聚酰胺/聚烯烃共混物以及相应的移动电子装置部件

本申请要求2019年6月05日提交的美国临时专利申请号62/857470以及2019年9月23日提交的欧洲专利申请号19198882.3的优先权，出于所有目的将这些申请中的每一个的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明涉及包含官能化聚烯烃、脂肪族聚酰胺和玻璃纤维的聚合物组合物，该聚合物组合物具有优异的介电性能和机械性能。本发明还涉及包含该聚合物组合物的移动电子装置部件。

背景技术

聚酰胺组合物由于其减轻的重量和高机械性能而被广泛用于移动电子装置部件中。特别地，包含玻璃纤维的聚酰胺聚合物组合物尤其适合用于移动电子装置应用。因为此类组合物可以具有适当的机械强度、减轻的重量和更多的设计选择，所以它们作为移动电子装置部件中的金属替代品是有吸引力的。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及一种聚合物组合物，其包含：官能化聚烯烃、脂肪族聚酰胺、玻璃纤维，并且官能化聚烯烃重量比为从55％至95％，其中该官能化聚烯烃重量比由下式给出：

在一些实施例中，聚合物组合物具有至少83MPa的拉伸强度。另外或可替代地，在一些实施例中，聚合物组合物具有至少2.8％的拉伸应变。另外或可替代地，在一些实施例中，聚合物组合物具有至少7.8GPa的拉伸模量。在一些实施例中，聚合物组合物具有在1MHz下不超过3.1的D

在另一个方面中，本发明涉及一种包含该聚合物组合物的移动电子装置部件。在一些实施例中，移动电子装置是移动电子装置外壳。

具体实施方式

本文描述了包含官能化聚烯烃、脂肪族聚酰胺和玻璃纤维的聚合物组合物，其中该聚合物组合物中该官能化聚烯烃的重量比比该脂肪族聚酰胺和该官能化聚烯烃的总重量(“聚烯烃重量比”)是从55％至95％。令人惊讶地发现，这些聚合物组合物相比于相对应的聚合物组合物具有优异的介电性能和改进的机械性能。如本文所使用的，除了在相对应的聚合物组合物中聚烯烃重量比在从55％至95％的范围之外，聚合物组合物和相对应的聚合物组合物相同。更具体地，相对应的聚合物组合物中聚烯烃重量比小于55％、优选小于或等于50％，或大于95％、优选大于或等于99％。该聚合物组合物由于优异的介电性能和增强的机械性能可以被希望地结合到移动电子装置应用中。

在本申请中，即使是关于具体实施例描述的任何描述可适用于本披露的其他实施例并且可与其互换。此外，当将元素或组分说成是包含在和/或选自所列举元素或组分的清单中时，应理解的是本文明确考虑到的相关实施例中，该元素或组分还可以是这些列举出的独立元素或组分中的任何一种，或者还可以选自由所明确列举出的元素或组分中的任何两种或更多种组成的组；在元素或组分的清单中列举的任何元素或组分都可以从这个清单中省去。

除非另外明确地限制，否则如本文所使用的术语“烷基”以及衍生术语如“烷氧基”、“酰基”和“烷硫基”在其范围内包括直链、支链和环状部分。烷基的实例是甲基、乙基、1-甲基乙基、丙基、1,1-二甲基乙基、和环丙基。除非另外明确地指明，否则每个烷基和芳基可以是未取代的或被一个或多个选自但不限于以下项的取代基取代：卤素、羟基、磺基、C

术语“芳基”是指苯基、茚满基或萘基。芳基可以包含一个或多个烷基，并且在这种情况下有时被称为“烷基芳基”；例如可以由芳香族基团和两个C

如上文指出的，这些聚合物组合物相比于相对应的聚合物组合物令人惊讶地具有优异的介电性能和改进的机械性能。根据下式确定聚烯烃重量比：

关于介电性能，聚合物组合物的介电常数(“D

本文描述的聚合物组合物具有优异的介电性能(相对小的D

另外，如以上所提及的，本文描述的聚合物组合物令人惊讶地具有改进的机械性能(例如拉伸强度、拉伸应变、拉伸模量和冲击强度(有缺口和无缺口的))。更具体地，令人惊讶地发现，具有从55％至95％的聚烯烃重量比的聚合物组合物相比于聚烯烃重量比高于或低于从55％至95％的聚烯烃重量比的相对应的聚合物组合物，具有改进的机械性能。在一些实施例中，聚合物组合物具有至少80兆帕(“MPa”)、至少85MPa、或至少90MPa的拉伸强度。另外或可替代地，在一些实施例中，聚合物组合物具有不超过100MPa、不超过95MPa、或不超过92MPa的拉伸强度。在一些实施例中，聚合物组合物具有从80MPa至100MPa、从85MPa至100MPa、从90MPa至100MPa或从90MPa至95MPa的拉伸强度。在一些实施例中，聚合物组合物具有至少2.8％的拉伸应变。另外或可替代地，在一些实施例中，聚合物组合物具有不超过3.0％的拉伸应变。在一些实施例中，聚合物组合物具有从2.8％至3.0％的拉伸应变。在一些实施例中，聚合物组合物具有至少7.8千兆帕(“GPa”)、至少7.9GPa、至少8.0GPa、或至少8.1GPa的拉伸模量。另外或可替代地，在一些实施例中，聚合物组合物具有不超过9GPa的拉伸模量。在一些实施例中，聚合物组合物具有从7.8GPa至9GPa、从7.9GPa至9GPa、从8.0GPa至9GPa、或从8.1GPa至9GPa的拉伸模量。在一些实施例中，聚合物组合物具有至少11.6千焦耳/平方米(“kJ/m

聚合物组合物包含官能化聚烯烃聚合物。如本文所使用的，聚烯烃聚合物指的是任何具有至少50mol％的重复单元R

其中R

官能化聚烯烃聚合物是包括与聚酰胺聚合物上的胺基或羧酸基团反应的反应性基团的聚烯烃聚合物，从而在聚合物组合物中的聚烯烃聚合物与聚酰胺聚合物之间产生共价键(例如酰胺键)。换言之，官能化聚烯烃包括至少一些根据式(1)并且与重复单元R

在一些实施例中，反应性基团由选自下式的组的式表示：

其中R

聚烯烃可以在其链端或沿着主链(或两者)被官能化。在聚烯烃沿着主链被官能化的一些实施例中，官能化聚烯烃包括总共至少50mol％的重复单元R

重复单元R

其中R

在官能化聚烯烃包括重复单元R

在一些实施例中，官能化聚烯烃聚合物具有至少1g/10min、至少5g/10min、至少10g/10min、至少15g/10min或至少20g/10min的熔体质量流动速率(“MFR”)。另外或可替代地，在一些实施例中，官能化聚烯烃聚合物具有不超过120g/10min、不超过100g/10min、不超过80g/10min、不超过70g/10min的MFR。在一些实施例中，官能化聚烯烃聚合物具有从1g/10min至120g/10min、从5g/10min至100g/10min、从10g/10min至80g/10min或从15g/10min至70g/10min的MFR。MFR可以根据ASTM D1238在190℃和1.2kg下测量。

在一些实施例中，聚合物组合物中的官能化聚烯烃的浓度是至少25重量百分比(“wt.％”)、至少30wt.％、或至少35wt.％。另外或可替代地，在一些实施例中，聚合物组合物中的官能化聚烯烃的浓度不超过55wt.％、不超过52wt.％、或不超过50wt.％。在一些实施例中，聚合物组合物中的官能化聚烯烃的浓度为从25wt.％至55wt.％、从30wt.％至55wt.％、从35wt.％至55wt.％、25wt.％至52wt.％、从30wt.％至52wt.％、从35wt.％至52wt.％、从25wt.％至50wt.％、从30wt.％至50wt.％、或从35wt.％至50wt.％。如本文所使用的，除非另外明确地指出，否则重量百分比是相对于聚合物组合物的总重量。

在一些实施例中，聚合物组合物包含根据以上描述的多种不同的官能化聚烯烃。在一些此类实施例中，不同的官能化聚烯烃的总浓度在以上描述的范围内。本领域普通技术人员将认识到，官能化聚烯烃浓度和脂肪族聚酰胺浓度(下文所述)的选择与聚烯烃重量比有关。对官能化聚烯烃浓度和脂肪族聚酰胺浓度进行选择，使得聚烯烃重量比在选定的范围内，并且使得聚合物组合物中的官能化聚烯烃、脂肪族聚酰胺和任选的添加剂的总浓度小于或等于100wt.％。

脂肪族聚酰胺聚合物

如本文所使用的，脂肪族聚酰胺聚合物包含至少50mol％的重复单元R

在一些实施例中，重复单元R

其中R

在一些实施例中，脂肪族聚酰胺聚合物具有如根据ASTM D5336测量的0.7至1.4分升/g(“dL/g”)的特性粘度。

在一些实施例中，聚合物组合物中的脂肪族聚酰胺的浓度是至少3wt.％、至少4wt.％或至少5wt.％。另外或可替代地，在一些实施例中，聚合物组合物中的脂肪族聚酰胺的浓度不超过45wt.％、不超过30wt.％或不超过25wt.％。在一些实施例中，聚合物组合物中的脂肪族聚酰胺的浓度是从3wt.％至45wt.％、从4wt.％至45wt.％、从5wt.％至45wt.％、从3wt.％至30wt.％、从4wt.％至30wt.％、从5wt.％至30wt.％、从3wt.％至25wt.％、从4wt.％至25wt.％、从5wt.％至25wt.％或从5wt.至20wt.％。在一些实施例中，聚合物组合物包含根据以上描述的多种不同的脂肪族聚酰胺。在一些此类实施例中，不同的脂肪族聚酰胺的总浓度在以上描述的范围内。

聚酰胺聚合物组合物包含玻璃纤维。玻璃纤维是含有若干种金属氧化物的基于二氧化硅的玻璃化合物，这些化合物可被定制以产生不同类型的玻璃。主要氧化物是呈硅砂形式的二氧化硅；掺入了其他氧化物(如钙、钠和铝)以降低熔融温度并阻碍结晶。玻璃纤维可以作为连续纤维或短切玻璃纤维添加。玻璃纤维通常具有5至20、优选地5至15μm并且更优选地5至10μm的等效直径。可以使用所有的玻璃纤维类型，如A、C、D、E、M、S、R、T玻璃纤维(如在John Murphy的Additives for Plastics Handbook[塑料添加剂手册]第二版，第5.2.3章，第43-48页所描述的)，或者它们的任何混合物或它们的混合物。

E、R、S和T玻璃纤维是本领域众所周知的。它们值得注意地描述于Fiberglass andGlass Technology[玻璃纤维和玻璃技术],Wallenberger,Frederick T.；Bingham,PaulA.(编辑),2010,XIV,第5章,第197-225页。R、S和T玻璃纤维基本上是由硅、铝和镁的氧化物构成。具体地，那些玻璃纤维典型地包含从62-75wt.％的SiO2、从16-28wt.％的Al2O3以及从5-14wt.％的MgO。另外，R、S和T玻璃纤维包含小于10wt.％的CaO。

在一些实施例中，玻璃纤维是高模量玻璃纤维。高模量玻璃纤维具有如根据ASTMD2343测量的至少76、优选地至少78、更优选地至少80、并且最优选地至少82GPa的弹性模量。高模量玻璃纤维的实例包括但不限于S、R和T玻璃纤维。高模量玻璃纤维的可商购来源分别是来自泰山公司(Taishan)和AGY公司的S-1和S-2玻璃纤维。

在一些实施例中，玻璃纤维是低D

玻璃纤维的形态不受特别限制。如上文指出的，玻璃纤维可以具有圆形截面(“圆形玻璃纤维”)或非圆形截面(“扁平玻璃纤维”)。合适的扁平玻璃纤维的实例包括但不限于具有卵形、椭圆形和矩形截面的玻璃纤维。在聚合物组合物包含扁平玻璃纤维的一些实施例中，扁平玻璃纤维具有至少15μm、优选地至少20μm、更优选地至少22μm、还更优选地至少25μm的截面最长直径。另外或可替代地，在一些实施例中，扁平玻璃纤维具有至多40μm、优选地至多35μm、更优选地至多32μm、还更优选地至多30μm的截面最长直径。在一些实施例中，扁平玻璃纤维具有在15至35μm、优选地20至30μm并且更优选地25至29μm范围内的截面直径。在一些实施例中，扁平玻璃纤维具有至少4μm、优选地至少5μm、更优选地至少6μm、还更优选地至少7μm的截面最短直径。另外或可替代地，在一些实施例中，扁平玻璃纤维具有至多25μm、优选地至多20μm、更优选地至多17μm、还更优选地至多15μm的截面最短直径。在一些实施例中，扁平玻璃纤维具有在5至20、优选地5至15μm并且更优选地7至11μm范围内的截面最短直径。

在一些实施例中，扁平玻璃纤维具有至少2、优选地至少2.2、更优选地至少2.4、还更优选地至少3的纵横比。纵横比被定义为玻璃纤维的截面中的最长直径与同一截面中的最短直径的比率。另外或可替代地，在一些实施例中，扁平玻璃纤维具有至多8、优选地至多6、更优选地至多4的纵横比。在一些实施例中，扁平玻璃纤维具有从2至6、并且优选地从2.2至4的纵横比。在一些实施例中，其中玻璃纤维是圆形玻璃纤维，玻璃纤维具有小于2、优选地小于1.5、更优选地小于1.2、甚至更优选地小于1.1、最优选地小于1.05的纵横比。当然，本领域普通技术人员将理解，无论玻璃纤维的形态(例如圆形或扁平)，按照定义纵横比不可能小于1。

在一些实施例中，聚合物组合物中的玻璃纤维的浓度是至少20wt.％、至少25wt.％、或至少30wt.％。另外或可替代地，在一些实施例中，聚合物组合物中的玻璃纤维的浓度不超过60wt.％、不超过55wt.％、或不超过50wt.％。在一些实施例中，聚合物组合物中的玻璃纤维的浓度是从20wt.％至60wt.％、从25wt.％至60wt.％、从30wt.％至60wt％、从20wt.％至55wt.％、从25wt.％至55wt.％、从30wt.％至55wt％、从20wt.％至50wt.％、从25wt.％至50wt.％、或从30wt.％至50wt.％。

在一些实施例中，聚酰胺聚合物组合物任选地包含选自由以下组成的组的添加剂：紫外(“UV”)稳定剂、热稳定剂、颜料、染料、阻燃剂、抗冲击改性剂、润滑剂、以及其中一种或多种的任意组合。在聚合物组合物包含任选的添加剂的一些实施例中，添加剂的总浓度不超过15wt.％、不超过10wt.％、不超过5wt.％、不超过1wt.％、不超过0.5wt.％、不超过0.4wt.％、不超过0.3wt.％、不超过0.2wt.％、或不超过0.1wt.％。

聚合物组合物可以使用本领域众所周知的方法制造。例如，在一个实施例中，可以通过熔融共混以共混物形式的聚合物、玻璃纤维和任何任选的添加剂制造聚合物组合物。可以使用任何适合的熔融共混方法来组合聚合物组合物的组分。例如，在一个实施例中，将所有的聚合物组合物组分(例如聚酰胺、聚烯烃、玻璃纤维和任何任选的添加剂)进料至熔融混合器，如单螺杆挤出机或双螺杆挤出机、搅拌器、单螺杆或双螺杆捏合机、或班伯里(Banbury)密炼机中。可以将这些组分一次性全部添加到熔融混合器中，或逐步分批添加。当逐步分批添加这些组分时，首先添加组分的一部分，并且然后与随后添加的其余组分熔融混合，直至获得充分混合的组合物。如果玻璃纤维呈现出长的物理形状(例如，长玻璃纤维)，则可以使用拉伸挤出模制来制备增强组合物。

本文描述的聚合物组合物至少部分地由于其令人惊讶地改进的介电性能和机械性能可以被希望地集成到移动电子装置部件中。

术语“移动电子装置”旨在表示被设计为方便运输并且用于不同场所的电子装置。移动电子装置的代表性实例可以选自由以下组成的组：移动电子电话、个人数字助理、笔记本电脑、平板电脑、收音机、摄像机以及摄像机附件、手表、计算器、音乐播放机、全球定位系统接收器、便携式游戏机、硬盘驱动器以及其他电子存储装置。优选的移动电子装置包括笔记本电脑、平板电脑、移动电子电话和手表。

本文关注的移动电子装置的部件包括但不限于配件、卡扣式零件、相互可移动的零件、功能元件、操作元件、追踪元件、调节元件、载体元件、框架元件、开关、连接器、电缆、外壳、以及如在移动电子装置中使用的除外壳之外的任何其他结构零件，例如像扬声器零件。所述移动电子装置部件可以尤其通过注射模制、挤出或其他成型技术生产。

“移动电子装置外壳”是指移动电子装置的后盖、前盖、天线外壳、框架和/或骨架中的一个或多个。外壳可以是单个制品或者包括两个或更多个部件。“骨架”是指结构部件，其上安装有装置的其他部件，如电子器件、微处理器、屏幕、键盘以及小键盘、天线、电池插座等。骨架可以是从移动电子装置的外部不可见或者仅部分可见的内部部件。外壳可以为装置的内部部件提供保护使其免受来自环境因素(如液体、灰尘等)的冲击以及污染和/或损害。外壳部件如盖还可以为暴露于装置外部的某些部件(如屏幕和/或天线)提供实质性的或主要的结构支撑以及冲击防护。

在优选实施例中，移动电子装置外壳选自由以下组成的组：移动电话外壳、天线外壳、平板外壳、笔记本电脑外壳、平板电脑外壳或手表外壳。

制品(如移动电子装置部件)可以使用任何适合的熔融加工方法由聚合物组合物制成。例如，移动电子装置部件的形成包括注射模制或挤出模制聚合物组合物。注射模制是优选的方法。

这些实例展示了聚合物组合物的介电性能和机械性能。在这些实例中，使用以下组分：

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样品参数在表1中提供。在表1中，“PO重量比”是指比率量值：

表1

在以下实例中，D

本实例展示了聚酰胺/聚烯烃共混物的介电和机械性能。

介电性能试验的结果显示在表2中。

表2

参考表2，PO重量比大于50％并且小于100％的样品相比于PO重量比为50％和100％的样品具有改进的机械性能，同时保持优异的介电性能。CE1、E1、E2和CE2依次具有增加的PO重量比。尽管D

以上实施例旨在是说明性的而不是限制性的。另外的实施例在发明构思内。此外，尽管参考具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。任何通过援引对以上文件的并入是受限制的，使得没有并入与本文的明确披露内容相反的主题。