定。基础聚合物用约0.5-35重量%的反应性环氧基、羟基或羧酸官能团进行官能化。任选地,还可提供(40)至少一种抗冲改性剂,并加入pvc或其他热塑性树脂配制物(30)。所得pvc或其他热塑性树脂部件在85°以下测得的表面光泽度至少减少5点。

本发明的其他实施方式

1.一种具有减小的表面光泽度的聚氯乙烯(pvc)部件,其包含:

pvc树脂、一种或多种包含至少一种基础聚合物的加工助剂以及任选的至少一种抗冲改性剂,所述加工助剂中的一种或多种用基于加工助剂总重的约0.5重量%至约35重量%的反应性环氧基、羟基或羧酸官能团官能化;其中所述pvc部件与加工助剂未官能化的类似pvc部件相比,在85度以下的角度测得的光泽度减小至少5点。

2.根据权利要求1的pvc部件,其中加工助剂以约0.1phr至约12phr的量存在。

3.根据权利要求1或2的pvc部件,其中所述一种或多种加工助剂用基于加工助剂总重的至少5重量%的反应性官能团官能化,且pvc部件在60度以下的角度测得的光泽度减小至少10点。

4.根据权利要求1-3中任意一项的pvc部件,其中含官能化加工助剂的pvc部件与含未官能化加工助剂的类似pvc部件具有相当的抗冲性能,所述抗冲性能作为艾左德冲击性能或落镖冲击性能测量。

5.根据权利要求1-4中任意一项的pvc部件,其中反应性环氧基、羟基或羧酸官能团源自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯;直链或支化羧酸的乙烯基酯;不饱和c3-c6单羧酸和不饱和c4-c6二羧酸;含环氧基的单体;或其混合物。

6.根据权利要求1-5中任意一项的pvc部件,其中所述一种或多种加工助剂的基础聚合物包含丙烯酸系聚合物或共聚物,加工助剂的分子量(mw)约为50000g/mol以上。

7.根据权利要求1-6中任意一项的pvc部件,其中丙烯酸系聚合物或共聚物源自包含乙烯基或(甲基)丙烯酸基团的单体;苯乙烯或苯乙烯衍生物;烯烃;二烯;或其混合物。

8.根据权利要求1-7中任意一项的pvc部件,其中所述一种或多种官能化加工助剂促进pvc部件内的交联,所述官能化加工助剂还包含0至约1重量%的链转移剂或交联剂。

9.根据权利要求1-8中任意一项的pvc部件在以下各项中的用途:汽车产品、建筑材料、日用品或厨房用品、医疗或办公用品、服装或者用于个人护理产品或其他消费产品的包装材料。

10.一种减小聚氯乙烯(pvc)部件的表面光泽度的方法,所述方法包括:

提供pvc树脂;形成至少一种基础聚合物作为加工助剂;

对所述至少一种基础聚合物进行官能化,以形成官能化加工助剂,其中所述基础聚合物用基于加工助剂总重的约0.5重量%至约35重量%的反应性环氧基、羟基或羧酸官能团官能化;任选地提供至少一种抗冲改性剂;由所述pvc树脂、官能化加工助剂和任选的抗冲改性剂产生pvc配制物;以及

由所述pvc配制物形成pvc部件,其中所述pvc部件与加工助剂未官能化的类似pvc部件相比,在85度以下的角度测得的光泽度减小至少5点。

11.根据权利要求11的方法,其中加工助剂以约0.1phr至约12phr的量存在。

12.根据权利要求10或11的方法,其中所述一种或多种加工助剂用基于加工助剂总重的至少5重量%的反应性官能团官能化,且pvc部件在60度以下的角度测得的光泽度减小至少10点。

13.根据权利要求10-12中任意一项的方法,其中含官能化加工助剂的pvc部件与含未官能化加工助剂的类似pvc部件具有相当的抗冲性能,所述抗冲性能作为艾左德冲击性能或落镖冲击性能测量。

