TW201905110A - 以經單取代的琥珀酸酐和包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物製備經表面處理的填料材料產物的方法 - Google Patents

以經單取代的琥珀酸酐和包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物製備經表面處理的填料材料產物的方法

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Abstract

本發明係關於一種以經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物製備經表面處理的填料材料產物的方法、一種經表面處理的填料材料產物、一種聚合物組成物、一種包含該經表面處理的填料材料產物及/或該聚合物組成物的纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模、一種包含該經表面處理的填料材料產物及/或該聚合物組成物及/或該纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模的物品、以及至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物與包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物及/或其含鹽反應產物組合的用途,其係用於改良經表面處理的填料材料產物之流動性及用於改良碳酸鈣於聚合物組成物之聚合物基質中之分佈。

Description

以經單取代的琥珀酸酐和包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物製備經表面處理的填料材料產物的方法
本發明係關於一種以經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物製備經表面處理的填料材料產物的方法、一種經表面處理的填料材料產物、一種聚合物組成物、一種包含該經表面處理的填料材料產物及/或該聚合物組成物的纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵(profile)及/或模具及/或射出模具及/或吹模、一種包含該經表面處理的填料材料產物及/或該聚合物組成物及/或該纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模的物品、以及至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物與包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物及/或其含鹽反應產物組合的用途,其係用於改良經表面處理的填料材料產物之流動性及用於改良碳酸鈣於聚合物組成物之聚合物基質中之分佈。
實際上,填料材料且尤其是含有碳酸鈣之填料材料通常用作熱塑性聚合物產物中之微粒填料,熱塑性聚合物產物如纖維、長絲、膜及/或細線,通常由聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚胺基甲酸酯(polyurethane,PU)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,PVC)、聚酯(polyester,PES)及/或聚醯胺(polyamide,PA)製成。然而,引入添加劑可為填料材料提供塗層且可改良該礦物填料材料於聚合物組成物之聚合物基質中之分佈以及可能改良此聚合物組成物之可加工性及/或最終應用產物之特性,最終應用產物諸如纖維、長絲、膜、細線、片材、管材、特徵、模具、射出模具、吹模。消除此類添加劑將不可接受地降低所得纖維、長絲、膜、細線、片材、管材、特徵、模具、射出模具、吹模的品質。此外,為了確保在製造最終經處理礦物填料材料產物及將該產物進一步加工成最終應用產物時的高生產率,期望提供一種具有高流動性的填料材料。
在此項技術中,已若干次嘗試改良礦物填料材料且尤其是含有碳酸鈣的礦物填料材料的適用性,例如藉由用表面處理劑處理此類礦物填料材料。舉例而言,WO 00/20336係關於一種超細天然碳酸鈣,其視情況可用一種或若干種脂肪酸或一種或若干種鹽或其混合物處理,且用作聚合物組成物之流變調節劑。
同樣,US 4,407,986係關於一種沉澱碳酸鈣,為了限制在捏合此碳酸鈣與結晶聚丙烯時潤滑劑添加劑之添加及避免會限制聚丙烯之衝擊強度的碳酸鈣聚集物形成,該沉澱碳酸鈣經可包括高級脂族酸及其金屬鹽的分散劑表面處理。
EP 0 998 522係關於用於透氣膜之使用至少10個碳原子之脂肪酸進行表面處理的碳酸鈣填料,其中該填料在處理製程之前及之後通常必須不含低於0.1 wt%之範圍內的水分。
DeArmitt等人, Improved thermoplastic composites by optimised surface treatment of the mineral fillers, Institute for Surface Chemistry, 2000年8月,描述一種濕處理方法,其中使包含礦物填料材料的一批懸浮液與分散劑在室溫下接觸一小時。然而,此類濕處理方法具有以下缺點:待處理乾產物之濕潤及後續乾燥耗能且耗費成本。
在EP 0 325 114中,提及了用於機動車輛之基於聚氯乙烯的不下陷底封組成物,其具有改良的流變及黏著特性,實施例7揭示一種用於處理礦物填料的12-羥基硬脂酸銨鹽與脂肪酸組合(重量比為1:1)之混合物。
WO 03/082966係關於一種可交聯及/或已交聯的奈米填料組成物,在視情況存在之具體實例中,其可以另外包括可以塗有或可以不塗硬脂酸、硬脂酸鹽、矽烷、矽氧烷及/或鈦酸鹽的填料。此類奈米填料組成物係用於增加屏障特性、強度及熱變形溫度,使其適用於醫療、汽車、電、建築及食品應用中。
US 2002/0102404描述可分散的碳酸鈣粒子,在其表面上塗有飽和及不飽和脂族羧酸及其鹽連同諸如鄰苯二甲酸酯之有機化合物的組合,該等可分散的碳酸鈣粒子係用於黏著劑組成物中以改良黏度穩定性及黏著特性。此外,US 2002/0102404要求實施飽和及不飽和脂族羧酸/鹽之混合物。不飽和脂族羧酸/鹽之存在增加了在任何包含不飽和脂族羧酸/鹽之材料的處理期間與雙鍵當場發生非吾人所樂見之副反應的風險。另外,不飽和脂族羧酸/鹽之存在會在其所實施之材料中引起變色、或非吾人所樂見之氣味發展且尤其是酸敗味。
WO 92/02587之請求項11指出,可以向沉澱碳酸鈣之經預熱漿料中添加至少一種高分子量不飽和脂肪酸之皂化鈉鹽溶液或至少一種高分子量不飽和脂肪酸與至少一種高分子量不飽和脂肪酸之組合,以最終在碳酸鈣上產生所期望程度的脂肪酸塗層,然後繼續進行其他方法步驟。
JP54162746之摘要揭示一種組成物,其包含按順序使用的指定相對量的剛性氯乙烯樹脂、經脂肪酸處理之膠狀碳酸鈣及硬脂酸鋇,用以改良氯乙烯組成物之熱穩定性。
US 4,520,073描述具有改良的疏水性塗層之礦物填料材料,其係藉由使用蒸汽作為塗佈材料之載體壓力塗佈多孔礦物來製備。相對於其他選項,該塗佈材料尤其可以從長鏈脂族脂肪酸及其鹽中選出。
WO 01/32787描述一種微粒鹼土金屬碳酸鹽材料產物,在其粒子上具有包含由以下形成之組成物的疏水性材料塗層:(a)第一組分,其包含鹼土金屬碳酸鹽及至少一種指定脂族羧酸之反應產物;及(b)第二組分,其碳酸鹽釋放溫度實質上高於第一組分,包含式CH3 (CH2 )m COOR之化合物。
WO 2008/077156 A2係關於紡黏纖維(spunlaid fiber),其包含至少一種聚合物樹脂及至少一種填料,該至少一種填料具有小於或等於約5微米之平均粒徑及/或具有小於約15微米之頂切,其中該至少一種填料相對於紡黏纖維之總重量以小於約40重量%之量存在。填料塗層描述為係至少一種選自脂肪酸及其鹽及酯的有機材料,例如硬脂酸、硬脂酸鹽、硬脂酸銨及硬脂酸鈣。
GB 2 336 366 A係關於填充熱塑性組成物,且尤其是填充低密度聚乙烯組成物,其將藉由擠出製程成型為產物或物品。進一步描述了,若微粒礦物填料具有中性至鹼性表面反應,例如碳酸鈣,則疏水劑較佳為具有至少一個具有8至28個碳原子之飽和或不飽和烴鏈的有機羧酸或其部分或完全中和的鹽。
EP2159258A1係關於一種經處理礦物填料產物,其包含:a)至少一種礦物填料;b)位於該/該等礦物填料之表面上的處理層,該處理層包含:至少一種飽和C8至C24脂族羧酸;及一或多種飽和C8至C24脂族羧酸之至少一種二價及/或三價陽離子鹽;其特徵在於:所有該/該等脂族羧酸鹽:所有該/該等脂族羧酸之重量比為51:49至75:25;且該處理層以至少2.5 mg/m2 該礦物填料之量存在。
EP1980588A1係關於一種製備經處理礦物填料產物之方法,該方法包含以下步驟:(a)用C8至C24脂族單羧酸之至少一種第II族或第III族鹽處理至少一種乾礦物填料以產生中間礦物填料產物;繼之以(b)用至少一種C8至C24脂族單羧酸處理步驟(a)之中間礦物填料產物以產生經處理礦物填料產物。
目前可選擇的且特別相關的一種表面處理劑為經單取代的琥珀酸酐或經單取代的琥珀酸酐的混合物。
舉例而言,WO 2014/060286 A1提及一種用琥珀酸酐製備經表面處理的填料材料產物的方法,該方法至少包含以下步驟: a)提供至少一種含有碳酸鈣的填料材料,其具有 i)在0.1 µm至7 µm範圍內之重量中值粒徑d 50 值, ii)≤ 15 µm之頂切(d 98 ), iii)0.5至150 m2 /g之比表面積(specific surface area,BET),如藉由BET氮法所量測,及 iv)以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,0.01 wt%至1 wt%之殘留總水分含量, b)以步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,以0.1 wt%至3 wt%之量提供至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸, c)使步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面在混合下在一或多個步驟中與步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸接觸,使得在步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上形成包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸及/或其含鹽反應產物的處理層, 其中調整在接觸步驟c)之前及/或在接觸步驟c)期間的溫度,使得該溫度比至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸的熔點高出至少2℃。
WO 2016/023937 A1提及一種製造透氣膜的方法,該方法包含以下步驟:a)提供包含至少一種熱塑性聚合物及經表面處理的填料材料產物的組成物,及b)由步驟a)之組成物形成膜,及c)沿至少一個方向拉伸在步驟b)中獲得之膜,其中經表面處理的填料材料產物包含A)至少一種包含經研磨碳酸鈣(ground calcium carbonate)的填料材料,其具有 - 在0.1 µm至7 µm範圍內之重量中值粒徑d 50 ,- < 15 µm之頂切粒徑, - 0.5至150 m2 /g之比表面積(BET),如使用氮及BET法根據ISO 9277所量測,及 - 以至少一種包含經研磨碳酸鈣的填料材料之總乾重計,< 1 wt.-之殘留總水分含量,及 B)於至少一種濕的包含經研磨碳酸鈣的填料材料之表面上的處理層,其包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或至少一種經單取代的琥珀酸及/或其含鹽反應產物, 其中經表面處理的填料材料產物包含以至少一種包含經研磨碳酸鈣的填料材料之總乾重計0.1 wt%至3 wt%的量的處理層。
然而,仍然需要提供製備包含經單取代的琥珀酸酐的經表面處理的填料材料產物的方法,其允許製備經表面處理的含有碳酸鈣的礦物填料材料來改良其流動性及進一步改良其於聚合物組成物之聚合物基質中之分佈,尤其相比於僅用經單取代的琥珀酸酐表面處理的產物而言。此外,期望維持或改良包含此類經表面處理的填料材料產物的最終應用產物的機械特性,最終應用產物諸如纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模。
因此,本發明之一個目標為提供一種製備包含經單取代的琥珀酸酐的經表面處理的填料材料產物的方法。此外,期望提供一種製備尤其相比於經過經單取代的琥珀酸酐表面處理的產物而言具有改良的流動性的經表面處理的填料材料產物的方法。另一目標為提供一種製備尤其相比於經過經單取代的琥珀酸酐表面處理的產物而言在聚合物組成物之聚合物基質中具有改良的分佈的經表面處理的填料材料產物的方法。其他目標可由本發明之以下描述得出。
前述及其他目標係藉由如本文在請求項1中所定義之主題來解決。
本發明之製備經表面處理的填料材料產物之方法的有利具體實例定義於相應附屬項(sub-claim)中。
根據本申請案之一個態樣,一種由經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物製備經表面處理的填料材料產物的方法,該方法至少包含以下步驟: a)提供至少一種含有碳酸鈣的填料材料, b)提供至少一種經單取代的琥珀酸酐, c)提供脂族直鏈或支鏈羧酸混合物,其包含以該混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸, d)使步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面在混合下在一或多個步驟中以任何順序與步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之脂族直鏈或支鏈羧酸混合物接觸,使得在步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料的表面上形成包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物的處理層, 其中調整在接觸步驟d)之前及/或在接觸步驟d)期間的溫度,使得至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物呈熔態或液態。
本發明人以外發現,以上製備經表面處理的填料材料產物的方法相比於僅用經單取代的琥珀酸酐對產物進行表面處理而言,產生具有改良的流動性的經表面處理的填料材料產物且引起經表面處理的填料材料產物於聚合物組成物之聚合物基質中之分佈改良。其結果是,該方法從而亦賦予包含該經表面處理的填料材料產物的纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模及相應物品改良的機械特性。更確切地說,本發明人發現,藉由該方法獲得之經表面處理的填料材料產物的表面特性可以藉由與包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物組合添加限定的經單取代的琥珀酸酐來改良。
應理解,出於本發明之目的,以下術語具有以下含義:
出於本發明之目的,術語「填料材料(filler material)」在本發明之含義中係指添加至諸如紙、塑膠、橡膠、油漆及黏著劑等材料中用以減少諸如黏合劑之較昂貴材料的消耗或用以增強產物之技術特性的礦物源物質。熟習此項技術者熟知相應領域中所用的典型填料材料。此外,術語「含有碳酸鈣的填料材料(calcium carbonate-containing filler material)」係指以含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計包含至少80 wt%碳酸鈣的材料。
術語「經表面處理的填料材料產物(surface treated filler material product)」在本發明之含義中係指已與表面處理劑接觸以諸如在含有碳酸鈣的填料材料之表面的至少一部分上獲得塗層的含有碳酸鈣的填料材料。
術語「琥珀酸酐(succinic anhydride)」,亦稱為二氫-2,5-呋喃二酮、琥珀酸酐或琥珀醯氧化物,具有分子式C4 H4 O3 且為琥珀酸之酸酐。
術語「經單取代的(mono-substituted)」琥珀酸酐在本發明之含義中係指經一個取代基取代的琥珀酸酐。
術語「經單取代的」琥珀酸在本發明之含義中係指經一個取代基取代的琥珀酸。
術語「乾的(dry)」含有碳酸鈣的填料材料應理解為相對於填料材料重量具有小於0.3重量%的水的填料材料。水%(等於殘留總水分含量)根據Coulometric Karl Fischer量測法測定,其中將填料材料加熱至220℃,且在Coulometric Karl Fischer單元中測定以蒸氣形式釋放且使用氮氣流(在100 ml/min下)分離的水含量。
術語經單取代的琥珀酸酐之「含鹽反應產物(salty reaction product)」在本發明之含義中係指藉由含有碳酸鈣的填料材料與一或多種經單取代的琥珀酸酐接觸獲得的產物。該等含鹽反應產物形成於由所施用之經單取代的琥珀酸酐形成的經單取代的琥珀酸與位於含有碳酸鈣的填料材料之表面的反應性分子之間。
術語包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物的「含鹽反應產物」在本發明之含義中係指藉由含有碳酸鈣的填料材料與包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物接觸獲得的產物。該等含鹽反應產物形成於包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物與位於含有碳酸鈣的填料材料之表面的反應性分子之間。
本發明要旨中之「處理層(treatment layer)」係指經表面處理的填料材料產物之表面上的處理劑層,較佳單層。「處理層(treatment layer)」基本上由至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物組成,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
術語「基本上(essentially)」在本發明之含義中係指以處理層之總重量計,處理層含有< 5 wt%、較佳< 2 wt%且最佳< 1 wt%的量的化合物,該等化合物不同於至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
含有碳酸鈣的填料材料之「比表面積(specific surface area,SSA)」在本發明之含義中被定義為含有碳酸鈣的填料材料之表面積除以其質量。如本文所用,比表面積藉由氮氣吸附使用BET等溫線(ISO 9277:2010)量測且以m2 /g為單位表示。
例如含有碳酸鈣的填料材料的微粒材料之「粒徑(particle size)」在本文中由其粒徑dx 之分佈來描述。其中,值dx 表示如下直徑,相對於該直徑按重量計粒子中之x %具有小於dx 之直徑。此意謂例如d 20 值為如下粒徑,在該粒徑下,所有粒子中之20 wt%小於彼粒徑。d 50 值因此為重量中值粒徑,亦即所有顆粒中之50 wt%大於此粒徑且其餘50 wt%小於此粒徑。出於本發明之目的,除非另外指出,否則將粒徑規定為重量中值粒徑d 50d 98 值為如下粒徑,在該粒徑下,所有粒子中之98 wt%小於彼粒徑。d 98 值亦表示為「頂切(top cut)」。粒徑藉由使用Micromeritics Instrument公司之SedigraphTM 5100或5120儀器來測定。方法及儀器已為技術人員所知且常用於測定填料及顏料之粒徑。該等量測係在0.1 wt% Na4 P2 O7 之水溶液中進行。樣品使用高速攪拌器分散且進行音波處理。
