[发明专利]用于制造具有改性的填料颗粒的填充聚合物材料的方法

说明书

背景技术

一般来讲，期望填充的聚合物材料用于各种应用，诸如消费品和聚合物复合建筑材料。填充的聚合物材料常常采用着色剂来改善其形成的物体的外观和美观特性。通常，在颜料或染料与填料共混之前，将其加入聚合物中。然而，已知着色的填充聚合物材料褪色且发生美学上令人不悦的颜色变化。美学上令人不悦的颜色变化的一种形式被称为“变白”。当由着色的填充聚合物材料形成的物体暴露于物理损坏诸如刮擦、冲击和弯曲时，已知其变成白色。所用的典型的矿物填料的颜色是白色的，并且一般理解变白是由于白色填料开始暴露在物体的表面上。

在Bianchi等人的美国专利7,863,369中公开了由聚合物基体和颜料形成的着色的填充聚合物材料。所述颜料包括氧化铝水合物颗粒，其具有共价键合到所述氧化铝水合物颗粒的表面上的染料。然而，已知根据Bianchi的公开制成的材料形成斑点并在不可接受的程度上变白。

因此，行业内持续需要提供着色的填充聚合物材料，其具有对由于物理损坏而变白的改善的抗性。

此外，由聚合物材料分散传统的颜料是困难的。分散性差导致着色聚合物材料产生漩涡(swirling)和颜色可变性。另外，颜料在塑料制品中的较差分散可导致不可取的机械特性。因此，增溶剂通常被用于将颜料分散在聚合物材料内。此类增溶剂包括有助于分散颜料的多种有机化合物。然而，增溶剂通常是昂贵的并且还可不利地影响填充的聚合物材料的机械特性。此外，还使用高剪切机械工艺将颜料分散于液体预聚物混合物中，所述工艺不利地影响预聚物并需要预聚物混合物脱气。

在日本专利申请公布号1987030133(A)中，Kaide公开了由事先将着色剂与金属氧化物的水合物充分共混制成的着色橡胶复合材料，由此受损部分不经历变白现象。然而，Kaide公开了金属氧化物的着色水合物，其与高分子量塑料或橡胶材料共混以产生复合材料。本发明是用颗粒改性填料，其中缔合的强度足以承受后续加工，具体地在极性液体介质(例如，甲基丙烯酸甲酯)中悬浮和混合。极性液体介质提供比Kaide中所公开的环境更具侵蚀性的环境，因此对于保持改性的填料而言是更具挑战性的环境。

因此，行业内持续需要着色剂和填料在填充的聚合物材料中的改善的分散，其中填料和改性的材料将耐受加工力。

技术领域

本发明涉及用于聚合物复合材料的填料材料。

发明内容

本发明的一个实施例是改性的填料颗粒，其包含用离散的功能性颗粒改性的填料颗粒，所述离散的功能性颗粒被充分结合、粘附、或换句话讲缔合到填料上使得其能够在后续制造步骤中保持缔合。

本发明的另一个实施例是改性的填料颗粒，其包含用颜料颗粒改性的填料颗粒，所述颜料颗粒被充分结合、粘附、或换句话讲缔合到填料上使得其能够在后续制造步骤中保持缔合。

本发明的另一个实施例是填充的聚合物材料，其包含至少部分地用填料颗粒填充的聚合物，所述填料颗粒通过在共混过程中将其和功能性颗粒共混来用功能性颗粒改性，在所述共混过程中，碰撞具有足够的能量来将功能性颗粒结合、粘附或换句话讲缔合到填料。

附图说明

图1示出将未改性ATH与由各种颜料改性的ATH进行比较的SEM显微照片。

图2示出将未改性ATH、氧化铁黑颜料、以及通过干共混用氧化铁黑颜料改性的ATH进行比较的SEM显微照片。

图3示出将未改性ATH、炭黑颜料、以及通过摇动用炭黑颜料改性的ATH进行比较的SEM显微照片。

图4示出通过摇动用氧化铁黑改性石英的SEM显微照片。

图5示出卜特兰水泥的SEM显微照片。

图6示出通过摇动用氧化铁黑改性的卜特兰水泥的SEM显微照片。

图7示出氧化铝的SEM显微照片。

图8示出用炭黑改性的氧化铝的SEM显微照片。

图9示出碳化硅的SEM显微照片。

图10示出用炭黑改性的碳化硅的SEM显微照片。

图11示出与颜料干共混的ATH填料和煅烧的ATH的SEM显微照片。

图12是粘度对转速的曲线图，其将直接颜料添加与颜料的干共混添加进行比较。

图13示出使用卧式犁混合器制成的用炭黑改性的ATH的粒度分布曲线图。

图14示出ATH(Alcan WH-311)的粒度分布曲线图。

图15示出轻轻地混合的炭黑与ATH的1:1(按重量计)混合物的粒度分布曲线图。

图16示出使用立式高强度混合器制成的用炭黑改性的ATH的粒度分布曲线图。