待加入于热塑性材料中的具有高滑石含量的细分散的固体组合物的制作方法

专利名称：待加入于热塑性材料中的具有高滑石含量的细分散的固体组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有高滑石含量的细分散的固体组合物的制备方法，所述固体组合物待加入并稀释于热塑性材料，尤其是烯烃型例如聚丙烯和聚乙烯中。本发明还扩展到根据所述方法制备的组合物，特别是在负载有滑石的热塑性材料制品的制备中尤为有用。
背景技术：
在热塑性材料制品的制备行业，通常的做法是将填充剂(例如石英粉末、玻璃纤维、玻璃粉末、须晶(whiskers)、滑石、碳酸钙、高岭土等)加入到热塑性原材料中，以减少其成本和/或提高机械性能(尤其是耐热性、强度等)。这种加入主要是通过熔融(a)热塑性树脂和(a)填充剂而混合方法进行，所述方法通常已知为术语“混合”(compounding)。
示意性地描述这种方法，树脂和填充剂被供至挤压机，其为一个包括加热盖的机器，在其中旋转一个或多个螺杆，其作用是在高剪切速率下混合熔融的或软化的材料混合物，并使其通过模具。均匀的混合物从挤压机中以棒状形式出来。然后，冷却该棒状物并切割成颗粒。因此，所获得的颗粒状产品包括给定量的填充剂，其均匀地分布在热塑性基质中。这种被称为混合物(compound)或复合物(composite)的产品用作模塑技术(注射、压缩或旋转模塑)和/或挤出技术和/或热塑性材料制品的其它制备方法的初始材料，在热塑性材料成形工业中被使用。
在适合用于这些不同成形技术的传统设备中，复合物被熔融，并在冷却成型之前以极低甚至为零的剪切速率混合。
对于所述复合物(热塑性材料和至少一种填充剂的细分散的固体混合物)的制备，因为本领域已有的设备并不非常适合操作挥发性粉末，而滑石本身在以精细粉末形式时非常易挥发，所以将其加入到热塑性树脂中时在实际操作中引发很多问题，尤其是-在称重和计量时，大量粉末悬浮在测量仪器上方的空气中；-在填充混合器时，存在滑石在通过供料斗被回推，并形成大量灰尘的现象。
-在挤压机中通过熔融混合(混合)时，一些滑石粉末悬浮在机器内部的空气中，未与热塑性树脂混合；由于粉末的密度非常低，另外的大量粉末保持在树脂(其通常为大得多的密度的颗粒形式)层的上方，并且不能被挤压机的螺旋杆或螺杆带走。
由于所有的这些原因，有关加入到热塑性复合物中的滑石含量的信息和从这些复合物获得的制品从来就不可靠，并且滑石颗粒分布的均匀性经常发现不完美。
为了弥补这些灰尘源的挥发性粉末的在处理上的缺点，US 4 241001建议将滑石粉末制备为颗粒形式，其粉末更少，更易运输、称重和计量。然后，为了形成负载有滑石的热塑性复合物，将这些聚集的滑石粉末颗粒通过熔融混合直接在热塑性材料中稀释。在与热塑性树脂熔融混合的过程中，通过在挤压机的螺旋杆区域中以高剪切速率捏和，滑石颗粒崩解并释放滑石粒子，其然后分散到熔融的热塑性材料中。由于滑石颗粒具有近似于或等同于待掺杂的热塑性材料(其通常也是颗粒状的形式)的形状和表观密度，所以在挤压机中熔融混合获得的复合物的质量更加提高。
特别地，US 4 241 001描述了压紧粉末以形成颗粒的方法，所述方法包括加入润湿剂尤其是水至粉末中。然后，将由此获得的浆状的组合物转变为颗粒。为了增加颗粒的粘结，建议加入特定的试剂(油性乳状液、糖蜜型粘合剂、油性液体等)。
