專利名稱:具有改進(jìn)的耐刮擦性的熱塑性組合物及由其形成的制品的制作方法
背景技術(shù):
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的耐刮擦性的熱塑性組合物,制備方法,和由該熱塑性組合物制備的制品。
具有光澤或半光澤拋光外觀的輕質(zhì)熱塑性材料是構(gòu)成耐用制品的全部或部分的有用材料,該制品例如模塑或熱成形制品,范圍從手持電子設(shè)備(如移動(dòng)電話)到汽車(chē)的外部組件。聚碳酸酯類材料由于其具有高表面光澤性能、高透明性和優(yōu)異的抗沖強(qiáng)度對(duì)于這些應(yīng)用十分有用。穩(wěn)定化的耐候的聚碳酸酯組合物可以用于其中制品暴露于光和水分的室外條件的應(yīng)用。使用耐候的聚碳酸酯組合物還可以提供制品(特別是戶外使用的那些制品)期望的顏色穩(wěn)定性和表面拋光性能。然而,除了較高的制造成本之外,耐候的熱塑性組合物還可能具有較低的延展性和低的加工性,因此對(duì)于一些高延展性和熱成形性能重要的應(yīng)用可能不太合乎需要。
對(duì)于制品的外表面可能與其他物體進(jìn)行直接接觸的應(yīng)用,耐久性和耐磨性也是輕質(zhì)熱塑性材料的重要性質(zhì)。就該類應(yīng)用而言,例如,當(dāng)與摩擦材料(如鋼絲絨和清潔劑)接觸,表面滑過(guò),下落,在口袋中滑動(dòng),與其他物品如硬幣、鑰匙等摩擦?xí)r,期望由諸如聚碳酸酯的聚合物制備的制品耐摩損。因此,具有耐刮擦性的聚合物組合物對(duì)于要求耐用表面拋光和外觀的制品是合乎需要的。
因此,本領(lǐng)域仍需要既具有優(yōu)異的光澤度保持率(gloss retention)又具有改進(jìn)的耐刮擦性的聚碳酸酯類熱塑性材料。該熱塑性組合物還應(yīng)具有與現(xiàn)有的聚碳酸酯類熱塑性組合物相當(dāng)或更好的其他物理性質(zhì),如耐候性、抗沖強(qiáng)度、延展性,和便于通過(guò)注塑、擠出和/或熱成型進(jìn)行制造的熱流動(dòng)特性。
發(fā)明內(nèi)容
本領(lǐng)域的上述缺點(diǎn)通過(guò)本發(fā)明實(shí)施方式中的熱塑性組合物得以緩解,該熱塑性組合物包括A)25-95重量份第一聚碳酸酯,該第一聚碳酸酯基本上由i)和ii)組成i)25-100mol%具有下式結(jié)構(gòu)的第一碳酸酯單元
其中Ra’和Rb’各自獨(dú)立地為C1-12烷基,Xa為C1-18烷叉橋連基團(tuán)、C3-18環(huán)烷叉橋連基團(tuán)或C9-18稠合的環(huán)烷叉-芳族橋連基團(tuán),r和s各自獨(dú)立地為1-4,和ii)0-75mol%具有下式結(jié)構(gòu)的第二碳酸酯單元
其中各R1為C6-30芳族基團(tuán),第一碳酸酯單元和第二碳酸酯單元不同,且在第一聚碳酸酯中第一碳酸酯單元和第二碳酸酯單元的摩爾百分?jǐn)?shù)總和為100%;B)5-75重量份具有下式結(jié)構(gòu)的聚酯-聚碳酸酯
其中R1、D和T各自獨(dú)立地為C6-30芳族基團(tuán),m和n的摩爾比為95:5至10:90;以及C)0-65重量份第二聚碳酸酯,其中第一聚碳酸酯和第二聚碳酸酯不同,且第一聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯和第二聚碳酸酯的重量份的總和為100重量份。
在另一實(shí)施方式中,熱塑性組合物基本上由以下組分組成A)25-95重量份第一聚碳酸酯,該第一聚碳酸酯基本上由i)和ii)組成i)25-100mol%具有下式結(jié)構(gòu)的第一碳酸酯單元
其中Ra’和Rb’各自獨(dú)立地為C1-12烷基、Xa為C1-18烷叉橋連基團(tuán)、C3-18環(huán)烷叉橋連基團(tuán)或C9-18稠合的環(huán)烷叉-芳族橋連基團(tuán),r和s各自獨(dú)立地為1-4,條件是全部Ra’和全部Rb’中的至少一個(gè)位于Xa的間位,和ii)0-75mol%具有下式結(jié)構(gòu)的第二碳酸酯單元
其中各R1為C6-30芳族基團(tuán),第一碳酸酯單元和第二碳酸酯單元不同,且在第一聚碳酸酯中第一碳酸酯單元和第二碳酸酯單元的摩爾百分?jǐn)?shù)總和為100%;B)5-75重量份具有下式結(jié)構(gòu)的聚酯-聚碳酸酯
其中R1、D和T各自獨(dú)立地為C6-30芳族基團(tuán),m和n的摩爾比為95:5至10:90,和C)0-65重量份第二聚碳酸酯,以及D)添加劑,其中第一聚碳酸酯和第二聚碳酸酯不同,且第一聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯和第二聚碳酸酯的重量份的總和為100重量份。
在另一實(shí)施方式中,熱塑性組合物包括A)25-95重量份包括下式結(jié)構(gòu)的第一聚碳酸酯
其中Ra、Rb和Rg各自獨(dú)立地為C1-12烷基或鹵素;Ra’和Rb’各自獨(dú)立地為C1-12烷基,和全部Ra’和全部Rb’中的至少一個(gè)位于環(huán)己叉橋連基團(tuán)的間位;Rc和Rd各自獨(dú)立地為氫、C1-12烷基、環(huán)狀C1-12烷基、C7-12芳烷基、C1-12雜烷基,或環(huán)狀C7-12雜芳基烷基;r和s獨(dú)立地為1-4,p和q獨(dú)立地為0-4,t為0-10,以及x和y的摩爾比為25:75至100:0,和B)5-75重量份包含下式結(jié)構(gòu)的聚酯-聚碳酸酯
其中Ra、Rb和Rf各自獨(dú)立地為C1-12烷基或鹵素;Rc和Rd各自獨(dú)立地為氫、C1-12烷基、環(huán)狀C1-12烷基、C7-12芳烷基、C1-12雜烷基,或環(huán)狀C7-12雜芳基烷基;p、q和u獨(dú)立地為0-4,m和n的摩爾比為95:5至10:90,以及C)0-65重量份第二聚碳酸酯,其中第一聚碳酸酯和第二聚碳酸酯不同,且第一聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯和第二聚碳酸酯的重量份的總和為100重量份。
在另一實(shí)施方式中,公開(kāi)了包含所述熱塑性組合物的制品。
下面提供附圖的描述,該附圖是示例性的和非限制性的。
附圖簡(jiǎn)述
圖1是實(shí)施例和比較例的熱塑性組合物的光澤度保持率百分?jǐn)?shù)對(duì)ITR酯百分?jǐn)?shù)的關(guān)系圖。
圖2是實(shí)施例和比較例的熱塑性組合物的劃痕測(cè)試性能(劃痕深度)對(duì)DMBPC碳酸酯百分?jǐn)?shù)的關(guān)系圖。
通過(guò)以下詳細(xì)描述例示上述特征和其他特征。
發(fā)明詳述 令人驚訝地,發(fā)現(xiàn)包括含烷基取代的雙酚碳酸酯單元的聚碳酸酯和含耐候的芳酯單元的聚酯-聚碳酸酯的組合的熱塑性組合物在根據(jù)ISO4892-2A使用氙弧燈老化之后提供大于或等于50%的協(xié)同增效的高光澤度保持率,根據(jù)ASTM D2457-03測(cè)量。特別有用的芳酯單元是間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯(ITR)單元。包含著色劑的熱塑性組合物是特別有用的。在實(shí)施方式中,包含熱塑性組合物的制品為黑色。在老化之后熱塑性組合物的光澤度保持率出乎意料地并合乎期望地高于由烷基取代的雙酚聚碳酸酯組分和聚酯-聚碳酸酯的光澤度保持率加值計(jì)算得到的值,對(duì)于這些聚合物的重量分率的相應(yīng)加和而言原以為是后者。所述組合還出乎意料地改進(jìn)了熱塑性組合物的耐刮擦性,其中老化的熱塑性組合物根據(jù)ASTMD3363-92a的鉛筆擦拭試驗(yàn)顯示硬度為HB或更硬,使用相對(duì)于被測(cè)表面90度角度夾持的針、在6牛頓向下的力作用下進(jìn)行Erichson擦拭試驗(yàn),得到小于19微米的劃痕深度。因此,烷基取代的雙酚碳酸酯單元和芳酯單元的組合出乎意料地提供了光澤度保持率和耐刮擦性的協(xié)同增效值,其中這些值的結(jié)合高于預(yù)期的單個(gè)組分聚合物相加的值。
此處所使用的術(shù)語(yǔ)“烷基(alkyl)”是指直鏈或支鏈的一價(jià)烴基;“亞烷基(alkylene)”是指直鏈或支鏈的二價(jià)烴基;“烷叉(alkylidene)”是指直鏈或支鏈的二價(jià)烴基且兩個(gè)化合價(jià)在同一個(gè)碳原子上;“(鏈)烯基”是指具有通過(guò)碳碳雙鍵相連的至少兩個(gè)碳的直鏈或支鏈一價(jià)烴基;“環(huán)烷基”是指具有至少三個(gè)碳原子的非芳族一價(jià)單環(huán)或多環(huán)烴基,“環(huán)亞烷基”是指具有至少三個(gè)碳原子的非芳族的脂環(huán)族二價(jià)烴基;“芳基”是指在一個(gè)或多個(gè)芳環(huán)上僅僅含碳的芳族一價(jià)基團(tuán);“亞芳基”是指在一個(gè)或多個(gè)芳環(huán)上僅僅含有碳的芳族二價(jià)基團(tuán);“烷芳基”是指被以上定義的烷基取代的芳基,示例性的烷芳基是4-甲基苯基;“芳烷基”是指被以上定義的芳基取代的烷基,其中芐基是示例性的芳烷基;“?;笔侵妇哂型ㄟ^(guò)羰基碳橋(-C(=O)-)連接的具有所指碳原子數(shù)的以上定義的烷基;“烷氧基”是指具有通過(guò)氧橋(-O-)連接的具有所指碳原子數(shù)的以上定義的烷基;“芳氧基”是指具有通過(guò)氧橋(-O-)連接的具有所指碳原子數(shù)的以上定義的芳基。
除非另有說(shuō)明,前述基團(tuán)中的每一個(gè)都可以是未取代或取代的,條件是取代沒(méi)有顯著對(duì)化合物的合成、穩(wěn)定性或使用產(chǎn)生負(fù)面影響。此處所使用的術(shù)語(yǔ)“取代”是指用另一基團(tuán)代替在所指原子或基團(tuán)上的任意至少一個(gè)氫原子,條件是沒(méi)有超過(guò)所指原子的正常價(jià)態(tài)。當(dāng)取代基是氧代(即,=O)時(shí),則在該原子上的兩個(gè)氫被代替。同樣,本文使用的術(shù)語(yǔ)“組合”包括共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物,等等??稍试S取代基和/或變量組合,條件是取代沒(méi)有對(duì)化合物的合成或使用產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響。
本文公開(kāi)的熱塑性組合物包括聚碳酸酯。本文使用的術(shù)語(yǔ)“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯嵌段”是指具有式(1)表示的碳酸酯重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的組合物
其中R1基團(tuán)總數(shù)中大于或等于60%的是芳族有機(jī)基團(tuán),其余為脂族、脂環(huán)族或芳族基團(tuán)。在一實(shí)施方式中,各R1是C6-30芳族基團(tuán)。在另一實(shí)施方式中,各R1是式-A1-Y1-A2-表示的基團(tuán),其中各A1和A2是單環(huán)二價(jià)芳族基團(tuán),Y1是具有一個(gè)或兩個(gè)隔開(kāi)A1與A2的原子的橋連基團(tuán)。在示例性的實(shí)施方式中,A1與A2被一個(gè)原子隔開(kāi)。這類基團(tuán)示例性的非限定性實(shí)例是-O-、-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-C(O)-、亞甲基、環(huán)己基-亞甲基、2-[2.2.1]-雙環(huán)庚叉、乙叉、異丙叉、新戊叉、環(huán)己叉、環(huán)戊叉、環(huán)十二烷叉和金剛烷叉。橋連基團(tuán)Y1可以是烴基或飽和烴基,例如亞甲基、環(huán)己叉或異丙叉。在另一實(shí)施方式中,Y1是連接A1和A2的碳碳鍵(-)。
可通過(guò)具有式HO-R1-OH的二羥基化合物(其中R1如式(1)中定義)的界面反應(yīng)產(chǎn)生聚碳酸酯,該二羥基化合物包括式(2)的二羥基芳族化合物,本文也稱為雙酚 HO-A1—Y1—A2-OH(2) 其中Y1、A1和A2如上所述。還包括含有由橋連基團(tuán)連接的兩個(gè)羥基取代的C6亞芳基的雙酚化合物,如通式(3)所示
其中Ra和Rb各自代表鹵素或C1-12烷基,且可以相同或不同;p和q各自獨(dú)立地為整數(shù)0-4。應(yīng)理解的是,當(dāng)p為0時(shí)Ra為氫,同樣當(dāng)q為0時(shí)Rb為氫。另外在式(3)中,Xa表示連接兩個(gè)羥基取代的芳族基團(tuán)(即羥基取代的C6亞芳基,例如苯酚或鄰甲酚)的橋連基團(tuán),其中在C6亞芳基上該橋連基團(tuán)和C6亞芳基的羥基取代基位于彼此的對(duì)位。在一實(shí)施方式中,該橋連基團(tuán)Xa為C1-18有機(jī)基團(tuán)。C1-18有機(jī)橋連基團(tuán)可以為環(huán)狀或非環(huán)狀的、芳族或非芳族的、以及還可以包含雜原子如鹵素、氧、氮、硫、硅或磷。C1-18有機(jī)基團(tuán)的位置可使連接的C6亞芳基各自與共同的烷叉碳或C1-18有機(jī)橋連基團(tuán)上不同的碳連接。
在一實(shí)施方式中,Xa為式(4)的基團(tuán)之一
或
其中,Rc和Rd各自獨(dú)立地為氫、C1-12烷基、環(huán)狀C1-12烷基、C7-12芳烷基、C1-12雜烷基或環(huán)狀C7-12雜芳基烷基,以及Re是二價(jià)C1-12烴基。
在另一實(shí)施方式中,Xa為C1-18亞烷基基團(tuán)、C3-18環(huán)亞烷基、稠合的C6-18環(huán)亞烷基、或者式-B1-W-B2-的基團(tuán),其中B1和B2相同或不同,為C1-6亞烷基,以及W為C3-12環(huán)烷叉基團(tuán)或C6-16亞芳基。
在另一實(shí)施方式中,Xa為非環(huán)狀C1-18烷叉基團(tuán)、C3-18環(huán)烷叉基團(tuán)、或C2-18雜環(huán)烷叉基團(tuán),即在環(huán)中具有至多三個(gè)雜原子的環(huán)烷叉基團(tuán),其中雜原子包括-O-、-S-或-N(Z)-,其中Z為氫、鹵素、羥基、C1-12烷基、C1-12烷氧基,或C1-12?;?。
在另一實(shí)施方式中,Xa為式(5)的取代的C3-18環(huán)烷叉
其中Rr、Rp、Rq和Rt獨(dú)立地為氫、鹵素、氧或C1-12有機(jī)基團(tuán);I為直接鍵、碳或二價(jià)氧、硫、或-N(Z)-,其中Z為氫、鹵素、羥基、C1-12烷基、C1-12烷氧基或C1-12?;籬為0-2,j為1或2,i為整數(shù)0或1,且k為整數(shù)0-3,條件是Rr、Rp、Rq和Rt中的至少兩個(gè)連接在一起是稠合的脂環(huán)族的、芳族的或雜芳族的環(huán)。應(yīng)理解的是,當(dāng)稠合的環(huán)是芳族的時(shí),式(5)所示的環(huán)將具有不飽和碳-碳鍵,其中環(huán)是稠合的。當(dāng)k是1而i是0時(shí),式(5)所示的環(huán)含有4個(gè)碳原子,當(dāng)k為2時(shí),所示的環(huán)含有5個(gè)碳原子,以及當(dāng)k為3時(shí),該環(huán)含有6個(gè)碳原子。在一種實(shí)施方式中,兩個(gè)相鄰基團(tuán)(例如,Rq和Rt連接在一起)形成芳族基團(tuán),在另一實(shí)施方式中,Rq和Rt連接在一起形成一個(gè)芳族基團(tuán),而取在一起的Rr和Rp形成第二芳族基團(tuán)。
二羥基化合物的一些示例性的非限定性實(shí)例包括以下4,4’-二羥基聯(lián)苯、1,6-二羥基萘、2,6-二羥基萘、雙(4-羥苯基)甲烷、雙(4-羥苯基)二苯甲烷、雙(4-羥苯基)-1-萘基甲烷、1,2-雙(4-羥苯基)乙烷、1,1-雙(4-羥苯基)-1-苯基乙烷、2-(4-羥苯基)-2-(3-羥苯基)丙烷、雙(4-羥苯基)苯基甲烷、2,2-雙(4-羥基-3-溴苯基)丙烷、1,1-雙(羥苯基)環(huán)戊烷、1,1-雙(4-羥苯基)環(huán)己烷、1,1-雙(4-羥基-3-甲基苯基)環(huán)己烷、1,1-雙(4-羥苯基)異丁烯、1,1-雙(4-羥苯基)環(huán)十二烷、反式-2,3-雙(4-羥苯基)-2-丁烯、2,2-雙(4-羥苯基)金剛烷、(α,α’-雙(4-羥苯基)甲苯、雙(4-羥苯基)乙腈、2,2-雙(3-甲基-4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(3-乙基-4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(3-正丙基-4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(3-異丙基-4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(3-仲丁基-4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(3-叔丁基-4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(3-環(huán)己基-4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(3-烯丙基-4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(3-甲氧基-4-羥苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥苯基)六氟丙烷、1,1-二氯-2,2-雙(4-羥苯基)乙烯、1,1-二溴-2,2-雙(4-羥苯基)乙烯、1,1-二氯-2,2-雙(5-苯氧基-4-羥苯基)乙烯、4,4’-二羥基二苯甲酮、3,3-雙(4-羥苯基)-2-丁酮、1,6-雙(4-羥苯基)-1,6-己二酮、乙二醇雙(4-羥苯基)醚、雙(4-羥苯基)醚、雙(4-羥苯基)硫醚、雙(4-羥苯基)亞砜、雙(4-羥苯基)砜、9,9-雙(4-羥苯基)芴、2,7-二羥基芘、6,6’-二羥基-3,3,3`,3’-四甲基螺(雙)二氫化茚(“螺雙二氫化茚雙酚”)、3,3-雙(4-羥苯基)苯酞、2,6-二羥基二苯并-p-二噁英、2,6-二羥基噻蒽、2,7-二羥基酚黃素、2,7-二羥基-9,10-二甲基吩嗪、3,6-二羥基二苯并呋喃、3,6-二羥基二苯并噻吩和2,7-二羥基咔唑等,以及含前述至少一種二羥基化合物的組合。
用式(2)表示的雙酚化合物類型的具體實(shí)例包括1,1-雙(4-羥苯基)甲烷、1,1-雙(4-羥苯基)乙烷、2,2-雙(4-羥苯基)丙烷(下文的“雙酚A”或“BPA”)、2,2-雙(4-羥苯基)丁烷、2,2-雙(4-羥苯基)辛烷、1,1-雙(4-羥苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥苯基)正丁烷、2,2-雙(4-羥基-1-甲基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基-叔丁基苯基)丙烷、3,3-雙(4-羥苯基)苯并[c]吡咯酮、2-苯基-3,3-雙(4-羥苯基)苯并[c]吡咯酮(PPPBP)、9,9-雙(4-羥苯基)芴和1,1-雙(4-羥基-3-甲基苯基)環(huán)己烷(DMBPC)。也可使用含前述至少一種二羥基芳族化合物的組合。
另一二羥基芳族基團(tuán)R1衍生于式(6)的二羥基芳族化合物
其中各Rf獨(dú)立地為C1-12烷基或鹵素,u為0-4。應(yīng)理解的是,當(dāng)u為0時(shí),Rf為氫。鹵素通??梢允锹然蜾?。在一實(shí)施方式中,式(6)的化合物在本文常稱為間苯二酚類,其中兩個(gè)-OH基團(tuán)彼此位于間位,Rf和u如上所述。其中可用式(6)表示的化合物的實(shí)例包括間苯二酚(其中u是0)、取代的間苯二酚化合物,例如5-甲基間苯二酚、5-乙基間苯二酚、5-丙基間苯二酚、5-丁基間苯二酚、5-叔丁基間苯二酚、5-苯基間苯二酚、5-枯基間苯二酚、2,4,5,6-四氟間苯二酚、2,4,5,6-四溴間苯二酚等;兒茶酚;氫醌;取代氫醌,例如2-甲基氫醌、2-乙基氫醌、2-丙基氫醌、2-丁基氫醌、2-叔丁基氫醌、2-苯基氫醌、2-枯基氫醌、2,3,5,6-四甲基氫醌、2,3,5,6-四-叔丁基氫醌、2,3,5,6-四氟氫醌、2,3,5,6-四溴氫醌等;或含前述至少一種化合物的組合。
在一實(shí)施方式中,有用的聚碳酸酯可以來(lái)源于式(2)的二羥基芳族化合物。在具體實(shí)施方式
中,聚碳酸酯包括來(lái)源于式(3)、式(6)的二羥基芳族化合物,或者包含前述至少一種二羥基芳族化合物的組合的碳酸酯單元的組合。
在一實(shí)施方式中,本文可用的聚碳酸酯是來(lái)源于下述雙酚的均聚物或共聚物,該雙酚除了羥基和橋連基團(tuán)之外,在雙酚的各C6亞芳基上具有烷基取代基。這類雙酚由通式(3)表示,其中p和q各自為1-4,Ra和Rb各自獨(dú)立地為C1-12烷基,且Xa如式(5)所述。在具體實(shí)施方式
中,Rc的至少一個(gè)或Rb的至少一個(gè)位于Xa的間位。在另一具體實(shí)施方式
中,有用的烷基取代的雙酚具有如式(4)所述的橋連基團(tuán)Xa,其中Rc、Rd和Re如上所述。示例性的非環(huán)狀烷叉橋連基團(tuán)包括2,2-丙叉,也稱為異丙叉、2,2-己叉、2,2-辛叉。在另一實(shí)施方式中,Xa為C3-18環(huán)烷叉橋連基團(tuán),特別是環(huán)戊叉或式(5)的基團(tuán),例如來(lái)源于9-芴酮的稠合二-芳族環(huán)戊叉、環(huán)己叉、2,2-金剛烷叉等。
具體的環(huán)烷叉-橋連的、烷基取代的雙酚是式(7)的那些
其中Ra’和Rb’各自獨(dú)立地為C1-12烷基,Rg為C1-12烷基或鹵素,r和s各自獨(dú)立地為1-4,且t為0-10。應(yīng)理解的是,當(dāng)r、s和/或t為0時(shí),相應(yīng)的化合價(jià)將用氫填滿。在具體實(shí)施方式
中,全部Ra’和全部Rb’中的至少一個(gè)位于環(huán)己叉橋連基團(tuán)的間位。當(dāng)包括合適數(shù)量的碳原子時(shí),取代基Ra’、Rb’和Rg可以是直鏈的、環(huán)狀的、雙環(huán)的、支化的、飽和的、或不飽和的。在一實(shí)施方式中,Ra’和Rb’各自獨(dú)立地為C1-4烷基、Rg為C1-4烷基、r和s各自為1,且t為0-5。在具體實(shí)施方式
中,Ra’、Rb’和Rg各自為甲基,r和s各自為1,以及t為0或3。在一示例性實(shí)施方式中,環(huán)己叉-橋連的雙酚是兩摩爾鄰甲酚和一摩爾環(huán)己酮的反應(yīng)產(chǎn)物。在另一示例性實(shí)施方式中,環(huán)己叉-橋連的雙酚是2摩爾甲酚與1摩爾氫化異佛爾酮(例如,1,1,3-三甲基-3-環(huán)己烷-5-酮)的反應(yīng)產(chǎn)物。
本文公開(kāi)的聚碳酸酯包括聚碳酸酯均聚物(本文也稱為均聚碳酸酯)、在碳酸酯單元內(nèi)含不同R1部分的共聚物且在本文稱為“共聚碳酸酯”。本文公開(kāi)的共聚碳酸酯可包括以下的聚碳酸酯嵌段相同或特定組合的碳酸酯重復(fù)單元、不同碳酸酯單元的交替序列、不同碳酸酯單元的無(wú)規(guī)序列,或不同碳酸酯單元的這些結(jié)構(gòu)排列的組合。當(dāng)采用嵌段時(shí),嵌段長(zhǎng)度通常為2-1,000個(gè)重復(fù)單元。
在一實(shí)施方式中,聚碳酸酯是包含式(8)的烷基取代的雙酚碳酸酯單元的烷基取代的聚碳酸酯
其中Ra’和Rb’各自獨(dú)立地為C1-12烷基,Xa如上面的式(4)所述,r和s各自獨(dú)立地為1-4。在具體實(shí)施方式
中,全部Ra’和全部Rb’中的至少一個(gè)位于Xa的間位。在另一具體實(shí)施方式
中,Xa為C1-18烷叉橋連基團(tuán),C3-18環(huán)烷叉橋連基團(tuán),或C9-18稠合的環(huán)烷叉-芳族橋連基團(tuán)。烷基取代的聚碳酸酯可以是均聚碳酸酯或包含兩種或更多種不同類型的碳酸酯單元的共聚碳酸酯。在一實(shí)施方式中,共聚物包括式(8)的烷基取代的雙酚碳酸酯單元和式(1)的碳酸酯單元,條件是式(1)的碳酸酯單元與式(8)的烷基取代的雙酚單元不同。
在具體實(shí)施方式
中,烷基取代的聚碳酸酯來(lái)源于上述式(7)的二羥基芳族化合物,由此提供式(9)的烷基取代的環(huán)己叉-橋連的碳酸酯單元
其中Ra’、Rb’、Rg,以及r、s和t如式(7)所定義。在另一具體實(shí)施方式
中,Ra’的至少一個(gè)和Rb’中的至少一個(gè)位于環(huán)己叉橋基的間位。在另一具體實(shí)施方式
中,其中烷基取代的聚碳酸酯為共聚碳酸酯,式(9)的烷基取代的環(huán)己叉-橋連的雙酚碳酸酯單元可以配有通式(1)的碳酸酯單元,以形成共聚物,其中式(1)的R1來(lái)源于結(jié)構(gòu)式不同于式(7)的二羥基芳族化合物。在具體實(shí)施方式
中,該不同的碳酸酯單元具有式(10)結(jié)構(gòu)
其中Ra、Rb、Rc、Rd各自如上面的式3)和(4)定義,p和q各自獨(dú)立地為0-4。
在一實(shí)施方式中,烷基取代的聚碳酸酯包括含量為25-100摩爾百分?jǐn)?shù)(mol%),具體地30-100mol%,更具體地40-90mol%,且還更具體地50-80mol%的烷基取代的雙酚碳酸酯單元,基于烷基取代的雙酚碳酸酯單元和任意相異碳酸酯單元的總摩爾百分?jǐn)?shù)。同樣,在一實(shí)施方式中,烷基取代的聚碳酸酯包括含量為0-75mol%,具體地0-70mol%,更具體地10-60mol%,且還更具體地20-50mol%的相異碳酸酯單元,其中烷基取代的雙酚碳酸酯單元和該相異碳酸酯單元的摩爾百分?jǐn)?shù)總和為100mol%。在實(shí)施方式中,聚酯-聚碳酸酯基本上由烷基取代的雙酚碳酸酯單元組成,或者基本上由烷基取代的雙酚碳酸酯單元和該相異碳酸酯單元組成,其中烷基取代的雙酚碳酸酯單元和該相異碳酸酯單元的摩爾百分?jǐn)?shù)總和為100mol%。在一實(shí)施方式中,烷基取代的雙酚碳酸酯單元為式(8)。在具體實(shí)施方式
中,烷基取代的雙酚碳酸酯單元為式(9)。在具體實(shí)施方式
中,該相異碳酸酯單元包括間苯二酚碳酸酯單元,雙酚碳酸酯單元,或包含間苯二酚碳酸酯單元和雙酚碳酸酯單元的組合。
在具體實(shí)施方式
中,烷基取代的聚碳酸酯包括式(9)的烷基取代的環(huán)己叉-橋連的雙酚碳酸酯單元和如式(11)所示的相異雙酚碳酸酯單元
其中Ra、Rb、Rc、Rd、p和q如式(3)和(4)所述;Ra’、Rb’、Rg、r、s和t如式(7)所述;以及x和y的摩爾比為25:75至100:0。在具體實(shí)施方式
中,全部Ra’和全部Rb’中的至少一個(gè)位于環(huán)己叉橋連基團(tuán)的間位。在另一具體實(shí)施方式
中,p和q各自為0。在另一具體實(shí)施方式
中,式(11)的烷基取代的聚碳酸酯基本上由式(9)的烷基取代的雙酚碳酸酯單元和式(10)的相異雙酚碳酸酯單元組成。在示例性實(shí)施方式中,烷基取代的雙酚聚碳酸酯為包含來(lái)源于DMBPC和雙酚A的碳酸酯單元的共聚物,且具有式(12)的結(jié)構(gòu)
其中x和y的摩爾比如式(11)所述。在另一示例性實(shí)施方式中,式(12)烷基取代的聚碳酸酯基本上由來(lái)源于DMBPC的碳酸酯單元和來(lái)源于雙酚A的碳酸酯單元組成。
在一實(shí)施方式中,在熱塑性組合物中存在的烷基取代的聚碳酸酯的量為25-95重量份(pbw),具體地30-90pbw,更具體地40-85pbw,基于100重量份的烷基取代的聚碳酸酯共聚物、聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚碳酸酯。使用這些特定的聚合物組分可以提供具有所需性質(zhì)的特殊、有用的組合物。因此,在一實(shí)施方式中,熱塑性組合物基本上由烷基取代的聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯和任選的其他聚碳酸酯組成,其中烷基取代的聚碳酸酯共聚物、聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚碳酸酯的重量份的總和為100重量份,各聚合物不相同。
在一實(shí)施方式中,熱塑性組合物可包含的其他聚碳酸酯的量為0-65重量份(pbw),具體地5-60pbw,更具體地10-55pbw,基于100重量份的烷基取代的聚碳酸酯共聚物、聚酯-聚碳酸酯和其他聚碳酸酯。使用這些特定的聚合物組分可以提供具有所需性質(zhì)的特殊、有用的組合物。因此,在一實(shí)施方式中,熱塑性組合物基本上由烷基取代的聚碳酸酯共聚物、聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚碳酸酯組成。其中當(dāng)使用其他聚碳酸酯時(shí),該其他聚碳酸酯不同于烷基取代的聚碳酸酯。在示例性實(shí)施方式中,其他聚碳酸酯可以是來(lái)源于雙酚A的線型均聚物。
聚碳酸酯在25℃下在氯仿中測(cè)定的特性粘度可以為0.3-1.5分升/克(dl/g),具體地0.45-1.0dl/g。聚碳酸酯的重均分子量(Mw)可以是10,000-100,000g/mol,使用交聯(lián)的苯乙烯-二乙烯基苯柱,在1mg/ml的樣品濃度下通過(guò)凝膠滲透色譜法(GPC)來(lái)測(cè)量,并采用聚碳酸酯標(biāo)樣校正。
聚碳酸酯具有流動(dòng)性能,由熔體體積流動(dòng)速度(常常簡(jiǎn)稱為MVR)描述,熔體體積流動(dòng)速度度量在預(yù)定的溫度和負(fù)載下熱塑性樹(shù)脂通過(guò)孔擠出的速度。在此有用的聚碳酸酯在300℃、1.2kg負(fù)荷下根據(jù)ASTMD 1238-04測(cè)量的MVR可以為0.5-80立方厘米/10分鐘(cc/10min)。示例性的聚碳酸酯在300℃、1.2kg負(fù)荷下根據(jù)ASTMD 1238-04測(cè)量的MVR可以為0.5-100cc/10min,具體為1-75cc/10min,更具體1-50cc/10min??墒褂貌煌鲃?dòng)性能的聚碳酸酯的組合以實(shí)現(xiàn)總體所需的流動(dòng)性能。
熱塑性組合物包括聚酯-聚碳酸酯,也稱為聚酯碳酸酯,共聚酯-聚碳酸酯和共聚酯碳酸酯。這種共聚物除了含有式(1)的碳酸酯鏈重復(fù)單元以外,還含有式(13)的酯重復(fù)單元
其中D是來(lái)源于二羥基化合物的二價(jià)基團(tuán),且可以是例如C2-30亞烷基、C3-30脂環(huán)族基團(tuán)、C6-30芳族基團(tuán)或多氧亞烷基,該多氧亞烷基中亞烷基含有2-6個(gè)碳原子,具體2、3或4個(gè)碳原子;且T是來(lái)源于二羧酸的二價(jià)基團(tuán)且可以是例如C2-30亞烷基、C6-30脂環(huán)族基團(tuán)、C6-30烷基芳族基團(tuán)或C6-30芳族基團(tuán)。在一實(shí)施方式中,D來(lái)源于包括式(2)、式(3)、式(6)、式(7)的二羥基芳族化合物,或者包含前述至少一種二羥基芳族化合物的組合。
衍生式(13)的酯單元中的T基團(tuán)的芳族二羧酸的實(shí)例包括間苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿帷?,2-二(對(duì)-羧基苯基)乙烷、4,4’-二羧基二苯醚、4,4’-聯(lián)苯甲酸,以及含前述至少一種酸的組合。也可存在含稠合環(huán)的酸,例如1,4-、1,5-或2,6-萘二羧酸。具體的二羧酸是對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、萘二羧酸、環(huán)己烷二羧酸、或其組合。具體的二羧酸包括間苯二甲酸和對(duì)苯二甲酸的混合物,其中間苯二甲酸與對(duì)苯二甲酸的重量比為99:1-1:99。在一實(shí)施方式中,D是C2-6亞烷基,T是對(duì)-亞苯基、間-亞苯基、亞萘基、二價(jià)脂環(huán)族基團(tuán)、或其組合。此類聚酯包括聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯。
在一實(shí)施方式中,聚酯或聚酯嵌段的酯單元包括芳酯單元,該芳酯單元來(lái)源于1當(dāng)量間苯二甲酸衍生物和/或?qū)Ρ蕉姿嵫苌锱c式(6)的間苯二酚類的反應(yīng)產(chǎn)物。在一實(shí)施方式中,聚酯嵌段或聚合物包括式(14)所示的間苯二酚芳酯單元
其中Rf和u如式(6)中所定義。該芳酯單元在此也稱為間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元,有時(shí)簡(jiǎn)稱為ITR酯單元。本文使用的間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元包括間苯二甲酸酯、對(duì)苯二甲酸酯和間苯二酚酯的組合。在具體的實(shí)施方式中,間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元包括間苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元和對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元的組合。其中間苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元和對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元的摩爾比為99:1-1:99,具體地95:5-5:95,更具體地90:10-10:90,還更具體地80:20-20:80。在具體的實(shí)施方式中,其中u為0,芳酯單元包括間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元,其中間苯二酚是1,3-二羥基苯。
示例性的芳族聚酯嵌段包括聚(間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚)酯、聚(間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-雙酚-A)酯、聚[(間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚)酯-共-(間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-雙酚-A)]酯,或包括這些物質(zhì)至少一種的組合。在一實(shí)施方式中,有用的芳酯聚酯嵌段是聚(間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚)酯。
本文公開(kāi)的熱塑性組合物是包括間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元的耐候組合物。本領(lǐng)域知道,將諸如式(15)中的間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯曝露于紫外輻射下可引起快速光化學(xué)誘導(dǎo)的重排,稱為光-弗利斯重排,在表面形成式(16)的2-羥基二苯甲酮,其充當(dāng)下面的聚合物的紫外吸收劑和穩(wěn)定劑。因此,包含間苯二酚酯單元的組分在組合物的表面以下僅僅經(jīng)歷慢的光-弗利斯重排,從而既耐老化又適合用于本文公開(kāi)的熱塑性組合物。
其他酯單元如式(17)的雙酚酯單元也經(jīng)歷光-Fries重排,形成相應(yīng)的具有式(18)的2-羥基二苯甲酮。由于這些物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu),它們對(duì)約400nm波長(zhǎng)的光有較大吸收。結(jié)果,透射光或反射光具有看得見(jiàn)的和不希望的黃色,可由黃度指數(shù)(“YI”)測(cè)量。因此,對(duì)于耐候應(yīng)用,進(jìn)一步期望將耐候聚酯-聚碳酸酯和由其得到的制品中存在的雙酚酯單元數(shù)量最小化。
本文公開(kāi)的聚酯-聚碳酸酯具有通式(19)
其中R1如式(1)所述,D和T如式(13)所定義,m和n各自獨(dú)立地為大于或等于1的整數(shù)。
在一實(shí)施方式中,聚酯-聚碳酸酯嵌段包括式(20)所示的芳酯單元
其中Rf、u和m如式(6)所定義,各R1獨(dú)立地為C6-30芳族基團(tuán),m和n各自獨(dú)立地大于或等于1。在一實(shí)施方式中,m和n各自獨(dú)立地為5-500,具體地10-300,且更具體地15-200。在一實(shí)施方式中,聚酯-聚碳酸酯的芳酯單元和碳酸酯單元的摩爾比可以為1:99至99:1,具體地5:95-90:10,且更具體地10:90-80:20。在具體實(shí)施方式
中,所述芳酯單元為間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元。
在具體實(shí)施方式
中,聚酯-聚碳酸酯的碳酸酯單元可以包括來(lái)自式(6)的間苯二酚類的間苯二酚碳酸酯單元,且具有式(21)
其中Rf和u如上所述。在另一實(shí)施方式中,聚酯-聚碳酸酯包括式(9)的雙酚碳酸酯單元。在另一實(shí)施方式中,碳酸酯單元包括式(20)的間苯二酚碳酸酯單元和式(9)的雙酚碳酸酯單元的組合。當(dāng)使用間苯二酚碳酸酯單元和雙酚碳酸酯單元的組合時(shí),間苯二酚碳酸酯單元和雙酚碳酸酯單元的摩爾比為1:99至99:1,具體地5:95-90:10,且更具體地10:90-80:20。
在一實(shí)施方式中,聚酯-聚碳酸酯包含的芳酯單元的量為10-90摩爾百分?jǐn)?shù)(mol%),具體地15-80mol%,且更具體地20-70mol%,基于芳酯單元和碳酸酯單元的總摩爾百分?jǐn)?shù)。在一實(shí)施方式中,聚酯-聚碳酸酯包含的碳酸酯單元的量為10-90mol%,具體地15-85mol%,且更具體地20-80mol%,基于芳酯單元和碳酸酯單元的總摩爾百分?jǐn)?shù)。在一實(shí)施方式中,聚酯-聚碳酸酯基本上由芳酯單元、間苯二酚碳酸酯單元和雙酚碳酸酯單元組成,其中芳酯單元、間苯二酚碳酸酯單元和雙酚碳酸酯單元的摩爾百分?jǐn)?shù)的總和為100mol%。
在具體實(shí)施方式
中,聚酯-聚碳酸酯包括式(22)
其中Ra、Rb、Rc、Rd、p和q如式(4)所定義,Rf和u各自如式(6)所定義,m和n的摩爾比為95:5至10:90。
在更具體的實(shí)施方式中,聚酯-聚碳酸酯基本上由式(23)組成
其中Ra、Rb、Rc、Rd、p和q如式(4)所定義,Rf和u各自獨(dú)立地如式(6)所定義,1為0-30mol%,m為10-95mol%,n為5-90mol%,以及l(fā)、m和n的總和為100mol%。
在示例性實(shí)施方式中,聚酯-聚碳酸酯包括間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元和雙酚A單元,且具有式(24)
其中m和n的摩爾比為95:5至10:90。
在一實(shí)施方式中,聚酯-聚碳酸酯的Mw可以為2,000-100,000g/mol,具體地3,000-75,000g/mol,更具體地4,000-50,000g/mol,更具體地5,000-30,000g/mol,且還更具體地7,000-25,000g/mol。分子量的測(cè)定使用交聯(lián)的苯乙烯-二乙烯基苯柱,在1mg/ml的樣品濃度下采用GPC進(jìn)行,并采用聚碳酸酯標(biāo)樣校正。以大約1.0ml/min的流量洗脫樣品。
在一實(shí)施方式中,熱塑性組合物包括聚酯-聚碳酸酯,含量為5-75重量份(pbw),具體地10-70pbw,更具體地15-60重量份,基于100重量份的烷基取代的聚碳酸酯共聚物、聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚碳酸酯。這些具體聚合物組分的使用可以提供具有所期望性質(zhì)的特定有用的組合物。因此,在一實(shí)施方式中,熱塑性組合物基本上由烷基取代的聚碳酸酯共聚物、聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚碳酸酯組成。
在另一實(shí)施方式中,熱塑性組合物包括5-40摩爾百分?jǐn)?shù)(mol%)的芳酯單元,具體地7-35mol%芳酯單元;更具體地10-30mol%芳酯單元,基于存在的芳酯單元和碳酸酯單元的總摩爾數(shù)。
在另一實(shí)施方式中,熱塑性組合物包括5-40重量百分?jǐn)?shù)(wt%)的芳酯單元,具體地7-35wt%的芳酯單元;更具體地10-30wt%的芳酯單元,基于烷基取代的聚碳酸酯共聚物、聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚碳酸酯的總重量。
聚碳酸酯和含聚碳酸酯的共聚物可以通過(guò)不同的聚合方法制備,如溶液聚合、界面聚合和熔體聚合。其中,特別有用的方法是界面聚合。盡管界面聚合的反應(yīng)條件可以變化,但該方法通常包括在含水苛性鈉或苛性鉀中溶解或分散二元酚反應(yīng)物,添加所得混合物到與水互不混溶的溶劑介質(zhì)內(nèi),并在催化劑如三乙胺或相轉(zhuǎn)移催化劑存在下,在控制的pH條件下(如8-11.5)下使該反應(yīng)物與碳酸酯前體接觸。最常用的與水不混溶的溶劑包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯苯、甲苯等。示例性的碳酸酯前體包括例如碳酰鹵,例如碳酰溴或碳酰氯,或鹵代甲酸酯,例如二元酚的雙鹵代甲酸酯(例如,雙酚A、氫醌的雙氯代甲酸酯等)或二元醇的雙鹵代甲酸酯(例如乙二醇、新戊二醇、聚乙二醇的雙鹵代甲酸酯等)。也可使用含前述至少一種類型碳酸酯前體的組合。在示例性實(shí)施方式中,界面聚合反應(yīng)形成碳酸酯連接基使用光氣作為碳酸酯前體,也稱為光氣反應(yīng)。
在聚合過(guò)程中可包括鏈終止劑(也稱為封端劑)。鏈終止劑限制分子量的生長(zhǎng)速度,因此控制聚碳酸酯的分子量。鏈終止劑可以是單酚化合物、單羧酸酰氯和/或單氯代甲酸酯中的至少一種。在鏈終止劑與聚碳酸酯一起摻入的情況下,鏈終止劑也可稱為端基。
例如,適合于用作鏈終止劑的單酚化合物包括單環(huán)酚,例如苯酚、C1-C22烷基取代的苯酚、對(duì)-枯基-苯酚、對(duì)-叔丁基苯酚、羥基聯(lián)苯;聯(lián)苯酚的單醚,例如對(duì)-甲氧基苯酚。烷基取代苯酚包括具有8-9個(gè)碳原子的支鏈烷基取代基的那些。單酚UV吸收劑可用作封端劑。這種化合物包括4-取代-2-羥基二苯甲酮及其衍生物,水楊酸芳酯,二元酚的單酯,例如間苯二酚單苯甲酸酯、2-(2-羥基芳基)-苯并三唑及其衍生物,2-(2-羥基芳基)-1,3,5-三嗪及其衍生物等。具體地,單酚鏈終止劑包括苯酚、對(duì)-枯基苯酚和/或間苯二酚單苯甲酸酯。
單羧酸酰氯(mono-carboxylic acid chloride)也可用作鏈終止劑。這些包括單環(huán)、單羧酸酰氯,例如苯甲酰氯、C1-C22烷基取代的苯甲酰氯、4-甲基苯甲酰氯、鹵素取代的苯甲酰氯、溴苯甲酰氯、肉桂酰氯、4-橋亞甲基四氫鄰苯二甲酰亞胺基苯甲酰氯(4-nadimidobenzoyl chloride)及其組合;多環(huán)、單羧酸酰氯,例如偏苯三酸酐酰氯和萘甲酰氯;以及單環(huán)和多環(huán)單羧酸酰氯的組合。具有最多22個(gè)碳原子的脂族單羧酸的酰氯是適用的。脂族單羧酸的官能化酰氯,例如丙烯酰氯和甲基丙烯酰氯也是有用的。同樣有用的是單氯代甲酸酯,包括單環(huán)、單氯代甲酸酯,例如氯代甲酸苯酯、烷基取代的苯基氯代甲酸酯、對(duì)枯基苯基氯代甲酸酯、甲苯氯代甲酸酯,及其組合。
界面聚合中可使用的相轉(zhuǎn)移催化劑是化學(xué)式(R3)4Q+X的催化劑,其中各R3相同或不同,且是C1-10烷基;Q是氮或磷原子;X是鹵素原子或C1-8烷氧基或C6-18芳氧基。合適的相轉(zhuǎn)移催化劑包括例如[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C6-18芳氧基。在一種實(shí)施方式中,具體可用的相轉(zhuǎn)移催化劑是CH3[CH3(CH2)3]3NCl(甲基三正丁基氯化銨)。基于光氣化混合物內(nèi)雙酚的重量,有效量的相轉(zhuǎn)移催化劑可以是0.1-10wt%。在另一實(shí)施方式中,基于光氣化混合物內(nèi)的二羥基芳族化合物的重量,有效量的相轉(zhuǎn)移催化劑可以是0.5-2wt%。
共聚酯-聚碳酸酯也可以通過(guò)界面聚合制備。通常,使用所需的芳族二羧酸或脂族二羧酸的反應(yīng)性衍生物。在一實(shí)施方式中,使用二羧酸二酰鹵,尤其是二羧酸的二氯化物和二羧酸的二溴化物,它們?cè)谏鲜鼋缑婢酆蠗l件下(雙相溶劑,pH 7-11,添加堿以保持所需的pH)和二羥基芳族化合物在碳酸酯預(yù)縮合(pre-carbonate condensation)中進(jìn)行縮合,形成聚酯單元。在示例性實(shí)施方式中,在含芳酯單元的聚酯的制備中,可以且甚至希望采用間苯二酰氯、對(duì)苯二酰氯及其組合,而不是采用間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸或其組合。在界面聚合縮合二羧酸衍生物和二羥基芳族化合物(有時(shí)稱為聚酯低聚反應(yīng))之后,將所得的聚酯聚合物或低聚物與二羥基芳族化合物在聚碳酸酯的界面反應(yīng)條件下共縮合,形成聚酯-聚碳酸酯。在示例性實(shí)施方式中,在聚酯低聚反應(yīng)或聚碳酸酯界面反應(yīng)之一或兩者中使用式(2)、(3)、(6)或(7)的二羥基芳族化合物。
或者,可使用熔體工藝制備聚碳酸酯。一般,在熔體聚合工藝中,可在
混合器、單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)等內(nèi),在酯交換催化劑存在下,通過(guò)在熔融態(tài)下共反應(yīng)二羥基反應(yīng)物和碳酸二芳酯如碳酸二苯酯,形成均勻的分散體。從熔融的反應(yīng)物中通過(guò)蒸餾除去揮發(fā)性一元酚,并以熔融的殘?jiān)问椒蛛x聚合物。制備聚碳酸酯特別可用的熔體法使用在芳基上具有吸電子取代基的碳酸二芳酯。具有吸電子取代基的具體可用的碳酸酯的實(shí)例包括雙(4-硝基苯基)碳酸酯、雙(2-氯苯基)碳酸酯、雙(4-氯苯基)碳酸酯、雙(甲基水楊基)碳酸酯、雙(4-甲基羧基苯基)碳酸酯、雙(2-乙酰基苯基)羧酸酯、雙(4-乙酰基苯基)羧酸酯,或含有前述至少一種的組合。另外,示例性的酯交換催化劑可包括上式(R3)4Q+X的酯交換催化劑,其中R3、Q和X各自如上所定義。合適的酯交換催化劑的實(shí)例包括四丁基氫氧化銨、甲基三丁基氫氧化銨、四丁基乙酸銨、四丁基氫氧化鏻、四丁基乙酸鏻、四丁基鏻酚鹽或含這些中的至少一種的組合。
支化聚碳酸酯,以及直鏈聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的共混物也是有用的。可在聚合過(guò)程中,通過(guò)添加支化劑制備支化聚碳酸酯。這些支化劑包括含有至少三個(gè)官能團(tuán)的多官能的有機(jī)化合物,所述官能團(tuán)選自羥基、羧基、羧酸酐、鹵代甲?;秃笆龉倌軋F(tuán)的組合。具體實(shí)例包括偏苯三酸、偏苯三酸酐、偏苯三酰氯、三-對(duì)-羥基苯基乙烷、靛紅(isatin)-雙-苯酚、三-苯酚TC(1,3,5-三((對(duì)-羥苯基)異丙基)苯)、三-苯酚PA(4(4(1,1-雙(對(duì)-羥苯基)-乙基)-α,α-二甲基芐基)苯酚)、4-氯代甲?;彵蕉姿狒?、1,3,5-苯三酸和二苯甲酮四羧酸。支化劑的添加量可以是聚碳酸酯的0.05-2.0wt%。所有類型的聚碳酸酯端基都被考慮可用于聚碳酸酯或含聚碳酸酯的聚合物中,條件是這種端基沒(méi)有顯著影響熱塑性組合物的所需性能。
可以對(duì)聚碳酸酯進(jìn)行組成變化以提供改進(jìn)的耐刮擦性和耐磨性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),這類聚碳酸酯聚合物的耐刮擦性可以通過(guò)向聚合物組分中加入來(lái)源于二羥基芳族化合物的單體碳酸酯單元而得到提高,該二羥基芳族化合物具有可以改進(jìn)聚碳酸酯硬度的取代基。有用的碳酸酯基團(tuán)來(lái)源于具有式(4)(其中p和q各自為1或更大)和(7)所示結(jié)構(gòu)的特定二羥基芳族化合物的碳酸酯聚合。這類二羥基芳族化合物的有用的結(jié)構(gòu)特征是相應(yīng)于式(4)的Xa的烷叉或環(huán)烷叉橋連基團(tuán)。此基團(tuán)來(lái)源于取代或未取代的、環(huán)狀或非環(huán)狀的酮,該酮與取代或未取代的酚,優(yōu)選在酚羥基的對(duì)位或鄰位未取代的酚進(jìn)行縮合。加入的作為橋連取代基的烷叉基團(tuán)在結(jié)合到聚碳酸酯聚合物的主鏈時(shí)可以降低聚碳酸酯鏈的柔性,從而升高聚碳酸酯的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。這可以增加聚碳酸酯鏈的硬度并可改進(jìn)耐刮擦性。另外,在苯酚環(huán)羥基的鄰位加入烷基取代基可以改進(jìn)耐刮擦性。據(jù)信,在雙酚的芳環(huán)上加入烷基取代基可以增加碳酸酯單元的轉(zhuǎn)動(dòng)能能壘,升高玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度并由此增加聚合物的硬度,從而改進(jìn)耐刮擦性。此外,烷基取代基可以增加相鄰碳酸酯官能團(tuán)對(duì)堿或其他親核試劑(例如氨或其他胺)腐蝕的耐受性。有用的二羥基芳族化合物包括,例如,在式(4)或(7)中的芳環(huán)上具有烷基取代基的那些,其中式(4)中的p和q及式(7)中的r和s各自為1、2或更大,式(4)的Ra和Rb或式(7)的Ra’和Rb’各自為甲基或其他烷基,Ra和Rb或Ra’和Rb’各自位于酚羥基的鄰位便于聚合物主鏈的連通(connectivity)(即,橋連烷叉的間位,其中烷叉橋連基團(tuán)和羥基在彼此的對(duì)位)。
本文公開(kāi)的熱塑性組合物應(yīng)將耐刮擦性傳遞至由其制備的制品。耐刮擦性方便的測(cè)量方法是鉛筆硬度試驗(yàn),其中使用具有不同硬度(例如6B,5B,4B,3B,2B,B,HB,F(xiàn),H,2H,3H,4H,5H和6H,其中6B最軟,6H最硬)的削尖的鉛筆擦拭組合物制備的制品。不再擦傷表面的鉛筆硬度對(duì)應(yīng)于熱塑性組合物的大致硬度。測(cè)定組合物的硬度的另一方法是采用Erichson擦拭試驗(yàn),這類似于ISO 15182001中描述的標(biāo)準(zhǔn)擦拭試驗(yàn)方法,在該方法中,特定尺寸和形狀的針在恒定向下的力下,以相對(duì)測(cè)試表面90度的角度夾持,施用至組合物構(gòu)成的制品的表面,同時(shí)制品通過(guò)移動(dòng)臺(tái)(moving stage)在針的下面移動(dòng)。使用驗(yàn)平儀確定所產(chǎn)生的劃痕深度,為耐刮擦性的度量。
另外,已經(jīng)顯示,包括間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚(ITR)酯基團(tuán)的聚酯-聚碳酸酯在曝于光或曝于光和水分的條件下對(duì)光降解(即耐候性)具有高的耐受程度。該聚酯-聚碳酸酯組合物(特別是不透明和/或有色的組合物)的耐候性的有用量度是組合物的表面光澤度的保持率。聚碳酸酯可具有高的表面光澤度,光澤度的保持性是制造具有閃耀、美學(xué)吸引力的表面和/或高色度的制品所期望的。當(dāng)表面光澤度因老化下降時(shí),顏色和/或表面外觀降級(jí)并且由于該降級(jí)的表面產(chǎn)生的光散射獲得發(fā)白的模制品(cast)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),將該聚酯-聚碳酸酯加入具有相異結(jié)構(gòu)的聚碳酸酯中可以改進(jìn)純組合物的耐候性,并因此改進(jìn)老化之后的表面光澤度。
令人驚訝地,發(fā)現(xiàn)包括含烷基取代的雙酚碳酸酯單元的聚碳酸酯和含耐候的芳酯單元的聚酯-聚碳酸酯的組合的熱塑性組合物在根據(jù)ISO4892-2A使用氙弧燈老化之后提供的協(xié)同增效的高光澤度保持率大于或等于50%,且根據(jù)ASTM D2457-03測(cè)量。特別有用的芳酯單元是間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯(ITR)單元。包含著色劑的熱塑性組合物是特別有用的。在一實(shí)施方式中,包含該熱塑性組合物的制品為黑色。在老化之后熱塑性組合物的光澤度保持率出乎意料地且合乎需要地高于由組分烷基取代的聚碳酸酯和聚酯-聚碳酸酯的光澤度保持率加值計(jì)算得到的值,對(duì)于這些聚合物的重量分率的相應(yīng)加和原以為是后者。另外在老化之后,該包含熱塑性組合物的制品的光澤度保持率比對(duì)于給定ITR酯單元(沒(méi)有烷基取代的聚碳酸酯)百分?jǐn)?shù)原本預(yù)計(jì)的值高出大于或等于10%。該組合還出乎意料地改進(jìn)了熱塑性組合物的耐刮擦性,其值合乎需要地小于預(yù)期的由烷基取代的聚碳酸酯和聚酯-聚碳酸酯各自的耐刮擦性數(shù)值合并的加和。上述根據(jù)ASTM D3363-92a老化的熱塑性組合物的鉛筆擦拭試驗(yàn)顯示硬度為HB或更硬的鉛筆硬度。此外,Erichson擦拭試驗(yàn)在6牛頓向下的力作用下得到小于19微米(μm)的90度劃痕深度。因此,烷基取代的雙酚碳酸酯單元和芳酯單元的組合進(jìn)一步提供了耐刮擦性的協(xié)同改進(jìn),高于烷基取代的聚碳酸酯和聚酯-聚碳酸酯單獨(dú)的耐刮擦性值的線性加和。由此,烷基取代的雙酚碳酸酯單元和芳酯單元的組合出乎意料地提供了光澤度保持率和耐刮擦性的協(xié)同增效值,其中二者都高于預(yù)期的基于烷基取代的聚碳酸酯和聚酯-聚碳酸酯的這些性質(zhì)線性加和得到的值。當(dāng)熱塑性組合物的芳酯的摩爾含量大于或等于10mol%,具體地大于或等于20mol%,烷基取代的雙酚碳酸酯的摩爾含量大于或等于25mol%時(shí),可以獲得光澤度保持率的最大改進(jìn),同時(shí)具有期望的劃痕測(cè)試性能。
熱塑性組合物還比不含ITR單元的其他組合物具有較大的耐受紫外輻射老化和/或空氣中水分老化的能力。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),熱塑性組合物中DMBPC單元和ITR單元的組合提供了優(yōu)異的老化性,根據(jù)適當(dāng)?shù)睦匣?guī)定,如ISO4892-2A或ASTM G155-04a,使用氙弧燈作為光源并使樣品暴露于光(即,UV輻射)下大于或等于500小時(shí)。此外,間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚酯單元的耐候性改進(jìn)了泛黃度(通過(guò)老化之后黃度指數(shù)的變化測(cè)量)并因此獲得更好的透明度。另外,老化之后熱塑性組合物的霧度的形成也可以得到減輕。據(jù)信,在全部熱塑性組合物中加入較少量的(即,低至約5wt%)ITR單元和烷基取代的雙酚聚碳酸酯一起發(fā)生協(xié)同作用,得到具有改進(jìn)的耐光解老化性的組合物。
