半結(jié)晶熱塑性聚酯組合物展現(xiàn)出優(yōu)異的耐化學(xué)性、熔體流動(dòng)性和電性能。因此,聚酯組合物已經(jīng)被用來(lái)制造電氣和電子產(chǎn)品的部件,諸如發(fā)光二極管的插座、冷卻風(fēng)扇和電連接器。然而,在需要不含鹵素的組合物的應(yīng)用,諸如機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中,盡管與由聚酰胺形成的相應(yīng)部件相比,由聚酯組合物形成的部件吸水較少并且展現(xiàn)出更好的尺寸和電穩(wěn)定性,但是熱塑性組合物有時(shí)比聚酰胺組合物較不被喜好。聚酯組合物可以比聚酰胺組合物較少優(yōu)選的一個(gè)原因是聚酯組合物可以展現(xiàn)出較差的延展性,特別是當(dāng)采用無(wú)鹵素阻燃劑諸如金屬二烷基亞膦酸鹽(metal dialkylphosphinate)時(shí)。例如,Ding等的美國(guó)專利第7,829,614 B2號(hào)描述了具有包含三(二乙基膦酸)鋁的阻燃劑以及基于三聚氰胺的阻燃劑的玻璃纖維增強(qiáng)的聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)組合物。該組合物在UL 94垂直燃燒測(cè)試中展現(xiàn)出期望的V-0等級(jí),但是延展性不佳。具體地,該組合物在室溫下展現(xiàn)出約60焦耳/米的缺口懸臂梁沖擊強(qiáng)度,而玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰胺組合物典型地展現(xiàn)出90焦耳/米以上的缺口懸臂梁沖擊強(qiáng)度。該Ding的專利進(jìn)一步教導(dǎo)了添加炭化聚合物(charring polymer)如聚醚酰亞胺可以進(jìn)一步改善阻燃性和機(jī)械強(qiáng)度。然而,添加聚醚酰亞胺可不利地影響電性能相比漏電起痕指數(shù)(comparative tracking index)。仍然存在對(duì)于具有改善的沖擊強(qiáng)度同時(shí)基本上維持了期望熔體流動(dòng)、電氣和阻燃性能的聚酯組合物的需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
一個(gè)實(shí)施方式是一種組合物,包含:35至76重量百分?jǐn)?shù)的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯);2至6重量百分?jǐn)?shù)的沖擊改性劑,該沖擊改性劑包含聚烯烴彈性體和可選地?zé)崴苄跃埘椥泽w,條件是聚烯烴彈性體的量不超過(guò)5重量百分?jǐn)?shù);10至50重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維;和14至25重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑,該阻燃劑包含5至15重量百分?jǐn)?shù)的金屬二烷基亞膦酸鹽、2至8重量百分?jǐn)?shù)的基于三聚氰胺的阻燃劑和1至6重量百分?jǐn)?shù)的阻燃增效劑,該阻燃增效劑包含有機(jī)膦氧化物、低聚或聚合雙(苯氧基)磷腈、有機(jī)磷酸酯或它們的組合;其中所有的重量百分?jǐn)?shù)數(shù)值均基于組合物的總重量。
另一個(gè)實(shí)施方式是包含組合物的制品,該組合物包含:35至76重量百分?jǐn)?shù)的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯);2至6重量百分?jǐn)?shù)的沖擊改性劑,該沖擊改性劑包含聚烯烴彈性體和可選地?zé)崴苄跃埘椥泽w,條件是聚烯烴彈性體的量不超過(guò)5重量百分?jǐn)?shù);10至50重量百分?jǐn)?shù)玻璃纖維;和14至25重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑,該阻燃劑包含5至15重量百分?jǐn)?shù)的金屬二烷基亞膦酸鹽、2至8重量百分?jǐn)?shù)的基于三聚氰胺的阻燃劑和1至6重量百分?jǐn)?shù)的阻燃增效劑,該阻燃增效劑包含有機(jī)膦氧化物、低聚或聚合的雙(苯氧基)磷腈、有機(jī)磷酸酯或它們的組合;其中所有的重量百分?jǐn)?shù)數(shù)值均基于組合物的總重量。
以下詳細(xì)地描述了這些及其它實(shí)施方式。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明人已經(jīng)確定,當(dāng)聚酯組合物包含特定量的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)、包含聚烯烴彈性體和可選地?zé)崴苄跃埘椥泽w的沖擊改性劑、玻璃纖維;和阻燃劑時(shí),該組合物展現(xiàn)出改善的沖擊強(qiáng)度,同時(shí)基本上維持期望的熔體流動(dòng)、電氣和阻燃性質(zhì)。具體地,該組合物包含聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯);2至6重量百分?jǐn)?shù)的沖擊改性劑,該沖擊改性劑包含聚烯烴彈性體和可選地?zé)崴苄跃埘椥泽w,條件是聚烯烴彈性體的量不超過(guò)5重量百分?jǐn)?shù);10至50重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維;和14至25重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑,該阻燃劑包含5至15重量百分?jǐn)?shù)的金屬二烷基亞膦酸鹽、2至8重量百分?jǐn)?shù)的基于三聚氰胺的阻燃劑和1至6重量百分?jǐn)?shù)的阻燃增效劑,該阻燃增效劑包含有機(jī)膦氧化物、低聚或聚合的雙(苯氧基)磷腈、有機(jī)磷酸酯或它們的組合;其中所有的重量百分?jǐn)?shù)數(shù)值均基于組合物的總重量。
該組合物包含聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)。聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)的亞烷基基團(tuán)可以包含2至18個(gè)碳原子。亞烷基的例子是亞乙基、1,3-亞丙基、1,4-亞丁基、1,5-亞戊基、1,6-亞己基、1,4-亞環(huán)己基、1,4-環(huán)己烷二亞甲基和它們的組合。在一些實(shí)施方式中,亞烷基基團(tuán)包含亞乙基、1,4-亞丁基或它們的組合,并且聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)分別包含聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)或它們的組合。在一些實(shí)施方式中,亞烷基基團(tuán)包含1,4-亞丁基并且所述聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)包含聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)。
聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)可以是源自對(duì)苯二甲酸(或?qū)Ρ蕉姿岷烷g苯二甲酸的組合)與包含線性C2-C6脂肪族二醇如乙二醇和/或1,4-丁二醇,和C6-C12脂環(huán)族二醇如1,4-環(huán)己二醇、1,4-環(huán)己烷二甲醇、二甲醇萘烷(dimethanol decalin)、二甲醇二環(huán)辛烷、1,10-癸二醇或它們的組合的混合物的共聚酯。包含兩種或更多種類型的二醇的酯單元在聚合物鏈中可以作為單獨(dú)的單元或作為相同類型單元的嵌段存在。這種類型的具體酯包括聚(1,4-亞環(huán)己基二亞甲基共-亞乙基對(duì)苯二甲酸酯)(PCTG),其中多于50摩爾百分?jǐn)?shù)的酯基團(tuán)源自1,4-環(huán)己烷二甲醇;和聚(亞乙基-共-1,4-亞環(huán)己基二亞甲基對(duì)苯二甲酸酯),其中大于50摩爾百分?jǐn)?shù)的酯基團(tuán)源自亞乙基(PETG)。
