聚芳基醚酮组合物制造技术

提供了包含聚芳基醚酮和液晶聚合物的聚合物组合物，所述液晶聚合物以大于所述聚合物的约15mol.％的量包含源自环烷羟基羧酸、环烷二羧酸或其组合的重复单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2014年8月21日提交的美国临时申请序列号62/039,972的优先权，其通过参考全文并入本文。
技术介绍
聚醚醚酮(“PEEK”)通常用于制造用于多个工程应用的零件。每种应用要求特定的拉伸和挠曲性质、冲击强度、热变形温度和抗翘曲性。PEEK聚合物的特征在于高玻璃化转变温度，通常高于100℃，这使得它们适合用于要求暴露于高温的应用。然而，这些材料的一个缺点在于它们表现出差的熔体流动性质，这使得难以加工。因此，仍需要存在具有优异的熔体流动性质的高性能聚合物。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方案，公开了包含聚芳基醚酮和液晶聚合物的聚合物组合物，所述液晶聚合物以大于所述聚合物的约15mol.％的量包含源自环烷羟基羧酸、环烷二羧酸或其组合的重复单元。本专利技术的其它特征和方面在下文进行更详细地描述。具体实施方式本领域技术人员将要理解本讨论仅是对示例性实施方案的描述，和不意欲限制本专利技术的更宽的方面。一般而言，本专利技术涉及包含聚芳基醚酮和液晶聚合物的共混物的聚合物组合物。通过对液晶聚合物的特定性质进行选择性控制，本专利技术人发现所得组合物可以具有较低的“高”剪切熔体粘度，这能够使该组合物表现出较高的流动性质用于各种各样的应用。可例如降低高剪切熔体粘度，从而聚合物组合物的熔体粘度与聚芳基醚酮的初始熔体粘度的比例可为约0.98或更小，在一些实施方案中为约0.95或更小，在一些实施方案中为约0.01-约0.90，在一些实施方案中为约0.02-约0.85，和在一些实施方案中为约0.05-约0.50。在一个特定的实施方案中，聚合物组合物的熔体粘度可为约165Pa·s或更小，在一些实施方案中为约0.5-约150Pa·s，和在一些实施方案中为约1-约125Pa·s。熔体粘度可根据ISO测试号11443(相当于ASTM测试号1238-70)在1000s-1的剪切速率和高于熔融温度至少20℃的温度(例如，350℃，370℃，或390℃)下测定。除了表现出降低的“高剪切”熔体粘度以外，本专利技术人还惊奇地发现，可实际上提高“低剪切”复数粘度。提高的“低剪切”复数粘度可以最小化聚合物组合物在加工过程中滴料(drooling)和还允许其具有较高的熔体强度，这促进其在各种各样的应用中加工而不损失其物理完整性的能力。就此而言，“低剪切”复数粘度与“高剪切”熔体粘度的比例通常非常高，例如在约50-约1000的范围内，在一些实施方案中为约100-约800，和在一些实施方案中为约150-约500，其中低剪切粘度通过平行板流变仪在0.15弧度/秒的角频率、350℃的温度和1％的恒应变幅下测定。例如，聚合物组合物的“低剪切”复数粘度可为约500Pa·s或更大，在一些实施方案中为约550Pa·s或更大，和在一些实施方案中为约600-约2,000Pa·s。为了实现上文所指出的独性质质，对液晶聚合物的性质进行具体调整，从而使它为“富含环烷的”，这通常指的是聚合物包含相对高含量的源自环烷羟基羧酸和环烷二羧酸如2,6-萘二羧酸(“NDA”)、6-羟基-2-萘甲酸(“HNA”)或其组合的重复单元。即源自环烷羟基羧酸和/或二羧酸(例如，NDA，HNA，或HNA和NDA的组合)的重复单元的总量通常大于聚合物的约15mol.％，在一些实施方案中为大于约20mol.％，在一些实施方案中为大于约25mol.％，和在一些实施方案中为25mol.％-约50mol.％。不意欲受限于理论，据信这样的高含量的环烷重复单元可以破坏该聚合物主链的线型性质，由此有助于该组合物实现期望程度的流动而对机械性质没有十分不利的影响。还可以选择该组合物中(一种或多种)聚芳基醚酮和(一种或多种)液晶聚合物的相对比例以有助于实现粘度和机械性质之间的期望的平衡。更特别地，高浓度的液晶聚合物可以产生低的熔体粘度，但太高的含量可降低粘度至使得它不利地影响熔体强度的程度。在大多数实施方案中，例如，(一种或多种)液晶聚合物可以以约1-约60份的量使用，在一些实施方案中以约2-约50份的量使用，和在一些实施方案中以约5-约30重量份的量使用，相对于100重量份的(一种或多种)聚芳基醚酮。液晶聚合物还可以占聚合物组合物的约0.5wt.％-约60wt.％，在一些实施方案中占约1wt.％-约50wt.％，和在一些实施方案中占约5wt.％-约30wt.％。聚芳基醚酮同样可占聚合物组合物的约40wt.％-约99.5wt.％，在一些实施方案中占约50wt.％-约99wt.％，和在一些实施方案中占约70wt.％-约95wt.％。现在将更详细地描述本专利技术的各个实施方案。I.聚合物组合物A.聚芳基醚酮聚芳基醚酮为具有相对高的熔融温度的半结晶聚合物，例如约300℃-约400℃，在一些实施方案中为约310℃-约390℃，和在一些实施方案中为约330℃-约380℃。