本申請要求于2014年7月17日提交的美國臨時申請第62/025,926號的優(yōu)先權(quán),通過引證將其全部內(nèi)容結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
本公開總體上涉及聚碳酸酯組合物、使用該組合物的方法以及制備該組合物的工藝。具體地,本公開涉及具有改善的熱、機械、流變或阻燃性能的聚碳酸酯組合物。本公開還涉及包含聚碳酸酯組合物的制品。
背景技術(shù):
聚碳酸酯(PC)是可以通過界面聚合衍生自雙酚和光氣或通過熔融聚合衍生自雙酚和碳酸二芳酯的合成熱塑性樹脂。聚碳酸酯是具有許多期望特性的一類有用的聚合物。它們由于光學透明度以及室溫下增強的沖擊強度和延展性而受到高度重視。
由于部件設(shè)計變得越來越復雜,所以仍然需要具有改善的性能(例如,耐熱性、熔體流動性、抗沖擊性和金屬化性)平衡的材料。具體地,對于改善的聚碳酸酯組合物、以及由這種組合物形成的制品仍存在需要。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
在一方面,公開了一種包含熱塑性組合物的制品,該熱塑性組合物包含:(a)第一聚碳酸酯;(b)聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;和(c)可選的第二聚碳酸酯;其中該組合物具有根據(jù)ASTM D 648在1.8兆帕(Mpa)下測量的至少120℃的熱撓曲溫度;其中該組合物具有根據(jù)ISO 11443在316℃下在5000/秒(s-1)的剪切速率下測量的小于130帕斯卡-秒(Pa·s)的熔體粘度。
第一聚碳酸酯包含衍生自以下中的至少一種的結(jié)構(gòu)單元:
其中Ra和Rb在每次出現(xiàn)時各自獨立地為鹵素、C1-C12烷基、C1-C12烯基、C3-C8環(huán)烷基或C1-C12烷氧基;p和q在每次出現(xiàn)時各自獨立地為0至4;R13在每次出現(xiàn)時獨立地為鹵素或C1-C6烷基基團;c在每次出現(xiàn)時獨立地為0至4;R14在每次出現(xiàn)時獨立地為C1-C6烷基、苯基或被最高達5個鹵素或C1-C6烷基基團取代的苯基;Rg在每次出現(xiàn)時獨立地為C1-C12烷基或鹵素,或兩個Rg基團與它們連接的碳原子一起形成四元、五元或六元環(huán)烷基基團;并且t為0至10。
聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以具有下式:
其中,m是4至18;x+y是100;并且R3是式(I)或式(II):
其中,Rh是鹵素、烷基或鹵代烷基;n是0至4;并且Xa是式(III)或式(IV):
其中,Rc和Rd各自獨立地是氫、鹵素、烷基、環(huán)烷基、環(huán)烷基烷基、芳基、芳基烷基、雜環(huán)基、雜環(huán)烷基、雜芳基或雜芳基烷基;且Re是二價烷基基團。
第二聚碳酸酯可以是具有如使用BPA聚碳酸酯標準通過凝膠滲透色譜法(GPC)測定的17,000至40,000克每摩爾(g/mol)的重均分子量的雙酚A(BPA)聚碳酸酯。
文本進一步描述了該組合物、方法和工藝。
具體實施方式
本公開涉及聚碳酸酯類共混組合物,在本文中也稱為熱塑性組合物。該組合物包含至少一種高熱聚碳酸酯和至少一種聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物。該組合物可以包含一種或多種其他聚合物(例如,均聚碳酸酯、聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物、聚酯)。該組合物可以包含一種或多種添加劑(例如,填料、脫模劑、抗氧化劑、阻燃劑)。組合物可以具有改善的熱性能、機械性能或流變性能。
組合物可以包含有機磷阻燃劑、填料和抗滴落劑(TSAN)的組合。該組合可以特別有用于獲得具有出乎意料的優(yōu)異阻燃性能,同時保持熱、機械和流變性能的制品。
除非另外定義,否則本文中使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語由本領(lǐng)域的任一技術(shù)人員的普通理解具有相同的意義。以防沖突,包括定義的本文將控制。盡管可以在本發(fā)明的實踐和測試中使用與本文所述的那些相似或等同的方法和材料,但是以下描述了優(yōu)選的方法和材料。通過引證以它們的全部內(nèi)容將本文提及的所有出版物、專利申請、專利及其他參考文獻并入。本文公開的材料、方法,以及實施例僅是說明性的,并且不旨在為限制性的。
如在本文中使用的,術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”、“含”、“可以”、“含有”和它們的變體,旨在是開放式的過渡性短語、術(shù)語或單詞,其并不排除另外的作用或結(jié)構(gòu)的可能性。除非上下文另外清晰地指出,否則單數(shù)形式“一個”、“一種”和“該”包含復數(shù)參考。本發(fā)明還設(shè)想了其他實施方式“包括”本文中呈現(xiàn)的實施方式或要素、“由其組成”和“基本上由其組成”,而不論是否明確地加以闡述。
連接術(shù)語“或”包括通過連接術(shù)語相關(guān)聯(lián)的一種或更多種所列要素的任何和所有組合。例如,短語“包括A或B的裝置”可以是指在B不存在的情況下包括A的裝置、在A不存在的情況下包括B的裝置或A和B都存在的裝置。短語“A、B、...和N中的至少一種”或“A、B、...N或其組合中的至少一種”在最廣義上被定義為是指選自包括A、B、...和N的組中的一種或多種元素,也就是說,元素A、B、...或N中的一種或多種的任意組合包括單獨的任一種元素或與一種或多種其他元素的組合,其還可以包括未列出的其他類似元素的組合。
如在本文中使用的,術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等不表示任何順序、數(shù)量或重要性,而是用于將一個元素與另一元素區(qū)分。
如在本文中所使用的,“烷基”可以是指直鏈、支鏈或環(huán)狀的烴基基團,如甲基基團、乙基基團、正丙基基團、異丙基基團、正丁基基團、異丁基基團、叔丁基基團、正戊基基團、異戊基基團、正己基基團、異己基基團、環(huán)戊基基團、環(huán)己基基團等。
如在本文中所使用的,“芳基”可以是指取代或未取代的包含6至36個環(huán)碳原子的芳基基團。芳基的實例包括,但不限于此,苯基、稠環(huán)體系的雙環(huán)烴或稠環(huán)體系的三環(huán)烴,其中一個或多個環(huán)是苯基基團。
如在本文中所使用的,“芳基烷基”可以是指芳基(如本文所定義),其通過烷基(如本文所定義)附加于母體分子部分。
如本文中所用的,“共聚物”可以是指衍生自兩種或更多種單體物質(zhì)的聚合物,與衍生自僅一種單體的均聚物相對。
如本文中使用的“玻璃化轉(zhuǎn)變溫度”或“Tg”可以表示如聚碳酸酯的聚合物將具有一種或多種有用性能的最大溫度。這些性能包括抗沖擊性、硬度、強度和形狀保持性。因此,聚碳酸酯的Tg可以是其有用的,特別是在塑料應(yīng)用中有用的溫度上限的指示。
聚合物如聚碳酸酯的Tg可以主要取決于聚合物的組成。由比雙酚A(BPA)具有更大剛性和更小柔性的化學結(jié)構(gòu)的單體形成的聚碳酸酯通常具有比BPA聚碳酸酯更高的Tg,而由比BPA具有更小剛性和更大柔性的化學結(jié)構(gòu)的單體形成的聚碳酸酯通常具有比BPA聚碳酸酯更低的Tg。例如,由33摩爾%的剛性單體,3,3-雙(4-羥基苯基)-2-苯基異吲哚啉-1-酮(“PPPBP”)和67摩爾%的BPA形成的聚碳酸酯具有198℃的Tg,同時由雙酚-A形成的且也具有6wt%的硅氧烷單元,柔性單體的聚碳酸酯具有145℃的Tg。具有不同的Tg的兩種或更多種聚碳酸酯的混合可以導致混合物的Tg值是在混合的聚碳酸酯的Tg之間的中間。聚碳酸酯的Tg也可以是要求用來形成聚碳酸酯部件的模制或擠出溫度的指示。聚碳酸酯的Tg越高,需要用來形成聚碳酸酯部件的模制或擠出溫度越高。
本文所述的Tg是例如聚碳酸酯和聚碳酸酯共混物的耐熱性的量度??梢酝ㄟ^差示掃描量熱法(DSC)測定Tg。量熱法方法可以使用TA儀器Q1000儀器,例如,具有20℃/min的升溫速率和40℃的起始溫度以及200℃的最終溫度的設(shè)置。
如在本文中使用的,“雜芳基”可以指任何芳香族雜環(huán),該雜環(huán)可以包含具有1至3個選自N、O或S中的雜原子的可選地苯并稠合的5元或6元雜環(huán)。雜芳基基團的非限制性實例可以包括吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、噠嗪基、吲哚基、咪唑基、噻唑基、異噻唑基、吡咯基、苯基-吡咯基、呋喃基、苯基-呋喃基、噁唑基、異噁唑基、吡唑基、噻吩基、苯并噻吩基、異二氫吲哚基、苯并咪唑基、喹啉基、異喹啉基、1,2,3-三唑基、1-苯基-1,2,3-三唑基等。
如在本文中使用的“聚碳酸酯”可以是指包含由碳酸酯鍵連接的聚合物結(jié)構(gòu)單元或單體中的一種或多種的殘基的低聚物或聚合物。
除非另有指出,否則上述基團中的每一種可以是未取代的或取代的,條件是取代不會顯著不利地影響化合物的合成、穩(wěn)定性或用途。
如在本文中所使用的“熱穩(wěn)定性”是指聚合物對熱狀況下分子量降解的耐性。因此,具有不良熱穩(wěn)定性的聚合物可以在熱狀況(如在擠出、模制、熱成型、熱壓等狀況)下顯示出顯著的分子量降解。還可以通過形成顏色和/或其他性能,如耐氣候性、光澤度、機械性能或熱性能的下降顯示分子量降解。分子量降解還可以導致加工條件的顯著變化,如熔體粘度變化。
對于本公開中引用的數(shù)字范圍,每個介于相同精確度之間的數(shù)字均可明確設(shè)定。例如,對于6-9的范圍,除了6和9之外設(shè)定數(shù)值7和8,并且對于6.0-7.0的范圍,明確設(shè)定了6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9和7.0的數(shù)值。
公開了聚碳酸酯類共混物組合物。該組合物包含至少一種高熱聚碳酸酯,在文中可以將其稱為“第一聚碳酸酯”。組合物包含至少一種聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物。該組合物可以包含一種或多種其他聚碳酸酯,在本文中可以將其稱為“第二聚碳酸酯”等。該組合物可以包含一種或多種聚酯,在本文中可以將其稱為“第一聚酯”、“第二聚酯”等。組合物可以包含一種或多種添加劑。
公開的共混組合物的聚碳酸酯可以是均聚碳酸酯、在碳酸酯單元中包含不同部分的共聚物(稱為“共聚碳酸酯”)、包含碳酸酯單元和其他類型的聚合物單元如聚硅氧烷單元、聚酯單元和它們的組合的共聚物。
聚碳酸酯可以包含衍生自一種或多種單體(例如,第二、第三、第四、第五、第六等其他單體化合物)的相同或不同的重復單元??梢詫⒕厶妓狨サ膯误w無規(guī)地引入到聚碳酸酯中。例如,可以以遵循統(tǒng)計分布的交替順序來安排聚碳酸酯共聚物,該交替順序獨立于存在于聚合物鏈中的結(jié)構(gòu)單元的摩爾比。無規(guī)聚碳酸酯共聚物可以具有一種結(jié)構(gòu),可以通過遵循統(tǒng)計分布的一些嵌段順序(I-I)和(O-O)以及交替順序(I-O)或(O-I)的存在顯示該結(jié)構(gòu)。在無規(guī)的x:(1-x)的共聚物中,其中x是第一單體的摩爾質(zhì)量,以及1-x是其他單體的摩爾質(zhì)量,例如,可以使用由如13C核磁共振(NMR)光譜法測定的峰面積值計算每種單體的分布。
聚碳酸酯共聚物可以具有交替的I和O單元(-I-O-I-O-I-O-I-O-)或者以重復順序布置的I和O單元(例如,具有式:(I-O-I-O-O-I-I-I-I-O-O-O)n的周期共聚物)。聚碳酸酯共聚物可以是統(tǒng)計共聚物,其中單體殘基的序列遵循統(tǒng)計規(guī)則。例如,如果在鏈中的特定點處發(fā)現(xiàn)給定類型的單體殘基的概率等于該鏈中的單體殘基的摩爾分數(shù),那么該聚合物可以是作為真正的無規(guī)共聚物。聚碳酸酯共聚物可以是包括通過共價鍵(-I-I-I-I-I-O-O-O-O-O-)連接的兩種或更多種均聚物亞單元的嵌段共聚物。均聚物亞單元的結(jié)合可能需要被稱為連接嵌段的中間非重復亞單元。具有兩種或三種不同嵌段的嵌段共聚物分別地被稱為二嵌段共聚物和三嵌段共聚物。
聚碳酸酯可以包含任何合適的摩爾百分數(shù)(mol%)的選定的單體單元。聚合物可以包含1至99.5mol%、5至95mol%、10至90mol%、15至85mol%、20至80mol%、25至75mol%、30至70mol%、3%至65mol%、40至60mol%或45至55mol%的選定的單體單元。
聚碳酸酯可以具有使用差示掃描量熱法測量的大于或等于120℃、大于或等于125℃、大于或等于130℃、大于或等于135℃、大于或等于140℃、大于或等于145℃、大于或等于150℃、大于或等于155℃、大于或等于160℃、大于或等于165℃、大于或等于170℃、大于或等于175℃、大于或等于180℃、大于或等于185℃、大于或等于190℃、大于或等于200℃、大于或等于210℃、大于或等于220℃、大于或等于230℃、大于或等于240℃、大于或等于250℃、大于或等于260℃、大于或等于270℃、大于或等于280℃、大于或等于290℃或者大于或等于300℃的Tg。在任何上述實施方式中,聚碳酸酯的Tg可以小于500℃,或小于450℃,或小于400℃,或小于380℃。在一些實施方式中,聚碳酸酯的Tg為150℃至380℃。
聚碳酸酯可以具有1,500至150,000道爾頓(Da)[±1,000Da]、10,000至50,000Da[±1,000Da]、15,000至35,000Da[±1,000Da]或20,000至30,000Da[±1,000Da]的重均分子量(Mw)。在某些實施方式中,聚碳酸酯具有15,000Da[±1,000Da]、16,000Da[±1,000Da]、17,000Da[±1,000Da]、18,000Da[±1,000Da]、19,000Da[±1,000Da]、20,000Da[±1,000Da]、21,000Da[±1,000Da]、22,000Da[±1,000Da]、23,000Da[±1,000Da]、24,000Da[±1,000Da]、25,000Da[±1,000Da]、26,000Da[±1,000Da]、27,000Da[±1,000Da]、28,000Da[±1,000Da]、29,000Da[±1,000Da]、30,000Da[±1,000Da]、31,000Da[±1,000Da]、32,000Da[±1,000Da]、33,000Da[±1,000Da]、34,000Da[±1,000Da]或35,000Da[±1,000Da]的重均分子量。在任何上述的實施方式中,聚碳酸酯的Mw可以是小于100,000Da或小于75,000Da或小于50,000Da。在一些實施方式中,聚碳酸酯的Mw可以是15,000至50,000Da??梢允褂媚z滲透色譜法(GPC),使用交聯(lián)的苯乙烯-二乙烯基苯柱并使用設(shè)置為254nm的UV-VIS檢測器校準至聚碳酸酯參考進行分子量測定??梢栽?mg/ml的濃度下制備樣品,并且將樣品以1.0ml/min的流動速率進行洗脫。
聚碳酸酯可以具有1.0至10.0、2.0至7.0或2.0至6.0的多分散性指數(shù)(PDI)。在某些實施方式中,聚碳酸酯具有2.50、3.00、3.50、4.00、4.50、5.00、5.50、6.00、6.50、7.00或7.50的PDI。在某些實施方式中,聚碳酸酯具有2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3.0的PDI。在某些實施方式中,聚碳酸酯具有2.2或2.3的PDI。
聚碳酸酯可以具有2至90重量百分數(shù)(wt%);5至25wt%;10至30wt%;15至35wt%;20至40wt%;25至45wt%;30至50wt%;35至55wt%;40至60wt%;45至65wt%;55至70wt%;60至75wt%;50至80wt%;或50至90wt%的生物能含量。生物能含量可以根據(jù)ASTM D6866來測量。
術(shù)語“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯樹脂”是指具有式(1)的重復單元的組合物:
其中,R100可以各自獨立地包含任何合適的有機基團,如脂肪族、脂環(huán)族或芳香族基團或它們的任意組合。在某些實施方式中,在式(1)的碳酸酯單元中的R100可以是在其中至少一個部分是芳香族的C6-C36芳基族基團。
式(1)的重復單元可以衍生自式(2)的二羥基化合物:
HO-R100-OH (2)
其中,R100如以上所定義。
聚碳酸酯可以包含式(3)的重復單元:
其中,A1和A2中的每一個是單環(huán)二價的芳基基團,并且Y1是具有一個或兩個將A1和A2分隔的原子的橋連基。例如,一個原子可以將A1和A2分隔,這些基團的示例性實例包括-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-、亞甲基、環(huán)己基-亞甲基、2-[2.2.1]-雙環(huán)庚叉基、乙叉基、異丙叉基、新戊叉基、環(huán)己叉基、環(huán)十五烷叉基、環(huán)十二烷叉基和金剛烷叉基。橋連基Y1可以是烴基如亞甲基、環(huán)己叉基或異丙叉基。
式(3)的重復單元可以衍生自式(4)的二羥基單體:
HO-A1-Y1-A2-OH (4)
其中,A1、A2和Y1是如以上定義的。
聚碳酸酯可以包含式(5)的重復單元:
其中,Ra和Rb各自獨立地是鹵素、C1-C12烷基、C1-C12烯基、C3-C8環(huán)烷基或C1-C12烷氧基;p和q各自獨立地是0至4;并且Xa是兩個亞芳基基團之間的橋連基。Xa可以是單鍵、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-或C1-C18有機基團。C1-C18有機橋連基可以是環(huán)狀的或非環(huán)狀的、芳香族或非芳香族的,并且可以可選地包含鹵素、雜原子(例如,氧、氮、硫、硅或磷)或它們的組合??梢詫1-C18有機基團布置為使得連接到其上的C6亞芳基基團各自連接到一個共同的烷叉基碳或C1-C18有機橋連基的不同碳上。在C6亞芳基基團上,可以將橋連基Xa和每個C6亞芳基基團的碳酸酯氧原子彼此布置為鄰位、間位或?qū)ξ?特別是對位)。示例性的Xa基團包括但不限于,亞甲基、乙叉基、新戊叉基、異丙叉基、環(huán)己基甲叉基、1,1-次乙基、2-[2.2.1]-雙環(huán)庚叉基、環(huán)己叉基、亞環(huán)戊基、環(huán)十二烷叉基和金剛烷叉基。
在某些實施方式中,p和q各自是1;Ra和Rb各自是布置在每個環(huán)上的氧的間位的C1-C3烷基基團,特別是甲基;以及Xa是異丙叉基。在某些實施方式中,p和q都是0;并且Xa是異丙叉基。
在某些實施方式中,Xa可以具有式(6):
