塑性材料及其组合物的研磨方法技术

本发明专利技术涉及研磨塑性材料来制备超细颗粒和组合物的方法，例如通过此方法制得悬浮液和干粉末。普通的冰是研磨所用的研磨剂。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过研磨塑性材料制造超细颗粒和组合物的方法，例如由此方法制得悬浮物和干粉。普通的冰为研磨所用的研磨剂。
技术介绍
塑性材料普遍用于似乎无限多的现代产品中。对于某些用途，塑性材料必须被研磨得很细。研磨塑性材料的常见方法是将它们与粉末状干冰混合，然后将混合物通过底部带有细隔栅的研磨机，此研磨机只允许足够细的颗粒通过。尽管此方法很有效，但是其非常繁琐而且即使花费很长时间也只能得到少量的产物。清理研磨机也很费力，更不用说空气中粉碎超细材料对于安全的危害性。研磨介质通常包括，例如沙子、二氧化硅球、不锈钢、碳化硅、玻璃、锆、氧化锆、氧化铝、钛、聚合介质、或无机盐如氯化钠。美国专利3,642,686涉及用无机盐作为研磨剂制备颜料的方法。在一个实施例中，已被捏合的组合物中加入50份冰和异丙醇后被分解，并且通过进一步的捏合形成颗粒状，接着在研磨机中以约3000份水进行湿磨形成非常细的颗粒。美国专利3,745,722涉及在冰基质中用研磨剂颗粒对工件的修整。GB 1 588 777涉及可在捏合机中生产的固体颜料制剂，其中氯化钠可任选作为研磨助剂。捏合的组合物可通过加入研磨用的饱和氯化钠和冰进行破碎。EP 0068684涉及一种制备颗粒凝胶的方法，其中膨胀的凝胶受到剪切应力而形成颗粒。变化的参数包括聚合物∶冰∶水的比例、液化时间、叶片速度和“放大”，然而在这些条件下制得的颗粒较大(例如，大于500微米)。为了获得少许小于200微米的颗粒，需要使用筛网。美国专利5,520,888涉及使用含臭氧的冰来处理生物医学废物，其中，当冰融化时里面的臭氧被释放出来。可制得约1/2英寸(1.3cm)至1/4英寸(0.6cm)的颗粒。由于塑性颗粒具有弹性且在研磨过程中会变形但不破碎，获得粒径范围为100微米或小于100微米的微粒在技术上是很困难的。另外，由于某些塑性物质熔合而不破碎成微粒，因此很难研磨。例如，尝试生产一种称为NODAXTM(Procter & Gamble Company)的聚羟基链烷酸酯(PHA)共聚物人造胶乳，包括在有机溶剂中乳化溶液，然后再把溶剂脱除剩下悬浮在水中的固体颗粒。这些工艺条件难于控制而且通常效率低，产生很多无用的凝结物。乳化NODAXTM溶液需要大量的表面活性剂也是一个要注意的问题。用干冰作为冷却剂，直接低温干燥研磨NODAXTM树脂不需要残留的添加剂如表面活性剂。不幸的是，用这种方法制备NODAXTM细粉鲜有成功。粒径不能被很好地控制，而且颗粒融合成砂粒质的聚集体也是个问题。以包含体存在于生物细胞中的单个PHA颗粒的尺寸可达1微米或者更小，如Noda的U.S.5,849,854中所述的那些。包含PHA或者生物质与PHA颗粒混合物的生物细胞可以聚集成粒径为约40微米大小的聚集体，然而聚集体中的单个PHA颗粒仍然是1微米或更小。所述40微米的聚集体不全是PHA颗粒，它们包含大大超过20％到高达80％的生物质。本专利技术阐述了本领域研磨塑性材料的方法问题并在本文中提供了改进措施。本文提供了一种价廉、易于操作、快速、节能且无需大型设备的方法。专利技术概述本专利技术提供了一种生产玻璃化转变温度在-20℃至120℃之间的塑性材料颗粒的方法。此方法包括在融冰温度下使用基本上由冰组成的研磨剂来研磨塑性材料，通过足够长时间的研磨得到颗粒悬浮液，该颗粒的平均粒径为10微米至200微米，或者小于100微米，或者对于某些塑性物质为约10到40微米。在研磨过程中，冰融化成浆液。所得的水中悬浮液或者由之干燥而得的粉末状的干颗粒有着各种各样的应用，例如，人造胶乳、涂层如用于纸的、结合剂、颜料添加剂、胶粘剂、药物片剂、肥料颗粒、药物或染料或挥发性活性物质如香料的载体、温和的可再调浆的静电印刷调色剂、以及化妆品、洗衣或食品方面的应用。本专利技术中的研磨方法使用廉价而易得的普通冰作为研磨剂。该方法操作简单、快速、节约能耗，且不需要大型设备。