阻燃熱塑性組合物、製品和製造製品的方法
2023-10-09 05:04:49 2
專利名稱：阻燃熱塑性組合物、製品和製造製品的方法
背景技術：
本公開涉及熱塑性組合物，特別是具有好的衝擊強度的阻燃的熱塑性組合物。
工程熱塑性材料由於具有重量輕、使用年限長以及強度高的優點，被用於構造許多交通工具如火車、汽車、飛機的內部組件。這些組件如壁板、頭頂儲物櫃、置物盤、椅背、隔間板之類都是非常方便和經濟地通過擠出、熱成型、注塑和吹塑方法製成的。因此製備這些組件所用的熱塑性樹脂也應當適合於這些成型工藝。
火車、汽車和飛機的內部組件經常承受來自設備和行李的各種強度的碰撞。因此非常希望用於製造這些部件的工程性熱塑材料具有衝擊強度(impact strength)。與此同時，還希望要製備的內部組件具理想的美觀性，如低光澤。另外，內部組件還必須滿足運輸行業關於阻燃、發煙和毒性的安全標準。
火車、汽車和飛機的內部組件通常是通過熱成型方法製成的。在熱成型方法中，將擠出板材加熱到軟化點然後通過正壓或負壓使其和模具擬合。雖然擠出板材可經壓印賦予其紋理(texture)和低光澤，但是在熱成型過程中紋理通常會消失而產生高光澤的製品。
由此，現有技術需要一種即使在熱成型以後仍然保持衝擊強度和好的美觀性的阻燃熱塑性組合物。
發明概述本文所公開的是熱塑性組合物，包括聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯亞胺-聚矽氧烷共聚物和佔組合物總重量約1％到約30％重量的滑石，其中組合物的按照ASTM D3763測量的雙軸衝擊最大負荷(biaxial impactmaximum load)大於或等於約975千克每平方米(kg/m2)並且按照ASTM D523測量的60度光澤度(sixty degree gloss)小於或等於約70。
在另一個實施方案中，製造製品的方法包括將熱塑性組合物加熱到軟化點以上和將軟化的熱塑性組合物置於模具中，其中熱塑性組合物包括聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯亞胺-聚矽氧烷共聚物和佔組合物總重量約1％到約30％重量的滑石，製品的按照ASTM D3763標準測量的雙軸衝擊最大負荷大於或等於約975千克每平方米(kg/m2)並且按照ASTM D523測量的60度光澤度小於或等於約70。
上述的組合物和方法以及其它的特徵通過隨後的圖表和具體描述說明。
發明詳述本文所描述的是包括聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯亞胺-聚矽氧烷共聚物和佔組合物總重量約1％到約30％重量的滑石的熱塑性組合物。這種組合物具有通過雙軸衝擊最大負荷值證明的衝擊強度和由60度光澤度表徵的出色的美觀性的獨特的組合。更重要的是，該組合物在無論著色劑存在與否的情況下，不採用質構化(texturizing)和壓印(embossing)處理，而在熱成型或注塑成型後都表現出低光澤度。不局限於理論，滑石在降低熱加工組合物光澤程度上的驚人的效果可能是由於它的親油性帶來的，與其它種類的親水性的礦物填料如粘土和二氧化鈦不同。因為滑石和熱塑性樹脂都是親油性的，所以滑石和熱塑性樹脂間的相互作用和親水性填料表現的不同。相信滑石的親油性有助於滑石在整個組合物中均勻分散，包括在表面同樣由於其很好的分散性使組合物具有均一的低光澤外觀。另外製品整體外觀光澤的均一性可能部分與滑石顆粒大小有關。滑石顆粒的平均粒徑(average particle size)為40微米或稍小，其中大於或等於約99％的滑石顆粒小於或等於50微米。
