[发明专利]通过现场聚合/挤压来减少热塑性树脂中空心玻璃球的破碎的方法

说明书

本发明一般说来涉及含有空心玻璃球的热塑性树脂。一方面，本发明特别涉及一种弥散在一种现场聚合的热塑性树脂中的空心玻璃球的浓缩物，用作一种母料添加剂。另一方面，本发明涉及一种方法，该方法是在高剪切力下，通过在热塑性树脂的现场聚合过程中加入玻璃球的方式将所述的空心玻璃球混合进所述树脂，以便大大地减少或消除该玻璃球的破碎现象。

使易碎的添加剂，如空心玻璃球，混合进未曾填充过的热塑性树脂而又不便该玻璃球出现大量破碎的现象，这就提出了一些对于通常所使用的热固性树脂来说至今尚未遇到过的工艺问题。

在固化前，热固性树脂比热塑性树脂具有相对来说是比较低的粘度。因此，热固性树脂具有一种更容易加工的性质。一般说来，为了进行固化前的加工处理，粘度较高热塑性树脂需要更多的加工处理和更高的剪切力。空心球的破碎并不是人们所希望的，因为这样会增加复合物的比重，并且违背了加入该空心球的目的。在后续的压缩过程、特别是在用于制造汽车缓冲器这样一些物品的注塑过程中，人们已经知道所述的玻璃球会发生更进一步的破碎。为了充分发挥空心玻璃球减少比重的优点，在混合及后续的加工或模塑过程中必须保持上述球的完整性。

现在，人们已发现在上述树脂的现场聚合过程中，通过在所述热塑性树脂中加入上述空心球，可以显著地减少空心玻璃球的破碎。此外，可用这种方法在上述树脂中搀入比到目前为止已知的体积更多的空心玻璃球。

一种采用此法混合有空心玻璃球的现场聚合的热塑性树脂用作混合进其他树脂的母料添加剂，特别是作为混合进填充有玻璃纤维的增强树脂的一种母料添加剂。最近十年间，汽车和航空工业致力于减少车辆和飞机的整体重量。起初，用热固性树脂制造的合适的塑料部件来代替金属部件，从而减少了重量。然而，在应用到结构上时，这些塑料部件在机械性能上常常存在缺陷。这样，就在所述热塑性树脂中加入各种增强纤维材料，例如玻璃纤维、碳纤维和芳族聚酰胺纤维，以改进它们的性能。作为一种廉价的方案，低价的无机填充物，如滑石、碳酸钙或粘土，也被加入上述树脂。

然而，加入上述纤维及无机填充物增加了上述混合物的比重及每个模压部件的重量，这一点是人们所不希望有的。因此，可能导致每单位体积成本的增加。为了减少这种重量的增加，人们知道可以加入一些空心玻璃球，但至今没能完全实现利用这些玻璃球降低密度的效果。在通常与玻璃纤维增强树脂熔融混合过程中常常会出现所述的玻璃球大量破碎的现象。为了解决这个问题，本发明人以弥散在树脂中的球的一种浓缩物的形式或一种母料的形式掺入所述玻璃球（这是一份同样正在审查之中申请的主题）。

通过采用本发明的母料，在与一种含有纤维状增强物（特别是大量的情况）的树脂相混合的过程中，将会显著地减少或消除空心玻璃球破碎的现象。人们相信，复盖在上述玻璃球上的所述树脂通过减少由混合装置的机械作用所施加的剪切力的影响防止了该玻璃球的破碎。因此，采用本发明的母料可以使上述玻璃球的降低密度的效果更充分地体现出来，因为在贯穿整个加工和再加工的过程中上述混合有所述玻璃球的增强树脂的低密度可以很好地得以保持。

本发明的热塑性树脂混合物是通过在上述树脂的熔融或整体聚合过程中在所述树脂中加入上述玻璃球来制备的。最后得到的树脂混合物不仅所述玻璃球的破碎现象减少，而且在该混合物的后续加工后，仍然使所述玻璃球保持完整。

现场聚合是一个反应挤塑机的过程。聚合物的反应物被加进上述装置的反应器部分，在那里开始聚合。然后，反应混合物被输入上述装置的挤塑机部分，在这段时间该聚合物树脂在通过所述挤塑机模头出来之前完成所述聚合作用。如同任何普通的挤塑过程一样，当上述树脂向下通过上述挤塑机时，该树脂受到很大的混合剪切力。在上述聚合过程中，可以在任何时刻加入空心玻璃球，但最好是在约50%到约90%的上述物质被聚合后再加入上述空心玻璃球。

例如，要制备一种含有空心玻璃球的现场聚合的热塑性聚氨酯母料，两种树脂成分，即多羧基化合物和二元醇的混合物和MDI，被分别加热到约100℃。然后，在上述反应器中将所述混合物与MDI相混合，并开始进行一种标准高温无规熔融聚合反应。由于该反应是放热反应，所以在约1到5分钟内温度就增至200℃至280℃。上述物质的粘度的增加表明了正在发生聚合。当约有90%的上述物质反应时，该物质被送入的所述挤塑机，在那里，在高剪切力作用下，使所述的物质混合并且在所述聚合物树脂通过上述挤塑性模头出去之前完成聚合。就在上述聚合物树脂进入所述挤塑机之前，将空心玻璃球加入上述正在聚合的树脂。