包含钝化发色团的热塑性组合物

文档序号:1358043 发布日期:2020-07-24 浏览:37次 >En<

阅读说明:本技术 包含钝化发色团的热塑性组合物 (Thermoplastic composition comprising a passivating chromophore ) 是由 克里斯托弗·卢克·海因 周兵 罗伯特·罗素·加卢奇 于 2018-12-21 设计创作,主要内容包括:一种热塑性组合物,其包含:聚合物材料;和钝化无机发色团,该钝化无机发色团包含无机发色团和钝化层,其中无机发色团具有下式:AM1-xM?xM?yO3+y,其中A、M、M?、M?、x和y如本文所提供,并且其中钝化层衍生自钝化材料,该钝化材料包括具有至少一个官能团的聚硅氧烷,该官能团为氢化物、羟基、烷氧基、芳氧基、环氧基、羧基、氨基或它们的组合。(A thermoplastic composition, comprising: a polymeric material; and a passivating inorganic chromophore comprising an inorganic chromophore and a passivation layer, wherein the inorganic chromophore has the formula: AM 1-xM xM yO3&#43; y, wherein A, M, M M X and y are as provided herein, and wherein the passivation layer is derived from a passivation material comprising a polysiloxane having at least one functional group that is a hydride, a hydroxyl, an alkoxy, an aryloxy, an epoxy, a carboxyl, an amino, or a combination thereof.)

包含钝化发色团的热塑性组合物

技术领域

本公开涉及包含钝化无机发色团的热塑性组合物以及制备有色热塑性制品的方法。

背景技术

热塑性聚合物组合物,例如聚碳酸酯组合物,可以包括用于着色的无机颜料。然而,已经发现无机颜料在熔融挤出过程中会降解聚碳酸酯。这种降解可导致树脂黄变,其导致颜色和外观问题。降解也可能限制有色聚碳酸酯的耐候性。此外,由于熔体流动不稳定性,注射成型一致性较差,并且降低了诸如冲击强度的机械性能。由降解树脂模制的零件中可能存在降低的阻燃性。

因此,仍然需要包括着色剂的热塑性组合物以获得期望的外观而没有机械性能下降。

发明内容

提供了一种热塑性组合物,其包含聚合物材料;和包含无机发色团和钝化层的钝化无机发色团,其中该无机发色团具有下式:AM1-xM’xM”yO3+y,其中A为Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Eu、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Zn、In、Ga、Ti、Sn、Fe、Mg或它们的组合;M为Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Eu、Er、Tm、Yb、Lu、Al、In、Ga、Fe、Mn或它们的组合,或者M为MA与MB阳离子的1:1的混合物,其中MA是Zn、Mg或Cu,且MB是Ti或Sn;M’为Mn、Fe、Al、Ga、In或它们的组合,M’为+3阳离子,并且至少一些M’3+阳离子以三角双锥配位形式与氧键合为M’O5;M”是Mg、Zn、Cu或它们的组合;0<x≤0.8;y是0至15的整数;M和M’中的至少一个包含Al、Ga或In;并且当y=0时,M’为Mn,A为Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Eu、Er、Tm、Yb、Lu或它们的组合,并且M不是Al,并且其中钝化层衍生自包含具有至少一个官能团的聚硅氧烷的钝化材料,该官能团为氢化物、羟基、烷氧基、芳氧基、环氧基、羧基、氨基或它们的组合。

还提供了一种形成热塑性组合物的方法,该方法包括在有效提供钝化无机发色团的条件下使有效量的钝化材料和无机发色团接触;和在有效提供热塑性组合物的条件下,将钝化无机发色团和聚合物材料组合。

提供了包括热塑性组合物的制品,其中该制品具有20至50单位的色度C*,和225至315度的色相角h°,如使用CIE 1976L*C*h°色标测定的。

通过下面详细描述例示上述和其他特征。

具体实施方式

已经发现,包含钝化无机发色团如颜料的热塑性组合物可以提供具有期望的颜色、外观、耐候性、熔体流动稳定性、阻燃性和机械性能如高冲击强度的模制品。包含钝化无机发色团的热塑性组合物的这些和其他性能优于包含没有钝化的无机发色团的类似配制的组合物。

无机发色团是一种无机化合物,当包含在组合物中时,其赋予组合物颜色。如本文所用,“钝化”是指在熔融加工期间通过无机发色团对热塑性组合物的降解减少或最小化。不受理论束缚,认为钝化是通过钝化材料与无机发色团的化学反应而发生的,其可包括例如,形成共价键、离子键、氢键、配价键等。例如,钝化可涉及无机发色团的金属氧化物与钝化材料的硅原子的反应。

热塑性组合物包括聚合物材料和包含无机发色团和钝化层的钝化无机发色团。钝化层衍生自钝化材料,该钝化材料包括具有至少一个官能团的聚硅氧烷,该官能团为氢化物、羟基、烷氧基、芳氧基、环氧基、氨基或它们的组合。

聚合物材料是热塑性聚合物,并且可以是低聚物、均聚物、共聚物、嵌段共聚物、交替嵌段共聚物、无规聚合物、无规共聚物、无规嵌段共聚物、接枝共聚物、星形嵌段共聚物、树状物等,或它们的组合。聚合物也可以是聚合物、共聚物、三元共聚物的共混物、或它们的组合。

可以使用的热塑性聚合物的实例包括聚缩醛(例如,聚氧乙烯和聚甲醛)、聚丙烯酰胺、聚酰胺(例如,脂族聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺和聚芳酰胺)、聚酰胺酰亚胺、聚酸酐、聚芳酯、聚亚芳基醚(例如,聚亚苯基醚)、聚亚芳基硫醚(例如,聚亚苯基硫醚)、聚亚芳基砜(例如,聚亚苯基砜)、聚苯并噻唑、聚苯并噁唑、聚碳酸酯(包括聚碳酸酯共聚物,例如聚碳酸酯-硅氧烷、聚碳酸酯-酯和聚碳酸酯-酯-硅氧烷)、聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚芳酯和聚酯共聚物,例如聚酯-醚)、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺(包括共聚物,例如聚醚酰亚胺-硅氧烷共聚物)、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚砜、聚酰亚胺(包括共聚物,例如聚酰亚胺-硅氧烷共聚物)、聚((甲基)丙烯酸酯)及其共聚物(例如聚((C1-6烷基)(甲基)丙烯酸酯和丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA))、聚甲基丙烯酰胺、聚降冰片烯(包括含有降冰片烯单元的共聚物)、聚烯烃(例如,聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯及其共聚物,例如乙烯-α-烯烃共聚物)、聚噁二唑、聚甲醛、聚苯酞、聚硅氮烷、聚硅氧烷、聚苯乙烯(包括共聚物如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS))、多硫化物、聚磺酰胺、聚磺酸酯、聚砜、聚硫酯、聚三嗪、聚脲、聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙烯酯、聚乙烯醚、聚卤乙烯、聚乙烯基酮、聚乙烯基硫醚、聚偏二氟乙烯等,或它们的组合;优选地,聚酯、聚碳酸酯、聚硅氧烷、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚丁二烯、它们的共混物、它们的共聚物或它们的组合,更优选地,聚碳酸酯、聚(碳酸酯-酯)、聚(碳酸酯-硅氧烷)、聚碳酸酯聚酯共混物、聚碳酸酯-ABS共混物、聚碳酸酯-ASA共混物或它们的组合。

例如,热塑性组合物的聚合物材料可包含聚碳酸酯。如本文所用,“聚碳酸酯”是指具有式(1)的重复结构碳酸酯单元的均聚物或共聚物

其中R1基团的总数的至少60%是芳香族的,或各个R1含有至少一个C6-30芳香族基团。具体地,每个R1可以衍生自二羟基化合物,例如式(2)的芳族二羟基化合物或式(3)的双酚。

