CN107057309A - 树脂颗粒组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种树脂颗粒组合物,包含:树脂颗粒;润滑剂颗粒;和压缩凝集度为60%至95%且颗粒压缩比为0.20至0.40的二氧化硅颗粒;本发明还涉及一种树脂颗粒组合物,包含:表面上露出至少一部分防粘剂的树脂颗粒;和压缩凝集度为60%至95%且颗粒压缩比为0.20至0.40的二氧化硅颗粒。本发明的树脂颗粒的流动性以及树脂颗粒组合物的可处理性是优异的,并且抑制了通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
Description
技术领域
本发明涉及树脂颗粒组合物。
背景技术
树脂颗粒已应用于各种用途,例如作为粘结剂使用。
在此,为了提高树脂颗粒的强度和流动性,并防止树脂颗粒的压实(packing),例如,二氧化硅颗粒可以与树脂颗粒一起使用。
特别地,树脂颗粒等粉末通常要经过这样的输送方法(以下也称为“空气输送”),其中粉末通过在管道中流动的空气输送。在该输送方法的应用中,改善树脂颗粒的流动性是非常重要的。
例如,专利文献1公开了“一种粉末用流化剂,其由疏水性球状二氧化硅微粒构成,该疏水性球状二氧化硅微粒为这样的经疏水化处理的二氧化硅颗粒,其中在亲水性球状二氧化硅微粒的表面上引入有R1SiO3/2单元(在该式中,R1是具有1至20个碳原子的未取代的或取代的单价烃基)和R2 3SiO1/2单元(在该式中,R2相同或彼此不同,且R2是具有1至6个碳原子的未取代的或取代的单价烃基),其中所述亲水性球状二氧化硅微粒基本上由通过将四官能硅烷化合物和/或其部分水解缩合产物进行水解缩合而得到的SiO2单元构成,该疏水性球状二氧化硅微粒的平均粒径在0.005μm至1.0μm的范围内,粒度分布值D90/D10为3以下,并且平均圆度为0.8至1”。
[专利文献1]JP-A-2013-166667
发明内容
本发明提供了一种树脂颗粒组合物,其中树脂颗粒的流动性以及树脂颗粒组合物的可处理性是优异的,并且抑制了通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
本发明的第一方面是一种树脂颗粒组合物,包含:树脂颗粒;润滑剂颗粒;和压缩凝集度为60%至95%且颗粒压缩比为0.20至0.40的二氧化硅颗粒。
本发明的第二方面为根据第一方面所述的树脂颗粒组合物,其中相对于所述树脂颗粒,所述润滑剂颗粒的含量为0.1重量%至8重量%。
本发明的第三方面为根据第一或第二方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述润滑剂颗粒的基于体积的平均当量圆直径为0.1μm至10.0μm。
本发明的第四方面为根据第一至第三方面中任一方面所述的树脂颗粒组合物,其中相对于所述树脂颗粒,所述润滑剂颗粒的含量为1重量%以上。
本发明的第五方面为根据第一至第四方面中任一方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述润滑剂颗粒是脂肪酸金属盐颗粒。
本发明的第六方面为根据第五方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述脂肪酸金属盐颗粒是硬脂酸锌。
本发明的第七方面为根据第一至第六方面中任一方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述二氧化硅颗粒的平均当量圆直径为40nm至200nm。
本发明的第八方面为根据第一至第七方面中任一方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述二氧化硅颗粒的颗粒分散度为90%至100%。
本发明的第九方面为根据第一至第八方面中任一方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述二氧化硅颗粒包含粘度为1,000cSt至50,000cSt的硅氧烷化合物,并且该硅氧烷化合物的表面附着量为0.01重量%至5重量%。
本发明的第十方面为根据第九方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述硅氧烷化合物是硅油。
本发明的第十一方面为根据第一至第十方面中任一方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述二氧化硅颗粒的平均圆度是0.85至0.98。
本发明的第十二方面为根据第一至第十一方面中任一方面所述的树脂颗粒组合物,其中相对于所述树脂颗粒,所述二氧化硅颗粒的含量为0.05重量%至7.0重量%。
本发明的第十三方面是一种树脂颗粒组合物,包含:表面上露出至少一部分防粘剂的树脂颗粒;和压缩凝集度为60%至95%且颗粒压缩比为0.20至0.40的二氧化硅颗粒。
本发明的第十四方面是根据本发明的第十三方面的树脂颗粒组合物,其中所述树脂颗粒中的防粘剂的含量为1重量%至20重量%,其中所述树脂颗粒的表面上露出至少一部分防粘剂。
本发明的第十五方面是根据本发明的第十三或第十四方面的树脂颗粒组合物,其中所述二氧化硅颗粒的平均当量圆直径为40nm至200nm。
本发明的第十六方面为根据第十三至第十五方面中任一方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述二氧化硅颗粒的颗粒分散度为90%至100%。
本发明的第十七方面为根据第十三至第十六方面中任一方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述二氧化硅颗粒包含粘度为1,000cSt至50,000cSt的硅氧烷化合物,并且该硅氧烷化合物的表面附着量为0.01重量%至5重量%。
本发明的第十八方面为根据第十七方面所述的树脂颗粒组合物,其中所述硅氧烷化合物是硅油。
根据本发明的第一方面,提供了一种包含树脂颗粒、润滑剂颗粒和二氧化硅颗粒的树脂颗粒组合物,与仅使用压缩凝集度低于60%或超过95%的二氧化硅颗粒、或者颗粒压缩比低于0.20或超过0.40的二氧化硅颗粒作为所述二氧化硅颗粒的情况相比,在高温条件下本发明树脂颗粒的流动性以及本发明树脂颗粒组合物的可处理性是优异的,并且抑制了高温条件下通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
根据本发明的第二方面,提供了一种树脂颗粒组合物,与润滑剂颗粒相对于树脂颗粒的含量低于0.1重量%或超过8重量%的情况相比,抑制了高温条件下通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
从润滑剂颗粒在树脂颗粒中的分散性的观点出发,根据本发明的第三方面的树脂颗粒组合物是优选的。
从润滑性的表现以及管道输送性的观点出发,根据本发明的第四方面的树脂颗粒组合物是优选的。
从润滑性的观点出发,根据本发明的第五方面的树脂颗粒组合物是优选的。
从高润滑性和易获得性的观点出发,根据本发明的第六方面的树脂颗粒组合物是优选的。
根据本发明的第七方面,提供了一种树脂颗粒组合物,与仅使用平均当量圆直径低于40nm或超过200nm的二氧化硅颗粒的情况相比,高温条件下本发明树脂颗粒的流动性和本发明树脂颗粒组合物的可处理性是优异的。
根据本发明的第八方面,提供了一种树脂颗粒组合物,与仅使用颗粒分散度低于90%的二氧化硅颗粒的情况相比,高温条件下本发明树脂颗粒的流动性是优异的,并且抑制了高温条件下通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
根据本发明的第九方面,提供了一种树脂颗粒组合物,与使用利用粘度低于1,000cSt或超过50,000cSt的硅氧烷化合物进行表面处理的二氧化硅颗粒或者包含表面附着量低于0.01重量%或超过5重量%的硅氧烷化合物的二氧化硅颗粒的情况相比,高温条件下本发明树脂颗粒的流动性以及本发明树脂颗粒组合物的可处理性是优异的,并且抑制了高温条件下通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
从硅氧烷化合物易于以几乎均匀的状态附着到二氧化硅颗粒的表面的观点出发,根据本发明的第十方面的树脂颗粒组合物是优选的。
从提高流动性、对树脂颗粒的分散性、凝集性以及对树脂颗粒的附着性的观点出发,根据本发明的第十一方面的树脂颗粒组合物是优选的。
从树脂颗粒流动性的表现、树脂颗粒组合物可处理性的表现以及通过空气输送的树脂颗粒组合物的输送性表现的观点出发,根据本发明的第十二方面的树脂颗粒组合物是优选的。
根据本发明的第十三方面,提供了一种树脂颗粒组合物,包含表面上露出至少一部分防粘剂的树脂颗粒,以及二氧化硅颗粒,与仅使用压缩凝集度低于60%或超过95%的二氧化硅颗粒、或者颗粒压缩比低于0.20或超过0.40的二氧化硅颗粒作为所述二氧化硅颗粒的情况相比,高温条件下本发明树脂颗粒的流动性以及本发明树脂颗粒组合物的可处理性是优异的,并且抑制了高温条件下通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
根据本发明的第十四方面,提供了一种树脂颗粒组合物,与表面上露出至少一部分防粘剂的树脂颗粒中的防粘剂含量低于1重量%或超过20重量%的情况相比,抑制了通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
根据本发明的第十五方面,提供了一种树脂颗粒组合物,与仅使用平均当量圆直径低于40nm或超过200nm的二氧化硅颗粒的情况相比,本发明树脂颗粒的流动性以及本发明树脂颗粒组合物的可处理性是优异的。
根据本发明的第十六方面,提供了一种树脂颗粒组合物,与仅使用颗粒分散度低于90%的二氧化硅颗粒的情况相比,本发明树脂颗粒的流动性是优异的,并且抑制了通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
根据本发明的第十七方面,提供了一种树脂颗粒组合物,与使用了利用粘度低于1,000cSt或超过50,000cSt的硅氧烷化合物进行表面处理的二氧化硅颗粒或者包含表面附着量低于0.01重量%或超过5重量%的硅氧烷化合物的二氧化硅颗粒的情况相比,本发明树脂颗粒的流动性以及本发明树脂颗粒组合物的可处理性是优异的,并且抑制了通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
从硅氧烷化合物易于以几乎均匀的状态粘附到二氧化硅颗粒的表面的观点出发,根据本发明的第十八方面的树脂颗粒组合物是优选的。
具体实施方式
以下,将对本发明的示例性实施方案进行说明。
本发明的第一实施方案的树脂颗粒组合物
根据本发明实施方案的第一实施方案的树脂颗粒组合物包含:树脂颗粒:润滑剂颗粒:和压缩凝集度为60%至95%且颗粒压缩比为0.20至0.40的二氧化硅颗粒(以下,称为“特定二氧化硅颗粒”)。
已知的是除了树脂颗粒之外,树脂颗粒组合物还包含润滑剂颗粒。
在树脂颗粒组合物中,由于润滑剂颗粒表现除了润滑性,因此在利用空气输送树脂颗粒组合物时,表现出了树脂颗粒组合物对于管道内壁的润滑性,从而抑制了树脂颗粒组合物固着于管道内。
同时,为了赋予树脂颗粒以流动性,二氧化硅颗粒优选与树脂颗粒一起使用。
然而,在通常使用的二氧化硅颗粒的情况下,为了得到树脂颗粒的足够的流动性,需要大量使用这些二氧化硅颗粒。其结果是,由于二氧化硅颗粒本身是分散的,所以它们不易于处理,与树脂颗粒分离的二氧化硅颗粒形成为凝集体,树脂颗粒因分散而不易于处理,由此降低了树脂颗粒组合物的可处理性。
由于根据本发明实施方案的第一实施方案的树脂颗粒组合物被构造为包含树脂颗粒、润滑剂颗粒和特定二氧化硅颗粒,所以高温条件(例如,温度为30℃)下树脂颗粒的流动性以及树脂颗粒组合物的可处理性是优异的,并且抑制了高温条件下通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物固着于管道内的现象。
上述效果的原因尚未明确,但是据认为是由于特定二氧化硅颗粒的以下特征带来了这些效果。
本发明的第二实施方案的树脂颗粒组合物
根据本发明实施方案的第二实施方案的树脂颗粒组合物包含:表面上露出至少一部分防粘剂的树脂颗粒(以下称为“含有防粘剂的树脂颗粒”,或者简称为“树脂颗粒”);和压缩凝集度为60%至95%且颗粒压缩比为0.20至0.40的二氧化硅颗粒(以下称为“特定二氧化硅颗粒”)。
已知的是含有防粘剂的树脂颗粒可以作为构成树脂颗粒组合物的树脂颗粒。
含有防粘剂的树脂颗粒具有这样的结构,其中部分防粘剂暴露于树脂颗粒表面。由于露出的防粘剂的功能,通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物展现出对于管道内壁的防粘性,由此抑制了树脂颗粒组合物固着于管道内。