用于模塑測(cè)試制品的熱塑性組合物可以含有通常與聚碳酸酯一起加入的添加劑,如脫模劑和抗氧化劑,其中這些添加劑的存在量有效實(shí)現(xiàn)了預(yù)計(jì)功能,對(duì)熱塑性組合物所需的性質(zhì)沒(méi)有顯著不利影響。通常這些添加劑的總量小于或等于塑性組合物中存在的組分的總重量的5.0重量百分?jǐn)?shù)(wt%),具體地小于或等于1wt%。在示例性實(shí)施方式中,在用于制備光學(xué)測(cè)試(霧度和/或透光度百分?jǐn)?shù))的模塑制品的熱塑性組合物中存在的添加劑可以包括0.2-0.4重量百分?jǐn)?shù)的季戊四醇四硬脂酸酯作為脫模劑和0.01-0.04重量百分?jǐn)?shù)2,6-二叔丁基苯基亞磷酸酯作為抗氧化劑。
熱塑性組合物在根據(jù)ISO 4892-2A老化之后提供了優(yōu)異的光澤度保持率。在一實(shí)施方式中,3.2±0.12mm厚度的且由所述熱塑性組合物組成的模塑色片在根據(jù)ISO 4892-2A使用氙弧燈老化500小時(shí)之后,并且根據(jù)ASTM D2457-03使用100光澤度單位(GU)的黑色玻璃標(biāo)準(zhǔn)物校正、以60度(°)的角度測(cè)量時(shí),與未老化的樣品相比,老化之后的光澤度保持率大于50%,具體地大于或等于55%,更具體地大于或等于60%,且還更具體地大于或等于65%。
此外,該熱塑性組合物在老化之后的光澤度保持率比根據(jù)由組分烷基取代的聚碳酸酯和含ITR的聚酯-聚碳酸酯加和的重量分率所對(duì)應(yīng)的光澤度保持率值計(jì)算得到的預(yù)計(jì)光澤度保持率值高。因此,在一實(shí)施方式中,由烷基取代的聚碳酸酯和含ITR的聚酯-聚碳酸酯構(gòu)成的制品在根據(jù)ISO4892-2A使用氙弧燈老化500小時(shí)之后的光澤度保持率,比不存在烷基取代的聚碳酸酯的給定百分?jǐn)?shù)的ITR酯單元的預(yù)計(jì)量高出大于或等于10%,具體地大于或等于12%,更具體地大于或等于15%,且還更具體地大于或等于18%,以未老化制品根據(jù)ASTM D2457-03測(cè)量的100%光澤度保持率為基準(zhǔn)。
在一實(shí)施方式中,由所述熱塑性組合物構(gòu)成的制品的鉛筆硬度為HB或更硬,具體地為F或更硬,根據(jù)ASTM D3363-92A采用鉛筆擦拭試驗(yàn)測(cè)量,其中所用的鉛筆硬度包括6B,5B,4B,3B,2B,B,HB,F(xiàn),H,2H,3H,4H,5H和6H,其中6B最軟,6H最硬。
在一實(shí)施方式中,由所述熱塑性組合物構(gòu)成的制品的90度耐刮擦性小于19μm,具體地小于或等于18.5μm,更具體地小于或等于18.25μm,且還更具體地小于或等于18μm,在6牛頓向下的力下測(cè)量。
熱塑性組合物可以進(jìn)一步包括其他樹(shù)脂,可使用的其他樹(shù)脂包括上述聚碳酸酯,包括均聚碳酸酯、共聚碳酸酯、和聚酯-聚碳酸酯;聚硅氧烷-聚碳酸酯;和聚酯。此外,可以使用其他聚合物的組合,例如,均聚碳酸酯和/或其他聚碳酸酯共聚物和聚酯的組合。
熱塑性組合物可包含聚硅氧烷-聚碳酸酯。該聚硅氧烷-聚碳酸酯包括聚硅氧烷嵌段和碳酸酯單元。聚硅氧烷(在此也稱為“聚二有機(jī)基硅氧烷”)嵌段包括下面式(25)的硅氧烷重復(fù)單元(在此也稱為“二有機(jī)基硅氧烷單元”)
其中R各自相同或相異,并且為C1-13一價(jià)有機(jī)基團(tuán)。例如,R可以獨(dú)立地為C1-C13烷基,C1-C13烷氧基,C2-C13鏈烯基,C2-C13鏈烯氧基,C3-C6環(huán)烷基,C3-C6環(huán)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,或者C7-C13烷芳氧基。前述基團(tuán)可以全部或部分被氟、氯、溴、或碘、或其組合鹵化。在同一共聚物中,可以使用前述R基團(tuán)的組合。
式(25)中E的值可以廣泛地變化,這取決于熱塑性組合物中各組分的類型和相對(duì)量,所需要的組合物性質(zhì),及其它需要考慮的事項(xiàng)。一般,E的平均值可以為1-1,000。在示例性實(shí)施方式中,聚硅氧烷的E的平均值可為1-100,具體地5-75,且更具體地10-55。
在一種實(shí)施方案中,聚二有機(jī)基硅氧烷嵌段通過(guò)下面式(26)的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元提供
其中E定義如上;各R可以獨(dú)立地相同或相異,并且定義如上;各Ar可以獨(dú)立地相同或相異,并且為取代或未取代的C6-C30亞芳基,其中價(jià)鍵直接連接到芳族部分。式(26)中有用的Ar基團(tuán)可來(lái)源于C6-C30二羥基芳族化合物,例如上述式(2)、(3)、(6)或(7)的二羥基芳族化合物。也可以使用包含前述至少一種二羥基芳族化合物的組合。示例性的二羥基芳族化合物是間苯二酚(即1,3-二羥基苯),4-甲基-1,3-二羥基苯,5-甲基-1,3-二羥基苯,4,6-二甲基-1,3-二羥基苯,1,4-二羥基苯,1,1-二(4-羥基苯基)甲烷,1,1-二(4-羥基苯基)乙烷,2,2-二(4-羥基苯基)丙烷,2,2-二(4-羥基苯基)丁烷,2,2-二(4-羥基苯基)辛烷,1,1-二(4-羥基苯基)丙烷,1,1-二(4-羥基苯基)正丁烷,2.2-二(4-羥基-1-甲基苯基)丙烷,1,1-二(4-羥基苯基)環(huán)己烷,二(4-羥基苯基)硫醚,及1,1-二(4-羥基-叔丁基苯基)丙烷。也可以使用包含前述至少一種二羥基化合物的組合。
式(26)的單元可來(lái)源于下面式(27)的相應(yīng)的二羥基芳族化合物
其中R、Ar和E如上所述。
聚二有機(jī)基硅氧烷嵌段還可以包括下面式(28)的單元
其中R和E如式(25)所述,R2各自獨(dú)立地為二價(jià)的C1-C30亞烷基或C7-C30亞芳基-亞烷基。聚合的聚硅氧烷單元為其相應(yīng)的二羥基芳族化合物的反應(yīng)殘基。在具體的實(shí)施方案中,當(dāng)R2為C7-C30亞芳基-亞烷基時(shí),聚二有機(jī)基硅氧烷嵌段通過(guò)下面式(29)的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元提供
其中R和E如式(25)定義。式(29)中的各R3為二價(jià)的C1-C8脂族基團(tuán)。式(29)中的每個(gè)M可以相同或相異,并且可以為鹵素,氰基,硝基,C1-C8烷硫基,C1-C8烷基,C1-C8烷氧基,C2-C8鏈烯基,C2-C8鏈烯氧基,C3-C8環(huán)烷基,C3-C8環(huán)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,或者C7-C12烷芳氧基,其中每個(gè)n獨(dú)立地為0,1,2,3,或者4。
在一種實(shí)施方案中,M為溴或氯,烷基如甲基、乙基或丙基,烷氧基如甲氧基、乙氧基或丙氧基,或者芳基如苯基、氯苯基或甲苯基;R3為二亞甲基,三亞甲基或四亞甲基;以及R為C1-8烷基,鹵代烷基如三氟丙基、氰基烷基,或者芳基如苯基、氯苯基或甲苯基。在另一種實(shí)施方案中,R為甲基,或者甲基與三氟丙基的組合,或者甲基與苯基的組合。在又一實(shí)施方案中,M為甲氧基,n為1,R3為二價(jià)的C1-C3脂族基團(tuán),及R為甲基。
式(29)的單元可以來(lái)源于下面的相應(yīng)的二羥基聚二有機(jī)基硅氧烷(30)
其中R、D、M、R2、E和n如上所述。
二羥基聚硅氧烷通??赏ㄟ^(guò)官能化下面式(31)的取代的硅氧烷低聚物來(lái)制備
其中R和E如前面的式(25)所定義,Z為H,鹵素(Cl,Br,I),或羧酸酯。示例性的羧酸酯包括乙酸酯、甲酸酯、苯甲酸酯等。在示例性實(shí)施方式中,當(dāng)Z為H時(shí),式(30)的化合物可以通過(guò)與脂族不飽和一元酚進(jìn)行鉑催化加成來(lái)制備。在示例性實(shí)施方式中,脂族不飽和一元酚包括丁子香酚,2-烯丙基苯酚,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,及2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚。也可以使用包含前述至少一種的組合。當(dāng)Z為鹵素或羧酸酯時(shí),可以與式(2)、(3)、(6)、(7),或包含前述至少一種二羥基芳族化合物的組合的二羥基芳族化合物反應(yīng)來(lái)完成官能化。在示例性實(shí)施方式中,式(25)的化合物可以由α,ω-二乙酰氧基聚二有機(jī)基硅氧烷和二羥基芳族化合物在相轉(zhuǎn)移條件下形成。
示例性的聚硅氧烷-聚碳酸酯除了聚硅氧烷單元之外可包括來(lái)源于雙酚A(例如,式(2)的二羥基芳族化合物,其中A1和A2各自為對(duì)亞苯基,Y1為異丙叉)的碳酸酯單元。該聚硅氧烷-聚碳酸酯的Mw可為2,000~100,000g/mol,具體地5,000~50,000g/mol,通過(guò)GPC測(cè)量,使用交聯(lián)的苯乙烯-二乙烯基苯色譜柱,樣品濃度為1mg/ml,并使用聚碳酸酯標(biāo)樣校準(zhǔn)。
聚硅氧烷-聚碳酸酯在300℃、1.2kg載荷下測(cè)量的熔體體積流動(dòng)速率可為1~50立方厘米/10分鐘(cc/10min),具體地2~30cc/10min。可使用具有不同流動(dòng)性的聚硅氧烷-聚碳酸酯的組合來(lái)獲得期望的總流動(dòng)性。
可以使用聚酯作為其他聚合物。示例性的聚酯可以包括,例如,具有式(12)的重復(fù)單元的聚酯,其包括聚(二羧酸亞烷基酯)、液晶聚酯和聚酯共聚物。本文所述的聚酯在共混時(shí)預(yù)期完全與聚碳酸酯混溶。
可以通過(guò)上述界面聚合或熔體法縮合、通過(guò)溶液相縮合或通過(guò)酯交換聚合法獲得所述聚酯,例如,其中二烷基酯如對(duì)苯二甲酸二甲酯可以使用酸催化劑與乙二醇進(jìn)行酯交換,得到聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)。還可以使用其中混有支化劑(如具有三或更多個(gè)羥基的醇或者三或多官能的羧酸)的支化聚酯。而且,有時(shí)根據(jù)組合物的最終用途,優(yōu)選聚酯上具有不同濃度的酸和羥基端基。
有用的聚酯可包括芳族聚酯、聚(亞烷基酯)(包括聚(亞烷基芳基化物)),和聚(環(huán)亞烷基二酯)。芳族聚酯可具有式(13)的聚酯結(jié)構(gòu),其中D和T各自為上述的芳族基團(tuán)。在一實(shí)施方式中,有用的芳族聚酯可包括,例如,聚(間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚)酯、聚(間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-雙酚-A)酯、聚[(間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-間苯二酚)酯-共-(間苯二甲酸酯-對(duì)苯二甲酸酯-雙酚-A)]酯,或包含前述至少一種的組合。還預(yù)計(jì)包含具有少量(例如0.5-10wt%)來(lái)源于脂族二酸和/或脂族多元醇的單體的芳族聚酯,以制備共聚酯。
聚(亞烷基芳基化物)可具有式(13)的聚酯結(jié)構(gòu),其中T包含來(lái)源于芳族二羧酸、脂環(huán)族二羧酸、或其衍生物的基團(tuán)。特別有用的T基團(tuán)的實(shí)例包括1,2-、1,3-和1,4-亞苯基;1,4-和1,5-亞萘基;順式或反式1,4-亞環(huán)己基等。具體地,當(dāng)T為1,4-亞苯基時(shí),聚(亞烷基芳基化物)為聚(對(duì)苯二甲酸亞烷基酯)。此外,對(duì)于聚(亞烷基芳基化物)而言,特別有用的亞烷基D包括,例如,亞乙基、1,4-亞丁基和雙-(亞烷基二取代的環(huán)己烷),包括順式-和/或反式-1,4-(亞環(huán)己基)二亞甲基。
聚(對(duì)苯二甲酸亞烷基酯)的實(shí)例包括聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)(PET),聚(對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯)(PBT),和聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)(PPT)。同樣有用的為聚(萘二甲酸亞烷基酯),如聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN),和聚(萘二甲酸丁二醇酯)(PBN)。特別有用的聚(環(huán)亞烷基二酯)為聚(對(duì)苯二甲酸1,4-環(huán)己烷二甲醇酯)(PCT)。也可以使用包含至少一種上述聚酯的組合。
包含對(duì)苯二甲酸亞烷基酯的重復(fù)酯單元與其他酯基團(tuán)的共聚物也是可用的。具體地,有用的酯單元可以包括不同的對(duì)苯二甲酸亞烷基酯單元,其可以作為獨(dú)立的單元或聚(對(duì)苯二甲酸亞烷基酯)的嵌段存在于聚合物鏈中。這種共聚物特別適宜的實(shí)例包括聚(對(duì)苯二甲酸1,4-環(huán)己烷二甲醇酯)-共-聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯),在該聚合物包含大于或等于50mol%的聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)時(shí)縮寫(xiě)成PETG,在該聚合物包含大于50mol%的聚(對(duì)苯二甲酸1,4-環(huán)己烷二甲醇酯)時(shí)縮寫(xiě)成PCTG。
聚(亞環(huán)烷基酯)可以包括聚(環(huán)己烷二羧酸亞烷基酯)。其中,具體實(shí)例是聚(1,4-環(huán)己烷-二甲醇-1,4-環(huán)己烷二羧酸酯)(PCCD),其具有式(32)的重復(fù)單元
其中,如同用式(13)來(lái)描述,D是來(lái)源于環(huán)己烷二甲醇的二亞甲基環(huán)己烷基團(tuán),以及T是來(lái)源于環(huán)己烷二羧酸酯或其化學(xué)價(jià)物的環(huán)己烷環(huán)并選自順式或反式異構(gòu)體或其順式和反式異構(gòu)體的組合。
根據(jù)期望的功能和性質(zhì),可以使用的聚酯重量比為1:99至99:1,具體地10:90-90:10,且更具體地30:70-70:30,基于烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚碳酸酯的總重。
除了包括其他聚合物之外,也可以使用常規(guī)加入這類熱塑性組合物的添加劑??梢允褂锰砑觿┑慕M合??梢栽诨旌辖M分以形成熱塑性組合物時(shí)加入這些添加劑。在熱塑性組合物使用添加劑的條件是選擇添加劑和用量使得其加入不會(huì)顯著不利地影響熱塑性組合物的霧度,以及不會(huì)顯著不利地影響熱塑性組合物期望的機(jī)械性能,如抗沖性能。
用于熱塑性組合物的添加劑包括抗沖改性劑。這些抗沖改性劑包括彈性體改性的接枝共聚物,包含(i)彈性體(即橡膠狀)聚合物基質(zhì),其Tg小于或等于約10℃,更具體地小于或等于約-10℃,或者更具體地約-40°至-80℃,及(ii)接枝至彈性體聚合物基質(zhì)上的剛性聚合物上層??蛇@樣制備彈性體改性的接枝共聚物首先供給彈性體聚合物,再在該彈性體的存在下聚合剛性相的成分單體以獲得接枝共聚物。接枝可以是以接枝支鏈或以殼的形式附著于彈性體核上。該殼可以只是物理上包封該核,或者該殼可以部分地或基本上完全地接枝至該核上。
用作彈性體相的合適物質(zhì)包括,例如,共軛二烯橡膠;共軛二烯與小于或等于約50wt%的可共聚單體的共聚物;烯烴橡膠如乙烯丙烯共聚物(EPR)或者乙烯-丙烯-二烯單體橡膠(EPDM);乙烯-醋酸乙烯酯橡膠;硅橡膠;彈性體(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯;(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯與丁二烯和/或苯乙烯的彈性體共聚物;或包含前述至少一種彈性體的組合。
式(33)為適用于制備所述彈性體相的共軛二烯單體
式中每個(gè)Xb獨(dú)立地為氫、C1-C5烷基等。可用的共軛二烯單體的實(shí)例為丁二烯,異戊二烯,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,以及包含前述至少一種共軛二烯單體的混合物。具體的共軛二烯均聚物包括聚丁二烯和聚異戊二烯。
也可使用共軛二烯橡膠的共聚物,例如通過(guò)共軛二烯和至少一種可與之共聚合的單體的含水自由基乳液聚合制備的那些共聚物。適用于與共軛二烯共聚合的單體包括含有稠合芳環(huán)結(jié)構(gòu)的單乙烯基芳族單體,如乙烯基萘、乙烯基蒽等,或者式(34)的單體
式中每一個(gè)Xc獨(dú)立地是氫、C1-C12烷基、C3-C12環(huán)烷基、C6-C12芳基、C7-C12芳烷基、C7-C12烷芳基、C1-C12烷氧基、C3-C12環(huán)烷氧基、C6-C12芳氧基、氯、溴或羥基,以及R是氫、C1-C5烷基、溴或氯??捎玫暮线m的單乙烯基芳族單體的實(shí)例包括苯乙烯、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,以及包含前述至少一種化合物的組合。苯乙烯和/或α-甲基苯乙烯可用作與共軛二烯單體共聚的單體。
可以與共軛二烯共聚的其它單體是單乙烯基單體,如衣康酸、丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、馬來(lái)酸酐,馬來(lái)酰亞胺,N-烷基-、芳基-或鹵代芳基-取代的馬來(lái)酰亞胺、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯以及通式(35)的單體