14.根据权利要求10-13中任意一项的方法,其中反应性环氧基、羟基或羧酸官能团源自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯;直链或支化羧酸的乙烯基酯;不饱和c3-c6单羧酸和不饱和c4-c6二羧酸;含环氧基的单体;或其混合物,且所述一种或多种加工助剂的基础聚合物包含丙烯酸系聚合物或共聚物、源自含乙烯基和(甲基)丙烯酸官能团的单体的丙烯酸系聚合物或共聚物、苯乙烯和苯乙烯衍生物、烯烃、二烯或其混合物。

15.根据权利要求10-14中任意一项的方法,其中所述一种或多种官能化加工助剂促进pvc部件内的交联,所述一种或多种官能化加工助剂具有约50000g/mol以上的分子量(mw),所述官能化加工助剂还包含0至约1重量%的链转移剂或交联剂。

实施例1—总体实验条件和测试协议

官能化加工助剂和常规加工助剂均在pvc配制物中评价,以观察和比较包括加工性能在内的机械性能和光泽度水平。聚合物加工利用布拉本德(brabender)流变仪完成,采用包含对照丙烯酸系加工助剂或用反应性物质官能化的丙烯酸系加工助剂的掺混pvc配制物(粉末),并测量熔合扭矩、熔合时间、熔合温度和平衡扭矩。利用扭矩流变仪测量pvc配混物熔合性能的方法是按照astmd2538-02[2010,astm国际,宾夕法尼亚州西康舍霍肯市(westconshohocken)]进行的标准操作。

然后,由pvc配制物制成的粒料在注射成型设备中用于制备注射成型测试条和板或片。制备测试条和板之后,测量它们的抗冲强度,并用光泽度计测量它们的光泽度,记录各样品表面反射光的能力。艾左德冲击性能定义为引起开裂并使此开裂持续到样品破裂所需的动能。将艾左德试样切口,并按照astmd256-10e1(astm国际,宾夕法尼亚州西康舍霍肯市)所规定的方法进行测量。塑料的抗冲强度或韧性也可按照astmd4226和astmd5420(astm国际,宾夕法尼亚州西康舍霍肯市)所规定的落镖[即加德纳(gardner)冲击性能]方法测定。

光泽度与表面在接近镜面的方向上反射更多光的能力有关。测试条和板所展现出的镜面光泽度按照astmd523(2014,astm国际,宾夕法尼亚州西康舍霍肯市)所述的标准测试方法在各种角度上测量。所测光泽度分级通过比较测试条或板的镜面反射率和黑玻璃标样的镜面反射率来获得。

各加工助剂中形成可溶部分或保持为不溶部分的量可通过用溶剂如丙酮、thf或mek进行的萃取来测定。将预定总量的粉末连同约35克溶剂加入烧瓶。该粉末/溶剂混合物搅拌或振摇22小时,在此过程中向烧瓶另外加入约30克溶剂,然后再搅拌或或振摇1.5小时。然后,将约30克混合物溶液置于离心试管中,在5℃的温度下以16500rpm的速度置于离心力下,持续3-5小时。将分离的混合物溶液的上部加入另一试管,然后在类似条件下再次离心。收集离心试管中存在的透明上清液,用血清移液管将10ml此上清液放入铝盘。铝盘中的上清液加热干燥,根据方程式1可确定不溶部分的百分数,其中wf是铝盘的最终总量,wi是铝盘的起始重量,w粉末是放入烧瓶的预定量粉末的重量,v溶剂是放入烧瓶的溶剂的总体积,v上清液是移入铝盘的上清液的体积。

实施例2—加工助剂分子量的测量

与加工助剂相关的分子量可利用凝胶渗透色谱法(gpc),通过各种已知方法和程序测定。一种这样的方法采用差示折射计,其配有两个pl凝胶混合a柱和保护柱。在35℃的温度下,将加工助剂可溶部分的浓度为1.5mg/ml的thf溶液取150微升(l)的注射体积注射到柱中。利用流速为1.0ml/min的thf溶剂(hplc级),通过柱对加工助剂进行洗脱。加工助剂的每个样品可在过滤或未过滤状态下测试。获得并分析每个测试样品的色谱图,相对于聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)校正曲线计算摩尔质量数值。有关gpc方法的更多信息可参见astmd4001–13(astm国际,宾夕法尼亚州西康舍霍肯市)。

过滤和未过滤样品的摩尔质量平均值可能彼此稍有差异。换句话说,样品经1.0μmptfe膜过滤可能影响测得的分子量分布。过滤样品能除去摩尔质量极高的物质,从而减少摩尔质量分布的高端部分。过滤样品还能导致高摩尔质量物质降解,从而增加较低摩尔质量物质的数量,造成数均和/或重均摩尔质量平均值偏高。摩尔质量平均值是基于每个切片的分子数量的加权平均值,因而增加或减少给定摩尔质量的分子数量会影响摩尔质量平均值和分布。

总共测量了13个按照本公开的教导制备的不同加工助剂样品的可溶部分的分子量。每个样品共注射三次,求平均值,得到平均分子量(mw)。每个不同加工助剂样品的分子量在未过滤和过滤状态下获得。在未过滤和过滤状态下,所测样品的平均分子量(mw)均在50000g/mol至约15000000g/mol范围内。对每个所测样品测得多分散性在约10至约60之间,其中多分散性定义为重均分子量与数均分子量之比(mw/mn)。例如,一个具体的加工助剂样品在未过滤状态下具有2690000g/mol的重均分子量(mw)和54.2的多分散性,在过滤状态下具有2110000g/mol的mw和15.5的多分散性。

实施例3—测量加工助剂的玻璃化转变温度

利用差示扫描量热法(dsc)测定根据本公开的教导制备的加工助剂的玻璃化转变温度(tg)。每个dsc测量结果都在-75℃至160℃的温度范围内,利用20℃/分钟的加热速率和10℃/分钟的冷却速率得到。tg确定为由每个样品配制物得到的至少两个测量结果的平均值。有关dsc方法的更多描述可参见astme1356-08(2014)(astm国际,宾夕法尼亚州西康舍霍肯市)。

加工助剂的玻璃化转变温度(tg)可用粉末或者由粉末形成的测试条来确定。可将粉末在高压(例如25吨)下置于升高的温度下(例如215℃),由此压制成样品条。总共分析了10个不同的加工助剂样品,每个样品的平均tg在0℃至约150℃的范围内。没有观察到用样品条与用粉末测量的玻璃化转变温度之间存在显著差异。例如,一个具体的加工助剂样品在样品条形式下表现出85.0℃的玻璃化转变温度,而在粉末形式下表现出83.4℃的玻璃化转变温度。

实施例4—采用被甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)官能化的加工助剂制备和测试的pvc配制品和部件

制备29014.52克(116.3phr)聚氯乙烯(pvc)配制物母料,其包含24948克(100phr)pvc树脂[pvc-5385,艾克赛尔(axiall)公司,原佐治亚海湾公司(georgiagulf),佐治亚州亚特兰大市]、249.48克(1.0phr)锡稳定剂[t-161,pmc有机金属(organometallix)股份公司,肯塔基州卡罗顿市]、299.38克(1.2phr)硬脂酸钙、249.48克(1.0phr)润滑剂[rl-165,霍尼韦尔国际股份公司,新泽西州]、24.95克(0.1phr)二次聚乙烯润滑剂(ac629a,霍尼韦尔国际股份公司,新泽西州)、748.44克(3.0phr)碳酸钙和2494.8克(10phr)二氧化钛。然后,利用此pvc母料制备pvc配制物,其包含常规加工助剂(c-pa)和官能化加工助剂(f-pa)与常规抗冲改性剂(c-im)或官能化抗冲改性剂(f-im)的各种组合。用于此实验的常规抗冲改性剂(c-im)是丙烯酸系聚合物[d-350,阿科玛股份公司,宾夕法尼亚州普鲁士王市(kingofprussia)],用于此实验的常规加工助剂(c-pa)是丙烯酸系聚合物(550,阿科玛股份公司,宾夕法尼亚州普鲁士王市)。用于此实验的官能化抗冲改性剂(f-im)和官能化加工助剂(f-pa)通过用约16重量%的甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)对常规im和pa进行官能化来制备。

