專利名稱：保護(hù)穿戴者的包含芳香族聚酰胺組合物的防護(hù)裝置以及適用于制備所述防護(hù)裝置的芳香 ...的制作方法
相關(guān)申請交叉引用本申請要求2004年2月27日提交的美國申請?zhí)?0/547,840的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
許多場合需要防護(hù)裝置以保護(hù)穿戴者。特別地，防護(hù)裝置可用于保護(hù)穿戴者不受機(jī)械撞擊、不曝露于溫度極限、以及預(yù)防光化輻射。穿戴者通常應(yīng)該被理解為生物體，通常為人，其穿著防護(hù)裝置作為身體覆蓋層。
防護(hù)裝置的實例是護(hù)臉和頭盔，例如焊工帽和面罩。為了舒適和易于使用，耐磨的防護(hù)裝置需要是輕質(zhì)的。聚合組合物可用于制備輕質(zhì)耐磨的防護(hù)裝置。
護(hù)臉和頭盔例如焊工帽和面罩的以下三個特征是極為重要的。第一，頭盔/面罩必須具有這樣的熱特性，其保護(hù)焊接期間穿戴者不接觸熔融金屬和火花。第二，頭盔/面罩必須具有不透明性，使得沒有破壞性的紫外線(UV)透過焊工帽/面罩，從而損傷焊工的視力。第三，頭盔/面罩必須具有良好的抗沖擊性能。
發(fā)明概述為了提供耐磨的堅固防護(hù)裝置，其能夠始終滿足或超過最終用途需求，并解決與長流動長度(flow lengths)、沖擊強度不均勻、表面美觀較差有關(guān)的問題，研究新的和改善的聚合物組合物。
本發(fā)明的一個方面涉及一種保護(hù)穿戴者的防護(hù)裝置，其包含聚合物組合物，該組合物包含具有熔點的芳香族聚酰胺和基于聚合物組合物總重量高于10wt％的至少一種官能化聚烯烴抗沖改性劑，其具有低于-10℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。本發(fā)明的另一個方面涉及一種聚合物組合物，其較好地適合用于制備保護(hù)穿戴者的防護(hù)裝置。
發(fā)明詳述本發(fā)明的一個目的是提供用于保護(hù)穿戴者的堅固防護(hù)裝置，其始終滿足或超過最終用途需求，并解決與長流動長度、沖擊強度不均勻和表面美觀性較差有關(guān)的問題。
因此，本發(fā)明涉及保護(hù)穿戴者的防護(hù)裝置，其包含聚合物組合物，該聚合物組合物包含-具有熔點的芳香族聚酰胺，和-基于聚合物組合物總重量高于10wt％的至少一種官能化聚烯烴抗沖改性劑，其具有低于-10℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
本發(fā)明某些實施方式中，防護(hù)裝置是護(hù)臉或頭盔。本發(fā)明某些實施方式中，防護(hù)裝置是焊工帽或面罩。
本發(fā)明某些實施方式中，防護(hù)裝置包含10wt％以上的聚合物組合物，基于防護(hù)裝置的總重量。本發(fā)明的某些實施方式中，防護(hù)裝置包含25wt％以上的聚合物組合物，基于防護(hù)裝置的總重量。本發(fā)明某些實施方式中，防護(hù)裝置包含50wt％以上的聚合物組合物，基于防護(hù)裝置的總重量。本發(fā)明某些實施方式中，防護(hù)裝置包含65wt％以上的聚合物組合物。
為了本發(fā)明目的，″芳香族聚酰胺″代表任何這樣的聚合物，其包含至少50摩爾％由至少一種芳香族二酸和至少一種二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元。所述二胺可以是脂肪族或芳香族。間苯二甲胺是芳香族二胺的實例。芳香族聚酰胺可以任選包含低于50摩爾％的包括酰胺基團(tuán)的脂肪族重復(fù)單元，例如得自脂肪族二酸和脂肪族二胺的重復(fù)單元、得自脂肪族氨基酸的重復(fù)單元和/或得自脂肪族內(nèi)酰胺的重復(fù)單元。
本發(fā)明的某些實施方式中，芳香族聚酰胺是聚鄰苯二甲酰胺，即該芳香族聚酰胺包含由至少一種鄰苯二甲二酸和至少一種二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元。
該芳香族聚酰胺具有熔點。具有熔點的芳香族聚酰胺通常是半結(jié)晶的。本發(fā)明的某些實施方式中，芳香族聚酰胺具有大于280℃的熔點，優(yōu)選大于285℃，更加優(yōu)選大于290℃；此外，在這些實施方式中，芳香族聚酰胺的熔點有利地低于310℃，優(yōu)選低于305℃，更加優(yōu)選低于300℃。
