CN111630103A - 组合物、用其形成的聚合物复合材料制品和其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于制备聚合物复合材料制品的组合物和方法。所述组合物包括量为10wt.%到90wt.%的(A)填料。所述组合物还包括量为10wt.%到90wt.%的(B)聚合物,其中所述(B)聚合物包括聚乙烯化合物。进一步地,所述组合物包括(C)有机聚硅氧烷,所述有机聚硅氧烷的量为大于0wt.%到10wt.%;所述(C)有机聚硅氧烷具有至少一个硅结合的羟基,并且其在25℃下的粘度为1,000mPa·s到60,000mPa·s。组分(A)‑(C)的范围按所述组合物中的组分(A)、(B)和(C)的总重量计。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月1日提交的美国临时申请第62/624,968号的优先权和所有优点,所述美国临时申请的内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及一种组合物,并且更具体地涉及一种用于制备聚合物复合材料制品的组合物,涉及制备所述组合物的方法以及由所述组合物制备聚合物复合材料制品的方法,并且涉及由此形成的聚合物复合材料制品。
背景技术
聚合物复合材料制品是本领域已知的,并且用于各种最终用途应用中。由于与聚合物复合材料制品相关的成本和期望性质,包含物理和机械性质,因此聚合物复合材料制品越来越受消费者欢迎。
某些聚合物复合材料制品含有高重量百分比的填料。这种聚合物复合材料制品通常通过将填料和聚合物充分混合以产生混合物来生产。所述混合物可以被模制(例如,注塑成型(injection molded))或挤出以形成聚合物复合材料制品。根据用于形成聚合物复合材料制品的聚合物的选择,可以固化和/或硫化聚合物复合材料制品。然而,用于生产聚合物复合材料制品的常规方法通常需要加工助剂(所述加工助剂可以是内部的或外部的)以促进由混合物形成聚合物复合材料制品以确保质量(例如,表面和边缘的平滑度)。常规的、低成本有机加工助剂通常遭受要求高负荷以实现更快的生产速度的缺点,由此影响成本和/或性能性质。另外,许多常规加工助剂可能负面地影响复合材料制品的物理性质并降低其机械性质(抗冲击性、挠曲强度、挠曲模量),尤其是在升高的使用温度下。常规加工助剂也可以从聚合物复合材料制品迁移,从而随着时间推移负面地影响聚合物复合材料制品的一种或多种性质,如物理性质、外观、感觉、重叠注塑的能力、共挤出的能力、粘附于表面的能力、印刷表面的能力和涂漆聚合物复合材料制品的表面的能力。另外,一些有机加工助剂在较高的应用温度下挥发,这可能导致在聚合物复合材料制品中形成气泡和裂纹,所述气泡和裂纹可能损害这些制品的长期性能。
发明内容
本发明提供了一种用于制备聚合物复合材料制品的组合物。所述组合物包括量为10wt.%到90wt.%的(A)填料。所述组合物还包括量为10wt.%到90wt.%的(B)聚合物,其中所述(B)聚合物包括聚乙烯化合物。进一步地,所述组合物包括(C)有机聚硅氧烷,所述有机聚硅氧烷的量为大于0wt.%到10wt.%;所述(C)有机聚硅氧烷具有至少一个硅结合的羟基,并且其在25℃下的粘度为1,000mPa·s到60,000mPa·s。组分(A)-(C)的范围按所述组合物中的组分(A)、(B)和(C)的总重量计。
还提供了一种制备所述组合物的方法。制备所述组合物的所述方法包括将所述(A)填料、所述(B)聚合物和所述(C)有机聚硅氧烷组合,由此制备所述组合物。
进一步地,本发明提供了一种用于制备聚合物复合材料制品的方法。所述方法包括由所述组合物制备所述聚合物复合材料制品。另外,还提供了根据所述方法形成的聚合物复合材料制品。
进一步地,还提供了包括所述(C)有机聚硅氧烷和至少一种其它组分的固体载剂组分。
具体实施方式
本发明提供了一种用于制备聚合物复合材料制品的组合物。如以下所描述的,所述聚合物复合材料制品具有优异的物理性质,并且适用于无数的最终用途应用中。以下还提供和描述了制备聚合物复合材料制品的方法以及由此形成的聚合物复合材料制品。
用于制备聚合物复合材料制品的组合物包括:(A)填料,所述填料的量为10wt.%到90wt.%;(B)聚合物,所述聚合物的量为10wt.%到90wt.%;以及(C)有机聚硅氧烷,所述有机聚硅氧烷的量大于0wt.%到10wt.%;各自按组合物中的组分(A)、(B)、(C)的总重量计。
组分(A)填料
组合物包括(A)填料。(A)填料可以在用于制备聚合物复合材料制品的组合物中形成不连续相,并且如此制备的复合材料制品。(A)填料不限于,并且可以是例如增强填料、增容填料、导热填料、导电填料、阻燃填料、酸接受填料、流变改性填料、木质纤维素填料、着色填料、矿物填料、玻璃填料、碳填料或其组合。(A)填料的选择通常是待用所述组合物形成的聚合物复合材料制品和聚合物复合材料制品的最终用途应用的函数。
在某些实施例中,(A)填料包括至少一种氢氧化物或羟基官能团,和/或水。通常,所述至少一种氢氧化物或羟基官能团(或水)化学和/或物理结合到(A)填料的表面。在不希望受理论束缚的情况下,据信如果(A)填料具有这种性质,则有机聚硅氧烷可以与(A)填料反应或物理相互作用并对其进行表面处理。
(A)填料可以是未处理的、预处理的或与以下所描述的任选填料处理剂结合添加的,当如此添加时,可以在原位或在将(A)填料掺入到组合物中之前处理所述(A)填料。(A)填料可以是单一填料或两种或更多种填料的组合,所述填料在至少一种性质上不同,如填料的类型、制备方法、处理或表面化学、填料组合物、填料形状、填料表面面积、平均粒度和/或粒度分布。
(A)填料的形状和尺寸也没有特别限制。例如,(A)填料可以是球形、矩形、卵形、不规则形,并且可以呈例如粉末、面粉、纤维、薄片、碎片、刨花、股线、稀松布、晶片、羊毛、稻草、颗粒和其组合的形式。尺寸和形状通常基于所利用的(A)填料的类型、包含在组合物内的其它组分的选择以及由此形成的聚合物复合材料制品的最终用途应用来选择。
可以充当增强填料的填料的非限制性实例包含增强二氧化硅填料,如气相二氧化硅、二氧化硅气凝胶、二氧化硅干凝胶和沉淀二氧化硅。气相二氧化硅(Fumed silicas)是本领域已知的,并且可商购获得;例如,由美国马萨诸塞州的卡博特公司(CabotCorporation)以商品名CAB-O-SIL销售的气相二氧化硅。
可以充当增量填料或增强填料的非限制性示例填料包含石英和/或碎石英、氧化铝、氧化镁、二氧化硅(例如,气相的、研磨的、沉淀的)、水合硅酸镁、碳酸镁、白云石、硅树脂、硅灰石、皂石、高岭石、高岭土、云母白云母、金云母、多水高岭土(水合硅酸铝)、硅酸铝、铝硅酸钠、玻璃(纤维、珠粒或颗粒,包含回收的玻璃,例如来自风力涡轮机或其它来源)、粘土、磁铁矿、赤铁矿、碳酸钙如沉淀的、气相的和/或研磨的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、偏硅酸钙、氧化锌、滑石、硅藻土、氧化铁、粘土、云母、白垩、二氧化钛(二氧化钛(titania))、氧化锆、沙子、炭黑、石墨、无烟煤、煤、褐煤、木炭、活性炭、非官能的硅树脂、氧化铝、银、金属粉末、氧化镁、氢氧化镁、碱性硫酸镁纤维(magnesium oxysulfate fiber)、三水合铝、含水氧化铝(aluminum oxyhydrate)、涂覆的填料、碳纤维(包含回收的碳纤维,例如,来自飞机和/或汽车工业)、聚芳族聚酰胺如短切KEVLARTM或TwaronTM、尼龙纤维、矿物填料或颜料(例如,二氧化钛,钠、钾、镁、钙和钡的非水合、部分水合或水合的氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、铬酸盐、碳酸盐、氢氧化物、磷酸盐、磷酸氢盐、硝酸盐、氧化物和硫酸盐);氧化锌、五氧化二锑、三氧化二锑、氧化铍、氧化铬、锌钡白、硼酸或硼酸盐如硼酸锌、偏硼酸钡或硼酸铝、混合金属氧化物如蛭石、膨润土、浮石、珍珠岩、粉煤灰、粘土和硅胶;稻壳灰、陶瓷和沸石、金属如铝薄片或粉末、青铜粉末、铜、金、钼、镍、银粉末或薄片、不锈钢粉末、钨、钛酸钡、二氧化硅-炭黑复合材料、官能化碳纳米管(functionalized carbon nanotube)、水泥、板岩粉、叶蜡石、海泡石、锡酸锌、硫化锌)和其组合。可替代地,增容填料或增强填料可以选自由以下组成的组:碳酸钙、滑石和其组合。
增容填料是本领域已知的,并且可商购获得;如由西弗吉尼亚州伯克利斯普林斯的美国二氧化硅公司(U.S.Silica of Berkeley Springs,WV)以商品名MIN-U-SIL销售的研磨二氧化硅。合适的沉淀的碳酸钙包含来自Solvay的WinnofilTM SPM和来自SMI的Ultra-pflexTM和Ultra-pflexTM 100。
在(A)填料包括导热填料时,(A)填料可以是导热且导电的两者。可替代地,(A)填料可以是导热且电绝缘的。导热填料还可以具有其它有益性质,如但不限于增强填料、增容填料,或如以上所描述的另一个性质。导热填料可以选自但不限于由以下组成的组:氮化铝、氧化铝、三水合铝、含水氧化铝、钛酸钡、硫酸钡、氧化铍、碳纤维、金刚石、石墨、氢氧化镁、氧化镁、碱性硫酸镁纤维、金属微粒、缟玛瑙、碳化硅、碳化钨、氧化锌、涂覆的填料和其组合。
在(A)填料包括导热填料时,所述导热填料可以包括金属填料、无机填料、可熔填料或其组合。金属填料包含金属颗粒,金属粉末和在颗粒表面上具有层的金属颗粒。这些层可以是例如金属氮化物层或金属氧化物层。合适的金属填料通过选自由以下组成的组的金属颗粒例示:铝、铜、金、镍、银和其组合,并且可替代地铝。合适的金属填料进一步通过以上所列出的在其表面上具有层的、选自由以下组成的组的金属颗粒例示:氮化铝、氧化铝、氧化铜、氧化镍、氧化银和其组合。例如,金属填料可以包括在其表面上具有氧化铝层的铝颗粒。无机填料通过以下例示:缟玛瑙;三水合铝、含水氧化铝、金属氧化物(如氧化铝、氧化铍、氧化镁和氧化锌);氮化物(如氮化铝);碳化物(如碳化硅和碳化钨);和其组合。可替代地,无机填料通过以下例示:氧化铝、氧化锌和其组合。可熔填料可以包括Bi、Ga、In、Sn或其合金。可熔填料可以任选地进一步包括Ag、Au、Cd、Cu、Pb、Sb、Zn或其组合。合适的可熔填料的实例包含Ga、In—Bi—Sn合金、Sn—In—Zn合金、Sn—In—Ag合金、Sn—Ag—Bi合金、Sn—Bi—Cu—Ag合金、Sn—Ag—Cu—Sb合金、Sn—Ag—Cu合金、Sn—Ag合金、Sn—Ag—Cu—Zn合金和其组合。可熔填料的熔点可以为50℃到250℃。可熔填料可以是共晶合金、非共晶合金或纯金属。许多合适的可熔填料是可商购获得的。
可替代地,(A)填料可以包括非反应性硅树脂。例如,(A)填料可以包括非反应性MQ硅树脂。如本领域已知的,M甲硅烷氧基单元由R0 3SiO1/2表示,并且Q甲硅烷氧基单元由SiO4/2表示,其中R0是独立选择的取代基。此类非反应性硅树脂通常可溶于液态烃(如苯、甲苯、二甲苯、庚烷等)或可溶于液态有机硅化合物(如低粘度环状和线性聚二有机硅氧烷)中。非反应性硅树脂中的M与Q甲硅烷氧基单元的摩尔比可以为0.5/1到1.5/1,可替代地0.6/1到0.9/1。这些摩尔比可以通过硅29核磁共振光谱法(29Si NMR)方便地测量,在美国专利9,593,209第32栏中的参考实例2中对其进行描述,所述美国专利通过引用并入本文。非反应性硅树脂可以进一步包括2.0wt.%或更少,可替代地0.7wt.%或更少,可替代地0.3wt.%或更少的T单元,所述T单元包含硅结合的羟基或可水解基团,通过烷氧基(如甲氧基和乙氧基)和乙酰氧基例示,同时仍处于此类非反应性硅树脂的范围内。存在于非反应性硅树脂中的可水解基团的浓度可以使用傅立叶变换红外(FT-IR)光谱法来确定。
可替代地或另外,(A)填料可以包括非反应性硅树脂,而不是以上刚刚描述的非反应性MQ硅树脂。例如,(A)填料可以包括T树脂、TD树脂、TDM树脂、TDMQ树脂或任何其它非反应性硅树脂。通常,此类非反应性硅树脂包含至少30摩尔百分比的T甲硅烷氧基和/或Q甲硅烷氧基单元。如本领域已知的,D甲硅烷氧基单元由R0 2SiO2/2表示,并且T甲硅烷氧基单元由R0SiO3/2表示,其中R0是独立选择的取代基。
非反应性硅树脂的重均分子量Mw将至少部分地取决于硅树脂的分子量和存在于非反应性硅树脂中的一种或多种取代基的类型(例如,烃基)。在表示新五聚体(neopentamer)的峰被排除在测量之外时,如本文所使用的Mw表示用窄分子量分布聚苯乙烯(PS)标准校准、使用常规凝胶渗透色谱法(GPC)测量的重均分子量。非反应性硅树脂的PS当量Mw可以为12,000克/摩尔到30,000克/摩尔,典型地17,000克/摩尔到22,000克/摩尔。非反应性硅树脂可以通过任何合适的方法来制备。此类型的硅树脂已经通过对应硅烷的共水解或通过本领域通常已知的二氧化硅水溶胶封盖方法制备。
在某些实施例中,(A)填料可以包括酸受体。酸受体可以包括金属氧化物,如氧化镁。酸受体是本领域通常已知的,并且可以包含以下的商品名商购获得:Rhenofit F、StarMag CX-50、Star Mag CX-150、BLP-3以及MaxOx98LR。Rhenofit F是购自美国俄亥俄州沙登的莱茵化学公司(Rhein Chemie Corporation)的氧化钙。Star Mag CX-50是购自美国新罕布什尔州朴次茅斯的莫兰国际公司(Merrand International Corp.)的氧化镁。MagOX98LR是购自美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯的普莱米尔化学公司(Premier Chemicals LLC)的氧化镁。BLP-3是购自美国俄亥俄州辛辛那提的欧米亚美洲公司(Omya Americas)的碳酸钙。
在这些或其它实施例中,(A)填料可以包括木质纤维素基(lignocellulosic-based)填料。木质纤维素基填料包括木质纤维素材料,可替代地基本上由木质纤维素材料组成,可替代地由木质纤维素材料组成。通常,木质纤维素基填料由木质纤维素材料组成。木质纤维素基填料以及木质纤维素材料可以包括衍生自任何植物来源的任何物质。在木质纤维素基填料基本上由木质纤维素材料组成或由木质纤维素材料组成时,木质纤维素材料也可以包含一些水或水分含量,尽管木质纤维素材料以及木质纤维素基填料通常是干燥的,即不含有任何游离水分含量,但是对于游离水分含量,其可以与在制备、衍生、形成和/或储存木质纤维素基填料的环境中的相对湿度相关。对于(A)填料的其它种类通常也是如此,但是关于木质纤维素基填料注意到,因为木质纤维素材料通常包含如在任何干燥或最终使用之前收获/制备的一些水含量。
木质纤维素基填料通常包括碳水化合物聚合物(例如,纤维素和/或半纤维素),并且可以进一步包括芳族聚合物(例如,木质素)。木质纤维素基填料通常是天然木质纤维素材料,即不是合成衍生的。例如,木质纤维素基填料通常衍生自木材(硬木、软木和/或胶合板)。可替代地或另外,木质纤维素基填料可以包括来自其它非木材来源的木质纤维素材料,如来自植物的木质纤维素材料或其它植物衍生的聚合物,例如,农业副产物、谷壳、剑麻、甘蔗渣、小麦秸秆、木棉、苎麻、赫纳昆纤维(henequen)、玉米纤维或椰壳纤维、坚果壳、亚麻、黄麻、大麻、洋麻、稻壳、蕉麻、花生壳、竹子、稻草、木质素、淀粉或纤维素和含有纤维素的产品和其组合。
可以衍生出木质纤维素基填料的合适硬木的具体实例包含但不限于白蜡木(ash)、白杨、杨木、椴木、桦木、山毛榉、栗、树胶、榆木桉树、枫树、橡木、杨树、美国梧桐和其组合。可以衍生出木质纤维素基填料的合适软木的具体实例包含但不限于云杉、冷杉、铁杉、美洲落叶松(tamarack)、落叶松、松树、柏树、红木树和其组合。不同硬木的组合、不同软木的组合、一种或多种硬木和一种或多种软木的组合、或硬木和软木中的一种或两种与胶合板的组合可以一起用作木质纤维素基填料。木质纤维素基填料可以是原生的、回收的或其组合。
木质纤维素基填料可以具有任何形式和大小,例如,从纳米到毫米的粒度。例如,木质纤维素基填料可以包括粉末、纸浆、面粉、锯屑、纤维、薄片、碎片、刨花、股线、稀松布、晶片、羊毛、稻草、颗粒或其任何组合。木质纤维素基填料可以通过本领域技术人员已知的各种技术形成,通常作为其形式的函数。例如,木质纤维素基填料可以通过粉碎原木、树枝、工业木材残余物、粗糙木质纸浆等来制备。可以将木质纤维素基填料粉碎到期望粒度。例如,木质纤维素基填料可以用任何方便的设备(如锤式粉碎机)粉碎,这导致木质纤维素基填料具有适用于混合工艺的粒度。期望粒度通常由本领域技术人员基于所利用的特定混合工艺和所期望的聚合物复合材料制品的性质来选择。粒度意指木质纤维素基填料的尺寸,无论形状如何,并且包含例如,在呈纤维形式时与木质纤维素基填料相关的尺寸。如本领域已知的,木质纤维素基填料可以是粒化的,或以其它方式呈团粒的形式,当所述木质纤维素基填料被并入到组合物中时,可以基本上维持形状和尺寸或可以在组合物中形成更小的颗粒。
可替代地,(A)填料可以包括多糖填料,所述多糖填料可以包括纤维素或半纤维素衍生物和任选地木质素两者。可替代地,多糖填料可以基本上由聚合物组成,可替代地由聚合物组成,所述聚合物由B-D葡萄糖的亚基组成。可替代地,多糖填料可以包括淀粉、普鲁兰多糖、果胶、葡聚糖(dextran)、藻酸盐或动物衍生的多糖,如甲壳素(chitin)和壳聚糖(chitosan)。
在某些实施例中,(A)填料选自木质纤维素填料、矿物填料、玻璃填料、碳填料、颜料和其组合。在某些实施例中,(A)填料基本上由以下组成:木质纤维素填料、矿物填料、玻璃填料、碳填料、颜料和其组合。在具体实施例中,(A)填料由以下组成:木质纤维素填料、矿物填料、玻璃填料、碳填料、颜料和其组合。当(A)填料包括矿物填料时,所述矿物填料通常选自碳酸钙(CaCO3)和/或滑石。在此类实施例中,矿物填料可以是在组合物和用其形成的塑料复合材料制品中的增强填料、增容填料或两者。(A)填料的选择通常是待用所述组合物形成的聚合物复合材料制品和聚合物复合材料制品的最终用途应用的函数。
不管(A)填料的选择如何,(A)填料可以是未处理的、预处理的或与任选填料处理剂结合添加以形成组合物,在如此添加时,所述填料处理剂可以在组合物中原位处理(A)填料。
填料处理剂可以包括硅烷,如烷氧基硅烷、烷氧基官能的低聚硅氧烷、环状聚有机硅氧烷、羟基官能的低聚硅氧烷(如二甲基硅氧烷或甲基苯基硅氧烷、有机硅化合物、硬脂酸酯或脂肪酸)。填料处理剂可以包括单一填料处理剂,或选自类似或不同类型的分子的两种或更多种填料处理剂的组合。
填料处理剂可以包括烷氧基硅烷,所述烷氧基硅烷可以是单烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷或四烷氧基硅烷。烷氧基硅烷填料处理剂通过己基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基乙基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷和其组合。在某些方面,一种或多种烷氧基硅烷可以与硅氮烷组合使用,所述硅氮烷催化与表面羟基的较低反应性的烷氧基硅烷反应。此类反应通常在高于100℃下以高剪切伴随挥发性副产物(如氨、甲醇和水)的去除而进行。
合适的填料处理剂还包含烷氧基甲硅烷基官能化烷基甲基聚硅氧烷,或其中可水解基团可以包括例如硅氮烷、酰氧基或肟基的类似材料。
烷氧基官能的低聚硅氧烷还可以用作填料处理剂。烷氧基官能的低聚硅氧烷及其制备方法是本领域通常已知的。其它填料处理剂包含单封端的烷氧基官能化聚二有机硅氧烷,即,在一端具有烷氧基官能团的聚有机硅氧烷。
可替代地,填料处理剂可以是通常用于处理二氧化硅填料的任何有机硅化合物。有机硅化合物的实例包含有机氯硅烷,如甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷和三甲基一氯硅烷;有机硅氧烷,如羟基封端的二甲基硅氧烷低聚物、氢化硅官能化硅氧烷、六甲基二硅氧烷和四甲基二乙烯基二硅氧烷;有机硅氮烷,如六甲基二硅氮烷和六甲基环三硅氮烷;以及有机烷氧基硅烷,如具有甲基、丙基、正丁基、异丁基、正己基、正辛基、异辛基、正癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基或十八烷基取代基的烷基烷氧基硅烷。有机反应性烷氧基硅烷可以包含氨基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、缩水甘油基(glycidoxy)、环氧环己基、异氰尿酰基(isocyanurato)、异氰酸基、巯基、硫离子基(sulfido)、乙烯基-苄基-氨基、苄基-氨基或苯基-氨基取代基。可替代地,填料处理剂可以包括有机聚硅氧烷。使用这种填料处理剂来处理(A)填料的表面可以利用多个氢键,成簇的或分散的或两者兼有,作为将有机硅氧烷结合到(A)填料表面的方法。能够氢结合的有机硅氧烷每分子平均具有至少一个能够氢结合的硅结合基团。所述基团可以选自以下:具有多个羟基官能团的单价有机基团或具有至少一个氨基官能团的单价有机基团。氢结合可以是有机硅氧烷与(A)填料的主要结合模式。有机硅氧烷可能无法与(A)填料形成共价键。能够氢结合的有机硅氧烷可以选自由以下组成的组:糖-硅氧烷聚合物、氨基官能的有机硅氧烷和其组合。可替代地,能够氢结合的聚有机硅氧烷可以是糖-硅氧烷聚合物。
可替代地,填料处理剂可以包括烷基硫醇(如十八烷基硫醇)和其它,以及脂肪酸,如油酸、硬脂酸、钛酸盐、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂和其组合。本领域技术人员可以优化填料处理剂以帮助分散(A)填料而无需过度实验。
如果利用的话,填料处理剂和(A)填料的相对量基于所利用的特定填料以及填料处理剂及其期望效果或性质来选择。
按组合物的总重量计,(A)填料在组合物中以以下量存在:10重量%到90重量%,可替代地10重量%到80重量%,可替代地20重量%到75重量%,可替代地30重量%到70重量%,并且可替代地45重量%到65重量%。在某些其它实施例中,按组合物的总重量计,(A)填料在组合物中以20重量%到50重量%的量存在。可替代地,按用于某些应用的组合物(如木塑复合材料或矿物填充复合材料)的总重量计,(A)填料可以以以下量存在:65重量%到85重量%,可替代地70重量%到80重量%。可替代地,对于某些应用,期望使组合物中(A)填料的相对量最大化,这降低其总成本,只要维持或获得用其形成的聚合物复合材料制品的期望性质。本领域技术人员应理解,(A)填料的量可以为此目的改性,包含成本和所得性质的平衡,以及其它任选组分的存在或不存在,如以下所描述的。
仍进一步地,(A)填料可以包括不同类型的填料的共混物。例如,在组合物用于制备木塑复合材料时,(A)填料可以包括木质纤维素填料和增强填料的共混物,例如,滑石和/或碳酸钙。进一步地,也可以包含具体填料(如用于耐火性的那些填料),以定制或选择性地控制或改进聚合物复合材料制品的性质。在此类实施例中,各自按组分(A)、(B)和(C)的组合重量计,组合物可以包括例如,至多50重量%的木质纤维素填料、至多20重量%的矿物填料,以及任选地一些较少量的其它类型的填料。
(B)聚合物
组合物进一步包括(B)聚合物。所述聚合物可以在用于制备聚合物复合材料制品的组合物和由其制备的复合材料制品中形成连续相的全部或一部分。在具体实施例中,(B)聚合物是热塑性塑料。在其它具体实施例中,(B)聚合物是弹性体。(B)聚合物的选择通常是用所述组合物形成的聚合物复合材料制品的期望最终用途应用的函数,因为各种聚合物具有不同的熔点温度(和/或玻璃化转变温度)和物理/机械性质,以及合适的或可接受的连续用途应用温度。在某些实施例中,(B)聚合物的软化点温度小于组合物中其它组分的降解温度。在这些实施例中,(B)聚合物的软化点温度小于425℃,可替代地小于400℃,可替代地小于375℃。软化点温度也可以称为加工温度。(B)聚合物包括聚乙烯化合物,可替代地是聚乙烯化合物。在某些实施例中,(B)聚合物是粉末。
合适的聚乙烯化合物的非限制性实例包含聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯酯(乙烯基酯或聚乙酸乙烯酯)和其组合。在具体实施例中,(B)聚合物包括聚氯乙烯。在一个实施例中,(B)聚合物是聚氯乙烯。这些聚合物可以可替代地被称为塑料。另外,弹性体和/或橡胶可以添加到(B)聚合物中或与所述(B)聚合物配混以修改或改进性质,如冲击强度。
在某些实施例中,(B)聚合物基本上由聚乙烯化合物组成。“基本上由……组成”意指(B)聚合物可以包含除聚乙烯化合物之外的一种或多种另外的聚合物,只要此类另外的聚合物可以与(B)聚合物一起加工以形成聚合物复合材料制品。在又其它实施例中,(B)聚合物由聚乙烯化合物组成。在(B)聚合物不由聚乙烯化合物组成时,按组合物中利用的(B)聚合物的总重量计,(B)聚合物通常包含以下量的聚乙烯化合物:至少50wt.%,可替代地至少60wt.%,可替代地至少65wt.%,可替代地至少70wt.%,可替代地至少75wt.%,可替代地至少80wt.%,可替代地至少85wt.%,可替代地至少90wt.%,可替代地至少95wt.%,可替代地至少96wt.%,可替代地至少97wt.%,可替代地至少98wt.%,可替代地至少99wt.%。
在(B)聚合物包括除了聚乙烯化合物之外的聚合物并且除了所述聚乙烯化合物之外还包括聚合物时,所述(B)聚合物可以进一步包括聚烯烃(例如,聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯、聚(1-丁烯)、聚异丁烯、聚(1-戊烯)、聚(3-甲基-1-戊烯)、聚(4-甲基-1-己烯)、聚(5-甲基-1-己烯)等)、聚环烯烃、聚酰胺(例如,尼龙6、尼龙66等)、聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶聚酯、聚亚环己基二亚甲基对苯二酸酯(PCT)等)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚;聚苯醚;聚酰胺、聚甲醛(POM)、乙烯乙烯醇(EVOH)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯(甲基)丙烯酸烷基酯、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡胶(EPR)、丙烯酸树脂(例如,聚甲基丙烯酸甲酯)、纤维素(例如,三乙酰纤维素、二乙酰纤维素、赛璐玢等)、聚氨酯、聚醚酰亚胺(PEI);聚砜(PSU);聚醚砜;聚酮(PK);聚醚酮(PEK);聚醚醚酮(PEEK);聚醚酮酮(PEKK);聚芳酯(PAR);聚芳醚腈(PEN);聚砜;聚醚砜;聚苯砜;聚醚酰亚胺;甲阶型(resol-type);尿素(例如,三聚氰胺型);ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯聚合物)、氟化树脂(如聚四氟乙烯);热塑性硫化橡胶;苯乙烯;热塑性弹性体,如聚苯乙烯类型、聚烯烃类型、聚氨酯类型、聚酯类型、聚酰胺类型、聚丁二烯类型、聚异戊二烯类型、氟类型等;以及共聚物、改性物和其组合。
(B)聚合物可以进一步包括弹性体。弹性体的非限制性实例包含丁苯橡胶、聚醚聚氨酯橡胶、聚酯聚氨酯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶(氯丁橡胶(neoprene))、聚丙烯酸酯橡胶、乙烯丙烯酸酯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡胶(EPR)、氟硅橡胶、氟碳橡胶、全氟化弹性体(perfluoriantedelastomer)、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯、聚异戊二烯橡胶、聚硫橡胶、乙烯丙烯酸酯橡胶、表氯醇橡胶(epichlorohydrine rubber)、全氟橡胶(例如,KalrezTM)、聚硫橡胶、氯化聚乙烯(例如,包括至多40重量%氯的氯化聚乙烯)和其组合。
不管所利用的(B)聚合物如何,(B)聚合物可以包括原生聚合物(virgin polymer)和/或回收聚合物。如果利用的话,所述回收聚合物可以来源于工业生产流,以及来源于工业后和/或消费后来源(post-consumer source)。(B)聚合物的选择以及原生聚合物与回收聚合物的任何比率(如果共同利用)通常是成本以及由此形成的聚合物复合材料制品的期望性质的函数。
按组合物的总重量计,(B)聚合物存在于组合物的量可以为10重量%到90重量%,可替代地20重量%到90重量%,可替代地25重量%到80重量%,可替代地30重量%到70重量%,可替代地35重量%到55重量%,可替代地40重量%到50重量%。在具体实施例中,期望使组合物中(B)聚合物的相对量最小化,这可以根据选择降低其总成本,只要维持或获得用其形成的聚合物复合材料制品的期望性质。本领域技术人员应理解,(B)聚合物的量可以为此目的改性,包含成本和所得性质的平衡,以及其它任选组分的存在或不存在,如以下所描述的。
在具体实施例中,(A)填料包括木质纤维素填料,可替代地为木质纤维素填料,使得由此形成的聚合物复合材料制品为木塑复合材料。在此类实施例中,按组分(A)、(B)和(C)的组合重量计,(B)聚合物可以以以下量存在:10重量%到90重量%,可替代地15重量%到80重量%,可替代地20重量%到75重量%,可替代地20重量%到70重量%,可替代地20重量%到65重量%,可替代地20重量%到60重量%。在其它此类实施例中,按组分(A)、(B)和(C)的组合重量计,(B)聚合物可以以以下量存在:40重量%到90重量%,可替代地40重量%到85重量%,可替代地40重量%到80重量%,可替代地40重量%到75重量%,可替代地40重量%到70重量%,可替代地40重量%到65重量%,可替代地40重量%到60重量%。在又其它此类实施例中,按组分(A)、(B)和(C)的组合重量计,(B)聚合物可以以以下量存在:60重量%到90重量%,可替代地60重量%到85重量%,可替代地60重量%到80重量%,可替代地60重量%到75重量%,可替代地60重量%到70重量%,可替代地60重量%到65重量%。仍可替代地,按组分(A)、(B)和(C)的组合重量计,(B)聚合物可以以80重量%到90重量%的量存在。
在其它具体实施例中,(A)填料包括矿物填料、玻璃纤维、碳纤维或其组合,可替代地是矿物填料、玻璃纤维、碳纤维或其组合。在此类实施例中,按组分(A)、(B)和(C)的组合重量计,(B)聚合物可以以以下量存在:40重量%到90重量%,可替代地45重量%到85重量%,可替代地40重量%到80重量%,可替代地45重量%到80重量%,可替代地50重量%到80重量%,可替代地55重量%到80重量%,可替代地60重量%到80重量%。
(C)有机聚硅氧烷
所述组合物进一步包括(C)有机聚硅氧烷。所述(C)有机聚硅氧烷具有至少一个硅结合的羟基。所述(C)有机聚硅氧烷在25℃下的粘度为至少120mPa·s,可替代地为120mPa·s到250,000mPa·s。在某些实施例中,(C)有机聚硅氧烷在25℃下的粘度为1,000mPa·s到60,000mPa·s,可替代地1,000mPa·s到50,000mPa·s,可替代地2,000mPa·s到50,000mPa·s。粘度可以在25℃、在0.1到50RPM下,在具有#52主轴的布鲁克菲尔德(Brookfield)DV-III锥&板粘度计上进行测量。本领域的技术人员将理解,随着有机聚硅氧烷的粘度增加,粘度测试方法的RPM将从50降低到0.1RPM。
可替代地,在(C)有机聚硅氧烷中,按(C)有机聚硅氧烷的重量计,硅结合的OH基团可以以至少50ppm的量存在。可替代地,在相同的基础上,硅结合的OH基团可以以以下量存在:50ppm到15,000ppm;可替代地50ppm到10,000ppm;可替代地2,500ppm到7,500ppm;并且可替代地10,000ppm到15,000ppm。硅结合的OH含量可以通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱法测量。
(C)有机聚硅氧烷可以包括两种或更多种可以独立选择的不同有机聚硅氧烷。通常,(C)有机聚硅氧烷充当组合物和聚合物复合材料制品中的加工助剂。在不希望受理论束缚的情况下,(C)有机聚硅氧烷可以是内部和/或外部加工助剂。然而,(C)有机聚硅氧烷还可以用于其它目的,除了或可替代地用作加工助剂之外,例如,用于修改组合物和聚合物复合材料制品的物理或机械性质。
一般而言,根据(C)有机聚硅氧烷的一部分,可以实现各种优点。例如,在将组合物在挤出机中进行混合时,(C)有机聚硅氧烷通常降低组合物在挤出机中的熔融温度。熔融温度的降低是指组合物在挤出机中的温度与组合物(和挤出机)中任何一种单独组分的熔融温度相反。重要的是,所述熔融温度的降低允许在降低的温度下加工组合物,这提供了无数的益处,包含成本和美观。例如,某些填料(如木质纤维素填料)可能在组合物的某些升高的加工温度下焦化或降解,通常要求所述温度使所述组合物可流动。(C)有机聚硅氧烷的使用允许在降低的温度下制备聚合物复合材料制品,而不降解、焦化或以其它方式有害地影响(A)填料和聚合物复合材料制品的其它方面。此外,在将组合物在挤出机中进行混合时,通常通过包含(C)有机聚硅氧烷来降低挤出机的扭矩。降低的扭矩允许更大的输出,从生产吞吐量的角度来看这一点尤其重要。
在某些实施例中,(i)与(A)填料和(B)聚合物而没有(C)有机聚硅氧烷的混合物的挤出加工温度相比,挤出加工温度降低;和/或(ii)与在挤出(A)填料和(B)聚合物而没有(C)有机聚硅氧烷的的混合物时挤出机的扭矩相比,在混合组合物时挤出机的扭矩降低。挤出加工温度是组合物在挤出机中通常可加工的温度,例如,用于熔融组合物中的(B)聚合物和其它组分。挤出加工温度与组合物中任何一种组分的熔点温度不同。
(C)有机聚硅氧烷可以是线性的、支化的、部分支化的、环状的、树脂的(即,具有三维网络),或可以包括不同结构的组合。例如,(C)有机聚硅氧烷可以包括M、D、T和/或Q甲硅烷氧基单元的任何组合,只要(C)有机聚硅氧烷包含至少一个硅结合的羟基。这些甲硅烷氧基单元可以以各种方式组合以形成环状、线性、支化和/或树脂(三维网状)结构。
在某些实施例中,(C)有机聚硅氧烷具有以下平均单元式:
[R3SiO1/2]a[R2SiO2/2]b[RSiO3/2]c[SiO4/2]d;
其中每个R独立地选自OH和烃基,条件是在至少一个分子中,至少一个R是OH;0<a≤0.99;0<b≤0.99;0≤c≤0.2;并且0≤d≤0.2,条件是a+b+c+d=1。
不是OH的每个R可以独立地为线性的、支化的、环状的或其组合。环状烃基涵盖芳基以及饱和或非缀合环状基团。芳基可以是单环或多环的。直链和支链烃基可以独立地为饱和或不饱和的。直链和环状烃基的组合的一个实例是芳烷基。当R不是芳基时,R是饱和的,即,R不含烯属不饱和度。
烃基可以通过以下例示:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基或类似的烷基;以及苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基或类似的芳基;苄基、苯乙基或类似的芳烷基。
一个或多个硅结合的OH基团可以存在于任何M、D和/或T甲硅烷氧基单元中,所述甲硅烷氧基单元存在于(C)有机聚硅氧烷中,并且可以结合到相同的硅原子上(在M和/或D甲硅烷氧基单元的情况下)。(C)有机聚硅氧烷可以包括,例如,作为M甲硅烷氧基单元:(R3SiO1/2)、(R2(OH)SiO1/2)、(R(OH)2SiO1/2)和/或((OH)3SiO1/2)。(C)有机聚硅氧烷可以包括,例如,作为D甲硅烷氧基单元:(R2SiO2/2)、(R(OH)SiO2/2)和/或((OH)2SiO2/2)。(C)有机聚硅氧烷可以包括,例如,作为T甲硅烷氧基单元:(RSiO3/2)和/或((OH)SiO3/2)。此类甲硅烷氧基单元可以以任何方式组合,任选地与Q甲硅烷氧基单元一起,以产生具有至少一个硅结合的OH基团的有机聚硅氧烷。
在(C)有机聚硅氧烷包含T甲硅烷氧基单元和/或Q甲硅烷氧基单元时,(C)有机聚硅氧烷是支化的或树脂的。在(C)有机聚硅氧烷为支化的或树脂的时,(C)有机聚硅氧烷通常为包含T甲硅烷氧基单元和/或Q甲硅烷氧基单元与M甲硅烷氧基单元和/或D甲硅烷氧基单元组合的共聚物。例如,(C)有机聚硅氧烷可以是DT树脂、MT树脂、MDT树脂、DTQ树脂、MTQ树脂、MDTQ树脂、DQ树脂、MQ树脂、DTQ树脂、MTQ树脂或MDQ树脂。可替代地,在某些实施例中,(C)有机聚硅氧烷是线性的,在这种情况下(C)有机聚硅氧烷包括D甲硅烷氧基单元与M甲硅烷氧基单元的组合。
在某些实施例中,(C)有机聚硅氧烷具有以下平均单元式:
[R1 3-n(OH)nSiO1/2]a'[R1 2-m(OH)mSiO2/2]b'[R1SiO3/2]c'[SiO4/2]d';
其中每个R1是独立选择的烃基;n是0、1、2或3,m是0、1或2,条件是n和m不同时为0;0<a'<1;0<b'<1;0≤c'≤0.1;以及0≤d'≤0.1,条件是a'+b'+c'+d'=1。在此平均单元式中,至少一个硅结合的OH基团存在于(C)有机聚硅氧烷的M和/或D甲硅烷氧基单元中。
在具体实施例中,(C)有机聚硅氧烷是基本上线性的,可替代地线性的。在这些实施例中,(C)有机聚硅氧烷基本上不含T甲硅烷氧基和/或Q甲硅烷氧基单元,可替代地不含T甲硅烷氧基和/或Q甲硅烷氧基单元。例如,在这些具体实施例中,(C)有机聚硅氧烷可以具有以下平均单元式:
[R1 3-n(OH)nSiO1/2]a”[R1 2-m(OH)mSiO2/2]b”
其中每个R1是独立选择的烃基;n是0、1、2或3,m是0、1或2,条件是n和m不同时为0;0<a”<1;0<b”<1;条件是a”+b”=1。在某些实施例中,n是1、2或3。在这些或其它实施例中,m是0,使得一个或多个硅结合的OH基团位于M甲硅烷氧基单元中并且因此为末端。鉴于如以上所介绍的和以下所描述的(C)有机聚硅氧烷的粘度,通常b”>a”。每个R1通常是甲基。
在(C)有机聚硅氧烷是基本上线性的,可替代地线性的,并且包含一个或多个末端硅结合的OH基团时,(C)有机聚硅氧烷可以具有以下平均单元式:
R1 3-x(OH)xSiO[SiR1 2O]c”Si(OH)yR1 3-y
其中每个R1是独立选择的烃基;x是0、1、2或3,y是0、1、2或3,条件是x和y不同时为0;并且c”的值足以提供(C)有机聚硅氧烷的期望粘度,可替代地c”为60到1,200,可替代地100到1,200。在某些实施例中,x是1、2或3,并且y是1、2或3。下标c”涉及重复D单元的数量和(C)有机聚硅氧烷的聚合度(DP)。如本领域所理解的,对R1和DP两者的选择均影响(C)有机聚硅氧烷的粘度。
不管所利用的(C)有机聚硅氧烷如何,(C)有机聚硅氧烷在25℃下,在范围为0.1到50的RPM下,在具有#52主轴的布鲁克菲尔德DV-III锥&板粘度计上测量的粘度至少为1,000mPa·s。例如,在以上所概述的条件下测试的在25℃下,(C)有机聚硅氧烷的粘度可以为120mPa·s到250,000mPa·s,可替代地10,000mPa·s到100,000mPa·s。通常,在以上所概述的条件下测试的在25℃下,(C)有机聚硅氧烷的粘度为1,000mPa·s到60,000mPa·s,可替代地1,000mPa·s到50,000mPa·s,可替代地2,000mPa·s到50,000mPa·s。
(C)有机聚硅氧烷可以进一步包括载剂媒剂。载剂媒剂可以包括有机载剂媒剂,任选地有机溶剂,取决于(C)有机聚硅氧烷是否仅仅由载剂媒剂携带或分散在载剂媒剂中,或(C)有机聚硅氧烷是否溶解于载剂媒剂中。例如,(C)有机聚硅氧烷可以溶解于载剂媒剂中或乳化在载剂媒剂中,例如当载剂媒剂是水时。合适的载剂媒剂的具体实例包含醇,如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇或正丙醇;酮,如丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮;芳族烃,如苯、甲苯或二甲苯;脂肪族烃,如庚烷、己烷或辛烷;乙二醇醚,如丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇正丁醚、丙二醇正丙醚或乙二醇正丁醚;卤代烃,如二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷或二氯甲烷;氯仿;二甲基亚砜;二甲基甲酰胺、乙腈;四氢呋喃;石油溶剂油(white spirit);矿物溶剂油(mineral spirit);石脑油(naphtha);n-甲基吡咯烷酮;或其组合。
合适的载剂媒剂还包含线性和环状的硅酮、有机油、有机溶剂及这些的混合物。例如,相对于硅酮,所述载剂媒剂可以包括聚二烷基硅氧烷,例如,聚二甲基硅氧烷。载剂媒剂还可以是矿物填料,例如,作为组合物的(A)填料。
载剂媒剂还可以是在25℃下的粘度范围为1到1,000mm2/秒的低粘度有机聚硅氧烷或挥发性甲基硅氧烷或挥发性乙基硅氧烷或挥发性甲基乙基硅氧烷,如六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、十六烷基七硅氧烷(hexadeamethylheptasiloxane)、七甲基-3-{(三甲基硅烷基)氧基)}三硅氧烷、六甲基-3,3,双{(三甲基硅烷基)氧基}三硅氧烷、五甲基{(三甲基硅烷基)氧基}环三硅氧烷以及聚二甲基硅氧烷、聚乙基硅氧烷、聚甲基乙基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、辛酰基甲基硅氧烷及其任何混合物。
然而,(C)有机聚硅氧烷通常纯净利用,即在不存在任何载剂媒剂的情况下。如果(C)有机聚硅氧烷包括载剂媒剂,则以上所提及的粘度通常适用于(C)有机聚硅氧烷的有机聚硅氧烷而不考虑载剂媒剂,因为载剂媒剂可以降低(C)有机聚硅氧烷的粘度。仍进一步地,载剂媒剂可以最初与(C)有机聚硅氧烷一起存在,并且在用其制备组合物和/或聚合物复合材料制品之前由其驱动。例如,在组合组合物的组分并随后挥发或去除(在制备聚合物复合材料制品之前和/或期间)时,载剂媒剂可以存在,如以下结合本发明方法更详细地描述的。
按组合物的总重量计,(C)有机聚硅氧烷的用量通常为大于0wt.%到10wt.%,可替代地0.25wt.%到9wt.%,可替代地0.25wt.%到5wt.%,可替代地0.5wt.%到5wt.%,可替代地0.8wt.%到4wt.%,可替代地1wt.%到4wt.%,可替代地1wt.%到3wt.%。在具体实施例中,按组合物的总重量计,(C)有机聚硅氧烷的用量为0.75wt.%到3wt.%。
在具体实施例中,(A)填料包括木质纤维素填料,可替代地是木质纤维素填料,并且(B)聚合物包括聚氯乙烯,可替代地是聚氯乙烯。在此类实施例中,按组分(A)、(B)和(C)的组合重量计,(C)有机聚硅氧烷的用量通常为0.5重量%到3重量%。
在另一个具体实施例中,(A)填料包括滑石,可替代地是滑石,并且(B)聚合物包括聚氯乙烯,可替代地是聚氯乙烯。在此类实施例中,按组分(A)、(B)和(C)的组合重量计,(C)有机聚硅氧烷的用量通常为0.25重量%到5重量%,可替代地0.25重量%到2重量%,可替代地1重量%到5重量%。
在另一个具体实施例中,(A)填料包括碳酸钙,可替代地是碳酸钙,并且(B)聚合物包括聚氯乙烯,可替代地是聚氯乙烯。在此类实施例中,按组分(A)、(B)和(C)的组合重量计,(C)有机聚硅氧烷的用量通常为0.25重量%到5重量%,可替代地0.25重量%到2重量%,可替代地1重量%到5重量%。
(C)有机聚硅氧烷可以以纯净(未掺杂)的形式利用,但是可替代地可以以任何其它合适的形式提供,所述有机聚硅氧烷可以例如以稀释液体形式与前述载剂媒剂组合的形式提供,或可替代地可以以固体形式提供。在某些实施例中,(C)有机聚硅氧烷在25℃下是液体。
可替代地,(C)有机聚硅氧烷可以是固体载剂组分的一部分。固体载剂组分在环境温度和压力(例如,25℃和1个大气压)下是固体。固体载剂组分可以通过将(C)有机聚硅氧烷与组合物中的一种或多种其它起始材料组合来形成。固体载剂组分通常为微粒形式,并且可以例如为颗粒、团粒、粉末等形式。固体载剂组分的平均粒度是其期望性质的函数。在某些实施例中,固体载剂组分是粉末。在其它实施例中,固体载剂组分是团粒。团粒的平均粒度通常大于比粉末的平均粒度。
在一个实施例中,固体载剂组分是以上所描述的(C)有机聚硅氧烷和以上所描述的填料的组合。(A)填料可以是以上描述为组分(A)的填料的全部或一部分。在此实施例中,(C)有机聚硅氧烷可以是以上所描述的基本上线性的有机聚硅氧烷,可替代地线性的有机聚硅氧烷。(C)有机聚硅氧烷可以具有以下平均单元式(I)或(II):
[R1 3-n(OH)nSiO1/2]a”[R1 2-m(OH)mSiO2/2]b” (I)
其中每个R1是独立选择的烃基;n是0、1、2或3,m是0、1或2,条件是n和m不同时为0;0<a”<1;0<b”<1;条件是a”+b”=1;或
R1 3-x(OH)xSiO[SiR1 2O]c”Si(OH)yR1 3-y (II)
其中每个R1是独立选择的烃基;x是0、1、2或3,y是0、1、2或3,条件是x和y不同时为0;并且c”是60到1,200。在此实施例中,如以上所描述的,固体载剂组分包括5%到95%填料(A)和95%到5%有机聚硅氧烷(C)。用于起始材料(C)的合适的线性有机聚硅氧烷包含动态粘度为1,000mPa·s到60,000mPa·s的双羟基封端的聚二甲基硅氧烷(可从美国密歇根州米德兰的陶氏有机硅公司(Dow Silicones Corporation)商购获得)或其它羟基封端的聚二甲基硅氧烷(例如,具有不同粘度,可从陶氏有机硅公司商购获得)。(C)有机聚硅氧烷和(A)填料可以通过任何方便的方式组合以形成固体载剂组分。
可替代地,固体载剂组分可以通过在将所述固体载剂组分与组合物中的其它组分组合之前,将(C)有机聚硅氧烷与以上所描述的(B)聚合物(如聚氯乙烯)的全部或一部分组合来形成。
可替代地,在将固体载剂组分与组合物中的其它起始材料组合之前,(C)有机聚硅氧烷可以与组分(A)填料的一部分、组分(B)聚合物的一部分和组分(D)的全部或一部分中的一个或更多个组合,以形成固体载剂组分。
可替代地,固体载剂组分可以通过在将所述固体载剂组分与组合物的其它组分组合之前,将(C)有机聚硅氧烷与(D)增容剂(如官能化聚合物)组合来形成。官能化聚合物可以是(D)增容剂的全部或一部分,如本文所描述的改性聚乙烯或改性聚丙烯。
固体载剂组分中的官能化聚合物的量和(C)有机聚硅氧烷的量取决于各种因素,包含官能化聚合物的类型和(C)有机聚硅氧烷的分子量和粘度。然而,在固体载剂组分与组合物中的其它起始材料组合时,固体载剂组分中的有机聚硅氧烷的量足以提供:组合物中的>0到10%,可替代地1%到4%,并且可替代地1%到3%的(C)有机聚硅氧烷。可替代地,固体载剂组分可以包括70%到95%的官能化聚合物和5%到30%的(C)有机聚硅氧烷。
在一个实施例中,固体载剂组分包括高达40wt.%,可替代地高达30wt.%,可替代地高达25wt.%,可替代地高达20wt.%的(C)有机聚硅氧烷,其中余量是以上描述为组分(B)的聚合物和/或如以上所描述的官能化聚合物。
在替代性实施例中,固体载剂组分可以包括(C)有机聚硅氧烷和聚合物化合物(如以上描述为组分(B)的聚合物和/或如以上所描述的官能化聚合物)和/或(A)填料(如以上所描述的填料)或填料和聚合物化合物中的两种或更多种的组合,其中(C)有机聚硅氧烷、聚合物、官能化聚合物和(A)填料的相对量使得在将固体载剂组分与包括(A)填料和(B)聚合物的组分组合以制备用于制备本文所描述的聚合物复合材料制品的组合物时,所得组合物包括:
(A)填料,所述填料的量为10wt.%到90wt.%;
(B)聚合物,所述聚合物的量为10wt.%到90wt.%;以及
固体载剂组分,所述固体载剂组分包括(C)有机聚硅氧烷和至少一种其它组分,所述固体载剂组的量足以向组合物提供量大于0wt.%到10wt.%的组分(C),各自按组合物中的组分(A)、(B)和(C)的总重量计。
包含以上所描述的(C)有机聚硅氧烷和至少一种其它组分的固体载剂组分可以通过由聚合物化合物(例如,描述为组分(B)和/或(D)增容剂的聚合物(例如,以上所描述的官能化聚合物)和/或其组合)和以上所描述的(C)有机聚硅氧烷形成混合组合物来制备,所述混合组合物可以通过在例如用合适的混合设备进行混合或剪切时分散来形成。可替代地,混合组合物可以进一步包括(A)填料的一部分,如以上所描述的。例如,混合组合物可以分散在配备有搅拌器和/或混合叶片的容器中。所述容器可以是例如密闭式混合器(internalmixer),如班伯里(Banbury)、西格玛(Sigma)(Z)叶片或腔穴传递式混合器(CavityTransfer style mixer)。可替代地或另外,混合组合物可以分散在挤出机中或通过挤出机加工,所述挤出机可以是任何挤出机,例如,具有旋转和/或往复式(共捏合机)螺杆的单螺杆挤出机以及包括两个或更多个螺杆的多螺杆装置,所述两个或更多个螺杆可以切向地或部分地/完全地相互啮合地对齐,在共旋转方向或反旋转方向上旋转。可替代地,锥形挤出机可以用于分散本文所描述的混合组合物。
如以上所描述制备的固体载剂组分是可再加工的,并且可以制备用于在后续工艺中进料。如以上所描述制备的混合组合物可以是,例如基本上连续的带或不连续的团粒或颗粒或粉末。基本上连续的带可以通过对混合组合物加压并使其通过模头以形成连续的股线或带子(tape)而形成,所述连续的股线或带子随后在被适当包装之前被冷却。可替代地,可以将股线或条子粉碎以形成团粒或粉末。当混合装置是挤出机时,所述混合装置还可以产生通过模口(die)加工混合组合物所需要的压力,所述挤出机可以是任何挤出机,例如,具有旋转和/或往复式(共捏合机)螺杆的单螺杆挤出机以及包括两个或更多个螺杆的多螺杆装置,所述两个或更多个螺杆可以切向地或部分地/完全地相互啮合地对齐,在共旋转方向或反旋转方向上旋转。锥形挤出机可以用于混合和加压混合组合物。可替代地,在混合组合物已经混合之后,可以使用齿轮泵来产生挤出所需要的压力。可以通过将混合组合物的连续的带切成较短的长度来产生混合组合物的不连续形式。可替代地,可以通过使用研磨机或切碎机将大块混合组合物减小到可用尺寸。
在某些实施例中,固体载剂组分可以通过在挤出机(如双螺杆挤出机)中连续或半连续执行的方法来形成(其中螺杆同时地旋转,部分地或完全地相互啮合,可替代地所述螺杆反向旋转,切向地或部分地或完全地相互啮合地对齐)。在一个实施例中,将(C)有机聚硅氧烷与聚合物(和任选地(A)填料)同时地安置于挤出机中。可替代地,(C)有机聚硅氧烷可以在熔融聚合物之后(并且在添加(A)填料之前,如果有的话,将其添加到混合组合物中)安置于挤出机中。可替代地,(C)有机聚硅氧烷可以在(A)填料(当存在时)和聚合物之后且在聚合物混合物离开挤出机之前安置于挤出机中。可替代地,可以将(A)填料与(C)有机聚硅氧烷同时安置于挤出机中,然后可以将(B)聚合物安置于挤出机中以产生混合物,并且将温度增加到适用于配混混合物的温度。挤出机可以具有一个或多个区,如1到3个,可替代地1到12个,可替代地3到12个,或可替代地3到10个区,其中可以添加组分。这些区可以在不同的温度下加热,并结合各种功能阶段,包含输送、熔融、混合、脱气、真空、加压和成型。
在用于制备固体载剂组分的方法的具体实施例中,将(B)聚合物安置于挤出机的第一区中,所述挤出机的第一区在聚合物的熔点温度内在+/-30℃下加热。将(C)有机聚硅氧烷安置于挤出机的第二区中,所述挤出机的第二区在聚合物的熔点温度以上在10℃到90℃下加热。(A)填料(当存在时)在挤出机的第一区、第二区或后续区中被处理掉。如上所述,所利用的温度通常小于组合物组分的降解温度。在某些实施例中,在加压和在挤出机的模口中形成之前,将混合物汽提以去除任何空气、水分或副产物。也可以加热真空区、加压区和成型区,并且包含任何区和模口的温度的挤出机所利用的温度不超过聚合物或(A)填料的降解温度。如本领域技术人员所理解的,聚合物和(A)填料的降解温度取决于其选择。所得挤出股线可以通过任何方便的方式粉碎,以形成包括(C)有机聚硅氧烷和至少一种其它组分的固体载剂组分。
在一个实施例中,如以上所描述制备的固体载剂组分包括:80%马来酸酯化聚乙烯和(C)20%有机聚硅氧烷。在替代性实施例中,如以上所描述制备的固体载剂组分包括作为组分(B)的回收聚乙烯、马来酸酯化聚乙烯和以上所描述的(C)有机聚硅氧烷。
在替代性实施例中,固体载剂组分包括作为组分(A)的木粉或木纤维、作为组分(D)的增容剂种类的马来酸酯化聚乙烯和以上所描述的(C)有机聚硅氧烷。在此实施例中,固体载剂组分可以包括(A)30%木纤维填料、(D)35%马来酸酯化聚乙烯和(C)35%有机聚硅氧烷。在替代性实施例中,固体载剂组分包括作为组分(A)的碳酸钙和滑石的混合物、作为组分(D)的马来酸酯化聚乙烯,以及以上所描述的(C)有机聚硅氧烷。
在此实施例中,如以上所描述的,固体载剂组分包括5%到95%填料和95%到5%有机聚硅氧烷。(C)有机聚硅氧烷和(A)填料可以通过任何方便的方式组合,如混合,例如,通过带式共混器、造粒盘、造粒鼓或本领域技术人员已知的其它合适的设备。
可替代地,固体载剂组分可以通过在将所述固体载剂组分与组合物中的其它组分组合之前,将(C)有机聚硅氧烷与以上所描述的(B)聚合物(如聚氯乙烯)的全部或一部分组合来形成。可替代地,固体载剂组分可以通过在将固体载剂组分与组合物的其它组分组合之前,将(C)有机聚硅氧烷与作为增容剂的(D)官能化聚合物组合来形成。官能化聚合物可以是(D)增容剂的全部或一部分,如改性聚乙烯或改性聚丙烯,如以下所描述的。可替代地,在将固体载剂组分与组合物中的其它起始材料组合之前,(C)有机聚硅氧烷可以与组分(A)填料的一部分、组分(B)聚合物的一部分和组分(D)的全部或一部分中的两种或更多种组合,以形成固体载剂组分。所述组分可以以各种操作顺序和一个或多个不同操作来组合。
用于组分(D)的合适的官能化聚合物的实例包含马来酸酐接枝高密度聚乙烯(MAH-g-PE)。MAH-g-PE中的接枝聚乙烯可以是高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)或聚烯烃弹性体。接枝到聚乙烯链上的马来酸酐成分的量大于0.05重量%到3重量%(按聚乙烯的重量计),如通过滴定分析、FTIR分析或任何其它适当的方法确定。可替代地,按聚乙烯的重量计,此量为0.6重量%到2.7重量%。在一些实施例中,按聚乙烯的重量计,马来酸酐接枝成分的量为1.0重量%到2.0重量%。可替代地,在一些实施例中,按聚乙烯的重量计,马来酸酐接枝成分的量为1.0重量%到1.6重量%。在一些实施例中,MAH-g-PE的熔融指数(I2)为0.2克/10分钟到15克/10分钟。介于0.2克/10分钟与15克/10分钟之间的所有单独值和子范围均包含在本文中并在本文中公开。例如,MAH-g-PE的熔融指数可以从下限为0.2、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11克/10分钟到上限为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15克/10分钟。在一些实施例中,MAH-g-PE的熔融指数(I2)为2到15克/10分钟。在一些实施例中,MAH-g-PE的熔融指数(I2)为5到15克/10分钟。在一些实施例中,MAH-g-PE的熔融指数(I2)为7到15克/10分钟。
用于MAH-g-PE的接枝工艺可以通过分解引发剂以形成自由基来引发,所述自由基除了别的之外包含含偶氮化合物、羧酸过氧酸和过氧酯、烷基氢过氧化物以及二烷基和二酰基过氧化物。已经描述了这些化合物中的许多化合物及其性质(参考文献:J.Branderup、E.Immergut、E.Grulke编辑,《聚合物手册(Polymer Handbook)》,第4版,威利(Wiley),纽约,1999,第II节,第1-76页)。可替代地,通过引发剂分解形成的物质可以是氧基自由基(oxygen-based free radical)。可替代地,引发剂可以选自由以下组成的组:过氧羧酸酯(carboxylic peroxyester)、过氧缩酮、二烷基过氧化物和二酰基过氧化物。在美国专利第7,897,689的横跨第48栏第13行-第49栏第29行的表格中列出了一般用于改性聚合物结构的示例性引发剂,所述美国专利通过引用并入本文。可替代地,用于MAH-g-PE的接枝工艺可以通过由热氧化工艺产生的自由基来引发。
可替代地,在此实施例中,固体载剂组分可以包括(C)有机聚硅氧烷和作为(D)增容剂的官能化聚合物。官能化聚合物可以是官能化聚烯烃共聚物,所述官能化聚烯烃共聚物可以是包含聚烯烃基和一种或多种接枝单体的接枝残基的接枝共聚物。官能化聚烯烃共聚物可以是官能化乙烯共聚物。可替代地,官能化乙烯共聚物可以是乙烯与一种或多种官能化共聚单体的直接共聚物。优选的直接共聚物包含但不限于乙烯与一种或多种选自由以下组成的组的官能化共聚单体的共聚物:α,β-不饱和二羧酸(如马来酸、富马酸、衣康酸、巴豆酸)和α,β-不饱和二羧酸的衍生物(如酸酐、单酯和二酯),以及二羧酸和单酯的羧酸盐。可替代地,所述衍生物可以选自由以下组成的组:酸酐、烷基单酯和烷基二酯。可替代地,所述衍生物可以独立地选自包括1到4个碳原子的支链或无支链的烷基的酯。可替代地,α,β-不饱和二羧酸可以是马来酸。可替代地,官能化共聚单体可以是马来酸酐。按直接共聚物的总重量计,直接共聚物可以含有量为以下的一种或多种官能化共聚单体的共聚残基:0.01%到10%,可替代地0.1%到10%,可替代地0.1%到5%,并且可替代地0.3%到3%。
直接共聚物可以进一步包括选自由以下组成的组的一种或多种另外的共聚单体:(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙酯和乙酸乙烯酯。合适的烷基是支链或无支链的,并且包括1到4个碳原子。还优选地,按直接共聚物的总重量计,直接共聚物包括有限量高达40%,可替代地5%到30%的一种或多种另外的共聚单体的共聚残基。
直接共聚物中共聚乙烯的量与一种或多种共聚官能化共聚单体和一种或多种其它共聚单体(如果存在)的量互补,使得直接共聚物中共聚单体的重量百分比的总和为100%。
直接共聚物的熔融流动速率(MFR)可以为1克/10分钟到1000克/10分钟,可替代地1克/10分钟到500克/10分钟,并且可替代地1克/10分钟到20克/10分钟,如根据ASTM方法第D1238-13号(在2018年9月有效的版本)在190℃下和2.16kg下确定。
按直接共聚物的总重量计,合适的直接共聚物的具体实例包含但不限于5%到30%丙烯酸烷基酯、0.1%到5%马来酸酐和互补量的乙烯的共聚物。
合适的直接共聚物可以通过乙烯与一种或多种官能化共聚单体和一种或多种其它共聚单体(如果存在)在高压自由基工艺(通常为高压釜工艺)中无规共聚来合成。例如,乙烯/马来酸单烷基酯共聚物可以使用美国专利第4,351,931号所描述的合适的高压工艺来获得。另外,合适的直接共聚物可从宾夕法尼亚州普鲁士王市阿科玛有限公司(Arkema,Inc.)以商品名LotaderTM三元共聚物和官能化聚合物(如购自利安德巴塞尔(LyondellBasell)的PlexarTM)商购获得。
例如,合适的接枝共聚物、合适的聚烯烃基、合适的接枝单体和用于生产接枝共聚物的合适的方法描述于美国专利第5,346,963号;6,545,091;和第5,053,457号中。
然而,简而言之,用于接枝共聚物的合适的聚烯烃基包含但不限于聚乙烯均聚物和与α-烯烃的共聚物、乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物、以及乙烯与一种或多种(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物。烷基可以是支链或无支链的。烷基可以包括1到4个碳原子。
在聚烯烃基是乙烯(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物时,其通常在多区或“管式”反应器工艺中合成,如以上关于乙烯与(甲基)丙烯酸烷基酯的优选共聚物所描述的。
在聚烯烃基是聚乙烯均聚物或乙烯与一种或多种α-烯烃的共聚物时,聚烯烃基优选地是线性的或基本上线性的。如本文所使用的关于聚烯烃基的术语“基本上线性的”是指被每1000个碳0.01到3个长链分支取代的聚合物主链。在聚烯烃基是聚乙烯均聚物或乙烯与一种或多种α-烯烃的共聚物时,聚烯烃基可以是线性的或基本上线性的。长链分支具有与聚合物主链相同的共聚单体分布,并且可以具有与聚合物主链的长度相同的长度。长链分支的长度长于短链分支的碳长度,所述短链分支由α-烯烃共聚单体结合到聚合物主链中形成。
相比之下,如本文所使用的关于聚烯烃基的术语“线性的”是指缺少可测量或可证实的长链分支的聚合物主链,即,所述聚合物主链被每1000个碳少于0.01个长链分支取代。
长链分支的程度可以通过使用碳-13核磁共振(13C-NMR)光谱法来确定,并且可以使用Randall方法来量化《(高分子化学物理综述(Rev.Macromol.Chem.Phys.)》,C29(2&3),1989,第285-297页)。
聚烯烃基的熔融流动速率(MFR)可以为1克/10分钟到1000克/10分钟,可替代地1克/10分钟到500克/10分钟,或可替代地1克/10分钟到20克/10分钟,如根据ASTM方法D1238(在2018年9月有效的版本)在190℃下和2.16kg下确定。
可替代地,聚烯烃基的密度可以为0.855g/cm3到0.960g/cm3,可替代地0.930g/cm3到0.950g/cm3,如根据ASTM方法第D792-91号(在2018年9月有效的版本)测量。替代性密度范围为0.858g/cm3到0.935g/cm3,可替代地0.860g/cm3到0.910g/cm3,并且可替代地0.880g/cm3到0.900g/cm3。在聚烯烃基是乙烯与丙烯酸烷基酯的共聚物时,其它替代性范围可以为0.930g/cm3到0.960g/cm3;在聚烯烃基是聚乙烯时,其它替代性范围为0.90g/cm3到0.960g/cm3;并且在聚烯烃基是塑性体时,即乙烯与具有如制造商所报告的分子量介于5,000与50,000道尔顿之间的α烯烃的共聚物,其它替代性范围为0.860到0.910g/cm3。
合适的接枝单体包含但不限于烯属不饱和羧酸。优选的接枝单体包含但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸、纳迪克酸(nadic acid)(5-降冰片烯-2,3-二羧酸,或更严格地,双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酸)、柠康酸和衣康酸。还合适的是烯属不饱和羧酸的衍生物,例如,酸酐;金属盐;酯,包含单酯和二酯;酰胺;酰亚胺;等。可替代地,接枝单体可以是酸酐。可替代地,接枝单体可以选自由以下组成的组:马来酸和马来酸酐;并且可替代地马来酸酐。
按接枝共聚物的总重量计,接枝共聚物可以包括有限量为以下的接枝单体:高达10%,可替代地高达5%,或可替代地1%到4%。聚烯烃基的重量百分比与接枝单体的量互补,使得接枝共聚物中聚烯烃基和接枝单体的重量百分比的总和为100%。
用于接枝共聚物的合适的熔融流动速率如以上关于聚烯烃基所阐述的,并且如以上关于聚烯烃基所阐述的进行测量。
聚乙烯和乙烯共聚物可以通过本领域已知的任何合适的工艺合成和官能化。例如,由聚乙烯和线性的和基本上线性的乙烯α-烯烃共聚物生产的接枝共聚物可以如美国专利第5,346,963号和第6,545,091号中所描述的进行生产。由乙烯与乙酸乙烯酯或(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物生产的接枝共聚物描述于授予I-Hwa Lee的美国专利第5,053,457号和其中引用的参考文献中,包含美国专利第4,861,677号;第4,861,676号;第4,670,349号;第4,358,557号;第3,932,332号;第4,576,995号;和日本专利申请第59055743号;第54057582号(报告为Derwent摘要第46260B/25号);以及第58203043号(报告为Derwent摘要第84-008480/02号)。
在用于制备固体载剂组分的方法的具体实施例中,将(B)聚合物和任选地其它组分,例如(D)增容剂(如果利用)安置于挤出机的第一区中,所述挤出机的第一区在(B)聚合物的熔点温度内在+/-30℃下加热。将(C)有机聚硅氧烷安置于挤出机的第二区中,所述挤出机的第二区在(B)聚合物的熔点温度以上在10℃到90℃下加热。(A)填料(当存在时)在挤出机的第一区、第二区或后续区中被处理掉。如上所述,所利用的温度通常小于组合物组分的降解温度。在某些实施例中,在加压和在挤出机的模口中形成之前,将混合物汽提以去除任何空气、水分或副产物。也可以加热真空区、加压区和成型区,并且包含任何区和模口的温度的挤出机所利用的温度不超过(B)聚合物或(A)填料的降解温度。如本领域技术人员所理解的,(B)聚合物和(A)填料的降解温度取决于其选择。所得挤出股线可以通过任何方便的方式粉碎,以形成包括(C)有机聚硅氧烷和至少一种其它组分的固体载剂组分。
在具体实施例中,按固体载剂组分的总重量计,固体载剂组分包括1wt.%到70wt.%,可替代地5wt.%到50wt.%,可替代地5wt.%到30wt.%,可替代地5wt.%到25wt.%,可替代地5wt.%到20wt.%,可替代地5wt.%到15wt.%,可替代地10wt.%到20wt.%的(C)有机聚硅氧烷。在这些或其它实施例中,按固体载剂组分的总重量计,固体载剂组分包括量为以下的(B)聚合物:0wt.%到90wt.%,可替代地5wt.%到90wt.%,可替代地10wt.%到90wt.%,可替代地20wt.%到90wt.%,可替代地30wt.%到90wt.%,可替代地50wt.%到90wt.%,可替代地为60wt.%到90wt.%,可替代地70wt.%到90wt.%,可替代地5wt.%到60wt.%,可替代地5wt.%到50wt.%,可替代地5wt.%到40wt.%。在这些或其它实施例中,按固体载剂组分的总重量计,固体载剂组分包括量为以下的(D)增容剂:0wt.%到95wt.%,可替代地0wt.%到50wt.%,可替代地5wt.%到50wt.%,可替代地5wt.%到30wt.%,可替代地5wt.%到25wt.%,可替代地5wt.%到20wt.%,可替代地5wt.%到15wt.%,可替代地10wt.%到20wt.%,可替代地1wt.%到95wt.%,可替代地5wt.%到95wt.%,可替代地10wt.%到90wt.%。在这些或其它实施例中,按固体载剂组分的总重量计,固体载剂组分包括量为以下的(A)填料:0wt.%到75wt.%,可替代地0.5wt.%到5wt.%,可替代地0.5wt.%到40wt.%,可替代地0.5wt.%到25wt.%,可替代地0.5wt.%到20wt.%,可替代地0.5wt.%到15wt.%,可替代地0.5wt.%到10wt.%,可替代地0.5wt.%到5wt.%,可替代地0.5wt.%到2wt.%,可替代地1wt.%到50wt.%,可替代地1wt.%到40wt.%,可替代地1wt.%到25wt.%,可替代地1wt.%到20wt.%,可替代地1wt.%到15wt.%,可替代地1wt.%到10wt.%,可替代地1wt.%到5wt.%,可替代地1wt.%到2wt.%。
在某些实施例中,除了组分(A)填料、(B)聚合物和(C)有机聚硅氧烷之外,用于制备如以上所描述的聚合物复合材料制品的组合物进一步包括选自以下的一种或多种添加剂:(D)增容剂、(E)着色剂、(F)发泡剂、(G)UV稳定剂、(H)抗氧化剂、(I)加工助剂、(J)防腐剂、(K)杀虫剂、(L)阻燃剂、(M)抗冲改性剂、(N)热稳定剂以及(O)润滑剂。如果利用,按组合物的总重量计,每种添加剂在组合物中可以以大于0重量%到30重量%的量存在。所述组合物还可以包含其它任选的添加剂,如本领域已知的。此类添加剂描述于例如,Walker、Benjamin M.和Charles P.Rader编辑,《热塑性弹性体手册(Handbook of thermoplasticelastomers)》,纽约:范诺斯特兰-雷因霍尔德(Van Nostrand-Reinhold),1979;Murphy、John编辑,《塑料添加剂手册(Additives for plastics handbook)》,爱思唯尔(Elsevier),2001;所述文献通过引用并入本文。在(C)有机聚硅氧烷存在于固体载剂组分的情况下,这些添加剂中的一种或多种添加剂可以包含在固体载剂组分中。
在选择用于制备以上所描述的聚合物复合材料制品的组合物的组分时,各组分的类型之间可能存在重叠,因为本文所描述的某些组分可能具有多于一个功能。例如,某些多糖可以用作一种复合材料中的填料并且用作不同复合材料中的聚合物。某些官能化聚合物可以用作组分(D)。某些微粒可以用作填料并且用作颜料,并且甚至用作阻燃剂,例如炭黑。在选择组合物的组分时,为每个实施例选择的组分彼此不同。
