[发明专利]经表面处理的聚合物颗粒、包含其的浆料及其用途

说明书

经表面处理的聚合物颗粒，这些颗粒可分散在水或水溶液中而无需借助于任何表面活性剂。进行疏水的聚合物颗粒的表面处理以增加表面能并使这些颗粒的表面亲水，由此消除为了将这些聚合物颗粒分散在水或水溶液中而对表面活性剂的需要。这样，可以由这些经表面处理的颗粒形成无表面活性剂的浆料用于制造纤维增强的热塑性复合结构。

附图说明

图1是示出与去离子水相比，作为时间的函数测量的，分散在水中的未处理的和经表面处理的PEKK粉末的表面张力测量值的图。

图2是示出由经轻度处理的氟氧化的PEKK粉末生产的经固结的PEKK层压体的截面视图的光学显微照片图像。

图3是示出由经高度处理的氟氧化的PEKK粉末生产的经固结的PEKK层压体的截面视图的光学显微照片图像。

具体实施方式

本披露涉及经表面处理的聚合物颗粒，这些颗粒可分散在水或水溶液中而无需借助于任何表面活性剂。已经发现疏水的聚合物颗粒(或粉末)的表面处理增加表面能并且使这些颗粒的表面亲水消除了为了将粉末分散在水中而对表面活性剂的需要。这样，可以由这些经表面处理的颗粒形成无表面活性剂的浆料用于制造纤维增强的热塑性复合结构。无表面活性剂的浆料的使用改进了制造工艺的效率并且产生没有表面活性剂污染的复合结构。

这些经表面处理的聚合物颗粒是由对疏水的或不溶于水的聚合物(特别是热塑性聚合物)的颗粒进行表面处理来生产的，以便增加这些颗粒外表面的亲水性或润湿性。“亲水性”是展现对水的亲和力的材料特征。这样，经表面处理的颗粒的亲水表面可被与这些表面接触的水性液体(即包含水的液体)润湿。这些颗粒的亲水性与它们的分散表面能有关，该分散表面能可以通过反相气相色谱法(IGC)仪器测量。在一些实施例中，这些经表面处理的聚合物颗粒具有小于50mJ/m²，特别地从约30mJ/m²至约49mJ/m²，包括从约33mJ/m²至约46mJ/m²的分散表面能。

每个经表面处理的聚合物颗粒可被描述为具有疏水或不溶于水的聚合物的芯和亲水的外表面。该疏水的芯构成整个颗粒的按体积计至少80％，例如80％-99％。

在此披露的经表面处理的聚合物颗粒可以具有如通过激光衍射在湿的分散体中测量的约100μm或更小，例如在约1μm至约100μm范围内的平均粒径(d50)。例如，可以使用Malvern Mastersizer 2000粒径分析仪测量d50粒径，该分析仪在0.002纳米-2000微米的范围内运行。“d50”表示粒径分布的中值，或可替代地是使得50％的颗粒具有该值或更小的粒径的分布值。对于球形颗粒(纵横比为约1:1)，平均粒径是指其直径。对于非球形颗粒，平均粒径是指颗粒的最大横截面尺寸。关于颗粒，术语“纵横比”是指颗粒的最大横截面尺寸与颗粒的最小横截面尺寸的比率。

在表面处理前，未处理的颗粒是疏水的或不溶于水的热塑性聚合物的微粒形式，这些热塑性聚合物选自：聚芳醚酮(PAEK)；聚酰胺，包括半芳香族聚酰胺例如聚邻苯二甲酰胺(PPA)；热塑性聚烯烃；聚苯醚(PPO)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺；聚醚酰亚胺(PEI)；聚酰胺-酰亚胺；聚芳基砜，包括PES、PEES；聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸乙二酯二醇(polyethylene terephthalate glycol)(PETG)；聚甲醛(POM)；液晶聚酯(LCP)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚乳酸或聚丙交酯；聚左旋乳酸或聚左旋丙交酯；聚乙醇酸；共聚物及其组合。

在一些实施例中，在表面处理前的起始疏水颗粒是聚芳醚酮(PAEK)颗粒。PAEK是包含单元-Ar-O-Ar-C(＝O)-的聚合物，其中Ar是芳香族部分。它们的特征为通过醚、羰基(酮)、砜或酰亚胺基团连接的芳基。