CN102112545A - 共聚醚酯组合物和由其制成的制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了包含熔融混合的共混物的共聚醚酯组合物,所述熔融混合的共混物包含:(a)一种或多种共聚醚酯,包含通过酯键首尾相连的多个重复的长链酯单元和短链酯单元,以及(b)约0.25至约15重量%的具有两个以上羟基的一种或多种多元醇;其中所有重量百分比均是基于所述共聚醚酯组合物的总重量计。还提供了由所述共聚醚酯组合物形成的模塑或挤塑的热塑性制品,其中2mm测试棒由所述共聚醚酯组合物制成,在150℃的测试温度下暴露于空气气氛中约120小时,并且按照ISO 527-2/5A的方法进行测试;与具有相同组成和形状的未暴露的对照物相比,所述测试棒具有平均至少50%的断裂拉伸应变保持率。

Description

共聚醚酯组合物和由其制成的制品
相关申请的引用
本专利申请根据35 U.S.C.119(e)的规定要求2008年7月30日提交的、当前未决的美国临时申请61/137,345的优先权。
发明领域
本发明涉及具有改善的高温老化特性的共聚醚酯组合物和由其制成的制品。
发明背景
在诸如机动车辆和电气/电子装置的组件之类的应用中,希望具有由热塑性材料制成的耐高温结构。在车辆发动机罩下方的区域内和膝上型计算机、手机等的内部常常会出现高温。这种耐高温结构可减轻热老化。热老化是塑性部件在长期暴露于高温后发生的现象,并且是因热氧化而降低组分聚合物机械特性的现象。
为了减轻热老化,常规做法是在热塑性聚合物组合物内加入热稳定剂(也称为抗氧化剂)。这种热稳定剂包括例如受阻酚抗氧化剂、胺抗氧化剂和磷基抗氧化剂。
EP 1041109公开了一种聚酰胺组合物,其包含聚酰胺树脂和具有150至280℃的熔点的多元醇,此聚酰胺组合物具有良好的流动性和机械强度并可用于注塑焊接技术。美国专利4,205,158公开了形成包含多元醇支化剂的共聚醚酯的方法。
尽管存在现有技术,但共聚醚酯组合物在暴露于高温时并不具有良好的性能。仍然需要具有成本效益并且更加高效的耐热共聚醚酯弹性体组合物,以制备长期暴露于高温(例如在车辆发动机罩下方和电气/电子装置内会达到的高温)中的模塑或挤塑的热塑性制品。
发明内容
本文所述为包含下列组分的熔融混合的共混物的共聚醚酯组合物
(a)一种或多种共聚醚酯,其包含通过酯键首尾相连的多个重复的长链酯单元和短链酯单元,所述长链酯单元由式(I)表示:
Figure BPA00001307479500021
并且所述短链酯单元由式(II)表示
Figure BPA00001307479500022
其中G为从聚(亚烷基氧)二醇中去除末端羟基后余下的二价基团,此聚(亚烷基氧)二醇具有约400至约6000的数均分子量;R为从二羧酸中去除羧基后余下的二价基团,此二羧酸具有小于约300的分子量;并且
D为从二醇中去除羟基后余下的二价基团,此二醇具有小于约250的分子量;其中所述共聚醚酯优选地包含约15至约99重量%的短链酯单元和约1至约85重量%的长链酯单元;和
(b)约0.25至约15重量%的一种或多种具有两个以上羟基的多元醇;其中所有重量百分比均是基于共聚醚酯组合物的总重量计。
本文还描述了包含本文所述共聚醚酯组合物的熔融混合的共混物的热塑性制品,
其中2mm测试棒
由共聚醚酯组合物制成,
在暴露于空气气氛中和150℃的温度下进行约120小时的测试时间,并且
按照ISO 527-2/5A中规定的方法进行测试
与具有相同组成和形状的未暴露的对照物的断裂拉伸应变相比,该测试棒具有平均至少50%的断裂拉伸应变保持率,因而该制品具有较高热稳定性。
发明详述
定义
下列定义应用于解释说明书中描述的和权利要求书中限定的组合物和制品。
如本文所用,术语“高温”是指150℃或约150℃的温度。
