專利名稱：用于光學存儲應用的聚碳酸酯組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱塑性聚碳酸酯模塑組合物，和更具體地涉及含有穩定劑和酯的模塑組合物，該組合物適合于光學存儲應用。公開內容概述本文公開了適合制備光學存儲器例如光盤的熱塑性聚碳酸酯組合物。含有穩定量的部分脂肪酸酯和作為穩定劑的一種化合物的組合物體現特征在于改進的抗泛黃性能、降低的霧度和高的總透光率，該化合物的結構含有至少一個苯并呋喃-2-酮基團/每分子。
人們致力于為用于數據存儲應用(例如壓縮光盤)的聚碳酸酯基片賦予水樣透明度。已經觀察到在各個方面表現優異的一些脫模劑常常使成型的聚碳酸酯制品產生不希望有的黃色。適合于制備滿足透明度和顏色要求的光盤的模塑組合物的制備長期以來是所屬領域的技術人員追求的目標。
相關的現有技術包括美國專利4,670,479，它公開了含有有機膦和一元脂肪酸的部分酯的聚碳酸酯組合物，所公開的組合物據說適合于目前相關的應用中。
美國專利4,325,863和4,338,244公開了苯并呋喃酮化合物用作有機材料的穩定劑。由該化合物穩定的有機聚合物材料據說包括聚碳酸酯類。也相關的是美國專利5,175,312和5,607,624，它們分別公開了3-苯基苯并呋喃-2-酮和3-芳基苯并呋喃酮，據說適合用作有機材料抗氧化、熱或光誘導的降解的穩定劑。
本發明在于以下發現含有指定的酯和在分子結構中具有至少一個苯并呋喃-2-酮基團的穩定用途化合物的聚碳酸酯組合物特別適合制備具有突出光學性能的光學存儲器。
發明詳述本發明的熱塑性組合物包括(i)熱塑性聚碳酸酯樹脂，(ii)大約0.01到1.0％，優選大約0.01％到0.5％的部分脂肪酸酯，和(iii)大約0.01％到0.5％，優選大約0.01％到0.2％的一種化合物，其特征在于它的分子結構具有至少一個苯并呋喃-2-酮基團/每分子，該百分數是相對于(i)、(ii)和(iii)的總重量。
制備本發明的共聚物的合適聚碳酸酯樹脂是均聚碳酸酯和共聚碳酸酯和它們的混合物。
該聚碳酸酯類通常具有10,000到200,000，優選15,000到22,000的重均分子量，并且它們的熔體流動速率(按照ASTM D-1238，300℃)是大約1到大約95g/10分鐘，優選大約60到90g/10分鐘。它們例如可通過已知的二相界面方法從碳酸衍生物如光氣和二羥基化合物進行縮聚反應來制備(參見德國公開文本2,063,050、2,063,052、1,57 0,703、2,211,956、2,211,957和2,248,817；法國專利1,561,518；和H.Schnell的專題論文“Chemistry and Physics ofPolycarbonates(聚碳酸酯的化學和物理)”，紐約Interscience出版社，紐約，1964，全部引入本文供參考)。
在本發明的上下文中，適合制備本發明的聚碳酸酯的二羥基化合物符合結構式(1)或(2)。 其中A表示具有1-8個碳原子的亞烷基(alkylene)，具有2-8個碳原子的亞烷基(alkylidene)，具有5-15個碳原子的亞環烷基(cycloalkylene)，具有5-15個碳原子的亞環烷基(cycloalkylidene)，羰基，氧原子，硫原子，-SO-或-SO2或符合下式的基團 e和g都表示0到1的數；Z表示F、Cl、Br或C1-C4-烷基和如果幾個Z基團是在一個芳基上的取代基，它們彼此可以相同或不同；
d表示0到4的整數；和f表示0到3的整數。
用于實施本發明的二羥基化合物是對苯二酚、間苯二酚、雙(羥苯基)-鏈烷烴、雙(羥苯基)-醚、雙(羥苯基)-酮、雙(羥苯基)-亞砜、雙(羥苯基)硫醚、雙(羥苯基)砜、二羥基苯基環烷烴，和α，α-雙(羥苯基)-二異丙基-苯，以及它們的核上烷基化的化合物。這些和其它合適的芳族二羥基化合物被描述在例如美國專利5,227,458；5,105,004；5,126,428；5,109,076；5,104,723；5,086,157；3,028,356；2,999,835；3,148,172；2,991,273；3,271,367；和2,999,846，全部被引入本文供參考。
合適雙酚類的其它例子是2，2-雙(4-羥苯基)-丙烷(雙酚A)、2，4-雙(4-羥苯基)-2-甲基丁烷、1，1-雙(4-羥苯基)-環己烷、α，α′-雙(4-羥苯基)-對-二異丙基苯、2，2-雙(3-甲基-4-羥苯基)-丙烷、2，2-雙(3-氯-4-羥基苯基)-丙烷、雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)-甲烷、2，2-雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)-丙烷、雙(3，5-二甲基-4-羥基苯基)硫醚、雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)亞砜、雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)砜、二羥基二苯甲酮、2，4-雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)-環己烷、α，α′-雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)-對-二異丙基苯和4，4′-磺酰基聯苯酚。
特別優選的芳族雙酚的例子是2，2-雙(4-羥苯基)-丙烷、2，2-雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)-丙烷、1，1-雙(4-羥苯基)-環己烷和1，1-雙(4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環己烷。
最優選的雙酚是2，2-雙(4-羥苯基)-丙烷(雙酚A)。
本發明的聚碳酸酯類要求它們的結構單元是從一種或多種合適的雙酚衍生的。
適合于實施本發明的樹脂是酚酞型聚碳酸酯、共聚碳酸酯和三元共聚碳酸酯，如描述在美國專利3,036,036和4,210,741中，兩者被引入本文供參考。
本發明的聚碳酸酯也可以通過在其中縮合少量的，例如0.05到2.0mol％(相對于雙酚)的多羥基化合物而被支化。
這一類型的聚碳酸酯已經描述在例如德國公開文本1,570,533；2,116,974和2,113,374；英國專利885,442和1,079,821和美國專利3,544,514中。下面是可用于此目的的多羥基化合物的一些實例間苯三酚；4，6-二甲基-2，4，6-三(4-羥苯基)-庚烷；1，3，5-三(4-羥苯基)-苯；1，1，1-三(4-羥苯基)-乙烷；三(4-羥苯基)-甲苯；2，2-雙[4，4-(4，4′-二羥基二苯基)]-環己基-丙烷；2，4-雙-(4-羥基-1-異亞丙基)-苯酚；2，6-雙(2′-二羥基-5′-甲苯甲基)-4-甲基苯酚；2，4-二羥基苯甲酸；2-(4-羥苯基)-2-(2，4-二羥苯基)-丙烷和1，4-雙(4，4′-二羥基三苯基甲基)-苯。一些其它多官能化合物是2，4-二羥基苯甲酸、苯均三酸、氰尿酰氯和3，3-雙(4-羥苯基)-2-氧代-2，3-二氫吲哚。
除了以上提及的縮聚方法，制備本發明的聚碳酸酯的其它方法是在均相中的縮聚反應和酯交換反應。該合適的方法公開在被引入本文供參考的美國專利3,028,365；2,999,846；3,153,008；和2,991,273中。
制備聚碳酸酯的優選方法是界面縮聚方法。
用于形成本發明的聚碳酸酯的其它合成方法，如公開在美國專利3,912,688(引入本文供參考)中的方法，都可以使用。
合適的聚碳酸酯樹脂可通過商業途徑獲得，例如Makrolon FCR，Makrolon 2600、Makrolon 2800和Makrolon 3100，它們全部是雙酚型均聚碳酸酯樹脂，它們的區別在于它們各自的分子量和特征在于它們按照ASTM D-1238的熔體流動指數(MFR)分別是大約16.5到24，13到16，7.5到13.0以及3.5到6.5g/10分鐘。尤其合適的是分別具有60-70和70-90g/10min的Makrolon CD 2005和MakrolonDP1-1265。這些是Bayer Corporation of Pittsburgh，賓西法尼亞的產品。
適合于實施本發明的聚碳酸酯樹脂是已知的且它們的結構和制備方法已公開于例如美國專利3,030,331；3,169,121；3,395,119；3,729,447；4,255,556；4,260,731；4,369,303和4,714,746中，這些文獻全部被引入本文供參考。
用于本發明的上下文中的部分脂肪酸酯是具有10-22個碳原子的一元脂肪酸與具有2-10個碳原子的多元醇的部分酯。該部分酯可通過眾所周知的技術用多元醇將一元脂肪酸加以酯化來生產；合適的部分酯也容易通過商業途徑獲得。部分脂肪酸酯的例子包括從至少一種具有10-22個碳原子的一元脂肪酸如肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸和硬化魚油的脂肪酸與至少一種選自乙二醇、甘油和季戊四醇的具有2-10個碳原子的多元醇形成的那些。優選的部分酯是在甘油和至少一種具有18-22個碳原子的脂肪酸如硬脂酸、油酸和硬化魚油的脂肪酸(例如，C18-C22)之間形成的部分酯。單硬脂酸甘油酯是最優選的。
在本發明的上下文中合適的穩定劑是這樣一種化合物，它們的結構中含有至少一個苯并呋喃-2-酮基團/每分子。該化合物在結構上符合 在其中n是1的實施方案中，R1是未被取代的或被取代的碳環或雜環的芳族環體系，和在其中n是2的實施方案中，R1是未被取代的或C1- 4-烷基或羥基取代的亞苯基或亞萘基，和R2，R3，R4和R5各自獨立是氫、C1-25-烷基或苯基。
優選的化合物是以5，7-二叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮為代表，它被表述為 合適的化合物和它們的制備方法的詳細說明見于美國專利4,325,863、5,175,312和5,607,624，它們被引入本文供參考。合適的化合物可從Ciba Geigy Specialty Chemicals Corporation以Irganox HP 136購得。
該酯以0.01％到1.0％，更優選0.01％到0.5％的量加入到聚碳酸酯中，和該穩定劑是以0.01％到0.5％，優選0.01％到0.2％的量添加，相對于組合物的重量。
本發明的穩定化的組合物含有其它普通添加劑，它們因具有現有技術中公認的功能而為人們所周知。這些包括染料、阻燃劑和水解和紫外線穩定劑、增塑劑和脫模劑。在一個優選實施方案中，該組合物適合于制造高度透明的光學存儲器。
本發明的穩定化組合物的制備是常規的。
通過下面的實施例來進一步說明本發明，但本發明并不限于它們，其中所有的份數和百分數是按重量計，除非另作說明。
這些添加劑以指明為pph(重量份/100份樹脂)的指示量引入到組合物中。
下面的表中總結了評價結果，據此，含有穩定劑和本發明的酯的聚碳酸酯組合物的光學性能與含有這些添加劑中的一種的相應組合物進行對比。結果表明，低黃度指數和低霧度的同時具備是其中酯和穩定劑都是添加劑的本發明組合物的特征(實施例D)。僅含有這些添加劑中的一種(含量低于或等于合并添加劑的量)的組合物(實施例B、C、E和F)沒有顯示出各項性能的所希望的綜合。所獲得的理想性能似乎基于體現本發明組合物的特征的令人驚奇和出乎意料的協同效應。實施例 A B C D E F添加劑酯 0.0 0.035 0.0 0.035 0.135 0.0穩定劑 0.0 0.0 0.10 0.100.00.135性能MFR*73.6 75 72.3 74.777.6 72.5光學性能**泛黃指數2.1 2.1 1.3 0.1 2.10.4霧度，％0.7 0.7 0.6 0.5 0.70.8TLT，％ 90.1 90.188.2 88.189.9 88.1*根據ASTM D-1236 量的熔體流動速率，在300℃下，1.2kg載荷。
**對100密耳厚度的樣品測量***總透光率在下面給出的附加系列的實驗中，測量了含有0.035pph單硬脂酸甘油酯和指示量的穩定劑(以5，7-二叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮為代表)的組合物(C、D、E和R)的光學性能。實施例A(對照)含有聚碳酸酯和沒有添加劑，實施例B含有單硬脂酸甘油酯和沒有穩定劑。
**對100密耳厚度的樣品測量***總透光率雖然為了說明目的在前面詳細描述了本發明，但是應該理解的是，這些細節僅僅為了說明而已，在不脫離本發明的實質和范圍(只受權利要求的限制)的前提下所屬領域的技術人員能夠進行許多變化。
權利要求
1.一種熱塑性模塑組合物，其包括(i)一種聚碳酸酯樹脂，(ii)大約0.01-1.0％的由具有10-22個碳原子的一元脂肪酸和具有2-10個碳原子的多元醇形成的部分脂肪酸酯，和(iii)大約0.01-0.5％的符合下面結構式的穩定劑 在其中n是1的實施方案中，R1是未被取代的或被取代的碳環或雜環的芳族環體系，和在其中n是2的實施方案中，R1是未被取代的或C1-4-烷基或羥基取代的亞苯基或亞萘基，和R2，R3，R4和R5彼此獨立是氫、C1-25-烷基或苯基，該百分數是相對于(i)、(ii)和(iii)的總重量。
2.權利要求1的熱塑性模塑組合物，其中組分(ii)以0.01-0.5％的量存在。
3.權利要求1的熱塑性模塑組合物，其中組分(iii)以約0.01-0.2％的量存在。
4.權利要求1的熱塑性模塑組合物，其中組分(ii)以0.01-0.5％的量和(iii)以大約0.01-0.2％的量存在。
5.權利要求1的熱塑性模塑組合物，其中(ii)是從甘油和至少一種C18-22-脂肪酸衍生的部分脂肪酸酯。
6.權利要求1的熱塑性模塑組合物，其中(ii)是單硬脂酸甘油酯。
7.權利要求1的熱塑性模塑組合物，其中(iii)是5，7-二叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮。
8.一種熱塑性模塑組合物，其包括(i)一種聚碳酸酯樹脂，(ii)大約0.01-1.0％的單硬脂酸甘油酯，和(iii)大約0.01-0.5％的5，7-二叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮。
9.權利要求8的熱塑性模塑組合物，其中組分(ii)以0.01-0.5％的量和(iii)以大約0.01-0.2％的量存在。
全文摘要
本文公開了適合制備光學存儲器例如光盤的熱塑性聚碳酸酯組合物。含有穩定量的部分脂肪酸酯和作為穩定劑的一種化合物的組合物體現特征在于改進的抗泛黃性能、降低的霧度和高的總透光率,該化合物的結構含有至少一個苯并呋喃－2－酮基團/每分子。
文檔編號C08K5/1535GK1343231SQ00804833
公開日2002年4月3日 申請日期2000年3月14日 優先權日1999年3月17日
發明者M·A·格拉斯, S·克里斯南, J·B·約翰森, J·M·滕南特 申請人:美國拜爾公司