可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適技術(shù)測量芳香族聚酰胺的熔點；通常，用差示掃描量熱法測量熔點。確切地，本申請人使用Universal V3.7A Instruments DSC量熱計測量芳香族聚酰胺的熔點。為此，預(yù)先檢查利用校準(zhǔn)樣品較好地校準(zhǔn)的量熱計。然后，對要測量熔點的芳香族聚酰胺進(jìn)行下列加熱/冷卻循環(huán)第一次加熱從室溫以10℃/分鐘的速度升至350℃，隨后以20℃/分鐘的速度從350℃冷卻至室溫，隨后第二次加熱以10℃/分鐘的速度從室溫升至350℃。第二次加熱期間測量熔點。熔融是吸熱的一級相變，其在DSC掃描上表現(xiàn)為負(fù)峰。有利地對熱流曲線進(jìn)行作圖確定熔點峰值兩側(cè)拐點處與峰相切的兩條線的交點定義為峰值溫度，即熔點。
本發(fā)明中合適的聚鄰苯二甲酰胺包括任何部分芳香的聚鄰苯二甲酰胺，特別是任何聚鄰苯二甲酰胺，其進(jìn)一步包括由至少一種脂肪族二酸和至少一種二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元。對于本發(fā)明的某些實施方案，合適的聚鄰苯二甲酰胺包含由至少一種鄰苯二甲二酸和至少一種脂肪族二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元。某些實施方案中，苯二甲酸是對苯二甲酸。本發(fā)明的某些其它實施方案中，苯二甲酸包括對苯二甲酸和間苯二甲酸。本發(fā)明的某些其它實施方案中，聚鄰苯二甲酰胺進(jìn)一步包含由至少一種脂肪族二酸，例如己二酸和至少一種脂肪族二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元。本發(fā)明某些其它實施方案中，二胺是包含4至12個碳的脂肪族二胺，例如己二胺(HMDA)、壬二胺、2-甲基-1，5戊二胺和1，4-丁二胺。
本發(fā)明某些實施方案中，至少約40摩爾％至約100摩爾％用于形成芳香族聚酰胺的二羧酸選自芳香二羧酸。本發(fā)明某些實施方案中，芳香族聚酰胺包含-約50摩爾％至約100摩爾％的對苯二甲酰胺重復(fù)單元(即通過對苯二甲酸和至少一種脂肪族二胺，特別是己二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元)，-約35摩爾％至約0摩爾％的間苯二甲酰胺重復(fù)單元(即由間苯二甲酸和至少一種脂肪族二胺，特別是己二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元)，和-約50摩爾％至約0摩爾％的由至少一種脂肪族二酸和至少一種脂肪族二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元(特別是己二酰二胺重復(fù)單元，即由己二酸和至少一種脂肪族二胺，特別是己二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元)。
本發(fā)明某些實施方案中，芳香族聚酰胺包含高達(dá)約75摩爾％的對苯二甲酰胺重復(fù)單元。本發(fā)明的某些其它實施方案中，芳香族聚酰胺包含高達(dá)約60摩爾％的對苯二甲酰胺單元。本發(fā)明的某些實施方案中，芳香族聚酰胺包含至少約10摩爾％的己二酰二胺重復(fù)單元。本發(fā)明的某些其它實施方案中，芳香族聚酰胺包含至少約30摩爾％的己二酰二胺重復(fù)單元。本發(fā)明的某些其它實施方案中，芳香族聚酰胺包含至少約40摩爾％的己二酰二胺重復(fù)單元。本發(fā)明某些實施方案中，芳香族聚合物包含高達(dá)約10摩爾％的間苯二甲酰胺重復(fù)單元。
用于本發(fā)明實施方案的合適芳香族聚酰胺在本發(fā)明中是可從Solvay Advanced Polymers，L.L.C.以AMODEL商購的聚鄰苯二甲酰胺。
對于本發(fā)明某些其它實施方案，合適的聚鄰苯二甲酰胺公開于美國專利號5,436,294；5,447,980；和Re 34,447，其中全部公開內(nèi)容在這里引入作為參考。
本發(fā)明的某些實施方案中，聚合物組合物包括至少約30重量％的芳香族聚酰胺。本發(fā)明某些實施方案中，聚合物組合物包括至少約50重量％的芳香族聚酰胺。本發(fā)明某些實施方案中，聚合物組合物包括高達(dá)約80重量％的芳香族聚酰胺。
本發(fā)明的某些實施方案中，聚合物組合物包括至少約15重量％的官能化聚烯烴抗耐改性劑，基于聚合物組合物的總重量。本發(fā)明的某些實施方案中，聚合物組合物包括高達(dá)約35重量％的官能化聚烯烴抗沖改性劑。本發(fā)明的某些實施方案中，聚合物組合物包括高達(dá)約30重量％的官能化聚烯烴抗沖改性劑。本發(fā)明的某些實施方案中，聚合物組合物包括高達(dá)約25重量％的官能化聚烯烴抗沖改性劑。本發(fā)明的某些實施方案中，聚合物組合物包括高達(dá)約20重量％的官能化聚烯烴抗沖改性劑。
任何玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于-10℃的官能化聚烯烴抗沖改性劑均適用于本發(fā)明。