其中Rc和Rd各自獨立地是氫、鹵素、烷基(例如,C1-C12烷基)、環(huán)烷基(例如,C3-C12環(huán)烷基)、環(huán)烷基烷基(例如,C3-C12-環(huán)烷基-C1-C6-烷基)、芳基(例如,C6-C12芳基)、芳基烷基(例如,C6-C12-芳基-C1-C6-烷基)、雜環(huán)基(例如,具有1、2、3或4個獨立地選自氮、氧和硫的雜原子的五元或六元雜環(huán))、雜環(huán)基烷基(例如,五元或六元雜環(huán)基-C1-C6-烷基)、雜芳基(例如,具有1、2、3或4個獨立地選自氮、氧和硫的雜原子的五元或六元雜芳基)或雜芳基烷基(例如,五元或六元雜芳基-C1-C6-烷基),其中所述烷基、環(huán)烷基、環(huán)烷基烷基、芳基、芳基烷基、雜環(huán)基、雜環(huán)基烷基、雜芳基和雜芳基烷基各自獨立地是未取代或取代的(例如,被1至3個獨立地選自由以下所組成的組中的取代基取代:-OH、-NH2、-NO2、-CN、鹵素、C1-C4-烷基、C1-C4-烷氧基-C1-C4-烷基、鹵代-C1-C4-烷基、鹵代-C1-C4-烷氧基-C1-C4-烷基、羥基-C1-C4-烷基、氨基-C1-C4-烷基、C1-C4-烷基氨基-C1-C4-烷基、二(C1-C4-烷基)氨基-C1-C4-烷基、疊氮基-C1-C4-烷基、氰基-C1-C4-烷基、C1-C4-烷氧基、鹵代-C1-C4-烷氧基、C1-C4-烷氧基-C1-C4-烷氧基、C2-C4-烯基和C2-C4-炔基)。在某些實施方式中,Rc和Rd各自獨立地是氫或C1-C8烷基。在某些實施方式中,Rc和Rd各自是甲基。式(6)的示例性基團,包括但不限于,亞甲基、乙叉基、新戊叉基和異丙叉基。
在某些實施方式中,Xa可以具有式(7):
其中,Re是二價C1-C31基團。在某些實施方式中,Re是二價烴基(例如,C12-C31烴基)、環(huán)烷叉基(例如,C5-C18環(huán)烷叉基)、亞環(huán)烷基(例如,C5-C18亞環(huán)烷基)、雜環(huán)烷叉基(例如,C3-C18雜環(huán)烷叉基),或者式-B1-G-B2-的基團,其中,B1和B2是相同的或不同的亞烷基基團(例如,C1-C6亞烷基基團)并且G是環(huán)烷叉基基團(例如,C3-C12環(huán)烷叉基基團)或亞芳基基團(例如,C6-C16亞芳基基團),其中,所述烴基、環(huán)烷叉基、環(huán)亞烷基和雜環(huán)烷叉基各自獨立地是未取代或取代的(例如,被1至3個獨立地選自由以下所組成的組中的取代基取代:-OH、-NH2、-NO2、-CN、鹵素、C1-C4-烷基、C1-C4-烷氧基-C1-C4-烷基、鹵代-C1-C4-烷基、鹵代-C1-C4-烷氧基-C1-C4-烷基、羥基-C1-C4-烷基、氨基-C1-C4-烷基、C1-C4-烷基氨基-C1-C4-烷基、二(C1-C4-烷基)氨基-C1-C4-烷基、疊氮基-C1-C4-烷基、氰基-C1-C4-烷基、C1-C4-烷氧基、鹵代-C1-C4-烷氧基、C1-C4-烷氧基-C1-C4-烷氧基、C2-C4-烯基和C2-C4-炔基)。式(7)的示例性基團包括但不限于,2-[2.2.1]-雙環(huán)庚叉基、環(huán)己叉基、環(huán)戊叉基、環(huán)十二烷叉基和金剛烷叉基。
式(5)的重復結(jié)構(gòu)單元可以衍生自式(8)的二羥基單體單元:
其中,Xa、Ra、Rb、p和q如以上所定義。在某些實施方式中,p和q兩者都是0;并且Xa是異丙叉基。
聚碳酸酯可以包含式(9)、式(10)、式(11)或它們的組合的重復單元:
其中,R13每次出現(xiàn)時獨立地是鹵素或C1-C6烷基基團;R14獨立地是C1-C6烷基、苯基或被最高達五個鹵素或C1-C6烷基基團取代的苯基;Ra和Rb,每次出現(xiàn)時各自獨立地是鹵素、C1-C12烷基、C1-C12烯基、C3-C8環(huán)烷基或C1-C12烷氧基;c獨立地是0至4;并且p和q各自獨立地是0至4。在具體實施方式中,R14是C1-C6烷基或苯基基團。在又一個實施方式中,R14是甲基或苯基基團。在另一個具體實施方式中,c是0;p是0;并且q是0。
式(9)的重復結(jié)構(gòu)單元可以衍生自式(12)的二羥基單體單元;式(10)的重復結(jié)構(gòu)單元可以衍生自式(13)的二羥基單體單元;并且式(11)的重復結(jié)構(gòu)單元可以衍生自式(14)的二羥基單體單元:
其中,Ra、Rb、R13、c、p和q如以上定義。這種二羥基化合物可以用于高熱應(yīng)用。
式(12)的二羥基化合物可以具有式(15),其可用于高熱應(yīng)用:
(還已知為3,3-雙(4-羥基苯基)-2-苯基異吲哚啉-1-酮(PPPBP))。
聚碳酸酯可以包含式(16)的重復單元:
其中,Ra和Rb各自獨立地是鹵素、C1-C12烷基、C1-C12烯基、C3-C8環(huán)烷基或C1-C12烷氧基;Rg獨立地是C1-C12烷基或鹵素,或者兩個Rg基團與它們連接至其中的碳原子一起可以形成一種四元、五元或六元環(huán)烷基基團;p和q各自獨立地是0至4;并且t是0至10。可以將Ra和Rb布置至環(huán)己叉基橋連基的間位。當包含適當數(shù)量的碳原子時,取代基Ra、Rb和Rg可以是直鏈的、環(huán)狀的、雙環(huán)的、支鏈的、飽和的或不飽和的。在一個實施例中,Ra、Rb和Rg各自獨立地是C1-C4烷基,p和q各自是0或1,以及t是0至5。在另一實施例中,Ra、Rb和Rg各自是甲基,p和q各自是0或1,以及t是0或3。環(huán)己叉基橋連的雙酚可以是兩摩爾鄰甲酚與一摩爾環(huán)己酮的反應(yīng)產(chǎn)物。在另一實施例中,環(huán)己叉基橋連的雙酚可以是兩摩爾甲酚與一摩爾氫化異佛爾酮(例如,1,1,3-三甲基-3-環(huán)己烷-5-酮)的反應(yīng)產(chǎn)物。這種含環(huán)己烷的雙酚,例如兩摩爾苯酚與一摩爾氫化異佛爾酮的反應(yīng)產(chǎn)物可用于制備具有高Tg和高熱變形溫度的聚碳酸酯聚合物。含環(huán)己基雙酚的聚碳酸酯或包含上述至少一種與其他雙酚聚碳酸酯的組合,以APEC商品名稱由Bayer Co.供給。
式(16)的重復結(jié)構(gòu)單元可以衍生自式(17)的二羥基單體單元:
其中,Ra、Rb、Rg、p、q和t如以上所定義。
式(17)的二羥基化合物可以具有式(18)(還已知為1,1-雙(4-羥基-3-甲基苯基)環(huán)己烷(DMBPC))或者式(19)(還已知為雙酚異氟爾酮)或者式(20),其的任一種可用于高熱應(yīng)用:
聚碳酸酯可以包含式(21)的重復單元:
其中,Rr、Rp、Rq和Rt各自獨立地是氫、鹵素、氧或C1-C12有機基團;Ra和Rb各自獨立地是鹵素、C1-C12烷基、C1-C12烯基、C3-C8環(huán)烷基或C1-C12烷氧基;I是直鍵、碳或二價的氧、硫或-N(Z)-,其中Z是氫、鹵素、羥基、C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C6-C12芳基或C1-C12?;?;h是0至2,j是1或2,i是整數(shù)0或1,k是0至3的整數(shù),p是0至4的整數(shù),以及q是0至4的整數(shù),條件是Rr、Rp、Rq和Rt中的至少兩個合起來是稠合的脂環(huán)族、芳香族或雜芳香族環(huán)。應(yīng)當理解,在稠環(huán)是芳香族的情況下,如在式(21)中所示的環(huán)將在環(huán)稠合處具有不飽和的碳-碳鍵。當i是0、h是0、以及k是1時,如在式(21)中所示的環(huán)包含4個碳原子;當i是0、h是0、以及k是2時,所示的環(huán)包含5個碳原子,并且當i是0、h是0、以及k是3時,環(huán)包含6個碳原子。在一個實施例中,兩個相鄰基團(例如,Rq和Rt一起)形成芳香族基團,并且在另一個實施方式中,Rq和Rt一起形成一個芳香族基團且Rr和Rp一起形成第二芳香族基團。當Rq和Rt一起形成芳香族基團時,Rp可以是雙鍵氧原子,即,酮。
式(21)的重復結(jié)構(gòu)單元可以衍生自式(22)的二羥基單體單元:
其中,Ra、Rb、Rr、Rp、Rq、Rt、I、h、i、j、k、p和q如以上定義。
聚碳酸酯可以包含式(23)的重復單元:
其中,Ra和Rb各自獨立地是鹵素、C1-C12烷基、C1-C12烯基、C3-C8環(huán)烷基或C1-C12烷氧基;并且p和q各自獨立地是0至4。在某些實施方式中,將每個Ra和Rb中的至少一個布置在環(huán)烷叉基橋連基的間位。在某些實施方式中,Ra和Rb各自獨立地是C1-C3烷基;并且p和q各自是0或1。在某些實施方式中,Ra和Rb各自是甲基;并且p和q各自是0或1。
式(23)的重復結(jié)構(gòu)單元可以衍生自式(24)的二羥基單體單元:
其中Ra、Rb、p和q如以上定義。美國專利號7,244,804中描述了可以賦予作為共聚碳酸酯的聚碳酸酯高Tg的這種二羥基化合物。
式(24)的二羥基化合物可以具有式(25),其可用于高熱應(yīng)用:
(也已知為9,9-雙(4-羥基苯基)芴)。
聚碳酸酯可以包含式(26)的重復單元:
其中,Ra和Rb各自獨立地是鹵素、C1-C12烷基、C1-C12烯基、C3-C8環(huán)烷基或C1-C12烷氧基;并且p和q各自獨立地是0至4。在某些實施方式中,將每個Ra和Rb中的至少一個布置在環(huán)烷叉基橋連基的間位。在某些實施方式中,Ra和Rb各自獨立地是C1-C3烷基;并且p和q各自是0或1。在某些實施方式中,Ra和Rb各自是甲基;并且p和q各自是0或1。
式(26)的重復結(jié)構(gòu)單元可以衍生自式(27)的二羥基單體單元:
其中,Ra、Rb、p和q如以上定義。在美國專利號7,112,644和美國專利號3,516,968中描述了可以賦予聚碳酸酯高Tg的這種二羥基化合物。
式(27)的二羥基化合物可以具有式(28),其可用于高熱應(yīng)用:
(也已知為2,2-雙(4-羥基苯基)金剛烷)。
式(29)的二羥基化合物可用于高熱應(yīng)用:
(也已知為4,4'-(1-苯基乙烷-1,1-二基)二酚(雙酚-AP)或1,1-雙(4-羥基苯基)-1-苯基-乙烷)。
式(30)的二羥基化合物可用于高熱應(yīng)用:
(也已知為6,6’-二羥基-3,3,3’,3’-四甲基螺(雙)茚滿)。
式(31)的二羥基化合物可用于高熱應(yīng)用:
(也已知為4,4'-(3,3-二甲基-2,2-二氫-1H-茚-1,1-二基)二酚)。
包含在聚碳酸酯中的示例性單體包括但不限于,4,4'-二羥基聯(lián)苯、1,1-雙(4-羥基苯基)甲烷、雙(4-羥基苯基)乙腈、雙(4-羥基苯基)苯基甲烷、雙(4-羥基苯基)-1-萘基甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷、1,2-雙(4-羥基苯基)乙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)-1-苯基乙烷、1,1-二氯-2,2-雙(4-羥基苯基)乙烯、1,1-二溴-2,2-雙(4-羥基苯基)乙烯、1,1-二氯-2,2-雙(5-苯氧基-4-羥基苯基)乙烯、1,1-雙(4-羥基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基-叔丁基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(“雙酚-A”或“BPA”)、2-(4-羥基苯基)-2-(3-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-2-甲基苯基)丙烷、2,2-雙(3-甲基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-乙基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-正丙基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-異丙基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-仲丁基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-叔丁基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-環(huán)己基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-烯丙基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-甲氧基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3-溴苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)六氟丙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)正丁烷、2,2-雙(4-羥基苯基)丁烷、3,3-雙(4-羥基苯基)-2-丁酮、1,1-雙(4-羥基苯基)異丁烯、反式-2,3-雙(4-羥基苯基)-2-丁烯、1,6-雙(4-羥基苯基)-1,6-己二酮、2,2-雙(4-羥基苯基)辛烷、1,1-雙(羥基苯基)環(huán)戊烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環(huán)己烷、1,1-雙(4-羥基-3-甲基苯基)環(huán)己烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環(huán)十二烷、2,2-雙(4-羥基苯基)金剛烷、(α,α'-雙(4-羥基苯基)甲苯、4,4'-二羥基二苯甲酮、2,7-二羥基苯乙烯、雙(4-羥基苯基)醚、乙二醇雙(4-羥基苯基)醚、雙(4-羥基苯基)硫醚、雙(4-羥基苯基)亞砜、雙(4-羥基苯基)砜、雙(4-羥基苯基)二苯基甲烷、1,6-二羥基萘、2,6-二羥基萘、6,6'-二羥基-3,3,3',3'-四甲基螺(雙)茚滿(“螺二茚滿雙酚”)、2,6-二羥基二苯并-對二噁英、2,6-二羥基噻蒽、2,7-二羥基苯并噻吩、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、2,7-二羥基咔唑、2-苯基-3,3-雙(4-羥基苯基)苯并[c]吡咯酮(也被稱為3,3-雙(4-羥基苯基)-2-苯基異吲哚啉-1-酮或“PPPBP”)、9,9-雙(4-羥基苯基)芴和雙酚異佛爾酮(也被稱為4,4'-(3,3,5-三甲基環(huán)己烷-1,1-二基)二酚或“BPI”)、1,1-雙(4-羥基-3-甲基苯基)環(huán)己烷(“DMBPC”)、三環(huán)戊二烯基雙酚(也被稱為4,4'-(八氫-1H-4,7-甲橋-5,5-二基)二酚)、2,2-雙(4-羥基苯基)金剛烷(“BCF”)、1,1-雙(4-羥基苯基)-1-苯基乙烷(“BPAP”)和3,3-雙(4-羥基苯基)苯酞或它們的任意組合。
可用于增加聚碳酸酯的Tg的示例性單體包括但不限于,雙(4-羥基苯基)二苯基甲烷、1,6-二羥基萘、2,6-二羥基萘、6,6'-二羥基-3,3,3',3'-四甲基螺(雙)茚滿(“螺二茚滿雙酚”)、2,6-二羥基二苯并-對二噁英、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、2,7-二羥基咔唑、2-苯基-3,3-雙(4-羥基苯基)苯并[c]吡咯酮(也被稱為3,3-雙(4-羥基苯基)-2-苯基異吲哚啉-1-酮或“PPPBP”)、9,9-雙(4-羥基苯基)芴和雙酚異佛爾酮(也被稱為4,4'-(3,3,5-三甲基環(huán)己烷-1,1-二基)二酚或“BPI”)、1,1-雙(4-羥基-3-甲基苯基)環(huán)己烷(“DMBPC”)、三環(huán)戊二烯基雙酚(也被稱為4,4'-(八氫-1H-4,7-甲橋-5,5-二基)二酚)、2,2-雙(4-羥基苯基)金剛烷(“BCF”)、1,1-雙(4-羥基苯基)-1-苯基乙烷(“BPAP”)和3,3-雙(4-羥基苯基)苯酞或它們的任意組合。
可以使用的其他二羥基單體單元包含式(32)的芳香族二羥基化合物:
其中,Rh各自獨立地是鹵素原子、C1-C10烴基如C1-C10烷基基團或鹵素取代的C1-C10烴基如鹵素取代的C1-C10烷基基團,并且n是0至4。當存在時,鹵素通常是溴。
由式(31)表示的芳香族二羥基化合物的實例包括但不限于,間苯二酚、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)、鄰苯二酚、對苯二酚、取代的對苯二酚(例如,2-甲基對苯二酚、2-乙基對苯二酚、2-丙基對苯二酚、2-丁基對苯二酚、2-叔丁基對苯二酚、2-苯基對苯二酚、2-枯基對苯二酚、2,3,5,6-四甲基對苯二酚、2,3,5,6-四叔丁基對苯二酚、2,3,5,6-四氟對苯二酚、2,3,5,6-四溴對苯二酚等,以及它們的組合。
組合物可以包含一種或多種聚酯-聚碳酸酯共聚物。聚酯-聚碳酸酯可以包含式(33)的重復酯單元:
其中,式(33)的O-D-O是衍生自二羥基化合物的二價基團,以及D可以是,例如,含有C6-C20芳香族基團的一種或多種烷基或一種或多種C6-C20芳香族基團、C2-C10亞烷基基團、C6-C20脂環(huán)族基團、C6-C20芳香族基團或聚氧化亞烷基基團(其中亞烷基基團包含2至6個碳原子,具體地2、3或4個碳原子)。D可以是具有直鏈、支鏈或環(huán)狀(包括多環(huán))結(jié)構(gòu)的C2-C30亞烷基基團。O-D-O可以衍生自如以上描述的式(2)的化合物。O-D-O可以衍生自如以上描述的式(4)的芳香族二羥基化合物。O-D-O可以衍生自如以上描述的式(8)的芳香族二羥基化合物。
在聚酯-聚碳酸酯中酯單元與碳酸酯單元的摩爾比可以廣泛地變化,例如1:99至99:1、具體地10:90至90:10、更具體地25:75至75:25,根據(jù)最終組合物的期望性能將其可選地擴大。
式(33)的T可以是衍生自二元羧酸的二價基團,并且可以是例如C2-C10亞烷基基團、C6-C20脂環(huán)族基團、C6-C20烷基芳香族基團、C6-C20芳香族基團、或衍生自二羥基化合物或其化學等價物的C6-C36二價有機基團。T可以是脂肪族基團,其中,在聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物中的碳酸酯單元與式(33)的酯單元的摩爾比是99:1至60:40;以及基于聚合物組分的總重量,0.01至10重量百分數(shù)的含聚合物的化合物。T可以是衍生自C6-C20直鏈脂肪族的阿爾法-歐米茄(α-ω)二羧酸酯。
式(33)的酯單元中的T基團衍生自其的二酸包括具有6至36個碳原子(可選地6至20個碳原子)的脂肪族二羧酸。C6-C20直鏈脂肪族阿爾法-歐米茄(α-ω)二羧酸可以是肥酸、癸二酸、3,3-二甲基肥酸、3,3,6-三甲基癸二酸、3,3,5,5-四甲基癸二酸、壬二酸、十二烷二酸、二聚體酸、環(huán)己烷二羧酸、二甲基環(huán)己烷二羧酸、降莰烷二羧酸、金剛烷二羧酸、環(huán)己烯二羧酸或C14、C18和C20二酸。
可以由式(34)進一步描述式(33)的聚酯-聚碳酸酯的酯單元,其中T是(CH2)m,其中m是4至40,或可選地m是4至18。m可以是8至10。
飽和的脂肪族α-ω二羧酸可以是肥酸、癸二酸或十二烷二酸。癸二酸是具有下式(35)的二羧酸:
癸二酸具有202.25Da的分子量、1.209g/cm3(在25℃下)的密度、以及100mmHg下294.4℃的熔點。癸二酸是從天然存在的蓖麻子中發(fā)現(xiàn)的蓖麻子油中提取的。
聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯可以包含小于或等于25mol%的脂肪族二羧酸單元?;诰?脂肪族酯)-聚碳酸酯的總量,聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯可以包含0.5至10mol%、具體地1至9mol%,且更具體地3至8mol%的量的式(34)的單元。
聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯可以是脂肪族二羧酸單元和碳酸酯單元的共聚物。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯示出于式(36)中:
