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增强的聚酯组合物、制造方法、和其制品

阅读:634发布:2023-02-03

专利汇可以提供增强的聚酯组合物、制造方法、和其制品专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种组合物,包括基于该组合物总重量的以下物质:20~90wt.%包含源自聚(对苯二 甲酸 乙二醇酯)组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的聚酯组分;5~35wt.%阻燃次膦酸盐和/或阻燃二次膦酸盐;1~25wt.%三聚氰胺多 磷酸 盐 、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐,和/或三聚氰胺磷酸盐;大于0至50wt.%具有非圆形横截面的玻璃 纤维 ;和0~5wt.%添加剂。,下面是增强的聚酯组合物、制造方法、和其制品专利的具体信息内容。

1.一种组合物,包括基于该组合物总重量的以下物质:
20~90wt.%包括改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的聚酯组分,该改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物(1)源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分,该组分选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物,和(2)具有至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物;
5~35wt.%的
1 2 - m+
式(I)的阻燃次膦酸盐[(R)(R)(PO)-O]m M (I)、
1 3 2 2- m+
式(II)的阻燃二次膦酸盐[(O-POR)(R)(POR-O)] nM x (II),和/或
1 2
源自式(I)的阻燃次膦酸盐或式(II)的阻燃二次膦酸盐的阻燃聚合物,其中R 和R相同或不同且为H、直链或支化的C1-C6烷基、或C6-C10芳基;M为土金属、碱金属、Al、Ti、Zn、Fe或;m为1、2、3或4;n为1、2或3;以及x为1或2;
1~25wt.%三聚氰胺多磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐,和/或三聚氰胺磷酸盐;
大于0至50wt.%具有非圆形横截面的玻璃纤维;和
0~5wt.%添加剂,选自脱模剂、抗化剂、热稳定剂、抗氧化剂和UV稳定剂;
其中上述组分的结合总重量为100wt.%。
2.权利要求1的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的无缺口伊佐德抗冲强度为
300~700J/m,根据ASTM D256在23℃测量。
3.权利要求1-2任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的无缺口伊佐德抗冲强度比含有等量圆形玻璃纤维的相同组合物高至少20%,各自根据ASTM D256在23℃测量。
4.权利要求1-3任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的缺口伊佐德抗冲强度为50~80J/m,根据ASTM D256在23℃测量。
5.权利要求1-4任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的缺口伊佐德抗冲强度比含有等量圆形玻璃纤维的相同组合物高至少3%,各自根据ASTM D256在23℃测量。
6.权利要求1-5任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的弹性拉伸模量为
2000MPa至15000MPa,根据ASTM 790测量。
7.权利要求1-6任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的断裂拉伸应
80~150MPa,根据ASTM 790测量。
8.权利要求1-7任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的挠曲模量为
3000MPa至20000MPa,根据ASTM 790测量。
9.权利要求1-8任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的热挠曲温度
195℃至230℃,根据ASTM D648在1.82MPa测量。
10.权利要求1-9任一项的组合物,其中0.80mm厚的包含所述组合物的模塑样品的UL-94可燃性等级为V0。
11.权利要求1-10任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的熔融粘度
200~400Pa.s,根据ISO11443在250℃和645l/s剪切速率下测量。
12.权利要求1-11任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的熔融粘度比含有等量圆形玻璃纤维的相同组合物低至少5%,各自根据ISO11443在250℃测量。
13.权利要求1-12任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的翘曲为5~
20mm,按照模塑原样在23℃测量。
14.权利要求1-13任一项的组合物,其中所述组合物包括小于900ppm的卤素,所述卤素选自溴、氯、及其组合。
15.权利要求1-14任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的翘曲比含有等量圆形玻璃纤维的相同组合物低至少20%,各自按照模塑原样在23℃测量。
16.权利要求1-15任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的翘曲为5~
20mm,在70℃退火48小时后测量。
17.权利要求1-16任一项的组合物,其中包含所述组合物的模塑制品的翘曲比含有等量圆形玻璃纤维的相同组合物低至少15%,各自在70℃退火48小时之后测量。
18.权利要求1-17任一项的组合物,其中所述至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物选自乙二醇基团、二甘醇基团、间苯二甲酸基团、含锑化合物、含锗化合物、含化合物、含钴化合物、含化合物、、铝盐、1,3-环己烷二甲醇异构体、1,4-环己烷二甲醇异构体、碱金属盐、碱土金属盐、含磷化合物和阴离子、含硫化合物和阴离子、羧酸、1,3-丙二醇基团,及其组合。
19.权利要求1-18任一项的组合物,其中所述至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物包括乙二醇基团和二甘醇基团的混合物。
20.权利要求19的组合物,其中源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物进一步包括间苯二甲酸基团。
21.权利要求19的组合物,其中所述至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物进一步包括含钴化合物。
22.权利要求21的组合物,其中所述至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物进一步包括间苯二甲酸基团。
23.权利要求2-22任一项的组合物,其中所述改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物源自衍生于生物质的1,4-丁二醇。
24.权利要求2-23任一项的组合物,其中所述聚酯组分进一步包括原生的聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯。
25.权利要求1-24任一项的组合物,其中所述聚酯组分进一步包括第二聚酯,其选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯),聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯,聚萘二甲酸乙二醇酯,聚萘二甲酸1,4-丁二醇酯,聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯,聚(1,4-环己烷二亚甲基1,4-环己烷二羧酸酯),聚(1,4-环己烷二亚甲基对苯二甲酸酯),聚(1,4-亚丁基-共-1,4-丁-2-烯二醇对苯二甲酸酯),聚(环己烷二甲醇-乙二醇-对苯二甲酸酯),及其组合。
26.权利要求1-25任一项的组合物,其中第二聚酯为原生的聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯。
27.权利要求1-26任一项的组合物,其中所述玻璃纤维具有梯形横截面。
28.权利要求1-27任一项的组合物,其中所述玻璃纤维具有矩形横截面。
29.权利要求1-26任一项的组合物,其中所述玻璃纤维具有方形横截面。
30.权利要求1-29任一项的组合物,其中所述玻璃纤维的平均长径比为2~5。
31.权利要求1-30任一项的组合物,其中所述玻璃纤维的平均长度为0.1mm至10mm。
32.权利要求1-31任一项的组合物,其中M选自镁、、铝、锌,及其组合。
33.权利要求1-31任一项的组合物,其中M为铝。
34.权利要求1-33任一项的组合物,其中式(I)或式(II)的阻燃次膦酸盐包括次膦酸铝。
35.权利要求1-34任一项的组合物,其中所述组合物不含聚醚酰亚胺。
36.权利要求1-34任一项的组合物,其中所述组合物包括大于0至小于10wt%的聚醚酰亚胺,基于所述组合物的总重。
37.权利要求1-36任一项的组合物,其中所述组合物包括抗滴剂。
38.权利要求1-37任一项的组合物,其中所述组合物进一步包括添加剂,其选自润滑剂、淬灭剂、增塑剂、抗静电剂、染料、颜料、激光标识添加剂、辐射稳定剂,及其组合。
39.权利要求1-38任一项的组合物,其中所述组合物包括大于0至小于5wt.%的氯代有机化合物和/或溴代有机化合物。
40.一种组合物,基本上由基于该组合物总重量的以下物质组成:
20~90wt.%改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物,所述共聚物(1)源自选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分和(2)具有至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物;
5~35wt.%的
式(Ia)的阻燃次膦酸盐
1 2 - 3+
[(R)(R)(PO)-O]3Al (Ia),
式(IIa)的阻燃二次膦酸盐
1 3 2 2- 3+
[(O-POR)(R)(POR-O)] 3Al 2(IIa),和/或
得自式(I)或(II)的阻燃聚合物,
1 2 3
其中R 和R 相同或不同且为H、直链或支化的C1-C6烷基、或C6-C10芳基;和R 为C1-C10直链或支化的亚烷基、C6-C10亚芳基、C7-C11烷基亚芳基,或C7-C11芳基亚烷基;
1~25wt.%三聚氰胺多磷酸盐和/或三聚氰胺氰尿酸盐;
0~50wt.%具有扁平横截面的玻璃纤维;和
0~5wt.%添加剂,选自脱模剂、抗氧化剂、热稳定剂、抗氧化剂和UV稳定剂;
其中所述组合物包括小于900ppm的卤素,所述卤素选自溴、氯,及其组合;
其中上述组分的结合总重量为100wt.%,其中所述至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物包含乙二醇基团和二甘醇基团的混合物;和
其中0.8mm厚的包含所述组合物的模塑样品的UL-94可燃性等级为V0。
41.一种组合物,基本上由基于该组合物总重量的以下物质组成:
20~90wt.%改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物,该共聚物(1)源自选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分和(2)具有至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物;
5~25wt.%的
式(Ia)的阻燃次膦酸盐
1 2 - 3+
[(R)(R)(PO)-O]3Al (Ia),
式(IIa)的阻燃二次膦酸盐
1 3 2 2- 3+
[(O-POR)(R)(POR-O)] 3Al 2(IIa),和/或
得自式(I)或(II)的阻燃聚合物,
1 2 3
其中R 和R 相同或不同且为H、直链或支化的C1-C6烷基、或C6-C10芳基;和R 为C1-C10直链或支化的亚烷基、C6-C10亚芳基、C7-C11烷基亚芳基,或C7-C11芳基亚烷基;
1~15wt.%三聚氰胺多磷酸盐和/或三聚氰胺氰尿酸盐;
0~45wt.%具有扁平横截面的玻璃纤维;和
0~5wt.%添加剂,选自脱模剂、抗氧化剂、热稳定剂、抗氧化剂和UV稳定剂;
其中上述组分的结合总重量为100wt.%;和其中所述至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物包含乙二醇基团和二甘醇基团的混合物;
其中所述组合物包括小于900ppm的卤素,所述卤素选自溴、氯,及其组合;和其中0.8mm厚的包含所述组合物的模塑样品的UL-94可燃性等级为V0。
42.一种制造组合物的方法,包括将权利要求1-41任一项的组合物的组分共混。
43.一种制品,其包含权利要求1-41任一项的组合物。
44.一种形成制品的方法,包括将权利要求1-41任一项的组合物挤出、压延或模塑,从而形成所述制品。
45.权利要求44的制品,其中所述制品为注塑制品。

说明书全文

增强的聚酯组合物、制造方法、和其制品

[0001] 背景
[0002] 本发明涉及聚酯组合物、制造方法、和其制品。
[0003] 热塑性聚酯组合物如聚(对苯二甲酸亚烷基酯)具有有价值的特性,包括强度、韧性、高光泽度和耐溶剂性。因此,聚酯具有作为大量应用的材料的效用,这些应用从汽车部件到电气和电子装置。由于聚酯的广泛使用,特别是在电子应用中的广泛使用,期望为聚酯提供阻燃性
[0004] 已知大量用于聚酯的阻燃剂(FR),但它们中的许多包含卤素,通常为氯和/或溴。由于对生态友好因素越来越多的需要,含卤阻燃剂不太理想。也可以使用无卤素阻燃剂,例如,基于磷或基于氮的化合物。不幸的是,它们在薄的部件中缺乏良好的阻燃性。
[0005] 已经开发了更加生态相容的、基于次膦酸或二次膦酸化合物及三聚氰胺化合物的盐的阻燃性(eco-FR)配制物以克服含卤阻燃剂的环境问题。然而,相比于含卤阻燃组合物,这些配制物还具有不理想的机械性质,包括下降的抗冲强度和拉伸强度,以及不理想的流动性质。
[0006] 对于具有如下性质组合的聚酯组合物,特别是来自回收聚酯的聚酯组合物正存在着需求:不仅在1.5mm或以上的厚度具有良好的阻燃性,而且在0.8mm或以下的厚度具有良好的阻燃性。如果可以获得此阻燃性的组合,同时至少基本上保留了机械性质和/或热性质,则将是有利的。
[0007] 发明简述
[0008] 一种组合物,包括基于该组合物总重量的以下物质:20~90wt.%包括改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的聚酯组分,所述共聚物(1)源自选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分和(2)具有至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物;5~35wt.%的
[0009] 式(I)的阻燃次膦酸盐
[0010] [(R1)(R2)(PO)-O]-m Mm+(I)
[0011] 式(II)的阻燃二次膦酸盐
[0012] [(O-POR1)(R3)(POR2-O)]2-n Mm+x (II),
[0013] 和/或源自式(I)的阻燃次膦酸盐或式(II)的阻燃二次膦酸盐的阻燃聚合物,其1 2 3
中R 和R 相同或不同且为H、直链或支化的C1-C6烷基、或C6-C10芳基;和R 为C1-C10直链或支化的亚烷基、C6-C10亚芳基、C7-C11烷基亚芳基,或C7-C11芳基亚烷基;M为土金属、碱金属、Al、Ti、Zn、Fe或;m为1、2、3或4;n为1、2或3;以及x为1或2;1~25wt.%三聚氰胺多磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐,和/或三聚氰胺磷酸盐;大于0至
50wt.%具有非圆形横截面的玻璃纤维;和0~5wt.%添加剂,该添加剂选自脱模剂、抗化剂、热稳定剂、抗氧化剂和UV稳定剂;其中上述组分的结合总重量为100wt.%。
[0014] 本发明还公开了制造所述组合物的方法,包括将所述组合物的组分共混。
[0015] 本发明进一步公开了包含所述组合物的制品。
[0016] 形成制品的方法包括通过将所述组合物挤出、压延或模塑形成制品。
[0017] 发明详述
[0018] 本发明基于如下发现:现在可以制备含有改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的热塑性聚酯组合物了,所述改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物由后消费者或后工业化的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)制得且具有期望的阻燃性、热性能和机械性能的组合。此外,包含该组合物的模塑制品不太容易翘曲。所述组合物包括:包含改性聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的聚酯组分,该改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯源自后消费者或后工业化的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET);含氮阻燃剂,选自三嗪、胍、氰尿酸酯、异氰尿酸酯,及其混合物中的至少一种;次膦酸的盐和/或二次膦酸的盐和/或其聚合物,如下所述;和具有非圆形截面的扁平玻璃增强纤维。改性聚酯组分和特定量的金属次膦酸盐、具体的含氮阻燃剂(三聚氰胺多磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐,和/或三聚氰胺磷酸盐),以及扁平玻璃纤维的组合使用提供了在不存在含卤有机阻燃剂的情况下对于厚制品和薄制品两者均具有优异阻燃性的组合物。该组合物可以进一步具有非常有用的机械性能,特别是抗冲强度、拉伸性能,和/或热稳定性。组合物可以任选包括炭化聚合物(charring polymer)如聚醚酰亚胺,以进一步改进机械强度和阻燃性。
[0019] 在特别有利的特征中,聚酯组分包括源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)如废PET软饮料瓶的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯组分。该改性PBT在本文也可以称为PET-衍生的PBT、PBT-IQ,或IQ-PBT。与常规的含有原生(virgin)PBT(源自于单体的PBT)的模塑组合物不同,改性PBT组分含有聚(对苯二甲酸乙二醇酯)残余物,例如诸如乙二醇和间苯二甲酸基团的物质(在原生的基于单体的PBT中不存在于的组分)。有利的是,尽管使用结构不同于原生PBT的PBT,本文所述的组合物和由该组合物制得的制品仍表现出与由包含基于单体的PBT的模塑组合物和其制得的制品相似的性能性质。使用改性PBT可以提供一种有价值的方式以便在PBT热塑性模塑组合物中有效利用未充分使用的废料PET(来自后消费者或后工业化物流),由此增加了非可再生资源的保留,并进一步减少温室气体例如CO2的形成。令人惊讶的是,包含源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)的改性-PBT共聚物的模塑组合物与包含源自单体的PBT的模塑组合物相比,可以表现出改进的流动性质。
[0020] 本文使用的单数形式″a″、″an″和″the″包括复数指代物。术语″组合物″包括共混物、混合物、合金、反应产物等。除非另有定义,本文所用的技术和科学术语与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。化合物采用标准命名法描述。术语″及其组合″包括指定的组分和/或没有具体指定的具有基本上相同功能的其它组分。
[0021] 与操作实施例中不同,或者除非另外指出,提及组分、反应条件等的量的所有数字或表述在所有的情况下都应该理解为被术语“约”修饰。各种数值范围公开于本专利申请中。因为这些范围是连续的,所以它们包括在最小和最大值之间的每个值。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点,且该端点可独立地组合。除非另外明确指出,本申请中的各个数值范围都是近似的。表述″大于0至″的量意味着指定组分存在的量大于0,并且至多为或包括较高的指定量。
[0022] 除非另外指出,所有的ASTM试验和数据都来自于2003版的ASTM标准的年卷(Annual Book)。所有引用的文献均并入本文作为参考。
