聚醚酰亚胺组合物及相关制品和增材制造方法技术

一种聚醚酰亚胺组合物包括特定量的聚醚酰亚胺、嵌段聚酯碳酸酯、嵌段聚碳酸酯‑聚硅氧烷、以及核‑壳抗冲改性剂，其中，核包括聚硅氧烷并且壳包括聚((甲基)丙烯酸烷基酯)。相对于不含核‑壳抗冲改性剂的相应组合物，聚醚酰亚胺组合物表现出增强的抗冲强度，同时基本上保留了阻燃性。还描述了相关的制品，包括通过增材制造形成的制品，以及增材制造的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚醚酰亚胺组合物及相关制品和增材制造方法
技术介绍
聚醚酰亚胺因其耐热性和阻燃性高，已经成为用于增材制造的优选材料。然而，通过增材制造而制作的零件，其抗冲强度对于一些应用而言可能并不足够。具体而言，这些零件的抗冲强度值可能大约为由相同的聚醚酰亚胺组合物制成的注塑成型零件的抗冲强度值的一半。用于增加热塑性组合物的抗冲强度的已知策略是添加抗冲改性剂。然而，向聚醚酰亚胺组合物中加入抗冲改性剂通常会导致其阻燃性显著降低。因此，需要一种提供抗冲强度显著改善，而基本上不牺牲阻燃性的三维打印零件的聚醚酰亚胺组合物。
技术实现思路
本专利技术人已经确定，通过含有特定量的聚醚酰亚胺、嵌段聚酯碳酸酯、嵌段聚碳酸酯-聚硅氧烷和核-壳抗冲改性剂(其中，核包括聚硅氧烷，壳包括聚((甲基)丙烯酸烷基酯))的聚醚酰亚胺组合物，提供显著改善的抗冲强度，并显著保留阻燃性。一个实施方式是组合物，基于该组合物的总重量，包含：40至60重量百分数的聚醚酰亚胺；15至50重量百分数的嵌段聚酯碳酸酯，该嵌段聚酯碳酸酯包括：聚酯嵌段，其包括具有以下结构的间苯二酚酯重复单元和聚碳酸酯嵌段，其包括具有以下结构的碳酸酯重复单元其中R1基团总数的至少60％是芳族的；5至15重量百分数的嵌段聚碳酸酯-聚硅氧烷；以及1.5至7重量百分数的核-壳抗冲改性剂，基于该核-壳抗冲改性剂的重量，该核-壳抗冲改性剂包括60至95重量百分数的包含聚硅氧烷的核、以及5至40重量百分数的包含聚((甲基)丙烯酸烷基酯)的壳；其中，该组合物包含0至0.8重量百分数的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物。另一个实施方式是包括该组合物的制品。另一个实施方式是一种增材制造的方法，该方法包括：熔融挤出熔融组合物，以形成预定图案的多个相邻(adjacent，毗连，邻接)层；其中，该熔融组合物的特征在于玻璃化转变温度；其中，该熔融组合物的温度比熔融组合物的玻璃化转变温度高5至250℃；并且其中，基于该组合物的总重量，该熔融组合物包含：40至60重量百分数的聚醚酰亚胺；15至50重量百分数的嵌段聚酯碳酸酯，该嵌段聚酯碳酸酯包括聚酯嵌段，其包括具有以下结构的间苯二酚酯重复单元和聚碳酸酯嵌段，其包括具有以下结构的碳酸酯重复单元其中R1基团总数的至少60％是芳族的；5至15重量百分数的嵌段聚碳酸酯-聚硅氧烷；以及1.5至7重量百分数的核-壳抗冲改性剂，基于该核-壳抗冲改性剂的重量，该核-壳抗冲改性剂包括60至95重量百分数的包含聚硅氧烷的核、以及5至40重量百分数的包含聚((甲基)丙烯酸烷基酯)的壳；其中，该组合物包含0至0.8重量百分数的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物。另一个实施方式是组合物作为用于增材制造的熔融挤出材料的用途，基于该组合物的总重量，该组合物包含：40至60重量百分数的聚醚酰亚胺；15至50重量百分数的嵌段聚酯碳酸酯，该嵌段聚酯碳酸酯包括聚酯嵌段，其包括具有以下结构的间苯二酚酯重复单元和聚碳酸酯嵌段，其包括具有以下结构的碳酸酯重复单元其中R1基团总数的至少60％是芳族的；5至15重量百分数的嵌段聚碳酸酯-聚硅氧烷；以及1.5至7重量百分数的核-壳抗冲改性剂，基于该核-壳抗冲改性剂的重量，该核-壳抗冲改性剂包括60至95重量百分数的包含聚硅氧烷的核、以及5至40重量百分数的包含聚((甲基)丙烯酸烷基酯)的壳；其中，该组合物包含0至0.8重量百分数的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物。下文对这些实施方式和其它实施方式进行了详细描述。