[发明专利]牺牲微球

说明书

聚合物材料可以沉积或涂覆在中空微球的表面上以生产牺牲微球。牺牲微球可以提供生产轻质塑料和复合材料的成本有效的方法。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2016年10月19日提交的美国临时申请号62/409,997的权益，该临时申请通过引用并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于生产和使用牺牲微球的组合物和方法。

背景技术

全球都需要寻找生产轻质聚合物复合材料的经济有效的方法。许多策略(诸如发泡或使用填料)已经被用于制造这种复合材料。然而，尽管使用范围广泛，但是发泡可能具有一些局限性：(1)通常很难采用发泡使用一些熔融加工技术(例如注塑、滚塑和热成型)；(2)只有某些聚合树脂能发泡；并且(3)可能难以采用发泡生产高填充聚合物复合材料。

广泛的努力也集中在通过将填料添加到聚合物基质中来生产轻质聚合物复合材料。但是这种方法也可能面临局限性：(1)许多轻质填料不能在熔融加工存活并且可以被压碎，使得在所得组合物、复合材料或制品中的周围聚合物基质失去其弹性；(2)超高压碎强度的轻质填料的成本在大多数应用中可能是成本过高的；并且(3)一些轻质填料可能难以处理并分散到聚合物基质中。

发明内容

牺牲微球可以提供生产轻质聚合物复合材料的成本有效的方法。聚合物材料可以沉积或涂覆在中空微球的一部分表面上以生产牺牲微球。可以以各种方式促进中空微球与聚合物材料之间的反应或表面亲和力，例如，包括使中空微球表面的一部分官能化、用液态单体和聚合引发剂处理中空微球表面的一部分、缩聚和交联。使用牺牲微球制备的复合材料可以具有比相应的原始聚合物基质显著更低的比重。在压碎中空微球的条件下(例如，一些熔融加工条件或高冲击力)，聚合物涂层保持弹性，能够保留其原始形状或返回到基本上接近的形状。

因此，在一个实施方式中，牺牲微球包括在所述中空微球的一部分表面上具有弹性聚合物涂层的中空微球。在另一个实施方式中，组合物包含多个中空微球分散在其中的聚合物基质，其中中空微球具有弹性聚合物涂层。在另一个实施方式中，制品包含聚合物组合物，该聚合物组合物具有分散在聚合物复合材料的至少一部分中的牺牲微球。

在另一个实施方式中，用于生产牺牲微球的方法包括对多个中空微球进行表面处理，将聚合物涂层涂覆到多个中空微球上以在其上形成弹性涂层，并任选地使聚合物涂层后固化或交联。在又一个实施方式中，用于制备生产轻质制品的方法包括提供多个中空微球，用聚合物涂层涂覆多个中空微球的外表面的至少一部分，使用热辐射或光化辐射固化多个中空微球上的聚合物涂层。

在另一个实施方式中，用于熔融加工牺牲中空微球的方法包括向熔融加工设备提供多个具有弹性聚合物涂层的牺牲中空微球，向熔融加工设备提供聚合物材料，并且用熔融加工设备熔融加工多个牺牲中空微球和聚合物材料以生产组合物、复合材料或制品。弹性聚合物涂层可以使得牺牲中空微球的至少一部分能够在熔融加工中存活而不会在组合物、复合材料或制品中被压碎。

以上概述不旨在描述本发明的每个所示实施方式或每个执行方式。下面的详细描述更具体地例示了各种说明性实施方式。

附图说明

图1是描绘热塑性弹性体(TPE)涂覆的中空微球在1000倍下的扫描电子显微镜图像(SEM)。

图2A是描绘压缩前的铸造牺牲微球在100倍下的SEM图像。

图2B是描绘压缩后的牺牲微球在100倍下的SEM图像。

图3是描绘聚烯烃弹性体基质中的尼龙6,6-涂覆的中空微球在800倍下的SEM图像。

图4是描绘涂有炭黑负载尼龙的中空微球在1000倍下的SEM图像。

图5是描绘聚烯烃弹性体基质中的传导性牺牲微球在500倍下的SEM图像。