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塑料組合物和由其制造的產品的制作方法

文檔序號:3694817閱讀:293來源:國知局

專利名稱::塑料組合物和由其制造的產品的制作方法塑料組合物和由其制造的產品扭旦3'7、本申請主要涉及塑料組合物、其制造方法和用途,具體地涉及塑料的黃度指數。聚酰亞胺具有許多適宜的性質,例如高耐熱性、阻燃性、尺寸穩定性、強度、耐化學品性、生物相容性、高介電強度和透明度。因此,將聚醚酰亞胺用于制造廣泛的制品。這些應用中的一些包括汽車應用(例如進氣歧管(airintakemanifold)、流體處理、照明應用、接線盒)、醫療應用(例如血管滴注端口(vascularinfusionports)、luer連接器、活塞,透析濾器(dialysisfilter)),航空航天應用(例如內部半結構部件(interiorsemi-structuralcomponent)、內部覆層(interiorcladding)、流體處理、電連才妄(electricalconnection))禾口電氣應用(electricalapplication)(例長口才妾纟戔盒、結構部件)。此外,聚醚酰亞胺適合于大部分形式的熱塑性加工和轉變,例如擠出、注塑等。雖然聚醚酰亞胺具有這些和其它有利的性質,但是由于它固有的琥珀色,所以阻礙了它在一些應用中的效用。在期望為明亮的白色的應用中尤其是這樣。Hodgkin等的美國專利3957526涉及二氧化鈦顏料和填料,并且教導了調節二氧化鈦的表面化學以及在聚合物中使用二氧化鈦。Hodgkin等教導,當具有改性的表面的二氧化鈦用于聚合物中時,分散在非水體系中進行得較快和較好,等等。Zanmicd等的美國專利3971755指出含有二氧化鈦顏料的聚合物組合物比沒有顏料的聚合物有時候更加容易受到光降解的影響,并且更加難以穩定化來克服這種光降解。Zannucci等指出"將20%二氧化鈦(Ti陽PureR-1OO)加到聚丙烯中會將5-mil厚的膜的變脆期限從4天減少到1.5天(65。C-70。C用3000A的燈照射)。"(第1欄,第31_35行)Zannucci等因此解決了聚合物組合物的紫外光穩定化,更具體地解決了二氧化鈦-著色的聚合物組合物的紫外光穩定化。在Zannucci等的優選實施方案中,二氧化鈦著色的聚合物是聚烯烴,并且尤其是含丙烯的聚烯烴例如聚丙烯或接枝了丙烯酸或馬來酸酐或馬來酸的聚丙烯。二氧化鈦的用量為聚合物重量的0.05wt。/。約50wt%,在模制組合物(moldingcomposition)中優選0.5wt%10wt%的二氧化鈥,成纖組合物中優選0.1wt%~2wt%的二氧化鈦,和在涂料組合物中優選5wt%~30wt。/。的二氧化鈦。Strehler等的美國專利4388425涉及聚己內酰胺中的二氧化鈦的濃縮物。教導了在聚己內酰胺中20wt%~50wt。/。的二氧化鈦的濃縮物。Dardaris等的美國專利5256728涉及包括未穩定化的(unpacified)二氧化鈦的聚碳酸酯組合物。二氧化鈦的用量為聚碳酸酯的約1wt。/。至20wt%。由于聚碳酸酯的再分配,二氧化鈦可為未穩定化的(即,不含聚硅氧垸涂層的二氧化鈦)。Dardaris等教導如下制備著色的聚碳酸酯組合物在催化劑量的選自由堿和Lewis酸組成的組的碳酸酯再分配催化劑存在下,通過熔體平衡直鏈的或支化的聚碳酸酯以形成再分配的聚碳酸酯;并將所述再分配的聚碳酸酯與著色有效量的不含聚硅氧烷涂層的二氧化鈦共混。Jones等的美國專利6410614涉及將二氧化鈦并入到材料例如聚酰胺、共聚酰胺、聚酯、聚烯烴和聚氨酯中。二氧化鈦粒子存在的量為組合物的約60wt。/。約70wt%。Wilson等的美國專利6607794涉及反光的模制品,其包括其中分散了金紅石二氧化鈦和阻燃劑材料的熱塑性或熱固性聚合物基質。他們教導,ABS中的雜質和金紅石二氧化鈦在低于420納米的不透明性的總效果使得從制品反射的光略微缺少可見光譜的藍色端(blueend)。這個問題可通過使用清澈、透明的母體聚合物得到解決。因此,Wilson等所提出的有用的聚合物包括黃度指數(YI)值小于約10,優選小于約5,最優選小于約2的那些。上述確定的專利可根據與其一起提交的IDS來確定,從而相關的專利和商標局的人員能夠比較詳細地查閱這些參考文獻。本領域中仍然存在對由黃色聚合物生產亮白色聚合物組合物及產品的改進的持續需要。特別是,存在對由具有(加工前或后)大于11的YI(黃度指數)的黃色聚合物生產白色聚合物組合物及產品的改進的持續需要。
發明內容本發明公開了塑料組合物、制備所述組合物的方法和由其制造的制口口o在一實施方案中,塑料組合物可包括純塑料(virginplastic)、白色顏料和非白色著色劑。所述組合物的白度指數(whitenessindex)可為大于或等于約50,組合物的黃度指數小于10,以及亮度(brightness)大于或等于50,在3mm厚的色片上在D65光源和2度觀測器下測得。在一實施方案中,聚酰亞胺組合物可包括聚酰亞胺、白色顏料和非白色著色劑。所述組合物的白度指數可為大于或等于約50,組合物的黃度指數小于或等于約15,以及亮度為大于等于50,在3mm厚的色片上在D65光源和2度觀測器下測得。通過以下附圖和具體實施方案對上述和其它特征進行示例性說明。現在參考作為示例性實施方案的附圖。圖1是在160。C熱老化的高耐熱聚碳酸酯(highheatpolycarbonate)的黃度指數隨時間的變化圖示。圖2是樣品4和未填充的聚醚酰亞胺的流變學試驗的圖示。圖3是樣品4和未填充的聚醚酰亞胺的熱重分析的圖示。圖4是樣品4的總光透射的圖示。具體實施方式首先,應該注意到,公開于本申請中的范圍包括端點并且是可組合的(例如,范圍"至多約25份/百份,重量計(pph),優選約5pph至約20(pph)"包括端點和范圍"約5(pph)至約25(pph)"的所有中間值等)。此外,術語"第一"、"第二"等在本申請中不表示任何順序、量或重要性,而是用來區分一個要素和另一個要素,術語"一"和"一個"在本申請中不表示量的限制,而是表示存在至少一個所指的項目。與量詞聯用的修飾語"約"包括所述的值并且具有上下文所述的意義(例如,包括與特定的量的測量相關的誤差范圍。)。本申請中所用的后綴"(s)"意圖包括它所修飾的術語的單數和復數,由此包括一種或多種所述術語(例如,著色劑(S)包括一種或多種著色劑)。化合物使用標準的命名法描述。例如,沒有被任何指定基團取代的任何位置理解為它的價態被指定的鍵或氫原子所填充。使用不在兩個字母或符號之間的破折號("-")表示取代基的附著點。例如,-CHO通過羰基的碳連接。除非另外明確指出,本申請中所述的所有份/百份(pph)都是基于每IOO份塑料(例如,聚醚酰亞胺等)的重量的。除非具體地指出反例,使用3毫米(mm)色片來測定黃度、白度和亮度,所述色片使用85噸注射模壓機在640。F(338。C)680。F(360。C)的模壓溫度以及225。F(107。C)的模具溫度制備,在GretagMacbethColorEye7000分光光度計上進行光譜分析。黃度指數(YI)根據ASTME313-73(D1925)在D65光源和2度觀測器下測定,白度指數(WI)根據CIEGanz82(如GretagMacbeth分光光度計手冊所述)測定,亮度指數(Br)根據TAPPIT542(1987)測定。實際上,借助于黃度指數(YI)大于或等于約35的純塑料(virginplastics),可能難以形成具有淺色、亮色,和/或為亮白色的產品。純塑料是按制備的原樣而不使用額外成分的塑料(聚合物,共聚物等),并且包括在加工之前YI指數大于ll(或者,更具體地大于20)的塑料,和在加工和/或老化(例如熱老化和/或光老化)之后YI可大于ll(或者,更具體地大于15)的塑料。例如,當初始YI大于或等于約20,或者,更具體地大于或等于約30,或者,甚至更具體地大于或等于約40,還更具體地大于或等于約50,和甚至更具體地大于或等于約60時,可能難以獲得YI小于10的塑料。然而,期望由初始YI大于或等于約35的塑料形成YI小于或等于約15,或者,更具體地YI小于10的塑料組合物和/或產品。一些塑料,甚至是具有低初始YI值(例如,小于10)的那些,可能在加工(諸如濫用的模塑(abusivemolding),例如,塑料在可能導致聚合物熱降解的高模壓溫度下長期停留在模壓機機筒)之后具有高YI,和/或隨時間而增加的YI,例如由于老化(諸如光老化和/或熱老化)。圖1中說明了YI在熱老化下隨時間的變化,對于高耐熱聚碳酸酯(PC),該圖顯示出YI隨時間增加。對于具有初始高YI的材料,期望生產出具有低YI、高白度(WI)和高亮度的最終產品。可將本來塑料YI大于11,或者,更具體地大于或等于約15,或者,更具體地大于或等于約20,或者,甚至更具體地大于或等于約25,和甚至更具體地,大于或等于約40的塑料制成YI小于10,即,在不使用白色顏料和非白色著色劑(s)的情況下,在加工和老化之后塑料本身的YI小于10。換句話說,能夠將初始YI大于ll,和/或在加工和/或老化之后的最終YI大于11的塑料等形成為YI小于10的產口OQ固有地具有或者能夠達到(例如一時間點,諸如原始材料(virginmaterial),在加工之后和/或在老化之后)大于11的YI的可能塑料包括聚碳酸酯(例如,玻璃化轉變溫度大于或等于17(TC的高耐熱聚碳酸酯,聚間苯二曱酸-對苯二曱酸-間苯二酚(iso-terephthalicresorcinol))、聚亞芳基醚、聚苯、聚砜、聚酰亞胺(例如,聚醚酰亞胺)、聚芳酯、聚酮(例如聚醚醚酮)等。也包括在這些塑料中的是包括至少一種前述塑料的組合,以及由與至少一種前述塑料反應形成的反應產物。聚碳酸酯(包括共聚碳酸酯)包括都可以從GeneralElectricPlastics,Pittsfield,MA購得的LexanPC、LexanPPC和基于聚間苯二曱酸-對苯二甲酸-間苯二酚的LexanPEC樹脂,和可從BayerMaterialScienceLLC,Pittsburgh,PA購得的APECPEC樹脂,以及也可以從GeneralElectricPlastics,Pittsfield,MA購得的商品名為Xylex樹脂的聚碳酸酯/聚酯共混物。聚亞芳基醚包括可從GeneralElectricPlastics,Pittsfield,MA購得的NorylPPO樹月旨。聚笨包4舌可乂人MississippiPolymerTechnologies,Inc.,BaySaintLouis,MS)購得的Parmax。聚砜包括可從BASFCorporation,Florham,NJ購4尋的UltrasonS禾口UltrasonE,以及可乂人SolvayAdvancedPolymersAlpharetta,GA購得的RadelA、RadelR、Supmdel和Udel樹脂。聚酰亞胺(例如聚醚酰亞胺)包括可從MitsuiChemicalsAmerica,Inc.,Purchase,NY購得的Aurum,和可乂人DuPont,Wilmington,DE購得的Vespel⑧樹脂,以及可從GeneralElectricPlastics,Pittsfield,MA購得的Ultem⑧樹脂。聚芳酯包括可從UnitikaPlasticsDivision,Osaka,Japan購得的U-Polymer。聚酮包括來自VictrexpicLancashireUK的VictrexPEEKtm和VictrexPEKTM,來自SolvayAdvancedPolymers的KadelPAEK。也包括在這些塑料中的是包括至少一種前述塑料的組合,和由與至少一種前述塑料的反應形成的反應產物。聚醚酰亞胺具有期望的工作性能。該材料具有高耐熱性、優良的機械性能、優良的耐溶劑性、阻燃性、尺寸穩定性、生物相容性、和高介電強度。但是聚醚酰亞胺(PEI)具有深琥珀色,這使得它本身與其它聚合物不同。雖然該聚合物顏色在許多應用中都是可接受的,但是在一些應用中這是不期望的,例如貼標簽或印刷的表面應用,例如,對比應用(contrastapplication),結果,由于該材料固有的黃度所以阻礙了PEI在這些應用中的接受性。如將在下文中詳細描述的,所制備的YI小于IO的塑料組合物和產品也可具有大于或等于約50,或者,更具體地大于或等于約60,或者,甚至更具體地大于或等于約70,和甚至更具體地,大于或等于約75的白度指數(WI)。此外,這些組合物和產品能夠達到大于或等于約50,或者,更具體地大于或等于約60,或者還更具體地,大于或等于約70,和甚至更具體地,大于或等于約72的亮度(Br)。例如,已經開發出包括聚醚酰亞胺樹脂、白色顏料和著色劑的聚醚酰亞胺樹脂組合物,其能夠制造亮白色制品,所述制品的白度指數(WI)大于或等于約70,黃度指數(YI)小于或等于約10,和亮度(Br)大于或等于72。熱塑性聚酰亞胺具有通式(l):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(1)其中a大于l,通常為約10~約1000或者以上,或者更具體地為約10~約500;以及其中V為四價連接基團,對其沒有限制,只要該連接基團不妨礙聚酰亞胺的合成或使用即可。合適的連接基團包括但不限于(a)具有約5約50個碳原子的取代的或未取代的、飽和的、不飽和的或芳族單環的和多環的基團;(b)具有1約30個碳原子的取代的或未取代的、直鏈的或支化的、飽和的或不飽和的烷基;或者包括至少一種前述的組合。合適的取代基和/或連接基團包括但不限于醚、環氧化物、酰胺、酯以及包括至少一種前述的組合。至少一部分所述連接基團V含有衍生自雙酚的部分。理想的是,連接基團包括但不限于結構式(2)的四價芳族基團,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中w是二價部分,其包括-O-、-S-、-C(O)-、-S02-、-SO-、-CyH2y-(y為1~5的整數),及其卣化的衍生物,包括全氟亞烷基,或者式-O-Z-O-的基團,其中所述-O-或-O-Z-O-基團的二價鍵在3,3'、3,4'、4,3'或4,4'位上,并且其中Z包括但不限于式(3)的二價基團。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(3)其中Q包括但不限于二價部分,所述二價部分包括-0-、-S-、-C(0)-、-S02-、-SO-、-CyH2y-(y為15的整數),及其鹵化的衍生物,所述鹵化的衍生物包括全氟亞烷基。式(1)中的R包括但不限于取代的或未取代的二價有機基團例如(a)具有約6約20個碳原子的芳族烴基,及其卣化的衍生物;(b)具有約2約20個碳原子的直鏈的或支鏈的亞烷基;(c)具有約3約20個碳原子的環亞烷基,或者(d)通式(4)的二價基團其中Q包括但不限于二價部分,所述二價部分包括-0-、-S-、-C(0)-、-S02-、-SO-、-CyH2y-(y為1~5的整數),及其卣化的衍生物,所述卣化的衍生物包括全氟亞烷基。示例性類型的聚酰亞胺包括聚酰胺酰亞胺和聚醚酰亞胺,尤其是可熔融加工的那些聚醚酰亞胺,例如美國專利3803085和3905942中描述了其制備和性質的那些。示例性聚醚酰亞胺樹脂包括不止1個,通常約10約l,OOO,或者更具體地,約10約500個式(5)的結構單元,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中T為-O-或式-O-Z-O-的基團,其中所述-O-或-O-Z-O-基團的二價鍵在3,3'、3,4'、4,3'或4,4'位上,其中Z包括但不限于如上所定義的式(10)的二價基團。在一種實施方案中,聚醚酰亞胺可為共聚物,所迷共聚物除了含有上述的醚酰亞胺單元之外,還含有式(6)的聚酰亞胺結構單元,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中R如前面式(l)中所定義,并且M包括但不限于式(7)的基團。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>'和(7)聚醚酰亞胺可通過多種方法制備,所述方法包括但不限于,式(8)的芳族雙(醚酐)與式(9)的有機二胺的反應,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(8)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(9)其中R和T的定義與式(1)和(5)中相同。具體的芳族雙(醚酐)和有機二胺的實例公開于例如美國專利3972902和4455410中。式(8)芳族雙(醚酐)的說明性實例包括2,2-雙[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐;4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酸酐;4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酸酐;4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酸酐;4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基石風二酸肝;2,2-雙[4-(2,3-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐;4,4'-雙(2,3-二羧基苯氧基)二苯醚二酸肝;4,4'-雙(2,3-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酸酐;4,4'-雙(2,3-二羧基苯氧基)二苯曱酮二酸酐;4,4'-雙(2,3-二羧基苯氧基)二苯基砜二酸酐;4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基-2,2-丙烷二酸酐;4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基笨氧基)二苯醚二酸肝;4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酸酐;4-(2,3-二羧基苯氧基)_4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯曱酮二酸酐和4-(2,3-二羧基苯氧基)_4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酸酐,以及包括至少一種前述化合物的各種混合物。可通過使硝基取代的苯二腈在偶極非質子溶劑的存在下與雙酚化合物(例如,BPA)的金屬鹽的反應產物水解然后脫水來制備雙(醚酐)。以上的式(8)所包括的示例性的一類芳族雙(醚肝)包括但不限于其中T為式(IO)和該醚連接基團在例如3,3'、3,4'、4,3'或4,4'位上的那些化合物,以及包括至少一種前述化合物的混合物,并且其中Q如上所定義。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>可使用任何二氨基化合物。合適的化合物的實例是乙二胺;丙二胺;三亞曱基二胺;二亞乙基三胺;三亞乙基四胺;六亞曱基二胺;七亞曱基二胺;八亞曱基二胺;九亞曱基二胺;十亞甲基二胺;1,12-十二烷二胺;1,18-十八烷二胺;3-曱基七亞曱基二胺;4,4-二曱基七亞甲基二胺;4-曱基九亞曱基二胺;5-曱基九亞曱基二胺;2,5-二曱基六亞曱基二胺;2,5-二曱基七亞曱基二胺;2,2-二曱基丙二胺;N-甲基-雙(3-氨丙基)胺;3-曱氧基六亞甲基二胺;1,2-雙(3-氨基丙氧基)乙烷;雙(3-氨丙基)硫醚;1,4-環己烷二胺;雙-(4-氨基環己基)甲烷;間苯二胺;對苯二胺;2,4-二氨基甲苯;2,6-二氨基曱苯;間苯二曱胺;對苯二曱胺;2-曱基-4,6-二乙基-l,3-笨二胺;5-曱基-4,6-二乙基-l,3-苯二胺;聯苯胺;3,3'-二甲基聯苯胺;3,3'-二曱氧基聯苯胺;1,5-二氨基萘;雙(4-氨基苯基)曱烷;雙(2-氯-4-氨基-3,5-二乙基苯基)曱烷;雙(4-氨基苯基)丙烷;2,4-雙(b-氨基-叔丁基)曱苯;雙(p-b-氨基-叔丁基笨基)醚;雙(p-b-曱基-o-氨基苯基)苯、雙(p-b-曱基-o-氨基戊基)苯、1,3-二氨基-4-異丙苯、雙(4-氨基苯基)硫醚、雙(4-氨基苯基)砜、雙(4-氨基苯基)醚和1,3-雙(3-氨丙基)四甲基二硅氧烷。也可存在這些化合物的混合物。理想的是,二氨基化合物是芳族二胺,尤其是間笨二胺和對苯二胺,以及包括至少一種前述的混合物。在一種實施方案中,聚醚酰亞胺樹脂包括按照式5的結構單元,其中R各自獨立地為對亞苯基或間亞苯基,或包括至少一種前述的混合物,以及T是式(11)的二價基團,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>在制備所述聚酰亞胺,特別是聚醚酰亞胺的許多方法中,包括美國專利3847867、3850885、3852242、3855178、3983093和4443591中所披露的那些。該反應可使用溶劑如鄰二氯苯、間曱苯酚/曱苯等,以使式(8)的酸酐和式(9)的二胺在約100。C約250。C的溫度反應。或者,可如下制備聚醚酰亞胺在將原料的混合物加熱至高溫的同時攪拌,而使芳族雙(醚酐)(8)和二胺(9)熔融聚合。通常,熔融聚合使用約200。C約400。C的溫度。在反應中也可使用鏈終止劑和支化劑。當制備聚醚酰亞胺/聚酰亞胺共聚物時,將二酐例如均苯四酸酐與雙(醚酐)結合使用。聚醚酰亞胺樹脂可任選地由芳族雙(醚酐)與有機二胺的反應制備,其中二胺在反應混合物中存在的量為小于或等于約0.2摩爾過量。在該條件下,聚醚酰亞胺樹脂可具有小于或等于約15微當量每克()i叫/g)的酸可滴定基團,或者更具體地,小于或等于約10(i叫/g的酸可滴定基團,這通過用33wt。/。氫溴酸的冰醋酸溶液滴定氯仿溶液而證明。酸可滴定的基團基本上歸因于聚醚酰亞胺樹脂中的胺端基。合成聚醚酰亞胺的一種途徑通過具有以下結構(12)的雙(4-面代鄰苯二甲酰亞胺)進行其中R如上所述,及X為囟素。其中R為1,3-苯基的雙(4-面代鄰苯二曱酰亞胺)(13)是特別有用的。雙(卣代鄰苯二甲酰亞胺)(12)和(13)通常通過使胺例如1,3-二氨基苯與酸酐如4-卣代鄰苯二曱酸肝(14)縮合而形成<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(14)聚醚酰亞胺可通過雙(面代鄰苯二曱酰亞胺)與雙酚(例如雙酚A)的堿金屬鹽或雙酚的堿金屬鹽和另一種二羥基取代的芳烴的堿金屬鹽的組合,在存在或不存在相轉移催化劑的情況下反應而合成。合適的相轉移催化劑披露于美國專利5229482中。合適的二羥基取代的芳烴包括具有式(15)的那些OH-A2-OH(15)其中A是二價芳烴基團。合適的八2基團包括間亞苯基、對亞苯基、4,4'-亞聯苯基和類似的基團。純(virgin)PEI的黃度指數(YI)為約55或更大。已進行實驗(參見下表1),其中可將白色顏料加到聚醚酰亞胺樹脂中,以努力降低材料的黃度。更具體地,每百份聚醚酰亞胺中加入10份二氧化鈦(Ti02)。在此含量時,所述白色顏料產生"乳酪色"顏色的聚合物,其顯示出高的黃度。其后進行了另外二個實驗,其中Ti02的濃度相繼地增加。即使是當Ti02的濃度達到30pph時,分析這些材料的視覺性質(visualproperty),與商業可接受的標準相比,組合物的黃度仍保持不可接受地高。為了獲得期望的低黃度,例如亮白色產物,可將非白色著色劑加到塑料組合物中。著色劑可包括按需要調節組合物的黃度的任何顏料、染料等,以及包括至少一種前述的組合。換句話說,可將非白色著色劑加到塑料中以通過降低黃度而增加塑料的白度。非白色著色劑可為在波長為約380納米(nm)至約580nm處顯示出反射率(reflectance)大于或等于約15%,或者,更具體地大于或等于約25%,或者,甚至更具體地大于或等于約30%,和,還更具體地,大于或等于約35%的色料(color)。反射率從由純聚合物和非白色著色劑制成的3mm厚的色片,使用GretagMacbethColorEye7000分光光度計測得,其中所述色片包括聚合物樹脂、Ti02和著色劑,所述著色劑的含量水平足以通過分光光度計測量反射率。非白色著色劑存在的量可以為約0.0001~約1.0pph,或者更具體地,約0.005pph約0.5pph,或者更具體地,約0.01pph約0.25pph,和還更具體地,約0.05pph約0.15pph,并且可以為具有期望的光譜性質的任何著色劑。示例性非白色著色劑包括但不限于,C.I.溶劑紫13、C丄溶劑紫36、C丄顏料藍15:4、C,I.顏料藍29等,以及包括至少一種前述的組合。YI小于或等于約10的塑料組合物包括其量為約18份/百份(18pph)約45pph,或者更具體地,約20pph約35pph,或者甚至更具體地,約20pph約30pph的白色顏料。合適的白色顏料可包括但不限于,C.I.顏料白(例如C丄顏料白4、C丄顏料白5、C丄顏料白6、C丄顏料白6、C丄顏料白6:1、C.I.顏料白7、C.I.顏料白8、C丄顏料白9、C丄顏料白10、C丄顏料白11、C丄顏料白12、C丄顏料白13、C.I.顏料白14、C.I顏料白15、C丄顏料白17、C丄顏料白18、C.L顏料18:1、C.I.顏料白19、C丄顏料白20、C丄顏料白21、C丄顏料白22、C丄顏料白23、C.I.顏料白24、C丄顏料白25、C丄顏料白26、C.I.顏料白C丄顏料白28、CI.顏料白30、C.I.顏料白32、C丄顏料白33、C.I.顏料白34等)、二氧化鈦、磷酸鋁、氫氧化鋁、白色硤化鉀、硅酸鈣、碳酸鋯、鈦酸鋇等,以及包括至少一種前述的組合。助于聚醚酰亞胺組合物,例如,可得到白色組合物,其中白色顏刺^(例如二氧化鈦)與其它非白色著色劑(s)的重量比為約1:0.0001約1:0.01,例如,約l:0.0002約1:0.0005。可使用任何方法將非白色著色劑和白色顏料混合到塑料中。但是,可使用母料或母共混物(masterblend)方法以易于終端用戶使用。母料通常是指通過使用熔融加工設備(例如,間歇式混合機、連續混合機、雙螺桿混配擠出機、單螺桿擠出機等),將該物質(例如,非白色著色劑、白色顏料、添加劑(例如填料、穩定劑、改性劑、加工助劑、抗菌劑等))分散在載體(例如,熱塑性塑料,蠟等)中,以產生母料的方法,母料可為粒狀或珠狀形式。然后可將這些粒料或珠以指定的比率加到基礎樹脂中以使基礎樹脂在熔融加工操作過程中著色,這可與生產制品同時進行。母共混物與母料制劑類似,但是不將其設計為濃縮的添加劑。通常將母共混物配制為在載體(例如,熱塑性塑料、蠟,等)中包括所有的物質(例如,非白色著色劑、白色顏料、添加劑(例如填料、穩定劑、改性劑、加工助劑、抗菌劑等)),可將其加工成終端產品,而不需要另外的混合。通常在連續熔融加工設備(例如,連續攪拌機、雙螺桿混配擠出機、單螺桿擠出機等)上生產母共混物,其形成包括具體濃度的所述物質的粒料或珠。然后可將這些粒料或珠用于任何熔融加工操作中以形成制品。除了非白色著色劑之外,還可將另外的添加劑(S)添加到組合物中。這些另外的添加劑(S)可為帶來益處而不抑制達到期望的YI值的任何化學品(例如,以該添加劑在塑料中的用量使用);例如,只要它們不干擾獲得期望的配色(例如,獲得期望的白度)即可。一些可能的添加劑包括但不限于阻燃劑(s)(例如,鹵化的物質(s)、有機磷酸酯(s)、Rimar鹽等)、光穩定劑(s)、熒光增白劑(s)、光學增白劑(s)、抗氧化劑(s)、防靜電劑(s)、發泡劑(s)、加工助劑(s)、抗氧化劑(s)、增強劑(s)、增容劑(s)、填料(s)(例如,為了改變聚合物的物理性質)等,以及包括至少一種前述添加劑的組合。可通過多種方法制備低YI的組合物。例如,在一種實施方案中可制備母共混物,其可用于制造共擠出片材產品。在該實例中,可首先通過合并聚醚酰亞胺(例如Ultem,可商購自GeneralElectricCompany,Fairfield,CT)與溶劑紫13、溶劑紫36(可商購自LanxessAG,Laverkussen,Germany),和二氧化鈥(例如可商購自E.I.Dupont,MineralProducts,WilmingtonDelaware和MilleniumInc.HuntValley,Maryland的二氧^[匕鈦)來制備母共混物。一旦合并,就可將這些物質干混(例如翻滾(tumbled))來將著色劑初始分散到塑料粒料和/或粉中。理想的是,著色劑粘著到粒料和/或粉末上,因此可使用表面活性劑和/或潤濕劑。在共混之后,可任選地干燥批料,然后將其進料到同向旋轉雙螺桿擠出機中。擠出方法可機械地降低顏料的聚集,并將非白色著色劑分散到整個聚合物中。此混配方法的產品可為著色劑均勻分散在其中的熔融聚合物的線料。可將該線料在水浴中冷卻、造粒、干燥,并在進一步加工之前包裝。然后可將生產的所述白色塑料(例如,白色聚醚酰亞胺)組合物用于生產任何期望的制品,甚至是淺色的制品,所述淺色的顏色甚至是在以前使用該塑料(例如,在加工和/或老化之后)所不能獲得的或保持的。能夠生產共擠出的片材例如,其包括未填充的聚醚酰亞胺基礎層和白色聚醚酰亞胺頂層。在另一實施例中,可通過注塑方法制備包括白色塑津牛的白色電器夕卜殼(whiteelectricalappliancehousing)。參考表l,聚醚酰亞胺(例如Ultem,購自GeneralElectricPlastics,Pittsfield,MA)樣品以它們的相應組成給出,還有它們的某些視覺性能,包括黃度指數(YI)、白度(WI)和亮度(Br)。通過以下方法制備試驗的樣品精確稱重制劑的組分(聚醚酰亞胺粉末、Ti02、添加劑和非白色著色劑),并將其在容器中合并。通過將容器置于Harbil涂料混合器(位于Wheeling,IL600卯的FluidManagementInc制造的型號5G-HD)中并搖動5分鐘而將組分混合。通過使用24mm雙螺桿擠出機(Prizm制造,型號TSE24HC)擠出混合物而形成粒料。將擠出機的區域溫度設置在400。F(204。C)和650。F(343。C)之間的溫度,螺桿速度為600轉每分鐘(rpm)。i亥斗立沖+用于^f吏用NesseiPlasticIndustrialCo.的85TonInjectionMolderModelFN1000注塑厚度為3mm的50mmx100mm色片。模壓溫度為640。F(338。C)680。F(360°C),模具溫度為225。F(107。C)。在GretagMacbethColorEye7000分光光度計上用分光光度法分析色片,以在D65光源和2度觀測器下根據ASTME313-73(D1925)確定黃度指數(YI),根據Ganz82確定白度指數(WI),和根據TAPPIT542(1987)確定亮度指數(Br)。從下表1中可看出,基線PEI和樣品1樣品5包括聚醚酰亞胺樹脂(PEI;Ultem)。樣品6包括聚氟乙烯(PVF)。(注意PVF樣品代表可接受的視覺性質方面目前的工業標準,該樣品以商品名Tedlar⑧出售,由Dupont,Wilmington,DE制造,并且顯示了商業可接受性。)表1<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>'SV〗3-溶劑紫132SV36-溶劑紫363pB24-顏料藍24樣品l是聚醚酰亞胺片,其包括10pphTiO2(以重量計),基于樹脂。將該片的黃度指數(YI)與PVF標準對比,可看出,相對于PVF標準(樣品6)的7.1,樣品1顯示出YI值為20.3。同樣可看出,相對于PVF標準的71.1,樣品1顯示出白度(WI)為42.8,和相對于PVF標準的72.8,顯示出亮度(Br)為72.5。從這些結果可以確定,包括10pphTiO2(以重量計)的樣品1的組合物,與PVF片材標準相比,具有不期望地高的黃度,不期望地低的白度,和相當的亮度。與樣品1相比,樣品2包括含量增加的Ti02,具有20pph(以重量計)的Ti02。以此增加的含量,樣品2顯示出黃度為17.5,相對于PVF標準(樣品6)的7.1;樣品2白度為53.5,相對于PVF標準的71.1;以及樣品2亮度為76.6,相對于PVF標準的72.8。從這些結果可確定,相對于樣品1,樣品2中附加的Ti02含量降低了黃度(從20.3降至17.5),增加了白度(從42.8增至53.5)且增加了亮度(從72.5增至76.6)。但是,與PVF標準相比,樣品2還是具有不期望地高的黃度,不期望地低的白度,和相當的亮度。當還進一步增加Ti02含量,在樣品3中含量高達30pph(以重量計)時,黃度仍然高于PVF標準,即相對于7.1為18.1,白度僅增加到至多58.6,也仍然低于PVF標準值71.1。從這些實驗可確定,增加二氧化鈦含量不會將白度增加或者黃度降低至PVF標準所顯示的值。接下來,評價樣品4。該樣品包括20pph(以重量計)Ti02和0.0089pph的非白色著色劑(即0.0015pph溶劑紫13,0.0048pph溶劑紫36,和0.0026pph顏料棕24)。從所記錄的浮見覺性質看到,與樣品2(其也包括20pphTiO2,但是不含非白色著色劑)所顯示的值相比,非白色著色劑將樣品的黃度降低至9.7,并且將白度增加至69,1。而且,對比樣品4與PVF標準,樣品4產生的白度值為69.1,而PVF標準(樣品6)的白度值為71.1;并且樣品4產生的亮度值為76.1,而PVF標準的亮度值為72.8。因此,可以得出結論,相比于僅具有二氧化鈦的制品,加入非白色著色劑產生具有更加理想的視覺性質的制品。同樣,可以得出結論,使用包括二氧化鈦和非白色著色劑的組合物生產的制品產生的視覺性質接近于PVF標準的視覺性質。此外,當評價其組分包括20pphTi。2和0.0072pph非白色著色劑(即0.0070pph溶劑紫13和0.0002pph溶劑紫36)的樣品5的視覺性質時,相對于PVF標準(樣品6)的7.1,樣品黃度為6.0;相對于PVF標準的71.1,樣品白度為74,0;以及相對于PVF標準的72.8,亮度為76.6。因此,可從該數據得出結論,非白色著色劑的添加能夠產生與PVF標準(樣品6)相比顯示出更高白度、更低黃度,和更高亮度的產品。除了視覺性能試驗之外,進行了流變分析以評價熔融加工性質。在毛細管流變儀上進行樣品4和基礎Ultem⑧樹脂(不包括添加劑)的分析,以評價添加劑的加入對流動性的影響。聚合物的加工特性主要取決于聚合物的熔融粘度。高熔融粘度的聚合物組合物(例如熔體流動指數為約2約8g/10分鐘的物質)對于擠出、吹塑薄膜和片材擠出應用是理想的。另外的具有適度的熔融粘度的聚合物化合物(例如熔體流動指數為約8約20g/10分鐘的物質)對于擠出和注塑應用是理想的。最后,具有低熔融粘度的聚合物化合物(例如熔體流動指數值為約20約60g/10分鐘的物質)對于高流動性注塑操作等是理想的。從圖2中可看出,給出了表示樣品4的粘度(以帕'秒,Pa.s測量)與剪切速率(以秒分之一,1/s測量)的關系的示例性圖。此外,為了對比的目的,也給出了未填充的聚醚酰亞胺的圖,其以"UltemIOIO"表示。在該圖中可看出,聚醚酰亞胺的粘度隨著著色劑的加入而增加。更具體地,在365。C在10001/s的剪切速率下,未填充的聚醚酰亞胺樣品(UltemIOIO)的粘度為約471Pa.s,而白色聚醚酰亞胺組合物(樣品4)的粘度為約514Pa-s。除了流變性測量之外,為了比較兩種物質在給定的溫度范圍內的失重曲線,還進行了樣品4和未填充的(不含添加劑)聚醚酰亞胺基礎樹脂樣品("UltemIOIO")的熱重分析。在該試驗過程中,根據預定的程序,隨著溫度的升高測量每個樣品的重量。得到的圖使得能夠解釋聚合物組合物的熱性質(例如,熱穩定性、吸附、解吸附、去溶劑化、升華、蒸發、分解、固體反應)。從圖3中可看出,基于在該溫度范圍內它們各自的拐點和失重的數量,樣品4和UltemIOIO樣品的性質類似。這種相關的性質說明樣品4并不由于二氧化鈦和著色劑的添加而經歷熱穩定性的降低。顯然,本申請披露的亮白色組合物可用于任何應用,并且可利用任何聚合物加工操作將其轉化,所述聚合物加工操作例如但不限于擠出、共擠出、注塑、氣輔注塑、壓塑、吹塑薄膜擠出、擠壓吹塑成形(extrusionblowmolding)、片材擠出、共擠出的片材擠出、熔融流延(meltcasting)、壓延(calendaring)、涂覆、熱成型等。在一個具體的應用中,本申請所討論的膜可用作高溫標簽,該高溫標簽可用于許多應用中,例如但不限于,汽車和電氣應用(electronicsapplication)等。在一種實施方案中將膜設想為其上能夠施用粘合劑的單層基板。在另一實施方案中,還可想到將本申請披露的白色聚醚酰亞胺膜用于層壓材料中,所述層壓材料包括一個或多個附加層,附加層配置在膜的印刷面上,以增加表面能、增加耐候性、提供美學性質(aestheticproperty)等。在這些應用中,膜可具有約20微米約200微米,或者更具體地約30微米~約100微米,和還更具體地,約40約60微米的厚度。在這些厚度時,以上測試的膜的視覺性質能夠產生具有期望性質的標簽,所述期望性質是當與PVF標簽對比時,高白度(WI)、高亮度(Br)和低黃度(YI)。但是,所述標簽必須也顯示出足夠的不透明性(低光透射),以在這種應用中提供足夠的"覆蓋能力(hidingability)"。可能的膜包括在同此共同申請的美國專利申請序列號___,AttorneyDocketNo.191212-1,GuangdaShi中所公開的那些(因此全部并入)。現在參考圖4,給出了說明包含樣品4的組合物的50微米膜的光透射試驗的圖,其圖示了光透射率(LT。/。)對二氧化鈦含量(pph按重量計),在C光源和2度觀測器下,借助CIE1931(xyz)顏色方程使用GretagMacbethColorEye7000分光光度計而測定。"Y"值作為總光透射率來記錄。圖4中可看出,隨著Ti02的含量增加,透過產品的光透射以非線性方式降低。在20pph的Ti02的含量時,透過膜的總光透射率小于20%,這對膜和標簽應用是理想的。將所有試驗膜在具有38mm的螺桿直徑、24/1的長度對直徑比(L/D)、和40cm寬的模頭的單螺桿擠出機(KillionExtruders,Inc,ModelKN-150)上擠出。以20Kg/hr的供沖牛速度供入粒料,螺桿速度為40RPM,和機筒溫度在約315。C至350。C的范圍。除了視覺性質之外,PEI膜還保持了期望的抗撕性能。雖然標簽的抗撕性能隨材料和制造商(manufacturer)而變化,但是對于高溫標簽,可使用大于或等于125牛頓每毫米(N/mm)的規格,根據ASTM方法D1004-94a測得。還可想到使用方法例如但不限于,電暈放電,等離子體處理,和/或火焰處理方法(flametreatmentprocess)可將標簽的表面能增加約35達因約72達因(水濕條件)。如上所指出的以及表1中所說明的,已經出乎意料地發現,可將非白色著色劑例如顏料可用于塑料組合物中以改善白度(例如,降低黃度)。據信,本來YI大于11(最初,加工之后,和/或老化之后)的塑料可獲得小于或等于約10的YI。例如,可制備YI小于或等于約15,WI大于或等于約60,和Br大于或等于約60的PEI,或者更具體地獲得YI小于或等于約10,WI大于或等于約65,和Br大于或等于約65的組合物。此外,可形成具有小于或等于約20%的不透明度(即光透射率)的塑料(使用GretagMacbethColorEye7000分光光度計在50微米(jim)的膜上測得)。例如,具有期望的機械和熱性質的聚醚酰亞胺然而由于它固有的琥珀色,在以前是不能得到亮白色組合物的。如本申請所披露的,已經開發出白色聚醚酰亞胺組合物,其具有這些期望的性質并且提供高不透明性。雖然可用于許多應用,這種組合物對于在標簽膜中的用途是尤其有用的,因為在過去不添加另外的涂層和/或后續的材料層是不能獲得亮白色高溫PEI膜的。所述的組合物使用二氧化鈦和著色劑以產生這種期望的材料。除了PEI外,其它塑料(包括具有低的初始YI但在加工和/或老化后具有高的YI的那些)借助于本發明所公開的組合物甚至能在加工和老化后具有低的YI。雖然已經參考優選的實施方式描述了本發明,本領域技術人員應該理解,可以做出各種變化,并且等價物可代替其要素,而不偏離本發明的范圍。此外,可以做出許多變化形式,以使具體的情況或材料適應于本發明的教導,而不偏離其基本范圍。因此,期望本發明不限于作為進行本發明的預期最佳方式公開的具體實施方式,而本發明將包括落入所附權利要求的范圍內的所有實施方式。權利要求1.一種塑料組合物,其包括純塑料,其中該純塑料的塑料黃度指數為大于11;白色顏料;及非白色著色劑;其中所述組合物的白度指數為大于或等于約50,組合物黃度指數為小于10,以及亮度為大于或等于50,在3mm厚的色片上在D65光源和2度觀測器下測得。2.權利要求l的組合物,其中所述白度指數大于或等于約60,以及所述亮度為大于或等于60。3.權利要求2的組合物,其中所述白度指數大于或等于約70,以及所述亮度為大于或等于70。4.權利要求1的組合物,其中包括所述純塑料和非白色著色劑的3mm色片在約380nm至約580nm的波長處顯示出大于或等于約15%的反射率。5.權利要求4的組合物,其中所述反射率為大于或等于約25%。6.權利要求5的組合物,其中所述反射率為大于或等于約35%。7.權利要求1的組合物,其中所述塑料黃度指數為大于或等于約15。8.權利要求7的組合物,其中所述塑料黃度指數為大于或等于約20。9.權利要求8的組合物,其中所述塑料黃度指數為大于或等于約40。10.權利要求1的組合物,其中所述塑料黃度指數是在熱老化后測得的。11.權利要求1的組合物,其中所述塑料包括選自下組的物質聚碳酸酯、聚亞芳基醚、聚苯、聚砜、聚丙烯酸酯、聚酮、包括至少一種前述塑料的組合,和由與至少一種前述塑料的反應形成的反應產物。12.權利要求1的組合物,其中所述白色顏料按重量計以18pph至約Mpph的量存在,基于100份的所述塑料。13.權利要求12的組合物,其中所述白色顏料包含二氧化鈦。14.由權利要求1的組合物形成的制品。15.權利要求14的制品,其中制品的白度指數為大于或等于約50,組合物黃度指數為小于IO,以及亮度為大于或等于50,在3mm厚的色片上在D65光源和2度觀測器下測得。16.權利要求14的制品,其中所述制品為具有約20微米至約200微米的厚度的膜,其中在白色顏料的含量為20pph時,透過膜的總透光率小于20%,和其中該膜具有粘合劑布置于其上的側面。17.權利要求1的塑料組合物,其包含純塑料、白色顏料、和非白色著色劑的反應產物。18.—種聚酰亞胺組合物,其包括聚酰亞胺;白色顏料;及非白色著色劑;其中所述組合物的白度指數為大于或等于約60,組合物黃度指數為小于約15,以及亮度為大于或等于60,在3mm厚的色片上在D65光源和2度觀測器下測得。19.權利要求18的組合物,其中所述的白度指數為大于或等于約65,組合物黃度指數為小于約10,以及亮度為大于或等于65。20.權利要求19的組合物,其中所述的白度指數為大于或等于約70,以及亮度為大于或等于70。21.權利要求18的組合物,其中包括所述聚酰亞胺和所述非白色著色劑的3mm色片在約380nm至約580nm的波長處顯示出大于或等于約15%的反射率。22.權利要求18的組合物,其中所述聚酰亞胺包括選自下組的物質聚醚酰亞胺、包含塑料和聚醚酰亞胺的組合、和由與聚醚酰亞胺的反應形成的反應產物。23.權利要求18的組合物,其中所述白色顏料包含二氧化鈦,和其中所述非白色著色劑的含量按重量計為約0.0001至約l.Opph,基于100份的聚酰亞胺。24.由權利要求18的組合物形成的制品。全文摘要在一實施方案中,塑料組合物可包括塑料、白色顏料和非白色著色劑。所述組合物的白度指數可為大于或等于約50,組合物的黃度指數小于10,在3mm厚的色片上在D65光源和2度觀測器下測得。還公開了由所述塑料組合物制得的制品。文檔編號C08K3/00GK101316887SQ200680044657公開日2008年12月3日申請日期2006年9月15日優先權日2005年9月30日發明者威廉·A·克尼克三世,峰曹,石光大,邁克爾·多諾萬申請人:通用電氣公司
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