CN110325575A - 塑料组合物、其生产方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塑料组合物，其包含：(a)至少一种弱极性或非极性热塑性聚合物；(b)至少一种不饱和脂族脂肪酸的金属盐；(c1)至少一种第一介质，所述第一介质是具有至少一个环状且优选芳族基团并且具有至少一个包含氧原子和/或氮原子的极性取代基的烃化合物，其中所述第一介质包含每个极性取代基至少两个并且最多十个环状基团，并且其中所述第一介质的熔点不超过所述聚合物(a)的熔点以下80℃且不超过所述聚合物(a)的熔点以上50℃；(c2)任选的至少一种第二介质，所述第二介质与所述第一介质(c1)不同并且是具有至少一个环状且优选芳族基团并且具有至少一个包含氧原子和/或氮原子的极性取代基的烃化合物，其中所述第二介质包含每个极性取代基少于两个环状基团并且优选地，每个环状基团至少两个并且最多十个极性取代基，并且其中所述第二介质的熔点不超过所述聚合物(a)的熔点以下80℃且不超过所述聚合物(a)的熔点以上50℃；以及(d)至少一种第三介质，所述第三介质是烃化合物，所述烃化合物具有至少一个环状且优选芳族基团，所述基团是未取代的或被卤素取代的，其中所述第三介质的沸点不超过所述聚合物(a)的熔点以下100℃且不超过所述聚合物(a)的熔点以上80℃。

Description

塑料组合物、其生产方法和用途
技术领域
本发明涉及一种塑料组合物、一种基于其制造填充塑料组合物的方法以及这样的塑料组合物的用途。
背景技术
使用填充塑料组合物制造功能部件从现有技术中是已知的。这样的组合物通常包含塑料基质和填充材料。
高填充材料部分对于改善所述功能部件的一些性能是合乎需要的。增加填充材料部分可以例如引起热导率、密度、磁性或对电磁信号和电离辐射的屏蔽效应的增加或更大的值。当填充材料部分接近理论最大值时，尤其可以观察到一些性能的显著改善，这是因为颗粒接触的数量在该范围内大幅增加。当填充材料的体积分数接近具有最大填充密度的天然填充材料颗粒的体积分数时，可以说接近理论最大值。在最大填充密度下天然填充材料颗粒的体积分数直接由粒度分布得到。
另一方面，随着填充材料部分的增加，所述塑料组合物的熔体粘度也会升高，因此，这种类型的高填充组合物并不能由每种加工技术使用。尽管模塑料和浇注料可以部分地以设计自由度为代价而高度负载填充材料，但是高填充塑料组合物通常不适于在可变注塑工艺或挤出工艺的框架内进行加工。此外，所述部件的一些机械性能会因高填充材料部分而劣化并且高度填充的部件趋于变脆。
发明内容
本发明的目的是提供被尽可能高地填充的塑料组合物，其可以在注塑工艺或挤出工艺的框架内加工并且另外具有可接受的机械性能。
在这个背景下，本发明涉及一种高填充塑料组合物，其包含(a)至少一种弱极性或非极性热塑性聚合物；(b)至少一种不饱和脂族脂肪酸的金属盐；(c1)至少一种第一介质，所述第一介质是具有至少一个环状且优选芳族基团并且具有至少一个包含氧原子和/或氮原子的极性取代基的烃化合物，其中所述第一介质包含每个极性取代基至少两个并且最多十个环状基团，并且其中所述第一介质的熔点不超过所述聚合物(a)的熔点以下80℃且不超过所述聚合物(a)的熔点以上50℃；(c2)任选的至少一种第二介质，所述第二介质与所述第一介质(c1)不同并且是具有至少一个环状且优选芳族基团并且具有至少一个包含氧原子和/或氮原子的极性取代基的烃化合物，其中所述第二介质包含每个极性取代基少于两个环状基团并且优选地，每个环状基团至少两个并且最多十个极性取代基，并且其中所述第二介质的熔点不超过所述聚合物(a)的熔点以下80℃且不超过所述聚合物(a)的熔点以上50℃；以及(d)至少一种第三介质，所述第三介质是烃化合物，所述烃化合物具有至少一个环状且优选芳族基团，所述基团是未取代的或被卤素取代的，其中所述第三介质的沸点不超过所述聚合物(a)的熔点以下100℃且不超过所述聚合物(a)的熔点以上80℃。
在常压下的沸点应当被理解为沸点。
在一个实施方案中，所述塑料组合物是填充的塑料组合物，其还具有至少一种粒状填充材料(e)。
所述填充的组合物可以粒料形式存在，以便能够例如在挤出工艺或注塑工艺的框架内加工。所述组合物还可以作为固体组分存在，其可以例如使用挤出工艺或注塑工艺获得。