但是，尽管挤压机的高剪切速率，所得的滑石颗粒的粘结和稳定性使得其随后难以将滑石再分散成具有精细程度类似于初始粉末(在颗粒化之前)的颗粒的精细程度的粒子。因此，去除了原本对于复合物是理想的性质，并为此精确确定了滑石的特定的颗粒尺寸分布，所述颗粒尺寸分布对复合物的机械和物理性质具有显著影响，尤其影响成品的性质。
另外，也已知称作“主批次(masterbatch)”的基于滑石的分散的固体组合物，其通常为颗粒的形式并包括滑石粉末(以大部分的数量)、作为粘合剂的热塑性树脂(例如聚丙烯树脂、聚乙烯树脂等)和分散剂的混合物。
主批次在挤压机中以高剪切速率制备，其从滑石粉末或压紧的滑石开始，如US 4 241 001所述，通常用于与热塑性材料熔融混合以制备掺杂的热塑性复合物，所述热塑性复合物随后成形为最终的制品。主批次也可以任选地在通过挤出或模塑技术(注射、压缩或旋转模塑)成形时稀释到热塑性材料中。
对主批次中用作粘合剂的树脂的选择是非常重要的。所用树脂必须与热塑性材料相容，因为主批次将加入到所述热塑性材料中。所述选择通常决定了主批次和使用这种主批次获得的复合物的高成本。一方面，它决定了所形成的复合物的热塑性基质中的滑石颗粒的再分散的质量；好的分布对于最终形成的制品的良好质量是非常重要的因素。另一方面，它决定了主批次中最适宜的滑石含量。当今，尽管使用了功率更大的捏和机，主批次中滑石的适宜的重量含量是相对低的，不超过70％。

发明内容
本发明旨在对掺杂有滑石的热塑性材料制品的现有制备方法进行改进，如前所述，现有方法通常顺序包括下列三个基本步骤1.获得滑石粉末或压紧的滑石，其能够在挤压机(用于混合)的强烈剪切力作用下分散成热塑性基质中的粉末。
2.获得通常昂贵的复合物(或混合物)，其通过在挤压机中以高的剪切速率熔融混合主批次(或等同的组合物)和热塑性材料而获得。
3.通过模塑技术(注射、压缩或旋转模塑)和/或挤出技术成形所述复合物，获得掺杂的热塑性材料的最终产品。
为此，本发明的主要目的是提出一种具有高的滑石含量的细分散的固体组合物，其在低剪切速率下(比专门用于混合的挤压机的速率低很多的速率)与热塑性材料混合时，特别是在热塑性材料的模塑(注射、压缩或旋转模塑)或挤出(为成形目的)过程中，能够分散成精细的粉末。
因此，本发明旨在改进负载有滑石的热塑性制品的制备方法，其允许热塑性材料在成形时掺杂有滑石，因此当今非常重要的中间产品，即复合物(具有给定的滑石含量)的制备，在将来是多余的。
本发明的另外一个目的是提出一种具有至少为75重量％的滑石的细分散的固体组合物，其固体部分具有以下优点-适宜的粘结和稳定性，与一般的处理相容，不会破裂或破碎，-与待被模塑和掺杂的热塑性材料具有相同量级的形状和密度，因此，其可以使用适宜热塑性材料成形的传统的设备而直接与热塑性材料混合，尽管这类传统的成形设备具有低的剪切速率，但是其使得滑石以可接受的均匀性再分散到热塑性基质中。
本发明的另外一个目的是由滑石粉末获得的细分散的固体组合物可用于和相容于大量各种的热塑性材料，尤其是烯烃型，例如聚丙烯和聚乙烯的掺杂。
因此，本发明涉及细分散的固体组合物的制备方法，所述细分散的固体组合物待加入到热塑性材料中，特别地是通过在低剪切速率下熔融混合的方法加入。这种组合物包括滑石粉末，所述滑石粉末的至少一部分包括以聚集体形式结合在一起的滑石颗粒，所述聚集体的平均尺寸大于所述滑石颗粒的平均尺寸。