其中,R3各自獨立地衍生自式(8)或(32)的二羥基芳香族化合物,m是4至18,并且x和y各自表示聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯的平均重量百分數(shù),其中x+y是100。
聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯的具體實施方式示出于式(37)中,其中m是4至18,并且x和y如式(36)定義的
在一些實施方式中,有用的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物包含癸二酸酯單元和雙酚A碳酸酯單元(式(37),其中m是8)。
期望地,聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯具有100至145℃的Tg。
可以用于制備聚酯單元的芳香族二羧酸的其他實例包括間苯二甲酸、對苯二甲酸、1,2-二(對羧基苯基)乙烷、4,4'-二羧基二苯醚、4,4'-二苯甲酸,以及包含上述酸的至少一種的組合。包含稠環(huán)的酸也可以存在于如1,4-、1,5-或2,6-萘二羧酸中。具體的二羧酸可以是對苯二甲酸、間苯二甲酸、萘二羧酸、環(huán)己烷二羧酸或它們的組合。具體的二元羧酸包括間苯二甲酸和對苯二甲酸的組合,其中,間苯二甲酸與對苯二甲酸的重量比是91:9至2:98。
式(33)的重復單元的D也可以是C2-C6亞烷基基團,并且T可以是對亞苯基、間亞苯基、萘、二價的脂環(huán)族基團或它們的組合。這類聚酯包括聚(對苯二甲酸亞烷基酯)。
還可以使用二酸的混合物。應(yīng)當注意,盡管提及二酸,但是可使用任何酯前體,如?;u,具體地?;龋约岸岬亩枷阕艴ト缏?lián)苯,例如,癸二酸的聯(lián)苯基酯。參照之前所提及的二酸碳原子的數(shù)目,其不包括可以被包含在酯前體部分例如聯(lián)苯中的任何碳原子。可以期望的是至少四個、五個或六個碳鍵將酸基分隔。這可以減少不期望的和不需要的環(huán)狀物質(zhì)的形成。
聚酯-聚碳酸酯的聚酯單元可以衍生自間苯二甲酸和對苯二甲酸(或它們的衍生物)的組合與間苯二酚的反應(yīng)。在另一個實施方式中,聚酯-聚碳酸酯的聚酯單元可以由間苯二甲酸和對苯二甲酸的組合與BPA的反應(yīng)得到。在一些實施方式中,聚碳酸酯單元可以由BPA得到。在另一個具體實施方式中,聚碳酸酯單元可以由間苯二酚碳酸酯單元與BPA碳酸酯單元的摩爾比為1:99至99:1的間苯二酚和BPA得到。
在某些實施方式中,聚酯-聚碳酸酯是式(38)的共聚物:
其中,聚酯-聚碳酸酯包含雙酚A碳酸酯嵌段、以及由雙酚A與間苯二甲酸酯、對苯二甲酸酯或間苯二甲酸酯和對苯二甲酸酯的組合的共聚物制成的聚酯嵌段。進一步地,在聚酯-聚碳酸酯(38)中,基于100份的共聚物的總重量,x和y表示芳香族碳酸酯單元和芳香族酯單元各自的重量份。具體地,每種都基于單元x+y的總重量,x(碳酸酯含量)是從大于零至80wt%、5至70wt%、仍更具體地5至50wt%,并且y(芳香族酯含量)是20至小于100wt%、具體地30至95wt%、仍更具體地50至95wt%。對苯二甲酸與間苯二甲酸的重量比可以是在5:95至95:5的范圍內(nèi)。包含35至45wt%的碳酸酯單元以及55至65wt%的酯單元的聚酯-聚碳酸酯(38)(其中,酯單元具有45:55至55:45的間苯二甲酸酯與對苯二甲酸酯的摩爾比)可以被稱為PCE;并且包含15至25wt%的碳酸酯單元以及75至85wt%的酯單元(具有98:2至88:12的間苯二甲酸酯與對苯二甲酸酯的摩爾比)的共聚物可以被稱為PPC。在這些實施方式中,PCE或PPC可衍生自雙酚A和光氣與異苯二酰氯和對苯二酰氯的反應(yīng),并且可以具有0.5至0.65分升/克的特性粘度(在25℃的溫度下,在二氯甲烷中測得)。
有用的聚酯可以包括芳香族聚酯、包括聚(亞烷基芳基化物)的聚(亞烷基酯)以及聚(亞環(huán)烷基二酯)。芳香族聚酯可以具有根據(jù)式(33)的聚酯結(jié)構(gòu),其中,D和T各自是如上文描述的芳香族基團。有用的芳香族聚酯可包括,例如,聚(間苯二甲酸酯-對苯二甲酸酯-間苯二酚)酯、聚(間苯二甲酸酯-對苯二甲酸酯-雙酚A)酯、聚[(間苯二甲酸酯-對苯二甲酸酯-間苯二酚)酯-共-(間苯二甲酸酯-對苯二甲酸酯-雙酚A)]酯或包含這些中的至少一種的組合。
可以將封端劑合并至聚碳酸酯中。示例性的鏈終止劑包含某些單酚化合物(即,具有單個游離羥基基團的苯基化合物)、單羧酸氯化物、一元羧酸和單氯甲酸酯。酚類鏈終止劑列舉為苯酚和C1-C22烷基取代的酚(如對-枯基苯酚(PCP)、間苯二酚單苯甲酸酯和對-叔丁基苯酚)、甲酚和二元酚的單醚(如對甲氧基苯酚)。示例性的鏈終止劑還包括氰基苯酚,如例如,4-氰基苯酚、3-氰基苯酚、2-氰基苯酚和多氰基苯酚。可以特別地使用含具有8至9個碳原子的支鏈烷基取代基的烷基取代的酚。
端基可以衍生自羰基源(即,碳酸二芳酯)、由單體比率、不完全聚合、斷鏈等以及任何添加的封端基團的選擇獲得,并且可以包括可衍生的官能團,如羥基基團、羧酸基團等。在一些實施方式中,聚碳酸酯的端基可以包含衍生自碳酸二芳酯的結(jié)構(gòu)單元,其中,結(jié)構(gòu)單元可以是端基。在進一步的實施方式中,端基衍生自活化的碳酸酯。這類端基可以由在其中使羥基基團和來自活化的碳酸酯的酯羰基而不是與活化的碳酸酯的碳酸酯羰基反應(yīng)的條件下,適當取代的活化的碳酸酯的烷基酯與聚碳酸酯聚合物鏈末端的羥基基團進行酯交換反應(yīng)而得到。以這種方式,衍生自含酯化合物的結(jié)構(gòu)單元或衍生自活化的碳酸酯且存在于熔融聚合反應(yīng)中的亞結(jié)構(gòu)可以形成酯端基。在一些實施方式中,衍生自水楊酸酯的酯端基可以為雙(甲基水楊基)碳酸酯(BMSC)或者其他取代或未取代的雙(烷基水楊基)碳酸酯,如雙(乙基水楊基)碳酸酯、雙(丙基水楊基)碳酸酯、雙(苯基水楊基)碳酸酯、雙(芐基水楊基)碳酸酯等的殘基。在具體實施方式中,在BMSC用作為活化的羰基源時,端基衍生自BMSC的殘基且是BMSC的殘基,并且是在本領(lǐng)域中已知的衍生自水楊酸酯的酯端基。
聚碳酸酯可以由如界面聚合、熔融聚合和反應(yīng)性擠出的工藝來制備。通常使用界面聚合來制備高Tg的共聚碳酸酯。
通過界面聚合生產(chǎn)的聚碳酸酯可以具有150份每百萬份(ppm)或更小、100ppm或更小或50ppm或更小的芳基羥基端基含量。通過熔融聚合生產(chǎn)的聚碳酸酯可以具有大于或等于350ppm、大于或等于400ppm、大于或等于450ppm、大于或等于500ppm、大于或等于550ppm、大于或等于600ppm、大于或等于650ppm、大于或等于700ppm、大于或等于750ppm、大于或等于800ppm或大于或等于850ppm的芳基羥基端基含量。
用于界面聚合的反應(yīng)條件可以變化。示例性的方法通常包括在氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液中溶解或分散一種或多種二元酚反應(yīng)物(如BPA),添加得到的混合物至不溶于水的溶劑介質(zhì)(例如,二氯甲烷)中,并且在如例如叔胺(例如,三乙胺)的催化劑或相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下,在控制的pH條件例如8至11下,以碳酸酯前體(例如,光氣)接觸反應(yīng)物。最常用的不溶于水的溶劑包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯苯、甲苯等。
例如,示例性的碳酸酯前體可以包括,碳酰鹵,如碳酰二溴或碳酰二氯(也被稱為光氣),或鹵甲酸酯,如二元酚的雙鹵代甲酸酯(例如,BPA、對苯二酚等的雙氯甲酸酯)或二醇的雙鹵代甲酸酯(例如,乙二醇、新戊二醇、聚乙二醇等的雙鹵代甲酸酯)。還可以使用包括上述類型的碳酸酯前體的至少一種的組合。在某些實施方式中,碳酸酯前體是光氣、三光氣、二酰基鹵化物、二鹵代甲酸酯、二氰酸酯、二酯、二環(huán)氧、二芳基碳酸酯、二酐、二元羧酸、二酰氯或它們的任意組合。用來形成碳酸酯鍵的界面聚合反應(yīng)可以使用光氣作為碳酸酯前體,并且被稱為光氣化反應(yīng)。
在叔胺中,可使用的是脂肪族叔胺,如三乙胺、三丁胺,脂環(huán)族胺如N,N-二乙基-環(huán)己胺和芳香族叔胺如N,N-二甲基苯胺。
在相轉(zhuǎn)移催化劑之中,那些可以使用的是式(R30)4Q+X的催化劑,其中,每個R30是相同或不同的,并且是C1-C10烷基基團;Q是氮或磷原子;并且X是鹵素原子、C1-C8烷氧基基團或C6-C18芳氧基基團。示例性的相轉(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-C8烷氧基基團或C6-C18芳氧基基團?;诠鈿饣旌衔镏须p酚的重量,相轉(zhuǎn)移催化劑的有效量可以是0.1至10wt%。例如,基于光氣化混合物中雙酚的重量,相轉(zhuǎn)移催化劑的有效量可以是0.5至2wt%。
具體地,可以是通過界面聚合制備包括聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯的聚酯-聚碳酸酯。不是使用二羧酸(如α,ωC6-20脂肪族二羧酸)本身,可能的且有時甚至是優(yōu)選的是,使用二羧酸的反應(yīng)性衍生物,如對應(yīng)的二羧酸鹵化物,并且特別是酰二氯和酰二溴。因此,例如,代替使用間苯二甲酸、對苯二甲酸或包含上述至少一種的組合(用于聚(芳基化酯)-聚碳酸酯),可以使用間苯二甲酰氯、對苯二甲酰氯和包含上述至少一種的組合。相似地,對于聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯,可能地且甚至期望地使用,例如酰氯衍生物,如C6二羧酸氯化物(己二酰二氯)、C10二羧酸氯化物(癸二酰二氯)或C12二羧酸氯化物(十二烷二酰氯)。二羧酸或反應(yīng)性衍生物可以在第一縮合中與二羥基芳香族化合物縮合,接著原位光氣化,以產(chǎn)生與二羥基芳香族化合物的碳酸酯鍵合??商娲?,二羧酸或衍生物可以與二羥基芳香族化合物縮合,同時光氣化。
可以使用反應(yīng)性擠出工藝制備該聚合物。例如,通過在反應(yīng)性擠出的條件下使用再分布催化劑處理,可以將聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯改性以提供具有較高流動性的反應(yīng)產(chǎn)物。例如,通過在反應(yīng)性擠出的條件下使用再分布催化劑處理,可以將具有當在250℃下在1.2kg的負載下測量時的小于13cc/10min的熔體體積流動速率(MVR)的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯改性以提供具有較高流動性(例如,當在250℃下在1.2kg的負載下測量時的大于或等于13cc/10min)的反應(yīng)產(chǎn)物。在反應(yīng)性擠出期間,可以將再分布催化劑注入至進料有聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯且可選的一種或多種其他的組分的擠出機中。
例如,再分布催化劑可以以小于或等于按重量計400ppm的較少量包含在擠出過程中。再分布催化劑可以以基于聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯的重量的按重量計0.01至0.05份每百份(pph)、0.1至0.04pph、0.02至0.03pph、0.1至1pph、1至500pph、100至400pph、300至400pph、100至400ppm、200至300ppm或1至300ppm的量存在。再分布催化劑可以以基于聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯的重量的按重量計40至120ppm、特別是40至110ppm、且更特別地40至100ppm的量存在。
可以將再分布催化劑作為稀釋的水溶液注入至擠出機中。例如,再分布催化劑可以是10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或99%的溶液。可以將再分布催化劑稀釋于水中。
再分布催化劑的實例包括四烷基氫氧化鏻、四烷基醇鏻、四烷基芳醇鏻、四烷基碳酸鏻、四烷基氫氧化銨、四烷基碳酸銨、四烷基亞磷酸銨、四烷基乙酸銨或包含上述催化劑的至少一種的組合,其中每個烷基獨立地是C1-6烷基。特別有用的再分布催化劑包括四C1-6烷基氫氧化鏻、C1-6烷基苯酚鏻或包含上述催化劑中的一種或多種的組合。示例性的再分布催化劑是四-正丁基氫氧化鏻。在某些實施方式中,再分布催化劑不能與環(huán)氧反應(yīng)。
可以通過熔融聚合工藝制備聚碳酸酯。通常,在熔融聚合工藝中,在存在酯交換催化劑的情況下,通過將熔融狀態(tài)的二羥基反應(yīng)物(例如,雙酚、芳香族二羥基化合物、脂肪族二醇、脂肪族二酸和任何其他的二羥基化合物)與碳酸二芳基酯(如碳酸二苯酯),或者更具體地,在一些實施方式中,活化的碳酸酯(如碳酸雙(甲基水楊基)酯)共反應(yīng)來制備聚碳酸酯。該反應(yīng)可以在典型的聚合設(shè)備,如一個或多個連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器(CSTR)、活塞流反應(yīng)器、線濕落型聚合器、自由下落聚合器、刮膜式聚合器、班伯里密煉機(mixer)、單螺桿或雙螺桿擠出機或上述的組合中進行。通過蒸餾將易揮發(fā)的一元酚從熔融的反應(yīng)物中除去并且將該聚合物作為熔融的殘余物分離。
用于制備聚碳酸酯的特別有用的熔融工藝使用在芳香基上具有吸電子取代基的碳酸二芳酯,本文中可以將其稱為“活化的碳酸酯”。具有吸電子取代基的特別有用的碳酸二芳酯的實例包括雙(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?;交?羧酸酯、雙(4-乙?;交?羧酸酯或包含上述至少一種的組合。由于雙(甲基水楊基)碳酸酯的較低分子量和較高的蒸汽壓,它在熔融聚碳酸酯合成中可以用作為活化的碳酸酯。
熔融聚合可以包括包含第一催化劑的酯交換催化劑,本文中也稱為α催化劑,包含金屬陽離子和陰離子。在一個方面,該陽離子是堿金屬或堿土金屬,其包括Li、Na、K、Cs、Rb、Mg、Ca、Ba、Sr或包括上述至少一種的組合。該陰離子是氫氧根(OH-)、過氧根(O2-)、硫醇根(HS-)、硫根(S2-)、C1-C20醇根、C6-C20芳醇根、C1-C20羧酸根、包括磷酸二氫根的磷酸根、C1-C20膦酸根、包括硫酸氫根的硫酸根、包括亞硫酸氫根和偏亞硫酸氫根的亞硫酸根、C1-C20磺酸根、包括碳酸氫根的碳酸根或包括上述至少一種的組合。在另一個方面,還可以使用包含堿土金屬離子和堿金屬離子兩者的有機酸的鹽。可用作催化劑的有機酸的鹽例舉為甲酸、乙酸、硬脂酸和乙二胺四乙酸的堿金屬鹽和堿土金屬鹽。催化劑還可以包含非揮發(fā)性的無機酸的鹽。對于“非揮發(fā)性的”,是指所指的化合物在常溫和常壓下不具有明顯的蒸汽壓。具體地,在通常進行聚碳酸酯的熔融聚合的溫度下,這些化合物不是揮發(fā)性的。非揮發(fā)性酸的鹽是亞磷酸的堿金屬鹽;亞磷酸的堿土金屬鹽;磷酸的堿金屬鹽;以及磷酸的堿土金屬鹽。示例性的酯交換催化劑包括氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鋇、甲酸鋰、甲酸鈉、甲酸鉀、甲酸銫、乙酸鋰、乙酸鈉、乙酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、甲醇鋰、甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鋰、乙醇鈉、乙醇鉀、苯酚鋰、苯酚鈉、苯酚鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、NaH2PO3、NaH2PO4、Na2H2PO3、KH2PO4、CsH2PO4、Cs2H2PO4、Na2SO3、Na2S2O5、甲磺酸鈉、甲磺酸鉀、甲苯磺酸鈉、甲苯磺酸鉀、乙二胺四乙酸二鈉鎂(EDTA鎂二鈉鹽)或包括上述至少一種的組合。應(yīng)理解,上述列表是示例性的而不應(yīng)被認為是限于此。在一些實施方式中,酯交換催化劑是基本上由堿金屬鹽或堿土金屬鹽組成的α催化劑。在示例性方面,酯交換催化劑基本上由氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、甲醇鈉、甲醇鉀、NaH2PO4或包括上述至少一種的組合組成。
α催化劑的量可以根據(jù)熔融聚合的條件而廣泛地改變,并且可以是0.001至500微摩爾(μmol)。在一個方面,每摩爾的存在于熔融聚合中的脂肪族二醇和任何其他二羥基化合物,α催化劑的量可以是0.01至20μmol,具體地0.1至10μmol,更具體地0.5至9μmol,且更具體地1至7μmol。
第二酯交換催化劑,本文中也被稱為β催化劑,可以可選地包括在熔融聚合工藝中,條件是包含這類第二酯交換催化劑并不顯著不利地影響聚合物的期望性能。示例性的酯交換催化劑可以進一步地包括以上式(R30)4Q+X的相轉(zhuǎn)移催化劑的組合,其中每個R30是相同或不同的,并且是C1-C10烷基基團;Q是氮原子或磷原子;并且X是鹵素原子或C1-C8烷氧基基團或C6-C18芳氧基基團。示例性的相轉(zhuǎn)移催化劑的鹽包括,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-C8烷氧基基團或C6-C18芳氧基基團。這樣的酯交換催化劑的實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、四丁基苯酚鏻或包括上述至少一種的組合。其他的熔融酯交換催化劑包括堿土金屬鹽或堿金屬鹽。在多個方面,當期望β催化劑時,β催化劑可以以相對于α催化劑的小于或等于10,具體地小于或等于5,更具體地小于或等于1,且還更具體地小于或等于0.5的摩爾比存在。在其他方面,本文所公開的熔融聚合反應(yīng)僅使用如上文描述的α催化劑,并且基本上不含任何β催化劑。如本文中所定義的,“基本上不含”可以是指,其中已從熔融聚合反應(yīng)排除β催化劑。在一些實施方式中,β催化劑以基于熔融聚合反應(yīng)中使用的所有組分的總重量的小于10ppm,具體地小于1ppm,更具體地小于0.1ppm,更具體地小于或等于0.01ppm,且更具體地小于或等于0.001ppm的量存在。
當在熔融聚合中使用α和β的催化劑組合時,基于聚碳酸酯的重量,由活化的碳酸酯制備的聚碳酸酯可以包含小于2,000ppm,少于1,500ppm,或小于1,000ppm的量的端基。在熔融聚合中僅使用α催化劑的情況下,基于聚碳酸酯的重量,由活化的碳酸酯制備的聚碳酸酯可以包含小于或等于500ppm、小于或等于400ppm、小于或等于300ppm或小于或等于200ppm的量的端基。
可以將使用活化的芳香族碳酸酯用于聚合反應(yīng)的反應(yīng)物以固態(tài)形式或熔融形式進料至反應(yīng)器中。起初將反應(yīng)物進料至反應(yīng)器中并且隨后可以在如氮氣氣氛的惰性氣體氣氛中,在用于聚合的反應(yīng)條件下對這些材料進行混合。在聚合反應(yīng)的后面的階段也可以進行一種或多種反應(yīng)物的進料。反應(yīng)物的混合是通過本領(lǐng)域已知的任何方法,如通過攪拌完成。反應(yīng)條件包括時間、溫度、壓力以及影響反應(yīng)物聚合的其他因素。通常,相對于單體單元化合物的總摩爾,以0.8至1.3、且更優(yōu)選地0.9至1.3以及在其之間的所有子范圍內(nèi)的摩爾比添加活化的芳香族碳酸酯。在具體實施方式中,活化的芳香族碳酸酯與單體單元化合物的摩爾比是1.013至1.29,特別是1.015至1.028。