該組合物顯示具有的衝擊強度高同時也表現出很高的熱變形溫度(heatdistortion temperatures)。組合物的按照ASTM D3763測量得到的雙軸衝擊最大負荷大於或等於約975kg/m2，優選大於或等於約2440kg/m2，最優選大於或等於約4880kg/m2。組合物的按照ASTM D648測量得到的264psi時的熱變形溫度大於或等於約170℃。
除此之外，該組合物還是不使用滷代阻燃劑的阻燃材料。兩種阻燃指標分別是由ASTM E906定義的OSU兩分鐘熱釋放值(two minute heat releasevalue)和OSU峰熱釋放值(peak heat release value)表徵。為了滿足一些政府交通標準，組合物的兩分鐘熱釋放值和峰熱釋放值必須低於65千瓦分鐘每平方米(kW min/m2)。本發明的熱塑性組合物的兩分鐘熱釋放值小於或等於約10kWmin/m2，優選小於或等於約8kWmin/m2，最優選小於或等於約6kWmin/m2。熱塑性組合物的峰熱釋放值小於或等於約60kWmin/m2，優選小於或等於約55kWmin/m2。另外，所用材料的由ASTM E662標準定義的NBS煙密度值(smoke density value)小於或等於約10。
熱塑性聚醯亞胺一般的結構如下(I) 其中a是大於1，通常是約10到約1000或者更多，更優選約10到約500；其中V是沒有限制的四價連接基團，只要連接基團不阻礙聚醯亞胺的使用和合成就行了。適合的連接基團包括，但不限於(a)取代或非取代的、飽和的、非飽和的或芳香族的含有約5到約50個碳原子的單環和多環基團，(b)取代或非取代的、線形或支化的、飽和或非飽和的含有約1到約30個碳原子的烷基基團；或者它們的組合。適合的取代基團和/或連接基團包括，但不限於醚類，環氧類，醯胺類、酯類或其組合。優選的連接基團包括，但不限於，如下結構式(II)的四價芳香族基團 和 其中W是二價的基團，選自下列-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-CyH2y-(y是從1到5的整數)和它的滷代衍生物，包括全氟亞烷基，或者是式-O-Z-O-的基團，其中-O-或者-O-Z-O-基團的二價連接是在3，3』、3，4』、4，3』或者4，4』位，其中Z包括，但不限於結構式(III)的二價基團
和 結構式(I)中的R包括，但不限於取代或非取代的二價有機基團如(a)含約6到約20個碳原子的芳香族烴基及其滷代衍生物；(b)直鏈或支鏈的含約2到約20個碳原子的亞烷基；(c)含約3到約20個碳原子的環亞烷基，或者(d)結構式(IV)的二價基團 其中Q包括，但不限於，選自下列的二價基團-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-CyH2y-(y是1到5的整數)及其滷代衍生物，包括全氟亞烷基。
優選的聚醯亞胺種類包括聚醯胺醯亞胺(polyamidimides)和聚醚醯亞胺，特別是本領域中已知的那些可熔融加工的聚醚醯亞胺，如那些在美國專利3,803,085和3,905,942中描述了製備方法和特性的聚醚醯亞胺。
優選的聚醚醯亞胺樹脂包括大於1，一般約10到約1000或者更多，優選約10到約500個結構式(V)的結構單元
其中T是-O-或者式-O-Z-O-的基團，其中-O-或者-O-Z-O-基團的二價連接是在3，3』，3，4』，4，3』或者4，4』位，其中Z包括，但不限於上面定義的結構式(III)中的二價基團。
在一個實施方案中，聚醚醯亞胺可以是共聚物，除了上述的醚醯亞胺單元外，還含有結構式(VI)型的聚醯亞胺單元 其中R是如前文對結構式(I)的定義，而M包括，但不限於結構式(VII)型的基團 和 聚醚醯亞胺可用本領域普通技術人員公知的方法製得，包括結構式(VIII)型的芳香族二(醚酐)和結構式(IX)型的有機二元胺反應 H2N-R-NH2(IX)其中T和R已經在對結構式(I)和(IV)的描述中定義。