同时,在表面上露出至少一部分防粘剂的树脂颗粒中,树脂颗粒因防粘剂的粘合性而易于凝集,由此树脂颗粒的流动性下降。
进一步地,为了赋予含有防粘剂的树脂颗粒以流动性,使用了诸如二氧化硅颗粒等流化剂。
然而,在二氧化硅颗粒通常用作流化剂的情况下,这些二氧化硅颗粒因防粘剂的粘合性而容易附着到防粘剂的暴露部分,保持并且不均匀地分布于此。其结果是,通常使用的二氧化硅颗粒阻碍了防粘剂表现出防粘性,由此在通过空气输送树脂颗粒组合物时,难以抑制树脂颗粒组合物固着于管道内。此外,由于通常使用的二氧化硅颗粒不均匀地分布在树脂颗粒的表面上,因此树脂颗粒的流动性降低倾向于劣化。
此外,为了使含有防粘剂的树脂颗粒获得足够的流动性,考虑了需要大量使用常用二氧化硅颗粒的方法。然而,在这种情况下,由于二氧化硅颗粒本身是分散的,所以它们不易于处理,与树脂颗粒分离的二氧化硅颗粒形成为凝集体,树脂颗粒因分散而不易于处理,由此降低了树脂颗粒组合物的可处理性。
特别地,在树脂颗粒的形状不规则的情况下,通常使用的二氧化硅颗粒难以附着于树脂颗粒的凸部,因此,通常使用的二氧化硅颗粒在树脂颗粒表面上的不均匀分布变得更加严重。为了通过将二氧化硅颗粒附着到树脂颗粒的凸部从而增加树脂颗粒的流动性,需要使用大量二氧化硅颗粒。其结果是,据认为,如所描述的那样易于导致树脂颗粒组合物的可处理性劣化。
由上所述,在树脂颗粒的形状不规则的情况下,特别期望的是增加树脂颗粒的流动性并抑制树脂颗粒组合物的可处理性的降低。
由于根据本发明实施方案的第二实施方案的树脂颗粒组合物被构造为包含表面上露出至少一部分防粘剂的树脂颗粒(以下称为“含有防粘剂的树脂颗粒”)和特定二氧化硅颗粒,所以树脂颗粒的流动性以及树脂颗粒组合物的可处理性是优异的,并且抑制了通过空气输送树脂颗粒组合物时树脂颗粒组合物固着于管道内。
上述效果的原因尚未明确,但是据认为是由于特定二氧化硅颗粒的以下特征带来了这些效果。
本发明的特定二氧化硅颗粒
据认为,当特定二氧化硅颗粒的压缩凝集度和颗粒压缩比分别在上述范围内时,在本发明的第一和第二实施方案中的特定二氧化硅颗粒展示出以下效果。
首先,对将特定二氧化硅颗粒的压缩凝集度设为60%至95%的意义进行说明。
压缩凝集度是指示二氧化硅颗粒的凝集性和二氧化硅颗粒对树脂颗粒的附着性的指标。该指标是表示通过压缩二氧化硅颗粒获得成形体并使该二氧化硅成形体下落时,成形体散开的困难程度。
因此,随着压缩凝集度增加,二氧化硅颗粒的凝集力(分子间力)趋于变得更强,二氧化硅颗粒对树脂颗粒的附着力也趋于更强。以下将对压缩凝集度的计算方法进详细描述。
因此,压缩凝集度被较高地控制在60%至95%范围内的特定二氧化硅颗粒具有良好的凝集性,并且对树脂颗粒具有良好的附着性。然而,从确保二氧化硅颗粒的流动性和二氧化硅颗粒在树脂颗粒中的分散性,同时保持二氧化硅颗粒良好的凝集性以及二氧化硅颗粒对调色剂颗粒的良好附着性的观点出发,将压缩凝集度的上限值设为95%。
接着,对将特定二氧化硅颗粒的颗粒压缩比设为0.20至0.40的意义进行说明。
颗粒压缩比是表示二氧化硅颗粒的流动性的指标。具体来说,颗粒压缩比由二氧化硅颗粒的压缩表观比重与松散表观比重之差与二氧化硅颗粒的压缩表观比重之间的比值((压缩表观比重-松散表观比重)/压缩表观比重)来表示。
因此,随着颗粒压缩比降低,二氧化硅颗粒的流动性提高。此外,随着二氧化硅颗粒的流动性增加,二氧化硅颗粒在树脂颗粒中的分散性趋向于变高。以下将对颗粒压缩比的计算方法进详细描述。
因此,颗粒压缩比被较低地控制在0.20至0.40范围内的特定二氧化硅颗粒具有良好的流动性以及对树脂颗粒的良好分散性。然而,从改善二氧化硅颗粒的凝集性和二氧化硅颗粒对树脂颗粒的附着性,同时保持二氧化硅颗粒良好的流动性以及二氧化硅颗粒对树脂颗粒的良好分散性的观点出发,将颗粒压缩比的下限值设为0.20。
由上所述,特定二氧化硅颗粒的特征在于它们易于流动,它们易于分散在树脂颗粒中,并且它们具有高的凝集力以及对树脂颗粒的高附着力。
因此,压缩凝集度和颗粒压缩比满足上述范围的特定二氧化硅颗粒是具有高流动性、对树脂颗粒的高分散性、高凝集性、以及对树脂颗粒的高附着性的二氧化硅颗粒。
接着,在本发明的第一实施方案中,将对在包含树脂颗粒和润滑剂颗粒的树脂颗粒组合物中使用特定二氧化硅颗粒时的预期效果进行说明。
首先,由于特定二氧化硅颗粒具有高流动性以及对树脂颗粒的高分散性,所以当与树脂颗粒混合时,特定二氧化硅颗粒易于以几乎均匀的状态附着到树脂颗粒的表面上。同时,由于附着到树脂颗粒的表面上的特定二氧化硅颗粒具有对于树脂颗粒的高附着性,所以难以在树脂颗粒上移动并脱离该树脂颗粒。特别地,据认为,特定二氧化硅颗粒一旦附着在树脂颗粒的表面上,则在通过空气进行树脂颗粒组合物的输送时,气流所导致的负荷难以难以造成在树脂颗粒上的移动以及与树脂颗粒的脱离。
如上所述,特定二氧化硅颗粒易于以几乎均匀的状态附着到树脂颗粒的表面上,并且很容易维持该附着状态。据信,伴随着这些特定颗粒的附着状态,润滑剂颗粒也难以不均匀地分布在树脂颗粒的表面上,因此润滑剂颗粒易于以几乎均匀的状态附着到树脂颗粒的表面上。
其结果是,据信,通过润滑剂颗粒,更有效地展示了树脂颗粒组合物对于管道内壁的润滑性,由此抑制了树脂颗粒组合物固着于管道内。
在包含树脂颗粒和润滑剂颗粒的树脂颗粒组合物中,难以获得具有充分流动性的树脂颗粒。
如上所述,特定二氧化硅颗粒的特征在于它们易于以几乎均匀的状态附着到树脂颗粒的表面上,并且容易维持该附着状态,并且该特定二氧化硅颗粒的特征还在于由于材料的原因所以能够增加特定颗粒的流动性。因此,当在包含树脂颗粒和润滑剂颗粒的树脂颗粒组合物中使用特定二氧化硅颗粒时,据信,特定二氧化硅颗粒能够有效地附着到树脂颗粒的表面上,而无需使用大量的特定二氧化硅颗粒,从而增加了树脂颗粒的流动性。
此外,如上所述,特定二氧化硅颗粒具有高凝集性。因此,当在包含树脂颗粒和润滑剂颗粒的树脂颗粒组合物中使用特定二氧化硅颗粒时,据信,由于特定二氧化硅颗粒的凝集性,因此游离于树脂颗粒的特定二氧化硅颗粒本身是分散的,形成游离于树脂颗粒的特定二氧化硅颗粒的凝集体,并且易于抑制树脂颗粒的分散。因此,根据本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物即使在可处理性(也称为处理性能)方面也是优异的。
接着,在本发明的第二实施方案中,将对在使用含有防粘剂的树脂颗粒和特定二氧化硅颗粒时的预期效果进行说明。
首先,由于特定二氧化硅颗粒具有高流动性以及对树脂颗粒的高分散性,所以当与树脂颗粒混合时,它们易于以几乎均匀的状态附着到树脂颗粒的表面上。此外,由于附着到树脂颗粒的表面上的特定二氧化硅颗粒具有对于树脂颗粒的高附着性,所以它难以在树脂颗粒上移动并脱离该树脂颗粒。特别地,据认为,特定二氧化硅颗粒一旦附着在树脂颗粒的表面上,则在通过空气进行树脂颗粒组合物的输送时,气流所导致的负荷难以难以造成在树脂颗粒上的移动以及与树脂颗粒的脱离。
同时,含有防粘剂的树脂颗粒具有这样的结构,其中至少一部分防粘剂在树脂颗粒表面露出。树脂颗粒的表面以如下方式形成:防粘剂的暴露部分和由树脂形成的表面混合存在。即使对于具有这种表面状态的树脂颗粒而言,由于二氧化硅颗粒具有优异的流动性以及对树脂颗粒优异的分散性,因此二氧化硅颗粒易于以几乎均匀的状态附着到树脂颗粒的表面上,并且该附着状态易于保持。
因此,根据本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物,含有防粘剂的树脂颗粒的流动性得以增加,树脂颗粒中所包含的防粘剂的功能不易于被特定二氧化硅颗粒所抑制,由此,在通过空气输送树脂颗粒组合物时,防止了树脂颗粒组合物固着于管道内。
即使当树脂颗粒不规则时,也易于维持这些特定二氧化硅颗粒的附着状态,这是因为特定二氧化硅颗粒具有优异的流动性以及对树脂颗粒的优异分散性。即,据认为,特定二氧化硅颗粒甚至能够以几乎均匀的状态附着到不规则的树脂颗粒的凸部,而不需要使用大量的特定二氧化硅颗粒。
换言之,在根据本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物中,不需要使用大量的特定二氧化硅颗粒就能够增加树脂颗粒的流动性,其结果是,能够抑制通过使用大量的特定二氧化硅颗粒而导致的树脂颗粒组合物可处理性下降的问题。
进一步地,如上所述,特定二氧化硅颗粒具有高凝集性。因此,当在包含含有防粘剂的树脂颗粒的树脂颗粒组合物中使用特定二氧化硅颗粒时,据信,由于特定二氧化硅颗粒的凝集性,游离于树脂颗粒的特定二氧化硅颗粒本身是分散的,形成了游离于树脂颗粒的特定二氧化硅颗粒的凝集体,并且易于抑制树脂颗粒的分散。从这一方面来看,根据本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物即使在可处理性(也称为处理性能)方面也是优异的。
在根据本发明第一示例性实施方案和第二示例性实施方案的各树脂颗粒组合物中,特定二氧化硅颗粒的颗粒分散度优选为90%至100%。
在此,对将特定二氧化硅颗粒的颗粒分散度设为90%至100%的意义进行说明。
颗粒分散度是表示二氧化硅颗粒分散性的指标。该指标由二氧化硅颗粒在树脂颗粒中以一次颗粒状态分散的容易程度来表示。具体而言,当被二氧化硅颗粒覆盖的树脂颗粒的计算得到的覆盖率由C0表示,并且其实际测量的覆盖率由C表示时,颗粒分散度由实际测量的覆盖率C与计算得到的覆盖率C0的比值(实际测量的覆盖率C/计算得到的覆盖率C0)来表示。
因此,随着颗粒分散度降低,二氧化硅颗粒难以凝聚,并且易于以一次颗粒状态在树脂颗粒中分散。以下将对颗粒分散度的计算方法进行详细描述。
在将压缩凝集度和颗粒压缩比控制在上述范围内的同时,通过将颗粒分散度控制在90%至100%的较高水平,进一步提高了特定二氧化硅颗粒在树脂颗粒中的分散性。
因此,在本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物中的润滑剂颗粒易于以几乎均匀的状态附着到树脂颗粒的表面上。其结果是,本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物在管道内展示出高的润滑性,由此在通过空气输送树脂颗粒组合物的情况下,易于防止树脂颗粒组合物固着于管道内。
因此,特定二氧化硅颗粒易于以几乎均匀的状态附着到本发明第二实施方案的含有防粘剂的树脂颗粒的表面上。其结果是,在根据本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物中,能够更有效地展示出树脂颗粒中所包含的防粘剂的防粘性,从而易于抑制树脂颗粒组合物固着于管道内,并且进一步提高了树脂颗粒的流动性以及树脂颗粒组合物的可处理性。
如上所述,在根据本发明第一和第二示例性实施方案的各树脂颗粒组合物中,作为具有高流动性、对于树脂颗粒的高分散性、高凝集性以及对于树脂颗粒的高附着性这些性能的特定二氧化硅颗粒,优选的是表面附着了具有相对较大的重均分子量的硅氧烷化合物的二氧化硅颗粒。具体而言,优选列举的是表面附着了粘度为1,000cSt至50,000cSt的硅氧烷化合物的二氧化硅颗粒。这些特定二氧化硅颗粒由这样的表面处理方法获得,其中利用粘度为1,000cSt至50,000cSt的硅氧烷化合物处理二氧化硅颗粒的表面,从而使表面附着量为0.01重量%至5重量%。
在此,表面附着量是指附着二氧化硅颗粒的表面的硅氧烷化合物与表面未附着硅氧烷化合物的二氧化硅颗粒(未经处理的二氧化硅颗粒)的重量比。
以下,将表面未附着硅氧烷化合物的二氧化硅颗粒(即,未经处理的二氧化硅颗粒)简称为“二氧化硅颗粒”。
对于表面附着有粘度为1,000cSt至50,000cSt的硅氧烷化合物,使得硅氧烷化合物的表面附着量为0.01重量%至5重量%的特定二氧化硅颗粒,其具有高凝集性、对于树脂颗粒的高附着性、以及高流动性和对于树脂颗粒的高分散性,并且其压缩凝集度和颗粒压缩比容易满足上述要求。
上述效果的原因尚未明确,但据推测原因如下所述。
当具有上述范围内的较高粘度的硅氧烷化合物以上述范围内的较小的量附着到二氧化硅颗粒的表面时,展示出来自二氧化硅颗粒表面上的硅氧烷化合物的性质。虽然其机理尚未明确,但是当特定二氧化硅颗粒流动时,通过使少量的具有上述范围内的相对高粘度的硅氧烷化合物附着到特定二氧化硅颗粒的表面上,易于展示出来自硅氧烷化合物的防粘性;或者由于硅氧烷化合物的空间位阻降低了颗粒间力,从而使二氧化硅颗粒之间的附着性(凝集性)降低。由此,二氧化硅颗粒的流动性和二氧化硅颗粒对树脂颗粒的分散性得以增加。