熔融聚合反應(yīng)可以通過使反應(yīng)混合物經(jīng)受一系列的溫度-壓力-時間方案來進行。這可以包括分階段逐漸升高反應(yīng)溫度,同時分階段逐漸降低壓力。隨著反應(yīng)趨于完成,可以在幾步中將壓力從開始反應(yīng)時的大氣壓力降低至1毫巴(100帕斯卡(Pa))或更低,或者降低至0.1毫巴(10Pa)或更低。溫度可以以逐步的方式改變,其從反應(yīng)混合物的熔融溫度開始,隨后升高至最終溫度??梢詫⒎磻?yīng)混合物從室溫加熱至150℃。聚合反應(yīng)可以起始于150℃至220℃的溫度。聚合溫度可以是高達220℃。然后聚合反應(yīng)可以升高至250℃,然后進一步升高至320℃的溫度,以及它們之間的所有子范圍。總反應(yīng)時間可以是30至200分鐘以及它們之間的所有子范圍。該方法通常將確保反應(yīng)物反應(yīng)以產(chǎn)生具有期望分子量、Tg和物理性能的聚碳酸酯。反應(yīng)進行以構(gòu)建聚碳酸酯鏈,同時產(chǎn)生酯取代的醇副產(chǎn)物,如水楊酸甲酯。通過不同的技術(shù),如降低壓力可以實現(xiàn)有效地除去副產(chǎn)物。通常,在反應(yīng)開始時壓力開始相對高,而在整個反應(yīng)中逐漸降低,并且在整個反應(yīng)中溫度都升高。
可以通過測量熔融粘度或使用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)如凝膠滲透色譜法測量反應(yīng)混合物的重均分子量來監(jiān)控反應(yīng)的進程。這些性能可以通過采用離散的樣品(discreet sample)來測量,或者可以在線測量。在達到所期望的熔體粘度或分子量之后,最終的聚碳酸酯產(chǎn)物可以以固體或熔融形式從反應(yīng)器中分離出來。可以以分批或連續(xù)工藝制備聚碳酸酯,并且可以以無溶劑方式進行。選擇的反應(yīng)器可以是自動清洗的,并且可以被配置為最小化“熱點”。然而,可以使用類似于市售的排氣式擠出機的排氣式擠出機。
可以在存在一種或多種催化劑下在擠出機中制備聚碳酸酯,其中,碳酸化劑是活化的芳香族碳酸酯。用于聚合反應(yīng)的反應(yīng)物可以以粉末或熔融形式進料至擠出機。在添加至擠壓機之前,可以將反應(yīng)物干共混。擠出機可以裝備有減壓裝置(例如,排放口),其用于除去活化的苯酚副產(chǎn)物并且因此驅(qū)動聚合反應(yīng)繼續(xù)完成。在多個方面,除其他因素外,可以通過控制反應(yīng)物的進料速率、擠出機類型、擠出機螺桿設(shè)計和配置、擠出機中的停留時間、反應(yīng)溫度和存在于擠出機中的壓力下降技術(shù)來控制聚碳酸酯產(chǎn)物的分子量。聚碳酸酯產(chǎn)物的分子量也可以取決于反應(yīng)物,如活化的芳香族碳酸酯、雙酚化合物和使用的催化劑的結(jié)構(gòu)。許多不同的螺桿設(shè)計及擠出機配置是可商購的,其使用單螺桿、雙螺桿、通風口、背飛(back flight)和前飛(forward flight)區(qū)、密封件、側(cè)流股和尺寸。當使用活化的碳酸酯時,控制Mw的變量是碳酸二芳基酯/二醇,特別是BMSC/二醇的比值。較低的比值將得到較高的分子量。
可以通過,例如,在反應(yīng)期間的脫揮發(fā)或擠出來除去低分子量的反應(yīng)的分解副產(chǎn)物,以減少這類揮發(fā)性化合物的量。通常被除去的揮發(fā)物可以包括未反應(yīng)的起始二醇材料或碳酸酯前體材料,但更具體地,熔融聚合反應(yīng)的分解產(chǎn)物。
在某些實施方式中,可以使用連續(xù)流式反應(yīng)器生產(chǎn)在共混組合物中使用的一種或多種聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。例如,在連續(xù)流式反應(yīng)器(例如,管式反應(yīng)器)中,在光氣和堿溶液的作用下,可以將溶解于不溶于水的溶劑如二氯甲烷中的二羥基聚硅氧烷轉(zhuǎn)化成單氯甲酸酯和雙酚氯甲酸酯的混合物。然后可以用催化劑、額外的氫氧化鈉、二羥基化合物(例如,BPA)和一元酚封端劑處理氯甲酸酯的混合物以提供聚碳酸酯聚硅氧烷-共聚物。在與二羥基化合物(例如,BPA)起反應(yīng)之前,可以將氯甲酸酯混合物從管式反應(yīng)器轉(zhuǎn)移至界面聚合反應(yīng)器。
可替代地,在連續(xù)流式反應(yīng)器(例如,管式反應(yīng)器)中,在6至8的pH下在不溶于水的溶劑(例如,二氯甲烷)和相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下,可以通過光氣和堿溶液的作用將一種或多種二羥基化合物(例如,BPA)轉(zhuǎn)化成單氯甲酸酯、雙氯甲酸酯和低聚氯甲酸酯的混合物。然后可以用二羥基聚硅氧烷處理反應(yīng)混合物并且在10至13的pH下攪拌5至20分鐘。隨后,可以添加更多的二羥基化合物(例如,BPA)并且在9至12的pH下與碳酸酯前體,如光氣起反應(yīng)。隨后地,可以添加叔胺催化劑,并且在8至12的pH下再次用光氣攪拌混合物直至獲得期望的聚碳酸酯-聚硅氧烷分子量。再次,可以在形成之后的任一點處將氯甲酸酯混合物從管式反應(yīng)器轉(zhuǎn)移至界面聚合反應(yīng)器以完成聚合過程。最常用的不溶于水的溶劑包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯苯、甲苯等。
在某些實施方式中,可以使用如在美國專利號6,833,422和美國專利號6,723,864中描述的管式反應(yīng)器工藝制備在共混組合物中使用的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物。
在某些實施方式中,可以如在美國專利號6,870,013和美國專利號7,232,865中描述的制備在共混組合物中使用的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物。
組合物可以包含另外的組分,如一種或多種添加劑。合適的添加劑包括但不限于抗沖改性劑、紫外穩(wěn)定劑、著色劑、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、增塑劑、潤滑劑、脫模劑、填料、增強劑、抗氧劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、抗滴落劑和輻射穩(wěn)定劑。
可以將各種類型的阻燃劑用作為添加劑。在一些實施方式中,阻燃添加劑包括,例如,阻燃鹽,如全氟代C1-C16烷基磺酸酯的堿金屬鹽如全氟丁烷磺酸鉀(KPFS)、全氟辛烷磺酸鉀、四乙基全氟己烷磺酸銨、二苯砜磺酸鉀(KSS)等、苯磺酸鈉、甲苯磺酸鈉(NATS)等等;以及由反應(yīng)形成的鹽,例如堿金屬或堿土金屬(例如,鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽、鈣鹽和鋇鹽)與無機酸復鹽,例如,含氧陰離子如碳酸的堿金屬鹽和堿土金屬鹽,如Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3和BaCO3或者氟代陰離子復合物如Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6和Na3AlF6等。KPFS和KSS以及NATS單獨地或與其他阻燃劑組合地特別可用于本文中公開的組合物中。
阻燃添加劑可以包含含有磷、溴和氯的有機化合物。出于監(jiān)管原因,非溴化和非氯化的含磷阻燃劑可以用于某些應(yīng)用中,例如含磷-氮鍵的有機磷酸酯和有機化合物。一種類型的示例性有機磷酸酯是式(GO)3P=O的芳香族磷酸酯,其中每個G獨立地是烷基、環(huán)烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基基團,條件是至少一個G是芳香族基團。可以將兩個G基團連接到一起以提供環(huán)基,例如,二苯基季戊四醇二磷酸酯。示例性的芳香族磷酸酯包括,磷酸苯基雙(十二烷基)酯、磷酸苯基雙(新戊基)酯、磷酸苯基雙(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(對甲苯基)酯、磷酸雙(2-乙基己基)對甲苯基酯、磷酸三甲苯基酯、磷酸雙(2-乙基己基)苯基酯、磷酸三(壬基苯基)酯、磷酸雙(十二烷基)對甲苯基酯、磷酸二丁基苯基酯、磷酸2-氯乙基二苯基酯、磷酸對甲苯基雙(2,5,5'-三甲基己基)酯、磷酸2-乙基己基二苯基酯等。特定的芳香族磷酸酯是在每個G是芳香族中的一種,例如,磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、異丙基化的磷酸三苯酯等。
二-或多官能的芳香族含磷化合物也是有用的,例如,下式的化合物:
其中G1各自獨立地是具有1至30個碳原子的烴;G2各自獨立地是具有1至30個碳原子的烴或烴氧基;Xa各自表示以上式(8)的基團中的一種;X各自獨立地是溴或氯;m是0至4,并且n是1至30。示例性的二-或多官能的芳香族含磷化合物分別地包括間苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)、對苯二酚的雙(二苯基)磷酸酯和雙酚A的雙(二苯基)磷酸酯(BPADP),它們的低聚物和聚合對應(yīng)物,等等。
示例性的含磷-氮鍵的阻燃劑添加劑包括氯化磷腈、磷酯酰胺、磷酸酰胺、膦酸酰胺、次膦酸酰胺和三(氮丙啶基)氧化膦。
在某些實施方式中,阻燃劑不是含溴或氯的組合物。
在某些實施方式中,阻燃劑選自全氟丁烷磺酸鉀、二苯砜磺酸鉀和有機磷化合物中的至少一種。在某些實施方式中,有機磷化合物是雙酚A二磷酸酯、低聚磷酸酯或它們的組合。
在某些實施方式中,基于組合物的重量,有機磷化合物以有效地提供0.1至1.5%的磷、0.1至1.2%的磷、0.6至1.2%的磷、0.6至1.0%的磷或0.8至1.2%的磷的量存在。
阻燃添加劑通常以基于100重量份的熱塑性組合物的聚合物組分的0.01至10wt%、0.02至5wt%、0.1至1wt%或0.5至1.0wt%的量存在。
示例性的熱穩(wěn)定劑添加劑包括,例如,有機亞磷酸酯,如亞磷酸三苯基酯、亞磷酸三-(2,6-二甲基苯基)酯、亞磷酸三-(混合的單-和二壬基苯基)酯、亞磷酸三(2,4-二-叔丁基苯基)酯(Irgafos168)等;膦酸酯,如膦酸二甲基苯酯等;磷酸酯,如磷酸三甲基酯等;或包含上述熱穩(wěn)定劑中的至少一種的組合。在某些實施方式中,熱穩(wěn)定劑是四(2,4-二-叔丁基苯基)[1,1-聯(lián)苯基]-4,4’二基雙亞膦酸酯。通常以基于100重量份的共混組合物的聚合物組分的0.0001至1重量份的量使用熱穩(wěn)定劑。
可能的填料或增強劑包括,例如,硅酸鹽和石英粉末,如硅酸鋁(莫來石)、合成硅酸鈣,硅酸鋯,熔融二氧化硅、結(jié)晶二氧化硅石墨、天然硅砂等;硼粉末,如氮化硼粉末、硼硅酸鹽粉末等;氧化物,如TiO2、氧化鋁、氧化鎂等;硫酸鈣(作為其酸酐、二水合物或三水合物);碳酸鈣,如白堊、石灰石、大理石、合成沉淀碳酸鈣等;滑石,包括纖維狀、模塊狀、針狀、層狀的滑石等;硅灰石;表面處理的硅灰石;玻璃球,如中空和固體的玻璃球、硅酸鹽球、空心微珠、硅鋁酸鹽(鎧裝球(armosphere))等;高嶺土,包括硬高嶺土、軟高嶺土、煅燒高嶺土、包含本領(lǐng)域已知的促進與聚合物基質(zhì)的相容性的各種涂層的高嶺土等;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)和短切的纖維),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、鐵酸鋇、硫酸鋇、重晶石等;金屬和金屬氧化物,如顆?;蚶w維狀鋁、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、鋼片等;纖維填料,例如短無機纖維,如衍生自包含硅酸鋁、氧化鋁、氧化鎂和半水合硫酸鈣等中的至少一種的共混物的那些;天然填料和增強劑,如通過粉碎木材獲得的木粉,纖維制品如纖維素、棉花、劍麻、黃麻、淀粉、軟木粉、木質(zhì)素、磨碎的堅果殼、玉米、稻谷殼等;有機填料,如聚四氟乙烯;由能夠形成纖維的有機聚合物,如聚(醚酮)、聚酰亞胺、聚苯并噁唑、聚(亞苯基硫醚)、聚酯、聚乙烯、芳香族聚酰胺、芳香族聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯、丙烯酸樹脂、聚(乙烯基醚)等形成的增強有機纖維填料;以及額外的填料和增強劑,如云母、粘土、長石、煙道灰塵、磷灰石、石英、石英巖、珍珠巖、硅藻巖、硅藻土、炭黑等或包含上述填料或增強劑中的至少一種。
在一些實施方式中,所公開的混合熱塑性組合物包含玻璃纖維組分。在另外的方面,使用的玻璃纖維選自E玻璃、S玻璃、AR玻璃、T玻璃、D玻璃和R玻璃。在仍又一個方面,使用的玻璃纖維選自E玻璃、S玻璃和它們的組合。在仍又一個方面,玻璃纖維是一種或多種E玻璃材料。
玻璃纖維可以是上漿的或未上漿的。上漿的玻璃纖維在它們的表面上涂覆有選擇為與聚碳酸酯相容的上漿組合物。上漿組合物促進聚碳酸酯在纖維束上的浸透和濕透,并有助于獲得聚碳酸酯組合物的期望物理性能。
在各種進一步的方面,玻璃纖維是用涂層劑上漿的。在進一步的方面中,基于玻璃纖維的重量,涂層劑以0.1至5wt%的量存在。在仍進一步的方面中,基于玻璃纖維的重量,涂層劑以0.1至2wt%的量存在。
在制備玻璃纖維中,可以同時地形成若干細絲,用涂層劑上漿且然后捆扎為所謂的束??商娲?,可以首先由細絲形成束本身且然后上漿。使用的上漿量通常是足以將玻璃絲結(jié)合成連續(xù)的束,且基于玻璃纖維的重量的0.1至5wt%、0.1至2wt%范圍內(nèi)的量。通常,基于玻璃絲的重量,其可以是1.0wt%。
在進一步的方面中,玻璃纖維可以是連續(xù)或短切的。在更進一步的方面中,玻璃纖維是連續(xù)的。在又進一步的方面中,玻璃纖維是短切的。處于短切束形式的玻璃纖維可以具有0.3毫米(mm)至10厘米、具體地0.5毫米至5厘米且更具體地1.0毫米至2.5厘米的長度。在各種進一步的方面,玻璃纖維具有0.2mm至20mm的長度。在又進一步的方面,玻璃纖維具有0.2mm至10mm的長度。在還進一步的方面,玻璃纖維具有0.7mm至7mm的長度。在該區(qū)域內(nèi),在用以復合材料形式的玻璃纖維增強熱塑性樹脂時,通常將具有0.4mm長度的纖維稱為長纖維,并且將較短的纖維稱為短纖維。在更進一步的方面中,玻璃纖維可以具有1mm或更長的長度。在又進一步的方面中,玻璃纖維可以具有2mm或更長的長度。
在各種進一步的方面中,玻璃纖維具有圓形(或環(huán)形)、扁平或不規(guī)則的截面。因此,可以使用非圓形纖維截面。在更進一步的方面中,玻璃纖維具有環(huán)形截面。在又進一步的方面中,玻璃纖維的直徑是1至15微米(μm)。在又進一步的方面中,玻璃纖維的直徑是4至10μm。在更進一步的方面中,玻璃纖維的直徑是1至10μm。在仍進一步的方面中,玻璃纖維具有7μm至10μm的直徑。
玻璃纖維組分可以以5至40wt%、5至35wt%、10至30wt%、5至30wt%、5至20wt%、5至15%或10至20wt%的量存在于組合物中。
組合物可以包含抗滴落劑??沟温鋭┛梢允切纬衫w絲的含氟聚合物,如聚四氟乙烯(PTFE)??梢酝ㄟ^如上文所述的剛性共聚物(例如苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN))來封裝抗滴落劑。封裝在SAN中的PTFE被已知為TSAN??梢栽诤酆衔?,例如水分散系的存在下,通過聚合封裝的聚合物來制備封裝的含氟聚合物。TSAN可以顯著優(yōu)于PTFE,在于TSAN可以更容易地分散在組合物中。基于封裝的含氟聚合物的總重量,示例性TSAN可以包含50wt%的PTFE和50wt%的SAN。例如,基于共聚物的總重量,SAN可以包含75wt%的苯乙烯和25wt%的丙烯腈??商娲?,可以以某種方式將含氟聚合物與第二聚合物,如例如,芳香族聚碳酸酯或SAN預共混以形成附聚材料,用作為抗滴落劑??梢允褂萌我环N方法來生產(chǎn)封裝的含氟聚合物。基于100重量份的共混組合物的聚合物組分,通常以0.1至5wt%的量使用抗滴落劑。
在某些實施方式中,抗滴落劑是TSAN?;?00重量份的共混組合物的聚合物組分,TSAN可以以0.1至2.0wt%、0.1至1.0wt%、0.3至1.0wt%、0.3至0.7wt%、0.4至0.7wt%或0.5至0.7wt%的量存在。在某些實施方式中,基于100重量份的共混組合物的聚合物組分,TSAN可以以0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%或0.7wt%的量存在。
共混組合物可以具有期望性能的組合。組合物可以具有改善的機械、熱或流變性能,或它們的組合。組合物可以具有改善的光學性能。組合物可以具有改善的熔體流動性和熱穩(wěn)定性。組合物可以具有改善的熔體流動性、熱穩(wěn)定性、延展性或抗沖擊性。組合物可以具有改善的阻燃性。可以通過例如熔體粘度、熔體體積流動速率或熔體流動速率來評價熔體流動性??梢酝ㄟ^例如Tg、熱變形溫度或維卡軟化溫度來評價熱穩(wěn)定性??梢酝ㄟ^例如多軸沖擊和缺口懸臂梁沖擊來評價延展性和抗沖擊性。
共混組合物可以是特別地適合用于制造金屬化制品??梢杂晒不旖M合物模制制品,并且隨后金屬化。金屬化制品可以具有期望性能的組合。例如,金屬化制品可以具有期望的最小霧化開始值、金屬粘附性、防腐蝕性或它們的組合。
可以使用ISO 11443或ASTM D3835測定共混組合物的熔體粘度(MV)。熔體粘度是在加工裝置所通用的溫度和剪切條件下組合物的流變特征的量度。熔體粘度的較低值表示組合物易于流動。可以在不同的溫度(例如,260℃、280℃、300℃、316℃或330℃)和不同的剪切速率(例如,1500或5000秒-1)下測定熔體粘度。通常通過擠壓熔融組合物通過模頭,同時測量在全部或部分模具內(nèi)的壓差來測定熔體粘度。例如,可以通過Kayeness毛細管粘度計(例如,具有20:1的毛細管長度:直徑比率,1.0毫米的毛細管直徑,180度的毛細管入口角和4分鐘的停留時間)測量熔體粘度。可以將熔體粘度記錄為帕斯卡-秒(Pa-s)并且可以將剪切速率記錄為秒的倒數(shù)。在5000s-1的剪切速率下測量的熔體粘度可以被稱為高剪切的熔體粘度值。