下表1给汇总了所制备和测试的四个可比样品(编号c1-c4)和两个测试样品(编号r1和r2)中存在的加工助剂和抗冲改性剂。每个可比样品和测试样品中所用的抗冲改性剂的量是4phr。每个可比样品和测试样品中加工助剂的用量为1phr或3phr。因此,加入pvc母料的抗冲改性剂和加工助剂的总量约为5phr或7phr。

表1

然后,利用布拉本德流变仪评价含抗冲改性剂和加工助剂的pvc配制物,测量由其形成的注射成型条或板的密度、艾左德冲击性能和各种角度下的表面光泽度。下表2汇总了测试结果。就密度、熔合时间、熔合扭矩、熔合温度和平衡扭矩而言,观察到测试样品(编号r1和r2)表现出类似性能。

表2

在所有角度下,都观察到包含官能化抗冲改性剂的可比样品(c2和c4)与包含常规抗冲改性剂的可比样品(c1和c3)表现出类似的光泽度水平。然而,在所有角度下都观察到测试样品(r1和r2)相对于可比样品(c1-c4)存在光泽度偏移。更具体而言,包含1phr官能化加工助剂的测试样品(r1)相比于可比样品(c1和c2)在光泽度上表现出下降,下降幅度为:在20°角下约38-46点,在60°角下约16-18点,在85°角下约7-9点。类似地,包含3phr官能化加工助剂的测试样品(r2)相比于可比样品(c3和c4)在光泽度上表现出下降,下降幅度为:在20°角下约50-56点,在60°角下约68-70点,在85°角下约33点。此外,测试样品(r1和r2)的艾左德抗冲性能不比可比样品(c1-c4)差。

此实施例表明,与仅含常规的非官能化加工助剂的类似pvc部件相比,含有官能化加工助剂的pvc配制物可形成在20°,60°和85°角下光泽度减小的pvc部件。此实施例还表明,抗冲改性剂的类似官能化没有对光泽度的减小提供如使用官能化加工助剂所观察到的有益效果。此外,使用官能化抗冲改性剂降低了pvc或其他热塑性树脂部件的抗冲性能(参见c1/c3与c2/c4的对比)。另一方面,在整个加工过程中和形成pvc部件后,官能化加工助剂的使用将pvc配制物的机械性能保持在用常规加工助剂形成的pvc配制物和部件所观察到的类似水平上。

实施例5—用丙烯酸(aa)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)官能化的加工助剂的制备

用gma官能化的f-pa—在配有搅拌器和回流冷凝器的5升加热罩聚合反应器中投入848.7g蒸馏水、31.34g十二烷基苯磺酸钠和0.48g碳酸钠。制备320.0克甲基丙烯酸甲酯(mma)、100.0克丙烯酸丁酯(ba)和80.0克甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)(mma/ba/gma重量百分比为64/20/16)的单体混合物,然后加入反应器。将反应温度设定为45℃,同时用氮气将反应器吹扫20分钟。在氮气气氛下,添加20.45g的4%过硫酸钾的蒸馏水溶液和12.12g的5%偏亚硫酸氢盐的蒸馏水溶液,以引发反应。12分钟后观察到86℃的峰温。将反应温度设定为80℃,向反应器添加1.25g的4%过硫酸钾的蒸馏水溶液。将批料在80℃保持30分钟,然后冷却至室温。用nicomp380型zls测量平均胶乳粒度dv,结果约为100nm。固含量约为36%。用喷雾干燥法将用gma官能化的f-pa的胶乳粒子分离。

用aa官能化的f-pa—按照上述对加工助剂进行gma官能化的相同程序制备用丙烯酸(aa)官能化的加工助剂,不同之处是用丙烯酸代替gma共聚单体。因此,所用单体混合物包含324.6克甲基丙烯酸甲酯(mma)、100.0克丙烯酸丁酯(ba)、75.0克丙烯酸(aa)和0.375克叔-十二烷基硫醇(t-ddm),mma/ba/aa/t-ddm重量百分比为64.925/20/15/0.075。加入引发剂18分钟后,观察到79.5℃的峰温。测得平均胶乳粒度约为165nm。固含量约为35.7%。用喷雾干燥法将用aa官能化的f-pa的胶乳粒子分离。

实施例6—用实验2中制备的加工助剂制备和测试pvc配制物和部件

制备两份包含3090克(123.6phr)聚氯乙烯(pvc)配制物的母料,用白色颜料或米黄色颜料着色。每份母料包含2500.0克(100phr)pvc(se-950,信科股份公司,德克萨斯州休斯顿市)、25.0克(1.0phr)锡稳定剂[161,pmc集团股份公司,新泽西州月桂山市(mountlaurel)]、25.0克(1.2phr)硬脂酸钙、2.5克(0.1phr)润滑剂(epolinee-14,西湖化学公司,德克萨斯州休斯顿市)、112.5克(4.5phr)抗冲改性剂(d-350,阿科玛股份公司,宾夕法尼亚州普鲁士王市)、125.0克(5.0phr)碳酸钙、250.0克(10.0phr)二氧化钛和25.0克(1.0phr)白色或米黄色颜料。然后,用这些pvc母料制备各种pvc配制物(编号r3-r7),其含有实验2制备的官能化加工助剂的各种组合,并制备对照样品(对照编号c5),其包含常规的未官能化加工助剂。

表3汇总了添加到母料中形成pvc配制物的加工助剂组成。各测试样品(编号r3-r7)和对照样品(对照编号c5)含有共计25.0克(1.0phr)的加工助剂。对照样品(c5)中的加工助剂是常规丙烯酸系聚合物(550,阿科玛股份公司,宾夕法尼亚州普鲁士王市)。编号为r3的样品中所用的f-pa完全由实验2中用丙烯酸(aa)官能化的加工助剂组成。类似地,编号为r7的样品中所用的f-pa完全由实验2中用甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)官能化的加工助剂组成。编号为r4-r6的样品中所用的f-pa包含实验2中用aa和gma官能化的加工助剂的混合物。编号为4,5,6的样品中所用aa/gma加工助剂之比分别为1/3,2/2和3/1。每个测试样品(编号r3-r7)和对照样品(对照编号c5)包括两个试样,一个试样使用白色颜料,另一个试样使用米黄色颜料。

表3

然后,用布拉本德锥形双螺杆挤出机将含官能化加工助剂(编号r3-r7)和常规加工助剂(对照编号c5)的pvc配制物成型为片材(0.040英寸x4.5英寸),在各个角度测量片材的表面光泽度。在片材加工中未观察到区别。下表4汇总了每个测试样品得到的平均光泽度测量结果。所报告的平均光泽度代表从片材顶部、底部、左侧和右侧进行的60次测量的平均值。

与包含常规的未官能化加工助剂的可比片材(对照编号c5)测得的光泽度相比,含白色或米黄色官能化加工助剂的所有测试片材(编号r3-r7)在所有角度下的光泽度都显著下降。与可比片材(对照编号c5)相比,加白色颜料的测试片材(r3-r7)的光泽度下降幅度为:在20°角下约34-39点,在60°角下约35-55点,在75°角下约13-20点,在85°角下约20-27点。类似地,与可比片材(对照编号c5)相比,加米黄色颜料的测试片材(r3-r7)的光泽度下降幅度为:在20°角下约23-30点,在60°角下约27-46点,在75°角下约12-19点,在85°角下约11-20点。

表4

另外观察到,用gma官能化的f-pa或用aa官能化的f-pa的量影响光泽度的下降。一般而言,当gma/aa的比例增加时,观察到测试片材或部件测得的光泽度降幅增大。例如,不管是白色还是米黄色部件,在20°-75°角下测量,完全包含用gma官能化的f-pa的测试片材(编号r7)的光泽度降幅大于完全包含用aa官能化的f-pa的测试片材(编号r3)。

现在参见图2和图3,用图示方式将测试片材或部件(编号r3-r7)分别在60°和75°角下测得的光泽度值与可比片材(对照编号c5)测得的光泽度值作了比较。此外,还比较了每个片材的落镖测试冲击结果。结果发现,在pvc或其他热塑性树脂部件中加入f-pa减小了光泽度,但与仅含常规的未官能化加工助剂的pvc部件所表现出来的抗冲性能相比,加入f-pa对部件的抗冲强度没有影响。

