高性能聚酰胺化合物及其用途制造技术

本文公开了一种高性能的半芳族聚酰胺化合物，其对于包括碱性电池端盖密封组件应用在内的各种应用具有改善的性能指标。在一个优选的实施方案中，本公开涉及包括以下的化合物：包括重复的对苯二甲酰胺和/或间苯二甲酰胺单元的半芳族聚酰胺组分、包括改性聚烯烃弹性体的抗冲改性剂组分、空间位阻酚类稳定剂和膦酸酯的一种或多种协同共混物，和一种或多种相对高分子量的有机亚磷酸酯稳定剂，以及细滑石粉成核剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高性能聚酰胺化合物及其用途
本公开涉及具有改进的性能指标的半芳族聚酰胺化合物，其用于各种应用，包括碱性电池端盖密封组件应用。
技术介绍
脂肪族聚酰胺(尼龙)是可熔融加工的热塑性塑料，其具有良好的性能组合，可用于各种应用。例如，作为一类，它们具有相对较高的机械强度、低磨耗和磨损、良好的热性能和良好的耐化学性。但是，对于某些应用，例如脂肪族聚酰胺可被认为具有相对较低的冲击强度。半芳族聚酰胺，有时也称为高温聚酰胺，是对于某些应用也具有良好性能范围的热塑性塑料。例如，作为一类，相对于脂肪族聚酰胺，它们具有相对改善的热性能和更高的耐化学性，但是由于例如在某些应用中的高熔融温度，它们也被认为具有相对较低的冲击强度和较低的可加工性。该材料需要能够承受制造过程，例如注塑成型，该制造过程使组合物暴露于升高的热曲线，并表现出良好的循环时间。因此，需要用于例如碱性电池端盖密封组件应用的应用中表现出良好的可加工性和良好的抗冲击性的半芳族化合物。附图说明关于以下描述、所附权利要求书和附图，将更好地理解本专利技术的特征、方面和优点，其中：图1A示出了示例性小直径碱性电池的局部分解等距视图，该碱性电池具有由本文公开的化合物形成的端盖密封组件。图1B示出了具有图1A中所示的端盖密封组件的示例性小直径碱性电池的未分解等距视图。图2示出了优选实施方案的特征应力/应变曲线。图3示出了具有和不具有再研磨材料含量的样品的表观粘度的图。图4示出了具有和不具有滑石粉成核剂的样品的DSC数据图。
技术实现思路
本公开阐述了新型半芳族聚酰胺组合物的实施方案，以及通过形成新型半芳族聚酰胺树脂组合物而获得的成型制品。所述半芳族聚酰胺树脂组合物包括(以重量计)：90至70％的至少一种半芳族聚酰胺、5至25％的至少一种改性聚烯烃弹性体、0.2至2％的第一和第二热稳定剂，以及0.1％至2％的成核剂，其中至少一种半芳族聚酰胺的熔融温度为305℃至约343℃，并且玻璃化转变温度为90℃至130℃，其中第一热稳定剂包括一种或多种空间位阻酚类稳定剂、烷基膦酸酯稳定剂，或金属盐和卤化物稳定剂，或其组合，其中第二热稳定剂包括一种或多种空间位阻酚类稳定剂、有机亚磷酸酯稳定剂或其组合，并且其中第一热稳定剂与第二热稳定剂的比例为约2.5∶1至约1∶1。更优选地，在一些实施方案中，组合物包括(按重量计)：90至77％的至少一种半芳族聚酰胺、8至20％的至少一种改性聚烯烃弹性体、0.3至1.5％的第一和第二热稳定剂，以及0.1至1重量％的成核剂，其中第一热稳定剂与第二热稳定剂的比例为约2∶1至约1.25∶1。甚至更优选地，在一些实施方案中，组合物包括(按重量计)：84至83％的至少一种半芳族聚酰胺，14.2至15.8％的至少一种改性聚烯烃弹性体，0.4至1.0重量％的第一和第二热稳定剂以及0.1至1重量％的成核剂，其中第一热稳定剂与第二热稳定剂的比例为约1.67∶1至约1.5∶1。在一个或多个实施方案中，半芳族聚酰胺包括重复单元：其中R包括具有4至约14个碳原子的脂族基团，并且单元1和2的摩尔比为约0-100∶0-100。在几个实施方案中，改性聚烯烃弹性体是马来酸酐改性的烯烃共聚物。在其他实施方案中，第一热稳定剂包含空间位阻酚类稳定剂和膦酸酯的一种或多种协同共混物，并且第二热稳定剂通常包括一种或多种相对高分子量的有机亚磷酸酯稳定剂，并且成核剂是平均粒径不超过约5μm的细滑石粉。在其他实施方案中，第一热稳定剂包括空间位阻酚类稳定剂和膦酸酯的一种或多种协同共混物，并且第二热稳定剂包括双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二磷酸酯，成核剂是平均粒径不超过1.5μm的细滑石粉。在一个或多个实施方案中，成型制品是电池端盖密封组件。具体实施方式应当注意，在以下的详细描述中，相同的部件具有相同的附图标记，而不管它们是否在本公开的不同实施方案中示出。