共混組合物可以具有根據(jù)ISO 11443在300℃下在1500s-1的剪切速率下測量的或者根據(jù)ISO 11443在316℃下在5000s-1的剪切速率下測量的50至400MPa、50至375MPa、50至350MPa、50至325MPa、50至300MPa、50至275MPa、50至250MPa、50至225MPa、50至200MPa、50至175MPa、50至150MPa、100至375MPa、100至350MPa、100至325MPa、100至300MPa、100至275MPa、100至250MPa、100至225MPa或100至200MPa的熔體粘度。共混組合物可以具有根據(jù)ISO 11443在300℃下在1500s-1的剪切速率下測量的或者根據(jù)ISO 11443在316℃下在5000s-1的剪切速率下測量的小于或等于395MPa、小于或等于390MPa、小于或等于385MPa、小于或等于380MPa、小于或等于375MPa、小于或等于370MPa、小于或等于365MPa、小于或等于360MPa、小于或等于355MPa、小于或等于350MPa、小于或等于345MPa、小于或等于340MPa、小于或等于335MPa、小于或等于330MPa、小于或等于325MPa、小于或等于320MPa、小于或等于315MPa、小于或等于310MPa、小于或等于305MPa、小于或等于300MPa、小于或等于295MPa、小于或等于290MPa、小于或等于285MPa、小于或等于280MPa、小于或等于275MPa、小于或等于270MPa、小于或等于265MPa、小于或等于260MPa、小于或等于255MPa、小于或等于250MPa、小于或等于245MPa、小于或等于240MPa、小于或等于235MPa、小于或等于230MPa、小于或等于225MPa、小于或等于220MPa、小于或等于215MPa、小于或等于210MPa、小于或等于205MPa、小于或等于200MPa、小于或等于195MPa、小于或等于190MPa、小于或等于185MPa、小于或等于180MPa、小于或等于175MPa、小于或等于170MPa、小于或等于165MPa、小于或等于160MPa、小于或等于155MPa、小于或等于150MPa、小于或等于145MPa、小于或等于140MPa、小于或等于135MPa、小于或等于130MPa、小于或等于125MPa、小于或等于120MPa、小于或等于115MPa、小于或等于110MPa、小于或等于105MPa、小于或等于100MPa、小于或等于95MPa、小于或等于90MPa、小于或等于85MPa、小于或等于80MPa、小于或等于75MPa、小于或等于70MPa、小于或等于65MPa、小于或等于60MPa、小于或等于55Mpa或小于或等于50MPa的熔體粘度。
可以使用ISO 1133或ASTM D 1238測定共混組合物的熔體體積流動速率(MVR)。MVR測量在規(guī)定的溫度和負載下在規(guī)定的時期內(nèi)通過孔擠出的組合物的體積。在特定溫度下聚合物組合物的MVR值越高,在該特定溫度下組合物的流動性越大。
例如,可以通過將少量的聚合物組合物封裝至擠出機的擠出機筒中測量MVR??梢栽谔囟囟认骂A熱組合物規(guī)定量的時間(經(jīng)常將測試溫度設(shè)置為或稍高于所表征材料的熔融區(qū)域)。在預熱組合物之后,可以將特定重量(例如,2.16kg重量)引入至活塞,其作為介質(zhì)致使熔融聚合物組合物擠出。重量在活塞上施加力,從而施加力至熔融聚合物組合物,且熔融組合物流經(jīng)染料,其中,將熔融組合物的位移測量為在時間如10分鐘內(nèi)的立方厘米(cm3/10min)。
組合物可以具有使用ISO 1133方法、2.16kg的負載、330℃的溫度、360秒停留的2至300cm3/10min、2至200cm3/10min、2至100cm3/10min、10至300cm3/10min、20至300cm3/10min、30至300cm3/10min、40至300cm3/10min、50至300cm3/10min、60至300cm3/10min、70至300cm3/10min、80至300cm3/10min、90至300cm3/10min、100至300cm3/10min、50至200cm3/10min、75至175cm3/10min或100至150cm3/10min的MVR。組合物可以具有使用ISO 1133方法、2.16kg的負載、330℃的溫度、360秒停留的5cm3/10min或更大、10cm3/10min或更大、20cm3/10min或更大、30cm3/10min或更大、40cm3/10min或更大、50cm3/10min或更大、60cm3/10min或更大、70cm3/10min或更大、80cm3/10min或更大、90cm3/10min或更大、100cm3/10min或更大、110cm3/10min或更大、120cm3/10min或更大、130cm3/10min或更大、140cm3/10min或更大、150cm3/10min或更大、160cm3/10min或更大、170cm3/10min或更大、180cm3/10min或更大、190cm3/10min或更大、200cm3/10min或更大、210cm3/10min或更大、220cm3/10min或更大、230cm3/10min或更大、240cm3/10min或更大、250cm3/10min或更大、260cm3/10min或更大、270cm3/10min或更大、280cm3/10min或更大、290cm3/10min或更大或300cm3/10min或更大的MVR。
可以使用DSC,例如,利用10℃/分鐘的加熱速率以及使用用于Tg測定的第二加熱曲線來測定共混組合物的Tg。
共混組合物可以具有如使用差式掃描量熱法測量的大于或等于120℃、大于或等于125℃、大于或等于130℃、大于或等于135℃、大于或等于140℃、大于或等于145℃、大于或等于150℃、大于或等于155℃、大于或等于160℃、大于或等于165℃、大于或等于170℃、大于或等于175℃、大于或等于180℃、大于或等于185℃、大于或等于190℃、大于或等于200℃、大于或等于210℃、大于或等于220℃、大于或等于230℃、大于或等于240℃、大于或等于250℃、大于或等于260℃、大于或等于270℃、大于或等于280℃、大于或等于290℃或大于或等于300℃的Tg。組合物可以具有120至230℃、140至185℃、145至180℃、150至175℃、155至170℃或160至165℃范圍內(nèi)的Tg。組合物可以具有150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃、157℃、158℃、159℃、160℃、161℃、162℃、163℃、164℃、165℃、166℃、167℃、168℃、169℃、170℃、171℃、172℃、173℃、174℃或175℃的Tg。
可以根據(jù)ISO 75或ASTM D648測定共混組合物的熱撓曲溫度或熱變形溫度(HDT)。HDT是耐熱性的量度并且是材料隨著時間承受來自熱量的變形的能力的指標。HDT值越高表示耐熱性越好??梢詫υ?3℃和50%相對濕度下預處理模制的ISO棒(80×10×4mm)48小時來進行測量。HDT設(shè)備的加熱介質(zhì)可以是礦物油??梢砸皇絻煞葸M行測量并且記錄平均值。
共混組合物可以具有根據(jù)ISO 75在0.45MPa應(yīng)力或1.8MPa應(yīng)力下測量的大于或等于120℃、大于或等于125℃、大于或等于130℃、大于或等于135℃、大于或等于140℃、大于或等于145℃、大于或等于150℃、大于或等于155℃、大于或等于160℃、大于或等于165℃、大于或等于170℃、大于或等于175℃、大于或等于180℃、大于或等于185℃、大于或等于190℃、大于或等于200℃、大于或等于210℃、大于或等于220℃、大于或等于230℃、大于或等于240℃、大于或等于250℃、大于或等于260℃、大于或等于270℃、大于或等于280℃、大于或等于290℃或大于或等于300℃的HDT。組合物可以具有根據(jù)ISO 75在0.45MPa應(yīng)力或1.8MPa應(yīng)力下測量的120至230℃、140至185℃、145至180℃、150至175℃、155至170℃或160至165℃范圍內(nèi)的熱撓曲溫度。組合物可以具有根據(jù)ISO 75在0.45MPa應(yīng)力或1.8MPa應(yīng)力下測量的150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃、157℃、158℃、159℃、160℃、161℃、162℃、163℃、164℃、165℃、166℃、167℃、168℃、169℃、170℃、171℃、172℃、173℃、174℃或175℃的熱撓曲溫度。
可以根據(jù)ISO 6603或ASTM D3763進行多軸沖擊測試(MAI)。該方法提供材料在多軸變形條件下如何表現(xiàn)的信息。多軸沖擊值表示在測試期間材料吸收的能量的量;值越高通常表示結(jié)果越好??梢杂涗浀臎_擊性能包括最大負載能量、斷裂能量和平均總能量,所有均以單位焦耳表示。基于部件不管是以脆性還是延展性的方式破裂,測試部件的延展性可以表示為百分數(shù)(%D)。
可以使用注射模制板(例如,3.2mm厚和10厘米直徑的盤)測量多軸沖擊。可以使用標準模制條件或濫用模制條件(abusive molding condition)制備板。標準模制條件可以指的是580°F的筒溫和35秒的停留時間。濫用模制條件可以指的是580-620°F的筒溫和120秒的停留時間。濫用模制條件可以指的是其中組合物在模制筒中停留延長的時間段或者在可以導致組合物中的一種或多種聚合物熱降解的升高的模制溫度下的條件。裝置,如Dynatup,可以用于評價多軸沖擊,并且可以具有10mm、12.5mm或20mm的沖面。沖擊速度可以是4.4m/s??梢栽诓煌臏囟?例如,23℃、0℃、-30℃)下進行測量。
共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在標準模制條件下模制的10至250焦耳(J)、50至200J或100至150J的最大負載能量。共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在標準模制條件下模制的大于或等于10J、大于或等于25J、大于或等于50J、大于或等于75J、大于或等于100J、大于或等于125J、大于或等于150J、大于或等于175J或大于或等于200J的最大負載能量。
共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在濫用模制條件下模制的10至250J、50至200J或100至150J的最大負載能量。共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在濫用模制條件下模制的大于或等于10J、大于或等于25J、大于或等于50J、大于或等于75J、大于或等于100J、大于或等于125J、大于或等于150J、大于或等于175J或大于或等于200J的最大負載能量。
共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在標準模制條件下模制的10J至250J、50J至200J或100J至150J的斷裂能。共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在標準模制條件下模制的大于或等于10J、大于或等于25J、大于或等于50J、大于或等于75J、大于或等于100J、大于或等于125J、大于或等于150J、大于或等于175J或大于或等于200J的斷裂能。
共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在濫用模制條件下模制的10J至250J、50J至200J或100J至150J的斷裂能。共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在濫用模制條件下模制的大于或等于10J、大于或等于25J、大于或等于50J、大于或等于75J、大于或等于100J、大于或等于125J、大于或等于150J、大于或等于175J或大于或等于200J的斷裂能。
共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在標準模制條件下模制的10至250J、50至200J或100至150J的平均總能量。共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在標準模制條件下模制的大于或等于10J、大于或等于25J、大于或等于50J、大于或等于75J、大于或等于100J、大于或等于125J、大于或等于150J、大于或等于175J或大于或等于200J的平均總能量。
共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在濫用模制條件下模制的10至250J、50至200J或100至150J的平均總能量。共混組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下在濫用模制條件下模制的大于或等于10J、大于或等于25J、大于或等于50J、大于或等于75J、大于或等于100J、大于或等于125J、大于或等于150J、大于或等于175J或大于或等于200J的平均總能量。
共混組合物可以具有在多軸沖擊測試中在23℃、0℃或-30℃下在標準模制條件下模制的大于或等于50%、大于或等于55%、大于或等于60%、大于或等于65%、大于或等于70%、大于或等于75%、大于或等于80%、大于或等于85%、大于或等于90%、大于或等于95%或100%的延展性。
共混組合物可以具有在多軸沖擊測試中在23℃、0℃或-30℃下在濫用模制條件下模制的大于或等于50%、大于或等于55%、大于或等于60%、大于或等于65%、大于或等于70%、大于或等于75%、大于或等于80%、大于或等于85%、大于或等于90%、大于或等于95%或100%的延展性。
共混組合物可以具有缺口懸臂梁沖擊能量(NII)。NII值越高表示沖擊強度越好。聚碳酸酯組合物可以具有在23℃、0℃或-30℃下根據(jù)ASTM D 256測量的大于或等于4焦耳每米(J/m)、大于或等于5J/m、大于或等于6J/m、大于或等于7J/m、大于或等于8J/m、大于或等于9J/m、大于或等于10J/m、大于或等于11J/m、大于或等于12J/m、大于或等于13J/m、大于或等于14J/m、大于或等于15J/m、大于或等于16J/m、大于或等于17J/m、大于或等于18J/m、大于或等于19J/m、大于或等于20J/m、大于或等于21J/m、大于或等于22J/m、大于或等于23J/m、大于或等于24J/m、大于或等于25J/m、大于或等于26J/m、大于或等于27J/m、大于或等于28J/m、大于或等于29J/m、大于或等于30J/m、大于或等于31J/m、大于或等于32J/m、大于或等于33J/m、大于或等于34J/m、大于或等于35J/m、大于或等于36J/m、大于或等于37J/m、大于或等于38J/m、大于或等于39J/m、大于或等于40J/m、大于或等于41J/m、大于或等于42J/m、大于或等于43J/m、大于或等于44J/m、大于或等于45J/m、大于或等于46J/m、大于或等于47J/m、大于或等于48J/m、大于或等于49J/m、大于或等于50J/m、大于或等于51J/m、大于或等于52J/m、大于或等于53J/m、大于或等于54J/m、大于或等于55J/m、大于或等于56J/m、大于或等于57J/m、大于或等于58J/m、大于或等于59J/m或大于或等于60J/m的缺口懸臂梁沖擊能量(NII)。
共混組合物在缺口懸臂梁沖擊測試中在-20℃、-15℃、-10℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、23℃、25℃、30℃或35℃下在3.2mm厚度下根據(jù)ASTM D 256可以具有大于或等于50%、大于或等于55%、大于或等于60%、大于或等于65%、大于或等于70%、大于或等于75%、大于或等于80%、大于或等于85%、大于或等于90%、大于或等于95%或100%的延展性。
可以按照題為“塑料材料的可燃性測試,UL94(Tests for Flammability of Plastic Materials,UL94)”的保險商實驗室公告94(Underwriter’s Laboratory Bulletin 94)的方法進行可燃性試驗。根據(jù)該方法,可以基于1.5至2.0毫米厚的樣品所得到的測試結(jié)果將材料分類為V-0、V-1或V-2。根據(jù)UL94測試方法,使用標準ASTM模塑標準來制作樣品。以下描述了用于每種測試的可燃性分類的標準。
V0:在其長軸與火焰呈180度放置的樣品中,移去點火火焰后燃燒和陰燃的平均周期不超過5秒,并且垂直放置的樣品無一產(chǎn)生點燃脫脂棉的燃燒顆粒的滴落,并且在燃燒或灼熱之后沒有試樣燃燒至保持夾具。五個棒消焰時間(FOT)是五個棒的消焰時間的總和,將每個點燃兩次,每個十(10)秒,消焰時間的最大值為50秒。FOT1是在第一次點燃后的平均消焰時間。FOT2是在第二次點燃后的平均消焰時間。
V-1、V-2:在其長軸與火焰呈180度放置的樣品中,移去點火火焰后燃燒和陰燃的平均周期不超過二十五秒,并且對于V-1等級,垂直放置的樣品無一產(chǎn)生點燃脫脂棉的燃燒顆粒的滴落。除了允許點燃棉的燃燒滴落之外,V2標準與V-1相同。五個棒消焰時間(FOT)是五個棒的消焰時間的總和,將每個點燃兩次,每個十(10)秒,消焰時間的最大值為250秒。
也可以通過計算平均消焰時間、消焰時間的標準偏差和滴落的總數(shù)、以及通過使用統(tǒng)計方法來將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成第一次通過的概率的預測或“p(FTP)”分析了數(shù)據(jù),即在5個棒的常規(guī)UL94V0或V1測試中特定的樣品制劑將實現(xiàn)“通過”等級。第一次提交時的第一次通過概率(pFTP)可以根據(jù)下式來測定:
PFTP=(Pt1>mbt,n=0×Pt2>mbt,n=0×P總計<=mtbt×P滴落,n=0)
其中Pt1>mbt,n=0是第一燃燒時間沒有超過最大燃燒時間值的概率,Pt2>mbt,n=0是第二燃燒時間沒有超過最大燃燒時間值的概率,P總計<=mtbt是燃燒時間的總和小于或等于最大總?cè)紵龝r間值的概率,以及P滴落,n=0是在火焰試驗期間沒有樣品表現(xiàn)出滴落的概率。第一和第二燃燒時間分別指在第一次和第二次施加火焰之后的燃燒時間。
可以由式:Pt1>mbt,n=0=(1-Pt1>mbt)5確定第一燃燒時間沒有超過最大燃燒時間值的概率,Pt1>,mbt,n=0,其中,Pt1>mbt是用于t1>mbt的對數(shù)正態(tài)分布曲線之下的面積,且其中指數(shù)“5”是指測試的棒的數(shù)目??梢杂墒絇t2>mbt,n=0=(1-Pt2>mbt)確定第二燃燒時間沒有超過最大燃燒時間值的概率,其中,Pt2>mbt是用于t2>mbt的對數(shù)正態(tài)分布曲線之下的面積。如上,燃燒時間數(shù)據(jù)組的平均值和標準偏差用于計算正態(tài)分布曲線。對于UL-94V0等級,最大燃燒時間為10秒。對于V-1或V-2等級,最大燃燒時間為30秒。在火焰測試期間沒有樣品表現(xiàn)出滴落的概率P滴落,n=0是由(1-P滴落)5估算的屬性函數(shù),其中,P滴落=(滴落的棒的數(shù)目/測試的棒的數(shù)目)。
可以由模擬的5棒總?cè)紵龝r間的正態(tài)分布曲線來確定燃燒時間總和小于或等于最大總?cè)紵龝r間值的概率P總計<=mtbt??梢允褂蒙鲜鰷y定的燃燒時間數(shù)據(jù)的分布由1000組5棒的Monte Carlo模擬來產(chǎn)生分布。本領(lǐng)域熟知Monte Carlo模擬的方法。可以使用模擬的1000組的平均值和標準偏差產(chǎn)生5棒總?cè)紵龝r間的正態(tài)分布曲線。因此,可以由總計<=最大總?cè)紵龝r間的一組1000次Monte Carlo模擬的5棒總計燃燒時間的對數(shù)正態(tài)分布曲線下的面積來測定P總計<=mtb。對于UL-94V-0等級,最大總?cè)紵龝r間為50秒。對于V-1或V-2等級,最大總?cè)紵龝r間是250秒。
優(yōu)選地,對于UL測試中最大阻燃性能而言,p(FTP)盡可能接近1,例如,大于或等于0.6,或大于或等于0.7,或大于或等于0.8,或更具體地大于或等于0.85。與僅僅規(guī)定符合所引用的V-0或V-1測試相比,p(FTP)>0.7,且具體地p(FTP)>0.85是更嚴格的標準。
