專(zhuān)利名稱(chēng):熱塑性模塑組合物的制作方法
ABS模塑組合物大量用作生產(chǎn)各種模制品的熱塑性樹(shù)脂已有多年,這些樹(shù)脂的性能譜從相對(duì)較脆到非常有韌性變化。
ABS模塑組合物的特定應(yīng)用領(lǐng)域是注塑法生產(chǎn)模制品(如,外殼,玩具,車(chē)輛部件),此時(shí),聚合物材料的很好的流動(dòng)性是非常重要。另外,這種方法生產(chǎn)的模制品通常具有良好的缺口沖擊強(qiáng)度。
有這樣的目標(biāo)存在在給定的橡膠含量,給定橡膠粒度和給定的基質(zhì)樹(shù)脂分子量下獲得最大可能的韌度值,同時(shí)保持良好的熱塑流動(dòng)性。這里應(yīng)盡可能地不依賴(lài)于所用基質(zhì)樹(shù)脂的類(lèi)型來(lái)得到高的韌度值,尤其當(dāng)使用典型的ABS苯乙烯/丙烯腈共聚物和α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物時(shí)。
在給定的橡膠含量,給定橡膠粒度和給定的基質(zhì)分子量下提高ABS聚合物韌性的一種可能是添加特殊的硅油化合物(見(jiàn)EP-A6521),但是,可能會(huì)出現(xiàn)一些缺點(diǎn),如差的可涂漆性、沒(méi)有足夠的可印性或受損的屈服應(yīng)力值(有白色裂紋的危險(xiǎn))。添加少量EPDM橡膠(見(jiàn)EP-A412370)或AES聚合物(見(jiàn)EP-A412371)也已有公開(kāi)。但是,這兩種方法都需要使用相當(dāng)量的較貴的添加劑組分。
現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),使用特殊的添加劑混合物可以獲得具有缺口沖擊強(qiáng)度(在室溫和低溫下)和熱塑性加工性能兩方面優(yōu)異結(jié)合的ABS產(chǎn)品。
本發(fā)明涉及熱塑性模塑組合物,含有A)5-95wt.%,優(yōu)選10-90wt.% 特別優(yōu)選20-75wt.%的由苯乙烯,α-甲基苯乙烯,核上取代的苯乙烯,甲基丙烯酸甲酯,丙烯腈,甲基丙烯腈,馬來(lái)酸酐,N-取代馬來(lái)酰亞胺或其混合物形成的一種或多種熱塑性均聚物、共聚物或三元共聚物;B)5-95wt.%,優(yōu)選20-90wt.%,特別優(yōu)選25-80wt.%的由B.1)接枝到B.2)上所獲得的一種或多種接枝聚合物B.1)5-90重量份,優(yōu)選20-80重量份,特別優(yōu)選25-60重量份苯乙烯、甲基苯乙烯,核上取代的苯乙烯,甲基丙烯酸甲酯,丙烯腈,甲基丙烯腈,馬來(lái)酸酐,N-取代馬來(lái)酰亞胺或其混合物,
B.2)95-10重量份,優(yōu)選80-20重量份,特別優(yōu)選75-40重量份的至少一種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度≤10℃的橡膠,和C)在每種情況下每100重量份A)+B),0.1-8重量份,優(yōu)選0.5-6重量份,特別優(yōu)選1-5重量份的選自化合物I),II),III)和IV)中的至少3種組分的結(jié)合物,其中I)表示具有至少一種下面結(jié)構(gòu)單元的化合物, 其中,M=金屬,優(yōu)選Mg、Ca、Znn=金屬M(fèi)的價(jià)態(tài),優(yōu)選1或2,II)表示具有至少一種下面結(jié)構(gòu)單元的化合物, III)表示具有至少一種下面結(jié)構(gòu)單元的化合物, 和IV)表示不具有化合物(I)-(III)中所包含的結(jié)構(gòu)單元的化合物。
其中,化合物(I)-(IV)中每一種化合物優(yōu)選含有至少一個(gè)末端脂肪族C6-C32烴基。