如本文所使用的,(D)增容剂可以是改性,可替代地改进(B)聚合物(例如,基于聚乙烯的聚合物)在(A)填料上的润湿的任何化合物或组分。此类增容剂的实例包含钛醇酯、磷酸、亚磷酸、膦酸和硅酸的酯、脂肪族、芳族和脂环族酸的金属盐和酯、乙烯/丙烯酸或甲基丙烯酸、乙烯/丙烯酸或甲基丙烯酸的酯、乙烯/乙酸乙烯酯树脂、苯乙烯/马来酸酐树脂或其酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂、甲基丙烯酸酯/丁二烯苯乙烯树脂(MBS)、苯乙烯丙烯腈树脂(SAN)和丁二烯丙烯腈共聚物。可替代地或另外,(D)增容剂可以包括硅烷,例如,烃氧基硅烷,如烷氧基硅烷、烷氧基硅烷和羟基官能的聚有机硅氧烷的组合、氨基官能化硅烷或其组合。硅烷可以包含任何官能团,所述官能团可以是粘附促进基团,如氨基、环氧基、巯基和/或丙烯酸酯基。可以利用官能团的组合,例如(D)增容剂可以包括环氧官能的烷氧基硅烷。合适的环氧官能的有机基团通过以下例示:3-环氧丙氧基丙基和(环氧环己基)乙基。不饱和有机基团通过以下例示:3-甲基丙烯酰氧基丙基、3-丙烯酰氧基丙基和不饱和一价烃基(如乙烯基、烯丙基、己烯基、十一碳烯基)。合适的环氧官能的烷氧基硅烷的实例包含3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、(环氧环己基)乙基二甲氧基硅烷、(环氧环己基)乙基二乙氧基硅烷和其组合。合适的不饱和烷氧基硅烷的实例包含乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、己烯基三甲氧基硅烷、十一碳烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷和其组合。如本领域所理解的,氨基官能的硅烷,如氨基官能的烷氧基硅烷,可以具有各种氨基。
增容剂的其它实例包含改性聚乙烯和改性聚丙烯,所述改性聚乙烯和改性聚丙烯通过使用包含极性单体(如马来酸酐或酯、丙烯酸或甲基丙烯酸或酯、乙酸乙烯酯、丙烯腈和苯乙烯)的反应性基团分别改性聚乙烯和聚丙烯而获得。合适的(D)增容剂的另外的具体实例包含如所描述的聚乙烯,而不是用硅烷或马来酸酐接枝的聚乙烯,如硅烷接枝的聚乙烯或马来酸酐接枝的聚乙烯或马来酸酐接枝的聚丙烯。马来酸酐接枝的聚乙烯可以被称为马来酸酯化聚乙烯。合适的(D)增容剂的实例公开于例如PCT公开WO2007/071732和WO2015/076970,以及美国专利8,722,773的第6栏处,所述PCT公开和美国专利的公开内容通过引用整体并入本文。可替代地,(D)增容剂可以包括作为离散组分的马来酸酐,即未接枝到聚乙烯上。如果利用,按组合物的总重量计,组合物通常包括量大于0重量%到10重量%的(D)增容剂。然而,根据其选择,可以利用各种量的(D)增容剂,甚至在此范围之外。
(E)着色剂不受限制,并且可以是例如颜料、染料等。此类(E)着色剂可以是有机的或无机的、合成的或天然的。合适颜料的非限制性实例包含镉黄、镉红、镉绿、镉橙、碳黑(包含葡萄黑、灯黑)、象牙黑(骨黑)、铬黄、铬绿、钴紫、钴蓝、天蓝、钴黄(钴黄(cobaltyellow))、石青、汉紫、汉蓝、埃及蓝、孔雀石、巴黎绿、酞菁蓝BN、酞菁绿G、铜绿、铬绿、血红、卡普特紫(caput mortuum)、氧化红、赭石红、威尼斯红、普鲁士蓝、土黄、生赭色、深褐色、棕土色、焦赭色、纯铅白、那不勒斯黄、朱红钛黄、钛米色、钛白、钛黑、群青、群青绿色、锌白、铁酸锌、茜草色素(合成或天然的)、暗红(合成或天然的)、橙黄色、胭脂红、玫瑰红、靛蓝色、印度黄、泰尔紫、喹吖啶酮、品红色、酞菁绿(phthalo green)、酞菁蓝(phthalo blue)、颜料红170或其任何组合。此类(E)着色剂通常基于聚合物复合材料制品的期望美观来选择和利用。
如果利用,(F)发泡剂可以是物理发泡剂、化学发泡剂或物理发泡剂和化学发泡剂的组合。物理发泡剂的具体实例包含各种气体和挥发性液体,包含但不限于烃和液态二氧化碳。例如,物理发泡剂包含具有1到5个,可替代地3到5个碳原子的烃,包含丙烷、丁烷、异丁烷或其组合;具有1到5个碳原子的氢氟烃,例如,1,1,1,2-四氟乙烷或1,1-二氟乙烷;二甲醚;等。化学发泡剂的具体实例包含在反应或分解时,例如在特定温度下反应或分解时释放气体的有机或无机化合物。(F)发泡剂可以用于制备闭孔和/或开孔结构。(F)发泡剂可以可替代地被称为泡沫剂。
如果利用,(G)UV稳定剂可以是本领域已知的任何UV稳定剂。其具体实例包含支链和直链2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基-苯酚(TINUVINTM 571)。合适的(G)UV稳定剂的另外的实例包含双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯;甲基1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基/癸二酸酯;和其组合(TINUVINTM 272)。这些和其它TINUVINTM添加剂(如TINUVINTM 765)可从BASF商购获得。其它UV和光稳定剂可商购获得,并且通过以下例示:购自科聚亚(Chemtura)的LowLite、购自普立万(PolyOne)的OnCap和购自美国特拉华州杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours and Company)的光稳定剂210。低聚物抗氧化稳定剂(具体地,位阻胺光稳定剂(HALS))的实例是BASF TINUVINTM 622,其是丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇共聚的二甲酯。
如果利用,(H)抗氧化剂可以是本领域已知的任何抗氧化剂。其具体实例包含酚类抗氧化剂和酚类抗氧化剂与稳定剂的组合。酚类抗氧化剂包含完全空间位阻酚和部分位阻酚;和空间位阻胺,如四甲基哌啶衍生物。合适的酚类抗氧化剂包含维生素E和购自BASF的IRGANOXTM 1010。IRGANOXTM 1010包括四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯)。抗氧化剂的另外的实例是乙酰半胱氨酸、熊果苷、抗坏血酸、抗坏血酸多肽、抗坏血酸二棕榈酸酯、抗坏血酸甲基硅烷醇果胶酯、抗坏血酸棕榈酸酯、抗坏血酸硬脂酸酯、BHA、对-羟基茴香醚、BHT、叔-丁基氢醌、咖啡酸、茶油、壳聚糖抗坏血酸酯、壳聚糖乙醇酸酯、壳聚糖水杨酸酯、绿原酸、半胱氨酸、半胱氨酸HCI、癸基巯基甲基咪唑、异抗坏血酸、二戊基氢醌、二-叔-丁基氢醌、硫代二丙酸联十六烷基酯(dicetyl thiodipropionate)、二环戊二烯/叔-丁基甲酚共聚物、棓酰棓酸三油酸酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫二丙酸肉豆蔻基酯、二油酸生育酚甲基硅烷醇、异槲皮苷、地奥司明(diosmine)、抗坏血酸硫酸二钠、芸香亭基硫酸二钠、硫二丙酸二酯、硫代双丙酸双十三醇酯、十二烷基没食子酸酯、阿魏酸乙酯、阿魏酸、氢醌、羟胺HCI、羟胺硫酸酯、巯基乙酸异辛酯、曲酸、羟基积雪草苷(madecassicoside)、抗坏血酸镁、抗坏血酸磷酸酯镁、褪黑激素、甲氧基-PEG-7芸香苷琥珀酸酯(methoxy-PEG-7rutinyl succinate)、亚甲基二-叔-丁基甲酚、甲基硅烷醇抗坏血酸、去甲二氢愈创木酸、没食子酸辛酯、苯基巯基乙酸、间苯三酚、抗坏血酸磷酸钾、亚硫基二乙酰胺、亚硫酸钾、没食子酸丙酯、迷迭香酸、芸香苷(rutin)、抗坏血酸钠、抗坏血酸/胆固醇磷酸酯、亚硫酸氢钠、异抗坏血酸钠、焦亚硫酸钠(sodium metabisulfide)、亚硫酸钠、巯基乙酸钠、山梨醇缩糠醛、茶树(互叶白千层)油、生育酚乙酸酯、四己基癸醇抗坏血酸酯、四氢二阿魏酰甲烷(tetrahydrodiferuloylmethane)、生育酚亚油酸酯/油酸酯、硫二甘醇、生育酚琥珀酸酯、亚硫基二乙酸、巯基乙酸、硫代乳酸、硫代水杨酸、硫代牛磺酸、视黄醇、生育酚聚醚-5、生育酚聚醚-10、生育酚聚醚-12、生育酚聚醚-18、生育酚聚醚-50、生育酚、托可索仑(tocophersolan)、生育酚亚油酸酯、生育酚烟酸酯、托可醌(tocoquinone)、邻-甲苯基双胍、三(壬基苯基)亚磷酸酯、泛醌、二丁基二硫代氨基甲酸锌及其混合物。
如果利用,(I)加工助剂与(C)有机聚硅氧烷不同,虽然(I)加工助剂可以是(C)有机聚硅氧烷的以上所描述的任何有机聚硅氧烷。(I)加工助剂还可以包括非官能的有机聚硅氧烷,例如,聚二甲基硅氧烷,按非官能的有机聚硅氧烷的重量计,其可以含有0到小于50ppm OH,可替代地如根据在Elmer D.Lipp,《应用光谱学(Appl.Spectrosc.)》,1991,45,477中描述的程序通过FTIR测量的不可检测量的OH。(I)加工助剂可以是内部加工助剂、外部加工助剂或其组合。(I)加工助剂可以是固体,例如,粉末状固体、液体,如油等。(I)加工助剂的具体实例包含乙烯双-硬脂酰胺(EBS)、烃蜡、脂肪酸和其酯、氯化石蜡、金属硬脂酸酯等。如果利用(I)加工助剂,(C)有机聚硅氧烷可以与(I)加工助剂组合,使得(C)有机聚硅氧烷和(I)加工助剂共同利用。如果组合,(I)加工助剂还可以用作(C)有机聚硅氧烷的载剂媒剂,这取决于其各自和相对量的选择。
(J)防腐剂的实例包含对羟基苯甲酸酯衍生物、乙内酰脲衍生物、氯己定及其衍生物、咪唑烷基脲、苯氧基乙醇、银衍生物、水杨酸酯衍生物、三氯生、环吡酮胺、己脒定、羟基喹啉及其衍生物、PVP-碘、锌盐及其衍生物(如吡啶硫酮锌)和混合物。
(K)杀虫剂可以通过以下例示:(K1)杀真菌剂、(K2)除草剂、(K3)农药、(K4)抗微生物剂或其组合。
(K1)杀真菌剂的具体实例包含:经N-取代的苯并咪唑氨基甲酸酯、苯并咪唑基氨基甲酸酯,如2-苯并咪唑基氨基甲酸甲酯、2-苯并咪唑基氨基甲酸乙酯、异丙基2-苯并咪唑基氨基甲酸酯、甲基N-{2-[1-(N,N-二甲基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{2-[l-(N,N-二甲基氨基甲酰基)-6-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{2-[l-(N,N-二甲基氨基甲酰基)-5-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{2-[1-(N-甲基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{2-[1-(N-甲基氨基甲酰基)-6-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{2-[1-(N-甲基氨基甲酰基)-5-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、乙基N-{2-[1-(N,N-二甲基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、乙基N-{2-[2-(N-甲基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、乙基N-{2-[1-(N,N-二甲基氨基甲酰基)-6-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、乙基N-{2-[1-(N-甲基氨基甲酰基)-6-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、异丙基N-{2-[1-(N,N-二甲基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、异丙基N-{2-[1-(N-甲基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{2-[1-(N-丙基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{2-[1-(N-丁基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲氧基乙基N-{2-[1-(N-丙基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲氧基乙基N-{2-[1-(N-丁基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、乙氧基乙基N-{2-[1-(N-丙基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、乙氧基乙基N-{2-[1-(N-丁基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{1-(N,N-二甲基氨基甲酰氧基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{2-[(N-甲基氨基甲酰氧基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{2-[1-(N-丁基氨基甲酰氧)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、乙氧基乙基N-{2-[1-(N-丙基氨基甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、乙氧基乙基N-{2-[1-(N-丁基氨基甲酰氧)苯并咪唑基]}氨基甲酸酯、甲基N-{2-[1-(N,N-二甲基氨基甲酰基)-6-氯苯并咪唑基]}氨基甲酸酯和甲基N-{2-[1-(N,N-二甲基氨基甲酰基)-6-硝基苯并咪唑基]}氨基甲酸酯;10,10'-氧代双吩噁砒(其商品名为Vinyzene,OB PA)、二碘代甲基对甲苯砜、苯并噻吩-2-环己基羧酰胺-S,S-二氧化物、N-(氟二氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺(其商品名为Fluor-Folper,和Preventol A3);甲基-苯并咪唑-2-基氨基甲酸酯(其商品名为Carbendazim,和Preventol BCM)、锌-双(2-吡啶基硫代-1-氧化物)(吡硫锌)2-(4-噻唑基)-苯并咪唑、N-苯基-碘代丙基氨基甲酸酯、N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、4,5-二氯化合物-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、N-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮和/或三唑基化合物,如戊唑醇与含银沸石组合。
(K2)除草剂的具体实例包含:酰胺类除草剂,如二丙烯草胺N,N-二烯丙基-2-氯乙酰胺;CDEA 2-氯-N,N-二乙基乙酰胺;乙胺草醚(RS)-2-[5-(2,4-二氯苯氧基)-2-硝基苯氧基]-N-乙基丙酰胺;苯胺类除草剂,如顺苯胺顺式2,5-二甲基吡咯烷-1-羧酰苯胺;氟噻草胺4'-氟-N-异丙基-2-[5-(三氟甲基)-1,3,4-噻二唑-2-基氧基乙酰苯胺;萘丙胺(RS)-α-2-萘氧基丙酰苯胺;芳基丙氨酸除草剂,如新燕灵N-苯甲酰基-N-(3,4-二氯苯基)-DL-丙氨酸;麦燕灵-M N-苯甲酰基-N-(3-氯-4-氟苯基)-D-丙氨酸;对氯乙酰苯胺除草剂,如丁草胺N-丁氧基甲基-2-氯-2',6'-二乙基乙苯胺;吡草胺2-氯-N-(吡唑-1-基甲基)乙酰基-2',6'-二甲苯胺;丙炔草胺(RS)-2-氯-N-(1-甲基丙-2-炔基)乙酰苯胺;磺酰苯胺除草剂,如氯酯磺草胺酸3-氯-2-(5-乙氧基-7-氟[1,2,4]三唑并[1,5-α]嘧啶-2-基磺酰氨基)苯甲酸;磺草唑胺2',6'-二氯-5,7-二甲氧基-3'-甲基[1,2,4]三唑并[1,5-α]嘧啶-2-磺酰苯胺;抗生素除草剂,如双丙氨膦4-[羟基(甲基)膦酰基]-L-高丙氨酰基-L-丙氨酰基-L-丙氨酸;苯甲酸除草剂,如草灭平3-氨基-2,5-二氯苯甲酸;2,3,6-TBA2,3,6-三氯苯甲酸;嘧啶基氧基苯甲酸除草剂,如双草醚2,6-双(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基氧基)苯甲酸;嘧啶基硫代苯甲酸除草剂,如嘧硫草醚2-氯-6-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基硫基)苯甲酸;邻苯二甲酸除草剂,如敌草索四氯对苯二甲酸;吡啶甲酸除草剂,如氯氨吡啶酸4-氨基-3,6-二氯吡啶-2-羧酸;喹啉羧酸除草剂,如二氯喹啉酸3,7-二氯喹啉-8-羧酸;含砷除草剂,如CMA双(甲基砷酸氢)钙;MAMA甲基磺酸氢铵;亚砷酸钠;苯甲酰基环己二酮除草剂,如甲基磺草酮2-(4-甲磺酰基-2-硝基苯甲酰基)环己烷-1,3-二酮;苯并呋喃基烷基磺酸酯除草剂,如呋草黄2,3-二氢-3,3-二甲基苯并呋喃-5-基乙磺酸酯;氨基甲酸酯除草剂,如碳噁唑甲基5-ie/叔丁基-1,2-噁唑-3-基氨基甲酸酯;酰苯磺威甲基4-[2-(4-氯-邻甲苯基氧基)乙酰氨基]苯基磺酰基氨基甲酸酯;苯基氨基甲酸酯除草剂,如BCPC(RS)3-氯氨基甲酸酯仲丁基酯;甜菜胺3-苯基氨基甲酰基氧基苯基氨基甲酸乙酯;灭草灵3,4-二氯氨基甲酸甲酯;环己烯肟除草剂,如丁苯草酮(RS)-(EZ)-5-(3-丁酰基-2,4,6-三甲基苯基)-2-(1-乙氧基亚氨基丙基)-3-羟基环己-2-烯-1-酮;吡喃草酮(RS)-(EZ)-2-{1-[(2E)-3-氯烯丙氧基亚氨基]丙基}-3-羟基-5-全氢吡喃-4-基环己基-2-烯-1-酮;环丙基异噁唑除草剂,如氯草酮4-氯-2-甲磺酰基苯基5-环丙基-1、2-噁唑-4-基酮;二羧酰亚胺除草剂,如氟美辛2-甲基-4-(α,α,α-三氟-间甲苯基)-1,2,4-噁二嗪-3,5-二酮;二硝基苯胺除草剂,如丁氟消草N-乙基-α,α,α-三氟-N-(2-甲基烯丙基)-2,6-二硝基-对甲苯胺;氨氟乐灵5-二丙基氨基-α,α,α-三氟-4,6-二硝基-邻甲苯胺;二硝基苯酚除草剂,如丙硝酚4,6-二硝基-邻-伞花-3-醇;硝草酚α-乙氧基-4,6-二硝基-邻甲酚;二苯醚类除草剂,如氟乳醚O-[2-氯-5-(2-氯-α,α,α-三氟-对甲苯氧基)苯甲酰基]-L-乳酸;硝基苯基醚除草剂,如苯草醚2-氯-6-硝基-3-苯氧基苯胺;除草醚2,4-二氯苯基4-硝基苯基醚;二硫代氨基甲酸酯类除草剂,如棉隆3,5-二甲基-1,3,5-噻二嗪烷-2-硫酮;卤代脂肪族除草剂,如茅草枯2,2-二氯丙酸;氯乙酸;咪唑啉酮除草剂,如灭草烟(RS)-2-(4-异丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)烟酸;无机除草剂,如十水合四硼酸钠;叠氮化钠;腈类除草剂,如羟敌草腈3,5-二氯-4-羟基苄腈;碘苯腈4-羟基-3,5-二碘苄腈;有机磷除草剂,如莎稗磷S-4-氯-N-异丙基苯氨基甲酰基甲基0,0-二甲基二硫代磷酸酯;草铵膦4-[羟基(甲基)膦酰基]-DL-高丙氨酸;苯氧基除草剂,如氯甲酰草胺(RS)-2-(2,4-二氯-间甲苯氧基)丙酰苯胺;芬特可2-(2,4,5-三氯苯氧基)乙醇;苯氧基乙酸除草剂,如MCPA(4-氯-2-甲基苯氧基)乙酸;苯氧基丁酸除草剂,如MCPB 4-(4-氯-邻甲苯氧基)丁酸;苯氧基丙酸除草剂,如涕丙酸(RS)-2-(2,4,5-三氯苯氧基)丙酸;芳氧基苯氧基丙酸除草剂,如异噁草醚(RlS')-2-[2-[4-(3,5-二氯-2-吡啶基氧基)苯氧基]丙酰基]异噁唑烷;苯二胺除草剂,如敌乐胺Nl,Nl-二乙基-2,6-二硝基-4-三氟甲基-间苯二胺,吡唑基苯基除草剂,如辛草挫2-[4-(2,4-二氯苯甲酰氯)-1,3-二甲基吡唑-5-基氧基]乙酰苯;苯甲酰基吡唑除草剂,如吡草醚2-氯-5-(4-氯-5-二氟甲氧基-1-甲基吡唑-3-基)-4-氟苯氧基乙酸;哒嗪除草剂,如氯苯哒醇6-氯-3-苯基哒嗪-4-醇;哒嗪酮除草剂,如杀草敏5-氨基-4-氯-2-苯基哒嗪-3(2H)-酮;草哒松5-溴基-1,6-二氢-6-氧代-1-苯基哒嗪-4-基草酰胺酸;吡啶除草剂,如使它隆4-氨基-3,5-二氯-6-氟-2-吡啶氧基乙酸;噻草啶甲基-2-二氟甲基-5-(4,5-二氢-1,3-噻唑-2-基)-4-异丁基-6-三氟甲基烟酸酯;嘧啶二胺除草剂,如丙草定6-氯-N4-异丙基嘧啶-2;4-二胺;季铵除草剂,如二乙除草双1,1'-双(二乙基氨基甲酰基甲基)-4,4'-联吡啶鎓;对草快1,-二甲基-4,4'-联吡啶鎓;硫代氨基甲酸酯类除草剂,如环草敌S-乙基环己基(乙基)硫代氨基甲酸酯;仲草丹S-苄基二仲丁基硫代氨基甲酸酯;硫代碳酸酯除草剂,如EXD O,O-二乙基二硫代双(硫代甲酸酯);硫脲除草剂,如灭草恒1,1-二甲基-3-间甲苯基-2-硫脲;三嗪除草剂,如三嗪氟草胺(RS')-N-[2-(3,5-二甲基苯氧基)-1-甲基乙基]-6-(1-氟-1-甲基乙基)-1-3,5-三嗪-2,4-二胺;氯三嗪除草剂,如环草津6-氯-N2-环丙基-N4-异丙基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺;扑灭津6-氯-N2,N4-二异丙基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺;甲氧基三嗪除草剂,如扑灭通N2,N4-二异丙基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺;甲硫基三嗪除草剂,如氰草净2-(4-乙氨基-6-甲硫基-1,3,5-三嗪-2-基氨基)-2-甲基丙腈;三嗪酮除草剂,如六嗪酮3-环己基-6-二甲基氨基-1-甲基-1,3,5-三嗪-2,4(1H,3H)-二酮;三唑除草剂,如三唑磺N-乙基-N-丙基-3-丙基磺酰基-1H-1,2,4-三唑-1-甲酰胺;三唑酮除草剂,如唑草酮(RS)-2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧代-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸;三唑并嘧啶除草剂,如双氟磺草胺2',6',8-三氟-5-甲氧基[1,2,4]三唑并[1,5-c]嘧啶-2-磺酰苯胺;尿嘧啶除草剂,如苯甲酸酯异丙基2-氯-5-(1,2,3,6-四氢-3-甲基-2,6-二氧代-4-三氟甲基嘧啶-1-基)苯甲酸酯;尿素除草剂,如环莠隆3-环-辛基-1,1-二甲基脲;特噁唑隆1-(5-ieri-丁基-1,2-噁唑-3-基)-3-甲基脲;苯基脲除草剂,如枯草隆3-[4-(4-氯苯氧基)苯基]-1,1-二甲基脲;环草隆1-(2-甲基环己基)-3-苯基脲;嘧啶基磺酰脲除草剂,如啶嘧磺隆1-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)-3-(3-三氟甲基-2-吡啶基磺酰)脲;吡啼磺隆5-[(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基氨基甲酰基)磺酰基]-1-甲基吡唑-4-羧酸;三嗪基磺酰脲类除草剂,如噻吩磺隆3-(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基氨基甲酰基磺酰基)噻吩-2-羧酸;噻二唑脲类除草剂,如丁噻隆1-(5-叔丁基-1,3,4-噻二唑-2-基)-1,3-二甲基脲;和/或未分类的除草剂,如伐草克(2,3,6-三氯苯基)乙酸;灭草唑2-(3,4-二氯苯基)-4-甲基-1,2,4-噁二唑烷-3,5-二酮;草达克(RS)-1-(2,3,6-三氯苄氧基)丙烷-2-醇;2,4-D,氯嘧磺隆和噁唑禾草灵;和其组合f.
(K3)农药的具体实例包含阿特拉津(atrazine)、二嗪农(diazinon)和毒死蜱(chlorpyrifos)。(K3)农药包含驱虫剂(如N,N-二乙基-间甲苯胺)和拟除虫菊酯(如除虫菊酯)。
合适的(K4)抗微生物剂可商购获得,如BIOSILTM 5700抗微生物剂和BIOSILTM5772抗微生物剂,其可从美国密歇根州米德兰的陶氏有机硅公司商购获得。
可替代地,(K)杀虫剂可以包括含硼材料,例如,硼酸酐、硼砂或四水八硼酸二钠;所述含硼材料可以充当农药、杀真菌剂和/或阻燃剂。
合适的(L)阻燃剂的具体实例包含碳黑、水合氢氧化铝、氢氧化镁、水菱镁矿和硅酸盐(如硅灰石、铂和铂化合物)。可替代地,(L)阻燃剂,如果利用,可以选自卤素基阻燃剂,如十溴二苯醚、八溴二苯醚、六溴环十二烷、十溴联苯氧化物、联苯氧基苯、乙烯双-四溴邻苯二甲酰亚胺、五溴乙基苯、丙烯酸五溴苄酯、三溴苯基马来酰亚胺、四溴联苯A、双(三溴苯氧基)乙烷、双(五溴苯氧基)乙烷、聚二溴二苯醚、三溴苯基烯丙基醚、双二溴丙基醚、四溴邻苯二甲酸酐、二溴新戊基乙二醇、二溴乙基二溴环己烷、五溴二苯醚、三溴苯乙烯、五溴氯环己烷、四溴二甲苯、六溴环十二烷、溴化聚苯乙烯、十四溴二苯氧基苯、三氟丙烯和PVC。可替代地,(L)阻燃剂,如果利用,可以选自磷基阻燃剂,如(2,3-二溴丙基)-磷酸酯、磷、环状磷酸酯、磷酸三芳基酯、戊酸双蜜铵、季戊四醇双环磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、氧化膦二醇、磷酸三苯酯、磷酸三-(2-氯乙基)酯、磷酸酯(如三甲苯基、三二甲苯基、异癸基二苯基、乙基己基二苯基)、各种胺的磷酸盐,如磷酸铵、三辛基、三丁基或三丁氧基乙基磷酸酯。其它合适的(L)阻燃剂可以包含四烷基铅化合物,如四乙基铅、五羰基铁、锰甲基环戊二烯基三羰基锰、三聚氰胺和衍生物,如三聚氰胺盐、胍、双氰胺、氨基磺酸铵、三水合氧化铝和氢氧化镁三水合氧化铝。
合适的(M)抗冲改性剂的具体实例包含丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯(ASA)、甲基丙烯酸酯丁二烯苯乙烯(MBS)、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(SBS)、苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(SEBS)、聚(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)(SIS)、马来酸酐改性SEBS、丙烯酸、聚丙烯酸酯、氯化聚乙烯弹性体(CPE)、乙烯丙烯二烯单体、马来酸酐改性EPDM、苯乙烯丙烯腈改性EPDM、DMA改性乙烯-丙烯酸酯共聚物、离聚物、热塑性塑料弹性体和塑性体、改性聚烯烃(反应性和/或非反应性)、硅橡胶(例如,烷基和/或芳基硅橡胶)和其组合。
合适的(N)热稳定剂的具体实例包含例如:基于金属的盐和其共混物,如碱土金属盐(例如,钙或钡金属盐)与镉或锌盐(混合金属稳定剂)的组合;稀土金属盐,如基于镧的稀土金属盐;碱性和中性铅盐;和其混合物。(N)热稳定剂还可以选自以下中的一种或多种:不含金属的有机化合物(例如,脲或硫脲);有机锡化合物,如硫醇盐、羧酸锡和马来酸辛基锡;和其混合物。合适的(N)热稳定剂的其它实例包含共稳定剂,例如环氧化酯;三聚氰胺衍生物;和其混合物。
合适的(O)润滑剂的具体实例包含例如:天然石蜡;合成石蜡;交联石蜡;低分子量聚乙烯和氧化聚乙烯蜡;脂肪酸,如硬脂酸、羟基硬脂酸和月桂酸;脂肪酸金属盐,如硬脂酸钙;脂肪醇,如鲸蜡醇和硬脂醇;脂肪酸的低醇酯,如硬脂酸丁酯;高级脂肪酸的高级醇酯,如硬脂酸甘油酯、(二)油酸甘油酯、硬脂酸季戊四醇酯、邻苯二甲酸鲸蜡基硬脂基酯和硬脂酸季戊四醇酯;氢化蓖麻油;和其混合物。
还提供了一种用于制备聚合物复合材料制品的方法。所述方法包括由所述组合物制备所述聚合物复合材料制品。在某些实施例中,所述方法进一步包括形成组合物。所述组合物通过将至少组分(A)填料、(B)聚合物和(C)有机聚硅氧烷与存在于组合物中任何任选的组分组合来形成。在(C)有机聚硅氧烷呈固体载剂组分的形式时,所述方法包括将(A)填料、(B)聚合物和包含(C)有机聚硅氧烷的固体载剂组分组合。
组合物的组分可以以任何顺序并且通过任何合适的方式组合。在某些实施例中,例如,在将热塑性塑料用作(B)聚合物时,(B)聚合物可以在组合物形成之前、期间和/或之后熔融。例如,(B)聚合物可以在组合组分之前和/或期间加热,使得(A)填料和(C)有机聚硅氧烷与(B)聚合物的熔融形式组合。(A)填料和(C)有机聚硅氧烷可以以任何顺序与(B)聚合物的熔融形式组合,例如,单独地、顺序地、一起或同时地。可替代地,然而,在加热或熔融(B)聚合物之前,(B)聚合物可以与(A)填料和(C)有机聚硅氧烷组合,使得在制备组合物时,(B)聚合物呈固体且未熔融或未软化的形式。可替代地,(A)填料和(C)有机聚硅氧烷可以组合和加热,然后在制备组合物时以固体或液体形式添加到(B)聚合物中。
(B)聚合物的熔点温度(或玻璃转变温度)通常是所利用的(B)聚合物的函数。例如,某些种类的聚合物具有与其它种类的聚合物不同的熔点温度。在某些实施例中,将(B)聚合物在组合物形成之前、期间和/或之后加热到大于(B)聚合物的熔点温度的温度,例如,高于(B)聚合物的熔点温度的10到90℃,可替代地10到40℃。这确保了(B)聚合物的熔融而不是仅使其软化。可替代地,较低的温度可以与剪切或混合组合使用,以确保(B)聚合物的软化和/或熔融。
(C)有机聚硅氧烷可以呈液体形式或以粒状母料的形式递送,即,作为(C)有机聚硅氧烷和一种或多种其它聚合物组分的组合的固体。例如,可以将(B)聚合物和(C)有机聚硅氧烷组合以产生母料,随后将所述母料与(A)填料组合以产生组合物。可替代地,然而,可以形成多于一种母料,例如,一种具有(B)聚合物的一部分和(A)填料的母料,并且可以制备和组合另外的母料(具有(B)聚合物的一部分和(C)有机聚硅氧烷)以产生组合物。可替代地,固体载剂组分可以包括(A)填料和(C)有机聚硅氧烷,可替代地基本上由(A)填料和(C)有机聚硅氧烷组成,或可替代地由(A)填料和(C)有机聚硅氧烷组成。
在某些实施例中,可以将(A)填料和(C)有机聚硅氧烷与至少一种其它组分(例如,一种或多种以上所描述的另外的组分)组合以产生混合物,并且将所述混合物与(B)聚合物(和任何其它另外的组分)组合以产生组合物。将(A)填料和(C)有机聚硅氧烷组合可以被称为表面处理、润湿或预处理(A)填料,这可以进一步地或可替代地表面处理如以上所阐述的(A)填料。可替代地,(A)填料和(C)有机聚硅氧烷可以通过喷涂、浸渍、共混或混合来组合。将(A)填料和(C)有机聚硅氧烷组合可以进一步包括加热,例如以将(C)有机聚硅氧烷结合到(A)填料。任选地,(A)填料和(C)有机聚硅氧烷的所得组合可以在造粒或粉末化之前压实。将(A)填料和(C)有机聚硅氧烷组合可以在单独工艺中执行,或可以在预混合步骤中整合到现有(例如,挤出)工艺中,以制备聚合物复合材料制品。在预混合步骤中,这些组分可以在进料到挤出机中之前共混在一起,例如,(A)填料和(C)有机聚硅氧烷(如以上所描述制备的)和(B)聚合物的全部或一部分,以及一种或多种另外的组分可以在预混合步骤中混合,并且然后进料到挤出机中。
(C)有机聚硅氧烷可以与(A)填料组合,同时安置或与载剂媒剂组合或以纯净形式组合。例如,载剂媒剂中的(C)有机聚硅氧烷可以与(A)填料组合,并且在将(A)填料和(C)有机聚硅氧烷添加到组合物中之前,载剂媒剂可以任选地由其驱动,使得载剂媒剂存在于初始混合物中,例如,固体载剂组分,但不处于组合物中。可替代地,在用组合物制备聚合物复合材料制品时,载剂媒剂中的全部或一部分可以存在于组合物中并且由所述组合物驱动。另外,或仍可替代地,(A)填料可以用除了(C)有机聚硅氧烷之外的表面处理剂原位处理和/或在掺入固体载体组分中之前处理。
在其中(C)有机聚硅氧烷存在于固体载剂组分(包括(A)填料和(C)有机聚硅氧烷的固体载剂组分)中的某些实施例中,可以加热所述固体载剂组分。在某些实施例中,固体载剂组分在真空中加热。这可以出于多种原因执行,如促进用于表面处理的组分之间的反应、蒸发载剂媒剂、蒸发存在于用于形成(A)填料和(C)有机聚硅氧烷的固体载剂组分的混合物中的其它组分,或改进固体载剂组分在用于所述工艺之前的机械性质。
用于制备聚合物复合材料制品的组合物可以在用合适的混合设备进行混合或剪切下形成。例如,组合物可以在配备有搅拌器和/或混合叶片的容器中形成。所述容器可以是例如密闭式混合器,如班伯里、西格玛(Z)叶片或腔穴传递式混合器。可替代地或另外,组合物可以在挤出机中形成或通过挤出机加工,所述挤出机可以是任何挤出机,例如,具有旋转和/或往复式(共捏合机)螺杆的单螺杆挤出机以及包括两个或更多个螺杆的多螺杆装置,所述两个或更多个螺杆可以切向地或部分地/完全地相互啮合地对齐,在共旋转方向或反旋转方向上旋转。可替代地,锥形挤出机可以用于形成本文所描述的组合物。
如以上所介绍的,所述方法还包括由用于制备聚合物复合材料制品的组合物制备所述聚合物复合材料制品。所述组合物可以在例如容器中形成,并且随后用单独的设备将其从所述容器中去除以形成聚合物复合材料制品。可替代地,相同的设备可以用于制备组合物并且随后形成聚合物复合材料制品。例如,组合物可以在挤出机中制备和/或混合,并且所述挤出机可以用于制备具有所述组合物的聚合物复合材料制品。可替代地,聚合物复合材料制品可以通过模制来形成,例如,用注射或传递模制工艺。所述组合物可以在模具中原位形成,或独立地形成,并且一旦形成就安置在所述模具中。仍可替代地,聚合物复合材料制品可以是薄膜。在此类实施例中,所述组合物可以形成或安置于容器中,任选地在升高的温度下在混合下,并且安置于设备中或设备上以由所述组合物制备薄膜。用于由组合物,特别是包含热塑性塑料(如组合物的(B)聚合物)的那些组合物制备薄膜的此类设备和技术是本领域所熟知的。
在某些实施例中,由组合物制备聚合物复合材料物制品进一步包括将所述组合物形成为期望形状。期望形状取决于聚合物复合材料制品的最终用途应用。本领域技术人员理解可以如何基于聚合物复合材料制品的期望形状来选择和产生用于挤出的模口和用于模制的模具。
在某些实施例中,所述方法在挤出机(如双螺杆挤出机)中连续或半连续执行(其中螺杆同时地旋转,部分地或完全地相互啮合,可替代地所述螺杆反向旋转,切向地或部分地或完全地相互啮合地对齐)。在一个实施例中,(C)有机聚硅氧烷与(A)填料和(B)聚合物同时地安置于挤出机中。可替代地,(C)有机聚硅氧烷可以在熔融(B)聚合物之后并在添加(A)填料之前安置于挤出机中。可替代地,(C)有机聚硅氧烷可以在(A)填料和(B)聚合物之后并在聚合物复合材料制品离开挤出机之前安置于挤出机中。可替代地,可以将(A)填料与(C)有机聚硅氧烷同时地安置于挤出机中,其中将其加热以用(C)有机聚硅氧烷对(A)填料进行表面处理,然后将(B)聚合物安置于挤出机中以产生混合物,并将温度升高到适用于配混混合物和形成聚合物复合材料制品的温度。挤出机可以具有一个或多个区,如1到3个区或3到8个区或1到12个区,在所述一个或多个区中可以添加起始材料。可以在不同的温度下加热这些区。
在具体实施例中,将(B)聚合物安置于挤出机的第一区中,所述挤出机的第一区在(B)聚合物的熔点温度内在+/-30℃下加热。将(C)有机聚硅氧烷安置于挤出机的第二区中,所述挤出机的第二区在(B)聚合物的熔点温度以上在10℃到90℃下加热。如上所述,所利用的温度通常小于组合物组分的降解温度。在某些实施例中,也可以加热挤出机的模口,并且包含任何区和模口的温度的挤出机所利用的温度不超过(A)填料的降解温度。如本领域技术人员所理解的,(A)填料的降解温度取决于其选择。
