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阻燃的交联脂肪族聚酮

文献发布时间:2024-04-18 20:00:50


阻燃的交联脂肪族聚酮

发明领域

本发明涉及一种模制品以及用于生产此类模制品的方法,所述模制品包含含有交联的脂肪族聚酮(PK)的聚合物基质以及阻燃剂。此外,本发明涉及该模制品在工业领域中广范围内的用途,所述工业领域优选地选自汽车工业、船舶工业、航空航天工业、铁路工业、工业机器和机器人、服务机器人、石油和天然气工业、电子工业、能源生产、传输和分配、计算机工业、办公机器、收音机和电视机、食品和饮料工业、安全技术、包装工业和医疗(保健)工业。

背景技术

可热塑性加工的塑料(热塑性塑料)由于其生产的生产率、其可逆的可成形性,以及通常还由于其高质量的技术性能而得到广泛应用,并且现在是工业生产中的标准产品。它们基本上由线性聚合物链组成,即它们是未交联的,并且通常也具有很少或没有支化。然而,热塑性塑料在其耐温性方面具有固有的限制,因此并不理想地适用于聚合物材料的所有应用。因此,希望提高热塑性塑料的耐温性,而不牺牲诸如可加工性、良好的机械性能或高耐化学性等优点。就耐温性而言,其中大分子通过共价键连接的交联聚合物(热固性塑料)通常是有利的。在低温下,它们处于硬弹性状态,也被称为玻璃化转变区。如果热固性塑料被加热至超过这个范围,则它们通常直接进入热分解范围。因此,对开发组合了热塑性塑料和热固性塑料两者优点的新型材料存在很大的兴趣,即该材料可以以低成本形成,并且在模制之后表现出高耐热性。这种组合对于电动汽车中使用的塑料将是特别有利的。由于目前经常使用的锂离子电池存在更高的所谓热失控事件的风险,因此交通工具和电池制造商被迫在电池周围的安装空间中仅使用阻燃塑料。然而,在部件的热测试期间,很明显,阻燃热塑性塑料无法承受一些燃烧测试的苛刻条件,这是因为,尽管它们由于其阻燃装备而不燃烧,但它们肯定会软化和熔化,导致部件失去其功能。如果可以开发一种在加工之后表现出热固性行为的热塑性阻燃材料,则可以解决这个问题。

脂肪族聚酮(PK)是具有良好的机械性能,尤其是高冲击强度和良好耐介质性的热塑性塑料。它们具有交替结构,其中亚乙基或亚丙基之后是酮基(羰基),其中亚丙基的比例通常很小且可变。脂肪族聚酮的特征尤其在于非常好的回弹性、甚至在低温下的高冲击强度值、高机械疲劳强度、低蠕变变形趋势以及良好的滑动和磨损行为。

脂肪族聚酮是由一氧化碳和α-烯烃产生的具有线性结构的聚合物,其中聚合物链中单体单元的排列严格交替。如今,聚酮三元共聚物几乎完全取代了仅由一氧化碳和乙烯制成的经典聚酮共聚物。这些聚酮三元共聚物由一氧化碳、乙烯和优选地少量的丙烯组成。

使用三元共聚物代替共聚物的原因是三元共聚物的脆性显著降低。由于其严格交替的聚合物链具有极低的缺陷率(每一百万个单体单元一个缺陷)以及大量的极性酮基,由一氧化碳和乙烯组成的聚酮共聚物是高度结晶的,非常硬但也非常脆,这极大地限制了其作为聚合物材料的应用可能性。通过在合成期间添加少量的丙烯(约5%),可以以此类方式破坏结晶度,使得熔点从255℃(一氧化碳和乙烯的共聚物)降低到220℃(三元共聚物),并且获得非常坚韧的聚合物,而不是易碎的聚合物。脂肪族聚酮的特征尤其在于高冲击强度、低蠕变、高耐化学性和良好的摩擦性能等。然而,如上所述,PK也表现出热塑性塑料典型的耐温性方面的固有限制。因此,将PK用于约80℃至100℃的最大连续使用温度(根据ISO 75的热变形温度HDT/A)是不利的。因此,这类聚合物的应用可能性非常有限。

WO97/14743涉及一种与增强剂和阻燃剂的混合物共混的非交联的聚酮。

为了进一步提高PK的耐温性和机械稳定性,建议使聚合物链交联。

自20世纪80年代以来,聚醚醚酮(PEEK)与二胺的化学交联的方法已经是已知的。

PK与胺的交联反应可以描述如下:脂肪族聚酮的酮基与胺反应以形成席夫碱。然而,由于脂肪族聚酮在高温下倾向于将它们的酮基互变异构为相应的烯醇形式,随后导致不受控制的后续反应,因此这些反应通常与交联竞争,这使得材料的受控交联更加困难。

此外,在高温下处理挥发性二胺涉及对使用者造成重大危险,且对环境影响大。因此,期望以不会对使用者和环境造成危害的此类方式设计上述方法和其中使用的试剂。

在最近的公布中,描述了弥补这一缺陷的尝试。

WO2020/030599A2描述了一种用于制备含PAEK的交联模制品的方法,其中交联剂是二(氨基苯基)化合物,其中两个氨基苯基环经由具有碳环残基的脂肪族基团彼此连接。具体地,1-(4-氨基苯基)-1,3,3-三甲基茚满-5-胺(=DAPI,CAS号54628-89-6)、DAPI与1-(4-氨基苯基)-1,3,3-三甲基茚满-6-胺的异构体混合物或与CAS号68170-20-7的异构体混合物用作交联剂组分。一个缺点是交联剂的生产成本高。另一方面,与DAPI交联的PAEK的物理化学性质也需要改进。

WO2021156403 A1描述了一种包含聚合物基质的模制品,所述聚合物基质含有交联的脂肪族聚酮(PK),其中交联剂选自各种二氨基化合物、包含酰胺基团的低聚物/聚合物和饱和的脂环氨基化合物。

然而,现有技术文件中没有一篇提出PK聚合物的防火装备。

KR20200038373涉及一种具有阻燃性和耐热性的聚酮组合物,其含有:60.0-85.0wt%的由一氧化碳和至少一种基于烯烃的不饱和烃组成的聚酮;0.1-23.0wt%的聚酰胺;0.1-5.0wt%的橡胶;8.0-12.0wt%的磷基阻燃剂;0.05-0.6wt%的氧化铜;以及0.1-1.0wt%的硅油。

KR20160059905涉及通过注射模制制备的用于笔记本电脑端壳的聚酮组合物,其包含聚酮磷基阻燃剂和尼龙6I。

在这两篇文件中,聚酮组合物都是基于聚酮与聚酰胺的共混。事实上,在这些共混物中,聚酮和聚酰胺的交联基本上是可能的。然而,后固化时间很长,因此在实践中没有相关性。

因此,非常期望获得交联的脂肪族聚酮,该交联的脂肪族聚酮的特征在于改善的机械性能以及改善的耐热性、降低的蠕变和增加的耐化学性,同时表现出低的可燃性或阻燃性质。

因此,本发明的一个目的是提供一种优化的具有阻燃性的PK,其中上述性能得到改善或至少没有受损。

令人惊讶的是,本发明的问题通过方法、模制品和密封制品来解决,其中聚酮在阻燃剂的存在下与特殊的二胺源进行交联以形成亚胺基团。在这一方法中,至少一种聚酮、至少一种阻燃剂和至少一种二胺源的增塑混合物可以首先进行模制方法以生产模制品。随后,模制品可以进行交联。优选地,根据所选择的交联化学,模制品在模制步骤期间交联或随后在后固化步骤中交联。

根据本发明的模制品以及根据本发明的方法具有以下优点:

-根据本发明使用的交联的聚酮和根据本发明的模制品是阻燃的。

-根据本发明使用的交联阻燃聚酮和根据本发明的模制品在高温下具有改善的耐温性、较低的可燃性和较高的刚度(模量)。

-根据本发明使用的交联的阻燃聚酮和根据本发明的模制品具有改善的稳定性,并且仍然是易于加工的。

-根据本发明使用的交联的阻燃聚酮和根据本发明的模制品的特征在于在直接火焰冲击下增加的阻燃性和增加的尺寸稳定性。换句话说,在着火情况下,这些材料保持尺寸稳定并且不会燃烧。

-根据本发明的方法的特征在于低成本。根据本发明使用的二胺源是可商购获得的基础材料(base material),通常采购成本低。

-聚酰胺可以用作低分子量聚酰胺和二胺的来源。取决于反应条件,可以控制由聚酰胺形成的交联剂组分。通过使用聚酰胺作为二胺的来源,因此也可以使PK与低沸点脂肪族二胺交联,否则由于方法工程/安全/环境原因而无法实施。

-根据本发明的方法在技术上易于实施,因为仅需要输送和混合两种组分(优选地两种颗粒)。

-根据本发明的模制品(molding)具有良好的摩擦学性能,特别是非常好的磨损行为。它们适用于在磨损条件下使用的材料,例如,作为腐蚀性和磨损性介质的输送装备中的密封件和滑动轴承材料。

-根据本发明的模制品(molded article)显示出较低的溶胀。

-由于使用了长期确定的组分,聚合物无需REACH批准。

-根据本发明的方法是可持续的。未交联的残余材料可以容易地被回收并且不必处理。在根据本发明的方法中,避免了对环境和健康有潜在危害的物质(如挥发性芳香胺)。

-可硬化的聚合物组合物以及根据本发明的交联模制品具有良好的耐化学品性,并且显示出低的蠕变倾向。

发明内容

本发明涉及一种模制品,其包含:

a)聚合物基质,所述聚合物基质通过使脂肪族聚酮与作为交联剂的至少一种二胺源交联以形成亚胺基团而得到,其中所述二胺源选自由以下组成的群组:

-二(氨基苯基)化合物,其中两个氨基苯基环通过具有碳环残基的脂肪族基团相互连接,

-选自式(I)、(II)和(III)化合物的二胺化合物,

其中

R

R

R

X选自键、氧、硫、羰基、磺酰基、亚砜基、C

R

R

R

-含有至少两个酰胺基团的低聚物/聚合物,

-具有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物,和含有并入的这些化合物的低聚物/聚合物;以及

-其混合物;

b)阻燃剂(A)。

本发明特别涉及一种模制品,其包含:

b)聚合物基质,所述聚合物基质通过使脂肪族聚酮与作为交联剂的至少一种二胺源交联以形成亚胺基团而得到,其中所述二胺源选自由以下组成的群组:

-二(氨基苯基)化合物,其中两个氨基苯基环通过具有碳环残基的脂肪族基团相互连接,

-选自式(I)、(II)和(III)化合物的二胺化合物,

其中

R

R

R

X选自键、氧、硫、羰基、磺酰基、亚砜基、C

R

R

R

-具有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物,和含有并入的这些化合物的低聚物/聚合物;以及

-其混合物;

b)阻燃剂(A)。

本发明还涉及一种用于制备模制品的方法,其包括以下步骤:

i)提供包含至少一种脂肪族聚酮、至少一种交联剂和至少一种如上文和下文定义的阻燃剂的混合物,

ii)由步骤i)中获得的混合物制备模制品,以及

iii)在脂肪族聚酮交联的温度下对所述模制品进行热处理,并且

其中所述交联剂选自

-二(氨基苯基)化合物,其中两个氨基苯基环通过具有碳环残基的脂肪族基团相互连接,

-选自式(I)、(II)和(III)化合物的二胺化合物,

其中

R

R

R

X选自键、氧、硫、羰基、磺酰基、亚砜基、C

R

R

R

-含有至少两个酰胺基团的低聚物/聚合物,

-具有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物,和含有并入的这些化合物的低聚物/聚合物;以及

-其混合物。

本发明还特别涉及一种用于制备模制品的方法,其包括以下步骤:

i)提供包含至少一种脂肪族聚酮、至少一种交联剂和至少一种如上文和下文定义的阻燃剂的混合物,

ii)由步骤i)中获得的所述混合物制备模制品,和/或

iii)在脂肪族聚酮交联的温度下对所述模制品进行热处理,并且

其中所述交联剂选自

-二(氨基苯基)化合物,其中两个氨基苯基环通过具有碳环残基的脂肪族基团相互连接,

-选自式(I)、(II)和(III)化合物的二胺化合物,

其中

R

R

R

X选自键、氧、硫、羰基、磺酰基、亚砜基、C

R

R

R

-具有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物,和含有并入的这些化合物的低聚物/聚合物;以及

-其混合物。

本发明进一步涉及一种可硬化的聚合物组合物,其包含至少一种聚酮、至少一种阻燃剂和至少一种交联剂,所述交联剂选自由以下组成的群组:

-二(氨基苯基)化合物,其中两个氨基苯基环通过具有碳环残基的脂肪族基团相互连接,

-选自式(I)、(II)和(III)化合物的二胺化合物,

其中

R

R

R

X选自键、氧、硫、羰基、磺酰基、亚砜基、C

R

R

R

-含有至少两个酰胺基团的低聚物/聚合物,

-具有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物,和含有并入的这些化合物的低聚物/聚合物;以及

-其混合物。

本发明进一步特别涉及一种可硬化的聚合物组合物,其包含至少一种聚酮、至少一种阻燃剂和至少一种交联剂,所述交联剂选自由以下组成的群组:

-二(氨基苯基)化合物,其中两个氨基苯基环通过具有碳环残基的脂肪族基团相互连接,

-选自式(I)、(II)和(III)化合物的二胺化合物,

其中

R

R

R

X选自键、氧、硫、羰基、磺酰基、亚砜基、C

R

R

R

-具有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物,和含有并入的这些化合物的低聚物/聚合物;以及

-其混合物。

本发明进一步涉及如上文和下文定义的模制品在汽车工业、船舶工业、航空航天工业、铁路工业、工业机器和机器人、服务机器人、石油和天然气工业、电子工业、计算机工业、办公机器、收音机和电视机、食品和饮料工业、安全技术、包装工业和医疗(保健)工业中的用途。

本发明进一步涉及由如以上和以下定义的模制品组成或包含该模制品的密封制品、止推垫圈、挡圈、阀门、连接器、绝缘体、弹簧钩、轴承、衬套、膜、粉末、涂料、纤维、密封件和O型环、管道和电线、冷却管、电缆、护套、套管和外套、电气或化学应用的外壳、电池外壳。

本发明进一步涉及如以上和以下定义的阻燃剂(A)用于提供如以上和以下定义的阻燃模制品或如以上和以下定义的阻燃聚合物组合物的用途。

具体实施方式

在下文中,术语“交联剂”和“二胺源”同义地使用。

在下文中,术语“可固化的聚合物组合物”和“可硬化的聚合物组合物”也同义地使用。

在本申请的意义上,术语“共混物”表示必须包含两种或更多种聚合物组分的组合物。

在本申请的意义上,术语“复配(compounding)”表示聚合物组分和至少一种添加剂的混合物的形成。聚合物组分可以是单一聚合物或聚合物共混物或包含至少一种添加剂的组分。

聚酮

原则上,任何脂肪族聚酮都可以用作聚合物组分。根据本发明,脂肪族聚酮(PK)是由一氧化碳和α-烯烃制备的具有线性结构的聚合物,其中聚合物链中单体单元的排列优选地严格交替。脂肪族聚酮不同于聚芳基醚酮(PAEK),如聚醚醚酮(PEEK),因为它不含芳环和醚基团。根据本发明的优选PAE是聚酮三元共聚物。这些聚酮三元共聚物由一氧化碳、乙烯和优选地少量的丙烯组成。

根据本发明,脂肪族聚酮具有由交替的亚烷基单元和酮基组成的线性聚合物链。亚烷基单元优选地包含亚乙基单元作为主要组分,特别优选地与1-甲基亚乙基单元组合的亚乙基单元作为主要组分。脂肪族聚酮的平均分子量以及用于制备的反应物一氧化碳、乙烯以及另一种烯烃如丙烯或1-丁烯或2-丁烯的比率可以不同。脂肪族聚酮具有可以连接以形成亚胺键的酮基。根据本发明,也可以使用例如其分子量或组成不同的不同脂肪族聚酮的混合物。然而,优选使用单一PK,因为这允许实现更高的结晶度和相关的温度稳定性。

在优选的实施方式中,脂肪族聚酮具有在60000g/mol至100000g/mol范围内的平均分子量(average mean molecular weight)M

优选地,脂肪族聚酮(PK)在240℃下具有在2cm

合适的PK是可商购获得的,例如来自晓星株式会社(Hyosung Corporation Co,Ltd.)的M230A(在240℃和2.16kg下MFR=150g/10min)、M330A(在240℃和2.16kg下MFR=60g/10min)、M340A(在240℃和2.16kg下MFR=60g/10min)、M630A(在240℃和2.16kg下MFR=6g/10min)和M640A(在240℃和2.16kg下MFR=6g/10min)以及来自AKRO-PLASTIC GmbH的

特别优选使用具有如上所述的熔体流动指数的此类PK,和基于PK和交联剂的总量,0.05wt.%至15wt.%,特别是0.1wt.%至5wt.%的量的交联剂。在优选的实施方式中,基于PK和交联剂的总量,待使用的交联剂的比例为0.1-1.5wt.%,特别是0.3-1.0wt.%。通过起始材料的此类比率和性质,可以实现产品的极好的可加工性。特别地,刚度特别高,其特征在于高弹性模量。此外,此类PK可以在仍然允许热塑性塑料与交联剂混合的温度下加工,而不会在提供混合(=步骤i)期间使交联反应进行得太快。结果,获得了增塑的化合物,其可以非常容易地用于模制工艺中以生产模制品(=步骤ii))。以这种方式获得的模制品然后可以经受后固化(=步骤iii),其中通过使PK交联获得最终的材料性能。换句话说,在使用较慢反应的芳香族交联剂的情况下,以这种方式获得的模制品可以经受后固化(=步骤iii),其中通过使PK交联获得最终的材料性能。在更快反应的脂肪族交联剂的情况下,以这种方式获得的模制品可能在模制之后已经交联。

根据本发明,模制品优选地是基于PK的模制品。此处,“基于PK”意指PK是赋予模制品基本结构的聚合物组分。在一个实施方式中,优选PK是模制品的唯一聚合物组分。在另外的实施方式中,PK以与另外的聚合物(特别是热塑性聚合物)混合的形式存在。优选的另外的聚合物包括热塑性聚氨酯(TPU)以及其他热塑性弹性体、聚酯、液晶聚酯(LCP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯(PC)。因此,PK和另外的聚合物(特别是热塑性另外的聚合物)之间的优选质量比是1:1至100:1,优选地5:1至100:1,特别优选地10:1至100:1。此外,模制品可以含有填料(如纤维)和/或常用添加剂(如加工助剂)和/或功能性组分。交联的PK形成基质,存在的任何添加剂均匀地分布在该基质中。

交联剂

优选地,基于交联剂的总重量,至少一种交联剂含有至少80重量%,特别是至少90重量%,更特别是至少99重量%的二胺源,所述二胺源选自由以下组成的群组:

-二(氨基苯基)化合物,其中两个氨基苯基环通过包含碳环基团的脂肪族基团连接在一起,

-选自式(I)、(II)和(III)化合物的二胺化合物,

-具有至少两个酰胺基团的低聚物/聚合物,

-具有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物,含有并入的这些化合物的低聚物/聚合物,以及

-其混合物。

在优选的实施方式中,基于交联剂的总重量,所述至少一种交联剂含有至少80重量%,特别是至少90重量%,更特别是至少99重量%的二胺源,所述二胺源选自具有至少两个酰胺基团的低聚物/聚合物、具有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物、含有并入的这些化合物的低聚物/聚合物以及其混合物。

交联剂的量根据所需的交联度进行调节。优选地,基于脂肪族聚酮和交联剂的总量,交联剂的量为0.05wt%至15wt%,特别是0.1wt%至5wt%。在优选的实施方式中,交联剂的量为0.1wt%至1.5wt%,尤其是0.3wt%至1.0wt%。已经发现,具有此类比例的交联剂的产品的稳定性可能是特别有利的。

在优选的实施方式中,交联剂在1013毫巴下具有至少300℃,特别是至少350℃,在一个特定的实施方式中至少400℃的沸点。这是有利的,因为此类交联剂在所需的高加工温度下仅具有相对低的蒸气压。优选地,交联剂在1013毫巴下的沸点在300℃至500℃范围内,特别是在350℃至500℃范围内。有利地,交联剂的熔点低于脂肪族聚酮(PK)的熔点。这导致良好的可加工性和对使用者的低风险。

在优选的实施方式中,用作交联剂的二胺源是具有至少两个酰胺基团的低聚物/聚合物。

低聚物是由若干个结构上相同或相似的单元(单体)组成的分子。如果存在大量单体(>50),则使用术语聚合物。

在下文中,术语聚酰胺与具有至少两个酰胺基团的低聚物/聚合物同义地使用。

在下文中,聚酰胺被称为交联剂,此术语也包括在根据本发明的方法的反应期间形成的较低分子量的产物(例如,来自酰胺基团的水解裂解,形成能够与PK的酮基反应的胺基团),只要这些产物能够使PK交联。在这方面,用于提供PK和交联剂的混合物的聚酰胺和任何含有胺基团的低聚物及其二胺单体都可以用作交联剂。

术语聚酰胺在下文中用于指均聚酰胺和共聚酰胺。在本发明的上下文中,聚酰胺有时用由字母PA后跟数字和字母组成的标准缩写来命名。这些缩写中的一些在DIN EN ISO1043-1中定义。衍生自H

聚酰胺可以由用于生产它们的单体来描述。形成聚酰胺的单体是适合于形成聚酰胺的单体。

在优选的实施方式中,交联剂是具有至少两个酰胺基团的聚合物,该聚合物包含呈共聚形式的聚酰胺形成单体,其选自由以下组成的群组:

A)未取代的或取代的芳香族二羧酸和未取代的或取代的芳香族二羧酸的衍生物,

B)未取代的或取代的芳香族二胺,

C)脂肪族或脂环族二羧酸,

D)脂肪族或脂环族二胺,

E)一元羧酸,

F)单胺,

G)至少三价胺,

H)内酰胺,

I)ω-氨基酸,和

K)不同于A)至I)并可与其共缩合的化合物,以及其混合物。

在本发明的优选实施方式中,优选熔点为260℃或更低的聚酰胺被用作交联剂。特别地,使用脂肪族聚酰胺。为此目的,条件是必须存在组分A)或B)中的至少一种和组分C)或D)中的至少一种。在特别的实施方式中,条件是必须存在至少一种组分A)和至少一种组分D)。

芳香族二羧酸A)优选地在每种情况下选自未取代的或取代的邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸或二苯基二羧酸以及前述芳香族二羧酸的衍生物和混合物。取代的芳香族二羧酸A)优选地具有至少一个C

芳香族二胺B)优选地选自双-(4-氨基-苯基)甲烷、3-甲基联苯胺、2,2-双-(4-氨基苯基)丙烷、1,1-双-(4-氨基苯基)环己烷、1,2-二氨基苯、1,4-二氨基苯、1,4-二氨基萘、1,5-二氨基萘、1,3-二氨基甲苯、间苯二甲胺、N,N'-二甲基-4,4'-联苯基-二胺、双-(4-甲基氨基苯基)-甲烷、2,2-双-(4-甲基氨基苯基)-丙烷或其混合物。特别优选的芳香族二胺是间苯二甲胺。

脂肪族或脂环族二羧酸C)优选地选自草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、琥珀酸、壬二酸、癸二酸、十一烷-1,11-二羧酸、十二烷-1,12-二羧酸、马来酸、富马酸或衣康酸、顺式和反式环己烷-1,2-二羧酸、顺式和反式环己烷-1,3-二羧酸、顺式和反式环己烷-1,4-二羧酸、顺式和反式环戊烷-1,2-二羧酸、顺式和反式环戊烷-1,3-二羧酸及其混合物。

脂肪族或脂环族二胺D)优选地选自乙二胺、丙二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、2-甲基-1,8-八亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、2-甲基五亚甲基二胺、2,2,4-三甲基六亚甲基二胺、2,4,4-三甲基六亚甲基二胺、5-甲基九亚甲基二胺、2,4-二甲基八亚甲基二胺、5-甲基壬烷二胺、双-(4-氨基环己基)甲烷、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷及其混合物。

特别优选地,二胺D)选自六亚甲基二胺、2-甲基五亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、双(4-氨基环己基)甲烷、2,2-双(4-氨基环己基)丙烷、1,3-双(氨基甲基)环己烷和1,4-双氨基甲基环己烷、5-氨基-2,2,4-三甲基-1-环戊烷甲胺、5-氨基-1,3,3-三甲基环己烷甲胺(异佛尔酮二胺)、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷、[3-(氨基甲基)-2-双环[2.2.1]庚基]甲胺、胺化的二聚体脂肪酸及其混合物。在本发明的优选的实施例中,水溶液含有至少一种二胺D),其选自六亚甲基二胺、双-(4-氨基环己基)甲烷(PACM)、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷(MACM)、异佛尔酮二胺(IPDA)及其混合物。

一元羧酸E)用于根据本发明使用的聚酰胺低聚物的最终封端。原则上,在聚酰胺缩合的反应条件下,所有能够与至少一些可用氨基反应的一元羧酸都是合适的。合适的一元羧酸E)是脂肪族一元羧酸、脂环族一元羧酸和芳香族一元羧酸。这些包括乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸或叔丁酸、戊酸、三甲基乙酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、新戊酸、环己烷羧酸、苯甲酸、甲基苯甲酸、1-萘羧酸、2-萘羧酸、苯乙酸、油酸、蓖麻油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸、来自大豆、亚麻子、蓖麻和向日葵的脂肪酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、叔饱和一元羧酸(例如来自Royal Dutch Shell plc的

如果使用不饱和羧酸或其衍生物作为一元羧酸E),则向水溶液中添加可商购获得的聚合抑制剂可能是有用的。特别优选地,一元羧酸E)选自乙酸、丙酸、苯甲酸及其混合物。在非常特别优选的实施方式中,水溶液仅含有乙酸作为一元羧酸E)。在进一步非常特别优选的实施方式中,水溶液仅含有丙酸作为一元羧酸E)。在另外非常特别优选的实施方式中,水溶液仅含有苯甲酸作为一元羧酸E)。

单胺F)用于根据本发明使用的聚酰胺低聚物的最终封端。原则上,在聚酰胺缩合的反应条件下,能够与至少一些可用的羧酸基团反应的所有单胺都是合适的。合适的单胺F)是脂肪族单胺、脂环单胺和芳香族单胺。这些包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、庚胺、辛胺、癸胺、硬脂胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、环己胺、二环己胺、苯胺、甲苯胺、二苯胺、萘胺及其混合物。

合适的至少三价胺G)选自N'-(6-氨基己基)己烷-1,6-二胺、N'-(12-氨基十二烷基)十二烷-1,12-二胺、N'-(6-氨基己基)十二烷-1,12-二胺、N'-[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基-环己基)己烷-1,6-二胺、N'-[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基-环己基]十二烷-1,12-二胺、N'-[(5-氨基-1,3,3-三甲基-环己基)甲基]己烷-1,6-二胺、N'-[(5-氨基-1,3,3-三甲基-环己基)甲基]十二烷-1,12-二胺、3-[[[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基-环己基]氨基]甲基]-3,5,5-三甲基-环己烷胺、3-[[(5-氨基-1,3,3-三甲基-环己基)甲基氨基]甲基]-3,5,5-三甲基-环己烷胺、3-(氨基甲基)-N-[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基-环己基]-3,5,5-三甲基-环己烷胺。优选地,至少不使用三价胺G)。

合适的内酰胺H)是ε-己内酰胺、2-哌啶酮(δ-戊内酰胺)、2-吡咯烷酮(γ-丁内酰胺)、辛内酰胺、庚内酰胺(enanthlactam)、月桂内酰胺及其混合物。

合适的ω-氨基酸I)是6-氨基己酸、7-氨基庚酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸及其混合物。

不同于A)至I)并且可以与之共缩合的合适化合物K)至少是三价羧酸、二氨基羧酸等。合适的化合物K)另外是4-[(Z)-N-(6-氨基己基)-C-羟基-碳亚氨基]苯甲酸、3-[(Z)-N-(6-氨基己基)-C-羟基-碳亚氨基]苯甲酸、(6Z)-6-(6-氨基己亚胺基)-6-羟基-己烷羧酸、4-[(Z)-N-[(5-氨基-1,3,3-三甲基-环己基)甲基]-C-羟基-碳亚氨基]苯甲酸、3-[(Z)-N-[(5-氨基-1,3,3-三甲基-环己基)甲基]-C-羟基-碳亚氨基]苯甲酸、4-[(Z)-N-[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基-环己基]-C-羟基-碳亚氨基]苯甲酸、3-[(Z)-N-[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基-环己基]-C-羟基-碳亚氨基]苯甲酸及其混合物。

在本发明的另一个优选的实施方式中,使用选自聚酰胺、其共聚物及其混合物的交联剂,其中交联剂具有200℃至250℃的熔点范围,优选地220℃至240℃的熔点范围,特别是220℃至230℃的熔点范围。

在另一个优选的实施方式中,至少一种交联剂选自具有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物和并入的这些化合物的低聚物/聚合物。合适的化合物是那些沸点高于300℃的化合物。在优选的实施方式中,这些化合物在步骤i)中以液体形式存在。因此,它们可以在熔融混合期间用作内部溶剂。优选地,饱和脂环化合物是胺化的脂肪酸二聚体(二聚体脂肪酸)。

如本文所用的术语“脂肪酸二聚体”是指通过两种或多于两种的单不饱和或多不饱和脂肪酸的反应而得到的二聚化产物。此类脂肪酸二聚体在现有技术中是熟知的,并且通常以混合物的形式存在。

通过不饱和脂肪酸的低聚而制备得到的混合物被称为胺化的二聚体脂肪酸(也被称为胺化的二聚化的脂肪酸或二聚酸)。不饱和的C

在一个特定的实施方式中,饱和脂环化合物是

在另一个特定的实施方式中,饱和脂环化合物是

特定的实施方式是其中并入了至少一种胺化的二聚体脂肪酸的聚合物。在甚至更特定的实施方式中,含有并入的如下化合物的聚合物:

在另一个优选的实施方式中,至少一种交联剂是包含具有至少一个酰胺基团的低聚物/聚合物和具有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物的混合物。

在另一个优选的实施方式中,至少一种交联剂是包含具有至少一个酰胺基团的低聚物/聚合物和包含至少一种其中聚合有至少两个伯胺基团的饱和脂环化合物的低聚物/聚合物的混合物。

在另一个优选的实施方式中,至少一种交联剂是选自式(I)、(II)和(III)化合物的二胺化合物

其中

R

R

R

X选自键、氧、硫、羰基、磺酰基、亚砜基、C

R

R

R

C

C

C

卤素代表氟、氯、溴和碘,优选地氟、氯和溴。

未被取代的C

C

在优选的实施方式中,至少一种交联剂是式(I)或(II)的化合物,其中

R

R

R

X选自键、氧、硫、羰基、磺酰基、亚砜基、C

R

R

R

在特别优选的实施方式中,至少一种交联剂是式(I.a)或(II.a)的化合物:

其中

R

在另一个优选的实施方式中,交联剂选自式(III.a)和(III.b)的化合物:

在特定的实施方式中,交联剂选自化合物(III.a1)和(III.b1):

在另外优选的实施方式中,至少一种交联剂是二(氨基苯基)化合物,其中两个氨基苯基环经由包含碳环残基的脂肪族基团相互连接。

用作交联剂(或用作二胺源)的二(氨基苯基)化合物具有两个连接在一起的氨基苯基环。因此,这些化合物是伯二胺。因此,在本发明的一个实施方式中,每个苯环仅具有单个氨基。然而,也可以想象苯环独立地具有两个或三个氨基。这些化合物是低分子量的,并且不是聚合物。除了氨基以外,苯环还可以具有另外的取代基,如烷基或卤素基团。两个氨基苯基环由脂肪族基团连接。脂肪族基团仅由碳和氢组成,并且不是芳香族的。用作交联剂(或用作二胺源)的二(氨基苯基)化合物优选地除了两个苯环之外没有其他双键或三键。脂肪族基团具有碳环基团。碳环基团是烃环,因此其可以具有例如4至7个碳原子,优选地5或6个碳原子。碳环基团因此可以包含苯环的双键。优选地,碳环基团仅具有单个脂肪族烃环。优选地,脂肪族基团总共具有5至15个碳原子,特别是6至8个碳原子。由于碳环基团之间的脂肪族基团,两个苯环是非共轭的。

根据本发明,令人惊讶地发现,用此类二(氨基苯基)化合物交联的PK表现出特别有利的性质。特别地,交联的PK表现出改善的热稳定性和增加的机械稳定性。

在优选的实施方式中,用作交联剂(或用作二胺源)的二(氨基苯基)化合物是稠合的化合物,其中两个苯环中的仅一个被稠合到碳环基团上。端环化(anellation)(稠合)是指在环状分子的一个环上增加另一个环。两个稠环共享两个碳原子,因此共享苯环的C-C双键。此类稠合交联剂的使用具有可以在PK链之间形成特别刚性和规则键的优点,这使得可以实现产品极高的温度稳定性和刚性。

用作交联剂(或用作二胺源)的二(氨基苯基)化合物的氨基原则上可以存在于苯基的任何位置,即相对于两个苯环的脂肪族键的邻位、间位或对位。在每个苯基仅具有单个氨基的实施方式中,优选两个氨基尽可能远地隔开。如果两个氨基被连接在脂肪族化合物的对位和/或苯环的4-位和4'-位,则这可以实现。因此,在优选的实施方式中,二氨基联苯化合物是4,4'二氨基联苯化合物。一般来说,将氨基间隔得尽可能远的优点可能是减少不期望的分子内反应的形成,在分子内反应中交联剂与相同的PK聚合物链形成两个键。此类与交联剂的分子内反应会破坏PK的晶体结构,而不会有效交联,从而降低产品的稳定性。

在本发明的优选的实施方式中,用作交联剂(或用作二胺源)的二(氨基苯基)化合物是不对称化合物。

在本发明的优选的实施方式中,用作交联剂(或用作二胺源)的二(氨基苯基)化合物是通式(IV)的化合物:

其中

R

残基Z可以经由两个键或经由一个键被连接至每个苯基。优选地,残基Z经由两个键被连接至一个苯基,并且经由一个键被连接至第二苯基。

在本发明的另一个优选的实施方式中,交联剂是通式(IV.a)的化合物:

其中

x是3或4,取决于被R

y是3或4,取决于被R

在每种情况下,R

R

Z是具有碳环部分的脂肪族基团,其中Z通过一个键或通过两个键被连接到两个苯环中的每一个上。

优选地,Z通过两个键被结合到R

在式(IV)和(IV.a)的化合物中,具有1至20个C原子的烷基优选地包括前面给出的C1-C6烷基的定义,并且另外包括正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、二十烷基(arachinyl)及其组成异构体。特别优选具有1至4个C原子的烷基,尤其是甲基或乙基。

具有1至20个C原子的被取代的烷基具有至少1个(例如1、2、3、4个或多于4个)取代基,这些取代基优选地选自卤素、硝基、氰基和C1-C4烷氧基。被取代的烷基具体代表C

在式(IV)和(IV.a)的化合物中,具有5至14个C原子的未被取代的芳基优选地代表苯基、萘基、蒽基和菲基,特别是苯基或萘基。具有5至12个C原子的未被取代的芳基特别地代表苯基或萘基。具有5至14个C原子的被取代的芳基或具有5至12个C原子的被取代的芳基优选地具有1、2、3、4或多于4个基团,这些基团优选地选自卤素、硝基、氰基、C

在式(IV.a)的化合物中,基团R

在式(IV.a)的化合物中,基团R

优选地,每个苯环不具有、具有一个或两个除氢以外的基团R

在优选的实施方式中,交联剂是通式(V)的化合物:

其中

其中R

其中R

在优选的实施方式中,交联剂是通式(V.a)的化合物:

其中

R

在优选的实施方式中,交联剂具有式(V.a1):

在进行的实验中,该化合物导致交联的PK的温度稳定性和机械稳定性极为有利的组合。化学名称为1-(4-氨基苯基)-1,3,3-三甲基-茚满-5-胺(CAS号54628-89-6)。

在另一个优选的实施方式中,交联剂具有式(V.b1):

在进行的测试中,该化合物还导致交联的PK的温度稳定性和机械稳定性极为有利的组合。化学名称为1-(4-氨基苯基)-1,3,3-三甲基-茚满-6-胺。

在另一个优选的实施方式中,交联剂具有式(V.a1)和(V.b1)的化合物的混合物。在所进行的实验中,该交联剂还导致交联的PK的温度稳定性和机械稳定性极为有利的组合。

在另外优选的实施方式中,交联剂具有式(VII):

在所进行的测试中,此交联剂还导致交联的PC的温度稳定性和机械稳定性极为有利的组合。化学名称为1-(4-氨基苯基)-1,3,3-三甲基-茚满-胺(CAS号68170-20-7)。此处,茚满的芳环上的氨基可以出现在所有位置处。还包括1-(4-氨基苯基)-1,3,3-三甲基-茚满-胺的混合物,其中茚满的芳环上的氨基位于不同的位置。

根据本发明,优选使用单一明确而具体的交联剂,以便获得尽可能均匀的材料性能。然而,也可以使用两种或更多种交联剂的混合物。

阻燃剂(A)

根据本发明,模制品和可固化聚合物组合物含有至少一种阻燃剂(A)。术语阻燃剂PK意指PK包含至少一种阻燃剂(A)。术语阻燃模制品意指模制品包含至少一种阻燃剂(A)。术语阻燃可固化的聚合物组合物意指聚合物组合物包含至少一种阻燃剂(A)。

阻燃剂(A)选自有机化合物、无机化合物及其混合物。

无机阻燃剂A)优选地选自磷的化合物、镁的化合物、钙的化合物、硼的化合物、铝的化合物、锑的化合物、锡的化合物、锌的化合物及其混合物。另外合适但不优选的无机阻燃剂A)是红磷。可以对红磷进行化学改性以稳定该材料,以便避免通过与水分反应而形成磷化氢气体。