其中R是氫、C1-C5烷基、溴或氯,及Xc是氰基、C1-C12烷氧基羰基、C1-C12芳氧基羰基、羥基羰基等。式(35)單體的實(shí)例包括丙烯腈、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)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等,以及包含前述至少一種單體的組合。諸如丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯等的單體通常用作與共軛二烯單體可共聚的單體。也可使用前述的單乙烯基單體和單乙烯基芳族單體的組合。
適用于用作所述彈性體相的合適(甲基)丙烯酸酯單體可以是,(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯、特別是丙烯酸C4-6烷基酯的經(jīng)交聯(lián)的微粒乳液均聚物或共聚物,所述單體例如丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸2-乙基己酯等,以及包含至少一種上述單體的組合??梢匀芜x地使該(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯單體在與小于或等于單體總重量約15wt%的式(33)、(34)或(35)共聚單體的混合物中進(jìn)行聚合。示例性的共聚單體包括但不限于丁二烯、異戊二烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯乙酯、N-環(huán)己基丙烯酰胺、乙烯甲基醚或丙烯腈和包含至少一種上述共聚單體的組合。任選地,可存在小于或等于單體總重量約5wt%的多官能交聯(lián)共聚單體。該多官能交聯(lián)共聚單體可包括,例如二乙烯基苯、亞烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯如乙二醇二丙烯酸酯(glycolbisacrylate)、亞烷基三醇三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、二丙烯酰胺、氰尿酸三烯丙基酯、異氰尿酸三烯丙基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、馬來(lái)酸二烯丙基酯、富馬酸二烯丙基酯、己二酸二烯丙基酯、檸檬酸三烯丙基酯、磷酸三烯丙基酯等,以及包含前述至少一種交聯(lián)劑的組合。
可以利用連續(xù)、半間歇或間歇工藝,由本體聚合、乳液聚合、懸浮聚合、溶液聚合或組合方法如本體-懸浮、乳液-本體、本體-溶液或其它工藝而聚合彈性體相。彈性體基質(zhì)的粒度不是關(guān)鍵。例如,基于乳液聚合的橡膠膠乳的平均粒度可以是約0.001~25微米,具體地約0.01~15微米,或者甚至更具體地約0.1~8微米。本體聚合的橡膠基質(zhì)的粒度可以是約0.5~10微米、具體地約0.6~1.5微米。粒度可以通過(guò)簡(jiǎn)單的光透射法或毛細(xì)管流體動(dòng)力學(xué)色譜法(CHDF)來(lái)測(cè)定。彈性體相可以是微粒的、中度交聯(lián)的共軛丁二烯或丙烯酸C4-6烷基酯橡膠,且優(yōu)選具有大于70%的凝膠含量。丁二烯與苯乙烯和/或丙烯酸C4-6烷基酯橡膠的組合也是合適的。
彈性體相可以占總接枝共聚物的約5~95wt%,更具體地約20~90wt%,甚至更具體地為彈性體改性的接枝共聚物的約40~85wt%,余量是剛性接枝相。
彈性體改性的接枝共聚物的剛性相可以由包含單乙烯基芳族單體和任選的至少一種共聚單體的組合在至少一種彈性聚合物基質(zhì)存在下的接枝聚合形成。上述式(34)的單乙烯基芳族單體可以用于剛性接枝相中,包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、鹵代苯乙烯如二溴苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、丁基苯乙烯、對(duì)羥基苯乙烯、甲氧基苯乙烯等,或者包含前述至少一種單乙烯基芳族單體的組合。有用的共聚單體包括例如上述的單乙烯基單體和/或通式(33)的單體。在一實(shí)施方案中,R是氫或C1-C2烷基,Xc是氰基或C1-C12烷氧羰基。適合用于剛性相的共聚單體的具體實(shí)例包括丙烯腈、甲基丙烯腈、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯等,以及包含前述至少一種共聚單體的組合。
剛性接枝相中單乙烯基芳族單體和共聚單體的相對(duì)比例可以根據(jù)彈性體基質(zhì)的類型、單乙烯基芳族單體的類型、共聚單體的類型和抗沖改性劑所需要的性質(zhì)而寬范圍地改變。剛性相一般可包含小于或等于約100wt%的單乙烯基芳族單體、具體地約30~100wt%、更具體地約50~90wt%的單乙烯基芳族單體,余量為共聚單體。
根據(jù)存在的彈性體改性聚合物的量,或未接枝的剛性聚合物或共聚物的單獨(dú)的基質(zhì)連續(xù)相可以與彈性體改性的接枝共聚物一起同時(shí)獲得。通常,這樣的抗沖改性劑包含基于該抗沖改性劑總重量約40~95wt%的彈性體改性的接枝共聚物和約5~65wt%的接枝共聚物。在另一實(shí)施方案中,這樣的抗沖改性劑包含基于該抗沖改性劑總重量約50~85wt%、更具體地約75~85wt%的橡膠改性的接枝共聚物和約15~50wt%、更具體地約15~25wt%的接枝共聚物。
另一類具體的彈性體改性的抗沖改性劑包含來(lái)源于下述的結(jié)構(gòu)單元至少一種硅橡膠單體,具有式H2C=C(Rd)C(O)OCH2CH2Re的支化丙烯酸酯橡膠單體,其中Rd是氫或C1-C8直鏈或支鏈烷基和Re是支鏈C3-C16烷基;第一接枝連接單體;含有可聚合鏈烯基的有機(jī)物質(zhì);及第二接枝連接單體。硅橡膠單體例如可以包括單獨(dú)或組合的環(huán)狀硅氧烷、四烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷、(丙烯酰氧基)烷氧基硅烷,(巰基烷基)烷氧基硅烷、乙烯基烷氧基硅烷或烯丙基烷氧基硅烷,例如十甲基環(huán)五硅氧烷、十二甲基環(huán)六硅氧烷、三甲基三苯基環(huán)三硅氧烷、四甲基四苯基環(huán)四硅氧烷、四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷、八苯基環(huán)四硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷和/或四乙氧基硅烷。
示例性的支化丙烯酸酯橡膠單體包括丙烯酸異辛酯、丙烯酸6-甲基辛基酯、丙烯酸7-甲基辛基酯、丙烯酸6-甲基庚基酯等,或包含前述至少一種的組合。含有可聚合鏈烯基的有機(jī)物質(zhì)例如可以是單獨(dú)或組合的式(34)或(35)的單體,例如單獨(dú)或組合的苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈或未支化的(甲基)丙烯酸酯,諸如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯等。
第一接枝連接單體可以是單獨(dú)或組合的(丙烯酰氧基)烷氧基硅烷、(巰基烷基)烷氧基硅烷、乙烯基烷氧基硅烷或烯丙基烷氧基硅烷,例如(γ-甲基丙烯酰氧丙基)(二甲氧基)甲基硅烷和/或(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷。第二接枝連接單體是具有至少一個(gè)烯丙基的多烯鍵式不飽和化合物,如甲基丙烯酸烯丙基酯、氰尿酸三烯丙基酯、異氰尿酸三烯丙基酯等,或者包含前述至少一種的組合。
有機(jī)硅-丙烯酸酯抗沖改性劑可以通過(guò)乳液聚合制備,其中例如在表面活性劑如十二烷基苯磺酸存在下,使硅橡膠單體與第一接枝連接單體在約30℃~110℃下反應(yīng),以形成硅橡膠膠乳。作為選擇,環(huán)狀硅氧烷如環(huán)八甲基四硅氧烷和四乙氧基原硅酸酯可以與第一接枝連接單體如(γ-甲基丙烯酰氧丙基)甲基二甲氧基硅烷反應(yīng)。然后,在生成自由基的聚合催化劑如過(guò)氧化苯甲酰存在下,任選地在交聯(lián)單體如甲基丙烯酸烯丙基酯存在下,使支化的丙烯酸酯橡膠單體與硅橡膠顆粒聚合。接著,使該膠乳與含有可聚合鏈烯基的有機(jī)物質(zhì)和第二接枝連接單體反應(yīng)。該接枝有機(jī)硅-丙烯酸酯橡膠混雜物的膠乳顆??梢酝ㄟ^(guò)凝結(jié)(用凝結(jié)劑處理)而從水相中分離,并干燥成細(xì)粉,生產(chǎn)出有機(jī)硅-丙烯酸酯橡膠抗沖改性劑。該方法通??捎糜谏a(chǎn)粒度為約100納米~約2微米的有機(jī)硅-丙烯酸酯抗沖改性劑。
用于形成前述的彈性體改性的接枝共聚物的方法包括利用連續(xù)、半間歇或間歇工藝的本體聚合、乳液聚合、懸浮聚合和溶液聚合或組合方法如本體-懸浮、乳液-本體、本體-溶液或其它工藝。
在一實(shí)施方案中,通過(guò)乳液聚合工藝制備前述類型的抗沖改性劑,所述的乳液聚合工藝不含堿性物質(zhì)如C6-30脂肪酸的堿金屬鹽,例如硬脂酸鈉,硬脂酸鋰,油酸鈉,油酸鉀等;堿金屬碳酸鹽;胺如十二烷基二甲基胺,十二烷胺等;及胺的銨鹽。這些物質(zhì)通常用作乳液聚合中的表面活性劑,及可催化聚碳酸酯的酯交換和/或降解。而可以使用離子型的硫酸鹽、磺酸鹽或磷酸鹽表面活性劑來(lái)制備所述抗沖改性劑,特別是該抗沖改性劑的彈性體基質(zhì)部分。有用的表明活性劑包括,例如,C1-22烷基或C7-25烷基芳基磺酸鹽,C1-22烷基或C7-25烷基芳基硫酸鹽,C1-22烷基或C7-25烷基芳基磷酸鹽,取代的硅酸鹽,或包含前述至少一種的組合。具體的表面活性劑為C6-16烷基磺酸鹽,具體為C8-12烷基磺酸鹽。這種乳液聚合工藝已描述和公開(kāi)于諸如Rohm & Haas和General Electric Company等公司的多種專利和文獻(xiàn)中。在實(shí)踐中,可使用任意的上述抗沖改性劑,只要它不含有脂肪酸的堿金屬鹽,堿金屬碳酸鹽和其它堿性物質(zhì)。
此類型的具體抗沖改性劑為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)抗沖改性劑,其中使用上述磺酸鹽、硫酸鹽或磷酸鹽作為表面活性劑來(lái)制備丁二烯基質(zhì)。除了ABS和MBS之外,彈性體改性的接枝共聚物的其他實(shí)例包括但不限于丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯(ASA)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)、和丙烯腈-乙烯-丙烯-二烯-苯乙烯(AES)。當(dāng)存在時(shí),在熱塑性組合物中可以存在的抗沖改性劑的量為1-30重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
熱塑性組合物可包括著色劑,如顏料和/或染料添加劑。合適的顏料包括例如無(wú)機(jī)顏料,如金屬氧化物和混合的金屬氧化物如氧化鋅、二氧化鈦、氧化鐵等;硫化物,如硫化鋅等;鋁酸鹽;磺基硅酸鈉、硫酸鹽、鉻酸鹽等;炭黑;鐵酸鋅;群青藍(lán);有機(jī)顏料,如偶氮、重氮、喹吖酮、苝、萘四羧酸、黃烷士酮、異吲哚啉酮、四氯異吲哚啉酮、蒽醌、蒽嵌蒽二酮、二噁嗪、酞菁和偶氮色淀;顏料棕24、顏料紅101、顏料紅122、顏料紅149、顏料紅177、顏料紅179、顏料紅202、顏料紫29、顏料藍(lán)15、顏料藍(lán)15:4、顏料藍(lán)28、顏料藍(lán)60、顏料綠7、顏料黃119、顏料黃147或顏料黃150,或者包含前述至少一種顏料的組合。在一實(shí)施方式中,使用賦予熱塑性組合物黑色的顏料或顏料組合。顏料的用量可以為0.01~10重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
有用的染料可以是有機(jī)材料,包括例如香豆素染料如香豆素460(藍(lán))、香豆素6(綠),尼羅紅等;鑭系絡(luò)合物;烴和取代的烴染料;多環(huán)芳烴染料;閃爍染料,如噁唑或噁二唑染料;芳基或雜芳基取代的聚(C2-8)烯烴染料;羰花青染料;陰丹士酮染料;酞菁染料;噁嗪染料;喹諾酮(carbostyryl)染料;萘四羧酸染料;卟啉染料;二(苯乙烯基)聯(lián)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;靛類染料、硫代靛類染料、重氮鎓染料;硝基染料;醌亞胺染料;氨基酮染料;四唑鎓染料;噻唑染料;苝染料;苝酮(perinone)染料;二-苯并噁唑基噻吩(BBOT);三芳基甲烷染料;呫噸染料;噻噸染料;萘二甲酰亞胺染料;內(nèi)酯染料;熒光團(tuán),如反斯托克司頻移染料,其吸收近紅外波長(zhǎng)并發(fā)射可見(jiàn)波長(zhǎng),等;發(fā)光染料,如7-氨基-4-甲基香豆素;3-(2′-苯并噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素;2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑;2,5-二-(4-聯(lián)苯基)-噁唑;2,2′-二甲基-對(duì)-四聯(lián)苯;2,2-二甲基-對(duì)-三聯(lián)苯;3,5,3"",5""-四叔丁基-對(duì)-五聯(lián)苯;2,5-二苯基呋喃;2,5-二苯基噁唑;4,4′-二苯基茋;4-二氰基亞甲基-2-甲基-6-(對(duì)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;3,3′-二乙基-4,4′,5,5′-二苯并硫三碳菁(benzothiatricarbocyanine)碘化物;7-二甲基氨基-1-甲基-4-甲氧基-8-氮雜喹諾酮-2;7-二甲基氨基-4-甲基喹諾酮-2;2-(4-(4-二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-3-乙基苯并噻唑鎓高氯酸鹽;3-二乙基氨基-7-二乙基亞氨基吩噁嗪酮鎓高氯酸鹽;2-(1-萘基)-5-苯基噁唑;2,2′-對(duì)-亞苯基-二(5-苯基噁唑);若丹明700;若丹明800;芘;1,2-苯并菲(chrysene);紅熒烯;暈苯等,或者包含前述至少一種染料的組合。當(dāng)希望使用有機(jī)染料和顏料時(shí),可以遮蔽染料以測(cè)定它們?cè)诮o定輻照量或輻照量范圍下對(duì)γ射線的靈敏度。在一實(shí)施方式中,使用賦予熱塑性組合物黑色的染料或染料組合。染料用量可以為約0.01~10重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
熱塑性組合物可包括電離輻射穩(wěn)定添加劑。示例性的電離輻射穩(wěn)定添加劑包括一些脂族醇、芳族醇、脂族二醇、脂族醚、酯、二酮、烯烴、硫醇、硫醚和環(huán)狀硫醚、砜、二氫芳烴、二醚、氮化合物或含前述至少一種的組合。醇基穩(wěn)定添加劑可選自單-、二-或多-取代的醇,且可以是直鏈、支鏈、環(huán)狀和/或芳族的。有用的脂族醇可包括具有不飽和位點(diǎn)的鏈烯醇,其實(shí)例包括4-甲基-4-戊烯-2-醇、3-甲基-戊烯-3-醇、2-甲基-4-戊烯-2-醇、2,4-二甲基-4-戊烯-2-醇、2-苯基-4-戊烯-2-醇和9-癸烯-1-醇;叔醇,其中包括3-羥基-3-甲基-2-丁酮、2-苯基-2-丁醇等;羥基-取代的叔脂環(huán)族烴,例如1-羥基-1-甲基-環(huán)己烷;和羥基甲基芳族化合物,具有含有甲醇取代基例如羥甲基(-CH2OH)的芳環(huán),或更加復(fù)雜的烴基如(-CRHOH)或(-CR2OH),其中R是直鏈C1-C20烷基或支鏈C1-C20烷基。示例性的羥基甲醇芳族化合物包括二苯基甲醇、2-苯基-2-丁醇、1,3-苯二甲醇、芐醇、4-芐氧基芐醇和芐基-芐醇。
有用的一類電離輻射穩(wěn)定添加劑是二-官能和多-官能的脂族醇,也稱為脂族二醇和脂族多元醇。特別有用的是式(36)的脂族二醇 HO-(C(A’)(A”))d-S-(C(B’)(B”))e-OH (36) 其中A’、A”、B’和B”各自獨(dú)立地為H或C1-C6烷基;S是C1-C20烷基、C2-C20亞烷基氧基、C3-C6環(huán)烷基或C3-C6取代環(huán)烷基;d和e各自為0或1,條件是當(dāng)d和e各自為0時(shí),選擇S,使得兩個(gè)-OH基不直接與單個(gè)共同的碳原子相連。
在式(36)中,A’、A”、B’和B”各自可獨(dú)立地選自H、甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、3-戊基、異戊基、新戊基、正己基、2-己基、3-己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基等,以及含前述至少一種烷基的組合。
間隔基S可選自甲二基、乙二基、1,1-乙二基、1,1-丙二基、1,2-丙二基、1,3-丙二基、2,2-丙二基、1,1-丁二基、1,2-丁二基、1,3-丁二基、1,4-丁二基、2,2-丁二基、2,3-丁二基、1,1-戊二基、1,2-戊二基、1,3-戊二基、1,4-戊二基、1,5-戊二基、2,2-戊二基、2,3-戊二基、2,4-戊二基、3,3-戊二基、2-甲基-1,1-丁二基、3-甲基-1,1-丁二基、2-甲基-1,2-丁二基、2-甲基-1,3-丁二基、2-甲基-1,4-丁二基、2-甲基-2,2-丁二基、2-甲基-2,3-丁二基、2,2-二甲基-1,1-丙二基、2,2-二甲基-1,2-丙二基、2,2-二甲基-1,3-丙二基、3,3-二甲基-1,1-丙二基、3,3-二甲基-1,2-丙二基、3,3-二甲基-2,2-丙二基、1,1-二甲基-2,3-丙二基、3,3-二甲基-2,2-丙二基、1,1-己二基、1,2-己二基、1,3-己二基、1,4-己二基、1,5-己二基、1,6-己二基、2,2-己二基、2,3-己二基、2,4-己二基、2,5-己二基、3,3-己二基、2-甲基-1,1-戊二基、3-甲基-1,1-戊二基、2-甲基-1,2-戊二基、2-甲基-1,3-戊二基、2-甲基-1,4-戊二基、2-甲基-2,2-戊二基、2-甲基-2,3-戊二基、2-甲基-2,4-戊二基、2,2-二甲基-1,1-丁二基、2,2-二甲基-1,2-丁二基、2,2-二甲基-1,3-丁二基、3,3-二甲基-1,1-丁二基、3,3-二甲基-1,2-丁二基、3,3-二甲基-2,2-丁二基、1,1-二甲基-2,3-丁二基、3,3-二甲基-2,2-丁二基等;以及辛二基、癸二基、十一烷二基、十二烷二基、十六烷二基、十八烷二基、二十烷二基和二十二烷二基的異構(gòu)體;以及取代和未取代的環(huán)丙二基、環(huán)丁二基、環(huán)戊二基、環(huán)己二基,其中取代基可以是基團(tuán)連接點(diǎn),例如在1,4-二亞甲基環(huán)己烷內(nèi),或者可包括支鏈和直鏈烷基、環(huán)烷基等。另外,間隔基S可選自含多亞烷基氧基單元,例如亞乙基氧基、1,3-亞丙基氧基、1,2-亞丁基氧基、1,4-亞丁基氧基、1,6-亞己基氧基等中的至少一種二基;以及含有前述至少一種的組合。
