高电弧径迹指数的聚苯醚-液晶聚合物共混组合物制造技术

热致性液晶聚合物和非官能化聚苯醚以及绝缘填料的共混物，其中分散相区域尺寸优选为相对较小并且以分散颗粒存在。这些共混物具有优良的相对径迹指数，在电子和电气应用中可用作模塑制品。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚苯醚、液晶聚合物和绝缘填料的新型共混物，特别涉及具有高电弧径迹指数(arc tracking-index)、良好的韧性和良好装饰(cosmetic)外观改善的结合的共混物。
技术介绍
聚苯醚(PPO)和液晶聚合物(LCP)作为模塑树脂可单独用于一般用途，更准确地说，由于它们的热稳定性、耐化学性、及其它合乎需要的性能而适用于电子和电气工业。然而，每种物质对于某种电气应用都有其局限性。聚苯醚显示出良好的抗冲击性能、相对便宜并具有高玻璃化转变温度，这使其具有良好的高温刚性。PPO非常粘，并且在通常的热塑性塑料加工设备上不能很好地加工。以前的改进其加工性能的革新依靠将PPO与其它聚合物共混，通常包括聚苯乙烯或与苯乙烯衍生组分的共聚物。这些革新已在制备用途广泛的基于PPO的加工性优良的材料(共混物)方面非常成功(例如General Electric Plastic’s Noryl生产线)。然而，含有聚苯乙烯和类似共聚物的PPO共混物具有降低了的玻璃化转变温度，导致高温刚性比纯PPO低约40℃或更多。需要具有PPO的高温刚性的、加工性好还保持良好韧性的材料。通常，液晶聚合物加工性很好，具有良好高温刚性和良好的电性能，但却相对昂贵。PPO和LCP的共混物，特别是与填料的组合以改进电弧径迹指数，具有潜在优势。然而通常已知，加入或不加入填料时，LCP通常与PPO不相容。美国专利5,182,334公开了LCP/PPO共混物往往具有大的各自聚合物的区域或区，而不是细的、分散良好的区域；大的区域往往产生不好的性能。据说在酸催化方法中通过LCP上的酸或酯官能团与PPO上的羟基反应，LCP/PPO共混物可相容。美国专利5,006,403公开了一种聚合物复合材料，包含约5-97.5％重量的PPO和约95-2.5％重量的LCP，两种组分在共混物中作为分离相存在。产品共混物是一种自增强聚合物复合材料，其中PPO是基质，全芳香族聚酯以主要是单向取向的连续纤维或丝束的形式在挤出方向取向。自增强复合材料被认为在汽车和航空应用中特别适合，作为通过片状模塑料技术生产的复合材料零件的替代品。由这些纤维自增强复合材料显示的拉伸强度的增加被该类形态(归因于复合材料中存在较大的连续纤维或丝束)固有的伸长性能(韧性的一种度量)低劣所抵消。PPO/LCP共混物对于许多电子和电气应用应显示出良好的径迹性能。电弧径迹是与在材料表面上永久和累积的导电路径的形成相联系的一种现象，是由电场和外表面污染的联合作用产生的。当受损的带电电气零件如因电解液或冷凝液变湿时，可发生电子径迹。此径迹可能导致闪络和发弧引起电气零件进一步的损坏，产生灾难性级联故障。电弧径迹能在低压发生，如100伏交流电或更低，但当电压降低时，可能较少发生。相对径迹指数(CTI)评定提供了组合物在潮湿和/或污染条件下作为电气绝缘材料使用的定量指标。测定树脂组合物的CTI等级时，两个电极放置在模塑试样上。当氯化铵水溶液缓慢滴在试样上时，电极间建立起了电压差。试样的CTI标定值是五次连续测试中电极电压的最大差值，其中必须有多于50滴的溶液施加到试样上以产生径迹。因此，CTI值是模塑品显示导电性时的电压值。在电子和电气工业的某些应用中，要求CTI值至少为220伏。美国专利4,043,971公开了一种热塑性聚对苯二甲酸丁二醇酯模塑组合物包含约5-60％重量硫酸钙和/或硫酸钡以提高其抗电弧径迹性。然而，此专利没有公开或建议在LCP/PPO共混物中使用硫酸钙。仍需要实用且不昂贵的组合物和制备具有改善性能的PPO/LCP共混组合物的方法。特别地，需要表现出良好电弧径迹指数性能以及其它所要求的PPO/LCP共混物特征的、并包括不太昂贵的组分和填料的实用PPO/LCP共混组合物。