本發明涉及基于甲基丙烯酸甲酯和降冰片烯型單體的共聚物,其具有提高的耐熱性、高透明度和低霧度值。此外,本發明涉及包含本發明的共聚物的模塑組合物和通過自由基聚合容易地生產本發明的共聚物的方法。本發明的模塑組合物非常適合于制造模塑制品,其可用作各種光學器件中的光學元件,例如用作光導或燈罩。
背景技術:
1、包含衍生自甲基丙烯酸甲酯(下文為mma)的重復單元的共聚物(為簡單起見,其經常被稱為聚甲基丙烯酸甲酯(下文為pmma))通常是具有高耐候性,特別是高耐太陽uv輻射性的透明材料。如果需要,通過加入紫外線吸收劑、穩定劑和抑制劑,可以再進一步提高pmma的耐候性。因此,pmma通常用于需要高透明度、低霧度和高耐候性的應用。
2、對用于光學應用的具有特別高耐熱性的聚合物的需求也在日益增長。這些應用包括例如用于室內和室外用途的光源,其包括高功率led,其中這樣的聚合物用作光導、光學透鏡等。為了增加led的光產額,將光學元件非常靠近led定位。led表面的工作溫度,尤其是所謂的白光高功率led的工作溫度,經常超過100℃或有時甚至超過130℃。因此,重要的是,用于這些應用的材料具有高透明度和特別低的霧度值以及高熱穩定性。另外,該材料應該具有高的耐候穩定性,并且在長期暴露于太陽輻射時基本上沒有表現出黃變跡象。
3、現有技術中描述了具有改進的熱穩定性的幾種包含甲基丙烯酸甲酯(mma)的共聚物。例如,wo?2022/122806?a1描述了甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸和任選的共聚單體的共聚物及其生產方法,其中所述共聚物和包含其的模塑組合物應該具有高耐熱性和低戊二酸酐單元含量。此外,文獻wo?2021/219738和wo?2017/097979?a1描述了mma和甲基丙烯酸的共聚物及其生產方法。所述共聚物通常表現出大約116℃的維卡溫度。為了將所述共聚物的維卡溫度提高直到120℃和更高,必須增加甲基丙烯酸單元的量。然而,較高量的甲基丙烯酸單元導致可加工性不足和較高的吸水性。通常,吸水降低該聚合物的維卡軟化溫度。
4、此外,mma、馬來酸酐和苯乙烯的共聚物是現有技術中已知的。例如,wo?2005/108486?a1和wo?2020/126722?a1描述了這樣的共聚物和包含所述共聚物的共混物。所述共聚物和共混物的透明度經常不足以用于多種光學應用。另一個缺點在于,苯乙烯的存在通常損害耐候性。
5、酰亞胺化的聚(甲基)丙烯酸烷基酯,如聚甲基甲基丙烯酰亞胺(pmmi)也是現有技術中已知的(例如wo?2009/135703?a1)。通常,pmmi表現出高耐熱性,包括大約120℃和更高的維卡溫度,然而所述酰亞胺化聚合物的生產是精細且昂貴的,并且光學性質,例如透射率和黃度,經常不足以用于需要高標準的多種光學應用。另外,不利的是,由于甲基丙烯酰亞胺基團,pmmi的吸濕性高,并且通常,具有高水分含量的聚合物或聚合物共混物的維卡溫度被降低。
6、從現有技術中已知的是,降冰片烯和(甲基)丙烯酸烷基酯的自由基共聚包括幾個困難。據報道,降冰片烯與丙烯酸甲酯的自由基共聚可以在使用20小時的長反應時間的溶液聚合中進行(參見對比例1,kr?2009/0020344?a)。此外,在 “copolymers?of?norbornene? and?its?derivatives?with?acrylates-promising?materials?for?optoelectronics(降 冰片烯及其衍生物與丙烯酸酯的共聚物?–?用于光電子學的有前景的材料)”,?bykov,v.i.等人,?doklady?chemistry,?2011,?第439卷,?第2部分,?第227-229頁中描述了使用過氧化苯甲酰作為引發劑的降冰片烯和丙烯酸酯單體(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸叔丁酯和丙烯酸)的自由基共聚。文獻ru?2?456?304?c2描述了丙烯酸酯單體(特別是丙烯酸甲酯)和降冰片烯的自由基共聚。例如,該共聚物可以通過在自由基引發劑(例如過氧化苯甲酰)存在下,在25至30℃的溫度下,使降冰片烯:丙烯酸甲酯的單體比為3:1至1:1?mol/mol的單體混合物聚合來制備。相反,據描述,降冰片烯與甲基丙烯酸甲酯(mma)的自由基共聚不會導致nb并入聚合物鏈中(參見對比例2,jp?h04?63810?a),特別是由于α位甲基的空間位阻。
7、出版物yeh?an-chi,?"free?radical-induced?copolymerization?ofnorbornene?and?methacrylate(自由基誘導的降冰片烯和甲基丙烯酸酯的共聚)",2008年12月31日(2008-12-31)(url:https://www.jofamericanscience.org/jou?rnals/am-sci/0401/13_0401_yeh_am.pdf)描述了通過使用n,n'-偶氮二異丁腈(aibn)引發劑的自由基聚合形成的降冰片烯-甲基丙烯酸酯共聚物的制備。所述共聚物表現出低于30,000?g/mol的相對較低的分子量,并且可用于制備薄的光學透明膜。
8、已知的是,降冰片烯可以與缺電子單體,如馬來酸酐進行自由基共聚,例如在hiroshi?ito等人的 "fundamental?aspects?of?norbornene-maleic-anhydride?co?and? terpolymers?for?193?nm?lithography:?polymerization?chemistry?and?polymer? properties(用于193?nm光刻法的降冰片烯-馬來酸酐共聚物和三元共聚物的基本方面:聚 合化學和聚合物性質)"?,journal?of?photopolymer?science?and?technology,2000,第559-589頁中。此外,在hiroshi?ito等人中描述了降冰片烯、馬來酸酐和甲基丙烯酸系單體,如丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸的自由基三元共聚。例如,mma、降冰片烯和缺電子共聚單體(例如馬來酸酐、馬來酰亞胺或n-環己基馬來酰亞胺或氯乙烯)的三元共聚物及其經由自由基聚合的合成描述在wo?2021/259965?a1、jp?h04?63810?a;和fr2699540a1中。然而,這樣的包括例如馬來酸酐的三元共聚物通常表現出不利的高吸水性并且經常表現出顯著的黃變。因此,這樣的三元共聚物經常不適合于高標準光學應用,特別是在高達100℃的升高的溫度下。
9、獲得烯烴類單體(例如乙烯或降冰片烯)和(甲基)丙烯酸烷基酯單體(例如丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯)的共聚物的另一種方案涉及使用過渡金屬配合物催化劑(特別是基于鈀的那些)的配位聚合(或也稱為插入聚合)(例如kr?2021/0019282a)。出版物tanakaryo等人:“synthesis?of?high-molecular?weight?block?copolymers?of?norborneneand?propylene?with?methyl?methacrylate?initiated?by?a?fluorenylamido?titaniumcomplex(通過芴基酰氨基鈦配合物引發的降冰片烯和丙烯與甲基丙烯酸甲酯的高分子量嵌段共聚物的合成)”,polymer?chemistry,第4卷,第14期,(2013-01-01),第3974-3980頁描述了通過使用鈦配合物的配位-插入聚合而制備降冰片烯/丙烯/mma共聚物。
10、此外,現有技術中已知的是,通過金屬催化的聚合生產(甲基)丙烯酸烷基酯/降冰片烯共聚物。例如,文獻us?2007/0255027?a1涉及一種通過在路易斯酸,如金屬鹵化物或金屬氧化物存在下的自由基聚合制備烯烴-丙烯酸酯-降冰片烯三元共聚物的方法。文獻kr2009/0020344?a也涉及在充當路易斯酸的金屬化合物存在下的自由基聚合。所述共聚物包含0.1至30摩爾%的環烯烴單體(例如降冰片烯)、10至99摩爾%的丙烯酸酯基單體(例如丙烯酸甲酯)和0.1至50摩爾%的不飽和有機酸單體(例如甲基丙烯酸)。金屬催化劑的使用導致需要特殊的過濾過程來除去催化劑,這增加了生產成本。聚合物中不想要的金屬殘余物損害例如耐候穩定性并且經常增加霧度。
11、通常,非常需要提供基于(甲基)丙烯酸烷基酯,特別是基于mma的新共聚物,其表現出改進的耐熱性、c、高透明度和良好的可加工性,以及有限的吸濕性和低金屬含量。
技術實現思路
1、發明目的
2、考慮到上述缺點,本發明的一個目的是提供一種共聚物,其具有優異的光學性質,特別是低霧度,并且結合有高的熱穩定性,例如至少105℃的維卡溫度。這些性質將允許該聚合物與在其表面上的具有高工作溫度的光源(例如高功率白光led)一起使用。此外,該聚合物需要適合在暴露于紫外線和/或升高的溫度時長期使用,并且需要具有有限的吸水性和優異的耐候性,特別是對太陽輻射的高穩定性。
3、本發明的另一個目的是提供一種以成本和品質效益高的方式以工業規模制造這樣的共聚物的方法。例如,應該避免使用需要從聚合物產物中除去的金屬基催化劑。
4、發明概述
5、令人驚訝地發現,甲基丙烯酸甲酯(mma)和2-降冰片烯(nb)的透明共聚物可以通過在100℃以上,優選120℃以上,更優選130℃以上的反應溫度下的自由基聚合獲得,并且其中起始單體混合物或單體進料包含基于起始單體混合物中的單體總量計至少20摩爾%,優選至少25摩爾%的量的降冰片烯單體。在本發明的方法中獲得的本發明的共聚物包含至少70.0摩爾%的mma、1.0至30摩爾%的nb和任選的所選共聚單體c),其中所述共聚物的重均分子量mw為40,000至300,000?g/mol,并且其中衍生自甲基丙烯酸甲酯、nb和任選的共聚單體c)的重復單元的總和為至少95.0摩爾%,優選至少98.0摩爾%。
6、本發明的另一個方面涉及生產本發明的共聚物的方法,其包括:包含mma、式(i)的降冰片烯化合物和任選地至少一種共聚單體c)和/或d)的單體混合物的自由基共聚,以形成本發明的共聚物,其通常為共聚物溶液、共聚物分散體或共聚物懸浮液的形式,其中共聚步驟(a)中的反應溫度高于100℃,并且所述單體混合物包含至少10摩爾%的式(i)的降冰片烯化合物。
7、本發明的另一個方面涉及一種模塑組合物,其包含本發明的共聚物和任選地一種或多種公知的聚合物添加劑。特別地,本發明的模塑組合物表現出優異的高熱穩定性和低霧度。特別地,當該模塑組合物不包含著色劑或散射劑時,本發明的模塑組合物的維卡溫度(根據iso?306-b50?(2014))為至少105℃,并且該模塑組合物的霧度(根據astm?d1003(2013),3.0mm)通常低于3%。
8、發明詳述
9、本發明涉及一種共聚物,其包含(以摩爾%為單位給出的所有量都基于總共聚物計):
10、a)?70.0至99.0摩爾%,優選75.0至99.0摩爾%,更優選80.0至98.5摩爾%的衍生自甲基丙烯酸甲酯的重復單元;
11、b)?1.0至30.0摩爾%,優選1.0至25.0摩爾%,更優選1.5至20.0摩爾%的衍生自由式(i)表示的化合物的重復單元
12、?(i)
13、其中取代基r1、r2、r2a、r3和r3a獨立地代表氫原子、具有1至12個碳原子的烴基團;羥基(-oh);羥烷基;羧基(-c(o)oh);-c(=o)-nh2;-c(=o)-rx;-c(=o)-o-rx;其中rx是c1-12-烷基或c6-12-環烷基;或r2和r3可以一起構成環狀結構部分;和
14、c)?0.0至15.0摩爾%,優選0.0至10.0摩爾%的衍生自至少一種任選的共聚單體c)的重復單元,所述共聚單體c)選自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基芳族單體、丙烯酸烷基酯和不同于甲基丙烯酸甲酯的甲基丙烯酸烷基酯;
15、其中通過gpc測定的所述共聚物的重均分子量mw為40,000至300,000?g/mol,優選50,000至200,000?g/mol;
16、并且其中基于總共聚物計,a)?衍生自甲基丙烯酸甲酯的重復單元、b)?衍生自由式(i)表示的化合物的重復單元和c)?衍生自任選的共聚單體c)的重復單元的總和為至少95.0摩爾%,優選至少98.0摩爾%。
17、如本文所用的術語“(甲基)丙烯酸酯”是指甲基丙烯酸酯,例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等,以及丙烯酸酯,例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等,及其混合物。如本文所用的術語“(甲基)丙烯酸烷基酯”可代表單一(甲基)丙烯酸烷基酯或不同(甲基)丙烯酸烷基酯的混合物。
18、優選地,本發明的共聚物通過自由基聚合獲得。根據本發明,術語“自由基聚合”或相應術語,如“自由基聚合的”,被理解為鏈式聚合反應,其中鏈引發涉及通過熱和/或光實現的自由基聚合引發劑分子(例如選自有機過氧化物和偶氮化合物的通常已知的有機引發劑)解離成自由基。特別地,自由基聚合不包括使用直接參與聚合的任何金屬催化劑或金屬化合物。術語“自由基聚合”是本領域技術人員通常已知的,并且通常包括自由基的濃度在聚合過程中不是恒定的,并且發生鏈終止,尤其是在高轉化率下增加。因此,該自由基聚合不同于通常已知的受控自由基聚合。此外,作為鏈式聚合反應的自由基聚合不同于通常使用過渡金屬配合物催化劑的配位聚合(或也稱為插入聚合)。
19、根據一個優選實施方案,本發明的共聚物通過自由基聚合獲得,優選不使用任何金屬或金屬化合物作為引發劑和/或催化劑。
20、優選地,本發明的共聚物包含基于總共聚物計,按金屬計算,小于50?ppm,優選小于10?ppm,更優選小于5?ppm,再更優選小于3?ppm的金屬或金屬化合物,并且涉及選自過渡金屬和鋁(al)的金屬,更優選涉及選自鋁(al)、鐵(fe)和鎳(ni)的一種或所有金屬。上文給出的量可以指本發明的共聚物中存在的一種特定金屬或金屬化合物的量或所有金屬和金屬化合物的總和。
21、優選地,本發明的共聚物是統計共聚物或無規共聚物。通常,在統計共聚物中,沿共聚物鏈的重復單元的序列遵循統計規則。
22、通常,在無規共聚物中,鏈中的特定段中的重復單元的摩爾比等于整個共聚物中的重復單元的摩爾比。在本文中,本發明的共聚物的結構通常不是嵌段共聚物、交替共聚物或接枝共聚物。
23、還優選地,本發明的共聚物包含基于總共聚物計,按金屬計算,小于50?ppm,優選小于10?ppm,更優選小于5?ppm,再更優選小于3?ppm的金屬或金屬化合物,并且涉及本發明的共聚物中存在的所有金屬的總和。更優選地,本發明的共聚物不含任何過渡金屬、鋁及其化合物。通常,根據本發明,術語“不含”或任何相應的術語被理解為是指所提及的一種或多種化合物不存在或以低于檢測極限的水平存在,這涉及通常已知的聚合物分析技術,如通常在消解后的原子吸收光譜學(aas);nmr技術;濕化學分析(例如滴定方法)。
24、如果沒有另外說明,如本文所用的術語“ppm”是指重量ppm(例如mg/kg)。
25、在一個優選實施方案中,基于總共聚物計,a)?衍生自a)甲基丙烯酸甲酯的重復單元、b)?衍生自由式(i)表示的化合物的重復單元和c)?衍生自任選的共聚單體c)的重復單元的總和為至少99.0摩爾%,更優選至少99.9摩爾%。還優選地,該共聚物完全由衍生自a)甲基丙烯酸甲酯的重復單元、b)?衍生自由式(i)表示的化合物的重復單元和c)?衍生自任選的共聚單體c)的重復單元構成。還優選地,該共聚物完全由衍生自a)?甲基丙烯酸甲酯的重復單元、b)?衍生自由式(i)表示的化合物的重復單元和任選地,c)?衍生自共聚單體c)的重復單元構成,所述共聚單體c)選自丙烯酸烷基酯,如丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯。術語“完全由…構成”是指基于該共聚物中的單體重復單元的總量計,所提及的重復單元的總和為100.0摩爾%。如本領域技術人員已知,這樣的共聚物可包含少量由自由基聚合引發劑分子和/或鏈轉移劑產生的基團。
26、根據一個優選實施方案,在本發明的共聚物中,該共聚物中的以摩爾%為單位的衍生自由式(i)表示的化合物的重復單元的含量pb通過以下關系式描述:
27、0.01??pa?≤?pb?≤?0.4??pa,
28、更優選通過以下關系式描述:
29、0.04??pa?≤?pb?≤?0.3??pa,
30、其中pa是該共聚物中的以摩爾%為單位的衍生自甲基丙烯酸甲酯的重復單元的含量。
31、優選地,本發明的共聚物具有至少105℃,優選至少110℃、更優選至少115℃的根據iso?306-b50?(2014)的維卡軟化溫度。更優選地,本發明的共聚物具有在105℃至135℃的范圍內,更優選在110℃至130℃的范圍內的維卡軟化溫度。
32、特別地,本發明的共聚物的霧度低于3.0%,優選低于2.0%,更優選低于1.5%,其中霧度根據標準astm?d1003?(2013)在由本發明的共聚物制備的厚度為3.0?mm的注射模塑試樣上在23℃下測量。還優選地,該共聚物的霧度在0.01至2.9%的范圍內,特別優選在0.1至1.4%的范圍內。
33、此外,根據din?5033-7?(2014)在由本發明的共聚物制備的厚度為3.0?mm的注射模塑試樣上在23℃下測量,本發明的共聚物的光透射率td65在85至93%的范圍內,更優選在87至92.5%的范圍內。
34、在一個特別優選的實施方案中,本發明的共聚物包含基于總共聚物計,按金屬計算,小于50?ppm,優選小于10?ppm,更優選小于5?ppm,再更優選小于3?ppm的金屬或金屬化合物,并且涉及該共聚物中存在的所有金屬的總和;其中本發明的共聚物的霧度低于3.0%,優選低于2.0%,更優選低于1.5%,其中霧度根據標準astm?d1003?(2013)在由本發明的共聚物制備的厚度為3.0?mm的注射模塑試樣上在23℃下測量;并且其中根據din?5033-7(2014)在由本發明的共聚物制備的厚度為3.0?mm的注射模塑試樣上在23℃下測量,本發明的共聚物的光透射率td65在85至93%的范圍內,更優選在87至92.5%的范圍內。
35、令人驚訝地發現,金屬離子的低量改進該共聚物的透明度和透射率。
36、式(i)的化合物(單體b))
37、本發明的共聚物包含1.0至30.0摩爾%,優選1.0至25.0摩爾%,更優選1.5至20.0摩爾%,再更優選1.5至15.0摩爾%的衍生自由式(i)表示的化合物的重復單元
38、?(i)
39、取代基r1、r2、r2a、r3和r3a獨立地代表氫原子、具有1至12個碳原子的烴基團;羥基(-oh);羥烷基;羧基(-c(o)oh);-c(=o)-nh2;-c(=o)-rx;-c(=o)-o-rx;其中rx是c1-12-烷基或c6-12-環烷基;或r2和r3可以一起構成環狀結構部分。
40、根據一個優選實施方案,取代基r1代表氫原子、具有1至12個碳原子,優選1至6個碳原子,更優選1至4個碳原子的烴基團。更優選地,取代基r1代表氫原子或c1-c4烷基。最優選地,取代基r1代表氫原子或甲基。再更優選地,取代基r1代表氫原子。
41、例如,r2和r3可以一起構成環狀結構部分,其中該環狀結構部分優選是5至7元環(包括降冰片烯結構的碳原子),優選包括一個或多個選自n和o的雜原子。優選地,該環狀結構部分是
42、i)?由式(ia)表示的二羧酰亞胺結構
43、(ia)
44、其中ry代表氫原子、具有1至12個碳原子的烴基團、羥基(-oh)或羥烷基;或
45、ii)?由式(ib)表示的二羧酸酐結構
46、(ib)?。
47、通常,羥烷基是被一個或多個,優選一個或兩個羥基取代的直鏈或支化c1-c12烷基,條件是如果存在兩個或更多個羥基,它們不是在同一個碳原子上的兩個或更多個羥基。優選地,該羥烷基由-rx-oh表示,其中rx如上文定義。羥烷基的實例是羥甲基、2-羥乙基、2-羥丙基、3-羥丙基、1-(羥甲基)-2-甲基丙基、2-羥丁基、3-羥丁基、4-羥丁基、2,3-二羥基丙基、1-(羥甲基)-2-羥乙基、2,3-二羥基丁基、3,4-二羥基丁基和2-(羥甲基)-3-羥丙基。
48、如本技術中所用的術語“烴基團”包括烷基、環烷基、芳基、芳烷基、烷基芳基。這些基團可以是支化或直鏈的。此外,這些基團可具有一個或幾個取代基。取代基是例如具有1至12個,優選1至6個碳原子的直鏈和支化烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、2-甲基丁基、己基或2-乙基己基;環烷基,例如環戊基和環己基;芳基,例如苯基或萘基。
49、優選的烷基包括甲基、乙基、丙基、異丙基、1-丁基、2-丁基、2-甲基丙基、叔丁基、異丁基、戊基、2-甲基丁基、1,1-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、1,1,3,3-四甲基丁基、壬基、1-癸基、2-癸基、十一烷基和十二烷基。優選的環烷基包括環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基和環辛基,它們各自可任選地被一個或多個支化或直鏈烷基取代。根據本發明優選的芳基可以衍生自苯基、萘基和聯苯基,它們各自也可以任選地被一個或多個支化或直鏈烷基取代。
50、取代基r2、r2a、r3和r3a各自可以獨立地為外型(exo-)或內型(endo)構型的。在r2a和r3a是氫的情況下,取代基r2和r3也可以相對于彼此為順式或反式構型的。
51、例如,式(i)的化合物是選自以下的一種或多種化合物:2-降冰片烯(2-nb);5-降冰片烯-2,3-二甲酸酐;3-甲基-5-降冰片烯-2,3-二甲酸酐;5-甲基-5-降冰片烯-2,3-二甲酸酐;2-羧酸-5-降冰片烯;2,3-二羧酸-5-降冰片烯;2(2-羥乙基)-2-羧酸-5-降冰片烯;2(2-羥乙基)-3-羧酸-5-降冰片烯;2-羧酸-2-叔丁基-5-降冰片烯;2-羧酸-3-叔丁基-5-降冰片烯;2,3-二甲基-2,3-二羧酸-5-降冰片烯;5-降冰片烯-2-醇;5-降冰片烯-2,2-二甲醇;5-降冰片烯-2,3-二甲醇;2-乙酰基-5-降冰片烯;5-降冰片烯-2-甲酸甲酯;2-羧酸酯-2-乙基-5-降冰片烯;2-羧酸酯-3-乙基-5-降冰片烯;5-降冰片烯-2-甲酰胺; n-(2-乙基己基)-5-降冰片烯-2,3-二甲酰亞胺;和 n-羥基-5-降冰片烯-2,3-二甲酰亞胺。
52、根據一個優選實施方案,由式(i)表示的化合物(單體b))是2-降冰片烯(2-nb)。特別地,2-nb的使用已表明提供了具有優異光學性質和高熱穩定性的共聚物。
53、任選的共聚單體c)
54、除了衍生自mma的重復單元和衍生自式(i)的化合物的重復單元之外,本發明的共聚物還可以包含(在每種情況下基于總共聚物計)0.0至15.0摩爾%,優選0.0至10.0摩爾%,更優選0.0至7.0摩爾%的衍生自至少一種任選的共聚單體c)的重復單元,所述共聚單體c)選自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基芳族單體、丙烯酸烷基酯和不同于甲基丙烯酸甲酯的甲基丙烯酸烷基酯。優選地,該共聚物可以包含0.01至10.0摩爾%,更優選0.1至5.0摩爾%的量的衍生自至少一種任選的共聚單體c)的重復單元,所述共聚單體c)優選選自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯。
55、優選地,任選的共聚單體c)是選自甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯的至少一種單體。
56、對本發明而言,優選的是(甲基)丙烯酸c1-c18烷基酯,有利地(甲基)丙烯酸c1-c10烷基酯,特別是(甲基)丙烯酸c1-c4烷基酯。最優選的不同于甲基丙烯酸甲酯(mma)的甲基丙烯酸烷基酯包括甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸正庚酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正-異辛酯和甲基丙烯酸正乙基己酯、甲基丙烯酸正壬酯、甲基丙烯酸正癸酯,以及甲基丙烯酸環烷基酯,例如甲基丙烯酸環己酯,甲基丙烯酸異冰片酯或甲基丙烯酸乙基環己酯。優選的丙烯酸烷基酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正庚酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸正壬酯、丙烯酸正癸酯和丙烯酸正乙基己酯,以及丙烯酸環烷基酯,例如丙烯酸環己酯、丙烯酸異冰片酯或丙烯酸乙基環己酯。
57、合適的芳族乙烯基單體的實例包括苯乙烯;單或多烷基苯乙烯,如鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、鄰,對-二甲基苯乙烯、鄰乙基苯乙烯、間乙基苯乙烯和對乙基苯乙烯;含官能團的苯乙烯衍生物,如甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯、乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲酸甲酯、乙酸乙烯基芐基酯、羥基苯乙烯、鄰氯苯乙烯、對氯苯乙烯和二乙烯基苯;3-苯基丙烯、4-苯基丁烯和α-甲基苯乙烯。其中,苯乙烯是最優選的。
58、使用丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸和丙烯酸作為任選的共聚單體c)帶來該共聚物的甚至更好的流動性,其中優選的丙烯酸烷基酯選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸乙基己酯。此外,甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸降冰片酯、甲基丙烯酸叔丁酯和α-甲基苯乙烯也可用作任選的共聚單體c)。就光學性質和高熱穩定性的最佳平衡而言,所述至少一種任選的共聚單體c)優選選自甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯。
59、如果需要另外改進本發明共聚物的流動性和/或特別低的吸水性,也可以使用苯乙烯或甲基丙烯酸酯如甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙基己酯,或脂肪酸酯的脂族甲基丙烯酸酯如甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、棕櫚酸甲基丙烯酸酯和其它脂族c12-c24甲基丙烯酸酯作為任選的共聚單體c)。
60、根據一個優選實施方案,本發明的共聚物包含一種或兩種選自甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯的任選的共聚單體c)。再更優選地,本發明的共聚物可以包含選自甲基丙烯酸和丙烯酸的一種任選的共聚單體c),以及選自丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯的一種任選的共聚單體c)。
61、任選的共聚單體d)
62、除了衍生自mma(單體a)的重復單元、衍生自式(i)的化合物(單體b)的重復單元和衍生自任選的共聚單體c)的重復單元之外,本發明的共聚物還可以包含基于總共聚物計0.0至5.0摩爾%,優選0.0至2.0摩爾%,更優選0.0至1.0摩爾%的衍生自另外的任選的共聚單體d)的重復單元,所述共聚單體d)不同于單體a)、b)和c)并且可與甲基丙烯酸甲酯(單體a))和/或由式(i)表示的化合物(單體b)和/或任選的共聚單體c)自由基共聚。
63、例如,任選的共聚單體d)是選自(甲基)丙烯腈、馬來酸酐(mah)、馬來酰亞胺、甲基馬來酰亞胺、 n-苯基馬來酰亞胺和 n-環己基馬來酰亞胺的一種或多種單體。
64、根據一個優選實施方案,本發明的共聚物不含衍生自選自馬來酸酐(mah)、馬來酰亞胺、甲基馬來酰亞胺、 n-苯基馬來酰亞胺和 n-環己基馬來酰亞胺的單體的任何重復單元。
65、此外,任選的共聚單體d)可以是選自交聯單體的一種或多種單體,其中交聯單體在分子中具有兩個或更多個可聚合雙鍵。交聯單體可選自雙官能(甲基)丙烯酸酯、三官能或多官能(甲基)丙烯酸酯和其它已知的交聯劑。例如,交聯單體可選自(甲基)丙烯酸烯丙酯;(甲基)丙烯酸酐;1,2-丁二醇-二-(甲基)丙烯酸酯;乙二醇二甲基(甲基)丙烯酸酯;三羥甲基丙烷-三(甲基)丙烯酸酯;1,12-十二烷二醇-二(甲基)丙烯酸酯和二乙烯基苯。例如,雙官能(甲基)丙烯酸酯是(甲基)丙烯酸和多官能醇的二酯,例如以下物質的二(甲基)丙烯酸酯:丙二醇、丁二醇、己二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、二十烷二醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、十二(乙二醇)、十四(乙二醇)、丙二醇、二丙二醇、十四(丙二醇)。例如,三官能或多官能(甲基)丙烯酸酯是(甲基)丙烯酸和多官能醇的三酯或多酯,例如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯和季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯。合適的交聯單體例如描述在wo?02/20634和ep?0?522?351中。通常,至少選自如上所述的交聯單體的任選的單體d)可以以基于總共聚物計0.001至1.0摩爾%的量存在。優選地,調節交聯單體的量,以使得該共聚物可以通過任何已知的熱塑性方法加工,例如擠出和注射模塑。
66、共聚物的制備
67、本發明的另一個方面涉及一種生產如上所述的本發明的共聚物的方法,其包括:
68、(a)?共聚步驟,其中包含mma、式(i)的單體和任選地至少一種任選的共聚單體c)的單體混合物發生自由基共聚以形成共聚物,其通常為共聚物溶液的形式,其中共聚步驟(a)中的反應溫度為100℃以上,優選120℃以上,更優選130℃以上,并且其中所述單體混合物包含基于總單體混合物計至少10摩爾%,優選至少20摩爾%,更優選至少30摩爾%的至少一種由式(i)表示的單體,
69、?(i)
70、其中取代基r1、r2、r2a、r3和r3a獨立地代表氫原子、具有1至12個碳原子的烴基團;羥基(-oh);羥烷基;羧基(-c(o)oh);-c(=o)-nh2;-c(=o)-rx;-c(=o)-o-rx;其中rx是c1-12-烷基或c6-12-環烷基;或r2和r3可以一起構成環狀結構部分。
71、如上文所述的式(i)的降冰片烯型單體和任選的共聚單體c)的優選實施方案相應地適用于本發明的方法。
72、共聚步驟(a)
73、包含mma的單體混合物的自由基共聚本身是現有技術中公知的。步驟(a)中的共聚可以采用如下方法:其中在含有所述單體混合物、自由基聚合引發劑和任選地鏈轉移劑并且基本上不含有溶劑的狀態下進行聚合(本體聚合法)。或者,在聚合過程中可以存在或添加能夠溶解共聚物的溶劑(溶液聚合法)。
74、在一個優選實施方案中,步驟(a)中的共聚通過本體聚合進行,特別是就本發明而言,本體聚合是指單體混合物包含以下物質(優選由以下物質組成):單體a)?、b)和任選地c)和/或d)、自由基聚合引發劑和任選地鏈轉移劑,以及基于總單體混合物計不大于5重量%,優選不大于2重量%的其它組分,例如下述溶劑。
75、根據一個優選實施方案,生產本發明的共聚物的方法包括共聚步驟,其中包含mma、式(i)的單體、任選地至少一種任選的共聚單體c)和至少一種選自有機過氧化物和偶氮化合物的自由基聚合引發劑的單體混合物發生自由基共聚以形成共聚物。優選地,該反應混合物不含或僅包含如下所述低量的過渡金屬和鋁(al)及其化合物,更優選是選自鋁(al)、鐵(fe)和鎳(ni)的金屬及其化合物。還優選地,基于反應混合物的總量并且基于反應混合物中存在的所有金屬的總和計,該反應混合物包含小于100?ppm,優選小于50?ppm,更優選小于10?ppm的金屬和金屬化合物。還優選地,基于反應混合物中的單體總量并且基于反應混合物中存在的所有金屬的總和計,該反應混合物包含小于200?ppm,優選小于100ppm,更優選小于50?ppm的金屬和金屬化合物。
76、例如,自由基聚合引發劑可以是選自有機過氧化物和偶氮化合物的一種或多種化合物。優選地,自由基聚合引發劑是選自有機過氧化物的至少一種化合物。例如,合適的有機過氧化物可選自過氧-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、過氧月桂酸叔丁酯、過氧異丙基單碳酸叔丁酯、過氧異丙基單碳酸叔己酯、過氧乙酸叔丁酯、1,1-雙(叔丁基過氧)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(叔丁基過氧)環己烷、過氧化2-乙基己酸叔丁酯(tbpeh)、過氧化異丁酸叔丁酯、過氧化二叔戊基、過氧化二癸酰基、過氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、過氧化2-乙基己酸叔己酯、過氧化二叔丁基、2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷、過氧化月桂酰、過氧化苯甲酰、過氧化新癸酸叔丁酯、過氧化特戊酸叔丁酯、過氧化-2-乙基己酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯和過氧化二異丙苯。例如,合適的偶氮化合物可選自2-(氨基甲酰基偶氮)-異丁腈、1,1'-偶氮雙(1-環己烷甲腈)、2,2'-偶氮雙異丁腈、2,2'-偶氮雙(2-甲基丁腈)、2,2'-偶氮雙異丁酸二甲酯、2,2'-偶氮雙(2,4,4-三甲基戊烷)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙烷)、2,2'-偶氮雙-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈和2,2'-偶氮雙-2,4-二甲基戊腈。
77、優選地,共聚步驟(a)中的反應溫度在100℃至200℃,優選120℃至180℃,更優選130℃至180℃的范圍內。優選地,共聚步驟(a)在1巴至50巴范圍內的壓力下進行。
78、優選地,基于可聚合組分的總量計或優選基于總單體混合物計(例如在本體聚合的情況下),單體混合物(例如連續或準連續聚合法中的總單體進料)包含10.0至70.0摩爾%,優選20.0至60.0摩爾%,更優選30.0至50.0摩爾%的至少一種由式(i)表示的單體,優選2-降冰片烯。
79、在一個優選實施方案中,在共聚步驟(a)中的總單體混合物中(例如在連續聚合法的總單體進料中),以摩爾%為單位的由式(i)表示的化合物(單體b)的含量mb通過以下關系式描述:
80、0.2??ma?≤?mb?≤?2.0??ma
81、更優選通過以下關系式描述:
82、0.25??ma?≤?mb?≤?1.5??ma
83、其中ma是該單體混合物中的以摩爾%為單位的甲基丙烯酸甲酯(單體a)的含量。
84、優選地,基于可聚合組分的總量計或優選基于總單體混合物計,共聚步驟(a)中的單體混合物(例如總單體進料)包含以下物質(優選由以下物質組成):
85、a)?30.0至90.0摩爾%,優選40.0至80.0摩爾%,更優選49.9至70.0摩爾%的甲基丙烯酸甲酯;
86、b)?10.0至70.0摩爾%,優選20.0至60摩爾%,更優選30.0至50.0摩爾%的由式(i)表示的化合物,更優選2-降冰片烯;和
87、c)?0.0至15.0摩爾%,優選0.0至10摩爾%,更優選0.01至10摩爾%的至少一種任選的共聚單體c),其選自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基芳族單體、丙烯酸烷基酯和不同于甲基丙烯酸甲酯的甲基丙烯酸烷基酯;更優選選自甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯。
88、例如,基于可聚合組分的總量計或優選基于總單體混合物計,共聚步驟(a)中的單體混合物(例如總單體進料)包含以下物質(優選由以下物質組成):
89、a)?30.0至80.0摩爾%,優選49.9至75.0摩爾%的甲基丙烯酸甲酯;
90、b)?20.0至60.0摩爾%,優選25.0至50摩爾%的由式(i)表示的化合物,優選2-降冰片烯;
91、c)?0.0至10.0摩爾%,優選0.1至8摩爾%的至少任選的共聚單體c),其選自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基芳族單體、丙烯酸烷基酯和不同于甲基丙烯酸甲酯的甲基丙烯酸烷基酯;優選選自甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯;和
92、d)?0.0至5.0摩爾%,優選0.0至1.0摩爾%的至少一種任選的共聚單體d)。
93、通常,共聚步驟(a)中的轉化率為至少40%,優選至少45%。如本技術中所用的術語“轉化率”是指共聚步驟(a)中形成的共聚物與總單體進料的平均重量比。
94、優選地,共聚步驟(a)的反應時間或總平均停留時間(在連續聚合法的情況下)在10分鐘至10小時,更優選15分鐘至6小時,例如20分鐘至4小時的范圍內。
95、通常,在間歇聚合的情況下,共聚步驟(a)的反應時間可以在1至30小時,優選4至24小時的范圍內。
96、共聚步驟(a)可以在不連續反應器(間歇)或半間歇反應器類型中進行,其中在共聚步驟(a)的過程中任選供入自由基聚合引發劑、單體和如果存在,溶劑或任何這些的組合。或者,共聚步驟(a)可以以連續聚合法進行,如在攪拌釜反應器(cstr)、管式反應器或其組合、捏合機或盤環型反應器中。
97、在一些實施方案中,可以將來自第一cstr的出口的聚合物反應混合物相繼連續供應至第二和/或第三反應裝置,例如另外的cstr或管式反應器,以提高轉化率。
98、不連續反應器(間歇)、半間歇反應器和cstr可以配備任何種類的混合元件以均化反應器中的反應混合物。這些反應器在文獻(octave?levenspiel,?chemical?reactionengineering第3版wiley?1998)中也稱為返混型。在進一步實施方案中,不連續反應器(間歇)不包含混合元件。共聚步驟可以另外在澆鑄片材中進行。
99、對不連續反應器(間歇)、半間歇反應器和cstr的設計沒有特別限制。其典型實例是安裝有攪拌器的容器,其中攪拌器軸承載混合元件,如槳葉、葉片、錨或螺旋混合元件。聚合容器任選地含有加熱或冷卻的夾套,其具有循環熱油、水或水蒸汽以在聚合過程中加熱或冷卻反應混合物。另一種有效的除熱方式是通過供入溫度低于聚合溫度的單體和/或溶劑來冷卻反應混合物。或者,可以通過反應混合物的沸騰冷卻來進行聚合熱去除。
100、共聚步驟(a)也可以在連續管式反應器中進行。連續管式反應器含有至少一個用于單體或預聚物反應混合物的入口和至少一個用于聚合物反應混合物的出口。管式反應器也可以是管束式反應器,其中聚合例如在一個或多個平行布置的管中進行。替代性的管式反應器也可以是板式熱交換器。與cstr不同,管式反應器不含有在整個反應體積內充分混合或均化的反應混合物。如文獻(octave?levenspiel,?chemical?reaction?engineering第3版wiley?1998)中所定義,典型的管式反應器在入口面(area)與出口面之間含有大規模濃度梯度。管式反應器可任選地含有靜態混合元件或攪拌器以在徑向方向上均化反應混合物。靜態混合元件的實例包括smx型和smr型sulzer管式混合器、kenics靜態混合器、toray管式混合器等。或者,管式反應器可以不包含任何混合元件。管式反應器的聚合熱去除可以任選地通過填充有水或熱油的夾套進行。或者,可以通過反應混合物的沸騰冷卻來進行聚合熱去除。
101、本領域技術人員可以通過適應性調整反應器中反應混合物的平均停留時間、聚合溫度、所用自由基聚合引發劑的反應性和引發劑的量以及反應器進料中的單體濃度來容易地調節轉化率。例如,如果使用cstr,平均停留時間優選在10分鐘至10小時,更優選15分鐘至6小時,例如20分鐘至4小時的范圍內選擇。如果平均停留時間短于20分鐘,必須增加自由基聚合引發劑的量,以致難以控制聚合反應。7小時以上的平均停留時間通常在生產率和成本效率方面是不利的。
102、對步驟(a)中用作cstr的聚合容器沒有特別限制,只要在共聚步驟(a)的過程中將反應混合物充分混合。
103、在本發明的一個實施方案中,共聚步驟(a)在連續攪拌釜反應器(cstr)中進行,并且反應混合物的組成和溫度可以借助安裝在聚合容器中的合適攪拌器保持基本均勻。通常使用配備攪拌器的cstr型反應器,其中所述攪拌器具有能夠將容器中的溶液保持基本上完全混合的攪拌葉片。
104、攪拌葉片的形狀可以是公知的攪拌葉片的形狀。例如,雙螺旋葉片、槳式葉片、渦輪葉片、螺旋槳葉片、brumagin葉片、多級葉片、錨式葉片、max?blend葉片、搗泥(puddle)葉片、mig葉片、全區葉片和由kobelco?eco-solutions?co.,?ltd.生產的logborn葉片等可用于此目的。尤其是,由于其高攪拌效率,雙螺旋帶葉片是特別優選的。此外,為了增強攪拌效果,優選在聚合容器中安裝擋板。
105、如果使用溶液聚合方法,對步驟(a)中使用的溶劑沒有特別限制,只要其能夠在如上所述的聚合溫度下溶解該共聚物并且除了一些少量的鏈轉移之外不干擾聚合過程。可以使用選自芳族烴、酮、醚、酯、酰胺和醇的一種或多種溶劑。可使用的溶劑的實例包括但不限于公知的有機溶劑,例如甲苯、二甲苯、2,5-二甲基呋喃、丙酮、甲乙酮、甲基正丁基酮、甲基異丁基酮、乙基異丁基酮、四氫呋喃、二氧雜環己烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二乙基乙酰胺、 n-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇、2-甲氧基-2-丙醇和四甘醇二甲醚或任何這些的混合物。如果共聚步驟(a)在溶劑中進行,基于反應混合物的總重量計反應混合物中的溶劑含量通常在3.0重量%至60重量%之間,更優選在5.0重量%至45重量%之間。
106、優選地,共聚步驟(a)作為本體聚合或在溶劑存在下進行,所述溶劑優選選自甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、二甲基呋喃、甲乙酮或任何這些的混合物,優選作為本體聚合。
107、加熱步驟(b)
108、根據本發明,在聚合步驟(a)中獲得的共聚物溶液可以任選地連續供應至將共聚物溶液加熱到100℃至300℃的溫度的步驟(加熱步驟(b))。通常,任選的加熱步驟可以在通常已知的熱交換裝置中進行。
109、脫揮發分步驟(c)
110、隨后,該材料可以在后續脫揮發分步驟中供應至脫揮發分裝置,以分離和除去未反應的單體或由未反應的單體和溶劑(如果存在)組成的混合物(脫揮發分步驟(c))。
111、在脫揮發分步驟中共聚物溶液的溫度或共聚物的熔融溫度通常低于300℃,更優選150℃至300℃,再更優選170℃至280℃。脫揮發分步驟的最后一個脫揮發分區中的優選壓力是通常為950毫巴以下,優選500毫巴以下,更優選200毫巴以下的絕對壓力。對脫揮發分步驟中的絕對壓力的下限沒有限制,但出于技術原因,其通常為至少10毫巴或更高。如果脫揮發分步驟中的壓力高于500毫巴,即使脫揮發分在所述溫度范圍內進行,也不能有效地分離或除去非反應性單體或由非反應性單體和聚合溶劑組成的混合物。這在所得共聚物的熱穩定性、機械性質和光學性質方面是不利的。
112、作為進行這樣的脫揮發分的裝置,可以使用單螺桿或雙螺桿擠出機、閃蒸室、脫氣捏合機或其組合。一個實施方案是可以使用具有圓柱形容器和攪拌器的裝置,所述攪拌器具有附接到旋轉軸上的多個攪拌元件,并且所述裝置具有在圓柱形部分的頂部的至少一個或多個通氣孔、在圓柱形部分的一端的用于供應共聚物溶液的供應口和在另一端的用于在脫揮發分完成后取出共聚物的排出口。旋轉軸的數目不受限制,但通常為1至5,優選1或2,并且更優選的是具有兩個旋轉軸的裝置。特別地,排氣式連續單螺桿或雙螺桿擠出機(捏合裝置和間歇型熔體捏合裝置)是優選的,在此可以提到分別具有一個或多個“unimelt”型螺桿的單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、雙螺桿/單螺桿組合式連續捏合擠出機和三螺桿擠出機,以及連續或間歇型捏合機。尤其特別可以優選使用排氣式單螺桿或雙螺桿擠出機或具有多個凸透鏡型和/或橢圓形板槳的連續雙螺桿反應器。
113、此外,本發明的生產方法中的脫揮發分步驟可以采用使用串聯布置的兩個或更多個脫揮發分裝置的方法來進行脫揮發分,并且這是有利的,因為可以再進一步減少在脫揮發分之后獲得的共聚物中的剩余揮發性組分。
114、脫氣的未反應單體和溶劑可以任選地再循環并再次用于共聚步驟(a),任選地單獨或與新單體和任選的新溶劑一起使用。
115、模塑組合物
116、本發明的另一個方面涉及一種模塑組合物,其包含本發明的共聚物和任選地至少一種添加劑,所述添加劑選自紫外線吸收劑、紫外線穩定劑、抗氧化劑、著色劑、流動改進劑、抗靜電劑、潤滑劑和脫模助劑、散射粒子、劃傷改善助劑等。
117、對本發明的共聚物限定的優選實施方案和范圍相應地適用于本發明的模塑組合物。特別地,如上文對本發明的共聚物定義的金屬或金屬化合物,優選過渡金屬和鋁(al),更優選選自鋁(al)、鐵(fe)和鎳(ni)的金屬的量也適用于本發明的模塑組合物。
118、特別地,本發明的模塑組合物表現出優異的高熱穩定性。優選地,根據iso?306-b50?(2014)測量的本發明的模塑組合物的維卡軟化溫度為至少105℃,更優選至少110℃,再更優選115℃,還優選在105至135℃的范圍內,還優選在110至130℃的范圍內。
119、本發明的模塑組合物具有優異的透明度和透明的、基本上不混濁的外觀。特別地,優選在模塑組合物不包含顏色添加劑、著色顏料或散射劑的情況下,該模塑組合物的霧度低于5.0%,優選低于4.0%,更優選低于3.0%,再更優選低于1.0%,其中霧度根據標準astmd1003?(2013)在厚度為3.0?mm的注射模塑試樣上在23℃下測量。還優選地,該模塑組合物的霧度在0.01至2.9%的范圍內,特別優選在0.1至1.4%的范圍內。
120、此外,優選在模塑組合物不包含顏色添加劑、著色顏料或散射劑的情況下,本發明的模塑組合物優選表現出在85至93%的范圍內,更優選在87至92.5%的范圍內的光透射率td65,其根據din?5033-7?(2014)在厚度為3.0?mm的注射模塑試樣上在23℃下測量。
121、進一步發現,可以由本發明的共聚物制備具有更高厚度以及優異透明度的模塑制品,如光導體。在本文中,根據din?5033-7?(2014)在厚度為150.0?mm的注射模塑試樣上在23℃下測量,本發明的模塑組合物表現出在75%至93%的范圍內,更優選在80.0至92.5%的范圍內的光透射率td65。
122、本發明的模塑組合物的黃度指數,優選在模塑組合物不包含顏色添加劑、著色顏料或散射劑的情況下,應該優選小于5,優選小于3,更優選小于2,根據din?6167?(1980)(光源d65,在3.0?mm層厚度上10°)在厚度為3.0?mm的注射模塑試樣上在23℃下測量。
123、本發明的模塑組合物的黃度指數,優選在模塑組合物不包含顏色添加劑、著色顏料或散射劑的情況下,應該優選小于12,優選小于8,根據din?6167?(1980)(光源d65,在3.0mm層厚度上10°)在厚度為150.0?mm的注射模塑試樣上在23℃下測量。
124、特別地,上文關于霧度、透射率和/或黃度指數給出的范圍適用于不包含任何著色劑和/或散射劑的模塑組合物。特別地,這樣的散射劑還包括不想要的雜質,例如金屬鹽和附聚的金屬鹽。
125、由于其有利的流變性質,例如根據iso?1133?(2012)測量的熔體體積流動速率mvr,本發明的模塑組合物非常適合于借助注射模塑制造光學元件。
126、該模塑組合物可以含有至少一種常見的聚合物添加劑,只要后者不會不利地影響本發明的共聚物的光學性質。各種聚合物添加劑是本領域技術人員公知的,并且尤其包括紫外線吸收劑、紫外線穩定劑、光穩定劑、抗氧化劑、著色劑、流動改進劑、阻燃劑、潤滑劑和脫模助劑、散射粒子等。所得模塑組合物的熱穩定性不應該受到這些添加劑的過度損害。
127、用于本發明的紫外線吸收劑和紫外線穩定劑和光穩定劑是公知的,并且例如詳細描述在hans?zweifel,?plastics?additives?handbook(塑料添加劑手冊),?hanser出版社,?第5版,?2001,?第141頁及其后續頁中。紫外線穩定劑被理解為包括紫外線穩定劑和自由基清除劑。自由基清除劑是例如空間位阻酚,例如但不限于,3-[3,5-二叔丁基-4-羥苯基]丙酸]十八烷基酯、季戊四醇四[3-[3,5-二叔丁基-4-羥苯基]丙酸酯。紫外線吸收劑可以例如衍生自取代二苯甲酮、水楊酸酯、肉桂酸酯、草酰替苯胺、苯并嗪酮、羥苯基苯并三唑、苯并三唑、三嗪或亞芐基丙二酸酯。基于模塑組合物的重量計,模塑組合物中紫外線吸收劑的總含量通常為0.01重量%至1.0重量%,尤其是0.01重量%至0.5重量%,特別是0.02重量%至0.2重量%。
128、紫外線吸收劑可以作為低分子量化合物存在于模塑組合物中。然而,基體聚合物分子中的紫外線吸收性基團也可以在與可聚合的紫外線吸收化合物(例如二苯甲酮衍生物或苯并三唑衍生物的丙烯酸系衍生物、甲基丙烯酸系衍生物或烯丙基衍生物)共聚后共價鍵合。如本領域技術人員將容易意識到的,也可以使用化學上不同的紫外線吸收劑的混合物,例如苯并三唑與三嗪的組合。
129、紫外線穩定劑/自由基清除劑的最著名的代表是羥苯基苯并三唑或空間位阻胺(位阻胺光穩定劑,hals)。合適的自由基清除劑/紫外線穩定劑的實例尤其包括空間位阻酚和空間位阻胺,它們被稱為hals(受阻胺光穩定劑)。hals化合物中存在的四甲基哌啶基團負責其穩定化效果。這類化合物可以是未取代的或在哌啶氮上被烷基或酰基取代。空間位阻胺在紫外線范圍內不吸收。羥苯基苯并三唑的實例是2-(2h-苯并三唑-2-基)-對甲酚,其作為tinuvin??p或甲酚曲唑(drometrizole)銷售。它們捕獲形成的自由基,這再次是紫外線吸收劑無法做的。自由基清除劑/紫外線穩定劑在根據本發明的組合物中以基于模塑組合物的重量計0.01重量%至1.5重量%的量,尤其是0.02重量%至1.0重量%的量,特別是0.02重量%至0.5重量%的量使用。紫外線穩定劑/吸收劑、光穩定劑和抗氧化劑的組合也是可能的。
130、可以減少或完全防止模塑組合物可能粘附到注塑模具上的潤滑劑和脫模劑對于注射模塑工藝是重要的,并且也可以使用。例如,選自具有小于c20,優選c16至c18個碳原子的飽和脂肪酸、酯或無機鹽或具有小于c20,優選c16至c18個碳原子的飽和脂肪醇的潤滑劑可以作為助劑存在。例如,硬脂酸、硬脂醇、棕櫚酸、棕櫚醇、月桂酸、乳酸、甘油單硬脂酸酯、季戊四醇以及硬脂酸和棕櫚酸的工業混合物。同樣合適的是正十六烷醇,正十八烷醇,以及正十六烷醇和正十八烷醇和甘油單硬脂酸酯的工業混合物。特別優選的潤滑劑或脫模劑是硬脂醇。基于模塑組合物的重量計,潤滑劑通常以不大于1.0重量%,例如0.05重量%至0.25重量%的量使用。
131、模塑組合物和模塑制品的用途
132、本發明的模塑組合物可以通過任何已知的常見熱塑性方法,例如注射模塑或擠出,在通常的加工條件下加工成模塑制品。該組合物的注射模塑可以以已知的方式在220℃至280℃的范圍內的溫度(熔體溫度)和優選60℃至120℃的模具溫度下進行。擠出優選在220℃至280℃的溫度下進行。
133、由于其高熱穩定性和低霧度,模塑組合物和由其制成的模塑制品非常適合于光學應用,例如照明和裝配玻璃。這樣的應用包括光導、透鏡和裝配玻璃,例如機動車燈(即前照燈或尾燈)的玻璃罩;汽車燈罩;用于建筑物內部和/或外部照明的其它多樣化的照明應用,其必須滿足特別關于故意破壞、熱穩定性和良好可加工性的高要求。
134、本發明的模塑組合物可以進一步有利地用于光盤或透鏡、用于通信設備,尤其是pda、移動電話,優選智能電話的顯示或照明組件;平板電腦;tv設備;廚房電器和其它電子設備。
135、本發明涉及由本發明的模塑組合物生產的模塑制品。特別地,本發明涉及由如上所述的本發明的模塑組合物生產的模塑制品,其中該模塑制品選自顯示組件(例如用于通信設備,例如移動電話、智能電話、平板電腦、tv設備、廚房電器);照明組件(例如光導或燈罩,優選用于室內照明系統或汽車照明設備);汽車外部的組件(例如照明應用、傳感器蓋、設計元件、黑色柱裝飾件、汽車燈罩);汽車內部的組件(例如照明應用、傳感器蓋、設計元件、儀表、汽車燈罩);光電器件的組件(例如發光二極管(led)的組件);光學傳感器的組件;太陽能電池的組件;光學元件(例如光學透鏡);以及具有光源的醫療器材的組件。
136、以下實施例更詳細地例示本發明。然而,本發明無意限于這些實施例。