附图说明图1是用于测定拉伸性能和悬臂梁抗冲强度的示例性测试制品的印刷(层)取向的示图。图2是通过基于丝(filament，长丝，细丝)的增材制造工艺制造的零件的一层的丝(光栅)填充图案的示图。具体实施方式一个实施方式是组合物，基于该组合物的总重量，该组合物包含：40至60重量百分数的聚醚酰亚胺；15至50重量百分数的嵌段聚酯碳酸酯，该嵌段聚酯碳酸酯包括聚酯嵌段，其包括具有以下结构的间苯二酚酯重复单元和聚碳酸酯嵌段，其包括具有以下结构的碳酸酯重复单元其中R1基团总数的至少60％是芳族的；5至15重量百分数的嵌段聚碳酸酯-聚硅氧烷；以及1.5至7重量百分数的核-壳抗冲改性剂，基于该核-壳抗冲改性剂的重量，该核-壳抗冲改性剂包括60至95重量百分数的包含聚硅氧烷的核、以及5至40重量百分数的包含聚((甲基)丙烯酸烷基酯)的壳；其中，该组合物包含0至0.8重量百分数的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物。组合物包含聚醚酰亚胺。聚醚酰亚胺包括具有下式的重复单元，其中T是-O-或式-O-Z-O-的基团，其中-O-或-O-Z-O-基团的二价键在邻苯二甲酰亚胺基团的3,3’、3,4’、4,3’或4,4’位置；Z包括下式的二价部分和其中，Q是二价部分，其可以是-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-CyH2y-(其中y是1至8)、或-CpHqFr-，其中p是1至8且q是0至15，r是1至16，且q+r＝2p；R2在每次出现时独立地为选自由以下组成的组的二价基团：具有6至20个碳原子的取代或未取代的二价芳族烃部分、具有2至20个碳原子的直链或支链亚烷基部分、具有3至20个碳原子的亚环烷基部分和以下通式的二价部分其中Q的定义如上。如本文所使用的，“取代的”是指包括至少一个取代基，例如卤素(即F、Cl、Br、I)、羟基、氨基、巯基、羧基、羧酸酯、酰胺、腈、硫化物、二硫化物、硝基、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C6-C18芳基、C6-C18芳氧基、C7-C18烷基芳基或C7-C18烷基芳氧基。因此，当烃基残基被描述为取代时，除了碳和氢之外，其还可含有杂原子。在某些实施方式中，R2的每次出现都独立地是对亚苯基或间亚苯基，并且T是下式的二价部分在某些实施方式中，聚醚酰亚胺不含卤素。聚醚酰亚胺中重复单元的数量可以是例如10至1,000，或10至500。在某些实施方式中，聚醚酰亚胺包括10至1000个重复单元，每个重复单元独立地具有以下结构其中R2是间亚苯基或对亚苯基。许多制备聚醚酰亚胺的方法包括在Heath等人的美国专利号3,847,867、Takekoshi等人的美国专利号3,850,885、White的美国专利号3,852,242和美国专利号3,855,178、Williams等人的美国专利号3,983,093以及Schmidt等人的美国专利号4,443,591中所公开的那些。聚醚酰亚胺也可商购，例如来自SABIC的ULTEMTM树脂。在某些实施方式中，基于组合物的总重量，组合物包含15至25重量百分数的量的聚醚酰亚胺。在某些实施方式中，基于组合物的总重量，组合物包含40至60重量百分数的量的聚醚酰亚胺。在该范围内，聚醚酰亚胺的量可以为40至55重量百分数，或45至55重量百分数。除聚醚酰亚胺外，该组合物包含嵌段聚酯碳酸酯，本文中有时称为聚碳酸酯-酯聚合物。该嵌段聚酯碳酸酯包括聚酯嵌段，该聚酯嵌段包括具有以下结构的间苯二酚酯重复单元，和聚碳酸酯嵌段，该聚碳酸酯嵌段包括具有以下结构的碳酸酯重复单元其中R1基团总数的至少60摩尔％是芳族二价基团。在某些实施方式中，芳族二价基团是C6-C24芳族二价基团。在并非所有的R1基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含：40至60重量百分数的聚醚酰亚胺；15至50重量百分数的嵌段聚酯碳酸酯，所述嵌段聚酯碳酸酯包括聚酯嵌段，所述聚酯嵌段包括具有以下结构的间苯二酚酯重复单元

