。发现经由干共混填料获得高颜料负载是经济且方便 的，然而发现经由传统分散体添加高含量的颜料是昂贵的，并且由于可由本领域技术人员 分散的颜料的相对低浓度所以是不可行的。
[0049] 本发明的另一个实施例提供包含至少部分地用填料颗粒填充的聚合物的填充聚 合物材料，所述填料颗粒以干共混方法通过其共混而用功能性颗粒改性，在所述干共混方 法中，碰撞具有足够的能量来将功能性颗粒结合、粘附或以其它方式缔合到填料。干共混方 法在将所得的改性填料掺入液体预聚物基质之前进行。取决于用于改性填料的材料，各种 功能特性被掺入填充的聚合物材料中。发现与染色的填料或以低能混合法与离散功能性颗 粒混合的填料将具有的情况相比，在掺入液体预聚物混合物之前，以高能混合法将离散颗 粒和填料干共混提供了填料颗粒与离散的功能性颗粒的更强粘合。
[0050] 改性的填料颗粒包括粒状填料。一般来讲，相对于纯聚合物或纯聚合物的组合，该 填料增大最终制品的硬度、刚度或强度。填料不溶于典型的液体预聚物中的各种成分。一 些代表性填料包括氧化铝、氧化铝三水合物（ATH)、一水合氧化铝、氢氧化铝、氧化铝、硫酸 铝、磷酸铝、硅酸铝、拜耳（Bayer)水合物、硼硅酸盐、硫酸钙、硅酸钙、磷酸钙、碳酸钙、氢氧 化钙、氧化钙、磷灰石、石英、石英岩、二氧化硅（SiO 2，包括砂）、玻璃气泡、玻璃微球、玻璃纤 维、玻璃小珠、玻璃片、玻璃粉、玻璃球、碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维、聚合物纤维、纳米木纤 维、碳纳米管、石墨、粘土、碳酸钡、氢氧化钡、氧化钡、硫酸钡、磷酸钡、硅酸钡、硫酸镁、硅酸 镁、磷酸镁、氢氧化镁、氧化镁、高岭土、蒙脱土、膨润土、叶蜡石、云母、石膏、陶瓷微球和陶 瓷颗粒、滑石粉、二氧化钛、硅藻土、木粉、硼砂、碳化硅、卜特兰水泥、或它们的组合。填料以 小颗粒的形式存在，其中平均粒度在约〇. 1-500微米的范围内。优选的填料为矿物颗粒。尤 其优选的填料为氧化铝三水合物。另一种尤其优选的填料为石英。
[0051] 改性的填料颗粒包括离散的功能性颗粒。功能性颗粒可以为通常呈不溶性粉末形 式的任何天然或合成的，有机或无机的物质。功能性颗粒可以为功能性颗粒的任何组合。
[0052] 优选的离散的功能性颗粒为颜料。当用颜料改性填料并且将后续改性的填料颗粒 掺入聚合物材料中时，则发现赋予改善的着色剂特性。当用颜料改善填料时，优选的颜料为 氧化铁和炭黑。
[0053] 其它可用的离散的功能性颗粒为能量吸收改性剂。能量吸收改性剂包括UV吸收 改性剂、UV稳定改性剂、IR吸收改性剂、射频波吸收改性剂、荧光响应改性剂、磷光响应改 性齐?、热致变色改性剂、电导率改性剂、磁特性改性剂或它们的任何组合。
[0054] 其它可用的离散的功能性颗粒为机械特性改性剂。机械特性改性剂包括表面硬度 改性剂、润滑性改性剂、强度改性剂、韧性改性剂、抗冲击性改性剂、耐刮擦性改性剂、耐擦 伤性改性剂以及它们的任何组合。
[0055] 其它可用的离散的功能性颗粒为改性填料颗粒的表面特性的材料。表面特性改性 剂包括耐污染性改性剂、润滑性改性剂、粘附性改性剂、可吸收性改性剂、阻燃剂、抗微生物 剂、可自清洁性改性剂、包含改性的填料颗粒的聚合物基体的自修复改性剂、酸性或碱性改 性剂、电特性改性剂、磁特性改性剂、或它们的任何组合。
[0056] 其它可用的离散的功能性颗粒为当将改性的填料颗粒加入介质时改性填料颗粒 与周围介质的相互作用的材料。可用的材料包括表面张力改性剂、流变特性改性剂、改性的 填料颗粒的附聚状态的改性剂、改性的填料颗粒的填充效率的改性剂、增容剂、分散剂、或 它们的任何组合。
[0057] 在本发明中，颗粒以两种不同的粒度分布存在。认为如果不存在粒度分布，则用功 能性颗粒改性填料颗粒的有益效果不在期望的程度上进行。填料的粒度分布在〇. 1微米至 100微米，更优选地7至100,并且最优选地10至50微米的范围内。
[0058] 功能性颗粒的粒度分布为0. 005微米至4微米，更优选地0. 01至3微米。据信， 大部分商业颜料在0. 2至3微米范围内。
[0059] 填料与功能性颗粒的比率可基于重量计在99. 9 : 0. 1至最高10 : 90。
[0060] 干共混方法采用高能量混合方法。高能量混合方法在60分钟或更少时间内将功 能性颗粒与填料混合成均匀的混合物。不受理论的约束，据信高能量混合方法产生比低能 量混合方法更强的颜料与填料之间的化学键。合适的高剪切混合方法为具有高轴速的气动 斜桨涡轮。合适的摇动方法采用在高速下运行的油漆摇动器。任选的混合方法包括微波共 混、摇动、滚光、研磨（射流、球磨）、超临界流体、均化器、静电场、磁场；卧式犁混合器、立式 高强度混合器、水平或坚直叶片式混合器、EIRICH型混合器、针磨机、锤磨机、流化床、振动、 超声处理、共混机（V形、双锥形）、或它们的组合。