玻璃化转变温度同样可为约100℃或更大，在一些实施方案中为约110℃-约200℃，和在一些实施方案中可约130℃-约160℃。熔融和玻璃化转变温度可如在本领域中公知使用差示扫描量热法(\DSC\)进行测定，例如通过ISO测试号11357进行测定。在与液晶聚合物组合之前，初始聚芳基醚酮可具有相对高的熔体粘度。在一个特定的实施方案中，例如，聚芳基醚酮的熔体粘度可为约150Pa·s或更大，在一些实施方案中为约155-约250Pa·s，和在一些实施方案中为约160-约200Pa·s，其在1000s-1的剪切速率下测定。熔体粘度可根据ISO测试号11443(相当于ASTM测试号1238-70)在370℃的温度下测定。聚芳基醚酮通常包含具有式(I)和/或式(II)的结构的结构部分：其中，m和r独立地为零或正整数，在一些实施方案中为0-3，在一些实施方案中为0-2，和在一些实施方案中为0或1；s和w独立地为零或正整数，在一些实施方案中为0-2，和在一些实施方案中为0或1；E和E'独立地为氧原子或直接连接；G为氧原子，直接连接，或-O-Ph-O-，其中Ph为苯基；和Ar为以下结构部分(i)至(vi)之一，其经由一个或多个苯基结构部分键合至相邻结构部分：聚芳基醚酮可以包含多于一种不同类型的式(I)的重复单元和/或多于一种不同类型的式(II)的重复单元。然而，通常仅提供一种类型的式(I)或式(II)的重复单元。在一个特定的实施方案中，例如，聚芳基醚酮为包含以下通式(III)的重复单元的均聚物或共聚物：其中,A和B独立地为0或1；和E，E'，G，Ar，m，r，s和w如上所述。在又一个实施方案中，聚芳基醚酮为包含以下通式(IV)的重复单元的均聚物或共聚物：其中，A和B独立地为0或1；和E，E'，G，Ar，m，r，s和w如上所述。期望的是，上述实施方案中的Ar选自以下结构部分(vii)至(xiii)：特别适合的聚芳基醚酮聚合物(或共聚物)为式(III)的那些，其主要包含与酮和/或醚结构部分结合的苯基结构部分。这样的聚合物的实例包括聚醚醚酮(“PEEK”)(其中在式(III)中，Ar为结构部分(iv)，E和E’为氧原子，m为0，w为1，G为直接连接，s为0，且A和B为1)；聚醚酮(“PEK”)(其中在式(III)中，E为氧原子，E’为直接连接，Ar为结构部分(i)，m为0，A为本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含聚芳基醚酮和液晶聚合物的聚合物组合物，所述液晶聚合物以大于所述聚合物的约15mol.％的量包含源自环烷羟基羧酸、环烷二羧酸或其组合的重复单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.21 US 62/039,9721.包含聚芳基醚酮和液晶聚合物的聚合物组合物，所述液晶聚合物以大于所述聚合物的约15mol.％的量包含源自环烷羟基羧酸、环烷二羧酸或其组合的重复单元。2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中源自环烷羟基羧酸、环烷二羧酸或其组合的重复单元占所述液晶聚合物的约25mol.％-约50mol.％。3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物，其中所述液晶聚合物以约15mol.％-约50mol.％的量包含2,6-萘二羧酸。4.根据上述权利要求任一项所述的聚合物组合物，其中所述液晶聚合物还包含源自4-羟基苯甲酸的重复单元。5.根据上述权利要求任一项所述的聚合物组合物，其中所述液晶聚合物还包含源自对苯二酚、4,4-联苯酚或其组合的重复单元。6.根据上述权利要求任一项所述的聚合物组合物，其中所述聚芳基醚酮的玻璃化转变温度为约130℃-约230℃。7.根据上述权利要求任一项所述的聚合物组合物，其中所述聚芳基醚酮的熔体粘度为约150Pa·s或更大，其根据ISO测试号11443在1000s-1的剪切速率和370℃的温度下测定。8.根据上述权利要求任一项所述的聚合物组合物，其中所述聚芳基醚酮包含具有式(I)和/或式(II)的结构的结构部分：其中，m和r独立地为零或正整数；s和w独立地为零或正整数；E和E'独立地为氧原子或直接连接；G为氧原子，直接连接，或-O-Ph-O-，其中Ph为苯基；和Ar为以下结构部分(i)至(vi)之一，其经由一个或多个苯基结构部分键合至相邻结构部分：9.根据权利要求8所述的聚合物组合物，其中所述聚芳基醚酮包含以下通式(III)的重复单元：其中,A和B独立地为0或1。10.根据权利要求8所述的聚合物组合物，其中聚芳基醚酮包含以下通式(IV)的重复单元：其中，A和B独立地为0或1。11.根据上述权利要求任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·马扎海尔，K·P·奈尔，S·萨布拉莫尼恩，J·J·戈兰西，冯克，赵新宇，D·A·麦克伊尔洛伊，K·查克拉巴特，
申请(专利权)人：提克纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US