同时,当压缩二氧化硅颗粒时,二氧化硅颗粒的表面上的硅氧烷化合物的长分子链发生缠结,从而使二氧化硅颗粒的最密填充性升高,并且二氧化硅颗粒之间的凝集力得以增强。此外,据认为,当二氧化硅颗粒流动时,由于该硅氧烷化合物的长分子链的缠绕而导致的二氧化硅颗粒的凝集力被解除。除此之外,二氧化硅颗粒表面的硅氧烷化合物的长分子链也提高了二氧化硅颗粒对树脂颗粒的附着力。
由上所述,在特定二氧化硅颗粒中,其压缩凝集度和颗粒压缩比易于满足上述要求,并且其颗粒分散度也易于满足上述要求,其中在所述特定二氧化硅颗粒中,具有上述范围内的高粘度的硅氧烷化合物以上述范围内的较少的量附着到二氧化硅颗粒的表面上。
以下,将对树脂颗粒组合物的构成进行说明。
首先,对特定二氧化硅颗粒进行说明。
特定二氧化硅颗粒
特定二氧化硅颗粒的压缩凝集度为60%至95%,并且颗粒压缩比为0.20至0.40。
首先,对二氧化硅颗粒的特性进行详细说明。
压缩凝集度
从保持特定二氧化硅颗粒的良好凝集性以及特定二氧化硅颗粒对树脂颗粒的良好分散性,并同时确保特定二氧化硅颗粒的流动性和特定二氧化硅颗粒对树脂颗粒的分散性的观点出发,特定二氧化硅颗粒的压缩凝集度为60%至95%,优选为65%至95%,并且更优选为70%至95%。
通过以下方法计算压缩凝集度。
用6.0g的特定二氧化硅颗粒填充直径为6cm的圆盘状模具。接着,通过使用压缩成型机(由Maekawa Testing Machine MFG Co.,Ltd.制造),以5.0t/cm2的压力将模具压缩60秒,从而获得压缩的圆盘状特定二氧化硅颗粒成形体(以下,称为“下落前的成形体”)。此后,测量下落前的成形体的重量。
接着,将下落前的成形体放置在网孔为600μm的筛网上,并通过振筛机(型号:VIBRATING MVB-1,由TSUTSUI SCIENTIFIC INSTRUMENTS CO.,LTD.制造),在振幅为1mm且振动时间为1分钟的条件下使其下落。由此,从自下落前的成形体上脱落下来的特定二氧化硅颗粒通过筛网,并且特定二氧化硅颗粒的成形体保留在筛网上。此后,对剩余的特定二氧化硅颗粒成形体(以下,称为“下落后的成形体”)的重量进行测量。
然后,利用以下等式(1),由下落后的成形体的重量与下落前的成形体的重量之比计算压缩凝集度。
等式(1):压缩凝集度=(下落后的成形体的重量/下落前的成形体的重量)×100
颗粒压缩比
从保持特定二氧化硅颗粒的良好流动性以及特定二氧化硅颗粒对树脂颗粒的良好附着性,同时确保特定二氧化硅颗粒的凝集性和特定二氧化硅颗粒对树脂颗粒的分散性的观点出发(特别是从当使用空气输送树脂颗粒组合物,抑制树脂颗粒组合物固着于管道内的观点出发),特定二氧化硅颗粒的颗粒压缩比为0.20至0.40,优选为0.28至0.38,并且更优选为0.28至0.36。
通过以下方法计算颗粒压缩比。
使用粉末测试仪(由Hosokawa Micron Corporation制造,型号:PT-S型)测定二氧化硅颗粒的压缩表观比重和松散表观比重。
然后,使用以下等式(2),通过二氧化硅颗粒的压缩表观比重和松散表观比重之差与压缩表观比重之比来计算颗粒压缩比。
等式(2):颗粒压缩比=(压缩表观比重-松散表观比重)/压缩表观比重
在此,“松散表观比重”是通过将二氧化硅颗粒填充到容积为100cm3的容器中、并对填充有二氧化硅颗粒的容器进行称重而得到的测量值,“松散表观比重”是指特定二氧化硅颗粒自然下落到容器中的状态下的填充比重。“压缩表观比重”是指由松散表观比重的状态开始,通过以18mm的冲击长度(stroke length)和50次/分钟的敲击速度反复向容器的底部施加冲击(敲击容器的底部),从而获得的经过脱气、重排且更致密填充的特定二氧化硅颗粒的表观比重。
颗粒分散度
从进一步提高特定二氧化硅颗粒对树脂颗粒的分散性的观点出发,特定二氧化硅颗粒的颗粒分散度优选为90%至100%,更优选为95%至100%,进一步优选为100%。
颗粒分散度是指被特定二氧化硅颗粒覆盖的树脂颗粒的实际测量的覆盖率C与计算得到的覆盖率C0之间的比值,并且该值通过利用以下等式(3)来计算。
等式(3):颗粒分散度=实际测量的覆盖率C/计算得到的覆盖率C0
在此,可以使用以下等式(3-1)来计算被特定二氧化硅颗粒覆盖的树脂颗粒表面的计算得到的覆盖率C0,其中由dt(m)表示树脂颗粒的体均粒径,由da(m)表示特定二氧化硅颗粒的平均当量圆直径,由ρt表示树脂颗粒的比重,由ρa表示特定二氧化硅颗粒的比重,由Wt(kg)表示树脂颗粒的重量,并由Wa(kg)表示特定二氧化硅颗粒的添加量。
等式(3-1):计算得到的覆盖率C0=√3/(2π)×(ρt/ρa)×(dt/da)×(Wa/Wt)×100(%)
通过X射线光电子能谱仪(XPS)(“JPS-9000MX”,由JEOL Ltd.制造),对于仅树脂颗粒、仅特定颗粒、以及包含特定二氧化硅颗粒的树脂颗粒,测量来自于特定二氧化硅颗粒的硅原子的信号强度,然后可以使用以下等式(3-2)来计算被特定二氧化硅颗粒覆盖的树脂颗粒表面的实际测量的覆盖率C。
等式(3-2):实际测量的覆盖率C=(z-x)/(y-x)×100(%)
(在等式(3-2)中,x表示在仅对树脂颗粒进行测量时,来自于特定二氧化硅颗粒的硅原子的信号强度。y表示在仅对特定二氧化硅颗粒进行测量时,来自于特定二氧化硅颗粒的硅原子的信号强度。z表示在对附着(覆盖)有特定二氧化硅颗粒的树脂颗粒进行测量时,来自于特定二氧化硅颗粒的硅原子的信号强度。)
平均当量圆直径
可以根据树脂颗粒的粒径适当地确定特定二氧化硅颗粒的平均当量圆直径,但是从提高流动性、对树脂颗粒的分散性、凝集性以及对树脂颗粒的附着性的观点出发,特定二氧化硅颗粒的平均当量圆直径优选为40nm至200nm,更优选为50nm至180nm,进一步优选为60nm至160nm。
按照以下方式获得特定二氧化硅颗粒的平均当量圆直径D50。在将特定二氧化硅颗粒分散于树脂颗粒后得到一次颗粒,利用扫描电子显微镜(SEM)(由Hitachi公司制造的S-4100)观察该一次颗粒并捕捉图像,将该图像导入图像分析器(LUZEX III,由Nireco公司制造)中,通过对一次粒子进行图像分析从而测量各颗粒的面积,并由该面积值计算颗粒的当量圆直径。在得到的当量圆直径的基于体积的累积频率中,将50%直径(D50)设为特定二氧化硅颗粒的平均当量圆直径D50。另外,调节电子显微镜的放大倍数,使得在1个视野中显示出10至50个特定二氧化硅颗粒,并结合多个视野中的观察结果获得一次颗粒的当量圆直径。
平均圆度
尽管特定二氧化硅颗粒的形状可以是球形形状和不同形状中的任意一种,但是从提高特定二氧化硅颗粒的流动性、对树脂颗粒的分散性、凝集性以及对树脂颗粒的附着性的观点出发,特定二氧化硅颗粒的平均圆度优选为0.85至0.98,更优选为0.90至0.98,进一步优选为0.93至0.98。
通过以下方法测定特定二氧化硅颗粒的平均圆度。
首先,在二氧化硅颗粒附着到树脂颗粒的表面上之后,通过SEM观察一次颗粒,并对所获得的平面图像加以分析,由该分析结果并通过以下等式(4)计算得到特定二氧化硅颗粒的圆度为“100/SF2”。
等式(4):圆度(100/SF2)=4π×(A/I2)
(在等式(4)中,I表示图像中一次颗粒的边界长度,A表示一次颗粒的投影面积。)
进一步地,在通过以上平面图像分析获得的100个一次颗粒的圆度累积频率中,获得50%圆度作为特定二氧化硅颗粒的平均圆度。
在此,将对测量树脂颗粒组合物中特定二氧化硅颗粒的特性(压缩凝集度、颗粒压缩比、颗粒分散度和平均圆度)的方法进行说明。
首先,如下所述从本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物中分离出树脂颗粒、润滑剂颗粒和特定二氧化硅颗粒,并且如下所述从本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物中分离出含有防粘剂的树脂颗粒和特定二氧化硅颗粒。
即,将树脂颗粒组合物分散在甲醇中,搅拌,然后用超声浴进行超声处理,以便从树脂颗粒组合物的表面上剥离出大直径的特定二氧化硅颗粒。此后,通过离心使树脂颗粒组合物沉淀,从而仅收集分散有特定二氧化硅颗粒的甲醇,然后使该甲醇挥发,以便提取特定二氧化硅颗粒。
然后,使用分离出的特定二氧化硅颗粒对上述特性进行测定。
接着,将对特定二氧化硅颗粒的构成进行说明。
二氧化硅颗粒
特定二氧化硅颗粒是含有二氧化硅(即,SiO2)作为主要成分的颗粒,其可以是结晶性颗粒或非结晶性颗粒。特定二氧化硅颗粒可以使用硅化合物(如水玻璃或烷氧基硅烷)作为原料制备的颗粒,也可以是通过粉碎石英而获得的颗粒。
特定二氧化硅颗粒的实例包括由溶胶-凝胶法制造的二氧化硅颗粒(以下,称为“溶胶-凝胶二氧化硅颗粒”)、水性胶态二氧化硅颗粒、醇类二氧化硅颗粒(alcoholicsilica particles)、由气相方法得到的蒸气沉积二氧化硅颗粒、和熔融二氧化硅颗粒。在这些二氧化硅颗粒中,溶胶-凝胶二氧化硅颗粒是优选的。
优选的是,具有在上述特定范围内的压缩凝集度、颗粒压缩比和颗粒分散度的特定二氧化硅颗粒是表面附着有硅氧烷化合物的特定二氧化硅颗粒。
为了获得表面附着有硅氧烷化合物的特定二氧化硅颗粒,优选利用硅氧烷化合物进行表面处理,特别优选利用超临界二氧化碳,在超临界二氧化碳中对二氧化硅颗粒的表面进行表面处理。下文中将描述表面处理的方法。
硅氧烷化合物
对于硅氧烷化合物没有特别限制,只要在分子结构内具有硅氧烷骨架即可。
硅氧烷化合物的实例包括硅油和有机硅树脂。其中,从以几乎均匀的状态对二氧化硅颗粒的表面进行表面处理的观点出发,优选硅油。
硅油的实例包括二甲基硅油、甲基氢硅油、甲基苯基硅油、氨基改性硅油、环氧基改性硅油、羧基改性硅油、甲醇改性硅油、甲基丙烯酰基改性硅油、巯基改性硅油、苯酚改性硅油、聚醚改性硅油、甲基苯乙烯基改性硅油、烷基改性硅油、高级脂肪酸酯改性硅油、高级脂肪酸酰胺改性硅油和氟改性硅油。其中,优选的是二甲基硅油、甲基氢硅油和氨基改性硅油。
上述硅氧烷化合物可以单独使用或者将两种以上组合使用。
粘度
从提高特定二氧化硅颗粒的流动性、对树脂颗粒的分散性、凝集性和对树脂颗粒的附着性的观点出发(特别是从当利用空气输送树脂颗粒组合物时,抑制树脂颗粒组合物固着于管道内的观点出发),硅氧烷化合物的粘度(动力学粘度)优选为1,000cSt到50,000cSt,更优选为2,000cSt到30,000cSt,进一步优选为3,000cSt到10,000cSt。
通过以下过程获得硅氧烷化合物的粘度。将甲苯添加到特定二氧化硅颗粒中,然后利用超声分散机使特定二氧化硅颗粒在甲苯中分散30分钟。此后,收集上清液。此时,获得浓度为1g/100ml的含硅氧烷化合物的甲苯溶液。通过以下等式(A)获得此时的比粘度[ηsp](25℃)。
等式(A):ηsp=(η/η0)-1
(η0:甲苯的粘度、η:溶液的粘度)
接着,将比粘度[ηsp]代入由以下等式(B)表示的Huggins公式中,从而获得固有粘度[η]。
等式(B):ηsp=[η]+K’[η]2
(K’:Huggins常数、K’=0.3([η]=1至3))
接着,将固有粘度[η]代入由以下等式(C)表示的A.Kolorlov公式中,从而获得分子量M。
等式(C):[η]=0.215×10-4M0.65
接着,将分子量M代入由以下等式(D)表示的A.J.Barry公式中,从而获得硅氧烷粘度[η]。
等式(D):logη=1.00+0.0123M0.5
表面附着量
从提高特定二氧化硅颗粒的流动性、对树脂颗粒的分散性、凝集性和对树脂颗粒的附着性的观点出发,相对于表面未附着硅氧烷化合物的二氧化硅颗粒硅(表面处理前的二氧化硅颗粒),附着于特定二氧化硅颗粒表面上的硅氧烷化合物的量优选为0.01重量%至5重量%,更优选0.05重量%至3重量%,进一步优选为0.10重量%至2重量%。
通过以下方法测定表面附着量。
将100mg特定二氧化硅颗粒分散在1ml的氯仿中,并向其中添加作为内标溶液的1μL的DMF(N,N-二甲基甲酰胺),接着利用超声清洗机进行超声处理30分钟,从而将硅氧烷化合物萃取到氯仿溶剂中。此后,利用JNM-AL400型核磁共振装置(由JEOL Ltd.制造)进行氢核磁谱测定,并且由来自于硅氧烷化合物的峰的面积与来自于DMF的峰的面积之比获得硅氧烷化合物的量。然后,由所得到的硅氧烷化合物的量以及已经释放了硅氧烷化合物的二氧化硅颗粒的量(表面未附着硅氧烷化合物的二氧化硅颗粒)计算表面附着量。
从展示树脂颗粒的流动性、展示树脂颗粒组合物的可处理性、以及通过使用空气输送树脂颗粒组合物时的可输送性的观点出发,相对于树脂颗粒,根据本发明第一和第二实施方案的各树脂颗粒组合物中的特定二氧化硅颗粒的含量优选为0.05重量%至7.0重量%,更优选0.2重量%至4.5重量%,进一步优选为0.3重量%至3.0重量%。
本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物中所包含的润滑剂颗粒