[0023] 为了清楚地说明的原因,术语对苯二甲酸基团、间苯二甲酸基团、丁二醇基团、乙二醇基团在公式中具有以下含义。术语“对苯二甲酸基团”在组合物中是指在除去对苯二甲酸-的羧基之后剩下的二价的1,4-苯基(-1,4-(C6H4)-)。术语“间苯二甲酸基团”是指在除去间苯二甲酸-的羧基之后剩下的二价1,3-苯基(-(-1,3-C6H4)-)。“丁二醇基团”是指除去丁二醇的羟基之后剩下的二价亚丁基(-(C4H8)-)。术语“乙二醇基团”是指除去乙二醇的羟基之后剩下的二价亚乙基(-(C2H4)-)。关于在其它上下文中使用(例如表示该基团在组合物中的wt%)的术语“对苯二甲酸基团”、“间苯二甲酸基团”、“乙二醇基团”、“丁二醇基团”和“二甘醇基团”,术语“间苯二甲酸基团”是指式(-O(CO)C6H4(CO)-)的基团,术语“对苯二甲酸基团”是指式(-O(CO)C6H4(CO)-)的基团,术语“二甘醇基团”是指式(-O(C2H4)O(C2H4)-)的基团,术语“丁二醇基团”是指式(-O(C4H8)-)的基团,和术语“乙二醇基团”是指式(-O(C2H4)-)的基团。
[0024] 在改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分中存在的源自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残留物可选自乙二醇基团、二甘醇基团、间苯二甲酸基团、含锑化合物、含锗化合物、含化合物、含钴化合物、含化合物、铝、铝盐、1,3-环己烷二甲醇异构体、1,4-环己烷二甲醇异构体、1,3-环己烷二甲醇的顺式异构体、1,4-环己烷二甲醇的顺式异构体、1,3-环己烷二甲醇的反式异构体、1,4-环己烷二甲醇的反式异构体、碱金属盐、碱土金属盐,包括、镁、钠和盐、含磷化合物和阴离子、含硫化合物和阴离子、羧酸、1,3-丙二醇基团,及其组合。
[0025] 根据因素例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物,所述残留物可包括各种组合。例如,残留物可以包括乙二醇基团和二甘醇基团的混合物。残留物也可以包括乙二醇基团、二甘醇基团和间苯二甲酸基团的混合物。衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的残留物可以包括1,3-环己烷二甲醇基团的顺式异构体、1,4-环己烷二甲醇基团的顺式异构体、1,3-环己烷二甲醇基团的反式异构体、1,4-环己烷二甲醇基团的反式异构体,或其组合。残留物也可以为乙二醇基团、二甘醇基团、间苯二甲酸基团、环己烷二甲醇基团的顺式异构体、环己烷二甲醇基团的反式异构体、或其组合的混合物。衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的残留物也可以包括乙二醇基团、二甘醇基团、和含钴化合物的混合物。这种含钴化合物的混合物也可含有间苯二甲酸基团。
[0026] 乙二醇基团、二甘醇基团和间苯二甲酸基团在改性的PBT组分的聚合物主链中的量可以变化。PET-衍生的改性的PBT组分通常含有间苯二甲酸基团,其量为至少0.1mol%,并且可为0或0.1~10mol%(0或0.07~7wt%)。PET-衍生的改性的PBT组分通常含有乙二醇,其量为至少0.1mol%,其量可为0.1~10mol%(0.02~2wt%)。在一种实施方式中,PET-衍生的改性的PBT组分的乙二醇含量为大于0.85wt%。在另一实施方式中,组合物可以包含含量为0.1~2wt%的乙二醇。改性的PBT组分也可含有二甘醇,其量为0.1~10mol%(0.04~4wt%)。丁二醇基团的量通常为98mol%,并且在一些实施方式中可从95mol%变化至99.8mol%。对苯二甲酸基团的量通常为约98mol%,并且在一些实施方式中可从90mol%变化至99.9mol%。
[0027] 除非另外指出,间苯二甲酸基团和/或对苯二甲酸基团的所有摩尔量都是基于组合物中二酸/二酯的总摩尔数的。除非另外指出,丁二醇、乙二醇和二甘醇基团的所有摩尔量都是基于组合物中二醇的总摩尔数的。上述的重量百分数测量是基于在本申请中定义对苯二甲酸基团、间苯二甲酸基团、乙二醇基团和二甘醇基团的方式。
[0028] 聚对苯二甲酸乙二醇酯组分残留物在改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中的总量可以变化,可为1.8~2.5wt%,或者0.5~2wt%,或者1~4wt%,基于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的总重量。乙二醇、二甘醇和环己烷二甲醇基团可以单独或以组合的方式,以0.1~10mol%的量存在,基于模塑组合物的100mol%二醇。间苯二甲酸基团存在的量可为0.1~10mol%,基于模塑组合物中的100mol%二酸/二酯。
[0029] 已经发现,当期望使聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的熔融温度Tm为至少200℃时,二甘醇、乙二醇和间苯二甲酸基团的总量应该在一定的范围内。如此,二甘醇、乙二醇和间苯二甲酸基团在改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分中的总量可以为大于0且小于或等于23当量,相对于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中100当量二醇和100当量二酸基团的总量。间苯二甲酸基团、乙二醇基团和二甘醇基团的总量可以为3至小于或等于23当量,相对于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中100当量二醇和100当量二酸基团的总量。可选择地,间苯二甲酸基团、乙二醇基团和二甘醇基团的总量可以为3至小于或等于10当量,相对于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中100当量二醇和100当量二酸基团的总量。此外,间苯二甲酸基团、乙二醇基团和二甘醇基团的总量可以为10至小于或等于23当量,相对于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中100当量二醇和100当量二酸基团的总量。可在工艺过程中加入二甘醇、乙二醇和/或间苯二甲酸。
[0030] 根据应用需要,乙二醇基团、间苯二甲酸基团和二甘醇基团的总量可以变化。组合物的选自乙二醇、间苯二甲酸基团和二甘醇基团的总单体含量的量可为大于0且小于或等于17当量,相对于改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中100当量二醇和100当量二酸基团的总量。有利的是,这种组合物可保持有用的性质,例如大于80℃的热挠曲温度。
[0031] 已经发现,衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的无机残留物的总量可为大于0ppm且至多1000ppm。这种无机残留物的实例包括选自以下的那些:含锑化合物、含锗化合物、含钛化合物、含钴化合物、含锡化合物、铝、铝盐、碱土金属盐、碱金属盐,包括钙盐、镁盐、钠盐和钾盐、含磷化合物和阴离子、含硫化合物和阴离子,及其组合。无机残留物的量可为250~1000ppm,更具体为500~1000ppm。
[0032] 制备改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的PET组分可具有多种形式。通常,PET组分包括薄片、粉末/碎片、膜或粒料形式的再循环(废料)PET。在使用之前,通常加工PET以除去杂质例如纸,粘合剂,聚烯例如聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)、尼龙、聚乳酸和其它污染物。同样,PET组分可包括这样的PET,它不是薄片、碎片或粒料形式的废弃物。同样,现在可高产和高效地(productively and effectively)使用通常会被置于垃圾填埋场中的PET。PET组分也可包括其它聚酯和/或聚酯共聚物。这种材料的实例包括聚对苯二甲酸亚烷基酯,其可选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯、对苯二甲酸酯与含有环己基二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯、对苯二甲酸与含有环己基二甲醇和乙二醇的共聚单体的共聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸苯二甲酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯、聚酯萘二酸酯(polyester naphthalate),及其组合。
[0033] 源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯组分为:(1)源自选自以下的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分:聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物;和(2)具有至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残余物。在一种实施方式中,改性聚对苯二甲酸丁二醇酯组分可以进一步源自生物质来源的1,4-丁二醇,例如源自谷物的1,4-丁二醇或源自纤维素物质的1,4-丁二醇。
[0034] 改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物可通过任何方法衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分,所述任何方法包括使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分解聚和使解聚的聚对苯二甲酸乙二醇酯组分与1,4-丁二醇聚合以提供改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物。例如,改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分可由这样的方法制备,所述方法包括在180℃~230℃的温度,在搅拌下,在至少等于1大气压的压下,在催化剂组分的存在下,在升高的温度下,在惰性气氛下,使用1,4-丁二醇组分使选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物的聚对苯二甲酸乙二醇酯组分解聚,从而产生熔融混合物,其含有选自以下的组分:含有对苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有至少两种前述部分的共价键合的低聚物部分、1,4-丁二醇、乙二醇,及其组合;和在足以形成改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的条件下,在低于1大气压下搅拌该熔融混合物,并将熔融混合物的温度升高至高温,所述共聚物含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残留物。
[0035] 步骤(a)的过程中,在搅拌下将聚酯部分和1,4-丁二醇合并到液相中,可将1,4-丁二醇连续回流回反应器中。可通过蒸馏或部分冷凝除去在该阶段形成的四氢呋喃(THF)和