下面公開了具體的芳香族二(醚酐)和有機二元胺類的實例，例如在引入本文作為參考中的美國專利3,972,902和4,455,410中公開的那些。結構式(VIII)型的芳香族雙(醚酐)的實例包括2，2-二[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐；4，4』-二(3，4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐；4，4』-二(3，4-二羧基苯氧基)二苯硫醚(sulfide)二酐；4，4』-二(3，4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐；4，4』-二(3，4-二羧基苯氧基)二苯碸二酐；2，2-二[4-(2，3-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐；4，4』-二(2，3-二羧基苯氧基)二苯醚二酐；4，4』-二(2，3-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐；4，4』-二(2，3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐；4，4』-二(2，3-二羧基苯氧基)二苯碸二酐；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)二苯醚二酐；4-(2，3-二羧基苯氧基)-4』-(3，4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐；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)二苯碸二酐；以及它們的各種混合物。
二(醚酐)類化合物可以通過硝基取代的苯二腈和二羥基的酚類化合物的金屬鹽在偶極的疏質子溶劑中先水解再脫水反應得到。優選類別的結構式(VIII)型的芳香族二(醚酐)包括，但不限於其中T是結構式(X)型的化合物 醚連接基團優選在3，3』、3，4』、4，3』或者4，4』位，以及它們的混合物，其中的Q如上定義。
任何二氨基化合物都可以在本發明的方法中使用。適合的化合物的實例包括乙二胺，1，2-丙二胺，1，3-丙二胺，二亞乙基三胺，三亞乙基四胺，1，6-己二胺，1，7-庚二胺，1，8-辛二胺，1，9-壬二胺，1，10-癸二胺，1，12-十二烷二胺，1，18-十八烷二胺，3-甲基七亞甲基二胺(3-甲基-1，7-庚二胺)，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(1，2-異丁二胺)，N-甲基-二(3-氨基丙基)胺，3-甲氧基六亞甲基二胺，1，2-二(3-氨基丙氧基)乙烷，雙(3-氨基丙基)硫醚，1，4-環己二胺，二-(4-氨基環己基)甲烷，間苯二胺，對苯二胺，2，4-二氨基甲苯，2，6-二氨基甲苯，間亞二甲苯基二胺(1，3-二(氨基甲基)苯)，對亞二甲苯基二胺(1，4-二(氨基甲基)苯)，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，聯苯胺，3，3』-二甲基聯苯胺，3，3』-二甲氧基聯苯胺，1，5-二氨基萘，二(4-氨基苯基)甲烷，二(2-氯代-4-氨基-3，5-二乙基苯基)甲烷，二(4-氨基苯基)丙烷，2，4-二(2-氨基叔丁基)甲苯，二(對位-2-氨基叔丁基苯基)醚，二(對位-β-甲基-鄰位-氨基苯基)苯，二(對位-β-甲基-正氨基戊基)苯，1，3-二氨基-4-異丙基苯，二(4-氨基苯基)硫醚，二(4-氨基苯基)醚和1，3-二(3-氨基丙基)四甲基二矽氧烷。這些化合物的混合物也同樣適用。優選的二氨基化合物是芳香族二胺，特別是間位和對位的苯二胺和它們的混合物。