對(duì)本發(fā)明適用的熱塑性聚合物A)是苯乙烯、α-甲基苯乙烯,對(duì)甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、鹵代苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯,丙烯腈,馬來(lái)酸酐,N-取代馬來(lái)酰亞胺或其混合物的那些聚合物。
聚合物A)是樹(shù)脂、熱塑性和無(wú)橡膠的。特別優(yōu)選的聚合物A)為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯/丙烯腈混合物,苯乙烯/丙烯腈/甲基丙烯酸甲酯混合物,苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯混合物,丙烯腈/甲基丙烯酸甲酯混合物,α-甲基苯乙烯/丙烯腈混合物,苯乙烯/α-甲基苯乙烯/丙烯腈混合物,α-甲基苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯腈混合物,苯乙烯/α-甲基苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯混合物,苯乙烯/α-甲基苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯腈混合物,苯乙烯/馬來(lái)酸酐混合物,甲基丙烯酸甲酯/馬來(lái)酸酐混合物、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/馬來(lái)酸酐混合物的那些聚合物。
聚合物A)是已公知,可以通過(guò)自由基聚合,尤其通過(guò)乳液聚合、懸浮聚合、溶液聚合或本體聚合來(lái)制備。優(yōu)選地,其分子量Mw為20000-200000或特性粘度(Grenzviskositten)[η]為20-110ml/g(25℃下在二甲基甲酰胺中測(cè)定)。
適于制備接枝聚合物B)的橡膠尤其是聚丁二烯,丁二烯/苯乙烯共聚物,丁二烯/丙烯腈共聚物,聚異戊二烯或以丙烯酸C1-C8烷基酯、特別是丙烯酸的乙基、丁基或乙基己基酯為基礎(chǔ)的丙烯酸烷基酯橡膠。
丙烯酸酯橡膠可任選地包含至多30wt.%(以橡膠重量為基礎(chǔ))的共聚合單體,如乙酸乙烯酯、丙烯腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和/或乙烯基醚。丙烯酸酯橡膠也可包含少量,優(yōu)選至多5wt.%(以橡膠重量為基礎(chǔ))已聚合進(jìn)去的具有交聯(lián)作用的烯屬不飽和單體。交聯(lián)劑例如是亞烷基二醇的二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯,聚酯的二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯,二乙烯基苯,三乙烯基苯,三烯丙基氰脲酸酯,烯丙基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,丁二烯和異戊二烯。接枝基體也可以是具有核/殼結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯橡膠,核是一種或多種共軛二烯的交聯(lián)的二烯橡膠如聚丁二烯,或共軛二烯與烯屬不飽和單體如苯乙烯和/或丙烯腈的共聚物。
用于制備接枝聚合物B)的優(yōu)選橡膠是二烯橡膠和丙烯酸烷基酯橡膠。
橡膠以平均粒徑(d50)為0.05-20.0μm,優(yōu)選為0.1-2.0μm,特別優(yōu)選為0.1-0.8μm的至少部分地交聯(lián)的顆粒形式存在于接枝聚合物B)中。平均粒徑d50用W.Scholtan等人,Kolloid-Z.u.Z.Polymere250(1972),782-796的方法通過(guò)超離心測(cè)量法測(cè)定。
