[发明专利]配混纳米粒子和树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及配混纳米粒子和树脂，例如可固化树脂的方法。该方法采用连续研磨技术，并且可用于将纳米粒子，包括高度凝聚的表面改性纳米粒子配混到树脂或树脂前体中。例如，在一些实施例中，即使在存在低沸点的挥发性共聚单体的情况下，根据本发明的方法也可用于在高研磨温度下将纳米粒子配混到活性单体物类中。在一些实施例中，通过本发明的一些方法制备的包含纳米粒子的树脂体系具有低粘度，几乎没有或没有显示出单体扩链或挥发性组分损失的迹象，并且固化以提供包含分散良好的纳米粒子的复合材料。

发明内容

简而言之，在一个方面，本发明提供制备包含纳米粒子的树脂体系的方法，该方法包括将纳米粒子与活性单体树脂体系混合而形成混合物，该混合物基本上不包含效量的溶剂和分散剂；以及在包括研磨珠的第一连续湿磨设备中研磨该混合物，以形成第一经研磨的树脂体系。

在一些实施例中，纳米粒子包括表面改性的纳米粒子。在一些实施例中，活性单体树脂体系中的至少一种组分为低沸点温度挥发性组分。在一些实施例中，混合物基本上不含抑制剂。

在一些实施例中，作为研磨工艺的结果，在第一经研磨的树脂体系中，不高于5％的活性单体发生聚合。在一些实施例中，第一经研磨的混合物中活性单体树脂体系的每种组分的量为进入研磨机的混合物中活性单体树脂体系的该组分的量的至少95％。

在一些实施例中，进入第一研磨设备的混合物的温度不高于30℃。在一些实施例中，第一经研磨的树脂体系的温度与进入第一研磨设备的混合物的温度之间的差值选自：不大于40℃、不大于30℃、不大于20℃、不大于10℃和不大于5℃。

在一些实施例中，该方法还包括将第一经研磨的树脂体系在包括研磨珠的第二连续湿磨设备中进行研磨，以形成第二经研磨的树脂体系，可任选地，其中第一研磨设备和第二研磨设备为相同的研磨设备。

本公开的上述发明内容并不旨在描述本发明的每一个实施例。本发明的一个或多个实施例的细节还在以下“具体实施方式”中给出。本发明的其他特征、目标和优点从所述描述和权利要求中将显而易见。

附图说明

图1为根据本发明一些实施例的示例性无溶剂研磨工艺的示意图。

图2为关于实例1和比较例1的粘度随剪切速率变化的曲线图。

图3为关于实例2和比较例2得出的粘度随剪切速率变化的曲线图。

图4A-4C为根据本发明一些实施例的经研磨的包含固化纳米粒子的树脂体系的显微照片(放大倍数依次增大)。

具体实施方式

如本文所用，“凝聚的”是描述初级颗粒通常通过电荷或极性保持在一起的弱缔合。例如，凝聚颗粒在液体中分散时所遇到的剪切力通常可将凝聚颗粒分解成更小的实体。

一般来讲，“聚集的”和“聚集体”是描述初级颗粒通常通过例如残基化学处理、共价化学键或离子化学键连接在一起的强缔合。聚集体进一步分解成更小的实体是很难实现的。通常，通过例如聚集颗粒在液体中分散时所遇到的剪切力不会将聚集颗粒分解成更小的实体。

一般来讲，可固化树脂体系可用于各种应用中，例如，作为保护层(例如凝胶涂层)以及在复合材料(例如纤维复合材料)中作为浸渍树脂。通常根据最终产品的所需机械性能，包括例如硬度、韧性、抗裂强度等来选择树脂体系。在一些应用中，成品的光学外观可为重要的，使得必须对如清晰度和雾度之类的特性加以考虑。另外，工艺条件可导致诸如粘度的特性具有优选的范围。最后，所需的产品最终用途经常提出另外的要求，例如耐腐蚀性或抗发泡性。

一般来讲，任何已知的可固化树脂可用于本发明的各种实施例中。在一些实施例中，可固化树脂可为烯键式不饱和可固化树脂。例如，在一些实施例中，可采用不饱和聚酯树脂。在一些实施例中，不饱和聚酯树脂为一种或多种羧酸或其衍生物(如，酐和酯)与一种或多种醇(如多元醇)的缩合产物。

在其他实施例中，使用乙烯基酯树脂。如本文所用，术语“乙烯基酯”是指环氧树脂与烯键式不饱和一羧酸的反应产物。示例性环氧树脂包括双酚A二缩水甘油醚(例如EPON 828，可得自Hexion Specialty Chemicals(Columbus，Ohio))。示例性一羧酸包括丙烯酸和甲基丙烯酸。虽然此反应产物为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，但是术语“乙烯基酯”与凝胶涂层行业中的用法一致。(参见，例如Handbook of Thermoset Plastics(Second Edition)，William Andrew Publishing，page 122(1998)(《热固性塑料手册(第二版)》，William Andrew Publishing，第122页，1998年))。