还应当注意，为了清楚和简洁起见，附图不一定是按比例绘制的，并且本公开的某些特征可以以某种示意性的形式示出。除非另有说明或显而易见，否则份是重量份，百分数是重量百分数，由组合物主要组分(半芳族聚酰胺、改性聚烯烃弹性体、第一和第二稳定剂以及成核剂，如下所述)的总和计算得出。如本文所用，术语“化合物”和“组合物”应表示包括两种或更多种组分的混合物/共混物的组合物(无论是粉末状、颗粒状还是粒状等形式)，其用于简化形成包括两种组分的产物，而不是由单独的组分形成产物。另外，如本文所用，该术语包括“浓缩的”组合物(有时称为母料)，其被配制为在聚合物产物的形成过程中与一种或多种稀释组分混合/共混，和“完全”复合的组合物，其不得配制为与此类稀释剂混合/共混。如本文所用，术语“共聚物”通常是指包含两种或更多种不同单体的任何聚合物，其中“不同”是指相差至少一个原子，例如碳原子数，除非使用上下文另外指出。如本文所用，术语“聚合物共混物”和类似术语应表示包含两种或更多种聚合物的组合物，其可以或不可以互溶。共混物不是层压材料，但是层压材料的一层或多层可以包含共混物。本公开内容涉及包括一种或多种半芳族聚酰胺、至少一种官能化的聚烯烃弹性体和一种或多种改善可制造性的添加剂的半芳香族聚酰胺化合物，包括但不限于一种或多种热稳定剂和成核剂。该组合物还可包含添加剂，例如增滑剂和填料等。本文公开的化合物中的半芳族聚酰胺包括具有衍生自一种或多种脂族二胺的单元(A-A单元)和衍生自一种或多种二羧酸的单元(B-B单元)的聚合物，其中A和B分别代表NH2和COOH官能团，并且其中至少50摩尔％的衍生自二羧酸的单元(B-B单元)衍生自芳族二羧酸。通常，在本文中可以使用足以在感兴趣的应用中执行的任何合适的AABB半芳族聚酰胺。合适的AABB半芳族聚酰胺包括具有衍生自C4-C12脂族二胺的A-A单元和衍生自对苯二甲酸和/或间苯二甲酸的芳族B-B单元的聚酰胺。在一些实施方案中，A-A单元衍生自具有6至11个碳原子的脂族二胺，例如主要由1，6-己二胺或1，8-辛烷二胺组成，其中1，6-己二胺更合适。在一个或多个特别合适的实施方案中，至少50摩尔％的B-B单元衍生自对苯二甲酸和/或间苯二甲酸二羧酸，并且任何剩余摩尔百分比的B-B单元衍生自脂族二羧酸。在本文所述的实施方案中，半芳族聚酰胺的熔融温度应至少为约300℃，优选为约305至约343℃，更优选为约308℃，并且玻璃化转变温度为根据ISO11357-1：2016测量的温度为约90至约130℃，更优选约95至约110℃。除了一种或多种半芳族聚酰胺之外，本文公开的组合物包含一种或多种增加冲击强度的组分，其包括一种或多种官能化的聚烯烃弹性体。通常，抗冲改性剂可以是任何合适的官能化的聚烯烃弹性体，并且在一些实施方案中包括乙烯和具有3至10个碳原子的α-烯烃的一种或多种官能化的无规共聚物。在一个或多个实施方案中，所述改性聚烯烃弹性体通过将乙烯和具有3至10个碳原子的α-烯烃的无规共聚物与不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过形成半芳族聚酰胺树脂组合物获得的成型制品，所述组合物包括：/n90至70重量％的至少一种半芳族聚酰胺；/n5至25重量％的至少一种改性聚烯烃弹性体；/n0.2至2重量％的第一和第二热稳定剂；和/n0.1至2重量％的成核剂，/n其中至少一种半芳族聚酰胺的熔融温度为305℃至约343℃，并且玻璃化转变温度为90℃至130℃，其中第一热稳定剂包括一种或多种空间位阻酚类稳定剂、烷基膦酸酯稳定剂，或金属盐和卤化物稳定剂，或其组合，其中第二热稳定剂包括一种或多种空间位阻酚类稳定剂、有机亚磷酸酯稳定剂或其组合，并且其中第一热稳定剂与第二热稳定剂的比例为约2.5∶1至约1∶1。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171205 US 62/5950001.一种通过形成半芳族聚酰胺树脂组合物获得的成型制品，所述组合物包括：
90至70重量％的至少一种半芳族聚酰胺；
5至25重量％的至少一种改性聚烯烃弹性体；
0.2至2重量％的第一和第二热稳定剂；和
0.1至2重量％的成核剂，
其中至少一种半芳族聚酰胺的熔融温度为305℃至约343℃，并且玻璃化转变温度为90℃至130℃，其中第一热稳定剂包括一种或多种空间位阻酚类稳定剂、烷基膦酸酯稳定剂，或金属盐和卤化物稳定剂，或其组合，其中第二热稳定剂包括一种或多种空间位阻酚类稳定剂、有机亚磷酸酯稳定剂或其组合，并且其中第一热稳定剂与第二热稳定剂的比例为约2.5∶1至约1∶1。


2.根据权利要求1所述的成型制品，其中所述半芳族聚酰胺树脂组合物包括90至77重量％的至少一种半芳族聚酰胺、8至20重量％的至少一种改性聚烯烃弹性体、0.3至1.5重量％的第一和第二热稳定剂以及0.1至1重量％的成核剂，其中第一热稳定剂与第二热稳定剂的比例为约2∶1至约1.25∶1。


3.根据前述权利要求中任一项所述的成型制品，其中所述半芳族聚酰胺树脂组合物包括84至83重量％的至少一种半芳族聚酰胺、14.2至15.8重量％的至少一种改性聚烯烃弹性体、0.4至1.0重量％的第一和第二热稳定剂以及0.1至1重量％的成核剂，其中第一热稳定剂与第二热稳定剂的比例为约1.67∶1至约1.5∶1。


4.根据前述权利要求中任一项所述的成型制品，其中所述半芳族聚酰胺包括重复单元：



其中R包括具有4至约14个碳原子的脂族基团，并且单元1和2的摩尔比为约0-100∶0-100。


5.根据前述权利要求中任一项所述的成型制品，其中所述改性聚烯烃弹性体是马来酸酐改性的烯烃共聚物。


6.根据前述权利要求中任一项所述的成型制品，其中所述第一热稳定剂包括空间位阻酚类稳定剂和膦酸酯的一种或多种协同共混物，并且所述第二热稳定剂通常包括一种或多种相对高分子量的有机亚磷酸酯稳定剂，并且其中成核剂是平均粒径不超过约5μm的细滑石粉。


7.根据前述权利要求中任一项所述的成型制品，其中所述第一热稳定剂包括空间位阻酚类稳定剂和膦酸酯的一种或多种协同共混物，并且所述第二热稳定剂包括双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二磷酸酯，并且其中成核剂是平均粒径不超过1.5μm的细滑石粉。


8.一种电池端盖密封组件，其通过形成半芳族聚酰胺树脂组合物获得，所述组合物包括：
90至70重量％的至少一种半芳族聚酰胺；
5至25重量％的至少一种改性聚烯烃弹性体；
0.2至2重量％的第一和第二热稳定剂；和
0.1至2重量％的成核剂，
其中至少一种半芳族聚酰胺的熔融温度为305℃至约343℃，并且玻璃化转变温度为90℃至130℃，其中第一热稳定剂包括一种或多种空间位阻酚类稳定剂、烷基膦酸酯稳定剂，或金属盐和卤化物稳定剂，或其组合，其中第二热稳定剂包括一种或多种空间位阻酚类稳定剂、有机亚磷酸酯稳定剂或其组合，并且其中第一热稳定剂与第二热稳定剂的比例为约2.5∶1至约1∶1。


9.根据权利要求8所述的电池端盖密封组件，其中所述半芳族聚酰胺树脂组合物包括90至77重量％的至少一种半芳族聚酰胺、8至20重量％的至少一种改性聚烯烃弹性体、0.3至1.5重量％的第一和第二热稳定剂以及0.1至1重量％的成核剂，其中第一热稳定剂与第二热稳定剂的比例为约2∶1至约1.25∶1。


10.根据权利要求8至9中任一项所述的电池端盖密封组件，其中所述半芳族聚酰胺树脂组合物包括84至83重量％的至少一种半...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·石，
申请(专利权)人：利安德巴塞尔先进聚合物公司，
类型：发明
国别省市：美国;US