在某些实施例中,根据(B)聚合物的选择,所述方法制备未固化或未硫化的聚合物复合材料制品,并且所述方法进一步包括固化和/或硫化所述未固化或未硫化的聚合物复合材料制品以产生聚合物复合材料制品。固化或硫化未固化或未硫化的聚合物复合材料制品通常维持聚合物复合材料制品的形状和尺寸。通常,在此类实施例中,在高于用于形成未固化或未硫化的聚合物复合材料制品的加工或配混温度的升高的温度下进行固化和/或硫化。固化或硫化通常在(B)聚合物包括弹性体时进行。
本发明的聚合物复合材料制品不受限制并且可以被定制用于无数的最终用途应用和工业。仅通过举例,聚合物复合材料制品可以用于或用作以下:管子;管道;软管;绝缘(例如,热绝缘和/或电绝缘)制品;导电(例如,导热和/或导电)制品;汽车组件或应用,包含发动机罩下组件和零件以及内部组件,例如地毯;消费产品和应用、工业或商业产品和应用、航空航天产品和应用、运输产品和应用、飞机产品和应用、电子产品和应用、住宅或商业建筑和建筑产品和应用,例如,装饰、栏杆、壁板、围墙、窗框、地板等。
本发明以说明性方式进行了描述,并且应理解,已经使用的术语旨在本质上是说明性词语而非限制性词语。显然,鉴于以上教导,对本发明的许多修改和变化都是可能的。本发明可以按不同于具体描述的方式来实践。
工业适用性
在不希望受理论束缚的情况下,据认为(C)有机聚硅氧烷可以为本文所描述的聚合物复合材料和/或用于制备其的工艺提供一种或多种益处。这些包括:
配混期间较低的扭矩;
配混吞吐量增加和或能量消耗降低;
在配混和模制期间,更好的填料分散性和减少的玻璃纤维破裂(如果使用玻璃纤维);
模制较薄壁的能力;
包含高填料负载的能力;
脱模期间较低的废品率;
更好的表面质量;和/或
改善的疏水性。
增加的其它组分(如(D)增容剂)的选择
利用更大比例的回收聚合物或不同等级的能力
增加的填料的选择
实现改善强度和其它性质的添加剂
使用在25℃下和1个大气压下为固体的固体载剂组分递送固体载剂组分可以解决将(C)有机聚硅氧烷递送到组合物和由其制备的聚合物复合材料制品中的问题。使用固体载剂组分代替液态聚有机硅氧烷可以提供在常规固体处理设备(如挤出机)中使用液态有机聚硅氧烷的益处。
实例1-16和比较实例1-4:
以下表1示出了用于制备实例1-16和比较实例1-4的组合物的组分的类型和量。在表1中,“C.E.”指代比较实例。表1中的每个值是重量份值。
表1:
实例 | (B)1 | (N) | (O) | (M) | (A)1 | (A)2 | (A)3 | (C)1 | (C)2 |
1 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | 4.0 | n/a | 0.5 | n/a |
2 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | 4.0 | n/a | 1.0 | n/a |
3 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | 4.0 | n/a | n/a | 0.5 |
4 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | 4.0 | n/a | n/a | 1.0 |
5 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | 8.0 | n/a | 0.5 | n/a |
6 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | 8.0 | n/a | 1.0 | n/a |
7 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | 8.0 | n/a | n/a | 0.5 |
8 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | 8.0 | n/a | n/a | 1.0 |
9 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | n/a | 4.0 | 0.5 | n/a |
10 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | n/a | 4.0 | 1.0 | n/a |
11 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | n/a | 4.0 | n/a | 0.5 |
12 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | n/a | 4.0 | n/a | 1.0 |
13 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | n/a | 8.0 | 0.5 | n/a |
14 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | n/a | 8.0 | 1.0 | n/a |
15 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | n/a | 8.0 | n/a | 0.5 |
16 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | n/a | 8.0 | n/a | 1.0 |
C.E.1 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | 4.0 | n/a | n/a | n/a |
C.E.2 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | 8.0 | n/a | n/a | n/a |
C.E.3 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | n/a | 4.0 | n/a | n/a |
C.E.4 | 100 | 1.2 | 2.45 | 5.0 | 9.0 | n/a | 8.0 | n/a | n/a |
(B)聚合物1是具有如根据ASTM D-5225所测量的为0.91的特性粘度和如根据ASTMD-1895所测量的为0.52g/cm3的堆积密度的聚氯乙烯聚合物。
(N)热稳定剂是硫醇甲基锡热稳定剂。
(O)润滑剂是石蜡、硬脂酸钙和氧化低密度聚乙烯的共混物。
(M)抗冲改性剂是具有核/壳结构和其平均粒径为90nm到500nm的丙烯酸抗冲改性剂。
(A)填料1是二氧化钛。
(A)填料2是已经用硬脂酸表面处理的碳酸钙。
(A)3填料3是未经过处理的碳酸钙。
(C)有机聚硅氧烷1是在25℃下粘度为13,500cst的羟基封端的硅氧烷。
(C)有机聚硅氧烷2是在25℃下粘度为6,000cst的羟基封端的硅氧烷。
以相同方式形成实例1-16和比较实例1-4的组合物。具体地,将(B)聚合物在室温下安置于冈瑟帕彭梅尔/韦尔克斯(Gunther Papenmeier/Welex)共混器中,并且所述共混器的功率增加到15A。将(M)热稳定剂在51.6℃下安置于共混器中,将润滑剂在65.5℃下安置于共混器中,并且将(M)抗冲改性剂在76.6℃下安置于共混器中。在87.7℃下添加(A)填料1,并且在90.6℃下添加(A)填料2和3。在室温下使用小型共混器后共混(C)有机聚硅氧烷1和2。
在具有0.3mm间隙的Collin电辊研磨机上在185℃下将表1的组合物研磨3分钟以从每种组合物得到研磨片,然后在190℃下将所述研磨片压模成3.2mm厚的板。使用LabScan(HunterLab)测量板的颜色性能,并且评估缺口伊佐德冲击强度(notched Izodimpact strength)(根据ASTM D256所测量的)。这些物理性质列于下表2中。
表2:
测量在实例1-16和比较实例1-4中制备的复合材料的另外物理性质并且列于下表3和4中。表3中列出的物理性质是根据ASTM D638使用类型5拉伸棒和0.5英寸/分钟的速率测量的。物理性质列出于表4中(其涉及布拉本德流变学压实和融合时间(BrabenderRheology Compaction and Fusion Time)),使用可从德国杜伊斯堡(Duisburg,Germany)的布拉本德GmbH和Co.KG商购获得的布拉本德混合器测量扭矩,其中操作条件维持在60RPM、185℃和65克树脂下。
表3:
表4:
实例17-32和比较实例5
以下表5示出了用于制备实例17-32和比较实例5的组合物的组分的类型和量。在表5中,“C.E.”指代比较实例。表5中的每个值是重量份值。
表5:
实例 | (B)2 | (N) | (O) | (I)1 | (I)2 | (A)2 | (A)4 | (C)1 | (C)2 | (D)1 | (D)2 |
17 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | 1.0 | -- | -- | -- |
18 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | 1.0 | -- | -- |
19 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | -- | 1.0 | -- |
20 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | -- | -- | 1.0 |
21 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | 1.0 | -- | 1.0 | -- |
22 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | 1.0 | -- | -- | 1.0 |
23 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | 1.0 | 1.0 | -- |
24 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | 1.0 | -- | 1.0 |
25 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | 2.0 | -- | -- | -- |
26 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | 2.0 | -- | -- |
27 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | -- | 2.0 | -- |
28 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | -- | -- | 2.0 |
29 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | 2.0 | -- | 2.0 | -- |
30 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | 2.0 | -- | 2.0 | |
31 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | 2.0 | 2.0 | -- |
32 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | 2.0 | -- | 2.0 |
C.E.5 | 100 | 1.5 | 4.0 | 11.0 | 1.0 | 12.0 | 80.0 | -- | -- | -- | -- |
(B)聚合物2是具有如根据ASTM D-5225所测量的为0.73的特性粘度和如根据ASTMD-1895所测量的为0.56g/cm3的堆积密度的聚氯乙烯聚合物。
(I)加工助剂1是高分子量丙烯酸加工助剂。
(I)加工助剂2是低分子量丙烯酸加工助剂。
(A)填料4是木粉。
(D)增容剂1是接枝有高密度聚乙烯的马来酸酐共聚单体。
(D)增容剂2是被分类为马来酸酐当量的无规乙烯共聚物。
以相同方式形成实例17-32和比较实例5的组合物。具体地,将(B)聚合物在室温下安置于冈瑟帕彭梅尔/韦尔克斯共混器中,并且所述共混器的功率增加到15A。将(N)热稳定剂在51.6℃下安置于共混器中,将润滑剂在65.5℃下安置于共混器中,并且将(M)抗冲改性剂在76.6℃下安置于共混器中。在90.6℃下添加(A)填料2。在室温下使用小型共混器后共混(C)有机聚硅氧烷1和2。(A)填料4和(D)增容剂1和2通过用冈瑟共混器后共混而添加。
以下表6列出实例17-32和比较实例5的组合物的布拉本德流变学压实和融合时间、扭矩。使用可从德国杜伊斯堡的布拉本德GmbH和Co.KG商购获得的布拉本德混合器测量表6中的物理性质,其中操作条件维持在60RPM、185℃和65克树脂下。
表6
在具有0.3mm间隙的Collin电辊研磨机上在185℃下将表5的组合物研磨3分钟以从每种组合物得到研磨片,然后在190℃下将所述研磨片压模成3.2mm厚的板。在下表7中列出缺口伊佐德冲击强度(根据ASTM D256所测量的)和拉伸性质(根据ASTM D638使用类型5拉伸棒和0.5英寸/分钟的速率所测量的)。
表7:
将实例21-23和比较实例5的组合物与0.65重量份的(F)化学发泡剂组合,以得到可发泡组合物。化学发泡剂是放热和吸热化学发泡剂的共混物。用来自Polylab的RS 5000双螺杆挤出机挤出可发泡组合物,所述挤出机具有2英寸片材模口和45mil模口间隙。
挤出温度设定为:155℃/175℃/180℃/160℃,60RPM。将这些可发泡组合物挤出以得到压制的板。研磨和压制的板的密度是1.377g/cm3。以下表8概括了挤出扭矩、输出和片材密度。差的表面等级指示具有可见缺陷的粗糙表面纹理,而良好的表面等级指示平滑且无缺陷的表面。表面性质通过目视检查确定。PSI指示磅每平方英寸。
表8:
在挤出过程期间收集熔融温度、模口压力和扭矩值。在室温下使用来自阿法幻影有限公司(Alfa Mirage Co.Ltd.)的电子密度计测量密度。
实例33-36和比较实例6-7
以下表9示出了用于制备实例33-36和比较实例6-7的组合物的组分的类型和量。在表9中,“C.E.”指代比较实例。表9中的每个值是重量份值。
表9
实例 | (B)2 | (N) | (O) | (I)3 | (I)(2) | (A)2 | (A)1 | (F) | (C)1 | (C)2 |
C.E 6 | 100 | 2.5 | 2.9 | 7.2 | 2.0 | 10.0 | 5.0 | 0.7 | -- | -- |
C.E 7 | 100 | 2.5 | 2.9 | 7.2 | 2.0 | 20.0 | 5.0 | 0.7 | -- | -- |
33 | 100 | 2.5 | 2.1 | 7.2 | 2.0 | 10 | 5.0 | 0.7 | 0.5 | -- |
34 | 100 | 2.5 | 2.1 | 7.2 | 2.0 | 20 | 5.0 | 0.7 | 0.5 | -- |
35 | 100 | 2.5 | 2.1 | 7.2 | 2.0 | 10 | 5.0 | 0.7 | -- | 0.5 |
36 | 100 | 2.5 | 2.1 | 7.2 | 2.0 | 20 | 5.0 | 0.7 | -- | 0.5 |
(I)加工助剂3是超高分子量丙烯酸加工助剂(其分子量大于1000万道尔顿)。
(F)化学发泡剂是放热和吸热化学发泡剂的共混物。
用来自Polylab的RS 5000双螺杆挤出机挤出实例33-36和比较实例6-7的可发泡组合物,所述挤出机具有2英寸片材模口和45mil模口间隙。挤出温度设定为:155℃/175℃/180℃/160℃,60RPM。将这些可发泡组合物挤出以得到压制的板。研磨和压制的板的密度是1.377g/cm3。以下表10概括了挤出扭矩、输出和片材密度。
表10
在挤出过程期间收集熔融温度、模口压力和扭矩值。在室温下使用来自阿法幻影有限公司的电子密度计测量密度。通过收集在30秒内挤出的一块片材、测量所述片材的重量并转化为克/分钟来获得速率。
实例37-40和比较实例8
以下表11示出了用于制备实例37-40和比较实例8的组合物的组分的类型和量。在表11中,“C.E.”指代比较实例。表11中的每个值是重量份值。
表11:
实例 | (B)1 | (N) | 润滑剂 | (I)4 | (I)2 | (A)2 | (K) | (C)1 | (C)2 |
C.E.8 | 100 | 1.5 | 2.9 | 9.0 | 1.0 | 100 | 0.7 | -- | -- |
37 | 100 | 1.5 | 2.9 | 9.0 | 1.0 | 100 | 0.7 | 0.5 | -- |
38 | 100 | 1.5 | 2.9 | 9.0 | 1.0 | 100 | 0.7 | 1.0 | -- |
39 | 100 | 1.5 | 2.9 | 9.0 | 1.0 | 100 | 0.7 | -- | 0.5 |
40 | 100 | 1.5 | 2.9 | 9.0 | 1.0 | 100 | 0.7 | -- | 1.0 |
(I)加工助剂4是高分子量丙烯酸加工助剂(其分子量小于1000万道尔顿)。