在一个实施方案中，所述塑料组合物是一种高度填充的塑料组合物，以所述填充组合物的总体积所测量，其填充材料部分达到超过40体积％。在一个优选的实施方案中，所述填充材料部分达到超过50体积％。在另一个优选的实施方案中，所述填充材料部分可以达到超过60体积％。
在一个实施方案中，所述特定的填充材料(e)具有粒度的单峰分布。在一个替代的实施方案中，所述填充材料具有粒度的多峰分布。
本发明包括这样的构思，即高度填充的塑料组合物中的填充材料部分接近由粒度分布所产生的理论最大值。在具有粒度的单峰分布的填充材料的情况下，理论最大值(例如在此为65体积％)通常低于具有粒度的多峰分布的填充材料(例如在此为75体积％)。已经认识到的是，与填充材料部分和理论最大值的接近程度相比，高度填充的塑料组合物的许多物理性能，例如它们的热导率不太取决于绝对填充材料部分。该效果可能基于这样的事实，即这些效果决定性地受到填充材料的颗粒接触数量的影响并且该数量大幅增加而接近理论最大值。
因此，在一个实施方案中，规定了所述塑料组合物中的填充材料部分达到理论最大值的至少80体积％，优选地至少90体积％，并且进一步优选地至少95体积％。
未填充的塑料组合物可以被组合在术语“有机材料”下。在根据本发明的高度填充的塑料组合物中或被填充到接近填充极限的根据本发明的塑料组合物中，假设第一介质(c1)和任选地此外，第二介质(c2)有助于熔体体积的增加和加工期间熔体粘度的降低，在完成的部件中所述第一介质(c1)和任选地此外，第二介质(c2)有助于有机材料与填充材料之间的亲和力或粘结强度的增加，第三介质(d)在加工过程中形成气相并且因此进一步增加所述有机材料的体积并且进一步降低粘度，并且盐(b)有助于混合物的均匀化。
在一个实施方案中，所述填充材料(e)是金属粉末、金属氧化物粉末、氧化物陶瓷粉末、非氧化物陶瓷粉末或碳粉。包含这样的粉末的混合物的使用也是可以想到的并且由本发明所涵盖。
所述填充材料颗粒优选地具有球形或颗粒状设计。在一个实施方案中，所述填充材料的平均粒径是1μm至150μm，优选是20μm至100μm。所述填充材料的平均粒径可以例如通过筛分分析，根据DIN66165来确定。
在一个实施方案中，所述第一介质(c1)的熔点不超过所述聚合物(a)的熔点以下50℃和/或不超过所述聚合物(a)的熔点以上30℃。
在一个实施方案中，所述第二介质(c2)的熔点不超过所述聚合物(a)的熔点以下50℃和/或不超过所述聚合物(a)的熔点以上30℃。
在一个实施方案中，所述第三介质(d)的熔点不超过所述聚合物(a)的熔点以下70℃和/或不超过所述聚合物(a)的熔点以上50℃。
成分(a)、(c1)、(c2)和(d)之间规定的一般和优选的最大沸点和熔点差异具有这样的背景，即一方面，聚合物(a)、第一介质(c1)以及第二介质(c2)(在存在时)在加工过程中应当以熔融状态存在并且所述第三介质(d)在加工过程中应当以气态形式存在，并且另一方面，这些物质都不应当分解。所述第三介质(d)的沸点在常压下可以比聚合物(a)的熔点低最多100℃的事实是由于以下事实，即在加工过程中可能采用数巴的局部压力，这会引起沸点升高。
在一个实施方案中，所述聚合物(a)具有104g/mol至106g/mol的平均摩尔质量。合适的聚合物(a)的平均摩尔质量可以是例如50,000g/mol至500,000g/mol。
在一个实施方案中，所述聚合物(a)的熔点是100℃至250℃。
在一个实施方案中，所述聚合物(a)是具有低于90％的结晶度的半结晶聚合物。所述结晶度可以是例如30％至80％。
在一个实施方案中，所述聚合物(a)的多分散度小于5。
在一个实施方案中，所述聚合物(a)包含聚烯烃。也可以仅使用聚烯烃作为聚合物(a)。合适的聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚异戊二烯、聚丁烯、聚异丁烯以及其共聚物和混合物。聚乙烯是特别优选的。不太合适的聚合物(a)包括橡胶，如聚丁二烯或EPMD。
所述聚烯烃可以被改性，例如被氧化、接枝或硅烷化。然而，不含杂原子的未取代的聚烯烃是优选的。
在一个实施方案中，所述盐(b)的脂肪酸是一价羧酸，其具有多于8个碳原子和至少一个双键。所述羧酸优选地包含少于25个碳原子。优选的双键数优选地是1个至5个。例如，碳原子数可以达到15个至20个。例如，双键数可以达到1个或2个。合适的羧酸包括油酸和亚油酸。所述盐的阳离子可以是例如碱金属，特别是钠或钾。
