[發(fā)明專利]改善納米纖維素在彈性體中的分散性的方法及納米纖維素分散體組合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980069581.5
• 申請(qǐng)日: 2019-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112969752B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查爾斯·R·赫德;扎卡里·A·庫(kù)姆斯;劉易斯·B·滕尼克利夫;金伯利·尼爾森;潘紹波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 博拉炭黑美國(guó)有限責(zé)任公司;格蘭比奧知識(shí)產(chǎn)權(quán)控股有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C08L1/02
• 分類號(hào): C08L1/02;B60C1/00;C08K3/04;C08L1/04;C08L7/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 李新紅

公開(kāi)了含有分隔劑和納米纖維素的納米纖維素分散體組合物，以及制備該納米纖維素分散體組合物的方法。這些組合物可以促進(jìn)納米纖維素原纖和納米纖維素晶體在聚合物基質(zhì)中的分散性的改善，如在用于輪胎生產(chǎn)的彈性體制劑中的分散性的改善。

相關(guān)申請(qǐng)的引用

本申請(qǐng)于2019年10月21日作為PCT國(guó)際申請(qǐng)遞交，并且要求均于 2018年10月22日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/748,564和62/748,574的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，將這兩個(gè)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)內(nèi)容涉及用于改善納米纖維素的分散作用的方法以及所得的納米纖維素分散體組合物，所述納米纖維素分散體組合物在聚合物制劑中使用，并且更特別地，在意圖用于輪胎和其他最終用途應(yīng)用的彈性體制劑中使用。

背景

近來(lái)，作為具有許多不同的潛在用途(如在塑料和彈性體中)的納米材料，納米纖維素受到了廣泛的關(guān)注。納米纖維素在這些應(yīng)用中的使用意圖改善所得復(fù)合材料的性能以及材料在未來(lái)的可持續(xù)性，因?yàn)榧{米纖維素源自生物質(zhì)而非烴類材料。然而，納米纖維素的一個(gè)問(wèn)題是其在疏水性、非極性溶劑和基質(zhì)(包括塑料和彈性體)中的分散性，無(wú)論納米纖維素為結(jié)晶形式還是原纖形式，通常在干燥過(guò)程中納米纖維素自身結(jié)合，從而在聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生大的納米纖維素聚集體。

例如，當(dāng)將納米纖維素混合在彈性體化合物中時(shí)，納米纖維素的良好分散是期望，使得消除大的聚集體，并且實(shí)現(xiàn)將納米纖維素?fù)饺氲綇椥泽w基質(zhì)中的全部益處。任何聚合物添加劑的大聚集體都可能導(dǎo)致應(yīng)力集中器，其可能導(dǎo)致聚合物復(fù)合材料的過(guò)早失效。

因此，已變得很重要的是設(shè)計(jì)出極大地改善納米纖維素在聚合物制劑中的分散性的方法，這仍然是在許多最終用途應(yīng)用中納米纖維素的開(kāi)發(fā)、成長(zhǎng)和商業(yè)化所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，本發(fā)明總體上正是涉及這些目的。

概述

提供此概述，用于采用簡(jiǎn)化形式介紹構(gòu)思的選擇，這些構(gòu)思在下面的詳述中進(jìn)一步描述。此概述不意圖標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)主題的必需或必要特征。此概述也不意圖用于限制所要求保護(hù)主題的范圍。

根據(jù)本發(fā)明的目的，如本文中具體展現(xiàn)和寬泛描述的，在一個(gè)方面，此公開(kāi)內(nèi)容涉及一種在納米纖維素干燥過(guò)程中或之前添加分隔劑的方法，以使得分隔劑保持完整并且阻止納米纖維素晶體和納米纖維素原纖彼此結(jié)合。結(jié)果是得到了這樣的納米纖維素分散體組合物，其可以容易地分散在聚合物制劑中，如分散在彈性體和塑料中。

因此，在本發(fā)明的一個(gè)方面，公開(kāi)了一種用于將水性體系中的納米纖維素分隔以改善在聚合物中的分散性的方法，并且在此方面，所述方法可以包括(a)將所述納米纖維素的水性分散體與分隔劑合并而形成混合物，和(b)干燥所述混合物以形成納米纖維素分散體組合物(NDC)。分隔劑可以包括炭黑填料、彈性體膠乳、蠟或其任意組合。

在另一個(gè)方面，公開(kāi)了一種通過(guò)分隔劑分隔在水性體系中的納米纖維素的方法，并且在此方面，所述方法可以包括(A)將所述納米纖維素的水性分散體與所述分隔劑合并以形成混合物，和(B)干燥所述混合物以形成納米纖維素分散體組合物(NDC)。分隔劑在NDC中可以是穩(wěn)定的，并且可以間隔在納米纖維素粒子之間以減少或防止納米纖維素粒子在NDC中的聚集。分隔劑可以包括炭黑填料、彈性體膠乳、蠟或其任意組合。

還提供了一種納米纖維素分散體組合物，如可以通過(guò)本文所公開(kāi)的方法中的任一種生產(chǎn)。納米纖維素分散體組合物(NDC)可以包含(i)分隔劑，所述分隔劑包括炭黑填料、彈性體膠乳、蠟或其任意組合，和(ii)納米纖維素。本發(fā)明的這些方面還涉及聚合物組合物，并且這樣的組合物可以包含(I)聚合物和(II)本文所公開(kāi)的納米纖維素分散體組合物中的任一種。