[发明专利]将固体颗粒分散在颗粒聚合物中的方法

说明书

本申请要求于2005年12月5日提交的美国临时申请60/741913 的优先权，并在此处引入作为参考。

其涉及将固体颗粒分散在聚合物中的方法。更具体地，本发明涉 及一种用于将第一聚合物的固体颗粒以高度分散的方式引入第二聚合 物的颗粒表面上的方法。本发明还涉及聚合物的固体颗粒，其表面上 均匀地分散有另一种聚合物的固体颗粒。

塑性材料被广泛用于在众多领域中制备软性或硬性的各种成型制 品，如用于建筑工业，室内装饰和汽车引擎盖下制品(bonnet articles)、 航空工业、医疗行业、电子和电气行业、家用电器、包装、管道和绝 缘电缆、货物运输等的材料。

对于高度工业化的应用，改进和/或调整一些塑性材料的性能(电、 机械、化学、物理、热...)可能是有利的，包括工程塑料。这可通过 在这些塑性材料中引入不同量的有机或无机化合物而实现，包括有机 聚合物，其具有更高水平的所需性质和/或其具有待被赋予所述塑性材 料的其它性质。为该目的，待被引入所述塑性材料内的有机或无机化 合物的量与它们的尺寸和分散的方式有关，即，在塑性材料基质内的 化合物越细和分散程度越高，它们被引入的量越小。此外，当所述有 机或无机化合物的颗粒是纳米颗粒时，即颗粒尺寸低于100nm(一百 纳米)，这些化合物比相同组成但尺寸更大的颗粒在赋予含有所述化 合物的塑性材料特定性质方面要有效得多。

通过机械方法将各种化合物和添加剂(包括有机聚合物)引入塑 性材料中是公知的，如将它们在捏合机、挤出机等中熔融混合到一起。

近来，已经提出通过以下方法制备塑性材料和含氯乙烯的聚合物 的共混物(参见，例如文献EP-A-1603968)，所述方法通过将二者溶 解在共同的(有机)溶剂内，通过在这样形成的溶液内注入相同的非 溶剂而共沉淀二者和通过回收形成的共混物的固体颗粒。

这发生在无用于所述塑性材料和用于所述待与其混合或共混的化 合物和/或添加剂的共同溶剂的情况。在这些情况下，提出了一种用于 制备纳米粒子和聚合物的复合物的技术方案，例如，在文献WO 01/48060中。根据该文献中公开的方法，将纳米粒子的液体悬浮物与 聚合物-溶剂溶液混合，所述溶剂可完全与其中悬浮有所述纳米粒子的 液体混溶，并且所述聚合物在所述液体内是不溶的。由纳米粒子和聚 合物的均匀混合物组成的固相从所述液体中分离出。

限制该方法范围的一个问题在于需要找到能够溶解实践中感兴趣 的聚合物(例如，象工程聚合物)的溶剂，且同时所述溶剂可完全与 其中悬浮有纳米粒子的液体混溶。

反过来，文献EP-A-0718346描述了一种用于将固态形式的添加剂 引入热塑性合成聚合物的颗粒中的方法，其包括：

提供添加剂的流体混合物；

提供聚合物树脂的溶液；

将所述添加剂混合物与聚合物树脂溶液混合；和

同时从所述混合物中除去所述流体和溶剂，从而

共沉淀来自混合物的添加剂和聚合物树脂粉末。

经常，将添加剂引入所述聚合物的速率不够高，所述添加剂在聚 合物中的分散也不够均匀。

本发明的目的在于，通过提供一种以高度分散的方式和在高引入 速率下将固体颗粒引入聚合物内的方法，克服这些缺点。

因而，本发明涉及一种用于将固体颗粒分散在颗粒聚合物内的方 法，其包括以下步骤：

(a)在有机溶剂(S)内形成聚合物(P1)颗粒的溶液(OS)；

(b)形成固体颗粒(P2)的水分散体(AD)；

(c)将所述溶液(OS)与所述分散体(AD)混合以得到液体混合物 (M)，同时避免聚合物(P1)或颗粒(P2)的大量沉淀；

(d)将所述液体混合物(M)与非溶剂(NS)混合以得到包括颗粒(P3) 的浆体(SL)；

在步骤(b)，(c)和/或(d)过程中还存在相转移剂(PTA)。

根据本发明方法的步骤(a)，在有机溶剂(S)中形成聚合物(P1)颗粒 的溶液(OS)。待被溶解在溶剂(S)中的聚合物(P1)可以是粉末或粒状的形 式，即以适于加工的颗粒形式。从而，使用的粉末可以例如是来自聚 合的“粗”粉末，即聚合和产品回收步骤直接得到的粉状材料。术语 “粒状”是指在挤出机出口切断的聚合物的挤出料。