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包含粘滑改性剂母料的热塑性组合物

文献发布时间:2023-06-19 09:30:39



本公开涉及一种由热塑性材料制造的成型制品,所述热塑性材料可以是包含具有一种或多种热塑性硅酮固化橡胶的粘滑改性剂母料的热塑性弹性体材料,一种包含所述制品的组件以及一种用于制造所述成型制品的方法。

热塑性材料是在特定温度以上变得柔韧或可模制且在冷却时凝固的塑料材料。当再热时,热塑性材料可以被再次模制为新的形状。相比之下,热固性材料是由软固体或粘性液体预聚物或树脂不可逆固化而来的塑料,并且一旦固化/变硬,当再热时,热固性材料不能被再次模制为新的形状。热塑性聚合物,例如聚酰胺、聚酯、聚苯硫醚、聚甲醛、聚烯烃、苯乙烯聚合物和聚碳酸酯,其特征是展现出优异的机械和电气特性以及良好的可模制性和耐化学性。然而,当在一些摩擦环境(例如塑料与金属、和塑料与塑料界面)中使用时,这些聚合物展现出不足的摩擦学和/或粘滑特性。

热塑性弹性体(TPE)是具有塑料和橡胶特性二者的聚合物材料。如以上指出的,TPE可以在高温下再加工。该再加工能力是TPE相对于化学交联橡胶的主要优势,因为它允许回收所制造的零件并且产生显著减少的废料。

通常,热塑性弹性体的两种主要类型是已知的,嵌段共聚物TPE和简单的共混物TPE(物理共混物)。

嵌段共聚物TPE包含

(i)被称为硬的或刚性(即具有热塑性行为)的且典型地具有环境温度以上的熔点或玻璃化转变温度的嵌段或链段;以及

(ii)被称为软(即具有弹性体行为)的且典型地具有低的玻璃化转变温度(Tg)或大大低于室温的熔点的嵌段或链段,所述嵌段或链段是柔韧或柔性的。

表述“低的玻璃化转变温度”应理解为意指低于15℃、优选低于0℃、有利地低于-15℃、更有利地低于-30℃、可能低于-50℃的玻璃化转变温度Tg。

在嵌段共聚物热塑性弹性体中,硬链段聚集以形成明显的微相并且充当软相的物理交联,从而在室温下赋予橡胶特征。在高温下,硬链段熔融或软化并允许共聚物流动和被加工。硬嵌段通常是基于聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚烯烃或其混合物。软嵌段通常是基于聚醚、聚酯、聚烯烃以及其共聚物或共混物。

被称为简单共混物或物理共混物的TPE可以通过均匀地混合弹性体组分与热塑性树脂获得。

由热塑性聚合物制造的制品(例如组件部件)经常被设计为在移动期间相对于也由热塑性聚合物制造的一个或多个其他部件滑动或摩擦。相邻表面之间的滑动和/或摩擦并不总是生成恒定的摩擦力,在这种情况下,它趋向于在粘附和滑动之间摇摆,这种现象通常被描述为“粘滑”。

术语粘滑用于描述其中两个相对的表面或制品在静摩擦和动摩擦的反作用下相对于彼此滑动的方式。静摩擦旨在意指不相对于彼此移动的两个制品之间的摩擦。为了使2个制品保持接触并相对于彼此移动,必须给所述制品之一施加大于静摩擦的力。动摩擦旨在意指当两个物体接触时相对于彼此移动所创造的摩擦。两个表面之间的摩擦可以在移动期间增加或减小,这取决于众多因素,包括移动发生时的速度。

当粘滑发生时,粘滑动作的不幸结果是产生听得见的(经常是不愉快的)“吱吱响的”噪声。当使用家用电器或在车辆内部中,此种噪声是特别不希望的。在产品使用期间产生的这种噪音是不希望的,并且可能证明对于使用者来说是非常恼人和令人不愉快的。

有时将材料(如织物和/或泡沫)添加或置于例如两种热塑性材料之间,企图避免否则将会发生的噪声产生。然而,这可能是昂贵的并且实际上可能需要对零件和机械进行复杂的调节,并且因此是不希望的。

润滑组合物已经应用于热塑性聚合物中以提高摩擦和磨损特性,因为可能的污染,某些应用(例如,食品处理、服装制备和挥发性环境)禁止使用许多可取的润滑剂。此外,在制造由热塑性聚合物制造的成型制品之前,润滑剂还已经直接结合到热塑性聚合物中。许多以不同组合的材料,包括固体润滑剂和纤维(例如石墨、云母、二氧化硅、滑石、氮化硼和硫化钼)、石蜡、石油和合成润滑油以及聚合物(例如聚乙烯和聚四氟乙烯)已经添加到热塑性聚合物中以改善润滑特性。已知但通常是昂贵的氟聚合物基涂层可能难以应用并且涂覆的最终产物经常是不足够柔软的。最近的发展包括可商购的“即用的”“抗吱吱声的”聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)级。

母料典型地是用于塑料或其他聚合物的固体添加剂,所述母料用于为该塑料或其他聚合物赋予希望的特性。母料典型地是在涉及加热的方法期间被封装在载体树脂中的添加剂的浓缩混合物,所述浓缩混合物然后被冷却并剪切成粒状。这为聚合物赋予了希望的特性改进。母料在环境温度下典型地呈固体形式,通常呈颗粒状形式。在负载率最高达50%的各种不同的塑料载体树脂中,硅氧烷母料典型地是硅氧烷聚合物的颗粒状的微分散体。硅氧烷母料呈易于使用的固体形式生产。它们典型地含有25%-50%的硅氧烷聚合物(通常是具有>1百万mm

热塑性塑料中未固化的有机聚硅氧烷聚合物的母料是已证明的提高热塑性塑料表面性能的解决方案。含有分散在各种热塑性树脂中的高分子量硅氧烷聚合物的硅氧烷母料已成功用于汽车内部和外部部件和消费者应用(如手提电脑和移动电话情况),以及管和模市场中。硅氧烷聚合物以熔体相迁移到表面,并在不受小分子添加剂的添加剂渗出的不利影响下提供耐划痕性和耐擦伤性。

最常用的未固化的有机聚硅氧烷聚合物是各种粘度范围为最短可能的链的直链PDMS(聚二甲基硅氧烷),具有例如0.65mm

改性TPE的另一个方式是通过在混合期间交联TPE的弹性体组分以产生本领域中已知的TPE的特殊形式作为热塑性固化橡胶(TPV),其中交联的弹性体相是不溶的并且在高温下是不可流动的,TPV相对于简单的共混物通常展现出改善的耐油性和耐溶剂性以及减少的压缩变形。典型地,TPV是通过被称为动态固化的方法形成的,其中将需要制造弹性体的组分(例如聚合物、交联剂和催化剂)与热塑性基质混合在一起,并且同时固化弹性体以产生热塑性基质与弹性体的“共连续共混物”。

许多此类TPV在本领域中是已知的,包括其中交联的弹性体组分可以为在混过程中在交联剂和/或催化剂的帮助下固化的硅酮聚合物同时热塑性组分为有机非硅酮聚合物的某些。此类TPV有时被称为热塑性硅酮固化橡胶或其制造后的TPSiV,TPV,例如TPSiV可以通过常规技术(如挤出、真空成型、注塑模制、吹塑模制、3D打印或压缩模制)加工以制造塑料零件。

然而,向热塑性聚合物中以各种组合添加许多这些添加剂,同时改善摩擦学特性降低了其他希望的物理和机械特性。一些润滑剂被证明在低的速度和负载下在短期内是令人满意的,然而,在增加的负载下在长周期内,许多这些润滑剂的希望的摩擦特性显著恶化。

现已确定使用热塑性硅酮固化橡胶可以提供热塑性材料,所述热塑性材料具有导致最小化或没有听得见的噪声的增强的耐粘滑相互作用,和减小的磨损性,并且因此可用于减少粘滑现象的发生。

本文提供了一种热塑性材料的成型制品,所述热塑性材料包含以下各项的共混物:

(A)一种或多种热塑性有机材料,以及

(B)包含以下各项的粘滑改性剂母料:

(B1)一种或多种热塑性有机材料,

(B2)硅酮弹性体;和/或

(B3)未固化的有机聚硅氧烷聚合物

其中母料(B)基于(B1)+(B2)+(B3)的重量包含按重量计20%至60%的交联的硅酮弹性体,并且其中热塑性弹性体组合物基于(A)+(B)的重量包含总共按重量计0.2%至25%的交联的硅酮弹性体。所述热塑性材料可以是热塑性弹性体材料。

还提供了一种组件,其包含:

与滑动构件摩擦接触的成型制品,所述成型制品和所述滑动构件被配置为保持接触并相对于彼此移动,所述成型制品包含热塑性材料,所述热塑性材料包含以下各项的共混物:

(A)一种或多种热塑性有机材料,以及

(B)包含以下各项的粘滑改性剂母料:

(B1)一种或多种热塑性有机材料,

(B2)硅酮弹性体;和/或

(B3)未固化的有机聚硅氧烷聚合物

其中母料(B)基于(B1)+(B2)+(B3)的重量包含按重量计20%至60%的交联的硅酮弹性体,并且其中热塑性弹性体组合物基于(A)+(B)的重量包含总共按重量计0.2%至25%的交联的硅酮弹性体。所述热塑性材料可以是热塑性弹性体材料。

还提供了一种用如前所述的热塑性组合物制造成型制品的方法,所述方法包括制造母料(B),

所述母料包含

(B1)一种或多种热塑性有机材料,

(B2)硅酮弹性体;和/或

(B3)未固化的有机聚硅氧烷聚合物

所述母料是通过以下制造的:

(i)混合用于生产硅酮弹性体(B2)的组分以形成硅酮组合物,

(ii)将所述硅酮组合物与一种或多种热塑性有机材料共混,

(iii)当制造所述硅酮弹性体B2时,动态固化所述硅酮组合物以形成硅酮弹性体(B2),和/或

(iv)当B2存在时,在步骤(ii)期间或步骤(iii)之后,引入(B3);

其中母料(B)基于(B1)+(B2)+(B3)的重量包含20%至60%的交联的硅酮弹性体,以及将所得的母料与一种或多种热塑性有机材料(A)以使得热塑性弹性体组合物基于(A)+(B)的重量包含总共按重量计0.2%至25%的交联的硅酮弹性体的量共混,以及成型所述热塑性材料以形成成型制品。所述热塑性材料可以是热塑性弹性体材料。

本文还提供了热塑性硅酮固化橡胶在母料中以通过热塑性材料减少粘滑相互作用发生的用途。

如前所述的母料的使用确保了热塑性材料中的良好分散和相互作用。而且,使用硅酮橡胶固化橡胶分散体为将存在的化合物提供了出色的表面外观和最小量的迁移(如果任何硅油随时间从热塑性材料迁移的话)。此外,避免了需要使用氟聚合物。使用如前所述的母料的另外的优势是易于使用,允许任何混料机或注塑成型机使用该解决方案。它使得增加了所使用的量的灵活性,并且因此是更成本有效的,因为它允许热塑性塑料(例如与现有选择(如抗吱吱声涂层和化学改性即用的材料例如PC/ABS组合)不同的所使用的聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS))的直接改性。

本公开特别涉及一种聚合物组合物,所述聚合物组合物可用于制造模制零件,当所述零件相对于彼此滑动时由于粘/滑效应而产生的噪声被抑制或甚至消除。根据本公开制造的组合物的具体优势是可以用于创造相对滑动的构件,所述相对滑动的构件具有减小的粘滑特征从而防止滑动构件在使用期间产生噪声。

由于硅酮一旦交联后的柔性和高弹性,聚二甲基硅氧烷的低Tg,以及硅酮域在表面处带来的表面改性,将硅酮固化相引入热塑性塑料中能够组合以上优势。这些益处可以甚至在高的Si含量下观察到,硅酮在有限的颗粒中交联使能在较大尺寸的硅酮域中聚结。

为了避免疑问,硅烷和硅氧烷是含有硅酮的化合物。

·硅烷是衍生自Si-H

·聚硅氧烷含有多个形成聚合物链的Si-O-Si-键,其中聚合物链的骨架由-(Si-O)-重复单元组成。有机聚硅氧烷含有重复的-(Si-O)-单元,其中至少一个Si原子带有至少一个有机基团。“有机”意指含有至少一个碳原子。有机基团是包含至少一个碳原子的化学基团。

聚硅氧烷包含端基和侧基。端基是位于聚合物链末端处的Si原子上的化学基团。侧基是位于Si原子上的基团,所述Si原子不在聚合物链的末端处。典型地,有机聚硅氧烷包含以下结构的混合物:

·其中M、D、T和Q各自独立地表示有机聚硅氧烷的结构基团的官能度。具体地,M表示单官能基团R

·聚合物是含有重复单元的化合物,所述单元典型地形成至少一个聚合物链。聚合物可以是均聚物或共聚物。均聚物是仅由一种类型的单体形成的聚合物。共聚物是由至少两种不同的单体形成的聚合物。当重复单元含有碳原子时,则聚合物被称为有机聚合物。

交联反应是其中两个或更多个分子(所述分子中的至少一个是聚合物)结合在一起以硬化或固化聚合物的反应。交联剂是能够产生聚合物的交联反应的化合物。

一种或多种热塑性有机材料(B1)可以选自聚碳酸酯(PC);如通过聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)共混物和聚碳酸酯-聚对苯二甲酸丁二酯(PC/PBT)共混物例举的聚碳酸酯与其他聚合物的共混物;通过尼龙,如聚己内酰胺(尼龙-6)、聚十二内酰胺(尼龙-12)、聚己二酰己二胺(尼龙-6,6)(Nylon)、以及聚十二酰己二胺(尼龙-6,12)、聚(六亚甲基癸二酰胺(尼龙6,10),以及尼龙与其他聚合物的共混物例举的聚酰胺;通过聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、以及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)例举的聚酯;聚苯醚(PPE)和聚亚苯基醚(PPO),以及PPE或PPO与苯乙烯(styrenics)的共混物如高冲击聚苯乙烯(HIPS),聚苯乙烯,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-(ABS)和苯乙烯丙烯腈树脂(SAN);通过ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚苯乙烯(PS)和HIPS例举的聚苯硫醚(PPS),聚醚砜(PES),聚芳酰胺,聚酰亚胺,具有刚性棒结构的含苯基的树脂,苯乙烯材料;聚丙烯酸酯,;通过聚氯乙烯,氟塑料,以及任何其他卤化的塑料例举的卤化塑料;聚酮,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),通过聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)例举的聚烯烃,包括高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)、聚丁烯(PB)以及聚烯烃的共聚物和共混物,热塑性弹性体如热塑性氨基甲酸乙酯(urethane),热塑性聚烯烃弹性体,热塑性固化橡胶;,以及苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(SEBS)共聚物,和天然产物如纤维素塑料、人造丝,以及聚乳酸。如先前指出的,一种或多种热塑性有机材料(B1)可以是以上所述的多于一种热塑性树脂的混合物。

