滑石組合物及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及經(jīng)表面處理的高長徑比滑石、包含所述經(jīng)表面處理的高長徑比滑石的 功能組合物、制備所述經(jīng)表面處理的高長徑比滑石和功能組合物的方法、所述經(jīng)表面處理 的高長徑比滑石作為填料的應(yīng)用和由所述功能組合物形成的聚合物復(fù)合材料和物品。
【背景技術(shù)】
[0002] 已開發(fā)出高長徑比滑石來在塑料中提供剛性（以及橡膠、紙張和涂料的屏蔽性 能）。示例性高長徑比滑石記載于US-A-6348536。今天主要用于聚丙烯類配方，滑石含量 為配方總重量的約5重量％~40重量％。觀察到在較高滑石裝載量（通常為30重量％以 上）時，一些表面缺陷可能出現(xiàn)在成型部件上（例如，機(jī)動車車身板件）。希望的是提供用 于這樣的配方的新型滑石，以減少或消除表面缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種經(jīng)表面處理的高長徑比滑石（HART)，其中，所 述高長徑比滑石經(jīng)過用表面處理劑進(jìn)行的表面處理，所述表面處理劑包含含有一個或多個 醚鍵的聚合物物種。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種制備經(jīng)表面處理的HART的方法，該方法包 括：將適量的如本發(fā)明的第一方面所限定的HART和表面處理劑混合，從而獲得所述經(jīng)表面 處理的HART。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種功能組合物，其包含本發(fā)明的第一方面所述 的經(jīng)表面處理的HART、或由本發(fā)明的第二方面能夠獲得的經(jīng)表面處理的HART。在某些實(shí)施 方式中，該功能組合物是聚合物組合物。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種制備聚合物組合物的方法，其包括將本發(fā)明 第一方面所述的經(jīng)表面處理的HART與聚合物組合，所述經(jīng)表面處理的HART的量相對于所 述聚合物組合物的總重量為至少約30重量％。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了本發(fā)明第一方面的經(jīng)表面處理的HART作為功能 組合物中的填料、例如增量劑填料或功能填料的應(yīng)用。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了由根據(jù)本發(fā)明第三方面的某些實(shí)施方式的聚合物 組合物形成、例如擠出或成型的聚合物復(fù)合材料或物品。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 高長徑比滑石
[0010] 本文所用的術(shù)語"滑石"指的是水合硅酸鎂礦物或礦物綠泥石（水合硅酸鋁鎂）或 這兩者的以及可選的其他礦物（例如，白云石和/或菱鎂礦或另外的合成滑石（也稱為類 滑石））的混合物。
[0011] 本文所用的術(shù)語"涂覆"指的是滑石顆粒用與滑石表面粘附（例如，物理吸附或鍵 合）或以其他方式結(jié)合的化合物進(jìn)行表面處理或者接觸。
[0012] 本文使用的術(shù)語"高長徑比滑石"指的是層狀指數(shù)大于約2. 8的滑石顆粒。'層狀 指數(shù)'由以下比率定義：
[0013] d's'o