[0036] 通常将聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇组分在大气压下合并。但是,在另一实施方式中,可以使用高于大气压的压力。例如,在一种实施方式中,聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇所经受的压力为2大气压,或者更高。对于更高的压力,可将反应混合物在高于230℃的温度解聚。
[0037] 使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇组分合并并反应的温度足以促使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分解聚成以下物质的混合物:含有对苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有至少两种前述部分的共价键合的低聚物部分、1,4-丁二醇、乙二醇,及其组合。将聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇组分合并的温度通常为180℃~230℃。1,4-丁二醇通常以相对于聚对苯二甲酸乙二醇酯组分过量的量使用。在一种实施方式中,所用的1,4-丁二醇的摩尔过量的量为2~20。
[0038] 在工艺的最初阶段期间,当使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇合并并反应时(“步骤(a)”),在至少大气压的压力和合适条件下,将聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇解聚成熔融混合物。在工艺的“步骤(a)”的过程中,通常再循环1,4-丁二醇和乙二醇,而蒸馏出四氢呋喃。熔融混合物含有:含有对苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有至少两种前述部分的共价键合的低聚物部分、1,4-丁二醇、乙二醇,及其组合。
[0039] 根据各因素例如可用的设备、生产需要、期望的最终性质等,聚对苯二甲酸乙二醇酯组分与1,4-丁二醇反应的步骤的时间可以变化。在一种实施方式中,该步骤进行至少2小时。在另一实施方式中,该步骤进行2~5小时。
[0040] 该方法还包括以下步骤:使熔融混合物处于低于1大气压下,并将熔融混合物的温度升高至240℃~260℃的温度,并由此形成衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分。
[0041] 优选除去过量的丁二醇、乙二醇和THF,并在搅拌下进行步骤(b)。熔融混合物,当在低于1大气压条件下在合适的温度放置足够长的时间时,聚合成衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分共聚物的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分。通常,使该熔融混合物经受从低于1大气压到小于1托(0.133MPa)的压力。在一种实施方式中,将压力以连续的方式降到100~0.05托(13.3~0.0066MPa)的压力。在另一实施方式中,将压力以连续的方式降到10~0.1托(1.33~0.0133MPa)的压力。有利的是,可将熔融混合物置于低于1大气压条件下,而不从熔融混合物中分离和溶出(dissolution)任何物质。避免进行该步骤大大提高了该工艺的实用性。
[0042] 在该步骤中,当将熔融混合物置于低于1大气压条件下并升高温度时,将过量的丁二醇、乙二醇和THF从反应器中除去,并使低聚物的分子量增长。可连续搅拌以便于除去低沸点组分,并容许聚合物的分子量增长。在获得足够的分子量之后,通过模头从反应器对得到的熔融PBT聚合物进行浇铸(cast),用水冷却,形成线料并切成粒料。
[0043] 根据各因素例如可用的设备、生产需要、期望的最终性质等,熔融混合物从聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯低聚物、1,4-丁二醇和乙二醇聚合的步骤(上述的步骤(b))的时间可以变化。在一种实施方式中,该步骤进行至少2小时。在另一实施方式中,该步骤进行2~5小时。
[0044] 熔融混合物置于低于1大气压条件下的温度足够高,以促进聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯低聚物、1,4-丁二醇和乙二醇聚合成衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯组分。通常,温度为至少230℃。在一种实施方式中,温度为250℃~275℃。
[0045] 该工艺的两个步骤都可在相同的反应器中进行。但是,在一种实施方式中,该工艺在两个分开的反应器中进行,其中步骤(a)在第一反应器中进行,当已经形成熔融混合物时,就将熔融混合物置于第二反应器中并进行步骤(b)。在另一实施方式中,可在不止两个的反应器中进行该工艺。在另一实施方式中,该工艺可在连续串连(continuous serie)的反应器中进行。
[0046] 用于促进反应的催化剂组分可以选自锑化合物、锡化合物、钛化合物,其组合以及文献中披露的许多其它金属催化剂和金属催化剂的组合。催化剂的量将根据具体的需要而变化。合适的催化剂量为1~5000ppm,或更多。通常在聚对苯二甲酸乙二醇酯组分最初与1,4-丁二醇组分合并时的步骤过程中,加入催化剂组分。但是,在另一实施方式中,可将催化剂组分加到聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇组分合并之后形成的熔融混合物中。
[0047] 制备改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的方法优选在搅拌条件下进行。术语“搅拌条件”或“搅拌”是指使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和1,4-丁二醇或熔融混合物经受这样的条件,包括当将搅拌条件施用于聚对苯二甲酸乙二醇酯组分、1,4-丁二醇(即步骤(a)),或由聚对苯二甲酸乙二醇酯低聚物、1,4-丁二醇和乙二醇聚合成PBT(即步骤(b))时,在促进PET解聚的条件下物理混合聚对苯二甲酸乙二醇酯组分、1,4-丁二醇或熔融混合物。可通过任何合适的方式来完成物理混合。在一种实施方式中,可使用含有转轴和与转轴垂直的叶片的混合器。
[0048] 制备改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的方法可包括:通过向步骤(a)的反应器中加入含有碱金属的碱性化合物而减少在工艺过程中产生的THF的量并由此减少THF的形成的步骤。碱性化合物含有碱金属,并且可选自以下化合物的一种或多种,例如,醇钠、氢氧化钠、乙酸钠、酸钠、碳酸氢钠、醇钾、氢氧化钾、乙酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、醇锂、氢氧化锂、乙酸锂、碳酸锂、碳酸氢锂、醇钙、氢氧化钙、乙酸钙、碳酸钙、碳酸氢钙、醇镁、氢氧化镁、乙酸镁、碳酸镁、碳酸氢镁、醇铝、氢氧化铝、乙酸铝、碳酸铝、碳酸氢铝,及其组合。加到混合物中的碱性化合物的量通常为至少0.1ppm。在一种实施方式中,碱性化合物的量为0.1~50ppm。在另一实施方式中,碱性化合物的量为1~10ppm。
[0049] 在另一实施方式中,可加入二官能的环氧化合物,从而减少THF的形成。环氧化合物可选自二官能环氧化物。合适的二官能环氧化合物的实例包括但不限于3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基羧酸酯,双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯,乙烯基环己烯二环氧化物,双酚二缩水甘油醚例如双酚A二缩水甘油醚,四溴双酚A二缩水甘油醚,缩水甘油,胺和酰胺的二缩水甘油基加合物,羧酸的二缩水甘油基加合物例如邻苯二甲酸的二缩水甘油基酯、六氢邻苯二甲酸的二缩水甘油基酯和双(3,4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯,丁二烯二环氧化物,乙烯基环己烯二环氧化物,二环戊二烯二环氧化物等。尤其优选的是3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基羧酸酯。可加入到混合物中的环氧的量通常为至少0.05wt%。在一种实施方式中,环氧化合物的量为0.1~1wt%。在另一实施方式中,环氧化合物的量为0.2~0.5wt%。
[0050] 在一种实施方式中,通过以下方法来减少THF的产生,该方法包括以下步骤:(a)在处于至少大气压的压力下的反应器中,在催化剂组分的存在下,在190℃~250℃的温度,在惰性气氛下,在足以使聚对苯二甲酸乙二醇酯组分解聚成第一熔融混合物的条件下,使(i)选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物的聚对苯二甲酸乙二醇酯组分与选自乙二醇、丙二醇,及其组合的二醇组分反应,所述第一熔融混合物含有选自以下的组分:含有对苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸1,-3丙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸1,3-丙二醇酯部分的低聚物、含有至少两种前述部分的共价键合的低聚物部分、乙二醇、丙二醇及其组合;其中在搅拌下将聚对苯二甲酸乙二醇酯组分和二醇组分合并;(b)在催化剂组分的存在下,在190℃~240℃的温度,在足以形成第二熔融混合物的条件下,将1,4-丁二醇加到反应器中的第一熔融混合物中,所述第二熔融混合物含有选自以下的组分:含有对苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸乙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸二甘醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸1,3-丙二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸1,3-丙二醇酯部分的低聚物、含有对苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有间苯二甲酸丁二醇酯部分的低聚物、含有至少两种前述部分的共价键合的低聚物部分、1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇,及其组合;和(c)在低于1大气压条件和搅拌下将第二熔融混合物的温度升高至240℃~260℃的温度,由此形成改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物,其含有至少一种衍生自所述聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的残留物。
[0051] 此三步实施方式提供用于由PET制备改性的PBT共聚物的另外有利的方式。三步实施方式的步骤(a)中所用的二醇组分可选自乙二醇、丙二醇,及其组合。该二醇组分在步骤(a)中存在的摩尔量可为聚对苯二甲酸乙二醇酯组分中存在的乙二醇部分的至少一半的量。聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的解聚进行的时间可以变化。在一种实施方式中,解聚进行至少25分钟。三步实施方式的步骤(b)中所用的1,4-丁二醇的加入摩尔量相对于结合到步骤(c)中获得的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物组分中的丁二醇部分的摩尔量可以是过量的。在工艺过程中,该方法中所用的化合物可重复使用和/或可将其收集起来。在一种实施方式中,在步骤(b)中除去选自乙二醇、丙二醇,及其组合的二醇组分和(2)1,4-丁二醇,并将其收集到容器中。在另一实施方式中,在步骤(b)中,将1,4-丁二醇回流回反应器中,而除去选自以下的组分:过量的丁二醇、乙二醇、丙二醇、四氢呋喃,及其组合。将步骤(b)进行足够长的时间,从而从第二熔融混合物中减少至少65%的乙二醇。步骤(b)的持续时间也可以变化。在一种实施方式中,步骤(b)持续至少45分钟。进行步骤(b)的压力可变化。在一种实施方式中,步骤(b)在大气条件下进行。在另一实施方式中,步骤(b)在低于1大气压条件下进行。也可使用不同的组合。在一种实施方式中,步骤(b)在过量的1,4-丁二醇和300~1500mbar(30~150MPa)的绝对压力下进行。在另一实施方式中,所用的1,4-丁二醇的摩尔过量的量为1.1~5。根据应用的不同,进行三步实施方式的步骤(c)时也可做出改变。例如,在一种实施方式中,在步骤(c)中除去选自过量丁二醇、乙二醇、丙二醇、四氢呋喃,及其组合的组分。进行步骤(c)的压力也可变化。在一种实施方式中,步骤(c)在低于10mbar(1MPa)的压力下进行。可在同一反应器中进行所述的三步方法。或者,可在至少两个反应器中进行所述的三步方法。
[0052] 在另一实施方式中,所述的三步方法可包括在步骤(a)、步骤(b)、步骤(c),及其组合的过程中添加碱性化合物,并由此进一步减少THF产生的步骤。与两步实施方式中相同,碱性化合物可含有以上所述的那些化合物。或者,可以在步骤(b)的过程中以以上所述的量加入二官能环氧化合物。
[0053] 制备改性PBT共聚物的方法可含有附加步骤,在该步骤中,使由熔融混合物形成的PBT经受固态聚合。固态聚合通常包括使由熔融混合物形成的PBT处于惰性气氛或低于1大气压下,和加热至一定的温度并保持足够长的时间以使PBT的分子量增长。通常,将PBT加热到的温度为低于PBT的熔点,例如,低于PBT的熔点5℃~60℃。在一种实施方式中,该温度可为150℃~210℃。根据条件和装置,固态聚合进行的合适期间可为2~20小时。固态聚合通常在足以促使PBT进一步聚合成合适的分子量的混乱条件(tumultuous condition)下进行。这种混乱条件可通过如下方法产生:使PBT经受翻滚,将惰性气体入该体系中从而促进聚合物粒子例如粒料、碎片、絮片、粉末等的流化。固态聚合可在大气压和/或减压下(例如1大气压~1mbar(101~0.1MPa))进行。
[0054] 在另一实施方式中,用于制备改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的1,4-丁二醇可衍生自生物质。术语“生物质”是指能够直接或随后转化成有用的化学物质的活着或死亡的生物物质,所述的化学物质通常衍生自不可再生的烃源。生物质可包括纤维素物质、谷物、衍生自谷物的淀粉脂肪酸植物油,以及这些生物质实例的衍生物。有用的化学物质的实例包括但不限于二醇;二酸;用于制备二醇或酸例如丁二酸的单体;用于制备聚合物的单体;等。基于生物质的丁二醇可得自几种来源。例如,可使用以下方法来获得基于生物质的1,4-丁二醇。可通过也消耗二氧化碳的发酵方法将基于农业的生物质例如谷物转化TM成丁二酸。这种丁二酸可商购自几个来源,例如以商标名“BioAmber ”得自Diversified Natural Products Inc.。可通过几篇公开的文献例如美国专利4,096,156中所述的方法容易地将这种丁二酸转化成1,4-丁二醇,将所述专利的全部内容引入到本申请中。也可将生物质衍生的-1,4-丁二醇转化成四氢呋喃,并进一步将其转化成聚四氢呋喃,也称为聚环氧丁烷二醇(polybutylene oxide glycol)。描述将丁二酸转化成1,4-丁二醇的另一方法描述于Smith等的Life Cycles Engineering Guidelines中,如EPA出版物EPA/600/R-1/101(2001)中所述。当采用该实施方式时,包含改性聚对苯二甲酸丁二醇酯的组合物的制造可以进一步降低CO2释放,当PBT由源自化石燃料的单体制得时通常产生CO2释放。此外,这进一步降低为制备PBT所使用的不可再生的烃源的量。
[0055] 改性PBT共聚物在组合物中的量随具体的应用而变化。通常,改性PBT共聚物充当该组合物的聚酯组分。该聚酯组分通常可以包含大于0至100wt.%的改性PBT共聚物,具体为1~99wt.%,更具体为5~90wt.%,甚至更具体为10~80wt.%,还更具体为20~70wt.%,或者为30~60wt.%。前述量各自基于聚酯组分的总重量。
[0056] 改性PBT共聚物可以与第二聚酯和/或聚酯共聚物组合,该第二聚酯和/或聚酯共聚物例如为原生聚酯(由单体而非回收聚合物得到的聚酯,包括原生的聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)。更具体地,该第二聚酯可以通过将二醇组分和包含至少70mol%,更具体地至少80mol%对苯二甲酸的二羧酸组分,或者其形成聚酯的衍生物共聚合而得到。所述二醇组分(更具体地,1,4-丁二醇)可以包含至多30mol%,更具体地至多20mol%的另一种二醇,例如乙二醇、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、环己烷二甲醇、新戊二醇、间苯二酚、对苯二酚,等等,以及包含至少一种前述二醇的混合物。所述酸组分可以包含至多30mol%,更具体地至多20mol%的另一种酸,如间苯二酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、4,4′-联苯二羧酸、4,4′-二苯氧基乙烷二羧酸、癸二酸、己二酸、4,4′-二羧基二苯基醚、1,2-二(p-羧基苯基)乙烷等,和其形成聚酯的衍生物,以及包含至少一种前述酸或酸衍生物的混合物。最具体地,二羧酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸等,以及包含至少一种前述二羧酸的混合物。
[0057] 另外,本文还预计包括包含少量(例如0.5~30wt.%)源自脂族酸和/或脂族多元醇的单元的第二聚酯以形成共聚酯。脂族多元醇包括二醇,例如聚乙二醇。这些聚酯可以遵循例如美国专利Whinfield等人的US 2,465,319和Pengilly的US 3,047,539的教导来制备。
[0058] 也预计包括包含嵌段共聚酯树脂组分的第二聚酯,并可以通过(a)直链或支链聚(对苯二甲酸亚烷基酯和(b)线型脂族二羧酸和任选的芳族二元酸如对苯二甲酸或间苯二甲酸与一种或多种直链或支链二元脂族二醇的共聚酯进行酯交换来制备。当高熔体强度重要时特别有用的是支化的高熔体粘度树脂,该树脂包含少量(例如至多5mol%)基于含至少三个酯形成基团的支化组分的酸单元。该支化组分可以是在聚酯的酸单元部分、在二醇单元部分提供支链的组分,或者可以是包含酸官能团和醇官能团两者的杂化支化剂。这种支化组分的说明性实例是三羧酸如1,3,5-苯三酸,及其低级烷基酯等;四羧酸如1,2,4,5-苯四酸,及其低级烷基酯等;或者优选多元醇,且特别优选四醇如季戊四醇;三醇如三羟甲基丙烷;二羟基羧酸;和羟基二羧酸和衍生物,如二甲基羟基对苯二甲酸酯,等等。支化的聚(对苯二甲酸亚烷基酯)树脂及其制备描述于例如Borman的美国专利3,953,404中。
除了对苯二甲酸单元之外,也可以存在少量(例如0.5~15mol%)其它芳族二羧酸,例如间苯二甲酸或萘二羧酸,或者脂族二羧酸如己二酸,还有少量不同于源自1,4-丁二醇的二醇的二醇组分,例如乙二醇或环己烷二甲醇等,以及少量三官能或更高官能的支化组分,例如季戊四醇、1,3,5-苯三酸三甲酯,等等。
[0059] 更具体的第二聚酯包括选自以下的这些:聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸1,4-丁二醇酯、聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯、聚(1,4-亚环己基二亚甲基1,4-环己烷二羧酸酯)、聚(1,4-环己烷二亚甲基对苯二甲酸酯)、聚(1,4-亚丁基-共-1,4-丁-2-烯二醇对苯二甲酸酯)、聚(对苯二甲酸环己烷二甲醇-乙二醇酯),及其组合。更具体地,第二聚酯为原生的聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯。
[0060] 然而,在具体实施方式中,热塑性组合物的聚酯组分基本上由改性聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯组成,使得任何其它聚合物树脂((例如,第二聚酯、聚碳酸酯、或聚碳酸酯-聚酯)的存在不显著不利地影响组合物的基本性质和新性质。因此可以存在聚合物物类如抗冲改性剂或防滴剂。在另一实施方式中,该聚酯组分仅包含改性聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯,使得热塑性组合物除了改性聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯之外不含其它聚酯、聚碳酸酯、或聚碳酸酯-酯。此外,可以存在聚合物物类如抗冲改性剂或防滴剂,因为这些物类不是本申请所定义的聚酯组分的一部分。
[0061] 任何前述第一聚酯和任选的第二聚酯的特性粘度可以为0.4~2.0分升/克(dL/g),在60∶40重量比的苯酚/1,1,2,2-四氯乙烷混合物中在23℃测量。PBT的重均分子量可以为10,000~200,000道尔顿,特别为50,000~150,000道尔顿,根据凝胶渗透色谱法(GPC)测量。聚酯组分也可以包含在不同工艺条件下制备的不同批次的PBT的混合物,以便获得不同的特性粘度和/或重均分子量。
[0062] 在组合物中可以存在的包含改性PBT的聚酯组分的量为20~90wt.%,基于所述组合物的总重。在此范围内,优选使用至少25wt.%,甚至更优选至少30wt.%的聚酯组分。在一种实施方式中,聚酯组分存在的量为20~80wt.%,基于组合物的总重,具体为35~
75wt.%,甚至更具体为40~75wt.%,均基于组合物的总重。