在一个实施方案中，在未填充的组合物中(即在有机材料中)盐(b)的比例达到1重量％至15重量％。优选的范围包括大于3重量％且小于7重量％的比例。
在一个实施方案中，第一介质(c1)包含羟基和/或氨基作为极性取代基。在一个实施方案中，第一介质(c1)的所有极性取代基都是羟基和/或氨基，优选是羟基。
在一个实施方案中，所述第一介质(c1)具有1至4个极性取代基并且优选羟基。
在一个实施方案中，所述第一介质(c1)是多环芳族醇。
合适的第一介质(c1)的实例包括三苯甲醇、二苯甲醇、环己烷甲醇、4-硝基苯甲醇、1-苯基-2-丙醇、α,α-二甲基苯甲醇、α-乙基苯甲醇、苯丙醇、N-乙基苯甲酰胺、三丁胺、二苯醚、1,2,4-三甲苯、三苯基硅烷醇、4-甲氧基-4-甲氧基-α-甲基苯甲醇、4-甲氧基-2-甲基苯胺、α-异丙基苯甲醇、4-异丙基苯甲醇、4-异丙氧基二苯胺、2-羟基-5-甲基-1,3-苯二甲醇、4-羟基-α-[(甲氨基)甲基]苯甲醇、4-羟基联苯、3-羟基联苯、2-羟基联苯、2-羟基苯甲醛、二苯基硅烷二醇、α,α-二苯基-2-哌啶甲醇、2-(二苯甲基)-1-哌啶乙醇、环戊烷甲醇、反式-1,2-环戊二醇、顺式-1,2-环戊二醇、环辛醇、α-环己基-α-苯基-1-哌啶丙醇、4-环己基苯酚、2-环己基苯酚、双(4-二甲基氨基苯基)甲醇、1-叔丁基-4-甲氧基苯、1-叔丁基-2-甲氧基-4-甲基-3,5-二硝基苯、2-叔丁基-4-甲氧基苯酚、3-叔丁基-4-甲氧基苯酚、2-叔丁基-4-甲基苯酚、2-叔丁基-5-甲基苯酚、2-叔丁基-6-甲基苯酚、4-叔丁基-2-甲基苯酚、2-丁基苯酚、2-仲丁基苯酚、2-叔丁基苯酚、3-丁基苯酚、3-叔丁基苯酚、4-丁基苯酚、4-仲丁基苯酚、4-叔丁基苯酚、1-氯-4-叔丁基苯、二苄胺、2,2'-二羟基二苯基甲烷。
在一个实施方案中，所述第二介质(c2)包含羟基和/或氨基作为极性取代基。在一个实施方案中，所述第二介质(c2)的所有极性取代基都是羟基和/或氨基，优选是羟基。
在一个实施方案中，所述第二介质(c2)具有1至4个极性取代基并且优选两个极性取代基。在一个实施方案中，所述第二介质(c2)包含芳族6元环，其具有两个极性取代基并且优选处于对位的羟基。
在一个实施方案中，所述第二介质(c2)是芳族醇。
合适的第二介质(c2)的实例包括4-(3-羟基-1-丙烯基)-2-甲氧基苯酚、4-羟基苯甲醇、4-羟基苯乙醇、3-羟基苯甲醇、2-羟基苯甲醇、4-羟基苯乙醇、4-苄基苯酚、2-苄基苯酚、2-(苄氧基)乙醇、4-(2-氨丙基)苯酚、α-(1-氨丙基)苯甲醇、(α-氨丙基)-苄醇、邻乙基苯酚、间乙基苯酚、对乙基苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、苯乙醇、α-甲基苄醇、3-甲基苯甲醇、4-甲基苯甲醇、对甲基苯胺、4-叔丁基-1,2-苯二酚、对二氯苯、1-乙酰基-2,5-二羟基苯、α-烯丙基苯甲醇、4-氨基苯乙醇、2-氨基苯甲胺、2-氨基苯甲醇、α-(1-氨乙基)苯甲醇、4-(2-氨基-1-羟乙基)-1,2-苯二酚、α-(氨甲基)苯甲醇、2-氨基-4-甲基苯酚、4-氨基-2-甲基苯酚、4-氨基-3-甲基苯酚、3-(氨甲基)-3,5,5-三甲基环己醇、α-(氨甲基)苯甲醇、α-(1-氨丙基)苯甲醇、1,2-苯二甲醇、1,3-苯二甲醇、1,4-苯二甲醇、苯乙醇、苯戊醇、苯丙醇、1,2,3-苯三酚、1,2,4-苯三酚、1,3,5-苯三酚、对联苯胺、1,1-双(4-氯苯基)乙醇、2,5-双(1,1-二甲丙基)-1,4-苯二酚、1-丁氧基-4-甲基苯、2-叔丁基-4,6-二甲基苯酚、4-叔丁基-2,5-二甲基苯酚、4-叔丁基-2,6-二甲基苯酚、1-叔丁基-3,5-二甲基-2,4,6-三硝基苯、2-叔丁基-4,6-二硝基苯酚、1-叔丁基-3,5-二甲基-2,4,6-三硝基苯、2-叔丁基-4,6-二硝基苯酚、4-叔丁基-1,2-苯二酚、2-叔丁基-1,4-苯二酚、2-叔丁基-4,6-二甲基苯酚、4-叔丁基-2,5-二甲基苯酚、4-叔丁基-2,6-二甲基苯酚、1-氯-4-乙基苯、2-叔丁基-4-甲氧基苯酚、3-叔丁基-4-甲氧基苯酚、N,N-二乙基-2-甲基苯胺、2,6-二异丙基苯胺、3,4-二甲氧基苯甲醇、2,5-二甲基-1,3-苯二酚、2,6-二甲基-1,4-苯二酚、4-二甲基苯甲醇、1-(4-甲基苯基)乙醇、α,α-二甲基苯甲醇、α,α-枯醇、α,α-二甲基苯丙醇、2-(1,1-二甲丙基)