接着,将对本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物中所包含的润滑剂颗粒进行说明。
润滑剂颗粒可以为表现出润滑性的颗粒,其实例包括脂肪酸金属盐颗粒、无机润滑剂颗粒和树脂润滑剂颗粒。
这些润滑剂颗粒可以单独使用,并且还可以作为两种以上的混合物使用。
脂肪酸金属盐颗粒的实例包括脂肪酸(例如,硬脂酸、12-羟基硬脂酸、棕榈酸、油酸、山嵛酸、褐煤酸、月桂酸和其他有机酸)和金属(例如,钙、锌、铁、铜、锰、铅、镁、铝、其他金属(钠、锂、等))所构成的盐的颗粒。
其中,从表现优异的润滑性的观点出发,优选的是选自由硬脂酸、棕榈酸、油酸和月桂酸构成的组中的一种脂肪酸和选自由锌、钙、铁、铜、镁、锰和铅构成的组中的一种金属所构成的盐的颗粒。
脂肪酸金属盐颗粒的具体实例包括硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铁、硬脂酸铜、棕榈酸锌、棕榈酸镁、棕榈酸钙、油酸锰、油酸铅和月桂酸锌的颗粒。
其中,作为脂肪酸金属盐颗粒,从高润滑性和易获得性的观点出发,硬脂酸锌是优选的。
脂肪酸金属盐颗粒可以是多种脂肪酸金属盐的混合颗粒。
此外,脂肪酸金属盐颗粒可以是含有脂肪酸金属盐和其他组分的颗粒。
其他组分的例子包括高级脂肪酸和高级醇。然而,从表现出润滑性的观点出发,脂肪酸金属盐颗粒优选含有1重量%以上的脂肪酸金属盐。
无机润滑剂颗粒的实例包括具有使材料本身裂开并润滑的功能的颗粒、以及引起内部滑动的颗粒。
无机润滑剂颗粒的具体实例包括云母、氮化硼、二硫化钼、二硫化钨、滑石、高岭土、蒙脱石、氟化钙和石墨的颗粒。
其中,作为无机润滑剂颗粒,从高润滑性的观点,氮化硼颗粒是优选的。
树脂润滑剂颗粒的实例包括氟系树脂(如聚四氟乙烯(PTFE))的颗粒,和低分子量聚烯烃(如聚丙烯、聚乙烯和聚丁烯)的颗粒。
其他润滑剂颗粒的实例包括:油酸酰胺、芥子酸酰胺、蓖麻油酸酰胺和硬脂酸酰胺等脂肪族酰胺的颗粒;巴西棕榈蜡、米蜡、小烛树蜡、树蜡和荷荷巴油等植物蜡的颗粒;蜂蜡等动物蜡的颗粒;褐煤蜡、天然地蜡、提纯地蜡、石蜡、微晶蜡和Fischer-Tropsch蜡等矿物或石油蜡的颗粒;以及它们的改性产物。
可以根据构成树脂颗粒的树脂种类、通用性等来进行润滑剂颗粒的选择。
从对树脂颗粒的高通用性以及易获得性的观点出发,脂肪酸金属盐颗粒优选作为润滑剂颗粒。
可根据树脂颗粒的粒径适当地确定润滑剂颗粒的基于体积的平均当量圆直径,但是从对树脂颗粒的分散性的观点出发,其平均当量圆直径优选为0.1μm至10.0μm,更优选0.2μm至10.0μm,进一步优选为0.2μm至8.0μm。
脂肪酸金属盐颗粒的基于体积的平均当量圆直径是通过以下方法测量的值。作为测量装置,使用激光衍射-散射型粒度测量仪“LA-920”(由HORIBA Ltd.制造)。使用LA-920的专用软件“HORIBA LA-920 for Windows(注册商标)WET(LA-920)2.02版(HORIBA Ltd.)”进行测量条件的设定和测量数据的分析。此外,作为测量溶剂,使用已预先除去固体杂质的离子交换水。
此外,无机润滑剂颗粒的基于体积的平均当量圆直径为当量圆直径的累积频率中的50%直径(D50V),其中该当量圆直径的累积频率是通过利用扫描电子显微镜观察100个无机润滑剂颗粒的一次颗粒,并对该一次颗粒的图像进行分析而获得的。通过该方法测定无机润滑剂颗粒的基于体积的平均当量圆直径。
从表现出润滑性、以及通过管道的树脂颗粒组合物的输送性的观点出发,相对于树脂颗粒,根据本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物中润滑剂颗粒的含量优选为0.1重量%至8重量%,更优选1重量%至5重量%,进一步优选为2重量%至5重量%。
本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物中所包含的树脂颗粒
接下来,将对本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物中所包含的树脂颗粒进行说明。
对于树脂颗粒没有特别的限制,只要它们具有特定二氧化硅颗粒和润滑剂颗粒附着于树脂颗粒所需要的形状、直径和材料(组分)即可。可以根据本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物的应用目的来确定树脂颗粒。
对于树脂颗粒的形状没有特别的限制,但是从易于适用于使用空气的输送以及可处理性(处理性能)的观点出发,树脂颗粒的体均粒径D50V优选为1μm至20μm,更优选为2μm至15μm,此外更优选为3μm至10μm。当树脂颗粒的体均粒径在上述范围内时,易于抑制树脂颗粒组合物的流动性劣化。
在此,使用Coulter Multisizer II(由Beckman Coulter公司制造)来测量树脂颗粒的体均粒径。在该测量中,使用ISOTON-II(由Beckman Coulter公司制造)来测量电解液。
在测量中,将0.5mg至50mg的测量样品加入到包含5重量%的作为分散剂的表面活性剂(例如烷基苯磺酸钠)的2mL水溶液中。将所得物加入到100mL至150mL的电解液中。
使用超声波分散器将其中悬浮有样品的电解液进行1分钟的分散处理,利用Coulter Multisizer II并使用直径为100μm的孔来测量2μm至50μm范围内的颗粒的粒度分布。取样50,000个颗粒。
相对于划分的粒径范围(通道),从小直径一侧开始绘制所测量的粒径分布的累积分布,将累积体积为50%时的粒径定义为体均粒径D50v。具体而言,如下所述获得体均粒径D50v。利用图像分析获得的体积分布从而绘制累积分布,由此获得50%累积体积处的体均粒径D50V。
对于构成树脂颗粒的树脂没有特别的限制。作为构成树脂颗粒的树脂,可以使用由各种天然或合成高分子材料制成的热塑性树脂。
所述树脂的实例包括:聚烯烃树脂,如聚乙烯和聚丙烯:聚苯乙烯树脂,如聚苯乙烯和丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS树脂):丙烯酸类树脂,如聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸丁酯:橡胶状(共)聚物,如聚丁二烯和聚异戊二烯:聚酯树脂,如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯:乙烯基树脂,如氯乙烯树脂、乙烯基芳族树脂和聚乙烯树脂:环氧树脂:共轭二烯树脂:聚酰胺树脂:聚缩醛树脂:聚碳酸酯树脂:热塑性聚氨酯树脂:和氟树脂。
这些树脂可以单独使用,或以两种或更多种的混合物使用。
作为构成树脂颗粒的树脂,通常可以列举的是重均分子量为5,000至100,000的树脂(例如,环氧树脂、苯乙烯-丙烯酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂和聚丁二烯树脂)。这些树脂可单独使用或以两种或更多种的混合物使用。这些树脂可以根据预期的用途进行适当选择。然而,从具有高极性的树脂通常是有效的以及表面上具有许多极性基团的树脂更有效的观点出发,树脂优选为聚酯树脂,并且树脂的制备方法优选为捏合粉碎法。
根据预期用途,树脂颗粒可以进一步含有添加剂,如紫外线吸收剂或抗氧化剂。
本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物的制备方法
例如,根据本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物通过以下方法来制备。
即,根据本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物通过特定二氧化硅颗粒、润滑剂颗粒和树脂颗粒的准备工序(以下,称为“颗粒准备工序”)和将特定二氧化硅颗粒、润滑剂颗粒和树脂颗粒混合的工序(以下,称为“颗粒混合工序”)来制备。
颗粒准备工序
首选,在颗粒准备工序中,准备包含于根据本发明第一实施方案的的树脂颗粒组合物中的特定二氧化硅颗粒、润滑剂颗粒和树脂颗粒。
特别地,作为特定二氧化硅颗粒和树脂颗粒,还可以使用通过以下方法所制备的颗粒。
本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物中所包含的含有防粘剂的树脂颗粒的制备
接着,将对本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物中所包含的含有防粘剂的树脂颗粒(即,表面上露出至少一部分防粘剂的树脂颗粒)进行说明。
含有防粘剂的树脂颗粒是指由防粘剂和作为主要成分的树脂的混合物制成的颗粒,在该颗粒的表面上露出了至少一部分防粘剂。
含有防粘剂的树脂颗粒可根据作为主要成分的树脂与防粘剂间的相容性、以及防粘剂的熔融性质而改变。然而,在许多情况下,含有防粘剂的树脂颗粒具有这样的结构,其中防粘剂域存在于具有树脂的基质中。
防粘剂
在此,对于防粘剂没有特别的限制,只要其与作为主要成分的树脂混合从而形成颗粒即可。然而,从对树脂具有低的化学以及物理影响、易获得性以及安全性的观点出发,防粘剂优选的实例包括:烃蜡:天然蜡,如巴西棕榈蜡,米蜡和小烛树蜡:合成蜡或矿物石油蜡,如褐煤蜡:和酯蜡,例如脂肪酸酯和褐煤酸酯。
作为防粘剂,除了上述蜡之外,还可以使用:低分子量聚烯烃,如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯:以及通过加热而具有软化点的硅酮。
防粘剂可以单独使用,还可以将其两种以上组合使用。
相对于含有防粘剂的树脂颗粒的总量,防粘剂的含量优选为1重量%至20重量%,更优选为5重量%至15重量%。
树脂
对于构成树脂颗粒的树脂没有特别的限制。
作为构成树脂颗粒的树脂,可以使用由各种天然或合成高分子材料制成的热塑性树脂。
所述树脂的实例包括:聚烯烃树脂,如聚乙烯和聚丙烯;聚苯乙烯树脂,如聚苯乙烯和丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS树脂);丙烯酸类树脂,如聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸丁酯;橡胶状(共)聚物,如聚丁二烯和聚异戊二烯;聚酯树脂,如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯:乙烯基树脂,如氯乙烯树脂、乙烯基芳族树脂和聚乙烯树脂:环氧树脂:共轭二烯树脂:聚酰胺树脂:聚缩醛树脂:聚碳酸酯树脂:热塑性聚氨酯树脂:和氟树脂。
这些树脂可以单独使用或以两种或更多种的混合物使用。
作为构成树脂颗粒的树脂,通常可以列举的是重均分子量为5,000至100,000的树脂(例如,环氧树脂、苯乙烯-丙烯酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚烯烃树脂、聚氨酯树脂和聚丁二烯树脂)。
这些树脂可以根据预期的用途进行适当选择。
添加剂
根据预期用途,含有防粘剂的树脂颗粒可以进一步含有作为除了防粘剂和树脂之外的组分的添加剂,如紫外线吸收剂或抗氧化剂。
物理特性等
对于含有防粘剂的树脂颗粒没有特别的限制,只要它们具有易于将包括特定二氧化硅颗粒在内的外部添加剂附着于树脂颗粒所需要的形状、直径和材料(组分)即可。含有防粘剂的树脂颗粒可以根据本发明的第二实施方案的树脂颗粒组合物的应用目的来确定。
体均粒径
对于含有防粘剂的树脂颗粒的形状没有特别的限制,但是从易于应用于使用空气的输送以及可处理性(处理性能)的观点出发,含有防粘剂的树脂颗粒的体均粒径D50V优选为1μm至20μm,更优选为2μm至15μm,进一步优选为3μm至10μm。当含有防粘剂的树脂颗粒的体均粒径在上述范围内时,易于抑制树脂颗粒组合物流动性劣化。
在此,使用Coulter Multisizer II(由Beckman Coulter公司制造)来测量含有防粘剂的树脂颗粒的体均粒径。在该测量中,使用ISOTON-II(由Beckman Coulter公司制造)来测量电解液。
在测量中,将0.5mg至50mg的测量样品加入到包含5重量%的作为分散剂的表面活性剂(例如烷基苯磺酸钠)的2mL水溶液中。将所得物加入到100mL至150mL的电解液中。
使用超声波分散器将其中悬浮有样品的电解液进行1分钟的分散处理,利用Coulter Multisizer II并使用直径为100μm的孔来测量2μm至50μm范围内的颗粒的粒度分布。取样50,000个颗粒。
相对于划分的粒径范围(通道),从小直径一侧开始绘制所测量的粒径分布的累积分布,将累积体积为50%时的粒径定义为体均粒径D50v。具体而言,如下所述获得体均粒径D50v。利用图像分析获得的体积分布从而绘制累积分布,由此获得50%累积体积处的体均粒径D50V。
