专利名称:离子交联聚合物的颜料淀积的制作方法
相关申请此申请要求2004年6月17日提交的美国临时申请序列号60/580,470；2004年6月17日提交的美国临时申请序列号60/531,707；和2004年7月2日提交的美国临时申请序列号60/585,415的优先权，它们的每一个通过参考结合于此。
领域用于离子交联聚合物的颜料淀积的组合物和方法，着色的离子交联聚合物，和含有着色的离子交联聚合物的多层膜。
背景当聚合物在混合器或挤塑机中混合时，可以将颜料加入到聚合物。然而，在一次通过加工设备上，这典型地不在所述聚合物的所有部分提供最佳的颜料分散体。改善分散体的一种方法是加入分散剂助剂。分散剂助剂的一些实例是蜡和其它低分子量载体。当将蜡用作分散剂助剂时，将所述蜡和颜料预共混而形成“预分散体”，当混合聚合物时将所述预分散体加入到聚合物。对于其它低分子量载体，使用类似的方法。然而，基于蜡和其它低分子量载体的预分散体不总是与离子交联聚合物相容的，原因在于离子交联聚合物的带电区域和其它分子间相互作用。在蜡载体的情况下，在其它相容性问题中，随着时间，所述蜡常常移动到成品部件的表面，不利地影响表面外观。
概述一种制造供离子交联聚合物用的颜料预分散体的方法包括数个步骤。一个步骤是在水中产生颜料的浆料。另一个步骤是熔融或软化与离子交联聚合物相容的树脂。再一个步骤是将所述浆料混合到所述熔融的或软化的树脂中。所述浆料可以具有小于或等于约50微米的颜料粒子大小。所述颜料预分散体可以具有小于约30微米的颜料粒子大小。与离子交联聚合物相容的树脂的折射率可以具有在离子交联聚合物折射率的约0.005之内的折射率。与离子交联聚合物相容的树脂的熔体流动指数可以具有大于离子交联聚合物的熔体流动指数。与离子交联聚合物相容的树脂的实例包括，但不限于，酸共聚物、酸三元共聚物、离子交联聚合物、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯甲基丙烯酸酯及它们的混合物。
一种供离子交联聚合物用的颜料预分散体组合物可以包含数种组分。一种组分可以是与离子交联聚合物相容的树脂。另一种组分可以是具有粒子大小小于约30微米的颜料。与离子交联聚合物相容的树脂的折射率可以具有在离子交联聚合物折射率的约0.005之内的折射率。与离子交联聚合物相容的树脂的熔体流动指数可以具有大于离子交联聚合物的熔体流动指数。与离子交联聚合物相容的树脂的实例包括，但不限于，酸共聚物、酸三元共聚物、离子交联聚合物、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯甲基丙烯酸酯及它们的混合物。
一种熔融共混组合物可以包含数种组分。一种组分可以是离子交联聚合物。另一种组分可以是与离子交联聚合物相容的树脂。另一种组分可以是具有颜料粒子大小小于约25微米的颜料。与离子交联聚合物相容的树脂的折射率可以具有在离子交联聚合物折射率的约0.005之内的折射率。与离子交联聚合物相容的树脂的熔体流动指数可以具有大于离子交联聚合物的熔体流动指数。与离子交联聚合物相容的树脂的实例包括，但不限于，酸共聚物、酸三元共聚物、离子交联聚合物、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯甲基丙烯酸酯及它们的混合物。可以将所述熔融共混组合物形成为膜或片。
一种多层膜或片可以包含聚合物层和着色的离子交联聚合物层。所述着色的离子交联聚合物层可以包含数种组分。一种组分可以是离子交联聚合物。另一种组分可以是与离子交联聚合物相容的树脂。另一种组分可以是具有颜料粒子大小小于或等于约25微米的颜料。与离子交联聚合物相容的树脂的折射率可以具有在离子交联聚合物折射率的约0.005之内的折射率。与离子交联聚合物相容的树脂的熔体流动指数可以具有大于离子交联聚合物的熔体流动指数。与离子交联聚合物相容的树脂的实例包括，但不限于，酸共聚物、酸三元共聚物、离子交联聚合物、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯甲基丙烯酸酯及它们的混合物。可以将所述熔融共混组合物形成为膜或片。
附图简述图1是两层膜的横截面视图。
图2是三层膜的横截面视图。
图3是四层膜的横截面视图。