苯酚、4-(1,1-二甲丙基)苯酚、2-(羟甲基)-1,4-苯二酚、2-异丙基苯酚、3-异丙基苯酚、4-异丙基苯酚、4-甲氧基-α-甲基苯甲醇、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、N-甲基苯胺、3-甲基-1,2-苯二酚、4-甲基-1,2-苯二酚、2-甲基-1,3-苯二酚、4-甲基-1,3-苯二酚、5-甲基-1,3-苯二酚、2-甲基-1,4-苯二酚、α-甲基苯甲醇、2-甲基苯甲醇、2-甲基-1,3-苯二酚、4-甲基-1,3-苯二酚、5-甲基-1,3-苯二酚、2-甲基-1,4-苯二酚、2-甲基苯乙醇、4-甲基苯乙醇、2-甲基苯甲胺、3-甲基苯甲胺、4-甲基苯甲胺、N-甲基苯甲胺、α-甲基苯甲醇、2-甲基苯甲醇、3-甲基苯甲醇、4-甲基苯甲醇、3-甲基苯甲醇、4-甲基苯甲醇、α-甲基苯丙醇、α-乙基环己烷甲醇、4-甲基环己烷甲醇、1-甲基环己醇、顺式-2-甲基环己醇、反式-2-甲基环己醇、顺式-3-甲基环己醇、反式-3-甲基环己醇、顺式-4-甲基环己醇、反式-4-甲基环己醇、顺式-2-甲基环己醇、反式-2-甲基环己醇、顺式-3-甲基环己醇、反式-3-甲基环己醇、顺式-4-甲基环己醇、反式-4-甲基环己醇、1-甲基-4-异丙基环己醇、5-甲基-2-异丙基环己醇、5-甲基-2-异丙基环己醇、5-甲基-2-异丙基环己醇、5-甲基-2-异丙基-环己醇、5-甲基-2-异丙基环己醇、2-(甲基苯氨基)乙醇、2-[(2-甲苯基)氨基]乙醇、4-甲基-α-苯基苯甲醇、α-甲基-α-苯基苯甲醇、2-(甲基苯基氨基)乙醇、2-[(2-甲苯基)氨基]乙醇、4-甲基-α-苯基苯甲醇、α-甲基-α-苯基苯甲醇、1-甲基-2-丙基苯、3-十五烷基苯酚、反式-5-(2-苯基乙烯基)-1,3-苯二酚、2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二酚、2,3,5-三甲基-1,4-苯二酚、2,3,3-三甲基-2-丁醇、顺式-3,3,5-三甲基环己醇、反式-3,3,5-三甲基环己醇、2,6,8-三甲基-4-壬醇、三羟甲基丙烷、2,3,4-三甲基苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、2,3,6-三甲基苯酚、2,4,5-三甲基苯酚、2,4,6-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2,4,4-三甲基-2-戊醇、2,2,4-三甲基-3-戊醇。
在一个实施方案中，在未填充的组合物中(即在有机材料中)所述第一介质(c1)的比例达到5重量％至30重量％。优选的范围包括大于8重量％且小于20重量％的比例。
在一个实施方案中，在未填充的组合物中(即在有机材料中)所述第二介质(c2)的比例达到1重量％至20重量％。优选的范围包括大于2重量％且小于10重量％的比例。
在一个实施方案中，所述第三介质(d)是具有至少一个环状且优选芳族基团的烃化合物，所述基团具有至少一个氯取代基。
在未填充的组合物中(即在有机材料中)所述第三介质(d)的比例可以达到3重量％至20重量％。所述第三介质(d)的优选体积分数包括大于5重量％且小于15重量％的比例。
在一个实施方案中，所述第三介质(d)是芳族未取代的烃。
合适的第三介质(d)的实例包括苯、甲氧基苯、二甲基苯、4-硝基甲苯、1,3,5-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,2,3-三甲基苯、对乙基甲苯、间乙基甲苯、邻乙基甲苯、异丙基苯、丙基苯、N-乙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、苯乙醚、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、乙苯、1,3,5-三叔丁基苯、(三氯甲基)苯、2,4-二氨基甲苯、2,4-二氯-1-(4-硝基苯氧基)苯、2-硝基苯甲醚、邻甲基苯胺、2-甲氧基-5-甲基苯胺、对-(二甲氨基)偶氮苯、对二氯苯、4-氯-2-甲基苯胺、六甲基苯、己基苯、二苯胺、1,2,4,5-四甲基苯、1,2,3,4-四甲基苯、1,2,3,5-四甲基苯、邻乙基甲苯、对乙基甲苯、1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