[0063] 组合物包括阻燃量的一种含氮阻燃剂例如三嗪、胍、氰尿酸盐和异氰尿酸盐,或含氮阻燃剂的混合物。优选的三嗪具有下式:
[0064]25 26 27
[0065] 其中R 、R 和R 独立地为C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C6-C12芳基、基、C1-C12烷基取代的氨基,或氢。高度优选的三嗪包括2,4,6-三胺-1,3,5-三嗪(三聚氰胺,CAS Reg.No.108-78-1),三聚氰胺衍生物,蜜白胺,蜜勒胺,蜜弄(melon),氰尿二酰胺(CAS Reg.No.645-92-1),氰尿酰胺(CAS Reg.No.645-93-2),2-脲基三聚氰胺,乙酰基胍胺(CAS Reg.No.542-02-9),苯并胍胺(benzoguanamine)(CAS Reg.No.91-76-9)等。可将这些化合物与硼酸或磷酸的盐/加合物用于组合物中。实例包括焦磷酸三聚氰胺和多聚磷酸三聚氰胺。优选的氰尿酸盐/异氰尿酸盐化合物包括三嗪化合物与氰尿酸的盐/加合物,例如三聚氰胺盐的任何混合物和氰尿酸三聚氰胺。
[0066] 优选的胍化合物包括胍;氨基胍等;以及它们与硼酸、碳酸、磷酸、硝酸硫酸等的盐和加合物;以及包括至少一种前述胍化合物的混合物。
[0067] 在组合物中含氮阻燃剂可以存在的量为1~25wt.%,基于所述组合物的总重。在此范围内,优选使用至少5wt.%,甚至更优选至少8wt.%的含氮阻燃剂。还在此范围内,优选使用至多20wt.%的含氮阻燃剂。
[0068] 在具体实施方式中,已发现有利的是使用1~25wt.%三聚氰胺多磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐,和/或三聚氰胺磷酸盐,基于组合物的总重。使用基于组合物的总重1~25wt.%三聚氰胺多磷酸盐和/或三聚氰胺氰尿酸盐,尤其是8~20wt.%三聚氰胺多磷酸盐和/或三聚氰胺氰尿酸盐获得特别好的结果。
[0069] 含氮阻燃剂与一种或多种次膦酸的盐组合使用。次膦酸盐和二次膦酸盐包括在Schosser等人的美国专利6,255,371中列出的那些。将此专利的说明书第1栏第46行至第3栏第4行的内容通过引用并入本说明书中。所提到的具体的次膦酸盐包括二乙基次膦酸
1 2 - m+ 1
铝(DEPAL)和二乙基次膦酸锌(DEPZN)。具有式(I)[(R)(R)(PO)-O]mM 和式II[(O-POR)
3 2 2- m+ 1 2
(R)(POR-O)] nM x结构的次膦酸盐,和/或包含此式I或II的聚合物,其中R 和R 相同
3
或不同且为H、直链或支化的C1-C6烷基、或C6-C10芳基;和R 为直链或支化的C1-C10亚烷基、C6-C10亚芳基、C7-C11烷基亚芳基,或C7-C11芳基亚烷基;M为碱土金属、碱金属、Al、Ti、
1 2
Zn、Fe或硼;m为1、2、3或4;n为1、2或3;以及x为1或2。在一种实施方式中,R 和R
3
相同且为C1-C6-直链或支化的烷基,或苯基;R 是C1-C10-直链或支化的亚烷基、C6-C10-亚芳基、-烷基亚芳基或-芳基亚烷基;M为镁、钙、铝、锌,或其组合;m为1、2或3;n为1、2或
3;以及x为1或2。特别通过引用Schosser专利将式I和II的结构并入本申请中。注意,
1 2
除了上述专利中提到的取代基之外,R 和R 可以是H。这产生次磷酸盐,次膦酸盐的亚类,如次磷酸钙、次磷酸铵,等等。
[0070] 在具体实施方式中,M为铝,所述组合物包括5~35wt.%,特别是7~20wt.%的式(Ia)的阻燃次膦酸盐:
[0071] [(R1)(R2)(PO)-O]-3Al3+(Ia),
[0072] 式(IIa)的阻燃二次膦酸盐
[0073] [(O-POR1)(R3)(POR2-O)]2-3Al3+2(IIa),
[0074] 和/或包含式(Ia)或(IIa)化合物的阻燃聚合物,其中R1和R2相同或不同且为3
H、直链或支化的C1-C6烷基、或C6-C10芳基;和R 为直链或支化的C1-C10亚烷基、C6-C10亚芳基、C7-C11烷基亚芳基,或C7-C11芳基亚烷基。
[0075] 模塑组合物还包含大于0至约50wt.%的具有非圆形横截面的增强纤维,基于全部组合物的重量。可以使用任何刚性纤维,例如,玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维或晶须,等等。特别是,扁平玻璃纤维的使用量为约10wt.%至约40wt.%,或约10wt.%至约30wt.%基于全部组合物的重量。通常优选的扁平玻璃纤维的模量大于或等于约6,800兆帕斯卡,且可以为短纤或长纤。扁平玻璃纤维可以具有多种横截面,例如梯形、矩形、或方形、新月形、双叶形(bilobal)、三叶形和六形。
[0076] 在模塑组合物的制备中,使用平均长度为0.1mm至10mm且平均长径比为2~5的短切股线形式的玻璃纤维是方便的。另一方面,由所述组合物模塑的制品中,通常将会遇到较短的长度,因为在混配期间可能发生相当多的断裂。
[0077] 在一些应用中,可能期望用化学偶联剂处理纤维的表面以改进组合物中热塑性树脂的附着力。有用的偶联剂的实例为烷氧基烷和烷氧基锆酸盐。氨基、环氧基、酰胺基或硫基官能的烷氧基硅烷特别有用。优选具有高的热稳定性的纤维涂层以防止该涂层分解,这在将组合物成型为模塑部件所要求的高熔体温度下加工的期间可导致发泡或产生气体。在一种实施方式中,在组合物中不存在圆形玻璃纤维。在另一实施方式中,仅存在扁平玻璃纤维作为填料组分。
[0078] 可选择地,组合物还可以包含非纤维无机填料,这可以赋予组合物额外的有利性质,如热稳定性、增加的密度、硬度,和/或纹理。典型的非纤维无机填料包括但不限于,氧化铝、无定形二氧化硅、铝硅酸盐、母、粘土、滑石、玻璃片、玻璃微球、金属氧化物如二氧化钛、硫化锌、石英粉等。在各种实施方式中,非纤维填料的量可以为约1wt.%至约50wt.%,基于全部组合物的重量。
[0079] 在一些实施方式中,玻璃纤维、碳纤维或陶瓷纤维与扁平的片状填料(例如云母或片状玻璃)的组合可以提供增强的性能。通常,扁平的片状填料的长度和宽度是其厚度的至少10倍,其中厚度为1至约1000微米。刚性纤维填料和扁平的片状填料的组合可以降低模塑制品的翘曲。
[0080] 在一种实施方式中,纤维增强填料基本上由扁平玻璃纤维组成。在另一实施方式中,纤维增强填料由扁平玻璃纤维组成,即,存在的唯一纤维增强填料为扁平玻璃纤维。
[0081] 模塑组合物可任选包含炭化聚合物。炭化聚合物是采用热重分析法(TGA)以20℃/分钟的加热速率在氮气下加热后在400℃至500℃失重不大于85%的聚合物。典型的炭化聚合物包括聚醚酰亚胺、聚(苯醚)、聚(苯硫醚)、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚聚苯醚(poly(phenylenesulphide oxide))(PPSO),和聚树脂(polyphenolic)(例如线型酚醛清漆)。炭化聚合物可存在的量为组合物的0.1~15wt%。在具体实施方式中,使用聚醚酰亚胺,特别是芳族聚醚酰亚胺。当存在时,聚醚酰亚胺可存在的量为大于0至25wt.%,具体为0.1~25wt.%,更具体为2~8wt.%,各自基于组合物的总重。在包含次膦酸铝盐的组合物中存在的聚醚酰亚胺可以进一步改进组合物的机械性质,特别是拉伸强度和冲击性质。也可以进一步改进高温模塑稳定性,以及熔体稳定性。在一种实施方式中,组合物包括大于0至小于10wt%的聚醚酰亚胺,基于所述组合物的总重。在本发明组合物独特的优势中,当组合物不包含炭化聚合物,特别是没有聚醚酰亚胺时,观察到在挠曲模量、缺口和无缺口伊佐德抗冲强度、断裂拉伸应力和/或弹性模量方面的改进。
[0082] 组合物可以进一步包含一种或多种防滴剂,当树脂经受燃烧状况时,其防止或延迟树脂滴下。这种试剂的具体实例包括硅油、二氧化硅(其还作为增强填料)、原纤化型含氟聚合物。含氟聚合物的实例包括氟化聚烯烃,例如,聚(四氟乙烯)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、四氟乙烯/乙烯共聚物、聚偏1,1-二氟乙烯、聚(三氟氯乙烯)等,和包括上述防滴剂中至少一种的混合物。优选的防滴剂是被苯乙烯:丙烯腈(SAN)共聚物包封的聚(四氟乙烯)。当使用防滴剂时,基于组合物的总重量计,所述防滴剂存在的量为0.02~2wt%,更优选为0.05~1wt%。
[0083] 在阻燃性和机械性质如抗冲强度、拉伸模量和挠曲模量不受有害影响的条件下,组合物还可以任选包含其它常规用于聚酯聚合物组合物的添加剂如非增强填料,稳定剂如抗氧化剂、热稳定剂、辐射稳定剂和紫外光吸收添加剂,脱模剂,增塑剂,淬灭剂,润滑剂,抗静电剂和加工助剂。出于其常规使用的目的,可以添加其它组分,例如染料、颜料、激光标识添加剂等。可以使用包含一种或多种前述或其它添加剂的组合。
[0084] 在有利特征中,组合物具有良好的阻燃性,基本上不存在卤化的有机阻燃剂化合物,特别是氯化的和/或溴化的有机阻燃化合物。在一种实施方式中,组合物包含0~5wt.%氯化和/或溴代有机化合物。在另一实施方式中,组合物包含0至小于3wt.%的氯化和/或溴代有机化合物。还在另一实施方式中,组合物包含小于2000ppm、小于500ppm,或小于100ppm的氯化和/或溴代有机阻燃化合物。
[0085] 在使组合物具有浅灰色或白色外观是重要的时候,组合物可以进一步包括足够含量的硫化锌和氧化烯的混合物,从而得到具有浅灰色外观或白色外观的组合物。根据应用,可以改变硫化锌和氧化锌的混合物的具体含量。在一种实施方式中,硫化锌存在的量为至少3wt.%,基于所述组合物的总重。在另一实施方式中,氧化锌存在的量为至少0.05wt.%,基于所述组合物的总重。在另一实施方式中,硫化锌存在的量为3~14wt.%,基于所述组合物的总重。在另一实施方式中,氧化锌存在的量为0.05~14wt.%,基于所述组合物的总重。浅灰色或白色组合物可以具有可变化的LAB值。如下面进一步讨论的,使用硫化锌和氧化锌的混合物产生浅灰色或白色外观的材料,该材料不散发由于形成硫化氢所产生的不愉快的气味。
[0086] 使用多种方法通过将组合物的成分共混制备该组合物。在示例性的方法中,将聚酯组分、磷阻燃剂、三聚氰胺组分、玻璃纤维和任选的添加剂与树脂组分一起放入挤压配混机中生产模塑粒料。在该方法中,树脂及其他配料分散于树脂基质中。在另一种过程中,所述配料和任何增强玻璃通过干混而与树脂混合,然后在辊炼机中熔融并且被粉碎,或挤出和切断。该组合物和任何任选的配料还可以被混合并且直接模塑,例如,通过注塑或转移模塑压铸技术。优选地,全部配料尽可能地不含水。此外,应该进行配混以保证在机器中短的停留时间;密切控制温度;利用摩擦热;获得树脂组合物和任何其他配料之间的均质共混物。
[0087] 优选地,所述配料被预配混,造粒,然后模塑。预配混可以在常规设备中进行。例如,在预先干燥聚酯组合物(例如在120℃,4小时)后,可将各配料的干燥共混料进料到单螺杆挤出机,使用具有长过渡段的螺杆以确保适当的熔融。或者,可以在进料口将树脂和添加剂进料给具有啮合同向旋转螺杆的双螺杆挤出机,而增强添加剂(及其他添加剂)可在下游进料。在不论是哪种情况,通常合适的熔融温度均为230℃-300℃。预配混的组合物可以被挤出并且通过标准技术被切断成模塑配混料如常规颗粒、粒料等。然后该组合物可以在任何通常用于热塑性组合物的设备如Newbury或van Dorn型注塑机中模塑,常规的料桶温度为230℃-280℃而常规的模具温度为55℃-95℃。该模塑组合物提供了冲击强度和阻燃性之间极好的平衡。
[0088] 在组合物为浅灰色或白色的实施方式中,可以通过如下方法制得组合物,该方法包括一种制造组合物的方法,包括将组合物的组分共混,并进一步包括添加足够量的硫化锌和氧化锌的混合物的步骤,从而:(i)产生具有浅灰或白色外观的组合物和(ii)抑制硫化氢的形成。硫化氢散发出极其不愉快的气味,抑制这种气体的形成使得此材料的应用非常有用。在一种实施方式中,硫化锌存在的量为3~14wt.%,基于所述组合物的总重。在另一实施方式中,氧化锌存在的量为0.05~14wt.%,基于所述组合物的总重。
[0089] 特别是,当模塑成或厚或薄的组件时,组合物提供优异的阻燃性。一组普遍接受并充当阻燃性标准的实验条件列于Underwriters Laboratories,Inc.Bulletin 94中,它描述了材料根据自熄灭特性分等级的一些条件。另一组普遍接受并充当阻燃性标准(尤其在欧洲)的实验条件为根据国际标准IEC695-2-1/2进行的灼热丝起燃实验(Glow Wire Ignition Test(GWIT))。0.8mm厚的包含所述组合物的模塑样品可具有V0的UL-94可燃性等级。0.4mm厚的包含所述组合物的模塑样品也可具有V0的UL-94可燃性等级。
[0090] 包含所述组合物的模塑制品的熔融粘度为200~400Pa.,根据ISO11443在250℃和645l/s的剪切速率下测量。此熔融粘度可以比含有等量圆形玻璃纤维的相同组合物低至少5%,各自根据ISO11443在250℃测量。
[0091] 包含所述组合物的模塑制品的挠曲模量可以为3000MPa至20000MPa,根据ASTM790测量,以及断裂挠曲应力可以为120~200MPa,更具体为130~190MPa,根据ASTM 790测量。
[0092] 包含所述组合物的模塑制品可具有良好的冲击性能,例如,无缺口伊佐德抗冲强度为300~700J/m,根据ASTM D256在23℃测量。此无缺口伊佐德抗冲强度可以比含有等量圆形玻璃纤维的相同组合物高至少20%,各自根据ASTM D256在23℃测量。
[0093] 包含所述组合物的模塑制品的缺口伊佐德抗冲强度可以为50~80J/m,根据ASTM D256在23℃测量。此缺口伊佐德抗冲强度可以比含有等量圆形玻璃纤维的相同组合物高至少3%,各自根据ASTM D256在23℃测量。
[0094] 包含所述组合物的模塑制品的热挠曲温度可以为195℃至225℃,根据ASTM D648在1.8MPa下测量。
[0095] 组合物可以进一步具有良好的拉伸性质。包含所述组合物的模塑制品的弹性拉伸模量可以为2000MPa至15000MPa,根据ASTM 790测量。包含所述组合物的模塑制品的断裂拉伸伸长率可以为1~3%,根据ASTM 790测量。包含所述组合物的模塑制品的断裂拉伸应力可以为80~150MPa,根据ASTM 790测量。
[0096] 组合物还表现出较少的翘曲。包含所述组合物的模塑制品的翘曲为5~20mm,按照模塑原样在23℃测量。此翘曲可以比含有等量圆形玻璃纤维的相同组合物低至少20%,各自按照模塑原样在23℃测量。此外,包含所述组合物的模塑制品的翘曲为5~20mm,在70℃退火48小时后测量。此翘曲可以比含有等量圆形玻璃纤维的相同组合物低至少15%,各自在70℃退火48小时后测量。
[0097] 在具体实施方式中,组合物可以具有高度有用的物理性质的组合。例如,包含所述组合物的模塑制品的无缺口伊佐德抗冲强度可以为等于300~700J/m,根据ASTM D256在23℃测量,和热挠曲温度为195℃至225℃,根据ASTM D648在1.82MPa测量;和0.8mm厚的包含所述组合物的模塑样品可具有V0的UL-94可燃性等级。
[0098] 前述性质中的一种或多种可以通过以下组合物获得,该组合物基本上由以下物质组成:改性的聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯;式(Ia)、式(IIa)的阻燃次膦酸盐,和/或源自式(Ia)或(IIa)的阻燃聚合物;三聚氰胺多磷酸盐和/或三聚氰胺氰尿酸盐;具有非圆形横截面的增强扁平玻璃纤维填料;和任选的添加剂,选自脱模剂、抗氧化剂、热稳定剂、抗氧化剂和UV稳定剂。特别是,前述组合物的厚度为0.4和0.8mm的样品获得良好的阻燃性,和良好的抗冲强度和拉伸强度。也观察到较好的高温模塑稳定性和熔体稳定性。
[0099] 在甚至更具体的实施方式中,组合物基本上由基于组合物的总重的以下物质组成:20~90wt.%改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物,所述共聚物(1)源自选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分和(2)具有至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物;5~35wt.%式(Ia)的阻燃次膦酸盐,式(IIa)的阻燃二次膦酸盐,
[0100] [(R1)(R2)(PO)-O]-3Al3+(Ia),
[0101] [(O-POR1)(R3)(POR2-O)]2-3Al3+2(IIa),
[0102] 和/或得自式(I)或(II)的阻燃聚合物,其中R1和R2相同或不同且为H、直链或3
支化的C1-C6烷基、或C6-C10芳基;和R 为直链或支化的C1-C10亚烷基、C6-C10亚芳基、C7-C11烷基亚芳基,或C7-C11芳基亚烷基;1~25wt.%的三聚氰胺多磷酸盐和/或三聚氰胺氰尿酸盐;1~55wt.%具有扁平横截面的玻璃纤维;和0.1~5wt.%的添加剂,其选自脱模剂、抗氧化剂、热稳定剂、抗氧化剂和UV稳定剂;其中上述组分的结合总重量为100wt.%,和其中所述至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物包含乙二醇基团和二甘醇基团的混合物,以及其中0.8mm厚的包含所述组合物的模塑样品的UL-94可燃性等级为V0。
[0103] 还在更具体的实施方式中,所述组合物基本上由基于组合物总重的以下物质组成:20~90wt.%改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物,所述共聚物(1)源自选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分和(2)具有至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物;5~25wt.%式(Ia)的阻燃次膦酸盐,式(IIa)的阻燃二次膦酸盐
[0104] [(R1)(R2)(PO)-O]-3Al3+(Ia),
[0105] [(O-POR1)(R3)(POR2-O)]2-3Al3+2(IIa),
[0106] 和/或得自式(I)或(II)的阻燃聚合物,其中R1和R2相同或不同且为H、直链或3
支化的C1-C6烷基、或C6-C10芳基;和R 为直链或支化的C1-C10亚烷基、C6-C10亚芳基、C7-C11烷基亚芳基,或C7-C11芳基亚烷基;1~15wt.%三聚氰胺多磷酸盐和/或三聚氰胺氰尿酸盐;1~45wt.%具有扁平横截面的玻璃纤维;和0.1~5wt.%添加剂,其选自脱模剂、抗氧化剂、热稳定剂、抗氧化剂和UV稳定剂;其中上述组分的结合总重量为100wt.%;和其中所述至少一种源自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分的残留物包含乙二醇基团和二甘醇基团的混合物,其中所述组合物包括小于900ppm的卤素,所述卤素选自溴、氯,及其组合;以及
0.8mm厚的包含所述组合物的模塑样品的UL-94可燃性等级为V0。
[0107] 还公开的是包含所述组合物的模塑制品,如电气和电子部件,如连接器、断路器灯座、熔断器、电力配电箱、外壳和电源插头。成型制品的方法包括通过挤出、流延或模塑组合物成型,从而形成制品。特别提及注塑制品,例如注塑的连接器。其它制品包括扇,例如用于电子装置如计算机的风扇。
[0108] 应明白,本申请公开的组合物和制品可以包括用于形成组合物和制品所用的上述组分的反应产物。
[0109] 有利的是,含有改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的模塑组合物可具有降低的CO2释放指数(emissions index)。在本申请中定义的降低的CO2释放指数是指,与用源自单体的聚对苯二甲酸丁二醇酯制备组合物时产生的以kg计的CO2的量相比,当制备1kg含有改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的组合物时所减少的以kg计的CO2的量。一般来说,本发明的组合物通常的降低的CO2释放指数大于约0.06kg,并且可为0.06kg~2.25kg。
[0110] 下面讨论这一特征的根据。制备原生的单体衍生的PBT的普通方法过程中和制备1kg改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的方法过程中产生的CO2的量的差可为1.3kg~
2.5kg,或者更适宜地为1.7kg~2.2kg。应该注意到,该差值是基于对从原油开始到单体到PBT的整个过程相对于从PET废料开始到低聚物再到改性PBT的计算得到的。换句话说,与从原油制备1kg原生PBT的方法相比,制备1kg改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的方法少产生1.3~2.5千克CO2。为了确定本发明的组合物(其具有改性PBT共聚物,存在的量为5~90wt.%)的降低的CO2释放指数的范围,CO2降低指数可如下计算:存在于组合物中的聚对苯二甲酸丁二醇酯的以百分比计的下限量乘以1.3(0.05x1.3=0.065)和聚对苯二甲酸丁二醇酯的上限量乘以2.5(0.90x2.5=2.25)。
[0111] 可通过使用物质和能量平衡计算(化学工程领域公知的计算),并将从PET制备改性PBT共聚物所用的能量的量与从对苯二甲酸制备PBT所用的能量的量作比较,来推导和证实这些结果。
[0112] 有利的是,本发明现在提供了先前不可得的的益处。本发明提供的热塑性聚酯组合物包含由后消费者或后工业化PET制造的改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物,其具有期望的阻燃性和机械性质的组合。本发明的组合物还可以具有有用的机械性质,特别是抗冲强度,拉伸性质,和/或热稳定性。所述组合物可以任性包含炭化聚合物,例如聚醚酰亚胺,从而进一步提高机械强度和阻燃性。这些材料广泛应用于电子工业。
[0113] 通过以下非限制性性实施例进一步描述本发明。实施例
[0114] 以下表1中材料用于下面的实施例。
[0115] 表1.
