[发明专利]含二氧化钛的复合材料

说明书

本发明涉及一种含二氧化钛的复合材料、其制备方法以及该复合材 料的用途。

从在聚合物体系中应用的也被称为添加剂的常规填料和颜料已知， 在填料或颜料颗粒和聚合物基体(polymer Matrix)间的相互作用的方式 和强度会影响复合材料的特性。通过有针对性的表面改性可改进该颗粒 和聚合物基体之间的相互作用，并由此改进由聚合物基体中的填料和颜 料组成的体系(即下面称为复合材料)的特性。通常的表面改性方式是 使用烷氧基烷基硅烷使颗粒表面官能化。该表面改性可用于提高颗粒和 基体的相容性。此外，通过合适选用官能团也可实现颗粒在基体中的结 合。

改进聚合物材料机械性能的第二种可能性是使用超细颗粒。 US-B-6667360公开了一种含1-50重量％的粒度为1-100nm的纳米颗粒 的聚合物复合材料。建议用其颗粒表面未经改性的金属氧化物、金属硫 化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氟化物和金属氯化物作为纳米颗 粒。作为聚合物基体可提及环氧化物、聚碳酸酯、硅酮、聚酯、聚醚、 聚烯烃、合成橡胶、聚氨酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚苯醚、聚酮和它们 的共聚物以及混合物。在US-B-6667360中公开的复合材料据信与未经 充填的聚合物相比具有改进的机械特性，特别是拉伸特性和耐刮擦特 性。

现有技术中所描述的用填料改性的复合材料的另一缺点是其在许 多应用中的不足的机械特性。

本发明的目的是克服现有技术的缺点。

本发明的特别目的在于提供一种复合材料，其与现有技术的复合材 料相比有明显改进的弯曲模量、弯曲强度、拉伸模量、拉伸强度、裂纹 韧性、断裂韧性、冲击韧性和磨耗速率。

通过改进机械特性可实现较薄的构件。这可决定性地有利于在汽车 领域以及飞机领域和宇航领域中节约重量。例如在火车和飞机中由热固 性塑料成型物料(Formmasse)制成的保险杠或内衬件均属此应用。特 别在粘合剂中需达高的拉伸强度。例如基于聚合物如苯乙烯-丁二烯橡胶 (SBR)的弹性体合成材料(elastomere Kunststoffe)的应用特别是密封件 和减震器。

令人意外的是，本发明的目的可通过具有独立权利要求的特征的本 发明的复合材料实现。优选的实施方案表征于从属权利要求中。

令人意外的是，在使用微晶大小d₅₀小于350nm(按Debye-Scherrer 法测定)的沉淀的表面改性的二氧化钛时也可大大改进聚合物复合材料 的机械和摩擦特性。意外的是，在颗粒和基体之间的物理结合(Bindung) 对改进该复合材料的机械和摩擦特性很有利。

本发明的复合材料含聚合物基体和0.1-60重量％的中值微晶大小 (mittler)d₅₀小于350nm(Debye-Scherrer法测定)的沉淀 二氧化钛颗粒。该微晶大小d₅₀优选小于200nm，特别优选3-50nm。 该二氧化钛颗粒可呈球状或杆状形态。

此外，本发明的复合材料可含专业人员已知的组分，例如矿物填料、 玻璃纤维、稳定剂、工艺添加剂((也称为保护体系)如分散助剂、脱模剂、 抗氧化剂、抗臭氧剂等)、颜料、阻燃剂(例如氢氧化铝、三氧化锑、氢 氧化镁等)、硫化加速剂、硫化延迟剂、氧化锌、硬脂酸、硫、过氧化物 和/或增塑剂。

本发明的复合材料可还含有例如至多80重量％，优选10-80重量％ 的矿物填料和/或玻璃纤维、至多10重量％，优选0.05-10重量％的稳定 剂和工艺添加剂(如分散助剂、脱模剂、抗氧化剂等)、至多10重量％的 颜料和至多40重量％的阻燃剂(例如氢氧化铝、三氧化锑、氢氧化镁等)。

本发明的复合材料可含有例如0.1-60重量的二氧化钛、0-80重量％ 的矿物填料和/或玻璃纤维、0.05-10重量％的稳定剂和工艺添加剂(如分 散助剂、脱模剂、抗氧化剂等)、0-10重量％的颜料、0-40重量％的阻燃 剂(例如氢氧化铝、三氧化锑、氢氧化镁等)。