聚(亞芳基醚)壓塑的制作方法

專利名稱：聚(亞芳基醚)壓塑的制作方法
背景技術：
本發明涉及聚(亞芳基醚)，更具體地說，涉及由聚(亞芳基醚)形成制品的方法。
由于其獨特的物理、化學和電學性能的結合，使得聚(亞芳基醚)樹脂成為具有市場吸引力的材料。它們為一類廣泛應用的熱塑性工程樹脂，特征在于優異的水解穩定性、尺寸穩定性、韌性、耐熱性和介電性。此外，聚(亞芳基醚)與其它樹脂的組合提供了共混物，這些共混物產生了其它綜合的適宜性能，如耐化學性、高強度和高流動性。
聚(亞芳基醚)與諸如聚苯乙烯、聚丙烯和聚酰胺的其它樹脂的共混物可以從市場上買到。這些共混物通常使用聚(亞芳基醚)粉末制得。用于制備聚合物共混物的聚(亞芳基醚)粉末可能具有較大的粒度分布，這會影響加工性能。而且，聚(亞芳基醚)粉末的密度通常小于或等于0.6g/cm3。如此低的密度，需要較大的體積來存放和運輸。此外，由于聚(亞芳基醚)粉末的松軟性，使得其難以在較高的加料速度下喂入擠出機中。
因此，在本領域中需要一種將聚(亞芳基醚)粉末制成具有較好加工性能和較高密度的壓縮形式(compressed form)的方法。
發明的簡要描述本發明為一種聚(亞芳基醚)粉末的壓塑法。該方法包括將包括未加熱的聚(亞芳基醚)粉末的粉末加入到包含壓塑模(compression mold)的壓縮裝置中，然后對壓塑模中的粉末施加足夠的壓力來制得密度大于未加熱聚(亞芳基醚)粉末的制品，其中壓力在低于聚(亞芳基醚)粉末的玻璃化轉變溫度的溫度下施加。
發明詳述一種壓塑聚(亞芳基醚)粉末的方法包括將包括未加熱的聚(亞芳基醚)粉末的粉末加入到包含壓塑模的壓縮裝置中，然后對壓塑模中的粉末施加足夠的壓力制得制品。在此聚(亞芳基醚)粉末指的是基本上由聚(亞芳基醚)樹脂或者兩種或多種聚(亞芳基醚)樹脂的組合組成的粉末。所述的壓塑法可以通過分段或連續處理來進行。
在此所有的范圍均為包含式和可結合式的(例如，“至多約25wt％，或者更特別地約5wt％-約20wt％”的范圍包含端點值和“約5wt％-約25wt％”范圍內的所有中間值等)。術語“第一”、“第二”等在此不是表示任何次序、數量或重要性，而是用來區別一個要素與其它要素。術語“一個”不表示數量的限定，而是表示至少一個參考類別的存在。
聚(亞芳基醚)為已知聚合物，其包括多個式(I)表示的結構單元 在每個結構單元中，每個Q1分別為氫、鹵素、伯或仲低級烷基(例如包括至多7個碳原子的烷基)、苯基、鹵烷基、氨烷基、烴氧基、至少兩個碳原子隔開鹵素和氧原子的鹵代烴氧基；每個Q2分別為氫、鹵素、伯或仲低級烷基、苯基、鹵烷基、烴氧基、至少兩個碳原子隔開鹵素和氧原子的鹵代烴氧基。在一個實施方案中，每個Q1為烷基或苯基，特別是C1-4的烷基，且每個Q2為氫。
可以包括聚(亞芳基醚)的均聚物和共聚物。均聚物的實例包括包括2，6-二甲基-1，4-亞苯基醚單元的那些。合適的共聚物包括包括所述單元與(例如)2，3，6-三甲基-1，4-亞苯基醚單元結合的無規共聚物。還包括包括由接枝乙烯基單體制得的部分或者諸如聚苯乙烯和彈性體的聚合物的聚(亞芳基醚)，以及偶聯聚(亞芳基醚)，其中諸如的低分子量聚碳酸酯、醌、雜環物質和甲縮醛的偶聯劑以已知的方式與兩個聚(亞芳基醚)鏈的氫基團反應，制得更高分子量聚合物。聚(亞芳基醚)還包括上述任意的組合。
所述的聚(亞芳基醚)通常具有約3,000-40,000原子質量單位(amu)的數均分子量和約20,000-80,000amu的重均分子量，分子量由凝膠滲透色譜測得。所述的聚(亞芳基醚)可以具有約0.08-約0.60分升每克(dl/g)的特性粘度，或者更特別地約0.29-約0.48dl/g，粘度在25℃下氯仿中測得。也可以使用高特性粘度的聚(亞芳基醚)和低特性粘度的聚(亞芳基醚)的組合。當使用兩種特性粘度時，確定它們之間準確的比例多少取決于使用的聚(亞芳基醚)的準確的特性粘度和最終需要的物理性能。
聚(亞芳基醚)通常通過諸如2，6-二甲苯酚或2，3，6-三甲基酚的至少一種單羥基芳香化合物的氧化偶合制得。通常為上述偶合提供催化劑體系，催化劑體系通常包括至少一種重金屬化合物，如銅、鎂或鈷化合物，并通常與各種其它材料組合使用。
在很多場合特別有用的聚(亞芳基醚)為包含具有至少一個含氨基烷基的端基的分子的聚(亞芳基醚)。所述的氨基烷基通常位于羥基的鄰位。包括上述端基的產物可以通過結合適宜的、作為氧化偶合反應混合物的一種組分的伯或仲一元氨(如二正丁基氨或二甲氨)來得到。也常常存在為4-羥基聯苯端基，通常由其中存在副產物二苯基醌的反應混合物得到，特別是在銅-鹵化物-仲或叔氨系統中。通常組成占聚合物90wt％的相當大比例的聚合物分子可以包括至少一個所述的含氨基烷基的端基和4-羥基聯苯端基。
所述的聚(亞芳基醚)可以用官能劑來官能化，所述官能劑包括(a)至少一個碳-碳雙鍵或碳-碳三鍵和(b)至少一種選自羧酸、酸酐、酰胺、酰亞胺、酯、氨基、羥基等的官能團。在一種實施方式中，官能劑包括馬來酸酐。其它官能劑和官能化方法見例如van der Meer等的US4888397和Tokiwa等的日本專利公開No.2003-183385中的描述。
從前面的描述，本領域技術人員可以清楚的知道本發明的聚(亞芳基醚)包括多種已知的類型，無論結構單元和輔助的化學特征如何變化。
所述的聚(亞芳基醚)為粉末形式并可具有約50微米-約1500微米的平均粒度，更特別的為約75微米-約1250微米，或者更特別的為約90微米-約1000微米。在某些實施方案中，所述的聚(亞芳基醚)粉末具有較寬的粒度分布，尺寸范圍為約0.2微米至約5,000微米。在此“顆粒”可以為獨立的顆粒或者作為塊和/或聚集體結合在一起的獨立顆粒。在某些實施方案中，基于聚(亞芳基醚)的總體積，聚(亞芳基醚)粉末包括約5-約70、或者更特別地約10-約65、或更特別地約15-約60體積百分比的粒度低于約100微米的顆粒。不局限于理論，可以相信不同尺寸的顆粒組合使得較小的顆粒填充在較大的顆粒之間，從而形成具有更大壓縮強度的制品。
所述聚(亞芳基醚)粉末的密度低于或等于約0.6克每立方厘米(g/cm3)，更特別地為約0.2-約0.5g/cm3，或者更特別地為約0.4-約0.5g/cm3。
所述的聚(亞芳基醚)粉末任選地可以包括各種添加劑，例如抗氧劑、阻燃劑、脫模劑、紫外吸收劑、諸如光穩定劑和其它穩定劑的穩定劑、潤滑劑、增塑劑、顏料、染料、著色劑、抗靜電劑、發泡劑以及它們的混合物。抗氧化劑的實例包括有機亞磷酸酯，例如三(壬基-苯基)亞磷酸酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、雙(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、2，4-二叔丁基苯基亞磷酸酯或二硬脂酰基季戊四醇二亞磷酸酯；烷基化一元酚、多元酚和多元酚與二烯烴的烷基化反應產物，例如四[亞甲基(3，5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷和3，5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸十八酯；對甲酚和雙環戊二烯的丁基化反應產物；烷基化氫醌；羥基化硫代二苯醚；亞烷基-雙酚；芐基化合物；β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸與一元醇或多元醇生成的酯；β-(5-叔丁基-4-羥基-3-甲基苯基)-丙酸與一元醇或多元醇生成的酯；硫代烷基或硫代芳基化合物的酯，例如，二硬脂酰基硫代丙酸酯、二月桂基硫代丙酸酯和雙十三烷基硫代二丙酸酯；以及β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸的酰胺。也可以使用填料和增強劑，例如硅酸鹽、二氧化鈦、纖維、玻璃纖維(包括長纖維和切斷纖維)、碳黑、石墨、碳酸鈣、滑石和云母。上述每一種添加劑、特別是增強性添加劑，必須是壓塑合適的尺寸。
