[发明专利]改进炭黑分散的方法

说明书

由颜料和脱模剂构成的母料，其特征在于，所述脱模剂选自低分子量聚烯烃油、低分子量聚烯烃蜡、褐煤蜡和脂肪酸和/或脂肪醇的脂族或芳族羧酸酯，其中该母料的颜料含量为基于母料总重量计的3至70重量%，该母料适用于制备具有改进的颜料分散的聚合物组合物。

本发明提供具有改进的颜料颗粒在聚合物基质中的分散的含颜料的聚碳酸酯-配混物和这些化合物的制备方法。优选使用炭黑作为颜料，其中“炭黑”在本发明中代表所有微粒状的纯碳底物和碳化合物，例如色素炭黑、导电炭黑、碳纳米管、石墨。该含颜料的聚碳酸酯-配混物可含有其它聚合物，例如，弹性体或接枝聚合物，或其它热塑性塑料，例如聚酯。

本发明此外涉及含有颜料和要添加到聚碳酸酯组合物中的脱模剂的颜料母料的用途。

本发明此外涉及具有改进的颜料颗粒在聚合物基质中的分散的这样的聚碳酸酯-配混物的制备方法，其中在配混该聚碳酸酯组合物时，使用颜料在基于脂族醇或多元醇的脂肪酸酯中的母料。本发明还提供这样的在脂肪酸酯中的颜料母料的制备。

将颜料，且特别是炭黑颗粒掺入热塑性聚合物组合物中时的技术问题在于，使颜料颗粒完全和均匀分散在聚合物基质中。不完全分散的颜料颗粒形成颜料附聚物，其除颜色不均匀和颜色深度不足外还特别造成对聚合物组合物的机械性质，如它们的韧性和断裂伸长率以及对该材料的表面性质具有不利作用的缺陷。较大的颜料附聚物在这样的组合物的表面上例如造成瑕疵和缺陷，如点蚀、条痕，并最终造成不合意的光泽度的降低。在与其它材料的复合材料中，这样的表面缺陷此外也会不利地影响复合材料粘附性质（例如漆附着性）。

用于许多技术应用领域，例如用于黑色着色、用于提高组合物的导电性或导热性、用于机械增强或用于结合并降低低分子量有机化合物如残留单体或有味物质的挥发性的碳基颜料 – 例如，炭黑、石墨、富勒烯、石墨烯、活性炭和碳纳米管 – 以特别强的颗粒间结合力为特征并因此具有特别高的形成附聚物的趋势，该附聚物在掺入热塑性聚合物中时很难于再分散。

从现有技术中获知用于改进这样的颜料在热塑性聚合物组合物中的分散的多种方法。例如，在商业上惯用的配混装置如双螺杆挤出机或内部捏合机中通过在颜料掺入聚合物熔体中的过程中通过剪切提高比能量输入，可以改进颜料分散。

但是，在聚合物熔体的情况中，特别是在具有在大多数应用领域中对于良好热塑加工性而言所需的低粘度，即高熔体流动性的那些的情况中，可用于颜料分散的能量输入在技术上受限。在另一些情况下，该颜料要掺入的聚合物熔体的热负荷能力限制该能量输入。高比能量输入自然造成高工艺温度，这视聚合物而定，会造成该聚合物的不合意破坏、老化或甚至分解。

另一方法是在聚合物基质中使用颜料的高浓缩母料，其中不使用另外的添加剂/加工助剂的情况下，技术上可实现的聚合物基质中颜料的浓度对经济用途而言不够高。此外，用这种方法只有在颜料已充分分散存在在母料中时才能实现最终产物中的良好颜料分散，在使用聚合物基质时，特别是在聚碳酸酯中不能充分确保这一点。

改进颜料分散的另一可能性在于使用分散助剂，其减少颜料附聚物内的各颜料颗粒或颜料聚集体之间的分子间相互作用并由此使得在制备配混物时剪开附聚物变得容易。使用这样的在该组合物中没有其它必要作用的分散助剂的缺点在于，它们保留在制成的聚合物组合物中，并因此可能不利地影响目标产物的应用技术性能。

例如，此类分散助剂在不同聚合物（例如抗冲改性聚合物）的多相组合物（共混物）中会通过积聚在相界面而不利地影响不同聚合物组分的相相容性并由此不利地影响共混物组合物的机械性质。同样地，这些添加剂在某些聚合物体系中会催化不合意的老化过程，例如在缩聚聚合物中的水解反应。

现有技术: