芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物的制作方法

文档序号:3665125阅读:573来源:国知局
专利名称:芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物的制作方法
背景技术
发明领域本发明涉及芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物。更具体地说,本发明涉及包括芳族聚碳酸酯、特定的橡胶改性苯乙烯聚合物和相容剂的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物组合物,该相容剂是一种含有芳族乙烯基单体的特定共聚物且对于构成该共聚物的单体组分的比例而言具有不均匀分布,这样该共聚物包含具有不同溶度参数(SP)值的共聚物分子,其中在具有最大SP值的共聚物分子和具有最小SP值的共聚物分子之间的SP值的差值在特定的范围内和其中共聚物的平均SP值在特定的范围内。本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物不仅具有优异的冲击强度和耐热性,而且具有优异的熔体流动性,它是优异模塑加工性能的衡量标准。
根据本发明的组合物进一步包含阻燃剂,尤其是磷酸酯,从而提供了具有优异的阻燃性能以及上述优异性能的阻燃树脂组合物。
现有技术鉴于它们除了有高的耐热性外还有高的抗冲击性能,通过向聚碳酸酯中掺入橡胶改性的苯乙烯聚合物所获得的聚碳酸酯树脂组合物广泛地用于各种领域,如汽车、家用电器和办公自动化机器的部件领域。然而,具有优异的抗冲击性能的此类聚碳酸酯树脂组合物具有熔体流动性差的缺陷,因而通常不可能同时获得高抗冲击性和高熔体流动性。
近年来,在使用聚碳酸酯树脂组合物的上述领域中,一直希望聚碳酸酯树脂组合物可用来制造厚度小的模塑产品和缩短模塑周期。因此,越来越高的要求是在保持高的抗冲击性能的同时实现熔体流动性的改进。
作为提供具有改进的熔体流动性的聚碳酸酯树脂组合物的现有技术,将ABS树脂(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物树脂)或MBS树脂(甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物树脂)加入到聚碳酸酯中的技术(参见已审查的日本专利申请公开No.38-15225)和将聚苯乙烯或橡胶改性的聚苯乙烯加入到聚碳酸酯中的技术(参见已审查的日本专利申请公开No.43-6295)都是已知的。然而,添加ABS树脂或MBS树脂的技术,尽管它大大改进了冲击强度,却无法在熔体流动性上提供令人满意的改进。另一方面,添加聚苯乙烯或橡胶改性的聚苯乙烯的技术改进了熔体流动性,但大大降低了冲击强度,因而商业应用有限。
WO公开No.80/00027公开了一种包含聚碳酸酯,聚苯乙烯和MBS树脂(甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物树脂)的树脂组合物。虽然上述公开物的树脂组合物具有高的熔体流动性,但它具有极低的冲击强度。
尚未实审的日本专利申请公开说明书No.2-228353(对应于EP公开No.379039)公开了包含抗冲击苯乙烯共聚物、芳族聚碳酸酯和由核-壳型弹性体组成的相容剂的一种树脂组合物,该抗冲击苯乙烯共聚物由烯属不饱和腈、烯属弹性体和苯乙烯组成,相容剂是用来改进抗冲击苯乙烯共聚物和芳族聚碳酸酯之间的相容性。然而,上述公开说明书的树脂组合物具有低的熔体流动性和低的冲击强度,从而具有许多实际问题。
作为使聚碳酸酯树脂具有阻燃性的现有技术,例如已知有包含聚碳酸酯、ABS树脂、有机磷化合物和四氟乙烯聚合物的树脂组合物(参见尚未审查的日本专利申请公开说明书No.2-32154),包含聚碳酸酯、ABS树脂和聚磷酸酯的树脂组合物(参见尚未实审的日本专利申请公开说明书No.2-115262,对应于US专利No.5,204,394),和包含50-90wt%聚碳酸酯,3-25wt%聚苯醚,ABS树脂,苯乙烯聚合物和任意性可有可无的有机磷化合物和聚四氟乙烯的树脂组合物(参见德国专利申请公开No.4200247)。然而,在上述公开物中描述的树脂组合物不仅具有低的熔体流动性和低的冲击强度,而且具有不令人满意的阻燃性,因而这些树脂组合物的商业应用有限。
正如以上所述,同时具有高的熔体流动性和高的冲击强度的聚碳酸酯树脂组合物仍是未知的,因而强烈要求开发此类组合物和进一步具有阻燃性的此类组合物。
发明概述在这方面,本发明人针对解决普通聚碳酸酯树脂组合物的上述问题进行了深入和广泛的研究。结果惊人地发现,通过让(A)芳族聚碳酸酯和(B)特定的橡胶改性的苯乙烯聚合物与(C)至少一种相容剂相结合可获得能够同时满足高冲击强度和优异熔体流动性要求的树脂组合物,该相容剂选自(a)包含芳族乙烯基单体和可与该芳族乙烯基单体共聚合的共聚用单体的共聚物,和(b)包含玻璃化转变温度(Tg)为-30℃或-30℃以下的橡胶状聚合物和接枝于该聚合物上的芳族乙烯基单体(1)和可与该芳族乙烯基单体(1)共聚合的单体(2)的接枝共聚物,作为相容剂(C)的该共聚物对于构成该共聚物的单体组分的比例而言具有不均匀分布,这样该共聚物包含具有不同溶度参数(SP)值的共聚物分子,其中在具有最大SP值的共聚物分子和具有最小SP值的共聚物分子之间的SP值的差值为0.3-1.0[(cal/cm3)1/2]和其中该共聚物的平均SP值为10.6-11.0[(cal/cm3)1/2]。基于这一新的发现完成了本发明。
所以,本发明的主要目的是提供同时具有高的冲击强度和高的熔体流动性的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物。
本发明的另一目的是,在本发明的一个优选方面,提供进一步包含至少一种选自聚苯醚(它具有改进耐热性和阻燃性的效果)、阻燃剂和类似物的功能组分的上述芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物。
本发明的上述目的和其它目的,特征和优点从下面的结合附图的详细叙述和权利要求将会变得很清楚。附图的简要说明在附图中

图1-3是液相色谱图,分别示出了在实施例1和2和对比例3中使用的相容剂[丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)]中丙烯腈含量分布,其中图1-3中每一个给出了最小SP值,最大SP值,最富含的共聚物分子的SP值,最大和最小SP值之间的差值(ΔSP值),和平均SP值,连同每一种在实施例中获得的树脂组合物的艾佐德冲击强度(kg·cm/cm);图4,对于实施例10-13和对比例12和13中每一个,给出了相容剂的平均SP值和含有该相容剂的树脂组合物的艾佐德冲击强度之间的关系,其中两横坐标的值分别表示相容剂[丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)]的平均SP值和相应的丙烯腈的重量百分数,和纵坐标的值表示在这些实施例中获得的树脂组合物中每一种的艾佐德冲击强度(kg·cm/cm);图5,对于表5中示出的那些实施例中的每一个,给出了后面将要描述的式(I)的磷酸酯混合物的N的平均值和树脂组合物的艾佐德冲击强度之间的关系,其中横坐标表示N的平均值和纵坐标表示艾佐德冲击强度(kg·cm/cm);图6,对于在表6中示出的那些实施例,给出了含有磷酸酯混合物的树脂组合物相对于下面将要描述的式(I)的磷酸酯混合物的取代基的碳原子总数的平均值来说的阻燃性和挥发性(通过使用热天平的热解重量分析法测量),其中式(I)的N的平均值是0,横坐标值表示取代基的碳原子总数的平均值,而纵坐标值表示消焰时间(秒)和在实施例中获得的树脂组合物发生1%重量损失时的温度(℃);图7,对于在表7中示出的实施例,给出了将烷基取代的芳族磷酸酯单体(FR-4)和芳族磷酸酯缩合物(FR-2)中的每一种单独加入到树脂组分(A)-(D)[(A)-(D)的量的总和是100重量份]中获得的效果,其中横坐标值表示芳族磷酸酯的添加量(重量份),和纵坐标值表示在实施例中获得的树脂组合物的MFR值(g/10min.),维卡软化温度(℃)和艾佐德冲击强度(kg·cm/cm)。
图8是在实施例38中使用的PTFE母料F-MB-1(在330℃下熔融捏合)的透射电子显微照片,在显微照片中白色厚纤维状部分表示聚四氟乙烯,清楚地显示了由取向的主干纤维和无数从主干纤维分出的分支纤维组成的结构;和图9是在实施例40中使用的PTFE母料F-MB-3(在230℃下熔融捏合)的透射电子显微照片,在显微照片中白色纤维状部分表示聚四氟乙烯,清楚地显示了这样一种纤维结构不仅纤维形成的程度小,而且从取向的主干纤维没有分出分支纤维。本发明的详细描述根据本发明,提供了一种芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物,它包含(A)10-90重量份的芳族聚碳酸酯;(B)5-85重量份的包含苯乙烯聚合物基体和分散在其中的橡胶颗粒的橡胶改性的苯乙烯聚合物,该苯乙烯聚合物不含不饱和的腈单体;和(C)0.1-50重量份的至少一种选自以下物质的相容剂(a)包含芳族乙烯基单体和可与该芳族乙烯基单体共聚合的共聚单体的共聚物;和(b)包含玻璃化转变温度(Tg)为-30℃或-30℃以下的橡胶状聚合物和接枝于该聚合物上的芳族乙烯基单体(1)和可与该芳族乙烯基单体(1)共聚合的单体(2)的接枝共聚物,其中单体(1)和(2)中的每一种各自是其均聚物形式,和/或单体(1)和(2)相互共聚合,作为相容剂(C)的共聚物对于构成该共聚物的单体组分的比例而言具有不均匀分布,这样该共聚物包含具有不同溶度参数(SP)值的共聚物分子,其中在具有最大SP值的共聚物分子和具有最小SP值的共聚物分子之间的SP值的差值为0.3-1.0[(cal/cm3)1/2]和其中该共聚物的平均SP值为10.6-11.0[(cal/cm3)1/2]。
组分(A)的量优选是30-70重量份,组分(B)的量优选是10-60重量份,和组分(C)的量优选是1-30重量份。
根据本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物包含芳族聚碳酸酯(A),橡胶改性的苯乙烯聚合物树脂(B),相容剂(C)和如果需要,选自聚苯醚(D)、阻燃剂(E)和类似物的任意性可有可无的组分。