[0116]
[0117]
[0118] 实施例E1~E2和对比例C1~C3.
[0119] 这些实施例的目的是为了比较包含扁平玻璃纤维的本发明组合物和包含规整玻璃纤维(含有圆形横截面的纤维)的组合物的性能。实施例E1和E2使用的组合物示例说明本发明的组合物,而实施例C1、C2和C3中的组合物用于比较。
[0120] 在240~265℃的机筒和模头温度下以300rpm的螺杆速度,将表2~4中所示的各成分转鼓共混,然后在具有真空排气混合螺杆(vacuum vented mixing screw)的27mm双螺杆挤出机上挤出。将挤出物通过水浴冷却然后造粒。在设定温度为约240~265℃的van Dorn模塑机上注塑ASTM伊佐德和挠曲试验用的试条。在注塑之前,将粒料在强制通风的循环烘箱中在120℃干燥3-4小时。
[0121] 缺口和无缺口伊佐德试验在75mm x 12.5mm x 3.2mm的试条上使用ASTMD256来完成。在机械性质测试之前将试条形成缺口并在23℃测试。挠曲性质根据ASTM 790在厚度为3.2mm的模塑样品上测量。拉伸性质根据ASTM 790在厚度为3.2mm的模塑样品上测量。热挠曲温度根据ASTM648在厚度为3.2mm的模塑样品上测量。熔体粘度根据ISO11443在250℃测量。翘曲根据以下方法在厚度为1.6mm的模塑样品上测量。
[0122] 根据以下方法在厚度为1.6mm的模塑样品上测量翘曲:(a)以敲击销(knockout pin)或模腔尺寸侧面向上将试样放置在平坦表面上;(b)在试样后面将校准尺保持在垂直位置;(c)在观察钢尺的同时,在试样边缘挤压并确定距离平坦表面的最大距离,此为试样的翘曲;(d)测量并记录试样的翘曲精确至毫米。
[0123] 结果示于表2。
[0124] 表2.
[0125]
[0126] 表2的结果证实扁平玻璃作为填料的优势,包括与包含具有圆形横截面的规整玻璃的组合物相比具有改进的机械性质、流动性和尺寸稳定性。
[0127] 如表2中所示,C1为含卤素的FR,30wt%规整玻璃填充的配制物,C2是非卤化的FR,30wt%规整玻璃填充的配制物,C3是非卤化的FR,30wt%规整玻璃和5wt%Ultem-1010(聚醚酰亚胺)填充的配制物。E1是非卤化的FR,30%扁平玻璃填充的配制物,不含Ultem-1010。E2是非卤化的FR,30%扁平玻璃填充的配制物,含有Ultem-1010。
[0128] 从这5个实例的比较中可以清楚地看到,扁平玻璃纤维对机械性质、流动性和尺寸稳定性的影响。在仅仅是非卤化的FR配制物中,用扁平玻璃(E1和E2)代替规整玻璃(C2和C3),机械性质(包括缺口和无缺口抗冲强度、拉伸强度和挠曲强度)提高5~30%。在配制物中存在扁平玻璃纤维(E1和E2)时尺寸稳定性(在此时以翘曲表示)也提高大于
100%。与两种规整玻璃纤维非卤化的FR配制物(C2和C3)相比,含有非卤化的FR配制物(E1和E2)的扁平玻璃的流动性改进5%。
[0129] 与30%规整玻璃填充的卤化FR配制物(C1)相比,含有非卤化的FR的扁平玻璃纤维配制物(E1和E2)还表现出相当的拉伸强度和挠曲应力或改进的缺口和无缺口抗冲强度、挠曲模量、HDT和尺寸稳定性。
[0130] 实施例E3和C4-C5.
[0131] 这些实施例的目的是比较包含扁平玻璃纤维的本发明组合物和包含规整玻璃纤维(含有圆形横截面的纤维)的组合物的性能。实施例E3使用的组合物示例说明本发明的组合物,而实施例C4和C5中的组合物用于比较。
[0132] 遵循实施例E1的配制步骤使用表3列出的材料和数量,从而形成25wt.%玻璃填充的阻燃VALOX IQ PBT树脂。物理性质测试结果也示于表3。
[0133] 表3.
[0134]
[0135]
[0136] 表3中的结果再次表明,改进的机械性质、流动性和尺寸稳定性归功于扁平玻璃填料。
[0137] 如表3中所示,E3是非卤化的FR,25wt.%扁平玻璃填充的,和5wt.%PEI填充的配制物。C4是25%玻璃填充的卤化类的FR配制物,以及C5是非卤化的FR,25%规整玻璃填充的配制物,含有PEI。
[0138] 在非卤化的FR配制物中,用扁平玻璃纤维(E3)代替规整玻璃纤维(C5),机械性质(包括缺口和无缺口抗冲强度、和挠曲强度)提高4%~30%。尺寸稳定性(在此时以翘曲表示)在配制物中存在扁平玻璃纤维(E3)时也提高大于30%。与规整玻璃纤维非卤化的FR配制物(C5)相比,含有非卤化的FR配制物(E3)的扁平玻璃的流动性改进6%。
[0139] 与25%规整玻璃填充的含卤FR配制物(C4)相比,扁平玻璃纤维,非卤化的FR配制物(E3)具有相当的挠曲应力和改进的无缺口抗冲强度、挠曲模量、HDT和尺寸稳定性。
[0140] 实施例E4和C6-C7.
[0141] 这些实施例的目的是比较包含扁平玻璃纤维的本发明组合物和包含规整玻璃纤维(含有圆形横截面的纤维)的组合物的性能。实施例E4使用的组合物示例说明本发明的组合物,而实施例C6和C7中的组合物用于比较。
[0142] 遵循实施例E1的配制步骤使用表4列出的材料,从而形成15wt.%玻璃填充的阻燃VALOX IQ PBT树脂。如表4所示,E4是非卤化的FR,15wt.%扁平玻璃填充的配制物。C6是15wt.%玻璃填充的卤化类FR配制物,和C7是非卤化的FR,15wt.%规整玻璃填充的配制物。测试结果也示于表4。
[0143] 表4.
[0144]
[0145] 表4的结果显示,与包含具有圆形横截面的规整玻璃的组合物相比,使用15wt.%含量的扁平玻璃填料还改进了机械性质、流动性和尺寸稳定性。
[0146] 在非卤化的FR配制物中,用扁平玻璃纤维(E4)代替规整玻璃纤维(C7),机械性质(包括缺口和无缺口抗冲强度、挠曲强度、拉伸强度和HDT)提高4%~38%。尺寸稳定性(在此时以翘曲表示)在配制物中存在扁平玻璃纤维(E4)时也提高约20%。与规整玻璃纤维非卤化的FR配制物C7相比,扁平玻璃,非卤化的FR配制物(E4)还显示流动性改进10%。与15%玻璃填充的含卤FR配制物(C6)相比,扁平玻璃纤维,非卤化的FR配制物(E4)还具有相当的挠曲强度和拉伸强度,和改进的缺口和无缺口抗冲强度、挠曲模量、HDT和尺寸稳定性。
[0147] 尽管参照优选实施方式对本发明进行描述,但本领域技术人员应当理解在不脱离本发明范围的情况下可做出各种改变并可以等同物代替其要素。另外,在不脱离本发明真
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