脂族二醇的具體實(shí)例包括乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、內(nèi)消旋-2,3-丁二醇、1,2-戊二醇、2,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,4-己二醇等;脂環(huán)族醇,例如1,3-環(huán)丁二醇、2,2,4,4-四甲基環(huán)丁二醇、1,2-環(huán)戊二醇、1,2-環(huán)己二醇、1,3-環(huán)己二醇、1,4-環(huán)己二醇、1,4-二羥甲基環(huán)己烷等;支化非環(huán)狀二醇,例如2,3-二甲基-2,3-丁二醇(頻哪醇)和2-甲基-2,4-戊二醇(己二醇);以及含聚氧化烯的醇,例如聚乙二醇、聚丙二醇、嵌段或無(wú)規(guī)聚(乙二醇-共-丙二醇),以及含聚氧化烯基團(tuán)的共聚物的二醇。有用的多元醇可包括聚亞芳基氧基化合物,例如聚羥基苯乙烯;烷基多元醇,例如聚乙烯醇、多糖和酯化的多糖。含前述至少一種的組合也可以是有用的。特別合適的二醇包括2-甲基-2,4-戊二醇(己二醇)、聚乙二醇和聚丙二醇。
有用的脂族醚可包括烷氧基取代的環(huán)狀或非環(huán)狀烷烴,例如1,2-二烷氧基乙烷、1,2-二烷氧基丙烷、1,3-二烷氧基丙烷、烷氧基環(huán)戊烷、烷氧基環(huán)己烷等。酯化合物(-COOR)可用作穩(wěn)定劑,其中R可以是取代或未取代、芳族或脂族烴,而母體羧基化合物同樣可為取代或未被取代、芳族或脂族,和/或單-或多官能團(tuán)的。若存在的話,取代基可包括例如C1-C8烷基、C1-C8烷基醚、C6-C20芳基等。證明有用的酯包括四(亞甲基[3,5-二-叔丁基-4-羥基-氫化肉桂酸酯])甲烷、2,2’-草酰氨基雙(乙基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯和三官能的受阻酚酯化合物,例如獲自B.F.Goodrich in Cleveland OH的
3125。
也可使用二酮化合物,具體是具有兩個(gè)羰基官能團(tuán)且被單個(gè)間隔碳原子隔開(kāi)的那些,例如2,4-戊二酮。
用作穩(wěn)定添加劑的含硫化合物可包括硫醇、硫醚和環(huán)狀硫醚。硫醇包括例如2-巰基苯并噻唑;硫醚包括硫代丙酸二月桂酯;以及環(huán)狀硫醚,包括1,4-二噻烷、1,4,8,11-四硫代環(huán)十四烷。含有一個(gè)以上硫醚基的環(huán)狀硫醚是有用的,特別是在兩個(gè)硫醚基之間具有單個(gè)間隔碳的那些,例如1,3-二噻烷。環(huán)狀環(huán)可含有氧或氮原子。
也可使用通式結(jié)構(gòu)為R-S(O)2-R’的芳基或烷基砜穩(wěn)定添加劑,其中R和R’包括C1-C20烷基、C6-C20芳基、C1-C20烷氧基、C6-C20芳氧基,及其取代衍生物等,并且其中R或R’中的至少一個(gè)是取代或未取代的芐基。若存在的話,取代基可包括例如C1-C8烷基、C1-C8烷基醚、C6-C20芳基等。具體可用的砜的實(shí)例是芐基砜。
烯烴可用作穩(wěn)定添加劑。有用的烯烴可包括通式結(jié)構(gòu)RR’C=CR”R”’的烯烴,其中R、R’、R”和R”’各自可獨(dú)立地相同或不同且可選自氫、C1-C20烷基、C1-C20環(huán)烷基、C1-C20鏈烯基、C1-C20環(huán)鏈烯基、C6-C20芳基、C6-C20芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C20烷氧基、C6-C20芳氧基及其取代衍生物。若存在的話,取代基可包括例如C1-C8烷基、C1-C8烷基醚、C6-C20芳基等。烯烴可以是無(wú)環(huán)(acyclic)、外向環(huán)或橋環(huán)。具體可用的鏈烯烴的實(shí)例包括1,2-二苯基乙烷、烯丙基苯酚、2,4-二甲基-1-戊烯、苧烯、2-苯基-2-戊烯、2,4-二甲基-1-戊烯、1,4-二苯基-1,3-丁二烯、2-甲基-1-十一碳烯、1-十二碳烯等,或含前述至少一種的組合。
氫化芳族化合物也可用作穩(wěn)定添加劑,包括部分氫化的芳族化合物,以及與不飽和環(huán)結(jié)合的芳族化合物。具體的芳族化合物包括苯和/或萘基體系。合適的氫化芳族化合物的實(shí)例包括二氫化茚、5,6,7,8-四氫-1-萘酚、5,6,7,8-四氫-2-萘酚、9,10-二氫蒽、9,10-二氫菲、1-苯基-1-環(huán)己烷、1,2,3,4-四氫-1-萘酚等,或含前述至少一種的組合。
二醚,包括氫化和非氫化、以及與取代和未取代的吡喃類,也可用作穩(wěn)定添加劑。若存在取代基,取代基可包括C1-C8烷基、C1-C8烷基醚或C6-C20芳基。吡喃可具有包括C1-C20烷基、C6-C20芳基、C1-C20烷氧基或C6-C20芳氧基在內(nèi)的取代基,且該取代基可位于吡喃環(huán)的任何碳上。具體可用的取代基包括位于環(huán)的第6位上的C1-C20烷氧基或C6-C20芳氧基。氫化吡喃是特別有用的。合適的二醚的實(shí)例包括二氫吡喃基醚和四氫吡喃基醚。
可充當(dāng)穩(wěn)定劑的氮化合物包括高分子量的草酰胺苯酚,例如2,2-草酰氨基雙-[乙基3-(3,5-二-叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯],高分子量的苯基乙二酰胺(oxalic anilides)及其衍生物,以及胺化合物,例如硫脲。
電離輻射穩(wěn)定添加劑的使用量典型地為0.001-1重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
熱塑性組合物可包括填料或增強(qiáng)劑。所述填料或增強(qiáng)劑可以合乎需要地為納米顆粒的形式,即中值粒度(D50)小于100納米的顆粒,使用光散射法測(cè)量。使用時(shí),填料或增強(qiáng)劑包括,例如,硅酸鹽和二氧化硅粉末如硅酸鋁(莫來(lái)石),合成硅酸鈣,硅酸鋯,熔凝硅石,結(jié)晶二氧化硅石墨,天然硅砂等;硼粉如硼-氮化物粉,硼-硅酸鹽粉等;氧化物如TiO2,氧化鋁,氧化鎂等;硫酸鈣(其無(wú)水物、二水合物或三水合物);碳酸鈣如白堊,石灰石,大理石,合成的沉淀碳酸鈣等;滑石,包括纖維狀、模塊狀(modular)、針狀、層狀滑石等;硅灰石;表面處理的硅灰石;玻璃球如中空和實(shí)心玻璃球,硅酸鹽球,煤胞,鋁硅酸鹽(armosphere)等;高嶺土,包括硬質(zhì)高嶺土,軟質(zhì)高嶺土,煅燒高嶺土,含本領(lǐng)域中已知的各種涂層以促進(jìn)與聚合物基質(zhì)樹(shù)脂的相容性的高嶺土等;單晶纖維或“晶須”如碳化硅,氧化鋁,碳化硼,鐵,鎳,銅等;纖維(包括連續(xù)纖維和切短纖維)如石棉,碳纖維,玻璃纖維如E、A、C、ECR、R、S、D或NE玻璃等;硫化物如硫化鉬,硫化鋅等;鋇化合物如鈦酸鋇,鋇鐵氧體,硫酸鋇,重晶石等;金屬和金屬氧化物如顆?;蚶w維狀的鋁,青銅,鋅,銅和鎳等;薄片狀填料如玻璃薄片,薄片狀碳化硅,二硼化鋁,鋁薄片,鋼薄片等;纖維狀填料,例如短無(wú)機(jī)纖維,如那些來(lái)源于包含硅酸鋁、氧化鋁、氧化鎂和半水合硫酸鈣中至少一種共混物的短無(wú)機(jī)纖維等;天然填料和增強(qiáng)體,例如通過(guò)粉碎木材而得到的木粉,纖維狀制品如纖維素、棉花、劍麻、黃麻、淀粉、軟木粉、木質(zhì)素、花生殼、玉米、稻粒外殼等;有機(jī)填料,如聚四氟乙烯;補(bǔ)強(qiáng)性有機(jī)纖維狀填料,其是由能夠形成纖維的有機(jī)聚合物如聚醚酮、聚酰亞胺、聚苯并噁唑、聚苯硫醚、聚酯、聚乙烯、芳族聚酰胺、芳族聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯、丙烯酸類樹(shù)脂、聚乙烯醇等形成的;以及其它填料和增強(qiáng)劑,如云母、粘土、長(zhǎng)石、煙道塵、惰性硅酸鹽微球(fillite)、石英、石英巖、珍珠巖、硅土(Tripoli)、硅藻土、炭黑等,或者包含前述至少一種填料或增強(qiáng)劑的組合。
本文預(yù)計(jì)有用的填料為具有適合反射和/或折射光的成分、形狀和尺寸品質(zhì)的視覺(jué)效果填料。視覺(jué)效果填料包括具有平坦小面(facet)的那些且可以是多面的或薄片、碎片、板、葉子、晶圓等的形式。其形狀可以是不規(guī)則的或規(guī)則的。規(guī)則形狀的非限定實(shí)例是六邊形板。特別合適的視覺(jué)效果填料是兩維的板式填料,其中該板式填料的顆粒的最大尺寸和最小尺寸之比大于或等于約3:1,特別大于或等于約5:1,更特別大于或等于約10:1。如此限定的最大尺寸還可以稱為顆粒的直徑。板式填料具有由最小粒徑和最大粒徑描述的粒徑分布。最小粒徑由測(cè)定粒徑所用的方法的檢測(cè)下限來(lái)描述,并與之對(duì)應(yīng)。測(cè)定粒徑的典型方法為激光散射法,例如其具有0.6納米粒徑的檢測(cè)下限。應(yīng)注意,直徑小于檢測(cè)下限的粒子可能存在但不能用該方法觀察到。最大粒徑通常小于該方法的檢測(cè)上限。本文中最大粒徑可以小于或等于約1,000微米,特別是小于或等于約750微米,更特別地小于或等于約500微米。粒徑分布可以是單峰分布、雙峰分布或多峰分布??梢愿话愕厥褂昧椒植嫉钠骄祦?lái)描述該直徑,該平均值也稱為平均直徑。特別是,本文中適合使用的顆粒的平均直徑為約1至約100微米,特別為約5至約75微米,更特別為約10至約60微米。特定的反射性填料還為具有光致密表面外部整飾(用于反射入射光)的組合物。諸如基于鋁、銀、銅、青銅、鋼、黃銅、金、錫、硅、這些物質(zhì)的合金,包括前述至少一種金屬的組合等的那些金屬和非金屬填料尤其有用。還特別有用的是由存在可用于反射和/或折射入射光的表面的組合物制備的無(wú)機(jī)填料。與反射性填料相比較,具有折射性質(zhì)的折射性填料可以是至少部分透明的,即,可以允許透過(guò)部分入射光,且可以得到基于入射光的反射、折射,或反射和折射的組合的光性質(zhì)。適合用于本發(fā)明的具有光反射和/或折射性質(zhì)的無(wú)機(jī)填料可以包括云母、氧化鋁、層狀滑石、硅石、碳化硅、玻璃、包含前述至少一種無(wú)機(jī)填料的組合,等等。
可用金屬材料層涂布填料和增強(qiáng)劑,以促進(jìn)導(dǎo)電,或者用硅烷表面處理,以改進(jìn)粘合性和與聚合物基體樹(shù)脂的分散。另外,該增強(qiáng)填料可以以單絲或復(fù)絲纖維形式來(lái)提供,且可以單獨(dú)地或者與其它類型纖維通過(guò)以下例舉的方法組合地使用共編織或芯/皮、并列(side-by-side)、橙型或矩陣和原纖維結(jié)構(gòu),或纖維制造技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其他方法。合適的共編織結(jié)構(gòu)包括例如玻璃纖維-碳纖維、碳纖維-芳族聚酰亞胺(芳族聚酰胺)纖維和芳族聚酰亞胺玻璃纖維或類似物。纖維狀填料可以以下列形式來(lái)提供,例如,粗紗(rovings)、紡織的纖維狀增強(qiáng)物,如0-90度織物等;無(wú)紡纖維增強(qiáng)材料,例如連續(xù)原絲片(continuous strand mat)、短切原絲片(chopped strand mat)、絹紗(tissue)、紙和毛毯等;或者三維增強(qiáng)材料如編帶(braids)。填料的用量可以為約0至約90重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
熱塑性組合物還可以包括抗氧劑添加劑,例如,有機(jī)亞磷酸酯如亞磷酸三(壬基苯酯),亞磷酸三(2,4-二-叔丁基苯酯),二(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯,雙十八烷基季戊四醇二亞磷酸酯等;烷基化的一元酚或多元酚;多元酚與二烯的烷基化反應(yīng)產(chǎn)物,如四[亞甲基(3,5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷等;對(duì)甲苯酚或二環(huán)戊二烯的丁基化反應(yīng)產(chǎn)物;烷基化氫醌;羥基化硫代二苯醚;烷叉雙酚;芐基化合物;β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸與一元醇或多元醇的酯;β-(5-叔丁基-4-羥基-3-甲基苯基)-丙酸與一元醇或多元醇的酯;硫代烷基或硫代芳基化合物的酯如雙十八烷基硫代丙酸酯,雙十二烷基硫代丙酸酯,雙十三烷基硫代二丙酸酯,十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯,季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯等;β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸的酰胺等,或者包含前述至少一種的抗氧劑的組合。示例性的抗氧化劑為購(gòu)自Clariant的
對(duì)-EPQ亞磷酸酯穩(wěn)定劑??寡趸瘎┑挠昧靠梢詾?.0001-1重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
示例性的熱穩(wěn)定劑添加劑包括有機(jī)亞磷酸酯如亞磷酸三苯酯,亞磷酸三(2,6-二甲基苯基)酯,亞磷酸三(混合的一和二壬基苯)酯等;膦酸酯如膦酸苯基二甲酯等;磷酸酯如磷酸三甲酯等;或者包含前述至少一種熱穩(wěn)定劑的組合。熱穩(wěn)定劑的用量可以為約0.0001~1重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
還可使用光穩(wěn)定劑和/或紫外(UV)吸收添加劑。示例性的光穩(wěn)定劑添加劑包括,例如,2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑,2-(2-羥基-5-叔辛苯基)-苯并三唑和2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮等,或者包含前述至少一種的光穩(wěn)定劑的組合。光穩(wěn)定劑的用量可以為約0.0001~1重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
熱塑性組合物還可以包括紫外(UV)吸收添加劑,也稱為UV吸收劑。用作UV吸收添加劑的示例性的化合物包括羥基二苯甲酮類;羥基苯并三唑類;羥基苯并三嗪類;氰基丙烯酸酯類;草酰苯胺類;苯并噁嗪酮類;或包含前述至少一種的組合。特別有用的市售的UV吸收劑包括購(gòu)自CibaSpecialty Chemicals的
234、
329、
350和
360;2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚(CYASORBTM 5411);2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(CYASORBTM 531);2-[4,6-二(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚(CYASORBTM1164);2,2′-(1,4-亞苯基)二(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮)(CYASORBTM UV-3638);購(gòu)自Cyanamide的
UV吸收劑;和購(gòu)自BASF的2,2′-(1,4-亞苯基)二(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮)、1,3-二[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]-2,2-二[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯?;?氧]甲基]丙烷和1,3-二[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]-2,2-二[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯?;?氧]甲基]丙烷(UVINULTM3030)。此外,UV吸收劑可以包括納米大小的無(wú)機(jī)材料,如氧化鈦、氧化鈰、氧化鋅等,粒度全都小于約100納米。可以使用包含前述至少一種UV吸收劑的組合。UV吸收劑的用量可以為0.0001~1重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
還可以使用增塑劑、潤(rùn)滑劑和/或脫模劑。這些類型的材料之間有相當(dāng)大的重疊,這些材料包括例如鄰苯二甲酸酯,如二辛基-4,5-環(huán)氧-六氫鄰苯二甲酸酯;三(辛氧羰基乙基)異氰脲酸酯;三硬脂酸甘油酯;二或多官能芳族磷酸酯,如間苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)、氫醌的二(二苯基)磷酸酯和雙酚-A的二(二苯基)磷酸酯;聚α-烯烴;環(huán)氧化大豆油;有機(jī)硅,包括硅油;酯,例如脂肪酸酯如烷基硬脂基酯,如硬脂酸甲酯;硬脂酸硬脂基酯、季戊四醇四硬脂酸酯等;包含聚乙二醇聚合物、聚丙二醇聚合物及其共聚物的親水和親油非離子型表面活性劑與硬脂酸甲酯的組合,例如在合適溶劑中的聚乙二醇-聚丙二醇共聚物和硬脂酸甲酯;蠟,如蜂蠟、褐煤蠟、石蠟等。這些物質(zhì)的用量可以為約0.001~1重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