专利技术概述本专利技术包括聚合物共混物，它包含(a)约50-90％重量的聚苯醚，以组分(a)和(b)的总重量为基准计算；(b)约5-50％重量的热致性液晶聚合物，以组分(a)和(b)的总重量为基准计算；以及(c)非导电填料，其量应足以将聚合物共混物的相对径迹指数(CTI)标定值增加到约220伏以上。本专利技术还包括含有本专利技术聚合物共混物的模塑制品，包括在电子和电气设备上的应用。鉴于下面关于优选实施方案和附图的详细说明，可以更好地理解本专利技术的其它方面和实施方案。附图简述附图说明图1为PPO/LCP共混物产品颗粒中LCP细分散体放大2500倍的照片，该颗粒是模塑制成测试样条前从挤出圆柱条中心切取的。颗粒长度约0.1-5微米。图2-9显示为由图1中颗粒模塑制备的拉伸试条得到的不同的显微照片。用与如图1相似的形态代表材料主体。图2和3是拉伸试条远端或距注射浇口最远处的拉伸试条末端的型芯的显微照片。图4和5显示在近芯或接近注射浇口型芯处拉伸试条的形态。图6-9显示了模塑样条在最外缘或皮层的区域。优选实施方案详述我们已经发现，在含有PPO组分、LCP组分、以及绝缘填料组分的聚合物共混组成物中，可以得到改善的径迹指数以及其它所要求的PPO和LCP的特性。我们的聚合物共混物也可以包含增亮剂和其它传统添加剂。本专利技术聚合物共混物的优选方法、形态、及应用也将在下面说明。PPO组分用于本专利技术的PPO或聚苯醚(也称聚亚苯基醚)是熟知的一类聚合物。PPO由2，6-二甲基苯酚通过氧化偶合聚合制备。聚苯醚的制备方法与已知的从相应的苯酚开始的方法类似。例如，美国专利3,228,910、3,491,058、3,507,832和3,455,736描述了适于此目的的制备方法，这些专利在此引入作为参考。PPO是玻璃化转变温度约为210℃的线性无定形聚合物。PPO广泛地应用在工业中，特别是在要求韧性和耐热性应用中作为工程塑料使用。在优选的实施方案中，PPO是非官能化的PPO，为具有如下重复单元的聚合物。 每个R1、R2、R3及R4为氢或包含6个碳原子的烃基。在最优选的实施方案中，R1和R4为甲基，R2和R3为氢。非官能化PPO没有任何附加官能基团的存在(即为非官能化的)，但是可以存在“正常存在”的端基。优选使用较易混合的低粘度PPO。低分子量PPO也是优选的。本专利技术共混物中PPO的量优选为50-95％重量，以共混物中存在的PPO和LCP聚合物的总重量为基准计算。PPO的量优选为30-90％重量，较优选为35-70％重量，更优选为40-65％重量，以聚合物共混组合物的总重量为基准计算。LCP组分热致性液晶聚合物(LCP)在本领域中有不同的术语名称，包括“液晶”和“各向异性熔体”。如果在熔融状态下，当使用偏光显微镜在十字交叉起偏振镜中检测时，聚合物传播光线，那末它是光各向异性的。“热致性”是指聚合物在熔融状态下显示液晶的性质。用于本文的LCP聚合物包括热致性液晶聚酯和液晶聚酯-酰胺、聚酯-酰亚胺、聚酯-酰胺-酰亚胺或其共混物。这些术语有其通常的意义，简单地指出聚合物中的重复单元通过酯和任选的酰胺和/或酰亚胺键结合。优选的聚合物是液晶聚酯，更优选的聚酯是芳香族聚酯。“芳香族”意味着除了包含在官能团如酯、酰胺、酰亚胺中的碳原子之外，聚合物主链上的所有碳原子存在于芳香环中，如亚苯基、亚萘基、亚联苯基等。在其它类型基团如烷基中的碳原子，可以作为芳香环上取代基存在，如在甲基氢醌或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物共混物，包括：（ａ）以组分（ａ）和（ｂ）总重量为基准计算，５０－９５％重量的聚苯醚；（ｂ）以组分（ａ）和（ｂ）总重量为基准计算，５－５０％重量的热致性液晶聚合物；以及（ｃ）绝缘填料，其量足以将聚合物共混物的相对径迹指数 （ＣＴＩ）标定值增加到２２０伏以上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：RR索莱克，SG科蒂斯，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]