可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適用技術(shù)測量官能化聚烯烴抗沖改性劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，特別是使用差示掃描量熱法。例如，可以使用Mettler DSC 30量熱計用于測量官能化聚烯烴抗沖改性劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。為此，有利地預(yù)先檢查用標(biāo)準(zhǔn)試樣較好地校準(zhǔn)的量熱計。然后，對要測量玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的官能化聚烯烴抗沖改性劑進(jìn)行下列冷卻/加熱循環(huán)第一次冷卻從室溫以20℃/分鐘的速度降至-100℃，隨后第一次加熱從-100℃以10℃/分鐘的速度升至+100℃，隨后第二次冷卻從+100℃以20℃/分鐘的速度降至-100℃，隨后第二次加熱從-100℃以10℃/分鐘的速度升至+100℃。第二次加熱期間測量玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。有利地通過在熱流曲線上作圖測定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在轉(zhuǎn)變區(qū)域向上曲線作出第一切線；在轉(zhuǎn)變區(qū)域向下曲線作出第二切線；兩條切線之間的曲線中點溫度，或1/2ΔCp是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
本發(fā)明的某些實施方案中，官能化聚烯烴抗沖改性劑具有一個并且唯一的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。本發(fā)明的某些其它實施方案中，官能化聚烯烴抗沖改性劑是嵌段共聚物，其具有兩個或更多玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，至少其中一個低于-10℃。對于本發(fā)明用途，具有一個并且唯一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的官能化聚烯烴抗沖改性劑優(yōu)于具有兩個或更多個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的官能化聚烯烴抗沖改性劑。
本發(fā)明的某些實施方案中，官能化聚烯烴抗沖改性劑具有小于約-20℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。本發(fā)明的某些實施方案中，官能化聚烯烴抗沖改性劑具有小于約-30℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。本發(fā)明的某些實施方案中，官能化聚烯烴抗沖改性劑具有高于約-65℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
用于本發(fā)明某些實施方案的適當(dāng)官能化聚烯烴抗沖改性劑是柔軟并且有彈性的。
用于本發(fā)明某些實施方案的適當(dāng)官能化聚烯烴抗沖改性劑包含極性官能團(tuán)。本發(fā)明的某些實施方案中，官能化聚烯烴抗沖改性劑包含羧基官能度。本發(fā)明某些實施方案中，官能化聚烯烴抗沖改性劑包含至少約0.1重量％的羧基官能度，優(yōu)選至少約0.5重量％。本發(fā)明某些實施方案中，官能化聚烯烴抗沖改性劑包含高達(dá)約5重量％的羧基官能度，優(yōu)選高達(dá)約2.0重量％。
可用于本發(fā)明某些實施方案的官能化聚烯烴抗沖改性劑包括熔體流動速率(MFR)至少約0.5g/10分鐘的那些。本發(fā)明某些實施方案的官能化聚烯烴抗沖改性劑的MFR可以達(dá)到約200g/10分鐘。通常根據(jù)常規(guī)方法，例如按照ISO標(biāo)準(zhǔn)測量官能化聚烯烴抗沖改性劑的MFR。例如，對包含得自乙烯重復(fù)單元的官能化聚烯烴抗沖改性劑，有利地使用ISO 1133(1991)，則通常在190℃和5kg載荷下測量MFR。
本發(fā)明的某些實施方案中，官能化抗沖改性劑分散在芳香族聚酰胺中。在某些用于形成本發(fā)明實施方案的聚合物組合物中，官能化抗沖改性劑包含極性基團(tuán)，其與芳香族聚酰胺反應(yīng)導(dǎo)致與芳香族聚酰胺基體的粘性增強。
合適的官能化聚烯烴抗沖改性劑可從多種商業(yè)來源獲得，特別是-馬來酸酐-官能化的乙烯-丙烯共聚物橡膠，包含側(cè)鏈琥珀酸酐基團(tuán)，可以EXXELORVA從Exxon Mobil Chemical Company得到，例如EXXELORVA 1801，-馬來酸酐-官能化的苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物橡膠，可以KRATONFG從Kraton Polymers得到，例如KRATONFG1901X，-馬來酸酐-官能化的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡膠(EPDM橡膠)，例如ROYALTUF498，1％馬來酸酐官能化的EPDM橡膠，可從Crompton Corporation獲得。
用于本發(fā)明某些實施方案的合適官能化聚烯烴抗沖改性劑包含得自乙烯和/或丙烯的重復(fù)單元。用于本發(fā)明某些實施方案的合適官能化聚烯烴抗沖改性劑進(jìn)一步包含得自一種或多種單體的重復(fù)單元，其中所述的單體選自包含4至12個碳原子的單烯烴，如1-丁烯和1-己烯、二烯烴如丁二烯、(甲基)丙烯酸單體例如(甲基)丙烯酸和其堿(如鈉)或堿土(如鋅)金屬鹽和(甲基)丙烯酸酯。得自二烯烴的重復(fù)單元可以被氫化；其中得自丁二烯重復(fù)單元已經(jīng)被氫化的官能化聚烯烴抗沖改性劑實例是KRATONFG1901X，1％馬來酸酐接枝苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物，包含約30wt％的聚苯乙烯嵌段，可從Kraton Polymers獲得。
可通過共聚合一種或多種官能單體和/或接枝一種或多種官能單體獲得官能化聚烯烴抗沖改性劑的官能度。特別地，可通過共聚合一種或多種丙烯酸單體獲得官能化聚烯烴抗沖改性劑的羧基官能度，其中丙烯酸單體選自丙烯酸和甲基丙烯酸、其堿(如鈉)或堿土(如鋅)金屬鹽、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。也可以通過接枝一種或多種所述單體，或酸酐如馬來酸酐獲得該官能度?？梢栽诠簿酆匣蚪又Σ襟E之后用堿性或堿土氫氧化物或鹽部分或完全中和羧基。
本發(fā)明某些實施方案中，官能化聚烯烴抗沖改性劑包含得自乙烯和丙烯的重復(fù)單元，乙烯基與丙烯重復(fù)單元的比例為40∶60至65∶30。
官能化乙烯/丙烯酸酯共聚物和乙烯/丙烯酸/丙烯酸酯三元共聚物，以及相應(yīng)與甲基丙酸烯衍生物的共聚物和三元共聚物可以用于本發(fā)明的某些實施方案，只要它們具有低于-10℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。其實例是官能化的彈性丙烯酸乙酯-乙烯共聚物。
其它可用于本發(fā)明實踐的官能化聚烯烴抗沖改性劑包括乙烯-高級α-烯烴聚合物，其通過接枝或與合適的反應(yīng)性羧酸或其衍生物例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐或其酯共聚合而具有反應(yīng)性官能度(抗沖改性劑(IM1))；根據(jù)ASTM D-638測定，它們有利地具有高達(dá)約50,000psi的拉伸模量。合適的高級α-烯烴包括C3至C8α-烯烴，例如丙烯、1-丁烯和1-己烯。合適的官能化乙烯-高級α-烯烴聚合物的實例是乙烯-1-辛烯彈性體，可以ENGAGE從DuPont得到(例如ENGAGE8550)，在其上已接枝了馬來酸酐。
替代地，還可通過氫化得自二烯單體例如1-3二烯單體的重復(fù)單元得到具有包含類似單元結(jié)構(gòu)的官能化聚烯烴抗沖改性劑(抗沖改性劑(IM2))。例如，可以氫化乙烯-丁二烯共聚物以提供乙烯-丁烯共聚物結(jié)構(gòu)。類似地，可以通過氫化乙烯-異戊二烯共聚物以得到等效的乙烯-異丁烯共聚物。
特別重要的官能化聚烯烴抗沖改性劑種類包括包含得自乙烯、至少一種高級α-烯烴聚合物和至少一種二烯烴的重復(fù)單元，而且具有通過與合適的反應(yīng)性羧酸或其衍生物例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐或其酯接枝或共聚合得到的反應(yīng)性官能度(抗沖改性劑(IM3))，特別是官能化乙烯/丙烯/二烯三元共聚物(通常被稱為EPDM橡膠)?？捎糜诤铣蛇@類官能化聚烯烴抗沖改性劑的二烯單體包括公知的共軛二烯，例如異戊二烯和1，3-丁二烯，4至24個碳原子的非共軛二烯，例如1，4-丁二烯、1，4-己二烯、1，5-己二烯、2，5-二甲基-1，5-己二烯和1，4-辛二烯，環(huán)二烯，例如環(huán)戊二烯、環(huán)己二烯、環(huán)辛二烯和雙環(huán)戊二烯、烯基降冰片烯，例如5-亞乙基-2-降冰片烯、5-亞丁基-2-降冰片烯、2-甲代烯丙基-5-降冰片烯和2-異丙烯基-5-降冰片烯和三環(huán)二烯，例如3-甲基三環(huán)-[5.2.1.0.2.6]十-3，8-二烯。該種類官能化聚烯烴抗沖改性劑中得自二烯單體的重復(fù)單元的含量優(yōu)選為約0.5％至約10重量％，特別是約1％至約5重量％，基于官能化聚烯烴抗沖改性劑的總重量。乙烯-高級α-烯烴共聚物橡膠中乙烯單元和高級α-烯烴單元的摩爾份數(shù)通常為約40∶60至約95∶5。
此外合適的官能化嵌段共聚物包含至少兩個聚合嵌段，至少一個嵌段(B1)是選自(IM1)、(IM2)和(IM3)抗沖改性劑的聚合物嵌段，至少一個嵌段(B2)是任選取代的苯乙烯嵌段，特別是聚苯乙烯均聚物嵌段。其實例是官能化苯乙烯-單烯烴嵌段聚合物，如官能化SEBS，官能化SEB、官能化SEPS和官能化SEP(其中S是苯乙烯、E是乙烯、P是丙烯，B是丁烯，通過氫化得自丁二烯的重復(fù)單元獲得)。
用于本發(fā)明某些實施方式的合適官能化聚烯烴抗沖改性劑不包括得自乙烯和/或丙烯的重復(fù)單元。其實例是官能化苯乙烯-二烯烴嵌段聚合物如官能化Sβ，官能化SβS、官能化SIS和官能化ABS(其中S是苯乙烯，β是丁二烯，I是異戊二烯，A是丙烯腈)。
適用于制備聚合物組合物的官能化聚烯烴抗沖改性劑不限于上述描述的那些，其中的聚合物組合物用于制備本發(fā)明的防護(hù)裝置。
本發(fā)明某些實施方式中，聚合物組合物可包括其它成分，公知的脫模劑、增塑劑、潤滑劑，和熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、不透明劑如顏料，和填料。
根據(jù)具體預(yù)期的用途可確定這些任選添加劑的含量，考慮到擠出領(lǐng)域中通常的實踐范圍，基于聚合物組合物的總重量，這些另外的添加劑高達(dá)約50重量％。
實施方式(E-1)本發(fā)明某些實施方式(E-1)中有用的脫模劑種類包括脂肪族聚酰胺；一種或更多種脂肪族聚酰胺可以包括在聚合物組合物內(nèi)。
對于本發(fā)明目的，″脂肪族聚酰胺″代表任何這樣的聚合物，其包含多于50摩爾％的重復(fù)單元，所述重復(fù)單元通過至少一種脂肪族二酸和至少一種脂肪族二胺、和/或至少一種脂肪族氨基酸、和/或至少一種脂肪族內(nèi)酰胺之間的縮聚反應(yīng)而形成。
如上所述定義的脂肪族聚酰胺中，具有包含50摩爾％以上重復(fù)單元的聚合物，所述重復(fù)單元通過至少一種脂肪族二酸和至少一種脂肪族二胺之間的縮聚反應(yīng)而形成，下文稱為″二酸/二胺-衍生的脂肪族聚酰胺″；示例性二酸/二胺-衍生的脂肪族聚酰胺是尼龍12，12，因為它比更短鏈的同系物如尼龍6，6得到更優(yōu)良的結(jié)果。
實施方案(E-1)中，聚合物組合物中脂肪族聚酰胺的量有利地為高達(dá)約20重量％(基于組合物的總重量)，優(yōu)選高達(dá)約10重量％；此外，有利地至少約1.0重量％，并優(yōu)選至少約2.5重量％。
實施方案(E-2)本發(fā)明某些實施方案(E-2)中特別感興趣的脫模劑種類包括特定類型的脂肪族聚酰胺[下文稱為類型(T)]；一種或多種類型(T)的脂肪族聚酰胺可以包含在聚合物組合物內(nèi)。
類型(T)的聚酰胺是包含50摩爾％以上重復(fù)單元的那些，其中重復(fù)單元通過至少一種脂肪族氨基酸和/或至少一種脂肪族內(nèi)酰胺的縮聚反應(yīng)而形成。
類型(T)的其它脂肪族聚酰胺是包含50摩爾％以上由至少一種脂肪族氨基酸縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元的聚合物，下文稱為″氨基酸-衍生的脂肪族聚酰胺″；示例性的氨基酸衍生的脂肪族聚酰胺是尼龍11(其是通過ω-氨基十一烷酸的縮合反應(yīng)形成的均聚物)。
實施方案(E-2)中，聚合物組合物中類型(T)的脂肪族聚酰胺的量有利地為高達(dá)約20重量％(基于組合物的總重量)，并優(yōu)選高達(dá)約10重量％；此外，有利地至少約1.0重量％，并優(yōu)選至少約2.5重量％。
實施方案(E-3)本發(fā)明某些實施方案(E-3)中有用的脫模劑種類包括非常特殊類型的脂肪族聚酰胺，下文稱為″內(nèi)酰胺-衍生的脂肪族聚酰胺″；一種或多種內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺可以包含在聚合物組合物內(nèi)。
用于本發(fā)明目的，內(nèi)酰胺-衍生的脂肪族聚酰胺代表包含50摩爾％以上的重復(fù)單元的任何聚合物，其中所述重復(fù)單元通過至少一種脂肪族內(nèi)酰胺的縮聚反應(yīng)而形成。
內(nèi)酰胺-衍生的脂肪族聚酰胺優(yōu)選包含90摩爾％以上通過脂肪族內(nèi)酰胺縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元；更優(yōu)選，所有內(nèi)酰胺-衍生的脂肪族聚酰胺的重復(fù)單元由脂肪族內(nèi)酰胺的縮聚反應(yīng)形成。