術語「熔(molten)」態在本發明之含義中被定義為如下狀態,其中材料完全為液體,換言之,完全熔化。儘管熔化現象係在施加能量時在恆定溫度下發生,但是物質在熔化後溫度開始上升時的這一刻亦可視為熔化的,如在藉由動態掃描熱量測定(Dynamic Scanning Calorimetry ;DSC)(DIN 51005: 1983-11)獲得的圖示溫度對比能量輸入之曲線上所觀察到的。
根據本發明之術語「液(liquid)」態係指在標準環境溫度及壓力(standard ambient temperature and pressure,SATP)下為液體之材料,標準環境溫度及壓力係指298.15 K(25℃)之溫度及精確地為100 000 Pa(1巴(bar),14.5 psi,0.98692 atm)之絕對壓力。
在本說明書及申請專利範圍中使用術語「包含(comprising)」之情況下,其並不排除具有主要或次要功能重要性之其他非指定要素。出於本發明之目的,術語「由……組成(consisting of)」視為術語「包含(comprising of)」之一較佳具體實例。若下文中將群組定義為包含至少一定數目個具體實例,則此亦理解為揭示較佳僅由此等具體實例組成之群組。
不論何時使用術語「包括(including)」或「具有(having)」,此等術語意謂等同於如上文所定義之「包含(comprising)」。
在提及單數名詞時使用例如「一(a/an)」或「該(the)」之不定冠詞或定冠詞的情況下,除非特別指出其他情況,否則此表述包括彼名詞之複數。
根據本發明之另一態樣,提供一種經表面處理的填料材料產物,其包含 a)至少一種含有碳酸鈣的填料材料, b)在至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上的處理層,其包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸, 其中該經表面處理的填料材料產物包含以該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計0.2 wt%至6 wt%的量的該處理層。
經表面處理的填料材料產物呈粉末形式係較佳的。經表面處理的填料材料產物可藉由如本文所定義之方法獲得亦係較佳的。
根據本發明之另一態樣,提供一種聚合物組成物,其包含至少一種聚合物樹脂及以聚合物組成物之總重量計1 wt%至95 wt%的經表面處理的填料材料產物。至少一種聚合物樹脂為至少一種熱塑性聚合物係較佳的,較佳為選自包含以下之群的熱塑性聚合物:聚烯烴、聚醯胺、含鹵素聚合物及/或聚酯之均聚物及/或共聚物。聚合物組成物為母體混合物(masterbatch)亦係較佳的,較佳地,母體混合物包含以母體混合物之總重量計50 wt%至95 wt%、較佳60 wt%至85 wt%且更佳70 wt%至80 wt%的量的經表面處理的填料材料產物。
根據本發明之又一態樣,提供一種纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模,其包含經表面處理的填料材料產物及/或聚合物組成物。根據本發明之另一態樣,提供一種物品,其包含經表面處理的填料材料產物及/或聚合物組成物及/或纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模,其中該物品選自包含以下之群:衛生產品、醫療及保健產品、過濾產品、地工織物產品、農業及園藝產品、服裝、鞋類及行李產品、家庭及工業產品、包裝產品、建築產品及其類似物。物品較佳為選自包含以下之群的包裝產品:手提袋、垃圾袋、透明箔、衛生膜、農業箔、紙樣箔、瓶子、(熱成型)箔、擠出塗佈紙及板、盒紙板、紙板箱、紙袋、大袋、瓦楞紙盒(corrugated boxes)、可撓性管,諸如用於例如皮膚乳膏之乳膏及化妝品、袋,諸如用於生活垃圾及條板箱、定向膜及雙軸定向膜、托盤及其類似物。
根據本發明之另一態樣,提供至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物與脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物組合的用途,其係用於改良經表面處理的填料材料產物之流動性,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。根據本發明之另一態樣,提供至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物與脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物組合的用途,其係用於改良碳酸鈣於聚合物組成物之聚合物基質中之分佈,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。較佳地,相比於僅經至少一種經單取代的琥珀酸酐處理的相同經表面處理的填料材料產物,若當以剪切單元法在FT4粉末流變儀上使用穩定性及可變流速法(ASTM D7891-15)以15 kPa之預剪切正應力量測粉末流動性時,無側限屈服強度(unconfined yield strength,UYS)減小至少7%,或流動因子(flow factor,FF)增加至少7%,及/或當經由穩定性及可變流速法在FT4粉末流變儀上量測粉末流動性時,基本流動能(basic flowability energy,BFE)減小至少7%,則該改良達成。應理解,(Freeman Technology, UK之)FT4粉末流變儀裝備有粉末流變儀軟體(v 5.000.00012)及Freeman技術資料分析軟體4.0.17版。
根據本發明之一個具體實例,步驟a)之含有碳酸鈣的填料材料選自由以下組成之群:經研磨碳酸鈣,較佳大理石、石灰石、白雲石及/或白堊;沉澱碳酸鈣(precipitated calcium carbonate,PCC),較佳六方方解石、方解石及/或文石;表面反應碳酸鈣(surface-reacted calcium carbonate,MCC)及其混合物,更佳地,含有碳酸鈣的填料材料為經研磨碳酸鈣。
根據本法明之另一具體實例,步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料具有a)在0.1 µm至7 µm、較佳0.25 µm至5 µm且最佳0.5 µm至4 µm範圍內的重量中值粒徑d 50 值;及/或b)≤ 50 µm、較佳≤ 40 µm、更佳≤ 25 µm且最佳≤ 15 µm之頂切(d 98 );及/或c)如藉由BET氮法所量測,0.5至150 m2 /g、較佳0.5至50 m2 /g、更佳0.5至35 m2 /g且最佳0.5至10 m2 /g之比表面積(BET);及/或d)以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,0.01 wt%至1 wt%、較佳0.01 wt%至0.2 wt%、更佳0.02 wt%至0.2 wt%且最佳0.04 wt%至0.2 wt%之殘留總水分含量。
根據本發明之又一具體實例,在進行接觸步驟d)之前預熱步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料,較佳在20至200℃、更佳40至200℃、甚至更佳50至150℃且最佳60至130℃的溫度下預熱步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料。
根據本發明之一個具體實例,步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐由經選自以下之基團單取代的琥珀酸酐組成:在取代基中具有C2至C30、較佳C3至C25且最佳C4至C20之碳原子總量的直鏈、支鏈、脂族及環狀基團。
根據本發明之另一具體實例,步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐為a)至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐,較佳選自包含以下之群的至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐:乙基琥珀酸酐、丙基琥珀酸酐、丁基琥珀酸酐、三異丁基琥珀酸酐、戊基琥珀酸酐、己基琥珀酸酐、庚基琥珀酸酐、辛基琥珀酸酐、壬基琥珀酸酐、癸基琥珀酸酐、十二烷基琥珀酸酐、十六烷基琥珀酸酐、十八烷基琥珀酸酐及其混合物;及/或b)至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐,較佳選自包含以下之群的至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐:乙烯基琥珀酸酐、丙烯基琥珀酸酐、丁烯基琥珀酸酐、三異丁烯基琥珀酸酐、戊烯基琥珀酸酐、己烯基琥珀酸酐、庚烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、壬烯基琥珀酸酐、癸烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐、十八烯基琥珀酸酐及其混合物。
根據本發明之又一具體實例,步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含硬脂酸及一或多種其他具有C8至C22、較佳C10至C22、更佳C12至C20且最佳C14至C20之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
根據本發明之一個具體實例,接觸步驟d)如下進行:其中步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物以10:1至1:10、較佳5:1至1:5且最佳4:1至1:4、諸如4:1至1:1之重量比[琥珀酸酐/羧酸混合物]添加。
根據本法明之另一具體實例,步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐在接觸步驟d)中以步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計以0.1 wt%至3 wt%、較佳0.2 wt%至2 wt%且最佳0.3 wt%至1.5 wt%之總量添加;且步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在接觸步驟d)中以步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計以0.1 wt%至3 wt%、較佳0.2 wt%至2 wt%且最佳0.3 wt%至1.5 wt%之總量添加。
根據本發明之又一具體實例,接觸步驟d)在20至200℃、較佳40至150℃且最佳60至130℃之溫度下進行。
根據本發明之一個具體實例,接觸步驟d)如下進行:其中步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物同時添加,或其中步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐之後添加,較佳其中步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐之後添加。
根據本法明之另一具體實例,至少一種經單取代的琥珀酸酐在步驟b)中以某一數量提供,使得至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上的該至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物之總重量係小於5 mg/m2 、諸如0.1至5 mg/m2 、較佳小於4.5 mg/m2 、更佳小於4.0 mg/m2 、諸如0.2至4 mg/m2 或1至4 mg/m2 的在步驟a)中提供之至少一種含有碳酸鈣的填料材料;及/或步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在步驟c)中以某一數量提供,使得經表面處理的填料材料產物之表面上的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物之總重量係小於5 mg/m2 、諸如0.1至5 mg/m2 、較佳小於4.5 mg/m2 、更佳小於4.0 mg/m2 、諸如0.2至4 mg/m2 或1至4 mg/m2 的在步驟a)中提供的至少一種含有碳酸鈣的填料材料。
如上文所述,本發明的以經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物製備經表面處理的填料材料產物的方法至少包含方法步驟a)、b)、c)及d)。在下文中,其稱為本發明之其他細節且尤其是本發明之製備經表面處理的填料材料產物的方法之前述步驟。 步驟a)之特性化:提供至少一種含有碳酸鈣的填料材料
根據本發明方法之步驟a),提供至少一種含有碳酸鈣的填料材料。
表述「至少一種(at least one)」含有碳酸鈣的填料材料意謂可以提供一或多種,例如兩種或三種含有碳酸鈣的填料材料。根據一較佳具體實例,在步驟a)中提供僅一種含有碳酸鈣的填料材料。
根據本發明之一較佳具體實例,包含碳酸鈣之材料選自由以下組成之群:經研磨碳酸鈣(GCC),較佳大理石、石灰石、白雲石及/或白堊;沉澱碳酸鈣(PCC),較佳六方方解石、方解石及/或文石;表面反應碳酸鈣(MCC)及其混合物,更佳地,至少一種包含碳酸鈣之材料為經研磨碳酸鈣。
GCC應理解為是碳酸鈣之天然存在形式,其自諸如石灰石或白堊之沉積岩或自變質大理岩開採且經由諸如濕式及/或乾式研磨、篩選及/或分級之處理方式,例如藉由旋風器或分類器進行處理。在本發明之一個具體實例中,GCC選自包含大理石、白堊、白雲石、石灰石及其混合物之群。
相比之下,PCC型碳酸鈣包括藉由以下所獲得的合成碳酸鈣產物:當衍生自水中的細粉狀氧化鈣粒子時,藉由使在此項技術中通常稱為石灰漿或石灰乳的氫氧化鈣漿料碳酸化;或藉由離子鹽溶液之沉澱析出。PCC可為菱面體及/或偏三角面體及/或文石型;較佳的合成碳酸鈣或沉澱碳酸鈣包含文石、六方方解石或方解石礦物晶形,或其混合物。
「表面反應碳酸鈣(Surface-reacted calcium carbonate)」在本發明之含義中可以特徵在於具有內部結構修改或表面反應產物之天然經研磨或沉澱碳酸鈣。
在一個較佳具體實例中,至少一種含有碳酸鈣的填料材料為大理石。
應理解,以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,至少一種含有碳酸鈣的填料材料中之碳酸鈣之量為至少80 wt%,例如至少95 wt%,較佳介於97 wt%與100 wt%之間,更佳介於98.5 wt%與99.95 wt%之間。
至少一種含有碳酸鈣的填料材料較佳呈微粒材料形式,且可具有待產生之產物類型中所涉及的材料所常用的粒徑分佈。一般而言,至少一種含有碳酸鈣的填料材料較佳具有在0.1至7 µm範圍內之重量中值粒徑d 50 值。舉例而言,至少一種含有碳酸鈣的填料材料具有0.25 µm至5 µm且較佳0.5 µm至4 µm之重量中值粒徑d 50
另外或或者,至少一種含有碳酸鈣的填料材料具有≤ 50 µm之頂切(d 98 )。舉例而言,至少一種含有碳酸鈣的填料材料具有≤ 40 µm、較佳≤ 25 µm且最佳≤ 15 µm之頂切(d 98 )。
至少一種含有碳酸鈣的填料材料更佳具有如藉由BET氮法所量測0.5至150 m2 /g之BET比表面積。舉例而言,至少一種含有碳酸鈣的填料材料具有如藉由BET氮法所量測0.5至50 m2 /g、更佳0.5至35 m2 /g且最佳0.5至10 m2 /g之比表面積(BET)。
因此,至少一種含有碳酸鈣的填料材料較佳具有 a)在0.1 µm至7 µm、較佳0.25 µm至5 µm且最佳0.5 µm至4 µm之範圍內的重量中值粒徑d 50 值,及/或 b)≤ 50 µm、較佳≤ 40 µm、更佳≤ 25 µm且最佳≤ 15 µm之頂切(d 98 ),及/或 c)如藉由BET氮法所量測,0.5至150 m2 /g、較佳0.5至50 m2 /g、更佳0.5至35 m2 /g且最佳0.5至10 m2 /g之比表面積(BET)。
舉例而言,至少一種含有碳酸鈣的填料材料具有 a)在0.1 µm至7 µm、較佳0.25 µm至5 µm且最佳0.5 µm至4 µm之範圍內的重量中值粒徑d 50 值,或 b)≤ 50 µm、較佳≤ 40 µm、更佳≤ 25 µm且最佳≤ 15 µm之頂切(d 98 ),或 c)如藉由BET氮法所量測,0.5至150 m2 /g、較佳0.5至50 m2 /g、更佳0.5至35 m2 /g且最佳0.5至10 m2 /g之比表面積(BET)。
較佳地,至少一種含有碳酸鈣的填料材料具有 a)在0.1 µm至7 µm、較佳0.25 µm至5 µm且最佳0.5 µm至4 µm之範圍內的重量中值粒徑d 50 值,及 b)≤ 50 µm、較佳≤ 40 µm、更佳≤ 25 µm且最佳≤ 15 µm之頂切(d 98 ),及 c)如藉由BET氮法所量測,0.5至150 m2 /g、較佳0.5至50 m2 /g、更佳0.5至35 m2 /g且最佳0.5至10 m2 /g之比表面積(BET)。
在本發明之一個具體實例中,至少一種含有碳酸鈣的填料材料較佳為具有0.1 µm至7 µm、較佳0.25 µm至5 µm且最佳0.5 µm至4 µm之中值粒徑直徑d 50 值的大理石。在此情況下,至少一種含有碳酸鈣的填料材料展現如藉由BET氮法所量測0.5至150 m2 /g、較佳0.5至50 m2 /g、更佳0.5至35 m2 /g且最佳0.5至10 m2 /g之BET比表面積。
至少一種含有碳酸鈣的填料材料較佳為經乾式研磨之材料、經濕式研磨及乾燥之材料或以上材料之混合物。一般而言,研磨步驟可用任何習知研磨裝置,例如在使得主要由第二物體撞擊引起細化之條件下進行,亦即在以下中之一或多者中進行:球磨機、棒磨機、振動碾磨機、輥碎機、離心撞擊碾磨機、垂直砂磨機、磨碎機、針磨機、錘磨機、磨粉機、撕碎機、碎料機、刀切割機或熟練技術人員已知之其他此類設備。
在至少一種含有碳酸鈣的填料材料為含有經濕式研磨之碳酸鈣之填料材料的情況下,研磨步驟可在使得發生自體研磨之條件下及/或藉由臥式球磨(horizontal ball milling)及/或熟練技術人員已知之其他此類方法來進行。可洗滌由此獲得的含有經濕式處理之經研磨碳酸鈣的填料材料且藉由熟知製程,例如藉由在乾燥之前絮凝、過濾或強制蒸發來脫水。後續乾燥步驟可以單一步驟進行,諸如噴霧乾燥,或以至少兩個步驟進行,例如藉由向含有碳酸鈣的填料材料施加第一加熱步驟以便將相關水分含量降低至以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計不超過約0.5 wt%之含量。填料之殘留總水分含量可藉由Karl Fischer庫侖滴定法(coulometric titration method),在烘箱中在195℃下解吸水分且使用100 ml/min乾N2 使填料持續10分鐘連續通入KF庫侖計(Mettler Toledo庫侖KF滴定儀C30,與Mettler烘箱DO 0337組合)中來量測。殘留總水分含量可用校準曲線確定,且亦可考慮10分鐘無樣品氣流盲法實驗(blind)。殘留總水分含量可進一步藉由向至少一種含有碳酸鈣的填料材料施加第二加熱步驟來減少。在藉由超過一個乾燥步驟進行該乾燥之情況下,第一步驟可藉由在熱氣流中加熱來進行,而第二及其他乾燥步驟較佳藉由間接加熱來進行,在間接加熱中,對應容器中之氛圍包含表面處理劑。對至少一種含有碳酸鈣的填料材料進行選礦步驟(諸如浮選、漂白或磁性分離步驟)以移除雜質亦係常見的。
