控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法以及与其相关的产品技术

本发明专利技术涉及控制填料‑聚合物组合物中的电阻率的方法以及与其相关的产品。描述了使用双相填料控制填料‑聚合物组合物中的电阻率的方法。进一步描述了包含所述双相填料的聚合物组合物。

Methods for controlling resistivity in filler-polymer compositions and related products

The present invention relates to a method for controlling resistivity in a filler-polymer composition and related products. A method for controlling the resistivity of filler-polymer compositions by using biphasic fillers is described. A polymer composition comprising the two-phase filler is further described.

【技术实现步骤摘要】
控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法以及与其相关的产品本申请是申请号为201180067419.3、申请日为2011年12月07日、专利技术名称为“控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法以及与其相关的产品”的专利申请的分案申请。
技术介绍
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2010年12月14日提交的在先美国临时专利申请No.61/422,877的权益，其全部内容引入本文作为参考。本专利技术涉及填料以及在填料-聚合物组合物中的填料。本专利技术进一步涉及具有受控电阻率的填料-聚合物组合物以及控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法。在制造填料-聚合物组合物中，期望在用于不同用途的填料-聚合物组合物中具有特定(certain)电阻率，例如体积电阻率和/或表面电阻率。体积电阻率的期望范围取决于具体应用且例如可为101-1018Ω·cm。一些市售聚合物的典型的体积电阻率值为1012-1018Ω·cm。经常添加导电填料如炭黑以降低颗粒-聚合物组合物(也称为复合物)的电阻率。当碳颗粒的浓度达到形成连续导电路径的临界值时，发生复合物电阻率的急剧变化。复合物的电阻率可受炭黑的化学官能化的影响，例如，通过利用重氮化学(diazoniumchemistry)，其中在炭黑上连接含烷基的基团或含芳族的基团。美国公开专利申请No.2006/0084751A1提供使用非聚合物有机基团经由重氮化学对炭表面进行的一些类型的化学官能化的一些实例。虽然该化学官能化已经相当有用且在填料-聚合物组合物方面具有重要进步，但是，炭黑的化学官能化可具有如下缺点：连接到炭黑表面上的化学基团对于高温敏感。例如，在高于150℃的温度下，连接到炭黑上的化学基团可被破坏，这可导致电阻率性能的损失。由于一些填料-聚合物组合物以高温工艺制造或优选以高温工艺制造或者在后处理中经历高温，因此，使用对高温工艺不太敏感的替代方案以控制填料-聚合物组合物中的电阻率是有益的。此外，还期望具有可允许控制聚合物组合物中的电阻率的填料。这样的填料在如以下示例的各种应用中具有益处：一个应用是用于电子照相复合物，所述电子照相复合物可得益于可将聚合物膜表面电阻率调整至例如106-109Ω/sq的填料。电子照相复合物(卷形物和带)的电阻率的这样的中等范围对于准确操作、特别是转印带电调色剂颗粒和显影图像可为重要的。通常地，这样的复合物需要避免导电性过大或电阻性过大。另一实例是用于电子工业配制物(例如黑色油墨、粘合剂等)，其中颜色及高电阻率可为重要的。需要高电阻率炭黑以确保电子部件的恰当操作并避免当炭黑颗粒未很好地分散在配制物中时发生短路。炭黑颗粒的主要用途之一是用于增强橡胶聚合物(轮胎应用)。典型地，增强的聚合物复合物(例如，轮胎)具有约30重量％的炭黑。炭黑颗粒的这样的高浓度导致复合物的电逾渗，这用于某些橡胶应用以消散静电电荷。但是，存在可得益于还具有电阻性的增强聚合物的应用，例如涉及绝缘橡胶复合物、绝缘聚合物复合物、各种绝缘粘合剂及密封剂配制物的应用。因此，期望控制填料-聚合物组合物中的电阻率，包括图1中所示的较困难区域，区域1和2。还期望具有可允许控制填料-聚合物组合物中的电阻率且更可分散在某些类型化学物质(例如有机硅型化学物质)中的填料。因此，需要克服前述缺点并提供控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法以获得期望的电阻率范围，特别是不单独或完全不取决于导电填料颗粒的化学官能化的方法。此外，需要提供更可分散于各种类型聚合物组合物(包括有机硅聚合物组合物)中的具有受控电阻率的填料-聚合物组合物。经常向聚合物中添加炭黑以改善聚合物相对破坏性的UV和/或IR光的稳定性。同时，这样的复合物的电阻率受到影响，这对于某些应用是高度不期望的。因此，需要提供以能够在光学致密碳(opticallydensecarbon)型填料的任何负载下均保持原始聚合物的电阻率水平的方式控制电阻率的方法。
技术实现思路
本专利技术的特征在于提供控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法。本专利技术的进一步特征在于提供控制需要用于制备或后处理的升高的温度的填料-聚合物组合物中的电阻率的方法。本专利技术的进一步特征在于提供包含至少一种有机硅聚合物的聚合物组合物，其中所用的填料可以均匀形式分散在聚合物组合物中。本专利技术的额外特征在于提供允许使用铂固化催化剂的填料-聚合物组合物。本专利技术的进一步特征在于提供填料-聚合物组合物，其中电阻率在大的填料负载范围内是一致的。本专利技术的额外的特征和优点将在以下说明书中部分地阐明，且部分地将由所述说明书明晰，或者可通过本专利技术的实践而获悉。通过在所述说明书和所附权利要求书中特别指出的要素以及组合将实现和达到本专利技术的目的和其它优点。为了实现这些以及其它优点，且根据本专利技术的目的，如在本文中具体表达且宽泛描述的，本专利技术涉及控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法。所述方法可包括使至少一种聚合物与至少一种填料组合。所述填料包括以下中的一种或多种：a)受控量的具有二氧化硅相和碳相的双相填料，或者b)具有二氧化硅相和碳相的双相填料，其中所述二氧化硅相为受控表面覆盖量的二氧化硅相，或者c)具有二氧化硅相和碳相的双相填料，其中所述双相填料具有受控形态。所述填料可具有任意粒径。例如，所述双相填料可为平均聚集体尺寸小于250nm的聚集体。本专利技术进一步涉及具有至少一种有机硅聚合物以及拥有二氧化硅相和碳相的双相填料的聚合物组合物。所述双相填料具有暴露的外部表面积且二氧化硅相占所述暴露的外部表面积的约10表面积％-约90表面积％。而且，本专利技术涉及具有至少一种聚合物以及至少一种包含二氧化硅相和碳相的双相填料的聚合物组合物，其中所述双相填料可具有任意硫量，例如约2.5重量％或更低、或者10000ppm或更低。当二氧化硅相具有超过双相填料的50％表面覆盖率时这是尤其可能的。所述聚合物组合物可进一步任选包含至少一种Pt固化催化剂且可被固化。而且，本专利技术涉及具有至少一种聚合物以及至少一种包含二氧化硅相和碳相的双相填料的聚合物组合物，其中所述双相填料具有500ppm或更低的总硫量。所述聚合物组合物可进一步任选包含至少一种Pt固化催化剂且可被固化。此外，本专利技术涉及具有至少一种聚合物以及至少一种具有暴露的外部表面积的双相填料的聚合物组合物，其中所述双相填料具有约200cc/100g填料或更低的OAN、基于所述双相填料重量的30重量％-90重量％的二氧化硅含量，而且，所述二氧化硅相构成(comprise)所述暴露的外部表面积的约10表面积％-约90表面积％。本专利技术进一步涉及包含至少一种聚合物以及至少一种填料(例如具有至少约65cc/100g填料的OAN值的填料)的聚合物组合物，其中所述填料-聚合物组合物的电阻率在基于全部填料-聚合物组合物的重量百分数的5-35重量％的负载下改变2或更小的数量级。所述填料可为或包括具有二氧化硅相和碳相的双相填料。而且，本专利技术涉及包含一种或多种本专利技术填料-聚合物组合物的产品或制品。所述产品或制品可为或包括调色剂、电泳装置、油墨、粘合剂、密封剂、电子照相复合物、绝缘橡胶部件等。应当理解，前面的总体描述和下面的详细描述这两者仅是示例性和说明性的，且旨在提供对所要求保护的本专利技术的进一步解释。结合到本申请中且构成本申请一部分的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.控制填料‑聚合物组合物中的电阻率的方法，包括：使至少一种聚合物与至少一种填料组合，所述填料包括：具有二氧化硅相和碳相的双相填料，其中所述双相填料具有受控形态。

【技术特征摘要】
2010.12.14 US 61/422,8771.控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法，包括：使至少一种聚合物与至少一种填料组合，所述填料包括：具有二氧化硅相和碳相的双相填料，其中所述双相填料具有受控形态。2.权利要求1的方法，其中所述双相填料包含具有小于250nm的平均聚集体尺寸和45nm或更小的平均初级粒径的融合初级颗粒。3.权利要求1的方法，其中当双相填料在空气中以5℃/分钟的温度斜度经历从120℃直至450℃的温度时具有低于1％的失重。4.权利要求1的方法，其中当所述填料-聚合物组合物在最高达所述至少一种聚合物的热稳定性的温度下热处理或后处理时，所述填料-聚合物组合物的所述电阻率得以保持。5.权利要求1的方法，其中当所述填料-聚合物组合物在最高达至少450℃的温度下热处理或后处理时，所述填料-聚合物组合物的所述电阻率得以保持。6.权利要求1的方法，其中所述受控形态为碘值或OAN，且其中较高的碘值或OAN有助于较低的体积电阻率。7.权利要求1的方法，其中所述双相填料具有10000ppm或更低的总硫含量。8.权利要求1的方法，其中所述双相填料具有500ppm或更低的总硫含量。9.权利要求1的方法，其中所述双相填料具有1ppm-100ppm的硫含量。10.权利要求1的方法，其中所述二氧化硅相以基于该双相填料重量的30重量％-约90重量％的量存在。11.权利要求1的方法，其中所述双相填料具有连接的至少一种化学基团。12.权利要求1的方法，其中所述双相填料具有连接的至少一种硅烷。13.聚合物组合物，其包含至少一种有机硅聚合物以及具有二氧化硅相和碳相的双相填料，其中所述双相填料具有暴露的外部表面积，且所述二氧化硅相构成所述暴露的外部表面积的约10表面积％-约90表面积％。14.权利要求13的聚合物组合物，其中所述暴露的外部表面积为所述暴露的外部表面积的20表面积％-85表面积％。15.权利要求13的聚合物组合物，其中所述暴露的外部表面积为所述暴露的外部表面积的30表面积％-80表面积％。16.权利要求13的聚合物组合物，其中所述暴露的外部表面积为所述暴露的外部表面积的30表面积％-70表面积％。17.权利要求13的聚合物组合物，其中所述有机硅聚合物为至少一种聚二甲基硅氧烷。18.权利要求13的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物具有110mJ/m2或更高的填料对用于所述聚合物组合物的聚合物的粘着功。19.权利要求13的聚合物组合物，其中所述粘着功为120-150mJ/m2。20.聚合物组合物，包含：a)至少一种聚合物；b)至少一种具有10000ppm或更低硫量的包含二氧化硅相和碳相的双相填料；和c)至少一种Pt固化催化剂。21.权利要求20的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物是完全固化的。22.权利要求20的聚合物组合物，其中所述至少一种聚合物为有机硅聚合物。23.权利要求20的聚合物组合物，其中所述双相填料具有连接的至少一种化学基团。24.权利要求23的聚合物组合物，其中所述至少一种化学基团为硅烷。25.权利要求20的聚合物组合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A科切夫，JK赫夫曼，A基尔利迪斯，PA科西雷夫，EN斯特普，
申请(专利权)人：卡博特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US