详述作为本领域普通技术人员如何能进行和使用所要求的发明的实例，本说明书提出了用于供离子交联聚合物用的颜料预分散体、制造用于供离子交联聚合物用的颜料预分散体的方法、着色的离子交联聚合物和含有着色的离子交联聚合物的多层膜的实例。提供此说明书以在没有加以在权利要求
中没有列出的限制的情况下满足能够实施和最佳方式的要求。如这里所用，术语颜料预分散体是指混合到载体中的颜料，它将在加工过程中又被混合到要着色的聚合物中。所述颜料预分散体在离子交联聚合物第一次通过加工设备过程中提供充分分散在离子交联聚合物内的颜料。颜料预分散体充分分散，例如，充分释放，因为在制造所述颜料预分散体的方法中颜料粒子大小是最小化的。
最小的颜料粒子大小使所述颜料在离子交联聚合物在加工设备中消耗的有限量时间过程中更容易地分散。此外，预分散体中的颜料载体是聚合物树脂(载体树脂)，它是基于其与离子交联聚合物充分混合并且在加工过程中或之后不负面地影响离子交联聚合物的性质的能力而选择的。将颜料粒子大小最小化并且选择与离子交联聚合物相容的载体树脂考虑到在一次通过加工设备中颜料分散体在离子交联聚合物中的优化。
每一种颜料预分散体包含与离子交联聚合物相容的载体树脂和颜料。在这些颜料预分散体中，颜料分散在载体树脂内。这里公开的与颜料预分散体相容的颜料包括有机和无机颜料。可以包括在这样一种颜料预分散体中的所述类型颜料的实例包括，但不限于，炭黑、二氧化钛、氧化锌、碳酸钙、氧化铁黑、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁绿、混合金属氧化物、钒酸铋、酞菁蓝、酞菁绿、喹吖啶酮红类、蒽醌、苝红类、多偶氮类或它们的混合物。通常，有机颜料比无机颜料更小且更难分散。用在所要求的颜料预分散体中与离子交联聚合物相容的树脂实例包括，但不限于，酸共聚物、酸性三元聚物、离子交联聚合物、聚乙烯类、乙烯乙酸乙烯酯和乙烯甲基丙烯酸酯。
对于所要求的发明有用的离子交联聚合物包括，但不限于，乙烯和α，β-烯式不饱和的C3-C8羧酸的共聚物；和乙烯、α，β-烯式不饱和的C3-C8羧酸和丙烯酸酯的三元共聚物。在中和之前这样的共聚物的平均酸度可以在约9至约15百分比之间。例如，这些共聚物可以用金属离子中和或部分中和，所述的金属离子如锌、钠、镁或锂离子。当中和水平高时，记录这些共聚物的耐刮擦性和光泽的最高水平。当在约50至约90百分比的水平下中和所述共聚物时，发现了与从这些共聚物所制造产品的良好加工性能有关的耐刮伤性的最高水平。
许多因素可以影响在颜料预分散体中使用的载体树脂的选择。特别有争论的是载体树脂与将要共混到其中的离子交联聚合物的相容性。可能影响载体树脂与离子交联聚合物相容性的物理性质的实例是两种材料的折射率。与离子交联聚合物相容的载体树脂的折射率可以是非常接近于所述离子交联聚合物的折射率，例如在离子交联聚合物折射率的0.005之内(在20℃的钠-D滤色片)。因为多数离子交联聚合物的折射率接近于1.51(在20℃的钠-D滤色片)，所以载体树脂的折射率可以是，例如，在约1.505和约1.515之间。除了具有相容的折射率，对于载体树脂的良好选择将是与将混合到其中的离子交联聚合物以别的方式相容的和可混溶的载体树脂。载体树脂与特定的离子交联聚合物越相容，凝胶形成中可以减少的越大，所述凝胶有损于终产物的外观。
在载体树脂选择中另一个可以考虑的因素是载体树脂的粘度相比于离子交联聚合物的粘度。载体树脂和离子交联聚合物之间的粘度差异可以引起所述颜料的不均匀分布。一种有用的显示粘度的度量是熔体流动速率，其可以例如根据ASTM D1238而进行测量。典型地，当在与所述离子交联聚合物相同的温度和载荷下测量时，与特定离子交联聚合物相容的载体树脂的熔体流动速率将大于所述离子交联聚合物的熔体流动速率。例如，当在如离子交联聚合物相同的温度和载荷下测量时，如果离子交联聚合物的熔体流动指数是约1g/10min时，那么相容的载体树脂的熔体流动指数将大于约1g/10min。在这个实例中的载体树脂可以具有约5g/10min和约10g/10min之间的粘度。
对于选择的任何特定颜料，颜料粒子大小通常应当是最小化的。然而，因为不同颜料是具有广泛变化的大小和分子性质的独特化合物，所以没有能够被建议为最佳的单一大小。通常，所述颜料粒子出现更小时，在将颜料预分散体与离子交联聚合物混合时获得的分散体的品质将得到改善。典型地，颜料预分散体中小于或等于约25微米的颜料粒子大小能够被充分分散。
为制造颜料预分散体，首先在水中产生颜料的浆料。用于产生所述浆料的水可以用醇改性。加入到水的颜料可以是干粉末，或者可以是已经含有水的形式。接着，将与预期的离子交联聚合物的载体树脂熔融或软化。一旦所述载体树脂熔融或软化，就将所述浆料混合到载体树脂中而产生所述颜料预分散体。然后将颜料预分散体通过冷却而固化，并研磨固化的颜料预分散体。在研磨了所述颜料预分散体时，可以用水漂洗除去在加工中可能形成的或者已经存在于所述颜料或载体树脂中的任何杂质或盐。如果需要，为了除去杂质，可以将所述颜料预分散体漂洗多次。可以监控所述漂洗过程的一种方法是测量漂洗水的电导率，它将指示盐或其他离子种类的存在(或不存在)。一旦已经将所述颜料预分散体令人满意地漂洗，于是就干燥颜料预分散体。如同现有技术中已知的颜料预分散体一样，通过所要求的方法制备的颜料预分散体可以称为单一分散体(monos)(如果使用单一颜料)、富集分散体(concentrates)(如果使用颜料的混和物)或者冲洗分散体(flushes)(如果利用高剪切力通过从水相将颜料分散到载体树脂中而产生所述颜料预分散体)。
为了产生在刚描述的颜料预分散体中使用的浆料，将颜料和水加入到混合器中。能够产生高剪切力的混合器是优选的。这样一种混合器的实例是Silverson Laboratory Mixer(Silverson Machines Inc.，East Longmeadow，MA)。Silverson Laboratory Mixer是高剪切力转子/定子的实验室混合器，当原料通过特殊设计的工件夹具抽出时，所述混合器能够产生多级的混合/剪切作用。当用颜料工作时，特别是当颜料将与带电的聚合物例如离子交联聚合物混合时，用于制造在其中发生混合的槽的材料选择可能是重要的。如果所述槽材料能够贡献出离子，那么这些离子能与所述颜料并最终与带电的聚合物相互作用。混合槽例如由铁制成的那些，例如，具有能与颜料并最终与带电的聚合物相互作用的自由离子。混合槽例如由不锈钢制成的那些，例如，不具有能与颜料相互作用的自由离子或者这样的离子是最小化的。
可以在制备过程中将分散助剂、加工助剂、二次加工助剂和稳定剂加入到所述浆料。稳定剂的实例可以包括，但不限于，二代亚磷酸盐、二代亚膦酸盐、抗氧化剂、UV稳定剂和受阻胺稳定剂。也可以加入增塑剂，例如，作为加工助剂而降低所述载体树脂的粘度。二级加工助剂包括辅助例如从塑模除去部件的能力或者改善所述部件表面硬度的作用的原料和化合物。二级加工助剂的实例是脂肪酸酰胺摩擦母料(slip masterbatch)，包括伯、仲和仲-双酰胺。这些酰胺可以包括，但不限于，芥酸酰胺、山萮酸酰胺和棕榈酸油基酯。也可以将分散助剂、加工助剂、二级加工助剂和稳定剂从所述浆料中分开地加入到熔融的或软化的载体树脂。
在混合过程中产生的颜料分散体的品质，即，颜料粒子的细度，可以通过利用赫格曼细度计(gauge)或通过在显微镜下检验一部分浆料进行检验。可以将用来测定对于在液体油漆、墨水或在此情况下颜料浆液中的颜料研磨的细度。赫格曼细度计由在其中切割有凹槽的块体，通常是钢块体组成。所述凹槽沿着其长度是均匀的锥形，例如从在一端约100.6微米到另一端零微米而逐渐变细(其它大小是可用的)。尺度沿着所述凹槽的侧面延伸而指示所述凹槽深度。为使用所述细度计，将样品在深的一端放在凹槽中，并且将刀片将液体降低至凹槽的长度之下。沿着所述细度计所述凹槽对于颜料粒子变得足够浅而突出在所述液体水平之上的点是所述粒子大小。通过以一个角度观看所述细度计，典型地观察到颜料粒子突出在所述液体水平之上的点。通常随着赫格曼细度计使用的尺度被称为北方标准尺度(North Standard Scale)并且从8至0变化。北方标准尺度与微米大小的近似相关性表示在表1中。
表1北方标准尺度对微米
与所要求的颜料预分散体相容的颜料浆料中的颜料粒子的细度水平在北方标准尺度上大于或等于约4。在颜料浆料中细度另外相容的水平包括在北方标准尺度上大小大于或等于约5的粒子、在北方标准尺度上大小大于或等于约6的粒子和在北方标准尺度上大小上大于或等于约7的粒子。
也可以使用显微镜检验所述浆料中颜料粒子的细度。为了使用显微镜检验浆料中颜料粒子的细度，将一部分所述浆料涂在载玻片上。然后在能够分辨单独颜料粒子的放大倍数水平下观测所述浆料。可以通过使用显微镜内的尺度，例如，有刻度的标度线测定所述颜料粒子的大小。在测微计中，颜料浆料中颜料粒子的细度小于或等于约50微米。颜料浆料中颜料粒子另外相容的细度包括大小小于或等于约40微米的粒子、大小小于或等于约30微米的粒子、大小小于或等于约20微米的粒子和大小小于或等于约10微米的粒子。