结构
从使防粘剂表现出防粘性的观点出发,含有防粘剂的树脂颗粒具有这样的结构,其中至少一部分防粘剂露出在树脂颗粒的表面。
在此,在至少一部分防粘剂露出在树脂颗粒的表面的结构中,例如,通过通常的方法进行钌染色,但是染色中使用0.5%的四氧化钌水溶液。通过钌染色,防粘剂被稀释,并且防粘剂所染的颜色与树脂的颜色不同,通过扫描电子显微镜(SEM)观察表面露出情况,从而确认含有防粘剂的树脂颗粒的结构。
优选利用诸如捏合粉碎法之类的干法制备含有防粘剂的树脂颗粒,该树脂颗粒具有至少一部分防粘剂露出于树脂颗粒的表面的结构。
通过捏合粉碎法制备的含有防粘剂的树脂颗粒具有不规则的形状。然而,在将含有防粘剂的树脂颗粒与特定二氧化硅颗粒组合的情况下,即使使用少量的特定二氧化硅颗粒,也能够确保树脂颗粒的流动性,并抑制了通过空气输送树脂颗粒组合物时树脂颗粒组合物固着于管道内。
因此,在根据本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物中,即使当至少一部分防粘剂露出于树脂颗粒的表面并且树脂颗粒具有不规则形状时,树脂颗粒的流动性和树脂颗粒组合物的可处理性也是优异的,并且抑制了通过空气输送树脂颗粒组合物时树脂颗粒组合物固着于管道内。
以下将对通过捏合粉碎法制备含有防粘剂的树脂颗粒的方法进行说明。
平均圆度
在含有防粘剂的树脂颗粒的形状不规则的情况下,这种树脂颗粒的平均圆度优选为0.90至0.95,更优选为0.92至0.94。
利用SEM装置,通过观察含有防粘剂的树脂颗粒的一次颗粒以得到含有防粘剂的树脂颗粒的圆度,并且该圆度是按照与特定二氧化硅颗粒相同方式测量并计算得到的值。
防粘剂的露出率
在树脂颗粒具有至少一部分防粘剂露出树脂颗粒的表面的结构的情况下,防粘剂的露出率(含有防粘剂的树脂颗粒的表面上的防粘剂的露出率)优选为5原子%至40原子%,更优选10原子%至25原子%。
在此,防粘剂的露出率是通过X射线光发射光谱(XPS)测量获得的值。作为XPS测量装置,使用由JEOL Ltd.制造的JPS-9000MX。在测量中,使用MgK α射线作为X射线源,将加速电压设为10kV,并将发射电流设为30mA。在此,通过CIS光谱的峰分离法对含有防粘剂的树脂颗粒表面上的防粘剂的量进行定量。在峰分离法中,利用测定的CIS光谱的最小二乘方法进行的曲线拟合从而分离各组分。在作为分离基础的组分光谱中,使用了通过测量在含有防粘剂的树脂颗粒的制备过程中所使用的树脂和防粘剂而获得的CIS光谱。
本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物的制备方法
根据本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物例如通过以下方法来制备。
即,根据本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物通过特定二氧化硅颗粒和含有防粘剂的树脂颗粒的准备工序(以下,称为“颗粒准备工序”)和将特定二氧化硅颗粒和含有防粘剂的树脂颗粒混合的工序(以下,称为“颗粒混合工序”)来制备。
颗粒准备工序
首选,在颗粒准备工序中,准备包含于根据本发明第二实施方案的的树脂颗粒组合物中的特定二氧化硅颗粒和含有防粘剂的树脂颗粒。
作为特定二氧化硅颗粒和树脂颗粒,还可以使用通过以下方法所制备的颗粒。
本发明第一和第二实施方案的特定二氧化硅颗粒的制备
通过利用粘度为1,000cSt至50,000cSt的硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒的表面进行表面处理,以使二氧化硅颗粒的表面附着量为0.01重量%至5重量%,从获得特定二氧化硅颗粒。
作为表面处理方法,可以列举在超临界二氧化碳中利用硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒的表面进行表面处理的方法,以及在空气中利用硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒的表面进行表面处理的方法。
表面处理方法的具体实例包括:通过使硅氧烷化合物溶解于超临界二氧化碳中,从而使硅氧烷化合物附着于二氧化硅颗粒表面上的方法;通过在空气中,将包含硅氧烷化合物和溶解硅氧烷化合物的溶剂的溶液施加(例如,喷雾或涂布)到二氧化硅颗粒的表面,从而使硅氧烷化合物附着于二氧化硅颗粒表面上的方法;向二氧化硅颗粒分散液中添加包含硅氧烷化合物和溶解硅氧烷化合物的溶剂的溶液,然后将二氧化硅颗粒分散液体和该溶液的混合溶液干燥的方法。
在此,“超临界二氧化碳”是以温度和压力高于临界点的状态存在的二氧化碳,并且其兼具气体的扩散性和液体的溶解性。
在这些表面处理方法中,使用超临界二氧化碳将硅氧烷化合物附着到二氧化硅颗粒表面的方法是优选的。
当在超临界二氧化碳中进行表面处理时,出现硅氧烷化合物溶解于超临界二氧化碳中的状态。由于超临界二氧化碳具有低的界面张力,据认为以溶解于超临界二氧化碳中的状态存在的硅氧烷化合物和疏水化处理剂会与超临界二氧化碳一起深入扩散到二氧化硅颗粒表面的孔中,从而易于到达该孔,据认为在该孔中以及在二氧化硅颗粒的表面上均进行了利用硅氧烷化合物的表面处理。
因此,认为在超临界二氧化碳中经过硅氧烷化合物的表面处理的二氧化硅颗粒是其表面处于基本均匀的状态(例如,表面处理层形成为薄膜形状的状态)下进行处理的二氧化硅颗粒。
此外,可以通过在超临界二氧化碳中,使用疏水剂与硅氧烷化合物一起对二氧化硅颗粒的表面进行赋予疏水性的表面处理。
在这种情况下,出现疏水剂和硅氧烷化合物溶解在超临界二氧化碳中的状态。据认为,以溶解于超临界二氧化碳中的状态存在的硅氧烷化合物和疏水剂与超临界二氧化碳一起深入扩散到二氧化硅颗粒表面的孔中,从而易于到达该孔,据认为在该孔中以及在二氧化硅颗粒的表面上均进行了利用硅氧烷化合物和疏水剂的表面处理。
其结果是,对于在超临界二氧化碳中,经过硅氧烷化合物和疏水剂的表面处理的二氧化硅颗粒,硅氧烷化合物和疏水剂易于附着到二氧化硅颗粒的表面并且二氧化硅颗粒表面处于基本均匀的状态,由此赋予二氧化硅颗粒的表面以高疏水性。
优选通过以下方法制备特定二氧化硅颗粒。
作为特定二氧化硅颗粒的制备方法,可以列举这样的二氧化硅颗粒制备方法,包括:准备包含二氧化硅颗粒和溶剂的二氧化硅颗粒分散液的工序,其中溶剂包括醇和水(以下,称为“分散液准备工序”);通过使超临界二氧化碳流通,从而从二氧化硅颗粒分散液中除去溶剂的工序(以下,称为“溶剂除去工序”);除去溶剂之后,在超临界二氧化碳中,利用硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒的表面进行表面处理的工序(以下,称为“表面处理工序”)。
如上所述,当利用超临界二氧化碳进行从二氧化硅颗粒分散液中除去溶剂的工序时,易于抑制粗粉末的形成。
其原因尚未明确,但是据推测原因如下。1)在从二氧化硅颗粒分散液中除去溶剂的情况下,由于超临界二氧化碳具有“界面张力不存在”的特性,因此在除去溶剂时,不会发生因液体交联力而使颗粒凝集便能够除去溶剂;2)由于超临界二氧化碳为“以温度和压力高于临界点的状态存在的二氧化碳,并兼具气体的扩散性和液体的溶解性”,因此二氧化硅颗粒分散液在相对较低的温度(例如,250℃以下)下有效地与超临界二氧化碳接触,从而能够除去溶解有溶剂的超临界二氧化碳,由此从二氧化硅颗粒分散液中除去溶剂而不会因硅烷醇基团的缩合而形成粗粉,例如二次凝聚体。
在此,溶剂除去工序和表面处理工序可分别进行,但优选地也可以连续进行(即,在大气压下在非开放状态进行各工序)。当连续进行这些工序时,在溶剂除去工序之后,二氧化硅颗粒没有机会吸收水分,由此能够在防止二氧化硅颗粒吸收过量水分的状态下进行表面处理工序。
因此,不需要使用大量的硅氧烷化合物,而且不要求在进行过度加热的高温下进行溶剂除去工序和表面处理工序。其结果是,易于更有效地抑制粗粉的形成。
以下,将对上述分散液准备工序、溶剂除去工序及表面处理工序进行详细说明。
特定二氧化硅颗粒的制备方法并不限定于包括上述三个工序的方法,并且,例如,可以是1)仅在表面处理工序中使用超临界二氧化碳的方法,或者2)各工序单独进行的方法。
分散液准备工序
在分散液准备工序中,例如,准备了包含二氧化硅颗粒和溶剂的二氧化硅颗粒分散液,其中溶剂包括醇和水。
具体而言,在分散液准备工序中,例如,通过湿法(例如溶胶凝胶法)制备二氧化硅颗粒分散液,并准备该二氧化硅颗粒分散液。
特别地,通过作为湿法的溶胶凝胶法形成二氧化硅颗粒,具体而言,通过在碱催化剂的存在下,使溶剂醇和水与四烷氧基硅烷之间发生反应(水解反应和缩合反应),并且利用这些二氧化硅颗粒制备二氧化硅颗粒分散液。
二氧化硅颗粒的平均当量圆直径的优选范围和其平均圆度的优选范围已经在上文中进行了描述。优选的是,制备位于这些范围内的二氧化硅颗粒(未经处理的二氧化硅颗粒)。
在分散液准备工序中,例如,在通过湿法得到二氧化硅颗粒的情况下,以分散液(二氧化硅颗粒分散液)的形式获得二氧化硅颗粒,其中在该分散液中,二氧化硅颗粒溶解于溶剂中。
当进行溶剂除去工序时,在制备的二氧化硅颗粒分散液中,二氧化硅颗粒与二氧化硅颗粒分散液的重量比(例如)可以为0.05至0.7,优选为0.2至0.65,更优选为0.3至0.6。
当二氧化硅颗粒与二氧化硅颗粒分散液的重量比低于0.05时,在溶剂除去工序中使用的超临界二氧化碳的量增加,由此生产性下降。
此外,当二氧化硅颗粒与二氧化硅颗粒分散液的重量比超过0.7时,二氧化硅颗粒分散液中二氧化硅颗粒之间的距离缩短,由此由于二氧化硅颗粒的凝集或凝胶作用导致易于形成粗粉末。
溶剂除去工序
溶剂除去工序(例如)是通过使超临界二氧化碳流通从而由二氧化硅颗粒分散液中除去溶剂的工序。
即,在溶剂除去工序中,通过使超临界二氧化碳流通,从而使超临界二氧化碳与二氧化硅颗粒分散液接触,以便从二氧化硅颗粒分散液中除去溶剂。
具体而言,在溶剂除去工序中,例如,将二氧化硅颗粒分散液放入密闭反应器中。然后,将液化二氧化碳引入到密闭反应器中,加热密闭反应器,然后利用高压泵使反应器中的压力增加,以便使二氧化碳变为超临界状态。此外,将超临界二氧化碳引入到密闭反应器中,并将其从密闭反应器中排出,从而使超临界二氧化碳在密闭反应器(即,二氧化硅颗粒分散液)中流通。
因此,在超临界二氧化碳溶解溶剂(醇和水)的同时,将超临界二氧化碳排出到二氧化硅颗粒分散液的外部(密闭反应器外部),从而除去溶剂。
用于除去溶剂的温度条件,即,超临界二氧化碳的温度可以为31℃至350℃,优选为60℃至300℃,更优选为80℃至250℃。
当该温度低于31℃时,难以使溶剂溶解在超临界二氧化碳中,由此难以除去溶剂。此外,据认为,在溶剂或超临界二氧化碳的液体交联力作用下易于形成粗粉末。同时,当该温度高于350℃时,据认为,通过二氧化硅颗粒表面的硅烷醇基团的缩合易于形成粗粉末,例如二次凝集体。
用于除去溶剂的压力条件,即,超临界二氧化碳的压力可以为7.38MPa至40MPa,优选为10MPa至35MPa,更优选为15MPa至25MPa。
当该压力低于7.38MPa时,倾向于难以使溶剂溶解在超临界二氧化碳中。相反,当该压力高于40MPa时,设备成本倾向于过高。
引入到密闭反应器中并从密闭反应器中排出的超临界二氧化碳的量(例如)可以为15.4L/分钟/m3至1540L/分钟/m3,优选为77L/分钟/m3至770L/分钟/m3。
当其引入和排出量小于15.4L/分钟/m3时,需要花费较长的时间以除去溶剂,因此存在生产性易于降低的趋势。相反,当其引入和排出量超过1540L/分钟/m3时,超临界二氧化碳的传递路径缩短,从而与二氧化硅颗粒分散液的接触时间变短,因此存在难以有效地除去溶剂的趋势。
表面处理工序
表面处理工序(例如)是在溶剂除去工序之后,在超临界二氧化碳中,利用硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒的表面进行表面处理的工序。
即,在表面处理工序中,例如,在溶剂除去工序之后,在超临界二氧化碳中利用硅氧烷化合物处理二氧化硅颗粒表面,该处理不暴露于空气中。
具体而言,在表面处理工序中,例如,在停止溶剂除去工序中的向密闭反应器中引入超临界二氧化碳以及从密闭反应器中排出超临界二氧化碳之后,调整密闭反应器内的温度和压力,并在超临界二氧化碳存在于密闭反应器中的状态下,将硅氧烷化合物置于密闭反应器中,其中硅氧烷化合物与二氧化硅颗粒具有预定的比例。然后,在保持该状态(即,在超临界二氧化碳中)的同时,使硅氧烷化合物与二氧化硅颗粒发生反应,从而对二氧化硅颗粒进行表面处理。