應(yīng)當(dāng)理解的是,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)可以包含少量(例如,最高達(dá)10重量百分?jǐn)?shù),具體地最高達(dá)5重量百分?jǐn)?shù))的亞烷基二醇和對(duì)苯二甲酸之外的單體的殘基。例如,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)可以包含間苯二甲酸的殘基。作為另一個(gè)實(shí)例,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)可以包含源自脂肪族酸,如琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、1,4-環(huán)己烷二羧酸和它們的組合的單元。
在一些實(shí)施方式中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)是聚(對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯)或“PBT”樹脂,其是通過(guò)聚合包含至少70摩爾百分?jǐn)?shù)、具體地至少80摩爾百分?jǐn)?shù)四亞甲基二醇(1,4-丁二醇)的二醇組分和包含至少70摩爾百分?jǐn)?shù)、具體地至少80摩爾百分?jǐn)?shù)的對(duì)苯二甲酸或其聚酯形成衍生物的酸組分獲得的。PBT的商業(yè)實(shí)例包括由SABIC Innovative Plastics制造的,可以在商品名VALOXTM 315和VALOXTM 195下獲得的那些。
在一些實(shí)施方式中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)具有在23℃下在60:40(重量/重量)的苯酚/四氯乙烷混合物中測(cè)量的0.4~2.0分升/克(dl/g)的特性粘度。在一些實(shí)施方式中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)具有特性粘度0.5~1.5dl/g,具體地0.6~1.2dl/g。
在一些實(shí)施方式中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)具有通過(guò)凝膠滲透色譜法(GPC)使用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的10,000至200,000原子質(zhì)量單位,具體地50,000至150,000原子質(zhì)量單位的重均分子量。如果使用重均分子量低于10,000原子質(zhì)量單位的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯),由該組合物模制的制品的機(jī)械性能可能不符合要求。另一方面,如果使用具有大于200,000原子質(zhì)量單位的重均分子量的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯),模塑性可能不足。聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)還可以包含兩種或更多種具有不同特性粘度和/或重均分子量的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)的混合物。
在一些實(shí)施方式中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)組分包含改性的聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯),即,部分地源自聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)(PET)的PBT,例如從使用過(guò)的軟飲料瓶再循環(huán)的PET。源自PET的PBT聚酯(為了方便,在本文中稱為“改性的PB%”)可以源自聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)組分如聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)共聚物或它們的組合。改性的PBT可以進(jìn)一步源自生物質(zhì)衍生的1,4-丁二醇,例如源自玉米的1,4-丁二醇或源自纖維素材料的1,4-丁二醇。不同于含有新的PBT(源自1,4-丁二醇和對(duì)苯二甲酸單體的PBT)的常規(guī)模制組合物,改性的PBT含有源自乙二醇和間苯二甲酸的單元。改性的PBT的使用可以提供有效地在PBT熱塑性模制組合物中使用未充分利用的廢PET(來(lái)自消費(fèi)后或工業(yè)化后流股)的有價(jià)值的方式,由此保護(hù)不可再生資源并且降低溫室氣體(例如二氧化碳)的形成。
改性的PBT可以具有至少一個(gè)源自聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)組分的殘基。這種殘基可以包括源自乙二醇基團(tuán)、二甘醇基團(tuán)、間苯二甲酸基團(tuán)、含銻化合物、含鍺化合物、含鈦化合物、含鈷化合物、含錫化合物、鋁、鋁鹽、1,3-環(huán)己烷二甲醇異構(gòu)體、1,4-環(huán)己烷二甲醇異構(gòu)體、1,3-環(huán)己烷二甲醇的順式異構(gòu)體、1,4-環(huán)己烷二甲醇的順式異構(gòu)體、1,3-環(huán)己烷二甲醇的反式異構(gòu)體、1,4-環(huán)己烷二甲醇的反式異構(gòu)體、堿金屬鹽、堿土金屬鹽,包括鈣、鎂、鈉和鉀鹽,含磷化合物和陰離子、含硫化合物和陰離子、萘二羧酸、1,3-丙二醇基團(tuán)和它們的組合中的一種或多種的殘基。
取決于多種因素如聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)和聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)共聚物的類型和相對(duì)量,殘基可以包括各種組合。例如,殘基可以包括源自乙二醇基團(tuán)和二甘醇(diethylene glycol)基團(tuán)的單元的混合物。殘基還可以包括源自乙二醇基團(tuán)、二甘醇基團(tuán)和間苯二甲酸基團(tuán)的單元的混合物。源自聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)的殘基可以包括1,3-環(huán)己烷二甲醇基團(tuán)的順式異構(gòu)體、1,4-環(huán)己烷二甲醇基團(tuán)的順式異構(gòu)體、1,3-環(huán)己烷二甲醇基團(tuán)的反式異構(gòu)體、1,4-環(huán)己烷二甲醇基團(tuán)的反式異構(gòu)體和它們的組合。殘基還可以包括源自乙二醇基團(tuán)、二甘醇基團(tuán)、間苯二甲酸基團(tuán)、環(huán)己烷二甲醇基團(tuán)的順式異構(gòu)體、環(huán)己烷二甲醇基團(tuán)的反式異構(gòu)體和它們的組合的單元的混合物。源自聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)的殘基還可以包括源自乙二醇基團(tuán)、二甘醇基團(tuán)和含鈷化合物的單元的混合物。這種含鈷化合物混合物還可以含有間苯二甲酸基團(tuán)。
改性的PBT組分的聚合物主鏈中的乙二醇基團(tuán)、二甘醇基團(tuán)和間苯二甲酸基團(tuán)的量可以變化。改性的PBT通常以至少0.1摩爾百分?jǐn)?shù),并且可以在0.1至10摩爾百分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)的量含有源自間苯二甲酸的單元。改性的PBT組分還可以以至少0.1摩爾百分?jǐn)?shù),并且可以在0.1至10摩爾百分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)的量含有源自乙二醇的單元。改性的PBT組分還可以以0.1至10摩爾百分?jǐn)?shù)的量含有源自二甘醇的單元。在一些實(shí)施方式中,源自丁二醇的單元的量為95~99.8摩爾百分?jǐn)?shù)。在一些實(shí)施方式中,源自對(duì)苯二甲酸的單元的量為90~99.9摩爾百分?jǐn)?shù)。除非另外指出,源自間苯二甲酸和/或?qū)Ρ蕉姿岬膯卧乃心柫烤谠醋远岷?或二酯的組合物中的單元的總摩爾數(shù)。除非另外指出,源自1,4-丁二醇、乙二醇和二甘醇的單元的所有摩爾量均基于源自二醇的組合物中的單元的總摩爾數(shù)。
基于改性的PBT的總重量,改性的PBT中聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)組分殘基的總量可以在1.8至2.5重量百分?jǐn)?shù)、或?yàn)?.5至2重量百分?jǐn)?shù)或?yàn)?至4重量百分?jǐn)?shù)的量中變化。當(dāng)期望制備具有至少200℃熔融溫度Tm的聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)共聚物時(shí),二甘醇、乙二醇和間苯二甲酸基團(tuán)的總量應(yīng)當(dāng)處于特定的范圍內(nèi)。因此,相對(duì)于改性的PBT中總計(jì)100當(dāng)量的二醇和100當(dāng)量的二酸基團(tuán),改性的聚(對(duì)苯二甲酸丁二酯)組分中二甘醇、乙二醇和間苯二甲酸基團(tuán)的總量可以大于0且小于或等于23當(dāng)量。源自聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)的無(wú)機(jī)殘基的總量可以以按重量計(jì)大于0份每百萬(wàn)份(ppm)且最高達(dá)1000ppm的量存在。這種無(wú)機(jī)殘基的實(shí)例包括含銻化合物、含鍺化合物、含鈦化合物、含鈷化合物、含錫化合物、鋁、鋁鹽、堿土金屬鹽(包括鈣鹽和鎂鹽)、堿金屬鹽(包括鈉鹽和鉀鹽)、含磷化合物和陰離子、含硫化合物和陰離子、和它們的組合。無(wú)機(jī)殘基的量可以為250至1000ppm,更具體地為500至1000ppm。
改性的PBT的商用實(shí)例包括由SABIC Innovative Plastics Company制造的,可以在商品名VALOXTM iQ樹脂下獲得的那些??梢酝ㄟ^(guò)包括聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)組分的解聚和解聚的聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)組分與1,4-丁二醇的聚合以提供改性的PBT的任何方法,從聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)組分衍生改性的PBT。例如,改性的聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)組分可以通過(guò)包括以下的方法制備:在180℃至230℃的溫度下、在攪拌下、在至少大氣壓力的壓力下、在催化劑組分的存在下、在升高的溫度下、在惰性氣氛下使用1,4-丁二醇組分將聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)和/或聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)共聚物解聚,以產(chǎn)生含有包含對(duì)苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、包含間苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、包含對(duì)苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、包含間苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、包含對(duì)苯二甲酸丁二酯部分的低聚物、包含間苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、包含至少兩種前述部分的共價(jià)結(jié)合的低聚部分、1,4-丁二醇、乙二醇或它們的組合的熔融混合物;和在低于大氣壓的壓力下攪拌該熔融混合物,并且在足以形成含有源自聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)組分的至少一種殘基的改性的PBT的條件下,將該熔融混合物的溫度提高到升高的溫度。
組合物可以包含新的(virgin)聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)和改性的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)的組合,包含新的和改性的聚(1,4-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)的組合,改性的聚(1,4-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)獲得自如上所述的再循環(huán)的聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)。
基于組合物的總重量,組合物以35至76重量百分?jǐn)?shù)的量包含聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)。在該范圍內(nèi),聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)的量可以為35至66重量百分?jǐn)?shù),具體地38至60重量百分?jǐn)?shù),更具體地42至55重量百分?jǐn)?shù)。
除了聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)之外,組合物包含沖擊改性劑。沖擊改性劑包含聚烯烴彈性體。聚烯烴彈性體的實(shí)例包括聚異丁烯(PIB)、乙烯/丙烯共聚物、乙烯/1-丁烯共聚物、乙烯/1-辛烯共聚物、乙烯/丙烯/二烯三聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物和它們的組合。在一些實(shí)施方式中,聚烯烴彈性體包含乙烯/1-辛烯共聚物。在一些實(shí)施方式中,聚烯烴彈性體包含乙烯/1-辛烯共聚物和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物。
沖擊改性劑可以可選地進(jìn)一步包含熱塑性聚酯彈性體。熱塑性聚酯彈性體可以通過(guò)嵌段共聚或接枝聚合或物理共混兩種聚合物(一種為熱塑性聚酯,且另一種為彈性體聚醚)制成。在一些實(shí)施方式中,熱塑性聚酯彈性體是包含至少一種熱塑性聚酯嵌段和至少一種彈性體聚醚嵌段的嵌段共聚物。在一些實(shí)施方式中,聚酯嵌段包含聚(間/對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、聚(間/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)、聚(間/對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-共-間/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)或它們的組合。應(yīng)當(dāng)理解的是,“間/對(duì)苯二甲酸酯”包括間苯二甲酸酯、對(duì)苯二甲酸酯、以及間苯二甲酸酯和對(duì)苯二甲酸酯的組合。在一些實(shí)施方式中,聚醚嵌段包含聚氧乙烯、聚氧-1,2-丙烯、聚氧-1,3-丙烯、聚氧-1,2-丁烯、聚氧-1,3-丁烯、聚氧-1,4-丁烯、聚(五亞甲基氧化物)、聚(六亞甲基氧化物)或它們的組合。在一些實(shí)施方式中,聚醚嵌段具有400至6,000原子質(zhì)量單位,具體地600至4,000原子質(zhì)量單位的數(shù)均分子量。在具體實(shí)施方式中,熱塑性聚酯彈性體包含聚(間/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)嵌段和聚氧丁烯嵌段。
在一些實(shí)施方式中,沖擊改性劑包含熱塑性聚酯彈性體,并且該熱塑性聚酯彈性體包含聚(亞烷基間/對(duì)苯二甲酸酯)-b-聚(亞烷基醚)。
在一些實(shí)施方式中,沖擊改性劑包含熱塑性聚酯彈性體,并且該熱塑性聚酯彈性體包含聚(間/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)-b-聚(亞丁基醚)。
在一些實(shí)施方式中,沖擊改性劑包含乙烯/1-辛烯共聚物和聚(間/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)-b-聚(亞丁基醚)。
基于組合物的總重量,組合物以2至6重量百分?jǐn)?shù)的量包含沖擊改性劑,條件是聚烯烴彈性體的量不超過(guò)5重量百分?jǐn)?shù)。超過(guò)5重量百分?jǐn)?shù)的聚烯烴彈性體的量對(duì)阻燃性不利。在2至6重量百分?jǐn)?shù)范圍內(nèi),沖擊改性劑的量可以為2.5至5.5重量百分?jǐn)?shù),具體地3.5至5.5重量百分?jǐn)?shù)。
除了聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)和沖擊改性劑之外,組合物包含玻璃纖維。適合的玻璃纖維包括基于E、A、C、ECR、R、S、D和NE玻璃以及石英的那些。在一些實(shí)施方式中,玻璃纖維具有2至30微米,具體地5至25微米,更具體地10至15微米的直徑。在一些實(shí)施方式中,混合之前的玻璃纖維的長(zhǎng)度為2至7毫米,具體地3至5毫米。玻璃纖維可以可選地包含所謂的粘合促進(jìn)劑以改善其與聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)的相容性。粘合促進(jìn)劑包含鉻復(fù)合物、硅烷、鈦酸鹽(酯)、鋯鋁酸鹽(酯)、丙烯馬來(lái)酸酐共聚物、反應(yīng)性纖維素酯等。適合的玻璃纖維可商購(gòu)自包括例如Owens Corning、Nippon Electric Glass、PPG和Johns Manville的供應(yīng)商。
基于組合物的總重量,組合物以10至50重量百分?jǐn)?shù)的量包含玻璃纖維。在該范圍內(nèi),玻璃纖維的量可以為20至40重量百分?jǐn)?shù),具體地25至35重量百分?jǐn)?shù)。
除了聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)、沖擊改性劑和玻璃纖維之外,組合物包含阻燃劑。阻燃劑包括金屬二烷基亞膦酸鹽、基于三聚氰胺的阻燃劑和阻燃增效劑,該阻燃增效劑包含有機(jī)膦氧化物、低聚或聚合的雙(苯氧基)磷腈、有機(jī)磷酸酯或它們的組合。
如本文中所使用的,術(shù)語(yǔ)“金屬二烷基亞膦酸鹽”是指包含至少一種金屬陽(yáng)離子和至少一種二烷基亞膦酸根陰離子的鹽。在一些實(shí)施方式中,金屬二烷基亞膦酸鹽具有化學(xué)式:
其中Ra和Rb各自獨(dú)立地為C1-C6烷基;M為鈣、鎂、鋁或鋅;并且d為2或3。Ra和Rb的實(shí)例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、叔丁基和正戊基。在一些實(shí)施方式中,Ra和Rb是乙基,M是鋁,并且d是3(即,金屬二烷基亞膦酸鹽是三(二乙基亞膦酸)鋁(aluminum tris(diethylphosphinate)))。
基于三聚氰胺的阻燃劑包括磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、多磷酸三聚氰胺、氰脲酸三聚氰胺和它們的組合。在一些實(shí)施方式中,基于三聚氰胺的阻燃劑包含多磷酸三聚氰胺。
阻燃增效劑包括有機(jī)膦氧化物、低聚或聚合的雙(苯氧基)磷腈、有機(jī)磷酸酯或它們的組合。有機(jī)膦氧化物具有化學(xué)式:
其中R1、R2和R3各自獨(dú)立地為C4-C24烴基。如本文中所使用的,術(shù)語(yǔ)“烴基”無(wú)論單獨(dú)使用還是作為另一術(shù)語(yǔ)的前綴、后綴或片段使用,是指僅含有碳和氫的殘基,除非其被具體地指示為“取代的烴基”。烴基殘基可以是脂肪族或芳香族、直鏈、環(huán)狀、雙環(huán)、支化的、飽和的或不飽和的。其還可以含有脂肪族、芳香族、直鏈、環(huán)狀、雙環(huán)、支鏈、飽和的和不飽和的烴部分的組合。當(dāng)該烴基殘基被描述為取代的時(shí),其除了碳和氫之外還可以含有雜原子。C4-C24烴基可以是例如C4-C24烷基、C6-C24芳基、C7-C24烷基芳基或C7-C24芳基烷基。具體的有機(jī)膦氧化物包括三苯基膦氧化物、三對(duì)甲苯基膦氧化物、三(4-壬基苯基)膦氧化物、三環(huán)己基膦氧化物、三正丁基膦氧化物、三正己基膦氧化物、三正辛基膦氧化物、芐基雙(環(huán)己基)膦氧化物、芐基雙(苯基)膦氧化物、苯基雙(正己基)膦氧化物和它們的組合。在一些實(shí)施方式中,有機(jī)膦氧化物包含三苯基膦氧化物。
雙(苯氧基)磷腈可以是低聚或聚合的,并且其可以是環(huán)狀的或線性的。在一些實(shí)施方式中,雙(苯氧基)磷腈是環(huán)狀的并且具有以下結(jié)構(gòu):
其中m是3至25的整數(shù);x和y各自獨(dú)立地為0、1、2、3、4或5;并且每次出現(xiàn)的R4和R5是鹵素、C1-C12烷基或C1-C12烷氧基。
在其它實(shí)施方式中,雙(苯氧基)磷腈是線性的并且具有以下結(jié)構(gòu):
其中n是3至10,000的整數(shù);X1表示—N═P(OPh)3基團(tuán)或—N═P(O)(OPh)基團(tuán),其中Ph表示苯基;Y1表示—P(OPh)4基團(tuán)或—P(O)(OPh)2基團(tuán);x和y各自獨(dú)立地為0、1、2、3、4或5;并且每次出現(xiàn)的R4和R5為鹵素、C1-C12烷基或C1-C12烷氧基。
可商購(gòu)的低聚和聚合的雙(苯氧基)磷腈包括來(lái)自Lanyin Chemical Co.,Ltd.的LY202、來(lái)自Fushimi Pharmaceutical Co.,Ltd.的FP-110、和來(lái)自O(shè)tsuka Chemical Co.,Ltd.的SPB-100。
示例性的有機(jī)磷酸酯包括含有苯基、取代的苯基、或苯基與取代的苯基的組合的磷酸酯;基于間苯二酚的雙芳基磷酸酯,如,例如間苯二酚雙(二苯基磷酸酯),以及基于雙酚的那些,如,例如雙酚A雙(二苯基磷酸酯)。在一些實(shí)施方式中,有機(jī)磷酸酯包含三(烷基苯基)磷酸酯(例如,CAS登記號(hào)89492-23-9或CAS登記號(hào)78-33-1)、間苯二酚雙(二苯基磷酸酯)(CAS登記號(hào)57583-54-7)、雙酚A雙(二苯基磷酸酯)(CAS登記號(hào)181028-79-5)、磷酸三苯酯(CAS登記號(hào)115-86-6)、三(異丙基苯基)磷酸酯(例如,CAS登記號(hào)68937-41-7)、叔丁基苯基二苯基磷酸酯(CAS登記號(hào)56803-37-3)、雙(叔丁基苯基酯)苯基磷酸酯(CAS登記號(hào)65652-41-7)、三(叔丁基苯基)磷酸酯(CAS登記號(hào)78-33-1)、或它們的組合。
在一些實(shí)施方式中,阻燃增效劑包含三苯基膦氧化物、低聚雙(苯氧基)磷腈或它們的組合。在一些實(shí)施方式中,阻燃增效劑包含三苯基膦氧化物和低聚雙(苯氧基)磷腈。
基于組合物的總重量,組合物包含14至25重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑。在該范圍內(nèi),阻燃劑的量可以為14至20重量百分?jǐn)?shù),具體地15至19重量百分?jǐn)?shù)。阻燃劑的量中包含5至15重量百分?jǐn)?shù)的金屬二烷基亞膦酸鹽。在該范圍內(nèi),金屬二烷基亞膦酸鹽的量可以為7至13重量百分?jǐn)?shù),具體地8至12重量百分?jǐn)?shù)。阻燃劑的量還包含2至8重量百分?jǐn)?shù)的基于三聚氰胺的阻燃劑。在該范圍內(nèi),基于三聚氰胺的阻燃劑的量可以為3至7重量百分?jǐn)?shù),具體地3至6重量百分?jǐn)?shù)。阻燃劑的量還包含1至6重量百分?jǐn)?shù)的阻燃增效劑。在該范圍內(nèi),阻燃增效劑的量可以為1至5重量百分?jǐn)?shù),具體地2至4重量百分?jǐn)?shù)。
所述組合物可以可選地進(jìn)一步包含聚醚酰亞胺。如本文中所使用的,術(shù)語(yǔ)“聚醚酰亞胺”指的是包含具有以下結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元的聚合物:
其中R6為C1-C18亞烴基;并且T為-O-或式-O-Z-O-的基團(tuán),其中-O-或-O-Z-O-基團(tuán)的二價(jià)鍵處在鄰接的苯二甲酰亞胺基團(tuán)的3,3'、3,4'、4,3'或4,4'位置,并且其中Z包括
其中Q是包含-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-CyH2y-(其中y為1至8)或-CpHqFr-(其中p為1至8,q為0至15,r為1至16且q+r=2p)的二價(jià)部分。
在一些實(shí)施方式中,聚醚酰亞胺包含10~1000,具體地50~500的上述的重復(fù)單元。
在一些實(shí)施方式中,每次出現(xiàn)的R6獨(dú)立地為對(duì)亞苯基或間亞苯基,并且T為下式的二價(jià)部分:
在一些實(shí)施方式中,聚醚酰亞胺包含10至1000個(gè)具有以下結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元:
其中R6為C6-C18亞芳基;T為-O-或式-O-Z-O-的基團(tuán),其中-O-或-O-Z-O-基團(tuán)的二價(jià)鍵處于3,3'、3,4'、4,3'或4,4'位,并且其中Z包括
其中Q包括-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-CyH2y-(其中y為1~8)或-CpHqFr-(其中p為1~8,q為0~15,r為1~16并且q+r=2p)。
在一些實(shí)施方式中,每次出現(xiàn)時(shí)R6獨(dú)立地為間亞苯基或?qū)啽交?,并且T具有以下結(jié)構(gòu)
聚醚酰亞胺的重復(fù)單元通過(guò)雙(醚酐)和二胺的反應(yīng)形成。芳香族雙(醚酐)的說(shuō)明性實(shí)例包括2,2-雙[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐、4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐、4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐、4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐、4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐、2,2-雙[4-(2,3-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐、4,4'-雙(2,3-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐、4,4'-雙(2,3-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐、4,4'-雙(2,3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐、4,4'-雙(2,3-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基-2,2-丙烷二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐和它們的混合物。
用于形成聚醚酰亞胺的重復(fù)單元的二胺包括具有下式的那些:
H2N-R6-NH2
其中R6如上定義。具體的有機(jī)二胺的例子在例如Heath等的美國(guó)專利第3,972,902號(hào)和Giles的美國(guó)專利第4,455,410號(hào)中公開。示例性的二胺包括乙二胺,丙二胺,三亞甲基二胺,二亞乙基三胺,三亞乙基四胺、六亞甲基二胺、七亞甲基二胺、八亞甲基二胺、九亞甲基二胺、十亞甲基二胺、1,12-十二烷二胺、1,18-十八烷二胺、3-甲基七亞甲基二胺、4,4-二甲基七亞甲基二胺、4-甲基九亞甲基二胺、5-甲基九亞甲基二胺、2,5-二甲基六亞甲基二胺、2,5-二甲基七亞甲基二胺、2,2-二甲基亞丙基二胺、N-甲基-雙(3-氨基丙基)胺、3-甲氧基六亞甲基二胺、1,2-雙(3-氨基丙氧基)乙烷、雙(3-氨基丙基)硫醚、1,4-環(huán)己烷二胺、雙-(4-氨基環(huán)己基)甲烷、間亞苯基二胺、對(duì)亞苯基二胺、2,4-二氨基甲苯、2,6-二氨基甲苯、間亞二甲苯基二胺、對(duì)亞二甲苯基二胺、2-甲基-4,6-二乙基-1,3-亞苯基二胺、5-甲基-4,6-二乙基-1,3-亞苯基二胺、聯(lián)苯胺、3,3’-二甲基聯(lián)苯胺、3,3’-二甲氧基聯(lián)苯胺、1,5-二氨基萘、雙(4-氨基苯基)甲烷、雙(2-氯-4-氨基-3,5-二乙基苯基)甲烷、雙(4-氨基苯基)丙烷、2,4-雙(對(duì)氨基叔丁基)甲苯、雙(對(duì)氨基叔丁基苯基)醚、雙(對(duì)甲基-鄰氨基苯基)苯、雙(對(duì)甲基-鄰氨基戊基)苯、1,3-二氨基-4-異丙基苯、雙(4-氨基苯基)硫醚、雙(4-氨基苯基)砜、雙(4-氨基苯基)醚、1,3-雙(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷和它們的混合物。在一些實(shí)施方式中,二胺是芳香族二胺,更具體地為間亞苯基二胺、對(duì)亞苯基二胺、磺?;桨坊蛩鼈兊幕旌衔铩?/p>
在一些實(shí)施方式中,聚醚酰亞胺包含酰亞胺化的1,3-亞苯基二胺(CAS登記號(hào)108-45-2)和5,5'-[(1-甲基乙叉基)雙(4,1-亞苯基氧基)]雙(1,3-間苯并呋喃二酮)(CAS登記號(hào)38103-06-9)的共聚物。
通常,可以采用各種溶劑,例如鄰二氯苯、間甲酚/甲苯等,在100℃至250℃的溫度下進(jìn)行形成聚醚酰亞胺的反應(yīng),以進(jìn)行二酐和二胺之間的反應(yīng)??商鎿Q地,可以通過(guò)熔融聚合或界面聚合,例如,通過(guò)伴隨攪拌將起始材料的混合物加熱到升高的溫度以熔融聚合芳香族雙(酐)和二胺來(lái)制備聚醚酰亞胺嵌段。通常,熔融聚合采用200℃~400℃的溫度。
可以采用鏈終止劑以控制聚酰酰亞胺的分子量??梢圆捎脝喂倌馨啡绫桨?,或單官能酐如苯二甲酸酐。
在一些實(shí)施方式中,聚醚酰亞胺具有根據(jù)ASTM D 1238-13在350℃下使用6.6千克負(fù)荷確定的0.1~10克每分鐘的熔體指數(shù)(melt index)。在一些實(shí)施方式中,聚醚酰亞胺樹脂具有如通過(guò)凝膠滲透色譜法使用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的10,000至150,000原子質(zhì)量單位的重均分子量。在一些實(shí)施方式中,聚醚酰亞胺具有20,000至60,000原子質(zhì)量單位的重均分子量。在一些實(shí)施方式中,聚醚酰亞胺具有通過(guò)烏氏粘度計(jì)(Ubbelohde viscometer)在間甲酚中在25℃下測(cè)量的,大于或等于0.2分升每克,具體地0.35~0.7分升每克的特性粘度。
聚醚酰亞胺可以商購(gòu)自如SABIC Innovative Plastics和Kuraray Co.Ltd.。
當(dāng)存在于所述組合物中時(shí),基于組合物的總重量,以0.5至3重量百分?jǐn)?shù)的量使用聚醚酰亞胺。在該范圍內(nèi),聚醚酰亞胺的量可以為0.5至2重量百分?jǐn)?shù)。
組合物可以可選地進(jìn)一步包含熱塑性塑料領(lǐng)域中已知的一種或多種添加劑。例如,組合物可以可選地進(jìn)一步包含選自穩(wěn)定劑、脫模劑、潤(rùn)滑劑、加工助劑、抗滴落劑(drip retardant)、成核劑、UV阻斷劑、染料、顏料、抗氧化劑、抗靜電劑、礦物油、金屬鈍化劑、防粘連劑(antiblocking agent)和它們的組合的添加劑。當(dāng)存在時(shí),基于組合物的總重量,通常以小于或等于5重量百分?jǐn)?shù),具體地小于或等于2重量百分?jǐn)?shù),更具體地小于或等于1重量百分?jǐn)?shù)的總量使用這些添加劑。
組合物可以可選地最少化或不含除了本文描述為必要或可選的那些組分之外的組分。例如,在一些實(shí)施方式中,組合物包含0至2重量百分?jǐn)?shù),具體地0重量百分?jǐn)?shù)的聚碳酸酯。在一些實(shí)施方式中,組合物包含0至2重量百分?jǐn)?shù)(具體地0重量百分?jǐn)?shù))的聚酯碳酸酯。在一些實(shí)施方式中,組合物包含0至2重量百分?jǐn)?shù),具體地0重量百分?jǐn)?shù)的聚碳酸酯-聚硅氧烷嵌段共聚物。在一些實(shí)施方式中,組合物包含0至2重量百分?jǐn)?shù),具體地0重量百分?jǐn)?shù)的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三聚物。在一些實(shí)施方式中,組合物包含0至2重量百分?jǐn)?shù),具體地0重量百分?jǐn)?shù)的具有包含聚(丙烯酸丁酯)的核和包含聚(甲基丙烯酸甲酯)的殼的核-殼共聚物沖擊改性劑。在一些實(shí)施方式中,組合物包含0至2重量百分?jǐn)?shù),具體地0重量百分?jǐn)?shù)的乙烯、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯的三聚物。在一些實(shí)施方式中,組合物包含0至2重量百分?jǐn)?shù),具體地0重量百分?jǐn)?shù)的金屬氫氧化物阻燃劑。在一些實(shí)施方式中,組合物包含0至2重量百分?jǐn)?shù),具體地0重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維之外的填料。
在一些實(shí)施方式中,組合物最少化或不包含有機(jī)膦酸酯。在一些實(shí)施方式中,基于組合物的總重量,組合物包含0至0.05重量百分?jǐn)?shù)的有機(jī)膦酸酯。在一些實(shí)施方式中,組合物包含0至0.05重量百分?jǐn)?shù)的下式的有機(jī)膦酸酯:
其中R7是氫、C1-C20烷基、未取代的或C1-C4烷基取代的苯基或萘基;R8是氫、C1-C20烷基、未取代的或C1-C4烷基取代的苯基或萘基或M1r+/r,n是0至6的整數(shù),M1r+是r價(jià)金屬離子或銨離子,并且r是1至4的整數(shù);R9是異丙基、異丁基、叔丁基、環(huán)己基或?yàn)楸?至3個(gè)C1-C4烷基基團(tuán)取代的環(huán)烷基;R10是氫、C1-C4烷基、C3-C8環(huán)烷基或被1至3個(gè)C1-C4烷基基團(tuán)取代的環(huán)己基;并且R11是氫、C1-C18烷基、三甲基甲硅烷基、芐基、苯基或磺?;?。
在組合物的非常具體的實(shí)施方式中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)包含聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯);沖擊改性劑包含乙烯/1-辛烯共聚物和聚(苯二甲酸丁二醇酯-共-亞烷基醚苯二甲酸酯)(poly(butylene phthalate-co-alkylene ether phthalate));阻燃劑包含三(二乙基亞膦酸)鋁、多磷酸三聚氰胺、三苯基膦氧化物和低聚雙(苯氧基)磷腈;組合物進(jìn)一步包含聚醚酰亞胺;并且,組合物包含42至52重量百分?jǐn)?shù)的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)、3至6重量百分?jǐn)?shù)的沖擊改性劑、1.5至4.5重量百分?jǐn)?shù)的乙烯/1-辛烯共聚物、0.5至3重量百分?jǐn)?shù)的聚(苯二甲酸丁二醇酯-共-亞烷基醚苯二甲酸酯)、25至35重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維、14至21重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑、8至12重量百分?jǐn)?shù)的三(二乙基亞膦酸)鋁、2至6重量百分?jǐn)?shù)的多磷酸三聚氰胺、1至4重量百分?jǐn)?shù)的三苯基膦氧化物和0.5至3重量百分?jǐn)?shù)的低聚雙(苯氧基)磷腈。
組合物用于形成制品,包括用于發(fā)光二極管的插座、風(fēng)扇葉片、風(fēng)扇殼體或電連接器的電絕緣部件(包括電動(dòng)車輛充電耦合器(charge coupler)的電絕緣部件)。其它制品包括繼電器(electrical relay)的電絕緣部件以及用于電氣、電子、照明、家電、機(jī)動(dòng)車和醫(yī)療行業(yè)的其它部件。形成這些制品的適合方法包括單層和多層片材擠出、注射模制、吹塑、型材擠出、拉擠成型、壓縮模制、熱成形、壓力成形、液壓成形、真空成形等??梢允褂们笆鲋破分圃旆椒ǖ慕M合。
因此,一個(gè)實(shí)施方式是包含組合物的制品,該組合物包含:35至76重量百分?jǐn)?shù)的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯);2至6重量百分?jǐn)?shù)的沖擊改性劑,其包含聚烯烴彈性體和可選地?zé)崴苄跃埘椥泽w,條件是聚烯烴彈性體的量不超過(guò)5重量百分?jǐn)?shù);10至50重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維;和14至25重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑,其包含5至15重量百分?jǐn)?shù)的金屬二烷基亞膦酸鹽、2至8重量百分?jǐn)?shù)的基于三聚氰胺的阻燃劑和1至6重量百分?jǐn)?shù)的阻燃增效劑,該阻燃增效劑包含有機(jī)膦氧化物、低聚或聚合雙(苯氧基)磷腈、有機(jī)磷酸酯或它們的組合;其中,所有重量百分?jǐn)?shù)值均基于組合物的總重量。
在制品的非常具體的實(shí)施方式中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)包含聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯);沖擊改性劑包含乙烯/1-辛烯共聚物和聚(苯二甲酸丁二醇酯-共-亞烷基醚苯二甲酸酯);阻燃劑包含三(二乙基亞膦酸)鋁、多磷酸三聚氰胺、三苯基膦氧化物和低聚雙(苯氧基)磷腈;組合物進(jìn)一步包含聚醚酰亞胺;并且,組合物包含42至52重量百分?jǐn)?shù)的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)、3至6重量百分?jǐn)?shù)的沖擊改性劑、1.5至4.5重量百分?jǐn)?shù)的乙烯/1-辛烯共聚物、0.5至3重量百分?jǐn)?shù)的聚(苯二甲酸丁二醇酯-共-亞烷基醚苯二甲酸酯)、25至35重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維、14至21重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑、8至12重量百分?jǐn)?shù)的三(二乙基亞膦酸)鋁、2至6重量百分?jǐn)?shù)的多磷酸三聚氰胺、1至4重量百分?jǐn)?shù)的三苯基膦氧化物和0.5至3重量百分?jǐn)?shù)的低聚雙(苯氧基)磷腈。
本發(fā)明包括至少下列實(shí)施方式。
實(shí)施方式1:一種組合物,包含:35至76重量百分?jǐn)?shù)的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯);2至6重量百分?jǐn)?shù)的沖擊改性劑,該沖擊改性劑包含聚烯烴彈性體和可選地?zé)崴苄跃埘椥泽w,條件是聚烯烴彈性體的量不超過(guò)5重量百分?jǐn)?shù);10至50重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維;和14至25重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑,該阻燃劑包含5至15重量百分?jǐn)?shù)的金屬二烷基亞膦酸鹽、2至8重量百分?jǐn)?shù)的基于三聚氰胺的阻燃劑和1至6重量百分?jǐn)?shù)的阻燃增效劑,該阻燃增效劑包含有機(jī)膦氧化物、低聚或聚合的雙(苯氧基)磷腈、有機(jī)磷酸酯或它們的組合;其中,所有的重量百分?jǐn)?shù)值均基于組合物的總重量。
實(shí)施方式2:實(shí)施方式1所述的組合物,其中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)包含亞烷基基團(tuán),該亞烷基基團(tuán)包含亞乙基、1,3-亞丙基、1,4-亞丁基、1,5-亞戊基、1,6-亞己基、1,4-亞環(huán)己基、1,4-環(huán)己烷二亞甲基或它們的組合。
實(shí)施方式3:實(shí)施方式1所述的組合物,其中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)包含聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)或它們的組合。
實(shí)施方式4:實(shí)施方式1所述的組合物,其中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)包含聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)。
實(shí)施方式5:實(shí)施方式1-5中任一項(xiàng)所述的組合物,其中,聚烯烴彈性體包含乙烯/丙烯共聚物、乙烯/1-丁烯共聚物、乙烯/1-辛烯共聚物、乙烯/丙烯/二烯三聚物、聚異丁烯、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物或它們的組合。
實(shí)施方式6:實(shí)施方式5所述的組合物,其中,聚烯烴彈性體包含乙烯/1-辛烯共聚物。
實(shí)施方式7:實(shí)施方式1-6中任一項(xiàng)所述的組合物,其中,沖擊改性劑包含熱塑性聚酯彈性體,并且其中,熱塑性聚酯彈性體包含聚(亞烷基間/對(duì)苯二甲酸酯)-b-聚(亞烷基醚)。
實(shí)施方式8:實(shí)施方式7所述的組合物。其中,熱塑性聚酯彈性體包含聚(間/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)-b-聚(亞丁基醚)。
實(shí)施方式9:實(shí)施方式1-5中任一項(xiàng)所述的組合物,其中,沖擊改性劑包含乙烯/1-辛烯共聚物和聚(間/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)-b-聚(亞丁基醚)。
實(shí)施方式10:實(shí)施方式1-9中任一項(xiàng)所述的組合物,其中,金屬二烷基亞膦酸鹽包含三(二乙基亞膦酸)鋁。
實(shí)施方式11:實(shí)施方式1-10中任一項(xiàng)所述的組合物,其中,基于三聚氰胺的阻燃劑包含磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,多磷酸三聚氰胺,氰尿酸三聚氰胺或它們的組合。
實(shí)施方式12:實(shí)施方式1-10中任一項(xiàng)所述的組合物,其中,基于三聚氰胺的阻燃劑包含多磷酸三聚氰胺。
實(shí)施方式13:實(shí)施方式1-12中任一項(xiàng)所述的組合物,其中,阻燃增效劑包含三苯基膦氧化物、低聚雙(苯氧基)磷腈或它們的組合。
實(shí)施方式14:實(shí)施方式1-12中任一項(xiàng)所述的組合物,其中,阻燃增效劑包含三苯基膦氧化物和低聚雙(苯氧基)磷腈。
實(shí)施方式15:實(shí)施方式1-14中任一項(xiàng)所述的組合物,進(jìn)一步包含0.5至3重量百分?jǐn)?shù)的聚醚酰亞胺。
實(shí)施方式16:實(shí)施方式1-15中任一項(xiàng)所述的組合物,包含0至0.05重量百分?jǐn)?shù)的下式的有機(jī)膦酸酯:
其中R是氫、C1-C20烷基、未取代的或C1-C4烷基取代的苯基或萘基,R'是氫、C1-C20烷基、未取代的或C1-C4烷基取代的苯基或萘基或M1r+/r,n是0至6的整數(shù),M1r+是r價(jià)金屬離子或銨離子,r是1至4的整數(shù),R13是異丙基、異丁基、叔丁基、環(huán)己基或是被1至3個(gè)C1-C4烷基基團(tuán)取代的環(huán)烷基,R14是氫、C1-C4烷基、環(huán)烷基或是被1至3個(gè)C1-C4烷基取代的環(huán)己基,并且R15是氫、C1-C18烷基、三甲基甲硅烷基、芐基、苯基或磺酰基。
實(shí)施方式17:實(shí)施方式1所述的組合物,其中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)包含聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯);其中,所述沖擊改性劑包含乙烯/1-辛烯共聚物和聚(苯二甲酸丁二醇酯-共-亞烷基醚苯二甲酸酯);其中,阻燃劑包含三(二乙基亞膦酸)鋁、多磷酸三聚氰胺、三苯基膦氧化物和低聚雙(苯氧基)磷腈;其中,組合物進(jìn)一步包含聚醚酰亞胺;并且其中,組合物包含42至52重量百分?jǐn)?shù)的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)、3至6重量百分?jǐn)?shù)的沖擊改性劑、1.5至4.5重量百分?jǐn)?shù)的乙烯/1-辛烯共聚物、0.5至3重量百分?jǐn)?shù)的聚(苯二甲酸丁二醇酯-共-亞烷基醚苯二甲酸酯)、25至35重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維、14至21重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑、8至12重量百分?jǐn)?shù)的三(二乙基亞膦酸)鋁、2至6重量百分?jǐn)?shù)的多磷酸三聚氰胺、1至4重量百分?jǐn)?shù)的三苯基膦氧化物和0.5至3重量百分?jǐn)?shù)的低聚雙(苯氧基)磷腈。
實(shí)施方式18:一種包含組合物的制品,該組合物包含:35至76重量百分?jǐn)?shù)的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯);2至6重量百分?jǐn)?shù)的沖擊改性劑,該沖擊改性劑包含聚烯烴彈性體和可選地?zé)崴苄跃埘椥泽w,條件是聚烯烴彈性體的量不超過(guò)5重量百分?jǐn)?shù);10至50重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維;和14至25重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑,該阻燃劑包含5至15重量百分?jǐn)?shù)的金屬二烷基亞膦酸鹽、2至8重量百分?jǐn)?shù)的基于三聚氰胺的阻燃劑和1至6重量百分?jǐn)?shù)的阻燃增效劑,該阻燃增效劑包含有機(jī)膦氧化物、低聚或聚合的雙(苯氧基)磷腈、有機(jī)磷酸酯或它們的組合;其中,所有重量百分?jǐn)?shù)值均基于該組合物的總重量。
實(shí)施方式19:實(shí)施方式18所述的制品,其中,所述制品是發(fā)光二極管的插座(socket for a light emitting diode)、風(fēng)機(jī)葉片、風(fēng)機(jī)殼體、或電連接器的電絕緣部件。
實(shí)施方式20:實(shí)施方式18或19所述的制品,其中,聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)包含聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯);其中,沖擊改性劑包含乙烯/1-辛烯共聚物和聚(苯二甲酸丁二醇酯-共-亞烷基醚苯二甲酸酯);其中,阻燃劑包含三(二乙基亞膦酸)鋁、多磷酸三聚氰胺、三苯基膦氧化物和低聚雙(苯氧基)磷腈;其中,組合物進(jìn)一步包含聚醚酰亞胺;并且其中,組合物包含42至52重量百分?jǐn)?shù)的聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)、3至6重量百分?jǐn)?shù)的沖擊改性劑、1.5至4.5重量百分?jǐn)?shù)的乙烯/1-辛烯共聚物、0.5至3重量百分?jǐn)?shù)的聚(苯二甲酸丁二醇酯-共-亞烷基醚苯二甲酸酯)、25至35重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維、14至21重量百分?jǐn)?shù)的阻燃劑、8至12重量百分?jǐn)?shù)的三(二乙基亞膦酸)鋁、2至6重量百分?jǐn)?shù)的多磷酸三聚氰胺、1至4重量百分?jǐn)?shù)的三苯基膦氧化物和0.5至3重量百分?jǐn)?shù)的低聚雙(苯氧基)磷腈。
本文所公開的所有范圍均包括端點(diǎn),并且端點(diǎn)彼此獨(dú)立地可以相互組合。本文所公開的每個(gè)范圍均構(gòu)成處于所公開范圍內(nèi)的任何點(diǎn)或子范圍的公開。
本發(fā)明將通過(guò)下列非限制性實(shí)施例進(jìn)一步闡明。
實(shí)施例1
用來(lái)制備組合物的組分匯總于表1中。
表1
為了制備所述組合物,干混除了玻璃纖維之外的所有成分,然后加入到雙螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料喉中。使用單獨(dú)的下游進(jìn)料器將玻璃纖維進(jìn)料到擠出機(jī)中。使用45千克每小時(shí)的通量和從進(jìn)料喉到模頭120℃/250℃/250℃/250℃/250℃/250℃/260℃/260℃/260℃/270℃/200℃的區(qū)域溫度熔融捏合該組合物。通過(guò)模頭擠出四毫米的股(strand)并且在水浴中冷卻,然后制粒。在120℃下將粒料干燥4小時(shí),然后用于注射模制。
根據(jù)相應(yīng)的ASTM方法,使用150噸注射模制機(jī)在250℃熔體溫度(melt temperature)、50℃模具溫度和30千克力每平方厘米的背壓下操作,將測(cè)試試樣注射模制。
使用匯總于表2中的程序和條件確定性能,其中“MFR”為熔體流動(dòng)速率,“CTI”是相比漏電起痕指數(shù)(comparative tracking index),“kg”是千克,“mm”是毫米,“min”是分鐘,“g”是克,“J”是焦耳,“m”是米,并且“MPa”是兆帕。
在表2中,“UL 94”指的是美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)94(Underwriter’s Laboratory Bulletin 94)的20毫米垂直燃燒測(cè)試,“塑料材料的可燃性測(cè)試,UL 94”,20mm垂直燃燒火焰測(cè)試。在測(cè)試之前,使1.50毫米厚度的燃燒試棒在23℃和50%相對(duì)濕度的條件下處理至少48小時(shí)。在UL 94 20mm垂直燃燒火焰測(cè)試中,測(cè)試了一組五個(gè)燃燒試棒。對(duì)于每個(gè)棒,向棒上施加火焰,然后移除,記錄棒自熄所需的時(shí)間(第一余焰時(shí)間(first afterflame time),t1)。然后再施加火焰,并且記錄棒自熄所需的時(shí)間(第二余焰時(shí)間(second afterflame time),t2)以及燃燒后發(fā)光時(shí)間(余輝(afterglow)時(shí)間,t3)。為了達(dá)到V-0等級(jí),每個(gè)獨(dú)立試樣的余焰時(shí)間t1和t2必須小于或等于10秒;并且所有五個(gè)試樣的總余輝時(shí)間(全部五個(gè)試樣的t1加上t2)必須小于或等于50秒;并且每個(gè)單獨(dú)試樣的第二余焰時(shí)間加余輝時(shí)間(t2+t3)必須小于或等于30秒;并且沒(méi)有試樣可以燃燒或發(fā)光到固定夾子(holding clamp);并且棉花指示物不能被燃燒的顆?;虻温湮稂c(diǎn)燃。為了達(dá)到V-1等級(jí),每個(gè)單獨(dú)試樣的余焰時(shí)間t1和t2必須小于或等于30秒;并且全部五個(gè)試樣的總余焰時(shí)間(全部五個(gè)試樣的t1加上t2)必須小于或等于250秒;并且每個(gè)單獨(dú)試樣的第二余焰時(shí)間加余輝時(shí)間(t2+t3)必須小于或等于60秒;并且沒(méi)有試樣可以燃燒或發(fā)光到固定夾子;并且棉花指示物不能被燃燒的顆?;虻温湮稂c(diǎn)燃。為了達(dá)到V-2等級(jí),每個(gè)單獨(dú)試樣的余焰時(shí)間t1和t2必須小于或等于30秒;并且全部五個(gè)試樣的總余焰時(shí)間(全部五個(gè)試樣的t1加上t2)必須小于或等于250秒;并且每個(gè)單獨(dú)試樣的第二余焰時(shí)間加余輝時(shí)間(t2+t3)必須少于或等于60秒;并且沒(méi)有試樣可以燃燒或發(fā)光到固定夾子;但是棉花指示物可以被燃燒的顆?;虻温湮稂c(diǎn)燃。不能達(dá)到V-2等級(jí)的組合物被認(rèn)為是不合格的。
表2
組成和性質(zhì)匯總于表3中。
如比較實(shí)施例1中所顯示的,未使用任何沖擊改性劑,通過(guò)亞膦酸酯和基于三聚氰胺的阻燃劑的阻燃劑共混物,不能得到具有高延展性以及高相比漏電起痕指數(shù)和1.5毫米下的V-0的UL 94等級(jí)的玻璃纖維增強(qiáng)聚(亞烷基對(duì)苯二甲酸酯)組合物。然而,包括磷阻燃增效劑如低聚或聚合的雙(苯氧基)磷腈和/或有機(jī)膦氧化物連同沖擊改性劑(其為可選地與熱塑性聚酯彈性體結(jié)合的聚烯烴彈性體),使得可以得到高延展性(缺口懸臂梁韌性(Notched Izod toughness)≥90J/m和拉伸伸長(zhǎng)率≥2.5%)。這些優(yōu)點(diǎn)是不在顯著犧牲相比漏電起痕指數(shù)(CTI≥600V)和阻燃性(厚度1.5毫米下V-0的UL 94垂直燃燒等級(jí))、熔體流動(dòng)(MFR≥17克/10分鐘)或耐熱性(維卡≥197℃)的條件下實(shí)現(xiàn)的。參見實(shí)施例1-6。通過(guò)使用聚烯烴彈性體和熱塑性聚酯彈性體的組合以及少量炭化劑(charring agent)如聚醚酰亞胺作為沖擊改性劑,能夠進(jìn)一步改善組合物的性能平衡。參見實(shí)施例3和4。觀察到了本發(fā)明使用具有13微米(實(shí)施例1-5)和10微米直徑(實(shí)施例6)的玻璃纖維的益處。相反,如比較實(shí)施例2-7所示的,如果不包括沖擊改性劑、或者沖擊改性劑缺少聚烯烴彈性體(例如,如果其為單獨(dú)的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三聚物、丙烯酸橡膠、反應(yīng)性彈性體如EMAGMA、或熱塑性聚酯彈性體)、或者如果聚烯烴彈性體含量超過(guò)5重量百分?jǐn)?shù),延展性或阻燃性受到顯著損害。類似地,如果不存在阻燃增效劑(比較實(shí)施例8)、或阻燃增效劑為除了有機(jī)膦氧化物、雙(苯氧基)磷腈低聚物、有機(jī)磷酸酯或它們的組合之外的類型(例如,比較實(shí)施例9中的滑石、或比較實(shí)施例10中的聚醚酰亞胺),那么延展性受到顯著損害。
表3
表3(續(xù))
表3(續(xù))