在一個實施方案中，聚醚醯亞胺樹脂包含如結構式(V)所示的結構單元，其中的每一個R獨立地是對亞苯基或間亞苯基或者其混合物，T是如結構式(XI)所示的二價基團 本發明還包括美國專利3,847,867、3,850,885、3,852,242、3,855,178、3,983,093和4,443,591中揭示的許多合成聚醯亞胺，特別是聚醚醯亞胺的方法。提到這些專利的目的是通過演示的方法講述合成聚醯亞胺的一般和具體的方法。
聚醚醯亞胺按照ASTM(American Society for Testing Materials，ASTM)D1238標準在337℃下用6.6千克重量測得的熔融指數是約0.1到約10克每分鐘(g/min)。在一個實施方案中，聚醚醯亞胺樹脂通過凝膠滲透色譜法以聚苯乙烯為標準物測得的重均分子量(Mw)是約10,000到約150,000克每摩爾(g/mole)。這種聚醚醯亞胺樹脂一般在25℃間甲苯酚中測得的特性粘度(intrinsic viscosity)是大於約0.2分升每克(dl/g)，優選約0.35到約0.7dl/g。一些此類的聚醚醯亞胺包括，但不限於，ULTEM1000(數均分子量(Mn)21,000；重均分子量54,000；分散度2.5)，ULTEM1010(數均分子量19,000；重均分子量47,000；分散度2.5)，ULTEM1040(數均分子量12,000；重均分子量34,000-35,000；分散度2.9)，都是GE塑料公司產品。
聚醯亞胺的存在量為約10％到約90％，以組合物的總重量計。在此範圍內，聚醯亞胺的量優選大於或等於約20％，優選大於或等於約35％，最優選大於或等於約35％重量。同樣在此範圍內，聚醯亞胺的量優選小於或等於約85％，更優選小於或等於約80％，最優選小於或等於約75％重量。
本發明中的術語「聚碳酸酯」是具有結構式(XII)型的結構單元的化合物
其中至少總數約60％的R1基團是芳香族的有機基團，剩下的是脂肪族的、脂環族的或者芳香族的基團。R1優選是芳香族的有機基團，更優選如結構式(XIII)型的基團-A1-Y1-A2- (XIII)其中每一個A1和A2是單環的二價芳基基團，Y1是橋接基團，其含有一個或者兩個用來將A1和A2分開的原子。在一個實例性實施方案中，用一個原子來分開A1和A2。此類用於說明的實例包括，但不限於-O-、-S-、-S(O)2-、-C(O)-、亞甲基、環己基亞甲基、2-[2.2.1]雙環庚亞基、亞乙基(乙叉)，異亞丙基、新亞戊基、亞環己基、亞環十五基、亞環十二基和亞金剛烷基。橋接基團Y1可以是烴基團或者飽和的烴基團如亞甲基、亞環己基、異亞丙基。
聚碳酸酯可以通過只用一個原子分開A1和A2基團的二羥基化合物的界面或熔融聚合反應得到。這裡的術語「二羥基化合物」包括如結構式(XIV)型的雙酚化合物 其中Ra和Rb各自代表一價的烴基團，可以相同也可以不同；p和q各自獨立地是0到4的整數；Xa代表結構式(XV)中的一種 或 其中Rc和Rd各自獨立地代表氫原子或一價的線形或環狀的烴基團，Re是二價的烴基團。
一些適合的說明性的二羥基化合物的實例包括，但不限於，美國專利4,217,438中的通過名字或結構式(一般或具體)描述的二羥基取代芳香族烴化合物。可由結構式(XIV)代表的雙酚化合物類的具體實例的非限制性實例包括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(也就是下文中的雙酚A或者BPA)，2，2-二(4-羥基苯基)丁烷，2，2-二(4-羥基苯基)辛烷，1-二(4-羥基苯基)丙烷，1，1-二(4-羥基苯基)正丁烷，二(4-羥基苯基)苯基甲烷，2，2-二(4-羥基-1-甲基苯基)丙烷，1，1-二(4-羥基叔丁基苯基)丙烷，1，1-二(4-羥基苯基)環戊烷和1，1-二(4-羥基苯基)環己烷。
在希望使用碳酸酯共聚物而不是均聚物的情況下，同樣可以使用兩種或多種不同的二羥基酚類或者由二羥基酚和二醇或和羥基-或者酸-封端的聚酯或和二元酸或羥基酸形成的共聚物。多芳基化合物和聚酯-碳酸酯樹脂或者它們的混合物也可以使用。支化的聚碳酸酯以及線形和支化聚碳酸酯的混合物都可以使用。支化的聚碳酸酯可以通過在聚合過程中加入支化劑得到。
這些支化劑是已知的，可包括含有至少3個官能團的多官能團有機化合物，其中的官能團可以是羥基，羧基，羧酸酐，滷代甲醯基和它們的混合。具體的例子包括苯三甲酸，苯三甲酸酐，苯三甲酸三氯化物，三-對羥基苯基-乙烷，靛紅雙酚(isatin-bis-phenol)，三酚TC(1，3，5-三((對羥基苯基)異丙基)苯)，三酚PA(4(4(1，1-二(對羥基苯基)乙基)α，α-二甲基苯甲基)苯酚)，4-氯甲醯基鄰苯二甲酸酐，均苯三酸和二苯甲酮四羧酸。支化劑的添加量是約0.05％重量至約2.0％重量。美國專利3,635,895和4,001,184中描述了支化劑和製備支化聚碳酸酯的方法，上述專利引入本文中作為參考。可嘗試使用所有類型的聚碳酸酯端基。
優選的聚碳酸酯是以雙酚A為基礎的，其中A1和A2是對位亞苯基，Y1是異亞丙基。優選，聚碳酸酯的重均分子量是約5,000到約100,000，更優選約10,000到約65,000，最優選約15,000到約35,000。
聚碳酸酯的存在量是約10％到約90％重量，以組合物的總重量為基礎。在此範圍中，聚碳酸酯的量優選小於或等於約60％，更優選小於或等於約45％，最優選小於或等於約30％重量。
結構式(I)型的聚醯亞胺和結構式(V)型的聚醚醯亞胺可以同聚矽氧烷共聚合，形成聚醯亞胺-聚矽氧烷共聚物。聚矽氧烷的結構如下
其中R是相同的或者不同的C1-14一價烴基團或者是對縮聚或置換反應中惰性的基團取代的C1-14一價烴基團。整數n是從約1到約200。反應性端基R1可以是任何的能夠與結構式(I)的聚醯亞胺或者結構式(V)的聚醚醯亞胺的端基反應的官能團。許多能反應的端基是已知的，包括，但不限於例如滷素原子，含2到約20個碳原子的低級二烷基氨基基團，含2到約20個碳原子的低級醯基基團，含2到約20個碳原子的低級烷氧基基團和氫。美國專利3,539,657中Noshay等人揭示了某些矽氧烷-聚亞芳基聚醚嵌段共聚物，並且描述了多種具有反應性端基的矽氧烷低聚體。特別優選的矽氧烷低聚物是其中R1代表二甲基氨基基團、乙醯基團或氯原子的矽氧烷低聚體。
聚醯亞胺-矽氧烷共聚物可以是嵌段或者接枝共聚物，其中使用基本上等摩爾量的聚醯亞胺低聚體和矽氧烷低聚體，例如聚醯亞胺低聚體和矽氧烷低聚體的摩爾比是約0.8∶1到約1.2∶1，優選約0.9∶1到約1.1∶1。聚醯亞胺低聚體和矽氧烷低聚體間的反應在醚化條件下進行。這些條件包括基本無水、有機的反應介質、高溫。溫度優選約100℃到約225℃，更優選約150℃到約200℃。反應在惰性的有機溶劑中進行，優選的溶劑是非極性疏質子和極性疏質子溶劑。特別優選的反應溶劑是鄰二氯代苯。
聚醯亞胺-矽氧烷共聚物的存在量是約1％到約20％重量，基於組合物的總重量。在此範圍內，聚醯亞胺-矽氧烷共聚物的量優選大於或等於約1.5％，更優選大於或等於約1.75％，最優選大於或等於約2％重量。同樣在此範圍內，聚醯亞胺-矽氧烷共聚物的量優選小於或等於約18％，更優選小於或等於約13％，最優選小於或等於約10％重量。
滑石是含水矽酸鎂的俗名。上面已經講過滑石的平均粒徑小於或等於約40微米，優選小於或等於約20微米，更優選小於或等於約10微米。在一些實施方案中，優選滑石的平均粒徑小於1微米並且約99％或以上的滑石顆粒的粒徑小於或等於2微米。在另一些實施方案中，優選滑石的平均粒徑小於10微米並且約99％或以上的滑石顆粒的粒徑小於或等於20微米。滑石的存在量是約1％到約30％重量，基於組合物的總重量。在此範圍內，滑石的量優選大於或等於約3％，更優選大於或等於約4％，最優選大於或等於約5％重量。同樣在此範圍內，滑石的量優選小於或等於約25％，更優選小於或等於約20％，還更優選小於或等於約15％，最優選小於或等於約12％重量。