在此,在表面处理工序中,硅氧烷化合物的反应可以在超临界二氧化碳中(即,在超临界二氧化碳的气氛下)进行,可以在使超临界二氧化碳流通的同时(即,在向密闭反应器中引入超临界二氧化碳并从该密闭容器中排出超临界二氧化碳的同时)进行表面处理,并且也可以在不使超临界二氧化碳流通的同时进行表面处理。
在表面处理工序中,相对于反应器的容积,二氧化硅颗粒的量(即,投入量)例如可以为30g/L至600g/L,优选为50g/L至500g/L,且更优选为80g/L至400g/L。
当所述量低于30g/L时,硅氧烷化合物对超临界二氧化碳的浓度降低,从而降低了与硅表面接触的可能性,由此不易于进行反应。相反,当所述量超过600g/L时,硅氧烷化合物对超临界二氧化碳的浓度升高,因此硅氧烷化合物没有完全溶解于超临界二氧化碳中,导致分散性差,由此易于形成粗凝集体。
超临界二氧化碳的密度(例如)可以为0.10g/ml至0.80g/ml,优选为0.10g/ml至0.60g/ml,更优选为0.2g/ml至0.50g/ml。
当其密度低于0.10g/ml时,硅氧烷化合物对超临界二氧化碳的溶解度降低,倾向于形成凝集体。相反,当其密度高于0.80g/ml时,二氧化硅颗粒向孔中的扩散性降低,由此存在表面处理不充分的情况。特别地,可以在上述密度范围内对含有许多硅烷醇基团的溶胶-凝胶二氧化硅颗粒进行表面处理。
通过温度、压力等调节超临界二氧化碳的密度。
用于表面处理的温度条件,即,超临界二氧化碳的温度可以为80℃至300℃,优选为100℃至250℃,更优选为120℃至200℃。
当该温度低于80℃时,通过硅氧烷化合物进行表面处理的能力降低。相反,当该温度高于300℃时,二氧化硅颗粒的硅烷醇基团之间进行缩合反应,由此发生颗粒凝集。特别地,可以在上述温度范围内对含有许多硅烷醇基团的溶胶-凝胶二氧化硅颗粒进行表面处理。
用于表面处理的压力条件,即,超临界二氧化碳的压力可以为(例如)8MPa至30MPa,优选为10MPa至25MPa,更优选为15MPa至20MPa,只要压力条件为满足上述密度的条件即可。
已经在上文中描述了在表面处理中使用的硅氧烷化合物的具体实例。此外,硅氧烷化合物粘度的优选范围也在上文中进行了描述。
在上述硅氧烷化合物中,当采用硅油时,硅油易于以以几乎均匀的状态附着到二氧化硅颗粒的表面上,由此,易于提高二氧化硅颗粒的流动性、分散性和可处理性。
从易于将硅氧烷化合物在二氧化硅颗粒上的表面附着量控制在0.01重量%至5重量%范围内的观点出发,相对于二氧化硅颗粒,硅氧烷化合物的使用量(例如)可以为0.05重量%至3重量%,优选为0.1重量%至2重量%,更优选0.15重量%至1.5重量%。
硅氧烷化合物可以单独使用,但也可以作为混合溶液使用,其中在该混合溶液中,硅氧烷化合物与易于溶解硅氧烷化合物的溶剂混合。该溶剂的实例包括甲苯、甲基乙基酮和甲基异丁基酮。
在表面处理工序中,二氧化硅颗粒的表面处理可通过包含疏水剂和硅氧烷化合物的混合物来进行。
作为疏水剂,例如,可以例举硅烷类疏水剂。作为硅烷类疏水剂,可以列举具有烷基(例如,甲基、乙基、丙基或丁基)的已知硅化合物,并且其具体实例包括硅氮烷化合物(例如,硅烷化合物,如甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷和三甲基甲氧基硅烷:六甲基二硅氮烷:和四甲基二硅氮烷)。这些疏水剂可以单独使用,也可以两种或更多种组合使用。
在硅烷类疏水剂中,具有三甲基的硅化合物是优选的,例如三甲基甲氧基硅烷或六甲基二硅氮烷(HMDS),特别是六甲基二硅氮烷(HMDS)。
对于疏水剂的用量没有特别的限制,但是,相对于二氧化硅颗粒,例如,疏水剂的用量可以是1重量%至100重量%,优选为3重量%至80重量%,更优选5重量%至50重量%。
疏水剂可以单独使用,但也可以作为混合溶液使用,在该混合溶液中,硅烷类疏水剂与易于溶解该硅烷类疏水剂的溶剂混合。溶剂的实例包括甲苯、甲基乙基酮和甲基异丁基酮。
本发明第一实施方案的树脂颗粒组合物中所包含的树脂颗粒的制备
树脂颗粒的制备方法可以取决于树脂的种类和颗粒形状,并且没有特别的限制。
可以通过以下方法制备树脂颗粒:将树脂熔融捏合,然后将熔融捏合产物粉碎并分级的方法(捏合粉碎法);使树脂溶解在水溶性有机溶剂中而获得油相,使该油相悬浮并分散于包含分散剂的水相中,然后去除溶剂的方法(溶解悬浮法);或者通过使树脂单体乳化聚集从而获得树脂,将该树脂凝集,然后使该树脂凝集体形成为颗粒的方法(乳化聚合凝集法)。
颗粒混合工序
在颗粒混合工序中,将特定二氧化硅颗粒、润滑剂颗粒和树脂颗粒混合。
在特定二氧化硅颗粒、润滑剂颗粒和树脂颗粒的混合过程中,使用V型混合机、HENSCHEL混合器或LODIGE混合器。
特定二氧化硅颗粒和润滑剂颗粒可以单独与树脂颗粒混合。
本发明第二实施方案的树脂颗粒组合物中所包含的含有防粘剂的树脂颗粒的制备
含有防粘剂的树脂颗粒的制备方法可以取决于树脂和防粘剂的种类和颗粒形状,并且没有特别的限制。
可以通过以下方法制备含有防粘剂的树脂颗粒:将树脂和防粘剂熔融捏合,然后将熔融捏合产物粉碎并分级的方法(捏合粉碎法);使树脂和防粘剂溶解在水溶性有机溶剂中而获得油相,使该油相在包含分散剂的水相中悬浮并分散,然后去除溶剂的方法(溶解悬浮法);或者通过使树脂单体乳化聚集从而获得树脂,使该树脂与防粘剂一同凝集,然后使该树脂凝集体形成为颗粒的方法(乳化聚合凝集法)。
捏合粉碎法
如上所述,优选的是通过捏合粉碎法制备表面上露出至少一部分防粘剂、并且具有不规则形状的树脂颗粒。
按照捏合粉碎法,使颗粒在防粘剂部分破裂并粉碎,从而获得具有不规则形状并且露出至少一部分防粘剂的树脂颗粒。
捏合粉碎法是将树脂和防粘剂熔融捏合,然后将熔融捏合产物粉碎并分级的方法。具体而言,例如,捏合粉碎法包括将树脂和防粘剂熔融捏合的捏合工序,使熔融捏合产物冷却的冷却工序,以及冷却后将捏合产物粉碎的粉碎工序,和对粉碎产物进行分级的工序。
以下将对捏合粉碎法的各工序进行详细描述。
捏合工序
在捏和工序中,将包含树脂和防粘剂的树脂颗粒形成材料熔融捏合。
在捏和工序中所使用的捏合机的实例包括三辊式捏合机、单螺杆型捏合机、双螺杆型捏合机和班伯里混炼机型捏合机。
可根据将要捏合的树脂和防粘剂的种类和组合比来确定捏合温度。
冷却工序
冷却工序是将在上述捏合工序中形成的捏合产物冷却的工序。
在冷却工序中,为了保持捏合工序之后即刻的分散状态,优选的是,以4℃/秒的平均降温速度将捏合产物由捏合工序结束时的温度冷却至40℃。
平均降温速度是指捏合产物在完成捏合工序时的温度降低至40℃这一过程中的温度降低速度的平均值。
作为冷却工序中的冷却方法,具体而言,例如可以列举使用冷水或盐水循环通过的轧辊或夹紧式冷却带的方法。在通过该方法进行冷却的情况下,其冷却速度由轧辊的速度、盐水的流速、捏合产物的供给速度,辊轧时捏合产物的板厚等来确定。板厚优选为1mm至3mm。
粉碎工序
通过粉碎工序将经过冷却工序冷却的捏合产物粉碎,从而形成颗粒。
在粉碎工序中,例如可以使用机械式粉碎机、喷射式粉碎机等。
分级工序
根据需要,可以通过分级工序将由粉碎工序得到的粉碎产物(颗粒)分级,从而获得体均粒径在预定范围内的树脂颗粒。
在分级工序中,使用常规使用的离心式分级机、惯性分级机等。在分级工序中,除去细颗粒(粒径小于预定范围内的粒径的颗粒)和粗颗粒(粒径大于预定范围内的粒径的颗粒)。
通过上述工序,得到了表面露出至少一部分防粘剂并且具有不规则形状的树脂颗粒。
颗粒混合工序
在颗粒混合工序中,将特定二氧化硅颗粒和含有防粘剂的树脂颗粒混合。
使用V型混合机、HENSCHEL混合器或LODIGE混合器将特定二氧化硅颗粒和含有防粘剂的树脂颗粒混合。
实施例
以下,将参照实施例对本发明进行更加详细的描述。然而,本发明不限于这些实施例。在此,除非另有说明,否则“份”和“%”基于重量。
二氧化硅颗粒分散液(1)的制备
将300份甲醇和70份10%的氨水投入配备有搅拌器、滴液喷嘴和温度计的1.5升玻璃反应容器中,并使其彼此混合,以获得碱性催化剂溶液。
将碱性催化剂溶液调节至30℃,然后在搅拌的同时,向其中同时滴加185份的四甲氧基硅烷和50份8.0%的氨水,以得到亲水性二氧化硅颗粒分散液(固形物浓度:12.0重量%)。在此,将滴加时间设定为30分钟。
此后,通过旋转过滤器R-FINE(由KOTOBUKI Industry Co.,Ltd.制造)使得到的二氧化硅颗粒分散液浓缩至固形物浓度为40重量%。将该浓缩产物定义为二氧化硅颗粒分散液(1)。
二氧化硅颗粒分散液(2)至(8)的制备
按照与制备二氧化硅颗粒分散液(1)相同的方式制备二氧化硅颗粒分散液(2)至(8),不同之处在于根据表1改变碱性催化剂溶液(甲醇含量和10%氨水的含量)和二氧化硅颗粒形成条件(滴加至碱性催化剂溶液中的四甲氧基硅烷(由TMOS表示)的总滴加量、滴加至碱性催化剂溶液中的8%氨水的总滴加量、以及滴加时间)。
表1总结了二氧化硅颗粒分散液(1)至(8)。
[表1]
经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)的制备
如下所述,在超临界二氧化碳气氛下,使用二氧化硅颗粒分散液(1),利用硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒进行表面处理。在该表面处理中,使用配备有二氧化碳气瓶、二氧化碳泵、夹带剂泵、装备有搅拌器的高压釜(容量:500mL)和压力阀的设备。
首先,将250份的二氧化硅颗粒分散液(1)投入装备有搅拌器的高压釜(容量:500mL)中,并且搅拌器以100rpm旋转。然后,将液化二氧化碳注入到高压釜中,在通过加热器使高压釜内的温度升高的同时,通过二氧化碳泵增加高压釜中的压力,从而将高压釜的内部设为150℃和15MPa的超临界状态。然后利用压力阀使高压釜内的压力保持在15MPa的同时,利用二氧化碳泵使超临界二氧化碳流通,从而从二氧化硅颗粒分散液(1)中去除甲醇和水(溶剂除去工序),以便获得二氧化硅颗粒(未经处理的二氧化硅颗粒)。
接着,在流通的超临界二氧化碳的流通量(累积量:标准状态下的二氧化碳的流通量)达到900份时停止超临界二氧化碳的流通。
然后,在通过加热器将温度保持为150℃的状态中,通过二氧化碳泵将压力维持在15MPa,并保持高压釜中的二氧化碳的超临界状态,通过夹带剂泵将处理剂溶液注入高压釜中,然后在搅拌的同时,相对于100份的上述二氧化硅颗粒(未经处理的二氧化硅颗粒)在180℃下反应20分钟,其中该处理剂溶液是预先通过将作为硅氧烷化合物的粘度为10,000cSt的0.3份二甲基硅油(DSO:商标名“KF-96”,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)溶解于作为疏水剂的20份六甲基二硅氮烷(HMDS,由YUKI GOSEI KOGYO CO.,LTD.制造)而获得的。然后,再次使超临界二氧化碳流通,从而去除多余的处理剂溶液。然后停止搅拌,通过打开压力阀使高压釜中的压力降为大气压,并使高压釜中的温度降至室温(25℃)。
如此,依次进行了溶剂除去工序以及利用硅氧烷化合物的表面处理,从而得到了经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)。
经表面处理的二氧化硅颗粒(S2)至(S5)、(S7)至(S9)和(S12)至(S17)的制备
按照与制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同的方法制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S2)至(S5)、(S7)至(S9)和(S12)至(S17),不同之处在于根据表2改变二氧化硅颗粒分散液和表面处理条件(处理气氛、硅氧烷化合物(种类、粘度和添加量)、以及疏水剂及其添加量)。
经表面处理的二氧化硅颗粒(S6)的制备
在空气气氛下,使用与制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)中所用的二氧化硅颗粒分散液(1)相同的分散液,按照以下方式利用硅氧烷化合物对二氧化硅颗粒进行表面处理。
将酯接管(ester adapter)和冷却管安装在用于二氧化硅颗粒分散液(1)的制备中的反应容器上,将二氧化硅颗粒分散液(1)加热到60℃至70℃从而去除甲醇,向其中加入水,将该分散液进一步加热到70℃至90℃以去除甲醇,以便得到二氧化硅颗粒的水性分散液。室温下,相对于水性分散液中的100份的二氧化硅颗粒的固形物,添加3份的甲基三甲氧基硅烷(MTMS,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造),反应进行2小时,以便进行二氧化硅颗粒的表面处理。向经表面处理的分散液中添加甲基异丁基酮,然后将该分散液加热到80℃至110℃从而去除甲醇。然后,室温下,相对于所获得的分散液中的100份二氧化硅颗粒的固形物,加入80份的六甲基二硅氮烷(HMDS,由YUKI GOSEI KOGYO CO.,LTD.制造)和作为硅氧烷化合物的粘度为10000 cSt1.0份的二甲基硅油(DSO:商标名“KF-96”,由Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.制造),接着在120℃下反应3小时,冷却,并通过喷雾干燥进行干燥,以便得到经表面处理的二氧化硅颗粒(S6)。
经表面处理的二氧化硅颗粒(S10)的制备
按照与制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同的方式制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S10),不同之处在于,使用蒸气沉积二氧化硅(“AEROSIL OX50”,由NipponAerosil Co.,Ltd.制造)代替通过从二氧化硅颗粒分散液(1)中去除甲醇和水而得到的二氧化硅颗粒(未经处理的二氧化硅颗粒)。
即,将100份的AEROSIL OX50投入到装备有搅拌器的高压釜中,该高压釜与制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)所使用的高压釜相同,并且搅拌器以100rpm旋转。然后,将液化二氧化碳注入到高压釜中,并且通过加热器使高压釜内的温度升高,同时通过二氧化碳泵增加高压釜中的压力,从而将高压釜的内部设为180℃和15MPa的超临界状态。然后在利用压力阀使高压釜内的压力保持在15MPa的状态下,将处理剂溶液通过夹带剂泵注入该高压釜中,接着在搅拌的同时,相对于100份的上述二氧化硅颗粒(未经处理的二氧化硅颗粒)在180℃下反应20分钟,其中该处理剂溶液是预先通过将作为硅氧烷化合物的粘度为10000cSt的0.3份二甲基硅油(DSO:商标名“KF-96”,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)溶解于作为疏水剂的20份的六甲基二硅氮烷(HMDS,由YUKI GOSEI KOGYO CO.,LTD.制造)而获得的。然后,使超临界二氧化碳流通,从而去除多余的处理剂溶液,以便得到经表面处理的二氧化硅颗粒(S10)。
经表面处理的二氧化硅颗粒(S11)的制备
按照与制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同方式制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S11),不同之处在于,使用蒸气沉积二氧化硅(“AEROSIL A50”,由Nippon AerosilCo.,Ltd.制造)代替通过从二氧化硅颗粒分散液(1)中去除甲醇和水而得到的二氧化硅颗粒(未经处理的二氧化硅颗粒)。
即,将100份的AEROSIL A50投入到装备有搅拌器的高压釜中,该高压釜与制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)所使用的高压釜相同,并且搅拌器以100rpm旋转。然后,将液化二氧化碳注入到高压釜中,并且通过加热器使高压釜内的温度升高,同时通过二氧化碳泵增加高压釜中的压力,从而将高压釜的内部设为180℃和15MPa的超临界状态。然后在利用压力阀使高压釜内的压力保持在15MPa的状态下,将处理剂溶液通过夹带剂泵注入该高压釜中,接着在搅拌的同时,相对于100份的上述二氧化硅颗粒(未经处理的二氧化硅颗粒)在180℃下反应20分钟,其中该处理剂溶液是预先通过将作为硅氧烷化合物的粘度为10000cSt的1.0份二甲基硅油(DSO:商标名“KF-96”,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)溶解于作为疏水剂的40份的六甲基二硅氮烷(HMDS,由YUKI GOSEI KOGYO CO.,LTD.制造)而获得的。然后,使超临界二氧化碳流通,从而去除多余的处理剂溶液,以便得到经表面处理的二氧化硅颗粒(S11)。
经表面处理的二氧化硅颗粒(SC1)的制备
按照与制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同的方式制备经表面处理的二氧化硅颗粒(SC1),不同之处在于,未添加硅氧烷化合物。
经表面处理的二氧化硅颗粒(SC2)至(SC4)的制备
按照与制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S1)相同的方式制备经表面处理的二氧化硅颗粒(SC2)至(SC4),不同之处在于根据表3改变二氧化硅颗粒分散液和表面处理条件(处理气氛、硅氧烷化合物(种类、粘度和添加量)、以及疏水剂及其添加量)。
经表面处理的二氧化硅颗粒(SC5)的制备
按照与制备经表面处理的二氧化硅颗粒(S6)相同的方式制备经表面处理的二氧化硅颗粒(SC5),不同之处在于,未添加硅氧烷化合物。
经表面处理的二氧化硅颗粒(SC6)的制备
将二氧化硅颗粒分散液(8)过滤,在120℃下干燥,并投入电炉中,然后在400℃下烧结6小时。然后,相对于100份的二氧化硅颗粒,添加10份的HMDS,接着进行喷雾干燥,以得到经表面处理的二氧化硅颗粒(SC6)。
通过上述方法对各实施例中得到的经表面处理的二氧化硅颗粒的平均当量圆直径、平均圆度、附着到未经处理的二氧化硅颗粒的硅氧烷化合物的量、粒、压缩凝集度、颗粒压缩比和颗粒分散度进行测量。
树脂颗粒(A)的制备
将23摩尔%的对苯二甲酸二甲酯、10摩尔%的间苯二甲酸、15摩尔%的十二烯基琥珀酸酐、3摩尔%的偏苯三酸酐、5摩尔%的双酚A环氧乙烷2摩尔加成物和45摩尔%的双酚A环氧丙烷2摩尔加成物投入到配备有搅拌器、温度计、冷凝器和氮气入口管的反应容器中,该反应容器充入有干燥的氮气,将作为催化剂的0.06摩尔%的二丁基氧化锡加入其中,随后在氮气气流下在约190℃下搅拌反应约7小时。然后,温度升高至约250℃,进一步进行搅拌反应约5.0小时。接着,使反应容器内的压力降低到10.0mmHg,随后在减压下搅拌反应约0.5小时,从而获得分子中具有极性基团的聚酯树脂。
接着,通过班伯里密炼机型捏合机将100份的聚酯树脂熔融捏合。通过轧辊将该捏合产物成形为厚度为1cm的板状,通过Fitz磨机型粉碎机粗粉碎至若干毫米,通过IDS型粉碎机进行细粉碎,然后通过弯管型分级器依次进行分级,以便得到体均粒径为7μm的树脂颗粒(A)。
树脂颗粒(B)和(C)的制备
在树脂颗粒(A)的制备中,通过弯管型分级器依次进行分级,以便得到体均粒径为1μm的树脂颗粒(B)和体均粒径为15μm的树脂颗粒(C)。
树脂颗粒(D)的制备
树脂颗粒分散液的制备
将285份的苯乙烯、115份的丙烯酸正丁酯、8份的丙烯酸、24份的十二烷硫醇混合并溶解以得到溶液,将该溶液在烧瓶中乳化,在该烧瓶中,6份的非离子表面活性剂(NONIPOL 400:由Sanyo Chemical Industries Co.,Ltd.制造)和10份的阴离子表面活性剂(NEOGEN SC:由DKS Co.,Ltd.制造)溶解在550份的离子交换水,并将溶解有4份的过硫酸铵的50份离子交换水投入烧瓶中,同时缓慢搅拌10分钟。用氮气吹扫后,在搅拌该烧瓶的同时,将所得物在油浴中加热至70℃,并继续进行乳化聚合5小时。其结果是,得到这样的树脂颗粒分散液,其中分散有平均粒径为150nm、玻璃化转变温度(Tg)为53℃、重均分子量(Mw)为32,000的树脂颗粒。该分散液的固形物浓度为40%。
防粘剂分散液的制备
巴西棕榈蜡(由TOAKASEI Co.,Ltd.制造)5份:45份
阳离子表面活性剂NEOGEN RK(由DKS Co.,Ltd.制造):5份
离子交换水:200份
将上述成分加热到120℃,并通过由IKA Co.,Ltd.制造的ULTRATURRAX T50分散,然后通过压力排出型Gaulin均化器进行分散处理,以得到包含防粘剂颗粒的防粘剂分散液,该防粘剂颗粒的中心粒径为196nm,并且固形物含量为22.0%。
含有防粘剂的树脂颗粒的制备
树脂颗粒分散液:320份
防粘剂分散液:16份
聚氢氧化铝(PAHO 2S,由Asada Chemical Industry Co.,Ltd.制造):0.5份
离子交换水:600份
在圆底不锈钢烧瓶中,通过使用均化器(ULTRATURRAX T50:IKA Co.,Ltd.)将上述组分混合分散,然后在烧瓶中搅拌的同时,在油浴中加热到40℃。在保持40℃的温度30分钟后,确认到形成有平均粒径(D50)为4.5μm的凝集颗粒。另外,在将加热油浴的温度升高至56℃、并在56℃下保持1.5小时之后,D50设为6.8μm。
将1N氢氧化钠添加到包含这些凝集颗粒的分散液中,从而将该体系的pH值调整为5.0。然后,将不锈钢烧瓶密封,加热至95℃,同时用磁密封搅拌,并且保持4小时。冷却后,过滤树脂颗粒,用离子交换水洗涤四次,然后冷冻干燥,以得到体均粒径为6.3μm的树脂颗粒(D)。
树脂颗粒(D)中防粘剂的含量为5重量%。
此外,树脂颗粒(D)的防粘剂的露出率为8原子%,且其平均圆度为0.95。
润滑剂颗粒的准备
按照以下方式准备润滑剂颗粒。
润滑剂颗粒(a):硬脂酸锌颗粒(NISSAN ELECTOR(注册商标)MZ-2,基于体积的平均当量圆直径:1.5μm,由NOF CORPORATION制造)
润滑剂颗粒(b):氮化硼颗粒(FS-1,基于体积的平均当量圆直径:0.5μm,由MIZUSHIMA FERROALLOY CO.,LTD.制造)
润滑剂颗粒(c):聚四氟乙烯颗粒(LIBRON(注册商标)L-2,基于体积的平均当量圆直径:3.5μm,由DAIKIN INDUSTRIES,LTD.制造)
实施例1至25和比较例1至7
根据表4和表5,将经表面处理的二氧化硅颗粒和润滑剂颗粒与20份的树脂颗粒(A)组合,并通过0.4L的样品磨碎机以15,000rpm混合30秒,以得到实施例1的树脂颗粒组合物。
树脂颗粒组合物的评价
关于实施例1至25和比较例1至7中得到的各树脂颗粒组合物,通过以下方法对树脂颗粒组合物的可处理性、树脂颗粒的流动性以及树脂颗粒组合物运输时,树脂颗粒组合物附着到管道上的量进行评价。
结果总结于表4和表5中。
树脂颗粒组合物可处理性的评价
作为树脂颗粒组合物的可处理性的指标,对各例子中树脂颗粒组合物在高温环境下的可处理性进行了评价。具体而言,将树脂颗粒组合物在高温低湿度环境(30℃和20%的相对湿度(RH)的环境)下放置17小时后,使用振荡器通过振动颗粒树脂组合物,从而使树脂颗粒组合物混合25分钟,置于75μm的筛上,以1mm的振幅振动90秒。然后,观察树脂颗粒组合物中树脂颗粒落下的形状,并基于以下标准对树脂颗粒组合物的可处理性进行评价。
评价标准
A:树脂颗粒未留在筛上。
B:少许树脂颗粒留在筛上。
C:大量树脂颗粒留在筛上。
树脂颗粒组合物流动性的评价
用于评价树脂颗粒组合物可处理性的树脂颗粒组合物的压缩表观比重和松散表观比重通过由Hosokawa Micron Corporation制造的粉末测试仪测定。然后,使用以下等式,由压缩表观比重和松散表观比重之比计算颗粒压缩比。
等式:颗粒压缩比=(压缩表观比重-松散表观比重)/压缩表观比重
在此,“松散表观比重”是指通过利用树脂组合物填充容积为100cm3的样品杯,并对填充了树脂颗粒组合物的样品杯进行称重从而推导出的测量值,并且是指树脂颗粒组合物自然下落到样品杯中的状态下的填充比重。“压缩表观比重”是指由松散表观比重的状态开始,通过敲击从而使树脂颗粒组合物脱气、重排且更致密填充后的表观比重。类似于分散保持性能,即使在流动性的评价中,也通过用Turbula振荡器进行60分钟的混合从而施加机械负荷。基于以下标准对树脂颗粒组合物的流动性进行评价。
评价标准
A:压缩比低于0.2
B:压缩比为0.2以上且低于0.3
C:压缩比为0.3以上且低于0.4
D:压缩比为0.4以上
通过空气输送树脂颗粒组合物时树脂颗粒组合物在管道内部的附着量(固着量)的评价
准备内径φ为47.8mm、内侧涂布有室温固化性硅树脂(SR2411,由Toray DowCorning Silicone Co.,Ltd.制造)的试验管道。具有以90度直角弯曲的弯管部的该试验管道在鼓风机的吸入端(suction tip)具有过滤器,从而将线速度设为5.0m/分钟,并对树脂颗粒组合物进行吸入试验。此后,通过空气输送树脂颗粒,以使固气比为0.5,基于以下标准对3分钟后附着于管道上的树脂颗粒的量相对于树脂颗粒总量的比例进行评价。
评价标准
A:管道附着量低于1%。
B:管道附着量为1%以上且低于5%。
C:管道附着量为5%以上。