合適的脂肪族內(nèi)酰胺的非限定實例是γ-丁內(nèi)酰胺、ε-己內(nèi)酰胺、α-甲基己內(nèi)酰胺、β-甲基己內(nèi)酰胺、γ-甲基己內(nèi)酰胺、δ-甲基己內(nèi)酰胺、ε-甲基己內(nèi)酰胺、N-甲基己內(nèi)酰胺、β，γ-二甲基己內(nèi)酰胺、γ-乙基己內(nèi)酰胺、γ-異丙基己內(nèi)酰胺、ε-異丙基己內(nèi)酰胺、γ-丁基己內(nèi)酰胺、ε-nantho內(nèi)酰胺、ω-enantho內(nèi)酰胺、η-辛內(nèi)酰胺、ω-辛內(nèi)酰胺、ω-aurolactam(也稱為2-氮雜環(huán)十三烷酮)，2-氮雜環(huán)十五烷酮和2-氮雜環(huán)十七烷酮。
脂肪族內(nèi)酰胺有利地具有至少4個碳原子，優(yōu)選至少7個碳原子，更優(yōu)選至少10個碳原子，更加優(yōu)選至少12個碳原子。此外，它有利地具有至多18個碳原子，優(yōu)選至多15個碳原子，更優(yōu)選至多12個碳原子。最優(yōu)選脂肪族內(nèi)酰胺是ω-月桂內(nèi)酰胺。
內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺有利地具有熔點。具有熔點的內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺通常是半結(jié)晶的。內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺的熔點優(yōu)選高于150℃，更優(yōu)選高于165℃；此外，它優(yōu)選低于210℃，更優(yōu)選低于190℃。
當(dāng)內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺是尼龍12時，可獲得優(yōu)異的結(jié)果。尼龍12是通過ω-月桂內(nèi)酰胺的縮聚反應(yīng)形成的均聚物。尼龍12是熔點約178℃的半結(jié)晶內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺。示例性的尼龍12是VESTAMIDL-1700，可從Degussa獲得。
實施方案(E-3)中，聚合物組合物中內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺的量有利地高達(dá)約20重量％，優(yōu)選高達(dá)約10重量％，更優(yōu)選高達(dá)8重量％，更加優(yōu)選高達(dá)約6.0重量％(基于聚合物組合物的總重量)。此外，聚合物組合物中內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺的量有利地至少為約1.0重量％，優(yōu)選至少約2.5重量％，更優(yōu)選至少約3.5重量％(基于組合物的總重量)。
實施方案(E-3)中，內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺可以單獨用作脂肪族聚酰胺，或與氨基酸衍生的脂肪族聚酰胺和/或二酸/二胺衍生的脂肪族聚酰胺結(jié)合；它優(yōu)選單獨用作脂肪族聚酰胺，或與氨基酸衍生的脂肪族聚酰胺和/或二酸/二胺衍生的脂肪族聚酰胺結(jié)合，其中二酸/二胺衍生的脂肪族聚酰胺與氨基酸衍生的脂肪族聚酰胺比例為0至45％；它更優(yōu)選單獨用作脂肪族聚酰胺，或與氨基酸衍生的脂肪族聚酰胺結(jié)合?；谥咀寰埘０返目傊亓浚瑑?nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺的重量有利地為45％至100％；其優(yōu)選為75％直至100％；更加優(yōu)選，脂肪族聚酰胺由內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺組成。
適用于本發(fā)明的合適顏料包括碳黑。某些實施方案中，聚合物組合物中存在的顏料量高達(dá)約10重量％。
填料可以是公知的纖維狀或顆粒形式。用于形成某些防護(hù)裝置的纖維填料可以包括玻璃纖維、碳或石墨纖維，以及由高溫工程樹脂形成的纖維，例如為聚(苯并噻唑)、聚(苯并咪唑)、聚芳酯、聚(苯并唑)、聚芳醚等，并可包括包含兩種或更多種這類纖維的混合物。合適的纖維優(yōu)選選自玻璃纖維、碳纖維和芳香族聚酰胺纖維，例如由DuPontCompany以商品名KEVLAR出售的纖維。顆粒填料優(yōu)選是成核劑，例如滑石和云母。