組合物中任選地包含著色劑。優選的著色劑在用於加工組合物的熔融加工條件下有很好的熱穩定性。在一個實施方案中，樹脂、滑石和著色劑的混合物在混合過程中沒有明顯的顏色變化，板材擠出和熱成型等過程中沒有表現出樹脂的過分分解(也就是說組合物的熔融粘度在熔融混合和隨後的熱加工過程中都沒有因加入著色劑降低大於35％)。著色劑的實例的非限制性實例包括二氧化鈦，硫化鋅，氧化鋅，硫酸鋇，碳黑，氧化鐵，鋁酸鈷，氧化鉻，鈦酸鎳，氧化鉬，氧化鉻銅，群青藍，酞菁，喹吖啶酮，二萘嵌苯(perylenes)，異吲哚啉酮和它們的混合物。其它的著色劑如顏料白6(pigment white 6)，顏料黑7，顏料藍29，顏料藍28，顏料藍36，顏料棕33，顏料棕24，溶劑綠3(solvent green 3)，溶劑綠28，顏料綠50，顏料藍36，溶劑橙60，顏料橙75，顏料紅101，顏料紅52，溶劑紅52，溶劑紅151，溶劑紫13，溶劑紫36，溶劑黃33，顏料黃53，溶劑紅179，溶劑橙63，溶劑黃98，顏料紅179，顏料紅202，溶劑紅236，溶劑黃188，顏料藍15:4，顏料綠7以及它們的混合物可以作為前面的著色劑的補充或替代。
著色劑的存在量是約0.1％到約15％，以組合物的總重量計。在此範圍內，著色劑的量優選大於或等於約0.3％，更優選大於或等於約0.7％，最優選大於或等於約1％重量。同樣在此範圍內，著色劑的量優選小於或等於約12％，優選小於或等於約9％，更優選小於或等於約5％重量。
組合物中還包括有效量的至少一種選自下列的添加劑抗氧化劑，抗熔滴劑(drip retardants)，視覺效果添加劑，穩定劑，抗靜電劑，增塑劑，潤滑劑以及它們的混合物。這些添加劑以及它們的效果和添加方法在本領域中是眾所周知的。添加劑的有效量分布非常廣，但是通常是佔組合物總重量的30％或者更多重量。
組合物是在能夠使其各種組分親密結合的條件下混合而成的。有些或者全部組分可能要先幹混然後再在能夠熔化至少一種聚合物成分的溫度條件下充分結合。然後可將制好的材料造粒或者直接做成製品。
在另一個實施方案中，製造製品的方法包括加熱上述的熱塑性組合物的溫度高於或等於其軟化點，將軟化的熱塑性組合物置於模具中，冷卻成型的組合物直至其能夠支撐其自身的重量，從模具中取出。製品可以通過熱成型、擠出成型、吹塑或者注塑成型製備。在熱成型中，熱塑性組合物先是板材的形式，然後將其加熱到高於或等於組合物的軟化點的溫度，再用正壓或負壓使其在模具中成型。在注塑和吹塑成型中，組合物通常是先被加熱到能夠在壓力下完全流動的溫度，然後再將其注射到模具中去。注塑和熱成型中的壓力和溫度的確定，部分取決於模具的大小和形狀，這能夠由本領域普通技術人員在不需要過量實驗的情況下確定。
在一些實施方案中，組合物中基本上沒有氯和溴。「基本上沒有」在本發明中是定義為含有的氯或者溴佔組合物總重量的小於約0.01％重量。所公開的主題通過下述非限制性實施例進行進一步說明。
實施例以下的實施例都採用如下材料。PEI是聚醚醯亞胺樹脂，商標名為ULTEM 1000，GE塑料出品。PEI Siloxane是二氨基丙基封端的二甲基矽氧烷、雙酚A二酐(BPA-DA)和間位苯二胺的共聚物。它含約30wt％的矽氧烷，由GE塑料出品，商標名為SILTEM。聚碳酸酯(PC)是雙酚A聚碳酸酯，由GE塑料出品，商品名為LEXAN 130。