为了避免正在研磨的原料熔融和再附聚，在用于制造颜料预分散体的研磨步骤过程中应当小心。具体而言，如果在研磨过程中温度升高太多，那么所述树脂可熔融从而使研磨的粒子再附聚。在所述研磨步骤控制温度可以帮助避免再附聚。基于研磨设备，对于正在研磨的原料的温度可以存在一个下限。具体而言，如果正在研磨的颜料预分散体的温度太低并且所述颜料预分散体太硬，那么可以超过研磨器的转矩限度。在研磨阶段过程中帮助控制温度的一种方法是，例如，向研磨器中的原料加入水。
为了防止刚刚研磨和漂洗的原料熔融和潜在地再附聚，在干燥步骤过程中也应当小心。具体而言，如果干燥机的温度太高，那么颜料预分散体的树脂可能熔融并与类似熔融的颜料预分散体块附聚。在干燥过程中控制颜料预分散体的温度可以通过将例如干冰加入到干燥机中的颜料预分散体材料而实现。
熔融或软化载体树脂的步骤简单地涉及以适当的方式将热应用到所述载体树脂而以受控的、非破坏性的方式将所述载体树脂熔融或软化。通常，熔融或软化载体树脂的步骤将发生在所述颜料浆料与所述载体将要混合的装置中。
将颜料浆料混合到熔融的或软化的树脂中可以发生在许多不同类型混合器的任何一种中，所述混合器能够产生高剪切力或以其它方式通过载体树脂彻底分散颜料粒子。这些类型的混合器的实例包括，但不限于，流化床气流粉碎机、水平介质磨机、最大剪切倾斜分配器(max-shear inclinedispenser)、多轴混合器和双或单螺杆挤塑机。
如果很需要，可以通过定量附聚物、聚集体、鱼眼(fish-eyes)的大小和/或频率或其它特征，监控分散品质。颜料预分散体可以具有大小小于或等于约30微米的颜料附聚物或聚集体。颜料附聚物或聚集体的大小也可以小于或等于约25微米，小于或等于约20微米，小于或等于约15微米，小于或等于约10微米，小于或等于约5微米。此外，适合的颜料预分散体可以具有小于每一组材料体积的颜料粒子、附聚物或聚集体的一组数目的平均值。
在颜料预分散体中，颜料的分散品质难于测量，直接原因在于高的颜料载荷水平。例如，制备可被监控的样品的一种方式是将所述颜料预分散体稀释(共混)到基质树脂如酸共聚物、离子交联聚合物或者酸共聚物和离子交联聚合物的混和物中。将颜料预分散体稀释的水平取决于在显微镜下区分单独粒子的能力。颜料预分散体可以，例如，以约25％至约50％的被稀释混合物的水平被稀释。只要稀释到基质树脂中，就可以利用化合物光学显微镜，采用横向极化光检验所述颜料预分散体的分散品质。为了制备用于检验的样品，将被稀释的颜料预分散体的粒料或其它小部分熔融并涂抹到显微镜载玻片的表面形成薄层。制备的样品的实例可以是约6cm长×1.5cm宽×10微米厚。所述层的厚度可以随着主要标准而稍微不同，只要所述层对于通过光是足够薄的。
一旦制备这样一种涂片样品，就可以利用显微镜测量所述颜料粒子大小和/或频率。可以利用显微镜内部的尺度测量颜料粒子大小，例如有刻度的标度线。例如，颜料预分散体中颜料粒子、附聚物或聚集体的频率是每某一限定体积的粒子平均数，如对于已知厚度的显微镜视场。
监控颜料预分散体中颜料的分散品质的另一种方法是将所述颜料预分散体熔融并迫使熔融的材料通过具有限定的目大小的筛子或一系列筛子。在这个方法中，在恒定载荷下将一些颜料预分散体材料熔融，然后迫使其通过筛子或一系列筛子，同时监控经过所述筛子的压力。如果所述颜料不含有大于筛目大小的附聚物或聚集体，当全体熔融材料流过所述筛子时，颜料预分散体将流过所述筛子而没有压力的改变。如果存在太大而不能流过所述筛子的附聚物或聚集体，那么部分筛子将变得堵塞的，并且穿过所述筛子的压力将增大。在一些点上，所述筛子可以变为完全阻塞的，从而引起压力峰值，然后所述筛子可能破裂。如果存在筛子阻塞的附聚物或聚集体，那么压力改变的速率，如果有的话，可以提供浓度信息和那些附聚物或聚集体大小的临界指示。当熔融时适合的颜料预分散体将流过具有大约38微米(美国400目)开口的筛子。具有更细颜料粒子大小的适合的颜料预分散体将流过具有大约25微米(美国500目)开口的筛子。