三甲基苯、苯丙醇、丙基苯、异丙基苯、邻乙基甲苯、对乙基甲苯、2-甲基苯甲醚、3-甲基苯甲醚、4-甲基苯甲醚、对乙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、苄基甲基醚、环己烷、甲基环戊烷、三甲基苯、异丙烯基苯、间二乙基苯、对二乙苯、丁基苯基醚、仲丁基苯、叔丁基苯、异丁基苯、异丙基苯、邻乙基甲苯、间乙基甲苯、对乙基甲苯、1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三甲基苯、烯丙基苯、(反式)-1,3-丁二烯基苯、1-叔丁基-3,5-二甲基苯、丁基苯、仲丁基苯、叔丁基苯、1-叔丁基-2-甲基苯、1-叔丁基-3-甲基苯、1-叔丁基-4-甲基苯、1-叔丁基-4-乙基苯、1-叔丁基-2-甲基-苯、1-叔丁基-3-甲基苯、1-叔丁基-4-甲基苯、环戊基苯、环丙基苯、癸基苯、1,2-二乙基苯、1,3-二乙基苯、1,4-二乙基苯、1,2-二异丙基苯、1,3-二异丙基苯、1,4-二异丙基苯、2,6-二甲基苯甲醚、3,5-二甲基苯甲醚、1-乙氧基-3-甲基苯、1-乙氧基-4-甲苯、1-乙基-2,4-二甲基苯、1-乙基-3,5-二甲基苯、2-乙基-1,3-二甲基苯、4-异丙基苯甲醇、α-异丙基苯甲醇、1-异丙基-2-甲基苯、1-异丙基-3-甲基苯、1-异丙基-4-甲基苯、2-甲基苯甲醚、3-甲基苯甲醚、4-甲基苯甲醚、1-甲基-3-丙基苯、1-甲基-4-丙基苯、顺式-1-丙烯基苯、顺式-1-丙烯基苯、反式-1-丙烯基苯、1,2,3,4-四甲基苯、1,2,3,5-四甲基苯、1,2,4,5-四甲基苯、2,2,3,3-四甲基戊烷、2,2,3,4-四甲基戊烷、2,2,4,4-四甲基戊烷、二叔丁基甲烷、2,3,3,4-四甲基戊烷、2,2,4,4-四甲基-3-戊醇、1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三甲基苯、2,2,3-三甲基丁烷、3,4,5-三甲基庚烷、2,2,3-三甲基己烷、2,2,4-三甲基己烷、2,2,5-三甲基己烷、2,3,3-三甲基己烷、2,3,4-三甲基己烷、2,3,5-三甲基己烷、2,4,4-三甲基己烷、,3,4-三甲基己烷、2,4,7-三甲基辛烷、2,2,3-三甲基戊烷、2,2,4-三甲基戊烷、2,3,3-三甲基戊烷、2,3,4-三甲基戊烷、2,3,3-三甲基-1-戊烯、2,4,4-三甲基-1-戊烯、2,3,4-三甲基-2-戊烯、2,4,4-三甲基-2-戊烯、1,2,3,4-四氢萘和双环[4.4.0]癸烷。
在所述有机材料中聚合物(a)的重量比例由另外的添加剂的比例之和与100重量％之间的差值得到。
另外合适的酯包括脂肪酸酯。脂肪酸酯可以例如影响塑料组合物的熔体粘度下降和/或可以用于填充材料(e)的预处理。另外合适的添加剂包括烷基硅烷。另外合适的添加剂包括有机钛酸盐、有机膦酸盐和有机磷酸盐。这些添加剂中的每一种可以例如以0.1体积％至5体积％的量存在于所述组合物中。
与最初提到的背景相对比，本发明还涉及一种制造根据本发明的填充塑料组合物的方法，所述方法包括以下步骤：A.将填充材料(e)悬浮在溶剂中；B.将盐(b)、第一介质(c1)和任选的第二介质(c2)混合到所述悬浮液中；C.干燥所述悬浮液以移除溶剂；D.将残余物与聚合物(a)混合；以及E.添加第三介质(d)。
在以这种方式制备的组合物中，所述盐(b)和第一介质(c1)以及任选的第二介质(c2)不仅仅是简单地存在于混合物中，而是由于其前面的表面处理而粘附到填充材料上。
反应阶段可以在根据步骤B的混合之后，在根据步骤C的干燥之前。该阶段的持续时间可以例如达到10分钟至2小时。可以选择室温或高温作为温度。在反应阶段期间可以对悬浮液进行搅动，例如通过搅拌。可以可选地规定，悬浮液在反应阶段期间是静止的。
根据步骤D的混合可以在干燥状态下进行，将来自步骤C的粉末状，任选预先研磨过的残余物与粉末或颗粒状聚合物(a)混合。此外，聚合物在熔融状态下的混合也是可以想到的。
在一个实施方案中，在根据步骤D的混合之后，进行熔融状态下的配混、冷却和粉碎。
根据步骤E添加第三介质(d)可以通过将第三介质(d)喷洒于经粉碎的干混合物来进行。
合适的溶剂包括弱极性至非极性溶剂。实例包括：
合适的溶剂包括极性溶剂，例如非质子极性溶剂，如丙酮；或质子极性溶剂，如乙醇。