[0014] 其中，"d_n"是由通過濕式Malvern激光散射（標(biāo)準(zhǔn)AFNORNFX11-666或ISO 13329-1)的粒徑測量獲得的平均粒徑值（dj，"d5。"是如下所述使用沉降粒度分析儀（標(biāo) 準(zhǔn)AFNORXl1-683或ISO13317-3)通過沉降獲得的平均粒徑值。參見文章G.Baudetand J.P.Rona,Ind.Min.MinesetCarr.Lestechn.June,July1990,pp55-61，其顯不了該指 數(shù)與顆粒的最大維度與其最小維度的平均比值有關(guān)。在以下說明中，術(shù)語"高長徑比滑石" 可以與術(shù)語"層狀指數(shù)大于約2. 8的滑石顆粒"或"長徑比大于2. 8的滑石"互換使用。在 某些實(shí)施方式中，層狀指數(shù)大于約2. 8的滑石顆粒的特征還在于d5。為約0. 5~5ym，d95小 于約15ym(或小于約10ym)，d9S小于約20ym(均如下所述通過沉降粒度分析儀測定）， 比表面積（BET)大于約10m2/g。
[0015] 示例性的層狀指數(shù)大于約2. 8的滑石顆粒及其制造方法記載于US-A-6348536,特 通過引用將其全部內(nèi)容并入。
[0016] 本文所用的"比表面積（BET) "指的是根據(jù)BET法通過所述顆粒表面上吸附的從而 形成完全覆蓋所述表面的單分子層的氬氣的量測定的相對于單位質(zhì)量的滑石顆粒物的顆 粒表面的面積（根據(jù)BET法測量，AFNOR標(biāo)準(zhǔn)X11-621和622或ISO9277)。
[0017] 除非另有規(guī)定，本文對于滑石顆粒物所提的粒徑性質(zhì)是使用Sedigraph5100 機(jī)器（由MicromeriticsInstrumentsCorporation,Norcross,Georgia,USA(www. micromeritics.com)提供，在本文中稱為"MicromeriticsSedigraph5100 單元"）通過 將顆粒材料以完全分散條件沉降在水性介質(zhì)中而以公知方式測量的。該機(jī)器提供測量和尺 寸（在本領(lǐng)域中稱為'等效圓直徑'（e.s.d))小于給定e.s.d值的顆粒的累積重量百分比 的繪圖。平均粒徑d5。是按此方式測量的有50重量％的顆粒的等效圓直徑小于該d5。值時 的顆粒e.s.d的值。（U直是有10重量％的顆粒的esd小于該di。值時的值。d9。值是90重 量％的顆粒的esd小于該d9。值時的值。d95值是95重量％的顆粒的esd小于該d95值時的 值。d9S值是98重量％的顆粒的esd小于該d98值時的值。
[0018] 在上述的Malvern激光散射技術(shù)中，粉末、懸浮液和乳液中的粒徑可以基于Mie理 論的應(yīng)用利用激光束的衍射來測量。這樣的儀器，例如MalvernMasterizerS(由Malvern Instruments提供）提供測量和尺寸（在本領(lǐng)域中稱為'等效圓直徑'（e.s.d))小于給定 e. S.d值的顆粒的累積體積百分比的繪圖。平均粒徑d5。是按此方式測量的有50體積％的 顆粒的等效圓直徑小于該d5。值時的顆粒e.s.d的值。
[0019] 在某些實(shí)施方式中，高長徑比滑石的層狀指數(shù)為大于約3. 0,例如，大于約3. 2,或 大于約3. 4,或大于約3. 6,或大于約3. 8,或大于約4. 0,或大于約4. 2,或大于約4. 4。在某 些實(shí)施方式中，層狀指數(shù)小于約5. 0,例如，小于約4. 5,或小于約4. 2。類似的，在某些實(shí)施 方式中，高長徑比可以定義為滑石顆粒物的層狀指數(shù)大于約3. 0,例如，大于約3. 2或大于 約3. 4,或大于約3. 6,或大于約3. 8,或大于約4. 0。在某些實(shí)施方式中，滑石顆粒物的層狀 指數(shù)為小于約5. 0,例如，小于約4. 5,或小于約4. 2。類似地，在某些實(shí)施方式中，高長徑比 滑石可以定義為滑石的長徑比大于約3. 0,例如，大于約3. 2,或大于約3. 4,或大于約3. 6， 或大于約3. 8,或大于約4.0。在某些實(shí)施方式中，滑石的長徑比小于約5.0,例如，小于約 4. 5,或小于約4. 2。