此实施例表明,与仅含常规的非官能化加工助剂的类似pvc部件相比,含有官能化加工助剂的pvc配制物可形成在20°,60°和85°角下光泽度减小的pvc部件。此实施例还表明,加工助剂的官能化可利用gma、aa或其混合物完成。包含用gma官能化的f-pa的测试部件与包含用aa官能化的f-pa的测试部件所表现出来的光泽度降幅之间的对比表明,在减小部件的光泽度方面,gma官能化可能比aa官能化更有效。此实施例还表明,不同颜色的pvc部件都能观察到因加入官能化加工助剂而减小光泽度。

实施例7—用实验2中制备的加工助剂制备和测试更多的pvc配制物和部件

制备2526.0克(126.3phr)聚氯乙烯(pvc)配制物母料,其包含2000克(100phr)pvc树脂[se-950,信科股份公司,德克萨斯州休斯顿市]、20.0克(1.0phr)锡稳定剂[161,pmc集团股份公司,新泽西州月桂山市]、24.0克(1.2phr)硬脂酸钙、20.0克(0.1phr)润滑剂(rl-165,霍尼韦尔国际股份公司,新泽西州)、2.0克(0.1phr)二次聚乙烯润滑剂(ac629a,霍尼韦尔国际股份公司,新泽西州)、90.0克(4.5phr)抗冲改性剂(d-350,阿科玛股份公司,宾夕法尼亚州普鲁士王市)、100.0克(5.0phr)碳酸钙和200.0克(10.0phr)二氧化钛以及70.0克(3.5phr)米黄色颜料。然后,用此pvc母料制备各种pvc配制物(编号r8-r12),其含有实验2制备的官能化加工助剂的各种组合,并制备对照配制物(对照编号c6-c14),其包含常规的未官能化加工助剂。

表5汇总了添加到母料中形成pvc配制物的加工助剂组成。各测试样品(编号r8-r11)和对照样品(对照编号c6-c14)含有共计20.1克(1.0phr)的加工助剂。对照样品c6-c9和c11-c13中的加工助剂是常规丙烯酸系聚合物(550,阿科玛股份公司,宾夕法尼亚州普鲁士王市)。在对照样品c7-c10中使用抗冲改性剂[paraloidtmexl-5136,陶氏化学公司,密歇根州米德兰市(midland)]。此抗冲改性剂是聚合物核/壳抗冲改性剂,具有聚丙烯酸丁酯核和聚丙烯酸甲酯壳。在对照样品c11-c14中使用另一种抗冲改性剂(bs-130,阿科玛股份公司,宾夕法尼亚州普鲁士王市)。此抗冲改性剂是平均粒度为数微米的交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒。编号为r8的样品中所用的f-pa完全由实验2中用丙烯酸(aa)官能化的加工助剂组成。类似地,编号为r9的样品中所用的f-pa完全由实验2中用甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)官能化的加工助剂组成。编号为r10的样品中所用的f-pa包含实验2中用aa和gma官能化的加工助剂的50:50混合物。最后,编号为r11的样品中所用的f-pa包含实验2中用aa官能化的加工助剂和常规丙烯酸系聚合物(550,阿科玛股份公司,宾夕法尼亚州普鲁士王市)的50:50混合物。

表5

然后,利用布拉本德流变仪评价含抗冲改性剂和/或加工助剂的pvc配制物,测量由其形成的注射成型条或板的密度、加德纳冲击性能和各种角度下的表面光泽度。表6汇总了体密度、熔合时间、熔合扭矩、熔合温度和平衡扭矩。就密度、熔合时间、熔合扭矩和熔合温度而言,观察到测试样品(编号r8-r11)和比较样品(对照编号c6-c14)表现出类似性能。然而,测试样品(c6-c14)的平衡扭矩相比于比较样品(对照编号c6-c14)有实质性提高。因此,相比于含非官能化加工助剂(对照编号c6)、含常规的非官能化加工助剂和抗冲改性剂的混合物(对照编号c7-c9和c11-c13)或者仅含抗冲改性剂(对照编号c10和c14)的pvc配制物,含有官能化加工助剂(编号r8-r10)或者官能化加工助剂和非官能化加工助剂的混合物(编号r11)的pvc配制物表现出更好的机械性能。