特殊的无机阻燃剂A)选自氢氧化镁、氢氧化铝(也被称为三水合铝,ATH)、硼酸钙、钙基水合矿物、硼、三氧化锑、氧化锡、硼酸锌、锡酸锌、羟基锡酸锌、三氧化钼、红磷、多磷酸铵及其混合物。优选地,阻燃剂A)选自氢氧化镁、硼酸钙、钙基水合矿物、硼、三氧化锑、氧化锡、硼酸锌、锡酸锌、羟基锡酸锌、三氧化钼及其混合物。

优选的无机阻燃剂是金属氢氧化物。在发生火灾时,金属氢氧化物完全不含水,因此不会形成有毒或腐蚀性的烟气产物。此外,这些氢氧化物能够在发生火灾时降低烟气密度。

在优选的实施方式中,阻燃剂A)包括氢氧化镁(Mg(OH)

有机阻燃剂A)优选地选自有机磷化合物、有机含氮化合物、有机卤素化合物及其混合物。

卤化有机阻燃剂非常有效,因为它们即使少量也显示出优异的阻燃性能,并且在本文所述的模制品中效果良好。合适的卤化有机阻燃剂的实例是多溴化二苯醚(PBDE),例如DecaBDE、多溴联苯(PBB)、溴化聚苯乙烯、四溴双酚A(TBBPA)、溴化环烃,例如六溴环十二烷(HBCD)或溴化苯酚衍生物,例如三溴苯酚。因为许多卤代化学品具有持久性、生物累积性、毒性和/或废物处置极为关键,所以它们在本发明中通常不是优选的,尽管它们的使用在个别情况下可能是有利的。

优选地,根据本发明的模制品或可固化聚合物组合物含有有机含磷阻燃剂。根据本发明,大多数已知的含磷阻燃剂可以用于PK。

优选的有机磷化合物选自磷酸盐/酯、多磷酸盐/酯、亚磷酸盐/酯、次膦酸盐/酯、膦酸盐/酯、磷酸酯和膦酸酯、二氢氧杂磷杂菲衍生物(DOPO)和磷腈。

在本发明的意义上,磷酸盐/酯(phosphate)是正磷酸(H

合适的磷酸盐/酯选自三聚氰胺磷酸盐/酯、烷基磷酸盐/酯、芳基磷酸盐/酯、低聚磷酸盐/酯、脂肪族二磷酸盐/酯、季戊四醇磷酸盐/酯、含卤素的磷酸盐/酯、多磷酸铵及其混合物。

三聚氰胺磷酸盐/酯例如是三聚氰胺正磷酸盐/酯、二甲胺正磷酸盐/酯、三聚氰胺焦磷酸盐/酯或三聚氰胺多磷酸盐/酯。

烷基磷酸酯是例如磷酸二甲酯、磷酸二乙酯、磷酸二丙基三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三(2-乙基己基)酯或磷酸季戊四醇酯。

芳基磷酸酯是例如磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯和间苯二酚和双酚A双(二苯基)磷酸酯)。

优选的烷基芳基磷酸酯是2-乙基己基二苯基磷酸酯。

低聚磷酸酯例如是低聚乙基乙烯磷酸酯。

含卤素的磷酸酯是例如三(2-氯乙基)磷酸酯、三(1-氯-2-丙基)磷酸酯(TCPP)、三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯和三(三溴-新戊基)磷酸酯。

在本发明的意义上,膦酸盐/酯(phosphonate)是膦酸(HP(O)(OH)

合适的膦酸酯是例如甲基膦酸二甲酯(DMMP)、乙基膦酸二乙酯、丙基膦酸二乙酯和环状膦酸酯,如来自THOR GmbH的Solvay's Amgard CU或螺双(甲基膦酸酯),含卤素的膦酸酯,如双(2-氯乙基)-2-氯乙基膦酸酯及其混合物。

在本发明的意义上,次膦酸盐/酯(phosphinate)是次膦酸(H

在优选的实施方式中,阻燃剂A)包含通式(P1)和/或(P2)的次膦酸盐和/或其聚合物,或者由其组成

其中

R

R

M选自Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Li、Na、K或质子化的氮碱,

m为2或3,n为1或3,并且x为1或2。

特别地,阻燃剂A)选自二甲基次膦酸、乙基甲基次膦酸、二乙基次膦酸、正丙基甲基次膦酸、正丙基乙基次膦酸、二正丙基次膦酸、二异丙基次膦酸、二苯基次膦酸的钙盐、铝盐和锌盐。合适的商业产品是二乙基次膦酸铝(DEPAL)和二乙基次膦酸锌。二乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸锌及其混合物是特别优选的阻燃剂A)。

在本发明的意义上,亚磷酸盐/酯(phosphite)是亚磷酸(P(OH)

合适的亚磷酸酯选自亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯基烷基酯、亚磷酸苯基二烷基酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯、亚磷酸三月桂酯、亚磷酸三十八烷基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、二异癸基季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二异癸氧基季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基-6-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4,6-三-(叔丁基苯基))季戊四醇二亚磷酸酯、三硬脂基山梨醇三亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基-6-甲基苯基)甲基亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基-6-甲基苯基)乙基亚磷酸酯及其混合物。

在本发明的意义上,有机多磷酸盐/酯(polyphosphate)是由通过共享氧原子连接在一起的四面体PO

膦酸酯是具有式P(OR)

在另外优选的实施方式中,阻燃剂A)包含二氢-氧杂-磷杂菲衍生物(DOPO)或其衍生物,或者由二氢-氧杂-磷杂菲衍生物(DOPO)或其衍生物组成。适合作为阻燃剂的DOPO和DOPO衍生物描述于US2012/0095140 A1中。DOPO是6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷-6氧化物(Cas号RN35948-25-5)的缩写。

含氮阻燃剂A)优选地选自基于三聚氰胺的阻燃剂、基于胍的阻燃剂、空间位阻的胺阻燃剂、异氰脲酸酯阻燃剂、尿囊素、苯并胍胺、甘脲、氰脲酸脲及其混合物。

基于三聚氰胺的阻燃剂A)优选地选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸酯、三聚氰胺硼酸酯、三聚氰胺磷酸酯、三聚氰胺焦磷酸酯、三聚氰胺多磷酸酯、三聚氰胺多磷酸铵、三聚氰胺焦磷酸铵、双三聚氰胺磷酸酯和双三聚氰胺焦磷酸酯、三聚氰胺苯基膦酸酯、三聚氰胺的缩合产物及其混合物。

术语“三聚氰胺氰尿酸酯”表示1,3,5-三嗪烷-2,4,6-三酮-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺的1:1络合物。

三聚氰胺的优选的缩合产物是蜜白胺(M1)、蜜勒胺(M2)、三聚二氰亚胺(melon)(M3)及其混合物。

基于胍的阻燃剂A)优选地选自胍苯基膦酸盐。胍苯基膦酸盐和三聚氰胺苯基膦酸盐描述于例如US2012/0108712 A1中。优选式(M4)和(M5)的化合物:

其中在式(M4)和(M5)中

R

x是1或2,

并且其中在式(M4)中

R

合适的三聚氰胺苯基膦酸盐描述于US 4,061,605中,并且合适的胍苯基膦酸盐描述于US 4,308,197中。

优选的空间位阻的胺阻燃剂A)是空间位阻的N-烷氧基胺(NOR HALS),其公开于例如美国专利号5,004,770、5,204,473、5,096,950、5,300,544、5,112,890、5,124,378、5,145,893、5,216,156、5,844,026、6,1 17,995和6,271,377中。基于空间位阻的胺阻燃剂的阻燃剂组合物描述于例如WO 2009/080554 A1和US2012/0108712 A1中。

异氰脲酸酯阻燃剂A)优选地选自聚异氰脲酸酯、异氰脲酸的酯或异氰脲酸酯。代表性的实例是羟烷基异氰脲酸酯,如三-(2-羟乙基)异氰脲酸酯、三(羟甲基)异氰脲酸酯、三(3-羟基-正丙基)异氰脲酸酯或三缩水甘油基异氰脲酸酯。

另外的合适的含氮阻燃剂A)是尿囊素(=(2,5-二氧代-4-咪唑烷基)脲)、苯并胍胺、甘脲(=四氢咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二酮)和氰尿酸脲。

上述阻燃剂A)可以作为模制品的单一阻燃剂组分使用,或者以两种或更多种阻燃剂的任何组合使用。在本发明的意义上,两种或更多种(例如3、4、5种或更多种)阻燃剂A)的组合也被称为阻燃剂组合物。阻燃剂组合物中包含的阻燃剂可以全部选自相同类别的阻燃剂,或者可以选自不同类别的阻燃剂。

一个特殊的实施方式是包含至少一种阻燃剂A)和至少一种增效剂的阻燃剂组合物。增效剂本身可以是阻燃剂。在这种情况下,协同作用意味着总的阻燃效果高于单一组分效果的总和。增效剂也可以是至少一种不同于阻燃剂A)的组分。在这种情况下,增效剂能够降低根据本发明的模制品或可固化聚合物组合物中阻燃剂A)的浓度,和/或使最终产品的性能具有进一步的有益效果。增效剂可以例如充当抗滴落剂(antidripping-agent),改善例如在UL 94测试中的性能,改善在火灾的情况下的焦炭形成,降低烟雾密度等。

一个优选的实施方式是含有氢氧化镁和无机增效剂的阻燃剂组合物。无机增效剂优选地选自硼酸盐(特别是硼酸锌)、硅酸盐和基于铝硅酸盐粘土矿物(特别是蒙脱石)的纳米复合材料。

另外的优选的实施方式是阻燃剂组合物,其含有氢氧化镁和另外的组分,优选地选自含磷阻燃剂、Sb

在另外的优选的实施方式中,至少一种含磷阻燃剂A)可以与至少一种不同于含磷阻燃剂的增效剂组合。在特定的实施方式中,阻燃剂(A)选自含磷阻燃剂,所述含磷阻燃剂选自磷酸盐、亚磷酸盐、次膦酸盐、膦酸盐、磷酸和膦酸酯、磷腈;并且增效剂选自三聚氰胺。

特别是选自磷酸盐、亚磷酸盐、次膦酸盐、膦酸盐、磷酸和膦酸酯、磷腈的含磷阻燃剂。

另外的特定实施方式是一种阻燃剂组合物A),其包含A1)烷基-或芳基-膦酸的至少一种盐和A2)至少一种含氮阻燃剂。优选一种阻燃剂组合物A),其包含A1)烷基-或芳基-膦酸的至少一种盐和A2)至少一种三聚氰胺或其缩合产物。

另外的特定实施方式是一种组合物,其包含A)如上定义的式(P1)和/或P2)的至少一种次膦酸盐,例如二甲基次膦酸铝、甲基乙基次膦酸氧化铝和甲基丙基次膦酸铝,和B)氮化合物,如尿囊素(=(2,5-二氧代-4-咪唑烷基)脲)、苯并胍胺、甘脲(=四氢咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二酮)、氰尿酸脲、三聚氰胺氰尿酸酯和三聚氰胺磷酸酯。合适的还有协同阻燃剂组合,其包含A)上式(II)的次膦酸盐,例如二乙基次膦酸盐,其中M是钙、镁、铝和/或锌,和B)三聚氰胺的缩合或反应产物,例如三聚氰胺多磷酸盐、蜜白胺多磷酸盐和蜜勒胺多磷酸盐。

另外的特定实施方式是一种组合物,其包含选自锡酸锌(ZnSnO

优选地,阻燃剂(A)不含卤素。

优选地,根据前述权利要求中任一项所述的模制品,其中基于聚合物基质的总重量,所述模制品包含5-30重量%的量的上述阻燃剂(A),特别是基于聚合物基质的总重量,包含7-15重量%的量的上述阻燃剂(A)。

填料和增强材料以及添加剂

可固化/可硬化的聚合物组合物以及模制的部件可以任选地含有填料和增强材料和/或不同于所述填料和增强材料的添加剂。交联的阻燃剂PK形成基质,在基质中均匀地分布有任何填料和增强材料和/或添加剂。

术语“填料和增强材料”在本发明的上下文中被广义地理解,并且包括颗粒填料、纤维材料和任何过渡形式。颗粒填料可以具有宽范围的粒径,从多尘颗粒到粗晶粒化颗粒。填料材料可以是有机或无机填料和增强材料。

合适的无机增强材料例如是陶瓷填料,如氮化铝、氮化硅和硼,或矿物填料,如石棉、滑石、硅灰石、微孔沸石(microvite)、硅酸盐、玄武岩、蛇纹石、白垩、煅烧高岭土、云母、蛭石、伊利石、绿土、蒙脱石、锂蒙脱石、双氢氧化物偏硅酸盐、长石和石英粉、无定形二氧化硅、高岭土、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸盐、二氧化钛、氧化锌、玻璃颗粒、纳米级层状硅酸盐、纳米级氧化铝(Al

此外,可以使用一种或多种纤维材料。这些材料优选地选自已知的无机增强纤维,如碳纤维、硼纤维、玻璃纤维、石英纤维、陶瓷纤维和玄武岩纤维;有机增强纤维,如芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维和聚乙烯纤维;和天然纤维,如木纤维、亚麻纤维、大麻纤维、纤维素纤维、绒毛纤维、洋麻和剑麻纤维。

合适的玻璃纤维例如是短玻璃纤维(SGF)、长玻璃纤维(LGF)、无端玻璃纤维、玻璃织物、垫、羊毛、粗纱(roving)、纱线、切割或磨碎的玻璃纤维、玻璃丝粗纱和磨碎的玻璃丝。

长度为5mm或更短的玻璃纤维通常被称为短玻璃纤维,并且长度大于5mm的玻璃纤维通常被称为长玻璃纤维。

合适的玻璃纤维是常规的玻璃纤维,如E、S、C、AR、ECR。

玻璃纤维可以基本上是具有圆形横截面的圆柱形,然而其他横截面形状,如例如椭圆形或(圆角)正方形也是合适的。在优选的实施方式中,玻璃纤维具有基本上圆形的横截面。在这种情况下,厚度与平均直径相同。

用于本发明的玻璃纤维通常具有在3-50微米,优选地5-30微米范围内的直径。

单根玻璃细丝通常被捆扎成纤维,并且纤维可以被捆扎成纱线、绳索或粗纱,或者被编织成垫。在特定的实施方式中,玻璃纤维源自玻璃多纤维股,也被称为玻璃粗纱。玻璃多纤维股或粗纱优选地每股含有500至10000根玻璃细丝。合适的粗纱的实例是Advantex产品,其例如被命名为SE4220、SE4230或SE4535,并且可从Binani 3B玻璃纤维公司(Binani3BFibre Glass company)获得,可作为1200tex或2400tex获得,或者可从PPG玻璃纤维公司(PPG Fibre Glass)获得的TUFRov 4575、TUFRov 4588。

在制备本发明的模制组合物时,使用短切的股的形式的丝状玻璃可能是方便的。

优选地,填料是可以经由挤出工艺添加到聚合物基质中的短玻璃纤维,可以在挤出期间或在注射模制期间添加到聚合物基质中的长玻璃纤维。

优选地,填料和增强材料,如果存在的话,基于模制品的总重量,以最多至80重量%,特别是0.1重量%至80重量%,特别是1重量%至50重量%的量使用。

合适的添加剂选自炭黑、抗氧化剂、增量剂、润滑剂、光稳定剂(UV稳定剂、UV吸收剂或UV阻断剂)、热稳定剂、增滑剂和脱模剂、染料和颜料、用于交联反应的催化剂、增稠剂、触变剂、表面活性剂、粘度调节剂、成核剂、增塑剂、抗静电剂、脱模剂、消泡剂、杀菌剂及其混合物。

优选地,添加剂(如果存在的话)以基于模制品的总重量的最多至20重量%,特别是0.1重量%至20重量%,更特别地是0.1重量%至18重量%的量使用。

方法

根据本发明的方法涉及交联反应,其中聚酮的聚合物链共价地和分子内地彼此结合。

步骤(i)

在步骤(i)中,提供含有聚酮以及交联剂和阻燃剂的混合物。步骤(i)中提供的混合物可以通过常规的复配方法来制备。

在根据本发明的一个实施方式中,步骤(i)中的混合物可以通过向混合物中添加单独的组分,例如PK、阻燃剂(A)和交联剂以及任选的填料/增强材料和添加剂来获得。

在根据本发明的第二实施方式中,步骤(i)中的混合物可以通过添加一种或多种组分的预混物获得,例如制备PK和阻燃剂(A)的预混物。在随后的步骤中,将交联剂和任选的填料/增强材料和添加剂与预混物混合。

在根据本发明的第三实施方式中,步骤(i)中的混合物可以通过添加一种或多种组分的预混物获得,例如制备交联剂和阻燃剂(A)的预混物。在随后的步骤中,将PK和任选的填料/增强材料和添加剂与预混物混合。

在根据本发明的第四实施方式中,步骤(i)中的混合物可以通过添加一种或多种组分的预混物获得,例如制备PK和阻燃剂(A)以及填料/增强材料和添加剂的预混物。在随后的步骤中,将交联剂与预混物混合。

组分PK、交联剂和阻燃剂的添加顺序并不重要,只要在PK与交联剂发生交联反应之前将阻燃剂添加到步骤(i)中获得的混合物中即可。

在步骤(i)中,优选地,提供至少一种聚酮、至少一种阻燃剂的混合物作为预混物。随后,将阻燃剂和聚酮的预混物与至少一种交联剂和任选地与填料和增强剂以及任选地另一种添加剂共混。

在步骤(i)中,优选地,将至少一种聚酮、至少一种交联剂、至少一种阻燃剂、任选的填料和增强剂以及任选的另一种不同于所述填料和增强剂的添加剂进行熔融混合(变型1)或干混(变型2)。

在根据变型1的熔融混合(也被称为熔融共混)中,聚合物被加热至高于其熔融温度,并且通过滚动、捏合或挤出充分地混合。在此方法中,优选地调节步骤(i)中的温度,使得混合物易于加工并且具有适合于复配的粘度。此外,优选地调节步骤(i)中的温度,使得在聚酮和交联剂之间仍未发生显著的反应。此外,在PK和交联剂之间的反应已经发生的温度下,停留时间应该保持尽可能短。与其中反应羰基的反应性被相邻亚苯基的中介效应降低的PAEK相反,PK与根据本发明描述的交联剂的胺交联(aminic crosslinking)优选地已经在熔体中开始。根据本发明,如在现有技术中描述的方法,交联剂经由胺键与PK的共价键合已经发生是不必要的。这是有利的,因为根据本发明,可以省略此类额外的反应步骤,该额外的反应步骤必须被精确控制以防止中间体的不期望的进一步反应和所导致的过早交联。

在一个实施方式中,在步骤(i)中,将至少一种聚酮、至少一种交联剂、至少一种阻燃剂、任选的填料和增强材料以及任选的不同于所述填料和增强材料的另外添加剂进料到挤出机中,在增塑作用下混合并且任选地造粒。

熔融混合期间步骤(i)中的温度优选地在220℃至260℃范围内。

在另外的实施方式(变型2)中,在步骤(i)中,将至少一种聚酮、至少一种交联剂、至少一种阻燃剂、任选的填料和增强材料以及任选的另一种不同于所述填料和增强材料的添加剂进行干混。提到的组分可以用任何已知的干混技术混合。获得聚酮、至少一种交联剂、至少一种阻燃剂、任选的填料和增强材料以及任选的不同于所述填料和增强材料的另外添加剂的干共混物。

在本申请的意义上,术语“干混”(变型2)表示在低于聚酮熔点的温度下的混合过程,或者如果聚合物具有多于一个熔点,则在低于聚酮最低熔点的温度下的混合过程。然而,“干混”涵盖以液体形式使用组分(但如上所述不是聚合物熔体)。

干共混期间步骤(i)中的温度低于聚酮的软化范围,优选地在0℃至100℃的范围内。

在混合物的制备期间,通过合适的手段如搅拌或捏合装备进行强烈混合,以便实现交联剂和聚合物的均匀分布。为了在稳定性方面获得均匀的材料性能,这是非常重要的。在一个实施方式中,交联剂分布在聚合物中。在另一实施方式中,交联剂分布在聚合物的至少一个表面上。优选地,可交联混合物在制备之后在步骤(ii)中被进一步加工,而不需要改变组成的进一步中间步骤。

在混合期间,可以获得中间体产品,例如颗粒。这些中间体在低于80℃、优选地低于50℃范围内的温度下是稳定的,特别是在环境温度和低于环境温度下在更长的时间段内是稳定的,并且可以例如被暂时储存和/或运输到另一个地方并且被进一步加工。

在本发明的特别优选的实施方式中,混合物不含有溶剂。具体地,不向混合物中添加外部溶剂。根据本发明,令人惊讶地发现,聚酮、交联剂和阻燃剂以及填料或增强材料的混合物可以在不使用溶剂的情况下进行加工,同时进行紧密混合。

优选地,混合物被加热到其处于液体或可流动(塑化的)形式的温度。为了获得均匀的混合物,在这种情况下,优选选择温度和停留时间,使得在该过程中不发生明显的交联。

在优选的实施方式中,为了在步骤(i)中产生混合物,将交联剂连续地添加到聚酮中。在这种情况下,组分可以是液体或固体形式。以这种方式,可以获得特别均匀的混合物。交联剂优选地在紧密混合的情况下,例如在搅拌、捏合、滚动和/或挤出的情况下添加。在优选的实施方式中,交联剂以浓缩物的形式提供。这具有可以更好地计量交联剂的优点,这可以提高混合物的均匀性。总的来说,当连续地添加交联剂时,可以获得特别均匀的混合物,从而实现特别规则的交联。这可以防止形成不同交联度的区域,否则可以导致不均匀性,并且可能在热应力或机械应力下损坏产品。以这种方式,可以获得在温度稳定性和机械稳定性方面特别好的性能。

步骤(ii)

在步骤(ii)中,由步骤(i)中获得的混合物生产模制品。生产模制品的步骤(ii)包括将混合物形成为保持在固化的交联状态的三维形状的所有措施。优选地,模制品通过例如热塑性塑料常用的模制工艺生产。在这种情况下,优选模制品的生产发生在交联之前和/或交联期间。在这种情况下,如果步骤(ii)中使用的混合物已经含有少量交联的产物,则通常不重要。特别优选地,成形发生在步骤(iii)之前,因为混合物可以有利地在交联之前进行热塑性加工和成形,特别是通过热压、挤出、注射模制和/或3D打印进行热塑性加工和成形。

如果在步骤(i)中,组分的混合通过干混进行,则在步骤(ii)中,将干混合物熔化并且进行如上所述的模制步骤。

在一个实施方式中,步骤(i)和(ii)按顺序分开进行。

在优选的实施方式中,模制品在步骤(ii)中通过热塑性成形生产。这意味着化合物可以在未交联和/或至少未显著交联的状态下由熔体模制,因为否则热塑性加工将不再可能。如果存在太多的交联位点,PK中间体将不再是可流动的,并且无法容易地被热塑模制。在模制之前,该化合物应该仅在短时间段内暴露于高加工温度。因此,热塑性加工优选地以混合物在设备中的停留时间尽可能短的方式进行。在这种情况下,在一个实施方式中,优选以这样一种方式进行加工,使得大部分交联反应——从而例如超过80%、超过90%或超过95%的交联——仅在成形之后,即在步骤(iii)中发生。在另一实施方式中,还优选的是,交联反应——从而部分或完全,例如优选地超过80%,更优选地超过90%,特别是超过95%,尤其是99%的交联——发生在成形期间,即步骤(ii)中。如果交联剂是至少一种饱和脂环化合物或具有至少两个伯胺基团的脂肪族化合物和/或含有并入的这些化合物的低聚物/聚合物,则该实施方式尤其可以实施。换句话说,在步骤ii)中已经获得了具有交联的PK的模制品。

在优选的实施方式中,混合物在步骤(ii)中通过挤出、热压、注射模制和/或3D打印进行加工,从而成形。这些工艺特别适合于容易和有效地加工热塑性聚合物组合物。“成形”意指首先赋予的形状随后再次改变。典型的成形工艺包括弯曲、冲压、拉伸、深冲等。

挤出可以根据已知的工艺进行。在挤出期间,固体至粘性可硬化物质在压力下被连续地压出成形孔(也被称为模具(die)、模具或口模)。这产生了具有开口的横截面的本体,称为挤出物,其理论上具有任何长度。优选地,挤出在至少220℃,优选地在220℃和265℃之间,并且特别是在230℃和250℃之间的温度下进行。

热压是将模制化合物引入到预先加热的空腔中的过程。然后使用压力活塞关闭空腔。压力导致模制化合物获得由模具指定的形状。优选地,热压在至少220℃,优选地在220℃和265℃之间,特别是在230℃和250℃之间的温度下进行。

注射模制(通常也称为注射模制或注射模制工艺)是塑料加工中使用的模制工艺。在这个过程中,塑料用注射模制机塑化,并且在压力下注射到模具(mold)(即注射模制工具)中。在模具中,材料通过冷却返回到其固态,并且在模具打开之后作为模制的部件移除。模具的空腔决定了产品的形状和表面结构。

例如,在3D打印中,可以使用称为熔融沉积建模(FDM)的方法来成形本发明的模制化合物。FDM基本上是基于打印床(在其上打印所期望的对象)、细丝卷轴(供应打印材料)和打印头(也被称为挤出机)这三个要素。由热塑性模制化合物组成的细丝在加工期间被展开,被进料到挤压机中,在其中熔化并且逐层沉积在打印板上。

特别优选地,通过挤出和随后的注射模制进行加工。如果PK、交联剂和阻燃剂的混合物尚未呈液体形式,则在这些过程中将该混合物熔化。在步骤(ii)中,优选地将混合物引入到挤出机、注射模制机或热压机中,在例如在220℃至250℃的范围内的高温下熔融,并且形成期望的形状。

步骤(iii)

在上述实施方式中,在步骤ii)中已经获得具有部分或完全交联的聚酮的模制品的情况下,可以放弃加热步骤iii)。

步骤(iii)包括在PK被交联的温度下对模制品进行热处理,从而获得交联的模制品。这允许PK与交联剂发生分子间交联。聚酰胺被水解并且被分裂成二胺组分。在交联期间,在PK链的两个酮基和交联剂的释放的二胺的两个氨基之间形成两个亚胺键。所得呈亚胺形式的桥也被称为席夫碱,因为亚胺氮不携带氢原子,而是连接到有机分子上。交联尽可能完全,使得所使用的交联剂的尽可能多的氨基与PK的羰基反应。完全交联的优点是增加的耐热性和增加的刚度(模量)。然而,在术语“交联的”中也应该仅包括部分交联。当使用的交联剂不足以将所有PK链完全并入到网络中时,可能仅存在部分交联。在这种情况下,该材料通常比完全交联的材料具有更高的断裂伸长率。亚胺键赋予模制品高稳定性。根据本发明,模制品优选地是基于PK的模制品。此处,“基于PK”意指PK是赋予模制品基本结构的聚合物组分。在一个实施方式中,优选PK是模制品的唯一聚合物组分。

步骤(iii)的温度可以被设定为相对较高,因为根据本发明可以使用的交联剂具有相对高的熔点和沸点。这是有利的,因为此类交联反应通常在高温下是有利的。然而,优选地,该温度低于阻燃聚酮的熔点范围,并且低于尚未完全交联的模制品的软化点。

令人惊讶地发现,在根据本发明的体系中,交联反应已经在低于聚合物和模制品的熔融范围下发生。这是出乎意料的,因为通常认为交联反应优先发生在高于聚合物和模制品的熔融范围的温度下。

在现有技术中进一步假设此类交联反应在几分钟或几小时内相对快速地发生。这取决于交联剂的化学结构以及后交联温度。芳香族二胺在数小时的范围内使PK基础材料交联,而脂肪族或脂环族二胺显示出在几分钟内完成的快得多的交联反应。根据本发明,发现如果步骤(iii)中模制品的加热优选地在至少1小时,例如1小时至2天的时间段内(这取决于交联温度)进行,则交联的PK可以表现出特别有利的性能。已经发现,热稳定性、弹性模量和拉伸强度可以通过此类热处理而显著提高。

特别地,发现热处理可以提高样品在升高温度下的刚度。已经观察到,持续一定持续时间的热处理可以显著地提高刚度,尽管随后可能会发生饱和,使得刚度随着进一步的热后处理而不提高或者仅略微提高。然而,进一步的热后处理通常显示出热变形温度的改善。已经发现,热挠曲温度也可以随着更长的热后处理而增加。

在优选的实施方式中,使步骤(ii)中获得的模制品经受热处理持续较短的时间段。优选地,步骤(iii)中模制品的热处理进行至多6小时,例如5分钟至6小时,更优选地0.5分钟至5小时,并且特别是1小时至4小时。此处的优点是可以减少平行发生的脂肪族聚酮的自交联反应。

然而,可替代地,在步骤(iii)中使模制品经受热处理持续更长的时间段,优选地至少6小时,特别是超过2天也是有利的。在本发明的另外的实施方式中,热处理在2至10天,特别是2至6天内进行。优选地,热处理在不存在氧气的情况下进行。

在优选的实施方式中,步骤(iii)中的热处理在至少160℃,优选地至少180℃的温度下进行。优选地,步骤(iii)中的温度在160℃和240℃之间,更优选地在190℃和230℃之间,并且尤其是在190℃和210℃之间。在此类温度下,有效的三维交联可以足够快地进行,而不会损害热塑性生产的制品,例如通过模制品的不期望的变形。

在交联之后,模制品被冷却,并且可以供应以用于使用或进一步加工。

如上所述,步骤(i)中的混合物和模制品两者都可以含有填料和增强材料和/或,如果合适的话,不同于这些填料和增强材料的添加剂。交联的PK形成基质,阻燃剂、任何填料和增强材料和/或添加剂均匀地分布在该基质中。此类填料、增强材料和/或添加剂如上定义。

特别地,模制品可通过根据本发明的方法获得,这些方法在本发明的范围内描述。模制品优选地表现出在本发明的上下文中描述的阻燃交联的PK的有利性能。在本发明的上下文中,术语模制品是指由阻燃交联的PK制成的具有所定义的三维形状的产品。在这种情况下,模制的本体不必是所定义的物体,但它也可以是例如涂层。模制品可以由阻燃交联的PK组成或含有阻燃交联的PK,例如作为复合材料或层压材料。

在优选的实施方式中,根据本发明的模制品是后固化的。在第一变型中,根据本发明的模制品在5分钟至6小时的时间段内进行后固化。在第二种变型中,根据本发明的模制品在超过6小时直至几天的时间段内进行后固化。在每种情况下,通过不同的变型可以实现不同的有利性能。

优选地,模制品被后固化持续5分钟至6小时的时间段,并且与由阻燃未交联的PK制成的模制品相比,表现出有利的、改善的机械性能,该由阻燃未交联的PK制成的模制品的特征在于增加的拉伸模量、增加的屈服应力和增加的屈服伸长率。优选地,根据本发明的在5分钟至6小时的时间段内后固化的模制品具有至少1800MPa,特别是至少1900MPa,并且特别优选地至少2000MPa的拉伸模量。优选地,根据本发明的在5分钟至6小时的时间段内后退火的模制品具有至少65MPa,特别是至少68MPa,并且特别优选地至少70MPa的屈服强度。优选地,在5分钟至6小时的时间段内后退火的根据本发明的模制品表现出至少20%,并且特别优选地至少23%的提高的屈服伸长率。

优选地,与由阻燃未交联的PK制成的模制品相比,该模制品被后固化超过6小时至几天的时间段,并且显示出有利的、增加的刚度,该由阻燃未交联的PK制成的模制品的特征在于高拉伸模量和增加的拉伸强度。然而,如果交联太强,则屈服伸长率显著降低。优选地,在超过6小时至几天的时间段内后固化的模制品具有至少2000MPa,特别是至少2250MPa,并且特别优选地至少2500MPa的拉伸模量。特别地,拉伸模量在2000MPa和3000MPa之间或者在2250MPa和3000MPa之间。另一方面,未交联的PC的拉伸模量在1400MPa和1800MPa之间。拉伸模量根据DIN EN ISO527-2确定。

使模制的部件中的PK完全交联可能是不期望的,因为材料的断裂伸长率会随着交联的增加而降低。因此,交联度优选地根据期望的应用来设定,例如经由交联剂的比例和热处理的类型和持续时间来设定。

交联度优选地不直接测量,而是通过合适的测试方法——如高温拉伸测试——来确定模制品是否具有期望的性能。在非常高的温度下,可以确定动态模量。

模制品尤其可以用于需要高机械稳定性、并且特别是高刚性的技术领域。它们特别适合于汽车、船舶、航空航天、轨道交通工具、工业机器和机器人、石油和天然气、食品和包装、电气、能源以及保健、安全和医疗工业,并且特别是作为密封制品,优选地密封件和O形环、衬套、膜、粉末、涂料、纤维、轴承、挡圈、阀门、止推垫圈、耦合元件、弹簧钩、管道或导管、冷却管、电缆、护套、套管和外套、盖子、隔热罩、外壳、电子外壳、电池外壳,或作为其部件中的应用。它们特别适合于要求高阻燃性、耐化学性和耐磨性的应用。这尤其适用于石油和天然气生产、航空航天工程和化学工业中的应用,以及安全相关部件的制造过程,以及能源生产部门和汽车工业中的应用。其他可以想到的应用是电子领域的连接器和绝缘体,因为交联导致良好的绝缘性能。

根据本发明的方法、模制品和密封制品解决了本发明的问题。与未交联的PK相比,它们表现出改善的耐温性和更高的机械稳定性以及良好的可加工性。特别地,模制品显示出高刚度,尤其是在高于玻璃化转变温度下。高刚度伴随着在高温下蠕变行为的降低。在最高温度和连续工作温度两者下,改善的耐温性是明显的。在这种情况下,产品表现出非常好的耐化学性和降低的可燃性,因为材料由于交联而不熔化,并且没有燃烧材料滴落。

此外,本发明的模制产品可以通过热塑性模制方法以简单且有效的方式生产。例如,它们可以通过简单的挤出来生产。此外,该方法是环境友好的,并且可以在不危害使用者的情况下进行,因为所使用的交联剂具有相对高的沸点,并且不太易挥发。

将参考以下实施例解释本发明,但本发明不限于具体描述的实施方式。

实施例

缩写:

DAPI:1-(4-氨基苯基)-1,3,3-三甲基-茚满-6-胺及其异构体。

T:温度

G':储能模量

G”:损耗模块

PA:聚酰胺

图1:比较实施例,PK/PA干共混物的流变仪曲线。

类似于实施例1制备PK/PA干共混物,其中使用1wt%的PA(PA12,

图2:根据本发明的实施例,PK/芳香族交联剂干共混物的流变仪曲线。类似于实施例1制备PK/芳香族交联剂干共混物,其中使用1wt%的DAPI。共混物需要后加热过程,因为交联仅在注射模制期间开始。

图3:根据本发明的实施例,PK/脂肪族交联剂干共混物的流变仪曲线。类似于实施例2制备PK/脂肪族交联剂干共混物,其中使用1wt%的Priamine 1075。损耗模量和储能模量在流变测量开始时已经相交。

结论:与单体芳香族交联剂或单体脂肪族交联剂相比,PA与PK的交联发生地非常慢。

实施例1

通过双螺杆挤出机将CAS编号为68170-20-7(具有式VII的交联剂)的0.6wt.-%的DAPI异构体混合物混合到99.4wt.-%的市售阻燃和增强的脂肪族PK化合物RIAMAXX HR GForange K 2-103(可从德国RIA-Polymers GmbH商购获得)中,该化合物具有约220℃的熔点和30cm

将颗粒注射模制为尺寸为80mm x 80mm x 2mm和80mm x 80mm x 1mm的测试板。然后,在真空炉中使板经受热后固化持续两小时的时间段。

在UL94 V火焰测试中,材料在0.75mm处的结果为V0。

在火焰测试装置中,在丙烷/氧气火焰直接瞄准具有氧化火焰区的板表面(温度:1200℃)的情况下,材料在10分钟的测试时间段内没有燃烧并且未熔化。

实施例2

通过双螺杆挤出机将0.6wt.-%的二胺交联剂Priamine 1075(胺化的饱和脂环脂肪酸二聚体,可从Cargill商购获得)定量供应到99.4wt.-%的市售阻燃和增强的脂肪族PK化合物

将颗粒注射模制为尺寸为80mm x 80mm x 2mm和80mm x 80mm x 1mm的测试板。流变检查显示,Priamine 1075在注射模制期间已经与PK基础材料交联,因此不需要后固化步骤iii)。

在UL94 V火焰测试中,材料在0.75mm处的结果为V0。

在火焰测试装置中,在丙烷/氧气火焰直接瞄准具有氧化火焰区的板表面(温度:1200℃)的情况下,材料在10分钟的测试时间段内没有燃烧并且未熔化。

实施例3

通过使用Mixaco-Mixer typeLAB CM 6-12将0.36wt.-%的二胺交联剂Priamine1075(胺化的饱和脂环脂肪酸二聚体,可从Cargill商购获得)定量供应到99.64wt.-%的市售阻燃和增强的脂肪族PK化合物

然后将混合物注射模制为尺寸为80mm x 80mm x 2mm和80mm x 80mm x 1mm的测试板。流变检查显示,Priamine 1075在注射模制期间已经与PK基础材料交联,因此不需要后固化步骤iii)。

在UL94 V火焰测试中,材料在0.75mm处的结果为V0。

在火焰测试装置中,在丙烷/氧气火焰直接瞄准具有氧化火焰区的板表面(温度:1200℃)的情况下,材料在10分钟的测试时间段内没有燃烧并且未熔化。

实施例4

通过使用来自Movacolor的MCliquid液体定量供应系统将0.36wt.-%的二胺交联剂Priamine 1075(胺化的饱和脂环脂肪酸二聚体,可从Cargill商购获得)定量供应到99.64wt.-%的市售阻燃和增强的脂肪族PK化合物

在UL94 V火焰测试中,材料在0.75mm处的结果为V0。

在火焰测试装置中,在丙烷/氧气火焰直接瞄准具有氧化火焰区的板表面(温度:1200℃)的情况下,材料在10分钟的测试时间段内没有燃烧并且未熔化。

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技术分类

06120116540191