聚合物B)可以通過(guò)在被接枝的橡膠B.2)存在下的單體B.1)的自由基接枝聚合反應(yīng)來(lái)制備。
接枝聚合物B)的優(yōu)選制備方法是乳液聚合、溶液聚合、本體聚合或懸浮聚合和這些本來(lái)已知的方法的結(jié)合。特別優(yōu)選的接枝聚合物B)是ABS聚合物。
尤為優(yōu)選的聚合物B)是在主要由二烯單體構(gòu)成,平均粒徑(d50)為100-450nm的橡膠(優(yōu)選為聚丁二烯)存在下,非常特別優(yōu)選在主要由二烯單體構(gòu)成并具有a)平均粒徑(d50)為150-300nm和b)平均粒徑(d50)為350-450nm,按重量比(a)∶(b)=10∶90-90∶10,優(yōu)選30∶70-60∶40的兩種橡膠(優(yōu)選為聚丁二烯)存在下,通過(guò)苯乙烯和丙烯腈(優(yōu)選按重量比10∶1-1∶1,特別優(yōu)選重量比為5∶1-2∶1)的混合物進(jìn)行自由基聚合而得到的產(chǎn)物。
聚合物B)的橡膠含量?jī)?yōu)選為40-95wt.%,特別優(yōu)選50-90wt.%,尤為優(yōu)選55-85wt.%。
添加劑混合物C)的適合的各種組分例如是組分I)硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、褐煤酸鎂、褐煤酸鈣、褐煤酸鋅、山萮酸鎂、山萮酸鈣、山萮酸鋅、油酸鎂、油酸鈣和油酸鋅;硬脂酸鎂和硬脂酸鈣是優(yōu)選的,硬脂酸鎂是特別優(yōu)選的。組分II)三硬脂酸甘油酯、三油酸甘油酯、三山萮酸甘油酯、三褐煤酸甘油酯、硬脂酸十八烷基酯、油酸十八烷基酯、山萮酸十八烷基酯、褐煤酸十八烷基酯、硬脂酸油酯、油酸油酯、山萮酸油酯、褐煤酸油酯、硬脂酸二十二烷基酯、油酸二十二烷基酯、山萮酸二十二烷基酯、褐煤酸二十二烷基酯、硬脂酸辛酯、硬脂酸異辛酯、硬脂酸十二烷基酯、油酸十二烷基酯、一硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、一油酸甘油酯、二油酸甘油酯、四硬脂酸季戊四醇酯、四油酸季戊四醇酯、四山萮酸季戊四醇酯、四褐煤酸季戊四醇酯、三硬脂酸季戊四醇酯、三油酸季戊四醇酯、三山萮酸季戊四醇酯、三褐煤酸季戊四醇酯、二硬脂酸季戊四醇酯、二油酸季戊四醇酯、二山萮酸季戊四醇酯、二褐煤酸季戊四醇酯、一硬脂酸季戊四醇酯、一油酸季戊四醇酯、一山萮酸季戊四醇酯和一褐煤酸季戊四醇酯;優(yōu)選的是三硬脂酸甘油酯、硬脂酸十八烷基酯和四硬脂酸季戊四醇酯,特別優(yōu)選的是三硬脂酸甘油酯、四硬脂酸季戊四醇酯。組分III)乙二胺-雙硬脂酰胺,芥酰胺,油酰胺,硬脂酰胺,山萮酰胺、和褐煤酰胺,優(yōu)選為乙二胺-雙硬脂酰胺和芥酰胺,特別優(yōu)選是乙二胺-雙硬脂酰胺。組分IV)石蠟油,烴蠟,使用C8-C18烷基硫醇作為分子量調(diào)節(jié)劑制備的、平均分子量(Mw)在2000-15000之間,優(yōu)選在2500-12000之間,特別優(yōu)選在3000-10000之間的低分子量聚苯乙烯,使用C8-C18烷基硫醇作為分子量調(diào)節(jié)劑制備、平均分子量(Mw)在2000-15000之間,優(yōu)選在2500-12000之間,特別優(yōu)選在3000-10000之間的低分子量苯乙烯/丙烯腈共聚物,使用C8-C18烷基硫醇作為分子量調(diào)節(jié)劑制備、平均分子量(Mw)在2000-15000之間,優(yōu)選在2500-12000之間,特別優(yōu)選在3000-10000之間的低分子量α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物,使用C8-C18烷基硫醇作為分子量調(diào)節(jié)劑制備、平均分子量(Mw)在2000-15000之間,優(yōu)選在2500-12000之間,特別優(yōu)選在3000-10000之間的低分子量聚甲基丙烯酸甲酯,C6-C32鏈烷醇如十八烷醇、C6-C32鏈烯醇如油醇。
