TWI441859B - 填充之聚合物複合物 - Google Patents
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Description
本發明係關於經中空微球體或中空氣泡填充之聚合物或樹脂複合物。
在此項技術中已知在聚合複合物中,例如熱固性樹脂及熱塑性樹脂,併入中空微球體以代替昂貴的聚合物組份或降低所得物品之密度。舉例而言,3M Company出售與其他物質一起用作聚合複合物中之填料的3M牌S60HS玻璃氣泡。該等玻璃氣泡具有29微米之平均尺寸D50及45微米之平均尺寸D90。
儘管玻璃氣泡已常用於成功地降低最終複合物之密度,但所得複合物通常顯現,特定物理性質,之如衝擊強度及拉伸強度不欲損失。非增強性填料併入聚合物基質中導致填充聚合物組合物之機械強度(拉伸、衝擊等)降低。非增強性填料可定義為縱橫比(長度比直徑)小於2之任何粒子。咸信機械強度之損失係主要歸因於填料造成聚合物鏈纏結能力之破壞,且亦歸因於聚合物與填料之間的無效鍵結,其中結合強度被認為是小於聚合物鏈自身之拉伸強度。已知使用偶合劑(例如,矽烷處理)以改良填料粒子與聚合基質之間的結合強度,但期望所得複合物之物理性質具有更多的改良。
填充樹脂複合物之說明性實例係揭示於美國專利第3,769,126號(Kolek)、第4,243,575號(Myers等人)、第4,923,520號(Anzai等人)及第5,695,851號(Watanabe等人)及歐洲申請案第1,142,685號(Akesson)中。
存在對於經中空微球體填充之聚合物或樹脂基質之改良複合物的需求。
本發明係關於含有中空微球體或氣泡之聚合物或樹脂複合物及以該等複合物所製造之物品。已發現可使用如下描述之特定中空微球體來製造展示改良性質之所得複合物。
簡單概括而言,本發明之複合物包含聚合物或樹脂基質及複數個如本文所述之中空微球體。本發明之複合物與習知複合物的不同之處在於微球體比先前已知複合物中使用之微球體相對更小且相對更堅固。
本發明之複合物展示令人驚歎且先前未獲得之包括衝擊強度及伸長率之出眾物理性質的組合。依照本發明,以該等複合物所製造之物品可提供令人驚歎之有利結果。
出於本發明之目的,於本申請案中所用之以下術語係定義如下:"平均尺寸D50"為平均50%(以數目計)之微球體之直徑等於或大於其的直徑。
"平均尺寸D90"為平均90%(以數目計)之微球體之直徑等於或大於其的直徑。
本發明之複合物包含聚合物或樹脂基質及複數個中空微球體。在一些實例中,本發明之複合物基本上吸由此基質、如下所述之微球體及所需添加劑組成。
用於本發明之複合物中的中空微球體通常會具有25微米或更小之平均尺寸D50及使用ASTM D3102-72:中空玻璃微球體之液壓崩裂強度(Hydrostatic Collapse Strength of Hollow Glass Microspheres)量得之至少10,000 PSI(68.8 Mpa)之10%崩裂強度。
該等泡之10%抗壓強度較佳為至少15,000 PSI(103 Mpa)且更佳為至少18,000 PSI(124 Mpa)以承受在當由該等複合物製造複合物物品時通常遇到之熱塑性擠出及射出成形操作。
用於本發明之複合物中的氣泡小於習知用於複合物中之彼等氣泡。通常,該等氣泡會具有約25微米或更小、較佳約20微米或更小之平均尺寸D50。通常,該等氣泡會具有約50微米或更小、較佳約40微米或更小之平均尺寸D90。在一些說明性較佳實施例中,該等氣泡具有約25微米或更小之平均尺寸D50及約50微米或更小之平均尺寸D90,且其他一些說明性實施例甚至為約20微米或更小之平均尺寸D50及約40微米或更小之平均尺寸D90。
微球體較佳包括玻璃或陶瓷材料且最佳為中空玻璃微球體。
聚合基質一般為其中可使用中空微球體之任何熱塑性或熱固性聚合物或共聚物。聚合基質包括烴聚合物及非烴聚合物兩者。有用的聚合基質之實例包括(但不限於)聚醯胺、聚醯亞胺、聚醚、聚胺基甲酸酯、聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酮、聚脲、聚乙烯樹脂、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯及氟化聚合物。
一較佳應用涉及其中組份係在壓出或模製聚合物物品形成之前分散於熔融混合階段中的可熔融加工之聚合物。
出於本發明之目的,可熔融加工之組合物為彼等能夠在組合物之至少一部分係在熔融狀態下時經加工的組合物。
習知認可之熔融加工方法及設備可用於加工本發明之組合物中。熔融加工操作之非限制性實例包括擠出、射出成形、批式混合、旋轉成形及拉製法。
較佳之聚合基質包括聚烯烴(例如,高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、直鏈低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚烯烴共聚物(例如,乙烯-丁烯、乙烯-辛烯、乙烯-乙烯醇)、聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物(例如,高衝擊聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯、聚氯乙烯(PVC)、含氟聚合物、液晶聚合物、聚醯胺、聚醚醯亞胺、聚苯硫醚、聚碸、聚縮醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚胺基甲酸酯、熱塑性彈性體、環氧樹脂、酸醇樹脂、三聚氰胺、酚系樹脂、脲、乙烯酯或其組合。
彈性體為適用作聚合基質之聚合物的另一子集。有用之彈性聚合樹脂(亦即,彈性體)包括熱塑性及熱固性彈性聚合樹脂,例如,聚丁二烯、聚異丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三聚物、磺化乙烯-丙烯-二烯三聚物、聚氯丁二烯、聚(2,3-二甲基丁二烯)、聚(丁二烯-共-戊二烯)、氯磺化聚乙烯、聚硫醚彈性體、聚矽氧彈性體、聚(丁二烯-共-腈)、氫化腈-丁二烯共聚物、丙烯酸彈性體、乙烯-丙烯酸酯共聚物。
有用之熱塑性彈性聚合物樹脂包括由諸如聚苯乙烯、聚(乙烯基甲苯)、聚(第三丁基苯乙烯)及聚酯之玻璃狀或結晶嵌段,及諸如聚丁二烯、聚異戊二烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、聚醚酯及如(例如)以商品名稱"KRATON"購自Shell Chemical Company,Houston,Texas之聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)嵌段共聚物之其類似物之彈性嵌段之嵌段物製得的嵌段共聚物。亦可使用該等上述彈性聚合樹脂之共聚物及/或混合物。
有用之聚合基質亦包括含氟聚合物,亦即,至少部分經氟化之聚合物。有用之含氟聚合物包括(例如)彼等可自包含以下物質之單體製備(例如,藉由自由基聚合反應)的含氟聚合物:25氯三氟乙烯、2-氯五氟丙烯、3-氯五氟丙烯、偏二氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯、1-氫五氟丙烯、2-氫五氟丙烯、1,1-二氯氟乙烯、二氯二氟乙烯、六氟丙烯、氟乙烯、全氟乙烯基醚(例如,諸如CF3
OCF2
CF2
CF2
OCF=CF2
之全氟(烷氧基乙烯基醚),或諸如全氟(甲基乙烯基醚)或全氟(丙基乙烯基醚)之全氟(烷基乙烯基醚))、諸如含腈單體(例如,CF2
=CFO(CF2
)LCN、CF2
=CFO[CF2
CF(CF3
)O]q
(CF2
O)y
CF(CF3
)CN、CF2
=CF[OCF2
CF(CF3
)]r
O(CF2
)t
CN或CF2
=CFO(CF2
)u
OCF(CF3
)CN,其中L為2至12;q為0至4;r為1至2;y為0至6;t為1至4;且u為2至6)、含溴單體(例如,Z-Rf-Ox-CF=CF2
,其中Z為Br或I,Rf為經取代或未經取代之C1
-C1 2
氟伸烷基,其可經全氟化且可含有一或多個醚氧原子,且x為0或1)之固化位點單體;或其組合,其視情況與諸如乙烯或丙烯之額外非氟化單體組合。該等含氟聚合物之特定實例包括聚偏二氟乙烯;四氟乙烯、六氟丙烯及偏二氟乙烯之共聚物;四氟乙烯、六氟丙烯、全氟丙基乙烯基醚及偏二氟乙烯之共聚物;四氟乙烯-六氟丙烯共聚物;四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(例如,四氟乙烯全氟(丙基乙烯基醚));及其組合。
有用之市售熱塑性含氟聚合物包括(例如)以商品名稱DYNEONT M
THV(例如,"THV 220"、"TIIV 400G"、"THV 500G"、"THV 815"及"THV 610X")、"PVDF"、"PVF"、"TFEP"、"PFA"、"IITE"、"ETFE"及"FEP"購自Dyneon,LLC,Oakdale,Minnesota之彼等含氟聚合物;以商品名稱"KYNAR"(例如,"KYNART M
740")購自Atofina Chemicals,Philadelphia,Pennsylvania之彼等含氟聚合物;以商品名稱"HYLAR"(例如,"HYLART M
700")及"HALART M
ECTFE"購自Solvay Solexis,Thorofare,New Jersey之彼等含氟聚合物;Allied Signal PCTFE;及DuPont TEFLONT M
。
本發明之複合物之聚合樹脂組份可包含於2004年11月16日申請之受讓人之同在申請中的美國臨時專利申請案第60/628335號(檔案號60207US002)中所描述之嵌段共聚物。
嵌段共聚物經由官能部分與微球體相互作用。官能嵌段通常具有一或多個極性部分,諸如,酸(例如,-CO2
H、-SO3
H、-PO3
H);-OH;-SH;第一胺、第二胺或第三胺;銨N-取代或未經取代之醯胺及內醯胺;N-取代或未經取代之硫醯胺及硫內醯胺;酐;直鏈或環狀醚及聚醚;異氰酸酯;氰酸酯;腈;胺基甲酸酯;脲;硫脲;雜環胺(例如,吡啶或咪唑))。可用於引入該等基團之有用單體包括(例如)酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸,且包括如美國專利申請案第2004/0024130號(Nelson等人)中描述之經由甲基丙烯酸第三丁酯單體單元之酸催化去保護形成的甲基丙烯酸官能度;丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯(例如,丙烯酸2-羥基乙酯)、丙烯醯胺及甲基丙烯醯胺、N-取代及N,N-二取代之丙烯醯胺(例如,N-第三丁基丙烯醯胺、N,N-(二甲基胺基)乙基丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N,N-二甲基甲基丙烯醯胺)、N-乙基丙烯醯胺、N-羥乙基丙烯醯胺、N-辛基丙烯醯胺、N-第三丁基丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N,N-二乙基丙烯醯胺及N-乙基-N-二羥乙基丙烯醯胺)、脂族胺(例如,3-二甲基胺基丙胺、N,N-二甲基伸乙基二胺);及雜環單體(例如,2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-(2-胺基乙基)吡啶、1-(2-胺基乙基)吡咯啶、3-胺基啶、N-乙烯基吡咯啶酮及N-乙烯基己內醯胺)。
其他適合的嵌段通常具有一或多個疏水部分,例如,諸如彼等具有至少約4、8、12或甚至18個碳原子之脂族烴及芳族烴部分;諸如彼等具有至少約4、8、12或甚至18個碳原子之氟化脂族烴及/或氟化芳族烴部分;及聚矽氧部分。
用於引入該等嵌段之有用單體的非限制性實例包括:諸如乙烯、丙烯、異戊二烯、苯乙烯及丁二烯之烴烯烴;諸如十甲基環戊矽氧烷及十甲基四矽氧烷之環矽氧烷;諸如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、二氟乙烯及氯氟乙烯之氟化烯烴;諸如丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂醯酯之非氟化丙烯酸烷酯及非氟化甲基丙烯酸烷酯;諸如具有式H2
C=C(R2
)C(O)O-X-N(R)SO2
Rf
'之丙烯酸全氟烷基磺醯胺基烷酯及甲基丙烯酸全氟烷基磺醯胺基烷酯的氟化丙烯酸酯,其中:Rf
'為-C6
F1 3
、-C4
F9
或-C3
F7
;R為氫、C1
至C1 0
烷基或C6
-C1 0
芳基;且X為二價連接基團。較佳之實例包括C4
F9
SO2
N(CH3
)C2
H4
OC(O)NH(C6
H4
)CH2
C6
H4
NHC(O)OC2
H4
OC(O)CH=CH2
或C4
F9
SO2
N(CH3
)C2
H4
OC(O)NH(C6
H4
)CH2
C6
H4
NHC(O)OC2
H4
OC(O)C(CH3
)=CH2
。
該等單體可容易地獲自商業來源或(例如)根據美國專利申請案第2004/0023016號(Cernohous等人)中之程序來製備,其中該專利申請案之揭示內容係以引用的方式併入本文中。
具有官能部分之有用嵌段共聚物之其他非限制性實例包括聚(異戊二烯-嵌段-4-乙烯基吡啶);聚(異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸);聚(異戊二烯-嵌段-丙烯酸N,N-(二甲基胺基)乙酯);聚(異戊二烯-嵌段-2-二乙基胺基苯乙烯);聚(異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸縮水甘油酯);聚(異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸-2-羥乙酯);聚(異戊二烯-嵌段-N-乙烯基吡咯啶酮);聚(異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐);聚(異丙烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸));聚(苯乙烯-嵌段-4-乙烯基吡啶);聚(苯乙烯-嵌段-2-乙烯基吡啶);聚(苯乙烯-嵌段-丙烯酸);聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯醯胺);聚(苯乙烯-嵌段-N-(3-胺基丙基)甲基丙烯醯胺);聚(苯乙烯-嵌段-丙烯酸N,N-(二甲基胺基)乙酯);聚(苯乙烯-嵌段-2-二乙基胺基苯乙烯);聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸縮水甘油酯);聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸2-羥乙酯);聚(苯乙烯-嵌段-N-乙烯基吡咯啶酮共聚物);聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-4-乙烯基吡啶);聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸縮水甘油酯);聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸);聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸));聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐);聚(丁二烯-嵌段-4-乙烯基吡啶);聚(丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸);聚(丁二烯-嵌段-丙烯酸N,N-(二甲基胺基)乙酯);聚(丁二烯-嵌段-2-二乙基胺基苯乙烯);聚(丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸縮水甘油酯);聚(丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸2-羥乙酯);聚(丁二烯-嵌段-N-乙烯基吡咯啶酮);聚(丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐);聚(丁二烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸);聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-4-乙烯基吡啶);聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸);聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-丙烯酸N,N-(二甲基胺基)乙酯);聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-2-二乙基胺基苯乙烯);聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸縮水甘油酯);聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸2-羥乙酯);聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-N-乙烯基吡咯啶酮);聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐);聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸));及氫化形式之以下各物:聚(丁二烯-嵌段-4-乙烯基吡啶)、聚(丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸)、聚(丁二烯-嵌段-丙烯酸N,N-(二甲基胺基)乙酯)、聚(丁二烯-嵌段-2-二乙基胺基苯乙烯)、聚(丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸縮水甘油酯)、聚(丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸-2-羥乙酯)、聚(丁二烯-嵌段-N-乙烯基吡咯啶酮)、聚(丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐)、聚(丁二烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸))、聚(異戊二烯-嵌段-4-乙烯基吡啶)、聚(異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸)、聚(異戊二烯-嵌段-丙烯酸N,N-(二甲基胺基)乙酯)、聚(異戊二烯-嵌段-2-二乙基胺基苯乙烯)、聚(異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸縮水甘油酯)、聚(異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸2-羥乙酯)、聚(異戊二烯-嵌段-N-乙烯基吡咯啶酮)、聚(異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐)、聚(異戊二烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸))、聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸縮水甘油酯)、聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸)、聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸)、苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-4-乙烯基吡啶)、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸)、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-丙烯酸N,N-(二甲基胺基)乙酯)、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-2-二乙基胺基苯乙烯)、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸縮水甘油酯)、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸2-羥乙酯)、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-N-乙烯基吡咯啶酮)、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐)、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸)、聚(MeFBSEMA-嵌段-甲基丙烯酸)(其中"MeFBSEMA"係指例如如獲自3M Company,Saint Paul,Minnesota之甲基丙烯酸2-(N-甲基全氟丁烷磺醯胺基)乙酯)、聚(MeFBSEMA-嵌段-甲基丙烯酸第三丁酯)、聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸第三丁酯-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸酐-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-嵌段-甲基丙烯酸-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸)-嵌段-MeFBSEMA))、聚(苯乙烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸-共-MeFBSEMA))、聚(苯乙烯-嵌段-(甲基丙烯酸第三丁酯-共-MeFBSEMA))、聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸第三丁酯-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-異戊二烯-嵌段-甲基丙烯酸-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸)-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸-共-MeFBSEMA))、聚(苯乙烯-嵌段-異戊二烯-嵌段-(甲基丙烯酸第三丁酯-共-MeFBSEMA))、聚(MeFBSEMA-嵌段-甲基丙烯酸酐)、聚(MeFBSEMA-嵌段-(甲基丙烯酸-共-甲基丙烯酸酐))、聚(苯乙烯-嵌段-(甲基丙烯酸第三丁酯-共-MeFBSEMA))、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸第三丁酯-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸酐-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-丁二烯-嵌段-甲基丙烯酸-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸)-嵌段-MeFBSEMA)、聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-(甲基丙烯酸酐-共-甲基丙烯酸-共-MeFBSEMA))及聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-(甲基丙烯酸第三丁酯-共-MeFBSEMA))。
通常,嵌段共聚物應經選定以使得至少一個嵌段能夠與微球體相互作用。嵌段共聚物之剩餘嵌段的選擇通常會由嵌段共聚物會與其組合之任何聚合樹脂的性質來指示。
嵌段共聚物可為可藉由使用官能引發劑或藉由如此項技術中習知認可之封端活性聚合物鏈來合成的端官能化聚合材料。本發明之端官能化聚合材料可包含在至少一個鏈端上由官能基終止之聚合物。聚合物質可為均聚物、共聚物或嵌段共聚物。對於具有多個鏈端之彼等聚合物,官能基可為相同的或不同的。官能基之非限制性實例包括胺、酐、醇、羧酸、硫醇、順丁烯二酸酯、矽烷及鹵化物。使用此項技術中已知之活性聚合方法的端官能化策略可用於提供該等材料。
可使用任何量之嵌段共聚物,然而,通常包括高達5重量%之範圍內之量的嵌段共聚物。
在一較佳實施例中,微球體可經偶合劑處理以增強微球體與聚合樹脂之間的相互作用。需要選定匹配或提供與選定聚合物調配物之相應官能基具有適合反應性的偶合劑。偶合劑之說明性實例包括鋯酸鹽、矽烷或鈦酸鹽。一般的鈦酸鹽及鋯酸鹽偶合劑為熟習此項技術者所知且關於該等材料之用途及選擇標準的詳細概述可見於Monte,S.J.,Kenrich Petrochemicals,Inc.,"Ken-ReactReference Manual-Titanate,Zirconate and Aluminate Coupling Agents",第三修訂版,1995年3月中。若使用,則通常包括約1至3重量%之量的偶合劑。
適合的矽烷係經由縮合反應偶合至玻璃表面以形成與矽質填料之矽氧烷鍵。此處理使填料更濕潤或促進材料至微球體表面之黏著。此舉提供無機填料與有機基質之間發生共價、離子或偶極鍵結之機制。矽烷偶合劑係基於所需之特定官能度來選定。例如,對於與含有酐基、環氧基或異氰酸酯基之嵌段共聚物的混合,可需要胺基矽烷玻璃處理。或者,以酸性官能基之矽烷處理可需要嵌段共聚物選擇以具有能夠酸-鹼相互作用、離子或氫鍵結情況之嵌段。達成緊密玻璃微球體-嵌段共聚物相互作用之另一方法為以含有可聚合部分之適合偶合劑官能化微球體之表面,因此將材料直接併入聚合物主鏈中。可聚合部分之實例為含有諸如苯乙烯、丙烯酸及甲基丙烯酸部分之烯烴官能基之材料。適合的矽烷偶合策略係概述於Barry Arkles之Silane Coupling Agents:Connecting Across Boundaries
,第165-189頁,Gelest Catalog 3000-A Silanes and Silicones:Gelest Inc.Morrisville,PA中。
偶合劑之其他說明性實例包括經順丁烯二酸酐改質之聚丙烯及聚乙烯。
適合的偶合劑之選擇部分將視樹脂與微球體之組合物而定且可由一般技術者容易地進行。
若需要,則本發明之複合物可進一步包含(若需要)其他添加劑及試劑。說明性實例包括顏料、增黏劑、阻燃劑、UV吸收劑、光穩定劑、防黏劑、增塑劑、韌化劑、抗衝擊改質劑、抗氧化劑、成核劑、分散劑、抗菌劑、抗靜電劑及加工助劑。
本發明之複合物可用於製造(若需要)多種物品。說明性實例包括諸如儀器面板核心、引擎蓋、側衝擊面板、保險桿、儀錶板、o形圈、密封墊、制動墊及軟管之運輸應用;模製家用零件;複合薄片;熱成形結構組件,及導線及電纜包層。其他說明性實例包括灌封化合物、面板結構、結構複合樹脂、塑膠容器及集裝架。
本發明將藉由以下說明性實例來進一步解釋。
將所有樣品於一裝配有用於微球體及玻璃纖維之頂部給料器、水浴及粒化機配件之Berstorff Ultra Glide雙螺桿擠壓機(TSE;25 mm螺桿直徑;36:1之長徑比;獲自Berstorff GmbH,Hannover,Germany)上進行混合。螺桿速度在140至160 rpm之範圍內。溫度設定點係在200℉至575℉(93℃至302℃)之範圍內,而實際值係在500℉至575℉(93℃至260℃)之範圍內。TSE產量為約10 lbs/hr。
隨後使用一ASTM四腔模具,將測試樣品在150ton Engel射出成形機(Injection Molding Machine)(獲自ENGEL GmbH,Schwertberg,Austria)上進行模製。所用螺桿直徑為30 mm且注射壓力係保持在低於18,000 psi(124 Mpa)下以最小化微球體破裂。
使用以下測試方法。
缺口伊佐德氏衝擊強度係根據ASTM D-256來測定且無缺口伊佐德氏衝擊強度係根據ASTM D-4812來測定。
拉伸模數係根據ASTM測試方法D-638來測定且係以Mpa來報導。
極限拉伸強度係根據ASTM測試方法D-638來測定且係以Mpa來報導。
撓曲模數係根據ASTM測試方法D-790來測定且係以Mpa來報導。
極限撓曲強度係根據ASTM測試方法D-790來測定且係以Mpa來報導。
斷裂伸長率係根據ASTM測試方法D-638來測定且係以%來報導。
射出成形複合物材料之密度係使用以商品名稱"ACCUPYC 1330 PYCNOMETER"獲自Micromeritics,Norcross,Georgia之全自動氣體置換比重計,根據ASTM D-2840-69,"Average True Particle Density of Hollow Microspheres"來測定。
射出成形複合物樣品之密度係使用Micromeretics Accupyc 1330氦比重計(獲自Micromeritics Instrument Corporation,Norcross,GA)來量測。射出成形複合物之機械性質及熱性質係使用表1中列舉之ATSTM標準測試方法來量測。
將S60HS微球體及微球體A及B於一雙螺桿擠壓機上混合至耐綸6,6樹脂中。隨後將各種調配物之ASTM測試樣品進行射出成形且按照以上列出之每一ASTM測試來量測一般機械性質。機械性質測試之結果係展示於表3中。
該等結果展示藉由將更小、更堅固之氣泡A或B併入耐綸6,6中,獲得與耐綸6,6中之S60HS相比改良之機械性質(衝擊強度、拉伸強度、拉伸伸長率及撓曲強度)。
若干專利申請案及專利係引用於本文中;其每一者係以引用的方式全部併入本文中。
在不偏離本發明之範疇及精神的情況下,本發明之多種更改及變更對於熟習此項技術者將變得顯而易見。
Claims (4)
- 一種填充之樹脂複合物,其包含至少一種聚合樹脂及氣泡,其中該等氣泡係選自由玻璃氣泡及陶瓷氣泡組成之群,且該等氣泡具有25微米或更小之平均尺寸D50、50微米或更小之平均尺寸D90,及至少10,000PSI之10%崩裂強度。
- 如請求項1之複合物,其中該等氣泡具有20微米或更小之平均尺寸D50。
- 如請求項1之複合物,其中該複合物中大於75%之氣泡具有20微米或更小之平均尺寸D50及40微米或更小之平均尺寸D90。
- 一種包含如請求項1之複合物的物品。
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