由上述结果可以发现,相比于比较例,实施例在树脂颗粒的流动性、树脂颗粒组合物的可处理性、以及通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物的附着量(固着量)方面均是优异的。
(含有防粘剂的树脂颗粒(A)的制备)
将23摩尔%的对苯二甲酸二甲酯、10摩尔%的间苯二甲酸、15摩尔%的十二烯基琥珀酸酐、3摩尔%的偏苯三酸酐、5摩尔%的双酚A环氧乙烷2摩尔加成物和45摩尔%的双酚A环氧丙烷2摩尔加成物投入到配备有搅拌器、温度计、冷凝器和氮气入口管的反应容器中,该反应容器充入有干燥的氮气,将作为催化剂的0.06摩尔%的二丁基氧化锡加入其中,随后在氮气气流下在约190℃下搅拌反应约7小时。然后,温度升高至约250℃,进一步进行搅拌反应约5.0小时。接着,使反应容器内的压力降低到10.0mmHg,随后在减压下搅拌反应约0.5小时,从而获得分子中具有极性基团的聚酯树脂。
接着,通过班伯里密炼机型捏合机将95份的聚酯树脂和5份的巴西棕榈蜡(由TOAKASEI Co.,Ltd.制造)熔融捏合。通过轧辊将该捏合产物成形为厚度(板厚)为约1cm的板状,通过Fitz磨机型粉碎机粗粉碎至若干毫米,通过IDS型粉碎机进行细粉碎,然后通过弯管型分级器依次进行分级,以得到体均粒径为7μm的含有防粘剂的树脂颗粒(A)。
在含有防粘剂的树脂颗粒(A)中,防粘剂的含量为5重量%。
含有防粘剂的树脂颗粒(A)的防粘剂的露出率为8原子%,其平均圆度为0.93。
含有防粘剂的树脂颗粒(B)和(C)的制备
在含有防粘剂的树脂颗粒(A)的制备中,通过弯道式分级器依次进行分级,以得到体均粒径为1μm的含有防粘剂的树脂颗粒(B)和体均粒径为15μm的含有防粘剂的树脂颗粒(C)。
即使是在含有防粘剂的树脂颗粒(B)和(C)中,防粘剂的含量也为5重量%。
含有防粘剂的树脂颗粒(B)的防粘剂的露出率为11原子%,其平均圆度为0.94。
含有防粘剂的树脂颗粒(C)的防粘剂的露出率为6原子%,其平均圆度为0.93。
含有防粘剂的树脂颗粒(D)的制备
按照与含有防粘剂的树脂颗粒(A)相同的方式进行熔融捏合,从而得到体均粒径为8μm的含有防粘剂的树脂颗粒(D),不同之处在于使用5份的石蜡(由NIPPON SEIRO CO.,LTD.制造)作为蜡。
在含有防粘剂的树脂颗粒(D)中,防粘剂的含量为5重量%。
含有防粘剂的树脂颗粒(D)的防粘剂的露出率为5原子%,且其平均圆度为0.94。
含有防粘剂的树脂颗粒(E)的制备
树脂颗粒分散液的制备
将285份的苯乙烯、115份的丙烯酸正丁酯、8份的丙烯酸、24份的十二烷硫醇混合并溶解以得到溶液,将该溶液在烧瓶中乳化,在该烧瓶中,6份的非离子表面活性剂(NONIPOL 400:由Sanyo Chemical Industries Co.,Ltd.制造)和10份的阴离子表面活性剂(NEOGEN SC:由DKS Co.,Ltd.制造)溶解在550份的离子交换水,并将溶解有4份的过硫酸铵的50份离子交换水投入烧瓶中,同时缓慢搅拌10分钟。用氮气吹扫后,在搅拌该烧瓶的同时,将所得物在油浴中加热至70℃,并继续进行乳化聚合5小时。其结果是,得到这样的树脂颗粒分散液,其中分散有平均粒径为150nm、玻璃化转变温度(Tg)为53℃、重均分子量(Mw)为32,000的树脂颗粒。该分散液的固形物浓度为40%。
防粘剂分散液的制备
巴西棕榈蜡(由TOAKASEI Co.,Ltd.制造)5份:45份
阳离子表面活性剂NEOGEN RK(由DKS Co.,Ltd.制造):5份
离子交换水:200份
将上述成分加热到120℃,并通过由IKA Co.,Ltd.制造的ULTRATURRAX T50分散,然后通过压力排出型Gaulin均化器进行分散处理,以得到包含防粘剂颗粒的防粘剂分散液,该防粘剂颗粒的中心粒径为196nm,并且固形物含量为22.0%。
含有防粘剂的树脂颗粒的制备
树脂颗粒分散液:320份
防粘剂分散液:16份
聚氢氧化铝(PAHO 2S,由Asada Chemical Industry Co.,Ltd.制造):0.5份
离子交换水:600份
在圆底不锈钢烧瓶中,通过使用均化器(ULTRATURRAX T50:IKA Co.,Ltd.)将上述组分混合分散,然后在烧瓶中搅拌的同时,在油浴中加热到40℃。在保持40℃的温度30分钟后,确认到形成有平均粒径(D50)为4.5μm的凝集颗粒。另外,在将加热油浴的温度升高至56℃、并在56℃下保持1.5小时之后,D50设为6.8μm。
将1N氢氧化钠添加到包含这些凝集颗粒的分散液中,从而将该体系的pH值调整为5.0。然后,将不锈钢烧瓶密封,加热至95℃,同时用磁密封搅拌,并且保持4小时。冷却后,过滤树脂颗粒,用离子交换水洗涤四次,然后冷冻干燥,以得到体均粒径为6.3μm的树脂颗粒(E)。
树脂颗粒(E)中防粘剂的含量为5重量%。
此外,树脂颗粒(E)的防粘剂的露出率为8原子%,且其平均圆度为0.95。
不含防粘剂的树脂颗粒(F)的制备
按照与制备含有防粘剂的树脂颗粒(A)相同的方式制备体均粒径为7μm的不含防粘剂的树脂颗粒(F),不同之处在于,未使用巴西棕榈蜡,而使用了100份的聚酯树脂。
含有防粘剂的树脂颗粒(G)的制备
按照与制备含有防粘剂的树脂颗粒(A)相同的方式制备体均粒径为7μm的含有防粘剂的树脂颗粒(G),不同之处在于,使用98份的的聚酯树脂和2份的巴西棕榈蜡(由TOAKASEI CO.,LTD.制造)。在含有防粘剂的树脂颗粒(G)中,防粘剂的含量为2重量%。
含有防粘剂的树脂颗粒(G)的防粘剂的露出率为5原子%,且其平均圆度为0.92。
含有防粘剂的树脂颗粒(H)的制备
按照与制备含有防粘剂的树脂颗粒(A)相同的方式制备体均粒径为7μm的含有防粘剂的树脂颗粒(H),不同之处在于,使用83份的的聚酯树脂和17份的巴西棕榈蜡(由TOAKASEI CO.,LTD.制造)。在含有防粘剂的树脂颗粒(H)中,防粘剂的含量为17重量%。
含有防粘剂的树脂颗粒(H)的防粘剂的露出率为36原子%,且其平均圆度为0.91。
含有防粘剂的树脂颗粒(I)的制备
按照与制备含有防粘剂的树脂颗粒(A)相同的方式制备体均粒径为7μm的含有防粘剂的树脂颗粒(I),不同之处在于,使用75份的的聚酯树脂和25份的巴西棕榈蜡(由TOAKASEI CO.,LTD.制造)。
在含有防粘剂的树脂颗粒(I)中,防粘剂的含量为25重量%。
含有防粘剂的树脂颗粒(I)的防粘剂的露出率为45原子%,且其平均圆度为0.91。
实施例1至26和比较例1至7
根据表6和表7,将经表面处理的二氧化硅颗粒与20份的树脂颗粒(A)组合,并通过0.4L的样品磨碎机以15,000rpm混合30秒,以得到实施例1至26和比较例1至7的树脂颗粒组合物。
树脂颗粒组合物的评价
关于实施例1至26和比较例1至7中得到的各树脂颗粒组合物,通过以下方法对树脂颗粒组合物的可处理性、树脂颗粒的流动性以及树脂颗粒组合物运输时,树脂颗粒组合物附着到管道上的量进行评价。
结果总结于表6和表7中。
树脂颗粒组合物可处理性的评价
作为树脂颗粒组合物的可处理性的指标,对各例子中树脂颗粒组合物在高温环境下的可处理性进行了评价。具体而言,将树脂颗粒组合物在高温低湿度环境(30℃和20%的相对湿度(RH)的环境)下放置17小时后,使用振荡器通过振动颗粒树脂组合物,从而使树脂颗粒组合物混合25分钟,置于75μm的筛上,以1mm的振幅振动90秒。然后,观察树脂颗粒组合物中树脂颗粒落下的形状,并基于以下标准对树脂颗粒组合物的可处理性进行评价。
评价标准
A:树脂颗粒未留在筛上。
B:少许树脂颗粒留在筛上。
C:大量树脂颗粒留在筛上。
树脂颗粒组合物流动性的评价
用于评价树脂颗粒组合物可处理性的树脂颗粒组合物的压缩表观比重和松散表观比重通过由Hosokawa Micron Corporation制造的粉末测试仪测定。然后,使用以下等式,由压缩表观比重和松散表观比重之比计算颗粒压缩比。
等式:颗粒压缩比=(压缩表观比重-松散表观比重)/压缩表观比重
在此,“松散表观比重”是指通过利用树脂组合物填充容积为100cm3的样品杯,并对填充了树脂颗粒组合物的样品杯进行称重从而推导出的测量值,并且是指树脂颗粒组合物自然下落到样品杯中的状态下的填充比重。“压缩表观比重”是指由松散表观比重的状态开始,通过敲击从而使树脂颗粒组合物脱气、重排且更致密填充后的表观比重。类似于分散保持性能,即使在流动性的评价中,也通过用Turbula振荡器进行60分钟的混合从而施加机械负荷。基于以下标准对树脂颗粒组合物的流动性进行评价。
评价标准
A:压缩比低于0.2
B:压缩比为0.2以上且低于0.3
C:压缩比为0.3以上且低于0.4
D:压缩比为0.4以上
通过空气输送树脂颗粒组合物时树脂颗粒组合物在管道内部的附着量(固着量)的评价
准备内径φ为47.8mm的试验管道。具有以90度直角弯曲的弯管部的该试验管道在鼓风机的吸入端具有过滤器,从而将线速度设为5.0m/分钟,并对树脂颗粒组合物进行吸入试验。此后,通过空气输送树脂颗粒,以使固气比为0.5,基于以下标准对3分钟后附着于管道上的树脂颗粒的量相对于树脂颗粒总量的比例进行评价。
评价标准
A:管道附着量低于3%。
B:管道附着量为3%以上且低于10%。
C:管道附着量10%以上。
由上述结果可以发现,相比于比较例,实施例在树脂颗粒的流动性、树脂颗粒组合物的可处理性、以及通过空气输送树脂颗粒组合物时,树脂颗粒组合物的附着量(固着量)方面是优异的。
Claims (18)
1.一种树脂颗粒组合物,包含:
树脂颗粒;
润滑剂颗粒;和
压缩凝集度为60%至95%且颗粒压缩比为0.20至0.40的二氧化硅颗粒。
2.根据权利要求1所述的树脂颗粒组合物,
相对于所述树脂颗粒,所述润滑剂颗粒的含量为0.1重量%至8重量%。
3.根据权利要求1或2或所述的树脂颗粒组合物,
其中所述润滑剂颗粒的基于体积的平均当量圆直径为0.1μm至10.0μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的树脂颗粒组合物,
其中相对于所述树脂颗粒,所述润滑剂颗粒的含量为1重量%以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的树脂颗粒组合物,
其中所述润滑剂颗粒是脂肪酸金属盐颗粒。
6.根据权利要求5所述的树脂颗粒组合物,
其中所述脂肪酸金属盐颗粒是硬脂酸锌。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的树脂颗粒组合物,
其中所述二氧化硅颗粒的平均当量圆直径为40nm至200nm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的树脂颗粒组合物,
其中所述二氧化硅颗粒的颗粒分散度为90%至100%。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的树脂颗粒组合物,
其中所述二氧化硅颗粒包含粘度为1,000cSt至50,000cSt的硅氧烷化合物,并且该硅氧烷化合物的表面附着量为0.01重量%至5重量%。
10.根据权利要求9所述的树脂颗粒组合物,
其中所述硅氧烷化合物是硅油。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的树脂颗粒组合物,
其中所述二氧化硅颗粒的平均圆度是0.85至0.98。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的树脂颗粒组合物,
其中相对于所述树脂颗粒,所述二氧化硅颗粒的含量为0.05重量%至7.0重量%。
13.一种树脂颗粒组合物,包含:
表面上露出至少一部分防粘剂的树脂颗粒;和
压缩凝集度为60%至95%且颗粒压缩比为0.20至0.40的二氧化硅颗粒。
14.根据权利要求13所述的树脂颗粒组合物,
其中所述树脂颗粒中的防粘剂的含量为1重量%至20重量%,其中所述树脂颗粒的表面上露出至少一部分所述防粘剂。
15.根据权利要求13或14所述的树脂颗粒组合物,
其中所述二氧化硅颗粒的平均当量圆直径为40nm至200nm。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的树脂颗粒组合物,
其中所述二氧化硅颗粒的颗粒分散度为90%至100%。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的树脂颗粒组合物,
其中所述二氧化硅颗粒包含粘度为1,000cSt至50,000cSt的硅氧烷化合物,并且该硅氧烷化合物的表面附着量为0.01重量%至5重量%。
18.根据权利要求17所述的树脂颗粒组合物,
其中所述硅氧烷化合物是硅油。
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