在式(2)中,各个Rh独立地为诸如溴的卤素原子、诸如C1-10烷基的C1-10烃基、卤素-取代的C1-10烷基、C6-10芳基或卤素-取代的C6-10芳基,且n是0至4。

在式(3)中,Ra和Rb各自独立地为卤素、C1-12烷氧基或C1-12烷基、并且p和q各自独立地为0至4的整数,使得当p或q小于4时,环的每个碳的化合价由氢填充。在一个方面,p和q各自为0,或p和q各自为1,并且Ra和Rb各自为C1-3烷基,具体地为位于每个亚芳基上的羟基的间位的甲基。Xa是连接两个羟基取代的芳族基团的桥连基团,其中各个C6亚芳基的桥连基团和羟基取代基在C6亚芳基上彼此位于邻位、间位或对位(具体地为对位),例如,单键、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-或C1-18有机基团,其可以是环状或无环的、芳族或非芳族的,且可进一步包含杂原子,例如卤素、氧、氮、硫、硅或磷。例如,Xa可以是取代或未取代的C3-18环亚烷基;式–C(Rc)(Rd)-的C1-25亚烷基、其中Rc和Rd各自独立地为氢、C1-12烷基、C1-12环烷基、C7-12芳基烷基、C1-12杂烷基或环状C7-12杂芳基烷基;或式–C(=Re)–的基团,其中Re是二价C1-12烃基。

具体的二羟基化合物包括间苯二酚、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(“双酚A”或“BPA”)、3,3-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺、2-苯基-3,3’-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺(也称为N-苯基酚酞双酚,“PPPBP”或3,3-双(4-羟基苯基)-2-苯基异吲哚-1-酮)、1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷和1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(异佛尔酮双酚)。聚碳酸酯可以是含有双酚A碳酸酯单元(BPA-PC)的线性均聚物,可从SABIC以商品名LEXANTM商购;或通过界面聚合制备的支链、氰基苯酚封端的双酚A均聚碳酸酯,其含有3mol%的1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷(THPE)支化剂,可从SABIC以商品名LEXANTM CFR商购。可以使用线性聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的组合。也可以使用聚碳酸酯共聚物或互聚物而不是均聚物。

聚碳酸酯可具有如在25℃下在氯仿中测定的为0.3至1.5分升/克(dL/gm)、具体地为0.45至1.0dL/gm的特性粘度。聚碳酸酯的重均分子量(Mw)可为10,000至200,000克/摩尔(g/mol),具体地为20,000至100,000g/mol,如通过使用交联的苯乙烯-二乙烯基苯柱并按照聚碳酸酯标准校准的凝胶渗透色谱法(GPC)测量的。聚碳酸酯可具有在300℃/1.2kg下测量的1至70立方厘米/10分钟(cc/10min),具体地为5至50cc/10min的熔体体积流速。可以使用不同流动性质的聚碳酸酯的组合来实现总体期望的流动性质。

如本文所用,“聚碳酸酯”还包括含有碳酸酯单元和酯单元的共聚物(“聚(酯-碳酸酯)”,也称为聚酯-聚碳酸酯)。除了式(1)的重复碳酸酯链单元之外,聚(酯-碳酸酯)还含有式(4)的重复酯单元

其中J是衍生自二羟基化合物(其包括其反应性衍生物)的二价基团,并且可以是,例如,C2-10亚烷基、C6-20环亚烷基、C6-20亚芳基、或聚氧化亚烷基、其中亚烷基含有2-6个碳原子,具体地2、3或4个碳原子;且T是衍生自二羧酸(其包括其反应性衍生物)的二价基团,并且可以是,例如,C2-20亚烷基、C6-20环亚烷基或C6-20亚芳基。可以使用含有不同T或J基团的组合的共聚酯。聚酯单元可以是支化的或线性的。

示例性的二羟基化合物包括式(2)的芳族二羟基化合物(例如,间苯二酚),式(3)的双酚(例如,双酚A)、C1-8脂肪族二醇例如乙二醇、正丙二醇、异丙二醇、1,4-丁二醇,1,6-环己二醇,1,6-羟甲基环己烷或它们的组合。脂族二羧酸包括C6-20脂族二羧酸(其包括末端羧基),具体地直链C8-12脂族二羧酸如癸二酸(sebacic acid);和α,ω-C12二羧酸如十二烷二酸。芳族二羧酸包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸、1,6-环己烷二羧酸或它们的组合。例如,可以使用间苯二甲酸和对苯二甲酸的组合,其中间苯二甲酸与对苯二甲酸的重量比为90:10至10:90。

具体的酯单元包括对苯二甲酸乙二醇酯单元、对苯二甲酸正丙二醇酯单元、对苯二甲酸正丁二醇酯单元、衍生自间苯二甲酸、对苯二甲酸和间苯二酚的酯单元(ITR酯单元),以及衍生自癸二酸和双酚A的酯单元。聚(酯-碳酸酯)中酯单元与碳酸酯单元的摩尔比可以广泛变化,例如1:99至99:1,具体地10:90至90:10,更具体地25:75至75:25,或者2:98至15:85。

聚(碳酸酯-碳酸酯),例如包含间苯二酚间苯二甲酸酯和对苯二甲酸酯单元和双酚A碳酸酯单元的那些,包括可从SABIC以商品名LEXANTM SLX商购的那些;双酚A碳酸酯单元和间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-双酚A酯单元,通常也称为聚(碳酸酯-酯)(PCE)或聚(邻苯二甲酸酯-碳酸酯)(PPC),取决于碳酸酯单元和酯单元的相对比例;或双酚A碳酸酯单元和C6-12二羧酸酯单元(例如,癸二酸酯单元)(可从SABIC以商品名HFDTM商购)。

包含芳基化物酯单元的聚碳酸酯共聚物的Mw可为2,000至100,000g/mol,具体地为3,000至75,000g/mol,更具体地为4,000至50,000g/mol或5,000至35,000g/mol,并且还更具体地为17,000至30,000g/mol。

聚合物材料还可包含聚(碳酸酯-硅氧烷),也称为聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。聚硅氧烷嵌段包含如式(5)中的重复二有机硅氧烷单元

其中每个R独立地为C1-13一价有机基团。例如,R可以是C1-C13烷基、C1-C13烷氧基、C2-C13烯基、C2-C13烯氧基、C3-C6环烷基、C3-C6环烷氧基、C6-C14芳基、C6-C10芳氧基、C7-C13芳基烷基、C7-C13芳烷氧基、C7-C13烷基芳基或C7-C13烷基芳氧基。E的平均值可为2至1,000,或2至500,或2至200,或2至125,或5至80,或10至80,或10至70,或10至40,或40至80,或40至70。

例如,聚硅氧烷嵌段可具有式(6)

其中E如上所定义;每个R可以独立地相同或不同,并且如上所定义;且Ar可以相同或不同,并且是取代的或未取代的C6-30亚芳基,其中该键直接连接到芳族部分。式(6)中的Ar基团可衍生自二羟基亚芳基化合物,例如1,1-双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)正丁烷、2,2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、双(4-羟基苯基硫醚)和1,1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷。

式(6)的硅氧烷单元的具体实例包括式(6a)和(6b)的那些。

其中E如式(5)中所述。

在另一个实例中,聚硅氧烷嵌段具有式(7)

其中R和E如上所述,并且每个R5独立地是二价C1-30有机基团,并且其中聚合的聚硅氧烷单元是其相应的二羟基化合物的反应残基。例如,聚硅氧烷嵌段可具有式(8):

