包含粒子流动助剂的组合物制造技术

本发明专利技术提供了一种组合物，该组合物包含：(a)包含至少一种液体树脂的树脂组分；(b)包含柔性短纤维的增强改性剂；和(c)包含杂化的有机-无机颗粒的流动改性剂，所述杂化的有机-无机颗粒含有包含基本上非相互作用基团的有机或杂有机基团；其中所述增强改性剂和所述流动改性剂分散在所述树脂组分中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请的夺叉引用 本申请要求2012年12月21日提交的美国临时专利申请序列号61/740472的优 先权，其内容在此以引用方式并入。
本专利技术涉及含短纤维的树脂组合物（其包含粒子改性剂），并且在其它方面涉及 由该组合物制得的制品以及该组合物在流动方法中的用途。
技术介绍
复合材料（例如，含纤维的聚合物组合物）由于其相对低的成本与其相对高的性 能特性而在行业中被广泛地使用。一般来讲，此类材料通过向树脂添加刚性或柔性纤维以 实现所得复合物在固化时（例如，在树脂固化时）加强的机械性能（例如，增加的抗冲击性 和/或模量）和/或热性能（例如，增加的耐热性）来产生。 通常，将复合物分为短纤维或连续纤维复合物。短纤维复合物（其常常包括由玻 璃或石墨制成的短切纤维）可通过各种方法（包括注塑和挤出）制造。 然而，当在此类制造方法中（或在需要具有流动性的树脂组合物的其它类似方法 或应用中）使用短纤维时，其相对高的长径比（例如，对于短纤维，可能必要的是有效改善 机械性能）可导致树脂组合物粘度的增加。这会造成加工困难，并且还会限制添加到树脂 的短纤维的量。
技术实现思路
因此，我们认识到当前使用短纤维的限制损害了行业应用中纤维的潜力。我们也 认识到持续需要能够容易加工（例如，通过挤出或注塑）的含短纤维的树脂组合物以提供 表现出有用性能（例如，有用的机械性能诸如相对高的拉伸强度，以及相对高的弯曲和剪 切性能）的短纤维复合物。我们还认识到同样需要可添加到含短纤维的树脂组合物以改善 其流动性的流动助剂。 优选地，流动助剂将能够降低含短纤维的树脂组合物的粘度而不使由所述组合物 制得的短纤维复合物的机械性能显著下降（相对于无流动助剂制备的对应复合物）。理想 地，流动助剂将提供足够的粘度降低以允许使用显著较高载量的短纤维，以便提供表现出 加强的机械性能的短纤维复合物（相对于无流动助剂且因此使用较小载量的短纤维制备 的对应复合物）。 简而言之，在一个方面，本专利技术提供了一种组合物，该组合物包含： (a)包含至少一种液体树脂的树脂组分； (b)包含柔性短纤维的增强改性剂；和 (c)包含杂化的有机-无机颗粒的流动改性剂，所述杂化的有机-无机 颗粒含有包含基本上非相互作用基团的有机或杂有机基团； 其中所述增强改性剂和所述流动改性剂分散在所述树脂组分中。 所述树脂组分优选地包含至少一种液体树脂，所述液体树脂为可固化的树脂（例 如，热固性树脂诸如环氧树脂）。所述短纤维的性质可为无机或有机的。优选地，所述杂化 的有机_无机颗粒包括有机改性的金属氧化物颗粒（更优选地，有机改性的二氧化硅颗粒； 甚至更优选地，倍半硅氧烷颗粒）。 已发现某些杂化的有机-无机颗粒（含有包含基本上非相互作用基团的有机或杂 有机基团的那些）可在含柔性短纤维的树脂组合物中有效作为流动助剂。此类颗粒可用于 降低组合物粘度而无需溶剂或反应性稀释剂，并且在一些情况下，不使由所述组合物制得 的短纤维复合物的机械性能（例如，拉伸强度）显著下降（相对于无颗粒制备的对应复合 物）。另外，包含颗粒通常可允许使用较高载量的柔性短纤维以实现所得短纤维复合物改善 的机械性能（相对于无颗粒且因此使用较小载量的短纤维制备的对应复合物）。 本专利技术组合物可用于宽泛范围的制造方法，所述方法中可能必要的或期望的是组 合物的流动性。例如，组合物可用于生产结构粘合剂（在粘结或接合方法中使用）或者表 面制品或模塑制品（在多种应用诸如体育用品应用中使用）的挤出和注塑方法。 鉴于以上观点，本专利技术组合物的至少一些实施例可满足上述持续需要的能够容易 加工以提供表现出有用性能的短纤维复合物的含短纤维的树脂组合物。本专利技术组合物中包 含的颗粒可满足同样需要可添加到含短纤维的树脂组合物以改善其流动性的流动助剂。在 本专利技术组合物的至少一些实施例中，可改善流动性而不使由所述组合物制得的短纤维复合 物的机械性能显著下降，并且在至少一些实施例中，所述颗粒可提供足够的粘度降低以允 许使用显著较高载量的短纤维（以便提供表现出加强的机械性能的短纤维复合物）。 在另一方面，本专利技术也提供了一种制品，其包含本专利技术的上述组合物，其中所述组 合物为至少部分地固化的。在又一方面，本专利技术提供了一种流动方法，所述方法包括：(a)提供本专利技术的上述 组合物；以及（b)向所述组合物施加足够的力以使所述组合物流动。【具体实施方式】 在以下【具体实施方式】中，描述了各组数值范围（例如，特定部分中的碳原子数的 数值范围、特定组分的量的数值范围等），并且在每组数值范围内，范围的任何下限可与范 围的任何上限配对。这种数值范围另外旨在包括包含在该范围内的所有数（例如，1至5包 括 1、1. 5、2、2. 75、3、3.80、4、5 等）。 如本文所用，术语"和/或"是指一种或所有所列元素，或所列元素的任意两种或 更多种的组合。 词语"优选的"和"优选地"是指在某些情况下给予某些益处的本专利技术实施例。然 而，其它实施例在相同或其它情况下也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的表 述并不暗示其它实施例是不可用的，并且不旨在将其它实施例从本专利技术的范围排除。 术语"包含"及其变体在这些术语出现在说明书和权利要求书中的地方不具有限 制意义。 如本文所用，"一个"、"一种"、"所述"、"至少一种"、以及"一种或多种"可互换使用。 上文
技术实现思路
章节不旨在描述本专利技术的每个实施例或每种实施方式。以下具体实 施方式更具体地描述了示例性实施例。在整个【具体实施方式】中，通过实例的列表提供指导， 这些实例可以各种组合使用。在每种情况下，所述的列表仅用作代表性的组类，并且不应解 释为排它性列表。 宙义 如本专利申请中所用： "凝聚的"或"凝聚"是指初级颗粒的缔合，其由电荷或极性产生的力保持在一起， 包括范得瓦尔力和/或氢键合（例如，可通过例如凝聚体在液体中分散期间遇到的剪切力 而裂解成较小实体的相对弱的缔合）； "聚集的"或"聚集"是指初级颗粒的缔合，其由共价键和/或离子键保持在一起 (例如，通过例如聚集体在液体中分散期间遇到的剪切力不会裂解成较小实体的相对强的 缔合）； "烷基甲硅烷基"是指包含直接键合到至少一个烷基基团的硅原子的一价部分或 基团（例如，该部分可具有式-Si (R) 3_p，其中P为0、1或2的整数，并且R为烷基）； "固化"是指实现聚合和/或实现交联（如例如通过密度、粘度、模量、颜色、pH、折 射率、或者其它物理或化学性质的改变所证明）； "固化的"是指可固化的树脂中足够数目的可聚合或可交联的初级官能团（例如， 环氧树脂的环氧基团）已通过化学反应被消耗以允许所述树脂具有其预期目的的功能； "柔性"（参考短纤维）是指（a)当短纤维由具有小于100吉帕斯卡（GPa)的杨氏 模量的材料（例如，玻璃、玄武岩或聚乙烯）制成时，所述短纤维具有大于或等于150且小 于或等于500的长径比（即，平均长度对平均直径的比率，L/D);以及（b)当短纤维由具有 大于或等于lOOGPa(例如，碳）的杨氏模量的材料制成时，所述短纤维具有大于或等于450 且小于或等于1200的长径比； "杂有机"是指包含至少一种杂原子（即，碳或氢之外的原子；例如，硅和/或氧） 的有机基团本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，所述组合物包含：(a)包含至少一种液体树脂的树脂组分；(b)包含柔性短纤维的增强改性剂；和(c)包含杂化的有机‑无机颗粒的流动改性剂，所述杂化的有机‑无机颗粒含有包含基本上非相互作用基团的有机或杂有机基团；其中所述增强改性剂和所述流动改性剂分散在所述树脂组分中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·夏尔马，J·S·拉托雷，K·金达尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US