專利名稱：含有聚苯醚、聚(亞芳基硫醚)和聚硅氧烷樹脂的阻燃組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及聚苯醚和聚(亞芳基硫醚)樹脂共混物，該共混物具有增強的諸如阻燃和韌性等性能。
聚苯醚樹脂和聚(亞芳基硫醚)樹脂共混物已廣為人知，但是此類共混物若未在這兩種材料間進行相容處理則通常發脆，且耐化學性也很差。為此，人們曾開發出許許多多的方法以便提供兩種樹脂間的相容性。這些方法一般地都涉及使聚苯醚樹脂和聚(亞芳基硫醚)樹脂之一或二者官能化，指望在這兩種樹脂之間形成共聚物。然后生成共聚物作為其余部分的聚苯醚樹脂和聚(亞芳基硫醚)樹脂的相容劑。聚苯醚樹脂和聚(亞芳基硫醚)樹脂的各種相容共混物的例子可見諸于U.S.專利號5,290,881、5,122,578、5,292,789和4,528,346以及EP-341422-A、EP-368413-A、EP-491884-A、JP 03121159-A和JP04213357-A；所有上述均收做本文的參考文獻。
盡管聚苯醚樹脂和聚(亞芳基硫醚)樹脂單獨地都具有低可燃性，但是二者的共混物的火焰特性對于許多要求嚴格耐火性的電子連接器用途來說是不能接受的，尤其是在極薄的壁部分。JP 03265661-A披露了利用含鹵素或磷的化合物阻燃劑的聚苯醚樹脂和聚(亞芳基硫醚)樹脂共混物的改良阻燃組合物。但是，含鹵素和磷的阻燃劑，由于當組合物被點燃時可能釋放出有毒和腐蝕性煙氣故對許多上述用途來說是不符合要求的。
可見，需要提供一種聚苯醚樹脂和聚(亞芳基硫醚)樹脂組合物，它不含鹵素或磷阻燃劑，而能顯示出諸如阻燃性、耐化學性和韌性等增強的性能。
現發現一種改良熱塑性組合物已能全面地滿足以上所討論的要求。所說組合物包括a)一種相容的聚苯醚樹脂，b)一種聚亞芳基硫醚樹脂，以及c)一種聚硅氧烷樹脂。
在較好的實施例中，該組合物可以進一步包含抗沖改性劑、填料和金屬鹽，以進一步提高最終組合物的綜合性能。本文下面的說明將提供有關本發明的進一步細節。
用于本發明的聚苯醚樹脂(以下稱“PPE”)是已知的聚合物，包含式(I)所示的許多結構單元 其中每個Q1獨立地是鹵素、伯或仲低級烷基(即含至多約7個碳原子的烷基)、苯基、鹵代烷基、氨基烷基、烴氧基或鹵代烴氧基，其中鹵素和氧原子被至少2個碳原子分開；每個Q2獨立地是氫、鹵素、伯或仲低級烷基、苯基、鹵代烷基、烴氧基或鹵代烴氧基，其定義與Q1相同。多數情況下，每個Q1是烷基或苯基，尤其是C1-4烷基，且每個Q2是氫。
均聚和共聚PPE都包括在內。較好的均聚物是含有2，6-二甲基-1，4-亞苯基醚單元的均聚物。合適的共聚物包括含有，例如，此種單元與2，3，6-三甲基-1，4-亞苯基醚單元共同構成的無規共聚物。包括在內的還有，含有通過接枝乙烯基單體或聚合物，如聚苯乙烯和彈性體，而制得的部分的PPE，和耦聯PPE，其中耦合劑，如低分子量聚碳酸酯、醌類、雜環類和縮甲醛類；與兩種PPE鏈的羥基按已知的方式發生反應生成較高分子量聚合物。
該PPE一般地具有介于約3,000～40,000的數均分子量和介于約20,000～80,000的重均分子量(按凝膠滲透色譜測定)。其特性粘度通常介于約0.15～0.6dl/g(按溶于25℃的氯仿中測定)。
PPE典型地通過至少一種象2，6-二甲苯酚或2，3，6-三甲基苯酚之類的單羥基芳族化合物的氧化耦聯制備。通常對此種耦聯使用催化劑體系；催化劑體系典型地含有至少一種象銅、錳或鈷化合物之類的重金屬化合物，通常與其他材料結合使用。
對許多目的而言特別有用的PPE是那些包含具有至少一個含氨烷基端基分子的PPE。該氨烷基基團一般位于羥基的鄰位。含有此種端基的產物可以通過將一種適當的伯或仲一元胺，例如二正-丁基胺或二甲基胺作為一種成分加入到氧化耦聯反應混合物當中來制備。常常存在的還有4-羥基聯苯基端基，典型地從一種反應混合物獲得，其中存在一種副產物聯苯酚合苯醌，尤其是在一種銅鹵化物-仲胺或叔胺體系當中。典型地占高達該聚合物重量的約90％的相當一部分聚合物分子可以含有所說含氨烷基端基和4-羥基聯苯基端基中的至少一種。
本專業的技術人員從以上描述中將會清楚，設想可用于本發明的PPE包括所有目前已知的PPE，不論在結構單元或次要化學特征方面如何不同。
就本發明的一個實施例而言，重要的是至少一定量的PPE含至少一種反應性官能團，此種官能團可以存在于聚合物端基上也可以沿聚合物主鏈存在。
一類有用的反應性官能團是環氧基。一種制備合適的環氧型相容性PPE的有用方法涉及讓PPE在一種對PPE為非反應性的溶劑中同各種環氧氯三嗪化合物反應。封端的PPE可以通過傳統技術，象非溶劑沉淀，加以分離。此類化合物的非限定性例子包括2-氯-4，6-二環氧丙氧基-1，3，5-三嗪；2-氯-4-(正丁氧基)-6-環氧丙氧基-1，3，5-三嗪；以及2-氯-4-(2，4，6-三甲苯氧基)-6-環氧丙氧基-1，3，5-三嗪，亦稱做氯氰尿酸菜酯·縮水甘油酯(MGCC)。這些化合物以及官能化PPE樹脂的制法可見諸如U.S.專利4,895,945、5,041,504、5,089,566、5,096,979和5,132,373，上述文獻全部收作本文的參考文獻。
另一類可用于本發明的PPE是原酸酯官能PPE。“原酸酯”一詞指的是一種化合物，其中一個碳原子通過直接的碳-碳鍵與另一碳原子相連，同時又通過氧與三個進一步的碳原子相連。這種化合物可以被看作假想原酸-R-(OH)3-的酯，其中R是一個有機基。此種原酸的存在基本上仍屬未知，因為它們立即脫水變成傳統的羧酸。但是，這種酸的酯是已知的，而且本發明組合物就包括這種類型的某些聚合物取代的酯。
原酸酯官能PPE較好含有用式(II)代表的原酸酯部分 其中R15是C1-4的伯或仲烷基，或者是與C*形成第二個5-或6-元環的亞烷基，而R14是C1-4的伯或仲烷基或C1-10芳基，或者R14與R15同與其連接的原子一起構成一個5-、6-或7-元環；R16是氫或C1-4伯或仲烷基；K是0或1；
J是1或2；以及p當R15與C*形成環時是零，否則是1。
R15基可以是C1-4伯或仲烷基，如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基或仲丁基。通常以伯基，且尤其是甲基較好。
也可以是，R15與分子中其他部分構成第二個5-或6-元環。為此目的，要指定原酸酯環中的碳原子之一為C*，以便指出其作為所說第二個環的一部分的作用。
R14的含義可以是象上面對R15定義時規定的C1-4伯或仲烷基，或者是C1-10芳(較好是芳烴)基。最后，還可以是，R14和R15連同與之目連接的原子一起構成一個5-、6-或7-元環。這樣，本發明就包括某些螺原酸酯官能化PPE。
R16基可以是氫或類似R14和R15的烷基。較好R16是氫。
J和K的數值視環狀原酸酯部分是5-元環還是6-元環而定。一般，5-元環較好；就是說，K是0且J是1。但是，本發明還包括其中存在6-元環的組合物，這便要求，或者J和K二者均是1，或者K是1且J是2。
下標p的數值也依原酸酯部分環狀結構而定。若C*是連帶R15一起的環狀結構的一部分，其所有4價均已滿足，于是p將為0。若不是這種情況，則p將是1。
下列是可以存在于原酸酯官能團PPE中的一個示例性原酸酯部分(III) 而它還可以被稱為4-(2-甲氧基-2-甲基-1，3-二氧戊環基)基團，而且通常是較好的。用于制備這種化合物的中間體包括4-羥甲基-2-甲氧基-2-甲基-1，3-二氧戊環，它可以通過甘油和原乙酸甲酯間的反應獲得。U.S.專利5,231,197(收做本文參考文獻)披露用于制備基本上純凈形式的此種化合物及其結構相關化合物的改良方法及其獲得的產物。
具有原酸酯官能部分的PPE較好通過PPE與至少一種可接枝烯鏈不飽和原酸酯單體熔融擠塑來制備。官能原酸酯單體可以用通式(IV)表示 其中R14、R15、R16、Z、J、K、p和C*與前面的定義相同，R13是C1-5亞烷基，而W是用下式(V)代表的可接枝的不飽和基團 其中每個R11可以獨立地是氫或C1-8基，或者其取代衍生物，或者也可以是芳基或其取代衍生物。每個R11還可以是其他基團，只要該基團對原酸酯為惰性的。m的數值可等于或大于1。R12可以是下列式(VI)中的一個 ，或-CH2-或
可用于本發明的單體的說明性實例包括4-烯丙酰氧甲基-2-甲氧基-2-甲基-1，3-二氧戊環、4-甲基烯丙酰氧基-2-甲氧基-2-甲基-1，3-二氧戊環、4-烯丙酰氧甲基-2-甲氧基-2-苯基-1，3-二氧戊環以及4-(2-甲氧基-2-甲基-1，3-二氧戊環基)甲基乙烯基芐基醚異構體的混合物。這類材料的制法及其與PPE的反應可見諸于U.S.專利號5,171,866、5,153,290和5,212,255，同時收做本文的參考文獻。
較好的乙烯基官能原酸酯單體是具有式(VII)的那些 另一種較好乙烯基官能原酸酯單體可用式(VIII)代表 在使用烯烴化合物制備官能化PPE的過程中有時用一種引發劑是有利的。適用于本發明的引發劑包括技術上普遍已知的游離基引發劑。具體的引發劑包括各種過氧化物和氫過氧化物。具體的例子包括過氧化苯甲酰、過氧化二枯基、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧)己炔-3和過氧化枯烯，優選2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧)己炔-3。使用時，引發劑的用量可以在PPE重量的約0.05％(重量)～約0.5％(重量)之間變化。
象前面對環氧基團提到的，氯三嗪化合物的原酸酯衍生物也是有用的，包括2-氯-4-(2-甲氧基-2-甲基-1，3-二氧戊環基)甲氧基-6-苯氧基-1，3，5-三嗪，僅舉一例。有關合適三嗪化合物制備的參考文獻。可見諸于U.S.5,132,373，收作本文參考文獻。
上面提出的官能化試劑的用量，即使PPE適當官能化所需數量，是足以改善組合物中各種不同成分間相容性的數量。有效數量一般為，以PPE數量為基準，至多約8％(重量)，較好約0.05％～約4％(重量)。在最好的實施例中，官能化試劑的數量，以PPE數量為基準，在約0.1％～約3％(重量)范圍內。
在官能化PPE制備過程中，使用至少一種對官能化試劑及其他成分基本上為惰性的潤滑劑有時也是有利的。潤滑劑的存在降低了生產官能化PPE以及由它制備的相容的共混合物所需熔體加工溫度。結果，凝膠生成量被大大減少。
合適的潤滑劑對于本專業人員來說，將是很清楚的；通常，它們是高潤滑性固體或熔點較低的固體或油類。例子包括聚四氟乙烯、脂肪酸酰胺(如與本申請相關的，與本申請相同擁有者的申請序列號為07/815211的申請(已放棄)中所披露并要求保護的)、烷基磷酸鋁(如在與本申請相關的，序列號為07/816629的申請中所披露并要求保護的)和氫化聚(α-烯烴)(如在與本申請相關的，與本申請相同擁有者的，序列號為07/816430的申請(已放棄)中以及相同擁有者的U.S.專利號5,214,099和5,281,667中所披露并要求保護的)，所有上述文獻均收作本文的參考文獻。
氫化聚(α-烯烴)通常是較好的。它們可以通過α-烯烴的催化聚合然后氫化以消除殘余的不飽和性來獲得。可以用于其制備的催化劑包括陽離子和復分解催化劑。制備氫化聚(α-烯烴)的方法披露在，例如U.S.專利號4,225,739、4,282,392、4,311,864、4,319,065、4,334,113和4,409,415中，全都收做參考文獻。其產物包括連同齊聚物在內的各種不同分子量的聚合物。
最好的氫化聚(α-烯烴)是運動粘度為約2～20厘沲(100℃)且尤其是8～12厘沲的此類聚合物，(按ASTM方法D445測定)。它們可以從諸如Henkel公司以商品名EMERY的流體購得。
該氫化聚(α-烯烴)一般地按潤滑量使用。以PPE重量為基準，該潤滑量通常在約1％～約5％(重量)范圍，且較好在約2％～約4％(重量)范圍。
用于本發明的聚(亞芳基硫醚)樹脂(以下稱“PPS”)系由含有中間被硫原子分開的亞芳基的已知聚合物衍生出來的。聚(亞芳基硫醚)樹脂包括各種聚(亞苯基硫醚)，例如聚對苯硫醚和取代的聚對苯硫醚。典型的PPS聚合物包括至少70％(摩爾)，較好至少90％(摩爾)下列結構式(IX)的重復單元 當式(IX)重量單元的數量少于70％(摩爾)時，耐熱性不夠。
其余30％(摩爾)，較好10％(摩爾)甚至更少的PPS重復單元可以是具有如下結構式(X)的單元 其中R21、R22、R23和R24獨立地選自由氫、鹵素、烷基、苯基、烷氧基、芳氧基、硝基、氨基和羧基構成的一組基團。
本發明的PPS可以是線型、支鏈或硫化(交聯)的聚合物或其混合物。分子量較低的線型PPS可以用例如U.S.專利號3,354,129的說明書中描述的方法制備，該說明書被收做本文的參考文獻。具有較高分子量的線型PPS可以用例如U.S.專利號3,919,177的說明書披露的方法制備，該說明被收做本文的參考文獻。支鏈PPS可以利用一種支化劑，例如U.S.專利號4,749,163披露的1，3，5-三氯苯來制備，該專利內容被收做本文的參考文獻。用U.S.專利號3,354,129、3,919,177和4,749,163的方法制成的聚合物的聚合度，可以在聚合之后把聚合物放在氧氣氛或在諸如過氧化物交聯劑的存在下加熱固化，獲得進一步提高。
PPS可以是官能化的，也可以是未官能化的。如果PPS是官能化的，則該官能團包括所有能同PPE上的官能團或PPE本身反應的官能基團。合適的官能基團的例子包括，但不限于氨基、羧酸、金屬羧酸鹽、二硫化物、硫代以及金屬硫醇鹽等基團。
把官能基團結合到PPS中去的一種方法可見諸如U.S.專利號4,769,424，該文獻收做本發明的參考文獻。其中公開了在鹵素取代PPS中結合進取代硫代苯酚的方法。另一種方法涉及結合進含需要的官能基團的氯取代芳族化合物的方法，它是通過讓PPS與堿金屬硫化物和氯化芳族化合物反應實現的。第三種方法涉及PPS同含需要官能基團的二硫化物反應，典型地在熔體或在一種合適的高沸點溶劑，象氯萘中進行。
雖然用于本發明的PPS的熔體粘度并不受具體限制，只要能獲得混合物，但是從PPS本身韌性出發，至少約100泊的熔體粘度是較好的，而且從可注塑性的觀點出發約10,000泊或稍低的熔體粘度是較好的。
用于本發明的PPS還可以經處理以除掉不需要的夾雜離子，做法是將樹脂浸泡在脫離子水中或者用酸處理，典型地用鹽酸、硫酸、磷酸或醋酸，可參見日本專利公開號3,236,930-A、1,774,562-A、1,299,872-A和3,236,931-A，全部被收做本文的參考文獻。對某些產品用途來說，希望在PPS中有非常低的雜質含量。雜質含量通常用PPS試樣燃燒后殘余灰份的重量百分數來表示。典型地說，低于約1％(重量)的PPS灰份含量是希望的，較好的該灰份數值小于約0.5％(重量)，最好的灰份數值小于約0.1％(重量)。
本發明組合物還包含至少一種聚硅氧烷樹脂。該聚硅氧烷樹脂可以是官能化的也可以不是官能化的，即未官能化的。“官能化的”意思是包括能與組合物中其他成分起化學反應的那些部分。能把未官能化聚硅氧烷轉變成官能化聚硅氧烷的部分包括，例如氫化物、羥基、氨基、苯氧基、環氧基、烷氧基、鹵素和乙烯基。還可以使用相同聚硅氧烷樹脂上的各種官能化基團的混合物。不同官能化聚硅氧烷樹脂的混合物以及官能化與未官能化聚硅氧烷樹脂的混合物。
官能化聚硅氧烷樹脂的例子包括式(XI)的官能化樹脂 其中R1和R2獨立地是甲基、乙基、甲氧基或3-(正丙胺)；R3是甲基或氧(支鏈聚硅氧烷樹脂)；R4是 x是約10～約400；以及y是約1～約15。
官能化聚硅氧烷樹脂的另一些例子包括乙烯基官能化樹脂，其中R1、R2、R3和R4獨立地是乙烯基或甲基，但其條件是，至少有一個R基是乙烯基；x是約25～約3500，且y是0～約600。
官能化聚硅氧樹脂的又一些例子包括環氧基。苯氧基和鹵素官能化樹脂，其中R1、R2、R3和R4獨立地是 氯或甲基但其條件是至少有一個基團不是甲基；x是約15～約100；以及y是0～約20。
官能化聚硅氧烷樹脂進一步的例子包括氫化物，其中R1、R2、R3和R4可以獨立地是氫或C1-6低級烷基，較好是甲基，但其條件是至少有一個基是氫；而且其中x是約10～約400以及y是0～約50。
較好是官能化聚硅氧烷樹脂包括胺和環氧官能化樹脂。
未官能化聚硅氧烷樹脂包括式(XII)的樹脂 其中R5、R6、R7、R8、R9和R10可獨立地是C1-6低級烷基或C6 -20芳基，較好是甲基和苯基，且其中x是約10～約400以及y是0～約400。
聚硅氧烷樹脂的比例在寬廣范圍內變化。聚硅氧烷樹脂的用量一般是足以使組合物阻火性比不含聚硅氧烷樹脂的相同組合物有改善的數量。一般而言，聚硅氧烷樹脂的范圍，以組合物總重量為基準，介于約0.1％(重量)～約15％(重量)之間。
本發明還包括，其中含有與PPE和PPS之一或兩者相容的彈性體抗沖改性劑的組合物。
用于PPE和PPS的抗沖改性劑典型地是由一種或多種選自由烯烴、乙烯基芳族單體、丙烯酸和烷基丙烯酸及其酯類衍生物和共軛二烯構成的一組中的單體衍生來的。尤其較好的抗沖改性劑是橡膠狀高分子量材料，包括室溫下就顯示出彈性的天然及合成聚合物材料。它們既可以是均聚物也可以是共聚物，包括無規、嵌段、輻射形嵌段、接枝和皮芯共聚物，以及上述各種形式的組合。抗沖改性劑可以是官能化的或不是官能化的。
可用于本發明的烯烴聚合物和共聚物包括低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、全同立構聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚(4-甲基-1-戊烯)等。另外的烯烴共聚物包括一種或多種α-烯烴，尤其是乙烯，與可共聚合單體的共聚物，這些單體包括，例如醋酸乙烯、丙烯酸和烷基丙烯酸及其酯類衍生物，包括，例如丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等。合適的還有離子鍵樹脂，可以是全部或部分用金屬離子中和的。
一種類型的可用于本發明的烯烴彈性體是α-烯烴與α，β-不飽和羧酸縮水甘油酯的共聚物。這里所用的α-烯烴是指乙烯、丙烯和丁烯-1等。其中，乙烯較好。α，β-不飽和羧酸縮水甘油酯是通式(XXIII)的化合物 其中R35代表氫原子或低級烷基。α，β-不飽和羧酸縮水甘油酯的例子包括丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和乙基丙烯酸縮水甘油酯。環氧官能的烯烴彈性體較好是一種含，以彈性體組合物的重量為基準，約60％～約99.5％(重量)α-烯烴和約0.5％～約40％(重量)α，β-不飽和羧酸縮水甘油酯，較好約3％～約30％(重量)該縮水甘油酯的α-烯烴共聚物。當縮水甘油酯的含量少于約0.5％(重量)時，得不到預期的效果，而當超過約40％(重量)時，則熔融共混過程中會出現凝膠，造成擠塑穩定性、可模塑性和產品機械性能等方面的惡化。合適的環氧官能的α-烯烴彈性體包括乙烯-丙烯酸縮水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯-醋酸乙烯三元共聚物、乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸甲酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物。較好的環氧官能彈性體可以從Sumitomo Chemical公司以商品名IGETABOND和BONDFAST，和從Elf Atochem公司以商品名LOTADER獲得。
尤其有用的一類抗沖改性劑是那些由乙烯基芳族單體衍生出來的。它們包括AB和ABA型嵌段、組成遞變和輻射形嵌段共聚物以及乙烯基芳族-共軛二烯芯-皮接枝共聚物。
乙烯基芳族單體衍生樹脂中尤其較好的子類是包含單鏈烯基芳烴(通常為苯乙烯)嵌段和共軛二烯(例如丁二烯或異戊二烯)嵌段或烯烴(例如乙烯-丙烯、乙烯-丁烯)嵌段并且用AB和ABA嵌段共聚物表示的嵌段共聚物。共軛二烯嵌段可以部分或全部地氫化，氫化之后的性能類似于烯烴嵌段共聚物。
合適的AB型嵌段共聚物披露于，例如U.S.專利號3,078,254、3,402,159、3,297,793、3,265,765和3,594,452以及U.K.專利1,264,741，全部被收做本文的參考文獻。AB嵌段共聚物典型種的例子包括，例如，聚苯乙烯-聚丁二烯(SBR)、聚苯乙烯-聚(乙烯丙烯)(S-EP)、聚苯乙烯-聚異戊二烯和聚(α-甲基苯乙烯)-聚丁二烯。此種AB嵌段共聚物可以由市場上購得，包括Phillips Petroleum，商品名SOLPRENE；Shell Chemical Co.，商品名KRATON；和Kuraray，商品名SEPTON。
另外，ABA嵌段共聚物及其生產和氫化(希望的話)方法，可見諸U.S.專利號3,149,182、3,231,635、3,462,162、3,287,333、3,595,942、3,694,523和3,842,029，全部收做本文參考文獻。
三嵌段共聚物的例子包括，例如，聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)、聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯(SIS)、聚(α-甲基苯乙烯)-聚丁二烯-聚(α-甲基苯乙烯)和聚(α-甲基苯乙烯)-聚異戊二烯-聚(α-甲基苯乙烯)。尤其好的三嵌段共聚物可以從市場上購得ShellChemical公司的CARIFLEX和KRATON購得。
另一類有用的抗沖改性劑可由共軛二烯衍生得來。雖然前面已經討論了許多含共軛二烯的共聚物，但還有另外一些共軛二烯改性劑樹脂，包括例如一種或多種共軛二烯的均聚物或共聚物，包括例如聚丁二烯、丁二烯-苯乙烯共聚物、異戊二烯-異丁烯共聚物、氯丁二烯聚合物、丁二烯-丙烯腈共聚物、聚異戊烯二烯等等。也可以使用三元乙丙橡膠(EPDM)。它們可以典型化為包含以乙烯單元為主、適當數量的丙烯單元以及至多為20％(摩爾)非共軛二烯單體單元。它們還可以含有象酸、噁唑啉、原酸酯、環氧、胺或酐之類的反應基團。U.S.專利號2,933,480、3,000,866、3,407,158、3,093,621和3,379,701披露了許多EPDM及其生產方法，這些專利也收做本文參考文獻。
其它合適的抗中改性劑是芯-皮型接枝共聚物。一般，這類含有以共軛二烯橡膠或交聯丙烯酸酯橡膠為主的芯，和一層或多層在芯上聚合并且由單烷基芳烴和/或丙烯酸類單體單獨，或較好地與其他類乙烯基單體聯合使用，衍生而成的皮。這類抗沖擊改性劑的各皮層還可以含有反應性基團，例如酸、環氧、噁唑啉、原酸酯、胺或酸酐基團。芯-皮共聚物普遍地以切粒和粉末形式供應，例如由Rohm and Haas公司供應的包括EXL-3330、EXL-3691、EXL-2600、EXL-2607、EXL-2624、EXL-3386和EXL-3607等品級，可參見U.S.專利號3,808,180、4,034,013、4,096,202、4,180,494和4,292,233。
有用的芯-皮共聚物還有，其中的芯和皮之間的界面存在著一種獨特的互穿網絡，由使用的樹脂構成。在這方面尤其較好的是由GEPlastics公司提供，商品名為GELOY樹脂的ASA型共聚物，可參見U.S.專利號3,944,631，該專利收做本文參考文獻。
此外，還可以使用共聚或接枝了帶有官能團和/或極性或反應性基團的各種單體的上述聚合物或共聚物。最后，其他合適的抗沖擊改性劑包括Thiokol橡膠、聚硫橡膠、聚氨酯橡膠、聚醚橡膠(例如聚環氧丙烷)、氯醚橡膠、熱塑性聚酯彈性體以及熱塑性聚醚酯和聚醚酰胺彈性體。
抗沖擊改性劑或其他樹脂類材料的比例可在寬廣范圍內變化。沖擊改性劑的用量一般地以足以改善組合物的韌性為準。象二嵌段或三嵌段共聚物這類抗沖擊改性劑，使用時通常的含量為每100份PPE最多約50份。環氧官能烯烴彈性體用作抗沖擊改性劑時通常的含量為每100份PPS最多約50份。還可以含有其他抗沖擊改性劑。
按本發明的聚合物混合物還可以包含一種非彈性體金屬鹽，其熔融溫度低于聚合物混合物的混煉溫度，其中的例外是二烴基二硫代次膦酸的金屬鹽。重要的是金屬鹽的熔融溫度應低于聚合物混合物的混煉溫度；當該熔融溫度等于或者高于混煉溫度時，則金屬鹽對機械性能的改善效果就會降低。混煉溫度是按本發明的聚合物混合物各成分在熔融條件或類似條件下混合成一團或多或少均一的物料的溫度。混煉溫度一般高于約285℃，通常在大約300°～350℃之間。
適合的金屬鹽為無機成有機鹽，較好是有機酸金屬鹽。合適的有機酸是飽和及不飽和脂族羧酸、芳族羧酸、脂族及芳族磺酸或膦酸以及烷基硫酸氫鹽。該鹽的有機部分較好具有低于約500的分子量，更好低于約300。
具體的有機酸包括，但不限于苯甲酸、棕櫚酸、月桂酸、醋酸、硬脂酸、葡糖酸以及十二烷基苯磺酸。
