[发明专利]制备分散体的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种用于增加分散体的材料通量的方法。

背景技术

在各种诸如药品、食品、塑料和电池制造行业的工程师和操作者 日常所面临的一个问题是在树脂中获得颗粒的均匀共混物。即使当获 得了可接受的共混物时，又出现了如何保持共混物通过下游设备的其 他挑战。加工之前以及加工期间，共混不足或无法保持适当的共混通 常导致额外且不必要的花费(例如与材料不合格和产量降低、共混时 间和能量增加、生产力降低、启动延迟、以及次品或不合格产品相关 的花费)。

共混物一般需要组分具有足够的分散性，以相对于具有不成比例 的或不连续含量的材料的区域的共混物实现均匀的特性并且满足性能 需求。相对于共混物或混合物组分的加工条件和特性，少量和大量的 材料会难以分散在组合物中。材料的分散性或可流动性和/或粉末结块 可能导致不能实现均匀的共混物和混合物，并且除了其他缺陷之外降 低了批料均匀度，这会需要增加测试和取样。

一些要求不高的工业应用可允许一定程度的附聚，但是在要求较 高的应用中则是不允许的。然而，涉及粉末的精确计量或混合的应用 通常需要较少的附聚。即使在相对要求不高的应用中，提高粉末流动 性的能力可以提供均匀性的增加，同时混合条件更加温和或混合周期 更短。另外，粉末流动性增加可减少昂贵成分(例如，染料和颜料) 的使用量，尤其是在使用一定量上述成分的需要与所述材料在与之混 合的粉末中的分散度相关的情况下。

发明内容

本公开提供一种用于制备分散体的方法，包括混合微粒、纳米粒 子和流体聚合物组分。相对于不含纳米粒子的可比分散体，纳米粒子 以能增加材料通量的足够量存在。

在一个实施例中，相对于不含纳米粒子的可比分散体，在分散体 中纳米粒子以能降低混合时间的足够量存在。

在一个方面，本公开提供包括微粒、纳米粒子和流体聚合物组分 的分散体，其中相对于不含纳米粒子的可比分散体，纳米粒子以能增 加材料通量的足够量存在。

在一个方面，分散体的表面改性的纳米粒子以能增加分散体的材 料通量的足够量存在。

在一个方面，纳米粒子分散在微粒中，并且与流体聚合物组分混 合以形成分散体。

在一个方面，涂层组合物包括本公开的分散体，其中组合物是可 固化的。

在涂层和多种树脂组合物中，颗粒(例如，填充剂和增量剂)和/ 或小分子可能存在问题。颗粒或小分子可能迁移到组合物的表面，或 当与树脂和其他组分混合时很差地分散，产生不成比例的或不连续浓 度的区域，导致负面和/或不期望的特性。在流体或液体与颗粒混合期 间，因为不能混合的组合物和/或差的颗粒分散，可能在混合粘度、扭 矩和材料通量方面遇到不一致。

微粒和纳米粒子在流体聚合物组分中混合以形成具有增加的材料 通量和降低的混合时间的分散体。包括具有足够量纳米粒子的分散体 的涂层相对于包括不含纳米粒子的分散体的可比涂层具有增加的材料 通量和降低的混合时间。

具体实施方式

对于下面定义的术语，除非权利要求或说明书的其他地方给出不 同的定义，否则这些定义应被应用。

术语“材料通量”是指由在一定时间段内通过混合微粒、纳米粒 子和流体聚合物组分(以克/分钟记录)制备分散体的混合方法产生的 分散体的量。将本发明方法的输出与相似方法的输出相比较，该相似 方法不含纳米粒子，但在其他所有方面，例如使用的装置类型以及处 理条件(例如，温度)基本上是相同的。在一个实例中，分散体可以 使用12英寸的共旋转双螺杆挤出机(B&P处理系统，型号#MP-2019； 15∶1，具有17-90°揉合块和2-60°向前揉合块)在1.5的供料速率设 定值下熔融混合。材料在大约105℃至115℃的温度下退出挤出机，其 中材料在挤出机冲模中回收并随时间变化称重。本说明书中的实例提 供其他用于比较材料通量的方法。

术语“混合时间”是指混合纳米粒子、微粒和流体聚合物组分以 制备分散体需要的时间。

术语“扭矩”是指施加到构件(例如挤出机螺杆或混合叶轮)以 产生旋转运动的力的量度。扭矩通过将施加的力与从枢转点至力施加 点的距离相乘确定。