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.09 US 62/432,4611.一种组合物，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含：40至60重量百分数的聚醚酰亚胺；15至50重量百分数的嵌段聚酯碳酸酯，所述嵌段聚酯碳酸酯包括聚酯嵌段，所述聚酯嵌段包括具有以下结构的间苯二酚酯重复单元和聚碳酸酯嵌段，所述聚碳酸酯嵌段包括具有以下结构的碳酸酯重复单元其中，R1基团总数的至少60％是芳族的；5至15重量百分数的嵌段聚碳酸酯-聚硅氧烷；以及1.5至7重量百分数的核-壳抗冲改性剂，基于所述核-壳抗冲改性剂的重量，所述核-壳抗冲改性剂包括60至95重量百分数的包含聚硅氧烷的核，以及5至40重量百分数的包含聚((甲基)丙烯酸烷基酯)的壳；其中，所述组合物包含0至0.8重量百分数的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述聚硅氧烷包括聚二甲基硅氧烷。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述聚((甲基)丙烯酸烷基酯)包括聚(甲基丙烯酸甲酯)。4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中，基于所述核-壳抗冲改性剂的重量，所述核-壳抗冲改性剂包括65至85重量百分数的所述核和15至35重量百分数的所述壳。5.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物，包含15至30重量百分数的所述嵌段聚酯碳酸酯，并且还包含10至30重量百分数的嵌段聚酯碳酸酯-聚硅氧烷，其中，所述嵌段聚酯碳酸酯-聚硅氧烷包括聚酯嵌段，所述聚酯嵌段包括具有以下结构的间苯二酚酯重复单元聚碳酸酯嵌段，所述聚碳酸酯嵌段包括具有以下结构的碳酸酯重复单元其中，R1基团总数的至少60％是芳族的，以及包括二甲基硅氧烷重复单元的聚硅氧烷嵌段。6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，还包含1至10重量百分数的嵌段聚醚酰亚胺-聚硅氧烷。7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，包含0至1重量百分数的磷腈阻燃剂。8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，不包含有机磷酸酯、金属二烷基次膦酸盐、磷腈、三聚氰胺类阻燃剂和金属氢氧化物。9.根据权利要求1所述的组合物，包含45至55重量百分数的所述聚醚酰亚胺；15至30重量百分数的所述嵌段聚酯碳酸酯；6至12重量百分数的所述嵌段聚碳酸酯-聚硅氧烷；以及2至6重量百分数的所述核-壳抗冲改性剂；并且还包含10至30重量百分数的嵌段聚酯碳酸酯-聚硅氧烷，其中，所述嵌段聚酯碳酸酯-聚硅氧烷包括聚酯嵌段，所述聚酯嵌段包括具有以下结构的间苯二酚酯重复单元聚碳酸酯嵌段，所述聚碳酸酯嵌段包括具有以下结构的碳酸酯重复单元其中，R1基团总数的至少60％是芳族的，以及包括二甲基硅氧烷重复单元的聚硅氧烷嵌段。10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述聚醚酰亚胺包括聚(2,2’-双(4-(3,4-二羧基苯氧基)苯丙烷)-1,3-亚苯基双酰亚胺)，所述嵌段聚酯碳酸酯的一种或多种聚碳酸酯嵌段的R1基团总数的至少90％是1,3-亚苯基或2,2-双(1,4-亚苯基)丙烷，所述嵌段聚碳酸酯-聚硅氧烷的一种或多种聚碳酸酯嵌段的R1基团总数的至少90％是1,3-亚苯基或2,2-双(1,4-亚苯基)丙烷，所述嵌段聚酯碳酸酯-聚硅氧烷的一种或多种聚碳酸酯嵌段的R1基团总数的至少90％是1,3-亚苯基或2,2-双(1,4-亚苯基)丙烷，所述嵌段聚碳酸酯-聚硅氧烷和所述嵌段聚酯碳酸酯-聚硅氧烷的...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨拉·E·格里斯哈伯，马尔维卡·比哈里，凯利·莱昂，维克拉姆·K·达加，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL