CN115551953A - 滑石颗粒物 - Google Patents

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Abstract

滑石颗粒物，包含所述滑石颗粒物的聚合物组合物，制备所述滑石颗粒物和所述聚合物组合物的方法，以及所述滑石颗粒物的各种用途。

Description

滑石颗粒物
技术领域
本发明总体上涉及一种新型滑石颗粒物、包含所述新型滑石颗粒物的聚合物组合物以及制备所述滑石颗粒物和聚合物组合物的方法。本发明还涉及所述新型滑石颗粒物和聚合物组合物的各种用途，特别是所述新型滑石颗粒物在提高聚合物组合物的弯曲模量和/或冲击强度中的应用。
背景技术
已经开发滑石颗粒物作为聚合物组合物、特别是聚丙烯类组合物的填料。特别是，已经开发了滑石颗粒物以改善聚合物组合物的物理性质，例如冲击强度或弯曲模量。
通常，冲击强度和弯曲模量被认为是对立的性质，因为提高聚合物组合物的冲击强度通常降低其弯曲模量，反之亦然。
因此，期望提供可以例如改善聚合物组合物的一种或多种物理性质、例如弯曲模量和/或抗冲击性的新型滑石颗粒物。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种滑石颗粒物，其具有以下性质中的一个或多个：
(a)等于或小于约1150埃的相干散射域(CSD c*)；
(b)等于或小于约120个四面体-八面体-四面体(TOT)层；
(c)等于或大于约103的根据TOT层的分层指数(DI(TOT))；
(d)等于或大于约70的形状因子；
(e)等于或小于约25.0μm的d95激光；
(f)等于或小于约10.0μm的d95沉降；
(g)等于或大于约2.5的层状指数；
(h)等于或大于约15m2/g的BET表面积；
(i)等于或大于约65mL/100g的吸油率；
(j)等于或小于约43°的接触角。
第一方面的性质(a)至(j)中的任何一个或多个可以组合。例如，滑石颗粒物可以具有性质(a)至(j)中的一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个。
根据本发明的第二方面(其也是本发明的第一方面的实施方式)，提供了一种滑石颗粒物，其根据四面体-八面体-四面体(TOT)层的分层指数(DI(TOT))等于或大于约103。
根据本发明的第三方面(其也是本发明的第一方面的实施方式)，提供了一种滑石颗粒物，其具有等于或大于约65mL/100g的吸油率和等于或大于约2.5的层状指数。
根据本发明的第四方面(其也是本发明的第一方面的实施方式)，提供了一种滑石颗粒物，其具有等于或小于约43°的接触角以及以下的一个或多个：
(a)等于或小于约6.5μm的d95沉降；
(b)等于或小于约23.0μm的d95激光；
(c)等于或大于约103的根据TOT层的分层指数(DI(TOT))；
(d)等于或大于约65mL/100g的吸油率。
根据本发明的第五方面(其也是本发明的第一方面的实施方式)，提供了一种滑石颗粒物，其具有：
(A)等于或大于约2.5的层状指数；
(B)以下的一个或两个：
(a)等于或大于约1.0且等于或小于约5.0μm的d95沉降；和
(b)等于或大于约7.0μm且等于或小于约20.0μm的d95激光；
以及
(C)以下的一个或多个：
(a)等于或大于约20m2/g且等于或小于约30m2/g的BET表面积；
(b)等于或大于约0.5μm且等于或小于约2.5μm的d50沉降；和
(c)等于或大于约2.0μm且等于或小于约8.0μm的d50激光。
根据本发明的第六方面，提供了一种聚合物组合物，其包含本发明的第一、第二、第三、第四或第五方面中任一项所述的滑石颗粒物。
根据本发明的第七方面，提供了一种用于制备滑石颗粒物的方法，该方法包括对进料滑石材料进行分级以去除进料滑石材料中的最大颗粒的一部分，其中，所述进料滑石材料具有以下的一个或多个：
(a)等于或大于约2.5的层状指数；
(b)等于或小于约15.0μm的d95沉降；
(c)等于或小于约40.0μm的d95激光；
(d)等于或小于约5.0μm的d50沉降；
(e)等于或大于约40的形状因子；
(f)等于或大于约10m2/g的BET表面积。
本发明的第七方面的方法可以例如制备本发明的第一、第二、第三、第四或第五方面中任一项所述的滑石颗粒物。
根据本发明的第八方面，提供了一种由本发明第七方面的方法获得和/或能够获得的滑石颗粒物。
根据本发明的第九方面，提供了一种制备聚合物组合物的方法，该方法包括将聚合物或聚合物前体与本发明的第一、第二、第三、第四或第五方面的滑石颗粒物合并。
本发明的第九方面的方法可以例如制备本发明第六方面的聚合物组合物。
根据本发明的第十方面，提供了一种由本发明第九方面的方法获得和/或能够获得的聚合物组合物。
根据本发明的第十一方面，提供了本发明的第一、第二、第三、第四或第五方面的滑石颗粒物在提高引入有其的聚合物组合物的弯曲模量中的应用。聚合物组合物可以是例如本发明第六方面的聚合物组合物。
根据本发明的第十二方面，提供了本发明的第一、第二、第三、第四或第五方面的滑石颗粒物在提高引入有其的聚合物组合物的冲击强度中的应用。聚合物组合物可以是例如本发明第六方面的聚合物组合物。
本发明的任何方面的某些实施方式可以提供以下优点中的一个或多个：
·具有提高的冲击强度的聚合物组合物；
·具有提高的弯曲模量的聚合物组合物；
·具有增加的分层(例如，由单个晶粒中的TOT层的数量所示)同时保持颗粒的片状形状(例如，由层状指数和/或形状因子所示)的滑石颗粒物；
·具有减少的顶部截取(即d95)的滑石颗粒物；
·具有相对较高的BET表面积的滑石颗粒物；
·具有提高的吸油率的滑石颗粒物；
·具有减小的接触角的滑石颗粒物；
·具有降低的分解温度的滑石颗粒物；
·具有提高的阳离子交换容量的滑石颗粒物。
关于本发明的所述方面中的任何特定一个或多个方面提供的细节、实例和优选方案将在本文中进一步说明并且同样适用于本发明的所有方面。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖本文中所描述的实施方式、实例和优选方案的所有可能的变型的任何组合。
附图说明
现在将参照附图通过仅仅示例的方式对实施方式进行说明，其中：
图1是通过对滑石颗粒物进行热重分析(TGA)和微分热重法(DTG)获得的示例曲线，其显示可看到湿气和强结合水的释放以及绿泥石、白云石和滑石的分解的区域；
图2是作为本发明滑石颗粒物的d95顶部截取的函数的水含量的曲线；
图3(a)是作为本发明滑石颗粒物的d95顶部截取的函数的白云石和绿泥石分解温度的曲线；
图3(b)是作为本发明滑石颗粒物的d95顶部截取的函数的滑石分解温度的曲线；
图4是作为本发明滑石颗粒物的d95顶部截取的函数的滑石、绿泥石和白云石分解速率的曲线图；以及
图5显示已经添加了油以形成糊料的粉末的样品的照片，(a)可以形成为光滑的球，(b)形成破裂的球或(c)形成滴球。
具体实施方式
本发明基于令人惊讶且有利的发现，即，新型滑石颗粒物可以提高引入有其的聚合物组合物、特别是聚丙烯组合物的冲击强度和弯曲模量二者。新型滑石颗粒物通过去除高纵横比进料滑石材料的最大颗粒的一部分(例如，通过高层状指数和/或高形状因子反映的)而获得。因此，新型滑石颗粒物是具有相对较低的顶部截取(即d95)的高纵横比滑石。已经令人惊讶地发现，该新型滑石颗粒物具有许多与进料滑石材料和其它已知的滑石颗粒物不同的性质。因此，可以以多种方式定义新型滑石颗粒物。
滑石颗粒物
如本文所用，术语“滑石”是指硅酸镁矿物或矿物绿泥石(铝硅酸镁)，或两者的混合物，可选地与其它矿物(例如白云石和/或菱镁矿)相关，或此外还与合成滑石(也称为talcose)相关。
在某些实施方式中，滑石是硅酸镁矿物或矿物绿泥石或其混合物。可选地，滑石还可包括白云石或菱镁矿或其组合。基于滑石的总重量，滑石中的其他矿物(例如白云石和/或菱镁矿)的总量可以小于约35重量％，例如，基于滑石的总重量，小于约30重量％，或小于约25重量％，或小于约20重量％，或小于约15重量％，或小于约10重量％，或小于约5重量％，或小于约1重量％，或小于约0.75重量％，或0.5重量％以下。在某些实施方式中，滑石包含硅酸镁矿物，基本上由硅酸镁矿物组成，或由硅酸镁矿物组成。在某些实施方式中，滑石是硅酸镁矿物和/或绿泥石的混合物。绿泥石可以例如包括斜绿泥石((Mg,Fe2+)5Al(Si3Al)O10(OH)8)、基本上由其组成或由其组成。例如，绿泥石可主要包括斜绿泥石。硅酸镁矿物与绿泥石的重量比可以为约5:1至约1:4，例如约4:1至约1:1，或约4:1至约2:1，或约4:1至约2.5:1，或约4:1至约3:1，或约2:1，或约3:1，或约4:1。在某些实施方式中，滑石包括合成滑石或talcose，基本上由其组成，或由其组成。
在某些实施方式中，滑石是羟基化硅酸镁，其属于层状页硅酸盐家族。其元素结构由夹在6环二氧化硅四面体SiO2(称作“T”)之间的MgO4(OH)八面体层(称作“O”)组成。这形成了由TOT层制成的重复基础单元。然后，这些TOT层将沿c*轴堆积以形成具有其尺寸可测量的相干晶体结构的晶粒。
滑石颗粒物可以是例如宏晶滑石(即，不是微晶滑石)。
滑石的晶体结构(例如，微晶或宏晶)通常可以关于“形态指数”(“M”或“MI”)进行说明，如H.J.Holland and M.J.Murtagh,“An XRD Morphology Index for Tales:TheEffect of Particle Size and Morphology on the Specific Surface Area,”Advancesin X-ray Analysis,Vol.42,pp.421-428(2000)和WO2016/007363A1中所述，其内容通过引用并入本文。例如，具有相对较高MI的滑石可以被认为是“片状”或“层状”滑石，并且通常可以具有宏晶结构，而具有相对较低MI的滑石较不片状，并且可以具有微晶结构。如本文所用，术语“片状”是指具有大于或等于约0.6的MI的滑石组合物。根据一些实施方式，滑石的形态指数可以大于或等于0.7、大于或等于0.75、大于或等于0.8、大于或等于0.85或者大于或等于0.9。
本文提供了一种滑石颗粒物，其具有以下性质中的一个或多个：
(a)等于或小于约1150埃的相干散射域(CSD c*)；
(b)等于或小于约120个四面体-八面体-四面体(TOT)层；
(c)等于或大于约103的根据TOT层的分层指数(DI(TOT))；
(d)等于或大于约70的形状因子；
(e)等于或小于约25.0μm的d95激光；
(f)等于或小于约10.0μm的d95沉降；
(g)等于或大于约2.5的层状指数；
(h)等于或大于约15m2/g的BET表面积；
(i)等于或大于约65mL/100g的吸油率；
(j)等于或小于约43°的接触角。
滑石颗粒物可以具有性质(a)至(j)中的任何一个或多个。例如，滑石颗粒物可以具有性质(a)至(j)中的两个以上、三个以上、四个以上、五个以上、六个以上、七个以上、八个以上或九个以上。例如，滑石颗粒物可以具有性质(a)至(j)的全部(即十个)。
滑石颗粒物可以例如具有性质(a)至(j)的任何组合。
性质(a)至(j)可以宽泛地划分为与颗粒形状相关的性质(即，CSD c*、TOT层的数量、形状因子、层状指数和DI(TOT))、与粒径相关的性质(即，d95激光和d95沉降)、与颗粒表面相关的性质(即，BET表面积、吸油率和接触角)。
滑石颗粒物可以例如具有与颗粒形状相关的性质(a)至(j)中的一个或多个以及与粒径相关的性质(a)至(j)中的一个或多个。滑石颗粒物可以例如具有与颗粒形状相关的性质(a)至(j)中的一个和与颗粒表面相关的性质(a)至(j)中的一个或多个。滑石颗粒物可以例如具有与粒径相关的性质(a)至(j)中的一个或多个和与颗粒表面相关的性质(a)至(j)中的一个或多个。滑石颗粒物可以例如具有与颗粒形状相关的性质(a)至(j)中的一个或多个、与粒径相关的性质(a)至(j)中的一个或多个以及与颗粒表面相关的性质(a)至(j)中的一个或多个。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约103的根据TOT层的分层指数(DI(TOT))。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约65mL/100g的吸油率和等于或大于约2.5的层状指数。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约43°的接触角和以下的一个或多个：
等于或小于约6.5μm的d95沉降；
等于或小于约23.0μm的d95激光；
等于或大于约103的根据TOT层的分层指数(DI(TOT))；以及
等于或大于约65mL/100g的吸油率。
例如，滑石颗粒物可以具有：
(A)等于或大于约2.5的层状指数；
(B)以下的一个或两个：
等于或大于约1.0且等于或小于约5.0μm的d95沉降；
等于或大于约7.0μm且等于或小于约20.0μm的d95激光；
以及
(C)以下的一个或多个：
等于或大于约20m2/g且等于或小于约30m2/g的BET表面积；
等于或大于约0.5μm且等于或小于约2.5μm的d50沉降；和
等于或大于约2.0μm且等于或小于约8.0μm的d50激光。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或小于约1150埃的CSD c*。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或小于约1050埃的CSD c*。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和约800埃到约1050埃的CSD c*。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或小于约120个TOT层。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或小于约110个TOT层。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和约85至约110个TOT层。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或大于约103的DI(TOT)。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或大于约110的DI(TOT)。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或大于约70的形状因子。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或大于约120的形状因子。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或大于约123的形状因子。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或大于约125的形状因子。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或小于约25.0μm的d95激光。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或小于约10.0μm的d95沉降。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或小于约12.0μm的d50激光。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或小于约5.0μm的d50沉降。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或大于约15m2/g的BET表面积。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或大于约65mL/100g的吸油率。
例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8的层状指数和等于或小于约43°的接触角。
下面进一步说明滑石颗粒物的性质。
颗粒形状性质
CSD c*和TOT层的数量通常涉及滑石颗粒物中的层数。形状因子和层状指数通常涉及滑石颗粒物的整体形状。DI(TOT)限定滑石颗粒物中的层数和滑石颗粒物的整体形状之间的关系。
可以通过X射线衍射(XRD)确定滑石颗粒物的相干散射域(CSD)和TOT层的数量，并且对图谱的(002)和(006)峰应用Scherrer公式。
例如，可以使用PAnalytical X’PRO X射线衍射仪使用波长
Figure BDA0003935536640000081
的CuKα辐射来采集XRD图谱。通过填充铝保持器来获得样品，以便获得准随机取向。采集参数的实例可以在2θ范围＝8-80°内，步长为0.01°，步进时间为2秒。然后将Scherrer公式应用到滑石图谱的(002)和(006)峰上，这两个峰在XRD图谱上大约位于2θ＝9.3–9.7°和2θ＝28.3–28.9°。该公式使用相对于背景线的半高处的峰宽，以便根据c*轴计算滑石晶粒的相干散射域。然后，可以推导出单个滑石晶粒中TOT层的数量。该方法在关于合成滑石的论文(Dumaset al.,Angewandte Chemie International Edition 2016,55,9868–9871)中实现，其内容通过引用并入本文。
Scherrer公式表示如下：
Figure BDA0003935536640000091
L是相干散射域(CSD c*)
Figure BDA0003935536640000092
λ是X射线束的波长
Figure BDA0003935536640000093
FWHM是所考虑的衍射峰的半峰全宽(rad)
θ是衍射峰的位置(rad)
从该相干散射域，可以推导出在相干散射域中堆叠的TOT层的数量(N(TOT))：
Figure BDA0003935536640000094
L是沿c*轴的相干散射域
Figure BDA0003935536640000095
d是滑石基本单元的高度，即d(002)间距
d使用XRD图谱上的(002)峰的位置和布拉格公式来计算。
Figure BDA0003935536640000096
n是衍射级
λ是X射线束的波长
Figure BDA0003935536640000097
θ是衍射峰的位置(rad)
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约1150埃的CSD c*。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约1100埃或等于或小于约1050埃或等于或小于约1000埃或等于或小于约950埃的CSD c*。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约750埃的CSD c*。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约800埃或等于或大于约850埃或等于或大于约900埃的CSD c*。
例如，滑石颗粒物可以具有约750埃至约1150埃或约850埃至约1050埃或约900埃至约1000埃的CSD c*。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约120个TOT层。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约115个TOT层或等于或小于约110个TOT层或等于或小于约105个TOT层或等于或小于约100个TOT层。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约50个TOT层。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约55个TOT层或等于或大于约60个TOT层或等于或大于约65个TOT层或等于或大于约70个TOT层或等于或大于约75个TOT层或等于或大于约80个TOT层或等于或大于约85个TOT层或等于或大于约90个TOT层或等于或大于约95个TOT层。
例如，滑石颗粒物可以具有约50至约120个TOT层或约60至约120个TOT层或约70至约120个TOT层或约80至约115个TOT层或约85至约110个TOT层或约80至约105个TOT层或约85至约105个TOT层或约85至约100个TOT层或约90至约100个TOT层或约95至约100个TOT层。
形状因子是指由PANACEA(通过自然对准和电导率效应分析的颗粒评估)方法测量的性质。这是能够测量矿物的形状因子的设备。可以使用在美国专利5,576,617(其内容通过引用并入本文)中描述的设备。在测量期间，通过泵使滑石颗粒物悬浮液循环通过从一个末端到另一个末端测量电导率的单元。当泵开启时，非球形颗粒将沿着管的轴线自然地对准。在该位置，颗粒将对电荷的流动呈现最小的电阻。于是，电导率测量是最大的。当泵关闭时，颗粒将随布朗运动随机地取向。在该位置，电荷必须经过更长的路径以在悬浮液中前进。然后电导率值减小。由测试给出的数量由这2个测量值之间的比率(最高值相对于最低值)产生。因此，与示出低薄层度(较低形状因子)的产品相比，更薄层的产品将导致这2个测量值之间的比率更高(更高的形状因子)。
对于形状因子测量本身，取相当于50g干产品的悬浮液体积。为了避免当泵关闭时沉降，添加10mL分散剂(例如聚丙烯酸钠)和80mL去离子水，再将悬浮液均质。然后，将悬浮液通过53μm的BSS筛，以消除可能阻碍测量的粗颗粒。添加去离子水(约200mL)以获得1.08至1.12的密度(即，重量浓度为12至17重量％，例如约15重量％)。然后测量悬浮液的pH以检查其在8.5至10内，如果不是这种情况，则添加氢氧化钠。然后使悬浮液静置至少20分钟。然后在剧烈摇动以使样品重新悬浮之后进行PANACEA方法。从至少3次测量的平均值获得形状因子。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约70的形状因子。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约75或等于或大于约80或等于或大于约85或等于或大于约90或等于或大于约95或等于或大于约100或等于或大于约105或等于或大于约110或等于或大于约115或等于或大于约120的形状因子。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约200的形状因子。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约195或等于或小于约190或等于或小于约185或等于或小于约180或等于或小于约175或等于或小于约170或等于或小于约165或等于或小于约160或等于或小于约155或等于或小于约150或等于或小于约145或等于或小于约140或等于或小于约135或等于或小于约130的形状因子。
例如，滑石颗粒物可以具有约70至约200或约80至约200或约90至约200或约100至约200或约100至约180或约100至约160或约100至约150或约110至约140或约120至约130的形状因子。
层状指数(L.I.)由以下比率定义：
Figure BDA0003935536640000111
其中“d50激光”是通过激光衍射(标准NFX-11-666或ISO 13320-1)测量的平均粒径(d50)的值，并且“d50沉降”是通过使用沉降图(标准Afnor-X-11-683ISO 13317-3)获得的平均直径的值，如下文和实施例中所述。可以参见论文G.Baudet and J.P.Rona,Ind.Min.Mineset Carr.Les techn.June,July 1990,pp 55-61，其显示该指数与颗粒的最大尺寸和其最小尺寸的平均比率相关。
在上面提到的沉降技术中，本文中提到的用于滑石颗粒物材料的粒径性质是使用如Micromeritics Instruments Corporation,Norcross,Georgia,USA(www.micromeritics.com)提供的Sedigraph 5100机器(在本文中称为“MicromeriticsSedigraph 5100单元”)并且基于斯托克斯定律的应用，通过在水性介质中完全分散条件下使颗粒物沉降而以公知的方式测量的。这样的机器提供测量值和尺寸(在本领域中称为‘当量球直径’(e.s.d))小于给定的e.s.d值的颗粒的累积重量百分比的曲线。平均粒径d50沉降是在有50重量％的颗粒的当量球直径小于该d50值时的以此方式测定的颗粒e.s.d的值。d95沉降值是95％重量的颗粒的esd小于该d95沉降值时的值。粒径性质可以根据ISO 13317-3或与其等同的任何方法来确定。
在以上提到的激光衍射技术中，通过湿式Malvern激光散射(标准ISO 13320-1)测量本文中提到的颗粒滑石材料的粒径性质。在该技术中，基于Mie理论的应用，可以使用激光束的衍射来测量粉末、悬浮液和乳液中的颗粒的尺寸。这种机器，例如MalvernMastersizer S(由Malvern仪器所提供)提供测量值和尺寸(在本领域中称为‘当量球直径’(e.s.d))小于给定的e.s.d值的颗粒的累积体积百分比的曲线。平均粒径d50是在有50重量％的颗粒的当量球直径小于该d50值时的以此方式测定的颗粒e.s.d的值。为避免疑惑，使用激光散射测量粒径不是上文提到的沉降法的等同方法。
在实施例中阐述了用于本申请的制备的沉降图和激光粒径测量方法的细节。
通常，具有等于或大于约2.8的层状指数的滑石材料可以称为“高纵横比”(HAR)滑石。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约2.5的层状指数。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.6或等于或大于约2.7或等于或大于约2.8或等于或大于约2.9的层状指数。特别地，滑石颗粒物可以具有等于或大于约2.8或等于或大于约2.9的层状指数。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约6.0的层状指数。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约5.5或等于或小于约5.0或等于或小于约4.5或等于或小于约4.0或等于或小于约3.5的层状指数。
例如，滑石颗粒物可以具有约2.8至约6.0或约2.8至约5.0或约2.8至约4.0或约2.8至约3.5的层状指数。
根据TOT层的分层指数(DI(TOT))由以下公式定义：
Figure BDA0003935536640000121
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约103的DI(TOT)。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约105或等于或大于约110或等于或大于约115或等于或大于约120或等于或大于约125的DI(TOT)。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约200的DI(TOT)。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约195或等于或小于约190或等于或小于约185或等于或小于约180或等于或小于约175或等于或小于约170或等于或小于约165或等于或小于约160或等于或小于约155或等于或小于约150或等于或小于约145或等于或小于约140的DI(TOT)。
滑石颗粒物可以例如具有约103至约200或约110至约200或约120至约200或约110至约190或约120至约180或约120至约170或约120至约160或约120至约150或约120至约140的DI(TOT)。
粒径性质
下文提及的“沉降”粒径涉及通过上文关于层状指数描述的沉降方法测量的粒径。下文提及的“激光”粒径涉及通过上文关于层状指数描述的激光衍射方法测量的粒径。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约25.0μm的d95激光。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约24.0μm或等于或小于约23.0μm或等于或小于约22.0μm或等于或小于约21.0μm或等于或小于约20.0μm或等于或小于约19.0μm或等于或小于约18.0μm或等于或小于约17.0μm或等于或小于约16.0μm或等于或小于约15.0μm的d95激光。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约7.0μm的d95激光。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约8.0μm或等于或大于约9.0μm或等于或大于约10.0μm或等于或大于约11.0μm或等于或大于约12.0μm的d95激光。
滑石颗粒物可以例如具有约7.0至约25.0μm或约7.0至约20.0μm或约10.0μm至约20.0μm或约12.0μm至约16.0μm的d95激光。
在诸如本发明第四方面等特定实施方式中，滑石颗粒物具有等于或小于约23.0μm的d95激光。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约22.0μm或等于或小于约21.0μm或等于或小于约20.0μm或等于或小于约19.0μm或等于或小于约18.0μm的d95激光。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约7.0μm或等于或大于约10.0μm或等于或大于约12.0μm的d95激光。例如，滑石颗粒物可以具有约7.0至约23.0μm或约10.0至约23.0μm或约12.0至约23.0μm或约7.0至约20.0μm或约10.0至约20.0μm或约12.0至约20.0μm或约7.0至约18.0μm或约10.0至约18.0μm或约12.0至约18.0μm的d95激光。
在诸如本发明第五方面等特定实施方式中，滑石颗粒物具有等于或小于约20.0μm且等于或大于约7.0μm的d95激光。例如，滑石颗粒物可以具有约10.0μm至约20.0μm或约12.0μm至约20.0μm或约7.0μm至约18.0μm或约10.0μm至约18.0μm或约12.0μm至约18.0μm的d95激光。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约12.0μm的d50激光。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约11.0μm或等于或小于约10.0μm或等于或小于约9.0μm或等于或小于约8.0μm的d50激光。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约2.0μm的d50激光。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约3.0μm或等于或大于约4.0μm或等于或大于约5.0μm或等于或大于约6.0μm的d50激光。
滑石颗粒物可以具有约2.0至约12.0μm或约2.0至约10.0μm或约3.0至约10.0μm或约4.0至约10.0μm或约2.0至约8.0μm或约3.0至约8.0μm或约4.0至约8.0μm或约4.0至约8.0μm或约6.0至约8.0μm的d50激光。
