具有降低的黄度和高透光率性能的聚芳醚砜组合物及由其生产的制品制造技术

提供了具有降低的黄度和高透光率的包含聚芳醚砜的聚芳醚砜聚合物组合物。该组合物包含有机含磷化合物和以下两种添加剂的至少一种：着色剂和光学增亮剂。本发明专利技术的聚芳醚砜组合物被用来形成适于餐饮服务、医疗部件和光学部件的模塑制品。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有低的黄度指数和高透光率的聚芳醚砜组合物，及由该聚芳醚砜组合物制造的制品，例如蒸汽灭菌医疗部件、食品和饮料容器，包括热饮料贮藏容器及婴儿瓶，以及光学部件。
技术介绍
聚芳醚砜(PAES)是一类工业上重要的高性能、高温无定形热塑性塑料。这些聚合物对于许多工业应用是令人感兴趣的，因为其具有综合的耐高温性、在蒸汽和热水环境中的耐水解性和良好的总体耐化学品性。这些聚合物具有重大工业实用性的另一个原因是，除提供所述的高性能特性外，它们还是透明的，这与用于高温应用中的大多数半结晶材料不同。聚芳醚砜，其包括聚醚砜或者聚苯基砜，可以用各种方法生产。例如，美国专利4,108,837和4,175,175描述了聚芳醚和尤其是聚芳醚砜的制备。在这些专利中描述了几种一步法和两步法，该专利全文在此引为参考。在这些方法中，二元酚的双碱金属盐与二卤代苯型化合物在砜或者亚砜溶剂存在下、在基本上无水的条件下反应。在两步法中，二元酚首先在砜或者亚砜溶剂存在下，通过与碱金属或者碱金属化合物反应，被原位转化为碱金属盐衍生物。聚芳醚砜的透明性使得其可以用作必须经受蒸汽压力罐灭菌的外科和牙科仪器杀菌盘子的盖子和覆盖物。其它用途包括医疗研究实验室动物笼、乳品加工设备，尤其是挤奶机部件。食品和饮料应用还包括例如咖啡玻璃瓶和容器、微波炊具、炊具容器的复盖物和器具例如烤肉店烤肉室的门窗。聚芳醚砜、尤其是聚苯基砜的那些的固有的耐燃性和低烟雾释放特性使该聚合物在公共交通工业中具有重大的意义和实用性，在这样的应用中，乘客舱使用的部件在燃烧时低的放热和低毒烟排放性能是极其重要的。多年来，飞机制造工业特别地利用了聚苯基砜的不易燃性和低烟雾特性，在各种舱内部部件中使用该树脂。虽然聚芳醚砜是透明聚合物，但是它们确实具有黄色或者琥珀色色光。这种黄色/琥珀色色光在大量上述应用中是不希望的。在大多数情况下，因为缺乏任何可行的可选材料，因此这一点被容忍。在某些其它情况下，例如在消费者定向的应用中，其中美观性是更重要的，这时黄色或者琥珀色色光是无法接受的。消费者定向的熟食或者热饮料供应物品，如餐具和婴儿瓶，是这类对颜色和外观敏感的应用的例子。在这些应用中，聚芳醚砜的关键特征是良好的在高温下的物理/机械牢固性、耐热水性以及耐清洗剂性和食品接触的安全性，因为在使用条件下该树脂具有化学惰性。工业上重要的聚芳醚砜包括聚醚砜(PES)和聚苯基砜(PPSU)。PES和PPSU具有很高的玻璃化转变温度(～220℃)并且包含以下重复单元结构聚醚砜 聚苯基砜 上述聚合物的每个聚合物链的重复单元平均数，n，通常高于30，并且更典型地高于大约40，以保证足够高的分子量，使得在制造成结构部件时聚合物具有耐用的物理和机械牢固性。如上所述，PAES树脂在消费者相关的应用中的一个限制起源于该树脂在其自然形式下的黄色光。自然树脂中的黄色取决于大量因素可以具有不同的程度。然而，在大多数情况下，这是从审美角度而言无法接受的。用于中和或者屏蔽聚芳醚砜的黄色的实践迄今局限于加入紫色或者深蓝染料。染料在屏蔽黄色中是有效的，但是其产生“烟状”外观，同时在可见光透射比中引起实质地降低。为了使模塑的透明的食品和饮料用产品具有审美吸引力，人们通常认为其必须满足三个光学性质要求1.需要低的黄度指数，该黄度指数通常通过ASTM方法D-1925测定。在制品厚度为0.1英寸时，通常希望的是模塑制品的黄度指数小于大约60、优选小于大约40和更优选小于大约30。黄度指数是与厚度相关的性能。2.高透光率也是关健的要求，透光率通常通过ASTM方法D-1003测定。希望在0.1英寸厚度下透光率值高于大约50％。透光率也是与厚度相关的性能，虽然与黄度指数相比，相关的程度通常较小。其通常在厚度为0.1英寸(2.5毫米)下测定，使得如果在0.1英寸(2.5毫米)厚度下满足了透射比要求，则在降低的厚度下它们将自然而然地得到满足。3.还要求低的雾度，该雾度通过ASTM方法D-1003测定。雾度是经过样品的浸射光透光率与总透光率的比率，并且对于0.1英寸(2.5毫米)厚度测试样品，其通常需要低于大约10和优选低于6。与黄度指数和透光率类似，雾度也依赖于样品厚度，因此重要的是仅仅在可比的厚度和样品表面特征下比较不同材料的雾度。历史上，Union Carbide，Amoco，然后是Solvay AdvancedPolymers，LLC，已经测定并且使用内部颜色因子(CF)参数描述了聚芳醚砜聚合物的颜色。另一方面，就总体而言，塑料工业应用黄度指数(YI)来量化薄膜和模塑制品的颜色。首先看一看这两种定量方法和它们彼此的关系是有益的。从参数的定义角度讲，黄度指数和颜色因子是两种不同的量。然而，实际上它们确实是很好地相关的。根据定义，基于ASTM方法D-1925，黄度指数(YI)由以下方程计算YI＝/Y其中，在上述方程中，X、Y和Z分别是CIE体系中红、绿和蓝光的三色透光率值。颜色因子(CF)定义为以下量 CF＝270/t其中x和y是通过将X和Y三色透光率值正态化获得的色度座标。色度座标x和y通过以下方程计算x＝X/(X+Y+Z)y＝Y/(X+Y+Z)X、Y和Z是分别对应于红、绿和蓝光的三色透光率分量，其中按照ASTM方法D-1003，样品用标准光源，例如光源C或者光源D65照射。变量t是样品厚度(单位英寸)。因此，不同于YI，CF在至少最高为大约1英寸的模塑部件厚度下与厚度无关，这是该定量的一个有吸引力的方面。270因子是任意选择的因子，主要用以使CF值处于便于处理的范围。基于Solvay Advanced Polymers进行的研究，对0.1英寸厚度样品进行测定，通过以下方程很好地关联了聚芳醚砜的YI和CF(相关系数＞0.99)YI＝0.19(CF)因此，例如100的颜色因子表示相同的样品具有大约19的黄度指数。如上所述，黄度指数、透光率和雾度都是厚度相关的性能，因此在这些测定中需要报告厚度。优选地，应该测量多个厚度，以便显示在实际的厚度范围中这些性能与厚度的相关性。对于模塑的消费制品，希望生产具有降低的CF和雾度和提高的透光率的PAES。为了获得低的颜色因子，在合成-工艺中，或者在供给顾客的粒料的稳定化中，或者在这两个环节中，进行技术改进是必要的，以防止在熔体加工成注塑制品期间生成额外的颜色。
技术实现思路
在聚合物组合物领域中，需要具有耐高温性、高强度、耐化学品性的透明聚合物组合物，该聚合物组合物具有综合的高透光率、低黄度指数和低雾度。在热塑性模塑制品领域中，需要具有低黄度指数的高强度、高玻璃化转变温度聚合物组合物。本专利技术的某些实施方案满足了这些和其它需要，这些实施方案提供了包含聚醚砜或者聚苯基砜的聚芳醚砜聚合物组合物。该组合物还包含有机含磷化合物和至少一种以下添加剂着色剂和光学增亮剂。上述需要还通过本专利技术的特定实施方案得到满足，所述特定实施方案提供了聚芳醚砜组合物，其包含聚醚砜或者聚苯基砜；大约30到大约3000ppm的有机含磷熔体稳定剂；和至少一种以下添加剂大约0.1ppm到大约200ppm的蓝色到紫色染料；和大约1ppm到大约10,000ppm的光学增亮剂。上述需要还通过本专利技术的特定实施方案得到满足，所述实施方案包括聚芳醚砜聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚芳醚砜聚合物组合物，其包含：　　　　聚醚砜或者聚苯基砜；　　　　有机含磷化合物；和　　　　至少一种以下的添加剂：　　　　着色剂；和　　　　光学增亮剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MJ埃尔希布里，
申请(专利权)人：索尔维先进聚合物有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]