背景技术
太阳能板将光能转化为电能。设计它们以最大化太阳能板阵列中每个光伏模块的电输出并且最小化由于环境暴露-例如,湿度、UV辐射、或氧的模块的降解。出于这个原因,将光伏模块封闭在多个用作不同目的的外部材料层中。因此,将光伏模块包封在聚合材料如乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate)或其他的热塑性材料的保护壳或封装物中。然后将包封的光伏模块夹在前板和背板之间。设计前板以允许光到达光伏模块。设计背板以隔离光伏模块及保护它们免受机械扰动和环境暴露。
通常,背板由在热成型过程中被层压在一起的多个膜层构成。用于形成背板的膜必须符合多个要求。第一,它们应当没有表面缺陷如表面凹坑和微粒残余物(或颗粒)以保证良好的层与层的粘附性。第二,在层压处理中,膜不应当收缩或起皱。第三,应当根据不同的环境条件由材料制备膜,如废电机电子设备指令(WEEE)和有害物质限制指令(ROHS)。例如,膜应当不含卤素。
制作符合这些要求的膜的一个方法是由名称为“纯化聚合材料”的美国专利号7,244,813建议。材料包括被设计用于数据存储介质应用(例如,光盘、蓝光光盘等)的聚(亚芳基醚)和聚(链烯基芳烃)(poly(alkeny aromatics))。对这种材料的要求是它们含有受限量的微粒杂质。微粒杂质包括包含在材料制备中产生的凝胶和碳化聚合材料的杂质。如果聚(亚芳基醚)和由源自其的组合物保持在高温下,已知其氧化并且形成凝胶。如果在高温下处理延长的时间段,这些树脂还可以形成碳化的“黑斑”或颜色劣化(变暗)。即使最小的这些黑斑(即,人眼不可见的斑点)将妨碍源自由这种组合物的膜的机械性能。通过熔融过滤处理可以除去这些杂质。在U.S 7,244,813中公开的熔融过滤方法符合材料所需的严格的性能标准,其生产基本上不含足够大使人眼可见的斑点及甚至更小的斑点的材料。
然而,在U.S 7,244,813中公开的熔融过滤方法不能良好转换用于制备聚(苯醚)材料,其中,高处理处理量是期望的目标并且性能标准不如数据存储介质应用中(如在制备用于制作光伏背板膜的材料中)的严格。一个问题在于,因为需要除去非常小的颗粒,由于性能故障,包括过滤堵塞、高背压等,在U.S 7,244,813中用于挤出的运行处理时间短。
结果,仍然需要制作用来用于背板膜的材料的方法。具体地,存在用于制作不含卤素的膜的方法,设计膜用于具有良好的粘附性质、不含可见的斑点或缺陷、能够经受层压处理条件的光伏背板。
发明内容
本发明满足了这些和其他需要,其涉及用于制备不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物的方法,包括:通过过滤器过滤熔融的组合物以从在本方法中生产的组合物制造的膜除去尺寸为0.5mm2或更大的微粒杂质,其中,组合物包含:
(a)60-90重量百分数的聚(苯醚);
(b)3-23重量百分数的苯乙烯聚合物(styrenic polymer);
(c)5-11重量百分数的不含卤素的阻燃剂,其包括至少一种有机磷酸酯阻燃剂,其中,该组合物具有:
(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和
(ii)根据ASTM D648在1.82MPa在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度(heat deflection temperature)。
还提供的是由本文描述的方法制备的组合物及源自其的制品如用作背板的膜。
本发明的方法能够制作工业量的材料。用于制作材料的运行处理时间长。运行处理时间被定义为记录直到挤出由于包括过滤堵塞、高背压等的性能故障而停止的时间。目标运行时间是10个或更多个小时。此外,在制作材料中的处理量是至少20kg/hr并且能够超过260kg/hr。此外,该方法能够从由该材料制成的膜除去尺寸为0.5mm2或更大的可见斑点,使得该材料可以用于制作用于光伏电池的背板膜。
具体实施方式
本文公开的所有范围都包括端点,并且除非另外指出,端点可以互相独立地结合。除非本文另外指出或上下文明显矛盾,否则在描述发明的上下文中使用的术语“一种(a)”和“一个(an)”和“该(the)”和类似的指示物(尤其在权利要求的上下文中)应被解释为涵盖它们的单数和复数含义。应进一步注意本文中的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量、或重要性,而是用于区别一个要素与另一要素。所使用的与数量有关的修饰语“约”包括所述值,并具有上下文所表示的含义(即,它包括与测量特定数量有关的误差程度)。如本文所使用的,重量百分数是基于100重量百分数的组合物。
熔融过滤
已知如果将聚(亚芳基醚)和源自其的组合物保持在高温下,其氧化并且形成凝胶。如果在高温下处理延长的时间段,这些树脂还可以形成碳化的“黑斑”或颜色劣化(变暗)。通过在U.S.7,244,813中所描述的熔融过滤方法可以除去这些杂质。因此,为了本公开的目的,当组合物由挤出制备时,熔融过滤意思是过滤熔融的组合物以除去微粒杂质的方法。在短语“熔融的混合物”或“熔融的组合物”中使用的术语“熔融的”意思是混合物或组合物由于被加热(在挤出方法中常见的)是以液体或可流动的状态。短语“不含尺寸为0.5mm2或更大的微粒杂质”意思是这些杂质,其是以上所描述的“黑斑”,是肉眼不可见的。
可以使用能够提供聚(苯醚)、聚(链烯基芳烃)和/或其他树脂和添加剂的均匀融体的任何类型的挤出机。例如,有用类型的挤出机包括双螺杆反向旋转挤出机、双螺杆同向旋转挤出机、单螺杆挤出机、单螺杆往复式挤出机、捏合机、环形挤出机、和前述组合等。
可以采用一个挤出机或多个挤出机。在一个实施方式中,使用了单螺杆挤出机。然而,由于它们通过熔融过滤系统更大的泵送能力,通常优选的是使用多螺杆挤出机。
双螺杆反向旋转挤出机如由Leistritz Extrusionstechnik和NFM Welding-Engineers加工的那些,在期望较高的压力或较长的滞留时间时是有用的并且是经常优选的。锥形反向旋转双螺杆挤出机如由Milacron加工的那些,由于大进料能力和高泵送效率也是优选的。双螺杆同向旋转啮合挤出机如由Coperion Werner-Pfleiderer加工的那些,由于它们的高通过率、短滞留时间、灵活的螺杆设计、优异的合金化和其他设计优势而是特别优选的。三凸叶和双凸叶机器通常是有用的,双凸叶机器由于它们较高的通过率而通常是优选的。环形挤出机如由3+Extruder GmbH加工的那些,也是有用的并且通常包括三至十二个小螺杆的环或围绕静态杆或核的孔型辊。螺杆同向旋转并且在两侧啮合提供了良好的分散和分布混合及控制挤出机中的材料的滞留时间的能力。啮合设计还为螺杆的剪切、混合、和捏合元件提供了两次干净的擦拭。在一个实施方式中,挤出机是Toshiba TEM50A双螺杆挤出机。
挤出机的长度应当足以允许用于熔融和紧密混合聚合组分和任何另外的添加剂及可选地排出熔融混合物。尽管较长的挤出机也是有用的,但是可以采用与五个料筒段一样短的挤出机。
将熔融过滤系统结合至常规的挤出机组件。优选地,熔融过滤器定位在挤出机的末端料筒后,以及更优选地,在挤出机的模头后。挤出机可以包括一个熔融过滤系统或多个熔融过滤系统,包括不同类型的熔融过滤系统的组合。
合适的熔融过滤系统包括过滤器。过滤器可以由多种材料制得,如,但不限于筛、烧结的金属过滤器、金属网或筛滤器、纤维金属毡过滤器、陶瓷过滤器、或上述材料的组合等。
可以使用可被结合至常规的挤出机组件的任何几何形状或形状的熔融过滤器。因此,熔融过滤器可以以锥形、打褶形、蜡烛形、堆形、扁平形、卷形、网筛形、盒形或包装盘形等和它们的的组合的形式。几何形状的选择可以根据不同的参数,如例如挤出机的大小和期望的通过率及期望的颗粒过滤的程度而变化。结构的示例性的材料包括不锈钢、钛、镍、及其他金属合金。可以使用包括平的、波浪的、方的、斜纹的丝织品的不同编织和编织的组合。尤其有用的是已经被设计以最小化内部体积和低流量面积并且经受反复的清洗循环的过滤器。
熔融过滤系统可以包括循环的或连续的网筛变化过滤器(screen changing filter)或间歇式过滤器。例如,连续的网筛变化过滤器可以包括慢慢通过挤出机中的熔体流的通道的筛滤器的带。熔融混合物通过过滤器,并且过滤器收集熔体内的微粒杂质,并且由于它周期地或连续地更新新段的带,这些杂质被过滤带带出挤出机。
在一个实施方式中,熔融过滤系统包括一个过滤器或两个或更多个过滤器的组合。通常,熔融过滤系统包括两个和优选地三个过滤器,其顺序形成“过滤器夹层结构”,其中具有小的孔径大小的一个过滤器夹在具有较大孔径大小的两个过滤器之间。“过滤器夹层结构”的内部熔融过滤器的孔径大小可以是约105-53微米,对应于140-270目的过滤器。在这个范围内,对应于200目的74微米的孔径大小的过滤器是优选的。“过滤器夹层结构”的外部过滤器具有较大的孔径大小,如上述的,其可以相同或不同并且通常具有1190微米-420微米的孔径大小,对应于16目-40目的过滤器。优选地,每个外部过滤器的孔径大小是841微米,对应于20目的过滤器。
在熔融过滤方法中使用的过滤器是商业可获得的并且独立地,例如,由日本的Taiyo Wire Cloth Co.Ltd.或Ishikawa Wire Netting Co.Ltd.,购得。丝网类型通常是平织的。对于200目的网筛,开口大小是74微米并且丝的宽度是0.05mm。对于20目的网筛,开口大小是841微米并且丝的宽度是0.5mm。夹层的过滤器通常位于挤出机的模头和末端料筒之间,以代替使用多孔板(breaker plate)。
熔融过滤系统的温度足以使材料保持在足够低粘度的熔融状态下以在没有过度压降的情况下,用于材料通过过滤器。通常有用的温度是260℃-380℃。在这个范围内,可以采用小于或等于340℃,或更尤其是小于或等于320℃的温度。同样在这个范围内,可以采用大于或等于280℃,或更尤其是大于或等于290℃的温度。
不含卤素
“不含卤素”意思是没有将含卤素的组分有意添加至聚合组合物。实际上,“不含卤素”意思是例如由感应耦合等离子体原子吸收光谱确定的包含小于按重量计100份每百万的总的氟、氯、溴、和碘的组合物被被认为不含卤素。在一些实施方式中,组合物包含小于按重量计50份每百万的总的氟、氯、溴、和碘。
组合物组分
聚(亚芳基醚)
组合物包含至少一种聚(苯醚)树脂。尽管本发明可以采用所有常规的聚(苯醚)类,但是聚苯醚(“PPE”)是优选的。聚(亚芳基醚)是已知的包含多种下式的结构单元的聚合物:
其中,对于每个结构单元,每个Z1独立地是C1-C12烃硫基(即,(C1-C12烃基)S-)、C1-C12烃氧基、或未取代或取代的C1-C12烃基,条件是烃基基团不是叔烃基;并且每个Z2独立地是氢、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基、或未取代或取代的C1-C12烃基,条件是烃基基团不是叔烃基。如本文所使用的,术语“烃基”无论是单独使用,还是作为前缀、后缀、或其他术语的片段,是指仅包含碳和氢的残基。残基可以是脂肪族或芳香族、直链、环状、双环、支链、饱和或者不饱和的。它还可以包含脂肪族、芳香族、直链、环状、双环、支链、饱和、或不饱和的烃基基团的组合。然而,当烃基残基被描述为取代的时,可选地,它可以在取代残基的碳和氢成员内和以上的包含杂原子。因此,当具体地描述为取代的时,烃基残基还可以包含一个或更多羰基基团、氨基基团、羟基基团等,或在烃基残基的主链内,它可以包含杂原子。作为一个实例,Z1可以是由端部3,5-二甲基-1,4-苯基基团与氧化聚合催化剂的二正丁胺组分反应形成的二正丁基氨基甲基基团。
在一些实施方式中,聚(苯醚)包含2,6-二甲基1,4-苯醚单元、2,3,6-三甲基-1,4-苯醚单元、或它们的组合。在一些实施方式中,聚(苯醚)是聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。
聚(苯醚)可以包含具有通常位于羟基邻位的含氨基烷基端基的分子。还经常存在的是四甲基联苯醌(TMDQ)端基,通常由其中存在四甲基联苯醌副产物的含2,6-二甲基苯酚的反应混合物得到。聚(苯醚)可以以均聚物、共聚物、接枝共聚物、离子、或嵌段共聚物、及包括上述至少一种的组合的形式。
在一些实施方式中,聚(苯醚)具有在氯仿中在25℃下测量的约0.1至约1分升/克的固有粘度。具体地,聚(苯醚)的固有粘度可以是约0.2至约0.8分升/克,更尤其是约0.3至约0.6分升/克,以及更尤其是约0.37至约0.47分升/克。
通常,通过氧化偶联至少一种单羟基芳香族化合物如2,6-二甲苯酚或2,3,6-三甲基苯酚制备聚(苯醚)。一般采用催化剂体系用于这种偶联;它们通常含有至少一种重金属化合物(一般与其它多种材料的组合)如铜、锰或钴化合物。
由上述对本领域的技术人员将是显而易见的是,聚(苯醚)包含所有目前已知的无论结构单元或辅助化学特征的变化。
在实施方式中,聚(苯醚)是聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚),CAS登记号24938-67-8。在组合物中合适量的聚(苯醚)是约70至约90重量百分数。在一个实施方式中,量是80至90重量百分数。在另一个实施方式中,量是按重量计约70至约80。在另一个实施方式中,量是按重量计约72至约88。在另一个实施方式中,量是按重量计约74至约86。
在一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.29-0.49dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.37-0.47dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.375-0.425dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.40dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.40dL/g的平均固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.46dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.46dL/g的平均固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。
聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物
在另一个实施方式中,组合物包含聚(苯醚)均聚物和聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物的混合物。聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物可以是嵌段共聚物。如在美国专利号8,017,697中所描述的,聚(苯醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物包含聚(苯醚)嵌段和聚硅氧烷嵌段。
包含聚(苯醚)嵌段和聚硅氧烷嵌段的嵌段共聚物包含:平均35-80的硅氧烷重复单元,1-8重量百分数的硅氧烷重复单元和12-99重量百分数的亚芳基醚重复单元。混合物是包括氧化共聚包含一元酚和羟基芳基封端的聚硅氧烷的单体混合物的方法的产物。嵌段共聚物通常具有至少30,000原子质量单元的重均分子量。
混合物的部分的聚(苯醚)均聚物是单独聚合一元酚的产物并且是嵌段共聚物合成的副产物。当一元酚由一种化合物(例如2,6-二甲基苯酚,尽管也可以使用其他取代的一元酚)组成时,聚(苯醚)是均聚该一种一元酚的产物。当一元酚包括两种或更多种不同的一元酚物质(例如,2,6-二甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚的混合物)时,聚(苯醚)是共聚两种或更多种不同的一元酚物质的产物。使用核磁共振方法,已经不可能指出聚(苯醚)和聚(苯醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物之间的苯醚残基。然而,从以下定义的“尾”基团(例如,当一元酚是2,6-二甲基苯酚时,是2,6-二甲基苯氧基)的存在和/或以下定义的“联亚苯基”基团(例如,3,3′,5,5′-四甲基-4,4′-双酚的残基)的存在推断在分离的产物中聚(苯醚)的存在。
除了聚(苯醚)均聚物,混合物包括聚(苯醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物。聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物包含聚(苯醚)嵌段和聚硅氧烷嵌段。聚(苯醚)嵌段是一元酚的聚合反应的残基。在一些实施方式中,聚(苯醚)嵌段包括具有以下结构的亚芳基醚重复单元:
其中,对于每个重复单元,每个Z1独立地是卤素、未取代或取代的C1-C12烃基,条件是烃基基团不是叔烃基、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基、或其中至少两个碳原子分隔卤素和氧原子的C1-C12卤代烃氧基;并且每个Z2独立地是氢、卤素、未取代或取代的C1-C12烃基,条件是烃基基团不是叔烃基、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基、或其中至少两个碳原子分隔卤素和氧原子的C1-C12卤代烃氧基。
在一些实施方式中,聚(苯醚)嵌段包含2,6-二甲基-1,4-苯醚重复单元,即,具有以下结构的重复单元:
或2,3,6-三甲基-1,4-苯醚重复单元,或它们的组合。
聚硅氧烷嵌段是烃基芳基封端的聚硅氧烷的残基。在一些实施方式中,聚硅氧烷嵌段包含具有以下结构的重复单元:
其中,每次出现的R1和R2独立地是氢、C1-C12烃基或C1-C12卤代烃基;并且聚硅氧烷嵌段进一步包含具有以下结构的端部单元:
其中,Y是氢、C1-C12烃基、C1-C12烃氧基、或卤素,并且其中,每次出现的R3和R4独立地是氢、C1-C12烃基或C1-C12卤代烃基。在一些实施方式中,R1和R2是C1-C6烷基,尤其是C1-C3烷基,更尤其是甲基。在一些实施方式中,聚硅氧烷重复单元包含二甲基硅氧烷(-Si(CH3)2O-)单元。在一些实施方式中,聚硅氧烷嵌段具有以下结构:
其中,n是35-60。
羟基芳基封端的聚硅氧烷包含至少一种羟基芳基端部基团。在一些实施方式中,羟基芳基封端的聚硅氧烷具有一种烃基芳基端部基团,在这种情况下,形成聚(苯醚)-聚硅氧烷二嵌段共聚物。在其他实施方式中,羟基芳基封端的聚硅氧烷具有两种羟基芳基端部基团,在这种情况下,形成聚(苯醚)-聚硅氧烷二嵌段和/或三嵌段共聚物。还有可能是羟基芳基封端的聚硅氧烷具有容纳三个或多个羟基芳基端部基团的支链结构和形成相应的支链共聚物。
如上所述,聚硅氧烷嵌段包含平均35-80的硅氧烷重复单元。在这个范围内,硅氧烷重复单元的数目可以是35-60,更尤其是40-50。在聚硅氧烷嵌段中硅氧烷重复单元的数目基本上不受共聚反应和分离条件的影响,并且因此,其等于在羟基芳基封端的聚硅氧烷起始材料中硅氧烷重复单元的数目。当没有其他已知的时,通过比较与硅氧烷重复单元相关的信号强度和与羟基芳基端部基团相关的那些的NMR方法,可以确定每羟基芳基封端的聚硅氧烷分子的硅氧烷重复单元的平均数目。例如,当羟基芳基封端的聚硅氧烷是丁香酚封端的聚二甲基硅氧烷时,通过质子核磁共振(1H NMR)方法可以确定硅氧烷重复单元的平均数目,其中,比较了对二甲基硅氧烷共振的质子和丁香酚甲氧基基团的质子的积分。
基于热塑性组合物的总重量,聚(苯醚)均聚物和聚(苯醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的混合物包含1-8重量百分数的硅氧烷重复单元和12-99重量百分数的亚芳基醚重复单元。在这些范围内,硅氧烷重复单元的重量百分数可以是2-7重量百分数,尤其是3-6重量百分数,更尤其是4-5重量百分数;并且亚芳基醚重复单元的重量百分数可以是50-98重量百分数,尤其是70-97重量百分数,更尤其是90-96重量百分数。
如以上所提到的,聚(苯醚)均聚物和聚(苯醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的混合物是包括以下的方法的产物:氧化共聚包括一元酚和羟基芳基封端的聚硅氧烷的单体混合物。由此,该方法比需要偶联预形成的聚(苯醚)和聚硅氧烷嵌段的聚(苯醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物合成方法简单。
如本文所描述的包含聚(苯醚)均聚物和聚(苯醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的混合物具有至少30,000原子质量单元的重均分子量。在一些实施方式中,重均分子量是30,000至150,000原子质量单元,尤其是35,000-120,000原子质量单元,更尤其是40,000-90,000原子质量单元,甚至更尤其是45,000-70,000原子质量单元。在一些实施方式中,数均分子量是10,000至50,000原子质量单元,尤其是10,000-30,000原子质量单元,更尤其是14,000-24,000原子质量单元。层析法可用于确定分子量。
混合物还可以包含相对少量的非常低分子量的物质。因此,在一些实施方式中,混合物包含小于25重量百分数的具有小于10,000原子质量单元的分子量的分子,尤其是5-25重量百分数的具有小于10,000原子质量单元的分子量的分子,更尤其是7-21重量百分数的具有小于10,000原子质量单元的分子量的分子。在一些实施方式中,具有小于10,000原子质量单元的分子量的分子包含平均5-10重量百分数的硅氧烷重复单元,尤其是6-9重量百分数的硅氧烷重复单元。
类似地,混合物还可以包含相对少量的非常高分子量的物质。因此,在一些实施方式中,混合物包含小于25重量百分数的具有大于100,000原子质量单元的分子量的分子,尤其是5-25重量百分数的具有大于100,000原子质量单元的分子量的分子,更尤其是7-23重量百分数的具有大于100,000原子质量单元的分子量的分子。在一些实施方式中,具有大于100,000原子质量单元的分子量的分子包含平均3-6重量百分数的硅氧烷重复单元,尤其是4-5重量百分数的硅氧烷重复单元。
在一些实施方式中,聚(苯醚)均聚物和聚(苯醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的混合物具有在氯仿中在25℃下所测量的至少0.3分升/克的固有粘度。固有粘度可以是0.3-0.6分升/克,尤其是0.3-0.5分升/克,还更尤其是0.31-0.55分升/克,再更尤其是0.35-0.47分升/克,以及再更尤其是0.385-0.425分升/克。
羟基芳基封端的聚硅氧烷结合至嵌段共聚物的有效性的一个指示是所谓的聚(苯醚)“尾”基团的低浓度。在2,6-二甲基苯酚的均聚反应中,大部分的产物分子具有所谓的头-尾结构,其中,直链产物分子被3,5-二甲基-4-羟苯基“头”在一端和2,6-二甲基苯氧基“尾”在另一端封端。因此,当一元酚由2,6-二甲基苯酚组成时,聚(苯醚)尾基团具有以下结构:
其中,环的3、4和5位被氢原子取代(即,术语2,6-二甲基苯氧基不包括二价的2,6-二甲基-1,4-苯醚基团)。在一元酚与羟基芳基封端的聚硅氧烷的共聚反应中,羟基芳基封端的聚硅氧烷结合至嵌段共聚物将降低亚芳基醚“尾”基团的浓度。因此,在一些实施方式中,一元酚由2,6-二甲基苯酚组成,并且基于热塑性组合物的重量,热塑性组合物包含小于或等于0.4重量百分数,尤其是0.2至0.4重量百分数的2,6-二甲基苯氧基基团。
含聚(苯醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的混合物可以进一步包含衍生自联苯醌的基团,联苯醌本身是一元酚的氧化产物。例如,当一元酚是2,6-二甲基苯酚时,聚(苯醚)-聚硅氧烷可以包含1.1-2.0重量百分数的2,6-二甲基-4-(3,5-二甲基-4-羟基苯基)苯氧基基团。
通过最小化挥发性和非挥发性污染物的分离步骤可以从溶液分离混合物。例如,在一些实施方式中,根据在以下工作实施例中的步骤所确定的,聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物包含小于或等于1重量百分数的总挥发物,具尤其是0.2-1重量百分数的总挥发物。在一些实施方式中,在包含金属(如铜或锰)的催化剂存在下氧化共聚单体混合物,并且聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物包含小于或等于按重量计100份每百万的金属,尤其是按重量计5-100份每百万的金属,更尤其是按重量计10-50份每百万的金属,甚至更尤其是按重量计20-50份每百万的金属。
通过包括氧化共聚一元酚和羟基芳基封端的聚硅氧烷来形成聚(苯醚)-聚硅氧烷的方法可以制备含聚(苯醚)-聚硅氧烷的混合物;其中,氧化共聚反应进行大于或等于80分钟的反应时间;其中,羟基芳基封端的聚硅氧烷包含平均35-80的硅氧烷重复单元,并且羟基芳基封端的聚硅氧烷构成1-8重量百分数的组合重量的一元酚和羟基芳基封端的聚硅氧烷。
在其他实施方式中,羟基芳基封端的聚硅氧烷包含平均35-80的硅氧烷重复单元;并且其中,羟基芳基封端的聚硅氧烷构成一元酚和羟基芳基封端的聚合物的组合重量的多于20并且至多80重量百分数。
在一些实施方式中,羟基芳基封端的聚硅氧烷包含平均40-70的硅氧烷重复单元,尤其是40-60的硅氧烷重复单元,更尤其是40-50的硅氧烷重复单元。
如上述的,在一个实施方式中,羟基芳基封端的聚硅氧烷构成1-8重量百分数,9-20百分数,以及多于20并且至多80百分数的一元酚和羟基芳基封端的聚硅氧烷的组合重量。在这个范围内,羟基芳基封端的聚硅氧烷可以构成2-7重量百分数,尤其是3-6重量百分数,更尤其是4-6重量百分数的一元酚和羟基芳基封端的聚硅氧烷的组合重量。
在一些实施方式中,在至少80重量百分数的羟基芳基封端的聚硅氧烷,尤其是至少90重量百分数的羟基芳基封端的聚硅氧烷,更尤其是100重量百分数的羟基芳基封端的聚硅氧烷的存在下开始氧化共聚反应。
在一些实施方式中,在0-50重量百分数的一元酚,尤其是1-30重量百分数的一元酚,更尤其是2-20重量百分数的一元酚,甚至更尤其是5-10重量百分数的一元酚的存在下开始氧化共聚反应。
氧化共聚反应进行大于或等于约80-100分钟之间的反应时间。反应时间是开始和终止氧气流之间的经过时间。简洁起见,本文的说明书重复涉及“氧”或“氧气流”,将要理解的是任何含氧的气体(包括空气)可被用作氧源。在一些实施方式中,反应时间是110-300分钟,尤其是140-250分钟,更尤其是170-220分钟。
氧化共聚反应可以包括“建立时间”,其是完成添加单体和终止氧气流之间的时间。在一些实施方式中,反应时间包括80-160分钟的建立时间。在一些实施方式中,至少部分建立时间期间的反应温度可以是40-60℃,尤其是45至55℃。
终止共聚反应后,使用本领域已知的用于从溶液分离聚(苯醚)的方法可以从溶液分离混合物。例如,通过用抗溶剂(如C1-C6链烷醇,包括甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇)沉淀可以分离聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物。本发明人已经观察到使用异丙醇是有利的,因为它是未反应的羟基芳基封端的聚硅氧烷的良溶剂。因此,沉淀和用异丙醇洗涤基本上从分离的产物除去羟基封端的聚硅氧烷。作为沉淀的替代方案,通过直接分离方法包括脱挥发分挤出,可以分离聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物。
在一些实施方式中,聚(苯醚)-聚硅氧烷包含1-8重量百分数的硅氧烷重复单元。
在一些实施方式中,聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物具有至少30,000原子质量单元,尤其是30,000-150,000原子质量单元,更尤其是35,000-120,000原子质量单元,甚至更尤其是40,000-90,000原子质量单元,再更尤其是45,000至70,000原子重量单位的重均分子量。
在一个非常具体的实施方式中,聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物具有约0.385-0.425dL/g的固有粘度和至少约4-6百分数的结合的硅氧烷的重量百分数。在另一个实施方式中,聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物具有约0.41dL/g的固有粘度。在另一个非常具体的实施方式中,聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物如在US 8017,697中实施例16所描述的。因此,在一个实施方式中,聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物具有约0.39dL/g的固有粘度和至少约4.78百分数的结合的硅氧烷的重量百分数。
在一些实施方式中,本发明的组合物含约5至约55重量百分数,以及更尤其是约10至约40重量百分数的聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物。更具体地,本发明的组合物含约10至约25重量百分数,以及更尤其是约15至约25重量百分数的聚(苯醚)-聚硅氧烷共聚物。
苯乙烯聚合物
除了聚(苯醚),组合物进一步包含至少一种苯乙烯聚合物。本文所使用的术语“苯乙烯聚合物”包括通过本领域已知的方法包括本体、悬浮和乳液聚合制备的苯乙烯聚合物,其含至少25重量百分数的衍生自下式的单体的结构单元:
其中,R1和R2各自独立地代表氢原子、C1-C8烷基基团、或C2-C8链烯基基团;R3和R7各自独立地代表氢原子、或C1-C8烷基基团;并且R4、R5、和R6各自独立地代表氢原子、C1-C8烷基基团、或C2-C8链烯基基团,或R3和R4与中心芳香环一起形成萘基基团。例如,具体的链烯基芳香族单体包括苯乙烯和甲基苯乙烯如α-甲基苯乙烯和对甲基苯乙烯。在一些实施方式中,链烯基芳香族单体是苯乙烯。在一个实施方式中,聚苯乙烯是通用聚苯乙烯(GPPS)。在另一个实施方式中,聚苯乙烯是高冲击性聚苯乙烯(HIPS)。
在一个实施方式中,苯乙烯聚合物包括氢化嵌段共聚物。用于制备氢化嵌段共聚物的共轭二烯可以是C4-C20共轭二烯。例如,合适的共轭二烯包括1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯等和它们的组合。在一些实施方式中,共轭二烯是1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、或它们的组合。在一些实施方式中,共轭二烯由1,3-丁二烯组成。
氢化嵌段共聚物是包含(A)至少一种衍生自链烯基芳香族化合物的嵌段和(B)至少一种衍生自共轭二烯的嵌段的共聚物,其中,嵌段(B)中的脂肪族不饱和基团内容物至少部分地被氢化作用还原。在一些实施方式中,(B)嵌段中至少50百分数,尤其是至少70百分数的的脂肪族不饱和物被还原。嵌段(A)和(B)的排列包括直链结构、接枝结构、和具有或不具有支链的径向远嵌段结构(radial teleblock structure)。直链嵌段共聚物包括锥形直链结构和非锥形直链结构。在一些实施方式中,氢化嵌段共聚物具有锥形直链结构。在一些实施方式中,氢化嵌段共聚物具有非锥形直链结构。在一些实施方式中,氢化嵌段共聚物包含含有随机结合的链烯基芳香族单体的(B)嵌段。直链嵌段共聚物结构包含二嵌段(A-B嵌段)、三嵌段(A-B-A嵌段或B-A-B嵌段)、四嵌段(A-B-A-B嵌段)、和五嵌段(A-B-A-B-A嵌段和B-A-B-A-B嵌段)结构及含6个或更多个总的A和B的直链结构,其中,每个A嵌段的分子量可以与其他A嵌段的分子量相同或不同,并且每个B嵌段的分子量可以与其他B嵌段的分子量相同或不同。在一些实施方式中,氢化嵌段共聚物是二嵌段共聚物、三嵌段共聚物、或它们的组合。在一些实施方式中,氢化嵌段共聚物是聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物。
在一些实施方式中,氢化嵌段共聚物不包括链烯基芳香族化合物和共轭二烯之外的单体残基。在一些实施方式中,氢化嵌段共聚物由衍生自链烯基芳香族化合物和共轭二烯的嵌段组成。它不包含由这些或任何其他单体形成的接枝。它还由碳和氢原子组成,并且从而不包括杂原子。
合适的不饱和苯乙烯嵌段共聚物可以具有约50,000至约200,000的数均分子量,优选的是约80,000至约150,000的分子量,并且更优选的是约100,000至约130,000的分子量。基于全部组合物的重量,不饱和苯乙烯嵌段共聚物可以以约0.1至约10重量百分数,优选地约0.3至约5重量百分数,更优选地约0.5至约2重量百分数的量存在。合适的饱和苯乙烯嵌段共聚物可以具有约50,000至约500,000的数均分子量,优选的是约100,000至约400,000的分子量,并且更优选的是约200,000至约300,000的分子量。基于全部组合物的总重量,可选的苯乙烯嵌段共聚物可以以约1至约15重量百分数,优选地约3至约10重量百分数,更优选地约5至约8重量百分数的量存在。
在一些实施方式中,氢化嵌段共聚物包括一种或多种酸官能化试剂如马来酸酐的残基。
制备氢化嵌段共聚物的方法是本领域已知的并且许多氢化嵌段共聚物是商业可获得的,包括Phillips Petroleum的商标Shell Chemical Company的商标和Kuraray的商标合适的材料包括在系列中的不饱和的苯乙烯嵌段共聚物(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)),和在G系列中的饱和的苯乙烯嵌段共聚物(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)和苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS))。
更具体地,氢化嵌段共聚物可以是作为Kraton G1701和G1702由Kraton Polymers可获得的聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)二嵌段共聚物;作为Kraton G1641、G1650、G1651、G1654、G1657、G1726、G4609、G4610、GRP-6598、RP-6924、MD-6932M、MD-6933、和MD-6939由Kraton Polymers可获得的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;作为Kraton RP-6935和RP-6936由Kraton Polymers可获得的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯-苯乙烯)-聚苯乙烯(SEB/S-S)三嵌段共聚物,作为Kraton G1730由Kraton Polymers可获得的聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;作为Kraton Gl 901、Gl 924、和MD-6684由Kraton Polymers可获得的马来酸酐接枝的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;作为Kraton MD-6670由Kraton Polymers可获得的马来酸酐接枝的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯-苯乙烯)聚苯乙烯三嵌段共聚物;作为TUFTEC H 1043由AK Elastomer可获得的包含67重量百分数的聚苯乙烯的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;作为TUFTEC H1 051由AK Elastomer可获得的包含42重量百分数的聚苯乙烯的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)聚苯乙烯三嵌段共聚物;作为TUFTEC PlOOO和P2000由AK Elastomer可获得的聚苯乙烯-聚(丁二烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;作为S.O.E.-SS L601由AK Elastomer可获得的聚苯乙烯-聚丁二烯-聚(苯乙烯-丁二烯)-聚丁二烯嵌段共聚物;作为K-Resin KK38、KRO1、KR03、和KR05由Chevron Phillips Chemical Company可获得的氢化径向嵌段共混物(hydrogenated radial block copolymers);作为SEPTON S8104由Kuraray可获得的包含约60重量百分数的聚苯乙烯的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;作为SEPTON S4044、S4055、S4077、和S4099由Kuraray可获得的聚苯乙烯-聚(乙烯-乙烯/丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;和作为SEPTON S2104由Kuraray可获得的包含约65重量百分数的聚苯乙烯的聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物。可以使用两种或更多种氢化嵌段共聚物的混合物。
在一个实施方式中,氢化嵌段共聚物是作为Kraton G1651由Kraton Polymers获得的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物。
基于膜的总重量,组合物和由其生产的膜以约3至约23重量百分数的量包含氢化嵌段共聚物。具体地,氢化嵌段共聚物的浓度可以是约4至约8重量百分数,更尤其是约5至约7重量百分数。
阻燃剂
本发明的组合物进一步包含一种或多种阻燃剂,其中,至少一种阻燃剂是有机磷酸酯。有机磷酸酯可以是下式的芳香族磷酸酯化合物:
其中,每个R独立地是烷基、环烷基、芳基、烷基取代的芳基、卤素取代的芳基、芳基取代的烷基、卤素、或任何上述的组合,条件是至少一个R是芳基或烷基取代的芳基。
实例包括苯基双十二烷基磷酸酯、苯基双新戊基磷酸酯、苯基-双(3,5,5′-三甲基-己基磷酸酯)、乙基二苯基磷酸酯、2-乙基-己基双(对甲苯基)磷酸酯、双-(2-乙基己基)对甲苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、双(2-乙基己基)苯基磷酸酯、三(壬基苯基)磷酸酯、双(十二烷基)对甲苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、三苯基磷酸酯、二丁基苯基磷酸酯、2-氯乙基二苯基磷酸酯、对甲苯基双(2,5,5′-三甲基己基)磷酸酯、2-乙基己基二苯基磷酸酯等。在一些实施方式中,磷酸酯是其中每个R是芳基和/或烷基取代的芳基的一种,如三苯基磷酸酯和三(烷基苯基)磷酸酯。
可替代地,有机磷酸酯可以是具有下式中的一种的双或多官能团的化合物或聚合物:
包括它们的混合物,其中,R1、R3和R5独立地是烃;R2、R4、R6和R7独立地是烃或烃氧基;X1、X2和X3独立地是卤素;m和r是0或1-4的整数,并且n和p是1-30。
实例包括间苯二酚、对苯二酚和双酚A分别的双二苯基磷酸酯、或它们的聚合对应物。在英国专利号2,043,083中描述了制备上述双-或多官能化的芳香族磷酸酯的方法。
示例性的有机磷酸酯包括但不限于:含取代的苯基基团的磷酸酯,基于间苯二酚的磷酸酯如例如间苯二酚双二苯基磷酸酯,及基于双酚的那些如例如双酚A双二苯基磷酸酯。在一些实施方式中,有机磷酸酯选自三(丁基苯基)磷酸酯(例如,CAS号89492-23-9和78-33-1)、间苯二酚双二苯基磷酸酯(RDP,CAS号57583-54-7)、双酚A双二苯基磷酸酯(BDADP,CAS号181028-79-5)、三苯基磷酸酯(例如,CAS号115-86-6)、三(异丙基苯基)磷酸酯(例如,CAS号68937-41-7)和两种或更多种上述的混合物。
在一个实施方式中,组合物包含按重量计1-15百分数的阻燃剂。更具体地,组合物包含按重量计3-13百分数的阻燃剂。更具体地,组合物包含5-11重量百分数的阻燃剂。在一个实施方式中,阻燃剂或者单独包含RDP或者包含其与一种或多种另外的阻燃剂的组合。在另一个实施方式中,阻燃剂或者单独包含BDADP或者包含其与一种或多种另外的阻燃剂的组合。
其他阻燃剂
在其他实施方式中,本发明可以可选地包含一种或多种选自由以下组成的组的另外的阻燃剂:其他金属氢氧化物、磷酸盐、有机磷酸酯、和次膦酸酯和膦酸酯,在以下描述了所有。
金属氢氧化物
合适的金属氢氧化物包括能够提供阻燃性(fire retardance)的那些及它们的组合。可以选择在处理防火添加剂组合物和/或阻燃剂热塑性组合物期间基本上不具有分解的金属氢氧化物。基本上没有分解在本文中被定义为不防止阻燃剂添加剂组合物提供期望的阻燃水平的的分解的量。示例性的金属氢氧化物包括但不限于氢氧化铝(例如,CAS号21645-51-2)、氢氧化钴(例如,CAS号21041-93-0)和两种或更多种上述的组合。在一些实施方式中,金属氢氧化物包括氢氧化镁。在一些实施方式中,金属氢氧化物具有小于或等于10微米的平均粒径和/或大于或等于90重量百分数的纯度。在一些实施方式中,期望金属氢氧化物基本上不含水,即,在120℃下干燥1小时时小于1重量百分数的重量损失。在一些实施方式中,例如,可以用硬脂酸或其他脂肪酸涂覆金属氢氧化物。在其他实施方式中,用氨基硅烷涂覆金属氢氧化物。
磷酸盐
在一些实施方式中,阻燃剂包括一种或多种磷酸盐。
如以上所提到的,磷酸盐可以选自由以下组成的组:磷酸三聚氰胺(例如,CAS号20208-95-1)、焦磷酸三聚氰胺(例如,CAS号15541-60-3)、多磷酸蜜勒胺、多磷酸蜜白胺、正磷酸三聚氰胺(例如,CAS号20208-95-1)、磷酸一铵(例如,CAS号7722-76-1)、磷酸二铵(例如,CAS号7783-28-0)、磷酸酰胺(例如,CAS号680-31-9)、多磷酸三聚氰胺(例如,CAS号218768-84-4或56386-64-2)、多磷酸铵(例如,CAS号68333-79-9)、多磷酸酰胺和上述磷酸盐的两种或更多种的组合。可以用一种或多种选自以下的化合物表面涂覆磷酸盐:三聚氰胺单体、三聚氰胺树脂、改性的三聚氰胺树脂、胍胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、硅酮树脂等。当存在时,通常基于阻燃热塑性组合物的热塑性组分的特性选择表面涂覆的特性。在一些实施方式中,磷酸盐包括多磷酸三聚氰胺。在一些实施方式中,磷酸盐包括多磷酸三聚氰胺和磷酸三聚氰胺的组合。
磷酸盐是商业可得到的或可以通过磷酸与含如本领域所教导的化合物的相应的胺反应合成。
次膦酸盐和膦酸盐
在一些实施方式中,阻燃剂包括一种或多种次膦酸酯或膦酸的金属盐(所谓的“金属磷”阻燃剂)。金属次膦酸盐或膦酸盐的金属组分可以是Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、或K的阳离子。次膦酸酯或膦酸酯组分可以是二甲基次膦酸酯、二乙基次膦酸酯、二正丙基次膦酸酯、二正丁基次膦酸酯、二正己基次膦酸酯、二环己基次膦酸酯、二-2-乙基己基次膦酸酯、二苯基次膦酸酯、二邻甲苯基次膦酸酯、二甲基膦酸酯、二乙基膦酸酯、二正丙基膦酸酯、二正丁基膦酸酯、二正己基膦酸酯、二环己基膦酸酯、二-2-乙基己基膦酸酯、二苯基膦酸酯、二邻甲苯基膦酸酯、二甲基磷酸酯、二乙基磷酸酯、二正丙基磷酸酯、二正丁基磷酸酯、二正己基磷酸酯、二环己基磷酸酯、二-2-乙基己基磷酸酯、二苯基磷酸酯、二邻甲苯基磷酸酯等和它们的混合物。优选的金属磷(metallophosphorus)阻燃剂是三(二乙基次膦酸)铝。例如,在Schlosser等人的美国专利号6,255,371和6,547,992以及Weferling等人的6,355,832和6,534,673中描述了金属磷阻燃剂的制备。
一些以上描述的阻燃剂添加剂组合物的组分在室温(25℃)下是以液体的形式以及一些是固体。
其他添加剂
除了聚(苯醚)和嵌段共聚物,组合物包含增塑剂。如本文所使用的,术语“增塑剂”意思是有效增塑整体的组合物或组合物的至少一种组分的化合物。在一些实施方式中,增塑剂有效增塑聚(苯醚)。增塑剂通常是低分子量、相对非挥发的,溶解在聚合物中链彼此分离,以及因此有助于组合物的蠕动(reptation)并且降低组合物的玻璃化转变温度的化合物。在一些实施方式中,增塑剂具有约-110至-50℃的玻璃化转变温度,主要与聚(苯醚)树脂混溶并且具有小于或等于1,000克/摩尔的分子量。
例如,合适的增塑剂包括苯甲酸酯(包括二苯甲酸酯)、季戊四醇酯、三芳基磷酸酯(包括卤素取代的三芳基磷酸酯)、邻苯二甲酸酯、偏苯三酸酯、均苯四酸酯等和它们的混合物。
在一些实施方式中,增塑剂是三芳基磷酸酯。合适的三芳基磷酸酯包括具有该结构的那些。
可选地,组合物可以进一步包含热塑性领域已知的一种或多种其他添加剂。例如,合适的添加剂包括稳定剂、脱模剂、加工助剂、防滴剂、成核剂、染料、颜料、抗氧化剂、抗静电剂、发泡剂、金属钝化剂、流动促进剂、抗粘连剂、纳米粘土、香料(包括香料包封的聚合物)等和它们的组合。可以以不会不可接受地减损组合物的期望外观和物理性质的量添加添加剂。可以由本领域的技术人员在无需过度的实验的情况下确定这个量。
在一些实施方式中,组合物可以不包括或基本上不含有除以上所描述的那些之外的组分。例如,组合物可以基本上不含其他聚合材料,如均聚苯乙烯(包括间规聚苯乙烯)、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、和聚丙烯接枝的聚苯乙烯。在上下文中,术语“基本上不含”意思是没有有意地添加指定的组分。
由于组合物被定义为包含多重组分,将要理解的是,每种组分是化学不同的,特别在一种化学化合物可以满足多于一种组分的定义的实例中。
将要理解的是,根据本发明制备的组合物不包含在一些其他的聚合物组合物中使用的填料或增强剂。填料或增强剂通常包括已知用于这些用途的任何材料。例如,填料和增强剂包括硅酸盐和硅粉,如硅酸铝(莫来石)、合成的硅酸钙、硅酸锆、气相二氧化硅、结晶硅石墨、天然硅砂等;硼粉,如硼-氮化物粉末、硼-硅酸盐粉末等;氧化物,如TiO2、氧化铝、氧化镁等;硫酸钙(作为它的酸酐,二水合物或三水合物);碳酸钙,如白垩、石灰石、大理石、合成的沉淀碳酸钙等;滑石;硅石灰;表面处理的硅石灰;高岭土,包括硬质高岭土、软质高岭土、煅烧的高岭土、包含本领域已知的促进与聚合物基质树脂的相容性的多种涂层的高岭土等;单晶纤维或“晶须”,如碳化硅、氧化铝、碳化硼、铁、镍、铜等;纤维(包括连续的和切短纤维),如石棉、碳纤维、玻璃纤维如E、A、C、ECR、R、S、D或NE玻璃等;硫化物,如硫化钼、硫化锌等;钡化合物,如钛酸钡、铁酸钡、硫酸钡、重晶石等;金属和金属氧化物,如粒状或纤维状铝、青铜、锌、铜和镍等;薄片状填料,如玻璃薄片、薄片状碳化硅、二硼化铝、铝薄片、钢薄片等;纤维状填料,例如,短无机纤维如衍生自包含硅酸铝、氧化铝、氧化镁、和半水硫酸钙等中的至少一种的共混物的那些;天然填料和增强材料,如通过粉碎木材得到的木屑、纤维状产品如纤维素、棉花、剑麻、黄麻、淀粉、软木粉、木质素、花生壳、玉米、稻谷壳等;有机填料,如聚四氟乙烯;由能够形成纤维的有机聚合物形成的增强有机纤维状填料,如聚(醚酮)、聚酰亚胺、聚苯并噁唑、聚(苯硫醚)、聚酯、聚乙烯、芳香族聚酰胺、芳香族聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、丙烯酸树脂、聚(乙烯醇)等;以及另外的填料和增强剂,如云母、粘土、长石、烟道尘、硅酸铝镁盐(fillite)、石英、石英岩、珍珠岩、粉石英、硅藻土,碳黑等,或者包含至少一种上述填料或增强剂的组合。
方法
本文描述的发明提供用于制备不含尺寸为0.5mm2或更大的微粒杂质的不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物的方法,包括在配备有过滤器组的挤出机中混合组合物组分,其中,过滤器组连接在挤出机最后的料筒和模头之间。
因此,在一个方面,用于制备不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物的方法包括:通过过滤器过滤熔融的组合物以从用本方法生产的组合物制造的膜除去尺寸为0.5mm2或更大的微粒杂质,其中,组合物包含:
(a)60-90重量百分数的聚(苯醚);
(b)3-23重量百分数的苯乙烯聚合物;
(c)5-11重量百分数的包括至少一种有机磷酸酯阻燃剂的不含卤素的阻燃剂,其中,组合物具有:
(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和,
(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度。
在该方面的一个实施方式中,使用挤出机制备组合物。
在进一步的实施方式中,过滤器定位在挤出机的末端料筒后。
在另一个实施方式中,过滤器定位在挤出机的模头后。
在另一个实施方式中,过滤器的温度足以将组合物保持在足够低粘度下的熔融状态,用于在没有过度的压降的情况下组合物通过过滤器装置。通常有用的温度是260℃-380℃。在这个范围内,可以采用小于或等于340℃或更尤其是小于或等于3200℃的温度。同样在这个范围内,可以采用大于或等于280℃或更尤其大于或等于290℃的温度。
在另一个实施方式中,过滤器选自由以下组成的组:筛、烧结的金属过滤器、金属网或筛滤器、纤维金属毡过滤器、以及陶瓷过滤器或它们的组合。
用于金属过滤器的200目的筛孔是行业标准尺寸。熟知的丝网系列是由W.S.Tyler网筛公司创造的Tyler Equivalent。US是与其几乎相同的另一个熟知的系列。Tyler筛孔是每英寸的丝网的开口(线性)数目。为了计算开口以目的大小,必须考虑制成丝网材料的金属丝的厚度。提供丝网的开口大小,使得不用考虑使用的过滤器。
如以前所指出的,可以使用能够从熔体除去微粒杂质的任何合适的熔融过滤系统或设备。优选地,挤出机的熔体过滤系统位于挤出机的末端料筒处,以及更优选地位于挤出机的模头处。优选地,尽管考虑多个熔融过滤系统,但是通过一个熔融过滤系统过滤熔体。合适的熔融过滤系统包括由以下多种材料制得的过滤器:如,但不限于烧结的金属、金属网筛、纤维金属毡、陶瓷、或上述材料的组合等。
可以使用任何几何形状的熔体过滤器,包括但不限于锥形、打褶形、蜡烛形、堆形、平形、卷形、网筛形、上述的组合等。
熔融过滤系统可以包括连续的网筛变化过滤器或间歇式过滤器。例如,连续的网筛变化过滤器可以包括在熔体流通过挤出机之前慢慢通过的筛滤器的带。过滤器收集熔体内的微粒杂质,并且由于它连续地更新新段的带,这些杂质被过滤带带出挤出机。
如指出的,在一个实施方式中,熔融过滤系统包括一个过滤器或两个或更多个过滤器的组合。通常,熔融过滤系统包括两个和优选地三个过滤器,其顺序形成“过滤器夹层结构”,其中一个具有小孔径大小的过滤器夹在两个具有较大孔径大小的过滤器之间。“过滤器夹层结构”的内部熔融过滤器的孔径大小可以是约105-53微米,对应于140-270目的过滤器。在这个范围内,对应于200目的过滤器的74微米的孔径大小是优选的。“过滤器夹层结构”的外部过滤器具有较大的孔径大小,如上述的,其可以相同或不同并且通常具有1190微米-420微米的孔径大小,对应于16目-40目的过滤器。优选地,每个外部过滤器的孔径大小是841微米,对应于20目的过滤器。
在熔融过滤方法中使用的过滤器是商业可获得的并且独立地,例如,由日本的Taiyo Wire Cloth Co.Ltd.或Ishikawa Wire Netting Co.Ltd.,购得。丝网类型通常是平织的。对于200目的网筛,开口大小是74微米并且丝的宽度是0.05mm。对于20目的网筛,开口大小是841微米并且丝的宽度是0.5mm。夹层的过滤器通常位于挤出机的模头和末端料筒之间以代替使用筛板。
在另一个实施方式中,组合使用熔体泵或齿轮泵与挤出机以提供熔体流通过熔融过滤系统的充足的速率和压力。熔体泵还提供控制和保持熔体平稳流通过挤出机系统,产生均匀的聚合材料的能力。
在通常的方法中,组合物的组分,包括聚(苯醚)、苯乙烯聚合物和阻燃剂,被组合并根据可供技术人员使用的技术和仪器经受挤出工艺。当熔体通过挤出机,通过模头时,其被使用本文描述的过滤器组过滤。
在本方法的一个实施方式中,用于制作不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物的聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.29-0.49dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。
在一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.29-0.49dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.37-0.47dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.375-0.425dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.40dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.40dL/g的平均固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.46dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。在另一个实施方式中聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.46dL/g的平均固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。
在一个实施方式中,苯乙烯聚合物是通用聚苯乙烯(GPPS)、高冲击性聚苯乙烯(HIPS)、或苯乙烯嵌段共聚物。
在另一个实施方式中,苯乙烯聚合物是GPPS。
在另一个实施方式中,苯乙烯聚合物是HIPS。
在另一个实施方式中,苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)和苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。
在另一个实施方式中,苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)和苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。
在一个实施方式中,阻燃剂包括间苯二酚双磷酸二苯酯(RDP)、双酚A双磷酸二苯酯(BDADP)、或它们的混合物。在另一个实施方式中,阻燃剂包括RDP。在另一个实施方式中,阻燃剂包括BDADP。
在另一个方面,本发明涉及由本文描述的方法制备的不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物,其中,组合物包含:
(a)70-80重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.375-0.425dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的RDP、BPADP或它们的混合物,其中,阻燃剂的重量百分数与苯乙烯聚合物的重量百分数相同或超过其,并且其中,组合物具有:
(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和,
(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度。
在一个实施方式中,根据本文所描述的方法制备的组合物包含:
(a)70-90重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.39-0.47dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)3-9重量百分数的苯乙烯嵌段共聚物;
(c)7-9重量百分数的包括至少一种有机磷酸酯阻燃剂的不含卤素的阻燃剂,其中,阻燃剂的重量百分数超过苯乙烯聚合物的重量百分数,并且其中,组合物具有:
(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和,
(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度。
在另一个实施方式中,根据本文所描述的方法制备的组合物包含:
(a)80-90重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.375-0.425dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的RDP,其中,组合物具有:
(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和,
(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度。
根据权利要求9的方法,其中,组合物包含:
在另一个实施方式中,根据本文所描述的方法制备的组合物包含:
(a)80-90重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.40-0.46dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的包括RDP的不含卤素的阻燃剂,其中,阻燃剂的重量百分数超过苯乙烯聚合物的重量百分数;并且其中,组合物具有:
(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和,
(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度。
在另一个实施方式中,根据本文所描述的方法制备的组合物包含:
(a)70-80重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.375-0.425dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的RDP、BPADP或它们的混合物,其中,所述阻燃剂的重量百分数与苯乙烯聚合物的重量百分数相同或超过其;其中,组合物具有:
(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和,
(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度。
在另一个实施方式中,根据本文所描述的方法制备的组合物包含:
(a)60-90重量百分数的聚(苯醚);
(b)3-23重量百分数的聚苯乙烯;
(c)5-11重量百分数的包括至少一种有机磷酸酯阻燃剂的不含卤素的阻燃剂,其中,组合物具有:
(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和,
(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度;
其中,该方法包括熔融组合物,然后通过过滤器过滤组合物。
在另一个实施方式中,根据本文所描述的方法制备的组合物包含:
(a)70-80重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.375-0.425dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的RDP、BPADP或它们的混合物,其中,阻燃剂的重量百分数与苯乙烯聚合物的重量百分数相同或超过其;其中,组合物具有:
(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和,
(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度。
其中,该方法进一步包括在配备有过滤器的挤出机上混合配料,其中,过滤器连接在最后的料筒和模具之间。
在本文提供的方法实施方式中,从材料除去尺寸为0.5mm2或更大的斑点,使得当材料被拉伸成膜时,没有肉眼可见的斑点。此外,本方法适用于工业规模的材料加工。用于制作材料的运行处理时间长达10小时。运行处理时间长达10小时是其中最小化性能故障,包括过滤器堵塞、高背压等的方法的指示。制作材料的处理量是至少20kg/hr并且能够超过260kg/hr。
用于光伏背板的膜
根据本文描述的方法制作的不含微粒的组合物适用于多种用途。因此,在另一个方面,本发明涉及由本文描述的组合物制备的制品。
在一个实施方式中,制品是用作光伏电池背板的不含卤素的聚合膜。
在一个实施方式中,聚合膜包含:
(a)60-90重量百分数的聚(苯醚);
(b)3-23重量百分数的苯乙烯聚合物;
(c)5-11重量百分数的包括至少一种有机磷酸酯阻燃剂的不含卤素的阻燃剂,其中,膜不含尺寸为0.5mm2或更大的表面颗粒和凹坑。
在一个实施方式中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.37-0.47dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。
在一个实施方式中,其中,苯乙烯聚合物是通用聚苯乙烯(GPPS)、高冲击性聚苯乙烯(HIPS)、或苯乙烯嵌段共聚物。
在另一个实施方式中,苯乙烯聚合物是GPPS。
在另一个实施方式中,苯乙烯聚合物是HIPS。
在另一个实施方式中,苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)和苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。
在另一个实施方式中,苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)和苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。
在另一个实施方式中,阻燃剂包括间苯二酚双磷酸二苯酯(RDP)、双酚A双磷酸二苯酯(BDADP)、或它们的混合物。
在另一个实施方式中,阻燃剂包括间苯二酚双磷酸二苯酯(RDP)。
在另一个实施方式中,膜包含:
(a)70-90重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.37-0.47dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯嵌段共聚物;
(c)7-9重量百分数的包括至少一种有机磷酸酯阻燃剂的不含卤素的阻燃剂。
在另一个实施方式中,膜包含:
(a)80-90重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.37-0.47dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的RDP、BPADP、或它们的混合物。
在另一个实施方式中,本发明包括不含卤素的聚合膜,包含:
(a)80-90重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.37-0.47dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的包含RDP、BPADP或它们的混合物的不含卤素的阻燃剂,其中,阻燃剂的重量百分数与苯乙烯聚合物的重量百分数相同或超过其,并且其中,膜不含尺寸为0.5mm2或更大的的表面颗粒或凹坑。
通常,使用配备有T模具(宽1500mm)的单螺杆挤出机(L/D=32;直径=65mm)制备膜。分别将挤出机料筒和T模具的温度设定在330-275℃和310℃。处理量通常是85kg/h。然后,通常在150℃下,层压膜30min至0.02kg/cm2。
在另一个方面,本发明涉及不含尺寸为0.5mm2或更大的表面颗粒和凹坑的膜,包含:
(a)60-90重量百分数的聚(苯醚);
(b)3-23重量百分数的苯乙烯聚合物;
(c)5-11重量百分数的包括至少一种有机磷酸酯阻燃剂的不含卤素的阻燃剂。
在一个实施方式中,膜包含:
(a)80-90重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.375-0.425dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的RDP、BPADP或它们的混合物,其中,阻燃剂的重量百分数与苯乙烯聚合物的重量百分数相同或超过其。
本发明包括至少以下的实施方式。
实施方式1:一种用于制备不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物的方法,包括:
通过过滤器过滤熔融的组合物,其中,组合物包含:
(a)60-90重量百分数的聚(苯醚);
(b)3-23重量百分数的苯乙烯聚合物;
(c)5-11重量百分数的包含至少一种有机磷酸酯阻燃剂的不含卤素的阻燃剂,其中,组合物具有:
(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和,
(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度。
实施方式2:根据实施方式1的方法,其中,过滤从用本方法生产的组合物制成的膜除去尺寸为0.5mm2或更大的微粒杂质。
实施方式3:根据实施方式1-2中任一项的方法,包括在过滤组合物之前熔融组合物。
实施方式4:根据实施方式1-3中任一项的方法,其中,使用挤出机制备组合物。
实施方式5:根据实施方式4的方法,其中,过滤器定位在挤出机的末端料筒后。
实施方式6:根据实施方式4的方法,其中,过滤器定位在挤出机的模头后。
实施方式7:根据实施方式1-6中任一项的方法,其中,过滤器的温度足以将组合物保持在足够低粘度下的熔融状态,用于在没有过度的压降的情况下使组合物通过过滤器装置。
实施方式8:根据实施方式1-7中任一项的方法,其中,过滤器选自由以下组成的组:筛、烧结的金属过滤器、金属网或筛滤器、纤维金属毡过滤器、以及陶瓷过滤器或它们的组合。
实施方式9:根据实施方式1-8中任一项的方法,其中,过滤器是包括一种或多种金属网过滤器的过滤器组,其中,丝网过滤器具有从0.05微米-0.5微米分布的孔径大小,对应于270目-18目过滤器。
实施方式10:根据实施方式9的方法,其中,过滤器组包括一种或多种金属网过滤器,其中,丝网过滤器具有从0.07微米-0.7微米分布的孔径大小,对应于200目-20目过滤器。
实施方式11:根据实施方式1-10中任一项的方法,其中,过滤器组包括夹在两个20目的过滤器之间的200目的过滤器。
实施方式12:根据实施方式1-11中任一项的方法,其中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.29-0.49dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)。
实施方式13:根据实施方式1-12中任一项的方法,其中,苯乙烯聚合物是通用聚苯乙烯、高冲击性聚苯乙烯、或苯乙烯嵌段共聚物。
实施方式14:根据实施方式13的方法,其中,苯乙烯聚合物是苯乙烯嵌段共聚物,并且其中,苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)和苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。
实施方式15:根据实施方式14的方法,其中,苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)和苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。
实施方式16:根据实施方式1-15中任一项的方法,其中,阻燃剂包括间苯二酚双磷酸二苯酯(RDP)、双酚A双磷酸二苯酯(BDADP)、或它们的混合物。
实施方式17:根据实施方式16的方法,其中,阻燃剂包括双酚A双磷酸二苯酯(BDADP)。
实施方式18:根据实施方式1-17中任一项的方法,其中,组合物包含:
(a)70-90重量百分数的聚(苯醚),并且其中,聚(苯醚)是具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.39-0.47dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)3-9重量百分数的苯乙烯聚合物,并且其中,苯乙烯聚合物是苯乙烯嵌段共聚物;
(c)7-9重量百分数的不含卤素的阻燃剂,其中,阻燃剂的重量百分数超过苯乙烯聚合物的重量百分数。
实施方式19:根据实施方式1-17中任一项的方法,其中,组合物包含:
(a)80-90重量百分数的聚(苯醚),并且其中,聚(苯醚)包括具有在25℃下在氯仿中测量的大约0.375-0.425dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯聚合物,并且其中,苯乙烯聚合物包括苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的不含卤素的阻燃剂,其中,不含卤素的阻燃剂包括RDP、BPADP、或它们的混合物。
实施方式20:根据实施方式1-17中任一项的方法,其中,组合物包含:
(a)80-90重量百分数的聚(苯醚),并且其中,聚(苯醚)包括具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.40-0.46dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯聚合物,并且其中,苯乙烯聚合物是苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的不含卤素的阻燃剂,并且其中,不含卤素的阻燃剂包括RDP、BPADP、或它们的混合物,其中,阻燃剂的重量百分数超过苯乙烯聚合物的重量百分数。
实施方式21:根据实施方式1-17中任一项的方法,其中,组合物包含:
(a)70-80重量百分数的聚(苯醚),并且其中,聚(苯醚)包括具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.375-0.425dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯聚合物,并且其中,苯乙烯聚合物是苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的不含卤素的阻燃剂,并且其中,不含卤素的阻燃剂包括RDP、BPADP、或它们的混合物,其中,阻燃剂的重量百分数与苯乙烯聚合物的重量百分数相同或超过其。
实施方式22:根据实施方式1-21中任一项的方法,其中,方法进一步包括在配备有连接在最后的料筒和模具之间的过滤器的挤出机中混合配料。
实施方式23:,由根据实施方式1-22中任一项的方法制备的一种不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物。
实施方式24:一种包含实施方式23的不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物的制品。
实施方式25:根据实施方式24的制品,制品是膜,其中,膜不含尺寸为0.5mm2或更大的表面颗粒和凹坑。
实施方式26:一种不含尺寸为0.5mm2或更大的表面颗粒和凹坑的膜,包含:
(a)80-90重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.375-0.425dL/g的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);
(b)5-7重量百分数的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;
(c)7-9重量百分数的RDP、BPADP或它们的混合物,其中,阻燃剂的重量百分数与苯乙烯聚合物的重量百分数相同或超过其。
实施方式27:一种用于制备不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物的方法,包括:通过过滤器过滤熔融的组合物以从本方法生产的组合物制造的膜除去尺寸为0.5mm2或更大的微粒杂质,其中,组合物包含:(a)60-90重量百分数的聚(苯醚);(b)3-23重量百分数的苯乙烯聚合物;(c)5-11重量百分数的包括至少一种有机磷酸酯阻燃剂的不含卤素的阻燃剂,其中,组合物具有:(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度。
实施方式28:一种用于制备不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物的方法,聚合物组合物包含:(a)60-90重量百分数的聚(苯醚);(b)3-23重量百分数的苯乙烯聚合物;(c)5-11重量百分数的包括至少一种有机磷酸酯阻燃剂的不含卤素的阻燃剂,其中,组合物具有:(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度,其中,该方法包括熔融组合物,然后通过过滤器过滤组合物。
实施方式29:根据实施方式28的方法,其中,组合物包含:(a)70-80重量百分数的具有在25℃下在氯仿中所测量的大约0.375-0.425dL/g的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚);(b)5-7重量百分数的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物;(c)7-9重量百分数的RDP、BPADP、或它们的混合物,其中,阻燃剂的重量百分数与苯乙烯聚合物的重量百分数相同或超过其;并且其中,组合物具有:(i)根据在280℃和1500s-1下所测量的620Pa*s或更小的熔融粘度;和(ii)根据ASTM D648在1.82MPa下在6.4mm厚的棒上所测量的135℃以上的热挠曲温度;其中,该方法进一步包括在配有过滤器的挤出机上混合配料,其中,过滤器连接在最后的料筒和模具之间。
实施方式30:一种不含卤素的熔融过滤的聚合物组合物,由根据实施方式27-29中任一项的方法制备。
以下的实施例示出了本发明的范围。提供以下的实施例和制备物以使本领域的技术人员能够更清楚地理解并实施本发明。它们不应被认为限制本发明的范围,而仅作为它们的示例性说明和表示。
实施例
本发明的组合物的实施例,在下文中被注释为“EX”,和它们的比较例,在下文中被注释为“CE”,采用表1中列出的材料。除非另有说明,在实施例中采用的所有重量百分数是基于整个组合物的重量百分数。
表1
方法
如以下所提供的制备组合物、比较例、和ASTM测试样品。
非过滤器挤出
在具有94mm的内径并且在170rpm的螺杆转速和260kg/h的处理量下操作的的Toshiba TEM50A双螺杆挤出机上混合组合物。挤出机使用具有200℃/200℃/200℃/250℃/250℃/250℃/250℃/200℃/200℃/200℃/220℃/模具320℃的进料喉管至模具的温度的11区。当树脂从模孔出来时,测量树脂温度。
过滤器挤出
在具有94mm的内径并且在170rpm的螺杆转速和260kg/h的处理量下操作的Toshiba TEM50A双螺杆挤出机上混合组合物。挤出机使用具有200℃/200℃/200℃/250℃/250℃/250℃/250℃/200℃/200℃/200℃/220℃/模具320℃的进料喉管至模具的温度的11区。过滤器组连接在最后的料筒和模具之间。该组过滤器是#20目/#200目/#20目的组。当树脂从模孔出来时,测量树脂的温度。过滤器由Taiyo wire cloth Co.Ltd制造。
制造膜
用配有单螺杆(D=65mm)和T-模具(宽:1500mm)的挤出机(L/D=32)制造膜。分别将挤出机中料筒和T模具的温度设定为275-330℃和310℃。处理量是85kg/h。
层压膜
在150℃、0.02kg/cm2下进行层压30min。
加热老化测试
在150℃下对样品进行加热老化测试30分钟。肉眼检测样品的形状变形。
模制ASTM测试样品
在使用280℃的料筒温度和60℃的模具温度的Toyo Machinary&metal Co.Ltd.Toyo Paster Ti-80G注射模制机上注射模制物理测试样品。
测试
用于表征本发明的组合物的ASTM和/或UL测试以及比较例总结在以下表2中。
表2
结果
表3总结了本发明的组合物的比较例和实施例的测试结果。在表中,“x”意思是实施例没有顺利地进行/经受相关测试或操作。“o”意思是在相关测试或操作中样品顺利进行。“Δ”意思是当经受测试或操作时,样品显示轻微的变化,但是整体性能是可接受的。
如表3中所提供的,在处理中用200目的过滤器熔融过滤实施例1-2。,实施例1-2具有通过ASTM 256缺口悬臂梁冲击测试所测量的与比较例1-1可比较的冲击强度。实施例1-2具有640Pa*s的熔融粘度和12g/10min的熔体流动指数。像比较例1-1,实施例1-2也显示了大于135℃的HDT。135℃或更高的HDT与由组合物制成的膜经受层压处理的能力相关。与比较例1-1不同,使用实施例1-2制备的膜不含可见的表面颗粒和凹坑(尺寸>0.5mm2),并且因此显示了良好的表面质量,经受层压处理条件,并且提供长的运行处理时间。运行处理时间被定义为记录的直到挤出由于包括过滤堵塞、高背压等的性能故障而停止的时间。目标运行处理时间是10或更多个小时。
采用较高分子量的聚苯醚并且没有被过滤的比较例2-1具有低于实施例1-2的冲击强度及减弱的表面质量。分别通过100或200目的过滤器熔融过滤的也都采用较低分子量的聚苯醚的比较例2-2和2-3,其具有较高的熔融粘度,并且产生基本上低于比较例2-1的冲击强度。此外,对应的膜与实施例1-1相比显示了不良的表面质量。最后,比较例2-1、2-2、和2-3没有经受长的处理条件。
相比实施例1-2,比较例3和4具有较低的熔融粘度、较低的HDT值,并且不能经受层压处理。
比较例5-1和实施例5-2就HDT和具有较高的苯乙烯含量的组合物探测层压处理的限制。实施例5-1具有与比较例5-2可比较的冲击强度和类似的135℃的HDT。此外,使用实施例5-2的组合物制备的膜不含可见的表面颗粒和凹坑(尺寸>0.5mm2),并且因此显示了良好的表面质量,而比较例5-1没有。比较例5-1和实施例5-2都经受了层压处理条件,但是在热老化测试中仅实施例5-2提供了可接受地进行的长的运行处理时间。
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