術(shù)語(yǔ)“抗靜電劑”是指可以處理到聚合物樹(shù)脂中和/或噴在材料或制品上以提高傳導(dǎo)性和整體物理性能的單體類材料、低聚類材料或聚合類材料。單體類抗靜電劑的實(shí)例包括單硬脂酸甘油酯,二硬脂酸甘油酯,三硬脂酸甘油酯,乙氧基化的胺類,伯、仲和叔胺,乙氧基化的醇類,烷基硫酸酯,烷基芳基硫酸酯,烷基磷酸酯,烷基胺硫酸酯,烷基磺酸鹽如硬脂基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等,季銨鹽,季銨樹(shù)脂,咪唑啉衍生物,山梨糖醇酐酯,乙醇酰胺,甜菜堿等,或者包含前述至少一種單體類抗靜電劑的組合。
示例性的聚合類抗靜電劑包括某些聚酰胺酯,聚醚-聚酰胺(聚醚酰胺)嵌段共聚物,聚醚酯酰胺嵌段共聚物,聚醚酯,或者聚氨酯,它們各自包含聚環(huán)氧烷烴單元,其可以為聚亞烷基二醇部分,例如,聚乙二醇,聚丙二醇,及聚四亞甲基二醇等。這種聚合類抗靜電劑可從商業(yè)上得到,例如,得自Sanyo的PelestatTM 6321,得自Atofina的PebaxTM MH1657,或得自Ciba-Geigy的IrgastatTM P18和P22。其它可以用作抗靜電劑的聚合材料為本征導(dǎo)電的聚合物,如聚苯胺(商業(yè)上可以
EB得自Panipol),聚吡咯和聚噻吩(商業(yè)上可得自Bayer),它們?cè)谌廴诩庸ず笤诟邷貢r(shí)保留其一定的本征導(dǎo)電性。在一實(shí)施方案中,可以將碳纖維、碳納米纖維、碳納米管、炭黑或者它們的任意組合用于包含化學(xué)抗靜電劑的聚合物樹(shù)脂中,使組合物是靜電耗散的??轨o電劑的用量可以為約0.0001~5重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
示例性的阻燃劑可以是含磷、溴和/或氯的有機(jī)化合物。由于法規(guī)上的原因,在某些應(yīng)用中可以優(yōu)選非溴化和非氯化的含磷阻燃劑,例如有機(jī)磷酸酯和含磷-氮鍵的有機(jī)化合物。
一類示例性的有機(jī)磷酸酯是式(GO)3P=O的芳族磷酸酯,其中每個(gè)G獨(dú)立地為烷基、環(huán)烷基、芳基、烷芳基或芳烷基,條件是至少一個(gè)G為芳族基團(tuán)。兩個(gè)G基團(tuán)可以結(jié)合在一起得到環(huán)狀基團(tuán),例如,二磷酸二苯基季戊四醇酯。其它適宜的芳族磷酸酯可以為,例如,磷酸苯基二(十二烷基)酯,磷酸苯基二(新戊基)酯,磷酸苯基二(3,5,5′-三甲基己基)酯,磷酸乙基二苯基酯,磷酸2-乙基己基二(對(duì)-甲苯基)酯,磷酸二(2-乙基己基)對(duì)-甲苯基酯,磷酸三甲苯基酯,磷酸二(2-乙基己基)苯基酯,磷酸三(壬基苯基)酯,磷酸二(十二烷基)對(duì)-甲苯基酯,磷酸二丁基苯基酯,磷酸2-氯乙基二苯基酯,磷酸對(duì)-甲苯基二(2,5,5′-三甲基己基)酯,磷酸2-乙基己基二苯基酯,等等。具體的芳族磷酸酯是每個(gè)G均為芳基的磷酸酯,例如,磷酸三苯酯,磷酸三甲苯酯,異丙基化的磷酸三苯酯等。
也可以使用二-或多-官能的芳族含磷化合物,例如,下式所示的化合物
其中每個(gè)G1獨(dú)立地為具有1~約30個(gè)碳原子的烴基;每個(gè)G2獨(dú)立地為具有1~30個(gè)碳原子的烴基或烴氧基;每個(gè)Xa獨(dú)立地為具有1~30個(gè)碳原子的烴基;每個(gè)X獨(dú)立地為溴或氯;m為0~4;及n為1~30。適宜的二-或多-官能的芳族含磷化合物包括二磷酸間苯二酚四苯酯(RDP),氫醌的二(二苯基)磷酸酯和雙酚A的二(二苯基)磷酸酯,以及它們的低聚和聚合的對(duì)應(yīng)物(counterpart)等。
示例性的含磷-氮鍵的阻燃劑化合物包括氯化膦腈、磷酯酰胺、磷酸酰胺、膦酸酰胺、次膦酸酰胺、三(氮雜環(huán)丙烷基)氧化膦。如果存在,含磷阻燃劑的用量可以為約0.1~10重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
也可以使用鹵化的材料作為阻燃劑,例如下面式(37)的鹵化化合物和樹(shù)脂
其中R為烷撐、烷叉或脂環(huán)族的連接基團(tuán),例如,亞甲基,乙撐,丙撐,異丙撐,異丙叉,丁撐,異丁撐,戊撐,環(huán)己撐,環(huán)戊叉等;或者氧醚,羰基,胺,或者含硫的連接基如硫醚、亞砜、砜等。R也可以由兩個(gè)或多個(gè)連接有諸如芳族、氨基、醚、羰基、硫醚、亞砜、砜等基團(tuán)的烷撐或烷叉連接基構(gòu)成。
式(37)中的Ar和Ar′各自獨(dú)立為單碳環(huán)或多碳環(huán)的芳基如亞苯基,亞聯(lián)苯基,亞三聯(lián)苯基,亞萘基等。
Y為有機(jī)、無(wú)機(jī)或有機(jī)金屬基團(tuán),例如,鹵素如氯、溴、碘、氟;或者通式OX’的醚基團(tuán),其中X’為類似于X的一價(jià)烴基;或者R所示類型的一價(jià)烴基;或者其它取代基如硝基、氰基等,該取代基基本上是惰性的,條件是每個(gè)芳核存在至少一個(gè)且優(yōu)選兩個(gè)鹵原子。
如果存在,每個(gè)X獨(dú)立為一價(jià)烴基,例如,烷基如甲基,乙基,丙基,異丙基,丁基,癸基等;芳基如苯基,萘基,聯(lián)苯基,二甲苯基,甲苯基等;芳烷基如芐基,乙基苯基等;脂環(huán)族基團(tuán)如環(huán)戊基,環(huán)己基等。該一價(jià)烴基本身可包含惰性取代基。
每個(gè)d獨(dú)立地為1至最大相當(dāng)于構(gòu)成Ar或Ar′的芳環(huán)上可取代的氫的數(shù)目。每個(gè)e獨(dú)立地為0至最大相當(dāng)于R上可取代的氫的數(shù)目。a、b和c各自獨(dú)立地為包括0的整數(shù)。當(dāng)b不為0時(shí),a或c均不可以為0。否則,a或c但不是二者可以為0。如果b為0,則芳族基團(tuán)通過(guò)直接的碳-碳鍵結(jié)合。
芳族基團(tuán)Ar和Ar′上的羥基和Y取代基可以在芳環(huán)上的鄰、間或?qū)ξ蛔兓?,各基團(tuán)可以相互處于任何可能的幾何關(guān)系。
在上式范圍內(nèi)所包含的雙酚中,下面是代表性的2,2-二-(3,5-二氯苯基)-丙烷;二-(2-氯苯基)-甲烷;二(2,6-二溴苯基)-甲烷;1,1-二-(4-碘苯基)-乙烷;1,2-二-(2,6-二氯苯基)-乙烷;1,1-二-(2-氯-4-碘苯基)乙烷;1,1-二-(2-氯-4-甲基苯基)-乙烷;1,1-二-(3,5-二氯苯基)-乙烷;2,2-二-(3-苯基-4-溴苯基)-乙烷;2,6-二-(4,6-二氯萘基)-丙烷;2,2-二-(2,6-二氯苯基)-戊烷;2,2-二-(3,5-二溴苯基)-己烷;二-(4-氯苯基)-苯基-甲烷;二-(3,5-二氯苯基)-環(huán)己基甲烷;二-(3-硝基-4-溴苯基)-甲烷;二-(4-羥基-2,6-二氯-3-甲氧基苯基)-甲烷;2,2-二-(3,5-二氯-4-羥基苯基)-丙烷;及2,2-二-(3-溴-4-羥基苯基)-丙烷。上面結(jié)構(gòu)式范圍內(nèi)還包括的是1,3-二氯苯,1,4-二溴苯,1,3-二氯-4-羥基苯,及聯(lián)苯如2,2′-二氯聯(lián)苯,多溴化的1,4-二苯氧基苯,2,4′-二溴聯(lián)苯,及2,4′-二氯聯(lián)苯,以及十溴二苯醚等。
還有用的是低聚和聚合的鹵化芳族化合物,如雙酚A和四溴雙酚A與碳酸酯前體如光氣的共聚碳酸酯。也可以與阻燃劑一起使用金屬協(xié)同劑如氧化銻。當(dāng)存在時(shí),含鹵素的阻燃劑的用量可以為約0.1~10重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
也可以使用無(wú)機(jī)阻燃劑,例如,C2-16烷基磺酸鹽如全氟丁烷磺酸鉀(Rimar鹽),全氟辛烷磺酸鉀,全氟己烷磺酸四乙基銨,及二苯砜磺酸鉀等;通過(guò)反應(yīng)形成的鹽,例如堿金屬或堿土金屬(如鋰、鈉、鉀、鎂、鈣和鋇鹽)與無(wú)機(jī)酸復(fù)鹽,例如含氧陰離子如碳酸的堿金屬和堿土金屬鹽如Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3和BaCO3,或者氟陰離子絡(luò)合物如Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6和/或Na3AlF6等。當(dāng)存在時(shí),無(wú)機(jī)阻燃劑鹽的用量可以為約0.1~5重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
也可以使用防滴劑,例如形成原纖或不形成原纖的氟聚合物,如聚四氟乙烯(PTFE)。防滴劑可由如上所述的剛性共聚物如苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)包封。包封于SAN中的PFFE被稱為T(mén)SAN。包封的氟聚合物可以在氟聚合物存在下,例如在含水分散液中,通過(guò)聚合密封聚合物而制得。TSAN較PTFE可提供顯著的益處,因?yàn)門(mén)SAN更易于分散到組合物中。示例性的TSAN例如可包含約50wt% PTFE和約50wt% SAN,以包封氟聚合物的總重量為基準(zhǔn)。SAN例如可包含約75wt%的苯乙烯和約25wt%的丙烯腈,以共聚物的總重量為基準(zhǔn)。作為選擇,氟聚合物可以某些方式與另一聚合物如芳族聚碳酸酯樹(shù)脂或SAN預(yù)先混合,以形成用作防滴劑的聚集材料。上述任一種方法可用于生產(chǎn)包封的氟聚合物。防滴劑的用量可以為0.1~5重量份,基于100份烷基取代的聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的總重。
因此,在一實(shí)施方式中,熱塑性組合物可進(jìn)一步包括添加劑,包括填料、電離輻射穩(wěn)定劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑、脫模劑、抗靜電劑、顏料、染料、阻燃劑、防滴劑,或包含前述至少一種添加劑的組合。
在一實(shí)施方式中,熱塑性組合物(或由其制備的制品)可以表現(xiàn)以下期望的性質(zhì)中的至少一種霧度百分?jǐn)?shù)小于或等于10%,更具體地小于或等于5%,且更具體地小于或等于3%,根據(jù)ASTM D1003-00在3.2±0.12mm厚度測(cè)量;熔體體積速率(MVR)為2-25cm3/10分鐘,更具體地4-10cm3/10分鐘,根據(jù)ISO 1133在300℃和1.2kg載荷下測(cè)量;熱撓曲溫度(HDT)為110-170℃,根據(jù)ISO 179在0.455兆帕斯卡(MPa)下測(cè)量;或者缺口伊佐德抗沖強(qiáng)度(NII)為600-1,000焦耳/米(J/m),根據(jù)ASTM D256-04在23℃測(cè)量。熱塑性組合物還進(jìn)一步具有的%拉伸伸長(zhǎng)率為30-120%,根據(jù)ASTMD256-04測(cè)量。
可通過(guò)本領(lǐng)域現(xiàn)有的一般方法制備所述熱塑性組合物,例如,在一實(shí)施方案中,以一種處理方法,先將粉末化的烷基取代的聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯、任意其他聚合物和其它添加劑在HENSCHEL-
高速混合機(jī)中共混。其它低剪切力處理(包括但不限于人工混合)同樣可以完成這種共混。然后通過(guò)料斗將該共混物給料于雙螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料喉。作為選擇,至少一種組分可通過(guò)側(cè)進(jìn)料器于進(jìn)料喉和/或下游處直接給料于擠出機(jī)而混入組合物中。在需要時(shí),烷基取代的聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯、任意希望的其他聚合物和/或添加劑也可以混成原批料(masterbatch)并與所需的聚合樹(shù)脂摻合,并給料于擠出機(jī)中。擠出機(jī)通常在高于引起組合物流動(dòng)所需要的溫度下工作。擠出物立即淬火于水浴中并造粒。當(dāng)分切擠出物時(shí),如此制備的顆??梢砸罁?jù)需要為四分之一英寸長(zhǎng)或更短。該顆??捎糜诤罄m(xù)的模制、造型或成型。
在具體實(shí)施方式
中,制備熱塑性組合物的方法包括熔體合并烷基取代的聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯和添加劑。可以通過(guò)擠出進(jìn)行該熔體合并。在一實(shí)施方式中,選擇烷基取代的聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯、任意加入的聚合物和添加劑的比例,使得熱塑性組合物的光澤度保持率最大而耐刮擦性在所需的水平。
在具體實(shí)施方式
中,擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)。擠出機(jī)通常在180-385℃,具體地200-330℃,更具體地220-300℃的溫度下工作,其中模頭溫度可以不同。在水中驟冷擠出的熱塑性組合物并造粒。
在一些實(shí)施方式中,包含烷基取代的聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯和任意其他聚合物的熱塑性組合物可用于制備不透明、半透明或透明的制品。例如,該制品可以包括薄膜、片材、模塑物體、膜或復(fù)合材料,其中薄膜、片材、模塑物體或復(fù)合材料具有至少一層包含所述組合物的層。本發(fā)明的的組合物可通過(guò)普通熱塑性處理工藝轉(zhuǎn)化為制品,諸如薄膜和片材擠出、注射成型、氣體輔助注射成型、擠塑、壓塑、吹塑等。薄膜和片材擠出工藝可包括,熔體流延、吹膜擠出和壓延。共擠出和層壓工藝可用于制備復(fù)合多層薄膜或者片材。單層或者多層涂層可進(jìn)一步施加到單層或者多層基體上,從而得到諸如耐刮擦性、抗紫外光性、具美學(xué)吸引力、滑潤(rùn)性和生物相容性的附加性能。涂層可通過(guò)諸如滾涂、噴涂、浸漬、刷涂或流涂的常規(guī)涂覆技術(shù)進(jìn)行施用。或者本發(fā)明的薄膜和片材可以通過(guò)如下方式進(jìn)行制備,將溶于適合溶劑的組合物溶液或者懸浮液流延到基體、帶或者卷上,然后移除溶劑。
取向膜可在熱變形溫度附近使用常規(guī)的拉伸技術(shù)經(jīng)吹膜擠出或者通過(guò)拉伸流延或壓延膜而制備。例如,徑向拉伸縮放儀可用于多軸同時(shí)拉伸;x-y方向拉伸縮放儀可用于在平面x-y方向同時(shí)或順序拉伸。也可以使用具有順序同軸單軸向伸長(zhǎng)拉伸部分的設(shè)備以獲得單軸和雙軸伸長(zhǎng)拉伸,例如在縱向方向裝配有用于拉伸的差示速度輥(differential speed roll)部分、且在橫向方向裝配有用于拉伸的拉幅繃架部分(tenterframe section)的機(jī)器。
上述的薄膜和片材可進(jìn)一步通過(guò)成型和模塑工藝進(jìn)行熱塑性處理成為成形制品,所述工藝包括,但不限于,熱成型、真空成型、壓力成型、注塑成型和壓塑。多層成形制品也可通過(guò)將熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行注塑成型為單層或者多層薄膜或片材基體而形成,如下所述(a)在表面上提供任選地具有至少一種顏色的單層或多層熱塑性襯底,例如,采用絲網(wǎng)印刷和轉(zhuǎn)移染料;(b)使該襯底與模構(gòu)型相一致,如通過(guò)將襯底成形和修整成三維形狀并使該襯底適合具有與該襯底的三維形狀相匹配的表面的模具;或者(c)將熱塑性樹(shù)脂注入襯底之后的模腔中以(i)制得整體永久粘結(jié)的三維產(chǎn)品或者(ii)將圖案或美學(xué)效果從印刷的襯底轉(zhuǎn)移到注射的樹(shù)脂上并除去該印刷的襯底,由此賦予該模塑樹(shù)脂美學(xué)效果。
本領(lǐng)域技術(shù)人員也將理解,通用的固化和表面改性工藝,包括且并非限定于熱固化、組織化、壓花、電暈處理、火焰處理、等離子體處理和真空沉積,可以進(jìn)一步應(yīng)用到上述制品中以改變表面外觀和賦予制品額外的功能性。
還提供了包含所述熱塑性組合物的成型、成形或模塑制品。所述熱塑性組合物可以通過(guò)許多方法模塑成有用形狀的制品,該方法例如,注射成型、擠出、旋轉(zhuǎn)成型、吹塑成型和熱成形。由這些樹(shù)脂制備的制品包括注塑部件如透鏡外罩(lens covers)、餐具、醫(yī)用裝置、園藝設(shè)備、運(yùn)動(dòng)和休閑制品,等等;由熱塑性材料的片材制備的熱成形或非熱成形的制品例如保護(hù)性片材、薄膜、汽車(chē)面板等。可以在制品上實(shí)施其他制造操作,例如,包括但不限于,成型、模內(nèi)裝飾、在漆料烘箱中烘焙、層合,和/或熱成形。
以下非限制性實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明該熱塑性組合物。
通過(guò)在Werner and Pfleider 25mm嚙合式雙螺桿擠出機(jī)上于300rpm和40-200-250-285-300-300-300-300℃的機(jī)筒溫度下配混,制備所述組合物。用于該研究的板在具有設(shè)定在280-290-300-295℃下的4個(gè)溫度區(qū)的Engel75T模塑設(shè)備上模塑(模具溫度90℃)。
使用以具有100光澤單元(GU)的光澤度的標(biāo)準(zhǔn)黑色玻璃片校準(zhǔn)的Garden光澤計(jì)根據(jù)ASTM D2457-03在60°測(cè)量表面光澤度,并在根據(jù)ISO4892-2A用氙弧燈老化500小時(shí)之前和之后使用3毫米±0.12毫米厚的色片進(jìn)行測(cè)量。用老化樣品(例如模塑制品)的光澤度值(以GU計(jì))除以測(cè)量得到的相同組合物的未老化樣品(例如模塑制品)的光澤度值(以GU計(jì)),結(jié)果乘以100%,確定光澤度保持率(%)。
由凝膠滲透色譜法使用交聯(lián)的苯乙烯-二乙烯基苯填充柱和254nm下工作的紫外(UV)檢測(cè)器、1.0毫克/毫升的試樣濃度測(cè)定分子量,并且用聚碳酸酯標(biāo)樣校準(zhǔn)。
根據(jù)Erichson擦拭試驗(yàn)(與ISO 15182001中描述的標(biāo)準(zhǔn)表面硬度擦拭試驗(yàn)方法類似),以相對(duì)于測(cè)試表面90度的角度夾持的鐵筆尖在6牛頓恒定向下的力作用下在一系列測(cè)試制品的表面上緩慢拖過(guò),評(píng)估耐刮擦性,各測(cè)試制品由比較例1-4和實(shí)施例1-3各樣品之一組成。用驗(yàn)平儀測(cè)量材料表面產(chǎn)生的所得劃痕的深度(以微米計(jì))。