纖維填料的量和優(yōu)選填料總量(不論其形式)有利地小于20wt％，優(yōu)選小于10wt％，更優(yōu)選小于5wt％，更加優(yōu)選小于3wt％，基于聚合物組合物的總重量。不含填料的聚合物組合物得到優(yōu)異的結(jié)果。
雖然通常對任選附加成分的性質(zhì)沒有嚴(yán)格的限定，但通常排除某些成分，因為它們有時對防護(hù)裝置的所需性能具有不利影響。這些成分中是聚苯醚如聚(2，6-二甲基亞苯基-1，4-醚)；因此，聚合物組合物有利地包含0至5wt％聚苯醚，并且優(yōu)選聚合物組合物不含聚苯醚。
本發(fā)明的其它目的是提供一種聚合物組合物，其適合用于制備保護(hù)穿戴者的堅固防護(hù)裝置，其始終滿足或超出最終用途要求，并解決了與長流動長度、沖擊強度不均勻和表面缺陷有關(guān)的問題。
為此目的，本發(fā)明涉及一種聚合物組合物，其包含-具有熔點的芳香族聚酰胺，-基于聚合物組合物總重量高于10wt％的至少一種官能化聚烯烴抗沖改性劑，其具有低于-10℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
本發(fā)明聚合物組合物具有與本發(fā)明在所有實施方案中詳述的防護(hù)裝置中包含的聚合物組合物相同的特征。
實施例E1至E9(本發(fā)明聚合物組合物)和對比實施例CE1(相反的聚合物組合物)對三種濃度的官能化聚烯烴抗沖改性劑和三種類型的流動改性劑進(jìn)行測試。各種測試的聚合物組合物列于表1。聚鄰苯二甲酰胺(PPA1)是聚鄰苯二甲酰胺，其由約55wt％的由苯二甲二酸、主要是對苯二甲二酸和己二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元和約45wt％的由己二酸和己二胺之間的縮聚反應(yīng)形成的重復(fù)單元組成。
評價用于焊工帽/面罩的各種聚合物組合物，測試數(shù)據(jù)列于表2。評價的流動改性劑包括線型低密度聚乙烯(LLDPE)、長鏈羧酸的堿土鹽和尼龍12。
可以看出脂肪族聚酰胺，例如尼龍12改善從芳香族聚酰胺組合物模制的防護(hù)裝置的表面外觀。根據(jù)本發(fā)明某些實施方案，由包含尼龍12作為添加劑的聚合物組合物制成的保護(hù)穿戴者的防護(hù)裝置例如焊工帽，與由不含尼龍12的聚合物組合物形成的焊工帽相比，具有更加規(guī)則的表面特征。
表1
表2
在標(biāo)準(zhǔn)ASTM條件下進(jìn)行Izod沖擊測試。根據(jù)ASTM D3763在1/8英寸板上進(jìn)行Dynatup沖擊試驗。BB測試包括以不同速度噴射多個BB，然后檢查試樣是否受BB沖擊的損壞。基于三種標(biāo)準(zhǔn)評估用于護(hù)臉和頭盔的聚合物組合物1.基于Izod、Dynatup沖擊最高能量和延展斷裂次數(shù)的沖擊數(shù)據(jù)，2.由熔體流動速率(MFR)測量的流動特性，和用Kayeness毛細(xì)管粘度計測量的粘度，其中根據(jù)ASTM D3835在5分鐘(稱為T5)后以394sec-1測量的粘度，和3.內(nèi)部注入模塑評價。
在插入板模具中模塑所有的12個配方，評價并比較表面外觀和焊接線的美觀性。
基于模塑試驗進(jìn)行如下觀察。
實施例E10(本發(fā)明防護(hù)裝置)和對比實施例CE2(相反的防護(hù)裝置)焊工帽一方面由實施例E5(焊工帽E10)的聚合物組合物制成，另一方面由對比實施例CE1(焊工帽CE2)的聚合物組合物制成。
最初完全根據(jù)與對比實施例CE2相同的條件處理實施例E10。熔融溫度是618。這些條件下，焊工帽E10的表面外觀類似于對照焊工帽CE2的表面，除了流線更加突出。然而，降低注入速度可改善流線，使得最優(yōu)化操作條件后，本發(fā)明焊工帽E10的表面外觀類似于對照焊工帽CE2的表面外觀。在實施例E10的情況下，檢測沒有發(fā)現(xiàn)粘附部分。
測試焊工帽E10，并成功地通過300英尺/秒BB沖擊試驗。
實施例E11(本發(fā)明防護(hù)裝置)焊工帽也由實施例E2的聚合物組合物制成(焊工帽E11)。
最初在與對比實施例CE2完全相同的條件下處理實施例E11。在這些條件下，焊工帽E11的表面外觀比焊工帽E10的表面外觀更清潔并且更整齊，并且流線更不明顯。至于實施例E10，降低注入速度以最小化流線。最優(yōu)化操作條件后，本發(fā)明焊工帽E11的表面外觀類似于對照焊工帽CE2的表面外觀。在實施例E11的情況下，檢測沒有發(fā)現(xiàn)粘附部分。
測試焊工帽E11，并成功地通過300英尺/秒BB沖擊試驗。
