微球体填充的聚合物复合材料制造技术

嵌段共聚物是用于含微球体的聚合物复合材料的适当的添加剂。所述嵌段共聚物具有至少一个能够和微球体相互作用的链段，从而提高组合物的物理性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本说明书涉及一种包含聚合物基体、微球体和嵌段共聚物的聚合物组合物，以及生产该聚合物组合物的方法。
技术介绍
通常，微球体，或其它的常规填料，经常被添加到聚合物复合材料中来替代昂贵的聚合物成分、来提高整体复合材料的特定的机械特性，或者是两者。由所述微球体的引入提供的提高常常试图减小翘曲和收缩或者致力于对复合材料的重量特性的强度。空心微球体的引入常常也带来所述复合材料重量的减少。然而，包括微球体通常导致最终的复合材料性能的折衷选择。所述微球体可能提高所述复合材料的至少一种物理性能或机械特性，同时相反地影响其它的性能。本领域的技术人员通常认识到的是与没有加入微球体的聚合复合材料相比，把微球体加入聚合物复合材料中导致降低的机械特性，如拉伸强度和冲击强度。机械特性的降低通常是由所述复合材料的聚合物成分和微球体之间相对弱的粘附力产生的结果。已经发现对玻璃和其它微球体进行硅烷基表面处理来成功地逆转一些由于所述微球体表面和所述聚合物基体之间的弱粘附力导致的机械性能的降低。然而，硅烷具有低分子量，因而和所述聚合物没有缠绕。硅烷可以用来重新选择机械性能，但是结果取决于聚合物的类型而不同。专利技术概述本专利技术涉及嵌段共聚物作为用于含微球体的聚合物复合材料的添加剂的用途。当单独使用微球体时，嵌段共聚物结合微球体的应用阻止通常认识到的聚合物复合材料机械性能的降低。在聚合物复合材料中的嵌段共聚物和微球体的结合可能提高该组合物的某些机械性能，例如拉伸强度、冲击强度、拉伸模量和弯曲模量。本专利技术的组合物包括聚合物基体、大量微球体和一种或多种嵌段共聚物。所述嵌段共聚物具有至少一个能够和所述微球体相互作用的链段。为了本专利技术的目的，在所述嵌段共聚物和所述微球体之间的相互作用通常认为是通过共价键合、氢键结合、偶极键合或者离子键合，或者其组合形成的键。与没有所述嵌段共聚物的聚合物基体比较，涉及所述嵌段共聚物的至少一个链段和所述微球体的相互作用能够把聚合物基体的机械性能提高或恢复到需要的水平。本专利技术也涉及一种形成包括微球体和一种或多种嵌段共聚物的聚合物基体的方法。所述一种或多种嵌段共聚物能够和所述微球体相互作用。嵌段共聚物和微球体的结合已经应用于热塑性或热固性组合物。用在本专利技术的组合物中的微球体包括所有适用于聚合物基体的常规的微球体。优选的微球体是玻璃或陶瓷，最优选的实施方案涉及空心的玻璃微球体。嵌段共聚物可以被修饰用于每种聚合物基体、微球体或两者，这增大了挠性的范围。此外，可以通过嵌段设计增大多种物理性能。嵌段共聚物可以用来代替表面处理。或者，所述嵌段共聚物可以和表面处理一前一后地使用。定义为了本专利技术的目的，用在本申请中的下述术语定义如下“嵌段”指的是包括许多单体单元的嵌段共聚物的一部分，其至少有一个不在相邻的嵌段中出现的特征；“相容的混合物”指的是在第二种材料的连续基体中能够形成分散体的材料，或者是能够形成两种材料的共连续的聚合物分散体的材料；“嵌段共聚物和微球体之间的相互作用”指的是通过共价键合、氢键结合、偶极键合或者离子键合，或者其组合形成的键；“嵌段共聚物”意思是具有至少两种合成的分离链段的聚合物，例如二嵌段共聚物、三嵌段共聚物、无规嵌段共聚物、接枝-嵌段共聚物、星形-枝化嵌段共聚物或超枝化嵌段共聚物；“无规嵌段共聚物”意思是具有至少两个不同的嵌段的共聚物，其中至少一个嵌段包括至少两种类型的单体单元的无规排列；“二嵌段共聚物或三嵌段共聚物”意思是所有邻近的单体单元(除了在转变点之外)完全相同的聚合物，例如AB是由A嵌段和B嵌段组成的二嵌段共聚物，A和B是组成不同的嵌段，和ABC是由A、B和C嵌段组成的三嵌段共聚物，每个嵌段组成不同；“接枝-嵌段共聚物”意思是由在主链上接枝的侧链聚合物组成的聚合物。所述侧链聚合物可以是不同于主链共聚物组成的任何聚合物。“星形-枝化嵌段共聚物”或“超枝化嵌段共聚物”意思是由几种线性嵌段链组成的聚合物，所述嵌段链通过单独的分枝或连接点在每个链的一个末端连接在一起，也就是通常所说的星形嵌段共聚物；“末端官能化的”意思是在至少一个链端用官能团封端的聚合物链；和“聚合物基体”意思是任何增强塑性材料的树脂相，其中嵌入复合材料的添加剂。