上述组分(A)和组分(B)是本发明树脂组合物的主要组分,它们是起保持从该组合物制得的模塑产品的强度的作用的组分。组分(B)是改进组分(A)的冲击强度和熔体流动性的组分。组分(C)是使组分(A)和组分(B)相互之间相容的组分。组分(D)是提供耐热性和通过在燃烧时在模塑产品的表面上形成薄的碳化膜而提供阻燃性的组分。组分(E)是赋予组分(A)和(B)阻燃性的组分。
所要求的是将上述特定的相容剂用于本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物。
可用作上述相容剂(C)的共聚物的实例是对于构成该共聚物的单体组分的比例而言具有特定的不均匀分布(下面,这一分布常常简单地称作“共聚合分布”)的丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS共聚物)。普通的AS共聚物在共聚合分布上没有特定的不均匀性,而是具有均匀性。在未实审的日本专利申请公开说明书No.51-119789中,叙述了一种现象当聚合物的组成分布是非均匀的时,不仅聚合物的机械特性和稳定性变低,而且聚合物会变色。因此,很明显,商业途径获得的AS共聚物具有均匀的共聚合分布,与在本发明中使用的组分(C)不同。如果商业途径获得的AS共聚物被用来使芳族聚碳酸酯和橡胶改性的苯乙烯聚合物相互之间相容,不可能同时获得高的冲击强度和优异的熔体流动性。
正如前面所提到的,现有技术通过让芳族聚碳酸酯与ABS树脂结合获得了冲击强度的某些改进。然而,即使将在本发明中使用的组分(C),例如具有特定组成和特定共聚合分布的AS共聚物掺入这一树脂的结合物中,也不能改进冲击强度。举例来说,含有苯乙烯共聚物(含有不饱和腈如丙烯腈作为共聚单体)作为橡胶改性苯乙烯聚合物的树脂组合物不能在冲击强度上有改进,甚至当将在本发明中使用的组分(C),例如具有特定组成和特定共聚合分布的AS共聚物,掺入其中时。在本发明中使用的相容剂(C)仅仅在如下一种组合物体系中有效,该组合物包含在本发明中使用的组分(A)(芳族聚碳酸酯)和在本发明中使用的组分(B)(橡胶改性的苯乙烯聚合物,包含苯乙烯聚合物基体和分散在其中的橡胶颗粒,苯乙烯聚合物不含不饱和的腈单体)。实际上,上述事实无法从一般的知识预见到。
正如以上所提到的,在本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物中,使用至少一种相容剂(C),该相容剂选自(a)包含芳族乙烯基单体和可与该芳族乙烯基单体共聚合的共聚用单体的一种共聚物,和(b)包含玻璃化转变温度(Tg)为-30℃或-30℃以下的橡胶状聚合物和接枝于该聚合物上的芳族乙烯基单体(1)和可与该芳族乙烯基单体(1)共聚合的单体(2)的一种接枝共聚物。单体(1)和(2)中的每一种各自是其均聚物形式,和/或单体(1)和(2)相互共聚合。
此外,在本发明中,所要求的是作为组分(C)的上述特定的共聚物于构成该共聚物的单体组分的比例而言具有不均匀分布。即,该共聚物包含具有不同溶度参数(SP)值的共聚物分子,其中在具有最大SP值的共聚物分子和具有最小SP值的共聚物分子之间的SP值的差值(ΔSP值)为0.3-1.0[(cal/cm3)1/2]和其中共聚物的平均SP值为10.6-11.0[(cal/cm3)1/2]。平均SP值优选是10.6-10.9[(cal/cm3)1/2],更优选10.7-10.8[(cal/cm3)1/2]。
如果ΔSP值不在0.3-1.0[(cal/cm3)1/2]范围内,则不能获得高的冲击强度。ΔSP值优选是0.3-0.8[(cal/cm3)1/2],更优选是0.4-0.6[(cal/cm3)1/2]。
如果组分(C)的平均SP值低于10.6,组分(C)与组分(A)的相容性降低。另一方面,如果组分(C)的平均SP值高于11.0,组分(C)与组分(B)的相容性降低。
组分(A)的SP值高于组分(B)的SP值。当组分(A)和(B)的SP值相互之间不同时,组分(A)和(B)之间的相容性差。在本发明中,相容剂(C)的SP值在共聚合分布上具有不均匀性,这样具有最大SP值的(相容剂的)共聚物分子可与组分(A)相容,而具有最小SP值的共聚物分子可与组分(B)相容,从而使组分(A)与组分(B)的相容性增强。
在本发明中作为组分(A)的芳族聚碳酸酯能够选自芳族均聚碳酸酯和芳族共聚碳酸酯。生产芳族聚碳酸酯的方法的实例包括光气法,在该方法中,在苛性碱和溶剂存在下将光气吹入双官能团酚类化合物中,和酯基转移方法,在该方法中,例如双官能团酚类化合物和碳酸二乙酯在催化剂存在下发生酯基转移作用。该芳族聚碳酸酯的粘均分子量的优选范围是10,000-100,000。
双官能团酚类化合物的实例包括2,2’-双(4-羟基苯基)丙烷,2,2’-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷,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)丁烷,2,2’-双(4-羟基-3,5-二苯基)丁烷,2,2’-双(4-羟基-3,5-二丙基苯基)丙烷,1,1’-双(4-羟基苯基)环己烷和1-苯基-1,1’-双(4-羟基苯基)乙烷。2,2’-双(4-羟基苯基)丙烷(即双酚A)是特别优选的。在本发明中,双官能团酚类化合物能够单独或混合使用。
如果需要,在本发明中用作组分(B)的橡胶改性的苯乙烯聚合物能够在其中掺入没有橡胶改性的苯乙烯聚合物。一般来说,当橡胶改性的苯乙烯聚合物中橡胶的量大时,冲击强度就高,但是刚性趋向于变低。因此,当需要增大刚性时,建议向橡胶改性的苯乙烯聚合物中添加非橡胶改性的苯乙烯聚合物。
如上所述,橡胶改性的苯乙烯聚合物(B)包含苯乙烯聚合物基体和分散在其中的橡胶颗粒,该苯乙烯聚合物不含不饱和的腈类单体。通过使用常规的方法如本体聚合方法、本体悬浮聚合方法、溶液聚合方法或乳液聚合方法,能够让芳族乙烯基单体(苯乙烯单体)和任意性可有可无的可与该苯乙烯单体共聚合的乙烯基单体在橡胶状聚合物上发生接枝聚合反应来制得橡胶改性的苯乙烯聚合物(B)。在这方面,应该注意的是,不饱和的腈类单体不能用作可与苯乙烯单体共聚合的任意性乙烯基单体。
作为橡胶改性的苯乙烯聚合物(B),所谓的高抗冲聚苯乙烯(下文常常称作“HIPS”)是特别优选的。
对于用来生产橡胶改性的苯乙烯聚合物的上述橡胶状聚合物,优选该橡胶状聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为-30℃或-30℃以下。如果该橡胶状聚合物的玻璃化转变温度高于-30℃,在某些情况下抗冲击性能的改进令人不满意。
合适的橡胶状聚合物的实例包括二烯烃橡胶,例如聚丁二烯,聚(苯乙烯-丁二烯)和聚(丙烯腈-丁二烯);由上述二烯烃橡胶氢化获得的饱和橡胶;异戊二烯橡胶;氯丁二烯橡胶;丙烯酸类橡胶,例如聚丙烯酸丁酯;和乙烯/丙烯/二烯烃三元共聚物(EPDM)。二烯烃橡胶是特别优选的。
可与橡胶状聚合物进行接枝聚合的芳族乙烯基单体(苯乙烯单体)的优选实例包括苯乙烯,α-甲基苯乙烯,对甲基苯乙烯,对氯苯乙烯,对溴苯乙烯和2,4,5-三溴苯乙烯。苯乙烯是最优选的,但苯乙烯能够与其它上述芳族乙烯基单体一起使用。
橡胶状聚合物在橡胶改性的苯乙烯聚合物(B)中的含量优选是5-80wt%,更优选是10-50wt%。当橡胶颗粒的含量在上述范围内时,对于本发明的树脂组合物能够获得冲击强度和刚性的良好平衡。橡胶改性的苯乙烯聚合物中橡胶颗粒的直径优选为0.1-5.0μm,更优选为1.0-2.0μm。当橡胶颗粒直径在上述范围内时,冲击强度被显著提高。
对于橡胶改性的苯乙烯聚合物(B),甲苯可溶物质的比浓粘度ηsp/c(在0.5g/dl甲苯溶液中于30℃下测定),它是分子量的量度,优选在0.30-1.00dl/g范围内,更优选在0.50-0.80dl/g范围内。
对于生产橡胶改性的苯乙烯聚合物(B)的方法,特别优选的是本体聚合方法,其中将由橡胶状聚合物、单体(或单体混合物)和聚合反应溶剂组成的一种均匀的聚合用的原料溶液供入装有搅拌器的连续多级型本体聚合装置中,连续地进行聚合反应和脱除挥发性成分。在由本体聚合方法制备橡胶改性的苯乙烯聚合物的反应中,通过选择聚合反应温度,引发剂的类型和用量,溶剂,和链转移剂的量可控制比浓粘度ηsp/c。当使用单体混合物时,可通过选择起始单体混合物的组成来控制共聚反应组成。通过选择搅拌速度可控制橡胶颗粒直径。具体地说,通过使用较高的搅拌速度可获得较小的颗粒直径,而通过较低的搅拌速度可获得较大的颗粒直径。
正如以上所述,相容剂(C)是至少一种含有芳族乙烯基单体的共聚物并选自(a)包含芳族乙烯基单体和可与该芳族乙烯基单体共聚合的共聚用单体的共聚物,和(b)包含玻璃化转变温度(Tg)为-30℃或-30℃以下的橡胶状聚合物和接枝于该聚合物上的芳族乙烯基单体(1)和可与该该芳族乙烯基单体(1)共聚合的单体(2)的接枝共聚物。可与芳族乙烯基单体共聚合的单体例如是至少一种选自以下的单体不饱和腈类单体,丙烯酸酯单体,甲基丙烯酸酯单体,丙烯酸单体,甲基丙烯酸单体,α,β-不饱和羧酸酐单体和马来酰亚胺单体。
上述相容剂(C)的共聚物(a)优选是由98-50wt%,更优选97-75wt%,最优选97-88wt%的芳族乙烯基单体和2-50wt%,更优选3-25wt%,最优选3-12wt%的可与该芳族乙烯基单体共聚合的共聚单体组成的共聚物。
作为上述的芳族乙烯基单体,能够使用与关于组分(B)所描述的那些单体相同的芳族乙烯基单体。作为可与该芳族乙烯基单体共聚合的单体的不饱和腈类单体的具体实例包括丙烯腈,甲基丙烯腈和类似物。丙烯酸酯单体的具体实例包括烷基具有1-8个碳原子的那些单体,例如丙烯酸甲酯,丙烯酸丁酯,和类似物。甲基丙烯酸酯单体的具体实例包括烷基具有1-8个碳原子的那些单体,例如甲基丙烯酸甲酯和类似物。α,β-不饱和羧酸酐单体的具体实例包括马来酸酐,衣康酸酐和类似物。马来酰亚胺单体的具体实例包括马来酰亚胺,N-甲基马来酰亚胺,N-苯基马来酰亚胺和类似物。在可与芳族乙烯基单体共聚合的这些单体当中,丙烯腈是优选的。
对于用作本发明的相容剂(C)的共聚物(a)和(b)中的每一种,优选溶液粘度(在25℃下,在共聚物在甲基乙基酮中的10wt%溶液中测定),它是分子量的量度,在2-10厘泊范围内。如果溶液粘度低于2厘泊,树脂组合物的冲击强度偏低。另一方面,如果溶液的粘度高于10厘泊,树脂组合物的熔体流动性下降。
用作本发明的相容剂(C)的共聚物(a)能够通过常规方法制备,如溶液聚合反应,本体聚合反应,悬浮聚合反应,乳液聚合反应,等等。该共聚物的溶液粘度通过选择聚合反应温度,引发剂的类型和用量和链转移剂的量来控制。该共聚物的组成通过选择起始单体混合物的组成来控制。共聚合分布通过选择反应装置来控制。具体地说,通过使用完全混合型反应器能够获得较窄的分布,通过使用活塞流型反应器能够获得较宽的分布。也有可能通过使用几种具有不同的窄的共聚合分布的共聚物来控制共聚合分布。