適宜的阻燃劑可以為包括磷、溴和/或氯的有機化合物。由于受到限制，未溴化和未氯化的含磷阻燃劑在某些應用中優選，例如有機磷酸酯和包括磷-氮鍵的有機化合物。
有機磷酸酯的一個類型的實例有通式(GO)3P＝O表示的芳族磷酸酯，其中G分別為烷基、環烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，前提是至少一個G為芳基。G基團中的兩個可以連接在一起形成環狀基團，例如，二苯基季戊四醇二磷酸酯，見Axelrod在US4154775中的描述。其它適用的芳族磷酸酯可以為，例如苯基二(十二烷基)磷酸酯、苯基二(新戊基)磷酸酯、苯基二(3，5，5’-三甲基己基)磷酸酯、乙基二苯基磷酸酯、2-乙基己基二(對甲苯基)磷酸酯、二(2-乙基己基)對甲苯基磷酸酯、磷酸三甲苯酯、二(2-乙基己基)苯基磷酸酯、三(壬基苯基)磷酸酯、二(十二基)對甲苯基磷酸酯、二丁基苯基磷酸酯、2-氯乙基二苯基磷酸酯、對甲苯基二(2，5，5’-三甲基己基)磷酸酯、2-乙基己基二苯基磷酸酯等等。特別的芳族磷酸酯中每個G均為芳基，例如，磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、異丙基化三苯基磷酸酯等等。
雙或多官能的芳族含磷化合物也可以使用，例如，下式表示的化合物
其中每個G1分別為具有1至約30個碳原子的烴；每個G2分別為具有1至約30個碳原子的烴基或烴氧基；每個X分別為溴或氯；m為0至4，且n為1至約30。適宜的雙或多官能芳族含磷化合物的實例包括間苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)、氫醌的二(二苯基)磷酸酯和雙酚A的二(二苯基)磷酸酯、它們各自的低聚物和聚合對應物等等。制備上述雙或多官能團芳族化合物的方法見英國專利No.2043083中的描述。
當存在阻燃劑時，基于混合物的總重量，混合物中可以包括約1至約40wt％的阻燃劑，更特別地為約1至約30wt％、或更特別地為約1至約20wt％。
粘合劑可以加入至所述的聚(亞芳基醚)中形成聚(亞芳基醚)粉末顆粒之間粘結力增加的混合物。所述的粘合劑在使用所述壓塑法制備制品中提供了柔韌性。當所述的粘合劑在模塑之前與聚(亞芳基醚)粉末混合時，其不會引起聚(亞芳基醚)粉末顆粒的不可逆團聚。當存在所述粘合劑時，基于混合物的總重量，混合物中可以包括約60至約99.99wt％的聚(亞芳基醚)粉末、更特別地為約90至約99.9wt％、或者更特別地為約95至約99.5wt％。基于混合物的總重量，混合物可以包括約0.01至約40wt％的粘合劑，更特別地為約0.1至約10wt％、或更特別地為約0.5至約5wt％。
所述的粘合劑可為反應性粘合劑、非反應性粘合劑或者兩者的組合。當粘合劑為聚合物或低聚物時，可以為結晶性的或無定形的。當粘合劑為結晶性的時，其具有小于或等于所述聚(亞芳基醚)的玻璃化轉變溫度(Tg)的熔融溫度。當粘合劑為無定形的時，其具有小于或等于所述聚(亞芳基醚)的Tg的Tg。非反應性粘合劑可以為與聚(亞芳基醚)粉末及其自身不反應的任何聚合物或低聚物。適用的非反應性粘合劑包括醋酸乙烯酯及其衍生物，所述衍生物包括醋酸乙烯酯的低聚物和聚合物、乙烯醋酸乙烯酯的低聚物、高抗沖聚苯乙烯(HIPS)、聚烯烴和分散在苯乙烯-丙烯腈共聚物中的聚四氟乙烯。基于分散體的總重量，所述的聚四氟乙烯通常占分散體的約40至約60wt％。
其它適用的非反應性粘合劑包括彈性嵌段共聚物，例如，A-B-A型三嵌段共聚物和A-B雙嵌段共聚物。適宜的A-B和A-B-A型嵌段共聚物見諸如US3078254、3402159、3297793、3265765和3594452以及U.K.專利1264741中的描述。在一種實施方式中，彈性嵌段共聚物包括聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯(SEBS)、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)(SEP)共聚物或者上述兩種或多種彈性嵌段共聚物的組合。
