聚(芳醚酮二氮杂萘酮)的高温聚合物掺合物制造技术

本发明专利技术提供了包含第一聚合物和第二聚合物的高温组合物，其中所述第一聚合物为聚(芳醚酮二氮杂萘酮)，所述第二聚合物选自聚(芳醚酮)、聚(芳酮)、聚(醚醚酮)、聚(醚酮酮)或聚苯并咪唑、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚(芳醚砜)、聚(苯硫醚)及其混合物。该组合物具有提高的高温性质，例如改良的高温承载能力和提高的高温熔融可加工性。

【技术实现步骤摘要】
本申请是2010年10月29日提交的专利技术名称为“聚(芳醚酮二氮杂萘酮)的高温聚合物掺合物”的第201080049256.1号中国专利申请的分案申请。
本专利技术整体上涉及具有提高的高温性质的高温组合物。更具体地，本专利技术涉及具有提高的高温承载能力和提高的高温熔融可加工性的高温组合物，以及由此模制的物件。本专利技术还公开了制备所述组合物的方法。
技术介绍
非常期望耐热性和耐化学性高的晶体聚(芳醚酮)(PAEK)用于要求高的汽车、航空、电子和油田领域的模制物件的制造。聚(芳醚酮)由于其整体优异的性质，例如在高温下的良好机械性质、对有机溶剂以及强酸和碱的卓越耐化学性、低磨损率、耐磨和耐火性以及电绝缘性而成为重要的工程树脂。然而，这些晶体PAEK树脂的相对低的玻璃转化温度(Tg)限制了其在有荷载和高温下的应用。这个不足已经通过加入强化填料(例如纤维玻璃、碳纤维和陶瓷或矿物填料)得到改善，但仍未解决。遗憾的是，虽然强化提高了硬度和强度，但化合物仍然显示类似的长期荷载性能。也就是说，抗蠕变性和在应力下的张弛性仍然如同该材料未被强化的情况。加入强化纤维还增加了重量、降低了流动并诱导了成型部件内的各向异性。部件中的这种各向异性可导致，例如弯曲或其它不期望的尺寸改变，例如膜内的卷曲。在一些情况下，纤维添加剂可干扰成型部件的表面光滑度，导致不均匀的表面性质。这对于薄部件和膜而言，尤为如此。向PAEK树脂添加增强填料还使得难以挤压膜和纤维。这是Tg为工程聚合物应用的主要因素的主要原因。因此，通过使用掺合物提高Tg的能力是非常有价值的选择。此外，断裂伸长显著降低并且可加工性质也受到不利影响。断裂伸长或延展性是要求密封和抗冲击性的许多工业应用中的重要要求。因此，需要诸如在高温下的承载能力的多个性质都被提高，同时还保持了良好的延展性和熔融可加工性的晶体PAEK配方，从而实现其在成型物件、管、片、膜和纤维内的经改良的应用。附图简要说明图1描述了根据本专利技术的实施方式的压缩成型的PEEK/PBI掺合物((50wt％PEEK和50wt％PBI)的光学显微照片；图2描述了根据本专利技术的实施方式的实施例4的储能模量和正切角—温度曲线；图3描述了PEEK和根据本专利技术的实施方式的实施例7的储能模量和正切角—温度曲线；图4描述了PEK和根据本专利技术的实施方式的实施例8的储能模量和正切角—温度曲线；图5描述了根据本专利技术的实施方式的实施例9的DSC曲线；图6描述了根据本专利技术的实施方式的实施例11的DSC曲线；图7描述了根据本专利技术的实施方式的实施例13的储能模量—温度和正切角—温度曲线；图8描述了根据本专利技术的实施方式的实施例15储能模量—温度和正切角—温度曲线。专利技术概述本专利技术第一方面提供了包含第一聚合物掺合物和第二聚合物掺合物的组合物，其中所述第一聚合物掺合物包含选自由聚(芳醚酮二氮杂萘酮)及其组合组成的组中的聚合物；所述第二聚合物掺合物包含选自由聚(芳醚酮)、热塑性聚酰亚胺、聚(芳醚砜)、聚苯并咪唑、聚(苯硫醚)及其组合组成的组中的聚合物。本专利技术第二方面提供了组合物，其包含约1重量份-约99重量份的第一聚合物组分和约1重量份-约99重量份的第二聚合物组分，其中所述第一聚合物组分选自由聚(芳醚酮二氮杂萘酮)及其混合物组成的组；所述第二聚合物组分选自由聚(芳醚酮)、热塑性聚酰亚胺、聚(芳醚砜)、聚苯并咪唑、聚(苯硫醚)及其混合物组成的组。本专利技术第三方面提供了包含聚合物掺合物的高温热塑性组合物，其中所述聚合物掺合物衍生自至少一种聚(芳醚酮二氮杂萘酮)和选自由聚(芳醚酮)、聚苯并咪唑、热塑性聚酰亚胺、聚(芳醚砜)、聚(苯硫醚)及其组合组成的组中的聚合物的混合。本专利技术第四方面提供了由所述高温组合物制成的物件。专利技术详述掺合聚合物是获得具有期望的一系列物理性质(例如提高的耐热性、高温下的承载能力和提高的熔融可加工性)的塑料材料的方法。芳族聚苯并咪唑的特征在于高度热稳定性。它们可被成型以形成显示对热、水解介质和氧化性介质引起的降解的抗性的应用广泛的纤维、膜和其它物件。然而，许多聚苯并咪唑在期望的低温和压力下不易于熔融加工。特别地，成型部件需要两个阶段的方法，所述方法涉及PBI粉的冷压缩，然后在425-500℃和1-3Kpsi压力下加热数小时。聚合物掺合物可包含可混聚合物、不可混聚合物或者可混聚合物与不可混聚合物(或部分可混聚合物)的组合。包含具有两个或更多个相的不可混聚合物的掺合物可以是相容的或不相容的。可混或部分可混的掺合物在聚(芳醚酮)、聚醚酰亚胺、聚(芳醚砜)和聚(苯硫醚)的情况下具有提高的在高温下承载能力，在聚苯并咪唑的情况下具有提高的熔融可加工性。提高的承载能力的特征在于在聚合物掺合物的储能模量-温度曲线中储能模量下降的开始温度的增加，并且提高的熔融可加工性由挤出的简易性来证明。如通过在聚合物加工操作中，尤其是注射成型过程中的分层或皮-芯分层结构的形成所证明的，不可混聚合物的不相容掺合物可能具有相分离的问题。在提及此类材料时所使用的术语“分层”描述了视觉上观察到的表层分离，产生成片剥落或洋葱皮的效果。不相容性还可导致差的机械性质和边缘的表面外观(条纹、珍珠般光泽等)。图1为显示聚(醚醚酮)(PEEK)(50wt％)和PBI(50wt％)的掺合物的相分离的光学显微照片，其中在显微照片中以黑色或灰色表示的独特PBI相保持为变形的颗粒。该掺合物被粉末混合，然后用双螺杆挤压机在450℃挤出，随后压缩成型。在这个相容但不可混的掺合物中，PBI在高于其玻璃转化温度的温度下增强了PEEK基质。可混聚合物掺合物提供期望的额外最终用途性质以及使产物性质处于可混组合物范围内的各组分的中间的优势。可混掺合物不像不可混掺合物那样具有分层的问题，并且除了由相容性掺合物提供的增强之外，通常还具有均匀的物理性质。虽然通常期望两种或更多种聚合物的可混掺合物，但过去却一直难以获得。期望相同或相似类型的两种或更多种聚合物的掺合物可能具有更好的可混性的可能性。然而，同一类型的聚合物通常不可混并且形成多相的组合物。例如，得自SolvayAdvancedPolymersLLC的2000是两种聚砜(聚苯砜(PPSU)和聚砜(PSU))的不可混掺合物。此外，文献中存在许多同一类型的聚合物的不可混掺合物的此类实例。在聚合物掺合物的可混性或相容性领域，现本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合物，其包含：a)第一聚合物掺合物，其包含选自由聚(芳醚酮二氮杂萘酮)及其组合组成的组中的聚合物；和b)第二聚合物掺合物，其包含选自由聚(芳醚砜)及其组合组成的组中的聚合物，其中所述第一聚合物为式(I)表示的聚(芳醚)：其中0.01≤y≤1.00且x+y＝1，且Cp为具有式(II)的二氮杂萘酮基团：Q为具有式(III)的双酚基团：式(III)中a等于0或1，Z为具有式(IV)的二苯甲酮基团：式(IV)中b等于0或1，或者为具有式(V)的联苯二酮基团：其中n为整数，以使在30℃时于98％硫酸中的特性粘度为至少0.3dL/g。

【技术特征摘要】
2009.10.29 US 61/280,1771.组合物，其包含：
a)第一聚合物掺合物，其包含选自由聚(芳醚酮二氮杂萘酮)及其组合组成
的组中的聚合物；和
b)第二聚合物掺合物，其包含选自由聚(芳醚砜)及其组合组成的组中的聚
合物，
其中所述第一聚合物为式(I)表示的聚(芳醚)：
其中0.01≤y≤1.00且x+y＝1，且Cp为具有式(II)的二氮杂萘酮基团：
Q为具有式(III)的双酚基团：
式(III)中a等于0或1，
Z为具有式(IV)的二苯甲酮基团：
式(IV)中b等于0或1，或者为
具有式(V)的联苯二酮基团：
其中n为整数，以使在30℃时于98％硫酸中的特性粘度为至少0.3dL/g。
2.如权利要求1所述的组合物，其中，基于所述第一聚合物掺合物与所
述第二聚合物掺合物的总量，所述第一聚合物组分的量为1重量份至99重量
份，所述第二聚合物组分的量为1重量份至99重量份。
3.如权利要求1所述的组合物，其中所述聚(芳醚砜)为具有下式的聚(苯
砜)：
其中n为整数，以使在25℃时于氯仿中的特性粘度为至少0.2dL/g，并且
其中所述聚(苯砜)与所述第一聚合物可混，且所得掺合物具有单一的Tg。
4.如权利要求1所述的组合物，其中所述聚(芳醚酮二氮杂萘酮)为具有下
式的共聚物：
其中0.01≤x≤0.99且x+y＝1，并且n为整数，以使在30℃时于98％硫
酸中的特性粘度为至少0.3dL/g。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王益锋，许砥中，艾伦·S·海，李坤，巴维恩·N·帕特尔，
申请(专利权)人：昆山普利米斯聚合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32