在诸如本发明第五方面等特定实施方式中，滑石颗粒物具有等于或大于约2.0μm且等于或小于约8.0μm的d50激光。例如，滑石颗粒物可以具有约2.0μm至8.0μm或约3.0μm至8.0μm或约4.0μm至8.0μm或约5.0μm至8.0μm或约6.0μm至8.0μm的d50激光。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约15.0μm的d75激光。滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约14.0μm或等于或小于约13.0μm或等于或小于约12.0μm或等于或小于约11.0μm或等于或小于约10.0μm或等于或小于约9.0μm或等于或小于约8.0μm的d75激光。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约4.0μm的d75激光。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约4.5μm或等于或大于约5.0μm或等于或大于约5.5μm或等于或大于约6.0μm的d75激光。
滑石颗粒物可以例如具有约4.0μm至约15.0μm或约4.0μm至约12.0μm或约4.0μm至约10.0μm或约5.0μm至约10.0μm的d75激光。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约6.0μm的d25激光。滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约5.5μm或等于或小于约5.0μm或等于或小于约4.5μm的d25激光。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约1.0μm的d25激光。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约1.5μm或等于或大于约2.0μm或等于或大于约2.5μm或等于或大于约3.0μm的d25激光。
例如，滑石颗粒物可以具有约1.0μm至约6.0μm或约1.5μm至约5.0μm或约2.0μm至约4.5μm的d25激光。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约10.0μm的d95沉降。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约9.0μm或等于或小于约8.0μm或等于或小于约7.0μm或等于或小于约6.0μm或等于或小于约5.0μm的d95沉降。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约1.0μm的d95沉降。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约1.5μm或等于或大于约2.0μm或等于或大于约2.5μm或等于或大于约3.0μm或等于或大于约3.5μm或等于或大于约4.0μm的d95沉降。
滑石颗粒物可以例如具有约1.0μm至约10.0μm或约1.0μm至约8.0μm或约1.0μm至约6.0μm或约1.0μm至约5.0μm或约2.5μm至约10.0μm或约2.5μm至约8.0μm或约2.5μm至约6.0μm或约2.5μm至约5.0μm的d95沉降。
在诸如本发明第四方面等特定实施方式中，滑石颗粒物具有等于或小于约6.5μm的d95沉降。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约6.0μm或等于或小于约5.5μm或等于或小于约5.0μm的d95沉降。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约1.0μm或等于或大于约2.0μm或等于或大于约2.5μm的d95沉降。例如，滑石颗粒物可以具有约1.0μm至6.5μm或约1.0μm至等于或小于约5.0μm或约2.5μm至约6.5μm或约2.5μm至约等于或小于约5.0μm的d95沉降。
在诸如本发明第五方面等特定实施方式中，滑石颗粒物具有等于或大于约1.0μm且等于或小于约5.0μm的d95沉降。例如，滑石颗粒物可以具有约2.0μm至等于或小于约5.0μm或约2.5μm至等于或小于约5.0μm的d95沉降。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约5.0μm的d50沉降。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约4.5μm或等于或小于约4.0μm或等于或小于约3.5μm或等于或小于约3.0μm或等于或小于约2.5μm或等于或小于约2.0μm的d50沉降。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约0.5μm或等于或大于约1.0μm或等于或大于约1.5μm的d50沉降。
滑石颗粒物可以例如具有约0.5μm至约5.0μm或约0.5μm至约4.0μm或约0.5μm至约3.0μm或约0.5μm至约2.5μm或约0.5μm至约2.0μm的d50沉降。
在诸如本发明第五方面等特定实施方式中，滑石颗粒物具有约0.5μm至约2.5μm的d50沉降。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约6.0μm的d75沉降。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约5.0μm或等于或小于约4.0μm或等于或小于约3.0μm的d75沉降。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约1.0μm的d75沉降。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约1.5μm或等于或大于约2.0μm的d75沉降。
滑石颗粒物可以例如具有约1.0μm至约6.0μm或约1.0μm至约4.0μm或约1.0μm至约3.0μm的d75沉降。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约2.0μm的d25沉降。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约1.5μm或等于或小于约1.0μm的d25沉降。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约0.1μm的d25沉降。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约0.2μm或等于或大于约0.5μm的d25沉降。
滑石颗粒物可以例如具有约0.1μm至约2.0μm或约0.2μm至约1.0μm或约0.5μm至约1.0μm的d25沉降。
例如，与不符合本发明的滑石颗粒物的分解温度相比，本发明的滑石颗粒物的分解温度(由滑石分解成顽辉石)可以降低。例如，与不符合本发明的滑石颗粒物相比，本发明的滑石颗粒物的分解温度可以降低至少约10℃。例如，与不符合本发明的滑石颗粒物相比，本发明的滑石颗粒物的分解温度可以降低至少约15℃或至少约20℃或至少约25℃或至少约30℃。例如，与不符合本发明的滑石颗粒物相比，分解温度可以降低至多约200℃。例如，与不符合本发明的滑石颗粒物相比，分解温度可以降低至多约180℃或至多约160℃或至多约150℃或至多约140℃或至多约120℃或至多约100℃。不符合本发明的滑石颗粒物可以是例如市售的滑石颗粒物，例如Luzenac HAR T84
Figure BDA0003935536640000161
Luzenac HAR T84
Figure BDA0003935536640000162
具有约1.9μm的d50沉降、约10.5μm的d95沉降、约10.5μm的d50激光、约32.1μm的d95激光、约19.4m2/g的BET表面积、约130个TOT层、约123的形状因子和约95的DI(TOT)。例如，分解温度可以通过在50℃至1000℃的温度下在N2流和10℃/min的升温速率下通过热重分析(TGA)来测量。
例如，与不符合本发明的滑石颗粒物的阳离子交换容量(CEC)相比，本发明的滑石颗粒物的CEC可以提高。例如，与不符合本发明的滑石颗粒物相比，本发明的滑石颗粒物的CEC可以提高约5％。例如，与不符合本发明的滑石颗粒物相比，本发明的滑石颗粒物的CEC可以提高约10％或约15％或约20％或约25％。例如，与不符合本发明的滑石颗粒物相比，滑石颗粒物的CEC可以提高至多约50％或至多约45％或至多约40％或至多约35％或至多约30％。不符合本发明的滑石颗粒物可以是例如市售的滑石颗粒物，例如Luzenac HAR T84
Figure BDA0003935536640000163
Luzenac HAR T84
Figure BDA0003935536640000164
具有约1.9μm的d50沉降、约10.5μm的d95沉降、约10.5μm的d50激光、约32.1μm的d95激光、约19.4m2/g的BET表面积、约130个TOT层、约123的形状因子和约95的DI(TOT)。CEC可以例如通过ISO 11260或AFNOR NFX 31-130测量。
颗粒表面性质
BET表面积是指相对于单位质量的滑石颗粒物的颗粒表面的面积，根据BET方法通过吸附在所述颗粒表面上从而形成完全覆盖所述表面的单分子层的氮气的量测定(根据BET方法、AFNOR标准X11-621和622或ISO 9277测量)。在实施例中阐述了用于本申请的制备的BET比表面积测量方法的细节。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约15m2/g的BET表面积。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约16m2/g或等于或大于约17m2/g或等于或大于约18m2/g或等于或大于约19m2/g或等于或大于约20m2/g或等于或大于约21m2/g或等于或大于约22m2/g的BET表面积。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约30m2/g的BET表面积。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约29m2/g或等于或小于约28m2/g或等于或小于约27m2/g或等于或小于约26m2/g或等于或小于约25m2/g的BET表面积。
滑石颗粒物可以例如具有约15m2/g至约30m2/g或约17m2/g至约30m2/g或约20m2/g至约28m2/g或约20m2/g至约25m2/g的BET表面积。
滑石颗粒物的吸油率可以根据ASTM-D 1483-95或ISO 787-5使用亚麻籽油测定。以重量百分比计的吸油率可以如下计算：
Figure BDA0003935536640000171
以ml/100g计的吸油率可以如下计算：
Figure BDA0003935536640000172
在实施例中阐述了用于本申请的制备的吸油率测量方法的细节。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约65mL/100g的吸油率。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约66mL/100g或等于或大于约67mL/100g或等于或大于约68mL/100g或等于或大于约69mL/100g或等于或大于约70mL/100g的吸油率。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约100mL/100g的吸油率。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约90mL/100g或等于或小于约80mL/100g或等于或小于约75mL/100g的吸油率。
滑石颗粒物可以例如具有约65mL/100g至约100mL/100g或约68mL/100g至约100mL/100g或约65mL/100g至约80mL/100g或约68mL/100g至约80mL/100g或约68mL/100g至约75mL/100g的吸油率。
接触角可使用FibroDat设备(例如DAT动态吸收测试仪68-96型)例如根据TAPPIT558&ASTM D-5725测量，其中测试液体是水。在实施例中阐述了用于本申请的制备的接触角测量方法的细节。
滑石颗粒物可以例如具有等于或小于约43°的接触角。例如，滑石颗粒物可以具有等于或小于约42°或等于或小于约41°或等于或小于约40°或等于或小于约39°或等于或小于约38°的接触角。
滑石颗粒物可以例如具有等于或大于约33°的接触角。例如，滑石颗粒物可以具有等于或大于约34°或等于或大于约35°或等于或大于约36°的接触角。
滑石颗粒物可以例如具有约33°至约43°或约33°至约40°或约35°至约40°的接触角。
可选的表面处理
在某些实施方式中，用表面处理剂处理滑石颗粒物。经表面处理的滑石可以例如称为涂覆滑石。滑石的表面处理可以用于减少或消除滑石颗粒物的聚集和/或增强滑石颗粒物引入聚合物组合物中。
在某些实施方式中，滑石颗粒物不用表面处理剂处理(未涂覆滑石)。
合适的表面处理剂包括具有带有极性基团的疏水性碳链的化合物，例如胺、硅烷、硅氧烷、醇或酸及其金属盐类。
在某些实施方式中，表面处理剂是聚醚或其衍生物，例如聚醚改性的聚硅氧烷。
在某些实施方式中，聚醚是聚氧亚烷基(POA)，例如聚亚烷基二醇(PAG)或聚亚烷基氧化物(PAO)。如本文所用，术语“聚亚烷基二醇”是指具有低于20,000g/mol的数均分子量的POA，并且术语“聚亚烷基氧化物”是指具有高于20,000g/mol的数均分子量的POA。在某些实施方式中，表面处理剂包括或者是数均分子量为约100至约15,000g/mol、例如约200至约10,000g/mol、或约500至约9000g/mol、或约1000至约9000g/mol、或约2000至约900g/mol、或约4000至约9000g/mol、或约6000至约9000g/mol、或约6000至约8500g/mol的聚亚烷基二醇。
在某些实施方式中，聚醚是选自多聚甲醛(聚亚甲基氧化物)、聚四亚甲基二醇、聚四亚甲基醚二醇、聚亚乙基氧化物、聚亚丙基氧化物、聚亚丁基氧化物以及它们的组合中的一种或多种聚亚烷基氧化物。
在某些实施方式中，表面处理剂包括或者是聚乙二醇。在某些实施方式中，表面处理包括或者是聚乙二醇和聚丙二醇(PPG)的混合物。在某些实施方式中，表面处理剂是数均分子量为约200至约10,000g/mol、例如约500至约9000g/mol、或约1000至约9000g/mol、或约2000至约900g/mol、或约4000至约9000g/mol、或约6000至约9000g/mol、或约6000至约8500g/mol的聚乙二醇。示例性PEG包括来自BASF的PuriolTM系列的聚乙二醇，例如PuriolTM8005。
在某些实施方式中，表面处理剂包括或者是脂肪酸和/或其金属盐，例如硬脂酸或硬脂酸金属盐，例如硬脂酸镁、硬脂酸钙或硬脂酸锌。这包括具有C8至C24碳链长度的脂肪酸以及具有C8至C24碳链长度的脂肪酸的混合物。
合适的硅烷类试剂为氨基硅烷，例如三甲氧基甲硅烷基乙基胺、三乙氧基甲硅烷基乙基胺、三丙氧基甲硅烷基乙基胺、三丁氧基甲硅烷基乙基胺、三甲氧基甲硅烷基丙基胺、三乙氧基甲硅烷基丙基胺、三丙氧基甲硅烷基丙基胺、三异丙氧基甲硅烷基丙基胺、三丁氧基甲硅烷基丙基胺、三甲氧基甲硅烷基丁基胺、三乙氧基甲硅烷基丁基胺、三丙氧基甲硅烷基丁基胺、三丁氧基甲硅烷基丁基胺、三甲氧基甲硅烷基戊基胺、三乙氧基甲硅烷基戊基胺、三丙氧基甲硅烷基戊基胺、三丁氧基甲硅烷基戊基胺、三甲氧基甲硅烷基己基胺、三乙氧基甲硅烷基己基胺、三丙氧基甲硅烷基己基胺、三丁氧基甲硅烷基己基胺、三甲氧基甲硅烷基庚基胺、三乙氧基甲硅烷基庚基胺、三丙氧基甲硅烷基庚基胺、三丁氧基甲硅烷基庚基胺、三甲氧基甲硅烷基辛基胺、三乙氧基甲硅烷基辛基胺、三丙氧基甲硅烷基辛基胺、三丁氧基甲硅烷基辛基胺等。具有烃基和极性基团的合适的试剂是如三乙醇胺(TEA)等烃基胺，和如2-氨基-2-甲基-1-丙醇等氨基醇试剂。