常规人造乳胶制备需要有机溶剂来溶解聚合物，由于本方法不需要，因此本专利技术中的研磨方法基本上不含有存在于人造乳胶中的典型污染物，例如表面活性剂或残留的溶剂。研磨方法中也不严格地需要使用像干冰或液氮那样昂贵和危险的产生气体的冷冻剂。由于本方法不会在研磨过程中产生气载尘埃，因此本方法没有爆炸危险并且易于控制。由于研磨介质是普通的冰，因此通常介质研磨机由于破碎或者粉碎研磨介质而产生的产品污染是不存在的。平均粒径为10微米至100微米，纯度大于80％的PHA粉末也是本专利技术的实施方案。平均粒径为25微米至100微米的PLA粉末也是本专利技术的实施方案。专利技术详述本专利技术的研磨方法惊人地简单，除了常规的研磨工具如机械搅拌器外，不需要专门的设备来研磨塑性材料和冰。该方法制造了平均粒径大大小于200微米，且对于某些塑性物质大大小于100微米的非常细的塑性颗粒，呈类似于人造胶乳的浆液或者悬浮液状。所得的浆液能够很容易干燥形成细小固体粉末而没有大量的团聚。由于是通过研磨或粉碎制造的，所得颗粒的形状明显是不规则的。0℃高剪切下坚硬、易脆的塑性材料可使用本专利技术所述方法进行研磨。更具体地讲，本文所用的“0℃高剪切下坚硬、易脆”是指玻璃化转变温度在-20℃至120℃之间的塑性材料。玻璃化转变温度值通常通过DSC(差示扫描量热法)如在ASTM D 3418中所述的方法，或者通过DMA(动态力学分析法)如在ASTM E 1640中所述的方法来测量。玻璃化转变温度在-20℃和120℃之间的塑性材料包括可生物降解的聚合物，如聚羟基链烷酸酯聚合物或共聚物(典型的Tg为约0℃至-20℃)，聚乳酸聚合物或共聚物(Tg为约60℃)，例如丙交酯和乙交酯的聚丙交酯、聚乙交酯共聚物，或纤维素醚或酯，如纤维素乙酸酯(Tg为约80℃至120℃)，以及非可生物降解的塑性聚合物，如聚苯乙烯聚合物或共聚物(Tg为约100℃)，或聚丙烯酸酯例如聚异丁烯酸甲酯聚合物或共聚物(Tg为约100℃)。玻璃化转变温度在-20℃和120℃之间的塑性材料的实施方案包括交联的聚苯乙烯，例如交联二乙烯基苯的聚苯乙烯、氯乙烯聚合物及共聚物、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯、聚羟甲基丙烯酸酯、聚羟乙基丙烯酸酯、含硅氧烷的聚合物例如聚硅氧烷、聚酸酐、聚羟乙基异丁烯酸酯、聚亚氨基碳酸酯、聚N-酰基羟脯氨酸酯、聚N-棕榈酰羟脯氨酸酯，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚原酯，或聚己内酯。不同聚合物的混合物可同时通过本方法研磨。“聚羟基链烷酸酯”和“PHA”是指具有下述重复单元(I)的聚合物 其中R为H、烷基或链烯基，且n为1至4。术语聚羟基链烷酸酯和PHA包括含有一个和多个不同重复单元的聚合物。“烷基”是指含碳链，其可为直链的、支链的或者环状的，优选直链的；取代的(单-或聚-)或未取代的；以及饱和的。“链烯基”是指含碳链，其可是是直链的、支链的或者环状的，优选直链的；取代的(单-或聚-)或未取代的；以及单未饱和的(即在链中有一个双键或三键)，或者多不饱和的(即在链中有两个或多个双键，在链中有两个或多个三键，或者在链中有一个或多个双键和一个或多个三键)。一个实施例中，R为H或C1或C2烷基。另一个实施例中，R为甲基(CH3)。另外的实施例中，R为甲基，而n为1，其中聚羟基链烷酸酯聚合物包括3-羟本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产塑性材料的颗粒的方法，所述塑性材料的玻璃化转变温度在－２０℃和１２０℃之间，所述方法包括：在熔融冰的温度下使用基本上由冰组成的研磨剂来研磨所述塑性材料，通过足够长时间的研磨得到平均粒径为１０微米至２００微米的颗粒悬浮液， 其中所述冰熔融形成了所述塑性材料颗粒的浆液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：I诺达，WM小阿伦，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]