石蠟油,低分子量苯乙烯/丙烯腈共聚物和α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物是優(yōu)選的,石蠟油和低分子量苯乙烯/丙烯腈共聚物是特別優(yōu)選的。
優(yōu)選地,所有組分I)、II)、III)和IV)的分子量都高于300,優(yōu)選高于400,特別優(yōu)選高于500。
根據(jù)本發(fā)明,選自組分I)、II)、III)和IV)中的至少3種組分的用量比優(yōu)選經(jīng)過(guò)選擇后應(yīng)滿(mǎn)足下面的關(guān)系(I)≤(IV)<(II)≤(III),或(I)≤(IV)<(III)≤(II)。
特別優(yōu)選的混合物由下面成分組成15-65wt.%接枝聚合物,其中有25-60重量份的苯乙烯,α-甲基苯乙烯,丙烯腈,N-苯基馬來(lái)酰亞胺或它們的混合物接枝在75-40重量份的聚丁二烯上,85-35wt.%的由5-40重量份丙烯腈和95-60重量份苯乙烯,α-甲基苯乙烯,N-苯基馬來(lái)酰亞胺或它們的混合物形成的熱塑性共聚物,和每100重量份A+B,1-5重量份的選自以下的至少3種組分的結(jié)合物I) 硬脂酸鎂,II)硬脂酸甘油酯或四硬脂酸季戊四醇酯,III)乙二胺-雙硬脂酰胺,和IV)石蠟油或低分子量苯乙烯/丙烯腈共聚物。
包含A)、B)和C)以及任選的普通添加劑如加工助劑、穩(wěn)定劑、顏料、抗靜電劑、填料的本發(fā)明混合物可通過(guò)在室溫或較高溫度下按已知的方法將各組分同時(shí)或依次混合,然后在普通設(shè)備如密閉式捏和機(jī)、擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)中在150-300℃的溫度下使混合物進(jìn)行熔融混合或熔融擠出而制得。
本發(fā)明的模塑組合物可以用于生產(chǎn)任何類(lèi)型的成型制品,可以使用一般的生產(chǎn)方法,尤其可以使用注塑法生產(chǎn)成型制品。
加工本發(fā)明的模塑組合物的另一種方式是對(duì)預(yù)先采用已知方法制造的片材或薄膜進(jìn)行深沖(Tiefziehen)成型來(lái)生產(chǎn)成型制品。
實(shí)施例熱塑性樹(shù)脂A1無(wú)規(guī)苯乙烯/丙烯腈=72∶28共聚物,GPC(凝膠滲透色譜法)測(cè)定的Mw為約85000。熱塑性樹(shù)脂A2無(wú)規(guī)α-甲基苯乙烯/丙烯腈=72∶28共聚物,GPC法測(cè)定的Mw為約75000。接枝聚合物B1將42wt.%的苯乙烯/丙烯腈混合物(重量比73∶27)乳液聚合到58wt.%的得自具有a)平均粒徑(d50)為290nm和b)平均粒徑(d50)為420nm的兩種粒狀聚丁二烯的1∶1的混合物(重量比)上而得到接枝產(chǎn)物。后處理是用硫酸鎂進(jìn)行膠乳凝聚,水洗,隨后真空干燥。接枝聚合物B2將50wt.%苯乙烯/丙烯腈混合物(重量比73∶27)乳液聚合到50wt.%的平均粒徑(d50)為130nm的粒狀聚丁二烯上而得到接枝產(chǎn)物。后處理如B1。添加劑CI1硬脂酸鎂(Brlocher,München,Deutschland)添加劑CI2硬脂酸鈣(Brlocher,München,Deutschland)添加劑CII1四硬脂酸季戊四醇酯(Henkel,Düsseldorf,Deutschland)添加劑CII2硬脂酸十八烷基酯(Henkel,Düsseldorf,Deutschland)添加劑CIII1乙二胺-雙硬脂酰胺(Henkel,Düsseldorf,Deutschland)添加劑CIV1石蠟油(Ondina G34)(Deutsche Shell AG,Hamburg)添加劑CIV2低分子量苯乙烯/丙烯腈共聚物(Mw≈4200,GPC測(cè)定),由63.9重量份苯乙烯,23.6重量份丙烯腈和12.5重量份叔十二烷基硫醇的混合物通過(guò)自由基乳液聚合制得。