Figure BDA0003935536640000191
是市售的含有5％水的2-氨基-2-甲基-1-丙醇制剂。
可以以有效实现期望结果的量添加表面处理剂。在某些实施方式中，相对于滑石的重量，表面处理剂的量为约0.1重量％至5重量％，例如，相对于滑石的重量为约0.1重量％至2重量％。
表面处理剂可以通过添加至滑石颗粒物并使用常规方法混合来施用。可以在从相对粗糙的滑石起始材料制备滑石颗粒物期间和在将滑石颗粒物添加到聚合物组合物之前施加表面处理剂。
制备滑石颗粒物的方法
本文还提供了一种用于制备滑石颗粒物的方法，该方法包括对进料滑石材料进行分级以去除进料滑石材料中的最大颗粒的一部分，其中，进料滑石材料具有以下的一个或多个：
(a)等于或大于约2.5的层状指数；
(b)等于或小于约15.0μm的d95沉降；
(c)等于或小于约40.0μm的d95激光；
(d)等于或小于约5.0μm的d50沉降；
(e)等于或大于约40的形状因子；
(f)等于或大于约10m2/g的BET表面积。
滑石颗粒物可以符合本文所述的任何方面或实施方式。
分级是指将进料滑石材料的颗粒按尺寸分离的方法。分级可以例如通过任何合适的方法进行，包括例如空气分级、筛分分析和沉降。分级可以例如是干式分级。
在本文所述的方法中，去除进料滑石材料的最大颗粒的一部分。因此，本发明的滑石颗粒物是在去除较大颗粒之后剩余的细滑石颗粒。
换句话说，可以将进料滑石材料分级以将材料分成两部分。细级分是本发明的滑石颗粒物。粗级分是副产物。
可以根据滑石颗粒物的目标粒径分布来选择去除的较大颗粒的比例。例如，可以去除约10重量％至约95重量％的最大颗粒以制备滑石颗粒物。例如，可以去除约20％至约95重量％或约30重量％至约95重量％或约40重量％至约95重量％或约50重量％至约95重量％或约60重量％至约95重量％或约70重量％至约95重量％或约80重量％至约95重量％或约80重量％至约90重量％的最大颗粒以制备滑石颗粒物。
细级分的量可以与分级涡轮机的速度直接相关。分级器速度越快，细产物产率(％)越小。分级器速度越快，细级分的顶部截取(例如d95或d98)越低。因此，可以根据期望的粒径和产品产率来调节分级涡轮机的速度。
在进料滑石材料是干燥的压实等级的情况下，可以将进料滑石材料分级之前粉碎。可以使用诸如磨碎机、钉盘磨、长凹口研磨机或低压喷射磨等设备来进行粉碎。粉碎有助于使压实的进料滑石材料解聚，从而使得在粉碎之后的进料滑石材料仅由独立的颗粒(而不是团块)组成。
以上描述的用于粉碎方法的示例性系统工作参数提供在下表中。
Figure BDA0003935536640000211
Figure BDA0003935536640000212
Figure BDA0003935536640000213
Figure BDA0003935536640000214
进料滑石材料可以例如在粉碎之前具有双峰粒径分布曲线(具有2个峰)。粉碎可以例如将双峰粒径分布曲线转化为单峰粒径分布曲线(具有1个峰)。
进料滑石材料
用于制备本发明的滑石颗粒物的进料滑石材料可以具有以下的一个或多个：
(a)等于或大于约2.5的层状指数；
(b)等于或小于约15.0μm的d95沉降；
(c)等于或小于约40.0μm的d95激光；
(d)等于或小于约5.0μm的d50沉降；
(e)等于或小于约15.0μm的d50激光；
(f)等于或大于约40的形状因子；
(g)等于或大于约10m2/g的BET表面积；
(h)等于或小于约102的DI(TOT)；
(i)等于或大于约110个TOT层。
例如，进料滑石材料可以具有性质(a)至(i)的两个以上、三个以上、四个以上、五个以上、或六个以上、或七个以上、或八个以上、或九个。
进料滑石材料的颗粒形状、尺寸和表面性质可以按与本文所述的本发明的滑石颗粒物相同的方式测量。
进料滑石材料可以例如具有等于或大于约2.5或等于或大于约2.8或等于或大于约3.0或等于或大于约3.5或等于或大于约4.0或等于或大于约4.5的层状指数。进料滑石材料可以例如具有等于或小于约8.0或等于或小于约7.0或等于或小于约6.0的层状指数。例如，进料滑石材料可以具有约2.8至约8.0或约3.0至约7.0或约4.0至约6.0的层状指数。
进料滑石材料可以例如具有等于或小于约15.0μm的d95沉降。例如，进料滑石材料可以具有等于或小于约14.0μm或等于或小于约13.0μm或等于或小于约12.0μm的d95沉降。进料滑石材料可以例如具有等于或大于约8.0μm或等于或大于约9.0μm或等于或大于约10.0μm的d95沉降。例如，进料滑石材料可以具有约8.0μm至约15.0μm或约10.0μm至约15.0μm或约10.0μm至约12.0μm的d95沉降。
进料滑石材料可以例如具有等于或小于约5.0μm的d50沉降。例如，进料滑石材料可以具有等于或小于约4.0μm或等于或小于约3.0μm或等于或小于约2.0μm的d50沉降。进料滑石材料可以例如具有等于或大于约0.5μm或等于或大于约1.0μm或等于或大于约1.5μm的d50沉降。例如，进料滑石材料可以具有约0.5μm至约5.0μm或约1.0μm至约3.0μm的d50沉降。
进料滑石材料可以例如具有等于或小于约40.0μm的d95激光。例如，进料滑石材料可以具有等于或小于约38.0μm或等于或小于约36.0μm或等于或小于约35.0μm或等于或小于约34.0μm的d95激光。进料滑石材料可以例如具有等于或大于约20.0μm或等于或大于约25.0μm或等于或大于约30.0μm的d95激光。例如，进料滑石材料的d95沉降可以为约20.0μm至约40.0μm，或约25.0μm至约35.0μm，或约30.0μm至约35.0μm。
进料滑石材料可以例如具有等于或小于约15.0μm的d50激光。例如，进料滑石材料可以具有等于或小于约14.0μm或等于或小于约13.0μm或等于或小于约12.0μm或等于或小于约11.0μm的d50激光。进料滑石材料可以例如具有等于或大于约8.0μm或等于或大于约9.0μm或等于或大于约10.0μm的d50激光。例如，进料滑石材料可在以具有约8.0μm至约15.0μm或约9.0μm至约12.0μm的d50激光。
进料滑石材料可以例如具有等于或大于约40的形状因子。例如，进料滑石材料可以具有等于或大于约60或等于或大于约80或等于或大于约100或等于或大于约120的形状因子。进料滑石材料可以例如具有等于或小于约200或等于或小于约180或等于或小于约160或等于或小于约140或等于或小于约130的形状因子。例如，进料滑石材料可以具有约40至约200或约80至约180或约100至约160或约110至约140或约120至约130的形状因子。
进料滑石材料可以例如具有等于或大于约10m2/g的BET表面积。例如，进料滑石材料可以具有等于或大于约12m2/g或等于或大于约14m2/g或等于或大于约15m2/g或等于或大于约16m2/g或等于或大于约18m2/g的BET表面积。进料滑石材料可以例如具有等于或小于约30m2/g或等于或小于约25m2/g或等于或小于约20m2/g的BET表面积。例如，进料滑石材料可以具有约10m2/g至约30m2/g或约12m2/g至约25m2/g或约14m2/g至约23m2/g或约16m2/g至约20m2/g的BET表面积。进料滑石材料可以例如具有等于或小于约102的DI(TOT)。例如，进料滑石材料可以具有等于或小于约100或小于约99或等于或小于约98或等于或小于约97或等于或小于约96或等于或小于约95的DI(TOT)。进料滑石材料可以例如具有等于或大于约80或等于或大于约85或等于或大于约90的DI(TOT)。例如，进料滑石材料可以具有约80至约102或约85至约98或约90至约97的DI(TOT)。
进料滑石材料可以例如具有等于或大于约110个TOT层。例如，进料滑石材料可以具有等于或大于约115个TOT层或等于或大于约120个TOT层或等于或大于约125个TOT层或等于或大于约130个TOT层。进料滑石材料可以例如具有等于或小于约150或等于或小于约145或等于或小于约140个TOT层。例如，进料滑石材料可以具有约110至约150或约120至约150个TOT层或约125至约145个TOT层。
例如，在进料滑石材料未被粉碎的情况下，进料滑石材料可以具有等于或大于约120个TOT层。例如，在进料滑石材料未被粉碎的情况下，进料滑石材料可以具有等于或大于约125个TOT层或等于或大于约130个TOT层。例如，在进料滑石材料未被粉碎的情况下，进料滑石材料可以具有等于或小于约150个或等于或小于约145个或等于或小于约140个TOT层。
例如，在进料滑石材料已经被粉碎的情况下，进料滑石材料可以具有小于约120个TOT层，例如约110至约120个TOT层或约115至约120个TOT层。
进料滑石材料可以例如具有以下的一个或多个：
(a)约2μm的d50沉降；
(b)约9μm至约10μm的d95沉降；
(c)约10μm的d50激光；
(d)约32μm的d95激光；
(e)约12m2/g至约20m2/g的BET表面积；
(f)约130个TOT层；
(g)约123的形状因子；
(h)约95的DI(TOT)；
(i)约4的层状指数。
聚合物组合物
本文所述的滑石颗粒物可用作聚合物组合物中的填料。滑石颗粒物可以用作增量剂填料或功能性填料。如本文中所使用的，术语“功能性填料”应理解为意指以增强一种或多种其物理(例如，机械)性质为目的引入聚合物组合物中的添加剂。“增量剂填料”通常非常小地改变聚合物组合物的性质，并且基本上用于降低成本。因此，本文还提供了包含如本文所述的滑石颗粒物的聚合物组合物。
在某些实施方式中，滑石颗粒物可以用作聚合物组合物中的功能性填料，例如以改变或增强聚合物组合物的一种或多种机械性能。
在某些实施方式中，滑石颗粒物用作增量剂填料，例如，以补充或代替可能更昂贵或更难以引入聚合物组合物中的其他填料材料。
基于聚合物组合物的总重量，滑石颗粒物可以例如以等于或大于约1重量％的量存在于聚合物组合物中。例如，基于聚合物组合物的总重量，滑石颗粒物在聚合物组合物中的存在量可以等于或大于约5重量％或等于或大于约10重量％或等于或大于约15重量％或等于或大于约20重量％或等于或大于约25重量％或等于或大于约30重量％或等于或大于约35重量％。
基于聚合物组合物的总重量，滑石颗粒物可以例如以等于或小于约70重量％的量存在于聚合物组合物中。例如，基于聚合物组合物的总重量，滑石颗粒物在聚合物组合物中的存在量可以等于或小于约65重量％或等于或小于约60重量％或等于或小于约55重量％或等于或小于约50重量％或等于或小于约45重量％或等于或小于约40重量％。
滑石颗粒物在聚合物组合物中的存在量可以例如为约1重量％至约70重量％或约5重量％至约60重量％或约10重量％至约50重量％或约10重量％至约40重量％或约10重量％至约30重量％。
聚合物组合物可包含滑石颗粒物以外的填料，包括但不限于诸如碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏等碱土金属碳酸盐或硫酸盐、诸如高岭土、埃洛石或球形粘土等含水高岭石族粘土、诸如偏高岭土或完全煅烧高岭土等无水(煅烧)高岭石族粘土、云母、珍珠岩、长石、霞长石、硅灰石、硅藻土、重晶石、玻璃和天然或合成的二氧化硅或硅酸盐。在某些实施方式中，聚合物组合物可以包含本发明的滑石颗粒物以外的滑石。在某些实施方式中，聚合物组合物不包含本发明的滑石颗粒物以外的滑石。
在制备聚合物组合物期间或者另选地在制备滑石颗粒物期间，可以包含滑石颗粒物以外的填料化合物，例如，可以将滑石颗粒物与其他填料化合物混合并共混，并且可选地与表面处理剂组合。
在某些实施方式中，基于聚合物组合物的总重量，其他填料化合物的存在量小于约10重量％，例如小于约5重量％，或小于约1重量％，或小于约0.5重量％，或小于约0.4重量％，或小于约0.3重量％，或小于约0.2重量％，或小于约0.1重量％。
聚合物组合物可包含任何天然或合成聚合物或其混合物。聚合物可以例如是热塑性的或热固性的。本文所用的术语“聚合物”包括均聚物和/或共聚物，以及交联和/或缠结的聚合物。
可以应用于聚合物成份的术语“前体”是本领域普通技术人员将容易理解的。例如，合适的前体可以包括以下的一种或多种：单体、交联剂、包括交联剂和促进剂的固化体系或它们的任何组合。在滑石颗粒物与聚合物前体混合的情况下，随后将通过将前体成分固化和/或聚合形成期望的聚合物来形成聚合物组合物。
包含在本发明的聚合物组合物中的聚合物(包括均聚物和/或共聚物)可以由以下单体中的一种或多种制备：丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和在烷基中具有1-18个碳原子的丙烯酸烷基酯、苯乙烯、取代的苯乙烯、二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、丁二烯、乙酸乙烯酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、马来酸酐、马来酸或富马酸的酯、四氢邻苯二甲酸或酸酐、衣康酸或酸酐以及衣康酸的酯(使用或不使用交联二聚物、三聚物或四聚物)、巴豆酸、新戊二醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、甘油、环己烷二甲醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸酐、己二酸或琥珀酸、壬二酸和二聚脂肪酸、甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯。
聚合物可选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚缩醛、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、环氧聚合物、不饱和聚酯、聚氨酯、聚环戊二烯及其共聚物中的一种或多种。合适的聚合物还包括液体橡胶，例如硅酮。
根据本发明可以使用的聚合物有利地是热塑性聚合物。热塑性聚合物是在热作用下软化并在冷却时再次硬化至其原始特性的那些，即，加热-冷却循环是完全可逆的。通过常规的定义，热塑性聚合物是具有分子键的直链和支链有机聚合物。根据本发明可以使用的聚合物的实例包括但不限于聚乙烯(例如，线性低密度聚乙烯(LLDPE)及其中密度类、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE))、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯基/聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯及其混合物。
在某些实施方式中，聚合物是聚亚烷基聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或乙烯、丙烯和丁烯单体中的两种以上的共聚物，例如乙烯-丙烯共聚物。在某些实施方式中，聚合物是丙烯、聚乙烯和乙烯-丙烯共聚物中的两种以上的混合物，例如丙烯和聚乙烯的混合物。
在某些实施方式中，聚合物包括聚丙烯或聚乙烯或聚丙烯和聚乙烯的混合物，基本上由其组成，或由其组成。在某些实施方式中，聚合物是聚丙烯。
聚合物组合物中滑石颗粒物的存在可以例如提高聚合物组合物的弯曲模量和/或冲击强度。
聚合物组合物的精确弯曲模量和冲击强度可以根据聚合物组合物中使用的确切聚合物和任何其它成分而变化。
聚合物组合物可以例如具有比除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的弯曲模量高至少约1.0％的弯曲模量。例如，聚合物组合物可以具有比除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的弯曲模量高至少约2.0％或至少约3.0％或至少约4.0％或至少约5.0％的弯曲模量。
聚合物组合物可以例如具有比除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的弯曲模量高至多约50.0％的弯曲模量。例如，聚合物组合物可以具有比除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的弯曲模量高至多约45.0％或至多约40.0％或至多约35.0％或至多约30.0％或至多约25.0％或至多约20.0％或至多约15.0％或至多约10.0％的弯曲模量。
聚合物组合物可以例如具有比除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的弯曲模量高约1.0％至约50.0％或约2.0％至约30.0％或约3.0％至约20.0％或约4.0％至约10.0％的弯曲模量。
弯曲模量可以根据ISO178在80mm×10mm×4mm条上测量(样品保持器之间的跨度＝64mm，测试速度＝1mm/s，弯曲应变＝0.3％max，在至少7个样品上测量)。
聚合物组合物可以例如具有比除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的冲击强度高至少约1.0％的冲击强度。例如，聚合物组合物可以具有比除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的冲击强度高至少约5.0％或至少约10.0％或至少约15.0％的冲击强度。
聚合物组合物可以例如具有比除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的冲击强度高至多约50.0％的冲击强度。例如，聚合物组合物可以具有比除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的冲击强度高至多约45.0％或至多约40.0％或至多约35.0％的冲击强度。
聚合物组合物可以例如具有比除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的冲击强度高约1.0％至约50.0％或约5.0％至约40.0％或约10.0％至约40.0％或约15.0％至约30.0％的冲击强度。
冲击强度可以指本文所述的简支梁冲击强度或落锤冲击强度。
简支梁冲击强度(KJ/m))(无缺口平放和垂直冲击)可以根据ISO 179-1在-20℃下在80mm×10mm×4mm条上测量。-21℃下的落锤指数(J)可以根据EN ISO 6603:2在60*60*3mm板上测量。
可以重新计算冲击强度(例如，简支梁冲击强度)以将其转换为ISO弯曲模量。这通过使用比较滑石和本发明的滑石颗粒物在不同的滑石加载量下挤出聚合物组合物来确定。然后测量每种组合物的弯曲模量和冲击强度。绘制弯曲模量相对于滑石加载量的曲线。在本发明的滑石颗粒物的弯曲模量相对于滑石加载量的曲线上，计算与在20％滑石加载量下的比较滑石相同的弯曲模量对应的本发明的滑石颗粒物的加载量。然后绘制本发明的滑石颗粒物的冲击强度相对于滑石加载量的曲线。在ISO弯曲模量下的冲击强度是对应于提供与在20％滑石加载量下的比较滑石相同的弯曲模量的滑石加载量的冲击强度。
聚合物组合物可以具有不大于约4.0，或不大于约3.5，或不大于约3.2，或不大于约3.1，或不大于约3.0，或不大于约2.9的抗刮擦性ΔL*。聚合物组合物可以具有不小于约2.0、或不小于约2.5、或不小于约2.7、或不小于约2.8、或不小于约2.9的抗刮擦性ΔL*。聚合物组合物可以具有约2.0至约4.0、或约2.5至约3.5、或约2.7至约3.2、或约2.7至约3.1、或约2.7至约3.0、或约2.7至约2.9、或约2.8至约3.2、或约2.9至约3.2、或约2.8至约3.0的抗刮擦性ΔL*。抗刮擦性可以根据GMW14688方法A使用10N的负载通过Erichsen刮擦测试来确定。
在Erichsen刮擦测试中，使用Erichsen刮擦测试仪在限定的机械负载下将交叉影线图案刻划到材料样品的表面上，所述Erichsen刮擦测试仪具有圆柱形硬金属笔，所述圆柱形硬金属笔具有半径(0.5±0.01)mm的抛光球形端。笔以(1000±50)mm/分钟的速度在表面上刻划大于或等于40mm。将刻划区的明度或亮度(在CIELAB色空间中以L*测量)L* S与未刻划区的明度L* U进行比较，以根据下式定义的耐刮擦参数ΔL*来量化刻划区的可视性：
Figure BDA0003935536640000281
可以使用满足ISO 7724的要求的分光光度计、例如Konica Minolta CM-3700d分光光度计(可从Konica Minolta Sensing Europe B.V.获得)确定明度值，其中不含SCE，具有D65光源，10nm光谱间距，反射测量，d/8几何形状，25mm或27mm直径窗孔以及色空间CIELAB 1964(10°)。在具有较高ΔL*值的材料中，刮擦更可见，因此这些材料被描述为抗刮擦性较低。
聚合物组合物在平行于注入方向的方向上的线性热膨胀系数可以不小于约60×10-6℃-1，例如不小于约65×10-6℃-1，或不小于约70×10-6℃-1，或不小于约75×10-6℃-1，或不小于约80×10-6℃-1，或不小于约85×10-6℃-1，或不小于约90×10-6℃-1。聚合物组合物在平行于注入方向的方向上的线性热膨胀系数可以不大于约100×10-6℃-1，例如不大于约95×10-6℃-1，或不大于约90×10-6℃-1，或不大于约85×10-6℃-1，或不大于约80×10-6℃-1，或不大于约75×10-6℃-1，或不大于约70×10-6℃-1。聚合物组合物在平行于注入方向的方向上的线性热膨胀系数可以为约60×10-6℃-1至约100×10-6℃-1，例如约60×106℃-1至约90×6℃-1，或约60×10-6℃-1至约80×10-6℃-1，或约70×10-6℃-1至约100×10-6℃-1，或约80×10-6℃-1至约100×10-6℃-1。
聚合物组合物在垂直于注入方向的方向上的线性热膨胀系数可以不小于约60×10-6℃-1，例如不小于约65×10-6℃-1，或不小于约70×10-6℃-1，或不小于约75×10-6℃-1，或不小于约80×10-6℃-1，或不小于约85×10-6℃-1，或不小于约90×10-6℃-1。聚合物组合物在垂直于注入方向的方向上的线性热膨胀系数可以不大于约100×10-6℃-1，例如不大于约95×10-6℃-1，或不大于约90×10-6℃-1，或不大于约85×10-6℃-1，或不大于约80×10-6℃-1，或不大于约75×10-6℃-1，或不大于约70×10-6℃-1。聚合物组合物在垂直于注入方向的方向上的线性热膨胀系数可以为约60×10-6℃-1至约100×10-6℃-1，例如，约60×106℃-1至约90×6℃-1，或约60×10-6℃-1至约80×10-6℃-1，或约70×10-6℃-1至约100×10-6℃-1，或约80×10-6℃-1至约100×10-6℃-1。
聚合物组合物的平均线性热膨胀系数可以不小于约60×10-6℃-1的，例如不小于约65×10-6℃-1，或不小于约70×10-6℃-1，或不小于约75×10-6℃-1，或不小于约80×10-6℃-1，或不小于约85×10-6℃-1，或不小于约90×10-6℃-1。聚合物组合物的平均线性热膨胀系数可以不大于约100×10-6℃-1，例如不大于约95×10-6℃-1，或不大于约90×10-6℃-1，或不大于约85×10-6℃-1，或不大于约80×10-6℃-1，或不大于约75×10-6℃-1，或不大于约70×10-6℃-1。聚合物组合物的平均线性热膨胀系数可以为约60×10-6℃-1至约100×10-6℃-1，例如约60×10-6℃-1至约90×10-6℃-1，或约60×10-6℃-1至约80×10-6℃-1，或约70×10-6℃-1至约100×10-6℃-1，或约80×10-6℃-1至约100×10-6℃-1。
聚合物组合物的样品板的线性热膨胀系数可以通过测量并绘制作为温度的函数的板的膨胀而在平行和垂直于注入方向的方向上确定。
除了不包含本发明的滑石颗粒物之外相同的“聚合物组合物”可以是例如其中已经去除本发明的滑石颗粒物并且不被其他滑石颗粒物替换的聚合物组合物。作为另外一种选择，本发明的滑石颗粒物可以已被去除，并用不在本发明内的滑石颗粒物(例如市售的滑石颗粒物，例如Luzenac HAR T84
Figure BDA0003935536640000291
)代替。Luzenac HAR T84
Figure BDA0003935536640000292
具有约1.9μm的d50沉降、约10.5μm的d95沉降、约10.5μm的d50激光、约32.1μm的d95激光、约19.4m2/g的BET表面积、约130个TOT层、约123的形状因子和约95的DI(TOT)。
制备聚合物组合物的方法
聚合物组合物可以通过将聚合物或聚合物前体与本发明的滑石颗粒物和任何其它可选的成分合并来制备。在滑石颗粒物(和任何其他可选的成分)与聚合物前体合并的情况下，可以将所得的聚合物前体、滑石颗粒物(和其他可选的成分)的组合固化。
聚合物组合物可以通过将其成分(除了滑石颗粒物)紧密地混合在一起而制备。然后可以将滑石颗粒物与成分的混合物和任何所需的其他成分合适地共混，例如干式共混，再加工形成最终的聚合物复合材料或制品。
聚合物组合物可以例如符合本文公开的任何实施方式。
本发明的聚合物组合物的制备可通过本领域中已知的任何合适的混合方法来实现，这对于本领域技术人员而言将是显而易见的。这样的方法包括例如将个体成分或其前体干式共混并以常规方式后续处理。如果需要，某些成分可以预混合再加入到混配混合物。
在热塑性聚合物组合物的情况下，这种处理可包括直接在挤出机中熔融混合以从组合物制备制品，或在单独的混合设备中预混合。作为另外一种选择，个体成分的干燥共混物可直接注射成型而无需预熔融混合。
聚合物组合物可以通过将其成分紧密混合在一起而制备。然后可以在如上所述的处理之前将滑石颗粒物与聚合物和任何所需的其他成分适当地干式共混。
可以在混合阶段添加和共混其他填料化合物。
为了制备交联或固化的聚合物组合物，未固化成分或其前体以及必要时的滑石颗粒物和任何所需的非滑石成分的共混物，根据所用聚合物的性质和量，将在合适的热、压力和/或光的条件下接触有效量的任何合适的交联剂或固化体系，以便交联和/或固化聚合物。
为了制备滑石颗粒物和任何所需的其它成分在聚合时原位存在的聚合物组合物，根据所使用的单体的性质和量，单体和任何所需的其它聚合物前体、滑石颗粒物和任何其它成分的共混物将在合适的热、压力和/或光条件下接触，从而使单体与滑石颗粒物和任何其它成分原位聚合。
在某些实施方式中，将滑石颗粒物在搅拌下分散到包含聚合物(例如，聚丙烯)和可选的固化剂的混合物中。混合物还可包含防粘剂。
所得分散体可以脱气以去除夹带的空气。然后可以将得到的分散体倒入合适的模具中并固化。合适的固化温度范围为20-200℃，例如20-120℃，或例如60-90℃。
起始聚合物混合物还可包含预聚物(例如，丙烯单体)。预聚物可以对应于或可以不对应于起始聚合物。
起始聚合物或聚合物/单体溶液的粘度、固化剂、防粘剂和滑石颗粒物的量可根据最终固化产物的要求而变化。通常，滑石颗粒物的添加量越多，分散体的粘度越高。可添加分散剂以降低分散体的粘度。或者可以减少起始溶液中的聚合物的量。
合适的固化剂对于本领域技术人员而言将是容易明白的，包括有机过氧化物、氢过氧化物和偶氮化合物。过氧化物和氢过氧化物固化剂的实例包括二甲基二丁基过氧己烷、苄基过氧化物、二枯基过氧化物、甲基乙基酮过氧化物、月桂基过氧化物、环己酮过氧化物、过苯甲酸叔丁酯、叔丁基氢过氧化物、叔丁基苯氢过氧化物、氢过氧化枯烯和过辛酸叔丁酯。
混配的组合物还可以包含其他成分，例如滑动助剂(例如Erucamide)、加工助剂(例如
Figure BDA0003935536640000311
AMF-705)、防粘剂和抗氧化剂。
合适的防粘剂对本领域技术人员而言将是容易明白的，包括脂肪酸和脂肪酸的锌、钙、镁和锂盐以及有机磷酸酯。具体实例为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锂、油酸钙、棕榈酸锌。典型地，基于母料的重量，滑动助剂和加工助剂以及防粘剂以小于约5重量％的量添加。然后可以使用本领域已知的常规技术挤出、压缩成型或注射成型聚合物制品，这对于本领域术人员而言将是容易明白的。因此，如下所述，本发明还涉及由本发明的聚合物组合物形成的制品。
在某些实施方式中，聚合物组合物包含着色剂，如果存在的话，其将在聚合物组合物的混配期间加入。着色剂可以以色母粒的形式加入。合适的颜色是多种多样的。
在某些实施方式中，将滑石颗粒物加入到双螺杆挤出机中，未填充的聚合物被进料到双螺杆挤出机中并熔融。滑石颗粒物例如经由重力进料通过料斗进料至挤出机中，并且与聚合物均匀共混。混合物从挤出机中排出并可冷却。然后，例如，可以将混合物进一步压缩成型或注射成型为有用的形状。
上述方法可以包括混配和挤出。可以使用双螺杆混配机进行混配，例如，ClextralBC 21双螺杆挤出机或Leistritz ZSE 18双螺杆挤出机或Baker Perkins 25mm双螺杆混配机。聚合物、滑石颗粒物和可选的其他成分可以预混合并从单个料斗进料。所得熔体可以例如在水浴中冷却，然后造粒。可以将测试件(例如，简支梁条或拉伸哑铃)注射成型或压缩成型或流延或吹塑成膜。
螺杆温度可以为约100℃至约300℃，例如约150℃至约280℃，例如约180℃至约250℃，或约200℃至230℃。
螺杆速度可以为约100至1200rpm，例如约100至1000rpm，例如约200至800rpm，例如约250至650rpm，例如约200至400rpm，或约500至700rpm。在某些实施方式中，螺杆速度为约300rpm。在其它实施方式中，螺杆速度为约600rpm。
合适的注射成型设备包括例如Billion 50T Proxima压机。聚合物组合物可以在成型之前干燥。干燥可以在任何合适的温度(例如约60℃)下进行合适的时长，例如约1小时至20小时，例如约2至18小时，或约1至3小时，或约4至8小时，或约12至18小时。干燥期间的温度可以保持恒定或变化。在某些实施方式中，干燥期间的温度为约70℃至120℃，例如约80℃至100℃，例如约90℃。
成型通常在聚合物组合物可流动的温度下进行。例如，成型温度可以为约100℃至300℃，例如约200℃至300℃，或约240℃至约280℃。在成型之后，将使成型件冷却和凝固。
其它合适的处理技术包括气体辅助注射成型、压延、真空成形、热成形、吹塑、拉伸、纺丝、成膜、层压或它们的任何组合。可以使用任何合适的装置，这对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。
聚合物组合物可以以任何合适的方式加工形成商业制品或引入商业制品中，如本文所述。可由聚合物组合物形成的制品是多种多样的。实例包括汽车车身部件和面板，例如，阀盖(发动机罩)、翼件、后视镜壳体、门(前门和/或后门)、尾门和保险杠(前部和/或后部)。
滑石颗粒物的应用
本发明的滑石颗粒物可以例如用于聚合物组合物中。例如，滑石颗粒物可以用于提高引入有其的聚合物组合物的弯曲模量和/或冲击强度(例如，如上所述的简支梁冲击强度或落锤冲击强度)。
聚合物组合物可以例如符合本文所述的任何实施方式。
聚合物组合物可以以任何合适的方式加工形成商业制品或引入商业制品中，如本文所述。可由聚合物组合物形成的制品是多种多样的。实例包括汽车车身部件和面板，例如，阀盖(发动机罩)、翼件、后视镜壳体、门(前门和/或后门)、尾门和保险杠(前部和/或后部)。
以下编号条款定义了本发明的特定实施方式。
1.一种滑石颗粒物，其具有以下的一个或多个：
(a)等于或小于约1150埃的相干散射域(CSD c*)；
(b)等于或小于约120个四面体-八面体-四面体(TOT)层；
(c)等于或大于约103的根据TOT层的分层指数(DI(TOT))；
(d)等于或大于约70的形状因子；
(e)等于或小于约25.0μm的d95激光；
(f)等于或小于约10.0μm的d95沉降；
(g)等于或大于约2.5的层状指数；
(h)等于或大于约15m2/g的BET表面积；
(i)等于或大于约65mL/100g的吸油率；
(j)等于或小于约43°的接触角。
2.根据条款1所述的滑石颗粒物，其具有性质(a)至(j)中的两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个。
3.根据条款1或2所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约1150埃的CSD c*。
4.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约1050埃的CSDc*。
5.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约750埃的CSDc*。
6.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约120个TOT层。
7.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约110个TOT层。
8.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约50个TOT层。
9.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约103的DI(TOT)。
10.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约120的DI(TOT)。
11.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约200的DI(TOT)。
12.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其形状因子等于或大于约70。
13.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其形状因子等于或大于约100。
14.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其形状因子等于或小于约200。
15.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约25.0μm的d95激光。
16.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约20.0μm的d95激光。
17.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约7.0μm的d95激光。
18.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约10.0μm的d95沉降。
19.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约6.0μm的d95沉降。
20.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约5.0μm的d95沉降。
21.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约12.0μm的d50激光。
22.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约8.0μm的d50激光。
23.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约2.0μm的d50激光。
24.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约4.0μm的d50激光。
25.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约5.0μm的d50沉降。
26.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约3.0μm的d50沉降。
27.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约2.5μm的d50沉降。
28.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约0.5μm的d50沉降。
29.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约1.0μm的d95沉降。
30.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约2.5μm的d95沉降。
31.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约2.5的层状指数。
32.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约2.8的层状指数。
33.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约6.0的层状指数。
34.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约15m2/g的BET表面积。
35.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约17m2/g的BET表面积。
36.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约30m2/g的BET表面积。
37.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约65mL/100g的吸油率。
38.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约68mL/100g的吸油率。
39.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约100mL/100g的吸油率。
40.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约43°的接触角。
41.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或小于约40°的接触角。
42.根据前述条款中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约33°的接触角。
43.一种聚合物组合物，其包含条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物。
44.根据条款43所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物选自聚丙烯、聚乙烯、丙烯-乙烯共聚物或其组合。
45.根据条款43或44所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物为聚丙烯。
46.根据条款43至45中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述滑石颗粒物以等于或大于约1重量％的量存在于所述聚合物组合物中。
47.根据条款43至46中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述滑石颗粒物以等于或大于约10重量％的量存在于所述聚合物组合物中。
48.根据条款43至47中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述滑石颗粒物以等于或小于约70重量％的量存在于所述聚合物组合物中。
49.根据条款43至48中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述滑石颗粒物以等于或小于约30重量％的量存在于所述聚合物组合物中。
50.根据条款43至49中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物的弯曲模量比除了不包含条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的弯曲模量高至少约1.0％。
51.根据条款43至50中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物的弯曲模量比除了不包含条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的弯曲模量高至少约2.0％。
52.根据条款43至51中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物的弯曲模量比除了不包含条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的弯曲模量高至多约50.0％。
53.根据条款43至52中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物的弯曲模量比除了不包含条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的弯曲模量高至多约30.0％。
54.根据条款42至53中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物的冲击强度比除了不包含条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的冲击强度高至少约1.0％。
55.根据条款42至54中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物的冲击强度比除了不包含条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的冲击强度高至少约5.0％。
56.根据条款42至55中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物的冲击强度比除了不包含条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的冲击强度高至多约50.0％。
57.根据条款42至56中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物的冲击强度比除了不包含条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物之外相同的聚合物组合物的冲击强度高至多约30.0％。
58.一种制备条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物的方法，所述方法包括对进料滑石材料进行分级以去除所述进料滑石材料中的最大颗粒的一部分，其中，所述进料滑石材料具有以下的一个或多个：
(a)等于或大于约2.5的层状指数；
(b)等于或小于约15.0μm的d95沉降；
(c)等于或小于约40.0μm的d95激光；
(d)等于或小于约5.0μm的d50沉降；
(e)等于或小于约15.0μm的d50激光；
(f)等于或大于约40的形状因子；
(g)等于或大于约10m2/g的BET表面积；
(h)等于或小于约102的DI(TOT)；
(i)等于或大于约110个TOT层。
59.根据条款58所述的方法，其中，所述分级通过空气分级进行。
60.根据条款58或59所述的方法，其中，所述进料滑石材料具有约2.8至约10.0的层状指数。
61.根据条款58至60中任一项所述的方法，其中，所述进料滑石材料具有约5.0μm至约15.0μm的d95沉降。
62.根据条款58至61中任一项所述的方法，其中，所述进料滑石材料具有约20.0μm至约40.0μm的d95激光。
63.根据条款58至62中任一项所述的方法，其中，所述进料滑石材料具有约0.5μm至约5.0μm的d50沉降。
64.根据条款58至63中任一项所述的方法，其中，所述进料滑石材料具有约40至约150的形状因子。
65.根据条款58至64中任一项所述的方法，其中，所述进料滑石材料具有约10m2/g至约30m2/g的BET表面积。
66.根据条款58至65中任一项所述的方法，其中，所述方法包括在所述分级之前粉碎所述进料滑石材料。
67.如条款43至57中任一项所述的制备聚合物组合物的方法，该方法包括将聚合物或聚合物前体与条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物合并。
68.根据条款67所述的方法，其中，所述方法包括将所述聚合物前体与所述滑石颗粒物合并并固化所得的组合物。
69.条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物在提高引入有其的聚合物组合物的弯曲模量中的应用。
70.根据条款69所述的应用，其中，所述聚合物组合物如条款43至57中任一项所述。
71.条款1至42中任一项所述的滑石颗粒物在提高引入有其的聚合物组合物的冲击强度中的应用。
72.根据条款71所述的应用，其中，所述聚合物组合物如条款43至57中任一项所述。
实施例
实施例1——本发明的滑石颗粒物的制造
使用空气分级器(BORA 50SD)来将高纵横比(HAR)进料滑石材料(进料滑石材料A)分成3个级分。首先，分离最细的10重量％或20重量％的进料滑石材料A以分别制备本发明的滑石颗粒物A和本发明的滑石颗粒物B。然后，通过从进料中去除最细的60-75重量％的颗粒，将从进料滑石材料A中去除最细的10％的颗粒之后的剩余的粗级分本身分离成细级分和粗级分(分别为副产物A和副产物B)，或者将从进料滑石材料A中去除最细的20％的颗粒之后的剩余的粗级分本身分离成细级分和粗级分(副产物C是细级分)。
系统工作参数在下表1中示出。
表1
Figure BDA0003935536640000391
实施例2——实施例1的滑石材料的分析
通过本文所述的激光和沉降技术分析实施例1中记载的滑石材料的粒径分布、层状指数和BET表面积。也将其与一些市售滑石材料(比较滑石A和比较滑石B)进行比较。
结果示于下表2中。
表2
Figure BDA0003935536640000401
实施例3——包含实施例1的滑石材料的聚合物组合物
实施例1和2的滑石材料通过以下程序引入到聚合物组合物中：
在具有18mm直径和L/D48的双螺杆挤出机上挤出混配物。
将15重量％的滑石引入侧向进料机(150rpm)。
聚合物为聚丙烯(56M10
Figure BDA0003935536640000402
)
输出：3kg/h
螺杆速度：600rpm
挤出机温度：240℃(x3个加热区)，然后205℃
通过本文所述的方法测定聚合物组合物的弯曲模量和简支梁无缺口冲击强度(根据ISO norm 178的弯曲模量，和根据ISO norm 179-1的简支梁无缺口平放和垂直冲击)。
首先在已经通过将化合物灰化来检查真实加载量之后并且其次通过以相同的加载量(这里为15重量％)重新计算弯曲模量并且考虑纯聚合物的弯曲模量来获得调整值。弯曲模量相对于滑石加载量是线性的。
结果示于下表3中。
表3.
Figure BDA0003935536640000411
令人惊讶地发现，本发明的滑石颗粒物改善了聚合物组合物的弯曲模量和冲击强度二者。
实施例4——本发明的滑石颗粒物的制备
通过空气分级(BORA 50SD)将进料滑石材料B分离成级分。
用于分级的系统工作参数在下表中示出。
Figure BDA0003935536640000421
这产生了本发明滑石颗粒物C和本发明滑石颗粒物D。
然后将去除本发明滑石颗粒物C或D后的剩余粗级分进行干磨，以降低其粒径分布，直到获得细级分的粒径分布。
用于干磨的系统工作参数示于下表。
系统工作参数 干磨以获得副产物D 干磨以获得副产物E
进料材料 来自分级#1的粗级分 来自分级#2的粗级分
NEA速度(rpm) 4300 3975
空气流量(m3/h) 1100 1100
二次空气流量(m3/h) 100 100
进料速率(kg/h) 38 42
Pamir排出量(kg/h) 147 143
细料产率(％) 25.8 29.4
分级效率(％) 32.3 36.5
Pamir速度(rpm) 400 400
Pamir吸收功率(kW) 5.89 5.89
比研磨能量(kWh/t) 155 140
产物出口温度(℃) 64 61
PamirΔP(daPa) 170 170
BoraΔP(daPa) 915 883
风扇入口静压(daPa) 1250 1217
风扇吸收功率(kW) 10.9 10.6
Bora吸收功率(kW) 1.36 1.36
实施例5——实施例4的滑石材料的分析
通过本文所述的方法分析实施例4中记载的滑石材料的一系列的颗粒形状、尺寸和表面性质。也将其与一些市售的滑石材料(比较滑石A至J)进行比较。
结果示于下表4至7中。
表4
Figure BDA0003935536640000431
表5.
Figure BDA0003935536640000432
表6.
Figure BDA0003935536640000441
表7.
滑石材料 层状指数
进料滑石材料B 3.2
本发明滑石颗粒物C 2.9
本发明滑石颗粒物D 2.8
副产物D 2.1
副产物E 2.4
副产物F 1.8
比较滑石A 1.7
比较滑石B 1.2
比较滑石C 5.7
比较滑石D 4.5
比较滑石E 4.5
比较滑石F 3.9
比较滑石G -
比较滑石H 1.7
比较滑石I 2.1
比较滑石J 4.7
实施例6——包含实施例4的滑石材料的聚合物组合物
将实施例4和5的滑石材料如下引入聚合物组合物中：
·配方
ο79.4重量％PP共聚物(
Figure BDA0003935536640000442
56M10)
ο20重量％下述滑石
ο0.6重量％添加剂混合物(1/3
Figure BDA0003935536640000451
1010+1/3
Figure BDA0003935536640000452
168+1/3硬脂酸钙)
·处理条件
ο挤出：双螺杆挤出机L/D＝48和直径＝18mm
ο温度配置：在前3个加热区上的240℃×3+在8个后续加热区上的205℃×8
ο吞吐量：10kg/h
ο螺杆速度：900rpm
ο侧向进料器1中的滑石
ο注入：205℃
·测试的产物
ο比较滑石D
ο本发明滑石颗粒物C
可以根据ISO 179-1在-20℃下在80mm×10mm×4mm条上测量简支梁冲击强度(KJ/m)(无缺口平放和垂直冲击)。可以根据EN ISO 6603:2在60*60*3mm板上测量在-21℃下的落锤指数(J)。
可以重新计算冲击强度(例如，简支梁冲击强度)以将其转换为ISO弯曲模量。这通过使用比较滑石和本发明的滑石颗粒物在不同的滑石加载量下挤出聚合物组合物来测定。然后测量每种组合物的弯曲模量和冲击强度。绘制弯曲模量相对于滑石加载量的曲线。在本发明的滑石颗粒物的弯曲模量相对于滑石加载量的曲线上，计算与在20％滑石加载量下的比较滑石相同的弯曲模量对应的本发明的滑石颗粒物的加载量。然后绘制本发明的滑石颗粒物的冲击强度相对于滑石加载量的曲线。在ISO弯曲模量下的冲击强度是对应于提供与在20％滑石加载量下的比较滑石相同的弯曲模量的滑石加载量的冲击强度。
结果示于下表8中。
表8.
Figure BDA0003935536640000461
令人惊讶地发现，与比较滑石材料相比，本发明的滑石颗粒物提供约5％的弯曲模量改善和大于15％的冲击强度改善。
通过重新计算结果将它们换算为iso弯曲模量，冲击强度的改善高于30％。
在本发明的滑石颗粒物中TOT层的减少和DI(TOT)的提高表明产物更具层状，这对弯曲模量具有直接影响。
据认为本发明的滑石颗粒物的更细的粒度测定对冲击强度的改善具有强烈的影响。
这些特性通常彼此不利。因此两者的组合是令人惊讶的。
实施例7——包含实施例4的滑石材料的聚合物组合物
将实施例4和5的滑石材料如下引入聚合物组合物中：
·配方
ο64.4重量％PP共聚物(Exxon 7075L1)
ο所示滑石(对于比较滑石D为20重量％，对于本发明滑石颗粒物C为18.4重量％)
ο15重量％弹性体(DOW XUR 6044-1)
ο0.6重量％添加剂混合物(1/3
Figure BDA0003935536640000462
1010+1/3
Figure BDA0003935536640000463
168+1/3硬脂酸钙)
·处理条件
ο挤出：双螺杆挤出机L/D＝48和直径＝18mm
ο温度配置：在前3个加热区上的240℃×3+在8个后续加热区上的205℃×8
ο吞吐量：7.5kg/h
ο螺杆速度：750rpm
ο注入：205℃
·测试的产物
ο比较滑石D
ο本发明滑石颗粒物C
聚合物组合物的弯曲模量和落锤冲击强度通过以下方法测定：
弯曲模量根据ISO norm 178
落锤冲击强度根据ISO nom 6603-2
·冲击速度＝4.4m/s
·锤≥0,31×E*(对于速度＝4.4m/s)
ο锤以kg为单位
οE*＝用于测量的最高穿刺能量(J)
结果示于下表9中。
表9.
Figure BDA0003935536640000471
令人惊讶地发现，与比较滑石材料相比，使用本发明滑石颗粒物，在-21℃下的落锤冲击强度提高了大约30％。
该实施例证实了本发明滑石颗粒物对低温下的冲击强度性质的积极影响。
实施例8——本发明的滑石颗粒物的制备
将高纵横比(HAR)进料滑石材料(进料滑石材料C)通过空气分级(BORA 50SD)分离成级分。
分级的系统工作参数示于下表10中。
表10.
系统工作参数 分级#3以获得本发明滑石颗粒物E
进料材料 进料滑石材料C
NEA速度(rpm) 4900
空气流量(m3/h) 1400
二次空气流量(m3/h) 200
进料速率(kg/h) 170
细料产率(％) 31.4
这产生了本发明滑石颗粒物E。
实施例9——实施例8的滑石材料的分析
通过本文所述的方法分析实施例8中所述的滑石材料的一系列颗粒形状、尺寸和表面性质。也将其与市售的滑石材料(比较滑石K)进行比较。
结果示于下表11至14中。
表11.
Figure BDA0003935536640000481
表12.
Figure BDA0003935536640000482
表13.
Figure BDA0003935536640000483
表14.
滑石材料 层状指数
进料滑石材料C 3.7
本发明滑石颗粒物E 2.9
比较滑石K 3.4
实施例10——包含实施例8和9的滑石材料的聚合物组合物
将实施例8和9的滑石材料如下引入聚合物组合物中：
·配方
ο64.4重量％PP共聚物(7075
Figure BDA0003935536640000491
batch 169001 131A)
ο15重量％聚酯弹性体
Figure BDA0003935536640000492
11547
Figure BDA0003935536640000493
ο15重量％所示滑石
ο0.6重量％添加剂混合物(50％A20、50％PPC20添加剂1/3
Figure BDA0003935536640000494
1010+1/3
Figure BDA0003935536640000495
168+1/3硬脂酸钙)
·处理条件
ο挤出：双螺杆挤出机L/D＝48和直径＝18mm
ο温度配置：在前3个加热区上的240℃×3+在8个后续加热区上的205℃×8
ο吞吐量：7.5kg/h
ο螺杆速度：750rpm
ο无真空
ο侧向进料器1中的滑石，计量单元3
ο主进料器中的弹性体，计量单元4
ο螺杆配置1
ο注入：PPC20参数：205℃
·测试的产物
ο比较滑石K
ο本发明滑石颗粒物E
通过本文所述的方法测量简支梁冲击强度(无缺口平放和垂直冲击)、悬臂梁冲击强度(缺口)(根据ISO180)、未调整和调整的弯曲模量、抗刮擦性、线性热膨胀系数(CLTE)、落锤冲击(FWI)抗性、断裂伸长率和拉伸模量(通过根据ISO 527的拉伸测试)。
结果示于下表15中，其中“σ”表示上行中的测量值的标准偏差。
表15.
Figure BDA0003935536640000501
还将实施例8和9的滑石材料引入到具有表16中定义的配方的第二组聚合物组合物中。
表16.
Figure BDA0003935536640000511
其中
·PP是：56M 10
Figure BDA0003935536640000512
批次159909
·添加剂是：50％A20、50％PPC20添加剂1/3
Figure BDA0003935536640000513
1010+1/3
Figure BDA0003935536640000514
168+1/3硬脂酸钙
·弹性体是：来自Dow
Figure BDA0003935536640000515
的XUR 6044-1
·滑石是：
ο用于聚合物组合物A至E的比较滑石K
ο用于聚合物组合物F至J的本发明滑石颗粒物E
使用以下加工条件制备聚合物组合物A至J：
·挤出：双螺杆挤出机L/D＝48和直径＝18mm
·温度配置：在前3个加热区上的240℃×3+在8个后续加热区上的205℃×8
·吞吐量：7.5kg/h
·螺杆速度：750rpm
·无真空
·侧向进料器1中的滑石，计量单元3
·主进料器中的弹性体，计量单元4
·螺杆配置1
·注入：PPC20参数：205℃
通过本文所述的方法测量简支梁冲击强度(无缺口平面)、悬臂梁冲击强度(缺口)、弯曲模量、线性热膨胀系数(CLTE)和落锤冲击(FWI)抗性。
结果示于下表17和18中，其中，“σ”表示上行中的测量值的标准偏差。
表17
Figure BDA0003935536640000521
表18
Figure BDA0003935536640000522
实施例11——滑石材料的组成
可以使用热重分析法(TGA)和微分热重法(DTG)来研究滑石材料的分解。例如，图1示出了通过对滑石材料进行TGA和DTG分析而获得的示例性曲线，并且显示了水分和强结合水释放以及绿泥石、白云石和滑石分解的曲线区域。
根据实施例4的方法，通过空气分级(BORA50 SD)将进料滑石材料B分离成许多不同的级分，每个级分具有不同的d95顶部截取。使用TGA和DTG分析不同的级分。
图2示出了作为d95值(通过激光)的函数测量的在分析期间释放的水含量(包括弱结合水(即，湿气)和强结合水(即，结构水))的曲线。可以看出，样品的弱结合水(即，水分)含量随着顶部截取减小而增加。
图3示出了作为d95值(通过激光)的函数测量的(a)绿泥石和白云石分解温度和(b)滑石分解温度的曲线。可以看出，白云石分解温度与顶部截取相关。绿泥石分解温度与顶部截取不相关。滑石分解温度与顶部截取相关，并且实际上表现出多项式相关性。通常，滑石的分解温度随着顶部截取的增加而降低。不希望受理论的束缚，该行为归因于促进滑石分解的较低的顶部截取级分的较低结晶度。如在图3(b)中可见，通过将d95顶部截取(通过激光)从约35μm减少至约12μm，滑石的分解温度降低10℃。
图4示出了作为d95值(通过激光)的函数的滑石、绿泥石和白云石的分解速率的图。可以看出，滑石和白云石的分解速率与顶部截取相关，但绿泥石的分解速率不是。还可以看出，对于较小的滑石颗粒物(即，具有较低顶部截取的滑石级分)，分解速率更快。
实施例12——用于测定粒径分布的方法(通过沉降图)
使用来自Micromeritics Instruments的Sedigraph III测定粒径分布(PSD)。
通过称重(使用分析天平)并将250mg Calgon(偏磷酸钠)完全溶解(通过机械搅拌)在装有1升脱矿物质水的烧杯中而制备分散溶液。该步骤需要45至60分钟。然后向溶液中加入1ml的Triton X(聚乙二醇辛基苯基醚)，同时搅拌至少10分钟。Calgon和Trion X是润湿剂和分散剂。
通过将4.8g滑石颗粒物样品与80ml的分散溶液混合来制备用于沉降图分析的滑石颗粒物样品。首先，将滑石颗粒物与数滴80ml的分散溶液在烧杯中混合，并使用手动搅拌器将混合物混合，直到达到糊状稠度。然后将剩余的80ml的分散溶液加入到烧杯中。将烧杯置于超声波浴中30秒以去除气泡。
然后使用具有以下设置的Sedigraph III对分散的样品进行沉降图分析。
-分散溶液粘度：0.7523mPa.s
-分散溶液密度：0.9948g/cm3
-样品密度：滑石粉末为2.78g/cm3
-最大直径：52μm
-最小直径：0.4μm
-模式：高速
-气泡检测：粗
当满足以下标准时，结果被认为是有效的：
-雷诺数低于0.3；
-基线(仅在分散溶液上)为125-130千计数/s；
-满量程(在样品悬浮液上)为95-105千计数/s；以及
-基线/满量程之差低于35千计数/s。
实施例13——用于测定粒径分布的方法(通过激光衍射)
粒径分布(PSD)是使用来自Malvern instruments的Mastersizer 2000来测定的。
制备滑石颗粒物样品以用于激光衍射分析。在50ml烧杯中称取所需量的滑石颗粒物。对于具有等于或大于10μm的d50(通过沉降图)的滑石颗粒物，使用1g至2g的滑石颗粒物。对于具有小于10μm的d50(通过沉降图)的滑石颗粒物，使用0.2g至0.5g滑石颗粒物。
对于粗滑石颗粒物(通过沉淀图的d50等于或大于10μm)，将样品与无水乙醇(99.5％)润湿剂合并。具体而言，将粉末样品良好地分布在烧杯底部。将数滴乙醇添加到粉末中，并使用手动搅拌器混合，直到达到糊状稠度。使用3ml一次性移液管将2ml至2.5ml乙醇添加到烧杯中，并将该悬浮液用手动搅拌器混合。将烧杯置于超声波浴中30秒以去除气泡。
然后使用具有以下设置的Mastersizer 2000对样品进行激光衍射分析：
-采样器：Hydro 2000G
-测量理论：Mie 1.589-0.01(即滑石折射率)
-水折射率：1.33
-测量范围：0.02-2000μm
-结果计算模型：标准分析
-快照的数量：
测量持续时间：8秒
每次测量的快照数量：8000个快照
背景噪声时间：8000个快照
背景噪声快照：8秒
-不透光度限制：
低：5％
高：20％
-背景噪声警报(检测器1号的背景噪声值)：低于150单位
-采样器的测量参数
泵：1800rpm
搅拌：700rpm
超声：100％
分析如下进行：
首先，检查不透光度下限设定为5％，不透光度上限设定为20％。将搅拌器速度设定为700rpm，将泵设定为1800rpm，并将超声波设定为100％。检查激光器的强度。如果激光器的强度低于77.5％，则检查以下内容：测量单元是清洁的；没有气泡；在测量单元窗口上没有凝结。
测量背景噪声并且测量激光器(红和蓝)的强度。在激光器对准后，则检查激光器的强度和背景噪声的强度(其必须从检测器1号到检测器51号连续下降)。
使用一次性移液管从装有滑石颗粒物悬浮液的烧杯中取出2ml样品，并将其滴加到测量单元中直到获得所需的不透光度：对于d50(通过沉降图)大于或等于10μm的产物，使用15-20％不透光度的测量；对于d50(通过沉降图)低于10μm的产物，使用5-12％的不透光度的测量。将悬浮液在单元中均质大约60秒。
软件直接跟踪被表示为细料百分比的PSD曲线。曲线有效性由作为检测器的函数的加权剩余值、信噪比以及背景噪声的发光强度分布来控制。只要加权剩余低于1.5％并且曲线中没有异常，所获得的结果就是有效的。可以使用数据报告标签来查询测量检测器上的信号和背景噪声的强度。背景噪声的强度必须从检测器1号到检测器51号稳定地下降。测量信号的强度必须显著大于背景噪声的强度。背景噪声的强度取决于单元的清洁程度。信号的强度主要取决于样品浓度(即，取决于不透光度)。
已经发现，如果压力太高或水温太冷，则可能出现多个问题，诸如测量单元中的气泡或冷凝。为了避免这些问题，建议安装过滤系统以改善水清洁度并降低其压力，并安装混合龙头以调节水温为20至25℃再供应容器。还推荐的是，光学试验台(激光器)从不关闭。
实施例14——用于测定BET比表面积的方法
BET比表面积使用标题为“Détermination de l'aire massique(surface spécifique)des poudres par adsorption de gaz–Méthode B.E.T.–Mesure volumétriquepar adsorption d’azoteàbasse température”(通过气体吸附测定粉末的质量面积(比表面)--BET方法--低温下通过氮气吸附进行体积测量)的基于标准NF X 11-621的方法测定。
该方法使用Micromeritics测量设备(购自Micromeritics Instrument Corp.，美国)，其包括真空泵、VacPrep 061脱气部、Tristar 3000S测量部和样品保持器、精度为0.1mg的Mettler AG204天平、杜瓦瓶、氮气吸附气体和氦载气。
将样品在空样品在保持器附近称重(至0.1mg精度)，并记录其质量M0，以g计。然后用漏斗将先前均质的粉末样品引入样品保持器。在样品和样品保持器的顶部之间留下足够的空间(死体积)，以使气体能够自由循环。将样品保持器置于脱气站之一中，并且在10Pa的主真空下在250℃下脱气约20分钟。脱气之后，将足够体积的氮气添加到样品保持器中，以避免在将样品保持器从脱气站转移到测量站期间引入空气。
然后将样品保持器连接到测量站，并且将装有液氮的杜瓦瓶放置在样品保持器周围。使用设备控制软件开始BET测量。然后，该设备自动执行以下操作：
-将引入用于转移样品保持器的氮气真空去除；
-泄漏测试；
-加入氦载气；
-在环境温度下测量死体积；
-使用液氮测量冷死体积；
-氦真空去除；
-泄漏测试；
-在950mmHg下加入氮气并测量饱和压力；以及
-分析值的采集。
仪器的数据采集和处理软件绘制来自5个测量的吸附点的转换BET线。取出杜瓦瓶，然后样品保持器。使设备返回到环境温度，然后在样品保持器附近再次将样品称重(到0.1mg的精度)，并且将重量记录为以g计的M2。样品的测试部分的质量M根据以下计算(以g计)：
M＝M2-M0
然后将值M导入软件计算程序中，该软件计算程序自动计算样品的BET比表面积，以m2/g计。
实施例15——用于测定吸油率的方法
根据ISO 787-5，通过测量用于润湿一定质量的样品颗粒物的全体所需的油量(即，形成不会由于添加水而破裂或流出的糊料所需的油量)来测定吸油率。
所使用的设备包括：
·刻度滴定管
··非切割玻璃板
·2个软刮刀(长度155mm x宽度25mm)
·1个结晶器
·肥皂水
·天平，精度至1mg
·比重为0.93g/mL的的亚麻籽油
称取0.5g至5g的颗粒(取决于密度)以产生体积为约10mL的样品。将样品的质量记录为M。将样品置于玻璃板上。用亚麻籽油填充滴定管，在滴定管中的油的初始体积表示为V0。使用滴定管将油(通常3至4滴)逐渐添加到样品中，并使用刮刀将样品混合，直到形成糊料。然后将油滴加到糊料中，在每滴加入之间混炼糊料，直到形成光滑、固态且不滴落的糊料。当糊料可以成形为球并且不破裂或添加的水不滴落时，可认为形成光滑、固态且不滴落的糊料。图5(a)示出了当糊料光滑时可以成形的示例性球。图5(b)示出了已经破裂的糊料球。图5(c)示出了当添加水时滴落的糊料球。当已经加入足够的油形成光滑、固态且不滴落的糊料时，将留在滴定管中的油的最终体积记录为V1。
吸油率以mL/100g计如下测定：
Figure BDA0003935536640000581
或以重量％计如下测定：
Figure BDA0003935536640000582
实施例16——用于测定接触角的方法
使用保持在23℃和50％相对湿度下的经空气调节的房间中的FIBRO DAT 1100动态吸收和接触角测试仪(购自FIBRO System，荷兰)来测量水接触角。使用手持式压机将滑石样品压制成具有约1.5g/cm3的密度和约2mm的厚度的压制盘或片。将这些薄盘或片中的六个安装到仪器中的相关条中，并且将去离子水添加到每个盘的表面，作为具有6冲程脉冲的10微升液滴(这是水滴从FIBRO DAT 1100的注入器末端排出时力的量度)。随时间监测矿物表面上水滴接触角的变化，并记录0.3秒后测量的结果(当液滴在压制盘表面上首次稳定时)。更疏水的表面给出了更高的水接触角。
前述内容宽泛地描述了本发明的某些实施方式，而不限于此。对本领域技术人员来说容易明白的变化和修改应落入在所附权利要求中且由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (14)

1.一种滑石颗粒物，其具有：
(A)等于或大于约2.8的层状指数；
(B)以下的一个或两个：
(a)等于或大于约1.0μm且等于或小于约5.0μm的d95沉降；和
(b)等于或大于约7.0μm且等于或小于约20.0μm的d95激光；
和
(C)以下的一个或多个：
(a)等于或大于约20m2/g且等于或小于约30m2/g的BET表面积；
(b)等于或大于约0.5μm且等于或小于约2.5μm的d50沉降；和
(c)等于或大于约2.0μm且等于或小于约8.0μm的d50激光。
2.一种滑石颗粒物，其根据TOT层的分层指数(DI(TOT))等于或大于约103。
3.一种滑石颗粒物，其具有等于或大于约65mL/100g的吸油率和等于或大于约2.8的层状指数。
4.一种滑石颗粒物，其具有等于或小于约43°的接触角以及以下的一个或多个：
(a)等于或小于约6.5μm的d95沉降；
(b)等于或小于约23.0μm的d95激光；
(c))等于或大于约103的根据TOT层的分层指数(DI(TOT))；
(d)等于或大于约65mL/100g的吸油率。
5.根据权利要求2或3所述的滑石颗粒物，其具有以下的一个或多个：
(a)等于或小于约25.0μm和/或等于或大于约7.0μm的d95激光；
(b)等于或小于约10.0μm和/或等于或大于约1.0μm的d95沉降；
(c)等于或小于约12.0μm和/或等于或大于约2.0μm的d50激光；
(d)等于或小于约5.0μm和/或等于或大于约0.5μm的d50沉降；
(e)等于或大于约15m2/g和/或等于或小于约30m2/g的BET表面积。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的滑石颗粒物，其具有以下的一个或多个：
(a)等于或小于约1150埃和/或等于或大于约750埃的相干散射域(CSD c*)；
(b)等于或小于约120个四面体-八面体-四面体(TOT)层和/或等于或大于约50个TOT层；
(c)等于或大于约103和/或等于或小于约200的根据TOT层的分层指数(DI(TOT))。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的滑石颗粒物，其具有以下的一个或多个：
(a)等于或大于约70和/或等于或小于约200的形状因子；
(b)等于或大于约2.8和/或等于或小于约6.0的层状指数。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的滑石颗粒物，其具有等于或大于约65mL/100g和/或等于或小于约100mL/100g的吸油率。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的滑石颗粒物，其接触角等于或小于约43°和/或等于或大于约33°。
10.一种聚合物组合物，其包含权利要求1至9中任一项所述的滑石颗粒物。
11.一种制备权利要求1至9中任一项所述的滑石颗粒物的方法，所述方法包括对进料滑石材料进行分级以去除所述进料滑石材料中的最大颗粒的一部分，其中，所述进料滑石材料具有以下的一个或多个：
(a)等于或大于约2.8的层状指数；
(b)等于或小于约15.0μm的d95沉降；
(c)等于或小于约40.0μm的d95激光；
(d)等于或小于约5.0μm的d50沉降；
(e)等于或小于约15.0μm的d50激光；
(f)等于或大于约40的形状因子；
(g)等于或大于约10m2/g的BET表面积；
(h)等于或小于约102的DI(TOT)；
(i)等于或大于约110个TOT层。
12.一种制备权利要求10所述的聚合物组合物的方法，所述方法包括将所述聚合物或聚合物前体与权利要求1至9中任一项所述的滑石颗粒物合并。
13.权利要求1至9中任一项所述的滑石颗粒物在提高引入有所述滑石颗粒物的聚合物组合物的弯曲模量中的应用。
14.权利要求1至9中任一项所述的滑石颗粒物在提高引入有所述滑石颗粒物的聚合物组合物的冲击强度中的应用。
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