专利技术详述所述聚合物基体包括在相容的混合物中的大量微球体，和一种或多种嵌段共聚物。在相容的混合物中嵌段共聚物具有至少一个能够和微球体相互作用的链段。与没有嵌段共聚物的聚合物基体比较，涉及所述嵌段共聚物的至少一个链段和所述微球体的相互作用能够把聚合物基体的机械性能提高或恢复想要的水平。聚合物基体所述聚合物基体通常是热塑性或热固性聚合物或共聚物，其可以和嵌段共聚物和微球体一起使用。所述聚合物基体包括烃类和非烃类聚合物两者。有用的聚合物基体的例子包括，但不限于，聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚、聚氨酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酮、聚脲、聚乙烯树脂、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和氟化聚合物。一个优选的应用涉及可熔融加工的聚合物，其中在形成挤出的或模制的聚合物制品之前，在熔融混合阶段中将所述成分分散。为了本专利技术的目的，可熔融加工的组合物是那些能够在加工的同时至少一部分组合物处于熔融态的组合物。通常公认的熔融加工方法和设备可以用来加工本专利技术的组合物。熔融加工操作的非限制性的例子包括挤出、注模、分批混合、旋转模塑和拉挤成型。优选的聚合物基体包括聚烯烃(例如，高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP))、聚烯烃共聚物(例如，乙烯-丁烯、乙烯-辛烯、乙烯乙烯醇)、聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物(例如，高抗冲聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯、聚氯乙烯(PVC)、氟化聚合物、液晶聚合物、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫、聚砜、聚缩醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚氨酯、热塑性弹性体、环氧树脂、醇酸树脂、三聚氰胺、酚醛塑料、脲、乙烯基酯或其组合。包括在可熔融加工的组合物中的聚合物基体的量典型地大于约30重量％。本领域的技术人员认识到聚合物基体的量的变化取决于，例如，取决于聚合物的类型、嵌段共聚物的类型、加工设备、加工条件和需要的最终产物。有用的聚合物粘合剂包括各种聚合物的混合物及其包括常规的添加剂的混合物，所述添加剂例如为抗氧化剂、光稳定剂、填料、防粘连剂、增塑剂、阻燃剂和颜料。所述聚合物基体可以粉末、颗粒、细粒、或任何其它的形式并入到可熔融加工的组合物中。另一个优选的聚合物基体包括压敏粘合剂(PSA)。这些类型的材料非常适合涉及微球体结合嵌段共聚物的应用。适合用在PSA中的聚合物基体是本领域技术人员通常公认的，并且包括那些在美国专利号5,412,031、5,502,103、5,693,425、5,714,548中全面地描述的，所述美国专利在此全部引入作为参考。另外，压敏粘合剂中的常规的添加剂，例如增粘剂、填料、增塑剂、颜料纤维、增韧剂、阻燃剂和抗氧化剂，也可以加入所述混合物中。弹性体是适合用作聚合物基体的聚合物的另一个子集。有用的弹性体聚合物树脂(即，弹性体)包括热塑性和热固性弹性聚合物树脂，例如，聚丁二烯、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三聚物、磺化的乙烯-丙烯-二烯三聚物、聚氯丁二烯、聚(2，3-二甲基丁二烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包括：（ａ）聚合物基体；（ｂ）大量微球体；和（ｃ）一种或多种嵌段共聚物，其中一种或多种嵌段共聚物的至少一个链段和所述微球体相互作用。

【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：莱恩E马克斯，安德鲁S德苏扎，肯尼斯J汉利，罗纳德J伊斯雷尔森，约翰W隆加巴赫，詹姆斯M尼尔森，泰里A谢费尔宾，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]