为此，在本发明的方法中，进行以下步骤-将基于所述组合物的总重量至少为75重量％的滑石粉末和包括基于所述组合物的总重量至少为6重量％的聚乙烯蜡的粘合剂在搅拌下混合；为了制备所述混合物，在所述聚乙烯蜡为固态的温度下将以固态形式的所述滑石粉末和所述聚乙烯蜡置于一起，在保持搅拌的同时升高温度，-一旦获得其中滑石颗粒至少部分地包封在所述聚乙烯蜡中的均匀的粉状的混合物，冷却所述混合物，和-利用颗粒化压制(granulating press)使得所述混合物颗粒化，形成所述聚集体。
此处的术语“颗粒化”可以理解为通过颗粒化压制的模具挤出混合物(滑石粉末和聚乙烯蜡)的操作。
对于混合步骤，其包括在升高的温度下混合初始以固态形式的滑石粉末和聚乙烯蜡，其非常容易进行，目的是将滑石颗粒包封在聚乙烯蜡的涂层中。
很多方法和设备可用来实现这一目的，可以包括分批和连续类型的混合器。
例如，可以优选地使用装备有机械搅拌装置和加热装置的混合器。例如，可以提及具有双层壁的混合器，其中，循环热量流体例如油。
在升高的温度下混合的步骤中，当温度大致从蜡的软化温度开始到达蜡的熔融温度时，尽管混合物保持粉末状外观，可观察到或多或少的混合物体积突然下降的现象。
对这种现象的一种解释可能是至少部分地被熔融的蜡覆盖的滑石颗粒间相互的粘结。
为了获得足够均匀的混合物和避免浆状块的出现，需要确定对设备进行选择和对不同操作参数进行设定-尤其是混合物的加热(温度升高，加热时间)和搅拌(搅拌方法，速率和时间等)。
有利地，一旦观测到混合物体积明显的降低，尤其是大约一半的体积降低(通过简单的肉眼评估)，停止在升高的温度下的混合步骤；滑石和蜡的混合即可认为是充分均匀和完全的。当然，也有可能允许进一步的混合，但是必须避免压缩的浆状块的出现。
有利地，根据本发明，混合物的冷却在从混合器移除后逐步地和连续地进行，例如在室温下。
本发明人进行的测试表明，使用这种方法，尤其是由于使用聚乙烯蜡，可以获得尤其是以颗粒形式的聚集的滑石聚集体，其含量优选为滑石至少为75重量％，同时具有适宜的粘结，确保刚性和稳定性。这些机械性质表明在随后的聚集体的存储或处理期间能够保持形状而不会有破裂或过度破碎(没有显著的粉末或灰尘的释放)。
而且，它们在热塑性树脂中的稀释，尤其是通过熔融混合，只需要非常低的剪切速率。
本发明人的工作也证明了本发明的细分散的固体组合物在热塑性材料成形时-尤其是通过传统的注射、压缩或旋转模塑或挤出的技术和设备-加入到热塑性材料中有利地允许掺杂滑石的步骤和成形最终热塑性制品的步骤同时进行。尽管剪切速率相对较低，毫无疑问结合加热的作用，它的效果仍然足以崩解和分散所述组合物的固体部分成熔融的热塑性材料中的精细的滑石颗粒。同样发现如此分散的滑石颗粒具有与原始滑石粉末(压缩前)的颗粒非常类似甚至相等的精细度。
因此，由于与大量烯烃型热塑性树脂高度相容和具有基本超过75％的滑石含量并因此能够成为使用普通的滑石基主批次的有价值的替代物，根据本发明获得的细分散的固体组合物有利地允许负载有滑石的复合物在制备掺杂有滑石的热塑性制品中分散到其中。
有利地和根据本发明，使用具有摩尔质量1000-50,000g.mol-1的聚乙烯蜡。
对于通过颗粒化压制的模具压制混合物的步骤，其使得混合物的压紧和颗粒化。然后获得短的棒状物，其可以有利地在模具出口处切割成片，以获得均匀的和良好确定尺寸的颗粒形式的聚集体。
作为尤其适用于进行本发明的颗粒化压制，可以有利地提及KAHL型(AMANDUS KAHL NACHF.，德国)压制(presses)，其具有垂直模具和具有垂直转动轴的辊。
本发明也可通过具有水平模具的颗粒化压制进行，例如CPM型(CPM Europe S.A.，法国)压制。
有利地和根据本发明，滑石粉末和适于获得聚集体的一定量的聚乙烯蜡混合，其中聚乙烯蜡的比例为20-25重量％。根据本发明，聚集体中滑石的含量为75-80重量％，所用的粘合剂只包括聚乙烯蜡。
根据本发明实施方法的另外一个变体，制备如下的混合物，其滑石和粘合剂分别以适于获得聚集体的各自的量，其中滑石的比例为85-92重量％。
有利地和根据该变体，除了使用聚乙烯蜡以外，还使用至少一种选自如下的表面活性剂胺、季铵盐、聚季铵盐、羧酸。
胺可被理解为伯、仲和叔胺，其可以是线性的或环状的，饱和的或不饱和的，任选地支链的和/或乙氧基化的。
所用表明活性剂的量为所获得的聚集体的重量的1-2重量％，也就是为待制备的混合物(滑石粉末、聚乙烯蜡和表面活性剂)的1-2重量％。
为此，在滑石粉末与聚乙烯蜡混合之前，所述滑石粉末首先被加热，然后与所述表面活性剂在至少等于所述表面活性剂熔点的温度下混合。
有利地和根据本发明，所述表面活性剂在液态下加入到滑石粉末中。
通过覆盖和官能改性滑石颗粒的表面，表面活性剂基本提高了本发明的聚乙烯蜡的粘合能力。结果，非常少量的表面活性剂有利地允许充分地减少聚乙烯蜡的用量并对比地增加滑石的量，而结果可以完全相同甚至更好，尤其是在颗粒的机械稳定性方面。根据本发明的表面活性剂在使滑石颗粒再分散到热塑性基质中的能力方面同样具有作用。
令人惊奇的是，本发明人因此发现用大约1％(基于整个混合物的重量)的表面活性剂，可以减少大约5％的蜡的用量。
因此，根据本发明的该变体，使用表面活性剂，本发明人成功地获得滑石粉末颗粒，其有利地含有高得多的滑石重量含量，可明显地超过85％。
有利地和根据本发明，可使用选自如下的更加特定的表面活性剂N，N-二(羟基乙基)胺(例如来自法国CECA的NoramoxSH2)、聚醚胺、氧化胺、甜菜碱、三硬脂酸甘油酯(stearin)(或硬脂酸)、聚二甲基硅氧烷二铵(例如来自德国的GOLDSCHMIDT的产品Tegopren6922)。
有利地和根据本发明，使用的聚乙烯蜡具有3800g.mol-1量级的摩尔质量，100℃量级的熔点。满足这些特征的聚乙烯蜡可以是蜡AC617A(HONEYWELL，USA)，其具有摩尔质量3796g.mol-1，熔点101℃，其尤其是以白色粉末形式而可商购获得。
本发明也扩展至根据如上所述的本发明的方法获得的产品。特别地，这些产品特征在于它们由转化为聚集体的滑石粉末形成-尤其以颗粒的形式-且具有高的滑石含量，至少75重量％，且其包括至少6重量％的聚乙烯蜡。根据本发明，所述聚集体任选地包括1-2重量％的表面活性剂。
本发明还涉及细分散的固体组合物，其包括与如上所述相应的产品，本发明尤其包括它们在掺杂的热塑性材料的制品尤其是掺杂有滑石的热塑性材料的制备中的使用。
因此，本发明涉及细分散的固体组合物，其特别地是在热塑性材料成形为最终制品时加入到热塑性材料中。
如此的组合物包括滑石粉末，其至少一部分包括以聚集体形式结合在一起的滑石颗粒，所述聚集体的平均尺寸大于所述滑石颗粒的平均尺寸。所述聚集体包括至少75重量％的滑石和包括聚乙烯蜡的粘合剂。根据本发明，聚乙烯蜡在所述聚集体中的比例至少为6重量％。
有利地和根据本发明，所述聚乙烯蜡具有摩尔质量1,000-50,000g.mol-1。
有利地，在根据本发明的组合物中，滑石聚集体是以均匀的和良好确定尺寸的颗粒形式。
根据本发明的一个特定方面，聚乙烯蜡在聚集体中的比例有利地为20-25重量％。
有利地和根据本发明的另一特定的有利方面，滑石在聚集体中的比例为85-92重量％。根据本发明的这一方面，粘合剂除了包括聚乙烯蜡以外，还包括基于聚集体的1-2重量％的选自如下的表面活性剂胺、季铵盐、聚季铵盐和羧酸。
有利地和根据本发明，所述表面活性剂选自N，N-二(羟基乙基)胺(例如来自法国CECA的NoramoxSH2)、聚醚胺、氧化胺、甜菜碱、三硬脂酸甘油酯(或硬脂酸)、聚二甲基硅氧烷二铵(例如来自德国的GOLDSCHMIDT的产品Tegopren6922)。
有利地和根据本发明，所述聚乙烯蜡具有3800g.mol-1量级的摩尔质量，100℃量级的熔点-尤其是蜡AC617A(HONEYWELL，USA)，其具有摩尔质量3796g.mol-1，熔点101℃。
有利地和根据本发明，所述聚集体具有1.2-1.7的表观密度，尤其是1.4-1.5。
最后，本发明扩展至掺杂有滑石的热塑性材料制品的制备方法，其中所述热塑性材料与滑石的掺杂是在与其成形的同时进行。
根据本发明的细分散的固体组合物用于这个目的。其在热塑性材料成形时与之混合。为此，使用适合于模塑，尤其是注射、压缩或旋转模塑或挤出的传统的技术和设备。
本发明还涉及基于滑石的细分散的固体组合物的制备方法，涉及基于滑石的细分散的固体组合物，还涉及所述组合物的使用，特征在于结合了上述或下面提及的所有或部分的特性。
本发明的其它目的、特征和优点从下面的详细描述中会很明显。
下述的实施例相应于本发明的滑石粉末聚集体的特定配制物，其被发现具有适宜的粘结和稳定性，与普通处理相容，而不会破裂或破碎。
这些聚集体包括滑石的比例至少为75重量％或者甚至92重量％，其是以由小的圆柱片聚集的滑石粉末组成的颗粒的形式。所述颗粒的表观密度通常为1.2-1.7，尤其是1.4-1.5(表观密度的测量根据ISO标准787/11进行)。
在热塑性基质中的滑石的分散性测试也利用根据本发明的颗粒的不同的组合物进行。如下表显示获得的结果，表明滑石在热塑性基质中良好的再分散性。这些结果确定了与主批次相比简单且廉价的颗粒可以有利地在低剪切速率下均匀地稀释到熔融的热塑性材料中。因此，它们可以有利地在这种热塑性材料成形的过程中使用，以同时与滑石掺杂。
制备方法根据本发明的细分散的固体组合物的制备主要包括两步混合和颗粒化。
混合步骤包括用熔融的聚乙烯蜡处理滑石粉末。为了优化所述石蜡的效果，在其加入前，滑石粉末可以任选地用表面活性剂处理。
混合优选地通过装配有机械搅拌装置和加热装置的混合器进行。特别地，可以使用HENSCHEL型(德国HENSCHELINDUSTRIETECHNIK GmbH)混合器，其具有一个提供有热油盖的接收器(500升的容量)使混合物被加热和一个机械混合装置，在本情形中为双刀片系统。内部热探针可以检测被监控混合物的温度。
同样可以使用200升容量的更初级的Moritz型(法国MORITZS.A.)混合器。
混合物负载有例如40kg的滑石粉末。特别地，测试滑石具有平均颗粒尺寸分布为3.5μm(例如澳大利亚的标有LUZENACNAINTSCH的LUZENAC A20)和1.7μm(例如法国的标有TALC DELUZENAC S.A.的滑石Steamic OOS)。
控制加热装置以逐步加热滑石到至少等于聚乙烯蜡熔融温度的温度。
连续搅拌混合器中的滑石。
在包括一定量的聚乙烯蜡AC617A(其具有熔点101℃)且没有表面活性剂的基于滑石粉末的颗粒的合成情况下，控制温度固定在约120℃。
在滑石粉末温度升高的过程中，优选地在温度达到聚乙烯蜡的熔点之前(如果是AC617A，温度为101℃)，将预先加入的蜡加入至滑石中。当然，蜡可以在滑石粉末还是冷的时候加入。
随着滑石温度的升高，有效地捏和混合物直至其均匀。
通过直接加入聚乙烯蜡AC617A到预先加热到90℃的滑石中同样可以获得良好的结果。
因此，为了获得根据本发明的均匀的混合物，没有必须遵循的绝对的条件和参数。除了混合物的组成之外，在之前或之后描述的有关这个混合步骤的特征不构成绝对必需的条件。这些特征仅与以不受限制的实施例的方式给出的优选的实施方式有关。
在包括除了聚乙烯蜡AC617A之外，还包括表面活性剂(尤其是Tegopren6922型、NoramoxSH2型或三硬脂酸甘油酯例如那些本发明人已经测试过的那些)的颗粒的形成的情况下，滑石的加热的温度同样固定在120℃量级的温度。
给定量的表面活性剂的加入，尤其是以液态和选自上面提及的表面活性剂的加入，可以在聚乙烯蜡加入之前，优选地在当滑石已经是热的时候进行。事实上，已经观测到在60-80℃的升高温度下处理滑石和所述的表面活性剂使得颗粒化速率显著的提高(其与冷却状态下处理相比，提高了10倍)和颗粒质量显著的提高(更低得多的脆性)。
一旦表面活性剂已经被加入且先前的预混合物已经捏和至均匀，加入聚乙烯蜡。
在这两种实施本发明的主要方式(有或没有表面活性剂)中，一旦已经加入聚乙烯蜡，且混合物的温度已经达到特定水平时，观测到混合物体积急剧地下降。通常，这种体积的下降大多发生在混合物温度已经达到所述蜡的熔点之前。测试表明标志混合物体积变化的温度可以作为大量有关混合操作的参数和条件(组合物中蜡的含量，混合器刀片的速率，混合物中热量的分布等)的函数而改变。
当简单地用肉眼观测到混合物的体积减少至其自身原有体积的约一半时，可以认为所述混合物已经被充分的捏和，也就是说可以认为混合物的均匀性已经达到。
然后可以停止捏和，允许被动地冷却混合物到一定温度，其至少低于蜡的软化温度，尤其是在仍然是热的混合器外部。
随后的颗粒化步骤允许所获得的混合物通过捏和转化为聚集体。可以通过颗粒化压制进行，其可有利地是具有垂直模具的KAHL型(德国的AMANDUS KAHL NACHF)。特别地，可以使用Kahl 33600压制，其特别地装配有3-12mm的模具。
流动速率为400-500kg/h量级。颗粒的出口温度约为70℃。
根据本发明的细分散的固体组合物的制备也可以通过具有水平模具的颗粒化压制进行，例如CPM型压制(法国CPM EUROPES.A.)。
滑石分布测试分析根据本发明的不同的细分散的固体组合物在聚丙烯基质中的分散质量。为此，使用Novolen 1103K型(法国BASELL)聚丙烯和不同的细分散的固体组合物(其已经预先在制备后干燥)制备掺杂有滑石的聚丙烯片，其中聚丙烯/滑石颗粒的重量比为90∶10。
如此制备的聚丙烯/滑石混合物的一部分注射到装配有具有捏和喷嘴的螺杆的Hercule H 2060-470-200工业压制(法国BILLION S.A.)上，所述工业压制传统地根据通过注射的成形热塑性材料的普通技术用于复合物或热塑性材料成形。
在标准的塑性条件(温度、速率、压力等)下制备注射的片，初步的测试表明注射参数(反向压力(counter pressure)、温度、停留时间、螺杆速率、模塑前降压)对滑石在树脂中的分散性没有影响。
根据所述第一种成形技术，所得的片是以厚度为2mm的盘状形式。
不通过注射成形，在IDE ME 60/3单螺杆挤压机(装配有具有2.4mm直径孔的反向压力格(grid))中挤出聚丙烯/滑石混合物，使用平模具(flat die)和装配有600mm平模具的SMAFOR TA 800砑光机(calendering bench)进行砑光。获得具有厚度为1-2mm的片。挤压机的挤压速率为15kg/h，螺杆的旋转速率固定在34rpm，也就是说在一个远低于传统的用于热塑性材料成形的速率(和相应的剪切速率)下。
不管使用什么成形技术(挤出或注射模塑)，从形成的片(盘状或片状)切割样品，然后压缩成具有50μm厚度的给定薄膜。
颗粒在聚丙烯基质中的分散性通过滑石聚集体(未分散的滑石)在这些薄膜中的可见数量进行评估，这样可证明先前获得的分散的固体组合物的滑石再分散的质量。
所述聚集体用调节至最小放大倍率的双目镜在表面为4cm2的薄膜上进行测量。
作为参考，使用负载有40％滑石的Borealis MB 475 U(法国BOREALIS)的复合物，为了获得含有8％滑石的最终的混合物，其在1.5级的聚丙烯树脂SABIC 83 MF 10(法国SABIC)中在挤出(在190℃)前稀释。没有观测到未分散滑石的聚集体。
对于一些组合物，特别是具有最高滑石浓度(其在34rpm的挤出不允许可接受的分散)的颗粒，进行额外的测试，以优化滑石的分散。从这类组合物开始的掺杂的聚丙烯片通过在挤压机的螺杆的转速固定在90rpm(而不是34rpm)下通过挤出而被模塑，这种操作速率类似于标准的工业条件。观测到分散性明显提高。
不同分散测试的结果归纳在如下的两张表中。
表1显示滑石在注射模塑片中的分散性。表2表明滑石通过片挤出成形在片中的分散性。
在表中，下面的评级标准用于评价滑石的分散质量。
+++极好的滑石分散++少数的滑石聚集体+大量的聚集体-许多聚集体(不能使用)
表1

表2

权利要求
1.包括滑石粉末的细分散的固体组合物的制备方法，所述滑石粉末的至少一部分包括以聚集体形式相互结合的滑石颗粒，所述聚集体的平均尺寸大于所述滑石颗粒的平均尺寸，所述方法包括进行以下步骤-将基于所述组合物的总重量至少为75重量％的滑石粉末与包括基于所述组合物的总重量至少为6重量％的聚乙烯蜡的粘合剂在搅拌下混合；为了制备所述的混合物，在所述聚乙烯蜡为固态的温度下将固态形式的所述滑石粉末和所述聚乙烯蜡置于一起，在保持搅拌的同时升高温度，-一旦获得其中滑石颗粒至少部分地包封在所述聚乙烯蜡中的均匀的粉状的混合物，冷却所述混合物，和-利用颗粒化压制使得所述混合物颗粒化，形成所述聚集体。
2.如权利要求1所述的方法，其中，一旦观察到所述混合物体积显著降低，停止在升高的温度下的混合步骤。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，使用具有摩尔质量为1000-50,000g.mol-1的聚乙烯蜡。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其中，为了获得以均匀的和确定尺寸的颗粒形式的聚集体，在出口处将所述混合物切割成片。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其中，将适于获得聚集体的一定量的聚乙烯蜡与所述滑石粉末混合，其中，所述聚乙烯蜡的比例为20-25重量％。
6.如权利要求1-4任一项所述的方法，其中，制备适于获得聚集体的各自量的滑石和粘合剂的混合物，其中，所述滑石的比例为85-92重量％。
7.如权利要求6所述的方法，其中，在所述滑石粉末与所述聚乙烯蜡混合之前，将所述预热的滑石粉末与1-2％的至少一种选自如下的表面活性剂混合胺、季铵盐、聚季铵盐、羧酸，所述混合物在至少等于所述表面活性剂的熔融温度的温度下制备。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述表面活性剂以液态被使用。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中，所用的表面活性剂选自N，N-二(羟基乙基)胺、聚醚胺、氧化胺、甜菜碱、三硬脂酸甘油酯、聚二甲基硅氧烷二铵。
10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其中，所用聚乙烯蜡具有的摩尔质量为3800g.mol-1量级，其熔点为100℃量级。
11.如权利要求1-10任一项所述的方法，其中，在混合步骤之后，被动地冷却所述混合物。
12.包括滑石粉末的细分散的固体组合物，所述滑石粉末的至少一部分包括以聚集体形式结合在一起的滑石颗粒，所述聚集体的平均尺寸大于所述滑石颗粒的平均尺寸，其中，所述聚集体包括至少75重量％的滑石和包括聚乙烯蜡的粘合剂，在所述聚集体中聚乙烯蜡的比例至少为6重量％。
13.如权利要求12所述的组合物，其中，所述聚乙烯蜡具有摩尔质量1000-50,000g.mol-1。
14.如权利要求12或13所述的组合物，其中，所述滑石聚集体是均匀的和确定尺寸的颗粒的形式。
15.如权利要求12-14任一项所述的组合物，其中，所述聚乙烯蜡的比例为20-25重量％。
16.如权利要求12-14任一项所述的组合物，其中，在所述聚集体中的滑石的比例为85-92重量％。
17.如权利要求16所述的组合物，其中，所述粘合剂包括基于所述聚集体重量为1-2％的选自如下的表面活性剂胺、季铵盐、聚季铵盐、羧酸。
18.如权利要求17所述的组合物，其中，所述表面活性剂选自N，N-二(羟基乙基)胺、聚醚胺、氧化胺、甜菜碱、三硬脂酸甘油酯、聚二甲基硅氧烷二铵。
19.如权利要求12-18任一项所述的组合物，其中，所述聚乙烯蜡具有3800g.mol-1量级的摩尔质量和100℃量级的熔点。
20.如权利要求12-19任一项所述的组合物，其中，所述聚集体具有表观密度为1.2-1.7。
21.如权利要求12-20任一项所述的组合物，其中，所述聚集体具有表观密度为1.4-1.5。
22.掺杂有滑石的热塑性材料制品的制备方法，其中，所述热塑性材料在其成形的同时被滑石掺杂；和使用如权利要求12-21任一项所述的细分散的固体组合物。
23.如权利要求22所述的方法，其中，所用的热塑性材料成形技术选自挤出、注射模塑、压缩模塑和旋转模塑。
全文摘要
本发明涉及包括滑石粉末的细分散的固体组合物的制备，所述滑石粉末的至少一部分包括以聚集体形式结合在一起的滑石颗粒，所述聚集体的平均尺寸大于所述滑石颗粒的平均尺寸。根据本发明获得的细分散的固体组合物高度地相容于大量的热塑性树脂，具有至少为75％的高的滑石含量，并且利用传统的技术和设备，根据本发明获得的细分散的固体组合物可以在热塑性材料成形期间(低剪切力的过程，例如注射模塑，挤出片/薄膜等)分散成细的滑石颗粒。本发明因此可以在不需要使用昂贵的复合物(或混合物)下制备负载有滑石的热塑性制品。
文档编号C08K3/34GK1946813SQ200580012564
公开日2007年4月11日 申请日期2005年4月15日 优先权日2004年4月20日
发明者扬尼克·圣-杰拉尔德, 弗雷德里克·茹弗雷特 申请人:鲁兹那克滑石集团