反應性粘合劑可以為自反應性或者與聚(亞芳基醚)粉末發生反應。粘合劑的存在可以改善壓縮聚(亞芳基醚)粉末的外觀并且在從所述壓縮聚(亞芳基醚)粉末制備制品中增強柔韌性。
適用的反應性粘合劑包括官能化的低聚物，其中官能團選自羧基、酰氧基、亞氨基、酰亞胺基(imido)、羥基、縮水甘油基、胺和環氧基。反應性粘合劑的實例包括但是不限定于羥基封端的聚丁二烯、環氧化聚丁二烯、環氧化植物油、胺封端的聚乙二醇、聚縮水甘油疊氮油(poly glycidyl axideoils)、羥基封端的三甘醇琥珀酸酯聚酯以及前述兩種或多種反應性粘合劑的組合。
在所述聚(亞芳基醚)粉末中可以存在一種或多種揮發性組分。當壓塑在室溫下進行時，這些揮發性組分可以用作粘合劑。
包括一種或多種極性基團的改性劑可以加入至聚(亞芳基醚)粉末中。適用的改性劑包括酰鹵、含羰基的化合物、酸酐、酰胺、羧酸鹽、酰基疊氮、含砜化合物、含腈化合物、含氰基化合物、異氰酸酯、含胺化合物、含酰亞胺化合物、含羥基化合物、含環氧基化合物、含噁唑啉化合物以及含硫醇化合物。
所述的壓塑法可以包括聚(亞芳基醚)粉末的冷壓(cold compaction)或熱壓(warm compaction)，并可以制得單相或多相的致密體(compact)。多相(或兩相)固體(solid)制品可以包括環繞壓縮的聚(亞芳基醚)粉末混合物核的所述混合物的熔融外殼。可選擇的是，多相制品可以包括延伸遍及所述制品的熔融粘合劑。所述的粘合劑可被接枝或覆蓋(capped)在聚(亞芳基醚)粉末上。壓塑增加了聚(亞芳基醚)的堆積密度，因而減少了體積。
冷壓包括將未加熱的聚(亞芳基醚)粉末和任選的組分施加足夠的壓力形成制品，該制品具有約0.6g/cm3至約1.2g/cm3的密度和約5千克(kg)至約3000千克(kg)的壓縮強度。在上述范圍內，密度可以大于或等于約0.6g/cm3、更特別地大于或等于約0.65g/cm3。同時在上述范圍內密度可以小于或等于約1.2g/cm3、或者更特別地小于或等于約1.1g/cm3。所述的壓縮強度可以大于或等于約5kg、或者更特別地大于或等于約25kg、更特別地優選大于或等于約100kg。所述的壓縮強度可以小于或等于3000kg，更特別地小于或等于2500kg，更特別地，小于或等于2000kg。
在加入至壓縮裝置之前，所述的聚(亞芳基醚)粉末可以與任選的組分混合，或者當壓縮裝置包含混合組分的裝置時，所述的聚(亞芳基醚)粉末與任選的組分可以同時或順序添加。
施加的壓力為約0.05噸每平方厘米(tons/cm2)至約50.0tons/cm2。在上述范圍內，施加的壓力可以大于或等于約1ton/cm2，更特別地大于或等于約2tons/cm2，更特別地大于或等于約3tons/cm2。同時在上述范圍內，施加的壓力可以小于或等于約20tons/cm2，更特別地，小于或等于15tons/cm2，更特別地，小于或等于約7tons/cm2。在此，所述噸(ton)指的是公噸。
壓力施加約0.1秒至約100秒。在上述范圍內，施加壓力的時間可以大于或等于約2秒，或更特別地大于或等于約5秒。同時在上述范圍內，施加壓力的時間可以小于或等于約15秒，更特別地小于或等于約10秒。
壓縮在低于聚(亞芳基醚)的Tg的溫度下進行，通常為約0℃至約70℃。在上述范圍內，溫度可以大于或等于約5℃，更特別地大于或等于約10℃，或者更特別地大于或等于約15℃。同時在上述范圍內，溫度可以低于或等于約65℃，更特別地低于或等于約60℃，或者更特別地低于或等于約55℃。
熱壓包括將未加熱的聚(亞芳基醚)和任選的其它組分加入至壓縮裝置中并且對該聚(亞芳基醚)粉末和任選的組分施加足夠的壓力和溫度來形成制品。壓縮溫度低于聚(亞芳基醚)的Tg。一旦聚(亞芳基醚)粉末和任選的其它組分加入在壓縮裝置中，它們被加熱至足夠的溫度，其至少使得粘合劑(若存在)軟化，或者使得聚(亞芳基醚)和粘合劑軟化(若粘合劑存在)，或者在不存在粘合劑的情況下使得聚(亞芳基醚)軟化，由此制得至少軟化的聚(亞芳基醚)粉末或者聚(亞芳基醚)粉末組合物；對至少軟化的聚(亞芳基醚)粉末或者聚(亞芳基醚)粉末混合物上施加并保持足夠的壓力，而所述的至少軟化的聚(亞芳基醚)粉末或粉末混合物的溫度降低，從而形成了具有大于或等于約0.95g/cm3的密度和大于或等于約4000kg的壓縮強度的制品。所述的制品密度可以低于或等于約1.2g/cm3。該密度可以大于或等于約1.0g/cm3，或者更特別地大于或等于約1.05g/cm3。在上述范圍內，密度可以小于或等于約1.5g/cm3，更特別地小于或等于約1.1g/cm3。所述壓縮強度可以大于或等于約5000kg，更特別地大于或等于約6000kg。
當將聚(亞芳基醚)粉末或聚(亞芳基醚)粉末混合物加入至壓縮裝置后，該粉末或粉末混合物可以通過處理減少或除去粉末顆粒間截留的氣體，如空氣。有用的處理包括振動、超聲處理、真空處理等，當氣體截留在至少軟化的聚(亞芳基醚)中，其可以通過簡單的排氣、使用真空或者本領域其它已知方法來釋放出。
當對聚(亞芳基醚)混合物實施熱壓時，各個單獨的組分可以同時或順序加入至壓縮裝置中。在將混合物加入至封閉式壓力裝置(confined pressuredevice)的空腔或擠出機的進料口(feedthroat)之前，所述聚(亞芳基醚)粉末可以與諸如粘合劑的任選組分在干式混合器中混合。可以使用間歇或半連續的流動混合。在一個實施方案中，粘合劑和某些或全部的其它任選組分可以通過擠出機的第一進料口加入，并且通過加熱擠出機或者依靠擠出機的剪切作用使粘合劑熔融或軟化。聚(亞芳基醚)粉末通過擠出機的第二進料口加入并與熔融的粘合劑混合，其中第二進料口位于第一進料口的下游。
當存在粘合劑時，如果粘合劑為結晶性的，則所述的壓縮通常在大于該粘合劑的熔融溫度并低于聚(亞芳基醚)粉末的Tg的溫度下進行。如果粘合劑為無定形的，則所述的壓縮通常在大于粘合劑的Tg且低于聚(亞芳基醚)粉末的Tg的溫度下進行。
施加的壓力為約0.2tons/cm2至約20tons/cm2。在此范圍內，施加的壓力可以大約或等于約0.25tons/cm2，更特別地大于或等于約0.5tons/cm2，或者更特別地大于或等于約1.0tons/cm2。同時在此范圍內，施加的壓力可以低于或等于約10.0tons/cm2，更特別地低于或等于約5.0tons/cm2，或者更特別地低于或等于約2.5tons/cm2。
壓力可以施加約300秒至約2000秒。在此范圍內，壓力可以施加大于或等于約500秒，更特別地大于或等于約900秒。同時在此范圍內，壓力可以施加為低于或等于約1500秒，更特別地，低于或等于約1200秒。
在另一個實施方案中，壓縮方法包括將聚(亞芳基醚)粉末與溶劑中的粘合劑溶液混合，然后該混合物通過脫揮發(devolatilization)溶劑而分離。適宜的粘合劑溶液包括從粘合劑聚合或其后的處理中得到的溶液，或者從單獨的粘合劑在溶劑中溶解得到的溶液。對于此處使用的粘合劑溶液，術語溶液包括溶液和懸浮液二者。脫揮發是通過提高溫度、降低壓力或二者的組合來去除溶劑。該脫揮發在低于聚(亞芳基醚)的Tg的溫度下進行。混合物的分離可以在脫揮發擠出機中進行，當然也可以使用其它的方法，包括噴霧干燥、轉膜蒸發器、片狀蒸發器、帶有金屬泵的閃蒸器或者前述兩種或多種方法的組合。如果需要，分離后的組合物可隨后通過前述的冷壓或熱壓被壓縮。
脫揮發擠出機和工藝為本領域已知，通常包括裝配有多個用于除去溶劑的排氣區的雙螺桿擠出機。所述脫揮發擠出機通常包含帶有適應諸如簡單加料、脫揮發和形成液體密封等操作的多類部件的螺桿。所述的部件包括用于簡單傳輸的正螺紋(forward-flighted)螺桿部件和用于提供增強混合和/或產生密封的反螺紋(reverse-flighted)螺桿和圓柱體部件。特別有用的為相對旋轉、非嚙合的雙螺桿擠出機，其中一個螺桿通常長于另一個螺桿，從而促進被擠出材料通過口模的有效流動。這樣的裝置可以從包括WeldingEngineers，Inc的各個制造商處得到。
通過使用冷壓或熱壓法，聚(亞芳基醚)粉末可以被壓縮成小顆粒、厚度不同的小片或厚度不同的大片。適用的壓縮裝置包括封閉式壓力裝置和擠出裝置。在封閉式壓力裝置中，聚(亞芳基醚)粉末或粉末混合物直接固結在密閉的模具中或者固定在兩個相對的表面之間。壓縮可以在模具中進行得到最終的形狀，或者成為片狀或塊狀物，其隨后被破碎得到需要的形狀和尺寸。在擠出裝置中，聚(亞芳基醚)粉末或粉末混合物被剪切并且在口模中受到壓力而固結。擠出物可以在壓力下、在具有不同橫截面的口模中成型，當其離開口模時，可以被破碎或切割成需要的尺寸。適用的封閉式壓力裝置包括活塞、壓模機、壓片機、輥壓機(roll compactors)、預吸氣軋輥(pre-getting rolls)、軋輥(briquetting rolls)、齒輪制片機(gear pelletes)以及它們的組合。需要注意的是一些壓輥自身不包括空腔，但是當與第二個壓輥組合使用時，在這兩個壓輥之間就包含了空腔。擠出裝置包括制片機(pelletmills)、環形制片機(ring pellet mills)、雙輥擠出機、單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機。在此以及整個說明書中，術語“壓塑模”指的是聚(亞芳基醚)粉末被壓縮的空腔，包括與擠出機相連的模頭。在一個實施方案中，顆粒具有約2毫米(mm)至約25mm的直徑，且高度為約1mm至約50mm。在另一個實施方案中，小片具有約1mm至約50mm的厚度。在另一個實施方案中，大片具有約2mm至約50mm的厚度。
壓塑法可以用來制備具有任意形狀的顆粒。特別適用的顆粒橫截面形狀包括球形、圓柱形、立方體、橢圓正棱柱(elliptical right prism)、橢圓形、帶有torrispherical頭的圓柱形、帶有橢圓頭的橢圓形、矩形或方形正棱柱、帶有倒圓的棱邊的矩形或方形正棱柱。
所述的壓塑法在制備比聚(亞芳基醚)粉末具有更高堆積密度的顆粒上是有效的。壓縮顆粒的高堆積密度減少了材料在存儲和運輸期間占用的體積，從而減少了聚(亞芳基醚)顆粒的存儲和運輸費用。并且壓縮后的聚(亞芳基醚)顆粒可以在比聚(亞芳基醚)粉末提供的加料速度更高的速度下，加入至擠出機中。
經壓塑的聚(亞芳基醚)制品可以進行包括打磨、涂漆或粉末涂覆的其它處理，并且用于各種用途，如家用電器、電器和電子部件、建筑材料、汽車部件、通信設備和信息管理傳輸部件。特別地，該模塑材料可以用于電視機外殼、電視機底盤(chassis)、偏移減震、其它電視機部件、AC適配器、電源盒、空調部件、音頻部件、散熱器外殼、監視器外殼、監視器底盤、液晶投影儀外殼、天線外殼、打印機外殼、打印機底盤、掃描儀外殼、掃描儀底盤、終端適配器、調制解調器以及電線絕緣部件。
此外，其也可以用于浴缸部件、噴頭、泵外殼、空氣凈化器的部件、廚房用部件、管道、排水溝、隔音墻、窗框、玩具、園藝工具、釣具、食品容器和化妝品包裝。
此外汽車部件的實例包括儀表盤、中心控制臺、偏控制臺(metaconsole)、手套箱、氣囊、除霧器裝飾、風道、加熱控制器、駕駛桿外殼、除霧器、門密封面、遮光罩、頂部襯墊(roof liner)、柱殼、柱沖擊吸收器、導氣管閥蓋(bonnet air scoop)、散熱器格柵、信號燈部件、霧燈部件、門把手、門鏡、門心板、四等分板(quarter panel)、電池槽和電池外殼。
所述的壓塑聚(亞芳基醚)也可以用于航天工業。用途包括發射器和飛行器的穩定翼片、翼肋和翼板、機身壁襯里、吊式存儲隔間、管道、緊固件、引擎外殼和直升機整流片。
此外，由于具有高抗沖強度和高耐磨性，所述的聚(亞芳基醚)壓塑片材可以應用在礦山和熱電站。聚(亞芳基醚)的壓塑片材可以用于加熱爐的料斗的襯里。在上述用途中，所述襯里通常直接暴露在火中。聚(亞芳基醚)的超高分子量聚合物具有優異的耐化學性，并可以得到上述苛刻應用所需的具有高抗沖強度和耐磨性的片材。
本發明將通過下述非限定性的實施例進行進一步的解釋說明。
實施例1-3用于下述實施例的原材料為聚(2，6-二甲基-1，4-亞苯基)醚粉末，其具有0.45/cm3的密度和在25℃下氯仿中測定的0.41dl/g的特性粘度，并且包括約35至約45體積％的尺寸低于100微米尺寸的顆粒。
壓塑模由具有環繞鋁套管的中空不銹鋼圓柱體空腔組成，測得該圓柱體外直徑為55mm，內直徑或底座直徑為10mm，高為45mm。同時，該壓塑模包括不銹鋼活塞，該活塞測得高度為60mm且直徑為10mm。
在室溫下，將0.38g聚(亞芳基醚)粉末加入至壓塑模中。固定活塞，并用水壓機施加壓力5秒鐘，隨后該模塑片從模具中取出。這些經模塑的丸粒在Zwick Z010機器中在壓縮載荷下進行測試，測得丸粒開始破碎時的載荷，下文中稱為壓縮強度。
表1顯示了以℃表示的溫度值、以噸每平方厘米(tons/cm2)表示的壓力、以克(g)表示的聚(亞芳基醚)粉末的重量、以克每立方厘米(g/cm3)表示的模塑丸粒的密度、以牛頓(N)表示的模塑丸粒的壓縮載荷、以千克(kg)表示的模塑丸粒的壓縮強度以及以兆帕(MPa)表示的模塑丸粒的壓縮應力。表1也顯示了模塑丸粒的尺寸比例，其為以毫米(mm)表示的模塑丸粒的直徑和以mm表示的模塑丸粒高度的比例。表中顯示的壓縮載荷為屈服點處樣品上的載荷。表中顯示的所有數值均為五個測試樣品的平均值。
表1
在上述壓塑丸粒的表面上沒有看到分離和裂縫。從上表可以得出，由聚(亞芳基醚)粉末的壓塑制得的制品具有大于該聚(亞芳基醚)粉末的密度。
實施例4-6除了組成模具的圓柱體具有16mm的底座直徑，進行與實施例1相同的步驟。
在室溫下，將1.5g聚(亞芳基醚)粉末填充至壓塑模中。然后固定活塞，并用水壓機施加壓力5秒鐘，隨后該模塑片從模具中取出。這些模塑丸粒如實施例1-3的方式測試。數據見表2。
表2
在上述壓塑丸粒的表面上沒有看到分離和裂縫。制品具有大于該聚(亞芳基醚)粉末的密度。
實施例7-9除了壓塑丸粒的尺寸比例約為1，進行與實施例4-6相同的步驟。
在室溫下，將3.0g聚(亞芳基醚)粉末填充至壓塑模中。然后固定活塞，并用水壓機施加壓力5秒鐘，隨后該模塑片從模具中取出。這些模塑丸粒如實施例1-6的方式測試。數據見表3。
表3
在上述壓塑丸粒或片劑的表面上沒有看到分離和裂縫。實施例7-9的壓塑丸粒的壓縮強度低于實施例4-6的丸粒的壓縮強度。
實施例10除了使用特性粘度為0.46且包括約35至約45體積％的尺寸低于100微米的聚(亞芳基醚)粉末作為原材料，進行與實施例4-6相同的步驟。
在室溫下，將1.5g聚(亞芳基醚)粉末填充至壓塑模中。固定活塞，并用水壓機施加壓力5秒鐘，隨后該模塑片從模具中取出。這些模塑丸粒如實施例1-9的方式測試。數據見表4。
表4
在上述壓塑丸粒的表面上沒有看到分離和裂縫。
盡管已經參照示例性的實施方案對本發明進行了描述，本領域技術人員需要明白在不脫離本發明范圍內，本發明可以作出各種變化并可以用等同物取代。另外，在不脫離本發明范圍內，根據本說明書的教導，為了適應特定的場合或材料，本發明可以作出多種變化。因此，本發明不限定于用于解釋本發明、作為最佳實施方式的具體的實施方案，而是包括在附屬的權利要求的范圍內的所有實施方案。
權利要求
1.一種壓塑聚(亞芳基醚)粉末的方法，包括將包括未加熱的聚(亞芳基醚)粉末的粉末加入至包含壓塑模的壓縮裝置中；和對壓塑模中的粉末施加足夠的壓力來制得密度大于未加熱聚(亞芳基醚)粉末的制品，其中所述壓力在低于聚(亞芳基醚)粉末的玻璃化轉變溫度的溫度下施加。
2.權利要求1的方法，其中所述的壓力為約0.05至約50噸每平方厘米，溫度約為0至約70℃，且施加壓力約0.1至約100秒。