更簡(jiǎn)單地還使用ASTM D3363-92a的試驗(yàn)方法測(cè)定塑料表面的硬度,該方法描述的程序用于快速、便宜確定基材上的有機(jī)涂層的膜硬度,使用按照以下從最軟至最硬的已知硬度范圍的制圖鉛筆芯或鉛筆芯6B,5B,4B,3B,2B,B,HB,F(xiàn),H,2H,3H,4H,5H,6H。在該方法中,將涂覆的面板(或其他測(cè)試基材)置于硬的水平表面上。以與膜成45度的角度(端部朝著離開(kāi)操作者的方向)牢固地夾持鉛筆并遠(yuǎn)離操作者劃出6.5mm長(zhǎng)的一筆。用最硬的鉛筆開(kāi)始該過(guò)程,一直到標(biāo)出以下兩個(gè)終點(diǎn)之一的硬度;一,不會(huì)切開(kāi)或鑿開(kāi)膜的鉛筆(鉛筆硬度),或者二,不會(huì)擦傷膜的鉛筆(擦拭硬度)。較高的鉛筆硬度和較淺的劃痕(較小的劃痕深度)表示較好的耐刮擦性。
使用表1所示的組分制備實(shí)施例和比較例的熱塑性組合物。
表1 比較例1-4和實(shí)施例1-3。通過(guò)擠出和模塑包含DMBPC-PC、20:80ITR-PC、40:60 ITR-PC或BPA-PC的組合物制備比較例1-4。通過(guò)熔體共混DMBPC-PC、20:80 ITR-PC、40:60 ITR-PC和/或BPA-PC的組合制備實(shí)施例1-3。下面表2示出了實(shí)施例和比較例使用的這些聚合物的重量比,連同得到的光澤度保持率、鉛筆硬度和劃痕深度數(shù)據(jù)。
表2
a聚合物量以重量份(pbw)計(jì)。
在所有DMBPC-PC和ITR-PC的共混物中,光澤度保持率值高于基于光澤度保持率計(jì)算值的預(yù)計(jì)值。根據(jù)共混在一起形成熱塑性組合物的聚合物組分各自的光澤度保持率半經(jīng)驗(yàn)地計(jì)算光澤度保持率的預(yù)計(jì)值。
在表2中,對(duì)于實(shí)施例1,測(cè)量的光澤度保持率為66.8%,而根據(jù)DMBPC-PC和ITR-PC(該例中,20:80 ITR-PC)的光澤度保持率值的線性重量組合計(jì)算的光澤度保持率值如下 實(shí)施例1的EGR=[(DMBPC-PC的wt%/100wt%)x(DMBPC-PC的光澤度保持率)]+[(ITR-PC的wt%/100wt%)x(ITR-PC的光澤度保持率)]+[(BPA-PC的wt%)x(BPA-PC的光澤度保持率)]=[(50wt%/100%)x11.4%]+[(50wt%/100wt%)x 79%]+0=[5.7%]+[39.5%]=45.2%. 通過(guò)上述計(jì)算可見(jiàn),對(duì)于50:50重量比的DMBPC-PC和20:80 ITR-PC的共混物,實(shí)施例1的預(yù)計(jì)的(計(jì)算的)光澤度保持率為45.2%,光澤度保持率整體非預(yù)期的增長(zhǎng)21.2%。類似地,實(shí)施例2測(cè)量的光澤度保持率為68.7%,高出計(jì)算的50.5%光澤度保持率值18.2%,而實(shí)施例3測(cè)量的光澤度保持率為74.7%,高出計(jì)算的49%光澤度保持率值25.7%。因此,芳酯單元(例如,ITR酯單元)和甲基取代的環(huán)己叉-橋連的碳酸酯單元(例如,DMBPC碳酸酯單元)的組合在這些酯和碳酸酯單元的組合的光澤度保持率方面提供了增效改進(jìn)。
另外,DMBPC-PC和ITR-PC聚合物的組合的劃痕測(cè)試性能因DMBPC-PC聚合物中存在烷基取代的碳酸酯單元而得到改進(jìn)。鉛筆硬度劃痕測(cè)試性能顯示各實(shí)施例1-3的硬度為HB或更硬。此外,各實(shí)施例1-3的Erikson劃痕測(cè)試性能小于19(μm),而比較例比較例2-4各自具有19(μm)或更大的劃痕性能。在比較例中,比較例1(DMBPC-PC,具有50mol%的DMBPC碳酸酯單元)顯示具有14(μm)深度的最好劃痕性能,但其也具有最低的光澤度保持率11.4%;而比較例2顯示具有最弱的劃痕性能(26μm),但其也具有最高的光澤度保持率92.6%。從上述數(shù)據(jù)可以看到,在大于或等于20mol%的ITR酯和大于或等于25mol%的DMBPC(實(shí)施例3)時(shí),獲得光澤度保持率的最大改進(jìn),同時(shí)具有期望的劃痕測(cè)試性能。
圖1和圖2.圖1顯示共混熱塑性組合物的光澤度保持率對(duì)于ITR酯摩爾百分?jǐn)?shù)(mol%)的關(guān)系圖,畫(huà)出的線對(duì)應(yīng)于特定ITR酯含量的預(yù)計(jì)的光澤度保持率值。可以看到,對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1-3的數(shù)據(jù)點(diǎn)大于直線預(yù)示的從0mol%酯(比較例1)至40mol%酯(比較例4)的光澤度保持率的預(yù)計(jì)線性增長(zhǎng)。在圖中可以看到,加入較少量的酯(約5mol%或更大)獲得非常好的光澤度保持率。
圖2顯示,Erikson擦拭試驗(yàn)值對(duì)于mol%DMBPC含量的關(guān)系圖,其中實(shí)線對(duì)應(yīng)于基于最大酯含量/最小DMBPC含量(CEx.4)和最小酯含量/最大DMBPC含量(CEx.1)的預(yù)計(jì)值。該圖顯示當(dāng)酯的量和DMBPC的量增加時(shí),耐刮擦性也得到改進(jìn)。
此處使用標(biāo)準(zhǔn)的命名描述化合物。不是在兩個(gè)字母或符號(hào)之間的短橫(“-“)用于表示取代基的連接點(diǎn)。例如,-CHO通過(guò)羰基(C=O)碳連接。單數(shù)形式“一個(gè)(a)”、“一種(an)”和“該(the)”包括復(fù)數(shù)的情況,除非另有說(shuō)明。引證相同特征或組分的所有范圍的端點(diǎn)可獨(dú)立地結(jié)合并包括所引證的端點(diǎn)值。所有參考文獻(xiàn)在此通過(guò)參考引入。術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和類似術(shù)語(yǔ)不表示任何順序、用量或重要性,而是用于彼此區(qū)分各要素。符號(hào)“±0.12mm”是指所示測(cè)量結(jié)果量可以從低于所述值0.12mm至高于所述值0.12mm。
盡管為了闡述的目的列出了典型的實(shí)施方案,但前述說(shuō)明不應(yīng)當(dāng)被視為限制本發(fā)明的范圍。因此,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在沒(méi)有脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下作出各種改性、改編和替代。
權(quán)利要求
1.熱塑性組合物,包括
A)25-95重量份第一聚碳酸酯,其基本上由i)和ii)組成
i)25-100mol%具有下式結(jié)構(gòu)的第一碳酸酯單元
其中Ra’和Rb’各自獨(dú)立地為C1-12烷基,Xa為C1-18烷叉橋連基團(tuán)、C3-18環(huán)烷叉橋連基團(tuán)或C9-18稠合的環(huán)烷叉-芳族橋連基團(tuán),r和s各自獨(dú)立地為1-4,和
ii)0-75mol%具有下式結(jié)構(gòu)的第二碳酸酯單元
其中各R1為C6-30芳族基團(tuán),第一碳酸酯單元和第二碳酸酯單元不同,且在第一聚碳酸酯中第一碳酸酯單元和第二碳酸酯單元的摩爾百分?jǐn)?shù)總和為100%;
B)5-75重量份具有下式結(jié)構(gòu)的聚酯-聚碳酸酯
其中R1、D和T各自獨(dú)立地為C6-30芳族基團(tuán),m和n的摩爾比為95:5至10:90,和
C)0-65重量份第二聚碳酸酯,
其中第一聚碳酸酯和第二聚碳酸酯不同,且第一碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯和第二聚碳酸酯的重量份的總和為100重量份。
2.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中Ra’的至少一個(gè)和Rb’的至少一個(gè)位于Xa的間位。
3.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中第一聚碳酸酯的第一碳酸酯單元為具有下式結(jié)構(gòu)的烷基取代的環(huán)己叉橋連的碳酸酯單元
其中Ra和Rb’各自獨(dú)立地為C1-12烷基,Rg為C1-12烷基或鹵素,r和s各自獨(dú)立地為1-4,t為0-10,條件是Ra’的至少一個(gè)和Rb’的至少一個(gè)位于環(huán)己叉橋連基團(tuán)的間位。
4.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中第一聚碳酸酯的第二碳酸酯單元具有下式
其中Ra和Rb各自獨(dú)立地為C1-12烷基或鹵素;Rc和Rd各自獨(dú)立地為氫、C1-12烷基、環(huán)狀C1-12烷基、C7-12芳烷基、C1-12雜烷基或環(huán)狀C7-12雜芳基烷基;p和q各自獨(dú)立地為0-4。
5.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中第一聚碳酸酯包括下式結(jié)構(gòu)
其中Ra、Rb和Rg各自獨(dú)立地為C1-12烷基或鹵素;Ra’和Rb’各自獨(dú)立地為C1-12烷基,和Ra’的至少一個(gè)和Rb’的至少一個(gè)位于環(huán)己叉橋連基團(tuán)的間位;Rc和Rd各自獨(dú)立地為氫、C1-12烷基、環(huán)狀C1-12烷基、C7-12芳烷基、C1-12雜烷基,或環(huán)狀C7-12雜芳基烷基;r和s獨(dú)立地為1-4,p和q獨(dú)立地為0-4,t為0-10,以及x和y的摩爾比為25:75至100:0。
6.權(quán)利要求5的熱塑性組合物,其中第一聚碳酸酯包括下式結(jié)構(gòu)
其中x和y的摩爾比為25:75至100:0。
7.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中聚酯-聚碳酸酯包括下式
其中R1為C6-30芳族基團(tuán),各Rf獨(dú)立地為C1-12烷基、或鹵素,u為0-4,m和n的摩爾比為95:5至10:90。
8.權(quán)利要求7的熱塑性組合物,其中聚酯-聚碳酸酯包括下式
其中Ra、Rb和Rf各自獨(dú)立地為C1-12烷基或鹵素;Rc和Rd各自獨(dú)立地為氫、C1-12烷基、環(huán)狀C1-12烷基、C7-12芳烷基、C1-12雜烷基,或環(huán)狀C7-12雜芳基烷基;p、q和u獨(dú)立地為0-4,m和n的摩爾比為95:5至10:90。
9.權(quán)利要求8的熱塑性組合物,其中聚酯-聚碳酸酯基本上由下式組成
其中Ra、Rb和Rf各自獨(dú)立地為C1-12烷基或鹵素;Rc和Rd各自獨(dú)立地為氫、C1-12烷基、環(huán)狀C1-12烷基、C7-12芳烷基、C1-12雜烷基或環(huán)狀C7-12雜芳基烷基,p、q和u獨(dú)立地為0-4,1為0-30mol%,m為10-95mol%,且n為5-90mol%,以及1、m和n的總和為100mol%。
10.權(quán)利要求9的熱塑性組合物,其中聚酯-聚碳酸酯包括下式
其中m和n的摩爾比為95:5至10:90。
11.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中第一碳酸酯單元在第一聚碳酸酯中存在的量為50-85mol%,第二碳酸酯單元在第一聚碳酸酯中存在的量為15-50mol%。
12.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中第二聚碳酸酯包括下式結(jié)構(gòu)的碳酸酯單元
其中Ra和Rb各自獨(dú)立地為C1-12烷基、或鹵素;Rc和Rd各自獨(dú)立地為氫、C1-12烷基、環(huán)狀C1-12烷基、C7-12芳烷基、C1-12雜烷基,或環(huán)狀C7-12雜芳基烷基;p和q各自獨(dú)立地為0-4。
13.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中在所述熱塑性組合物中,芳酯的摩爾含量大于或等于10mol%,烷基取代的雙酚碳酸酯的摩爾含量大于或等于25mol%。
14.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中由該熱塑性組合物組成的模塑制品在根據(jù)ISO 4892-2A用氙弧燈老化500小時(shí)之后的光澤度保持率大于50%,根據(jù)ASTM D2457-03在60度的角度測(cè)量并使用100GU的黑色玻璃標(biāo)準(zhǔn)物校正。
15.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中由該熱塑性組合物組成的模塑制品以90度的角度、6牛頓向下的力測(cè)量的劃痕深度小于或等于19微米。
16.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,其中由該熱塑性組合物組成的模塑制品的鉛筆劃痕硬度根據(jù)ASTM D3363-92a為HB或更硬。
17.權(quán)利要求1的熱塑性組合物,進(jìn)一步包含添加劑,該添加劑包括填料、電離輻射穩(wěn)定劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑、脫模劑、抗靜電劑、顏料、染料、阻燃劑、防滴劑,或包含前述至少一種添加劑的組合,其中選擇添加劑的類型和含量,使得熱塑性組合物期望的性質(zhì)基本上沒(méi)有受到不利影響。
18.權(quán)利要求17的熱塑性組合物,其中該熱塑性組合物包括黑色著色劑。
19.包含權(quán)利要求1的熱塑性組合物的制品。
20.熱塑性組合物,其基本上由以下組分組成
A)25-95重量份第一聚碳酸酯,基本上由i)和ii)組成
i)25-100mol%具有下式結(jié)構(gòu)的第一碳酸酯單元
其中Ra’和Rb’各自獨(dú)立地為C1-12烷基、Xa為C1-18烷叉橋連基團(tuán)、C3-18環(huán)烷叉橋連基團(tuán),或C9-18稠合的環(huán)烷叉-芳族橋連基團(tuán),r和s各自獨(dú)立地為1-4,條件是Ra’的至少一個(gè)和Rb’的至少一個(gè)位于Xa的間位,和
ii)0-75mol%具有下式結(jié)構(gòu)的第二碳酸酯單元
其中各R1為C6-30芳族基團(tuán),第一碳酸酯單元和第二碳酸酯單元不同,且在第一聚碳酸酯中第一碳酸酯單元和第二碳酸酯單元的摩爾百分?jǐn)?shù)總和為100%;
B)5-75重量份具有下式結(jié)構(gòu)的聚酯-聚碳酸酯
其中R1、D和T各自獨(dú)立地為C6-30芳族基團(tuán),m和n的摩爾比為95:5至10:90,
C)0-65重量份第二聚碳酸酯,和
D)添加劑,
其中第一聚碳酸酯和第二聚碳酸酯不同,且第一聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯和第二聚碳酸酯的重量份的總和為100重量份。
21.熱塑性組合物,包括
A)25-95重量份包括下式結(jié)構(gòu)的第一聚碳酸酯
其中Ra、Rb和Rg各自獨(dú)立地為C1-12烷基或鹵素;Ra’和Rb’各自獨(dú)立地為C1-12烷基,和Ra’的至少一個(gè)和Rb’的至少一個(gè)位于環(huán)己叉橋連基團(tuán)的間位;Rc和Rd各自獨(dú)立地為氫、C1-12烷基、環(huán)狀C1-12烷基、C7-12芳烷基、C1-12雜烷基,或環(huán)狀C7-12雜芳基烷基;r和s獨(dú)立地為1-4,p和q獨(dú)立地為0-4,t為0-10,以及x和y的摩爾比為25:75至100:0,和
B)5-75重量份包含下式結(jié)構(gòu)的聚酯-聚碳酸酯
其中Ra、Rb和Rf各自獨(dú)立地為C1-12烷基或鹵素;Rc和Rd各自獨(dú)立地為氫、C1-12烷基、環(huán)狀C1-12烷基、C7-12芳烷基、C1-12雜烷基,或環(huán)狀C7-12雜芳基烷基;p、q和u獨(dú)立地為0-4,m和n的摩爾比為95:5至10:90,以及
C)0-65重量份第二聚碳酸酯,
其中第一聚碳酸酯和第二聚碳酸酯不同,且第一聚碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯和第二聚碳酸酯的重量份的總和為100重量份。
22.權(quán)利要求22的熱塑性組合物,其中由該熱塑性組合物組成的模塑制品在根據(jù)ISO 4892-2A用氙弧燈老化500小時(shí)之后的光澤度保持率大于50%,根據(jù)ASTM D2457-03在60度的角度測(cè)量并使用100GU的黑色玻璃標(biāo)準(zhǔn)物校正。
23.權(quán)利要求22的熱塑性組合物,其中由該熱塑性組合物組成的模塑制品以90度的角度、6牛頓向下的力測(cè)量的劃痕深度小于或等于19微米。
24.權(quán)利要求22的熱塑性組合物,其中由該熱塑性組合物組成的模塑制品的鉛筆劃痕硬度根據(jù)ASTM D3363-92a為HB或更硬。
25.包含權(quán)利要求20的熱塑性組合物的制品。
全文摘要
熱塑性組合物包括A)25-95重量份第一聚碳酸酯,該第一聚碳酸酯基本上由i)和ii)組成i)25-100mol%包含烷基取代雙酚碳酸酯單元的第一碳酸酯單元,ii)0-75mol%第二碳酸酯單元,其中第一碳酸酯單元和第二碳酸酯單元不同,且在第一聚碳酸酯中第一碳酸酯單元和第二碳酸酯單元的摩爾百分?jǐn)?shù)總和為100%;B)5-75重量份聚酯-聚碳酸酯共聚物,其中碳酸酯單元和芳酯單元的摩爾比為95∶5至10∶90;和C)0-65重量份第二聚碳酸酯,其中第一碳酸酯和第二聚碳酸酯不同,且第一碳酸酯、聚酯-聚碳酸酯和第二聚碳酸酯的重量份的總和為100重量份。
文檔編號(hào)C08L69/00GK101479340SQ200780024496
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者簡(jiǎn)-普盧恩·倫斯, 羅伯特·D·范德格拉姆佩爾, 戴克·沈 申請(qǐng)人:沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限公司