可以通過多種方法制備本文所公開的組合物。例如,組合物可以首先在高速亨舍爾混合器中混合。包括但不限于手工混合的其他低剪切過程,也可以完成這種共混。然后可以將混合的組合物通過漏斗進料至單螺桿或雙螺桿擠出機的喉部。可替代地,可以通過在喉部或下游處由側(cè)填充口直接地進料至擠出機中將至少一種組分引入至組合物中。添加劑也可以與所需聚合物樹脂一起混煉到母料中并進料到擠出機中。通??梢栽诟哂跒橐鸾M合物流動所必要的溫度下操作擠出機??梢栽谒≈辛⒓大E冷擠出物并造粒。當切割擠出物時,如此制備的粒料根據(jù)期望可以是四分之一英寸長或更小??梢詫⑦@類粒料用于隨后的模制、成型或成形。
在某些實施方式中,組合物可經(jīng)受反應(yīng)性擠出過程,如本文描述的,在擠出工藝的過程中通過將再分布催化劑注入至擠出機。
還提供了包含聚碳酸酯組合物的成型的、成形的或模制的制品。該制品可以是金屬化制品??梢杂美玢t、鎳或鋁將該制品金屬化。制品可以在模制品和金屬之間可選地包含插入其之間的底涂層。
可以使用聚碳酸酯組合物制造的制品包括,例如,機動車、飛行器和水運工具的外部和內(nèi)部組件。示例性的制品包括但不限于儀表板、頂部控制臺、內(nèi)部裝飾件、中央控制臺、面板、四開板、搖板、裝飾件、擋泥板、門、車箱蓋、行李箱蓋、罩、閥蓋、頂板、保險桿、帶子、格柵、小型殼體、柱裝飾、包覆層、主體側(cè)面模制件、輪罩、輪轂罩、門把手、阻流板、窗框、頭燈遮光板、頭燈、尾燈、尾燈殼體、尾燈遮光板、牌照外殼、行李架、斷電器、電氣和電子殼體和踏腳板或它們的任意組合。在某些實施方式中,制品是金屬化的機動車遮光板。
示例性的制品包括,例如,醫(yī)療器械、顯示裝置、投影鏡、隔熱屏、光源外殼、光源透鏡、計算機監(jiān)視屏、膝上型電腦屏幕、液晶顯示器屏幕、有機發(fā)光二極管屏幕、計算機和商用機器殼體(例如,用于監(jiān)控器的殼體、手提電子設(shè)備殼體如用于手機的殼體)、電連接器、照明器材的組件、裝飾品、家用器具、頂板、溫室、太陽室、游泳池圍欄、電子設(shè)備殼體和標記等。
示例性的制品包括,例如,用于室外的車輛和裝置的外殼、殼體、面板和部件;用于電氣和通訊設(shè)備的外殼;室外家具;飛機組件;船只和水上設(shè)備,包括裝飾、外殼和殼體;外置馬達殼體;測深儀殼體;個人的水上船舶;噴氣式滑水車;水池;溫泉;熱槽;臺階;臺階遮蓋物;建筑和建造應(yīng)用如上釉、頂板、窗、地板、裝飾窗裝璜或處理;用于圖片、繪畫、海報等顯示物品的處理后的玻璃罩;墻板和門;柜臺面;受保護的圖形;室外和室內(nèi)的標記;自動取款機(ATM)的外殼、殼體、面板和部件;計算機;臺式計算機;輕便式計算機;膝上型計算機;手提式計算機殼體;監(jiān)控器;打印機;鍵盤;傳真機;復印機;電話;電話遮光板;移動式電話;無線電發(fā)送器;無線電接收機;用于草坪和園藝拖拉機、割草機以及包括草坪和園藝工具的工具的外殼、殼體、面板和部件;窗和門裝飾;運動設(shè)備和玩具;用于摩托雪橇的外殼、殼體、面板和部件;娛樂車面板和組件;運動場設(shè)備;鞋帶;由塑料-木材組合制成的制品;高爾夫球場標記器;公用設(shè)施井蓋;燈具;照明器具;網(wǎng)絡(luò)接口裝置殼體;變壓器室;空氣調(diào)節(jié)器殼體;用于公共交通的包覆層和座椅;用于火車、地鐵或公共汽車的包覆層或座椅;儀表殼;天線罩;用于衛(wèi)星反射器的包覆層;涂覆的頭盔和個人保護裝置;涂覆的合成或天然的紡織品;涂覆的涂料制品;涂覆的染料制品;涂覆的熒光制品;涂覆的泡沫制品;以及類似應(yīng)用。
該制品可以是機動車的遮光板、機動車的頭燈透鏡(例如,外部頭燈透鏡或內(nèi)部頭燈透鏡)或包括頭燈透鏡;頭燈反光鏡;遮光板;和殼體的頭燈組件。頭燈組件可以進一步包括鎢-鹵素光源、鹵素紅外線反射光源或高強度放電光源。
在某些實施方式中,由熱塑性組合物模制的制品(例如,經(jīng)由注射模制)在它們的表面上不具有眼力看得見的表面缺陷。在某些實施方式中,當將模制品的表面金屬化時,金屬化的表面不具有眼力看得見的表面缺陷。底涂層可以存在于制品和金屬化表面之間,或在沒有底涂層的情況下可以將制品的表面直接金屬化。
在某些實施方式中,由熱塑性組合物模制的制品的表面(例如,經(jīng)由注射模制)表現(xiàn)出在20度下使用三角度光澤度儀(trigloss meter)測量的大于95單位的光澤度。在某些實施方式中,當將模制品的表面金屬化時,金屬化的表面具有在20度下使用三角度光澤度儀測量的大于1000單位、大于1100單位、大于1200單位、大于1300單位、大于1400單位、大于1500單位、大于1600單位或大于1700單位的光澤度。底涂層可以存在于制品和金屬化表面之間,或在沒有底涂層的情況下可以將制品的表面直接金屬化。
模制品的光澤度可以進一步地是熱穩(wěn)定的。例如,提供了由組合物形成的(例如,經(jīng)由注射模制)且具有金屬化表面的制品,其中,在150℃下熱老化1小時之后,金屬化表面保留在20度下使用三角度光澤度儀測量的80%或更大、85%或更大、90%或更大或95%或更大的其光澤度。底涂層可以存在于制品和金屬化表面之間,或在沒有底涂層的情況下可以將制品的表面直接金屬化。
還提供了由組合物形成的(例如,經(jīng)由注射模制)且具有金屬化表面的制品,其中,在160℃下熱老化1小時之后,金屬化表面保留在20度下使用三角度光澤度儀測量的80%或更大、85%或更大、90%或更大或95%或更大的其光澤度。底涂層可以存在于制品和金屬化表面之間,或在沒有底涂層的情況下可以將制品的表面直接金屬化。
在某些實施方式中,提供了由組合物、特別是具有高達2wt%的粒狀填料或無填料的組合物形成的且具有金屬化表面的制品,其中,在150℃下熱老化1小時之后,該金屬化表面保留在20度下使用三角度光澤度儀測量的80%或更大、85%或更大、90%或更大或95%或更大的其光澤度。內(nèi)涂層可以存在于制品和金屬化表面之間,或可以使制品的表面直接金屬化。
在某些實施方式中,提供了由組合物形成的制品,其中該組合物包含一種或更多種如例如抗氧化劑、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗靜電劑、著色劑等的添加劑。可以使用抗氧化穩(wěn)定劑組合物,如例如受阻的二醇穩(wěn)定劑、硫酯穩(wěn)定劑、胺穩(wěn)定劑、亞磷酸酯穩(wěn)定劑或包含上述類型的穩(wěn)定劑中的至少一種的組合。
可以通過多種方法,如注射模制、擠出、旋轉(zhuǎn)模制、壓縮模制、吹塑、片或膜擠出、型材擠出、氣體輔助模制、結(jié)構(gòu)泡沫模制和熱成型,將聚碳酸酯組合物模制為有用形狀的制品。用于制造制品的額外的制造操作包括但不限于模制、模內(nèi)裝飾、在烤漆烘箱中烘烤、層壓、金屬化和熱成型。
可以使用各種類型的澆口用于制造模制品,如例如,側(cè)澆口、輪輻澆口、針尖澆口、潛入式澆口、膜狀澆口、盤狀澆口或它們的任意組合。澆注方面的考慮因素包括部件設(shè)計、流動、最終使用要求和模內(nèi)圖形的位置。傳統(tǒng)澆注的標準指南可以連同一些額外的考慮因素一起應(yīng)用。例如,可以使用只要有可能將膜起皺的潛在性最小化的一種澆口。澆口可位于遠離最終使用沖擊并提供從厚到薄段的流動以最小化焊接線。澆口也可以位于與澆道成直角處以最小化噴射、開裂和澆口白暈(gate blush)。要求多個澆口的大型部件可以包括足夠接近在一起的澆口位置以降低壓力損失。連續(xù)澆注可以用于防止在焊縫線處的膜的折疊。可以保持澆口面長度(gate land length)盡可能的短。撞擊式澆口可以用于確保引導入流對著腔壁或芯部以防止噴射。排空(特別是全周邊排空)可以通過脫模(knock out)、型芯和分型線(parting line)來完成,而且可以在任何可能的情況下使用,以避免會使膜灼傷或破裂的截留氣體。此外,近澆口區(qū)域的流量限制會由于剪切力增大而增加沖走的潛在性。如果在靠近澆口處需要凸出部(boss)、芯部關(guān)閉裝置(core shutoff)等,可以使用圓形特征或圓角以減小剪切。用于在較大區(qū)域內(nèi)分配注射壓力從而降低澆口處的剪切力的澆注包括經(jīng)由肋件進入部件的扇形澆口和潛入式澆口。通常在澆口入口點處添加膠土或更厚的區(qū)域,用于如閥門澆口、熱排放和腰果型澆口的澆口。
可以通過制造方法來生產(chǎn)制品。該方法可以包括(a)提供本文公開的聚碳酸酯組合物;(b)例如在200-400℃、225-350℃或270-300℃下在擠出機中將組合物熔融;(c)擠出組合物;以及(d)分離該組合物。可以通過(e)干燥組合物以及(f)熔融形成組合物來進一步地生產(chǎn)制品。
制造金屬化制品的方法可以包括將組合物模制入如以上描述的選定制品尺寸的預定模具中;并且使模制品經(jīng)受金屬化加工(例如,真空沉積加工、真空濺射加工或它們的組合)。示例性的方法可以包括以下常規(guī)步驟:在真空室中對模制品初始抽吸;輝光放電/等離子體清潔;以及金屬沉積和施加頂涂層。用于金屬化的示例性金屬包括但不限于鉻、鎳和鋁。在氣相沉積之前,可以將模制品的表面清潔和脫脂,以便增加粘附性。在金屬化之前,可以可選地施加底涂層,例如以改善金屬層粘附性。在某些實施方式中,在金屬化之前,在不施加底涂層的情況下制造金屬化制品。
制造金屬化制品的方法可以包括,模制制品以及隨后使用物理氣相沉積(PVD)金屬化工藝將制品金屬化。在金屬化工藝期間,可以施加高真空并用等離子體處理制品以生成極性表面來增強粘附性。在等離子體處理之后,可以將金屬(例如,鋁)氣化以在制品表面上沉積選定厚度(例如,100nm至150nm)的金屬層。這種步驟之后可以是施加選定厚度(例如,50nm)的等離子體沉積硅氧烷硬涂層以保護金屬層不受氧化和刮擦。
制造金屬化制品的方法可以包括,在模制和清潔制品(例如,用電離空氣)之后安放制品(例如,在架子上);將制品定位于真空室中;以及在降低的壓力下(例如,使用物理氣相沉積)將制品金屬化。在金屬化之后,可以施加保護性透明層至金屬化制品。例如,可以在真空室中施加六甲基二硅氧烷(HMDS)或SiOx,或者可以在真空室外施加硅酮硬涂層。在某些實施方式中,金屬化工藝包括預抽吸、輝光放電、高真空抽吸、涂覆(在高真空中熱涂覆)、冷卻時間、保護涂覆(輝光放電聚合)、排氣和充電的步驟。
制造金屬化制品的方法可以包括在選定的溫度(例如,275°F)和時間(例如,8小時)下干燥模制品(例如,在循環(huán)烘箱中)。在金屬化之前,可以可選地將模制品置于袋(例如,自封袋)中并且熱封以最小化水分吸收。在受控的環(huán)境中在選定的溫度(例如,23℃)和濕度(例如,50%相對濕度)下,可以將模制品置于敞開架上選定的時間(例如,1天至5天)。然后可以將模制品金屬化(例如,利用蒸發(fā)金屬化或濺射)。蒸發(fā)金屬化可以包括具有在高真空下電阻性加熱的金屬,隨后允許其在暴露表面上冷卻的工藝。
制造金屬化制品的方法可以包括,提供制品至真空室中并且降低真空室泵壓(例如,使用初級泵以獲得8x10-2毫巴的壓力,隨后由精細泵以獲得1x10-3毫巴的壓力)。在抽吸之后,可以通過添加選定氣體(例如,氬氣或氧氣/氬氣混合物)至該室中來增加(例如,至2.5x10-2毫巴)壓力??梢詫崿F(xiàn)輝光放電等離子體潔凈(例如,在40kHz/3kW下)以制備用于金屬化的制品表面。然后在金屬化之前,可以將該室抽吸至合適的壓力(例如,1.3x10-4)。接著,可以實施金屬沉積(例如,鋁沉積)合適的時間(例如,1分鐘)以施加選定厚度的金屬(例如,70至100nm)。在蒸發(fā)沉積金屬之后,可以將真空室中的壓力增加(例如,至4x10-2毫巴)而為施加頂涂層(例如,HMDS頂涂層)作準備。可以將頂涂層材料(例如,HDMS)引入至真空室以在輝光放電條件下(例如,180min)施加保護性層(例如,45nm的保護性HMDS層)。
一種制造金屬化制品的方法可以包括,初始抽吸(例如,小于10-5毫巴);輝光放電預處理(例如,使用空氣、10-1毫巴的壓力、電壓4Kv、時間1分鐘);抽吸(例如,小于10-5毫巴);熱鋁蒸發(fā)(例如,在1分鐘內(nèi));以及在輝光放電下(例如,使用空氣、10-1毫巴的壓力、電壓4Kv、時間1分鐘)施加等離子體保護性層。
制造金屬化制品的方法可以提供具有以下的金屬層厚度的制品,例如,10至300納米(nm)、50至200nm、75至175nm、100至150nm或70至100nm。金屬層(例如,鋁層)的厚度可以是50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、90nm、95nm、100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm、155nm、160nm、165nm、170nm、175nm、180nm、185nm、190nm、195nm或200nm。
可以將頂涂層(例如,硅氧烷硬涂層)施加至金屬化制品,該頂涂層具有例如5至150nm、10至100nm、30至75nm、40至60nm或45至55nm的厚度。頂涂層的厚度可以是10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm。
可以使用公開的組合物制造各種各樣的制品,包括用于發(fā)光制品的組件,特別是反光鏡。反光鏡可被用于室內(nèi)照明、車輛內(nèi)部照明等的機動車頭燈、頭燈遮光板、頭燈延長部分和頭燈反光鏡。
在反光鏡的制造中,可以模制熱塑性組合物,可以將可選的底涂層施加至制品表面上,隨后金屬化表面。在某些實施方式中,在金屬化之前,不將底涂層施加到模制品的表面上。甚至在沒有用底漆處理模制品的情況下,通過直接金屬氣相沉積,可以獲得平滑且光澤度良好的模制品的表面。此外,因為在注射模制期間模制品的脫模性能良好,所以模制品的表面性能優(yōu)良,而沒有重復出現(xiàn)模制不平坦性。
制品,特別是發(fā)光制品,可以具有以下性能中的一種或多種:非常低的模制收縮率;甚至當直接氣相沉積金屬層時良好的表面光澤度;長時間模制運行之后模具上沒有殘余物;以及甚至在加熱氣相沉積的表面時,氣相沉積的表面不會變濁或具有彩色帶。制品進一步地可以具有良好的熱穩(wěn)定性。
聚碳酸酯共混組合物優(yōu)選地具有一種或多種的有利特性用于生產(chǎn)耐熱性制品(例如,機動車遮光板),并且特別地,金屬化耐熱制品。聚碳酸酯共混組合物可以表現(xiàn)出期望性能的組合,并且特別是,熱的、機械的和流變的性能。例如,聚碳酸酯共混組合物可以表現(xiàn)出熱穩(wěn)定性、抗沖擊性、低溫延展性、低熔體粘度、良好的熔體穩(wěn)定性和低模具應(yīng)力中的一種或多種的組合??梢允褂迷摻M合物用于生產(chǎn)包括相比于現(xiàn)用的技術(shù)具有優(yōu)良的熱和機械性能的薄壁制品的制品。該組合物可以是特別地適合用于制造金屬化制品,并且特別是,表現(xiàn)出期望的霧化開始溫度、與制品良好的金屬粘附性和高的防腐蝕性的金屬化制品。
聚碳酸酯共混組合物可以包含被配置為增強共混組合物的熱的、機械的、流變的和金屬化性能中的一種或多種的一種或多種組分。已經(jīng)意外發(fā)現(xiàn)可以將本文公開的組合物制備為具有超過現(xiàn)有技術(shù)的阻燃、熱、機械和流變性能的組合。此外,可將該組合物用于制造金屬化的制品以滿足設(shè)計要求。
聚碳酸酯共混組合物可以包含一種或多種高熱聚碳酸酯來增強共混組合物的熱、機械、流變和金屬化性能中的一種或多種。內(nèi)含在共混組合物中的示例性高熱聚碳酸酯包括衍生自2-苯基-3,3-雙(4-羥基苯基)苯并[c]吡咯酮(PPPBP)的聚碳酸酯。聚碳酸酯可以衍生自PPPBP和雙酚A(BPA)。PPPBP-BPA共聚物可以通過界面聚合或者通過熔融工藝來制備。例如,PPPBP-BPA共聚物可以具有衍生自對枯基苯酚(PCP)的封端。
PPPBP-BPA共聚物可以包含1至50mol%的PPPBP、10至45mol%的PPPBP、15至40mol%的PPPBP、20至35mol%的PPPBP、25至40mol%的PPPBP、25至35mol%的PPPBP、30至35mol%的PPPBP或32至33mol%的PPPBP。PPPBP-BPA共聚物可以包含1mol%、2mol%、3mol%、4mol%、5mol%、6mol%、7mol%、8mol%、9mol%、10mol%、11mol%、12mol%、13mol%、14mol%、15mol%、16mol%、17mol%、18mol%、19mol%、20mol%、21mol%、22mol%、23mol%、24mol%、25mol%、26mol%、27mol%、28mol%、29mol%、30mol%、31mol%、32mol%、33mol%、34mol%、35mol%、36mol%、37mol%、38mol%、39mol%、40mol%、41mol%、42mol%、43mol%、44mol%、45mol%、46mol%、47mol%、48mol%、49mol%或50mol%的PPPBP。PPPBP-BPA共聚物可以包含18mol%的PPPBP。PPPBP-BPA共聚物可以包含32mol%的PPPBP。
PPPBP-BPA共聚物可以具有15,500至40,000g/mol、16,000至35,000g/mol、17,000至30,000g/mol、15,500至25,000g/mol、15,500至23,000g/mol、17,000至23,000g/mol或17,000至20,000g/mol的重均分子量。可選地具有對枯基苯酚衍生的封端的PPPBP-BPA共聚物可以具有15,500g/mol、16,000g/mol、16,500g/mol、17,000g/mol、17,500g/mol、18,000g/mol、18,500g/mol、19,000g/mol、19,500g/mol、20,000g/mol、20,500g/mol、21,000g/mol、21,500g/mol、22,000g/mol、22,500g/mol、23,000g/mol、23,500g/mol、24,000g/mol、24,500g/mol、25,000g/mol、25,500g/mol、26,000g/mol、26,500g/mol、27,000g/mol、27,500g/mol、28,000g/mol、28,500g/mol、29,000g/mol、29,500g/mol或30,000g/mol的重均分子量。PPPBP-BPA共聚物可以具有17,000g/mol、20,000g/mol或23,000g/mol的重均分子量。PPPBP-BPA共聚物可以具有17,300g/mol、19,900g/mol或23,000g/mol的重均分子量??梢酝ㄟ^GPC使用BPA聚碳酸酯標準測定重均分子量。
PPPBP-BPA共聚物可以具有1.0至10.0、2.0至7.0或2.0至3.0的多分散性指數(shù)(PDI)。在某些實施方式中,PPPBP-BPA共聚物具有1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00、4.50、5.00、5.50、6.00、6.50、7.00或7.50的PDI。在某些實施方式中,PPPBP-BPA共聚物具有2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3.0的PDI。在某些實施方式中,PPPBP-BPA共聚物具有2.2或2.3的PDI。
PPPBP-BPA共聚物可以具有如使用差式掃描量熱法測量的大于或等于150℃、大于或等于155℃、大于或等于160℃、大于或等于165℃、大于或等于170℃、大于或等于175℃、大于或等于180℃、大于或等于185℃、大于或等于190℃、大于或等于200℃、大于或等于210℃、大于或等于220℃、大于或等于230℃、大于或等于240℃、大于或等于250℃、大于或等于260℃、大于或等于270℃、大于或等于280℃、大于或等于290℃或大于或等于300℃的Tg。
