注射成型零件制造技术

本发明专利技术涉及一种注射成型零件，所述注射成型零件包含组合物，所述组合物包含：a.50重量％至90重量％的聚亚芳基硫醚(PAS)；b.10重量％至50重量％的玻璃纤维；其中所述组合物通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】注射成型零件
[0001]本专利技术涉及一种注射成型零件，所述注射成型零件包含含有聚亚芳基硫醚和玻璃纤维的组合物。特别地，本专利技术涉及包括注射成型零件的燃料电池应用。本专利技术还涉及一种用于制备包含聚亚芳基硫醚和玻璃纤维的组合物的方法，以及涉及一种用于制备包含所述组合物的注射成型零件的方法。
[0002]燃料电池，特别是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)，是一种将氢燃料与氧组合以产生电、热和水的电化学装置。多个燃料电池被称为燃料堆。燃料堆可以包括数百个单独的燃料电池以及由各种材料(例如聚合物组合物和/或金属)制成的各种部件。每个单独的燃料电池包含双极板、气体耗散层和具有铂催化剂层的质子交换膜的夹层结构。铂催化剂氧化氢分子，让它选择性地将氢离子从阳极传递到阴极，并迫使电子作为电流行进通过外部设备到达阴极。在给定燃料电池中化学反应的性质的情况下，从用于制造燃料电池堆的部件的材料中浸出的离子必须被最小化并理想地被阻止。从燃料电池堆中使用的部件浸出的杂质和离子可能使催化剂中毒并且可能堵塞膜，这可能显著降低燃料电池堆的效率并影响其使用寿命。
[0003]作为注射成型零件的含有聚亚芳基硫醚和玻璃纤维的用于燃料电池的任何部件，应该表现出低离子浸出，以便维持燃料电池堆的效率。此外，特别是当与水接触时，这些注射成型零件应该表现出足够的水解稳定性，特别是在高温下足够的水解稳定性。燃料电池工作温度通常介于50℃与80℃之间，其中峰值温度为约110℃，并且这使得注射成型零件成为必要，所述注射成型零件组合了低离子浸出与足够的水解稳定性，例如足够的断裂伸长率和拉伸强度，即使在高温下暴露于水中达较长的时间段之后也如此。
[0004]本专利技术的目的是提供注射成型零件，所述注射成型零件显示出较低的离子浸出和足够的机械保持，特别是在水解环境下，例如显示出足够的断裂伸长率和/或拉伸强度，特别是在高温下暴露于水或水/乙二醇之后。令人惊讶的是，这已经用包含组合物的注射成型零件实现，所述组合物包含：
[0005]a.聚亚芳基硫醚(polyarylene sulfide,PAS)，量介于50重量％与90重量％之间；
[0006]b.玻璃纤维，量介于10重量％与50重量％之间；
[0007]其中所述组合物具有如通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy,ICP
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AES)测量的至多3500ppm的钠含量，并且其中所述组合物具有如通过X射线荧光(X
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ray fluorescence,XRF)测量的至多100ppm的碘含量，并且其中重量百分比和ppm是相对于所述组合物的总重量而言的。
[0008]US2018265701涉及一种树脂组合物，所述树脂组合物包含具有降低的氯含量和降低的钠含量的聚亚芳基硫醚树脂和填料。然而，所述组合物具有高碘含量，因为聚亚芳基硫醚是采用苯的碘化并进一步与元素硫反应以形成聚亚苯基硫醚而制备的。这具有的缺点是在这种聚合方法中，碘回收在这种方法中几乎不能完全实现，从而导致聚亚芳基硫醚的高成本。此外，嵌在聚合物链中和/或在端基处的碘部分在聚亚芳基硫醚的每次热处理中可进一步有活性。
[0009]注射成型零件本身是已知的，并且通过本领域技术人员已知的注射成型工艺获
得。注射成型包括以下步骤：将包含PAS的组合物加热至高于PAS的熔融温度以获得熔体，用所述熔体填充模具，随后冷却所述模具和组合物，使得所述组合物固化成注射成型零件。
[0010]根据本专利技术的注射成型零件包含组合物，所述组合物含有介于50重量％与90重量％之间的聚亚芳基硫醚(PAS)，其中所述重量百分比是相对于组合物的总重量而言的。优选地，PAS以介于55重量％与85重量％之间，更优选地介于60重量％与80重量％之间，最优选地介于60重量％与70重量％之间的量存在。在一个优选的实施方式中，PAS是聚(对亚苯基)硫醚(poly(p
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phenylene)sulfide，PPS)，因为PAS具有PPS已有的优点。
[0011]根据本专利技术的注射成型零件包含组合物，其中，相对于所述组合物的总重量，所述组合物的钠含量为至多3500ppm，优选至多3000ppm，甚至更优选至多2500ppm，并且最优选至多2000ppm。钠含量可以用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP
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AES)来测量，如下所述。所述组合物的钠含量可以低至20ppm。
[0012]优选地，根据本专利技术的注射成型零件包含组合物，所述组合物表现出至少230℃，更优选至少235℃；最优选至少240℃的结晶温度(Tc)，所述结晶温度测量如下：根据ISO 11357
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1/3(2009)的方法，通过DSC，以10℃/min的扫描速率将组合物加热至320℃，并将所述组合物在氮气下于320℃保持3分钟，随后以相同的扫描速率冷却所述组合物以记录第一冷却循环中的冷却结晶温度。这具有提高注射成型零件的水解稳定性的优点。