實施例1-3和對比例A表1中的高分子混合物是先通過將各組分幹混然後用96毫米(mm)的共旋雙螺杆擠出機混合製得。桶溫是338℃-349℃，口模溫度是343℃。螺杆的速度是約300到500轉每分鐘(rpm)。所得到的混合物以粒狀(pellets)擠出，然後用單螺杆擠出機做成尺寸為3.175mm×1.21m×2.42m的板材。桶溫是約232到338℃。螺杆速度是20rpm。口模加溫到約327℃到354℃。板材擠出機上裝有滾軸，在板材的壓印上紋理。
板材隨後被切成更小的尺寸3.175mm×0.61m×0.61m，以在實驗室熱成型機上使用。隨後使用工具拉制約127mm製成熱成型的部分。除此之外，尺寸為3.175mm×102mm×102mm的板材從更大的板材上切下來用於高速擊穿多軸衝擊測試(Dynatup impact testing)。
按照ASTM D523標準，在擠出板材的壓印和沒有壓印的兩面以及熱成型部分的壓印面進行60度光澤測試。按照ASTM D3763標準，在更小一些的試樣上進行雙軸衝擊測試。這些測試的最大負載值都在表1中給出。
對比例A中沒有加滑石，在熱成型前在沒印花的一面上有很高的光澤度值。板材經質構化，達到低光澤度，但是在隨後的熱成型過程中光澤度又會升高。雖然加入了3.4wt％的無機著色劑二氧化鈦，但仍然在降低其光澤度或保持其熱成型前的低光澤度上沒有效果。實施例1、2和3則表明隨著滑石的量的增加(4.8到14.5wt％)，沒有印花的一面的光澤度降低並且含有滑石的板材在熱成型後仍然保持大部分的其低光澤度。
在實施例2和3上進行了阻燃性測試。實施例2和3都按照ASTM E906標準測試了兩分鐘熱釋放值和峰熱釋放值。表1中給的熱釋放值的數據是每一個試樣三次測試的平均值。
表1.
實施例4-6表2中的聚合物共混合物是先幹混再通過真空脫氣2.5」單螺杆擠出機製得。桶溫是343℃，口模溫度是349℃。螺杆速度是100rpm。
所得的粒料通過250噸的模塑機製成標準ASTM D523測試部分，用於進行光澤度和衝擊測試。所有成型過程中的桶溫都是343℃，模溫都是121℃。
光澤度和雙軸衝擊強度測試分別按照ASTM D523和ASTM D3763進行測試。Izod(懸臂梁型)衝擊實驗按照ASTM D256進行。無缺口(unnotched)和反缺口(reverse-notched)Izod衝擊實驗值見表2。
注意到加了礦物著色劑二氧化鈦的對比例B表現出高衝擊強度但光澤度高。高光澤度在一些不想要反射光的場合是不適合的。滑石的加入降低了光澤度。實施例5和6表明使用小粒徑的滑石(0.9和0.5微米)比起使用大粒徑的滑石如實施例4(9.0微米)有更好的效果。
表2滑石粒徑的效果
實施例7-10表3中的聚合物共混物是先幹混再通過真空脫氣63.5mm單螺杆擠出機製得。桶溫是343℃，口模溫度是349℃。螺杆速度是100rpm。
所得到的粒料通過250噸的模塑機注塑成標準ASTM測試件，用於進行光澤度和衝擊測試。所有成型過程中的桶溫都是343℃，模溫都是121℃。
按照以上所述，按照ASTM D523和ASTM D3763分別進行光澤度和雙軸衝擊測試。Izod(懸臂梁型)衝擊實驗按照ASTM D256進行。無缺口和反缺口Izod衝擊實驗值見表3。對比例B不含有滑石，表現出高的光澤度。實施例7-10表現了增加滑石的量對降低光澤度的效果。
熱變形溫度(heat deflection temperature)在壓力264psi下，用厚3.175mm的試樣，按照ASTM D648測試。測試結果以攝氏度為單位列在表3中，表明熱變形溫度隨著滑石的添加而增加。
表3.滑石的量對光澤度和衝擊強度的影響
0.125」＝3.175mm實施例11-14表4中的聚合物混合物是先幹混再通過真空脫氣63.5mm單螺杆擠出機製得。桶溫是343℃，口模溫度是349℃。螺杆速度是100rpm。
所得到的粒料通過250噸的模塑機注塑成標準的ASTM測試件，用於進行光澤度和衝擊測試。所有成型過程中的桶溫都是343℃，模溫都是121℃。
按照以上所述，光澤度和雙軸衝擊強度分別按照ASTM D523和ASTMD3763進行測試。Izod(懸臂梁型)衝擊實驗按照ASTM D256進行。無缺口和反缺口Izod衝擊實驗值見表4。實施例11-14表現了PC和PEI矽氧烷共聚物量的變化都得到的是低光澤度共混物。聚碳酸酯量的增加得到更高的衝擊強度(實施例11對實施例12)表4
本發明已通過上述例舉的實施方案進行了描述，本領域普通技術人員能夠理解在不脫離本發明的範圍的基礎上，可以進行各種修正和替代。此外，可以在不脫離本發明的範圍的基礎上，根據本發明的指導進行許多修改以在本發明中採取特定的位置或材料。因此，本發明中用於說明本發明的最佳實施方案並不用來限制本發明的範圍，本發明將包括所有本發明權利要求範圍內的實施方案。
權利要求
1.熱塑性組合物，包括聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯亞胺-聚矽氧烷共聚物和基於組合物總重量約1％到約30％重量的滑石，其中組合物的按照ASTM D3763測量的雙軸衝擊最大負荷大於或等於約975千克每平方米並且按照ASTM D523測量的60度光澤度小於或等於約70。
2.製造製品的方法，包括將熱塑性組合物加熱到軟化點以上；將軟化的熱塑性組合物置於模具中以製造製品，其中熱塑性組合物包括聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯亞胺-聚矽氧烷共聚物和基於組合物總重量約1％到約30％重量的滑石，並且製品的按照ASTM D3763測量的雙軸衝擊最大負荷大於或等於約975千克每平方米並且按照ASTM D523測量的60度光澤度小於或等於約70；冷卻製品直到其能夠支撐其自身重量；和將製品從模具中取出。
3.權利要求1或2的組合物，其中組合物的按照ASTM E906確定的兩分鐘熱釋放值小於或等於約10kW min/m2並且峰熱釋放值小於或等於約60kW min/m2。
4.前述任一項權利要求的組合物，其中滑石的平均粒徑小於或等於約40微米並且大於或等於約99％的滑石顆粒小於或等於約50微米。
5.前述任一項權利要求的組合物，其中組合物包括10％到90％重量的聚醯亞胺，10％到90％重量的聚碳酸酯，1％到20％重量的聚醯亞胺-聚矽氧烷共聚物，以組合物的總重量計。
6.前述任一項權利要求的組合物，還包括約0.1％到約15％重量的著色劑。
7.前述任一項權利要求的組合物，其中組合物的按照ASTM E662測得的NBS煙密度小於或等於約10。
8.前述任一項權利要求的組合物，其中組合物包括基於組合物的總重量小於或等於約0.01％重量的氯和溴。
9.前述任一項權利要求的組合物，其中組合物包括約35％到約75％重量的聚醯亞胺樹脂，約10％到約30％重量的聚碳酸酯樹脂，約2％到約10％重量的聚醯亞胺-聚矽氧烷共聚物和約5％到約12％重量的滑石，其中所有的重量均基於組合物的總重量計並且其中組合物的按照ASTM D3763測量的雙軸衝擊最大負荷大於或等於約4,880千克每平方米並且按照ASTMD523測量的60度光澤度小於或等於約70。
10.根據權利要求9的組合物，其中滑石的平均粒徑小於或等於約1微米並且大於或等於約99％的滑石顆粒小於或等於約2微米。
全文摘要
熱塑性組合物，包括聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯亞胺－聚矽氧烷共聚物以及滑石。
文檔編號C08K3/36GK1791641SQ200480013875
公開日2006年6月21日 申請日期2004年4月8日 優先權日2003年5月20日
發明者康斯坦丁·多尼亞, 羅伯特·R·加盧奇, 萊爾·柯克派屈克, 威廉·克尼克, 查爾斯·馬爾卡希, 布賴恩·坦德, 派屈克·G·威廉斯 申請人:通用電氣公司