基于組合物的總重量,PPPBP-BPA共聚物可以以30至95wt%、35至95wt%、40至95wt%、45至95wt%、50至95wt%、55至95wt%、60至95wt%、60至90wt%、60至85wt%或60至80wt%范圍內(nèi)的量存在于共混組合物之中?;诮M合物的總重量,PPPBP-BPA共聚物可以以40wt%、41wt%、42wt%、43wt%、44wt%、45wt%、46wt%、47wt%、48wt%、49wt%、50wt%、51wt%、52wt%、53wt%、54wt%、55wt%、56wt%、57wt%、58wt%、59wt%、60wt%、61wt%、62wt%、63wt%、64wt%、65wt%、66wt%、67wt%、68wt%、69wt%、70wt%、71wt%、72wt%、73wt%、74wt%、75wt%、76wt%、77wt%、78wt%、79wt%、80wt%、81wt%、82wt%、83wt%、84wt%、85wt%、86wt%、87wt%、88wt%、89wt%或90wt%的量存在于共混組合物中。
在某些實施方式中,共混組合物包含選自由以下各項組成的組中的PPPBP-BPA共聚物:具有23,000g/mol[±1,000g/mol]重均分子量的PCP封端的直鏈PPPBP-BPA共聚物;具有20,000g/mol[±1,000g/mol]重均分子量的PCP封端的直鏈PPPBP-BPA共聚物;和具有17,000g/mol[±1,000g/mol]重均分子量的PCP封端的直鏈PPPBP-BPA共聚物;或者它們的任意組合;其中,重均分子量是通過GPC使用BPA聚碳酸酯標準測定的。在某些實施方式中,PPPBP-BPA共聚物包含31至35mol%的PPPBP含量,或者32至33mol%的PPPBP含量。
聚碳酸酯共混組合物可以包含一種或多種聚碳酸酯來增強共混組合物的熱、機械、流變和金屬化性能中的一種或多種。內(nèi)含在共混組合物中的示例性聚碳酸酯包括衍生自雙酚A的均聚碳酸酯。BPA聚碳酸酯可以通過界面聚合或者通過熔融工藝制備。BPA聚碳酸酯可以具有衍生自苯酚、對枯基苯酚(PCP)或它們的組合的封端。
BPA聚碳酸酯可以具有17,000至40,000g/mol、17,000至35,000g/mol、17,000至30,000g/mol、17,000至25,000g/mol、17,000至23,000g/mol、17,000至22,000g/mol、18,000至22,000、18,000至35,000g/mol、18,000至30,000g/mol、25,000至30,000g/mol、26,000至30,000g/mol、27,000至30,000g/mol、28,000至30,000g/mol或29,000至30,000g/mol的重均分子量??蛇x地具有苯酚或?qū)莼椒友苌姆舛说腂PA聚碳酸酯可以具有17,000g/mol、17,500g/mol、18,000g/mol、18,500g/mol、19,000g/mol、19,500g/mol、20,000g/mol、20,500g/mol、21,000g/mol、21,500g/mol、22,000g/mol、22,500g/mol、23,000g/mol、23,500g/mol、24,000g/mol、24,500g/mol、25,000g/mol、25,500g/mol、26,000g/mol、26,500g/mol、27,000g/mol、27,500g/mol、28,000g/mol、28,500g/mol、29,000g/mol、29,500g/mol、30,000g/mol、30,500g/mol、31,000g/mol、31,500g/mol、32,000g/mol、32,500g/mol、33,000g/mol、33,500g/mol、34,000g/mol、34,500g/mol、35,000g/mol、35,500g/mol、36,000g/mol、36,500g/mol、37,000g/mol、37,500g/mol、38,000g/mol、38,500g/mol、39,000g/mol、39,500g/mol或40,000g/mol的重均分子量。BPA聚碳酸酯可以具有18,200g/mol、18,800g/mol、21,800g/mol、21,900g/mol、29,900g/mol或30,000g/mol的重均分子量??梢酝ㄟ^GPC使用BPA聚碳酸酯標準測定重均分子量。
BPA聚碳酸酯可以具有1.0至10.0、2.0至7.0或2.0至3.0的多分散性指數(shù)(PDI)。在某些實施方式中,BPA聚碳酸酯具有1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00、4.50、5.00、5.50、6.00、6.50、7.00或7.50的PDI。在一些實施方式中,BPA聚碳酸酯可以具有2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3.0的PDI。在某些實施方式中,BPA聚碳酸酯具有2.2或2.3的PDI。
基于組合物的總重量,BPA聚碳酸酯可以以1至60wt%、3至55wt%、5至50wt%或10至35wt%范圍內(nèi)的量存在于共混組合物中?;诮M合物的總重量,BPA聚碳酸酯可以以1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%、15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、24wt%、25wt%、26wt%、27wt%、28wt%、29wt%、30wt%、31wt%、32wt%、33wt%、34wt%、35wt%、36wt%、37wt%、38wt%、39wt%、40wt%、41wt%、42wt%、43wt%、44wt%、45wt%、46wt%、47wt%、48wt%、49wt%、50wt%、51wt%、52wt%、53wt%、54wt%、55wt%、56wt%、57wt%、58wt%、59wt%或60wt%的量存在于共混組合物中。
在某些實施方式中,共混組合物包含選自由以下各項組成的組中的BPA聚碳酸酯:具有18,200g/mol[±1,000g/mol]重均分子量的PCP封端的直鏈BPA聚碳酸酯;具有18,800g/mol[±1,000g/mol]重均分子量的PCP封端的直鏈BPA聚碳酸酯;具有21,800g/mol[±1,000g/mol]重均分子量的苯酚封端的直鏈BPA聚碳酸酯;具有21,900g/mol[±1,000g/mol]重均分子量的PCP封端的直鏈BPA聚碳酸酯;具有29,900g/mol[±1,000g/mol]重均分子量的PCP封端的直鏈BPA聚碳酸酯;和具有30,000g/mol[±1,000g/mol]重均分子量的苯酚封端的直鏈BPA聚碳酸酯;或者它們的任意組合;其中,重均分子量是通過GPC使用BPA聚碳酸酯標準測定的。
聚碳酸酯共混組合物可以包含一種或多種聚酯-聚碳酸酯共聚物來增強共混組合物的熱、機械、流變和金屬化性能中的一種或多種。包含在共混組合物中的示例性的聚酯-聚碳酸酯共聚物包括含有脂肪族二元羧酸單元的聚碳酸酯,以及更具體地包括含有脂肪族二元羧酸單元和衍生自BPA的單元的聚碳酸酯??梢酝ㄟ^界面聚合制備聚酯-聚碳酸酯共聚物??梢越?jīng)由連續(xù)流式反應(yīng)器(例如,管式反應(yīng)器)制備聚酯-聚碳酸酯共聚物。例如,聚酯-聚碳酸酯共聚物可以具有衍生自對枯基苯酚(PCP)的封端。
聚酯-聚碳酸酯共聚物,如聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物,可以包含1至25mol%的脂肪族二羧酸含量、0.5至10mol%的脂肪族二羧酸含量、1至9mol%的脂肪族二羧酸含量或3至8mol%的脂肪族二羧酸含量。聚酯-聚碳酸酯共聚物,如聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物,可以包含1mol%、2mol%、3mol%、4mol%、5mol%、6mol%、7mol%、8mol%、9mol%、10mol%、11mol%、12mol%、13mol%、14mol%、15mol%、16mol%、17mol%、18mol%、19mol%、20mol%、21mol%、22mol%、23mol%、24mol%或25mol%的脂肪族二羧酸含量。聚酯-聚碳酸酯共聚物可以包含3mol%的脂肪族二羧酸含量。聚酯-聚碳酸酯共聚物可以包含4mol%的脂肪族二羧酸含量。聚酯-聚碳酸酯共聚物可以包含5mol%的脂肪族二羧酸含量。聚酯-聚碳酸酯共聚物可以包含6mol%的脂肪族二羧酸含量。聚酯-聚碳酸酯共聚物可以包含7mol%的脂肪族二羧酸含量。聚酯-聚碳酸酯共聚物可以包含8mol%的脂肪族二羧酸含量。
聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以包含1至25mol%的癸二酸含量、0.5至10mol%的癸二酸含量、1至9mol%的癸二酸含量或3至8mol%的癸二酸含量。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以包含1mol%、2mol%、3mol%、4mol%、5mol%、6mol%、7mol%、8mol%、9mol%、10mol%、11mol%、12mol%、13mol%、14mol%、15mol%、16mol%、17mol%、18mol%、19mol%、20mol%、21mol%、22mol%、23mol%、24mol%或25mol%的癸二酸含量。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以包含3mol%的癸二酸含量。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以包含4mol%的癸二酸含量。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以包含5mol%的癸二酸含量。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以包含6mol%的癸二酸含量。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以包含7mol%的癸二酸含量。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以包含8mol%的癸二酸含量。
聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以具有4.0至12.0mol%的癸二酸(總組合物的)。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以具有5.0至11.0mol%、6.0至10.0mol%、4.0至10.0mol%、7.0至9.0mol%、7.5至8.5mol%、5.0至7.0mol%或5.5至6.5mol%的癸二酸(總組合物的)。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以具有8.25mol%的癸二酸(總組合物的)。聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以具有6.0mol%的癸二酸(總組合物的)。
聚酯-聚碳酸酯共聚物,如聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以具有1,500至100,000g/mol、1,700至50,000g/mol、15,000至45,000g/mol、17,000至40,000g/mol、15,000至25,000g/mol、15,000至23,000g/mol或20,000至25,000g/mol的重均分子量。聚酯-聚碳酸酯共聚物,如聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物可以具有15,000g/mol、16,000g/mol、17,000g/mol、18,000g/mol、19,000g/mol、20,000g/mol、21,000g/mol、22,000g/mol、23,000g/mol、24,000g/mol、25,000g/mol、26,000g/mol、27,000g/mol、28,000g/mol、29,000g/mol、30,000g/mol、31,000g/mol、32,000g/mol、33,000g/mol、34,000g/mol、35,000g/mol、36,000g/mol、37,000g/mol、38,000g/mol、39,000g/mol或40,000g/mol的重均分子量??梢酝ㄟ^GPC使用BPA聚碳酸酯標準測定重均分子量。
基于組合物的總重量,聚酯-聚碳酸酯共聚物,如聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物,可以以1至40wt%、5至35wt%或10至35wt%范圍內(nèi)的量存在于共混組合物中?;诮M合物的總重量,聚酯-聚碳酸酯共聚物,如聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物,可以以1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%、15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、24wt%、25wt%、26wt%、27wt%、28wt%、29wt%、30wt%、31wt%、32wt%、33wt%、34wt%、35wt%、36wt%、37wt%、38wt%、39wt%或40wt%的量存在于共混組合物中。
聚酯-聚碳酸酯共聚物,如聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物,可以具有根據(jù)ASTM D1238-04或ISO 1133在300℃和1.2千克的負載下測量的5至150ml/10min、7至125ml/10min、9至110ml/10min或10至100ml/10min的MVR。
聚酯-聚碳酸酯共聚物,如聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物,可以具有20至110g/10min、45至100g/10、45至60g/10min、85至110g/10min或至少85g/10min的MFR。聚酯-聚碳酸酯共聚物,如聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物,可以具有根據(jù)ASTM D1238測量的45g/10min、50g/10min、55g/10min、60g/10min、65g/10min、70g/10min、75g/10min、80g/10min、85g/10min、90g/10min、95g/10min、100g/10min、105g/10min、110g/10min、115g/10min或120g/10min的MFR。
聚酯-聚碳酸酯共聚物,如聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物,可以具有衍生自其的組合物的至少2wt%、至少3wt%、至少4wt%、至少5wt%、至少6wt%、至少7wt%、至少8wt%、至少9wt%、至少10wt%、至少11wt%、至少12wt%、至少13wt%、至少14wt%、至少15wt%、至少16wt%、至少17wt%、至少18wt%、至少19wt%、至少20wt%、至少25wt%、至少30wt%、至少35wt%、至少40wt%、至少45wt%、至少50wt%、至少55wt%、至少60wt%或至少65wt%的根據(jù)ASTM-D-6866的生物能含量。
在某些實施方式中,共混組合物包含選自由以下各項組成的組中的聚酯-聚碳酸酯共聚物:包含6mol%的癸二酸且具有18,000g/mol[±1,000g/mol]的重均分子量以及根據(jù)ASTM D1238(300℃,1.2kgf)測量的至少85g/10min的熔體流動速率的PCP封端的BPA聚碳酸酯-聚(脂肪族酯)共聚物;以及包含6摩爾%的癸二酸且具有22,000g/mol[±1,000g/mol]的重均分子量以及根據(jù)ASTM D1238(300℃,1.2kgf)測量的45g/10min至60g/10min的熔體流動速率的PCP封端的BPA聚碳酸酯-聚(脂肪族酯)共聚物;或者它們的組合;其中,重均分子量是通過GPC使用BPA聚碳酸酯標準測定的。
聚碳酸酯共混組合物可以包含一種或多種添加劑。包含在共混組合物中的示例性添加劑包括,例如,季戊四醇四硬脂酸酯(PETS)、季戊四醇四-(3-十二烷基硫代丙酸酯)(SEENOX 412S)、四(2,4-二-叔丁基苯基)[1,1-聯(lián)苯基]-4,4’-二基雙亞膦酸酯(PEPQ)、磷酸二氫鋅(MZP)、磷酸、羥基八苯基苯并三唑和它們的任意組合。
在某些實施方式中,共混組合物包括PETS、亞磷酸酯穩(wěn)定劑(例如,Iragafos 168)和受阻酚(例如,Irgafos 1076)。在某些實施方式中,基于組合物的總重量,共混組合物包含0.27wt%的PETS、0.08wt%的亞磷酸酯穩(wěn)定劑(例如,Iragafos 168)和0.04wt%的受阻酚(例如,Irgafos 1076)。
實施例
根據(jù)ISO或ASTM標準進行物理試驗(例如,熱變形溫度、熔體體積流動速率、熔體流動速率、熔體粘度、熔體穩(wěn)定性、多軸沖擊)。除非另外指出,否則所有的檢驗標準是指在2014年實行的那些。
熱撓曲溫度(HDT)是當支撐負載時在升高的溫度下短時間進行的材料的能力的相對度量。測試測量了溫度對剛性的影響:給予標準測試樣本限定的表面應(yīng)力,并且以均勻的速率升高溫度。根據(jù)ASTM D648-2007或ISO75-2013在1.82MPa或0.45MPa負載下利用3.2mm(對于ISO,4mm)厚度的棒平放地測定HDT。以℃記錄結(jié)果。
根據(jù)ASTM D 1238-2010或ISO1133-2011在300℃/2.16kg或330℃/2.16kg下測量熔體體積速率(MVR)。根據(jù)ASTM-D3835-2008或ISO11443-2005在300℃或316℃的溫度和1500或5000s-1的剪切速率下測量熔體粘度(MV)。
根據(jù)ASTM D3763-2010或ISO 6603-2000測量多軸沖擊。根據(jù)ASTM D256-2010或ISO 180-2000測量缺口懸臂梁沖擊。根據(jù)ASTM D638-2010測量拉伸模量。
將使用20℃/min的溫度掃描速率的差示掃描量熱法(DSC)用于測定Tg。
可以按照題為“塑料材料的可燃性測試,UL94(Tests for Flammability of Plastic Materials,UL94)”的保險商實驗室公告94(Underwriter’s Laboratory Bulletin 94)的方法進行可燃性試驗。根據(jù)該方法,可以基于3.0毫米厚的樣品所得到的測試結(jié)果將材料分類為V-0、V-1或V-2。根據(jù)UL94測試方法,使用標準ASTM模制標準來制作樣品。在23℃、50%相對濕度下老化48小時或者在70℃下老化168小時之后,將樣品在垂直方向上燃燒。對于每次UL測試,至少燃燒10個注射模制的棒。
使用GPC、使用交聯(lián)的苯乙烯-二乙烯基苯柱并且使用設(shè)置在254nm的UV-VIS檢測器校準至雙酚A聚碳酸酯標準進行分子量測定。以1mg/ml的濃度制備樣品,并且以1.0ml/min的流速洗脫。
表1總結(jié)了聚碳酸酯共混組合物的示例性材料組分。通過本領(lǐng)域已知的方法制備列出的共聚物和聚碳酸酯樹脂。所有其他的化學品實體購自列出的商業(yè)來源。
表1
通用的癸二酸共聚酯碳酸酯樹脂合成說明
將雙酚-A和癸二酸稱量,然后將它們轉(zhuǎn)移至包含二氯甲烷、水、三乙胺(催化劑)和少量氫氧化鈉水溶液的配制槽。將混合物攪拌5分鐘,然后轉(zhuǎn)移至聚合反應(yīng)器中。在25分鐘的過程內(nèi)將光氣添加到反應(yīng)混合物中。在光氣化期間,在五分鐘的過程內(nèi)將對枯基苯酚添加到聚合反應(yīng)器。額外地添加氫氧化鈉水溶液以便控制反應(yīng)pH。
可替代地,將癸二酸溶解于水和氫氧化鈉水溶液的混合物中。稱量雙酚A,然后將其轉(zhuǎn)移至包含二氯甲烷、水和三乙胺(催化劑)的配制槽。將配料混合物轉(zhuǎn)移至聚合反應(yīng)器中。將癸二酸溶液轉(zhuǎn)移至聚合反應(yīng)器中。在25分鐘的過程內(nèi)將光氣添加到反應(yīng)混合物中。在光氣化期間,在五分鐘的過程內(nèi)將對枯基苯酚添加到反應(yīng)器中。額外地添加氫氧化鈉水溶液以便控制反應(yīng)pH。
聚合反應(yīng)完成后,將反應(yīng)混合物排放至離心機進料槽中。通過將反應(yīng)產(chǎn)物進料至一系列的液體/液體離心機中來純化聚合物溶液。第一離心階段將反應(yīng)副產(chǎn)物鹽水與樹脂溶液分離。第二離心階段通過用稀釋的鹽酸水溶液清洗而從樹脂溶液中除去催化劑。第三離心階段通過用水清洗樹脂溶液而除去殘余的離子物質(zhì)。
然后,通過蒸發(fā)二氯甲烷來濃縮純化的樹脂溶液。然后,通過將樹脂溶液與蒸汽共進料至噴口以閃蒸出二氯甲烷來沉淀出樹脂。通過與蒸汽逆流接觸而從樹脂中除去殘余的二氯甲烷。在流化式干燥器中使用熱空氣從樹脂中除去過量的水。
可以使用在美國專利申請公開號2013/0196131中公開的方法合成在本文中描述和使用的聚(脂肪族酯)-雙酚A聚碳酸酯共聚物。
具體的癸二酸共聚酯碳酸酯樹脂合成方法說明
將癸二酸(242g,1.19摩爾)、50%NaOH(280g,3.5摩爾)和水(2500mL)(被稱為“癸二酸溶液”)置于Nalgene塑料容器中。將混合物置于平臺搖床上并且混合直至溶解。向配制槽中加入二氯甲烷(10L)、去離子水(10L)、雙酚A(4268g,18.71mol)、癸二酸溶液、對枯基苯酚(163g,0.77摩爾)、三乙胺(50g,0.49摩爾,2.5mol%)和葡萄糖酸鈉(10g)。將混合物攪拌并轉(zhuǎn)移至間歇反應(yīng)器中。啟動反應(yīng)器攪拌器,并且將循環(huán)流量設(shè)置為80L/min。通過由不同pH目標隔開的三個連續(xù)段中的分散式控制系統(tǒng)(DCS)發(fā)起光氣蒸氣流向反應(yīng)器。通過DCS添加50%的NaOH水溶液來控制反應(yīng)pH。在段1(50%的總光氣裝料,1295g,13.1摩爾)的過程中,反應(yīng)pH目標是7.25。在段2(320g的光氣裝料,3.2摩爾)的過程中,反應(yīng)pH目標從7.25升高至10.2。段3(光氣965g,9.7摩爾)保持10.2的pH目標,直至達到總光氣設(shè)定點(2580g,26.0摩爾)。獲得反應(yīng)器的樣品并驗證其不含未反應(yīng)的BPA且不含氯甲酸酯。通過GPC測定反應(yīng)樣品的Mw(21,500g/mol)。用氮氣吹掃反應(yīng)器,并且將該批轉(zhuǎn)移至離心機用于HCl/水洗,并如上文描述的通過蒸汽沉淀分離。
PE-PC-1和PE-PC-2制備
在擠出過程中利用再分布催化劑使用反應(yīng)性斷鏈化學制備PE-PC-1。將在以上方法中制備的聚(脂肪族酯)-雙酚A聚碳酸酯共聚物與一種或多種額外的組分(例如,脫模劑(PETS)、熱穩(wěn)定劑(Irgaphos))混合。利用再分布催化劑使該混合物經(jīng)受反應(yīng)性斷鏈擠出。使用300℃的熔融溫度以20kgs/h的速率、20英寸的汞柱真空和400RPM的螺桿速度將混合物添加到30mm共旋轉(zhuǎn)雙螺桿(Werner&Pfleiderer;ZSK-30)擠出機中。使用單獨的液泵進料器將再分布催化劑(四丁基氫氧化鏻,45%的水溶液)進料至擠出機中。在水中將擠出物冷卻,并且造粒,并且利用干燥劑床干燥機在120℃下干燥4小時以提供PE-PC-1(在300℃下在1.2kgf下的100g/10分鐘的熔體流動速率)。
“PE-PC-2”是指具有在300℃下在1.2kgf下的55g/10分鐘的熔體流動速率的高流動性可延展的熱塑性樹脂。PE-PC-2可以衍生自比用于產(chǎn)生PE-PC-1的那些更高重均分子量的聚(脂肪族酯)-雙酚A聚碳酸酯共聚物??梢砸耘c以上用于PE-PC-1所描述的相似方法制備PE-PC-2。
可以通過各種方法來制備包含熱塑性組合物的組合物。例如,可以在高速的亨舍爾混合器中將聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物、再分布催化劑和額外的組分首先共混。包括但不限于手工混合的其他低剪切過程,也可以完成這種共混。然后,可以通過漏斗將共混物進料至單螺桿或雙螺桿擠出機的喉部??商娲?,可以通過在喉部或下游通過側(cè)填充口直接地進料至擠出機中,將至少一種該組分合并至組合物中。還可以將添加劑與期望的聚合樹脂一起混合至母料中,并將其進料至擠出機中。通常在高于使得組合物流動所必需的溫度下運行擠出機。立即將擠出物在水浴中驟冷并造粒。當切割擠出物時,如此制備的粒料根據(jù)期望可以是四分之一英寸長或更小??梢詫⑦@類粒料用于隨后的模制、成型或成形。
除非另外說明,否則下表中使用的短語“0.4wt%添加劑”、“0.39wt%添加劑”或它們的衍生物是指0.27wt%季戊四醇四硬脂酸酯(PETS)+0.08wt%亞磷酸酯穩(wěn)定劑(例如,Iragafos 168)+0.04wt%受阻酚(例如,Irgafos 1076)。
具有聚酯-聚碳酸酯共聚物的組合物
將聚酯-聚碳酸酯共聚物合并至聚碳酸酯共混組合物中以改善流動性,同時保持良好的熱性能和阻燃性。
通過合并各種阻燃劑至組合物中,制備組合物。表5示出了添加透明的阻燃劑材料,如Rimar、KSS、BPADP或SolDP,產(chǎn)生了良好的流動性能但降低了熱性能。包含TSAN(3、6、9)的組合物在3mm厚度處提供了良好的阻燃性能。然而,在添加TSAN的情況下,這三種組合物失去了透明性。
表5.
在試圖獲得具有高模量性能的組合物中,將玻璃纖維合并至組合物中(表6)。玻璃纖維的合并導致了熱性能(HDT)增加和模量增加,但是流動性降低。
表6.
制備了結(jié)合玻璃纖維和阻燃劑的組合物(表7)。這些組合物保持良好的熱性能和流動性能,同時還具有優(yōu)異的穩(wěn)健阻燃性能,甚至在1.0mm厚度下。此外,這些組合物出乎意料地具有高沖擊強度(NII,組合物17、21、22、24、25)。
表7.
雖然結(jié)合目前被認為是實用的和優(yōu)選的實施方式描述了本發(fā)明,但是應(yīng)該理解的是,本發(fā)明并不限于公開的實施方式,而是旨在覆蓋包括權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等價布置。在沒有脫離在權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的新穎方面的情況下,可以進行在本發(fā)明中的修改和變化。所附權(quán)利要求應(yīng)被廣義地并以與本文中的本發(fā)明的精神和范圍相一致的方式解釋。
出于徹底地考慮,在以下編號的項中給出了本公開的多個方面:
項1.一種包含熱塑性組合物的制品,包含:
(a)包含衍生自以下中的至少一種的結(jié)構(gòu)單元的第一聚碳酸酯:
其中Ra和Rb在每次出現(xiàn)時各自獨立地為鹵素、C1-C12烷基、C1-C12烯基、C3-C8環(huán)烷基或C1-C12烷氧基;p和q在每次出現(xiàn)時各自獨立地為0至4;R13在每次出現(xiàn)時獨立地為鹵素或C1-C6烷基基團;c在每次出現(xiàn)時獨立地為0至4;R14在每次出現(xiàn)時獨立地為C1-C6烷基、苯基或被最高達5個鹵素或C1-C6烷基基團取代的苯基;Rg在每次出現(xiàn)時獨立地為C1-C12烷基或鹵素,或兩個Rg基團與它們連接的碳原子一起形成四元、五元或六元環(huán)烷基基團;并且t為0至10;(b)下式的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物:
其中,m是4至18;x+y是100;并且R3是式(I)或式(II),其中Rh是鹵素、烷基或鹵代烷基;n是0至4;并且Xa是式(III)或式(IV),其中Rc和Rd各自獨立地是氫、鹵素、烷基、環(huán)烷基、環(huán)烷基烷基、芳基、芳基烷基、雜環(huán)基、雜環(huán)烷基、雜芳基或雜芳基烷基;且Re是二價烷基基團;以及(c)可選的第二聚碳酸酯,該第二聚碳酸酯是具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的17,000至40,000g/mol的重均分子量的雙酚A(BPA)聚碳酸酯;其中,該組合物具有在1.8MPa下根據(jù)ASTM D 648測量的至少120℃的熱撓曲溫度;其中,該組合物具有根據(jù)ISO 11443在316℃在5000s-1的剪切速率下測量的小于130Pa·s的熔體粘度。
項2.根據(jù)項1的制品,進一步包含阻燃劑。
項3.根據(jù)項1或2的制品,進一步包含玻璃纖維。
項4.根據(jù)項1-3中任一項的制品,進一步包含TSAN。
項5.根據(jù)項1-4中任一項的制品,其中,在標準模制條件下獲得的組合物的模制樣品在23℃下具有根據(jù)ASTM D 256測量的至少20J/m的缺口懸臂梁沖擊能量。
項6.根據(jù)項1-5中任一項的制品,其中,根據(jù)ASTM D 638測量的,組合物具有以5mm/min測量的至少3500MPa或至少4000MPa的拉伸模量。
項7.根據(jù)項1-6中任一項的制品,其中,第一聚碳酸酯包含衍生自PPPBP的結(jié)構(gòu)單元,其中,PPPBP含量至多是40mol%,并且其中,第一聚碳酸酯具有至少170℃的Tg。
項8.根據(jù)項1-7中任一項的制品,其中,第一聚碳酸酯包含衍生自PPPBP的結(jié)構(gòu)單元且具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的15,500至40,000g/mol的重均分子量。
項9.根據(jù)項1-8中任一項的制品,其中,第一聚碳酸酯選自:包含衍生自PPPBP和BPA的結(jié)構(gòu)單元、具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的20,000g/mol的重均分子量的對枯基苯酚封端的聚碳酸酯;以及包含衍生自PPPBP和BPA的結(jié)構(gòu)單元、具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的23,000g/mol的重均分子量的對枯基苯酚封端的聚碳酸酯。
項10.根據(jù)項1-9中任一項的制品,其中,聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的15,000至25,000g/mol的重均分子量;其中,聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物具有至少100℃的Tg。
項11.根據(jù)項1-10中任一項的制品,其中,聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物具有下式:
其中m是8;并且R3是
項12.根據(jù)項1-11中任一項的制品,其中,聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物選自包含衍生自癸二酸和BPA的結(jié)構(gòu)單元、具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的18,000g/mol的重均分子量以及根據(jù)ASTM D1238(300℃,1.2kgf)測量的至少85g/10min的熔體流動速率的對枯基苯酚封端的聚酯-聚碳酸酯共聚物;以及包含衍生自癸二酸和BPA的結(jié)構(gòu)單元、具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的22,000g/mol的重均分子量以及根據(jù)ASTM D1238(300℃,1.2kgf)測量的45g/10min至60g/10min的熔體流動速率的對枯基苯酚封端的聚酯-聚碳酸酯共聚物。
項13.根據(jù)項1-12中任一項的制品,其中,第二聚碳酸酯是具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的18,200g/mol的重均分子量的PCP封端的直鏈BPA聚碳酸酯;具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的18,800g/mol的重均分子量的PCP封端的直鏈BPA聚碳酸酯;具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的21,800g/mol的重均分子量的苯酚封端的直鏈BPA聚碳酸酯;具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的21,900g/mol的重均分子量的PCP封端的直鏈BPA聚碳酸酯;具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的29,900g/mol的重均分子量的PCP封端的直鏈BPA聚碳酸酯;或者具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的30,000g/mol的重均分子量的苯酚封端的直鏈BPA聚碳酸酯。
項14.根據(jù)項1-13中任一項的制品,其中,第二聚碳酸酯是通過界面或熔融聚合生產(chǎn)的、具有使用BPA聚碳酸酯標準通過GPC測定的29,900g/mol的重均分子量的BPA聚碳酸酯。
項15.根據(jù)項2-14中任一項的制品,其中,阻燃劑選自全氟丁烷磺酸鉀、二苯砜磺酸鉀和有機磷化合物中的至少一種。
項16.根據(jù)項15的制品,其中,基于組合物的重量,有機磷化合物以有效地提供0.1至1.5%的磷的量存在。
項17.根據(jù)項15的制品,其中,基于組合物的重量,有機磷化合物以有效地提供0.6至1.2%的磷的量存在。
項18.根據(jù)項15-17中任一項的制品,其中,有機磷化合物是雙酚A二磷酸酯、低聚磷酸酯或它們的組合。
項19.根據(jù)項1-18中任一項的制品,其中,組合物包含45至70wt%的第一聚碳酸酯;15至30wt%的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;可選的1至10wt%的第二聚碳酸酯;可選的0.05至10wt%的阻燃劑;可選的5至35wt%的玻璃纖維;可選的0.1至2wt%的TSAN;條件是所有組分的合并的wt%值不超過100wt%。
項20.根據(jù)項1-19中任一項的制品,其中,組合物選自由(1)至(7)所組成的組:(1)包含65wt%的第一聚碳酸酯;24.70wt%的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;9.03wt%的第二聚碳酸酯;0.38wt%的阻燃劑;0.50%的TSAN和0.39wt%的添加劑的組合物;(2)包含58.48wt%的第一聚碳酸酯;22.49wt%的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;7.76wt%的第二聚碳酸酯;0.38wt%的阻燃劑;10.0%的玻璃纖維;0.50%的TSAN和0.39wt%的添加劑的組合物;(3)包含65wt%的第一聚碳酸酯;24.5wt%的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;9.61wt%的阻燃劑;0.50%的TSAN和0.39wt%的添加劑的組合物;(4)包含65wt%的第一聚碳酸酯;24.3wt%的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;9.61wt%的阻燃劑;0.70%的TSAN和0.39wt%的添加劑的組合物;(5)包含57.48wt%的第一聚碳酸酯;22.02wt%的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;9.61wt%的阻燃劑;10%的玻璃纖維;0.50%的TSAN和0.39wt%的添加劑的組合物;(6)包含50.45wt%的第一聚碳酸酯;19.05wt%的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;9.61wt%的阻燃劑;20%的玻璃纖維;0.50%的TSAN和0.39wt%的添加劑的組合物;(7)包含65wt%的第一聚碳酸酯;24.5wt%的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;1.37%的第二聚碳酸酯;8.24wt%的阻燃劑;0.50%的TSAN和0.39wt%的添加劑的組合物;(8)包含57.48wt%的第一聚碳酸酯;22.02wt%的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;1.37%的第二聚碳酸酯;8.24wt%的阻燃劑;10%的玻璃纖維;0.50%的TSAN和0.39wt%的添加劑的組合物;(9)包含50.45wt%的第一聚碳酸酯;19.05wt%的聚(脂肪族酯)-聚碳酸酯共聚物;1.37%的第二聚碳酸酯;8.24wt%的阻燃劑;20%的玻璃纖維;0.50%的TSAN和0.39wt%的添加劑的組合物。
項21.根據(jù)項1-20中任一項的制品,其中,包含該組合物的燃燒棒證明了在2.5mm厚度下測試的1.0的UL94V0測試的第一次通過概率(pFTP)。
項22.根據(jù)項1-21中任一項的制品,其中,包含該組合物的燃燒棒證明了在1.5mm厚度下測試的1.0的UL94V0測試的第一次通過概率(pFTP)。
項23.根據(jù)項1-22中任一項的制品,其中,包含該組合物的燃燒棒證明了在1.0mm厚度下測試的1.0的UL94V0測試的第一次通過概率(pFTP)。
項24.根據(jù)項1-23中任一項的制品,其中,包含該組合物的燃燒棒證明了在0.8mm厚度下測試的1.0的UL94V0測試的第一次通過概率(pFTP)。
項25.根據(jù)項1-24中任一項的制品,其中,組合物包含10wt%至30wt%或10wt%至20wt%的玻璃纖維以及在23℃下根據(jù)ASTM D 256測量的至少20J/m、至少25J/m、至少30J/m、至少35J/m、至少40J/m或至少45J/m的缺口懸臂梁沖擊能量。
項26.根據(jù)項1-25中任一項的制品,選自電氣和電子殼體、電氣和電子連接器、機動車連接器、燈具、燈殼體、儀表板、內(nèi)部裝飾件、中央控制臺、面板、四開板、搖板、裝飾件、擋泥板、門、車箱蓋、行李箱蓋、罩、閥蓋、頂板、保險桿、帶子、格柵、小型殼體、柱裝飾、包覆層、主體側(cè)面模制件、輪罩、輪轂罩、門把手、阻流板、窗框、頭燈遮光板、尾燈殼體、尾燈遮光板、牌照外殼、行李架、斷電器、踏腳板、頭盔或其他保護裝置、消防頭盔和機動車輛前燈覆蓋物或它們的任意組合。