[0020] 在某些實(shí)施方式中，高長徑比滑石（或?qū)訝钪笖?shù)大于約2. 8的滑石顆粒物或長徑 比大于2. 8的滑石）的比表面積（BET)為約10m2/g~約40m2/g，例如，約10m2/g~約30m2/ g，或約l〇m2/g~約25m2/g，或約10m2/g~約20m2/g。在某些實(shí)施方式中，高長徑比滑石（或 層狀指數(shù)大于約2. 8的滑石顆粒物，或長徑比大于2. 8的滑石）的比表面積（BET)等于或 大于約12m2/g，例如，等于或大于約14m2/g，或等于或大于約16m2/g，或等于或大于約18m2/ g，或等于或大于約20m2/g，或等于或大于約22m2/g，或等于或大于約22m2/g，或等于或大于 約24m2/g，或等于或大于約26m2/g，或等于或大于約28m2/g。在某些實(shí)施方式中，高長徑比 滑石的比表面積（BET)小于約40m2/g，例如，小于約35m2/g，或小于約30m2/g。
[0021] 在某些實(shí)施方式中，高長徑比滑石（或?qū)訝钪笖?shù)大于約2. 8的滑石顆粒物，或長徑 比大于2. 8的滑石）的d5。為約Iym~4ym，例如，約I. 5ym~4ym，或約2ym~3. 5ym， 或約2ym~3ym?？蛇x的是，高長徑比滑石的d95可以小于約15ym和/或d9S小于約 30ym，例如，d95小于約14ym和/或d98小于約28ym，或d95小于約13ym和/或d98小于 約27ym，或d95小于約12ym和/或d98小于約26ym，或d95小于約Ilym和/或d98小于 約25ym，或d95小于約10ym和/或d98小于約24ym。
[0022] 在某些實(shí)施方式中，滑石為水合硅酸鎂礦物或礦物綠泥石，或其混合物?？蛇x的 是，滑石可以還包含白云石或菱鎂礦，或其組合。滑石中的白云石和/或菱鎂礦的量可以相 對于滑石總重量為小于約10重量％，例如，相對于滑石總重量為小于約5重量％，或小于約 1重量％，或小于約〇. 75重量％，或0. 5重量％或更少。在某些實(shí)施方式中，滑石包含合成 滑石或類滑石、基本由滑石或類滑石構(gòu)成、或由滑石或類滑石構(gòu)成。
[0023] 基于滑石重量，經(jīng)表面處理的高長徑比滑石可以包含約50重量％~約99. 9重 量％滑石，例如，約60重量％~約99. 9重量％滑石，或約70重量％~約99. 9重量％滑石， 或約80重量％~99. 9重量％滑石或約85重量％~約99. 9重量％滑石，或約90重量％~ 約99. 9重量％滑石，或約92重量％~約99. 9重量％滑石，或約94重量％~約99. 9重量％ 滑石，或約95重量％~約99. 8重量％滑石，或約96重量％~約99. 7重量％滑石，或約97 重量％~約99. 6重量％滑石，或約98重量％~約99. 5重量％滑石，或至少約90重量％滑 石，或至少約92重量％滑石，或至少約94重量％滑石，或至少約95重量％滑石，或至少約 96重量％滑石，或至少約97重量％滑石，或至少約98重量％滑石，或至少約98. 5重量％滑 石，或至少約99. 0重量％滑石，或至少約99. 1重量％滑石，或至少約99. 2重量％滑石，或 至少約99. 3重量％滑石，或至少約99. 4重量％滑石，或至少約99. 5重量％滑石。
[0024] 表面處理劑
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，高長徑比滑石經(jīng)過用表面處理劑進(jìn)行的表面處理，所述 表面處理劑包含含有一個或多個醚鍵的聚合物物種。
[0026] 在某些實(shí)施方式中，所述含有一個或多個醚鍵的聚合物物種為聚醚或其衍生物。
[0027] 在某些實(shí)施方式中，表面處理劑由下述物質(zhì)構(gòu)成、或者基本上由下述物質(zhì)構(gòu)成：含 有一個或多個醚鍵的聚合物物種，例如，聚醚和/或聚醚改性聚硅氧烷。
[0028] 在某些實(shí)施方式中，聚醚為聚氧亞烷基（POA)，例如，聚亞烷基二醇（PAG)或聚氧 化烯（PAO)。本文使用的術(shù)語'聚亞烷基二醇'指的是數(shù)均分子量低于20