合適的金屬鹽可以從范圍寬廣的金屬中挑選，只要鹽的熔融溫度低于聚合物混合物混煉溫度。象鈣、鋁和鋅等金屬是較好的，但是這并不排除象鈉、鋰、鉀、鋇、鈹、鎂、銅、鈷和鐵等金屬。特別以硬脂酸金屬鹽較好。金屬鹽的比例范圍較寬。金屬鹽的用量一般以足以改善組合物韌性為準。金屬鹽使用時，其用量有利地為組合物總重量的約0.01％～約5％。
在本發明組合物中還考慮到添加增強填料。合適的增強填料是那些能提高共混組合物剛度的物質。其中，纖維材料是較好的，尤其是由低堿E-玻璃制成的玻璃纖維，其纖維直徑從約8μ～約14μ。成品模塑件中玻璃纖維的長度典型地，例如在約0.01mm～約0.5mm之間。玻璃纖維可以做成粗紗或切斷或磨玻璃纖維來使用，而且可以給其施加以硅烷為主要成份的合適油劑及粘合促進劑或促進劑體系。增強纖維的用量一般以足以改進組合物強度和剛度為準。增強填料的用量有利地為組合物總重量的約5％～約60％，尤其是約10％～40％。
也可以使用其他纖維增強材料，例如碳纖維，鈦酸鉀單晶纖維、石膏纖維、硅灰石纖維、氧化鋁纖維或石棉纖維。非纖維材料，例如玻璃珠、空心玻璃珠、滑石粉、云母、白堊、石英、天然或煅燒高嶺土，當與玻璃纖維聯合使用時則是另一種較好的填料。象玻璃纖維一樣，后一類填料也可以施加以油劑和/或粘合促進劑或粘合促進劑體系，一種非纖維狀同時又是扁平構造的填料，例如滑石、云母和扁平狀高嶺土，同玻璃纖維的聯合使用時對某些用途如減少最終組合物各向異性特別有利，各向異性是由于玻璃纖維在加工過程中沿充模方向取向造成的。非纖維填料的加入量可為整個組合物總重量的0％～約50％范圍。
本發明組合物還可以含有至少一種鏈烯基芳族化合物的聚合物。合適的這類型聚合物可以通過本門技術已知的方法制備。包括本體、懸浮及乳液聚合。它們一般含至少約25％(重量)從式(XIV)的鏈烯基芳族單體衍生的結構單元 其中R45是氫、低級烷基或鹵素；Y是氫、乙烯基、鹵素或低級烷基；以及f是0～5。這類樹脂包括苯乙烯、氯苯乙烯和乙烯基甲苯的均聚物；苯乙烯同一種或多種由丙烯腈、丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙基乙烯基苯、二乙烯基苯和馬來酐為代表的單體生成的無規共聚物；以及橡膠改性聚苯乙烯，包括共混物和接枝物，其中的橡膠是聚丁二烯或一種由約98％～65％苯乙烯和約2～35％二烯單體生成的橡膠狀共聚物。這類橡膠改性聚苯乙烯包括高抗沖擊聚苯乙烯(常稱為“HIPS”)。還可以使用具有線型嵌段、輻射狀嵌段和組成遞增嵌段共聚物構造的苯乙烯和丁二烯非彈性體嵌段共聚物組合物。它們可從市場上購得如Fina Oil公司的FINACLEAR(商品名)樹脂以及從PhillipsEngineering Resins K-RESINS(商品名)。
當含有鏈烯基芳族化合物時，其用量一般為組合物總重量的約1％～25％，較好約5％～約15％。
本發明的各組合物成分比，均以組合物總重量百分數表示時，可以是，約5％～約95％(重量)PPE樹脂、約5％～約95％(重量)PPS和約0.1％～約15％(重量)聚硅氧烷聚合物，而且還進一步包括至多約8％(重量)的官能化試劑、0％～約20％(重量)環氧官能彈性體、0～約20％(重量)彈性體嵌段共聚物、0％～約25％(重量)鏈烯基芳族聚合物以及0％～約10％(重量)金屬鹽。
組合物中PPE含量較好為，以全部組合物的重量百分數表示，約5％～約95％(重量)，更好為25％～約40％(重量)，且最好約30％～約35％(重量)。組合物中PPS的含量較好為，以全部組合物的重量百分數表示，約5％～5％(重量)，更好約40％～約65％(重量)，且最好約50％～約60％(重量)。組合物中聚硅氧烷含量，以全部組合物的重量百分數表示，為約0.1％～約1 0％(重量)，更好約0.1％～約5％(重量)，且最好約0.5％～約2.0％(重量)。組合物中官能化試劑的含量，以全部組合物重量百分數表示，較好約0.1％～約8％(重量)，更好約0.25％～約3％(重量)，且最好約0.5％～約2％(重量)。當用環氧官能彈性體做為一種沖擊改性劑時，不論是另外還加其他環氧化合物抑或單獨使用，其含量，以全部組合物的重量百分數表示，較好為約2％～約18％(重量)，更好約5％～15％(重量)，且最好約7％～約12％(重量)。組合較好含彈性體嵌段共聚物，其含量，以全部組合物的重量百分數表示，為約2％～約18％(重量)。更好約3％～約10％(重量)，且最好約4％～約7％(重量)。金屬鹽，以組合物總重量百分數表示，較好占約0.05％～約5％(重量)，更好占約0.1％～約1％(重量)，且最好占約0.1％～約0.3％(重量)。較好PPS與PPE的重量比介于約75∶25到約30∶70，更好介于約70∶30到約50∶50，且最好介于約67∶33到約62∶38。較好PPE與官能化化合物含量的重量比介于約93∶7和約99∶1之間，更好介于約95∶5和約99∶1之間，且最好介于約96∶4和98∶2之間。較好組合物中環氧官能彈性體和彈性體嵌段共聚物的重量比介于約15∶2至約5∶10，更好介于約12∶3至約6∶6，且最好介于約10∶6到約7∶5。較好在組合中環氧官能彈性體和彈性體嵌段共聚物合計總重量百分數，以組合物總重量百分率表示，介于約5％和約21％(重量)，更好介于約8％和約16％(重量)，且最好介于約10％～約14％(重量)之間。典型地說，當使用增強填料時，沖擊改性劑的含量相當地低，一般在組合物總重量的5％(重量)以下。較好該組合物不含附加的象聚酯、聚酰亞胺、聚酰胺和聚碳酸酯之類的樹脂材料。組合物確切比例的確定部分地取決于該組合物預期的最終使用場合以及為該場合所需具備的性能。
本組合物在不含鹵素及磷阻燃劑情況下表現出在韌性和阻燃方面的改善，這兩種性能對許多電子器件的應用是關鍵性的。該組合物還進一步表現出不飛邊特性和高耐化學。本發明組合物表現出的其他有利的性能包括低熱膨脹系數、低吸濕性、高熱畸變溫度和長期熱穩定性。而且，本發明組合物還表現提高的落鏢耐沖擊性和改善的斷裂張力伸長。
這種組合物可以含也可以不含傳統添加劑，象增塑劑、穩定劑、抗氧化劑、結晶成核劑、潤滑劑、抑制劑和脫模劑。
可以用各種各樣的方法制備本發明組合物。一種制備原酸酯官能PPE/PPS組合物的方法包括將PPE官能化和隨后與PPS和添加劑的混煉結合在熔融混煉的一步操作中。例如，可以把PPE、可接枝原酸酯、游離基抑制劑和潤滑劑加入一臺螺桿擠塑機中，其中在頭幾個機筒段里溫度和混合區適合于促進原酸酯官能團高效地接枝到PPE上。可以把PPS和添加劑(任選地以母料的形式)在適當的下游加料口加入到同一臺擠塑機中去。任選地，還可以在聚亞芳基硫醚加料口前面或該聚亞芳基硫醚加料口后面的機筒段，也可以在這兩處對擠塑機抽真空。任選地，還可以把一部分PPS、添加劑，或者二者的各種組合同PPE和原酸酯單體一起經喉部加入。
該組合物也可以按兩步工藝制造，包括在單獨的反應步驟中合成原酸酯官能PPE和隨后的把該原酸酯官能PPE同聚亞芳基硫醚樹脂以及任選的包括抗沖擊改性劑在內的添加劑熔融混合(較好用擠塑)。
待官能團化PPE較好具有約0.19dl/g～約0.80dl/g(按25℃氯仿溶液測定)的特性粘度，且更好約0.25dl/g～約0.49dl/g。結合進PPE的原酸酯官能度較好，按PPE計，介于約0.4％～約3％(重量)(按質子NMR(核磁共振)光譜法測定)。
實例用一臺Werner-Pfleiderer雙螺桿擠塑機在約290～340℃以及混煉期間對熔體施以10～20英寸汞柱真空，將表1的各種組合物進行擠塑。獲得的組合物用一臺VanDorn注塑機進行模塑，溫度設定約300～320℃，且模溫約120～150℃。按照保險業實驗所公報94方法(UL94)對全部組合物做了可燃性試驗。尤其是，測定了平均火焰熄滅時間和最長火焰熄滅時間并做出了UL94等級評定。還按ASTMD256(試樣尺寸2.5英寸×0.5英寸×0.125英寸)測定組合物試樣的缺口伊佐德沖擊強度，按ASTM D3763(用4英寸直徑、0.125厚的園盤)測定Dynatup(斷裂能、落鏢試驗)強度，按ASTM D790(用試樣尺寸為6英寸×0.5英寸×0.25英寸)測撓曲模量和撓曲強度，按ASTMD648(試樣尺寸6英寸×0.5英寸×0.25英寸)測264磅/平方英寸載荷下的熱撓度以及按ASTM D638測張力屈服和斷裂張力伸長。
采用的實際擠塑條件可能會影響獲得的共混物的物理性能。在本發明的一個實施例中，有利地將PPE同官能化試劑預混制成官能化PPE，當做一種相容化PPE使用。然后把該官能化PPE同其余的成分混合制成最終組合物。我們的想法是，通過在加入PPS之前將PPE官能化，一俟官能化試劑與PPE之間希望發生的反應實現之后便可避免官能化試劑同PPS反應。同PPS混合之前把PPE同官能化試劑預混還可以使官能化試劑最大程度地被用于PPE官能化。在另一實施例中，采用單臺有至少2個成分加入口的擠塑機。把PPE和官能化試劑加入擠塑機喉部(第一口)后混煉。同時，在第一口下游的各口加入其它各成分，且混煉繼續進行。較好對擠塑機的每個部分都抽真空。典型的混煉溫度在約290～340℃之間。
在下面的實施例中使用的物料如下PPE是聚(2，6-二甲基亞苯基醚)樹脂，按25℃氯仿溶液測定的特性粘度約為0.46dl/g，由GE Plastics提供。
PPE-EP是通過PPE同大約4％(重量)的2-氯-4-(2，4，6-三甲基苯氧基)-6-環氧丙氧基-1，3，5-三嗪(MGCC)反應制成的環氧官能化PPE。
PPE-OE是通過2％(重量)的丙烯酸原酸酯(式VII)同PPE擠塑制成的原酸酯官能化PPE。PPE-OE使用前要在約110℃下干燥。
PPS-1是熔體流動速率為42g/10min(300℃，載荷1kg)的線型PPS。
SIL-1是聚合度約100的甲基苯基硅氧烷流體，系由GE Plastics提供的SF1265。
SIL-2是聚合度約50的甲基硅氧烷流體，系由GE P1astics提供的SF9650。
SIL-3是胺官能化聚硅氧烷流體，其通式為 其中R1和R2各是甲氧基，R3是分支點的氧，R4是， x是約50，以及y是約4，系由GE Plastics獲得的SF1706。
SIL-4是環氧官能化聚硅氧烷流體，結構式為 其中R1、R2和R4各是 ，R3是甲基，x是約600以及y是約5，系由GE Plastics提供的UV9315。
玻璃纖維-1是G-型切斷玻璃纖維，平均長度1/8英寸，平均直徑10μ。該玻璃纖維由Owens-Corning公司獲得，品級為497EE。
玻璃纖-2是G-型切斷玻璃纖維，平均長度約1/8英寸，平均直徑10μ。該玻璃纖系由Owens-Corning公司提供的，品級為187A-AA。
表1中的數據說明了含有聚硅氧烷樹脂的相容PPE/PPS組合物具有增強的耐火性能。試樣1和5采用一種環氧官能化PPE(PPE-EP)為相容化PPE。對照試樣1(不含聚硅氧烷樹脂)與試樣2～5(每個均含有有效量的聚硅氧烷樹脂)比較證明，含聚硅氧烷樹脂的試樣的熄滅時間縮短了。試樣5是聚硅氧烷樹脂含量超出為提供增強耐火性的有效數量的范圍，因而熄滅時間延長的例子。試樣6和7是采用原酸酯官能化PPE做為相容化PPE的例子，同樣也顯示了，含有聚硅氧烷樹脂的相容化PPE/PPS組合物相對于不含硅氧烷流體的對照試樣(試樣8)，具有優異的熄滅時間。應當指出，給出這些實例不過為說明本發明的某此實施方案而已，故不應在任何意義上構成對本發明的限制。
表1
HDT-°F；NI-英寸磅/英寸；撓曲模量-千磅/平方英寸；撓曲強度-磅/平方英寸；抗張強度-磅/平方英寸；張力伸長-％；燃燒時間-秒。
權利要求
1.一種組合物，包含(a)一種相容聚苯醚樹脂；(b)一種聚亞芳基硫醚樹脂；以及(c)一種聚硅氧烷樹脂。
2.權利要求1的組合物，其中以組合物的總重量為基準，相容性的聚苯醚樹脂的含量為約5％～約95％(重量)；聚亞芳基硫醚樹脂的含量為約5％～95％(重量)；以及聚硅氧烷樹脂的含量為足以使組合物的阻燃性較不含聚硅氧烷的相同組合物獲得改善的水平。
3.權利要求2的組合物，其中聚硅氧烷樹脂包含下式的化合物 其中R1和R2獨立地是甲基、乙基、甲氧基或3-(正丙胺)；R3是甲基或氧；R4是 x是約10～約400；以及y是約1～約15。
4.權利要求1的組合物，其中聚硅氧烷樹脂包含下式的化合物 其中R1、R2、R3和R4獨立地是乙烯基或甲基但其條件是至少有一個R基是乙烯基；x是約25～約3500以及y是0～約600。
5.權利要求1的組合物，其中聚硅氧烷樹脂包含下式的化合物 其中R1、R2、R3和R4獨立地是 氯或甲基，但其條件是至少有一個基不是甲基；x是約15～約100；以及y是約0～約20。
6.權利要求1的組合物，其中聚硅氧烷樹脂包含下式的化合物 其中R1、R2、R3和R4可以獨立地是氫或C1-6的低級烷基，但其條件是，至少有一個基是氫；且其中x是約10～約400而且y是0～約50。
7.權利要求1的組合物，其中聚硅氧烷樹脂包含下式的化合物； 其中R5、R6、R7、R8、R9和R10可以獨立地是C1-6的低級烷基或C6-20的芳基，且其中x是約10～約400以及y是0～約400。
8.權利要求2的組合物，進一步包含至少一種增強填料，其含量為，以組合物總重量為基準，約2％～約50％(重量)。
9.權利要求8的組合物，其中增強填料選自玻璃纖維、碳纖維、鈦酸鉀單晶纖維、氧化鋁纖維、硅灰石、玻璃珠、中空玻璃珠、滑石、云母、白堊、石英、天然高嶺土、煅燒高嶺土，以及它們的混合物。
10.權利要求2的組合物，進一步包含至少一種抗沖改性劑，其含量為，以組合物總重量為基準，約2％～約20％(重量)。
11.權利要求10的組合物，其中抗沖改性劑選自(i)鏈烯基芳族化合物與二烯烴的嵌段共聚物；(ii)環氧官能的α-烯烴彈性體；以及(iii)(i)和(ii)的混合物。
12.權利要求11的組合物，其中嵌段共聚物是三嵌段共聚物。
13.權利要求12的組合物，其中嵌段共聚物包括聚苯乙烯端嵌段和選擇性氫化二烯衍生的中嵌段。
14.權利要求2的組合物，進一步包括至少一種鏈烯基芳族聚合物。
15.一種由組合物做成的制品，所說組合物包含(a)一種相容性聚苯醚樹脂；(b)一種聚亞芳基硫醚樹脂；以及(c)一種聚硅氧烷樹脂。
16.一種制備組合物的方法，包括將相容性的聚苯醚樹脂、聚亞芳基硫醚樹脂和聚硅氧烷樹脂均勻混合。
17.一種基本上由下列構成的組合物(a)一種相容性的聚苯醚樹脂；(b)一種聚亞芳基硫醚樹脂；以及(c)一種聚硅氧烷樹脂。
18.一種基本上由下列構成的組合物(a)一種相容性的聚苯醚樹脂；(b)一種聚亞芳基硫醚樹脂；(c)一種聚硅氧烷樹脂；以及(d)至少一種增強填料。
全文摘要
提供非鹵素阻燃的組合物，包含相容化聚苯醚樹脂、聚(亞芳基硫醚)樹脂和聚硅氧烷樹脂。該組合物可以進一步包含增強填料、潤滑劑、金屬鹽及其他添加劑，以便提供具有增強物理性能的組合物。用這種組合物模塑的制品可用于電氣連接器工業。
文檔編號C08L71/00GK1134951SQ9610312
公開日1996年11月6日 申請日期1996年3月14日 優先權日1995年3月17日
發明者S·B·布朗, C·F·R·黃, S·T·萊斯, 小·J·J·施科博, J·B·亞特斯, M·J·林威 申請人:通用電氣公司