组分(B1)以按组分B的总重量计40%至80%、可替代地以按组分B的总重量计45%至70%的量存在。

硅酮弹性体(B2)可以通过固化以下组合物之一来制备:

(B2a1)每分子具有平均至少两个烯基的二有机聚硅氧烷和

(i)每分子具有至少两个Si键合的氢原子,可替代地至少三个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2a2)和氢化硅烷化催化剂(B2a3)以及任选地催化剂抑制剂(B2a5);或

(ii)自由基引发剂(B2a4)。

可替代地,硅酮弹性体(B2)可以通过固化包含以下各项的组合物制备:

硅醇封端的二有机聚硅氧烷(B2b1),

每分子具有至少两个Si键合的氢原子,可替代地至少三个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2a2)以及

以及

缩合催化剂(B2b3)。

母料中存在的硅酮弹性体是以按组分(B)的总重量计20%至60%、可替代地按组分(B)的总重量计30%至55%的量存在。

每分子具有平均至少两个烯基的二有机聚硅氧烷(B2a1)

二有机聚硅氧烷聚合物(B2a1)是具有在25℃下至少100 000mm

因此,聚二有机硅氧烷(B2a1)可以是含有此类有机基团的均聚物、共聚物或三元共聚物。实例包括包含以下各项的流体或胶:二甲基甲硅烷氧基单元、二甲基甲硅烷氧基单元和苯甲基甲硅烷氧基单元;二甲基甲硅烷氧基单元和二苯基甲硅烷氧基单元;以及二甲基甲硅烷氧基单元、二苯基甲硅烷氧基单元和苯甲基甲硅烷氧基单元。分子结构也不是至关重要的并且通过直链和部分支化的直链例举,二甲基甲硅烷氧基单元的直链结构是优选的。实例可以包括α,ω-乙烯基二甲基甲硅烷氧基聚二甲基硅氧烷、甲基乙烯基硅氧烷与二甲基硅氧烷单元的α,ω-乙烯基二甲基甲硅烷氧基共聚物、和/或甲基乙烯基硅氧烷与二甲基硅氧烷单元的α,ω-三甲基甲硅烷氧基共聚物。

二有机聚硅氧烷聚合物(B2a1)可以具有在25℃下至少100 000mm

二有机聚硅氧烷(B2a1)的烯基可以通过乙烯基、己烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基和庚烯基例举。除了烯基之外,二有机聚硅氧烷聚合物(B2a1)中的硅键合的有机基团可以通过甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或类似的烷基;或苯基、甲苯基、二甲苯基或类似的芳基例举。

每分子具有至少两个Si键合的氢原子,可替代地至少三个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2a2)

每分子具有至少两个Si键合的氢原子,可替代地至少三个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2a2)可以例如是低分子量的有机硅酮树脂或可以为直链或环状的短链或长链有机硅氧烷聚合物。组分(B2a2)的硅键合的有机基团独立地选自以下各项中的任何一项:与二有机聚硅氧烷(B2a1和B2b1)相关的以上所述的烃或卤化的烃基团,包括其优选的实施例。组分(B2a2)的分子结构也不是至关重要的并且通过直链、部分支化的直链、支化的、环状的和网络结构例举,直链聚合物或共聚物是优选的,并且该组分在固化组分(B2a1)和(B2b1)中应该是有效的。优选地,(B2a2)每分子具有至少3个硅键合的氢,所述氢能够与二有机聚硅氧烷聚合物(B2a1)的烯基或其他脂肪族不饱和的基团以及(B2b1)的-OH基团反应(如将在以下进一步讨论)。组分(B2a2)中的硅键合的氢的位置不是至关重要的,即其Si-H基团可以是端基或沿着分子链的非末端位置的侧基或在这两个位置处。为了确保交联,当(B2a2)仅具有两个Si-H键时,相应的聚合物(B2a1)或(B2b1)中的至少一些需要具有至少3个可以与(B2a2)分子反应的基团。每分子具有至少两个Si键合的氢原子,可替代地至少三个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2a2)可以例如具有以下通式:

R

其中R

组分(B2a2)可以通过典型地具有在25℃下0.5至1000mm

三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢化聚硅氧烷;

三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢化硅氧烷共聚物;

二甲基氢化甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷;

二甲基氢甲硅烷氧基封端的甲基氢聚硅氧烷;

二甲基氢化甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢化硅氧烷共聚物;

环状甲基氢聚硅氧烷;

环状二甲基硅氧烷-甲基氢化硅氧烷共聚物;

四(二甲基氢甲硅烷氧基)硅烷;

由(CH

由(CH

(B2a2)可以包含多于一种这些材料的混合物。

(B2a2)中的Si-H基团与二有机聚硅氧烷聚合物(B2a1)中的脂肪族不饱和基团的摩尔比优选至少1:1并且可以最高达8:1或10:1。例如Si-H基团与脂肪族不饱和基团的摩尔比是在1.5:1至5:1的范围。

(B2a2)以此水平使用以使得其中的Si-H与组分(B2b1)中的Si-OH的摩尔比是约0.5至10、优选1至5并且最优选约1.5。

这些Si-H-官能材料在本领域中是已知的并且它们中的许多是可商购的。

氢化硅烷化催化剂(B2a3)

氢化硅烷化催化剂(B2a3)优选是铂族金属(铂、钌、锇、铑、铱和钯)或其化合物。铂和/或铂化合物是优选的,例如精细粉末状的铂;氯铂酸或氯铂酸的醇溶液;氯铂酸的烯烃络合物;氯铂酸和烯基硅氧烷的络合物;铂-二酮络合物;在二氧化硅、氧化铝、碳或类似载体上的金属铂;或含有铂化合物的热塑性树脂粉末。基于其他铂族金属的催化剂可以通过铑、钌、铱或钯化合物例举。例如,这些催化剂可以通过下式表示:RhCl(PPh

催化剂(B2a3)优选以基于聚有机硅氧烷组合物(B)按铂族金属的重量计百万分之0.5至100份、更优选百万分之1至50份的量使用。氢化硅烷化催化剂(B2a3)催化二有机聚硅氧烷聚合物(B2a1)的烯基与(B2a2)的Si-H基团的反应。

抑制剂(B2a5)

任选地,当使用氢化硅烷化催化剂以固化二有机聚硅氧烷聚合物(B2a1)时,抑制剂(B2a5)可以包含在组合物中以阻止固化过程。术语“抑制剂”在本文意指在不阻止混合物整体固化的情况下,当以少量(如按(B2a1)的硅酮组合物的重量计小于10百分比)结合到其中时阻止组分(B2a1)固化的材料。

基于铂族催化剂的抑制剂(B2a5),尤其是基于铂的催化剂的抑制剂(B2a5)是众所周知的。它们包括肼、三唑、膦、硫醇、有机氮化合物、炔属醇、甲硅烷基化的炔属醇、马来酸酯、富马酸酯、烯键式或芳香族不饱和的酰胺、烯键式不饱和的异氰酸酯、烯属硅氧烷、不饱和的烃单酯和双酯、共轭烯炔、氢过氧化物、腈、以及二氮丙啶。

当存在时,用于本文的抑制剂(B2a5)可以选自由含有至少一个不饱和键的炔属醇及其衍生物组成的组。炔属醇及其衍生物的实例包括1-乙炔基-1-环己醇(ETCH)、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3-丁炔-1-醇、3-丁炔-2-醇、炔丙醇、2-苯基-2-丙炔-1-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基环戊醇、1-苯基-2-炔丙醇、3-甲基-1-戊烯-4-炔-3-醇、及其混合物。

可替代地,抑制剂(B2a5)选自由以下组成的组:1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3-丁炔-1-醇、3-丁炔-2-醇、炔丙醇、2-苯基-2-丙炔基-1-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基环戊醇、1-苯基-2-炔丙醇、及其混合物。

抑制剂(B2a5)可以典型地是炔属醇,其中至少一个不饱和键(烯基)在末端位置并且另外,甲基或苯基可以在α位。抑制剂可以选自由以下组成的组:1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3-丁炔-1-醇、3-丁炔-2-醇、炔丙醇、2-苯基-2-丙炔-1-醇、1-苯基-2-炔丙醇、及其混合物。

抑制剂(B2a5)可以以按组分(B)的重量计0至10%,可替代地按组分(B2)的重量计0.05%至5%的范围添加,但是通常以足够阻止二有机聚硅氧烷胶(B2a1)固化的量使用,其可以由本领域技术人员使用常规实验对于给定体系优化。

自由基引发剂(B2a4)

自由基引发剂(B2a4)是在高温下分解以形成自由基物质的化合物。后者促进了即时法动态固化步骤期间二有机聚硅氧烷胶(B2a1)的烯基之间的交联反应。该组分可以通过已知的偶氮化合物、碳化合物和有机过氧化合物说明,如氢过氧化物、二酰基过氧化物、酮过氧化物、过氧化酯、二烷基过氧化物、二芳基过氧化物、芳基-烷基过氧化物、过氧二碳酸酯、过氧缩酮、过氧酸、酰基烷基磺酰基过氧化物和烷基单过氧二碳酸酯。

为了本发明的目的,选择自由基引发剂(B2a4)使得引发剂的六分钟半衰期温度与处理温度之间的差异在-60℃与20℃之间。也就是,满足以下条件:-60℃≦{T(6)-T(O)}≦20℃,其中T(6)表示引发剂具有6分钟半衰期时的温度(℃),并且T(O)表示引发剂添加之前的处理温度(℃)(即,组分(B1)至(B3)的混合物的实际温度)。T(6)的值由引发剂的制造商可获得或可以通过本领域中已知的方法确定。在引入引发剂之后,除非施加故意的冷却,否则温度通常随着动态固化发生而轻微增加。然而,此种冷却通常是不需要的,除非温度急剧增加(例如大于约30℃)。

合适的自由基引发剂的具体非限制性实例包括2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮双(2-甲基丁腈)、过氧化二苯甲酰、过氧化乙酸叔戊酯、1,4-二(2-叔丁基过氧异丙基)苯、叔丁基异丙苯基过氧化物、2,4,4-三甲基戊基-2氢过氧化物、二异丙苯单氢过氧化物、异丙苯基氢过氧化物、叔丁基氢过氧化物、叔戊基氢过氧化物、1,1-二(叔丁基过氧)环己烷、叔丁基过氧碳酸异丙酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二-(叔丁基过氧)己烷、双(1-甲基-1-苯基乙基)过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二-(叔丁基过氧)己炔-3、二叔丁基过氧化物、α,α-二甲基苄基氢过氧化物以及3,4-二甲基-3,4-二苯基己烷。

引发剂(B2a4)以足以固化二有机聚硅氧烷胶(B2a1)的量使用并且该量可以由本领域技术人员使用常规实验对于给定体系优化。当量太低时,发生不足够的交联并且机械特性将是差的。对于所考虑的体系,通过几个简单的实验可以很容易地确定它。另一方面,当添加过量引发剂时,其是不经济的且趋向于发生不希望的副反应,如聚合物降解。对于按每100重量份的二有机聚硅氧烷(B2a1),引发剂(B2a4)优选以0.05至6重量份、可替代地0.2至3重量份的水平添加。

二有机聚硅氧烷(B2b1)

二有机聚硅氧烷(B2b1)是具有在25℃下至少100 000mm

因此,聚二有机硅氧烷(B2b1)可以是含有此类有机基团的均聚物、共聚物或三元共聚物。实例包括包含以下各项的流体或胶:二甲基甲硅烷氧基单元和苯甲基甲硅烷氧基单元;二甲基甲硅烷氧基单元和二苯基甲硅烷氧基单元;以及二甲基甲硅烷氧基单元、二苯基甲硅烷氧基单元和苯甲基甲硅烷氧基单元。分子结构也不是至关重要的并且通过直链和部分支化的直链例举,直链结构是优选的。

有机聚硅氧烷(B2b1)的具体说明包括:二甲基羟基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷均聚物;二甲基羟基甲硅烷氧基封端的甲基苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物;以及二甲基羟基甲硅烷氧基封端的甲基苯基聚硅氧烷。用于低温应用的优选的体系包括硅醇官能的甲基苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物和二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物,特别是其中二甲基硅氧烷单元的摩尔含量是约93%。

组分(B2b1)还可以由两种或更多种有机聚硅氧烷流体或胶的组合组成。最优选地,组分(B2b1)是被硅醇基团在分子每个末端处封端的聚二甲基硅氧烷均聚物。

优选地,二有机聚硅氧烷的分子量是足以赋予如通过ASTM D-926-08确定的至少约30的威廉姆塑性数。如本文所用,塑性数定义为2cm

然而,已经发现具有在25℃下约10至100Pa-s粘度的流体二有机聚硅氧烷通常不能容易地分散在热塑性树脂(A)中。在这些情况下,对于每100重量份的(B2b1),流体必须与最高达约300重量份的填料(B2c)(下文所述)混合以便于分散。优选地,在将流体与填料的组合添加到树脂(A)之前将流体与填料混合,但是这些可以单独添加。

通常,本发明的缩合催化剂(B2b3)是将促进二有机聚硅氧烷(B2b1)的Si-OH基团与每分子具有至少两个Si键合的氢原子、可替代地至少三个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2a2)的Si-H基团之间的缩合反应,以通过形成--Si--O--Si--键固化前者的任何化合物。然而,如以上指出的,催化剂(B2b3)不能是铂化合物或络合物,因为使用此种缩合催化剂通常导致差的处理以及所得TPSiV差的物理特性。

缩合催化剂(B2b3)以足以固化二有机聚硅氧烷(B2b1)和每分子具有至少两个Si键合的氢原子、可替代地至少三个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2a2)的量存在,(B2a2)如上定义。

合适的催化剂的实例包括金属羧酸盐,如二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、乙酸三丙基锡、辛酸亚锡、草酸亚锡、环烷酸亚锡;胺,如三乙胺、亚乙基三胺;以及季铵化合物,如苄基三甲基氢氧化铵、β-羟乙基三甲基-2-乙基己酸铵和β-羟乙基苄基三甲基二甲基丁醇铵(参见例如US3,024,210)。

任选的增强填料(B2c).

任选地,用于制造硅酮弹性体的组合物可以包含增强填料(B2c)。增强填料(B2c)可以例如是二氧化硅。二氧化硅可以例如是热解法(热解)二氧化硅,如通过卡博特公司以商标Cab-O-Sil MS-75D出售的那个,或可以是沉淀二氧化硅。二氧化硅的粒径例如在0.5μm至20μm、可替代地1μm至10μm的范围。二氧化硅可以是例如通过用硅烷或聚硅氧烷处理二氧化硅而产生的经处理的二氧化硅。用于处理二氧化硅的硅烷或聚硅氧烷通常含有键合至二氧化硅表面的亲水性基团和脂肪族不饱和的烃或烃氧基基团和/或Si键合的氢原子。

二氧化硅可以例如用烷氧基硅烷处理,例如包含至少一个Si键合的烷氧基和至少一个Si键合的烯基或至少一个Si键合的氢原子的硅烷。烷氧基硅烷可以是含有至少一个脂肪族不饱和烃基的单烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷或三烷氧基硅烷如乙烯基烷氧基硅烷,例如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基甲基二甲氧基硅烷。Si键合的烷氧基易于水解为键合至二氧化硅表面的硅醇基。

二氧化硅可以可替代地用聚硅氧烷处理,例如含有Si键合的烯基和硅醇端基的低聚有机聚硅氧烷。

二氧化硅可以例如用基于二氧化硅按重量计2%至60%的含有烯基的烷氧基硅烷或含有烯基的低聚有机聚硅氧烷处理。

热塑性有机材料(A)

将如上所述的母料一旦制备好就引入到热塑性材料(A)中。与热塑性材料(B1)类似,热塑性材料(A)可以选自可以选自聚碳酸酯(PC),如通过聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)共混物和聚碳酸酯-聚对苯二甲酸丁二酯(PC/PBT)共混物例举的聚碳酸酯与其他聚合物的共混物;通过尼龙,如聚己内酰胺(尼龙-6)、聚十二内酰胺(尼龙-12)、聚己二酰己二胺(尼龙-6,6)(Nylon)、以及聚十二酰己二胺(尼龙-6,12)、聚(六亚甲基癸二酰胺(尼龙6,10),以及尼龙与其他聚合物的共混物例举的聚酰胺;通过聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、以及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)例举的聚酯;聚苯醚(PPE)和聚亚苯基醚(PPO),以及PPE或PPO与苯乙烯的共混物如高冲击聚苯乙烯(HIPS),聚苯乙烯,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-(ABS)和苯乙烯丙烯腈树脂(SAN);通过ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚苯乙烯(PS)和HIPS例举的聚苯硫醚(PPS),聚醚砜(PES),聚芳酰胺,聚酰亚胺,具有刚性棒结构的含苯基的树脂,苯乙烯材料;聚丙烯酸酯;通过聚氯乙烯,氟塑料,以及任何其他卤化的塑料例举的卤化塑料;聚酮,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),通过聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)例举的聚烯烃,包括高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)、聚丁烯(PB)以及聚烯烃的共聚物和共混物,热塑性弹性体如热塑性氨基甲酸乙酯,热塑性聚烯烃弹性体,热塑性固化橡胶;以及苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(SEBS)共聚物,和天然产物如纤维素塑料、人造丝,以及聚乳酸。如先前指出的,一种或多种热塑性有机材料(B1)可以是以上所述的多于一种热塑性树脂的混合物。

直链有机聚硅氧烷(B3)

直链有机聚硅氧烷(B3)可以是具有在25℃下至少10 000mm

因此,聚二有机硅氧烷(B3)可以是含有此类有机基团的均聚物、共聚物或三元共聚物。实例包括包含以下各项的流体或胶:二甲基甲硅烷氧基单元和苯甲基甲硅烷氧基单元;二甲基甲硅烷氧基单元和二苯基甲硅烷氧基单元;以及二甲基甲硅烷氧基单元、二苯基甲硅烷氧基单元和苯甲基甲硅烷氧基单元。分子结构也不是至关重要的并且通过直链和部分支化的直链例举,直链结构是优选的。

稳定剂(C)

本文的组合物还可以包含稳定剂(C)。稳定剂(C)可以是抗氧化剂,例如受阻酚抗氧化剂,如通过巴斯夫公司(BASF)以商标“

其他任选的添加剂(组分(D))

其他任选的添加剂(组分(D))可以添加到前述热塑性组合物中以获得希望的处理或性能特性,并且或以增强硅酮相(B)与热塑性基质(A)之间的相容性。如果需要存在于硅酮弹性体中,则这些添加剂可以添加到组合物例如以硅酮相中,或者可替代地如果目的是添加剂在热塑性基质中,则这些添加剂可以直接添加到热塑性基质中。

此类额外的组分可以例如包括软化的矿物油、增塑剂、其他矿物填料(即除了(B2c)增强填料之外)、粘度调节剂、润滑剂、偶联剂、热塑性弹性体和阻燃添加剂、着色剂如颜料和/或染料;效应颜料,如衍射颜料;干涉颜料,如珠光试剂;反射颜料及其混合物以及以上颜料的任何混合物;UV稳定剂、流化剂、耐磨剂、脱模剂、增塑剂、抗冲击改性剂、表面活性剂、增亮剂、填料、纤维、蜡及其混合物,和/或没有在(C)中描述的聚合物领域中众所周知的任何其他添加剂。

矿物油通常是在C

偶联剂选自缩水甘油酯功能聚合物、有机官能接枝的聚合物、有机官能改性的有机聚硅氧烷、包含选自极性和非极性聚合物的热塑性聚合物的聚合物组合物、和聚硅氧烷与聚合物的支化的嵌段共聚物、或其混合物。

其他矿物填料的实例包括滑石或碳酸钙。可以处理填料以使它们的表面疏水。如果存在,此类填料优选以比增强填料(B2c)(如二氧化硅)更低的水平存在。所述填料可以与热塑性有机聚合物(A)或硅酮相(B)预混合。

颜料的实例包括炭黑和二氧化钛。颜料可以例如与热塑性有机聚合物(A)预混合。

润滑剂可以例如是表面润滑添加剂以改善热塑性材料在模制操作中的可加工性。表面润滑添加剂的实例是通过禾大公司(CRODA)以商标‘Crodamide-EBS’出售的乙基丁基硬脂酰胺。润滑剂可以例如以按热塑性弹性体组合物的重量计0.1%至2%的量存在。

还设想在本发明范围内的是使用阻燃添加剂以为本发明的组合物提供阻燃性。传统的阻燃剂可以用于本文并且可以选自由以下组成的组:卤化的种类如聚二溴苯乙烯,二溴苯乙烯的共聚物,聚溴化苯乙烯,溴化的聚苯乙烯,四溴邻苯二甲酸酯,四溴邻苯二甲酸酯二醇(tetrabromophthalate diol),四溴邻苯二甲酸酐,四溴苯甲酸酯,六溴环十二烷,四溴双酚A,四溴双酚A双(2,3-二溴丙基醚),四溴双酚A双(烯丙基醚),四溴双酚A的苯氧基封端的碳酸酯低聚物,十溴二苯乙烷,十溴二苯醚,双(三溴苯氧基)乙烷,乙烷-1,2-双(五溴苯基),十四溴二苯氧基苯,亚乙基双四溴邻苯二甲酰亚胺,溴化铵,聚五溴苄基丙烯酸酯,溴化的环氧聚合物,溴化的环氧低聚物,以及溴化的环氧树脂。其他非卤化的种类可以选自此类材料,如异丙基化的磷酸三芳基酯,磷酸甲苯基二苯酯,磷酸三甲苯酯,磷酸三二甲苯酯,磷酸三苯酯,丁基化的磷酸三芳酯,间苯二酚双(磷酸二苯酯),双酚A双(磷酸二苯酯),磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,聚磷酸三聚氰胺,磷酸二三聚氰胺,三聚氰胺,氰脲酸三聚氰胺,氢氧化镁,三氧化锑,红磷,硼酸锌,以及锡酸锌。

单独任选的添加剂或多种任选的添加剂(组分(D))可以用于热塑性母料组合物中。存在的组分(D)的一种或多种添加剂的总比例应该不超过热塑性母料组合物的总重量的30重量%。优选地,如果存在一种或多种组分(D),则所述添加剂的总累积量典型地以按母料组合物B的总重量计0.01%至20%、优选0.01%至10%、优选0.01%至5%存在。

还提供了一种用如前所述的热塑性弹性体组合物制造成型制品的方法,所述方法包括制造母料(B),所述母料包含:

(B1)一种或多种热塑性有机材料,

(B2)硅酮弹性体;和/或

(B3)未固化的有机聚硅氧烷聚合物

所述母料是通过以下制造的:

(i)混合用于生产硅酮弹性体(B2)的组分以形成硅酮组合物,

(ii)将所述硅酮组合物与一种或多种热塑性有机材料共混,

(iii)当制造所述硅酮弹性体B2时,动态固化所述硅酮组合物以形成硅酮弹性体(B2),和/或

(iv)当B2存在时,在步骤(ii)期间或步骤(iii)之后,引入(B3);

其中母料(B)基于(B1)+(B2)+(B3)的重量包含20%至60%的交联的硅酮弹性体,以及将所得的母料与一种或多种热塑性有机材料(A)以使得热塑性组合物基于(A)+(B)的重量包含总共按重量计0.2%至25%的交联的硅酮弹性体的量共混,以及成型所述热塑性体材料以形成成型制品。热塑性材料可以是热塑性弹性体材料。

在制造可以是热塑性弹性材料的热塑性材料的方法的可替代性实施例中,所述方法是通过制造如前所述的母料(B)并且将所得的母料与一种或多种热塑性有机材料(A)以以下量共混,所述量使得热塑性材料基于(A)+(B)的重量包含总共按重量计0.2%至25%的交联的硅酮弹性体。在一个可替代性选择中,将母料以粒化形式引入到组分(A)中。在另一个可替代性选择中,将组分(A)和组分(B)二者以粒化形式干燥共混在一起。

若干可替代性选择可以用于以上所述的方法中。

用于共混组分B1、B2和任选的B3的塑料加工操作和设备以及用于制造需要在加热时软化热塑性树脂(A)和(B1)并且允许各种成分接触并均匀混合的热塑性材料的组分(A)和(B)的共混可以根据热塑性树脂的软化或熔融温度在60℃至最高达400℃的范围内的温度下进行。用于任何此种方法的方便设备可以通过使用单轴挤出机、双轴挤出机或多轴挤出机的挤出共混操作例举但不限于此。可替代地,共混可以使用例如分批密炼机(如允许提供足够的混合时间以确保组分均匀分布的Z-刀片混合机或班伯里密炼机)进行。

下文提供了可替代性方法的选择,其可以用于制造如前所述的母料和热塑性弹性体组合物。

母料可以使用以下方法制备,其中连续的插入步骤可以以提供的顺序但是可替代地这些步骤可以以可替代的顺序,并且在一些情况下,当适当时取决于加工设备布局和原材料组合物,这些步骤中的一些可以组合。

1.首先将一种或多种热塑性有机材料(B1)按要求在60℃至最高达400℃的温度下软化或熔融。

2.(B2)的组分涉及二有机聚硅氧烷胶(B2a1)或(B2b1)的动态固化,以形成母料组合物的硅酮弹性体部分,然后在高温下引入到一种或多种热塑性有机材料(B1)中。

然后通过动态固化以下任选额外地含有(B2c)、(B3)、(C)和/或(D)中的一种或多种的固化组合物之一来制备硅酮弹性体(B2):

1)(B2a1)每分子具有平均至少两个烯基的二有机聚硅氧烷和

每分子具有至少两个Si键合的氢原子,可替代地至少三个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2a2)和氢化硅烷化催化剂(B2a3)以及任选地催化剂抑制剂(B2a5);

2)每分子具有至少两个烯基的二有机聚硅氧烷(B2a1)和自由基引发剂(B2a4)和任选地每分子具有至少两个Si键合的氢原子,可替代地至少三个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2a2);或

3)硅醇封端的二有机聚硅氧烷(B2b1),

具有至少两个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2b2),其含有平均至少两个硅酮键合的氢基团以及

缩合催化剂(B2b3)。

在机械混合能下将二有机聚硅氧烷胶(B2a1)或(B2b1)引入并分布到一种或多种热塑性有机材料(B1)的软化或熔融的基质中。

然后将可替代的固化包装的成分单独引入(没有优选的顺序)或组合分布到混合物中以开始并完成相应的胶的固化。如先前讨论的,在氢化硅烷化(加成)固化过程的情况下,氢化硅烷化(加成固化)反应抑制剂(B2a5)可以任选地插入到混合物中以增加完成固化反应之前的停留时间。当使用时,抑制剂(B2a5)在催化剂和/或交联剂之前引入到组合物中。

任选的添加剂(B2c)、(B3)、(C)和/或(D):可以按要求在动态固化过程期间或已经完成之后同时或单独引入。用于二有机聚硅氧烷的增强填料(B2c)可以单独插入。例如,稳定剂添加剂(C)和额外的组分(D)可以在(B1)暴露至高温之前以固体形式预共混在一种或多种热塑性有机材料(B1)中,或在混合操作期间添加到熔融的一种或多种热塑性有机材料(B1)中。

可替代地,除了如上所述分别引入每种成分之外,可以在高温下将预分散的有机聚硅氧烷组合物引入到一种或多种热塑性有机材料(B1)中。预分散的有机聚硅氧烷组合物可以包含用于制造硅酮弹性体的所有成分的单一混合物或可以使用2种或更多种混合物的引入,当其混合在一起时,完成动态固化所需的成分(B2a1)或(B2b1)以形成硅酮弹性体。使用预分散的有机聚硅氧烷化合物可以补充或替代单独的成分插入。

预分散的有机硅氧烷组合物可以包含具有反应性基团的二有机聚硅氧烷(即(B2a1)或(B2b1))或具有反应性基团的二有机聚硅氧烷的共混物,或含有增强填料(B2c)或交联剂例如(B2a2)或(B2b2)或增强填料(B2c)与交联剂之一例如(B2a2)或(B2b2)的组合。在引入到一种或多种热塑性有机材料(B1)中之前,将预分散的有机硅氧烷化合物组合物的组分共混在一起。然后分别引入其他成分。

可替代地,可能存在两种预分散的组合物(即双组分组合物)一起混合在加热的一种或多种热塑性有机材料(B1)中:

1.第一组分,含有有机聚硅氧烷(B2a1或B2b1)和氢化硅烷化催化剂(B2a3)或缩合催化剂(B2b3);

2.第二组分,含有有机聚硅氧烷(B2a1)或(B2b1)、每分子具有至少两个Si键合的氢原子,可替代地至少三个Si键合的氢原子的有机聚硅氧烷(B2a2)以及任选地反应抑制剂(B2a5)。

在另外的可替代性方案中,用于制造硅酮弹性体的一种或多种成分可以以预制备的母料或液体浓缩物形式引入到一种或多种热塑性有机材料(B1)中。例如,可以将适当的交联剂引入组合物中用于将母料与热塑性材料(例如与直链有机聚硅氧烷浓缩物或硅氧烷母料相同的材料)共混。类似地,当存在时,硅氧烷(B3)可以通过单独的混合操作以上游制备的母料形式引入。

在还另外的可替代性方案中,用于制造硅酮弹性体的组合物的组分可以预混合并固化以使得将固化的硅酮弹性体共混到一种或多种热塑性有机材料(B1)中,从而避免在一种或多种热塑性有机材料(B1)中需要动态固化。

硅酮弹性体浓缩物可以在高温下插入到最终组合物中,插入到熔融的一种或多种热塑性有机材料(B1)中,或在共混物插入到加工设备并暴露至高温下之前以其固体形式与一种或多种热塑性有机材料(B1)预共混。

在还另外的可替代性方案中,(B3)(当需要时)的母料和制造硅酮弹性体(B2)的成分的一种或多种母料均可以预制备并在高温下引入到一种或多种热塑性有机材料(B1)中并适当地混合在一起。

适当的熔融共混设备的一个实例是双螺杆挤出机。特别适当的是具有长度/直径(L/D)比率超过40的双螺杆挤出机。热塑性有机聚合物(A)可以例如引入到同向旋转双螺杆挤出机的主要进料中,所述同向旋转双螺杆挤出机是在足以熔融热塑性有机聚合物的高温下操作的。可以使用例如齿轮泵将有机聚硅氧烷(B)添加到已经熔融的热塑性有机聚合物相中。挤出机中的液相试剂的停留时间可以例如是30至240秒、任选地50至150秒。

如前所述的组件包括:

与滑动构件摩擦接触的成型制品,所述成型制品和所述滑动构件被配置为保持接触并相对于彼此移动,所述成型制品包含热塑性材料,所述热塑性材料包含以下各项的共混物:

(A)一种或多种热塑性有机材料,以及

(B)包含以下各项的粘滑改性剂母料:

(B1)一种或多种热塑性有机材料,

(B2)硅酮弹性体;和/或

(B3)未固化的有机聚硅氧烷聚合物

其中母料(B)基于(B1)+(B2)+(B3)的重量包含按重量计20%至60%的交联的硅酮弹性体,并且其中热塑性弹性体组合物基于(A)+(B)的重量包含总共按重量计0.05%至25%的交联的硅酮弹性体。热塑性材料可以是热塑性弹性体材料。

在一个实施例中,成型制品和滑动构件二者都是由热塑性材料制造,所述热塑性材料例如包含以下各项的共混物的热塑性弹性体材料:

(A)一种或多种热塑性有机材料,以及

(B)包含以下各项的粘滑改性剂母料:

(B1)一种或多种热塑性有机材料,

(B2)硅酮弹性体;和/或

(B3)未固化的有机聚硅氧烷聚合物

其中母料(B)基于(B1)+(B2)+(B3)的重量包含按重量计20%至60%的交联的硅酮弹性体,并且其中热塑性材料基于(A)+(B)的重量包含总共按重量计0.05%至25%的交联的硅酮弹性体。

如上文中的成型制品可以是使用中的任何制品,所述制品被设计为相对于第二物体(本文称为滑动构件)移动并与其摩擦接触,同时与所述滑动构件保持摩擦接触。典型地,成型制品和滑动构件相对于彼此移动并摩擦接触,但是应理解它们中的一个可以是固定的同时另一个移动或者两者可以同时移动,但是在每种情况下,当功能(即摩擦接触)时它们相对于彼此滑动并且因此需要克服相对动摩擦并且可能经受粘滑现象。因此,在由热塑性组合物或热塑性弹性体组合物制成的每种情况下,成型制品可以例如是,汽车零件如壳、闩锁、窗绕组(window winding)系统、刮水器零件、天窗零件、杠杆、衬套、齿轮、齿轮箱零件、枢轴壳、支架、拉链、开关、凸轮、滑动元件或盘。滑动构件还可以是以上中的任何一种或用于提供成型制品与滑动构件在使用期间保持摩擦接触且在使用期间相对于彼此移动的其壳。滑动组件也可以是,汽车零件如壳、闩锁、窗绕组系统、刮水器零件、天窗零件、杠杆、衬套、齿轮、齿轮箱零件、枢轴壳、支架、拉链、开关、凸轮、滑动元件或与其摩擦接触的盘。成型制品和滑动构件可以是摩擦接触的零件,例如门板、装饰件、扶手、中央控制台、仪表盘、手套箱、座位。成型制品和滑动构件之一或二者可以通过注射模制制造。

滑动构件可以或也可以不由热塑性材料或热塑性材料制造。当滑动构件由热塑性体材料或热塑性弹性材料制造时,所述材料可以与制造成型制品的材料相同。可替代地,滑动构件可以由非塑料材料(如金属或皮革)制造。

如前所述的组件可以由成型制品和滑动构件组成。然而,成型制品和滑动构件可以可替代地形成多零件组件的零件,或成型制品和滑动构件可以是以组件内部零件的形式以摩擦接触相对于彼此移动的零件。例如,成型制品和滑动构件可以通过紧固机构(如螺母和螺栓或螺钉)连接在一起或可替代地可以夹在一起。例如,成型制品的零件可以被设计为接纳(夹入)到滑动构件的接收器中,反之亦然。

通过摩擦接触,应理解成型制品和滑动构件,在它们的功能寿命(以及组件的)期间,经受需要克服动摩擦力以继续移动的相对于彼此的摩擦移动。尽管在历史上,成型制品和滑动构件将有规律地经受粘滑现象和相关的噪声例如吱吱声等,如前所述的母料的内容物的存在使得成型制品和滑动构件能够在显著减少粘滑现象和相关噪声出现的情况下相对于彼此移动。

因此,例如,组件典型地由热塑性滑动构件和成型制品制成,所述热塑性滑动组件是通过注射模制由没有被如前所述的母料改性的第一热塑性材料制成的,所述成型制品是由结合了如前所述母料的第二热塑性材料制成的,其中将上述成型制品和滑动构件以摩擦接触夹在或组装在一起,显著减少或完全避免了吱吱声和粘滑现象的发生。本发明能够有效替代传统的抗吱吱声涂层、外部油脂和毡、生产灵活性、改善的耐磨性、在混料或注射模制期间使用、降低的设计成本、良好的表面光洁度。本发明特别好的适于PC/ABS共混物。

本发明通过以下实例说明,其中除非另有说明,否则所有份数和百分数均按重量计。

使用所述材料使用以下表1中所示的量的两种硅酮橡胶基体制备硅酮橡胶母料。

i)Si-橡胶基体1是包含有机聚硅氧烷胶与二氧化硅填料的共混物的具有70肖氏A硬度(根据ASTM D2240-03测量)的未催化的硅酮橡胶基体。胶的共混物是乙烯基二甲基封端的聚二甲基硅氧烷、乙烯基二甲基封端的聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷共聚物胶和三甲基封端的聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷共聚物的混合物。胶具有1.23的比重并且胶共混物具有根据ASTM D-926-08测量的包括在300与450mm/100之间的威廉姆塑性数。

ii)用作增强填料的二氧化硅是具有包括在0.5μm至20μm尺寸范围粒径的热解法(热解)二氧化硅,如通过卡博特公司(Cabot)以商标Cab-O-Sil MS-75D出售的那个。用含有乙烯基甲基硅氧烷单元和硅醇端基的低聚有机聚硅氧烷预处理二氧化硅。

iii)Si-橡胶基体2是包含有机聚硅氧烷胶与二氧化硅填料的共混物的具有40肖氏A硬度(根据ASTM D2240-03测量)的未催化的硅酮橡胶基体。胶的共混物是乙烯基二甲基封端的聚二甲基硅氧烷、乙烯基二甲基封端的聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷共聚物胶和三甲基封端的聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷共聚物的混合物。胶具有1.11的比重并且共混物具有根据ASTM D-926-08测量的包括在150与200mm/100之间的威廉姆塑性数。

iv)用作增强填料的二氧化硅是具有包括在0.5μm至20μm尺寸范围粒径的热解法(热解)二氧化硅,如通过卡博特公司(Cabot)以商标

v)用于实例中的铂催化剂是来自密西根州米德兰的陶氏化学公司(Dow ChemicalCompany,Midland Michigan)的

vi)用于实例中的交联剂是来自密西根州米德兰的陶氏化学公司的

vii)使用的丙烯酸乙烯酯共聚物是来自杜邦公司(Dupont)的

viii)使用的抗氧化剂是来自巴斯夫公司的

使用的组合物在表1中示出。

表1

使用25mm直径和48L/D的双螺杆挤出机进行组分的混合和硅酮固化反应。将双螺杆挤出机加工筒段加热至从160℃至最高达180℃的范围(在模口处由180℃至最高达200℃)。将丙烯酸乙烯酯共聚物进料到主要的挤出机入口端并且当其穿过挤出机时将其熔融。下游将硅酮基体、铂催化剂和Si-H交联剂分别引入到熔融的丙烯酸乙烯酯共聚物中以确保硅酮基体的均匀分布和动态固化反应以在熔融的丙烯酸乙烯酯共聚物中形成硅酮弹性体。设置每个单独注射口的位置以确保硅酮固化反应在丙烯酸乙烯酯在挤出机中的停留时间内完成。在使用未固化的硅酮基体橡胶的实例的情况下,没有将铂催化剂和Si-H交联剂引入到挤出机中。使所得产物粒化。

将所得粒化的母料产物在110℃下干燥2小时以达到0.02%的最大相对湿度。

然后将所得呈粒料形式的硅酮母料以所要求的比率与来自德国勒沃库森的科思创公司(Covestro AG of Leverkusen,Germany)以名称

将以上与四种对比材料进行对比:

COMP-1:未改性的PC/ABS(30%ABS)-实例中通过引入以上所述的母料改性的材料。COMP-1用作参比或基线。在注射模制之前将COMP-1材料在110℃下干燥3小时。

COMP-2:

COMP-3:

COMP-4:用2wt%PDMS负载制备的混料的PC/ABS,其中三甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS),具有在25℃下1000mm

一旦如上所述制备,将实例材料和对比材料注射模制,典型的注射温度是230℃-250℃,使用150巴(15000000Nm

粘滑/吱吱声评估:

在来自齐格勒仪器责任有限公司(Ziegler Instruments GmbH)的SSP04粘滑测试台上根据VDA 230-206:2007(材料对部分1至3的粘滑性能的评估)进行吱吱声测试,其中使用下表2中指示的测试参数使测试中的注射模制的实例/反例的平面样品盘(100x100x4mm的尺寸)滑过未改性的注射模制的PC/ABS的平面矩形的片(25x50mm的尺寸):

表2

SSP04粘滑测试台提供了来自实际评估的若干结果:-

风险系数或RPN提供了给出根据VDA 230-206:2007(ASTM 230-206)发出听得见的吱吱声噪声的一对材料的概率的数。1与3之间的RPN证实材料对没有或具有最小的吱吱声风险。4至5的RPN表示没有发出吱吱声的等级,但是材料对可能长期发出吱吱声。最后,5以上的等级,即5与10之间证实材料对发出听得见的吱吱声噪声。

脉冲值提供了测试期间在2个表面(开始-停止)之间粘滑发生的次数。抗吱吱声添加剂的目标是降低脉冲值。

最大加速度:在每个粘滑现象的重新启动阶段期间记录的加速度。最大加速度越高,粘滑现象越严重并且噪声产生的风险越高。

静态摩擦系数(SCOF)定义为平行于位移施加以诱导移动的纵向力。

动态摩擦系数(DCOF)定义为保持一个表面相对于另一个表面以恒定速度运动所需要的纵向力。

目测检查样品的表面外观分为:良好(无明显的产品分层的迹象或流动痕迹)、差的(明显的流动痕迹)或起泡(产品分层,有表面流动痕迹和非均匀性)。在粘滑测试后,还对实例和反例进行了视觉研究,用于表面磨损(表面损伤和划痕),当然也要注意在测试程序期间是否发现任何可听到的噪音。

已经进行了将所有结果表示为3个独立样品在10个周期(405次移动后和前/周期;总共4050次移动)的平均值。使未改性的PC/ABS经过与测试样品相同的加工顺序(挤出和注射模制),以遵循相同的热历史。对比3,将商业即用的PC/ABS直接注射到测试模具中。混配材料的制备包括按重量计4%的母粒或在对比4的情况下的PDMS,如下表3所示。

用于测试的复合配制品列在下表3中:

表3

在本文的实例中,实例1和实例2例举固化的硅酮母料,并且实例3和实例4是它们的非固化的相对零件。

实验1

进行该实验是为了表明来自本发明并以实例1呈现的产品与通过对比实例2和对比实例3例举的当前基准产品和技术方法在可比较的条件下以相同的方式工作。

表4

如预期的,未改性的PC/ABS对比实例1具有非常高的RPN等级,最高的静态和动态摩擦系数(COF)值,以及通过脉冲值14800指示的粘滑发生的高频率和6.4的最大加速度。测试中的对比实例1样品的表面可以看到具有明显的磨损损伤,由于表面磨损这在一定程度上导致在测试之后在表面上存在聚合粉末。最后,在测试期间其产生听得见的噪声。

在分类基准中最好的对比实例3示出优异的结果。涂层通过在材料对之间提供非常低的COF来递送抗吱吱声性能。证实了非常低的RPN(平均接近1),并且提供了分别为0.1和0.09的最低的静态和动态COF结果。脉冲率为516,与其一起的的0.08的低最大加速度也有助于消除噪声产生。

对比实例2,商业即用改性的PC/ABS化合物,提供了没有粘滑发展的良好的粘滑性能。然而,该化合物示出接近原始的PC/ABS基质的高的COF值,这可能在需要良好滑动效果的典型应用中带来一些问题。

实例1,将热塑性硅酮固化橡胶母料混配到PC/ABS中的结果具有与对比实例2和对比实例3可比较且远远低于为3的容许值的最大可接受RPN的为1.2的优异的RPN值。如前所述,实例1具有与对比实例2相当的性能值,但脉冲和COF值略低,因此在我们看来,它比对比实例2更合适,因为它的结果更接近于被认为是同类中最好的对比实例3。

实验部分2

第二个系列的试验在更广泛的范围内进行。

表5

*对比实例3:材料在测试时不能相互滑动。因此,脉冲为0并且静态和动态COF以及最大加速度都不是测试的代表性值。

**由于PDMS的表面膨胀,表面外观受到严重影响。

实例1和实例2分别是含有高和低肖氏A基体胶的交联的Si-MB。实例3和实例4是高和低的肖氏A基体胶的对应的非交联的Si-MB。有趣的发现,交联对于高的肖氏A基胶Si-MB是需要的以提供抗吱吱声性能。实际上,由实例3表示的非交联的高肖氏A硅酮基的Si-MB没有表现出可接受的抗吱吱声性能,因为获得了4.3的RPN和较高的脉冲以及最大加速度。因此,该实例3不满足本发明的要求,因为其清楚地示出RPN数高于3的界限,该界限是由VDA230-206定义的考虑材料对作为抗吱吱声的界限。

相反,低肖氏硅酮基的Si-MB对于分别由实例2和实例4表示的交联和非交联的添加剂二者示出良好的抗吱吱声性能。然而,表面外观通过交联方法显著改善,因为实例2示出优异的表面外观而实例4没有示出良好的表面外观。

如期望的,当RPN在2.8界限值的平均值内时,对比实例4示出一些抗吱吱声性能。通过在RPN数上测量的高的标准变化,表明测量的可重复性低,说明PDMS分散性差且表面不均匀。另一方面,表面在注射期间被PDMS起泡严重影响。表面非常油腻且不美观,使它不适合汽车可见零件的应用。在上面,PDMS是液体的使其使用起来并不友好。这就是来自本发明的实例1、2和4提供非常良好的抗吱吱声性能和优异的表面外观同时更易于使用(粒料)。

相关技术
  • 包含粘滑改性剂母料的热塑性组合物
  • 用于热塑性聚酯的冲击强度改性剂和包含该冲击强度改性剂的热塑性聚酯树脂组合物
技术分类

06120112196298