[发明专利]具有改善的流动性的聚酰胺模塑材料及其制备和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚酰胺模塑料及其制备和用途，所述聚酰胺模塑料包含粘度稳定的聚酰胺低聚物，具有明显改善的流动性。

背景技术

为了制备导电热塑性材料，通常使用导电物质，比如炭黑、碳纤维、石墨、金属纤维和金属粉末、金属化的玻璃纤维或具有共轭电子体系的导电聚合物，举例来说如聚苯胺、聚对亚乙烯基苯撑(poly-para-phenylene vinylene)或聚噻吩。

除了导电性外，尤其是在机动车领域的应用中，还对热塑性材料提出了高要求，比如优质的表面质量、高韧性、低密度和好的流动性。作为热塑性材料的导电性添加剂，通常使用碳的不同变型，比如炭黑、碳纤维、石墨或石墨纤维或原纤，其直径为1～500nm。

使用炭黑和碳纤维时，由于需要高浓度，通常导致表面质量、韧性和流动性下降，这是因为所需导电性要求较高的炭黑浓度(R.G.Gilg，“Ruβfür leitfhige Kunststoffe”in：Elektrisch leitende Kunststoffe，Hrsg：H.J.Mair，S.Roth，2.Aufl.，Carl Hanser Verlag，1989，München，Wien，S.21-36)。

使用碳纳米原纤，例如Hyperion Catalysis公司售卖的碳纳米原纤时，为了达到足够的导电性，仅需加入较少量(US-A 5643502)。然而，碳纳米原纤在聚合物基体中的均匀分散非常困难，因为石墨纤维易于形成聚集体。这严重限制了碳纳米原纤的应用，并且需要使用母料。另外，复杂和非常昂贵的制备方法严重限制了碳纳米原纤的可获得性。

例如在EP 0 953 796 B1中描述了碳黑填充的以及对过氧化物稳定的模塑料。这些聚酰胺模塑料使用具有小比表面的炭黑，其优点是非常好的耐酸气性。然而，其缺点在于，由于使用炭黑而使得熔体粘度大大增加，并且由此使用注射成型机加工时，尤其是在生产薄壁部分时，由于熔体的流动性太差而出现问题。

高流动性、低粘度的热塑性组合物对于多数注射成型应用是有利的。例如电气、电子或者机动车工业中的薄壁部件需要热塑性组合物的熔体粘度低，以便可以在尽可能低的填充压力下进行模具的填充。另外，通常还可以利用低粘度的聚合物组合物实现较短的循环时间。除此之外，良好的流动性恰恰对高填充的聚合物组合物非常重要，例如玻璃或碳纤维或矿物的含量超过40％时，特别是额外又加入了炭黑作为导电添加剂时。尽管需要高的流动性，但是还要求部件具有高机械性能，以致不应由于粘度降低而造成机械性能的损害。

改善聚合物流动性的最简单方式在于，降低它们的摩尔质量。然而，必须考虑的缺点是，聚合物的机械性能部分地剧烈恶化。

US 6,548,591 B2描述了一种热塑性聚酰胺模塑料，其中通过使用具有较高熔融温度的低分子量聚酰胺实现流动行为的改善。由于应当使用熔融温度高于基体的低聚物的事实，因此会导致基体和低聚物之间的不相容。这表明，例如使用5重量％的PA66低聚物时，高分子量聚酰胺6的冲击强度从90kJ/m²降至30kJ/m²。

EP 0 957 131 B1中描述了通过加入聚酰胺预聚物来改善聚酰胺模塑料的流动性，所述聚酰胺预聚物即具有反应性端基的聚酰胺低聚物。这种预聚物由于其高端基浓度，其中氨基和羧基同时存在，而具有以下缺点：与高分子量组分复合和随后的加工期间不是粘度稳定的。出现不期望的粘度增加，这反过来使流动性下降。

由于这些预聚物的氨基和羧基浓度高，还会与其他配方组分比如稳定剂、玻璃纤维浸润剂或冲击强度改性剂发生不期望的反应。

还可以使用所谓的防结块剂，也称为流动助剂或内润滑剂，其可以加入到高分子量聚合物中作为添加剂。这类流动助剂在文献(比如Kunststoffe 2000，9，S.116-118)中是已知的，并且可以是例如多元醇的脂肪酸酯或来自脂肪酸和胺的酰胺。然而，这类脂肪酸酯，例如季戊四醇四硬脂酸酯或二褐煤酸乙二醇酯与极性热塑性材料如聚酰胺只能有限地混溶，并且因此倾向于在模制品表面迁移和集中。这对于多层复合材料中的粘附或涂布模制品情况下漆和金属的粘附是不利的。

作为表面活性流动助剂的替代方案，可以使用与聚合物相容的内流动助剂。例如具有与聚合物基体类似极性的低分子量化合物或支化或树枝状聚合物适合用于此目的。这类高度支化的树枝状体系例如DE 10255 044 A1中所描述。