[發明專利]用于制造具有改性的填料顆粒的填充聚合物材料的方法

有效

• 申請號: 201380045293.9
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN104583295B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: J.M.羅塞;C.S.胡特欽斯;T.S.懷延特;C.P.卡瓦斯
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: C08K9/02
• 分類號: C08K9/02;C09C3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 鄒雪梅,李炳愛

背景技術

一般來講，期望填充的聚合物材料用于各種應用，諸如消費品和聚合物復合建筑材料。填充的聚合物材料常常采用著色劑來改善其形成的物體的外觀和美觀特性。通常，在顏料或染料與填料共混之前，將其加入聚合物中。然而，已知著色的填充聚合物材料褪色且發生美學上令人不悅的顏色變化。美學上令人不悅的顏色變化的一種形式被稱為“變白”。當由著色的填充聚合物材料形成的物體暴露于物理損壞諸如刮擦、沖擊和彎曲時，已知其變成白色。所用的典型的礦物填料的顏色是白色的，并且一般理解變白是由于白色填料開始暴露在物體的表面上。

在Bianchi等人的美國專利7,863,369中公開了由聚合物基體和顏料形成的著色的填充聚合物材料。所述顏料包括氧化鋁水合物顆粒，其具有共價鍵合到所述氧化鋁水合物顆粒的表面上的染料。然而，已知根據Bianchi的公開制成的材料形成斑點并在不可接受的程度上變白。

因此，行業內持續需要提供著色的填充聚合物材料，其具有對由于物理損壞而變白的改善的抗性。

此外，由聚合物材料分散傳統的顏料是困難的。分散性差導致著色聚合物材料產生漩渦(swirling)和顏色可變性。另外，顏料在塑料制品中的較差分散可導致不可取的機械特性。因此，增溶劑通常被用于將顏料分散在聚合物材料內。此類增溶劑包括有助于分散顏料的多種有機化合物。然而，增溶劑通常是昂貴的并且還可不利地影響填充的聚合物材料的機械特性。此外，還使用高剪切機械工藝將顏料分散于液體預聚物混合物中，所述工藝不利地影響預聚物并需要預聚物混合物脫氣。

在日本專利申請公布號1987030133(A)中，Kaide公開了由事先將著色劑和金屬氧化物的水合物充分共混制成的著色橡膠復合材料，由此受損部分不經歷變白現象。然而，Kaide公開了金屬氧化物的著色水合物，其與高分子量塑料或橡膠材料共混以產生復合材料。本發明是用顆粒改性的填料，其中締合的強度足以承受后續加工，具體地在極性液體介質(例如，甲基丙烯酸甲酯)中懸浮和混合。極性液體介質提供比Kaide中所公開的環境更具侵蝕性的環境，因此對于保持改性的填料而言是更具挑戰性的環境。

因此，行業內持續需要著色劑和填料在填充的聚合物材料中的改善的分散，其中填料和改性的材料將耐受加工力。

技術領域

本發明涉及用于聚合物復合材料的填料材料。

發明內容

本發明的一個實施例是改性的填料顆粒，其包含用離散的功能性顆粒改性的填料顆粒，所述離散的功能性顆粒被充分結合、粘附、或換句話講締合到填料上使得其能夠在后續制造步驟期間保持締合。

本發明的另一個實施例是改性的填料顆粒，其包含用顏料顆粒改性的填料顆粒，所述顏料顆粒被充分結合、粘附、或換句話講締合到填料上使得其能夠在后續制造步驟期間保持締合。

本發明的另一個實施例是填充的聚合物材料，其包含至少部分地用填料顆粒填充的聚合物，所述填料顆粒通過在共混過程中將其與功能性顆粒共混來用功能性顆粒改性，在所述共混過程中，碰撞具有足夠的能量來將功能性顆粒結合、粘附或換句話講締合到填料。

附圖說明

圖1示出將未改性ATH與由各種顏料改性的ATH進行比較的SEM顯微照片。

圖2示出將未改性ATH、氧化鐵黑顏料、以及通過干共混用氧化鐵黑顏料改性的ATH進行比較的SEM顯微照片。

圖3示出將未改性ATH、炭黑顏料、以及通過搖動用炭黑顏料改性的ATH進行比較的SEM顯微照片。

圖4示出通過搖動用氧化鐵黑改性石英的SEM顯微照片。

圖5示出卜特蘭水泥的SEM顯微照片。

圖6示出通過搖動用氧化鐵黑改性的卜特蘭水泥的SEM顯微照片。

圖7示出氧化鋁的SEM顯微照片。

圖8示出用炭黑改性的氧化鋁的SEM顯微照片。

圖9示出碳化硅的SEM顯微照片。

圖10示出用炭黑改性的碳化硅的SEM顯微照片。

圖11示出與顏料干共混的ATH填料和煅燒的ATH的SEM顯微照片。

圖12是粘度對轉速的曲線圖，其將直接顏料添加與顏料的干共混添加進行比較。

圖13示出使用臥式犁攪拌器制成的用炭黑改性的ATH的粒度分布曲線圖。

圖14示出ATH(Alcan?WH-311)的粒度分布曲線圖。

圖15示出輕輕地混合的炭黑與ATH的1∶1(按重量計)混合物的粒度分布曲線圖。

圖16示出使用立式高強度攪拌器制成的用炭黑改性的ATH的粒度分布曲線圖。