如本文所用,术语“熔融混合的共混物”为已知的专门术语,其用来表示一种产物。在该产物中,本文所述组合物的所有聚合物组分均充分分散在彼此内部,并且所有非聚合的成分都均匀分散在聚合物基质中。
如本文所用,在用于本文所述共聚醚酯组合物或由该组合物制成的制品时,术语“高热稳定性”是指包含该组合物的2mm模塑测试棒在下列情况下的断裂应变保持率:在测试温度150℃的烘箱中,在热空气箱老化(AOA)条件下暴露于空气气氛中120小时,然后按照ISO 527-2/5A中规定的方法进行测试。
如本文所用并且结合所述测量温度或持续时间,术语“约”是指所述测量值的逼近度,使得本领域的技术人员认识到该逼近度足够接近所述测量值,以至于可以等同于所述测量值。
如本文所用,“高热稳定性”意味着模塑的2mm测试棒在暴露于上述AOA条件下时平均达到或超过50%的断裂拉伸应变保持率。本文所述组合物在给定暴露温度和时间下表现出的断裂应变保持率越高,其热稳定性越好。
如本文所用,术语“长期”是指等于或约120小时的老化期。
如本文所用,术语“老化”、“老化的”、“热老化”是指用于测试断裂拉伸应变保持率的一组状态,具体地讲是指暴露和测试包含本文所述组合物的2mm测试棒。暴露是在150℃的温度下于空气气氛中暴露约120小时。测试方法为ISO 527-2/5A。
如本文所用,术语“断裂拉伸应变保持率”对应于热老化后的断裂应变百分比,其相对于未暴露的对照棒的断裂拉伸应变值而言,后者被认为是100%。
如本文所用,术语“(甲基)丙烯酸酯”也包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
如本文所用,术语“共混物”和“混合物”为已知的专门术语,其用来表示实体的组合,该组合产生包含共混/混合实体的产物。
一般条件
可用于本文所述组合物的共聚醚酯为一种或多种共聚醚酯,其具有通过酯键首尾相连的多个重复的长链酯单元和短链酯单元,所述长链酯单元由式(I)表示:
Figure BPA00001307479500041
并且所述短链酯单元由式(II)表示:
Figure BPA00001307479500042
其中
G为从聚(亚烷基氧)二醇中去除末端羟基后余下的二价基团,聚(亚烷基氧)二醇具有介于约400和约6000之间,或优选介于约400和约3000之间的数均分子量;
R为从二羧酸中去除羧基后余下的二价基团,此二羧酸具有小于约300的分子量;
D是从二醇中去除羟基后余下的二价基团,此二醇具有小于约250的分子量;
其中所述共聚醚酯优选包含约15至约99重量%的短链酯单元和约1至约85重量%的长链酯单元,或者
其中共聚醚酯更优选包含约25至约90重量%的短链酯单元和约10至约75重量%的长链酯单元。
如本文所用,用于聚合物链中单元的术语“长链酯单元”是指长链二醇与二羧酸的反应产物。合适的长链二醇为具有末端(或尽可能接近末端的)羟基的聚(亚烷基氧)二醇,其具有约400至约6000,优选地约600至约3000的数均分子量。优选的聚(亚烷基氧)二醇包括聚(四亚甲基氧)二醇、聚(三亚甲基氧)二醇、聚(亚丙基氧)二醇、聚(亚乙基氧)二醇、这些亚烷基氧的共聚物二醇、以及诸如环氧乙烷封端的聚(亚丙基氧)二醇的嵌段共聚物。可使用此类二醇中两种或更多种的混合物。
如本文所用,在用于本文所述共聚醚酯的聚合物链中单元时,术语“短链酯单元”是指低分子量化合物或聚合物链单元,其具有小于约550的分子量,并且由低分子量二醇或二醇混合物(分子量小于约250)与二羧酸反应形成上式(II)表示的酯单元。
可进行反应而形成适用于制备共聚醚酯的短链酯单元的低分子量二醇为无环的、脂环的和芳族二羟基化合物。优选的化合物为具有约2至15个碳原子的二醇,例如乙二醇、丙二醇、异丁二醇、伸丁二醇、1,4-戊二醇、2,2-新戊二醇、己二醇和癸二醇、环己二醇、环己烷二甲醇、间苯二酚、对苯二酚、1,5-萘二酚等。尤其优选的二醇为包含2至8个碳原子的脂族二醇,更优选的二醇为1,4-丁二醇。可用的双酚包括双(对羟基)联苯、双(对羟基苯基)甲烷和双(对羟基苯基)丙烷。等同的二醇的成酯衍生物同样可用。例如,环氧乙烷或碳酸亚乙酯可用于替代乙二醇,或者间苯二酚二乙酸酯可用于替代间苯二酚。虽然如本文所用的术语二醇包括等同的成酯衍生物,但分子量要求是针对对应的二醇,而非其衍生物。
可与长链二醇和低分子量二醇反应生成共聚醚酯的二羧酸包括低分子量(即具有小于约300的分子量)的脂族、脂环族或芳族二羧酸。如本文所用,术语二羧酸包括二羧酸的功能等同物并且包括具有两个羧基官能团且类似于二羧酸那样与二醇反应形成共聚醚酯聚合物的功能等同物。这些功能等同物包括酯和成酯衍生物,例如酰卤和酸酐。分子量上的要求是针对酸,而非其等同物酯或成酯衍生物。因此,如本文所用,术语二羧酸包括分子量大于300的二羧酸的酯以及分子量大于300的二羧酸的功能等同物,只要对应的酸具有小于约300的分子量。二羧酸可包含功能上不影响共聚醚酯聚合物的形成或其在本文所述组合物中的用途的取代基或它们的组合。
如本文所用,术语“脂族二羧酸”是指具有两个分别连接到饱和碳原子上的羧基的羧酸。如果羧基所连接的碳原子是饱和的并且处于环中,那么该酸属于脂环族。由于存在均聚作用,通常不能使用具有共轭不饱和基团的脂族或脂环族酸。然而,可以使用某些不饱和酸,例如马来酸。
如本文所用,芳族二羧酸为具有两个分别连接到芳香碳环结构中碳原子上的羧基的二羧酸。两个官能羧基不一定都需要连接到相同的芳环。如果存在一个以上芳环,那么官能羧基可以通过脂族或芳族二价基团或例如-O-或-SO2-的二价基团连接。
可用的脂族和脂环族酸包括但不限于癸二酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、己二酸、戊二酸、4-环己烷-1,2-二羧酸、2-乙基辛二酸、环戊烷二甲酸十氢-1,5-亚萘基二羧酸、4,4’-双环己烷二羧酸、十氢-2,6-亚萘基二羧酸、4,4’-亚甲基二(环己基)羧酸、和3,4-呋喃二羧酸。优选的酸为环己烷二羧酸和己二酸。
芳族二羧酸包括但不限于邻苯酸、对苯酸和间苯二甲酸;联苯甲酸;具有两个苯核的取代的二羧酸化合物,例如双(对羧基苯基)甲烷;对氧基-1,5-萘二甲酸;2,6-萘二甲酸;2,7-萘二甲酸;4,4’-磺酰二苯酸和C1-C12烷基以及它们的环取代衍生物,例如卤、烷氧基和芳基衍生物。只有使用了芳族二羧酸,才可以也使用羟基酸,例如对-(β-羟基乙氧基)苯甲酸。
本文所述共聚醚酯组合物优选芳族二羧酸,尤其是具有8至16个碳原子的那些,更具体地讲,单独或具有邻苯酸和/或间苯二甲酸的混合物的对苯二甲酸。
本文所述共聚醚酯组合物优选包含约15至约99重量%的对应于上式(II)的短链酯单元,剩余重量百分比包含对应于上式(I)的长链酯单元。这些共聚醚酯组合物更优选包含约20至约95重量%、甚至更优选约25至约60重量%的短链酯单元,剩余重量百分比包含长链酯单元。优选地,至少50mol%、更优选地至少70mol%由式(I)和(II)中的R表示的二价基团为1,4-亚苯基。优选地,至少约70mol%、80mol%、最优选地90mol%至100mol%由式(II)中的D表示的基团为1,4-亚丁基。优选地,除1,4-亚苯基之外的R基团和除1,4-亚丁基之外的D基团的百分比之和不超过30%。如果使用第二二羧酸制备共聚醚酯,则优选间苯二甲酸。
在这些组合物中可使用一种以上共聚醚酯的混合物。在该混合物中,每种共聚醚酯的短链单元的重量百分比和长链单元的重量百分比不必是上述值。例如,在包含等量的两种不同共聚醚酯的混合物中,一种共聚醚酯可包含60重量%的短链酯单元,另一种共聚醚酯可包含30重量%的短链酯单元。总计,该组合物对两种共聚醚酯具有加权平均数为45重量%的短链酯单元,该值落在上文所公开的这些组合物的取值范围内。因此,共聚醚酯的任何混合物的加权平均数必须符合上文所公开的重量百分比数值要求。
优选地,本文所述共聚醚酯组合物由对苯二甲酸和间苯二甲酸、1,4-丁二醇和聚(亚烷基氧)二醇的酯或酯的混合物制备,其中聚(亚烷基氧)二醇选自聚(四亚甲基氧)二醇、聚(三亚甲基氧)二醇、环氧乙烷封端的聚(亚丙基氧)二醇、以及它们的混合物。更优选地,共聚醚酯弹性体由对苯二甲酸的酯,例如对苯二甲酸二甲酯,1,4-丁二醇和聚(四亚甲基醚)二醇制备而成。
本文所述共聚醚酯组合物可由对苯二甲酸(例如二甲基对酞酸)、1,4-丁二醇和聚(三亚甲基氧)二醇的酯制备或由环氧乙烷封端的聚(亚丙基氧)二醇制备。
本文所述组合物的制备
本文所述共聚醚酯组合物可通过本领域的技术人员已知的聚合方法制备,例如使用常规酯交换反应制备。优选的方法涉及在催化剂的存在下加热芳族酸的酯(如对苯二甲酸的二甲酯)与聚(亚烷基氧)二醇和摩尔过量的低分子量二醇(1,4-丁二醇),然后蒸馏出通过交换反应形成的甲醇。加热一直持续到甲醇彻底散出。根据温度、催化剂和二醇的过量程度,聚合可以在几分钟至几小时内完成。该方法可制备低分子量预聚物,预聚物可通过下述方法进一步加工成高分子量共聚醚酯。
此类预聚物也可通过多种替代的酯化或酯交换方法制备。例如,长链二醇可以在催化剂的存在下与高分子量或低分子量短链酯均聚物或共聚物反应,直到发生随机化。短链酯均聚物或共聚物可通过酯交换由上述二甲酯和低分子量二醇制备,或由含二醇乙酸酯的游离酸制备。作为另外一种选择,短链酯共聚物可通过合适的酸、酐或酸的氯化物与例如二醇直接酯化制备,或者通过其他方法(例如酸与环醚或碳酸盐反应)制备。如本领域已知的,预聚物也可通过在长链二醇的存在下进行这些方法来制备。
然后,利用称为“缩聚”的方法蒸馏出过量的短链二醇,可以将所得预聚物进一步加工成高分子量的产物。在此蒸馏过程中发生附加的酯交换反应,以增加分子量并随机化共聚醚酯单元的排列方式。如果此最终蒸馏(即缩聚)在小于1mm的压力、240-260℃的温度下在抗氧化剂(例如1,6-双-[3,5-二-叔丁基-4-间苯二酚)丙酰氨基]-己烷或1,3,5-三甲基-2,4,6-三[3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基]苯)存在下进行不到2小时,通常会获得最佳结果。最实用的聚合技术依靠酯交换来完成聚合反应。
为避免在高温下保持时间过长,导致不可逆的热降解,可使用适合酯交换反应的催化剂。虽然合适的催化剂有多种,但优选单独使用或与乙酸镁或乙酸钙结合使用的有机钛酸盐,例如钛酸四丁酯。络合钛酸盐也同样有效,例如衍生自碱或碱土金属醇盐和钛酸酯的络合钛酸盐。也可以使用无机钛酸盐,例如钛酸镧、乙酸钙/三氧化锑混合物、以及醇锂和醇镁。还优选亚锡催化剂。
制备共聚醚酯聚合物的任何阶段都可使用分批法和连续法。通过在真空或惰性气体流中加热颗粒固体预聚物,以去除释放的低分子量二醇,也可以在固相实现预聚物的缩聚。该方法可减少热降解,因为其必须在低于预聚物软化点的温度下使用。
美国专利3,023,192、3,651,014、3,763,109和3,766,146提供了有关可用于本文所述组合物的合适共聚醚酯及其制备方法的详细描述。典型的共聚醚酯为例如由Du Pont(Wilmington,DE)以商品名Hytrel
Figure BPA00001307479500081
聚酯弹性体制备和销售的共聚醚酯。
该共聚醚酯在本文所述共聚醚酯组合物中的含量按组合物的总重量计可为约50至约99.75重量%,优选60重量%、70重量%和80-99.75重量%。此外,本文所述共聚醚酯组合物包含一种或多种具有两个以上羟基的多元醇,其含量为0.25重量%或约0.25-15重量%或约15重量%,优选0.5重量%或约0.5-10重量%或约10重量%,更优选地0.5重量%或约0.5-7重量%或约7重量%,最优选0.5-5重量%或约5重量%,其中重量百分比按组合物的总重量计。
多元醇可选自包含两个以上羟基的脂族羟基化合物、包含两个以上羟基的脂族-脂环族化合物、包含两个以上羟基的脂环族化合物、芳族和糖类。
多元醇中的脂族链不但可包含碳原子,而且可包含选自例如氮、氧和硫原子的一个或多个杂原子。多元醇中存在的脂环族环可为单环或者二环或多环环系的一部分,并且可为碳环或杂环。多元醇中存在的杂环可为单环或者二环或多环环系的一部分,并且可包含可选自例如氮、氧和硫原子的一个或多个杂原子。该一个或多个多元醇可包含一个或多个取代基,例如醚、羧酸、羧酸酰胺或羧酸酯基团。
包含两个以上羟基的多元醇的实例无限制地包括三醇,例如,甘油、三羟甲基丙烷、2,3-二-(2’-羟基乙基)-环己烷-1-醇、己烷-1,2,6-三醇、1,1,1-三-(羟基甲基)乙烷、3-(2’-羟基乙氧基)-丙烷-1,2-二醇、3-(2′-羟基丙氧基)-丙烷-1,2-二醇、2-(2’-羟基乙氧基)-己烷-1,2-二醇、6-(2′-羟基丙氧基)-己烷-1,2-二醇、1,1,1-三-[(2′-羟基乙氧基)-甲基]-乙烷、1,1,1-三-[(2′-羟基丙氧基)-甲基]-丙烷、1,1,1-三-(4′-羟基苯基)-乙烷、1,1,1-三-(羟基苯基)-丙烷、1,1,3-三-(二羟基-3-甲基苯基)-丙烷、1,1,4-三-(二羟基苯基)-丁烷、1,1,5-三-(羟基苯基)-3-甲基戊烷、双-三羟甲基丙烷(di-trimethylopropane)、乙氧基化三羟甲基丙烷或丙氧基化三羟甲基丙烷;多元醇,例如季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇;以及糖类,例如环糊精、D-甘露糖、葡萄糖、半乳糖、蔗糖、果糖、木糖、***糖、D-甘露糖醇、D-山梨醇、D-或L-***糖醇、木糖醇、艾杜糖醇、塔罗糖醇、蒜糖醇、阿卓糖醇、山梨糖醇(guilitol)、赤藓醇、苏糖醇和D-古洛-y-内酯;等等。
可供选择的替代多元醇包括选自乙烯-乙烯醇共聚物和聚(乙烯醇)的多元聚合物,按照凝胶渗透色谱法(GPC)测量,其重均分子量(Mw)为至少2000,优选地5000至50,000。优选地,乙烯-乙烯醇共聚物具有10-90mol%、优选地30-80mol%、40-75mol%、50-75mol%和50-60mol%的乙烯醇含量,其中剩余mol%为乙烯。乙烯醇聚合物具有优选大于85%,优选大于89%的水解度。
优选的多元醇包括具有一对羟基的多元醇,这对羟基连接到被至少一个原子彼此隔开的相应碳原子上。尤其优选的多元醇是这样的多元醇:在该多元醇中,一对羟基分别连接到被一个碳原子彼此隔开的相应碳原子上。
优选地,多元醇选自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、双-三羟甲基丙烷、D-甘露糖醇、D-山梨醇和木糖醇。更优选地,用于本文所述组合物的多元醇为二季戊四醇和/或季戊四醇。
添加剂
本文所述共聚醚酯组合物还可包含约0.1-30重量%的一种或多种添加剂,该添加剂选自:着色剂、炭黑、成核剂、脱模剂、润滑剂、粘度调节剂、抗冲改性剂、填料和增强剂、聚酯聚合物、阻燃剂、以及它们的组合。
另外的添加剂的用量优选地为约0.1至约30重量%,按组合物的总重量计。优选的添加剂为炭黑,其含量按组合物的总重量计优选为约0.1至约4重量%,更优选约0.25至约3.5重量%,更优选约0.5至约3重量%。使用炭黑之外的填料时,其含量为约0.1-10重量%,优选0.1-5重量%。