表6

然后,用布拉本德锥形双螺杆挤出机将含官能化加工助剂(编号r8-r11)和常规加工助剂和/或抗冲改性剂(对照编号c5-c14)的pvc配制物成型为片材(0.040英寸x6英寸),在60°角测量片材的表面光泽度。下表7汇总了每个测试样品得到的平均光泽度测量结果。所报告的平均光泽度代表从片材顶部和底部进行的20次测量的平均值。

与含有非官能化加工助剂、常规抗冲改性剂或其混合物的可比片材(对照编号c6-c14)测得的光泽度相比,含官能化加工助剂的所有测试片材(编号r8-r11)表现出光泽度减小或者抗冲性能提高。相比于仅含常规抗冲改性剂(对照编号c10和c14)或含抗冲改性剂与常规加工助剂的混合物(对照编号c7-c9和c11-c13)的对照片材,测试片材(编号r3-r7)表现出改善的加德纳冲击性能。此外,在片材顶部测量,测试片材(编号r3-r7)在60°角下的光泽度比可比片材(对照编号c6-c14)减小约10点以上。类似地,与可比片材(对照编号c6-c14)相比,在片材底部测量,测试片材(编号r3-r7)在60°角下的光泽度相同或者更低。

表7

此实施例表明,与仅含常规的非功能化加工助剂、含常规加工助剂和抗冲改性剂的混合物或者仅含抗冲改性剂的类似pvc部件相比,含有官能化加工助剂的pvc配制物可形成在60°角下光泽度减小或抗冲性能提高的pvc部件。此实施例还表明,加工助剂的官能化可利用gma、aa或其混合物完成。最后,此实施例展现了包含官能化加工助剂的pvc部件相比于目前在pvc门窗和侧板面料工业中投入商业应用的现有消光剂技术(对照编号c7-c14)具有改善的性能。

在本说明书中,已经以能够清楚、简明地撰写说明书的方式描述了各种实施方式,但应理解的是,其本意是各种实施方式可以在不背离本发明的情况下进行各种分合。例如,应理解的是,本文所述的所有优选特征都适用于本文所述发明的各个方面。

出于阐释和描述的目的,前面已经给出了对本发明的各种形式的描述。该描述非意在穷尽或者将本发明限制为所公开的精确形式。根据上面的教导,许多改进或变化都是可能的。对所讨论的形式进行了选择和描述,以对本发明的原理及其实际应用提供最佳阐释,从而使本领域普通技术人员能够以适合所设想的特定用途的各种形式和各种改进形式利用本发明。当所附权利要求按其公平、合法、公正授权的范围解释时,所有这些改进形式和变化形式都落在根据权利要求所确定的本发明的范围内。

实施例8(预言实施例)—用实验2中制备的加工助剂制备和测试pvc-丙烯酸系配制物

制备1262克(63.1phr)聚氯乙烯(pvc)配制物母料,其包含1000克(50phr)pvc树脂[se-950,信科股份公司,德克萨斯州休斯顿市]、24克(1.2phr)锡稳定剂[172,pmc集团股份公司,新泽西州月桂山市]、24克(1.2phr)润滑剂(rl-165,霍尼韦尔国际股份公司,新泽西州)、12克(0.6phr)硬脂酸钙、2克(0.1phr)二次聚乙烯润滑剂(ac629a,霍尼韦尔国际股份公司,新泽西州)和200克(10phr)二氧化钛。

连同pvc母料,加入1000克(50phr)丙烯酸系树脂(pb,阿科玛股份公司,宾夕法尼亚州普鲁士王市)和100克(5phr)实验2制备的加工助剂,并掺混形成pvc-丙烯酸系配制物。

实施例9(预言实施例)—用实验2中制备的加工助剂制备和测试丙烯酸系配制物

为了制备丙烯酸系配制物,用100克(5phr)实施例2制备的加工助剂补充2000克(100phr)丙烯酸系树脂(p600,阿科玛股份公司,宾夕法尼亚州普鲁士王市)。

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