在每一个实例中，当离子交联聚合物在装置例如挤塑机中加工时，可以简单地将所述颜料预分散体加入到离子交联聚合物。可以在所述离子交联聚合物被加入到加工装置之前，将所述颜料预分散体与离子交联聚合物粒料或粉末预混合，或者可以将所述颜料预分散体本身加入到加工装置。另外，可以将所述颜料预分散体稀释到中间载体中，然后可以将这个中间混合物与离子交联聚合物共混。所述的中间载体可以是如上面所列的树脂材料的任何一种。如果稀释到中间载体中，那么所述颜料预分散体水平可以是，例如，所述中间混合物的约25％至约50％。然后可以将中间混合物与离子交联聚合物以例如所述离子交联聚合物的约2％至约10％的水平混合。
从着色的离子交联聚合物形成的膜、片或其它部件的品质部分取决于在所述离子交联聚合物内的颜料粒子的大小和分散。当最大化所述离子交联聚合物内部的颜料粒子分布时，上面描述的颜料预分散体使颜料粒子大小最小化达到可以实施的程度。经由参考指导，本发明人已经确定包括颜料粒子附聚物和凝胶的附聚体对于普通人员是可见的，如表2中所示。
表2附聚物在不同距离的可见性
a微米b距表面的水平距离。
从表2可以看出，20微米或更小的附聚物大小在距离所述离子交联聚合物膜、片或部件表面大于或等于约6英寸处难以用肉眼分辨。作为进一步的基准点，普通人员能够在距所述粒子2至3英寸的距离分辨小至20至25微米的附聚物。这些数据点显示对于多数目的，只要颜料粒子大小小于或等于约25微米，所述离子交联聚合物表面就将具有不受附聚物大小影响的外观(当在距所述表面6英寸或更大处观察时)。小于或等于约20微米的颜料粒子大小、小于或等于约15微米的颜料粒子大小、小于或等于约10微米的颜料粒子大小或者小于或等于约5微米的颜料粒子大小也是可以接受的。如果打算在距使用者眼睛约6英寸更近处使用成品离子交联聚合物部件，那么可以使用小的颜料粒子大小例如约10微米或甚至约5微米。
从原料颜料到颜料预分散体并最终到离子交联聚合物组合物的进展中，颜料粒子典型地通过数个离散的阶段，它们的每一个具有其自身的颜料粒子大小需要。最初，所述颜料粒子以粉末(或类似浓缩的颜料形式)形式存在。接着，在浆料中分散所述颜料粒子。然后将浆料中的颜料粒子加入到颜料预分散体中。最后，所述颜料粒子可以分散在离子交联聚合物组合物中。与形成这些阶段的每一个都相关联的混合步骤都涉及高剪切力。由于所述高剪切力，每一个混合步骤还减小了在每一个阶段看到的颜料粒子大小。在每个加工水平的此颜料粒子大小的减小是为什么用于浆料的相容颜料粒子大小大于用于颜料预分散体的相容颜料粒子大小的原因。并且类似地，是为什么用于颜料预分散体的相容的颜料粒子大小大于用于离子交联聚合物组合物的相容颜料粒子大小的原因。
所述着色的离子交联聚合物可以用在具有其它聚合物层的多层膜中。如图1所示，双层膜10可以具有第一层12和第二层14，其中所述层之一是着色的离子交联聚合物并且另一层是聚合物。所述聚合物层可以是离子交联聚合物膜层或一种或多种其它聚合物材料的层。例如，着色的离子交联聚合物层可以和透明的离子交联聚合物层结合而形成双层膜。如图2和3所示，多层膜也可以包括多于两层的层。另外的层可以是离子交联聚合物材料或者可以是其它聚合物材料。例如，可以包括另外的层而实现特定的物理需求如刚性或老化标准。在图2中表示的多层膜20包含第一层22、第二层24和第三层26，其中所述层之一是着色的离子交联聚合物并且其它层包含聚合物。图3中所示的多层膜30包含第一层32、第二层34、第三层36和第四层38，其中所述层之一是着色的离子交联聚合物并且其它层包含聚合物。
例如，可以将这些多层膜热成型为特定形状的部件如汽车减震器或其它外部的装饰面板。这样的部件可以由多层膜制成，所述多层膜包括足够厚以提供充分的结构稳定性而被单独使用的层，或者可以与另外的聚合物材料从后面注塑到所述部件而提供支撑。具有它们的最小化颜料粒子大小的着色的离子交联聚合物能够在热成型过程中产生的高拉伸区域中保持颜色均匀性和不透明性。
可以通过共挤出形成所述多层膜。共挤出的多层膜的层可以包括与离子交联聚合物膜层或其它聚合物材料层共挤出的着色的离子交联聚合物层。例如所述共挤出的着色的离子交联聚合物层可以是第二层，并且共挤出的离子交联聚合物透明层可以是第一层。共挤出的第三层可以是另一种离子交联聚合物层或另一种聚合物材料。例如，所述共挤出的第三层可以是甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的聚丙烯衍生物，其中所述甲基丙烯酸缩水甘油酯可以被接枝到聚丙烯上，或者甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的乙烯与聚丙烯共聚物物理交联。所述共挤出的第三层也可以是氯化聚丙烯。这样改性的聚丙烯类对共挤出的离子交联聚合物层表现优异的粘合性并且例如，也将劲度通过热成型提供给从多层膜形成的产品。
这些共挤出的多层膜可以包括任何数量的层而产生适宜的一组物理性质。另外的共挤出层可以包括，但不限于，聚合物例如聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚酰胺、聚酯、ABS、苯乙烯三元共聚物和聚氨酯。这些另外的层可以包括连接层，它将所述层一起粘合在连接层的任何一面。可以用作连接层的共挤出层的实例包括，但不限于，聚合物例如马来酸酐接枝的共聚物或三元共聚物、丙烯酸酯改性的离子交联聚合物或三元共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物或三元共聚物、苯乙烯共聚物和三元共聚物例如SEBS、SIS、SAN、ABS、聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、无定形聚酰胺、乙烯-辛烯、丁烯、己烯及它们的混合物。
如这里所述的着色的离子交联聚合物、由着色的离子交联聚合物制成的膜和包括着色的离子交联聚合物层的多层膜可以受到多种结构改性处理而进一步提高物理性能的方面。例如，这些产品可以进行电晕放电处理、臭氧处理、结合氧气或者氮气的低温等离子体处理、辉光等离子体处理、反向溅射处理、利用化学品的氧化处理、UV硬化、电子束照射、γ束照射、x-射线等。其中，这样的处理可以将所述着色的离子交联聚合物、由着色的离子交联聚合物制成的膜和包括着色的离子交联聚合物层的多层膜中的聚合物结构交联。作为实例，所述着色的离子交联聚合物、由着色的离子交联聚合物制成的膜和包括着色的离子交联聚合物层的多层膜可以暴露于剂量水平为0.1和50兆拉德之间的γ束、电子束或x-射线辐照。这些处理可以改善着色的离子交联聚合物的表面硬度、耐刮擦性、耐刮伤性、耐化学性和/或氧气/空气隔离功效，同时保持图像的低雾度、高光泽、透明度和区别。此外，可以保持或增强老化性能，并且可以保持材料的记忆性。这些处理也可以改善着色的离子交联聚合物对多种基材的粘合性质。
实施例1利用黑色颜料(MonarchBlack 1300，由Cabot Corporation，Billerica，MA制造)和酸共聚物树脂(Escor7010，由Exxon Mobil Corporation，Houston，TX制造)，产生颜料预分散体冲洗分散体。首先，通过将3337克水、1135克黑色颜料、11.4克抗氧化剂(Irganox1330，由Ciba SpecialtyChemicals Corp.，Tarrytown，NY制造)和56.75克松香/分散助剂(Silvatol，由Ciba Specialty Chemicals Corp.，Tarrytown，NY制造)在使用不锈钢混合槽的Silverson Laboratory Mixer中混合而产生浆料。接着，在气流粉碎机中经过一小时熔融667.5克酸共聚物树脂。最后，将908克的浆料分阶段地混合到熔融的酸共聚物树脂中。在浆料混合的第一阶段，将50％的浆料加入到所述熔融的酸共聚物树脂中。在约五分钟后，混合物“破裂”并且来自浆料的清水离开所述熔融的酸共聚物树脂。一旦所述混合物破裂，就将接下来的20％的浆料加入到所述熔融的酸共聚物树脂。再约五分钟后，所述混合物破裂并且清水离开所述熔融的酸共聚物树脂。然后，一旦此最后加入的浆料破裂，就将接下来的20％的浆料加入到所述熔融的酸共聚物树脂中。此混合物在约五分钟后破裂。最终，将最后10％的所述浆料混合物加入到熔融的酸共聚物树脂中。此最终混合物在约五分钟破裂。
在最终混合物破裂之后，固化所述熔融的酸共聚物树脂。然后，将酸共聚物树脂研磨两小时。在研磨过程中，温度达到95-96℃。在研磨之后，研磨的酸聚合物树脂用水漂洗。最后，将漂洗的、研磨的和着色的酸共聚物树脂干燥。
为了分析所述颜料预分散体的颜料粒子大小，将所述颜料预分散体以50％的水平稀释到酸共聚物(Escor 7010)中。通过在显微镜下评价熔体涂片而确定此颜料预分散体的颜料粒子大小。在100X放大倍数下分析了显微镜的三个视场(2mm×2mm)。在每一个视场中找到的附聚物的数目和大小表示在表3中。
表3实施例1的颜料粒子大小
如表3中所示的，实施例1的颜料预分散体的颜料粒子大小证明了优异的颜料粒子大小水平。
实施例2利用铁混合槽与Silverson Laboratory Mixer，进行了与实施例1相同的实验。分散结果表示在表4中。
表4实施例2的颜料粒子大小
实施例2不表现与实施例1相同的关于颜料粒子大小的品质。认为更大附聚物的形成是由于铁混合槽的使用。与实施例1中使用的不锈钢混合槽相比，在铁混合槽中可得到自由离子。这些可得到的自由离子可以与所述颜料粒子或者载体树脂相互作用，从而引起更大颜料附聚物的形成。
这个书面说明列出了本发明的最佳方式，并通过提供权利要求
中列举要素的实例描述了本发明，以便使本领域技术人员能够进行和应用本发明。本发明可专利的范围由权利要求
限定，并且可以包括本领域技术人员想到的实例。意欲将可以在本申请提交日之前或之后得到的这样的其它实例包括在所述权利要求
的范围内，倘若它们具有不与所述权利要求
的字面语言相异的结构要素，或者倘若它们包括与所述权利要求
的字面语言无实质差异的等效结构要素。
权利要求
1.一种制造供离子交联聚合物用的颜料预分散体组合物的方法，该方法包括下列步骤(a)在水中产生颜料的浆料；(b)熔融或软化与离子交联聚合物相容的树脂；和(c)将所述浆料混合到熔融的或软化的树脂中。
2.权利要求
1的方法，其中所述浆料具有小于或等于约50微米的颜料粒子大小。
3.权利要求
1的方法，其中所述浆料具有小于或等于约40微米的颜料粒子大小。
4.权利要求
1的方法，其中所述浆料具有小于或等于约30微米的颜料粒子大小。
5.权利要求
1的方法，其中所述浆料具有小于或等于约20微米的颜料粒子大小。
6.权利要求
1的方法，其中所述浆料具有小于或等于约10微米的颜料粒子大小。
7.权利要求
1的方法，其中所述颜料预分散体中的颜料粒子大小小于约30微米。
8.权利要求
1的方法，其中所述颜料预分散体中的颜料粒子大小小于约25微米。
9.权利要求
1的方法，其中所述颜料预分散体中的颜料粒子大小小于约20微米。
10.权利要求
1的方法，其中所述颜料预分散体中的颜料粒子大小小于约15微米。
11.权利要求
1的方法，其中所述颜料预分散体中的颜料粒子大小小于约10微米。
12.权利要求
1的方法，其中所述颜料预分散体中的颜料粒子大小小于约5微米。
13.权利要求
1的方法，其中所述颜料预分散体当熔融时将流过美国400目的筛子。
14.权利要求
1的方法，其中当在如所述离子交联聚合物的相同温度和载荷下测量时，与离子交联聚合物相容的树脂具有的折射率在所述离子交联聚合物的折射率的约0.005之内。
15.权利要求
1的方法，其中与离子交联聚合物相容的树脂具有大于所述离子交联聚合物的熔体流动指数。
16.权利要求
1的膜或片，其中所述树脂是酸共聚物、酸三元共聚物、离子交联聚合物、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯甲基丙烯酸酯或者它们的混合物。
17.一种供离子交联聚合物用的颜料预分散体组合物，它包含与离子交联聚合物相容的树脂；和具有粒子大小小于约30微米的颜料。
18.权利要求
17的颜料预分散体组合物，其中所述颜料预分散体组合物中的颜料粒子大小小于约25微米。
19.权利要求
17的颜料预分散体组合物，其中所述颜料预分散体组合物中的颜料粒子大小小于约20微米。
20.权利要求
17的颜料预分散体组合物，其中所述颜料预分散体组合物中的颜料粒子大小小于约15微米。
21.权利要求
17的颜料预分散体组合物，其中所述颜料预分散体组合物中的颜料粒子大小小于约10微米。
22.权利要求
17的颜料预分散体组合物，其中所述颜料预分散体组合物中的颜料粒子大小小于约5微米。
23.权利要求
17的颜料预分散体组合物，其中所述颜料预分散体在熔融时将流过美国400目的筛子。
24.权利要求
17的颜料预分散体组合物，其中当在如所述离子交联聚合物的相同温度和载荷下测量时，与离子交联聚合物相容的树脂具有的折射率在所述离子交联聚合物的折射率的约0.005之内。
25.权利要求
17的颜料预分散体组合物，其中与离子交联聚合物相容的所述树脂具有大于所述离子交联聚合物的熔体流动指数。
26.权利要求
17的颜料预分散体组合物，其中所述树脂是酸共聚物、酸三元共聚物、离子交联聚合物、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯甲基丙烯酸酯或者它们的混合物。
27.一种熔融共混组合物，它包含离子交联聚合物；与所述离子交联聚合物相容的树脂；和具有颜料粒子大小小于或等于约25微米的颜料。
28.根据权利要求
27的熔融共混组合物，其中所述熔融共混组合物中的颜料粒子大小小于或等于约20微米。
29.根据权利要求
27的熔融共混组合物，其中所述熔融共混组合物中的颜料粒子大小小于或等于约15微米。
30.根据权利要求
27的熔融共混组合物，其中所述熔融共混组合物中的颜料粒子大小小于或等于约10微米。
31.根据权利要求
27的熔融共混组合物，其中所述熔融共混组合物中的颜料粒子大小小于或等于约5微米。
32.根据权利要求
27的熔融共混组合物，其中当在如所述离子交联聚合物的相同温度和载荷下测量时，与离子交联聚合物相容的树脂具有的折射率在所述离子交联聚合物的折射率的约0.005之内。
33.根据权利要求
27的熔融共混组合物，其中与离子交联聚合物相容的所述树脂具有大于所述离子交联聚合物的熔体流动指数。
34.根据权利要求
27的熔融共混组合物，其中所述树脂是酸共聚物、酸三元共聚物、离子交联聚合物、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯甲基丙烯酸酯或者它们的混合物。
35.从权利要求
27的熔融共混组合物形成的膜或片。
36.一种多层膜或片，它包含聚合物层；和着色的离子交联聚合物层，所述的着色的离子交联聚合物层包含离子交联聚合物；与所述离子交联聚合物相容的树脂；和具有颜料粒子大小小于或等于约25微米的颜料。
37.权利要求
36的多层膜或片，其中所述聚合物层和所述着色的离子交联聚合物层是共挤出的。
38.权利要求
36的多层膜或片，其中所述聚合物层是透明的离子交联聚合物层。
39.权利要求
36的多层膜或片，还包含与所述着色的离子交联聚合物层直接接触的第三聚合物层。
40.权利要求
39的多层膜或片，其中所述第三聚合物层是甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的聚丙烯衍生物。
41.权利要求
40的多层膜或片，其中所述甲基丙烯酸缩水甘油酯是接枝到所述聚丙烯上的。
42.权利要求
40的多层膜或片，其中甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的乙烯是与聚丙烯的共聚物物理交联的。
43.权利要求
39的多层膜或片，其中所述第三聚合物层是氯化聚丙烯。
44.权利要求
39的多层膜或片，还包含与所述第三聚合物层直接接触的第四聚合物层。
45.权利要求
44的多层膜或片，其中所述第四聚合物层选自由聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚酰胺、聚酯、ABS、苯乙烯三元共聚物和聚氨酯组成的组。
46.权利要求
36的多层膜或片，其中所述多层膜或片被热成型为部件。
47.权利要求
36的多层膜或片，其中所述多层膜或片被热成型为部件，然后被从后面注塑。
专利摘要
公开了供离子交联聚合物用的颜料预分散体、制造供离子交联聚合物用的颜料预分散体的方法、着色的离子交联聚合物和含着色的离子交联聚合物的多层膜。为了在一次通过加工设备上优化离子交联聚合物中的颜料可分散性，颜料预分散体产生或维持最小的颜料粒子大小。基于相容性参数，例如折射率和粘度，选择颜料预分散体的载体，以便与所述离子交联聚合物相容。载体可以包括酸共聚物、酸三元共聚物、离子交联聚合物、聚乙烯类、乙烯乙酸乙烯酯和乙烯甲基丙烯酸酯。从这些颜料预分散体产生的着色的离子交联聚合物具有粒子大小小于或等于约25微米的充分分散的颜料。可以从着色的离子交联聚合物产生膜或片并且可以将着色的离子交联聚合物用在多层膜中。
文档编号B32B27/30GK1993221SQ20058001965
公开日2007年7月4日 申请日期2005年6月17日
发明者D·C·史密斯, M·A·泰勒, H·L·斯卡廖内 申请人:A.舒尔曼因维深公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan