專利名稱：抗靜電的聚碳酸酯組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基本上抗靜電聚碳酸酯組合物。發(fā)明背景聚碳酸酯組合物是可供作為制造光學(xué)信息儲(chǔ)存介質(zhì)的材料。本發(fā)明的光學(xué)信息儲(chǔ)存介質(zhì)包括象音頻盤(audio disks)，激光盤(laserdisks)光學(xué)盤存儲(chǔ)器(optical disks memories)和磁-光盤(magnet-to-optical disks)等物品，這些物品可由激光寫入信息并且從其中讀出信息。以上介質(zhì)可以用本領(lǐng)域已知的方法由本發(fā)明的共聚碳酸酯來(lái)生產(chǎn)制造。日本專利申請(qǐng)JP 62207358號(hào)公開了這種組合物。這些組合物被用于制作塑料高密信息記錄載體，如結(jié)實(shí)盤(CD)，視頻盤(video disk)等，并且被報(bào)道為具有優(yōu)良的抗靜電性能。這些組合物包含了磷酸酯作抗靜電劑。
如用美國(guó)專利5,606,008號(hào)所公開的方法來(lái)制備的聚碳酸酯組合物正成為制作生產(chǎn)結(jié)實(shí)盤的特選材料，但這些組合物作成CD后存在靜電問(wèn)題。良好的抗靜電性對(duì)聚碳酸酯組合物成型為CD盤是至關(guān)重要的，正如光的透射性能對(duì)聚碳酸酯的其它應(yīng)用是至關(guān)重要的一樣。在CD盤的注射成型過(guò)程中產(chǎn)生的大量靜電荷會(huì)導(dǎo)致成型部件吸引灰塵并損害盤的最終質(zhì)量。高靜電荷還會(huì)導(dǎo)致盤間的相互吸引使得盤在傳送過(guò)程中粘在一起引起堵塞從而造成CD生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)率損失。
CD運(yùn)用中當(dāng)可重寫基質(zhì)被旋轉(zhuǎn)涂布在盤表面時(shí)，低靜電荷對(duì)于可重寫層的均勻濕潤(rùn)也十分關(guān)鍵。美國(guó)專利5,606,008號(hào)公開的用熔融縮合工序生產(chǎn)的CD盤特征就在于產(chǎn)生高的負(fù)靜電荷，典型的＞-2.0kV。
成功地運(yùn)用聚碳酸酯組合物制造CD盤時(shí)使靜電荷控制在-1kV到+2.0kV是非常重要的。因此需要有一種聚碳酸酯組合物，當(dāng)其用來(lái)制作CD盤時(shí)，能將靜電荷限制在-1kV到+2.0kV之間。并且需要一種能用于制作CD盤的有重要價(jià)值的抗靜電聚碳酸酯組合物。
已經(jīng)有令人驚喜的發(fā)現(xiàn)，使用不到聚碳酸酯重量0.05％的抗靜電劑作為聚碳酸酯組合物之成分，就可以得到一種在制作CD盤時(shí)能夠把CD盤的靜電荷控制在大約-1kV到2kV間的聚碳酸酯組合物。這個(gè)結(jié)果之所以令人驚喜，是因?yàn)橥ǔＪ褂玫目轨o電劑只有當(dāng)其重量超過(guò)給定組合物主要成分(例如已知混合物聚氯乙烯(PVC)或聚碳酸酯(PC))的0.2％時(shí)才能生效。發(fā)明概述考慮到上述需求，本發(fā)明提供了一種聚碳酸酯組合物，包括(a)聚碳酸酯；(b)為聚碳酸酯重量的從大約0.01％到大約0.1％的至少一種脫模劑；(c)為聚碳酸酯重量的從0％至約0.05％的至少一種熱穩(wěn)定劑；和(d)為聚碳酸酯重量的從約0.01％至約0.05％的一種抗靜電劑。發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案提供一種組合物，它包含著重量為聚碳酸酯從約0.02％到約0.06％的脫模劑，優(yōu)選的脫模劑量為從約0.035％到約0.045％。優(yōu)選的脫模劑為季戊四醇四硬脂酸酯，甘油單硬脂酸酯或甘油三硬脂酸酯，其中特別推薦季戊四醇硬脂酸酯和甘油單硬脂酸酯。
本發(fā)明的另一實(shí)施方案提供一種組合物，其中熱穩(wěn)定劑是亞磷酸酯骨架化合物，并特別推薦三-(2,4-二-叔丁基)-苯基亞磷酸酯和三壬基苯基亞磷酸酯。另一實(shí)施方案提供一種組合物，其中抗靜電劑為雙硬酯基羥胺，三苯基氧化膦，吡啶N-氧化物。
這里R1為H，或C1-4烷基，R2為-CO-C1-20烷基，C1-20烷基或C6-10取代或非取代芳基；R3和R4獨(dú)立代表C1-20烷基或C6-10取代或未取代的芳基；R5和R6獨(dú)立代表C1-4烷基，或H；n代表從約5到約200的整數(shù)；q在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立代表從約1到約100的一個(gè)整數(shù)；m代表一個(gè)從約1到約100的整數(shù)。包含有占聚碳酸酯重量的約0.02％到約0.03％的抗靜電劑的組合物是優(yōu)選的。
更為優(yōu)選的一種組合物為R1為H或C1-C2烷基；R2為H,C1-6烷基，C6-10芳基；或C(O)C6-10芳基；R3為H,-CH3或-C2H5；R4為-OCH3或-SiCH3；R5為CH3；n每次出現(xiàn)各代表一個(gè)從約5到約50的整數(shù)；q每次出現(xiàn)時(shí)分別代表一個(gè)從約1到約50的整數(shù)；m代表從約20到約80的一個(gè)整數(shù)。本發(fā)明中推薦使用的抗靜電劑為脂肪酸聚氧乙烯酯，脫水山梨糖醇乙氧基酯，單月桂酸脫水山梨糖醇酯，月桂基聚氧乙烯(4)醚，油基聚氧乙烯(20)醚，或硬脂基聚氧乙烯(2)醚。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案為提供一種光學(xué)信息儲(chǔ)存介質(zhì)，該介質(zhì)包含由本發(fā)明提供的組合物。
本發(fā)明的組合物中使用的芳基，為單、二或三環(huán)芳香碳?xì)浠衔锊糠?，它們是未取代的或帶?-3個(gè)取代基，取代基為C1-20直鏈烷基，C4-20支鏈烷基，C5-20環(huán)烷基，鹵素和羥基C1-4烷基。
這里使用的脫模劑是一種化合物，通常當(dāng)它被摻入到組合物中可使組合物不粘連，因此在注射成型時(shí)能夠使組合物從模具中更加容易取出。本發(fā)明的組合物中可以使用不止一種脫模劑。本發(fā)明可以利用有經(jīng)驗(yàn)技師所知道的各種脫膜劑。
本發(fā)明組合物中使用的熱穩(wěn)定劑是對(duì)注射成型時(shí)聚碳酸酯組合物賦予熱和顏色的穩(wěn)定性。該行業(yè)中熟練工作者所知的一種或多種熱穩(wěn)定劑均可在本發(fā)明中采用。
本發(fā)明中的混合物可以利用不同的抗靜電劑。有用的抗靜電劑為能將CD盤的靜電荷控制在從約-1kV到約+2kV之間。本發(fā)明的組合物也可以使用低表面電阻率的抗靜電劑。本發(fā)明可用的抗靜電劑舉例列在前面段落中?！冬F(xiàn)代塑料百科全書》，McGraw Hill,1991年10月出版，其中包括大量抗靜電劑目錄，這里引入作為參考。本發(fā)明中可以使用該行業(yè)技術(shù)人員已知的抗靜電劑，尤其是那些以聚乙二醇磷酸酯為基本結(jié)構(gòu)的化合物。
本發(fā)明使用的聚碳酸酯包括多重結(jié)構(gòu)單元，可由下式表示[-O-A1-O-C(O)-]式Ⅲ
此處A1是一個(gè)二價(jià)芳香烴基。合適的A1基包括間-亞苯基，對(duì)-亞苯基，4,4′-聯(lián)亞苯基，4,4′-聯(lián)(3,5-二甲基)-亞苯基，2,2-雙(4-亞苯基)丙烷和相似的基，例如相應(yīng)于在美國(guó)專利4,217,438中用名稱或公式(通式或?qū)Ｓ檬?所公開的二羥基取代的芳香烴的那些基5團(tuán)。
A1基最好具有下式-A2-Y-A3-式Ⅳ此處A2和A3各自為一個(gè)單環(huán)的二價(jià)芳香烴基，Y是一個(gè)橋連烴基，該橋?qū)2和A3分開一個(gè)或二個(gè)原子。在式Ⅳ中自由價(jià)鍵通常位于A2和A3與Y相連的間位或?qū)ξ?。其中A1具有如式Ⅳ結(jié)構(gòu)的化合物是雙酚，為了簡(jiǎn)短起見術(shù)語(yǔ)“雙酚”在此有時(shí)用來(lái)指代二羥基取代的芳香碳?xì)浠衔?；但?yīng)當(dāng)意識(shí)到，那些非雙酚化合物，只要屬于這種類型，在合適時(shí)也可以被使用。
在式Ⅳ中，A2和A3的值可以是未取代的亞苯基或它們的烴基取代衍生物，列舉的取代基(一個(gè)或多個(gè))是烷基和烯基。未取代的亞苯基受到推薦。A2和A3均優(yōu)選為對(duì)-亞苯基，盡管兩個(gè)均可以是鄰-或間-亞苯基或一個(gè)為鄰-或間-亞苯基而另一個(gè)為對(duì)-亞苯基。
橋聯(lián)基Y是將A2和A3分開一個(gè)或兩個(gè)原子，優(yōu)選分開一個(gè)原子的基團(tuán)。這類基團(tuán)可例如亞甲基，環(huán)己基亞甲基，2-[2.2.1]-二環(huán)庚基亞甲基，亞乙基，異亞丙基，新亞戊基，亞環(huán)己基，亞環(huán)十五烷基，亞環(huán)十二烷基和亞金鋼烷基，偕亞烷基受到推薦。但也包括不飽和基。因來(lái)源較易和對(duì)本發(fā)明特別合適，推薦的雙酚是2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(“BPA”)，其中Y是亞異丙基，A2和A3各為一個(gè)對(duì)-亞苯基。在本發(fā)明中使用的聚碳酸酯的詳細(xì)描述可以參見美國(guó)專利4,125,572號(hào)，3,028,365號(hào)，3,334,154號(hào)和3,915,926號(hào)。以上所有專利已合并入此以作參考。實(shí)驗(yàn)人們已發(fā)現(xiàn)典型的界面制備的聚碳酸酯組合物使CD盤具有低正電荷(＜1.0kV)。人們也已發(fā)現(xiàn)用雙酚A對(duì)二苯基碳酸酯進(jìn)行熔化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)制備聚碳酸酯，以此聚碳酸酯制備的CD盤中加入包含聚乙二醇官能化的添加劑后導(dǎo)致CD盤的靜電數(shù)量和/或靜電荷正負(fù)號(hào)的改變。靜電荷符號(hào)和數(shù)量的后果由使用的抗靜電劑種類和數(shù)量而定，結(jié)果如表4所列。
所有材料都是把聚碳酸酯小球與每種特定的抗靜電添加劑混合然后劇烈搖晃并擠壓制成的。另一種方法包括制造添加劑在聚碳酸酯粉末中的濃縮物，隨后使用一個(gè)粉末濃縮物進(jìn)料器和大量小球進(jìn)樣器進(jìn)行擠壓。大量物料與濃縮物料的進(jìn)樣比率為95∶5。擠壓條件為一個(gè)5桶W&P 28毫米TSE與桶組設(shè)置為260℃，總進(jìn)料速度為20磅/小時(shí)。螺桿轉(zhuǎn)速為325rpms。
抗靜電劑加到小球中隨后攪動(dòng)混合，接著在28毫米TSE上進(jìn)行擠壓，進(jìn)樣速度20磅/小時(shí)，螺桿旋轉(zhuǎn)速度375rpm。桶組設(shè)置溫度為260℃。“成?！钡撵o電荷用一個(gè)Meech 980手持靜電場(chǎng)計(jì)按照本行業(yè)技術(shù)人員已知的程序測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)距直徑7.6厘米的dynatup樣品的中心為5.0厘米。
不同的抗靜電劑列于表1表1商品名 抗靜電劑Atmer154 脂肪酸聚氧乙烯酯Atmer110 氧基脫水山梨糖醇酯Atmer100 單月桂酸脫水山梨糖醇酯Atmer135 聚氧乙烯(4)月桂基醚Atmer137 聚氧乙烯(20)油基醚Atmer502 聚氧乙烯(2)硬脂基醚表2列出的例子包含不同量的抗靜電劑，并列出了使用這些組合物制造的CD盤的靜電荷。因此，例1中，不含任何抗靜電劑，它的靜電荷為-2.2kV，表明存在靜電問(wèn)題。而例2-13包含了至少一種抗靜電劑，于是其靜電荷在期望的約-1kV至+2kV的范圍之間。
表2#抗靜電劑 量(ppm)靜電荷(kV)1．無(wú) -2.2kV2．Atmer110 300 +1.23．Atmer137 250 +1.24．Atmer502 250 +0.65．聚丙二醇(20) 500 +0.96．PEG(9)辛基苯酚 300 +1.38．DMS C-21 300 -1.09．二硬脂基羥基胺 100 +0.8210．三苯基氧化膦200 -0.2011．N-氧化吡啶 133 -0.8012．三苯胺 500 +0.913．三正辛基氧化膦 75 +0.40能夠有效地控制成型的直徑5英寸厚度1/8英寸的dynatup盤的靜電荷的抗靜電劑(表2)同樣也對(duì)成型CD盤有效。制造CD盤的靜電荷的數(shù)量控制得更好。只要加入聚碳酸酯重量的很小部分的抗靜電劑(ppm)就可獲得這一效果。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)較少量的抗靜電劑(50ppm)會(huì)使靜電荷到達(dá)不期望的值＞-1kV，較大量的抗靜電劑也是如此。結(jié)果列在表3中表3不同水平的Atmer110的效果Atmer110數(shù)量(ppm)“成型”的靜電荷0-2.2kV50 -1.5100 -0.8200 +1.1300 +1.2500 +2.1成型靜電荷是用在Krauss Maffei CD成型機(jī)上成型的“綠色”光盤測(cè)量的。
使用包含聚乙二醇(PEG)的添加劑對(duì)于控制用“LX”或熔化的聚碳酸酯樹脂成型的CD盤的靜電荷特別有效，甚至可用非常少的添加量(＜300ppm)。通過(guò)加入有效量的抗靜電添加劑，用這些材料成型的CD盤的靜電荷可以保持在-1kV到+1kV之間，較好地盡可能接近于零，從而減少了成型過(guò)程中靜電荷的產(chǎn)生到最少。單脂肪酸聚乙二醇酯或者聚乙二醇單脂肪基醚尤其有效。聚乙二醇亦有效，同樣乙氧基化的單月桂酸脫水山梨糖醇酯也有效(Atmer110)。
基于硅酮的抗靜電劑，如公式Ⅱ所代表，在本發(fā)明中也是有效的。表4列出了本發(fā)明的聚碳酸酯組合物中使用的基于硅酮抗靜電劑的量，以及相應(yīng)的靜電糖。
表權(quán)利要求
1．一種包括以下成分的組合物；(a)聚碳酸酯；(b)占聚碳酸酯重量的約0.01％到約0.1％的至少一種脫模劑；(c)占聚碳酸酯重量的約0％到約0.05％的至少一種熱穩(wěn)定劑；和(d)占聚碳酸酯重量的約0.01％到約0.05％的一種抗靜電劑。
2．如權(quán)利要求1中的組合物，包括占聚碳酸酯重量的約0.02％到0.06％的至少一種脫模劑。
3．如權(quán)利要求2中的組合物，包括占聚碳酸酯重量的約0.035％到約0.045％的至少一種脫模劑。
4．如權(quán)利要求2中的組合物，其中脫模劑是季戊四醇四硬脂酸酯，甘油單硬脂酸酯，或甘油三硬脂酸酯。
5．如權(quán)利要求4中的組合物，其中脫模劑是季戊四醇四硬脂酸酯或甘油單硬脂酸酯。
6．如權(quán)利要求4中的組合物，其中熱穩(wěn)定劑是三-2,4-二叔丁基苯基亞磷酸酯或三壬基苯基亞磷酸酯。
7．如權(quán)利要求4中的組合物，其中抗靜電劑為二硬脂基羥胺，三苯基氧化膦，N-氧化吡啶，
此處R1是H或C1-4烷基；R2是-CO-C1-20烷基，C1-20烷基或C6-10取代的或未取代的芳基；R3和R4分別代表C1-20烷基或C6-10取代的或未取代的芳基；R5和R6分別代表C1-4烷基，或H；n在每次出現(xiàn)時(shí)分別代表一個(gè)從約5到約200的整數(shù)；q在每次出現(xiàn)時(shí)分別代表一個(gè)從約1到約100的整數(shù)；和m代表從約1到約100的一個(gè)整數(shù)。
8．如權(quán)利要求7中的組合物，包括占聚碳酸酯重量從約0.02％到約0.03％的一種抗靜電劑。
9．如權(quán)利要求8中的組合物，其中R1是H或C1-C2烷基；R2是H，烷基、芳基或C(O)芳基；R3是H，-CH3或C2H5；R4是-OCH3或-SiCH3；R5是-CH3；n在每次出現(xiàn)時(shí)分別代表一個(gè)從5到50的整數(shù)；q在每次出現(xiàn)時(shí)分別代表一個(gè)從約1到約50的整數(shù)；和m在每次出現(xiàn)時(shí)分別代表一個(gè)從約20到約80的整數(shù)。
10．如權(quán)利要求9中的組合物，其中抗靜電劑為脂肪酸聚氧乙烯酯，乙氧基脫水山梨糖醇酯，脫水山梨糖醇單月桂酸酯，聚氧乙烯(4)月桂基醚，聚氧乙烯(20)油基醚，或聚氧乙烯(2)硬脂基醚。
11．一種含權(quán)利要求1所述的組合物的光信息儲(chǔ)存介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包含聚碳酸酯,一種脫模劑和一種抗靜電劑的抗靜電組合物。所公開的組合物可以選擇性地包括一種熱穩(wěn)定劑。
文檔編號(hào)G11B7/253GK1219547SQ9812144
公開日1999年6月16日 申請(qǐng)日期1998年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月12日
發(fā)明者P·J·麥克羅斯基, D·M·達(dá)達(dá)里斯, C·C·奈特, G·T·瑟格爾, S·A·奈 申請(qǐng)人:通用電氣公司