包含聚芳基醚酮和低环烷液晶聚合物的组合物制造技术

提供了包含聚芳基醚酮和液晶聚合物的聚合物组合物，所述液晶聚合物以所述聚合物的约15mol.％或更小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。所述组合物以不大于约10wt.％的量任选包含增强纤维(例如，玻璃纤维)。

Composition comprising a poly (arylene ether ketone) and a low naphthenic liquid crystalline polymer

Polymer composition containing polyaryletherketones and liquid crystal polymer provides the liquid crystal polymer in the polymer is about 15mol.% or smaller quantities containing repeat units derived from naphthenic hydroxy carboxylic acid, naphthenic two carboxylic acid or its combination. The composition optionally contains an enhanced fiber (e.g., glass fiber) with an amount not greater than about 10wt.%.

【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62/039,958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。就此而言，已作出了各种尝试以将液晶聚合物与聚芳基醚酮共混以改善流动性质。不幸地，该性质的常规共混物倾向于缺少良好的机械性质。因此，通常使用增强玻璃纤维以改善强度。然而，该纤维会不必要地提高成本和还提高所得组合物的脆性。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组合物。
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，所述液晶聚合物以所述聚合物的约15mol.％或更小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。所述组合物以不大于约10wt.％的量任选包含增强纤维(例如，玻璃纤维)。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。通过对各种聚合物的特定性质和量进行选择性控制，本专利技术人发现所得组合物可以具有增强的流动和优异的强度性质(例如，拉伸断裂应力，拉伸模量，挠曲模量，冲击强度等)。事实上，在某些实施方案中，聚合物组合物实际上可表现出比可以仅由聚芳基醚酮获得的更好的强度性质。作为实例，聚合物组合物可表现出优异的强度，例如拉伸断裂应力为约30兆帕(“MPa”)或更大，在一些实施方案中为约40MPa或更大，和在一些实施方案中为约50-约250MPa。该组合物还具有相对刚性，可以例如表现出的拉伸模量为约30MPa或更大，在一些实施方案中为约40MPa或更大，和在一些实施方案中为约50-约250MPa，以及表现出的挠曲模量为约30MPa或更大，在一些实施方案中为约35MPa或更大，和在一些实施方案中为约40-约150MPa。拉伸性质可以根据ISO测试号527(技术上相对于ASTMD638)在23℃的温度下和在5mm/min的测试速度下测定。挠曲性质可根据ISO测试号178(技术上相对于ASTMD790)在23℃的温度下测定。聚合物组合物也可以具有相对高的冲击强度，例如缺口却贝冲击强度为约2kJ/m2或更大，在一些实施方案中为约3kJ/m2或更大，和在一些实施方案中为约4-约10kJ/m2，其根据ASTMD256，方法B(技术上相对于ISO179-1)在23℃下测定。此外，聚合物组合物具有的载荷变形温度(“DTUL”)可为约130℃或更大，在一些实施方案中为约140℃或更大，和在一些实施方案中为约145℃-约250℃，其根据ASTMD648-07(技术上相对于ISO测试号75-2)在1.8MPa的规定载荷下测定。值得注意的是，本专利技术人发现，可以在不存在大量的增强纤维(例如，玻璃纤维)下获得改善的机械性质。就此而言，聚合物组合物可以仅包含聚合物组合物的相对小百分比(如果有的话)的增强纤维，例如不大于约10wt.％，在一些实施方案中不大于约5wt.％，和在一些实施方案中为0wt.％-约2wt.％的(例如，0wt.％)。在另一个方面，(一种或多种)液晶聚合物通常以约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。液晶聚合物同样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1，B为0)；聚醚酮酮(“PEKK”)(其中在式(III)中，E为氧原子，Ar为结构部分(i)，m为0，E’为直接连接，A为1，且B为0)；聚醚酮醚酮酮(“PEKEKK”)(其中在式(III)中，Ar为结构部分(i)，E和E’为氧原子，G为直接连接，m为0，w为1，r为0，s为1，且A和B为1)；聚醚醚酮酮(“PEEKK”)(其中在式(III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，所述液晶聚合物以所述聚合物的约15mol.％或更小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，其中所述组合物以不大于约10wt.％的量任选包含增强纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.21 US 62/039,9581.包含聚芳基醚酮和液晶聚合物的聚合物组合物，所述液晶聚合物以所述聚合物的约15mol.％或更小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，其中所述组合物以不大于约10wt.％的量任选包含增强纤维。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8mol.％或更小。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包含源自4-羟基苯甲酸的重复单元。4.根据权利要求3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甲酸、间苯二甲酸或其组合的重复单元。5.根据权利要求4所述的聚合物组合物，其中源自4-羟基苯甲酸的单体单元占所述聚合物的约40mol.％-约95mol.％，源自对苯二甲酸的单体单元占所述聚合物的约1mol.％-约30mol.％，和源自间苯二甲酸的单体单元占所述聚合物的约1mol.％-约30mol.％。6.根据权利要求4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、对乙酰氨基酚或其组合的重复单元。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玻璃化转变温度为约130℃-约230℃。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。9.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：10.根据权利要求9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。11.根据权利要求9所述的聚合物组合物，其中所述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。12.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为聚醚醚酮，聚醚酮，聚醚酮酮，聚醚酮醚酮酮，聚醚醚酮酮，聚醚二苯基醚醚二苯基醚苯基酮苯基，或其共混物或共聚物。13.根据上述权利要求任一项所述的聚合物组合物，其中在所述组合物中相对于100重量份的聚芳基醚酮，液晶聚合物占约1-约60份。14.根据上述权利要求任一项所...

【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