与最初提到的背景相对比，本发明最后涉及根据本发明的高度填充的塑料组合物用于制造模塑品作为挤出工艺或注塑工艺的一部分的用途。
本发明提供了从技术加工和机械方面以合理的方式实现聚合物中填充材料的一定体积填充程度的可能性，该体积填充程度非常接近于天然填充材料粉末颗粒的理论最大填充密度。因此，填充材料的特定物理性能，如磁性或导热性，可以在塑料组合物中具有非常强的作用，因此可以开辟新的领域，例如在金属替代方面。
本发明的更多细节和优点将在下文中参考现有技术、所提出的要求以及填充材料颗粒与基质的假定配合种类进行解释。在此必须指出的是，这些实施方案具有解释性意义，而非限制性意义，例如关于特定物质的所需存在。
在一个实施方案中，根据本发明的组合物可以被认为是热塑性的、有机改性的塑料组合物以用于制造高度填充的可塑性塑料粘结的粉末/纤维/碳纳米管、晶须或高度填充的热塑性塑料作为用于注塑、挤出和类似工艺的材料。应用包括具有改进的物理性能的塑料，所述物理性能诸如导热性、磁性现象、高密度、电离辐射的衰减、射频屏蔽和磨损的影响，以及MIM和CIM工艺以及3D打印工艺的原料。
这样的材料必须根据应用满足不同的需求特征。实例包括下文提到的那些。用于本申请的改性聚合物系统必须满足完成部件中的以下要求。它为材料提供了机械性能，如抗拉强度、弹性模量、耐久性、耐温性、硬度和耐磨性。这些要求既适用于聚合物本身，也适用于与粉末状/纤维状填充材料的粘合。它必须在环境条件以及工艺和应用条件方面具有耐化学品性。它必须充分地塑化整个材料，在非常高的填充量或高填充度下也必须这样，并且必须能够在材料的配混期间和部件制造期间实现塑料注塑的典型复杂形状。同样，必须在粘合/粘结相关的填充材料表面上产生层，其具有优异的润滑性能并且能承受非常高的压力。它必须具有非常低的熔体粘度，所述熔体粘度显著低于天然聚合物的熔体粘度。它必须能够通过临时的体积增加来补偿流动运动中的填充材料与在非常致密的填充下静止的填充材料之间填充密度的差异。固化和结晶行为可能不会在部件中产生过高的内应力。尽管在塑化条件下在加热下与填充材料颗粒强烈粘结，但是在固化条件下必须确保易于从工具中脱模的能力。
在现有技术中，粉末的理论上最大可实现的填充密度目前在上述应用中甚至不能用任何材料仅近似达到。基于所用的技术热塑性塑料的聚合物制品，如弱极性聚酰胺PA11、PA 12和类似物或聚烯烃最多能够实现比约65体积％填充密度的值低≥10体积％的球状单峰粉末的含量，其中单峰粉末d90<45μm，这可以根据粒度分布的LEE公式计算得出。所述值甚至进一步被不规则形态去除，例如散落形态或板状形态。由于聚合物与粉末表面的粘结不够强，因此从早在上述粉末的>55体积％粉末比例开始，在注塑加工中的流动性能一般会显著劣化，特别是机械性能。在11g/cm3的密度下钨屏蔽材料的极限因此目前处在铅的屏蔽能力(在14g/cm3的情况下，屏蔽能力比铅高>50％应当是可能的)或2-3W/mK的各向同性导热塑料的导热系数(根据Lewis和Nielsen，在达到理论填充密度时，10-15W/mK应当是可能的)。在永磁材料和软磁材料中也存在相同的不成比例，其机械强度会另外大幅下降。在作为先前根据本发明实现和可实现的密度的示例提到的实例中，体积填充增加的程度达到约9体积％，然而，在不变的塑料体积中，填充材料的绝对体积增加了接近50％。用于模塑材料和浇注材料的合成树脂以及最近的链缩短型聚烯烃实现了稍微更好的值。
根据本发明使用弱极性到非极性聚合物。基于非极性聚合物的高度填充的组合物具有很大的商业意义。使用所选的填充材料，以上所有极性材料，如金属和金属氧化物粉末，以及氧化物陶瓷粉末和任选的非氧化物陶瓷粉末都被考虑，但是特别是对于非极性聚合物，非极性填充材料，如石墨、石墨烯或碳纳米纤维也是令人关注的。所选有机添加剂的模块化系统已经被开发用于高度填充的热塑性塑料以对基础聚合物进行改性。这使得能够生产高度填充的可塑性塑料粘结粉末或高度填充的热塑性塑料作为用于注塑、挤出和类似工艺的材料。所述模块化系统使得能够直接影响改性塑料的单一性能和多种性能，无论是在部件制造期间还是在完成的部件中。因此，本发明是根据最近工作的进展来描述的，这些工作已经试图通过使用多峰粉末混合物来降低填充塑料的粘度。由于在此的流动改进仅允许增加填充密度，因此物理性能劣化，这是因为体积填充程度由于聚合物熔体缺乏润湿能力和润滑膜体积而不能增加到相同的程度。
粘合/粘结、粘度、体积、强度、抗冲击性、滑动或脱模的性能可以通过模块化方式设定，其中它们不仅以单一方式组合，而且还以多种方式并且有时协同地组合。极性聚合物的熔体粘度不再足以实现高填充水平和足够完全且同时可移动的润湿。所述熔体粘度必须大幅降低，而不会永久丧失分子结构并且不会降低亲水表面处的粘合/粘结力。在本发明的意义上，这最初是通过部分替代高粘性聚合物熔体粘度来完成的，所述高粘性聚合物熔体粘度具有合适的质子溶剂和有机盐的低粘性溶剂粘度和盐熔体粘度，所述有机盐在它们的沸点和熔点方面与所述聚合物熔体在热力学上相容。所得到的粘度显著更低。因此，给定熔体体积的润湿能力大大提高。为了进一步提高润湿能力和增加润滑膜体积，此外同时暂时大大增加熔体体积，其中主要是液相的熔体体积增加，其体积增长是另外引入次要的限定气体体积的必要条件，所述次要的限定气体体积另外通过气体体积部分使主要产生的液体体积膨胀。
溶解聚合物的确切功能在此没有更详细地研究，这是因为它基本上是已知的并且在此仅以创新的方式使用。除了非常高的粘度降低作用之外，还特别使用在合适溶液中添加剂的更大极性以通过扩散受控地降低聚合物的内聚力来获得对极性填充材料的粘合力的大幅增加。聚烯烃熔体需要第一介质并且视情况还需要如上文所限定的第二介质，所述第二介质的熔点在熔融温度附近。聚合物的熔体体积可以通过聚合物中这些醇的高体积分数来大大增加。
第一介质另外用作聚烯烃的增塑剂并且由于它们的两亲性质，通过促进聚合物链在填充材料的颗粒结构内的渗透改善了极性填充材料与非极性或弱极性基质之间的粘合性并且因此改善了填充材料颗粒的并入。如果混合的话，第二介质此外可以表现出两亲效应，这是因为它比第一介质更具极性并且可以改善与极性填充材料颗粒的粘合性。然而，极性取代基应当优选地被定向以使得它们不进入任何分子内缔合。以液态添加，但是在熔融条件下呈气态的第三介质的更小体积分数引起进一步的体积增加。溶剂另外对抗冲击性具有新认识到的效果。凝聚溶剂相在固化聚合物中的增塑效果具有与弹性体相似的效果。通过添加脂肪酸盐，提高了聚烯烃熔体与醇熔体的混溶性和均匀化。这些盐另外在高温下用作润滑剂并且在较低温度下起到脱模作用。它们此外对结晶具有促进强度的作用。
本发明的进一步细节和优点由以下描述的实施方案产生。
实施方案：
在合适的容器中将34.1体积份的铝粉添加到41.8体积份的丙酮中并且充分搅拌。使用具有以下粒度分类的铝粉作为铝粉：d5<10μm，d10<15μm，d20<20μm，d50<25μm，d70<30μm，d80<35μm，d100<145μm。将1.1体积份的油酸钠、3.3体积份的三苯基甲醇和1.1体积份的4-羟基苯甲醇添加到该悬浮液中，搅拌并且在室温下放置30分钟。
随后将悬浮液干燥。
随后通过搅拌将经干燥的混合物与15.4体积份的HD聚乙烯混合。HD聚乙烯具有<90％的结晶度和<150,000g/mol的平均摩尔质量。将3.2体积份的二甲苯喷洒到该粉末混合物上。在简单的混合器中通过搅拌将混合物均匀混合。
将得到的粉末状组合物在西格玛捏合机中配混并且在磨机中造粒以准备用于注塑。
因此，获得了具有62体积％的填充材料部分的HD聚乙烯和铝粉的热塑性可注塑组合物。在使用所述粉末时理论上最大的填充材料部分将达到65体积％。
注塑根据DIN的圆柱形盘并且根据热盘法(ISO 22007-2，在常压和21℃下)在Linseis THB-100处对其进行热导率测量，以测试可由该组合物得到的模塑部件。所测量的热导率(由于等距填充材料而具有各向同性)达到8W/mK。
在定性比较该实施方案与市场上已知的其它高度填充的材料时所选择的机械性能(断裂伸长率、强度、硬度)显著更好。因此，与已知材料相比，高度填充和良好的导热性不太会不利于这些机械性能。

Claims (15)

1.一种塑料组合物，其包含：
(a)至少一种弱极性或非极性热塑性聚合物；
(b)至少一种不饱和脂族脂肪酸的金属盐；
(c1)至少一种第一介质，所述第一介质是具有至少一个环状且优选芳族基团并且具有至少一个包含氧原子和/或氮原子的极性取代基的烃化合物，其中所述第一介质包含每个极性取代基至少两个并且最多十个环状基团，并且其中所述第一介质的熔点不超过所述聚合物(a)的熔点以下80℃且不超过所述聚合物(a)的熔点以上50℃；