3.權利要求2的方法，其中所述的制品具有約5至約3000千克的壓縮強度。
4.權利要求2的方法，其中所述的制品具有約0.6至約1.2克每立方厘米的密度。
5.權利要求1的方法，其中所述壓力為約0.2至約20噸每平方厘米，施加壓力約300至約2000秒，并且所述溫度足以至少軟化聚(亞芳基醚)粉末和/或粘合劑，當存在粘合劑時。
6.權利要求5的方法，其中制品具有大于約4000千克的壓縮強度和大于或等于約0.95克每立方厘米的密度。
7.權利要求5的方法，其中所述的聚(亞芳基醚)通過處理去除或減少截留在顆粒間的氣體。
8.權利要求1的方法，其中該粉末還包括粘合劑、阻燃劑、添加劑、改性劑或者上述兩種或多種的組合。
9.權利要求8的方法，其中粘合劑為結晶性的，并且具有低于聚(亞芳基醚)粉末的玻璃化轉變溫度的熔融溫度。
10.權利要求8的方法，其中粘合劑為無定形的，并具有低于聚(亞芳基醚)粉末的玻璃化轉變溫度的玻璃化轉變溫度。
11.權利要求8的方法，其中粘合劑為反應性粘合劑。
12.權利要求8的方法，其中粘合劑為非反應性粘合劑。
13.權利要求8的方法，其中添加劑選自抗氧劑、脫模劑、紫外線吸收劑、穩定劑、潤滑油、增塑劑、顏料、染料、著色劑、抗靜電劑、發泡劑以及它們的混合物。
14.權利要求8的方法，其中基于混合物的總重量，粘合劑占約0.01至約40wt％。
15.權利要求1的方法，其中壓塑模在加入所述粉末時未被加熱。
16.權利要求1的方法，其中壓塑模在加入所述粉末后被加熱。
17.權利要求16的方法，其中壓塑模在壓縮過程中未被加熱。
18.權利要求1的方法，其中壓塑模在加入所述粉末之前被加熱。
19.權利要求18的方法，其中壓塑模在加入所述粉末之后被加熱。
20.權利要求18的方法，其中壓塑模在施加壓力的過程中未被加熱。
21.權利要求1的方法，其中壓塑模為擠出機的口模。
22.權利要求1的方法，其中所述制品為單相致密體。
23.權利要求1的方法，其中所述制品為多相致密體。
24.權利要求1的方法，其中基于聚(亞芳基醚)粉末的總體積，所述的聚(亞芳基醚)粉末包括約5至約70體積％的粒度低于約100微米的顆粒。
25.權利要求1的方法，其中聚(亞芳基醚)粉末具有約50至約1500微米的平均粒度。
26.權利要求1的方法，其中壓縮裝置為封閉式壓力裝置。
27.權利要求1的方法，其中壓縮裝置為擠出裝置。
28.一種壓塑聚(亞芳基醚)粉末制得制品的方法，包括將包括粘合劑和聚(亞芳基醚)粉末的混合物加入至包括壓塑模的壓縮裝置中；對壓塑模中的混合物施加足夠的壓力來形成密度大于聚(亞芳基醚)粉末的制品，其中所述壓力在低于聚(亞芳基醚)的玻璃化轉變溫度的溫度下施加。
29.權利要求28的方法，其中粘合劑在與聚(亞芳基醚)粉末混合之前被加熱。
30.權利要求28的方法，其中粘合劑為溶液形式，并且所述的混合物在施加壓力之前，進行脫揮發處理。
31.權利要求28的方法，基于聚(亞芳基醚)粉末的總體積，所述的聚(亞芳基醚)粉末包括約5至約70體積％的粒度低于約100微米的顆粒。
32.一種壓塑聚(亞芳基醚)粉末的方法，包括將未加熱的聚(亞芳基醚)粉末加入至包括壓塑模的壓縮裝置中；對壓塑模中的未加熱聚(亞芳基醚)粉末施加足夠的壓力來制得密度大于該未加熱聚(亞芳基醚)粉末的制品，其中壓力在低于聚(亞芳基醚)的玻璃化轉變溫度的溫度下施加。
全文摘要
本發明涉及一種壓塑聚亞芳基醚粉末的方法，其包括將包括未加熱的聚亞芳基醚粉末的粉末加入至包括壓塑模的壓縮裝置中，對壓塑模中的粉末施加足夠的壓力來制得密度大于該未加熱聚亞芳基醚粉末的制品，其中壓力在低于聚亞芳基醚粉末的玻璃化轉變溫度的溫度下施加。
文檔編號B29C43/00GK1950452SQ200580014972
公開日2007年4月18日 申請日期2005年4月7日 優先權日2004年4月16日
發明者郭樺, 馬納泰什·查克拉伯蒂, 拉克什米坎特·S·波沃爾 申請人:通用電氣公司