本發(fā)明焊工帽(特別是護(hù)臉和頭盔)E10和E11明顯表現(xiàn)出相對于對照焊工帽CE2改善的沖擊強度。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)穿戴者的防護(hù)裝置，其包含聚合物組合物，該聚合物組合物包括-具有熔點的芳香族聚酰胺，和-基于聚合物組合物總重量，高于10wt％的至少一種官能化聚烯烴抗沖改進(jìn)劑，其具有低于-10℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
2.權(quán)利要求1的防護(hù)裝置，特征在于它是護(hù)臉或頭盔。
3.權(quán)利要求1或2的防護(hù)裝置，特征在于它是焊工帽或面罩。
4.權(quán)利要求1至3中任一項的防護(hù)裝置，特征在于芳香族聚酰胺是聚鄰苯二甲酰胺。
5.權(quán)利要求1至4中任一項的防護(hù)裝置，特征在于芳香族聚酰胺具有大于280℃的熔點。
6.權(quán)利要求1至5中任一項的防護(hù)裝置，特征在于官能化聚烯烴抗沖改性劑是官能化乙烯/丙烯/二烯三元共聚物。
7.權(quán)利要求1至6中任一項的防護(hù)裝置，特征在于聚合物組合物包括至少約15重量％的官能化聚烯烴抗沖性改性劑，基于聚合物組合物的總重量。
8.權(quán)利要求1至7中任一項的防護(hù)裝置，特征在于聚合物組合物進(jìn)一步包含脂肪族聚酰胺。
9.權(quán)利要求1至7中任一項的防護(hù)裝置，其特征在于所述的聚合物組合物進(jìn)一步包含內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺。
10.權(quán)利要求9的防護(hù)裝置，特征在于內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺是尼龍12。
11.權(quán)利要求9或10的防護(hù)裝置，特征在于聚合物組合物中包含至少約2.5重量％的內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺，基于聚合物組合物的總重量。
12.權(quán)利要求9至11中任一項的防護(hù)裝置，特征在于聚合物組合物中包含高達(dá)約10重量％的內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺，基于聚合物組合物的總重量。
13.一種聚合物組合物，包括-具有熔點的芳香族聚酰胺，和-基于聚合物組合物總重量高于10wt％的至少一種官能化的聚烯烴抗沖改性劑，其具有低于-10℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
14.權(quán)利要求13的聚合物組合物，其特征在于芳香族聚酰胺是聚鄰苯二甲酰胺。
15.權(quán)利要求13或者14的聚合物組合物，特征在于官能化的聚烯烴抗沖改性劑是官能化的乙烯/丙烯/二烯三元共聚物。
16.權(quán)利要求13至15中任一項的聚合物組合物，特征在于聚合物組合物進(jìn)一步包括脂肪族聚酰胺。
17.權(quán)利要求13至15中任一項的聚合物組合物，特征在于聚合物組合物進(jìn)一步包括內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺。
18.權(quán)利要求17的聚合物組合物，特征在于內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺是尼龍12。
19.權(quán)利要求17或18的聚合物組合物，特征在于聚合物組合物中包含至少約2.5重量％的內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺，基于聚合物組合物的總重量。
20.權(quán)利要求17至19中任一項的聚合物組合物，特征在于聚合物組合物中包含高達(dá)約10重量％的內(nèi)酰胺衍生的脂肪族聚酰胺，基于聚合物組合物的總重量。
全文摘要
一種保護(hù)穿戴者的防護(hù)裝置，其包含聚合物組合物，該組合物包括；具有熔點的芳香族聚酰胺，和基于聚合物組合物總重量高于10wt％的至少一種官能化聚烯烴抗沖改性劑，其具有低于－10℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。適用于制備防護(hù)裝置以保護(hù)穿戴者的聚合物組合物，其包括具有熔點的芳香族聚酰胺，和基于聚合物組合物總重量高于10wt％的至少一種官能化聚烯烴抗沖改性劑，其具有低于－10℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
文檔編號A41D31/00GK1925890SQ200580006208
公開日2007年3月7日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者布魯斯·波斯泰德, 蒂莫西·D·畢曉普 申請人:索維高級聚合物股份有限公司