(c2)任选的至少一种第二介质，所述第二介质与所述第一介质(c1)不同并且是具有至少一个环状且优选芳族基团并且具有至少一个包含氧原子和/或氮原子的极性取代基的烃化合物，其中所述第二介质包含每个极性取代基少于两个环状基团并且优选地，每个环状基团至少两个并且最多十个极性取代基，并且其中所述第二介质的熔点不超过所述聚合物(a)的熔点以下80℃且不超过所述聚合物(a)的熔点以上50℃；以及
(d)至少一种第三介质，所述第三介质是烃化合物，所述烃化合物具有至少一个环状且优选芳族基团，所述基团是未取代的或被卤素取代的，其中所述第三介质的沸点不超过所述聚合物(a)的熔点以下100℃且不超过所述聚合物(a)的熔点以上80℃。
2.根据权利要求1所述的塑料组合物，其特征在于，所述塑料组合物是填充的塑料组合物，其还具有至少一种粒状填充材料(e)。
3.根据权利要求1所述的塑料组合物，其特征在于，所述塑料组合物是高度填充的塑料组合物，其填充材料部分达到以所述填充组合物的总体积所测量超过40体积％和/或理论最大值的超过80体积％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述第一介质(c1)的熔点和/或所述第二介质(c2)的熔点不超过所述聚合物(a)的熔点以下50℃和/或不超过所述聚合物(a)的熔点以上30℃；和/或所述第三介质(d)的沸点不超过所述聚合物(a)的熔点以下70℃和/或不超过所述聚合物(a)的熔点以上50℃。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述填充材料(e)是金属粉末、金属氧化物粉末、氧化物陶瓷粉末、非氧化物陶瓷粉末、碳粉或其组合；或所述填充材料(e)包含金属粉末、金属氧化物粉末、氧化物陶瓷粉末、非氧化物陶瓷粉末、碳粉或其组合。
6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述填充材料的平均粒径是1μm至150μm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述聚合物(a)具有104g/mol至106g/mol的平均摩尔质量；和/或所述聚合物(a)的熔点是100℃至250℃。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述聚合物(a)包含聚烯烃；或所述聚合物(a)是聚烯烃。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述盐(b)的脂肪酸是一价羧酸，其具有多于8个碳原子并且具有至少一个双键。
10.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，在所述未填充的组合物中所述盐(b)的部分达到1重量％至15重量％，并且优选地3重量％至7重量％。
11.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述第一介质(c1)和/或所述第二介质(c2)包含羟基和/或氨基，优选地包含羟基作为极性取代基。
12.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，在所述未填充的组合物中所述第一介质(c1)的比例达到5重量％至30重量％并且优选地8重量％至20重量％；和/或在所述未填充的组合物中所述第二介质(c2)的比例达到1重量％至20重量％并且优选地2重量％至10重量％。
13.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，在所述组合物中所述第三介质(d)的比例达到3重量％至20重量％并且优选地5重量％至15重量％。
14.一种制备根据权利要求2至13中任一项所述的填充的塑料组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
A将所述填充材料(e)悬浮在溶剂中；
B将所述盐(b)、所述第一介质(c1)以及任选的所述第二介质(c2)混合到所述悬浮液中；
C将所述悬浮液干燥以去除所述溶剂；以及
D将所述残余物和所述聚合物(a)混合；以及
E添加所述第三介质(d)。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的塑料组合物用于生产模塑部件作为挤出或注塑过程的一部分的用途。
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