用作本发明中的相容剂(C)的接枝共聚物(b)优选是由5-80wt%的玻璃化转变温度(Tg)为-30℃或-30℃以下的橡胶状聚合物和95-20%的在上述共聚物(a)中描述的单体。这一接枝共聚物包含树脂基体和作为橡胶颗粒分散在其中的橡胶状聚合物。橡胶颗粒的直径优选是在0.5-4.0μm范围内,更优选在0.8-1.5μm范围内。
作为上述的橡胶状聚合物,能够使用与在组分(B)中所描述的同样的橡胶状聚合物。然而,所要求的是组分(C)中橡胶状聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为-30℃或-30℃以下。当Tg高于-30℃时,树脂组合物的冲击强度下降。
用作本发明的相容剂(C)的接枝共聚物(b)能够通过常规方法生产,如溶液聚合方法,本体聚合方法,悬浮聚合方法,乳液聚合方法,等等。然而,本体聚合方法,它是特别优选的,包括将由橡胶状聚合物、单体混合物和聚合反应溶剂组成的一种均匀的聚合用的原料供入装有搅拌器的连续多级型本体聚合装置,连续地进行聚合反应和同时脱除挥发性成分。在由本体聚合方法制备接枝共聚物(b)的反应中,通过适当地选择聚合反应温度,引发剂的类型和用量,和链转移剂的量来控制接枝共聚物(b)的溶液粘度(它是分子量的量度)。共聚合组成能够通过适当地选择起始单体混合物的组成来控制。按照与在共聚物(a)的生产中所述的同样方式来控制共聚合分布。通过适当地选择搅拌速度可控制橡胶颗粒的直径。举例来说,通过使用较高的搅拌速度可获得较小的颗粒直径,和通过使用较低的搅拌速度可获得较大的颗粒直径。
对于用作本发明的相容剂(C)的共聚物(a)和接枝共聚物(b)中的每一种,芳族乙烯基单体和可与该芳族乙烯基单体共聚合的单体可以形成任何构型的共聚物,例如,无规共聚物,嵌段共聚物或接枝共聚物。
能够任意性地用作本发明的组分(D)的聚苯醚(PPE)是包含下式所示的重复单元的均聚物和/或共聚物 其中R1,R2,R3,R4各自独立地表示氢原子或未取代的或取代的C1C10烃基。
组分(D)的量优选是1-30重量份,更优选2-10重量份,最优选3-7重量份。
聚苯醚的优选实例包括聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),2,6-二甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚的共聚物,和类似物。它们当中聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)是最优选的。对于生产这类PPE的方法没有特殊限制。例如,PPE能够由US3,306,874中描述的方法容易地生产,其中,例如2,6-二甲苯酚进行氧化聚合反应,铜(I)盐和胺的配合物用作催化剂。此外,PPE还能够由例如在US3,306,875,US3,257,357,US3,257,358,已审查的日本专利申请公开No.52-17880,未实审的日本专利申请公开说明书No.50-51197中描述的方法容易地生产。用于本发明的PPE的比浓粘度(在30℃下,在0.5g/dl氯仿溶液中测定)优选是在0.20-0.70dl/g范围内,更优选在0.30-0.60dl/g范围内。作为获得聚苯醚的上述范围内的比浓粘度的方法,可列举如下一种方法适当地选择聚苯醚生产中催化剂的用量。
作为组分(E)的阻燃剂,它能够任意性地用于本发明,可以是含卤素的阻燃剂,磷阻燃剂或无机阻燃剂。这些阻燃剂能够单独使用或结合使用。组分(E)的用量优选是1-30重量份,更优选5-20重量份,进一步优选8-15重量份。
含卤素阻燃剂的实例包括卤代双酚,卤代芳族化合物,卤代聚碳酸酯,卤代芳族乙烯基聚合物,卤代氰尿酸酯树脂,卤代聚苯醚和类似物。其中优选的是十溴二苯基醚,四溴双酚A,四溴双酚A环氧齐聚物,含有溴化双酚A的苯氧基树脂,含有溴化双酚A的聚碳酸酯,溴化聚苯乙烯,溴化交联聚苯乙烯,溴化聚苯醚,聚二溴苯醚,十溴二苯基醚双酚缩合物,含卤素磷酸酯和类似物。
作为用作本发明的组分(E)的上述磷阻燃剂,能够列举有机磷化合物,红磷,无机磷酸盐和类似物。
有机磷化合物的实例包括膦,氧化膦,双膦,鏻盐,次磷酸酯,磷酸酯,亚磷酸酯和类似物。更具体地说,可以列举磷酸三苯酯,亚磷酸甲基新戊基酯,季戊四醇二乙基二亚磷酸酯,甲基新戊基膦酸酯,苯基新戊基磷酸酯,季戊四醇二苯基二磷酸酯,二环戊基连二磷酸酯(hypodiphosphate),二新戊基次磷酸酯,苯基邻苯二酚亚磷酸酯,乙基邻苯二酚磷酸酯,二邻苯二酚连二磷酸酯和类似物。
在上述有机磷化合物当中,磷酸酯是优选的。尤其优选由下式(I)表示的芳族磷酸酯的混合物 其中R1,R2,R3和R4各自独立地表示具有6-20个碳原子的未取代的或取代的芳族基团;X表示具有6-25个碳原子的未取代的或取代的亚芳基;和N是整数并具有平均值在0-0.9范围内,其中N的平均值由式(II)限定N的平均值=∑Nixi/∑xi(II)其中Ni表示式(I)的第i个磷酸酯分子的N值和xi表示第i个磷酸酯分子的重量比。
作为由式(I)中的R1,R2,R3和R4表示的、具有6-20个碳原子的未取代的或取代的芳族基团的具体实例,可以列举以下芳族基团 作为由上式(I)中的X表示的、具有6-25个碳原子的未取代的或取代的亚芳基的具体实例,可以列举以下的亚芳基 通过将由上式(I)表示的芳族磷酸酯的混合物作为阻燃剂(E),不仅冲击强度显著提高,而且能够获得冲击强度和阻燃性之间的良好平衡。
在本发明中,由上式(I)表示的芳族磷酸酯(混合物形式)选自芳族磷酸酯单体和芳族磷酸酯缩合物。尤其当式(I)表示的芳族磷酸酯(混合物形式)由用具有特定的分子链长度的烷基取代的芳族磷酸酯单体组成时,即当式(I)中N的平均值是0时,和当在R1,R2和R4中的芳族环上取代的所有取代基的碳原子总数优选是10-20,更优选12-18时,能够获得在阻燃性和耐挥发性之间具有优异平衡的树脂组合物。烷基取代的芳族磷酸酯单体的优选实例包括双壬基苯基苯基磷酸酯(其中所有取代基的碳原子的总数是18)。(当芳族磷酸酯的混合物是由具有不同取代基的不同类型的芳族磷酸酯单体组成时,在R1,R2和R4中的芳族环上取代的所有取代基的碳原子总数以数均值表达,其中数均值被定义为各不同类型芳族磷酸酯单体的所有取代基的碳原子总数分别乘以不同类型芳族磷酸酯单体各自的重量比率的乘积的总和)。
作为从在含有此类磷酸酯的树脂组合物的熔体流动性和耐热性之间获得良好平衡考虑而优选的磷酸酯,能够列举含有羟基的芳族磷酸酯。作为这类磷酸酯,例如能够优选使用那些通过将一个或多个酚羟基引入磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯或类似物中所获得的磷酸酯。具体地说,能够优选使用间二羟苯基二苯基磷酸酯,双酚A二苯基磷酸酯和类似物。
用作本发明的磷阻燃剂的红磷可以是未经toany处理的普通红磷。然而,红磷可以是涂覆了金属氢氧化物的膜的红磷,金属氢氧化物选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锌和氢氧化钛。红磷也可以是涂覆了由金属氢氧化物(选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锌和氢氧化钛)和热固性树脂的混合物组成的膜的红磷。此外,红磷可以是涂覆了由内膜和外膜组成的双层涂层的红磷,内膜由金属氢氧化物(选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锌和氢氧化钛)组成和外膜由热固性树脂组成。
用作磷阻燃剂的上述无机磷酸酯的代表性实例是磷酸多铵盐。
作为用作本发明的阻燃剂(E)的上述无机阻燃剂的例子,能够列举氢氧化铝,氢氧化镁,白云石,水滑石,氢氧化钙,氢氧化钡,碱式碳酸镁,氢氧化锆,无机金属化合物的水合物(例如氧化锡的水合物),硼酸锌,偏硼酸锌,偏硼酸钡,碳酸锌,碳酸镁,碳酸钙,碳酸钡和类似物。这些无机阻燃剂能够单独使用或结合使用。在上述这些无机阻燃剂当中,选自由氢氧化镁、氢氧化铝、碱式碳酸镁和水滑石组成的物质组中的至少一种是尤其优选的,因为它们每一种不仅显示出优异的阻燃性而且在经济上是有利的。
当希望本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物具有更优异的阻燃性时,能够任意性地使用至少一种阻燃辅助剂作为组分(F),该阻燃辅助剂选自含有三嗪骨架的化合物,酚醛清漆树脂,金属物质,硅氧烷树脂,硅油,硅石,芳族聚酰胺纤维,氟树脂和聚丙烯腈纤维。在本发明中使用的组分(F)的量优选是30重量份或30重量份以下,更优选0.001-30重量份,尤其优选0.01-10重量份。
作为组分(F)的上述含有三嗪骨架的化合物可用作阻燃辅助剂以增强磷阻燃剂的阻燃效果。含有三嗪骨架的化合物的具体实例包括蜜胺,由通式(III)表示的蜜白胺,由通式(IV)表示的蜜勒胺,蜜弄(由三个蜜勒胺分子在600℃或600℃以上的温度下的脱铵反应获得的产物,产生三个氨分子),由通式(V)表示的蜜胺氰尿酸盐,由通式(VI)表示的蜜胺磷酸盐,由通式(VII)表示的琥珀酰胍胺,己二酰胍胺,甲基戊二酰胍胺,具有由通式(VIII)表示的结构的蜜胺树脂,具有由通式(IX)表示的结构的BT树脂和类似物。这些当中,从耐挥发性来看蜜胺氰尿酸盐是优选的。
作为组分(F)的上述酚醛清漆树脂用来防止来自燃烧着的模塑产品的燃烧颗粒的滴落(下面通常称作“燃烧颗粒的滴落的防护性能”)。此外,当酚醛清漆树脂与含有羟基的芳族磷酸酯结合使用时,能够改进树脂组合物的熔体流动性和耐热性。酚醛清漆树脂是一种能够在酸催化剂如硫酸或盐酸的存在下让酚与醛进行缩合反应而获得的热塑性树脂。例如,获得酚醛清漆树脂的一种方法描述在“Kobunshi Jikkengaku 5,Jushukugo toJufuka(实验聚合物化学,系列5,缩聚和加聚)”(Kyoritsu Shuppan Co.,Ltd.,Japan于1980年出版)的437-455页。
用来说明酚醛清漆树脂的生产实例的反应历程(X)在下面给出。 用于制造酚醛清漆树脂的酚类的具体实例包括苯酚,邻甲酚,间甲酚,对甲酚,2,5-二甲基-,3,5-二甲基-,2,3,5-三甲基-,3,4,5-三甲基-,对叔丁基-,对正辛基-,对硬脂基-,对苯基-,对(2-苯基乙基)-,邻异丙基-,对异丙基-,间异丙基-,对甲氧基-和对苯氧基-苯酚,邻苯二酚,间苯二酚,氢醌,水杨醛,水杨酸,对羟基苯甲酸,对羟基苯甲酸甲酯,对氰基-和邻氰基苯酚,对羟基苯磺酸,对羟基苯磺酰胺,对羟基苯磺酸环己酯,(4-羟基苯基)苯基次磷酸,(4-羟基苯基)苯基次膦酸甲酯,4-羟基苯基膦酸,(4-羟基苯基)膦酸乙酯,(4-羟基苯基)膦酸二苯酯和类似物。