另一组优选的添加剂包括粘度调节剂,其选自离聚物树脂、包含环氧丙基酯和聚酯的亚乙基共聚物。如本文所用,术语“离聚物树脂”是指包含碱金属离子羧酸根(例如羧酸钠)的离子基的聚合物。此类聚合物一般通过例如与碱反应,部分或完全地中和上述前体酸性共聚物的羧酸基来制备。碱金属离聚物的一个实例是钠离聚物(或钠中和离聚物),例如乙烯和甲基丙烯酸的共聚物,其中共聚甲基丙烯酸单元的全部或部分羧酸基具有羧酸钠的形式。
离聚物树脂包含一种聚合物,该聚合物是前体酸性共聚物的中和或部分中和的离子型衍生物。前体酸性共聚物包含具有2至10个碳原子的α-烯烃的共聚单元和具有3至8个碳原子、约5至约30重量%、约5-25重量%、或约10至约25重量%的a,β-烯键式不饱和羧酸共聚单元,按前体酸性共聚物的总重量计。
合适的α-烯烃共聚单体包括但不限于乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯等、以及这些α-烯烃中的两种或更多种的类似物和混合物。优选地,α-烯烃为乙烯。
合适的α,β-烯键式不饱和羧酸共聚单体包括但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、马来酸酐、富马酸、一甲基马来酸、以及这些酸性共聚单体中的两种或更多种的混合物。优选地,α,β-烯键式不饱和羧酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、以及两种或更多种丙烯酸或甲基丙烯酸的混合物。
为了获得可用于本文所述组合物的离聚物,用碱中和前体酸性共聚物,以便其羧酸基反应形成羧酸根基团。优选地,按照为未中和前体酸性共聚物计算的前体酸性共聚物的总羧酸含量计,前体酸性共聚物被中和至含量为约40%至约90%、或约40%至约70%、或约43%至约60%。
前体酸性共聚物可通过任何常规方法中和,例如美国专利3,404,134和6,518,365中所公开的方法。尤其可用的离聚物树脂为得自E.I.du Pont de Nemours and Co.,Wilmington,DE的Surlyn牌树脂。
本文所述的组合物可包含一种或多种离聚物树脂,该树脂包含具有约5-25重量%的甲基丙烯酸重复单元的乙烯/甲基丙烯酸共聚物,按乙烯/甲基丙烯酸共聚物的重量计;更具体地讲,乙烯/甲基丙烯酸共聚物具有0.40至约0.70的中和比率。
乙烯共聚物包含缩水甘油酯,并具有式E/X/Y的结构,其中E包含40-89.5重量%的乙烯共聚物,并且是由乙烯形成的基;X包含10-40重量%的乙烯共聚物并且是由下式形成的一个或多个基
        CH2=CH(R1)-C(O)-OR2
其中R1为H、CH3或C2H5(优选为H或CH3,最优选为H),R2为具有1至8个碳原子的烷基;乙酸乙烯酯;或它们的混合物;和
Y包含0.5-20重量%、优选地约5-20重量%的乙烯共聚物,并且是由选自下列的单体形成的基
        CH2=CH(R1)-C(O)-OR3
其中R3为缩水甘油基,R1为H、CH3或C2H5
包含缩水甘油酯的乙烯共聚物的市售实例为得自E.I.du Pont de Nemours and Company,Wilmington,DE的Evaloy
Figure BPA00001307479500121
 EP1001树脂和得自Sumitomo Chemical Co.Ltd的Bondfast E
Figure BPA00001307479500122
共聚物。
合适的聚酯调节剂包括聚对苯二甲酸丁二酯。
由本文所述组合物制成的制品及其用途
本文还描述了具有在150℃下超过约120小时的高热稳定性的热塑性制品。这些制品包含本文所述共聚醚酯组合物的熔融混合的共混物,其中对于按ISO 527-2/5A(适合5A类的2mm测试棒)方法由所述共聚醚酯组合物制备的2mm测试棒,当在测试温度为150℃的空气气氛中暴露约120小时并按ISO 527-1方法测试时,与具有相同组成和形状的未暴露的对照物的断裂拉伸应变相比,该测试棒具有至少50%,优选至少60%、70%和80%的断裂拉伸应变保持率。断裂拉伸应变保持率是对聚合物弹性体组合物(不含增强剂,并且不含或几乎不含填料)的模塑热塑性制品的热稳定性的相应量度。
包含共聚醚酯组合物的熔融混合的共混物的热塑性制品与未暴露的对照物的断裂拉伸应变相比,具有至少60%、70%、80%、最优选地90%的断裂拉伸应变保持率。
由于本文所述组合物为熔融混合的共混物,其中共混物形成统一整体,可使用任何熔融混合方法将聚合物组分和非聚合物组分混合在一起。这意味着可将聚合物组分和非聚合物成分加入到熔融搅拌器中,例如单螺杆挤出机或双螺杆挤出机、共混机、捏合机、或班伯里密炼机。可以通过单步加料一次性完成,也可以分步进行,然后进行熔融混合。当分步共混时,一部分聚合物组分和/或一部分非聚合物组分一起加入并熔融混合,然后再依次加入并熔融混合剩余组分,直到所有组分都被混合。
可使用本领域技术人员已知的方法将本文所述组合物成形为制品,所述方法例如为注塑、吹塑、挤塑、热成型、熔铸、旋转模塑和涂凝模塑。这些组合物可以二次注塑到由不同材料制成的制品上,挤出为薄膜、片材、管材和其他几何形状,或者形成单丝。
包含本文所述组合物的制品可用于以下部件或形成以下部件的一部分:气囊门;机动车仪表盘组件;机动车发动机组件;其他机动车部件;管材;家具组件;鞋类组件;屋顶衬里;户外服装;水处理***组件;以及电缆和电线夹套。
材料
Figure BPA00001307479500131
为得自DuPont的共聚醚酯弹性体。其具有55邵氏D的标称硬度,并且包含聚对苯二甲酸丁二酯[PBT]硬链段和聚(四亚甲基氧)对苯二甲酸软链段。
DPE是指以商品名Di-Penta 93得自Perstorp Speciality Chemicals AB,Perstorp,Sweden的二季戊四醇。
方法
将Hytrel
Figure BPA00001307479500132
 5556在30mm双螺杆挤出机内与表1所列不同含量的添加剂熔融混炼在一起。对照树脂的Hytrel
Figure BPA00001307479500133
5556经过相同的混炼工艺,但不加入添加剂。挤出机在料筒温度设置值为约230℃、螺杆转速为约250rpm、生产能力为20kg/h的情况下工作。
物理特性测量
按照ISO 527-2/5A测量注塑拉伸棒的机械拉伸特性,即拉伸强度和断裂应变(即断裂伸长率)。
注塑之前,干燥热塑性模塑组合物的颗粒,使其具有低于0.08%的水分含量。
测试样本的模具温度为40℃,熔融温度为230℃,保持压力为70MPa。
按照ISO 527-2/5A,测试样本厚度为2mm,测试速度为50mm/min(拉伸强度和伸长率)。
热空气箱老化(AOA)
按照ISO 2578中详细规定的程序,将测试样本在再循环热空气箱(Heraeus UT6060型)中进行热老化。经过多次热老化之后,将试样取出热空气箱并冷却至室温(23℃)。然后按照ISO 527,使用Zwick拉力机测量拉伸机械特性。表中给出了由5个样本获得的平均值。
断裂拉伸应变保持率对应于按所列次数热老化多次后的断裂应变相比未暴露的对照物的值(视为100%)的百分比。
实施例1至3和比较实施例C-1
实施例1至3和比较实施例C-1的组合物列于表1中。150℃下进行多次AOA测试的拉伸特性和断裂拉伸应变保持率列于表1中。拉伸强度(TS)值越高,表明机械特性越好。断裂拉伸应变保持率的百分比越大,表明热稳定程度越高。
实施例显示,相比没有DPE的比较实施例C-1,DPE提供了出人意料的断裂拉伸应变保持率改善效果。
表1
Figure BPA00001307479500141

Claims (15)

1.共聚醚酯组合物,所述共聚醚酯组合物包含下列组分的熔融混合的共混物
(a)一种或多种共聚醚酯,其包含通过酯键首尾相连的多个重复的长链酯单元和短链酯单元,所述长链酯单元由式(I)表示:
Figure FPA00001307479400011
并且所述短链酯单元由式(II)表示:
Figure FPA00001307479400012
其中
G为从聚(亚烷基氧)二醇中去除末端羟基后余下的二价基团,所述聚(亚烷基氧)二醇具有约400至约6000的数均分子量;
R为从二羧酸中去除羧基后余下的二价基团,所述二羧酸具有小于约300的分子量;并且
D为从二醇中去除羟基后余下的二价基团,所述二醇具有小于约250的分子量;
其中所述一种或多种共聚醚酯优选地包含约15至约99重量%的短链酯单元和约1至约85重量%的长链酯单元;和
(b)约0.25至约15重量%的具有两个以上羟基的一种或多种多元醇;
其中所有重量百分比均基于所述共聚醚酯组合物的总重量计。
2.权利要求1的共聚醚酯组合物,
其中2mm测试棒
由所述共聚醚酯组合物制成,
在150℃的测试温度下暴露于空气气氛中进行约120小时的测试时间,并且
按照ISO 527-2/5A的方法进行测试
与具有相同组成和形状的未暴露的对照物的断裂拉伸应变相比,所述测试棒具有平均至少50%的断裂拉伸应变保持率。
3.权利要求1或2的共聚醚酯组合物,其中所述多元醇选自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、双-三羟甲基丙烷、D-甘露糖醇、D-山梨醇和木糖醇。
4.权利要求1或2的共聚醚酯组合物,其中至少50mol%由式(I)和(II)中的R表示的二价基团为1,4-亚苯基。
5.权利要求1或2的共聚醚酯组合物,其中至少约70mol%由式(II)中的D表示的基团为1,4-亚丁基。
6.权利要求1或2的共聚醚酯组合物,其中所述共聚醚酯由对苯二甲酸和间苯二甲酸、1,4-丁二醇和聚(亚烷基氧)二醇的酯或酯的混合物制备,所述聚(亚烷基氧)二醇选自聚(四亚甲基氧)二醇、聚(三亚甲基氧)二醇、环氧乙烷封端的聚(亚丙基氧)二醇、以及它们的混合物。
7.权利要求1或2的共聚醚酯组合物,所述共聚醚酯组合物还包含
(c)约0.1至30重量%的一种或多种添加剂,所述添加剂选自着色剂、炭黑、成核剂、脱模剂、润滑剂、粘度调节剂、抗冲改性剂、填料、增强剂、聚酯聚合物、阻燃剂、以及它们的组合。
8.包含权利要求2的共聚醚酯组合物的热塑性制品。
9.权利要求8的热塑性制品,其中所述多元醇选自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、双-三羟甲基丙烷、D-甘露糖醇、D-山梨醇和木糖醇。
10.权利要求8的热塑性制品,其中至少50mol%由式(I)和(II)中的R表示的二价基团为1,4-亚苯基。
11.权利要求8的热塑性制品,其中至少约70mol%由式(II)中的D表示的基团为1,4-亚丁基。
12.权利要求8的热塑性制品,其中所述共聚醚酯由对苯二甲酸和间苯二甲酸、1,4-丁二醇和聚(亚烷基氧)二醇的酯或酯的混合物制备,所述聚(亚烷基氧)二醇选自聚(四亚甲基氧)二醇、聚(三亚甲基氧)二醇、环氧乙烷封端的聚(亚丙基氧)二醇、以及它们的混合物。
13.权利要求9的热塑性制品,所述热塑性制品还包括
(c)约0.1至30重量%的一种或多种添加剂,所述添加剂选自着色剂、炭黑、成核剂、脱模剂、润滑剂、粘度调节剂、抗冲改性剂、填料、增强剂、聚酯聚合物、阻燃剂、以及它们的组合。
14.权利要求8的热塑性制品的用途,其中所述热塑性制品包含的共聚醚酯组合物表现出高的热稳定性。
15.权利要求8的制品在机动车辆发动机舱中的用途。
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