其中R和E如上所定义。式(8)中的R6是二价C2-8脂族基。式(8)中的每个M可以相同或不同,并且可以是卤素、氰基、硝基、C1-8烷硫基、C1-8烷基、C1-8烷氧基、C2-8烯基、C2-8烯氧基、C3-8环烷基、C3-8环烷氧基、C6-10芳基、C6-10芳氧基、C7-12芳烷基、C7-12芳烷氧基、C7-12烷基芳基或C7-12烷基芳氧基,其中每个n独立地为0、1、2、3或4。例如,M为溴或氯,烷基如甲基、乙基或丙基;烷氧基如甲氧基、乙氧基或丙氧基;或芳基如苯基、氯苯基或甲苯基;R6是二亚甲基、三亚甲基或四亚甲基;且R为C1-8烷基、卤代烷基如三氟丙基、氰基烷基或芳基如苯基、氯苯基或甲苯基。例如,R是甲基,或甲基和三氟丙基的组合,或甲基和苯基的组合。在具体的实例中,R是甲基,M是甲氧基,n是1,且R6是二价C1-3脂族基团。具体的聚硅氧烷嵌段具有下式

或它们的组合,其中E的平均值为2至200、2至125、5至125、5至100、5至50、20至80或5至20。

式(8)的嵌段可以衍生自相应的二羟基聚硅氧烷,其反过来可以制备,在硅氧烷氢化物和脂族不饱和一元酚之间进行铂催化的加成,脂族不饱和一元酚例如丁子香酚、2-烷基苯酚、4-烯丙基-2-甲基苯酚、4-烯丙基-2-苯基苯酚、4-烯丙基-2-溴苯酚、4-烯丙基-2-叔丁氧基苯酚、4-苯基-2-苯基苯酚、2-甲基-4-丙基苯酚、2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚、2-烯丙基-4-溴-6-甲基苯酚、2-烯丙基-6-甲氧基-4-甲基苯酚和2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚。然后,可以例如通过EP0524731的合成方法来制备聚(碳酸酯-硅氧烷)共聚物。透明聚(碳酸酯-硅氧烷)共聚物包含衍生自双酚A的碳酸酯单元(1),和重复硅氧烷单元(8a)、(8b)、(8c),或它们的组合(具体地为式8a),其中E的平均值为4至50、4至15,具体地为5至15,更具体地为6至15,仍更具体地为7至10。可以使用US 2004/0039145A1或US 6,723,864中描述的管式反应器方法中的一种或两种来制备透明共聚物。

聚(碳酸酯-硅氧烷)的实例可包括包含双酚A碳酸酯单元和硅氧烷单元的那些(例如,含有5至200个二甲基硅氧烷单元的嵌段),例如从SABIC以商品名EXLTM商购的那些;或酯单元和硅氧烷单元二者(聚碳酸酯-酯-硅氧烷),例如包含双酚A碳酸酯单元、间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-双酚A酯单元和硅氧烷单元的那些(例如,含有5至200个二甲基硅氧烷单元的嵌段),例如从SABIC以商品名FSTTM商购的那些。

聚(碳酸酯-硅氧烷)共聚物可包含50至99wt%的碳酸酯单元和1至50wt%的硅氧烷单元。在此范围内,聚有机硅氧烷-聚碳酸酯共聚物可包含70至98wt%,更具体地为75至97wt%的碳酸酯单元和2至30wt%,更具体地为3至25wt%的硅氧烷单元。

聚有机硅氧烷-聚碳酸酯的Mw可为2,000至100,000g/mol,具体地为5,000至50,000g/mol,如通过GPC用聚碳酸酯标准测量的。聚有机硅氧烷-聚碳酸酯的在300℃/1.2kg下测量的MVR为1至50cc/10min,具体地为2至30cc/10min。可以使用具有不同流动特性的聚有机硅氧烷-聚碳酸酯的混合物来获得总体期望的流动特性。

聚碳酸酯可以通过诸如界面聚合和熔融聚合的方法制备,这些方法是已知的,并且例如描述于WO 2013/175448 A1和WO 2014/072923 A1中。在聚合过程中可以包括封端剂以提供端基、例如单环苯酚如苯酚、对氰基苯酚和C1-22烷基取代的苯酚如对枯基苯酚、间苯二酚单苯甲酸酯以及对和叔丁基苯酚,联苯酚的单醚如对甲氧基苯酚,联苯酚的单酯如间苯二酚单苯甲酸酯,脂族一元羧酸的官能化氯化物如丙烯酰氯和甲基丙烯酰氯,和单氯甲酸酯如氯甲酸苯酯,烷基取代的氯甲酸苯酯,对枯基氯甲酸苯酯和甲苯氯甲酸酯。可以使用不同端基的组合。支化聚碳酸酯嵌段可以通过在聚合过程中加入支化剂来制备,例如偏苯三酸、偏苯三酸酐、三氯化偏苯三酸、三-对羟基苯乙烷、靛红-双酚、三苯酚(1,3,5-三((对羟基苯基)异丙基)苯)、三酚PA(4(4(1,1-双(对羟基苯基)-乙基)α,α-二甲基苄基)苯酚)、4-氯甲酰基邻苯二甲酸酐、均苯三甲酸和二苯甲酮四羧酸。可以0.05至2.0wt%的水平加入支化剂。可以使用包含线性聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的组合。

除了上述聚碳酸酯之外,还可以使用聚碳酸酯与其它热塑性聚合物的组合,例如均聚碳酸酯、共聚碳酸酯和聚碳酸酯共聚物与聚酯的组合。示例性的聚酯包括,例如,具有式(4)的重复单元的聚酯,其包括聚(亚烷基二羧酸酯)、液晶聚酯和聚酯共聚物。聚酯还可包括芳族聚酯、聚(亚烷基酯),包括聚(亚烷基芳基化物)和聚(亚环烷基二酯)。示例性的芳族聚酯包括聚(间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-间苯二酚)酯、聚(间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-双酚A)酯、聚[(间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-间苯二酚)酯-共-(间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-双酚A)酯,或它们的组合。芳族聚酯可具有0.5至10wt%的衍生自脂族二酸或脂族多元醇的单元以制备共聚酯。聚(亚烷基芳基化物)包括聚(对苯二甲酸亚烷基酯),例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(1,4-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT)和聚(对苯二甲酸正丙二醇酯)(PPT);聚(萘甲酸亚烷基酯),例如聚(萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚(萘二甲酸丁二醇酯)(PBN)。聚(亚环烷基二酯)包括聚(对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯)(PCT)。

热塑性组合物可以进一步包含聚(酰亚胺),优选为聚(醚酰亚胺),并且可以具有良好的抗冲。聚(醚酰亚胺)包括聚醚酰亚胺均聚物和共聚物,例如聚(醚酰亚胺砜)和聚(醚酰亚胺-硅氧烷),如例如在US 9,006,319、WO 2009/10537和US 8937,127中所述。聚醚酰亚胺可包括包含双酚A部分和衍生自对苯二胺、间苯二胺、磺酰基二苯胺、前述二胺的化学等效物或它们的组合的部分的单元。聚醚酰亚胺的熔体指数为0.1至10克/分钟(g/min),如通过ASTM D1238在340至370℃下使用6.7千克负荷测量的。聚醚酰亚胺的Mw可为1,000至150,000g/mol,或10,000至80,000g/mol,如通过GPC使用聚苯乙烯标准测量的。这种聚醚酰亚胺聚合物的特性粘度可以大于0.2dL/g,或更具体地为0.35至0.7dL/g,如在25℃下在间甲酚中测量的。

在热塑性组合物中,无机发色团具有式(9):

AM1-xM’xM”yO3+y (9)

其中A为Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Eu、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Zn、In、Ga、Ti、Sn、Fe、Mg或它们的组合;M为Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Eu、Er、Tm、Yb、Lu、Al、In、Ga、Fe、Mn或它们的组合,或者M为MA和MB阳离子的1:1的混合物,其中MA是Zn、Mg或Cu,且MB是Ti或Sn;M’为Mn、Fe、Al、Ga、In或它们的组合,M’为+3阳离子,并且至少一些M’3+阳离子以三角双锥配位形式与氧键合为M’O5;M”是Mg、Zn、Cu或它们的组合;0<x≤0.8;y是0至15的整数;M和M’中的至少一个包含Al、Ga或In;并且当y=0时,M’为Mn,A为Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Eu、Er、Tm、Yb、Lu或它们的组合,并且M不是Al。在一个方面,A是Y,M是In,M’是Mn,并且y是0。

例如,无机发色团可以是YIn1-xMnxO3、DyIn1-xMnxO3、HoIn1-xMnxO3、ErIn1-xMnxO3、YSc1-xMnxO3、YFe1-xInxO3、LuGa1-xMnxMgO4、ScAl1-xMnxZnO4、ScAl1-xMnxMgO4、InGa1-xMnxZnO4、InGa1-xMnxMgO4、ScGa1-xMnxZnO4、ScGa1-xMnxMgO4、LuGa1-xMnxZnO4、LuGa1-xMnxMgO4、LuGa1- xMnxZn2O5、Y(Cu,Ti)1-xAlxO3、Y(Cu,Ti)1-xGaxO3、Y(Cu,Ti)1-xInxO3、Y(Cu,Ti)1-xFexO3、Yb(Cu,Ti)1-xMnxO3、Lu(Cu,Ti)1-xMnxO3、Y(Fe,In)1-xMnxO3、Y(Mn,In)1-xFexO3、(Y,Eu)Mn1-xInxO3、In(In,Ga)1-xMnxMgO4或Y(Ga,In)1-xMnxO3。例如,无机发色团可以是YIn0.95Mn0.05O3、YIn0.9Mn0.1O3、YIn0.85Mn0.15O3、YIn0.8Mn0.2O3、YIn0.75Mn0.25O3、YIn0.7Mn0.3O3、YIn0.65Mn0.35O3、YIn0.6Mn0.4O3、YIn0.55Mn0.45O3、YIn0.5Mn0.5O3、DyIn0.9Mn0.1O3、DyIn0.8Mn0.2O3、DyIn0.7Mn0.3O3、DyIn0.6Mn0.4O3、DyIn0.5Mn0.5O3、HoIn0.9Mn0.1O3、HoIn0.8Mn0.2O3、HoIn0.7Mn0.3O3、HoIn0.5Mn0.5O3、ErIn0.9Mn0.1O3、ErIn0.8Mn0.2O3,ErIn0.5Mn0.5O3、YGa0.1In0.8Mn0.1O3、YGa0.1In0.7Mn0.2O3、YGa0.1In0.6Mn0.3O3、YFe0.1In0.8Mn0.1O3、YFe0.2In0.7Mn0.1O3、YFe0.3In0.6Mn0.1O3、YFe0.1In0.7Mn0.2O3、YFe0.2In0.6Mn0.2O3、YFe0.1In0.6Mn0.3O3、YFe0.2In0.5Mn0.3O3、YFe0.3In0.4Mn0.3O3、YFe0.1In0.5Mn0.4O3,YFe0.2In0.4Mn0.4O3、Y1.95Er0.05Mn0.25In0.75O3、Y1.9Er0.1Mn0.25In0.75O3、LuGa0.99Mn0.01MgO4、LuGa0.97Mn0.03MgO4、LuGa0.95Mn0.05MgO4、LuGa0.90Mn0.10MgO4、LuGa0.85Mn0.15MgO4、LuGa0.97Mn0.03ZnO4、LuGa0.95Mn0.05ZnO4、ScAl0.99Mn0.01MgO4、ScAl0.95Mn0.05MgO4、ScAl0.90Mn0.95MgO4、ScAl0.85Mn0.15MgO4、ScAl0.95Mn0.05ZnO4、InGa0.95Mn0.05MgO4、ScGa0.95Mn0.05ZnO4、ScGa0.95Mn0.05MgO4、LuGa0.99Mn0.01ZnO4、LuGa0.95Mn0.05ZnO4、In(In0.2Ga0.8)0.95Mn0.05MgO4、LuGa0.99Mn0.01Zn2O5、LuGa0.95Mn0.05Zn2O5、In(In0.2Ga0.8)0.95Mn0.05MgO4、Y1.95Eu0.95Mn0.25In0.75O3或Y1.9Eu0.1Mn0.25In0.75O3

无机发色团包括式YIn1-xMnxO3的锰(III)材料,其中0<x≤0.8。例如,x可以是0.01至0.09、或0.11至0.19、或0.21至0.29、或0.31至0.39、或0.41至0.49、或0.51至0.59、或0.61至0.69、或0.71至0.79。

在热塑性组合物中,基于热塑性组合物的总重量,钝化无机发色团以0.01至50wt%,优选为0.01至10wt%,更优选为0.05至5wt%,甚至更优选为0.1至2.5wt%的量存在。热塑性组合物可包括一种或多种钝化无机发色团,其中钝化无机发色团的总量为0.01至50wt%,优选为0.01至10wt%,更优选为0.05至5wt%,甚至更优选为0.1至2.5wt%,基于热塑性组合物的总重量。钝化无机发色团可以较高的浓度(例如,5至50wt%或10至50wt%)存在于热塑性组合物中,以形成可与未着色的热塑性组合物混合以形成着色混合物的粒状色母料,其中基于着色混合物的总重量,着色混合物具有例如0.01至10wt%,或0.05至5wt%,或0.1至2.5wt%的钝化无机发色团。

无机发色团可以通过在空气中加热反应物如金属氧化物的混合物来制备。例如,可以将Y2O3、Mn2O3和In2O3的粉末混合并加热以生产YIn1-xMnxO3。无机发色团可具有随着x值的增加而沿着连续体变化的颜色以形成同源的颜色系列。例如,分子式YIn1-xMnxO3的材料表现出深蓝色,其随着x的增加而变深并最终呈现黑色。因此,可以通过选择与期望颜色相对应的x值,并根据所选择的x值以化学计量的量组合反应物,来制备沿连续体具有期望颜色的材料。

可以在混合之前将反应物在例如800-1,000℃下干燥。可以例如,通过将反应物溶解在合适的溶剂中或通过机械混合(例如,研钵及研杵、球磨)来混合反应物。可备选地,粉末可以例如,通过研钵和研杵或玛瑙球磨机在合适的液体中混合,其中它们基本上不溶于,例如低级烷基(即,1-10个碳原子)醇如甲醇或乙醇。例如,可以通过将金属的水合硝酸盐溶解在去离子水中来制备材料。将有机酸(例如,柠檬酸)加入到溶液中,然后用碱水溶液(例如,氢氧化铵)中和该溶液。蒸发溶液以形成粘性凝胶,随后将其燃烧。混合的粉末可以压成丸粒。例如,可以使用500psi的压力将粉末压成丸粒。将混合的和任选地制粒的粉末在空气中例如在700-1,500℃下煅烧2-20小时。

其他合成技术,例如溶胶-凝胶、共沉淀,包括超临界条件的水热、喷雾干燥、冷冻干燥、高温喷雾热解(例如,TiO2和ZnO)可以用于制备粉末。

钝化层衍生自式(10)的钝化材料

其中钝化材料具有至少一个官能团,该官能团为氢化物、羟基、烷氧基、芳氧基、环氧基、羧基、氨基或它们的组合,优选为氢化物。每个R1相同或不同,并且是氢、C1-20烷基、C1-20杂烷基、C2-20烯基、C2-20炔基、C4-20环烷基或C6-24芳基,各自任选地被一个或多个-Si(R1a)3基团取代。任选地,每个R1相同或不同,并且是氢或C1-6烷基、C1-7杂烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C4-7环烷基或C6-12芳基,各自任选地被一个或多个-Si(R1a)3基团取代。每个R1a相同或不同,并且是C1-20烷基、C4-20环烷基或C6-24芳基。例如,每个R1a可以独立为C1-6烷基、C4-7环烷基或C6-12芳基。

每个R2相同或不同,并且是氢、-L-(R2a)q或C1-20烷基、C1-20杂烷基、C2-20烯基、C2-20炔基、C4-20环烷基或C6-24芳基,各自任选地被一个或多个-Si(R1a)3基团取代,其中R1a如上述定义。任选地,每个R2相同或不同,并且是氢、-L-(R2a)q、C1-6烷基、C1-7杂烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C4-7环烷基或C6-12芳基,各自任选地被一个或多个-Si(R1a)3基团取代。每个R3相同或不同,并且是氢、C1-20烷基、C2-20烯基、C2-20炔基、C4-20环烷基或C6-24芳基。任选地,每个R3相同或不同,并且是氢或C1-6烷基、C1-7杂烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C4-7环烷基或C6-12芳基。每个R4相同或不同,并且是氢或C8-20烷基、C8-20杂烷基、C4-20环烷基或C6-24芳基,各自任选地被一个或多个-Si(R1a)3基团取代。优选地,每个R4相同或不同,并且是氢或C1-6烷基、C1-7杂烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C4-7环烷基或C6-12芳基,各自任选地被一个或多个-Si(R1a)3基团取代,其中R1a如上述定义。R5、R6和R8各自独立地为氢、羟基、C1-20烷基、C2-20烯基、C2-20炔基、-L-(R2a)q、C4-20环烷基或C6-24芳基,其中L和R2a如上述定义。优选地,R5、R6和R8各自独立地为氢、羟基、C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、-L-(R2a)q、C4-7环烷基或C6-12芳基。R7是羟基、C1-20烷基、C6-24芳基、C1-6烷氧基、C6-12芳氧基、-L-(R2a)q或–OSi(R1a)3,其中R1a如上述定义。优选地,R7是羟基、C1-6烷基、C6-12芳基、C1-6烷氧基、C6-12芳氧基、-L-(R2a)q或–OSi(R1a)3

每个L相同或不同,并且是C2-8亚烷基、C2-8杂亚烷基、(C2-8亚烷基)-O(C2-8亚烷基)、C2-8杂亚烷基-(C(O)NH-C2-8亚烷基)q或C2-8亚烷基-O-C1-8亚烷基-(C(O)NH-C2-8亚烷基)q,其中q是1至10的整数。每个R2a相同或不同,并且是羟基、C1-6烷氧基、C6-12芳氧基、缩水甘油基、缩水甘油基醚、3,4-环氧基环己基、NR2bR2c或C(O)OH,其中每个R2b和R2c独立地为H或C1-6烷基。例如,每个-L-(R2a)q基团可以独立地为C2-8亚烷基-(R2a)1-3、C2-8杂亚烷基-R2a、C2-8亚烷基-(C(O)NH-C2-8亚烷基-R2a)2、C2-8亚烷基-C(O)OH、C2-8亚烷基-(C(O)OH)2、C2-8亚烷基-O-C2-8亚烷基-(C(O)OH)3、C2-8亚烷基-NR2bR2c或C2-8亚烷基-(C(O)NH-C2-8亚烷基-NR2bR2c)2

在式(10)中,m是0至100的整数,且n是1至50的整数。例如,m可以是0至100、或1至100、或1至50、或5至50、或10至50、或10至25。例如,n可以是1至100、或5至50、或10至50、或10至25。

示例性的钝化材料是式(10a)的化合物

其中m和n各自独立地为1至100的整数。例如,钝化材料是式(10b)的化合物

其中n是1至100的整数。

热塑性组合物可以进一步包括一种或多种另外的钝化材料。例如,钝化层可以衍生自一种或多种钝化材料。因此,如本文所用,术语“钝化材料”是指一种或多种钝化材料。热塑性组合物可以进一步包含不具有氢化物、烷氧基、芳氧基、环氧基或氨基的官能团的辅助聚硅氧烷。例如,钝化无机发色团可具有钝化层,该钝化层包括一种或多种具有至少一个官能团的聚硅氧烷,该官能团为氢化物、羟基、烷氧基、芳氧基、环氧基、羧基、氨基或它们的组合,以及一种或多种不具有氢化物、烷氧基、芳氧基、环氧基、羧基或氨基的官能团的辅助聚硅氧烷。示例性的辅助聚硅氧烷可提供抗静电、流动或抗粘附性能。

基于钝化无机发色团的总重量,钝化材料可以0.05至20wt%,优选为0.1至10wt%,更优选为0.5至5wt%的量存在。一种或多种钝化材料可以各自以0.05至20wt%,或0.1至10wt%,或0.5至5wt%的量存在;包括一种或多种钝化材料的钝化材料的总存在量可以为0.05至20wt%,或0.1至10wt%,或0.5至5wt%的量;或者基于钝化无机发色团的总重量,钝化材料和辅助聚硅氧烷的总量为0.05至20wt%,或0.1至10wt%,或0.5至5wt%。当热塑性组合物为浓缩物形式时,基于100pbw的聚合物材料,钝化无机发色团以5至50重量份(pbw),优选为10至50pbw,更优选为20至50pbw的量存在。

钝化材料可以如US 9,139,770中公开的那样制备。例如,可以在顺序的步骤中用烯烃和烯烃-氨基将可商购的硅氧烷聚合物氢化硅烷化以形成式(10)的钝化材料。可备选地9,139,770,可以通过将官能化的二氯硅烷(RSi(Cl)2H)与水缩合来制备硅氧烷聚合物,其中R为如上所述的R1、R2、R3或R4,随后将聚合物的末端氯基封端,然后用合适的烯胺将硅烷基团催化氢化硅烷化。例如,可以将双取代的氯硅烷转化为硅烷醇,然后与硅氧烷聚合物反应以形成封端的硅氧烷聚合物(即,聚硅氧烷)。剩余的硅烷基团可以与合适的烯烃和Karstedt催化剂反应以制备钝化材料。可用于封端末端氯基的示例性亲核试剂包括(R)3SiOM,其中每个R是如上所述的R5、R6或R8,并且M可以是氢或阳离子。示例性的阳离子包括金属和非金属阳离子,例如Na+或K+。催化剂可以是过渡金属催化剂,例如Karstedt催化剂、铂基催化剂。

钝化无机发色团可以通过在有效提供钝化无机发色团的条件下使有效量的钝化材料和无机发色团接触来制备。有效条件可包括0至60℃,优选为0至50℃,更优选为0至40℃的温度。例如,有效条件可以是150至400℃,优选为150至350℃,更优选为150至300℃,持续1至30分钟(min),优选为1至20min,更优选为1至10min。

钝化材料和无机发色团可以使用溶剂接触,例如酮类、酰胺类、芳族烃类、醚类、酯类、亚砜类等。可备选地,可以通过在没有添加的溶剂的情况下使钝化材料和无机发色团接触来制备钝化无机发色团。如本文所用,“没有添加的溶剂”是指没有将溶剂有意地添加到反应物中。添加的溶剂不包括在其制备过程中保留在钝化材料或无机发色团中的残留溶剂。

在一个实例中,钝化材料的至少两个单独的部分分别与无机发色团接触。例如,第一部分和第二部分各自包含相同量的钝化材料;或者第一部分包括钝化材料和辅助聚硅氧烷,且第二部分包括钝化材料和辅助聚硅氧烷,其中钝化材料和辅助聚硅氧烷的量在每个部分中相同或不同。

热塑性组合物可通过本领域已知的各种方法制备。例如,首先将粉末状聚碳酸酯和其他任选组分在高速混合器中或通过手动混合,任选地与任何填料共混。然后,通过料斗将共混物送入双螺杆挤出机的喉部。或者,至少一种组分可通过将其在喉部或下游通过侧填充机直接加入到挤出机中,或通过与所需聚合物混合成母料并加入挤出机中而掺入组合物中。挤出机在高于使组合物流动所需温度的温度下操作。可立即将挤出物在水浴中急冷并造粒。根据需要,如此制备的粒料的长度可为1/4英寸或更短。这种粒料可用于随后的模制、成型或成形。

可以使用添加剂组合物,其包含一种或多种选择的添加剂以获得期望的性质,条件是还选择添加剂(多种)以不显着不利地影响热塑性组合物的期望性质。在混合用于形成组合物的组分期间,可在适当时间将添加剂组合物或各个添加剂混合。添加剂可溶于或不溶于聚碳酸酯。添加剂组合物可包括抗冲改性剂、流动改性剂、填料(例如,颗粒状聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃、碳、矿物或金属)、增强剂(例如,玻璃纤维)、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外(UV)光稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、润滑剂、脱模剂(例如,离型剂)、抗静电剂、防雾剂、抗菌剂、着色剂(例如,染料或颜料)、表面效应添加剂(例如,环氧化物)、辐射稳定剂、阻燃剂、加工剂(例如,对甲苯磺酸烷基酯)、抗滴落剂(例如,PTFE包封的苯乙烯-丙烯腈共聚物(TSAN))、或它们的组合。添加剂组合物(除了任何抗冲改性剂、填料或增强剂之外)的总量可为0.001至10.0wt%,或0.01至5wt%,各自基于组合物中的聚合物的总重量。对于聚碳酸酯,pH为5至8的添加剂是优选的。

在增塑剂、润滑剂和脱模剂之间存在相当大的重叠,其包括例如,邻苯二甲酸酯(例如,辛基-4,5-环氧-六氢邻苯二甲酸酯)、三-(辛氧基羰基乙基)异氰脲酸酯、二-或多官能芳族磷酸酯(例如,间苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)、对苯二酚的双(二苯基)磷酸酯和双酚A的双(二苯基)磷酸酯);聚α-烯烃;环氧大豆油;有机硅,包括硅油(例如,聚(二甲基二苯基硅氧烷));脂肪酸酯(例如,C1-32烷基硬脂酸酯,例如硬脂酸甲酯和硬脂醇硬脂酸酯,以及硬脂酸酯,例如季戊四醇四硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯(GTS)等)、蜡(例如,蜂蜡、褐煤蜡、石蜡等)或包含前述增塑剂、润滑剂和脱模剂中的至少一种的组合。基于组合物中的聚合物的总重量,这些通常以0.01至5wt%的量使用。

热稳定剂添加剂如磷热稳定剂包括有机亚磷酸酯(例如,亚磷酸三苯酯、三-(2,6-二甲基苯基)亚磷酸酯、三-(混合的单-和二-壬基苯基)亚磷酸酯等)、膦酸酯(例如,二甲基苯膦酸酯等)、磷酸酯(例如,磷酸三甲酯等),或包含前述热稳定剂中的至少一种的组合。热稳定剂可以是以IRGAPHOSTM 168获得的三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯。基于组合物的总重量,热稳定剂可以0.01至5wt%的量使用。

基于热塑性组合物的总重量,热塑性组合物可具有小于300ppm的残留酚端基,优选小于200ppm的残留酚端基,更优选小于175ppm的残留酚端基。较低的残留酚端基含量可以提供更好的颜色稳定性,并且热塑性组合物在熔融加工期间具有较少的黄变,并且类似地,所得制品可以在较高温度下抵抗老化。术语“残留酚端基”是指存在于聚合物材料或残留原料中的酚端基,包括但不限于双酚A。

热塑性组合物的玻璃化转变温度(Tg)为135℃或更高,例如135至180℃、140至180℃、145至180℃、150至180℃、155至180℃、160至180℃、135到160℃、140至160℃、135至155℃或140至155℃;并且Mw比包含聚合物材料和无钝化层的无机发色团的可比较组合物更大,例如大5%、大10%、大15%或大20%,各自如在310℃下熔化至少3分钟后测量的。例如,该组合物的Tg为135至180℃,且Mw为15,000至60,000g/mol。

在620°F下模制120秒后,钝化无机发色团可提供具有期望的颜色性质的热塑性组合物,例如色差E*小于1.0,且色差b*小于0,如使用3.2mm色斑测定的。例如,在620°F下模制120秒后,如使用2.5mm色斑测定的,该组合物具有0.2至0.95、0.3至0.95、0.4至0.95、0.5至0.95、0.6至0.95或0.7至0.95的色差E*。例如,该组合物具有-0.1至-0.85、-0.2至-0.85、-0.3至-0.85、-0.4至-0.85、-0.5至-0.85或-0.2至-0.65的色差 b*。

还提供了包含热塑性组合物的制品。包括热塑性组合物的制品可具有20至50单位的色度C*,和225至315度的色相角h°,如使用CIE 1976L*C*h°色标测定的。例如,包括热塑性组合物的制品可具有20至50单位的色度C*,和225至315度的色相角h°,其中钝化无机发色团以0.1至5重量份的量存在于热塑性组合物中,基于100重量份的聚合物材料。

还提供了包含热塑性组合物的成型、成形或模制品。热塑性组合物可通过各种方法模塑成有用的成型制品,例如注塑成型、挤出、旋转成型、吹塑成型和热成型。模制品的厚度可为0.1至5毫米(mm),例如0.5至5mm、1至5mm或2至5mm。示例性的制品包括计算机和商用机器外壳,例如用于监视器、发动机、风扇、电动工具的外壳、手持电子设备外壳,例如用于手机的外壳、电连接器,以及照明装置、装饰品、家用电器、屋顶、温室、阳光房游泳池围栏的组件等。另外,聚碳酸酯组合物可用于其中需要提高的耐候性的室外使用的应用,例如室外车辆、公共交通系统、汽车、卡车和拖拉机组件。

可以通过使有效量的钝化材料和无机发色团接触以提供钝化无机发色团;在有效地提供热塑性组合物的条件下将钝化的涂覆无机发色团和聚合物材料组合;并由热塑性组合物形成模制品来制备模制品。例如,包含热塑性组合物的模制品可以通过熔融加工,例如注塑成型挤出、滚塑、压缩成型、吹塑成型、气体辅助成型、泡沫成型或它们的组合,并且在250至380℃的温度下形成。

通过以下实施例进一步说明本发明,这些实施例是非限制性的。

实施例

在实例中,表1列出了所使用的材料。

表1

物理测量

重均分子量(Mw,g/mol)和数均分子量(Mn,g/mol)通过使用聚碳酸酯标准品校准的尺寸排阻GPC测定。通过差示扫描量热法(DSC),以40℃的起始温度,20℃/min的升温速率至250℃测定Tg(℃),并在第二次加热时测量。按照ASTM D1238在300℃下以1.2kg载荷和360s或1080s的停留时间测试MVR(cm3/10min)。

使用彩色分光光度计Color Eye 7000A(X-Rite Incorporated)获得色标。按照标准惯例ASTM E308中的描述,使用按标准配备了积分球8°/散射几何的仪器测量每个样品的颜色。测量之前,使用仪器随附的标准白色校准瓷砖对仪器进行校准。还根据MacBethCE7000A手册对UV滤波器位置校准,以模拟D65光源(UVD65设置)。所有测量(反射率和透射模式)均采用包含光的镜面分量(SCI),包含并校准的UV(UVD65),大观察取景孔(LAV)和大观察区(LAV)进行。通过X-Rite iQC9软件,使用CIE 1976L*a*b*(即,L*a*b*)和CIE1976LCh(即,C*h°),针对10度观察者从360nm至750nm之间截取的光谱曲线计算几个色彩空间的色标。C*是色度,并且是指饱和度,且h°是以度为单位的色相角,并且是指色彩。使用针对每个样品测量的CIE L*a*b*色标,与在620°F下使用120秒循环时间模制的相同组合物的斑块相比计算色差(即,ΔL*Δa*Δb*ΔE*)。色差报告为:L=更亮;G=绿移;Y=黄移;B=蓝移;或R=红移。根据ASTM D2244确定色差。校准后直接从30mm Werner&Pfleiderer双螺杆挤出机中获取扭矩,涉及对应于100%扭矩的机器最大功率。

通过端基的磷官能化确定酚羟基端基。用吡啶和乙酰丙酮铬(III)将样品溶解在CDCl3中;使用三氯苯酚作为标准。将酚羟基官能团衍生为含磷物质的活性磷酸化剂是氯化次膦酸邻亚苯基酯。使溶液反应至少15分钟,转化为它们的磷衍生物,并通过NMR(核磁共振)进行分析。观察到磷31同位素信号,并参照三氯苯酚标准品定量。

样品制备

如下制备组合物。将聚碳酸酯(PC)与下表2和4中列出的其他组分一起共混,然后使用双螺杆挤出机挤出。区域温度设置为350°F、500°F、520°F、540°F和560°F,螺杆速度及输出为460rpm。随后将挤出的产物造粒。在挤出和在125℃下干燥超过2小时后,使用Demag90T成型机以580°F的机筒温度,约35秒的标准循环时间将造粒的材料注塑成型,以形成具有以下尺寸的斑块:5.08cm(宽度)x 7.62cm(高度)x 2.5mm(厚度)。然后,在620°F的机筒温度下以约120秒的循环时间重复该过程(即,滥用模塑)。聚合物熔体射料尺寸为约1.5mm,垫层为0.21mm,注射保持时间为1.5秒。聚合物在熔融状态下的平均停留时间为2至8分钟。

比较实施例C1至C7

如表2所示,制备并评估了用未钝化的YInMn和对照制备的模塑组合物的物理性能。

表2

表2示出了针对对比实施例C1至C7获得的结果。C1是不含YInMn组分的聚碳酸酯组合物,而C2至C7具有增加量的未钝化的YInMn组分。模塑组合物中的未钝化的YInMn的量增加导致MVR增加,并且Mw和Tg均降低。与C1相比,C2至C7显示6%至19%的量的Mw损失。具有未钝化的YInMn组分的模制聚碳酸酯组合物的性能劣于没有YInMn的聚碳酸酯组合物的性能。在加工温度下,Mw的损失和色移(黄变)都随着时间的增加而增加。未钝化的YInMn颜料的较高负载量(>0.1wt%)和较长时间(>5分钟)暴露在较高的熔化温度(280至380℃)下也可能导致更多的降解和色移。

无机发色团的钝化

使用一种或多种钝化材料钝化无机发色团(YInMn),如下表3所指出的。

表3

如下制备钝化无机发色团。将第一部分(50wt%)的钝化材料添加到无机发色团中,并使用高速混合器分散约40秒。然后,将第二部分(50wt%)的钝化材料(硅氧烷A和/或硅氧烷B)加入到无机发色团中,并使用高速混合器分散约40秒。所得钝化无机发色团用于下表4中指出的组合物中。

比较实施例C8至C11和实施例E1至E2

根据上述样品制备程序制备实施例1(E1),包括用2wt%的硅氧烷A(YInMn-A)钝化的1wt%的YInMn。根据上述相同的制备程序制备实施例2(E2),包括用2wt%的硅氧烷A和2wt%的硅氧烷B(YInMn-AB)钝化的1wt%的YInMn。

如表4所示,评价了用钝化的YInMn和对照制备的模制组合物的物理性能。

表4

表4示出了针对E1至E2和C8至C11获得的结果。E1和E2中的组合物包括钝化的YInMn组分,而C11是具有1wt%的未钝化的YInMn的组合物。比较了分子量,300℃下6分钟和18分钟的MVR,残留酚端基的量和Tg。与C11中的未钝化的YInMn颜料(其具有21%的Mw损失)相比,使用C8作为对照,E1和E2中的钝化的YInMn颜料显示小于5%的Mw损失。C11中的MVR增加到超过20cm3/10分钟也与由未钝化的YInMn颜料引起的聚碳酸酯降解一致。与不包含YInMn的C8相比,C11也具有降低的Tg。与C8相比,观察到E1和E2的物理性能的保留。也可以发现含有钝化YInMn的PC的合适的阻燃性能。

颜色和滥用模塑

如表5所示,评估了由E1至E2和C8至C11的组合物衍生的模制板的色标。

表5

如表5所示,与包括未钝化的YInMn(C11)的组合物相比,包括钝化的YInMn(E1和E2)的组合物在滥用模塑后显示出较小的总体颜色变化。结果表明,通过钝化无机发色团可以获得蓝色的保留。

挤出扭矩

如上所述,挤出衍生自E1和E2以及C8至C11的组合物。表6显示了在挤出过程中每隔两分钟进行的扭矩测量的结果(初始扭矩的%)。

表6

时间(分钟) C8 C9 C10 C11 E1 E2
2 90 87 85 73 79 75
4 91 90 81 73 86 78
6 92 91 83 75 86 79
8 92 89 83 74 85 81
10 91 89 84 71 87 80
12 92 88 82 73 84 81
14 91 89 84 70 82 78
16 92 88 82 70 84 77

如表6所示,获得作为初始扭矩的百分比的扭矩值,并且是在给定的一组条件(例如,机器尺寸、螺杆配置、螺杆速度、进料速度和温度)下在挤出机中熔融加工给定量的材料所需的能量的相对测量值。相对于初始扭矩的扭矩降低表示较低的树脂粘度,并且与由未钝化的YInMn颜料引起的树脂降解相一致,如表2和表4中分子量(Mw)的损失所证实的。

本公开还包括以下方面。

方面1.一种热塑性组合物,其包含:聚合物材料;和包含无机发色团和钝化层的钝化无机发色团,其中无机发色团具有下式:AM1-xM’xM”yO3+y,其中A为Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Eu、Er、Tm、Yb、Lu、Al、Zn、In、Ga、Ti、Sn、Fe、Mg或它们的组合;M为Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Eu、Er、Tm、Yb、Lu、Al、In、Ga、Fe、Mn或它们的组合,或者M为MA与MB阳离子的1:1的混合物,其中MA是Zn、Mg或Cu,且MB是Ti或Sn;M’为Mn、Fe、Al、Ga、In或它们的组合,M’为+3阳离子,并且至少一些M’3+阳离子以三角双锥配位形式与氧键合为M’O5;M”是Mg、Zn、Cu或它们的组合;0<x≤0.8;y是0至15的整数;M和M’中的至少一个包含Al、Ga或In;并且当y=0时,M’为Mn,A为Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Eu、Er、Tm、Yb、Lu或它们的组合,并且M不是Al,并且其中钝化层衍生自包含具有至少一个官能团的聚硅氧烷的钝化材料,该官能团为氢化物、羟基、烷氧基、芳氧基、环氧基、羧基、氨基或它们的组合。

方面2.根据方面1所述的热塑性组合物,其中聚合物材料包括聚酯、聚碳酸酯、聚硅氧烷、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚丁二烯、它们的共混物、它们的共聚物或它们的组合。

方面3.根据方面1或2所述的热塑性组合物,其中无机发色团为YIn1-xMnxO3、DyIn1- xMnxO3、HoIn1-xMnxO3、ErIn1-xMnxO3、YSc1-xMnxO3、YFe1-xInxO3、LuGa1-xMnxMgO4、ScAl1-xMnxZnO4、ScAl1-xMnxMgO4、InGa1-xMnxZnO4、InGa1-xMnxMgO4、ScGa1-xMnxZnO4、ScGa1-xMnxMgO4、LuGa1- xMnxZnO4、LuGa1-xMnxMgO4、LuGa1-xMnxZn2O5、Y(Cu,Ti)1-xAlxO3、Y(Cu,Ti)1-xGaxO3、Y(Cu,Ti)1- xInxO3、Y(Cu,Ti)1-xFexO3、Yb(Cu,Ti)1-xMnxO3、Lu(Cu,Ti)1-xMnxO3、Y(Fe,In)1-xMnxO3、Y(Mn,In)1-xFexO3、(Y,Eu)Mn1-xInxO3、In(In,Ga)1-xMnxMgO4或Y(Ga,In)1-xMnxO3

方面4.根据方面1至3中任一项或多项所述的热塑性组合物,其中无机发色团具有本文提供的式a。

方面5.根据方面1至4中任一项或多项所述的热塑性组合物,其中A为Y,M为In,M’为Mn,且y为0。

方面6.根据方面1至5中任一项或多项所述的热塑性组合物,其中基于组合物重量,钝化无机发色团以0.01-50wt%,优选为0.05-10wt%,更优选为0.1-2.5wt%的量存在。

方面7.根据方面1至6中任一项或多项所述的热塑性组合物,其中钝化无机发色团以5-50pbw的量存在。

方面8.根据方面1至7中任一项或多项所述的热塑性组合物,其中钝化层衍生自式(10)的钝化材料,其中R1、R1a、R2、R2a、R2b、R2c、R3、R4、R5、R6、R7、R8、L、m、n和q如本文所提供。

方面9.根据方面1至8中任一项或多项所述的热塑性组合物,其中钝化材料是式(10a)的化合物,其中m和n各自独立地为1-100的整数。

方面10.根据方面1至9中任一项或多项所述的热塑性组合物,其中钝化材料是式(10b)的化合物,其中n是1-100的整数。

方面11.根据方面1至10中任一项或多项所述的热塑性组合物,其中基于钝化发色团的重量,钝化材料以0.05-20wt%,优选为0.1-10wt%,更优选为0.5-5wt%的量存在。

方面12.根据方面1至11中任一项或多项所述的热塑性组合物,其还包含辅助聚硅氧烷,其中辅助聚硅氧烷不包含氢化物、烷氧基、芳氧基、环氧基、羧基或氨基的官能团。

方面13.根据方面1至12中任一项或多项所述的热塑性组合物,其进一步包含基于组合物的总重量为0.01至2wt%的磷热稳定剂。

方面14.根据方面1至13中任一项或多项所述的热塑性组合物,基于组合物的总重量,其具有小于300ppm,优选小于200ppm,更优选小于175ppm的残留酚羟基端基;如通过GPC使用聚碳酸酯标准物测量的,重均分子量为15,000-60,000g/mol;和135℃或更高的玻璃化转变温度。

方面15.根据方面1至14中任一项或多项所述的热塑性组合物,其中组合物的重均分子量大于包含聚合物材料和无钝化层的无机发色团的可比较组合物,各自在310℃下熔化至少3分钟后测量的。

方面16.根据方面1至15中任一项或多项所述的热塑性组合物,其中组合物在620°F下模制120秒后,使用3.2mm色斑测定的色差E*小于1.0;并且在620°F下模制120秒后,使用3.2mm色斑测定的色差b*小于0。

方面17.一种形成方面1至16中任一项或多项所述的热塑性组合物的方法,该方法包括:在有效提供钝化无机发色团的条件下使有效量的钝化材料和无机发色团接触;和在有效提供热塑性组合物的条件下,将钝化无机发色团和聚合物材料结合。

方面18.根据方面17所述的方法,其中钝化材料的至少两部分分别与无机发色团接触。

方面19.根据方面17或18所述的方法,其中将钝化材料和无机发色团在不存在添加的溶剂的情况下接触。

方面20.一种制品,其包含根据方面1至16中任一项或多项所述的热塑性组合物,或通过根据方面17至19中任一项或多项所述的方法制备,其中该制品的色度C*为20-50单位,并且色相角h°为225-315°,如使用CIE 1976L*C*h°色标测定的。

组合物、方法和制品可备选地包含,组成于或基本上组成于其中公开的任何适当的材料、步骤或组分。组合物、方法和制品可以另外地或可备选地配制成不含或基本上不含任何材料(或物质)、步骤或组分,否则这些材料(或物质)、步骤或组分对于实现组合物、方法和制品的功能或目的不是必需的。

本文公开的所有范围包括端点,并且端点可彼此独立地组合(例如,“多达25wt%,或更具体地,5wt%至20wt%”的范围,包括端点和“5wt%至20wt%”的范围的所有中间值等)。术语“一个(a)”和“一个(an)”和“该(the)”不表示数量的限制,并且应被解释为涵盖单数和复数,除非本文另有说明或上下文明显矛盾。“或”是指“和/或”,除非另有明确说明。“它们的组合”包括一个或多个列出的组分,并且可能包括其他组分。

除非另有定义,否则在此使用的技术和科学术语具有与由本申请所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。所有引用的专利、专利申请和其它参考文献都通过引用其全部内容并入本文。然而,如果本申请中的术语与并入的参考文献中的术语相矛盾或冲突,则本申请中的术语优先于并入的参考文献中的冲突术语。

术语“烷基”是指支化或直链不饱和脂肪族烃基,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、仲戊基、和正己基和仲己基。“烯基”意指具有至少一个碳-碳双键的直链或支链的一价烃基(例如,乙烯基(–HC=CH2))。“炔基”是指具有至少一个碳-碳三键的直链或支链的一价烃基。“烷氧基”意指通过氧连接的烷基(即,烷基-O-),例如甲氧基、乙氧基和仲丁氧基。“亚烃基”意指直链或支链饱和二价脂肪族烃基(例如,亚甲基(-CH2-)或亚丙基(-(CH2)3-))。“亚环烷基”意指二价环状亚烷基–CnH2n-x–,其中x是被环化取代的氢的数目。“环烯基”意指在环中具有一个或多个环和一个或多个碳-碳双键的一价基团,其中所有环成员是碳(例如,环戊基和环己基)。“芳基”意指含有特定碳原子数的芳香族烃基、例如苯基、环庚三烯酮、茚满基或萘基。“芳氧基”是指通过氧连接的芳基(即,芳基-O-),例如苯氧基。“亚芳基”表示二价芳基。“烷基亚芳基”是指被烷基取代的亚芳基。“芳基亚烷基”是指被芳基取代的亚烷基(例如,苄基)。前缀“卤代”意指包含一个或多个氟、氯、溴或碘取代基的基团或化合物。可以存在不同卤素基团(例如,溴和氟)的组合或仅存在氯基团。前缀“杂”意指包含至少一个作为杂原子(例如,1、2或3个杂原子,其中每个杂原子独立地为N、O、S、Si或P)的成员的化合物或基团。如本文所用,“氢化物”是指硅-氢键(例如,Si-H)。“环氧基”是指环氧乙烷基,例如缩水甘油基、缩水甘油基醚、缩水甘油基酯和3,4-环氧基环己基。“氨基”是指式–NR2的伯、仲或叔胺,其中每个R相同或不同,并且是氢或C1-6烷基。“羧基”是指式-C(O)OH的羧酸基团。“羟基”包括但不限于,Si-OH。

除非另外具体指出取代基,否则前述基团中的每一个可以是未取代的或取代的,条件是取代不会显着不利地影响化合物的合成、稳定性或用途。“取代的”是指化合物、基团或原子被至少一个不是氢的取代基(例如,1、2、3或4)取代,其中各个取代基独立地为硝基(-NO2)、氰基(-CN)、羟基(-OH)、卤素、硫醇(-SH)、硫氰基(-SCN)、C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C1-6卤代烷基、C1-9烷氧基、C1-6卤代烷氧基、C3-12环烷基、C5-18环烯基、C6-12芳基、C7-13芳基亚烷基(例如,苄基)、C7-12烷基亚芳基(例如,甲苯甲酰基)、C4-12杂环烷基、C3-12杂芳基、C1-6烷基磺酰基(-S(=O)2-烷基)、C6-12芳基磺酰基(-S(=O)2-芳基)或甲苯磺酰基(CH3C6H4SO2-),条件是未超过取代的原子的正常价态,并且取代不会显著地不利影响化合物的制备、稳定性或期望性质。基团中指示的碳原子数不包括任何取代基。例如,-CH2CH2CN是被腈取代的C2烷基。

尽管描述了具体实施方案,但申请人或本领域技术人员可能想到是或可能是目前未预见的替代方案、修改、变型、改进和实质等同物。因此,如提交的和可能对它们进行修改的所附权利要求意图包括所有这样的替代方案、修改、变型、改进和实质等同物。

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