用于生产酚醛清漆树脂的醛类的具体实例包括甲醛,乙醛,正丙醛,正丁醛,异丙醛,异丁醛,3-甲基正丁醛,苯甲醛,对甲苯甲醛,2-苯基乙醛和类似物。
作为组分(F)的上述金属物质,能够使用金属氧化物和/或金属粉。金属氧化物的例子包括氧化铝,氧化铁,氧化钛,氧化锰,氧化镁,氧化锆,氧化锌,氧化钼,氧化钴,氧化铋,氧化铬,氧化锡,氧化锑,氧化镍,氧化铜,氧化钨和类似物,以及它们的复合体(合金)。金属粉的金属的例子包括铝,铁,钛,锰,锌,钼,钴,铋,铬,镍,铜,钨,锡,锑和类似物,以及其复合体(合金)。
作为组分(F)的上述硅氧烷树脂具有三维网络结构,它是由结构单元SiO2,RSiO3/2,RSiO和RSiO1/2相结合得到的。在这些结构单元中,每一R独立地表示具有1-10个碳原子的烷基(例如,甲基,乙基,丙基或类似基团),具有6-20个碳原子的芳族基团(例如苯基,苄基或类似基团),或通过向上述烷基或芳基引入乙烯基获得的含乙烯基的取代基。尤其优选其中R是通过向上述烷基或上述芳基引入乙烯基获得的上述含乙烯基的取代基的硅氧烷树脂。
上述硅氧烷树脂能够通过水解对应于上述结构单元的有机卤代硅烷和随后让水解的产物聚合而获得。
作为组分(F)的硅油是包含下式(XI)所示的结构单元的聚二有机基硅氧烷 在上式(XI)中,每一R独立地表示具有1-8个碳原子的烷基,具有6-13个碳原子的芳基,通过向上述烷基或上述芳基引入乙烯基而获得的含乙烯基的基团,式(XII)所示的含乙烯基的基团或式(XIII)所示的含乙烯基的基团。 CH2=CH-(XIII)硅油的粘度优选是600-1,000,000厘泊(在25℃下测定),更优选是90,000-150,000厘泊(在25℃下测定)。
作为组分(F)的上述硅石是无定形二氧化硅。尤其优选涂覆了烃类化合物的硅石(它是用由硅烷和连接于硅烷的烃类化合物组成的硅烷型偶联剂处理硅石的表面获得的)。涂覆了含有乙烯基的烃类化合物的硅石是更优选的。
硅烷型偶联剂的例子包括含有乙烯基的硅烷,如对苯乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基三氯硅烷,乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷,乙烯基三乙氧基硅烷,乙烯基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷;环氧硅烷,如β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷,γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷;和氨基硅烷类,如N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷,N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷,γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷。这些当中,优选的是具有与所使用的热塑性树脂的结构单元类似的结构单元的硅烷型偶联剂。例如,当苯乙烯聚合物用作热塑性树脂时,对苯乙烯基三甲氧基硅烷是合适的。
用硅烷型偶联剂处理硅石的方法能够简单地分成湿法和干法。在湿法中,硅石被浸入硅烷型偶联剂在烃类溶剂中的溶液中,然后干燥。在干法中,将硅石装入能够高速搅拌的装置(例如汉歇尔混合机)中,在搅拌下将硅烷型偶联剂在烃类溶剂中的溶液逐渐滴在所投入的硅石上,然后热处理。
至于用作组分(F)的上述芳族聚酰胺纤维,优选的是纤维具有1-500μm的平均直径和0.1-10mm的平均纤维长度。芳族聚酰胺纤维能够通过以下方法获得将间苯二甲酰胺或聚对亚苯基对苯二甲酰胺溶于含有酰胺的极性溶剂或硫酸中,所得到的溶液然后进行干法纺丝或湿法纺丝。
作为组分(F)的上述氟树脂用来改进燃烧颗粒的滴落的防护性能并由含氟单体的均聚物或共聚物组成。氟树脂的具体实例包括聚一氟乙烯,聚二氟乙烯,聚三氟乙烯,聚四氟乙烯,四氟乙烯/六氟丙烯共聚物和类似物。只要燃烧颗粒的滴落的防护性能不受损害,如果需要,上述含氟单体可以与不含有氟且可与该含氟单体共聚合的单体一起聚合或共聚合。
对于生产氟树脂的方法,可参见US专利No.2,393,697和2,534,058。例如粉末状聚四氟乙烯由以下方法制得使用自由基引发剂(如过硫酸铵或过硫酸钾)和任意性可有可无的乳化剂,在7-70kg/cm2的压力下、在0 200℃之间的温度下让四氟乙烯在含水介质中进行聚合反应,然后所得到的反应混合物(悬浮液、分散液或乳液形式)用无机盐(例如硫酸铝)或类似物处理,从而使反应混合物聚结或沉淀。
为了有效防止模塑产品的熔体滴落,优选的是氟树脂与热塑性树脂(它的类型和作用下面将要描述)一起在不低于氟树脂的熔化温度的温度下熔融捏合。例如,聚四氟乙烯优选与这类热塑性树脂在300-350℃之间的温度下一起熔融捏合。通过让氟树脂与热塑性树脂一起熔融,同时在不低于氟树脂的熔化温度的温度下施加剪切力,氟树脂在热塑性树脂中高度原纤化、取向和结晶。结果,能够获得具有特定的高度有序的结构的氟树脂。举例来说,所获得的氟树脂是分支的细纤维形式,其中分支的细纤维包括取向的主干纤维和从主干纤维分出的分支纤维。这一分支的细纤维形式的氟树脂与热塑性树脂发生三维纠缠,因而防止了模塑产品的熔体滴落。作为与氟树脂一起熔融捏合的热塑性树脂,从对氟树脂施加高剪切力的容易程度来看,具有高熔体粘度的硬质树脂(如聚苯醚)比橡胶改性的树脂(例如橡胶改性的聚苯乙烯)更优选。
作为生产含有上述具有特定的高度有序结构的氟树脂的本发明的树脂组合物的方法,例如能够列举以下两种。在第一种方法中,氟树脂,热塑性树脂(例如聚苯醚),和任意性可有可无的分散剂和类似物一起在不低于氟树脂的熔化温度的温度下熔融捏合,从而获得母料。随后,从母料中取出所需量的熔融捏合的产品,并进一步与所要生产的本发明的树脂组合物的各种组分一起熔融捏合。在第二种方法中,使用具有第一挤出区和第二挤出区的挤出机,第二挤出区具有侧进料口。氟树脂,热塑性树脂(例如聚苯醚)和任意性可有可无的一些本发明的树脂组合物的组分(如芳族聚碳酸酯)一起在第一挤出区中在不低于氟树脂的熔化温度的温度下熔融捏合,然后,再在低于第一挤出区温度的温度下在第二挤出区中熔融捏合,同时通过侧进料口将所要生产的本发明树脂组合物的剩余或所有组分加入。
优选本发明的树脂组合物含有(F)0.001-30重量份包含分支的细纤维形式的氟树脂的阻燃辅助剂。最优选在本发明的树脂组合物中含有0.01-1.0重量份的这一阻燃剂。分支的细纤维包括直径为0.1μm或0.1μm以上的取向主干纤维和从主干纤维的取向方向上的每1μm长度处分出的至少一支分支纤维,其中分支纤维也具有0.1μm或0.1μm以上的直径。
对于用作组分(F)的上述聚丙烯腈纤维,优选平均直径为1-500μm和平均纤维长度为0.1-10mm。对于生产聚丙烯腈纤维的方法,能够列举干纺丝方法,其中将丙烯腈聚合物溶于溶剂(如二甲基甲酰胺),和将所得到的溶液在空气流动下于400℃纺丝,和湿纺丝方法,其中将丙烯腈聚合物溶于溶剂(如硝酸),并将所得到的溶液在水中纺丝。
当需要较高的熔体流动性时,根据本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物能够含有至少一种流动改进剂作为组分(G),这类改进剂选自由芳族乙烯基单体单元和丙烯酸酯单体单元组成的共聚物,脂族烃,高级脂肪酸,高级脂肪酸酯,高级脂肪酰胺,高级脂肪醇和金属皂。组分(G)的量优选是30重量份或30重量份以下,更优选0.5-30重量份,最优选1.0-10重量份。
作为用作组分(G)的上述共聚物的芳族乙烯基单体单元,能够使用与在组分(B)中所述的相同芳族乙烯基单体单元。作为用作组分(G)的上述共聚物的丙烯酸酯单体单元,能够列举烷基具有1-8个碳原子的那些,例如丙烯酸甲酯,丙烯酸丁酯和类似物。
用作组分(G)的上述共聚物的丙烯酸酯单体单元含量优选是3-40wt%,和更优选5-20wt%。上述共聚物的溶液粘度(在25℃下,在甲基乙基酮中的10wt%溶液中测量),它是分子量的量度,优选为2-10厘泊。如果溶液粘度低于2厘泊,树脂组合物的冲击强度下降。另一方面,当溶液粘度高于10厘泊时,降低了对熔体流动性的改进效果。
作为组分(G)的上述脂族烃是加工助剂,并能够选自液体石蜡,天然石蜡,微晶蜡,聚烯烃蜡,合成石蜡和它们的部分氧化产品,它们的氟化物,它们的氯化物,等等。
作为组分(G)的上述高级脂肪酸能够选自饱和脂肪酸,例如己酸,十六酸,棕榈酸,硬脂酸,硬脂酸苯酯,ferronic酸;和不饱和的脂肪酸,例如,蓖麻油酸,赖氨酸反油酸,9-氧基-12-十八烯酸;和类似物。
作为组分(G)的上述高级脂肪酸酯能够选自脂肪酸一元醇酯,例如苯基硬脂酸甲酯,苯基硬脂酸丁酯;多元酸的一元醇酯,例如邻苯二甲酸二苯基硬脂基酯;脱水山梨糖醇酯类,例如单月桂酸脱水山梨糖醇酯,单硬脂酸脱水山梨糖醇酯,单油酸脱水山梨糖醇酯,倍半油酸脱水山梨糖醇酯,三油酸脱水山梨糖醇酯,单月桂酸聚氧乙烯脱水山梨糖醇酯,单棕榈酸聚氧乙烯脱水山梨糖醇酯,单硬脂酸聚氧乙烯脱水山梨糖醇酯,单油酸聚氧乙烯脱水山梨糖醇酯;甘油单体的脂肪酸酯类,例如,硬脂酸一甘油酯,油酸一甘油酯,癸酸一甘油酯,二十二烷酸一甘油酯;聚甘油的脂肪酸酯,例如聚甘油硬脂酸酯,聚甘油油酸酯,聚甘油月桂酸酯;具有聚亚烷基醚单元的脂肪酸酯,例如单月桂酸聚氧乙烯酯,单硬脂酸聚氧乙烯酯,单油酸聚氧乙烯酯;脂肪酸的新戊基多醇酯,例如二硬脂酸新戊基多醇酯;和类似物。
作为组分(G)的上述高级脂肪酰胺能够选自饱和脂肪酸的单酰胺类,例如苯基硬脂酰胺,羟甲基硬脂酰胺,羟甲基二十二烷酰胺;N,N’-二取代单酰胺类,例如椰子油脂肪酸二乙醇酰胺,月桂酸二乙醇酰胺,油酸二乙醇酰胺;饱和脂肪酸双酰胺例如,例如亚甲基双(12-羟基苯基)硬脂酰胺,亚乙基双硬脂酰胺,亚乙基双(12-羟基苯基)硬脂酰胺,六亚基双(12-羟基苯基)硬脂酰胺;芳族双酰胺类,例如间亚二甲苯基双(12-羟基苯基)硬脂酰胺;和类似物。
作为组分(G)的上述高级脂肪醇能够选自一元醇,例如硬脂醇,十六烷醇;多羟基醇类,例如山梨糖醇,甘露糖醇;聚氧乙烯十二烷基胺;聚氧乙烯十八烷基胺;具有聚亚烷基醚单元的烯丙基醚类,例如聚氧乙烯烯丙基醚;聚氧乙烯烷基醚类,例如聚氧乙烯月桂基醚,聚氧乙烯十二烷基醚,聚氧乙烯十六烷基醚,聚氧乙烯硬脂基醚,聚氧乙烯油基醚;聚氧乙烯烷基苯基醚类,例如聚氧乙烯辛基苯基醚,聚氧乙烯壬基苯基醚;具有聚亚烷基醚单元的二羟基醇类,例如聚表氯醇醚,聚氧乙烯双酚A醚,聚氧乙烯乙二醇醚,聚氧丙烯双酚A醚,聚氧乙烯-聚氧丙烯二醇醚;和类似物。
作为组分(G)的上述金属皂选自上述高级脂肪酸(例如硬脂酸)与钡、钙、锌、铝、镁等的盐。
当需要较高的冲击强度时,本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物能够进一步包含一种热塑性弹性体[组分(H)]。作为组分(H),能够列举热塑性弹性体,如聚苯乙烯弹性体,聚烯烃弹性体,聚酯弹性体,聚氨酯弹性体,1,2-聚丁二烯弹性体,聚(氯乙烯)弹性体。热塑性聚苯乙烯弹性体是特别优选的。组分(H)的量优选是30重量份或30重量份以下,更优选1-30重量份,最优选2-10重量份。
上述热塑性聚苯乙烯弹性体选自由芳族乙烯基单体和共轭二烯单体组成的嵌段共聚物和通过将该嵌段共聚物的共轭二烯部分部分地氢化所获得的氢化嵌段共聚物。
作为用作组分(H)的嵌段共聚物中的芳族乙烯基单体,能够使用与在组分(B)中所描述的相同的芳族乙烯基单体。苯乙烯是最优选的,但苯乙烯可与其它上述芳族乙烯基单体共聚合。
作为用作组分(H)的嵌段共聚物中的共轭二烯单体,能够列举1,3-丁二烯,异戊二烯和类似物。
对于用作组分(H)的上述嵌段共聚物的嵌段构型,该嵌段共聚物优选是具有构型如SB、S(BS)n或S(BSB)m的线性嵌段共聚物,或在链中心具有共轭二烯和具有(SB)pX构型的星形嵌段共聚物,其中S表示由芳族乙烯基单体组成的聚合物嵌段,B表示由共轭二烯单体和/或它们的部分氢化的产物组成的聚合物嵌段,X表示偶联剂残基(例如四氯化硅,四氯化锡,多环氧基化合物),n表示整数1-3,m表示整数1或2,p表示整数3-6。它们当中,分别具有2-嵌段构型“SB”,3-嵌段构型“SBS”,和4-嵌段构型“SBSB”的线性嵌段共聚物是优选的。
当需要耐光性时,根据本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物能够进一步包含至少一种耐光性改进剂[组分(J)],这一改进剂选自紫外线吸收剂,受阻胺光稳定剂,抗氧化剂,卤素捕捉剂,防晒(sunproofing)剂,金属钝化剂,和光熄灭剂。组分(J)的量优选是10重量份或更少,更优选0.05-10重量份,最优选0.1-5重量份。
作为组分(J)的紫外线吸收剂是能够吸收光能并能够将所吸收的光能无害地以热能释放的组分,释放的原因在于通过分子内质子转移(在二苯甲酮和苯并三唑情况下)将吸收剂转变成酮形式或者在于进行了顺式-反式异构化(在氰基丙烯酸酯情况下)。UV吸收剂的具体实例包括2-羟基二苯甲酮类,例如2,4-二羟基二苯甲酮,2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮,2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮,和5,5’-亚甲基双(2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮);2-(2’-羟基苯基)苯并三唑类,例如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-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)苯并三唑,2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑,2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑,2-(2’-羟基-3’,5’-二枯基苯基)苯并三唑和2,2’-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并三唑基)苯酚;苯甲酸酯类,例如水杨酸苯酯,一苯甲酸间苯二酚酯,3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯甲酸2,4-二叔丁基苯基酯,和3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯;取代的草酰二苯胺类,例如2-乙基-2’-乙氧基草酰二苯胺和2-乙氧基-4’-十二烷基草酰二苯胺;氰基丙烯酸酯类,例如α-氰基-β,β-二苯基丙烯酸乙酯和2-氰基-3-甲基-3-(对甲氧基苯基)丙烯酸甲酯。
作为组分(J)的受阻胺光稳定剂是能够将由光能产生的氢过氧化物分解成稳定的N-O·自由基,N-OR或N-OH,从而提供光稳定性的一种组分。受阻胺光稳定剂的具体实例包括2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基硬脂酸酯,1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基硬脂酸酯,2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基苯甲酸酯,双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯,四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯,双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)二(十三烷基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯,双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-2-丁基-2-(3’,5’-二叔丁基-4-羟基苄基)丙二酸酯,1-(2-羟基乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇/二乙基琥珀酸酯缩聚物,1,6-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/二溴乙烷缩聚物,1,6-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-叔辛基氨基均三嗪缩聚物,1,6-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-吗啉代均三嗪缩聚物,以及类似物。
作为组分(J)的抗氧化剂是用来稳定过氧化物自由基如过氧化氢自由基的组分,该自由基是在加热模塑加工时或暴露于光时产生的,并且抗氧化剂也用来分解所产生的过氧化物,如过氧化氢。抗氧化剂的例子包括受阻酚类抗氧化剂和过氧化物分解剂。在防止自氧化时,该受阻酚类抗氧化剂用作自由基链抑制剂,而过氧化物分解剂将所产生的过氧化物分解成稳定的醇。
作为上述抗氧化剂的受阻酚类抗氧化剂的具体例子包括2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,苯乙烯化苯酚,3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷基酯,2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚),2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯,2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯,4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚),4,4’-硫代-双(3-甲基-6-叔丁基苯酚),烷基化双酚,四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷,3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧代螺[5.5]十一烷。
作为上述抗氧化剂的过氧化物分解剂的具体实例包括有机磷型过氧化物分解剂,如亚磷酸三壬基苯基酯,亚磷酸三苯基酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯;有机硫代型过氧化物分解剂,如3,3’-硫代二丙酸二月桂酯,3,3’-硫代二丙酸二肉豆蔻基酯,3,3’-硫代二丙酸二硬脂基酯,季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯),3,3’-硫代二丙酸双十三烷基酯和2-巯基苯并咪唑。
作为组分(J)的卤素捕捉剂是能够捕捉在加热模塑或光辐射过程中产生的卤素自由基的组分。卤素捕捉剂的具体实例包括碱性金属盐类,如硬脂酸钙和硬脂酸锌;水滑石;沸石;氧化镁;有机锡化合物;和有机环氧化合物。
作为上述卤素捕捉剂的水滑石能够选自金属如镁、钙、锌、铝和铋的碱性羧酸盐,且这些碱性羧酸盐可以含有或不含有水。能够使用天然的或合成的产品。作为天然的水滑石,能够列举具有以下结构的一种Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O。合成水滑石的例子包括Mg0.7Al0.3(OH)2(CO3)0.15·0.54H2O,Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O,Mg4.2Al2(OH)12.4CO3,Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O,Ca6Al2(OH)16CO3·4H2O和Mg14Bi2(OH)29.6CO3·4.2H2O。
作为上述沸石,能够列举由通式Na2O·Al2O3·2SiO2·xH2O表示的A型沸石,它被选自周期表的II和IV族金属的至少一种金属取代。取代基金属的例子包括Mg,Ca,Zn,Sr,Ba,Zr和Sn。这些当中Ca,Zn和Ba是尤其优选的。
作为上述卤素捕捉剂的有机环氧化合物能够选自环氧化大豆油,三(环氧基丙基)异氰尿酸酯,氢醌二缩水甘油醚,对苯二甲酸二缩水甘油酯,4,4’-磺基双酚·聚缩水甘油醚,和N-缩水甘油基邻苯二甲酰亚胺;和脂环环氧化合物,如氢化双酚A缩水甘油基醚,3,4-环氧基环己基甲基-3,4-环氧基环己烷羧酸酯,2-(3,4-环氧基环己基螺[5,5]-3,4-环氧基)-环己烷-间-二噁烷,双(3,4-环氧基环己基甲基)己二酸酯,乙烯基环己烯二氧化物,4-乙烯基环氧基环己烷,双(3,4-环氧基-6-甲基环己基甲基)己二酸酯,3,4-环氧基-6-甲基环己基-3,4-环氧基-6-甲基环己烷羧酸酯,亚甲基双(3,4-环氧基环己烷),二环戊二烯环氧化物,乙二醇的二(3,4-环氧基环己基甲基)醚,亚乙基双(3,4-环氧基环己烷羧酸酯),环氧基六氢邻苯二甲酸二辛酯,和环氧基六氢邻苯二甲酸双-2-乙基己基酯。
作为组分(J)的防晒剂是防止光线穿透聚合物内部的组分。防晒剂的具体实例包括具有金红石结构(TiO2)的氧化钛,氧化锌(ZnO),氧化铬(Cr2O3)和氧化铈(CeO2)。
作为组分(J)的金属钝化剂是通过形成螯合化合物使树脂中的重金属离子失活的组分。金属钝化剂的具体实例包括酸胺衍生物,和苯并三唑和其衍生物。
作为组分(J)的光熄灭剂是使在聚合物中通过光激发形成的官能基如过氧化基团和羰基失活的组分。由于能量从官能基上转移而发生失活。有机镍等已知可作为光熄灭剂。
作为本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物的优选配方的典型实例,能够列举以下的配方。30-70重量份的芳族聚碳酸酯[组分(A)],10-60重量份的橡胶改性的苯乙烯聚合物[组分(B)](任意性地含有没有橡胶改性的苯乙烯聚合物),1-30重量份的相容剂[组分(C)],1-30重量份的聚苯醚[组分(D)],1-30重量份的由有机磷化合物,尤其由式(I)所示的芳族磷酸酯的混合物组成的阻燃剂[(E)],0.001-30重量份的氟树脂[组分(F)],0.5-30重量份的高级脂肪酰胺[组分(G)],1-30重量份的由苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物组成的热塑性弹性体[组分(H)],和0.05-10重量份的由苯并三唑紫外线吸收剂组成的耐光性改进剂[组分(J)]。
当本发明的树脂组合物具有上述配方时,该树脂组合物具有阻燃性、熔体流动性、冲击强度和耐热性的优异平衡。
本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物的生产可由熔融挤出方法进行。对于熔融挤出方法,所有的组分可同时进行熔融挤出。当另外使用该树脂组分以外的其它组分时,能够列举如下一种挤出方法树脂组分[即组分(A)-(C)和任意性的组分(D)]进行熔融挤出获得熔化混合物,然后将树脂组分以外的其它组分加入到熔化混合物中,所得到的混合物然后进行熔融挤出。此外,能够使用其中挤出机有多个挤出区的挤出方法;将树脂组合物供给挤出机的第一区,树脂组分以外的其它组分供给挤出机的第二区。
本发明的芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物能够通过以上述方法将各组分熔融捏合而获得。在树脂组合物的生产中,能够加入添加剂。添加剂的例子包括锡热稳定剂;润滑剂,如硬脂酸和硬脂酸锌;填料;增强剂如玻璃纤维;和色料如染料和颜料。也能够使用除上述类型以外的其它类型抗氧化剂和除上述类型以外的其他类型紫外线吸收剂。这些添加剂的使用量是在普通芳族聚碳酸酯树脂组合物中常用的量。
通过让如上所述而得到的本发明的树脂组合物进行例如注塑或挤塑,能够获得具有优异的冲击强度和优异的耐热性的模塑产品。
在本发明的另一方面,提供了一种相容剂,它包含选自组分(C)的共聚物(a)和接枝共聚物(b)中的至少一种。本发明的相容剂特别可用来改进芳族聚碳酸酯和橡胶改性的苯乙烯聚合物之间的相容性。实施本发明的最佳方式下面将参考实施例和对比例更详细地叙述本发明,但它们不应认为是对本发明范围的限定。
在实施例和对比例中,由如下方法和装置进行各种测量。
(1)SP值(δ)(溶度参数)和平均SP值(i)根据下面的Fedors公式从聚合物官能基团的数据Δe1和Δv1计算SP值,该公式描述在Polymer Engineering and Science,14,(2),147(1974)中(其中也描述了这些数据)δ=[Σ(Δe1)/Σ(Δv1)]]]>其中Δe1表示每单位官能基的内聚能,和Δv1表示每单位官能基的分子体积和δ的单位是(cal/cm3)1/2。
(ii)共聚物或共聚物的共混物的平均SP值是通过根据那些单体单元或那些共聚物组分的各自重量比,按比例分配那些不同单体单元或那些不同共聚物组分的各自的SP值,从共聚物的不同单体单元或共混物的不同共聚物组分的SP值计算的,假定可使用相加规则。例如,丙烯腈-苯乙烯共聚物的平均SP值是通过根据共聚物中丙烯腈和苯乙烯的各自的重量比,按比例分配聚丙烯腈和聚苯乙烯的各自的SP值,从聚丙烯腈的SP值(14.39)和聚苯乙烯的SP值(10.52)计算的。
(2)相容剂的单体组分的比例分布(最大SP值和最小SP值)当相容剂是,例如,丙烯腈-苯乙烯共聚物时,由液相色谱法分析该相容剂的单体组分的比例分布,其中在该相容剂中的腈基是通过使用具有腈键的填充材料来展开。
举例来说,将样品共聚物溶于四氢呋喃中并在45℃下使用液相色谱仪展开,型号LC-6A(由日本岛津公司制造和销售),ZorbaxCN(由美国杜邦公司制造和销售)作为柱,以及四氢呋喃和正庚烷的混合溶剂作为移动相。通过UV检测仪在254nm波长处测定吸收来测定腈基的分布。在所获得的色谱中,对应于该峰的基线的右端的SP值被定义为“最大SP值”,和对应于该峰的基线的左端的SP值被定义为“最小SP值”。例如,在图1所示峰中,最大SP值是11.0和最小SP值是10.5。以对于具有已知的腈含量的AS树脂(即丙烯腈-苯乙烯共聚物)所制得的校准曲线为基础,逐个测定样品中腈基的含量和分布。
当丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、不饱和羧酸酐等单体代替丙烯腈使用时,也能够通过液相色谱法按基本上与上述方法相同的方法测定此类单体的比例分布。
(3)相容剂的溶液粘度
将相容剂溶于丁酮(MEK)中获得10wt%的树脂溶液。当相容剂是接枝共聚物时,使用MEK从该接枝共聚物的橡胶组分中抽提出接枝共聚物的树脂组分,然后基本上按上述同样的方法制得10wt%的树脂溶液。随后,将10ml所制得的树脂溶液装入粘度计中,在25℃的恒温室中测定树脂溶液的下落时间t1(秒)。另一方面,对于校准粘度计的标准溶液(根据JISZ8809-1978制备标准溶液,该溶液具有已知的粘度),也基本上按上述相同的方法测定标准溶液的下落时间t0(秒)。根据以下公式计算粘度计系数(K)。相容剂的溶液粘度以树脂溶液的下落时间t1(秒)乘以粘度计系数(K)的乘积形式获得。溶液粘度的单位是厘泊(cP)。
粘度计系数K=(η0d)/(t0d0)η0标准溶液在25℃下的粘度(cP)t0标准溶液在25℃下的下落时间(秒)d10wt%树脂溶液的密度(g/cm3)d标准溶液在25℃下的密度(g/cm3)。
(4)树脂组成的分析将5g树脂组合物溶于100ml氯仿中,所获得的溶于进行超离心分离(20,000rpm,1hr)获得上层清液。然后将两倍于上层清液量的甲醇加入到所获得的上层清液中,使树脂组分沉淀。含有所沉淀的树脂组分的溶液进行超离心分离,从上层清液中分离出树脂组分。由GPC(凝胶渗透色谱法)(HLC-8020,由Tosoh Corp.,Japan制造和销售;移动相四氢呋喃)分析上层清液,并从上层清液的那些组分的各自的面积(它是从色谱上测得的)的比例测定在上层清液中含有的磷酸酯混合物的组成。对于树脂组分,使用傅里叶变换核磁共振装置(质子-FT-NMR)测定芳族质子或脂族质子的积分值的比例,并测定树脂组分中的芳族聚碳酸酯,聚苯醚,相容剂和橡胶改性的苯乙烯聚合物的含量。将树脂组分溶于氯仿,将两倍于该溶液的量的乙基苯加入到溶液中使树脂组分结晶。将含有树脂组分的溶液进行超离心分离,从上层清液分离出树脂组分。将上层清液溶于四氢呋喃中,所得到的溶液进行过滤获得滤液。使用该滤液,根据以上标题为“相容剂的单体组分的比例分布”的项目(2)中所描述的方法测定相容剂的单体组分的比例分布。
(5)橡胶改性的苯乙烯聚合物的重均粒径橡胶改性的苯乙烯聚合物的重均粒径通过这样一种方法测定,其中根据超薄切片方法,使用透射电子显微镜测定树脂组合物中许多丁二烯聚合物颗粒的各自的直径,并由以下公式计算丁二烯聚合物颗粒的重均粒径重均粒径=∑Ni·Di4/∑Ni·Di3其中Di表示所测定的丁二烯聚合物颗粒的粒径,和Ni表示具有粒径Di的所测定丁二烯聚合物颗粒的数目。
(6)组分(B)和(D)的比浓粘度ηsp/c将包含18ml丁酮和2ml甲醇的混合溶剂加入到1g橡胶改性的苯乙烯聚合物中。所获得的溶液在25℃下振荡2小时和在5℃下以18,000rpm的转速离心处理30分钟获得上层清液。倾出所获得的上层清液,用甲醇从上层清液中沉积树脂组分,然后干燥。
将0.1g如此获得的树脂溶于甲苯,使该树脂在甲苯中的浓度变为0.5g/dl。将10ml所获得的溶液装入Cannon-Fenske粘度计,在30℃下测定该溶液的下落时间T1(秒)。另一方面,使用同样的粘度计测定纯甲苯的下落时间T0(秒)。由以下公式计算橡胶改性的苯乙烯聚合物的比浓粘度ηsp/c=(T1/T0-1)/C其中C表示橡胶改性的苯乙烯聚合物的浓度(g/dl)。
对于聚苯醚的比浓粘度ηsp/c,将0.1g聚苯醚溶于氯仿,使氯仿中聚苯醚的浓度变为0.5g/dl,按基本上与上述方法相同的方法测定比浓粘度。
(7)艾佐德冲击强度根据ASTM-D256在23℃下测量1/8英寸厚的V形切口样品的艾佐德冲击强度。
(8)维卡软化温度根据ASTM-D1525测量维卡软化温度并用作耐热性的标准。
(9)熔体流动速率(MFR)根据ASTM-D1238测量熔体流动速率,并用作熔体流动性的标准。即,由在10kg负荷下,在220℃的熔化温度下在10分钟内测量的树脂组合物的挤出速率(g/10min)测定熔体流动速率。
(10)阻燃性根据在UL-Subject94中描述的Vertical Burning Method(垂直燃烧方法)评价1/8英寸厚的样品的阻燃性。对于UL-Subject94中描述的方法例如可参见US4,966,814。
(11)挥发性(热解重量分析法)使用热解重量分析仪DT-40(由日本岛津公司制造和销售),在氮气流下以10℃/min的速率提高加热温度来评价挥发性。发生1%重量损失时的温度用作挥发性的标准。(12)耐光性根据JIS K7102,使用ATLAS CI35W老化试验机(由ATLAS ElectricDevices Co.,U.S.A制造和销售)作为耐光性试验装置评价耐光性。暴露条件如下温度55℃,湿度55%,无雨,和暴露于氙光源(波长340nm,能量0.30W/m2)300小时。根据L.a.b.方法,通过使用SM色度计算机SM-3型(由Suga Test Instruments Co.,Ltd.,Japan制造和销售),测量在曝光前的模塑产品和曝光后的模塑产品之间的色差ΔE,评价色调差值。色调差值越小,耐光性越高。
(13)氟树脂的形态(测定母料中氟树脂的分支的细纤维形式)从氟树脂片切下0.1mm2或更小的超薄切片。用金刚石刀切削样品的表面获得一种样品。所获得的样品在一密闭的容器中在避光条件下暴露于1wt%钌酸水溶液的蒸汽中几小时,随后用染料染色。
对于染色的样品,使用透射电子显微镜观察氟树脂的形态。
下面给出用于实施例和对比例的组分。
(1)芳族聚碳酸酯(PC)[组分(A)]使用商售双酚A型聚碳酸酯[Novarex 7025A,由Mitsubishi ChemicalIndustries,Ltd.,Japan制造和销售(下文通常称作“PC”)]。PC的SP值是11.3。
(2)橡胶改性的苯乙烯聚合物(HIPS)[组分(B)]
由以下方法制备橡胶改性的苯乙烯聚合物(HIPS)。
将聚丁二烯(顺式-1,4-键/反式-1,4-键/乙烯基-1,2-键的重量比=95/2/3)(商品名Nipol 122 OSL,由Nippon Zeon Co.,Ltd.,Japan制造和销售)溶于如下所述其它组分的混合物中获得均匀的溶液聚丁二烯 11.0wt%苯乙烯 73.7wt%乙基苯 15.0wt%α-甲基苯乙烯二聚体0.27wt%1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷 0.03wt%将如此获得的溶液连续供入带有搅拌器的一系列四级反应器中。在第一级中,搅拌速度190rpm,在126℃下进行聚合反应;在第二级中,在133℃下,搅拌速度50rpm;在第三级中,140℃下,搅拌速度20rpm;和在第四级中,155℃下,搅拌速度20rpm,获得聚合反应混合物。随后,所获得的聚合反应混合物(它的固含量是73%)被转移至脱挥发分的装置中除去未反应的单体和溶剂。从而获得橡胶改性的苯乙烯聚合物(下面称作“HIPS”)。分析所获得的橡胶改性的苯乙烯聚合物。结果发现,橡胶含量是12.8wt%,橡胶颗粒的平均粒径是1.6μm,比浓粘度ηsp/c是0.60dl/g。HIPS的SP值是10.3。
(3)没有橡胶改性的聚苯乙烯(普通用途的聚苯乙烯)(GPPS)使用商售聚苯乙烯(重均分子量270,000;数均分子量120,000,由日本旭化成化学工业有限公司制造和销售)(下文通常称作“GPPS”)。GPPS的SP值是10.5。
(4)ABS树脂(ABS)使用商售ABS树脂[丙烯腈/丁二烯/苯乙烯=26/14/60(重量比)](下文通常称作“ABS”)。
(5)相容剂[组分(C)](i)共聚物AS-1-AS-2和AS-4-AS-10将3.4重量份的丙烯腈,81.6重量份的苯乙烯,15重量份的乙基苯和0.03重量份的作为聚合引发剂的1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷的混合物以0.7L/hr速率连续供入带有搅拌器的一系列三级活塞流型反应器中。在第一级中,在126℃下,搅拌速度100rpm,进行聚合反应;在第二级中,在135℃下,20rpm;和在第三级中,在147℃下,搅拌速度10rpm,从而获得聚合反应混合物。随后,所获得的聚合反应混合物被转移至脱挥发分装置中,它的温度保持在230℃,以除去未反应的单体和溶剂。从而获得无规共聚物(下文称作“AS-1”)。分析所获得的共聚物。结果发现共聚物含有6wt%的丙烯腈单体单元和94wt%的苯乙烯单体单元,并具有平均SP值10.75(由红外吸收光谱测定)。此外,由液相色谱法测定共聚物的单体组分的比例分布。结果发现丙烯腈单体单元的比例分布在共聚物的0-12wt%范围内,且共聚物具有最大SP值11.0,最小SP值10.5和ΔSP值0.5。
基本上按上述相同的方法生产共聚物AS-2和AS-4-AS-10,只是改变丙烯腈单体与苯乙烯单体的重量比,如表1和3中所示,这样以上三种类型共聚物具有不同比例的单体组分和就这些单体组分的比例而言的不同分布。
(ii)共聚物AS-3重复基本上与生产共聚物AS-1时相同的操作程序,只是完全混合型反应器用作聚合反应器。分析所获得的共聚物。结果发现共聚物含有11wt%的丙烯腈单体单元和89wt%的苯乙烯单体单元(通过红外吸收光谱测定)。此外,由液相色谱法测定共聚物的单体组分的比例分布。结果测得,丙烯腈单体单元的比例分布在共聚物的7-12wt%范围内,且共聚物具有最大SP值11.0,最小SP值10.8,和ΔSP值0.2。
(iii)共聚物MS-1,MS-2,MSB和SMA基本上按与生产共聚物AS-1时相同的方法生产共聚物共聚物MS-1,MS-2,MSB和SMA,只是甲基丙烯酸甲酯单体,丙烯酸丁酯单体和马来酸酐单体中的每一种各自代替丙烯腈单体使用,且改变每一种上述单体与苯乙烯的重量比,如表2所示。
(6)聚苯醚(PPE)[组分(D)]提供一种不锈钢反应器,它有一个用来在反应器底部供入氧气的入口和其中有一冷却盘管和一搅拌桨叶。反应器用氮气吹扫,并装入54.8g溴化铜,1,110g二正丁基胺,和通过将8.75kg的2,6-二甲苯酚溶于由20升甲苯,16升正丁醇和4升甲醇组成的混合溶剂所获得的溶液。聚合反应在搅拌下进行180分钟,同时连续将氧气供入内部温度控制在30℃的反应器中。在反应完成后,通过过滤收集结晶聚合物。将甲醇和盐酸的混合物加入到所收集的聚合物中以使保留在聚合物中的催化剂(溴化铜)分解。另外,聚合物用甲醇充分洗涤获得粉末状聚苯醚(下文通常称作“PPE”)。PPE具有比浓粘度ηsp/c0.55dl/g,和SP值11.2。
(7)阻燃剂(磷酸酯)[组分(E)](i)磷酸三苯酯(TPP)使用商售芳族磷酸酯单体(商品名TPP,由Daihachi ChemicalIndustry Co.,Ltd.,Japan制造和销售)(下文通常称作“TPP”)。SP值是10.73。
(ii)芳族磷酸酯缩合物(FR-1)使用商售芳族磷酸酯缩合物(商品名CR733S,由Daihachi ChemicalIndustry Co.,Ltd.,Japan制造和销售)(下文通常称作“FR-1”)。
根据GPC的分析,测得FR-1是由TPP二聚体(n=1)和TPP齐聚物(n≥2)(重量比65/35)组成的,它们由式(XIV)表示。SP值是10.95。 (n≥1)n=1TPP二聚体n≥2TPP齐聚物(iii)芳族磷酸酯缩合物(FR-2)使用从双酚A生产的商售芳族磷酸酯缩合物(商品名CR741,由Daihachi Chemical Industry Co.,Ltd.,Japan制造和销售)(下文通常称作“FR-2”)。
根据GPC的分析,测得FR-2是由TPP-A-二聚体,TPP-A-齐聚物和TPP(重量比84.7/13.0/2.3)组成的,TPP-A-二聚体和TPP-A-齐聚物由式(XV)表示。SP值是10.80。 (n≥1)n=1TPP-A-二聚体n≥2TPP-A-齐聚物在由式(XV)表示的芳族磷酸酯缩合物的情况下,式(I)的N的平均值是1.11。
(iv)芳族磷酸酯缩合物(FR-3)使用从双酚A生产的商售芳族磷酸酯缩合物(商品名CR741C,由Daihachi Chemical Industry Co.,Ltd.,Japan制造和销售)(下文通常称作“FR-3”)。
根据GPC的分析,测得FR-3是由TCP-A-二聚体,TCP-A-三聚体和磷酸三甲苯酯(TCP)(重量比80.4/14.1/5.5)组成的,TCP-A-二聚体和TCP-A-三聚体由式(XVI)表示。SP值是9.92。 n=1TCP-A-二聚体n=2TCP-A-三聚体在由式(XVI)表示的芳族磷酸酯缩合物的情况下,式(I)的N的平均值是1.09。
(v)烷基取代的芳族磷酸酯单体(FR-4)的生产
将287.3重量份的壬基酚(摩尔比2.0)和0.87重量份的氯化铝(摩尔比0.01)装入一烧瓶,在90℃下经1小时向其中滴加100重量份的三氯氧化磷(摩尔比1.0),获得中间体。向所获得的中间体添加61.4重量份的苯酚(摩尔比1.0),并让所得到的混合物反应。反应温度逐渐提高到180℃,从而完成酯化反应。然后,冷却所得到的反应产物,用水洗涤除去催化剂和氯,获得芳族磷酸酯的混合物(下文常称作“FR-4”)。
由GPC(凝胶渗透色谱法)(HLC-8020,由Tosoh Corporation,Japan制造和销售;移动相四氢呋喃)分析所获得的混合物。结果测得,芳族磷酸酯的混合物是由二(壬基苯基)苯基磷酸酯(下文常称作“DNP”),三壬基苯基磷酸酯(下文常称作“TNPP”),壬基苯基二苯基磷酸酯(下文常称作“NDP”)和壬基酚(重量比为77.8/11.3/8.4/2.5)组成的。
取代基的碳原子总数的平均值是17.9。(18×0.778+27×0.113+9×0.084=17.9)(vi)烷基取代的芳族磷酸酯单体(三壬基苯基磷酸酯)的生产重复基本上与生产FR-4时相同的操作程序,只是壬基酚的摩尔比改变为3且不使用苯酚。
根据GPC分析的结果,反应产物由三壬基苯基磷酸酯(下文常称作“TNPP”)组成。
取代基的碳原子总数的平均值是27.0。
(vii)烷基取代的芳族磷酸酯单体(FR-5)的生产重复基本上与生产FR-4时相同的操作程序,只是苯酚(摩尔比2.0)代替壬基酚使用,且壬基酚(摩尔比1.0)代替苯酚使用。所获得的芳族磷酸酯的混合物被指定为“FR-5”。
根据GPC的分析结果,FR-5是由壬基二苯基磷酸酯(下文常称作“NDP”),DNP,TPP和壬基酚(重量比为77.8/11.3/8.4/2.5)组成的。
取代基的碳原子总数的平均值是9.0。(9×0.778+18×0.113=9.0)。
(8)阻燃辅助剂(i)含有三嗪骨架的化合物使用商售蜜胺氰尿酸酯(商品名MC610,由Nissan ChemicalIndustries,Ltd.,Japan制造和销售)(下文常称作“MC”)。
(ii)氟树脂(PTFE)商售聚四氟乙烯(商品名Teflon 6J,由Du Pont-Mitsui Fluoro-chemicals Co.,Ltd.,Japan制造和销售)(下文常称作“PTFE”)用作燃烧颗粒的滴落防护剂。
(9)流动性改性剂使用商售高级脂肪酰胺(亚乙基双硬脂酰胺)(商品名Kao Wax EBFF,由Kao Corporation,Japan制造和销售)(下文常称作“EBS”)。
(10)含有苯乙烯的热塑性弹性体苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(TPE)使用商售苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物[苯乙烯嵌段/丁二烯嵌段=40/60(重量比),商品名Tufprene 125,由日本旭化成化学工业有限公司制造和销售](下文常称作“TPE”)。
(11)耐光性改进剂(i)紫外线吸收剂(UVA)使用含有苯并三唑的紫外线吸收剂(商品名Tinuvin p,由瑞士CIBA-GEIGY制造和销售)(下文常称作“UVA”)。
(ii)抗氧化剂使用抗氧化剂(商品名Irganox 1076,由瑞士CIBA-GEIGY制造和销售)(下文常称作“AO”)。
(iii)防晒剂二氧化钛(TiO2)使用商售粉末状二氧化钛(0.2μ,由Ishihara Sangyo Kaisha,Ltd.,Japan制造和销售)(下文常称作“TiO2”)。
在下面的实施例,对比例和表中,使用以下缩写(与以上所述的相同)TPP磷酸三苯酯PPE聚苯醚GPPS一般用途的聚苯乙烯PTFE聚四氟乙烯(Teflon 6J)PC双酚A型聚碳酸酯(Novarex 7025A)HIPS橡胶改性的苯乙烯聚合物EBS亚乙基双硬脂酰胺(Kao Wax EB EF)ABS丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂MC蜜胺氰尿酸酯(MC610)TPE苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(Tufprene 125)TNPP三壬基苯基磷酸酯实施例1-19和对比例1-15根据表1-4中给出的配方,使用具有侧进料口的双螺杆挤出机(ZSK-40mm(直径),由Werner Pfleiderer Gmbh,Germany制造和销售),通过熔融挤出制造树脂组合物。举例来说,在挤出机的第一阶段,树脂组分在260℃下熔融。然后,进入挤出机的第二阶段,通过侧进料口将TPP加入到熔化的树脂组分中,所得到的混合物进行熔融捏合(条件为螺杆转速295rpm,挤出速率80kg/h和温度240℃),从而获得粒料。(对于PPE,由于PPE的熔化温度高,使用在300℃下通过熔融挤出GPPS/PPE制备的PPE的母料粒料)使用注塑机(Model IS80A,Toshiba Machine Co.,Japan制造和销售)将所获得的各树脂组合物的粒料各自在料筒温度220℃和模具温度60℃下注塑获得样品。试验所模塑成的样品,评价性能。结果示于表1-4和图1-4。
从表1-4和图1-4可以清楚地看出,当具有特定比例的构成共聚物的单体组分和对于单体组分的比例具有特定分布的一种共聚物(具有特定平均SP值和SP值的特定分布的共聚物)用作相容剂时,极大地改进了冲击强度。
实施例20-22重复基本上与实施例10[其中使用组分(A)-(E)]中相同的操作程序,只是使用10重量份的TPP和FR-3的各种混合物(各自如表5中所示)中的每一种代替10重量份的TPP。结果示于表5和图5。
从表5和图5可以清楚地看出,当由式(I)表示的芳族磷酸酯的N的平均值是在0-0.9范围内时,冲击强度是优异的。
实施例23-28重复基本上与实施例10中相同的操作程序[其中使用组分(A)-(E)],只是使用10重量份的表6所示的一种或两种芳族磷酸酯单体代替10重量份的TPP。结果示于表6和图6。
从表6和图6可以清楚地看出,当由式(I)表示的芳族磷酸酯的N的平均值是0,且所有取代基的碳原子总数的平均值在10-20范围内时,阻燃性和耐挥发性之间的平衡是优异的。
实施例29-34重复基本上与实施例10[其中使用组分(A)-(E)]中相同的操作程序,只是将组分(A)-(E)的类型和/或量改变成表7中所指出的那些[其中组分(A)-(D)的比例改变为表7中所示的那些,而使用烷基取代的芳族磷酸酯单体(FR-4)或芳族磷酸酯缩合物(FR-2)代替TPP并且用量为表7中所示量/100重量份树脂组分(A)-(D)的总量]。结果示于表7和图7。
从表7和图7可以清楚地看出,当使用烷基取代的芳族磷酸酯单体时,与使用芳族磷酸酯缩合物时相比,冲击强度的下降不多,且在熔体流动性,耐热性和冲击强度之间的平衡是优异的。
实施例35-37按基本上与实施例10[其中使用组分(A)-(E)]中相同的方法生产模塑产品(样品),只是将如表8所示的耐光性改进剂加入到树脂组合物中。试验样品,评价耐光性。在实施例10中获得的样品也做试验,评价耐光性。结果示于表8。
实施例38-41
重复基本上与实施例10[其中使用组分(A)-(E)]中相同的操作程序,只是使用PTFE母料批料(它是根据表9所示的那些组分的比例,也使用表9中所示的条件制备的),且将树脂组分的比例改为PC/HIPS/GPPS/AS-1/PPE/TPP/PTFE/EBS=50/31/1.2/5/2.8/10/0.04/0.04(重量比)。结果示于表9。
在实施例38和40中制备的PTFE母料批料的电子显微镜照片分别示于图8和9。从图8和9可以清楚地看出,在实施例38中制备的母料批料(它是通过让PTFE与高粘度的PPE在330℃下,在因存在PPE而施加的高剪切力作用下进行熔融捏合制备的)中的PTFE具有分支的细纤维形式,其中分支的细纤维包括取向的主干纤维和从主干纤维分出的大量分支纤维。鉴于这种结构,在实施例38中获得的树脂组合物的阻燃性优于在实施例40中获得的树脂组合物的阻燃性。
表1
注*AN丙烯腈ST苯乙烯表2
注*AN丙烯腈ST苯乙烯MM甲基丙烯酸甲酯B丙烯酸丁酯 MAH马来酐表3
注*AN丙烯腈ST苯乙烯表4
表5
注*1再次示出在表3中的实施例10和16的数据,便于比较。
*2TPP=0时式(I)的N的平均值FR-3=1.09时式(I)的N的平均值表6
表7
注*1 FR-2是芳族磷酸酯缩合物*2 FR-4是烷基取代的芳族磷酸酯单体表8
注*色差越小,耐光性越高表9
工业实用性在本发明的树脂组合物中,芳族聚碳酸酯和橡胶改性的苯乙烯聚合物(它们的相容性差)通过使用特定的相容剂,而使得相互之间有效地具有相容性,这样,能够获得树脂组合物的高冲击强度,高熔体流动性(模塑加工性的标准)和高耐热性。
本发明的树脂组合物可用于各种领域,尤其适合于生产用于家用电器和办公自动化机器等的部件。
权利要求
1.一种芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物,它包含(A)10-90重量份的芳族聚碳酸酯;(B)5-85重量份的包括苯乙烯聚合物基体和分散在其中的橡胶颗粒的橡胶改性的苯乙烯聚合物,所述苯乙烯聚合物不含不饱和的腈单体;和(C)0.1-50重量份的至少一种选自以下物质的相容剂(a)包含芳族乙烯基单体和可与所述芳族乙烯基单体共聚合的共聚单体的共聚物;和(b)包含玻璃化转变温度(Tg)为-30℃或-30℃以下的橡胶状聚合物和接枝于该聚合物上的芳族乙烯基单体(1)和可与所述芳族乙烯基单体(1)共聚合的单体(2)的接枝共聚物,其中所述单体(1)和(2)中的每一种各自是其均聚物形式,和/或所述单体(1)和(2)相互共聚合,作为相容剂(C)的所述共聚物对于构成所述共聚物的单体组分的比例而言具有不均匀分布,这样所述共聚物包含具有不同溶度参数(SP)值的共聚物分子,其中在具有最大SP值的共聚物分子和具有最小SP值的共聚物分子之间的SP值的差值是在0.3-1.0[(cal/cm3)1/2]范围内和其中共聚物的平均SP值是在10.6-11.0[(cal/cm3)1/2]范围内。
2.根据权利要求1的树脂组合物,其中在所述相容剂中可与所述芳族乙烯基单体共聚合的所述共聚单体是选自以下物质组中的至少一种不饱和腈类单体,丙烯酸酯单体,甲基丙烯酸酯单体,丙烯酸单体,甲基丙烯酸单体,和α,β-不饱和羧酸酐单体和马来酰亚胺单体。
3.根据权利要求1的树脂组合物,它进一步包含(D)1-30重量份的聚苯醚。
4.根据权利要求1-3中任何一项的树脂组合物,它进一步包含(E)1-30重量份的阻燃剂。
5.根据权利要求4的树脂组合物,其中所述阻燃剂(E)是由下式(I)表示的芳族磷酸酯的混合物 其中R1,R2,R3和R4各自独立地表示具有6-20个碳原子的未取代的或取代的芳族基团;X表示具有6-25个碳原子的未取代的或取代的亚芳基;和N是整数并具有平均值为0-0.9,其中N的所述平均值是由式(II)限定N的平均值=∑Nixi/∑xi(II)其中Ni表示式(I)的第i个磷酸酯分子的N值和xi表示所述第i个磷酸酯分子的重量比。
6.根据权利要求5的树脂组合物,其中式(I)中的N的平均值是0,和在R1,R2和R4的芳族环上取代的所有取代基的碳原子总数是10-20。
7.根据权利要求4-6中任何一项的树脂组合物,它进一步包含(F)0.001-30重量份的阻燃辅助剂,该辅助剂包含分支的细纤维形式的氟树脂,所述分支的细纤维包含直径为0.1μm或0.1μm以上的取向主干纤维和从所述主干纤维的取向方向的每1μm长度处分出的至少一支分支纤维,其中分支纤维也具有0.1μm或0.1μm以上的直径。
8.一种相容剂,它包含选自以下物质组的至少一种(a)包含芳族乙烯基单体和可与所述芳族乙烯基单体共聚合的共聚用单体的共聚物,和(b)包含玻璃化转变温度(Tg)为-30℃或-30℃以下的橡胶状聚合物和接枝于该聚合物上的芳族乙烯基单体(1)和可与所述芳族乙烯基单体(1)共聚合的单体(2)的接枝共聚物,其中所述单体(1)和(2)中的每一种各自是其均聚物形式,和/或所述单体(1)和(2)相互共聚合,作为相容剂的所述共聚物对于构成所述共聚物的单体组分的比例而言具有不均匀分布,这样所述共聚物包含具有不同溶度参数(SP)值的共聚物分子,其中在具有最大SP值的共聚物分子和具有最小SP值的共聚物分子之间的SP值的差值是在0.3-1.0[(cal/cm3)1/2]范围内和其中所述共聚物的平均SP值是在10.6-11.0[(cal/cm3)1/2]范围内。
全文摘要
公开了一种芳族聚碳酸酯-苯乙烯聚合物树脂组合物,它包含(A)芳族聚碳酸酯;(B)特定的橡胶改性的苯乙烯聚合物和(C)相溶剂,该相溶剂是含有芳族乙烯基单体和对于构成该共聚物的单体组分的比例而言具有不均匀分布的共聚物,这样该共聚物包含有不同溶度参数(SP)值的共聚物分子,其中在具有最大SP值的共聚物分子和具有最小SP值的共聚物分子之间的SP值的差值是在0.3-1.0[(cal/cm
文档编号C08L25/04GK1144531SQ9519216
公开日1997年3月5日 申请日期1995年6月21日 优先权日1994年6月21日
发明者西原一, 渡边昭広 申请人:旭化成工业株式会社
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