各組分按表1標(biāo)明的重量含量在1.3l密閉捏和機(jī)中于160-200℃的溫度下進(jìn)行配混。在240℃下用注塑機(jī)生產(chǎn)成型制品。
缺口沖擊強(qiáng)度是根據(jù)ISO180/1A(單位kJ/m2)在室溫(akRT)下和在-30℃(ak-30℃)下測(cè)定的,熱塑性流動(dòng)性是根據(jù)DIN 53 735 U(單位cm3/10min)通過(guò)測(cè)量熔體流動(dòng)指數(shù)(MVR)來(lái)評(píng)價(jià)。
從表1也可以看出,只有當(dāng)使用本發(fā)明的混合物時(shí)才能獲得在高韌性和良好熱塑性加工性能兩方面的優(yōu)異結(jié)合。表1模塑組合物的組成和試驗(yàn)數(shù)據(jù)
表1(續(xù))
n.b.=未測(cè)定
權(quán)利要求
1.熱塑性模塑組合物,含有A)5-95wt.%的由苯乙烯,α-甲基苯乙烯,核上取代的苯乙烯,甲基丙烯酸甲酯,丙烯腈,甲基丙烯腈,馬來(lái)酸酐,N-取代馬來(lái)酰亞胺或其混合物形成的一種或多種熱塑性均聚物、共聚物或三元共聚物;B)5-95wt.%的由B.1)接枝到B.2)上所獲得的一種或多種接枝聚合物B.1)5-90重量份的苯乙烯、甲基苯乙烯,核上取代的苯乙烯,甲基丙烯酸甲酯,丙烯腈,甲基丙烯腈,馬來(lái)酸酐,N-取代馬來(lái)酰亞胺或其混合物,B.2)95-10重量份的至少一種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度≤10℃的橡膠,和C)每100重量份A)+B),0.1-8重量份的選自化合物I),II),III)和IV)中的至少3種組分的結(jié)合物,其中I)表示具有至少一種下面結(jié)構(gòu)單元的化合物, M=金屬,和n=金屬M(fèi)的價(jià)態(tài),II)表示具有至少一種下面結(jié)構(gòu)單元的化合物, III)表示具有至少一種下面結(jié)構(gòu)單元的化合物, 和IV)表示不具有化合物(I)-(III)中所包含的結(jié)構(gòu)單元的化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熱塑性模塑組合物,其中化合物(I)-(IV)中每一化合物含有至少一個(gè)末端C6-C32烴基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的熱塑性模塑組合物,其中化合物(I)選自硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、褐煤酸鎂、褐煤酸鈣、褐煤酸鋅、山萮酸鎂、山萮酸鈣、山萮酸鋅、油酸鎂、油酸鈣、油酸鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的熱塑性模塑組合物,其中化合物(II)選自三硬脂酸甘油酯、三油酸甘油酯、三山萮酸甘油酯、三褐煤酸甘油酯、硬脂酸十八烷基酯、油酸十八烷基酯、山萮酸十八烷基酯、褐煤酸十八烷基酯、硬脂酸油酯、油酸油酯、山萮酸油酯、褐煤酸油酯、硬脂酸二十二烷基酯、油酸二十二烷基酯、山萮酸二十二烷基酯、褐煤酸二十二烷基酯、硬脂酸辛酯、硬脂酸異辛酯、硬脂酸十二烷基酯、油酸十二烷基酯、一硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、一油酸甘油酯、二油酸甘油酯、四硬脂酸季戊四醇酯、四油酸季戊四醇酯、四山萮酸季戊四醇酯、四褐煤酸季戊四醇酯、三硬脂酸季戊四醇酯、三油酸季戊四醇酯、三山萮酸季戊四醇酯、三褐煤酸季戊四醇酯、二硬脂酸季戊四醇酯、二油酸季戊四醇酯、二山萮酸季戊四醇酯、二褐煤酸季戊四醇酯、一硬脂酸季戊四醇酯、一油酸季戊四醇酯、一山萮酸季戊四醇酯和一褐煤酸季戊四醇酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的熱塑性模塑組合物,其中化合物III)選自乙二胺-雙硬脂酰胺,芥酰胺,油酰胺,硬脂酰胺,山萮酰胺,和褐煤酰胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的熱塑性模塑組合物,其中化合物IV)選自石蠟油,烴蠟,使用C8-C18烷基硫醇作為分子量調(diào)節(jié)劑制備的、平均分子量(Mw)在2000-15000之間的聚苯乙烯,使用C8-C18烷基硫醇作為分子量調(diào)節(jié)劑制備、平均分子量(Mw)在2000-15000之間的苯乙烯/丙烯腈共聚物,使用C8-C18烷基硫醇作為分子量調(diào)節(jié)劑制備、平均分子量(Mw)在2000-15000之間的α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物,使用C8-C18烷基硫醇作為分子量調(diào)節(jié)劑制備、平均分子量(Mw)在2000-15000之間的聚甲基丙烯酸甲酯,C6-C32鏈烷醇,以及C6-C32鏈烯醇。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的熱塑性模塑組合物,其中化合物(I)-(IV)選自化合物(I)硬脂酸鎂和硬脂酸鈣化合物(II)硬脂酸甘油酯、硬脂酸十八烷基酯和四硬脂酸季戊四醇酯,化合物(III)乙二胺-雙硬脂酰胺和芥酰胺化合物(IV)石蠟油,低分子量苯乙烯/丙烯腈共聚物和α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的熱塑性模塑組合物,其中從(I)、(II)、(III)和(IV)中選擇的至少3種組分的量的比率具有以下關(guān)系(I)≤(IV)<(II)≤(III)或(I)≤(IV)<(III)≤(II)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的熱塑性模塑組合物,其中包括1-5重量份C)/100重量份A+B。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的熱塑性模塑組合物,其中組分B.2選自二烯橡膠和丙烯酸烷基酯橡膠。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的熱塑性模塑組合物,包括加工助劑,穩(wěn)定劑,顏料,抗靜電劑和/或填料。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的模塑組合物用于生產(chǎn)成型制品的用途。
13.可從根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的熱塑性模塑組合物獲得的成型制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱塑性模塑組合物,它含有(共)聚合物和接枝聚合物和0.1-8wt.%的選自化合物(I)、(II)、(III)和(IV)中的至少3種組分的結(jié)合物。(I)是具有至少一種結(jié)構(gòu)單元(a)的化合物,其中M=金屬,n為金屬M(fèi)的價(jià)態(tài)?;衔?II)是具有至少一種結(jié)構(gòu)單元(b)的化合物,化合物(III)是具有至少一種結(jié)構(gòu)單元(c)的化合物?;衔?IV)表示不具有化合物(I)-(III)中所包含的結(jié)構(gòu)單元的化合物。
文檔編號(hào)C08J5/00GK1382186SQ00808824
公開(kāi)日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2000年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月11日
發(fā)明者H·艾歇瑙爾, E·萊茨 申請(qǐng)人:拜爾公司