在本發明之一個具體實例中,至少一種含有碳酸鈣的填料材料包含含有經乾式研磨之碳酸鈣的填料材料。在另一較佳具體實例中,至少一種含有碳酸鈣的填料材料為在臥式球磨機中經濕式研磨且隨後藉由使用熟知的噴霧乾燥方法乾燥的材料。
視至少一種含有碳酸鈣的填料材料而定,以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,至少一種含有碳酸鈣的填料材料較佳具有0.01 wt%至1 wt%、較佳0.01 wt%至0.2 wt%、更佳0.02 wt%至0.2 wt%且最佳0.04 wt%至0.2 wt%之殘留總水分含量。
舉例而言,在使用經濕式研磨及噴霧乾燥之大理石作為至少一種含有碳酸鈣的填料材料的情況下,以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,至少一種含有碳酸鈣的填料材料之殘留總水分含量較佳為0.01 wt%至0.1 wt%,更佳為0.02 wt%至0.08 wt%且最佳為0.04 wt%至0.07 wt%。若使用PCC作為至少一種含有碳酸鈣的填料材料,則以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,至少一種含有碳酸鈣的填料材料的殘留總水分含量較佳為0.01 wt%至0.2 wt%,更佳為0.05 wt%至0.17 wt%且最佳為0.05 wt%至0.15 wt%。 步驟b)之特性化:提供至少一種經單取代的琥珀酸酐
根據本發明方法之步驟b),提供至少一種經單取代的琥珀酸酐。
應理解,表述「至少一種」經單取代的琥珀酸酐意謂可在本發明之方法中提供一或多個種類的經單取代的琥珀酸酐。
因此,應注意,至少一種經單取代的琥珀酸酐可為一個種類的經單取代的琥珀酸酐。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐可為兩個或更多個種類的經單取代的琥珀酸酐的混合物。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐可為兩個或三個種類的經單取代的琥珀酸酐的混合物,如兩個種類的經單取代的琥珀酸酐。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐為一個種類的經單取代的琥珀酸酐。
應理解,至少一種經單取代的琥珀酸酐代表表面處理劑且由經選自以下之基團單取代的琥珀酸酐組成:在取代基中具有C2至C30之碳原子總量的任何直鏈、支鏈、脂族及環狀基團。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐由經選自以下之基團單取代的琥珀酸酐組成:在取代基中具有C3至C25之碳原子總量的直鏈、支鏈、脂族及環狀基團。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐由經選自以下之基團單取代的琥珀酸酐組成:在取代基中具有C4至C20之碳原子總量的直鏈、支鏈、脂族及環狀基團。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐由經一個基團單取代的琥珀酸酐組成,該基團為在取代基中具有C2至C30、較佳C3至C25且最佳C4至C20之碳原子總量的直鏈及脂族基團。另外或或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐由經一個基團單取代的琥珀酸酐組成,該基團為在取代基中具有C2至C30、較佳C3至C25且最佳C4至C20之碳原子總量的支鏈及脂族基團。
因此,至少一種經單取代的琥珀酸酐較佳由經一個基團單取代的琥珀酸酐組成,該基團為在取代基中具有C2至C30、較佳C3至C25且最佳C4至C20之碳原子總量的直鏈或支鏈烷基。
舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐由經一個基團單取代的琥珀酸酐組成,該基團為在取代基具有C2至C30、較佳C3至C25且最佳C4至C20之碳原子總量的直鏈烷基。另外或或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐由經一個基團單取代的琥珀酸酐組成,該基團為在取代基中具有C2至C30、較佳C3至C25且最佳C4至C20之碳原子總量的支鏈烷基。
術語「烷基(alkyl)」在本發明之含義中係指由碳及氫構成的直鏈或支鏈飽和有機化合物。換言之,「經烷基單取代的琥珀酸酐(alkyl mono-substituted succinic anhydrides)」由含有側接琥珀酸酐基團的直鏈或支鏈飽和烴鏈構成。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐為至少一種直鏈或支鏈經烷基單取代的琥珀酸酐。舉例而言,至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐選自包含以下之群:乙基琥珀酸酐、丙基琥珀酸酐、丁基琥珀酸酐、三異丁基琥珀酸酐、戊基琥珀酸酐、己基琥珀酸酐、庚基琥珀酸酐、辛基琥珀酸酐、壬基琥珀酸酐、癸基琥珀酸酐、十二烷基琥珀酸酐、十六烷基琥珀酸酐、十八烷基琥珀酸酐及其混合物。
因此,應理解,例如術語「丁基琥珀酸酐(butylsuccinic anhydride)」包含直鏈及支鏈丁基琥珀酸酐。直鏈丁基琥珀酸酐之一個特定實例為正丁基琥珀酸酐。支鏈丁基琥珀酸酐之特定實例為異丁基琥珀酸酐、第二丁基琥珀酸酐及/或第三丁基琥珀酸酐。
此外,應理解,例如術語「十六烷基琥珀酸酐(hexadecanyl succinic anhydride)」包含直鏈及支鏈十六烷基琥珀酸酐。直鏈十六烷基琥珀酸酐之一個特定實例為正十六烷基琥珀酸酐。支鏈十六烷基琥珀酸酐之特定實例為14-甲基十五烷基琥珀酸酐、13-甲基十五烷基琥珀酸酐、12-甲基十五烷基琥珀酸酐、11-甲基十五烷基琥珀酸酐、10-甲基十五烷基琥珀酸酐、9-甲基十五烷基琥珀酸酐、8-甲基十五烷基琥珀酸酐、7-甲基十五烷基琥珀酸酐、6-甲基十五烷基琥珀酸酐、5-甲基十五烷基琥珀酸酐、4-甲基十五烷基琥珀酸酐、3-甲基十五烷基琥珀酸酐、2-甲基十五烷基琥珀酸酐、1-甲基十五烷基琥珀酸酐、13-乙基十四烷基琥珀酸酐、12-乙基十四烷基琥珀酸酐、11-乙基十四烷基琥珀酸酐、10-乙基十四烷基琥珀酸酐、9-乙基十四烷基琥珀酸酐、8-乙基十四烷基琥珀酸酐、7-乙基十四烷基琥珀酸酐、6-乙基十四烷基琥珀酸酐、5-乙基十四烷基琥珀酸酐、4-乙基十四烷基琥珀酸酐、3-乙基十四烷基琥珀酸酐、2-乙基十四烷基琥珀酸酐、1-乙基十四烷基琥珀酸酐、2-丁基十二烷基琥珀酸酐、1-己基癸基琥珀酸酐、1-己基-2-癸基琥珀酸酐、2-己基癸基琥珀酸酐、6,12-二甲基十四烷基琥珀酸酐、2,2-二乙基十二烷基琥珀酸酐、4,8,12-三甲基十三烷基琥珀酸酐、2,2,4,6,8-五甲基十一烷基琥珀酸酐、2-乙基-4-甲基-2-(2-甲基戊基)-庚基琥珀酸酐及/或2-乙基-4,6-二甲基-2-丙基壬基琥珀酸酐。
此外,應理解,例如術語「十八烷基琥珀酸酐(octadecanyl succinic anhydride)」包含直鏈及支鏈十八烷基琥珀酸酐。直鏈十八烷基琥珀酸酐之一個特定實例為正十八烷基琥珀酸酐。支鏈十六烷基琥珀酸酐之特定實例為16-甲基十七烷基琥珀酸酐、15-甲基十七烷基琥珀酸酐、14-甲基十七烷基琥珀酸酐、13-甲基十七烷基琥珀酸酐、12-甲基十七烷基琥珀酸酐、11-甲基十七烷基琥珀酸酐、10-甲基十七烷基琥珀酸酐、9-甲基十七烷基琥珀酸酐、8-甲基十七烷基琥珀酸酐、7-甲基十七烷基琥珀酸酐、6-甲基十七烷基琥珀酸酐、5-甲基十七烷基琥珀酸酐、4-甲基十七烷基琥珀酸酐、3-甲基十七烷基琥珀酸酐、2-甲基十七烷基琥珀酸酐、1-甲基十七烷基琥珀酸酐、14-乙基十六烷基琥珀酸酐、13-乙基十六烷基琥珀酸酐、12-乙基十六烷基琥珀酸酐、11-乙基十六烷基琥珀酸酐、10-乙基十六烷基琥珀酸酐、9-乙基十六烷基琥珀酸酐、8-乙基十六烷基琥珀酸酐、7-乙基十六烷基琥珀酸酐、6-乙基十六烷基琥珀酸酐、5-乙基十六烷基琥珀酸酐、4-乙基十六烷基琥珀酸酐、3-乙基十六烷基琥珀酸酐、2-乙基十六烷基琥珀酸酐、1-乙基十六烷基琥珀酸酐、2-己基十二烷基琥珀酸酐、2-庚基十一烷基琥珀酸酐、異十八烷基琥珀酸酐及/或1-辛基-2-癸基琥珀酸酐。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐選自包含以下之群:丁基琥珀酸酐、己基琥珀酸酐、庚基琥珀酸酐、辛基琥珀酸酐、十六烷基琥珀酸酐、十八烷基琥珀酸酐及其混合物。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐為一個種類的經烷基單取代的琥珀酸酐。舉例而言,一種經烷基單取代的琥珀酸酐為丁基琥珀酸酐。或者,一種經烷基單取代的琥珀酸酐為己基琥珀酸酐。或者,一種經烷基單取代的琥珀酸酐為庚基琥珀酸酐或辛基琥珀酸酐。或者,一種經烷基單取代的琥珀酸酐為十六烷基琥珀酸酐。舉例而言,一種經烷基單取代的琥珀酸酐為直鏈十六烷基琥珀酸酐,諸如正十六烷基琥珀酸酐;或支鏈十六烷基琥珀酸酐,諸如1-己基-2-癸基琥珀酸酐。或者,一種經烷基單取代的琥珀酸酐為十八烷基琥珀酸酐。舉例而言,一種經烷基單取代的琥珀酸酐為直鏈十八烷基琥珀酸酐,諸如正十八烷基琥珀酸酐;或支鏈十八烷基琥珀酸酐,諸如異十八烷基琥珀酸酐或1-辛基-2-癸基琥珀酸酐。
在本發明之一個具體實例中,一種經烷基單取代的琥珀酸酐為丁基琥珀酸酐,諸如正丁基琥珀酸酐。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或更多個種類的經烷基單取代的琥珀酸酐的混合物。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或三個種類的經烷基單取代的琥珀酸酐的混合物。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐由經一個基團單取代的琥珀酸酐組成,該基團為在取代基中具有C2至C30、較佳C3至C25且最佳C4至C20之碳原子總量的直鏈或支鏈烯基。
術語「烯基(alkenyl)」在本發明之含義中係指由碳及氫構成的直鏈或支鏈不飽和有機化合物。該有機化合物進一步在取代基中含有至少一個雙鍵,較佳一個雙鍵。換言之,「經烯基單取代的琥珀酸酐(alkenyl mono-substituted succinic anhydrides)」由含有側接琥珀酸酐基團的直鏈或支鏈不飽和烴鏈構成。應理解,術語「烯基」在本發明之含義中包括順式異構體及反式異構體。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐為至少一種經直鏈或支鏈烯基單取代的琥珀酸酐。舉例而言,至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐選自包含以下之群:乙烯基琥珀酸酐、丙烯基琥珀酸酐、丁烯基琥珀酸酐、三異丁烯基琥珀酸酐、戊烯基琥珀酸酐、己烯基琥珀酸酐、庚烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、壬烯基琥珀酸酐、癸烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐、十八烯基琥珀酸酐及其混合物。
因此,應理解,例如術語「十六烯基琥珀酸酐(hexadecenyl succinic anhydride)」包含直鏈及支鏈十六烯基琥珀酸酐。直鏈十六烯基琥珀酸酐之一個特定實例為正十六烯基琥珀酸酐,諸如14-十六烯基琥珀酸酐、13-十六烯基琥珀酸酐、12-十六烯基琥珀酸酐、11-十六烯基琥珀酸酐、10-十六烯基琥珀酸酐、9-十六烯基琥珀酸酐、8-十六烯基琥珀酸酐、7-十六烯基琥珀酸酐、6-十六烯基琥珀酸酐、5-十六烯基琥珀酸酐、4-十六烯基琥珀酸酐、3-十六烯基琥珀酸酐及/或2-十六烯基琥珀酸酐。支鏈十六烯基琥珀酸酐之特定實例為14-甲基-9-十五烯基琥珀酸酐、14-甲基-2-十五烯基琥珀酸酐、1-己基-2-癸烯基琥珀酸酐及/或異十六烯基琥珀酸酐。
此外,應理解,例如術語「十八烯基琥珀酸酐(octadecenyl succinic anhydride)」包含直鏈及支鏈十八烯基琥珀酸酐。直鏈十八烯基琥珀酸酐之一個特定實例為正十八烯基琥珀酸酐,諸如16-十八烯基琥珀酸酐、15-十八烯基琥珀酸酐、14-十八烯基琥珀酸酐、13-十八烯基琥珀酸酐、12-十八烯基琥珀酸酐、11-十八烯基琥珀酸酐、10-十八烯基琥珀酸酐、9-十八烯基琥珀酸酐、8-十八烯基琥珀酸酐、7-十八烯基琥珀酸酐、6-十八烯基琥珀酸酐、5-十八烯基琥珀酸酐、4-十八烯基琥珀酸酐、3-十八烯基琥珀酸酐及/或2-十八烯基琥珀酸酐。支鏈十八烯基琥珀酸酐之特定實例為16-甲基-9-十七烯基琥珀酸酐、16-甲基-7-十七烯基琥珀酸酐、1-辛基-2-癸烯基琥珀酸酐及/或異十八烯基琥珀酸酐。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐選自包含以下之群:己烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐、十八烯基琥珀酸酐及其混合物。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐為一種經烯基單取代的琥珀酸酐。舉例而言,一種經烯基單取代的琥珀酸酐為己烯基琥珀酸酐。或者,一種經烯基單取代的琥珀酸酐為辛烯基琥珀酸酐。或者,一種經烯基單取代的琥珀酸酐為十六烯基琥珀酸酐。舉例而言,一種經烯基單取代的琥珀酸酐為直鏈十六烯基琥珀酸酐,諸如正十六烯基琥珀酸酐;或支鏈十六烯基琥珀酸酐,諸如1-己基-2-癸烯基琥珀酸酐。或者,一種經烯基單取代的琥珀酸酐為十八烯基琥珀酸酐。舉例而言,一種經烷基單取代的琥珀酸酐為直鏈十八烯基琥珀酸酐,諸如正十八烯基琥珀酸酐;或支鏈十八烯基琥珀酸酐,諸如異十八烯基琥珀酸酐,或1-辛基-2-癸烯基琥珀酸酐。
在本發明之一個具體實例中,一種經烯基單取代的琥珀酸酐為直鏈十八烯基琥珀酸酐,諸如正十八烯基琥珀酸酐。在本發明之另一具體實例中,一種經烯基單取代的琥珀酸酐為直鏈辛烯基琥珀酸酐,諸如正辛烯基琥珀酸酐。
若至少一種經單取代的琥珀酸酐為一種經烯基單取代的琥珀酸酐,則應理解,一種經烯基單取代的琥珀酸酐以步驟b)中所提供之至少一種經單取代的琥珀酸酐的總重量計,以≥ 95 wt%且較佳≥ 96.5 wt%之量存在。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或更多個種類的經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或三個種類的經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物。
若至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或更多個種類的經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物,則一種經烯基單取代的琥珀酸酐為直鏈或支鏈十八烯基琥珀酸酐,而其他經烯基單取代的琥珀酸酐各自選自乙烯基琥珀酸酐、丙烯基琥珀酸酐、丁烯基琥珀酸酐、戊烯基琥珀酸酐、己烯基琥珀酸酐、庚烯基琥珀酸酐、壬烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐及其混合物。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或更多個種類的經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物,其中一種經烯基單取代的琥珀酸酐為直鏈十八烯基琥珀酸酐且其他經烯基單取代的琥珀酸酐各自選自乙烯基琥珀酸酐、丙烯基琥珀酸酐、丁烯基琥珀酸酐、戊烯基琥珀酸酐、己烯基琥珀酸酐、庚烯基琥珀酸酐、壬烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐及其混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或更多個種類的經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物,其中一種經烯基單取代的琥珀酸酐為支鏈十八烯基琥珀酸酐且其他經烯基單取代的琥珀酸酐各自選自乙烯基琥珀酸酐、丙烯基琥珀酸酐、丁烯基琥珀酸酐、戊烯基琥珀酸酐、己烯基琥珀酸酐、庚烯基琥珀酸酐、壬烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐及其混合物。
舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或更多個種類的經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物,其包含一或多種十六烯基琥珀酸酐,如直鏈或支鏈十六烯基琥珀酸酐;及一或多種十八烯基琥珀酸酐,如直鏈或支鏈十八烯基琥珀酸酐。
在本發明之一個實施例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或更多個種類的經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物,其包含直鏈十六烯基琥珀酸酐及直鏈十八烯基琥珀酸酐。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或更多個種類的經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物,其包含支鏈十六烯基琥珀酸酐及支鏈十八烯基琥珀酸酐。舉例而言,一或多種十六烯基琥珀酸酐為直鏈十六烯基琥珀酸酐,如正十六烯基琥珀酸酐;及/或支鏈十六烯基琥珀酸酐,如1-己基-2-癸烯基琥珀酸酐。另外或或者,一或多種十八烯基琥珀酸酐為直鏈十八烯基琥珀酸酐,如正十八烯基琥珀酸酐;及/或支鏈十八烯基琥珀酸酐,如異十八烯基琥珀酸酐及/或1-辛基-2-癸烯基琥珀酸酐。
若至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或更多個種類的經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物,則應理解,一種經烯基單取代的琥珀酸酐以步驟b)中所提供之至少一種經單取代的琥珀酸酐的總重量計,以20 wt%至60 wt%且較佳30 wt%至50 wt%之量存在。
舉例而言,若至少一種經單取代的琥珀酸酐為兩個或更多個種類的經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物,其包含一或多種十六烯基琥珀酸酐,如直鏈或支鏈十六烯基琥珀酸酐;及一或多種十八烯基琥珀酸酐,如直鏈或支鏈十六烯基琥珀酸酐,則較佳地,一或多種十八烯基琥珀酸酐以步驟b)中所提供之至少一種經單取代的琥珀酸酐的總重量計,以20 wt%至60 wt%且較佳30 wt%至50 wt%之量存在。
亦應理解,至少一種經單取代的琥珀酸酐可為至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐與至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物。
若至少一種經單取代的琥珀酸酐為至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐與至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物,則應理解,至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐的烷基取代基及至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐的烯基取代基較佳相同。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐為乙基琥珀酸酐與乙烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為丙基琥珀酸酐與丙烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為丁基琥珀酸酐與丁烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為三異丁基琥珀酸酐與三異丁烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為戊基琥珀酸酐與戊烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為己基琥珀酸酐與己烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為庚基琥珀酸酐與庚烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為辛基琥珀酸酐與辛烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為壬基琥珀酸酐與壬烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為癸基琥珀酸酐與癸烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為十二烷基琥珀酸酐與十二烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為十六烷基琥珀酸酐與十六烯基琥珀酸酐之混合物。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐為直鏈十六烷基琥珀酸酐與直鏈十六烯基琥珀酸酐之混合物,或支鏈十六烷基琥珀酸酐與支鏈十六烯基琥珀酸酐之混合物。或者,至少一種經單取代的琥珀酸酐為十八烷基琥珀酸酐與十八烯基琥珀酸酐之混合物。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐為直鏈十八烷基琥珀酸酐與直鏈十八烯基琥珀酸酐之混合物,或支鏈十八烷基琥珀酸酐與支鏈十八烯基琥珀酸酐之混合物。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸酐為壬基琥珀酸酐與壬烯基琥珀酸酐之混合物。
若至少一種經單取代的琥珀酸酐為至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐與至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐的混合物,則至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐與至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐之間的重量比在90:10與10:90(wt.-%/wt.-%)之間。舉例而言,至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐與至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐之間的重量比在70:30與30:70(wt.-%/wt.-%)之間或在60:40與40:60之間。
視情況,在本發明方法之步驟b)中,至少一種經單取代的琥珀酸酐與至少一種經單取代的琥珀酸組合提供。
應理解,表述「至少一種」經單取代的琥珀酸意謂可以在本發明方法之步驟b)中提供一或多個種類的經單取代的琥珀酸。
因此,應注意,至少一種經單取代的琥珀酸可為一個種類的經單取代的琥珀酸。或者,至少一種經單取代的琥珀酸可為兩個或更多個種類的經單取代的琥珀酸的混合物。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸可為兩個或三個種類的經單取代的琥珀酸的混合物,如兩個種類的經單取代的琥珀酸。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸為一個種類的經單取代的琥珀酸。
應理解,至少一種經單取代的琥珀酸代表表面處理劑且由經選自以下之基團單取代的琥珀酸組成:取代基具有C2至C30之碳原子總量的任何直鏈、支鏈、脂族及環狀基團。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸由經選自以下之基團單取代的琥珀酸組成:在取代基中具有C3至C25之碳原子總量的直鏈、支鏈、脂族及環狀基團。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸由經選自以下之基團單取代的琥珀酸組成:在取代基中具有C4至C20之碳原子總量的直鏈、支鏈、脂族及環狀基團。
若在方法步驟b)中至少一種經單取代的琥珀酸酐與至少一種經單取代的琥珀酸一起提供,則應理解,至少一種經單取代的琥珀酸酐及至少一種經單取代的琥珀酸可以包含相同或不同的取代基。
在本發明之一個具體實例中,至少一種經單取代的琥珀酸之琥珀酸分子及至少一種經單取代的琥珀酸酐之琥珀酸酐分子經相同的選自以下之基團單取代:在取代基中具有C2至C30、較佳C3至C25且最佳C4至C20之碳原子總量的任何直鏈、支鏈、脂族及環狀基團。
若至少一種經單取代的琥珀酸酐與至少一種經單取代的琥珀酸組合提供,則以至少一種經單取代的琥珀酸酐及至少一種經單取代的琥珀酸之莫耳總和計,至少一種經單取代的琥珀酸以≤ 10莫耳%之量存在。舉例而言,以至少一種經單取代的琥珀酸酐及至少一種經單取代的琥珀酸之莫耳總和計,至少一種經單取代的琥珀酸以≤ 5莫耳%、較佳≤ 2.5莫耳%且最佳≤ 1莫耳%之量存在。
在本發明之一個具體實例中,在方法步驟b)中提供至少一種經單取代的琥珀酸酐及至少一種經單取代的琥珀酸。
若在方法步驟b)中至少一種經單取代的琥珀酸酐與至少一種經單取代的琥珀酸組合提供,則至少一種經單取代的琥珀酸酐及至少一種經單取代的琥珀酸較佳以摻合物形式提供。
為了達成最終產物之改良流動性及其於聚合物組成物之聚合物基質中之改良分佈,應理解,至少一種經單取代的琥珀酸酐以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,以0.1 wt%至3 wt%之總量提供。
舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,以0.1 wt%至2.5 wt%之量、較佳以0.2 wt%至2 wt%之量、更佳以0.3 wt%至1.5 wt%之量、甚至更佳以0.3 wt%至1 wt%之量且最佳以0.3 wt%至0.8 wt%之量提供。
若在方法步驟b)中至少一種經單取代的琥珀酸酐與至少一種經單取代的琥珀酸組合提供,則至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,較佳以0.1 wt%至3 wt%、較佳0.1 wt%至2.5 wt%、更佳0.2 wt%至2 wt%、甚至更佳0.3 wt%至1.5 wt%、再更佳0.3 wt%至1 wt%且最佳0.3 wt%至0.8 wt%之總量提供。
另外或或者,本發明之至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸較佳以某一數量提供,使得至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上的該至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸之總重量為小於5 mg/m2 的在步驟a)中提供之至少一種含有碳酸鈣的填料材料。
在本發明之一個具體實例中,本發明之至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸較佳以某一數量提供,使得至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上的該至少一種經單取代的琥珀酸酐及經單取代的琥珀酸及/或其含鹽反應產物的總重量為小於4.5 mg/m2 且最佳小於4.0 mg/m2 的在步驟a)中提供之至少一種含有碳酸鈣的填料材料。
舉例而言,本發明之至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸較佳以某一數量提供,使得經表面處理的填料材料產物之表面上的至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸的總重量為0.1至5 mg/m2 、更佳0.2至4 mg/m2 且最佳1至4 mg/m2 的在步驟a)中提供之至少一種含有碳酸鈣的填料材料。
另外或或者,應注意,本發明方法之步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸以熔態或液態提供,亦即,該至少一種經單取代的琥珀酸酐及視情況選用之至少一種經單取代的琥珀酸之特徵在於:當用例如裝備有量測單元TEZ 150 P-C及CC 28.7量測系統之Physica MCR 300流變儀(Paar Physica)的適當設備在5 s-1 之剪切速率下且在+20℃(±2℃)下量測時,在+20℃(±2℃)下之黏度小於5 000、較佳小於2 500、更佳小於1.000 mPa∙s且最佳小於500 mPa∙s。 步驟c)之特性化:提供包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物
根據本發明方法之步驟c),提供一種脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物,其包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
術語脂族直鏈或支鏈羧酸的「混合物」意謂在本發明之步驟c)中提供兩種或更多種脂族直鏈或支鏈羧酸,其限制條件為兩種或更多種脂族直鏈或支鏈羧酸中之一者為硬脂酸。較佳地,混合物包含三種或更多種、例如三種或四種或五種脂族直鏈或支鏈羧酸,其限制條件為三種或更多種脂族直鏈或支鏈羧酸中之一者為硬脂酸。
已特別發現,相比於僅用經單取代的琥珀酸酐,亦即不用包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物表面處理的材料,用經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物對含有碳酸鈣的填料材料進行表面處理有利於改良含有碳酸鈣的填料材料之流動性。另一優勢在於,相比於僅用經單取代的琥珀酸酐,亦即不用包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物表面處理的材料,所得產物於聚合物組成物中之聚合物基質中之分佈改良。
因此,本發明之一個要求為在步驟c)中提供脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物。已特別發現,包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物有利於本發明之目的。
因此,本發明之一個特定要求為脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%、例如10.0 wt%至98.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
在一個具體實例中,脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物包含以混合物之總重量計至少20.0 wt%、例如20.0 wt%至98.0 wt%、較佳至少30.0 wt%、例如30.0 wt%至98.0 wt%、更佳至少40.0 wt%、例如40.0 wt%至98.0 wt%、且最佳至少50 wt%、例如50.0 wt%至98.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。因此,混合物包含以下量的一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸:以混合物之總重量計,等於或小於90.0 wt%,例如2.0 wt%至90.0 wt%;較佳等於或小於80.0 wt%,例如2.0 wt%至80.0 wt%;更佳等於或小於70.0 wt%,例如2.0 wt%至70.0 wt%;甚至更佳等於或小於60.0 wt%,例如2.0 wt%至60.0 wt%;且最佳等於或小於50.0 wt%,例如2.0 wt%至50.0 wt%。
應理解,脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之一或多種其他飽和脂族直鏈或支鏈羧酸在本發明之含義中可選自一或多種直鏈、支鏈、飽和、不飽和及/或脂環族羧酸。較佳地,脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之一或多種其他飽和脂族直鏈或支鏈羧酸為單羧酸,亦即,一或多種其他脂族直鏈或支鏈羧酸之特徵在於存在單一羧基。該羧基位於碳架末端。
因此,步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸之混合物包含硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。較佳地,步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸之混合物包含硬脂酸及一或多種其他具有C8至C22、更佳C10至C22、甚至更佳C12至C20且最佳C14至C20之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
在本發明之一個具體實例中,脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之一或多種其他飽和脂族直鏈或支鏈羧酸選自飽和非支鏈羧酸,換言之,脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之一或多種其他飽和脂族直鏈或支鏈羧酸較佳選自由以下組成之羧酸組:辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、十二酸、十三酸、肉豆蔻酸、十五酸、棕櫚酸、十七酸、十九酸、花生酸、二十一酸、二十二酸、二十三酸、二十四酸及其混合物。
在本發明之另一具體實例中,脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之一或多種其他飽和脂族直鏈或支鏈羧酸係選自包含辛酸、癸酸、十二酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、花生酸及其混合物之群。較佳地,脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之一或多種其他飽和脂族直鏈或支鏈羧酸選自包含肉豆蔻酸、棕櫚酸及其混合物之群。
在一個具體實例中,步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含硬脂酸及一或多種其他選自包含以下之群的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸:辛酸、癸酸、十二酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、花生酸及其混合物。較佳地,步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含硬脂酸及一或多種其他選自包含肉豆蔻酸、棕櫚酸及其混合物之群的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
若步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含硬脂酸及一或多種其他選自包含肉豆蔻酸、棕櫚酸及其混合物之群的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸,則應理解,混合物包含以混合物之總重量計至少60.0 wt%、較佳至少70.0 wt%、更佳至少80.0 wt%且最佳至少90 wt%、諸如90.0 wt%至99.0 wt%的量的硬脂酸及肉豆蔻酸及/或棕櫚酸。因此,不排除步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含少量其他飽和脂族直鏈或支鏈羧酸,亦即,其他飽和脂族直鏈或支鏈羧酸各自以混合物之總重量計不超過3.0 wt%、較佳不超過2.0 wt%且最佳不超過1.0 wt%之量存在於混合物中。
為了達成最終產物之改良流動性及其於聚合物組成物之聚合物基質中之改良分佈,應理解,以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,以0.1 wt%至3 wt%之總量提供步驟c)之包含硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物。
舉例而言,以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,以0.1 wt%至2.5 wt%之量、較佳以0.2 wt%至2 wt%之量、更佳以0.3 wt%至1.5 wt%之量、甚至更佳以0.3 wt%至1 wt%之量且最佳以0.3 wt%至0.8 wt%之量提供步驟c)之包含硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物。
另外或或者,步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物較佳以某一數量提供,使得至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上之該飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物之總重量為小於5 mg/m2 的在步驟a)中提供之至少一種含有碳酸鈣的填料材料,該混合物包含硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
在本發明之一個具體實例中,步驟c)之包含硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物較佳以某一數量提供,使得至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上之該飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物之總重量為小於4.5 mg/m2 且最佳小於4.0 mg/m2 的在步驟a)中提供之至少一種含有碳酸鈣的填料材料。
舉例而言,步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物較佳以某一數量提供,使得經表面處理的填料材料產物之表面上之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物的總重量為0.1至5 mg/m2 、更佳0.2至4 mg/m2 且最佳1至4 mg/m2 的在步驟a)中提供之至少一種含有碳酸鈣的填料材料。 步驟d)之特性化:至少一種含有碳酸鈣的填料材料與至少一種經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物接觸
根據本發明方法之步驟d),步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面在混合下在一或多個步驟中以任何順序與步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之脂族直鏈或支鏈羧酸混合物接觸,使得在步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上形成包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物的處理層。
步驟d)至少一種含有碳酸鈣的填料材料與至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之接觸發生在混合條件下。熟練技術人員將根據其方法設備調整此等混合條件(諸如混合托盤之組態與混合速度)。
在本發明之一個較佳具體實例中,本發明方法可為連續方法。在此情況下,可能按恆定流速使至少一種含有碳酸鈣的填料材料與至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物接觸,使得在步驟d)期間提供恆定濃度的至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物。
或者,使至少一種含有碳酸鈣的填料材料與至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在一個步驟中接觸,其中該至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物較佳按一份添加。
在本發明之另一具體實例中,本發明方法可為分批法,亦即,使至少一種含有碳酸鈣的填料材料與至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在超過一個步驟中接觸,其中該至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物較佳以大致相等的份量逐份添加。或者,亦可能將至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物以不相等的份量,亦即,以較大及較小的份量,逐份添加至至少一種含有碳酸鈣的填料材料中。
根據本發明之一個具體實例,接觸步驟d)按分批法或連續法進行0.1秒至1000秒的一段時間。舉例而言,接觸步驟d)為連續法且包含一個或若干個接觸步驟且總接觸時間為0.1秒至20秒,較佳0.5秒至15秒,且最佳1秒至10秒。
應理解,接觸步驟d)可以任何順序進行。舉例而言,接觸步驟d)如下進行:其中步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物同時添加至至少一種含有碳酸鈣的填料材料中。在此具體實例中,步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物較佳以摻合物形式添加至至少一種含有碳酸鈣的填料材料中。
或者,步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐之前或之後添加。
應理解,若步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐之後添加,則尤其獲得有利作用。
應理解,至少一種經單取代的琥珀酸酐及飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物應該特徵在於可加工黏度(workable viscosity),亦即至少一種經單取代的琥珀酸酐及飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物應該呈熔態或呈液態。
因此要求調整在接觸步驟d)之前及/或在接觸步驟d)期間的溫度,使得至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物呈熔態或液態。
一般而言,接觸步驟d)在20℃至200℃、較佳40℃至150℃且最佳60℃至130℃之處理溫度下進行。
較佳地,若至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物以液態提供,亦即,在標準環境溫度及壓力(SATP)下,標準環境溫度及壓力係指298.15 K(25℃)之溫度及精確地為100 000 Pa(1巴,14.5 psi,0.98692 atm)之絕對壓力,則應理解,接觸步驟d)可以在室溫或高於室溫的溫度,亦即20℃至200℃、較佳20℃至150℃且最佳20℃至130℃下進行。
若至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或脂族直鏈或支鏈羧酸混合物以熔態提供,則應理解,調整在接觸步驟d)之前及/或在接觸步驟d)期間的溫度,使得溫度高於至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之熔點至少2℃。舉例而言,調整在接觸步驟d)之前的溫度,使得溫度高於至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之熔點至少2℃。或者,調整在接觸步驟d)之前及在接觸步驟d)期間的溫度,使得溫度高於至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之熔點至少2℃。
應理解,措辭「至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之熔點」係指至少一種經單取代的琥珀酸酐或脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之熔點,或係指包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之摻合物的熔點。
在本發明之一個具體實例中,調整在接觸步驟d)之前及/或在接觸步驟d)期間的溫度,使得溫度高於至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之熔點至少5℃、較佳至少8℃且最佳至少10℃。舉例而言,調整在接觸步驟d)之前及/或在接觸步驟d)期間的溫度,使得溫度高於至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之熔點2℃至50℃、較佳5℃至40℃、更佳8℃至30℃且最佳10℃至20℃。
在本發明之一個具體實例中,至少一種含有碳酸鈣的填料材料與至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之接觸由此在低於200℃之處理溫度下進行。舉例而言,至少一種含有碳酸鈣的填料材料與至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之接觸在20℃至200℃、較佳40℃至150℃且最佳60℃至130℃之處理溫度下進行。
實施至少一種含有碳酸鈣的填料材料與至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之接觸的處理時間為1 000秒或更短的一段時間,較佳500秒或更短的一段時間,更佳250秒或更短的一段時間且最佳0.1秒至1 000秒。舉例而言,接觸步驟d)進行0.1秒至20秒、較佳0.5秒至15秒且最佳1秒至10秒的一段時間。一般而言,至少一種含有碳酸鈣的填料材料與至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之接觸時長由在該接觸期間施加的處理溫度決定。舉例而言,在施加約200℃之處理溫度之情況下,處理時間短達例如約0.1秒。若施加約90℃之處理溫度,則處理時間可長達例如約1 000秒。
應理解,至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在接觸步驟d)中以步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計以0.1 wt%至6 wt%之總量添加。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在接觸步驟d)中以步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計以0.3 wt%至4.0 wt%或0.6 wt%至3.0 wt%之量添加。
在接觸步驟d)中添加之至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之比率可以在一個大範圍內變化。然而,接觸步驟d)較佳如下進行:其中步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物以10:1至1:10之重量比[琥珀酸酐/羧酸混合物]添加。較佳地,接觸步驟d)如下進行:其中步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物以5:1至1:5且最佳4:1至1:4之重量比[琥珀酸酐/羧酸混合物]添加。
應理解,若步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐相較於步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物過量添加或若步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物等量添加,則關於流動性以及經表面處理的填料材料產物於聚合物組成物之聚合物基質中之分佈達成有利結果。因此,接觸步驟d)較佳如下進行:其中步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物以4:1至1:1之重量比[琥珀酸酐/羧酸混合物]添加。
在本發明之一個具體實例中,在進行接觸步驟d)之前,預熱,亦即活化,至少一種含有碳酸鈣的填料材料。換言之,在進行接觸步驟d)之前,在20℃至200℃、較佳40℃至200℃、更佳50℃至150℃且最佳60℃至130℃的溫度下處理至少一種含有碳酸鈣的填料材料。
對至少一種含有碳酸鈣的填料材料進行預熱的處理時間為30分鐘或更短的一段時間,較佳20分鐘或更短的一段時間且更佳15分鐘或更短的一段時間。
在本發明之一個具體實例中,至少一種含有碳酸鈣的填料材料之預熱在大致等於在接觸步驟d)期間實施之溫度的溫度下進行。
術語「相等(equal)」溫度在本發明之含義中係指預熱溫度低於或高於在接觸步驟d)期間實施之溫度至多20℃、較佳至多15℃、更佳10℃且最佳至多5℃。
因此,應理解,在至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上形成的處理層包含在步驟b)中提供之至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其作為含有碳酸鈣的填料材料與步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐接觸之反應產物獲得的含鹽反應產物。在此情況下,經表面處理的填料材料產物之處理層較佳進一步包含在步驟c)中之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上形成的至少一種經單取代的琥珀酸酐之含鹽反應產物。舉例而言,含鹽反應產物諸如至少一種經單取代的琥珀酸酐之一或多種鈣鹽及/或鎂鹽。
另外,在至少一種包含碳酸鈣之填料材料之表面上形成的處理層包含脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及其從至少一種包含碳酸鈣之填料材料與步驟c)之脂族直鏈或支鏈羧酸混合物接觸獲得的含鹽反應產物,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。在此情況下,經表面處理的填料材料產物之處理層較佳進一步包含在步驟c)中之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上形成的脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之含鹽反應產物。舉例而言,含鹽反應產物諸如脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之一或多種鈣鹽及/或鎂鹽。
處理層較佳特徵在於經表面處理的填料材料之表面上的至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物以及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物的總重量為0.2至10 mg/m2 、更佳0.4至8 mg/m2 且最佳2至8 mg/m2 的至少一種包含碳酸鈣之填料材料。
處理層較佳特徵在於經表面處理的填料材料之表面上的至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物以及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物的總重量為0.1 wt%/m2 至2 wt%/m2 、更佳0.2 wt%/m2 至1 wt%/m2 且最佳0.3 wt%/m2 至0.5 wt%/m2 的至少一種包含碳酸鈣之填料材料。
應進一步理解,所獲得的經表面處理的填料材料以至少一種包含碳酸鈣之填料材料之總乾重計,以0.2 wt%至6 wt%之量、較佳以0.2 wt%至5 wt%之量、更佳以0.2 wt%至4 wt%之量、甚至更佳以0.2 wt%至3 wt%之量、甚至更佳以0.2 wt%至2 wt%之量且最佳以0.4 wt%至1.6 wt%之量包含處理層。
因此,應理解,在方法步驟d)中獲得之至少一種含有碳酸鈣的填料材料產物包含以下,較佳由以下組成:至少一種含有碳酸鈣的填料材料及包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物以及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或含鹽反應產物的處理層。處理層形成於步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上。
另外或或者,經表面處理的填料材料產物之處理層包含特定莫耳比的至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物。舉例而言,至少一種經單取代的琥珀酸酐與其含鹽反應產物之莫耳比為99.9:0.1至0.1:99.9、較佳70:30至90:10。
措辭「至少一種經單取代的琥珀酸酐與其含鹽反應產物之莫耳比」在本發明之含義中係指至少一種經單取代的琥珀酸酐之分子量總和比其含鹽反應產物中之經單取代的琥珀酸酐分子之分子量總和。
另外或或者,經表面處理的填料材料產物之處理層包含特定莫耳比的脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物。舉例而言,脂族直鏈或支鏈羧酸混合物與其含鹽反應產物之莫耳比為99.9:0.1至0.1:99.9、較佳70:30至90:10。
措辭「脂族直鏈或支鏈羧酸混合物與其含鹽反應產物之莫耳比」在本發明之含義中係指脂族直鏈或支鏈羧酸混合物之分子量總和比其含鹽反應產物中之脂族直鏈或支鏈羧酸分子混合物之分子量總和。
在一個具體實例中,乾燥在步驟d)中獲得之經表面處理的填料材料產物。較佳進行此視情況選用之步驟以便降低所獲得之經表面處理的填料材料產物的水分含量。因此,在步驟e)中獲得之經乾燥的經表面處理的填料材料產物所具有的水分含量低於在乾燥步驟之前,亦即,在步驟d)之後獲得的經表面處理的填料材料產物之水分含量。
根據本發明之一個具體實例,方法由此包含另一步驟e)乾燥在步驟d)中獲得之經表面處理的填料材料產物。
舉例而言,視情況選用之乾燥步驟e)在60℃至180℃、較佳50℃至150℃、更佳60℃至120℃且最佳80℃至120℃範圍內的溫度下、在環境壓力或減壓下進行,直至所獲得之經表面處理的填料材料產物之水分含量減小。
在一個具體實例中,視情況選用之乾燥步驟e)一直進行到所獲得之經表面處理的填料材料產物之水分含量以經表面反應之碳酸鈣之總重量計在0.001 wt%至20 wt%、較佳0.005 wt%至15 wt%、更佳0.01 wt%至10 wt%且最佳0.05 wt%至5 wt%之範圍內。
應理解,視情況選用之乾燥步驟e)可以在環境壓力下或在減壓下進行。較佳地,在環境壓力下進行乾燥。
因此,較佳在60℃至180℃範圍內之溫度下在環境壓力下進行視情況選用之乾燥步驟e)。舉例而言,在50℃至150℃、較佳60℃至120℃且更佳80℃至120℃範圍內之溫度下在環境壓力下進行視情況選用之乾燥步驟e)。
根據一個具體實例,本發明因此係指一種以經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物製備經表面處理的填料材料產物的方法,該方法包含以下步驟: a)提供至少一種含有碳酸鈣的填料材料, b)提供至少一種經單取代的琥珀酸酐, c)提供脂族直鏈或支鏈羧酸混合物,其包含以該混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸, d)使步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面在混合下在一或多個步驟中以任何順序與步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之脂族直鏈或支鏈羧酸混合物接觸,使得在步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上形成包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物的處理層,及 e)乾燥在步驟d)中獲得之經表面處理的填料材料產物, 其中調整在接觸步驟d)之前及/或在接觸步驟d)期間的溫度,使得至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物呈熔態或液態。
相比於僅用至少一種經單取代的琥珀酸酐處理之礦物填料,亦即不實施脂族直鏈或支鏈羧酸混合物,該混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸,根據本發明獲得的所得經表面處理的填料材料產物具有極佳的流動性特性以及在聚合物組成物之聚合物基質中之分佈特性。
特定言之,相比於僅用至少一種經單取代的琥珀酸酐處理的相同經表面處理的填料材料產物,亦即不實施脂族直鏈或支鏈羧酸混合物,該混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸,所獲得之經表面處理的填料材料產物當以剪切單元法在FT4粉末流變儀(ASTM D7891-15)上以15 kPa之預剪切正應力量測粉末流動性時,無側限屈服強度(UYS)減小至少7%、較佳7%至30%、更佳至少10%且最佳10%至30%,或流動因子(FF)增加至少7%、較佳7%至30%、更佳至少10%、且最佳10%至30%,及/或當經由穩定性及可變流速法在FT4粉末流變儀上量測粉末流動性時,基本流動能(BFE)減小至少7%、較佳7%至30%、更佳至少10%且最佳10%至30%。應理解,FT4粉末流變儀(Freeman Technology, UK)裝備有粉末流變儀軟體(v 5.000.00012)及Freeman技術資料分析軟體4.0.17版。
鑒於所獲得之極佳結果,提供一種經表面處理的填料材料產物,其包含 a)至少一種含有碳酸鈣的填料材料, b)於至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上的處理層,其包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸, 其中該經表面處理的填料材料產物包含以該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計0.2 wt%至6 wt%的量的該處理層。
關於至少一種含有碳酸鈣的填料材料、至少一種經單取代的琥珀酸酐、其含鹽反應產物、包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸的脂族直鏈或支鏈羧酸混合物、其含鹽反應產物、經表面處理的填料材料產物的定義及其較佳具體實例,參考上文在論述方法步驟a)、b)、c)及d)時所提供的註釋。
經表面處理的填料材料產物呈粉末形式係較佳的。
在本發明之一個具體實例中,經表面處理的填料材料產物可藉由本發明方法獲得(或藉由本發明方法獲得)。
因此,提供經表面處理的填料材料產物,其包含 a)至少一種含有碳酸鈣的填料材料, b)於至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上的處理層,其包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸, 其中經表面處理的填料材料產物包含以至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計0.2 wt%至6 wt%的量的處理層, 經表面處理的填料材料產物可藉由以下方法獲得(或藉由以下方法獲得):以經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物製備經表面處理的填料材料產物的方法,該方法至少包含以下步驟: a)提供至少一種含有碳酸鈣的填料材料, b)提供至少一種經單取代的琥珀酸酐, c)提供脂族直鏈或支鏈羧酸混合物,其包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸, d)使步驟a)之至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面在混合下在一或多個步驟中以任何順序與步驟b)之至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之脂族直鏈或支鏈羧酸混合物接觸,使得在步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上形成包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物的處理層, 其中調整在接觸步驟d)之前及/或在接觸步驟d)期間的溫度,使得至少一種經單取代的琥珀酸酐及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物呈熔態或液態。
由此獲得之經表面處理的填料材料產物有利地在包含至少一種聚合物樹脂及1 wt%至95 wt%經表面處理的填料材料產物的聚合物組成物中實施。
在另一態樣中,本發明因此係指一種聚合物組成物,其包含至少一種聚合物樹脂及以聚合物組成物之總重量計1 wt%至95 wt%之經表面處理的填料材料產物。
因此,聚合物組成物包含至少一種聚合物樹脂。聚合物樹脂代表組成物之主鏈且為最終纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模提供強度、可撓性、韌性及耐久性。
應理解,根據本發明之至少一種聚合物樹脂不限於特定樹脂材料,只要聚合物組成物適合製備纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模即可。
在本發明之一個具體實例中,至少一種聚合物樹脂為至少一種熱塑性聚合物。因此,至少一種聚合物樹脂較佳為選自包含以下之群的熱塑性聚合物:聚烯烴、聚醯胺、含鹵素聚合物及/或聚酯之均聚物及/或共聚物。
另外或或者,至少一種聚合物樹脂為聚烯烴之均聚物及/或共聚物。舉例而言,至少一種聚合物樹脂為聚烯烴之均聚物及共聚物。或者,至少一種聚合物樹脂為聚烯烴之均聚物或共聚物。
應理解,至少一種聚合物樹脂較佳為聚烯烴之均聚物。
舉例而言,聚烯烴可為聚乙烯及/或聚丙烯及/或聚丁烯。因此,若聚烯烴為聚乙烯,則聚烯烴選自包含聚乙烯之均聚物及/或共聚物之群,如高密度聚乙烯(high-density polyethylene,HDPE)、中密度聚乙烯(medium-density polyethylene,MDPE)、低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)、極低密度聚乙烯(very low-density polyethylen,VLDPE)、線性低密度聚乙烯(linear low-density polyethylene,LLDPE)。
舉例而言,聚烯烴為聚乙烯之均聚物及/或共聚物。
本發明中所使用之表述聚乙烯之均聚物係指這樣的聚乙烯,其包含實質上由乙烯單元組成,亦即以聚乙烯之總重量計由大於99.7 wt%、再更佳至少99.8 wt%的乙烯單元組成的聚乙烯。舉例而言,在聚乙烯之均聚物中僅可偵測到乙烯單元。
在聚合物組成物之至少一種聚合物樹脂包含聚乙烯之共聚物的情況下,應理解,聚乙烯含有衍生自乙烯之單元作為主要組分。因此,聚乙烯之共聚物包含以聚乙烯之總重量計至少55 wt%的衍生自乙烯之單元,更佳至少60 wt%的衍生自乙烯之單元。舉例而言,聚乙烯之共聚物包含以聚乙烯之總重量計60 wt%至99.5 wt%、更佳90 wt%至99 wt%的衍生自乙烯之單元。此類聚乙烯之共聚物中所存在的共聚單體為C3至C10 α-烯烴,較佳1-丁烯、1-己烯及1-辛烯,後者尤佳。
另外或或者,聚烯烴為聚丙烯之均聚物及/或共聚物。
如本發明通篇中所用之表述聚丙烯之均聚物係指實質上由丙烯單元組成,亦即以聚丙烯之總重量計由大於99 wt%、再更佳至少99.5 wt%、如至少99.8 wt%之丙烯單元組成的聚丙烯。在一較佳具體實例中,在聚丙烯之均聚物中僅可偵測到丙烯單元。
在聚合物組成物之至少一種聚合物樹脂包含聚丙烯之共聚物的情況下,聚丙烯較佳含有衍生自丙烯之單元作為主要組分。聚丙烯之共聚物較佳包含、較佳組成為:衍生自丙烯及C2及/或至少一種C4至C10 α-烯烴之單元。在本發明之一個具體實例中,聚丙烯之共聚物包含、較佳組成為:衍生自丙烯及至少一種選自由以下組成之群的α-烯烴的單元:乙烯、1-丁烯、1-己烯、1-己烯及1-辛烯。舉例而言,聚丙烯之共聚物包含、較佳組成為:衍生自丙烯及乙烯之單元。在本發明之一個具體實例中,衍生自丙烯之單元構成聚丙烯之主要部分,亦即以聚丙烯之總重量計,至少60 wt%、較佳至少70 wt%、更佳至少80 wt%、再更佳60 wt%至99 wt%、再更佳70 wt%至99 wt%且最佳80 wt%至99 wt%。聚丙烯之共聚物中衍生自C2及/或至少一種C4至C10 α-烯烴之單元之量以聚丙烯之共聚物之總重量計在1 wt%至40 wt%之範圍內、更佳在1 wt%至30 wt%之範圍內且最佳在1 wt%至20 wt%之範圍內。
若聚丙烯之共聚物僅包含衍生自丙烯及乙烯之單元,則乙烯之量以聚丙烯之共聚物之總重量計較佳在1 wt%至20 wt%之範圍內、較佳在1 wt%至15 wt%之範圍內且最佳在1 wt%至10 wt%之範圍內。因此,丙烯之量以聚丙烯之共聚物之總重量計較佳在80 wt%至99 wt%之範圍內、較佳在85 wt%至99 wt%之範圍內且最佳在90 wt%至99 wt%之範圍內。
另外或或者,聚烯烴為聚丁烯之均聚物及/或共聚物。
如本發明通篇中所用之表述聚丁烯之均聚物係指實質上由丁烯單元組成,亦即以聚丁烯之總重量計由大於99 wt%、再更佳至少99.5 wt%、如至少99.8 wt%之丁烯單元組成的聚丁烯。在一較佳具體實例中,在聚丁烯之均聚物中僅可偵測到丁烯單元。
在聚合物組成物之至少一種聚合物樹脂包含聚丁烯之共聚物的情況下,聚丁烯較佳含有衍生自丁烯之單元作為主要組分。聚丁烯之共聚物較佳包含、較佳組成為:衍生自丁烯及C2及/或C3及/或至少一種C5至C10 α-烯烴之單元。在本發明之一個具體實例中,聚丁烯之共聚物包含、較佳組成為:衍生自丁烯及至少一種選自由以下組成之群的α-烯烴的單元:乙烯、1-丙烯、1-己烯、1-己烯及1-辛烯。舉例而言,聚丁烯之共聚物包含、較佳組成為:衍生自丁烯及乙烯之單元。在本發明之一個具體實例中,衍生自丁烯之單元構成聚丁烯之主要部分,亦即,以聚丁烯之總重量計,至少60 wt%、較佳至少70 wt%、更佳至少80 wt%、再更佳60 wt%至99 wt%、再更佳70 wt%至99 wt%且最佳80 wt%至99 wt%。聚丁烯之共聚物中衍生自C2及/或C3及/或至少一種C5至C10 α-烯烴之單元的量以聚丁烯之共聚物之總重量計在1 wt%至40 wt%之範圍內、更佳在1 wt%至30 wt%之範圍內且最佳在1 wt%至20 wt%之範圍內。
若至少一種聚合物樹脂為含鹵素聚合物之均聚物及/或共聚物,則至少一種聚合物樹脂較佳選自聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride,PVDC)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)及聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)。
若至少一種聚合物樹脂為聚酯之均聚物及/或共聚物,則至少一種聚合物樹脂較佳選自聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚對苯二甲酸丙二酯(polytrimethylene terephthalate,PTT)、聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate,PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate,PEN)以及可降解聚酯,諸如聚乳酸(聚丙交酯,PLA)。
在本發明之一個具體實例中,至少一種聚合物樹脂為聚乙烯及/或聚丙烯及/或聚丁烯之均聚物。舉例而言,至少一種聚合物樹脂為聚乙烯及聚丙烯之均聚物。或者,至少一種聚合物樹脂為聚乙烯或聚丙烯之均聚物。在本發明之一個具體實例中,至少一種聚合物樹脂為聚丙烯之均聚物。
表述「至少一種」聚合物樹脂意謂可以在本發明聚合物組成物中存在一或多個種類的聚合物樹脂。
因此,應理解,至少一種聚合物樹脂可為兩個或更多個種類的聚合物樹脂之混合物。舉例而言,若至少一種聚合物樹脂為兩種或更多種聚合物樹脂之混合物,則一種聚合物樹脂為聚丙烯之均聚物或共聚物,而第二或其他聚合物樹脂選自包含以下之群:聚乙烯、聚丁烯、聚醯胺、聚酯、含鹵素聚合物及其混合物之均聚物及/或共聚物。
在本發明之一個具體實例中,至少一種聚合物樹脂為一個種類的聚合物樹脂。較佳地,至少一種聚合物樹脂為聚乙烯或聚丙烯之均聚物。
在本發明之一個具體實例中,至少一種聚合物樹脂具有高於100℃、更佳高於150℃、如高於200℃之熔化溫度Tm。舉例而言,至少一種聚合物樹脂之熔化溫度在100℃至350℃之範圍內、更佳在150℃至325℃之範圍內且最佳在200℃至300℃之範圍內。
此外,應理解,至少一種聚合物樹脂可選自具有廣泛範圍之熔體流動速率的聚合物樹脂。一般而言,至少一種聚合物樹脂較佳具有0.1至3 000 g/10 min、更佳0.2至2 500 g/10 min之熔體流動速率MFR(190℃)。舉例而言,至少一種聚合物樹脂具有0.3至2 000 g/10 min或0.3至1 600 g/10 min之熔體流動速率MFR(190℃)。另外或或者,至少一種聚合物樹脂具有0.1至3 000 g/10 min、更佳0.2至2 500 g/10 min之熔體流動速率MFR(230℃)。舉例而言,至少一種聚合物樹脂具有0.3至2 000 g/10 min或0.3至1 600 g/10 min之熔體流動速率MFR(230℃)。
舉例而言,若至少一種聚合物樹脂為聚烯烴,該聚烯烴為聚丙烯之均聚物及/或共聚物,則至少一種聚合物樹脂較佳具有1至3 000 g/10 min、更佳3至2 500 g/10 min之熔體流動速率MFR(190℃,2.16 kg)。舉例而言,作為聚丙烯之均聚物及/或共聚物的至少一種聚合物樹脂具有5至2 000 g/10 min或10至1 600 g/10 min之熔體流動速率MFR(190℃)。作為聚丙烯之均聚物及/或共聚物的至少一種聚合物樹脂較佳具有1至3 000 g/10 min、更佳3至2 500 g/10 min之熔體流動速率MFR(230℃)。舉例而言,作為聚丙烯之均聚物及/或共聚物的至少一種聚合物樹脂具有5至2 000 g/10 min或10至1 600 g/10 min之熔體流動速率MFR(230℃)。
若至少一種聚合物樹脂為聚烯烴,該聚烯烴為聚乙烯之均聚物及/或共聚物,則應理解,至少一種聚合物樹脂具有相當低的熔體流動速率。因此,作為聚乙烯之均聚物及/或共聚物的至少一種聚合物樹脂較佳具有0.5至20 g/10 min、更佳0.7至15 g/10 min之熔體流動速率MFR(190℃)。舉例而言,至少一種聚合物樹脂具有0.9至10 g/10 min或0.9至5 g/10 min之熔體流動速率MFR(190℃)。另外或或者,作為聚乙烯之均聚物及/或共聚物的至少一種聚合物樹脂具有0.1至3 000 g/10 min、更佳0.2至2 500 g/10 min之熔體流動速率MFR(230℃)。舉例而言,作為聚乙烯之均聚物及/或共聚物的至少一種聚合物樹脂具有0.3至2 000 g/10 min或0.3至1 600 g/10 min之熔體流動速率MFR(230℃)。
本發明聚合物組成物之另一必要組分為經表面處理的填料材料產物。關於經表面處理的填料材料產物之定義及其較佳具體實例,參考上文在論述方法步驟a)、b)、c)及d)時所提供的註釋。
本發明之一個要求為聚合物組成物包含以聚合物組成物之總重量計1 wt%至95 wt%的量的經表面處理的填料材料產物。
在本發明之一個具體實例中,聚合物組成物包含以聚合物組成物之總重量計5 wt%至95 wt%且較佳10 wt%至85 wt%的量的經表面處理的填料材料產物。舉例而言,聚合物組成物包含以聚合物組成物之總重量計15 wt%至80 wt%的量的經表面處理的填料材料產物。
在本發明之一個具體實例中,聚合物組成物為母體混合物。
術語「母體混合物(masterbatch)」係指所具有之經表面處理的填料材料產物的濃度高於用於製備最終應用產物之聚合物組成物之濃度的組成物,最終應用產物諸如纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模。換言之,母體混合物經過進一步稀釋,諸如以獲得適合製備最終應用產物之聚合物組成物,最終應用產物諸如纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模。
舉例而言,母體混合物包含以母體混合物之總重量計50 wt%至95 wt%、較佳60 wt%至85 wt%且更佳70 wt%至80 wt%的量的經表面處理的填料材料產物。
根據本發明之一個具體實例,母體混合物用以產生纖維及/或長絲及/或膜及/或細線。
在本發明之另一具體實例中,用於製備最終應用產物之聚合物組成物包含以聚合物組成物之總重量計1 wt%至70 wt%、較佳5 wt%至55 wt%且最佳10 wt%至50 wt%的量的經表面處理的填料材料產物,最終應用產物諸如纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模。舉例而言,用於製備諸如纖維及/或長絲及/或膜之最終應用產物的聚合物組成物包含以聚合物組成物之總重量計15 wt%至25 wt%的量的經表面處理的填料材料產物。
在本發明之另一具體實例中,用於製備最終應用產物之聚合物組成物包含以聚合物組成物之總重量計1 wt%至10 wt%的量的至少一種含有碳酸鈣的材料,最終應用產物諸如纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模。應理解,聚合物組成物當其用作如柑橘類水果之酸性食品的包裝材料或果汁容器及/或果汁瓶時較佳包含此量。
若母體混合物用於產生纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模,則較佳稀釋母體混合物,諸如以獲得適合製備最終應用產物之聚合物組成物,最終應用產物諸如纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模。換言之,將母體混合物稀釋至諸如包含以聚合物組成物之總重量計1 wt%至70 wt%、較佳5 wt%至55 wt%且最佳10 wt%至50 wt%的量的經表面處理的填料材料產物。
根據本法明之另一具體實例,聚合物組成物為纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模。舉例而言,纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模包含以纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模之總重量計1 wt%至70 wt%、較佳5 wt%至55 wt%、更佳10 wt%至50 wt%且最佳15至30 wt%的量的經表面處理的填料材料產物。
鑒於經表面處理的填料材料產物之極佳流動性特性以及其在聚合物組成物中之極佳分佈,根據本發明之經表面處理的填料材料產物可以有利地用於諸如纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模之最終應用產物中。鑒於此,當以本發明之聚合物組成物形式提供經表面處理的填料材料產物時,經表面處理的填料材料產物賦予諸如纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模之最終應用產物極佳的機械特性。
因此,在另一態樣中,本發明係指一種纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模,其包含如上文所定義之聚合物組成物及/或如上文所定義之經表面處理的填料材料產物。
此外,在另一態樣中,本發明係指一種用於製備纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模的方法,該方法至少包含以下步驟: a)提供如上文所定義之聚合物組成物,及 b)使步驟a)之聚合物組成物經歷某些條件,在該等條件下,該聚合物組成物被轉化成纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模。
用於製備纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模之適當方法條件通常為技術人員所已知的及/或可以基於公共常識藉由常規修改確定。
舉例而言,本發明之聚合物組成物可以有利地在用於製備纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模之混合及/或擠出及/或混配(compounding)及/或吹塑方法中實施,其中至少一種聚合物樹脂較佳為選自包含聚烯烴、聚醯胺及/或聚酯之均聚物及/或共聚物之群的熱塑性聚合物。
術語「纖維(fiber)」在本發明之含義中係指形成諸如非織物之紡織物的線性結構,該等非織物典型地由藉由例如機械方法結合在一起的纖維網組成。因此,術語「纖維」應理解為係指有限結構。
術語「細線(thread)」在本發明之含義中係指形成諸如非織物之紡織物的線性結構,該等非織物典型地由藉由例如機械方法結合在一起的細線網組成。因此,術語「細線」應理解為係指有限結構。細線可以構造為單線、雙線或多線。若存在雙線或多線,則單根細線之組成可以實質上相同。換言之,單根細線之組成以相同量包含實質上相同的組分,亦即至少一種聚合物樹脂及經表面處理的填料材料產物。或者,單根細線之組成可以不同。換言之,單根細線之組成可以不同量包含相同組分,亦即至少一種聚合物樹脂及經表面處理的填料材料產物;或單根細線之組成可以相同量包含不同組分,亦即至少一種聚合物樹脂及/或經表面處理的填料材料產物可以不同;或單根細線之組成可以不同量包含不同組分,亦即至少一種聚合物樹脂及/或經表面處理的填料材料產物可以不同。
術語「長絲(filament)」在本發明之含義中係指其結構長度與纖維不同的結構。因此,術語「長絲」應理解為係指長纖維(endless fiber)。應進一步理解,長絲可以構造為單絲、雙絲或複絲。若存在雙絲或複絲,則單根長絲之組成可以實質上相同。換言之,單根長絲之組成以相同量包含實質上相同的組分,亦即至少一種聚合物樹脂及經表面處理的填料材料產物。或者,單根長絲之組成可以不同。換言之,單根長絲之組成可以不同量包含相同組分,亦即至少一種聚合物樹脂及經表面處理的填料材料產物;或單根長絲之組成可以相同量包含不同組分,亦即至少一種聚合物樹脂及/或經表面處理的填料材料產物可以不同;或單根長絲之組成可以不同量包含不同組分,亦即至少一種聚合物樹脂及/或經表面處理的填料材料產物可以不同。
長絲及/或纖維及/或細線之截面可以具有各種各樣的形狀。長絲及/或纖維及/或細線之截面形狀較佳可為圓形、卵形或n邊形(n-gonal),其中n ≥ 3,例如n為3。舉例而言,長絲及/或纖維及/或細線之截面形狀為圓形或三葉形,如圓形。另外或或者,長絲及/或纖維及/或細線之截面形狀為中空的。
應理解,長絲及/或纖維及/或細線可藉由此項技術中已知的所有用於製備此類長絲及/或纖維及/或細線之技術製備。舉例而言,本發明之長絲及/或纖維及/或細線可以藉由熟知熔噴法(melt-blown process)、紡黏法(spunbonded process)或短纖維製造法(staple fibre production)製備。
術語「膜(film)」在本發明之含義中係指其三維結構與長絲及/或纖維不同的結構。因此,術語「膜」應理解為係指片材。
應理解,膜可藉由此項技術中已知的所有用於製備此類膜之技術製備。舉例而言,本發明之膜可以藉由用於製備延伸/定向膜、且較佳擠出塗膜、吹製膜、技術吹製膜、單帶(monotape)、鑄造膜及其類似物之熟知技術製備。
鑒於關於經如上文所定義之經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物處理的經表面處理的填料材料產物之流動性所獲得的極佳結果,本發明之另一態樣係針對至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物與脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物組合的用途,其係用於改良經表面處理的填料材料產物之流動性,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
應理解,若相比於僅用至少一種經單取代的琥珀酸酐處理的相同經表面處理的填料材料產物,當以剪切單元法在FT4粉末流變儀(ASTM D7891-15)上以15 kPa之預剪切正應力量測粉末流動性時,無側限屈服強度(UYS)減小至少7%、較佳7%至30%、更佳至少10%且最佳10%至30%,或流動因子(FF)增加至少7%、較佳7%至30%、更佳至少10%、且最佳10%至30%,及/或當經由穩定性及可變流速法在FT4粉末流變儀上量測粉末流動性時,基本流動能(BFE)減小至少7%、較佳7%至30%、更佳至少10%且最佳10%至30%,則改良達成。在本申請案通篇中,若無另外說明,則FT4粉末流變儀(Freeman Technology, UK)裝備有粉末流變儀軟體(v 5.000.00012)及Freeman技術資料分析軟體4.0.17版。
應理解,措辭「經至少一種經單取代的琥珀酸酐處理的相同經表面處理的填料材料產物」係指經類似量(±0.2 wt%)的至少一種經單取代的琥珀酸酐而非根據本發明之至少一種經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物的總量處理的經表面處理的填料材料產物。
經如上文所定義之經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物處理的經表面處理的填料材料產物亦顯示在聚合物組成物之聚合物基質中之改良分佈。因此,本發明之另一態樣係指至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物與脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物組合的用途,其係用於改良碳酸鈣於聚合物組成物之聚合物基質中之分佈,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
應理解,若相比於僅用至少一種經單取代的琥珀酸酐處理的相同經表面處理的填料材料產物,當以剪切單元法在FT4粉末流變儀(ASTM D7891-15)上以15 kPa之預剪切正應力量測粉末流動性時,無側限屈服強度(UYS)減小至少7%、較佳7%至30%、更佳至少10%且最佳10%至30%,或流動因子(FF)增加至少7%、較佳7%至30%、更佳至少10%、且最佳10%至30%,及/或當經由穩定性及可變流速法在FT4粉末流變儀上量測粉末流動性時,基本流動能(BFE)減小至少7%、較佳7%至30%、更佳至少10%且最佳10%至30%,則改良達成。
應理解,措辭「經至少一種經單取代的琥珀酸酐處理的相同經表面處理的填料材料產物」係指經類似量(±0.2 wt%)的至少一種經單取代的琥珀酸酐而非根據本發明之至少一種經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物的總量處理的經表面處理的填料材料產物。
本發明之另一態樣係針對一種物品,其包含如上文所定義之聚合物組成物及/或如上文所定義之經表面處理的填料材料產物及/或如上文所定義之纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模。物品較佳選自包含以下之群:衛生產品、醫療及保健產品、過濾產品、地工織物產品、農業及園藝產品、服裝、鞋類及行李產品、家用及工業產品、包裝產品、建築產品及其類似物。
較佳地,衛生產品係選自包含以下之群:吸收性衛生產品,諸如嬰兒紙尿布或尿布、女性衛生用品、成人失禁產品、脫毛紙(depilatory strip)、繃帶及傷口塗劑、拋棄式浴巾及面巾、拋棄式拖鞋及鞋襪、衛生巾面料(top sheet)或保健衛生用透氣織物(coverstock)、消費者面罩、腿箍(leg cuff)、導流層(acquisition/distribution layer)、包芯(core wrap)、衛生巾背層(back sheet)、護翼(stretch ears)、定位區(landing zone)、除塵層及緊固系統;及紙巾,諸如濕巾、護膚巾、嬰兒濕巾、面巾、清潔濕巾、手巾及擦身體巾、濕小毛巾、個人衛生紙巾、女性衛生紙巾、抗菌巾及藥巾。
較佳地,醫療及保健產品係選自包含以下之群:可滅菌之醫療產品、醫藥包裝、帽(如拋棄式手術帽)、防護服、手術袍、手術遮罩及面罩、手術刷洗服、手術蓋單、手術腹布(surgical drape)、包覆物、包裝、海綿、塗劑、擦拭物、床用織物、污染控制服、檢查服、實驗室外套、隔離服、經皮藥物遞送物、護罩、底墊、手術包(procedure pack)、熱包裝(heat pack)、造口袋襯墊、固定帶、保溫箱墊層(incubator mattress)、殺菌包覆物(CSR包覆物)、傷口護理、冷/熱包裝、藥物遞送系統(如貼片)。
較佳地,過濾產品係選自包含以下之群:汽油過濾器、油過濾器、空氣過濾器、水過濾器、咖啡過濾器、茶葉袋、醫藥行業過濾器、選礦過濾器、液體筒式及袋式過濾器、真空袋、過敏原隔膜及具有非編織層之層製品。
較佳地,地工織物產品係選自包含以下之群:土壤穩定劑及道路底襯、根基穩定劑、侵蝕控制件、溝渠建築、排水系統、土工膜保護件、冰凍保護件、農業覆蓋物、池及溝渠阻水層、用於排水瓦管之砂石下滲阻擋層及填埋場襯墊。
較佳地,農業及園藝產品係選自包含以下之群:作物覆蓋件、植物保護件、種子覆層、雜草控制織物、溫室遮蔽物、根控制袋、生物可降解植物盆、毛細管墊及景觀織物。
較佳地,服裝、鞋類及行李產品係選自包含以下之群:夾層(如外套前襟、衣領、內貼邊、腰帶、下領片等)、拋棄式內衣、鞋組件(如鞋帶孔眼加固件、運動鞋及涼鞋加固件及內底襯套等)、袋組件、黏結劑、組成物及(洗滌)護理標籤。
較佳地,包裝產品係選自包含以下之群:手提袋、垃圾袋、透明箔、衛生膜、農業箔、紙樣箔、瓶子、(熱成型)箔、擠出塗佈紙及板、盒紙板、紙板箱、紙袋、大袋、瓦楞紙盒、可撓性管,諸如用於例如皮膚乳膏之乳膏及化妝品、袋,諸如用於生活垃圾及條板箱、定向膜及雙軸定向膜、托盤及其類似物。
較佳地,家庭及工業產品係選自包含以下之群:磨料;床用織物,如用於口袋彈簧之口袋織物、分隔層、彈簧蓋、頂蓋、被褥、羽絨被、枕套等;百葉窗/窗簾、地毯/地毯墊面,如散佈地毯、地毯磚、浴室墊等;覆蓋及分隔材料、清潔劑袋、織物軟化劑片材、地板、傢俱/室內裝飾,如內襯、襯墊用反面織物、防塵罩、彈簧套、拉條等;拖把、餐布、茶葉袋及咖啡袋、真空清潔袋、牆面覆蓋物;紙巾,如家用護理巾、地板護理巾、清潔濕巾、寵物護理巾等;汽車建築、電纜纏繞、土木工程、過濾包裝、防護衣、初級及二級地毯墊面、複合材料、船用帆板、桌布層板、切股氈、用於繡花機之背襯/穩定劑、需要多孔性的包裝;絕緣材料,如玻璃纖維棉絮、枕頭、墊子、墊料,如室內裝飾墊料、被褥或蓋被中之棉絮、消費者及醫療面罩、郵寄信封、篷布、帳篷布及運輸(板材、鋼)包覆材料、拋棄式服裝,如襪套及罩衣,及耐候性房屋包覆材料。
較佳地,建築產品係選自包含以下之群:房屋包覆物、瀝青塗覆層、道路及鐵路路基、高爾夫及網球場、牆面覆蓋底布、隔音牆壁覆蓋物、屋面材料及瓷磚襯墊、土壤穩定劑及道路襯墊、根基穩定劑、侵蝕控制件、溝渠建築、排水系統、土工膜保護件、冰凍保護件、農業覆蓋物、池及溝渠阻水層及用於排水瓦管之砂石下滲阻擋層。
較佳地,物品為包裝產品,更佳選自包含以下之群:手提袋、垃圾袋、透明箔、衛生膜、農業箔、紙樣箔、瓶子、(熱成型)箔、擠出塗佈紙及板、盒紙板、紙板箱、紙袋、大袋、瓦楞紙盒、可撓性管,諸如用於例如皮膚乳膏之乳膏及化妝品、袋,諸如用於生活垃圾及條板箱、定向膜及雙軸定向膜、托盤及其類似物。
以下實施例可另外說明本發明,但不意謂將本發明限制於所例示之具體實例。以下實施例顯示經表面處理的填料材料產物之改良流動性及其於聚合物組成物之聚合物基質中之改良分佈。 實施例 A)量測方法
使用以下量測方法評估實施例及申請專利範圍中所給出之參數。微粒材料之粒徑分佈(直徑 X 之粒子的質量百分比)及重量中值直徑( d 50
如本文所用且如此項技術中通常所定義,「d50 」值係基於藉由使用Micromeritics Instrument公司之SedigraphTM 5100所進行的量測來測定,且定義為如下粒徑,在該粒徑下,具有等於規定值之直徑的粒子佔粒子質量的50%(中值點)。
方法及儀器為技術人員已知且常用於測定填料及顏料之粒徑。在0.1 wt% Na4 P2 O7 之水溶液中進行量測。使用高速攪拌器及超音波分散樣品。材料之 BET 比表面積
在本文件通篇中,礦物填料之比表面積(以m2 /g為單位)係使用熟練技術人員熟知之BET法(使用氮氣作為吸附氣體)測定(ISO 9277:1995)。隨後藉由比表面積與處理前礦物填料之質量(以g為單位)相乘來獲得礦物填料之總表面積(以m2 為單位)。表面處理層之量
包含碳酸鈣的填料材料上之處理層之量理論上從未處理之含有碳酸鈣的填料材料之BET值及用於表面處理之經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物之量計算。假定添加至含有碳酸鈣的填料材料中之經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物之100%作為表面處理層存在於含有碳酸鈣的填料材料之表面上。水附著 Water pick-up
如本文中所提及之材料在+23℃(±2℃)之溫度下分別暴露於10%及85%相對濕度之氛圍中2.5小時後之水分附著量敏感性以毫克水分/公克為單位測定。出於此目的,樣品首先在10%相對濕度之氛圍下保持2.5小時,隨後將氛圍改變為85%相對濕度,在此相對濕度下,使樣品再保持2.5小時。隨後使用10%與85%相對濕度之間的重量增加量來計算樣品之水分附著量,以毫克水分/公克為單位。粉末流動性 - 穩定性及可變流速法
基本流動能(BFE)、穩定指數(stability index,SI)、比能(specific energy,SE)、流速指數(flow rate index,FRI)及經調節容積密度(conditioned bulk density,CBD)在裝備有粉末流變儀軟體(v 5.000.00012)及Freeman技術資料分析軟體4.0.17版之FT4粉末流變儀(Freeman Technology,UK)上,使用穩定性及可變流速法量測。
此方法由填充圓柱形容器(25 mm×25 mL玻璃容器)組成。測試方法之第一階段為獲得均質經調節粉末狀態,從而實現高度可重複量測。調節循環包含動態測試葉片向下切割粉末,隨後向上橫穿,抬起粉末且將粉末落在葉片上。此過程有助於移除不同採樣方法及粉末儲存時間之影響。
在該初始調節步驟之後,調整粉末體積至容器大小以移除過量粉末(「分裂(split)」)且記錄分裂步驟後之質量。在此之後,重複進行8個調節循環且用23.5 mm葉片量測。關於各測試循環,將葉片向下(逆時針,葉尖速度 - 100 mm/s,螺旋角=5°/目標高度5 mm)及向上插入粉末床中。關於調節步驟,將葉片向下(葉尖速度 - 40 mm/s/螺旋角度5°,目標高度5 mm)及向上插入粉末床中。在那8次測試之後,在可變流速下,亦即用70 mm/s(測試9)、40 mm/s(測試10)及最後10 mm/s(測試11)之葉片葉尖速度另進行3個循環(調節+測試)。記錄能量及轉矩且計算各種流動參數,定義如下: - 基本流動能(BFE,mJ):能量循環7(向下) - 穩定指數:(能量測試7)/(能量循環1) - 比能(SE,mJ/g):(向上能量循環6+向上能量循環7)/(2×分裂質量) - 流速指數(FRI):(能量測試11)/(能量測試8) - 經調節容積密度(CBD,g/mL):(分裂質量)/(分裂體積)粉末流動性 - 剪切單元法
剪切單元特性使用FT4粉末流變儀(Freeman Technology,UK)根據ASTM D7891-15,使用圓柱形容器(50 mm×85 mL或25 mm×10 mL玻璃容器)、48 mm或24 mm剪切單元及15 kPa預剪切正應力來量測。
使用以下逐步方法進行量測。 • 初始粉末調節:
測試方法之第一階段為獲得均質經調節粉末狀態,從而實現高度可重複量測。調節循環包含動態測試葉片向下切割粉末,隨後向上橫穿,抬起粉末且將粉末落在葉片上。此過程有助於移除不同採樣方法及粉末儲存時間之影響。 • 初始壓實
使用通風壓實活塞(允許所夾帶的空氣逸出),使用等於預剪切正應力之力壓實經調節之粉末柱。 • 臨界固結
屈服軌跡上之點表示對應於各正應力程度下初期失效的剪切應力值。為達成初期失效,樣本必須關於在剪切期間施加之正應力發生過固結。此係藉由在穩態流動下達到臨界固結程度,且隨後減小剪切正應力來實現。因此,剪切測試為由以下組成之兩步法: 1. 預剪切
預剪切之目的為在指定預剪切正應力程度下達到臨界固結。在此過程期間,剪切一直持續到達成穩態流動為止,此時預剪切完成。 2. 剪切測試
減小正應力,使得樣品現在關於現在施加之正應力過固結。隨後重新開始剪切且量測初期失效點。 • 關於各預剪切正應力,在由標準定義之五種正應力(9;8;7;6及5 kPa)下進行五次量測。亦量測在預剪切正應力程度下,亦即在15 kPa下的剪切應力。 • 五次量測組成了各預剪切正應力程度之屈服軌跡。在剪切應力對比正應力圖上繪製屈服軌跡,可以在其中添加莫耳圓(Mohr's circle)以便外推各種流動資料。
外推資料包括: -內聚力 C kPa - 最佳擬合線與y軸相交時,亦即正應力=0時的剪切應力 -無側限屈服強度 UYS kPa - 較小的莫耳圓與x軸相交時的2個值中之較大值(亦稱為σc) -最大主應力 Major Principal Stress MPS kPa - 較大的莫耳圓與x軸相交時的兩個值中之較大值(亦稱為σ1) -內摩擦角 Angle of internal friction AIF ° - 由最佳擬合線與橫軸產生之角度 -流動因子 FF :對應於MPS/UYS -容積密度 Bulk density BD g/mL :初始壓實後之經調節容積密度擠出模擬
開發擠出模擬以評估聚合物組成物中之礦物分佈。該測試係在市售Collin壓濾器測試Teach-Line FT-E20T-IS上進行。
測試方法用於相應聚合物組成物中之每一者,其中不使用熔體泵,擠出機螺桿速度保持在100 rpm,且其中熔化溫度為225℃至230℃(擠出機溫度設定:190℃-210℃-230℃;模具溫度設定:230℃-230℃)。
相應聚合物組成物中之每一者(900 g有效粉末A或B/2500 g藉由在LLDPE ExxonMobil LL 1001 VX中稀釋聚合物組成物獲得之最終樣品)係使用40 μm過濾器(GKD Gebr. Kufferath AG, Duren, Germany, Artikelnummer 12102170055)來量測。
結果用巴表示且可藉由從純聚合物材料(LLDPE ExxonMobil LL 1001 VX)之初始壓力減去最終熔體壓力(在用純聚合物材料淨化5分鐘後測定)來計算。灰分含量
灰分含量測試藉由在570℃下燃燒5至30 g相應聚合物組成物120分鐘來進行。 B)材料含有碳酸鈣的填料材料 包含碳酸鈣之填料材料1(粉末1;比較性)
將0.7 kg來自Carrara, Italy之經濕式研磨及噴霧乾燥之大理石(d 50 = 1.6 µm,BET比表面積 = 4.1 m2 /g)置放於高速混合器(Somakon MP-LB混合器,Somakon Verfahrenstechnik, Germany)中,且藉由攪拌10分鐘(1000 rpm,120℃)進行調節。之後,向混合物中添加相對於100重量份CaCO3 而言0.6重量份經單取代的琥珀酸酐1。隨後再繼續攪拌且加熱15分鐘(120℃,1000 rpm)。之後,使混合物冷卻且收集粉末(粉末1)。 含有碳酸鈣的填料材料2(粉末2;本發明)
將0.7 kg來自Carrara, Italy之經濕式研磨及噴霧乾燥之大理石(d 50 = 1.6 µm,BET比表面積 = 4.1 m2 /g)置放於高速混合器(Somakon MP-LB混合器,Somakon Verfahrenstechnik, Germany)中,且藉由攪拌10分鐘(1000 rpm,120℃)進行調節。之後,向混合物中同時添加相對於100重量份CaCO3 而言0.5重量份經單取代的琥珀酸酐1及相對於100重量份CaCO3 而言0.2重量份羧酸混合物2。隨後再繼續攪拌且加熱15分鐘(120℃,1000 rpm)。之後,使混合物冷卻且收集粉末(粉末2)。 含有碳酸鈣的填料材料3(粉末3;本發明)
將0.7 kg來自Carrara, Italy之經濕式研磨及噴霧乾燥之大理石(d 50 = 1.6 µm,BET比表面積 = 4.1 m2 /g)置放於高速混合器(Somakon MP-LB混合器,Somakon Verfahrenstechnik, Germany)中,且藉由攪拌10分鐘(1000 rpm,120℃)進行調節。之後,向混合物中同時添加相對於100重量份CaCO3 而言0.4重量份經單取代的琥珀酸酐1及相對於100重量份CaCO3 而言0.4重量份羧酸混合物2。隨後再繼續攪拌且加熱15分鐘(120℃,1000 rpm)。之後,使混合物冷卻且收集粉末(粉末3)。 含有碳酸鈣的填料材料4(粉末4;本發明)
將0.7 kg來自Carrara, Italy之經濕式研磨及噴霧乾燥之大理石(d 50 = 1.6 µm,BET比表面積 = 4.1 m2 /g)置放於高速混合器(Somakon MP-LB混合器,Somakon Verfahrenstechnik, Germany)中,且藉由攪拌10分鐘(1000 rpm,120℃)進行調節。之後,向混合物中添加相對於100重量份CaCO3 而言0.4重量份經單取代的琥珀酸酐1。隨後再繼續攪拌且加熱15分鐘(120℃,1000 rpm)。隨後,向混合物中添加相對於100重量份CaCO3 而言0.2重量份羧酸混合物2且隨後再持續攪拌且加熱15分鐘(120℃,1000 rpm)。之後,使混合物冷卻且收集粉末(粉末4)。經單取代的琥珀酸酐 經單取代的琥珀酸酐(ASA)1
經單取代的烯基琥珀酸酐(二氫-單-C15-20-烯基2,5-呋喃二酮衍生物,CAS編號68784-12-3)為主要支鏈十八烯基琥珀酸酐(CAS #28777-98-2)及主要支鏈十六烯基琥珀酸酐(CAS #32072-96-1)之摻合物。摻合物中超過80%為支鏈十八烯基琥珀酸酐。摻合物之純度為> 95 wt%。其餘烯烴含量為低於3 wt%。 羧酸混合物2
羧酸混合物2為硬脂酸與棕櫚酸之1:1混合物。
粉末A(本發明):來自Nocera Umbria之經乾式研磨的石灰石(d 50 = 3.2,頂切 = 12 µm;BET比表面積 = 3.0 m2 /g),經0.35重量%經單取代的琥珀酸酐1及0.15重量%羧酸混合物2處理。
粉末B(先前技術):來自Nocera Umbria之經乾式研磨的石灰石(d 50 = 3.2,頂切 = 12 µm;BET比表面積 = 3.0 m2 /g),經0.45重量%經單取代的琥珀酸酐1處理。 • 分析及測試結果實施例 1 :水附著量結果 表1:粉末1至4之水附著量值。實施例 2 粉末流動性 穩定性及可變流速
粉末1至4之粉末流動性在來自Freeman Technology之FT4粉末流變儀上,使用穩定性及可變流速法,在25 mm×25 mL量測單元中量測。相較於參考粉末1,粉末2至4達成改良的粉末流動性,如從由彼等粉末所獲得之較低的基本流動能可以看出(圖1及表2) 表2:粉末流動性 - 穩定性及可變流速(粉末1至4)、基本流動能(BFE)、穩定指數(SI)、流速指數(FRI)、比能(SE)、經調節容積密度(CBD)
相較於參考粉末1,粉末2至4達成改良的粉末流動性,如從由彼等粉末所獲得之較低的基本流動能可以看出(圖1及表2)實施例 3. 聚合物組成物 母體混合物 之產生及測試結果 灰分含量及擠出模擬
母體混合物(Masterbatch,MB)根據以下所述之方案製備。
使用Buss捏合機(來自Buss AG, Switzerland之PR46,L/d:10),按10 kg/h以實驗室規模製備包含25 wt% Dowlex 5056G(LLPDE,MFI = 1 g/10 min)及75 wt%粉末A或B(對應地為母體混合物A或B)之聚合物組成物且在以下機器設定下處理: - 螺桿溫度:100℃ - 擠出機溫度(2個區域):190℃-170℃ - 萃取溫度(1個區域):170℃ - 螺桿速度:200 rpm - 聚合物之配量:100%於主料斗中 - 粉末之配量:73%於主料斗中,27%於側進料器中
所獲得之混合物在型號SLC(Gala,USA)之彈簧載荷製粒機上在起始溫度介於20℃與25℃之間的水浴中做成粒狀。所製備之母體混合物的組成及填料含量編譯於下表3中。藉由灰分含量確定精確的填料含量。此外,進行擠出模擬測試以便測定填料材料產物於混配材料之聚合物基質中之分佈品質。
表3中所示之結果證實產生了具有良好品質之母體混合物A及B。此外,擠出模擬測試顯示,相較於先前技術填料材料產物,亦即母體混合物B,本發明之經表面處理的填料材料產物,亦即母體混合物A,顯示於混配聚合物基質中之改良分佈品質。 表3: 表3:所製備之母體混合物的組成及特性
藉由在40 µm篩中擠出900 g粉末A得到的壓力增加量低於粉末B,由此證明有利特性:粉末A於混配聚合物基質中之分佈改良。實施例 4 粉末流動性 剪切單元
粉末1至4之粉末流動性在來自Freeman Technology之FT4粉末流變儀上,使用剪切單元法(15 kPa),在25 mm×10 mL量測單元中量測。相較於參考粉末1,粉末2及4達成改良的粉末流動性及較低的內聚力,如從由彼等粉末所獲得之較低的內聚力值、較低的無側限屈服強度(UYS)及較高的流動因子(FF)可以看出(圖2及表4) 表4:粉末流動性 - 剪切單元(粉末1至4)、內聚力、無側限屈服強度(UYS)、最大主應力(MPS)及流動因子(FF)
圖1係指粉末1至4之粉末流動性-穩定性及可變流速 圖2係指粉末1、2及4之粉末流動性 - 剪切單元

Claims (24)

  1. 一種以經單取代的琥珀酸酐及包含硬脂酸的脂族直鏈或支鏈羧酸的混合物製備經表面處理的填料材料產物的方法,該方法至少包含以下步驟: a)提供至少一種含有碳酸鈣的填料材料, b)提供至少一種經單取代的琥珀酸酐, c)提供脂族直鏈或支鏈羧酸混合物,其包含以該混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸, d)使步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料的表面在混合下在一或多個步驟中以任何順序與步驟b)之該至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物接觸,使得在步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料的表面上形成包含該至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物的處理層, 其中調整在接觸步驟d)之前及/或在接觸步驟d)期間的溫度,使得該至少一種經單取代的琥珀酸酐及該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物呈熔態或液態。
  2. 如請求項1所述之方法,其中步驟a)之該含有碳酸鈣的填料材料係選自由以下組成之群:經研磨碳酸鈣,較佳大理石、石灰石、白雲石及/或白堊;沉澱碳酸鈣(PCC),較佳六方方解石、方解石及/或霰石;表面反應碳酸鈣(MCC)及其混合物,更佳地,該含有碳酸鈣的填料材料為經研磨碳酸鈣。
  3. 如請求項1或2所述之方法,其中步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料具有 a)在0.1 µm至7 µm、較佳0.25 µm至5 µm且最佳0.5 µm至4 µm之範圍內的重量中值粒徑d 50 值,及/或 b)≤ 50 µm、較佳≤ 40 µm、更佳≤ 25 µm且最佳≤ 15 µm之頂切(d 98 ),及/或 c)如藉由BET氮法所量測,0.5至150 m2 /g、較佳0.5至50 m2 /g、更佳0.5至35 m2 /g且最佳0.5至10 m2 /g之比表面積(BET),及/或 d)以該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計,0.01 wt%至1 wt%、較佳0.01 wt%至0.2 wt%、更佳0.02 wt%至0.2 wt%且最佳0.04 wt%至0.2 wt%之殘留總水分含量。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之方法,其中在進行接觸步驟d)之前預熱步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料,較佳在20℃至200℃、更佳40℃至200℃、甚至更佳50℃至150℃且最佳60℃至130℃的溫度下預熱步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之方法,其中步驟b)之該至少一種經單取代的琥珀酸酐由經選自以下之基團單取代的琥珀酸酐組成:取代基中具有C2至C30、較佳C3至C25且最佳C4至C20之碳原子總量的直鏈、支鏈、脂族及環狀基團。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之方法,其中步驟b)之該至少一種經單取代的琥珀酸酐為 a)至少一種經烷基單取代的琥珀酸酐,較佳至少一種選自包含以下之群的經烷基單取代的琥珀酸酐:乙基琥珀酸酐、丙基琥珀酸酐、丁基琥珀酸酐、三異丁基琥珀酸酐、戊基琥珀酸酐、己基琥珀酸酐、庚基琥珀酸酐、辛基琥珀酸酐、壬基琥珀酸酐、癸基琥珀酸酐、十二烷基琥珀酸酐、十六烷基琥珀酸酐、十八烷基琥珀酸酐及其混合物,及/或 b)至少一種經烯基單取代的琥珀酸酐,較佳至少一種選自包含以下之群的經烯基單取代的琥珀酸酐:乙烯基琥珀酸酐、丙烯基琥珀酸酐、丁烯基琥珀酸酐、三異丁烯基琥珀酸酐、戊烯基琥珀酸酐、己烯基琥珀酸酐、庚烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、壬烯基琥珀酸酐、癸烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐、十八烯基琥珀酸酐及其混合物。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之方法,其中步驟c)之飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含硬脂酸及一或多種其他具有C8至C22、較佳C10至C22、更佳C12至C20且最佳C14至C20之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之方法,其中接觸步驟d)如下進行:其中步驟b)之該至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之該飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物以10:1至1:10、較佳5:1至1:5且最佳4:1至1:4、諸如4:1至1:1之重量比[琥珀酸酐/羧酸混合物]添加。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之方法,其中步驟b)之該至少一種經單取代的琥珀酸酐在接觸步驟d)中以步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計以0.1 wt%至3 wt%、較佳0.2 wt%至2 wt%且最佳0.3 wt%至1.5 wt%之總量添加;且步驟c)之該飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在接觸步驟d)中以步驟a)之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計以0.1 wt%至3 wt%、較佳0.2 wt%至2 wt%且最佳0.3 wt%至1.5 wt%之總量添加。
  10. 如請求項1至9中任一項所述之方法,其中接觸步驟d)在20℃至200℃、較佳40℃至150℃且最佳60℃至130℃之溫度下進行。
  11. 如請求項1至10中任一項所述之方法,其中接觸步驟d)如下進行:其中步驟b)之該至少一種經單取代的琥珀酸酐及步驟c)之該飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物同時添加,或其中步驟c)之該飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在步驟b)之該至少一種經單取代的琥珀酸酐之後添加,較佳地,其中步驟c)之該飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在步驟b)之該至少一種經單取代的琥珀酸酐之後添加。
  12. 如請求項1至11中任一項所述之方法,其中該至少一種經單取代的琥珀酸酐在步驟b)中以某一數量提供,使得該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上的該至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物之總重量係小於5 mg/m2 、諸如0.1至5 mg/m2 、較佳小於4.5 mg/m2 、更佳小於4.0 mg/m2 、諸如0.2至4 mg/m2 或1至4 mg/m2 的在步驟a)中提供之該至少一種含有碳酸鈣的填料材料;及/或步驟c)之該飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物在步驟c)中以某一數量提供,使得該經表面處理的填料材料產物之表面上的該飽和脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物之總重量係小於5 mg/m2 、諸如0.1至5 mg/m2 、較佳小於4.5 mg/m2 、更佳小於4.0 mg/m2 、諸如0.2至4 mg/m2 或1至4 mg/m2 的在步驟a)中提供的該至少一種含有碳酸鈣的填料材料。
  13. 一種經表面處理的填料材料產物,其包含 a)至少一種含有碳酸鈣的填料材料, b)於該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之表面上的處理層,其包含至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物及脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以該混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸, 其中該經表面處理的填料材料產物包含以該至少一種含有碳酸鈣的填料材料之總乾重計0.2 wt%至6 wt%的量的該處理層。
  14. 如請求項13所述之經表面處理的填料材料產物,其中該經表面處理的填料材料產物呈粉末形式。
  15. 如請求項13或14所述之經表面處理的填料材料產物,其可藉由如請求項1至12中任一項所述之方法獲得。
  16. 一種聚合物組成物,其包含至少一種聚合物樹脂及以該聚合物組成物之總重量計1 wt%至95 wt%的如請求項13至15中任一項所述之經表面處理的填料材料產物。
  17. 如請求項16所述之聚合物組成物,其中該至少一種聚合物樹脂為至少一種熱塑性聚合物,較佳選自包含以下之群的熱塑性聚合物:聚烯烴、聚醯胺、含鹵素聚合物及/或聚酯之均聚物及/或共聚物。
  18. 如請求項16或17所述之聚合物組成物,其中該聚合物組成物為母體混合物,較佳地,該母體混合物包含以該母體混合物之總重量計50 wt%至95 wt%、較佳60 wt%至85 wt%且更佳70 wt%至80 wt%的量的該經表面處理的填料材料產物。
  19. 一種纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵(profile)及/或模具及/或射出模具及/或吹模,其包含如請求項13至15中任一項所述之經表面處理的填料材料產物及/或如請求項16至18中任一項所述之聚合物組成物。
  20. 一種物品,其包含如請求項13至15中任一項所述之經表面處理的填料材料產物及/或如請求項16至18中任一項所述之聚合物組成物及/或如請求項19所述之纖維及/或長絲及/或膜及/或細線及/或片材及/或管材及/或特徵及/或模具及/或射出模具及/或吹模,其中該物品選自包含以下之群:衛生產品、醫療及保健產品、過濾產品、地工織物產品、農業及園藝產品、服裝、鞋類及行李產品、家庭及工業產品、包裝產品、建築產品及其類似物。
  21. 如請求項20所述之物品,其係選自包含以下之群的包裝產品:手提袋、垃圾袋、透明箔、衛生膜、農業箔、紙樣箔、瓶子、(熱成型)箔、擠出塗佈紙及板、盒紙板、紙板箱、紙袋、大袋(sacks)、瓦楞紙盒、可撓性管,諸如用於例如皮膚乳膏之乳膏及化妝品、袋,諸如用於生活垃圾及條板箱、定向膜及雙軸定向膜、托盤及其類似物。
  22. 一種至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物與脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物組合的用途,其係用於改良經表面處理的填料材料產物之流動性,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以該混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
  23. 一種至少一種經單取代的琥珀酸酐及/或其含鹽反應產物與脂族直鏈或支鏈羧酸混合物及/或其含鹽反應產物組合的用途,其係用於改良碳酸鈣於聚合物組成物之聚合物基質中之分佈,該脂族直鏈或支鏈羧酸混合物包含以該混合物之總重量計至少10.0 wt%的量的硬脂酸及一或多種其他具有C8至C24之碳原子總量的飽和脂族直鏈或支鏈羧酸。
  24. 如請求項22或23所述之用途,其中相比於僅用該至少一種經單取代的琥珀酸酐處理的相同經表面處理的填料材料產物,若當以剪切單元法在FT4粉末流變儀(ASTM D7891-15)上以15 kPa之預剪切正應力量測粉末流動性時,無側限屈服強度(unconfined yield strength,UYS)減小至少7%,或流動因子(flow factor,FF)增加至少7%,及/或當經由穩定性及可變流速法在FT4粉末流變儀上量測粉末流動性時,基本流動能(basic flowability energy,BFE)減小至少7%,則該改良達成。
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