用来自Polylab的RS 5000双螺杆挤出机挤出实例37-40和比较实例8的可发泡组合物,所述挤出机具有2英寸片材模口和45mil模口间隙。挤出温度设定为:155℃/175℃/180℃/160℃,60RPM。将这些可发泡组合物挤出以得到压制的板。研磨和压制的板的密度是1.377g/cm3。以下表12概括了挤出扭矩、输出和片材密度。
表12
在挤出过程期间收集熔融温度、模口压力和扭矩值。在室温下使用来自阿法幻影有限公司的电子密度计测量密度。通过收集在30秒内挤出的一块片材、测量所述片材的重量并转化为克/分钟来获得速率。
预示性实例1—用于制备包含液态有机聚硅氧烷和填料的粒状有机聚硅氧烷的一般程序。
向造粒鼓或盘中添加旋转鼓上的粉末填料(如木粉)。将有机聚硅氧烷液体(如动态粘度为13,500mPa s的双羟基封端的聚二甲基硅氧烷(OH PDMS))或来自美国密歇根州米德兰的陶氏有机硅公司的替代物的细液滴缓慢喷雾到旋转鼓中的粉末上。当粉末掉落时,其将被液体涂覆并且粘在一起。在此工艺期间,将形成和生长附聚物,从而产生填料和硅氧烷的小团粒。
实例41—有机硅氧烷/填料团粒的制备
将气相二氧化硅与OH PDMS混合。使用不锈钢盘将25.2克气相二氧化硅与47.3克OH PDMS手动混合,产生自由流动的粉末。然后,这可以被客户用作OH PDMS的来源。
实例42有机硅氧烷/填料团粒的制备
使用不锈钢盘将97.0克木粉与45.6克OH PDMS手动混合,产生自由流动的粉末。然后,这可以被客户用作(C)有机聚硅氧烷的来源。
实例43—有机硅氧烷/填料团粒(预示的)的制备
将滑石或碳酸钙添加到混合器中。将有机聚硅氧烷(如OH PDMS)缓慢共混到粉末中直到其变粘,然后添加更多的填料直到其成为自由流动的粉末。
实例44-47—有机聚硅氧烷/马来酸酯化聚乙烯(MAPE)团粒的制备
在此实例中,使用通过ASTM D792测量的密度为0.96g/cm3的马来酸酐接枝的高密度聚乙烯(D)和羟基封端的有机聚硅氧烷(C)。
配混在双螺杆挤出机上进行。MAPE通过重力进料器在桶区处进料。在进料器之后,OH PDMS通过开放端口进料到螺杆传送区段中。
以下表13中列出了不同组合物的扭矩值。
表13—MAPE(D)和羟基封端的有机聚硅氧烷(C)的不同组合物的TSE中的扭矩值。
实例 | D(Wt.%) | C(Wt.%) | 扭矩% |
100 | 0 | 84 | |
5 | 95 | 5 | 79 |
6 | 90 | 10 | 68.5 |
7 | 85 | 15 | 56.5 |
8 | 80 | 20 | 48.5 |
这些实例示出具有不同浓度的MAPE(D)和聚有机硅氧烷(C)的团粒可以用于制备团粒。这些实例示出,在所测试的条件下,10%到20%OH PDMS和20%到90%MAPE可以方便地并入到团粒中。在不希望受理论束缚的情况下,有可能使用不同的有机聚硅氧烷、马来酸酯化聚乙烯或两者将更高量的有机聚硅氧烷并入到团粒中。
在不希望受理论束缚的情况下,本文所提供的组合物可以提供以下益处中的一个或多个:更快的配混吞吐量、更低的熔融温度、在由所述组合物制造聚合物复合材料制品所使用的挤出机中更低的压力、更快的模制、更好的脱模以及更低的废品率。另外,有机聚硅氧烷(C)可以改善填料的分散性、减少纤维的断裂并减少填料颗粒附聚。
聚合物复合材料制品的许多制造商具有如挤出机等现有设备,所述设备被配置用于固体进料,并且不准备进料液体以形成聚合物复合材料制品。提供包括有机聚硅氧烷的固体载剂组分,其中所述固体载剂组分在25℃和1个大气压下为固体解决了此问题,并且促进了有机聚硅氧烷在聚合物复合材料制品中的混合和分散。
术语的定义和使用
除非通过本说明书的上下文另外说明,否则所有的量、比率和百分数均是按重量计的,并且所有测试方法在本公开的提交日期前都是当前的。冠词“一个(a)”、“一种(an)”和“所述(the)”各自是指一个或多个。应当理解的是,所附权利要求书不限于表达在具体实施方式中描述的特定化合物、组合物或方法,所述特定化合物、组合物或方法可以在落入所附权利要求书范围内的特定实施例之间变化。关于本文中用来描述各个实施例的特定特征或方面的任何马库什群组(Markush group),可以从独立于所有其它马库什成员的各个马库什群组的每个成员获得不同、特殊和/或意外的结果。马库什群组的每个成员可以单独或组合使用,并为所附权利要求书范围内的具体实施例提供足够的支持。
进一步地,在描述本发明的各个实施例中所依赖的任何范围和子范围独立地和共同地落入所附权利要求的范围内,并且应理解为描述和预期包含以下的所有范围:其中的全部和/或部分值,即使这些值在本文中未明确写明。本领域技术人员容易认识到,所列举的范围和子范围足以描述和实现本发明的各个实施例,并且可以将这些范围和子范围进一步描绘为相关的一半、三分之一、四分之一、五分之一等。仅作为一个实例,可以将范围“0.1到0.9”进一步描绘为下三分之一(即0.1到0.3)、中三分之一(即0.4到0.6)以及上三分之一(即0.7到0.9),所述范围单独地和共同地在所附权利要求书的范围内,并且可以被单独地和/或共同地依赖,并且为所附权利要求书范围内的具体实施例提供足够的支持。另外,关于定义或修改范围的语言,如“至少”、“大于”、“小于”、“不大于”等,应理解的是,此类语言包含子范围和/或上限或下限。作为另一个实例,“至少10”的范围固有地包含至少10到35的子范围、至少10到25的子范围、25到35的子范围等,并且每个子范围可以被单独地和/或共同地依赖,并且在为附权利要求书范围内的具体实施例提供足够的支持。最后,所公开范围内的单个数字可以被依赖,并为所附权利要求书范围内的具体实施例提供足够的支持。例如,范围“1到9”包含各个单个整数(如3)以及包含小数点(或分数)的单个数字(如4.1),这些数字可以被依赖并为所附权利要求书范围内的具体实施例提供足够的支持。
如本文所使用的,术语“组合物”包含包括组合物以及由组合物的材料形成的反应产物和分解产物的一种或多种材料。
术语“包括”和其衍生词并不旨在排除任何另外的组分、步骤或程序的存在,无论其是否在本文中公开。为了避免任何疑问,除非相反地陈述,否则通过使用术语“包括”本文所要求保护的所有组合物可以包含任何另外的添加剂、佐剂或化合物,无论是聚合形式还是其它形式。相反,术语“基本上由……组成”从任何随后列举的范围中排除任何其它组合物、步骤或程序,除对可操作性来说并非必不可少的那些之外。术语“由……组成”排除未具体叙述或列出的任何组分、步骤或程序。
如本文所使用的,术语“聚合物”是指通过使相同或不同类型的单体聚合而制备的聚合化合物。因此,通用术语聚合物涵盖如以下定义的术语“均聚物”(用于指仅由一种类型的单体制备的聚合物,应理解,痕量杂质可以并入到聚合物结构中)和术语“互聚物”。痕量杂质可以并入到聚合物之中和/或之内。
如本文所使用的,术语“互聚物”是指通过至少两种不同类型的单体的聚合而制备的聚合物。因此,通用术语互聚物包含共聚物(用于指由两种不同类型的单体制备的聚合物)以及由多于两种的不同类型的单体制备的聚合物。
如本文所使用的,术语“烯烃基聚合物”是指以聚合形式包括主要量的烯烃单体,例如乙烯或丙烯(按聚合物的重量计)并且任选地可以包括至少一种聚合共聚单体的聚合物。
如本文所使用的,术语“乙烯基聚合物”是指包括主要量的聚合乙烯单体(按聚合物的总重量计)并且任选地可以包括至少一种聚合共聚单体的聚合物。
如本文所使用的,术语“乙烯/α-烯烃互聚物”是指以聚合形式包括主要量的乙烯单体(按互聚物的重量计)和至少一种α-烯烃的互聚物。
如本文所使用的,术语“乙烯/α-烯烃共聚物”是指以聚合形式包括主要量的乙烯单体(按共聚物的重量计)和作为仅有的两种单体类型的α-烯烃的共聚物。
术语“LDPE”还可以被称为“高压乙烯聚合物”或“高度支化的聚乙烯”并且被定义为意指所述聚合物在高压釜或管式反应器中,在14,500psi(100MPa)以上的压力下,通过使用如过氧化物等自由基引发剂,被部分地或完全地均聚或共聚(参见例如US 4,599,392,其通过引用并入本文)。LDPE树脂的密度通常处于0.916到0.940g/cm3的范围内。
术语“LLDPE”包含使用传统的齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂体系以及如双茂金属(有时被称为“m-LLDPE”)、后茂金属催化剂和几何限定催化剂等单活性中心催化剂(single-site catalyst)制备的树脂并且包含线性的、基本上线性或非均匀的聚乙烯共聚物或均聚物。LLDPE含有少于LDPE的长链支化,并且包含:基本上线性的乙烯聚合物,所述乙烯聚合物在美国专利5,272,236、美国专利5,278,272、美国专利5,582,923和美国专利5,733,155中进一步定义;均匀支化的线性乙烯聚合物组合物,如美国专利第3,645,992中的那些;非均匀支化的乙烯聚合物,如根据美国专利第4,076,698号中所公开的工艺制备的那些;和/或其共混物(如在US 3,914,342或US 5,854,045中公开的那些)。LLDPE可以使用本领域已知的任何类型的反应器或反应器配置,通过气相、溶液相或淤浆聚合或其任何组合来制备,其中气相和淤浆相反应器是最优选的。
术语“MDPE”是指密度为0.926到0.940g/cm3的聚乙烯。“MDPE”通常使用铬或齐格勒-纳塔催化剂或使用茂金属催化剂、几何限定催化剂、或单活性中心催化剂来制备,并且通常具有大于2.5的分子量分布(“MWD”)。
术语“HDPE”是指密度大于约0.940g/cm3的聚乙烯,所述聚乙烯通常用齐格勒-纳塔催化剂(Ziegler-Natta catalyst)、铬催化剂或甚至茂金属催化剂来制备。
“共混物”、“聚合物共混物”和类似术语意指两种或更多种聚合物的组合物。这种共混物可以是或可以不是可混溶的。这种共混物可以是或可以不是相分离的。如由透射电子光谱法、光散射、x-射线散射以及本领域中已知的任何其它方法所确定的,此类共混物可以含有或可以不含有一种或多种结构域配置。共混物不是层压物,但层压物的一层或多层可以含有共混物。
Claims (18)
1.一种用于制备聚合物复合材料制品的组合物,所述组合物包括:
(A)填料,所述填料的量为10wt.%到90wt.%;
(B)聚合物,所述聚合物的量为10wt.%到90wt.%,其中所述(B)聚合物包括聚乙烯化合物;以及
(C)有机聚硅氧烷,所述有机聚硅氧烷的量为大于0wt.%到10wt.%,所述(C)有机聚硅氧烷具有至少一个硅结合的羟基,并且其在25℃下的粘度为1,000mPa·s到60,000mPa·s;
各自按所述组合物中的组分(A)、(B)和(C)的总重量计。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中:(i)所述(C)有机聚硅氧烷在25℃下以液体的形式存在;(ii)所述有机聚硅氧烷以包括所述有机聚硅氧烷的固体载剂组分的形式存在于所述组合物中;(iii)所述(C)有机聚硅氧烷在25℃下粘度为2,000mPa·s到50,000mPa·s;(iv)所述(A)填料选自木质纤维素填料、矿物填料、玻璃填料、碳填料、颜料和其组合;或(v)(i)到(iv)的任何组合。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述(C)有机聚硅氧烷具有以下平均单元式:
[R1 3-n(OH)nSiO1/2]a'[R1 2-m(OH)mSiO2/2]b'[R1SiO3/2]c'[SiO4/2]d';
其中每个R1是独立选择的烃基;n是0、1、2或3,m是0、1或2,条件是n和m不同时为0;0<a'<1;0<b'<1;0≤c'≤0.1;并且0≤d'≤0.1,条件是a'+b'+c'+d'=1。
4.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述(C)有机聚硅氧烷具有以下平均单元式(I)或(II):
[R1 3-n(OH)nSiO1/2]a”[R1 2-m(OH)mSiO2/2]b” (I)
其中每个R1是独立选择的烃基;n是0、1、2或3,m是0、1或2,条件是n和m不同时为0;0<a”<1;0<b”<1;条件是a”+b”=1;或
R1 3-x(OH)xSiO[SiR1 2O]c”Si(OH)yR1 3-y (II)
其中每个R1是独立选择的烃基;x是0、1、2或3,y是0、1、2或3,条件是x和y不同时为0;并且c”是60到1200。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中:(i)所述(A)填料包括木质纤维素填料并且以40wt.%到80wt.%的量存在;(ii)所述(B)聚合物包括聚氯乙烯并且以20wt.%到60wt.%的量存在;并且(iii)所述(C)有机聚硅氧烷以0.8wt.%到4.0wt.%的量存在。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的组合物,其中:(i)所述(A)填料包括矿物填料并且以10wt.%到50wt.%的量存在;(ii)所述(B)聚合物以50wt.%到90wt.%的量存在;(iii)所述(C)有机聚硅氧烷以0.1wt.%到10wt.%的量存在;并且(iv)所述(C)有机聚硅氧烷在25℃下的粘度为1,000mPa·s到50,000mPa·s。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其进一步包括一种或多种添加剂,所述一种或多种添加剂选自:(D)增容剂、(E)着色剂、(F)发泡剂、(G)UV稳定剂、(H)抗氧化剂、(I)加工助剂、(J)防腐剂、(K)杀虫剂、(L)阻燃剂、(M)抗冲改性剂、(N)热稳定剂以及(O)润滑剂。
8.一种制备根据权利要求1到7中任一项所述的组合物的方法,所述方法包括:
将(A)所述填料、(B)所述聚合物以及(C)所述有机聚硅氧烷组合,由此制备所述组合物。
9.一种制备聚合物复合材料制品的方法,所述方法包括:
由根据权利要求1到7中任一项所述的组合物制备所述聚合物复合材料制品。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述方法进一步包括:(i)形成所述组合物;(ii)在形成所述组合物之前和/或期间,加热所述(B)聚合物以熔融所述(B)聚合物;(iii)在添加所述(B)聚合物之前混合所述(A)填料和所述(C)有机聚硅氧烷的混合物;或(iv)(i)、(ii)或(iii)的任何组合。
11.根据权利要求9所述的方法,其中所述方法包括:
在升高的温度下在混合的同时将所述(A)填料、所述(B)聚合物和所述(C)有机聚硅氧烷组合以产生可流动混合物;以及
由所述可流动混合物形成所述聚合物复合材料制品。
12.根据权利要求11所述的方法,其中:(i)在将所述可流动混合物与所述(C)有机聚硅氧烷组合时,所述(C)有机聚硅氧烷是液体;或(ii)所述(C)有机聚硅氧烷存在于固体载剂组分内,并且所述方法进一步包括在将所述可流动混合物和所述(C)有机聚硅氧烷组合时熔融所述固体载剂组分。
13.根据权利要求9到12中任一项所述的方法,其中:(i)由所述组合物制备所述聚合物复合材料制品进一步包括将所述组合物形成为期望形状;(ii)由所述组合物制备所述聚合物复合材料制品包括挤出所述组合物;(iii)由所述组合物制备所述聚合物复合材料制品包括模制所述组合物;或(iv)(i)到(iii)的任何组合。
14.根据权利要求9到13中任一项所述的方法,其在挤出机中进行,其中:(i)与所述(A)填料和所述(B)聚合物而没有所述(C)有机聚硅氧烷的混合物的挤出加工温度相比,所述挤出机中的所述组合物的挤出加工温度降低;和/或(ii)与在挤出所述(A)填料和所述(B)聚合物而没有所述(C)有机聚硅氧烷的混合物时所述挤出机的扭矩相比,在混合所述组合物时所述挤出机的扭矩降低。
15.一种聚合物复合材料制品,其通过根据权利要求9到14中任一项所述的方法制备。
16.一种固体载剂组分,其包括:
1wt.%到70wt.%的(C)有机聚硅氧烷,所述有机聚硅氧烷具有至少一个硅结合的羟基,并且在25℃下的粘度为1,000mPa·s到60,000mPa·s;
0wt.%到90wt.%的(B)聚合物,所述聚合物包括聚乙烯化合物;
0wt.%到95wt.%的(D)增容剂,所述增容剂包括官能化聚合物;以及
0wt.%到75wt.%的(A)填料,所述填料选自木质纤维素填料、矿物填料、玻璃填料、碳填料、颜料和其组合;
条件是组分(B)和(D)中的至少一种组分存在于所述固体载剂组分中。
17.根据权利要求16所述的固体载剂组分,其中:
(i)所述(C)有机聚硅氧烷在25℃下的粘度为1,000mPa·s到50,000mPa·s;
(ii)所述(C)有机聚硅氧烷具有以下平均单元式(I)或(II):
[R1 3-n(OH)nSiO1/2]a”[R1 2-m(OH)mSiO2/2]b” (I)
其中每个R1是独立选择的烃基;n是0、1、2或3,m是0、1或2,条件是n和m不同时为0;0<a”<1;0<b”<1;条件是a”+b”=1;或
R1 3-x(OH)xSiO[SiR1 2O]c'’Si(OH)yR1 3-y (II)
其中每个R1是独立选择的烃基;x是0、1、2或3,y是0、1、2或3,条件是x和y不同时为0;并且c”是60到1,200;或(iii)(i)和(ii)两者。
18.根据权利要求16或17所述的固体载剂组分,其中存在包括所述官能化聚合物的所述(D)增容剂,并且其中所述官能化聚合物包括马来酸酯化聚合物。
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