[0013]优选地，根据本专利技术的注射成型零件包含PAS，更优选PPS，钠含量为至多500ppm，更优选至多400ppm，最优选至多300ppm，甚至更优选至多250ppm的量，其中ppm是分别相对于PAS或PPS的总重量而言。钠含量可以低至5ppm。
[0014]根据本专利技术的注射成型零件包含组合物，其中PAS的主要结构为
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(Ar
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S)
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(Ar是亚芳基)作为重复单元。亚芳基的示例是对亚苯基、间亚苯基、经取代的亚苯基、p,p'
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二亚苯基醚基、p,p'
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二亚苯基羰基、和萘基。PAS可以通过本领域技术人员已知的方法聚合。特别优选的生产方法包括在有机极性溶剂中聚合硫源和二卤代芳族化合物以生产聚亚芳基硫醚的聚合步骤。PPS的所述生产方法由美国专利第3,919,177号公开。所述生产方法不在PAS中生成任何链结合的和/或任何游离的碘。所得PAS，例如PPS，不含碘，或者如果存在碘的话，则碘含量低于10ppm，优选低于5ppm。如上所述的PAS的低钠含量可以通过用酸洗来实现。酸洗是一种本身已知的工序。在PAS聚合后，所述PAS优选通过用酸洗涤、用热水洗涤、或用有机溶剂洗涤、或它们的组合来处理，以将PAS的端基从
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SNa改变为
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SH。优选地，洗涤溶液的pH值介于2与7之间，合适的洗涤溶液可以是乙酸(CH3COOH)、磷酸(H3PO4)和草酸(C2H2O4)或其他有机酸，更优选地，使用乙酸。
[0015]此外，优选地，PAS，优选PPS的结晶温度(Tc)为至少230℃，更优选至少235℃；最优选至少240℃，所述结晶温度测量如下：根据ISO 11357
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1/3(2009)的方法，通过DSC，以10℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种注射成型零件，所述注射成型零件包含组合物，所述组合物包含：a.聚亚芳基硫醚(PAS)，量介于50重量％与90重量％之间；b.玻璃纤维，量介于10重量％与50重量％之间；其中所述组合物具有如通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP
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AES)测量的至多3500ppm的钠含量，并且其中所述组合物具有如通过X射线荧光(XRF)测量的为至多100ppm的碘含量，并且其中所述重量百分比和ppm是相对于所述组合物的总重量而言的。2.根据权利要求1所述的注射成型零件，其中所述PAS的量介于60重量％与80重量％之间，并且所述玻璃纤维的量介于20重量％与40重量％之间，其中所述重量百分比是相对于所述组合物的总重量而言的。3.根据权利要求1或2所述的注射成型零件，其中所述组合物具有通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP
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AES)测量的至多2000ppm的钠含量。4.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型零件，其中，相对于所述PAS的总重量，所述PAS的钠含量为至多500ppm。5.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型零件，其中，相对于所述玻璃纤维的总重量，所述玻璃纤维的钠含量为至多3000ppm。6.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型零件，其中，相对于所述玻璃纤维的总重量，所述玻璃纤维的钠含量为至多800ppm。7.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型零件，其中所述PAS具有至少230℃的结晶温度，所述结晶温度根据ISO 11357
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1/3(2009)的方法通过DSC测量，扫描速率为10℃/min，将所述组合物加热至320℃，并将所述组合物在氮气下于320℃保持3分钟，且随后以相同的扫描速率冷却所述组合物以记录第一冷却循环中的冷却结晶温度。8.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型零件，其中，所述组合物针对厚度为4mm的注射成型拉伸条具有的拉伸强度为至少160MPa，优选地为至少165MPa，更优选地为至少170MPa，所述拉伸强度测量如下：根据ISO ...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶罗恩，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：