[0061] 本发明的干共混改性填料优选用于固体表面材料中。固体表面材料为填充的聚合 物材料并且用于其制造的各种方法是本领域已知的。优选的固体表面材料为含丙烯酸的组 合物。基本上由溶于单体甲基丙烯酸甲酯中的含甲基丙烯酸甲酯聚合物的浆液（单体包聚 合物浆液）、聚合引发剂以及优选氧化铝三水合物的无机填料组成的可聚合丙烯酸类组合 物的制备公开于授予Ray B. Duggins的美国专利3, 847, 865中。组合物可浇铸或模塑并 固化以制备片结构，所述片结构具有包括半透明耐候性、抗常用家用材料染色性、阻燃性以 及抗应力断裂性在内的特性的重要组合。此外，经固化的制品可通过包括锯切和砂磨在内 的常规技术容易地进行加工。该特性的特定组合使得此类结构尤其可用作厨房或浴室的 台面、回溅板、模塑制品如毛巾架等。聚合物组分的含量为按所述填充制品的重量计，15至 80 %，优选地20至45 %，并且可包含甲基丙烯酸甲酯均聚物和甲基丙烯酸甲酯与其它烯键 式不饱和化合物（例如，乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸烷基酯、丙烯腈、甲基丙烯酸烷基酯、 多官能丙烯酸单体诸如二甲基丙烯酸亚烷基酯以及二丙烯酸亚烷基酯）的共聚物。此外， 聚合物组分可包含少量其它聚合物，包括微量聚酯。固体表面材料还包含20至85%,优选 地约55至80%的填料。优选的填料为本发明的干共混填料。一般用作填料的任选的材料 可连同干共混填料（例如，钛酸盐、硫酸钡、碳酸钙、锌钡白、陶土、菱镁矿、云母、氧化铁、二 氧化娃、和各种赭石）一起混合于液体预聚物混合物中。任选地，固体表面材料可包含被业 内称为"脆片"的宏观装饰性颗粒。脆片为各种填充和未填充的、着色或染色的、不溶或交 联的聚合物碎片，诸如ABS树脂、纤维素酯、纤维素醚、环氧树脂、聚乙烯、乙烯共聚物、三聚 氰胺树脂、酚醛树脂、聚缩醛、聚丙烯酸类、聚二烯、聚酯、聚异丁烯、聚丙烯、聚苯乙烯、脲/ 甲醛树脂、聚脲、聚氨酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯酯等。其它可用的宏观半透明和 透明的装饰性颗粒为天然或合成的矿物质或材料，诸如玛瑙、雪花石膏、钠长石、方解石、玉 髓、燧石、长石、燧石石英、玻璃、孔雀石、大理石、云母、黑曜岩、蛋白石、石英、石英岩、岩石 膏、砂、二氧化硅、石灰华、钙硅石等；布料、天然和合成纤维；以及金属片。当将干共混改性 的填料掺入液体预聚物混合物中时，可将用各种颜料材料改性的各种填料材料混合。任选 使用的干共混填料包括电缆涂料、地毯背衬和混凝土。
[0062] 可使用不是液体预聚物的方法，诸如浇铸、熔融处理、粉末涂覆、溶液处理、注浆成 型、流延成型、振动密实、压塑、烧结、挤出和注塑，将干共混的改性填料与聚合物基质混合。 [0063] 作为本发明实施例的代表，包括以下实例。
[0064] SM
[0065] 实例 1
[0066] 通讨摇动用颜料颗粒改件ATH
[0067] 在八个独立的制备例中，在1-夸脱容器中装入217. 5g的氧化铝三水合物（Alcan WH-311)。在用四叶气动斜桨涡轮以500rpm的转速搅拌时，在15分钟时间内，加入32. 5g 的给定固体颜料。持续混合直至混合物看起来被均匀着色。对于改性填料的每个样品采集 SEM显微照片：
[0068]
【主权项】
1. 一种用于制造改性的填料颗粒的方法，所述方法包括用离散的功能性颗粒改性填料 颗粒，所述方法包括在混合器中将填料颗粒与颜料颗粒干共混直至所述离散的功能性颗粒 充分地结合、粘附或以其它方式缔合到所述填料使得其能够在用于制造填充的聚合物材料 的后续制造步骤期间保持缔合。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述用于制造填充的聚合物材料的后续制造步 骤选自熔融加工、粉末涂覆、溶液加工、注浆成型、流延成型、振动密实、压塑、烧结、挤出、注 塑、或它们的任何组合。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中用于制造填充的聚合物材料的后续制造步骤包括 液体预聚物加工。
【专利摘要】本发明涉及用于制造以高能共混方法通过碰撞用功能性颗粒改性的填料的方法，所述碰撞的能量足以将颜料颗粒结合、粘附或以其它方式缔合到所述填料。
【IPC分类】B01J2-00, B01F3-18, B82Y30-00, C09C1-40, C08K9-02
【公开号】CN104718257
【申请号】CN201380045489
【发明人】J.M.罗塞, C.S.胡特钦斯, T.S.怀延特, C.P.卡瓦斯
【申请人】纳幕尔杜邦公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年7月1日
【公告号】CA2878008A1, EP2867311A1, US20150183996, WO2014008174A1