CN102884112A - 将添加剂混入到聚合物组合物中的方法以及用于其中的分散体 - Google Patents

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Abstract

将添加剂混入到聚合物组合物中的方法包括以下步骤：将聚合物与包含液体载体、未改性粘土、和添加剂的分散体熔融共混。使用分散体而非基于聚合物的添加剂母料可节省能量。类似于基于聚合物的母料，分散体提供稀释形式的添加剂，并因此保护母料的优点，即提供添加剂在塑料中较均匀的分布并且避免在最终混配步骤中直接处理添加剂。也描述了分散体。

Description

将添加剂混入到聚合物组合物中的方法以及用于其中的分散体
背景技术
很多塑料以共混物形式提供，该共混物不仅包括塑料树脂，而且包括改善塑料外观和/或性质的一种或多种添加剂。例如，聚酰胺和聚(亚芳基醚)树脂的某些导电共混物用于制造静电镀敷的汽车部件。这些共混物的电导率由在共混物中作为添加剂存在的少量碳纳米管提供。为改善添加剂在塑料中分布的均匀性以及在一些情况下为避免在最终混配步骤中直接处理添加剂，通常将添加剂混入到中间的塑料组合物(称为母料)中，然后将母料与其它组分合并以形成最终的塑料组合物。
母料的形成需要非常耗能的单独的熔融共混步骤。因此需要将添加剂混入到塑料中的耗能小的方法，同时该方法仍保留母料的优点，该优点是提供添加剂在塑料中的较均匀分布并且避免在最终步骤过程中直接处理添加剂。
发明内容
一种实施方式是将添加剂混入到聚合物组合物中的方法，包括：将聚合物与包含液体载体、未改性粘土、和添加剂的分散体熔融共混。
另一种实施方式是分散体，包含：约83至约98wt%的水；约1至约10wt%的未改性粘土；和约1至约7wt%的碳纳米管；其中水、所述未改性粘土、和碳纳米管的重量百分比基于所述分散体的重量。
其它实施方式在以下详细描述，包括通过该方法制备的聚合物组合物、以及包含该聚合物组合物的制品。
具体实施方式
本发明人已经发现，通过以下步骤可有效将添加剂混入到塑料组合物中：首先形成添加剂的特定分散体，然后将该分散体与塑料树脂(聚合物)、和任何其它任选的组分熔融共混。因此，一种实施方式是将添加剂混入到聚合物组合物中的方法，包括：将聚合物与包含液体载体、未改性粘土、和添加剂的分散体熔融共混。与形成相应的添加剂母料相比，形成分散体的能耗明显较小，其中能量节约同时源于较低的制备温度和源于混合所需的机械能的减少。类似于母料，分散体提供稀释形式的添加剂，并因此保持母料的优点，即提供添加剂在塑料中较均匀的分布并且避免在最终混配步骤中直接处理添加剂。
聚合物和分散体的熔融共混通常在高于使用的聚合物的玻璃化转变温度和/或熔融温度的温度进行，条件是该温度不能高到足以引起聚合物和/或添加剂的不期望分解。例如，对于聚(亚芳基醚)和聚酰胺的共混物，熔融共混通常在约270至约320°C、特别为约280至约310°C、更特别为约290至约300°C的温度进行。术语“不期望分解”不包括各组分之间的所需反应，例如聚(亚芳基醚)、聚酰胺、和任选的增容剂例如柠檬酸之间的所需增容反应。熔融共混的设备是本领域已知的并且包括例如Brabender混合机和挤出机，包括单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。
在一些实施方式中，熔融共混在有效使得液体载体蒸发的条件下进行。例如，当液体载体是水并且熔融共混在挤出机中进行时，由分散体提供的一些或基本上全部的游离(未结合)水可以经挤出机的排放从熔融共混的组合物中移除。在一些实施方式中，挤出机装备有一个或多个所谓的真空排放口，该真空排放口保持在低于大气压以促进从混配的组合物中移除液体载体。因此，在一些实施方式中，可以从组合物中蒸发(移除)至少90wt%、或至少95wt%、或至少98wt%的游离的液体载体。在本文中，应理解，“游离的液体载体”不包括结合于组合物的另一种组分的任何液体载体，例如结合于未改性粘土的水。
可替换地，在一些实施方式中，熔融共混在使得基本上全部的液体载体都保持在混配的组合物中的条件下进行。例如，当液体载体是矿物油时，其通常保持在混配的组合物中。
可以使用多种聚合物，包括热塑性材料，热塑性弹性体，弹性体，和热固性材料，条件是热固性材料的熔融共混在不会有效使热固性材料充分固化的条件下进行。热塑性材料包括，例如，聚碳酸酯，聚酯(例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，无定形聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，和聚(对苯二甲酸丁二醇酯))，聚酰胺(例如聚酰胺-1,1，聚酰胺-1,2，聚酰胺-4,6，聚酰胺-4T，聚酰胺-6，聚酰胺-6,6，聚酰胺-6,10，聚酰胺-6,12，聚酰胺-6T，聚酰胺-6I，聚酰胺-9T，聚邻苯二甲酰亚胺)，聚酰亚胺，聚醚酰亚胺，聚氨酯，聚苯乙烯，聚(亚芳基醚)，聚(苯硫醚)，聚芳基砜，聚醚砜，聚(醚酮)，聚(醚醚酮)，聚丙烯酸酯(例如聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚(丙烯酸丁酯))，聚(乙烯醇缩丁醛)，聚乙烯(例如高密度聚乙烯，低密度聚乙烯，和线型低密度聚乙烯)，氯化聚乙烯，聚四氯乙烯，聚丙烯，聚(乙酸乙烯基酯)，聚丙烯腈，聚(氯乙烯)，聚(氟乙烯)，聚(偏二氟乙烯)，聚四氟乙烯，包括源自乙烯的重复单元的共聚物，包括源自丙烯的重复单元的共聚物，包括源自苯乙烯的重复单元的共聚物，乙烯和聚四氟乙烯的共聚物，偏二氯乙烯和氯乙烯的共聚物，乙酸乙烯基酯和偏二氯乙烯的共聚物，苯乙烯和丙烯腈的共聚物，α-甲基苯乙烯和丙烯腈的共聚物，聚缩醛等，及其组合。热塑性弹性体包括，例如苯乙烯类嵌段共聚物(例如聚苯乙烯-聚丁二烯嵌段共聚物，聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)嵌段共聚物，和聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)嵌段共聚物)，聚烯烃共混物，弹性体合金(包括热塑性硫化产品)，热塑性聚氨酯，热塑性共聚酯，橡胶改性的聚苯乙烯等，及其组合。弹性体包括天然橡胶，聚丁二烯，聚异戊二烯，异丁烯和异戊二烯的共聚物，苯乙烯和丁二烯的共聚物(苯乙烯-丁二烯橡胶)，丁二烯和丙烯腈的共聚物，丙烯腈和苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物，丙烯腈和丁二烯和苯乙烯的共聚物，聚氯丁烯，乙烯和丙烯的共聚物(乙烯-丙烯橡胶)，聚硅氧烷，氟硅氧烷橡胶，聚醚嵌段酰胺，乙烯和乙酸乙烯基酯的共聚物等，及其组合。热固性材料包括，例如，三聚氰胺聚合物，环氧树脂，氰酸酯树脂，马来酰亚胺树脂，苯并
Figure BDA00002355972100031
嗪树脂，乙烯基苄基醚树脂，包含链烯的单体，包含炔的单体，酰基环丁烯树脂，全氟乙烯基醚树脂，具有可固化乙烯基官能团的低聚物和聚合物，及其组合。
在一些实施方式中，聚合物选自聚酯，三聚氰胺聚合物，聚(氯乙烯)，聚苯乙烯，聚乙烯，氯化聚乙烯，聚四氯乙烯，聚丙烯，聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚醚酰亚胺，聚(醚醚酮)，聚砜，聚(亚芳基醚)，聚酰胺，苯乙烯和丙烯腈的共聚物，α-甲基苯乙烯和丙烯腈的共聚物，丙烯腈和丁二烯和苯乙烯的共聚物，丙烯腈和苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物，聚缩醛，乙烯和聚四氟乙烯的共聚物，橡胶改性的聚苯乙烯，聚氨酯，及其组合。
聚合物与分散体熔融共混，所述分散体包含液体载体，未改性粘土，和添加剂。适宜的液体载体包括，例如，水，C1-C18醇(包括甲醇、乙醇、正丙醇、和异丙醇)，C2-C18醛(包括乙醛)，C3-C18酮(包括丙酮和甲基乙基酮)，C3-C18酯(包括乙酸乙酯)，C2-C18醚(包括二乙基醚和四氢呋喃)，矿物油，有机油，C4-C18脂族烃溶剂(包括戊烷，己烷，和庚烷)，C6-C18芳族烃溶剂(包括苯，甲苯，和二甲苯)，液化气体(包括超临界流体，例如超临界二氧化碳)，及其混合物。
在一些实施方式中，液体载体包含水。在一些实施方式中，液体载体包含水的量为至少90wt%，或至少95wt%，或至少98wt%，或至少99wt%，基于液体载体的重量。在一些实施方式中，液体载体由水组成。
在一些实施方式中，分散体包含液体载体的量为约80至约98.9wt%，基于分散体的重量。在该范围内，液体载体含量可以为约85至约98.5wt%，特别为约87至约98wt%，更特别为约91至约96wt%，甚至更特别为约91至约94wt%。
除了液体载体之外，分散体还包含未改性粘土。在本文中，“未改性”表示粘土未经试剂处理以增强其疏水性。因此，术语“未改性粘土”不包括所谓的有机粘土。未改性粘土的化学组成可以与天然存在的矿物形式的化学组成相同。但是，未改性粘土可以进一步包括已经物理或化学处理的粘土，只要是这样的化学处理不包括用试剂处理以增强粘土的疏水性。因此，未改性粘土中包括的是已经处理以实现用天然存在的无机抗衡离子交换另一种无机抗衡离子的粘土。例如，一种未改性粘土是处理天然蒙脱石以用质子或钾抗衡离子代替天然存在的钠抗衡离子的产物。
未改性粘土包括，例如，高岭石，迪开石(dicktite)，珍珠陶土，叶腊石，滑石，蛭石，锌蒙脱石，皂石，绿脱石，蒙脱石，伊利石，镁绿泥石，锌铁绿泥石，鲕绿泥石，斜绿泥石(铬绿泥石)，锂绿泥石，脆绿泥石，铁绿泥石，铁叶绿泥石，富锰绿泥石，镍绿泥石，拉辉煌斑岩，正鲕绿泥石，叶绿泥石，pannantite，rhipidolite(蠕绿泥石)，藤石，鳞绿泥石，及其混合物。
在一些实施方式中，未改性粘土包括蒙脱石。在一些实施方式中，未改性粘土包含蒙脱石的量为至少90wt%，或至少95wt%，或至少98wt%，或至少99wt%，基于未改性粘土的重量。在一些实施方式中，未改性粘土由蒙脱石组成。
在一些实施方式中，分散体包含未改性粘土的量为约1至约10wt%，基于分散体的重量。在该范围内，未改性粘土的量可以为约2至约8wt%，特别为约3至约6wt%，更特别为约3至约5wt%。
尽管该方法已经描述为利用未改性粘土，应该理解，可以用可替换的流变学改性剂替换未改性粘土。其它适宜的流变学改性剂包括合成的无机材料，由Rockwood Additives作为LAPONITE RD，LAPONITE RDS，LAPONITES482，和LAPONITE SL25出售；和天然蒙脱石，包括由RockwoodAdditives作为OPTIGEL CK，OPTIGEL CL，OPTIGEL CG，和OPTIGEL CMO出售的那些。
除了液体载体和未改性粘土之外，分散体还包含添加剂。适宜的添加剂包括，例如，着色剂(包括染料和颜料)，导电剂(包括炭黑和碳纳米管)，稳定剂，抗氧化剂，脱模剂，阻燃剂，防滴剂，UV封闭剂，香料，防静电剂，金属钝化剂，防粘连剂，抗冲改性剂，和填料(包括矿物，玻璃纤维和碳纤维)。在给定的分散体中，添加剂不同于未改性粘土。因此，未改性粘土不能同时用作分散体的未改性粘土及其矿物填料添加剂。
在一些实施方式中，添加包括导电炭黑，碳纳米管，或其组合。在一些实施方式中，添加包括碳纳米管。在一些实施方式中，添加剂包含碳纳米管的量为至少90wt%，或至少95wt%，或至少98wt%，或至少99wt%，基于添加剂的重量。在一些实施方式中，添加剂由碳纳米管组成。
使用的碳纳米管可以经历束缚并且可以是单壁碳纳米管(SWNT)和/或多壁碳纳米管(MWNT)。用于碳纳米管组合物的碳纳米管可以通过石墨的激光-蒸发，化学蒸气沉积，碳弧合成，或高压一氧化碳转化法(HIPCO)过程制备。
SWNT通常具有单壁，包括外径为约0.7至约2.4纳米的石墨烯片。对于SWNT通常需要其具有的固有热导率为至少2000瓦特每米开尔文(W/m-K)，对于SWNT捆束需要其具有的固有热导率为104西门子/厘米(S/cm)。对于SWNT也通常需要其具有的拉伸强度为至少80千兆帕(GPa)和刚度为至少约0.5tarapascals(TPa)。
在另一种实施方式中，SWNT可以包括金属纳米管和半导体纳米管的混合物。金属纳米管是表现出类似于金属的电学特征的那些，而半导体纳米管是具有半导体电学特性的那些。通常，其中石墨烯片卷起的方式产生具有各种螺旋结构的纳米管。锯齿形和扶手椅子纳米管构成两种可能的确认。为最小化用于组合物的SWNT的量，通常期望金属纳米管占用于组合物的SWNT的总量的大分率。对于用于组合物的SWNT通常期望其包含金属纳米管的量大于或等于约1wt%，基于SWNT的总重量。在一种实施方式中，期望金属纳米管的量大于或等于约20wt%，而在另一种实施方式中，期望金属纳米管的量大于或等于约30wt%，基于SWNT的总重量。再在另一种实施方式中，期望金属纳米管的量大于或等于约50wt%，而在另一种实施方式中，期望金属纳米管的量大于或等于约99.9wt%，基于SWNT的总重量。
MWNT通常具有多个壁，包括外径为约1.4至约500纳米(nm)的石墨烯片。MWNT具有至少两个石墨烯层，其围绕内部空芯的至少一部分结合。在一种实施方式中，MWNT可以仅具有两个石墨烯层，而在另一种实施方式中，MWNT可以仅具有三个石墨烯层。仅具有两个石墨烯层的MWNT称为双壁碳纳米管，而仅具有三个石墨烯层的MWNT称为三壁碳纳米管。半球状帽通常封闭MWNT的两个端，但是可以期望使用仅具有一个半球状帽的MWNT，或者两个帽都不含的MWNT。通常期望使用平均直径小于或等于约40纳米的MWNT。在一种实施方式中，期望使用直径小于或等于约30纳米的MWNT，而在另一种实施方式中，期望使用直径小于或等于约20纳米的MWNT。
通常使用长径比大于或等于约5的碳纳米管。在一些实施方式中，长径比大于或等于100，而在其它实施方式中，长径比大于或等于1,000。碳纳米管通常包括中心部分，它是空心的，但是可以填充有无定形碳。
应理解，除了由分散体提供的那些以外，聚合物组合物也可以包括添加剂。因此，以上列出的任何添加剂可以在聚合物和分散体的熔融共混过程中单独添加。
添加剂在分散体中的量将取决于多种因素，包括添加剂类型，添加剂对分散体流变学的影响，以及添加剂在最终聚合物组合物中的所需量。在一些实施方式中，分散体包括添加剂的量为约0.1至约10wt%，基于分散体的重量。在该范围内，添加剂的含量可以为约0.5至约8wt%，特别为约1至约6wt%，更特别为约2至约5wt%，甚至更特别为约3至约4wt%。
在一些实施方式中，分散体包含约80至约98.9wt%的液体载体，约1至约10wt%的未改性粘土，和约0.1至约10wt%的添加剂，其中液体载体、未改性粘土、和添加剂的重量百分比基于分散体的重量。在约80至约98.9wt%的范围内，液体载体的含量可以为约85至约98.5wt%，特别为约87至约98wt%，更特别为约91至约96wt%，甚至更特别为约91至约94wt%。在约1至约10wt%的范围内，未改性粘土的含量可以为约2至约8wt%，特别为约3至约6wt%，甚至更特别为约3至约5wt%。在约0.1至约10wt%的范围内，添加剂的含量可以为约0.5至约8wt%，特别为约1至约6wt%，更特别为约2至约5wt%，甚至更特别为约3至约4wt%。
分散体可以简单地通过混合液体载体、未改性粘土、和添加剂制备。在一些实施方式中，全部的添加剂与一部分液体载体(例如，约40至约80wt%的液体载体)和一部分未改性粘土(例如，约30至约70wt%的未改性粘土)混合以形成中间体混合物，该中间体混合物随后与液体载体的剩余部分和粘土的剩余部分混合。在一些实施方式中，在使用前使分散体老化。在一些实施方式中，在环境温度(例如，25°C)的老化时间为约10至约40小时。在其它实施方式中，在升高温度(例如，40至80°C)的老化时间为约30分钟至约5小时。老化可以通过未改性粘土的水合作用完成。
在一些实施方式中，分散体的粘度为约10至约1,000,000厘泊，特别为约100至约100,000厘泊，更特别为约1,000至约10,000厘泊，在25°C和约50至约450sec-1的剪切速率下测得。
在非常具体的实施方式中，液体载体包含水，分散体包含约83至约98wt%的液体载体，未改性粘土包括蒙脱石，分散体包含约1至约10wt%的未改性粘土，添加剂包括碳纳米管，分散体包含约1至约7wt%的添加剂，其中液体载体、未改性粘土、和添加剂的重量百分比基于分散体的重量。在约83至约98wt%的范围内，液体载体含量可以为约87至约96wt%，特别为约91至约94wt%。在约1至约10wt%的范围内，未改性粘土含量可以为约2至约8wt%，特别为约3至约5wt%。在约1至约7wt%的范围内，添加剂含量可以为约2至约5wt%，特别为约2至约4wt%。
存在多种方式，其中分散体可以用于形成聚合物组合物。在一些实施方式中，分散体与聚合物熔融共混以形成基于聚合物的添加剂母料，然后将母料与另外的聚合物(其可以与用于形成母料的聚合物相同或不同)混配以形成最终聚合物组合物。在这些实施方式中，基于聚合物的添加剂母料可以任选地在其用于形成最终聚合物组合物之前分离(例如，冷却和造粒)。在其它实施方式中，最终聚合物组合物通过将分散体与聚合物和任何其它组分熔融共混直接形成。在这些实施方式中，熔融共混可以在单个挤出机或在两个或更多个挤出机中进行。当使用两个或更多个挤出机时，通过第一挤出机形成的挤出物可以任选地在通过第二挤出机加工前分离(例如，冷却和造粒)。在其它实施方式中，将除了分散体之外的最终聚合物组合物的所有组分熔融共混以形成聚合物预共混物，然后将聚合物预共混物与分散体熔融共混以形成最终聚合物组合物。在这些实施方式中，聚合物预共混物可以任选地在与分散体熔融共混之前分离(例如，冷却和造粒)。
本发明扩展至分散体本身。因此，一种实施方式是分散体，包含：约83至约98wt%的水；约1至约10wt%的未改性粘土；和约1至约7wt%的碳纳米管；其中水、未改性粘土、和碳纳米管的重量百分比基于分散体的重量。在约83至约98wt%的范围内，水的含量可以为约87至约96wt%，特别为约91至约94wt%。在约1至约10wt%的范围内，未改性粘土的含量可以为约2至约8wt%，特别为约3至约6wt%，更特别为约3至约5wt%。在约1至约7wt%的范围内，碳纳米管的含量可以为约2至约5wt%，特别为约2至约4wt%。该方法的上下文中所述的未改性粘土的所有变型也可应用于分散体本身。例如，在一些实施方式中，未改性粘土包括蒙脱石。
其它实施方式包括根据上述方法制备的聚合物组合物，可通过以上方法获得的聚合物组合物，以及包括聚合物组合物的制品。短语“可通过以上方法获得的聚合物组合物”不仅包括通过以上方法照字面意义制备的聚合物组合物，而且包括通过其它方法制备的聚合物组合物，这样的聚合物组合物与通过上述方法制备的聚合物组合物相比具有基本上相同的组成、形态、和性质。
可以由组合物制备的有用的制品包括电连接件和汽车连接件，电装置例如开关，和电外壳例如接线盒，照明外壳，和插座。注塑在本发明是由组合物形成制品的优选方法。
本发明包括至少以下实施方式。
实施方式1：将添加剂混入到聚合物组合物中的方法，包括：将聚合物与包含液体载体、未改性粘土、和添加剂的分散体熔融共混。
实施方式2：实施方式1的方法，其中将所述聚合物与所述分散体熔融共混是在有效使得所述液体载体蒸发的条件下进行。
实施方式3：实施方式1或2的方法，其中所述聚合物选自聚酯，三聚氰胺聚合物，聚(氯乙烯)，聚苯乙烯，聚乙烯，氯化聚乙烯，聚四氯乙烯，聚丙烯，聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚醚酰亚胺，聚(醚醚酮)，聚砜，聚(亚芳基醚)，聚酰胺，苯乙烯和丙烯腈的共聚物，α-甲基苯乙烯和丙烯腈的共聚物，丙烯腈和丁二烯和苯乙烯的共聚物，丙烯腈和苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物，聚缩醛，乙烯和聚四氟乙烯的共聚物，橡胶改性的聚苯乙烯，聚氨酯，及其组合。
实施方式4：实施方式1-3任一项的方法，其中所述液体载体选自水，C1-C18醇，C2-C18醛，C3-C18酮，C3-C18酯，C2-C18醚，矿物油，有机油，C4-C18脂族烃溶剂，C6-C18芳族烃溶剂，液化气体，及其混合物。
实施方式5：实施方式1-4任一项的方法，其中所述液体载体包括水。
实施方式6：实施方式1-5任一项的方法，其中所述未改性粘土选自高岭石，迪开石，珍珠陶土，叶腊石，滑石，蛭石，锌蒙脱石，皂石，绿脱石，蒙脱石，伊利石，镁绿泥石，锌铁绿泥石，鲕绿泥石，斜绿泥石(铬绿泥石)，锂绿泥石，脆绿泥石，铁绿泥石，铁叶绿泥石，富锰绿泥石，镍绿泥石，拉辉煌斑岩，正鲕绿泥石，叶绿泥石，pannantite，rhipidolite(蠕绿泥石)，藤石，鳞绿泥石，及其混合物。
实施方式7：实施方式1-6任一项的方法，其中所述未改性粘土包括蒙脱石。
实施方式8：实施方式1-7任一项的方法，其中所述添加剂选自着色剂，导电剂，稳定剂，抗氧化剂，脱模剂，阻燃剂，防滴剂，UV封闭剂，香料，防静电剂，金属钝化剂，防粘连剂，抗冲改性剂，和填料。
实施方式9：实施方式1-8任一项的方法，其中所述添加剂包括导电炭黑，碳纳米管，或其组合。
实施方式10：实施方式1-9任一项的方法，其中所述添加剂包括碳纳米管。
实施方式11：实施方式1-10任一项的方法，其中所述分散体在25°C和约50至约450sec-1的剪切速率下的粘度为约10至约1,000,000厘泊。
实施方式12：实施方式1-11任一项的方法，其中所述分散体包含约80至约98.9wt%的所述液体载体，约1至约10wt%的所述未改性粘土，和约0.1至约10wt%的所述添加剂，其中所述液体载体、所述未改性粘土、和所述添加剂的重量百分比基于所述分散体的重量。
实施方式13：实施方式1的方法，其中所述分散体包含约83至约98wt%的所述液体载体；其中所述液体载体包括水，其中所述分散体包含约1至约10wt%的所述未改性粘土；其中所述未改性粘土包括蒙脱石；其中所述分散体包含约1至约7wt%的所述添加剂；其中所述添加剂包括碳纳米管；其中所述液体载体、所述未改性粘土、和所述添加剂的重量百分比基于所述分散体的重量。
实施方式14：分散体，包含：约83至约98wt%的水；约1至约10wt%的未改性粘土；和约1至约7wt%的碳纳米管；其中水、所述未改性粘土、和碳纳米管的重量百分比基于所述分散体的重量。
实施方式15：实施方式14的分散体，其中所述未改性粘土包括蒙脱石。
实施方式16：通过实施方式1的方法制备的聚合物组合物。
实施方式17：通过实施方式13的方法制备的聚合物组合物。
实施方式18：可通过实施方式1的方法获得的聚合物组合物。
实施方式19：可通过实施方式13的方法获得的聚合物组合物。
实施方式20：包括实施方式16的组合物的制品。
实施方式21：包括实施方式17的组合物的制品。
实施方式22：包括实施方式18的组合物的制品。
实施方式23：包括实施方式19的组合物的制品。
本发明通过以下非限制性实施例进一步说明。
实施例
实施例1，对比例1-3
这些实施例描述通过各种方法制备导电聚(亚芳基醚)-聚酰胺组合物。用于工作实施例的组分总结于表1。
表1
Figure BDA00002355972100101
Figure BDA00002355972100111
用于所有实验的挤出机是Werner and Pfleiderer双螺杆挤出机，其直径为28毫米，在300°C的机筒温度操作。
在第一个实验(对比例1)中，将聚(亚芳基醚)和柠檬酸与两种抗冲改性剂和稳定剂在挤出机的进料喉一起添加。使用位于挤出机长度下游约1/3处的进料口，添加聚酰胺-6和聚酰胺-6,6。使用位于挤出机长度下游约2/3处的进料口，添加导电炭黑。
在第二个实验(对比例2)中，聚(亚芳基醚)和柠檬酸与两种抗冲改性剂和稳定剂在挤出机的进料喉一起添加。使用位于挤出机长度下游约1/3处的进料口，添加聚酰胺-6,6以及由80wt%聚酰胺-6,6和20wt%多壁碳纳米管组成的母料。
在第三个实验(实施例1)中，聚(亚芳基醚)和柠檬酸与两种抗冲改性剂和稳定剂在挤出机的进料喉一起添加。使用位于挤出机长度下游约1/3处的进料口，添加聚酰胺6以及由89.5wt%聚酰胺-6,6、3.5wt%多壁碳纳米管、7wt%粘土组成的母料。该母料通过将包含碳纳米管、粘土、水的分散体与聚酰胺-6,6混配(熔融共混)制备。碳纳米管、粘土、水的分散体如下制备。添加未改性粘土和碳纳米管到水中，其方式使得将第一半的粘土和然后所有的碳纳米管添加到70%的必需的水中。在添加第二半的粘土之后，添加剩余的水。将各组分在钢桶中使用由电钻驱动的标准混合机装置混合。提前一天制备分散体。尽管不希望受任何特定操作理论的限制，但是发明人认为粘土的分散通过一天的老化增强，因为水需要时间去扩散进凝聚块中并使粘土溶胀相对于整个分散体扩展相同的程度。这导致在分布步骤中，几乎没有必要来破坏(分散)凝聚块并分布在聚合物中(此处，分散表示粘土的单个小块的分离，而分布表示颗粒在聚合物基质中的排列)。老化可以通过使用热水和制备分散体的高剪切混合装置加速，在该情况下一天的老化可以减少至2小时或甚至更少。在老化之后，分散体***，但是在一定的混合之后，其再次变得粘性较低。在老化过程中，所谓的卡片外壳(card house)结构通过将粘土的边缘彼此氢键结合形成。通过再次混合，该卡片外壳结构破坏，分散体变为流体。
在制备分散体之后，如下制备母料。用于制备母料的挤出机是得自Leistritz的27毫米双螺杆挤出机。挤出机具有11个机筒。聚酰胺-6,6在第一机筒添加，分散体在第五机筒添加。在第四机筒，存在大气通风孔，在第九机筒，存在保持在约50毫巴(5千帕)的绝压的排放口。分散体在其中螺杆并未完全填充的点添加。所有的机筒保持在270°C的温度，围绕其中添加分散体的点的机筒装备有具有较高动力的电加热装置。较高的加热动力意在补偿与水蒸发有关的冷却。分散体使用在其上具有料斗的Seepex螺杆挤出机添加。进料器连接于具有一些管道和注射器的挤出机。注射器不包含活塞，其仅在一定压力打开注射器；但反而具有相对大的开口。在实验开始前，通过以下过程校正进料器：以某一螺杆速度运行较短时间段并称重离开注射器的收集的物质。优选的是，在分散体中未夹带空气，因为这可导致不规则流出注射器并阻止形成注射进入熔体所必需的压力。在实验过程中，分散体频繁被向下推进料斗，因为其本身不容易向下流动。同样，在料斗中的分散体含量保持约恒定，这是通过打顶(topping off)进行以便于保持分散体的压力大致恒定。
重要的是应注意到，未改性粘土用于制备本发明实施例的分散体，因为改性粘土(所谓的有机粘土)可能影响聚(亚芳基醚)-聚酰胺增容反应和/或可能不能经受在这种共混物的制造过程中所需的极高混配温度。
尽管组分含量的小变化排除了严格的成对比较，但是结果一般性地说明本发明的分散方法使得其可以制备出导电的聚合物组合物，该组合物的性质类似于使用导电填料的常规基于聚合物的母料制备的相应组合物的那些性质。
表2
Figure BDA00002355972100131
本书面描述使用实例来披露本发明，包括最好的模式，并且还使得本领域技术人员能够实现和利用本发明。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员可以想到的其它实施例。这样的其它实施例如果其具有的结构要素与权利要求的文字说法并无不同，或者如果其包括与权利要求文字说法无本质区别的等价的结构要素，则这些实施例在权利要求的范围之内。
所有引用的专利、专利申请、和其它参考文献在此全部引入作为参考。然而，如果本申请的术语与引用的参考文献中的术语矛盾或冲突，则来自本申请的术语优先于来自引用的参考文献的冲突术语。
本申请披露的所有范围包括端点，并且端点是可以互相独立组合的。
除非本申请相反地指出或与上下文明显矛盾，否则在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)使用术语“一个”、“一种”和“这个”以及类似的指代物，应理解为其同时包括单数和复数。此外，应该进一步指出的是，本申请的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而用于区分不同的要素。与数量联用的修饰语“约”包括指定值，并且具有上下文所规定的意思(例如，其包括与具体数量测量有关的误差程度)。

Claims (23)

1.将添加剂混入到聚合物组合物中的方法，包括：
将聚合物与包含以下成分的分散体熔融共混
液体载体，
未改性粘土，和
添加剂。
2.权利要求1的方法，其中将所述聚合物与所述分散体熔融共混是在有效使得所述液体载体蒸发的条件下进行。
3.权利要求1的方法，其中所述聚合物选自聚酯，三聚氰胺聚合物，聚(氯乙烯)，聚苯乙烯，聚乙烯，氯化聚乙烯，聚四氯乙烯，聚丙烯，聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚醚酰亚胺，聚(醚醚酮)，聚砜，聚(亚芳基醚)，聚酰胺，苯乙烯和丙烯腈的共聚物，α-甲基苯乙烯和丙烯腈的共聚物，丙烯腈和丁二烯和苯乙烯的共聚物，丙烯腈和苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物，聚缩醛，乙烯和聚四氟乙烯的共聚物，橡胶改性的聚苯乙烯，聚氨酯，及其组合。
4.权利要求1的方法，其中所述液体载体选自水，C1-C18醇，C2-C18醛，C3-C18酮，C3-C18酯，C2-C18醚，矿物油，有机油，C4-C18脂族烃溶剂，C6-C18芳族烃溶剂，液化气体，及其混合物。
5.权利要求1的方法，其中所述液体载体包括水。
6.权利要求1的方法，其中所述未改性粘土选自高岭石，迪开石，珍珠陶土，叶腊石，滑石，蛭石，锌蒙脱石，皂石，绿脱石，蒙脱石，伊利石，镁绿泥石，锌铁绿泥石，鲕绿泥石，斜绿泥石(铬绿泥石)，锂绿泥石，脆绿泥石，铁绿泥石，铁叶绿泥石，富锰绿泥石，镍绿泥石，拉辉煌斑岩，正鲕绿泥石，叶绿泥石，pannantite，rhipidolite(蠕绿泥石)，藤石，鳞绿泥石，及其混合物。
7.权利要求1的方法，其中所述未改性粘土包括蒙脱石。
8.权利要求1-7任一项的方法，其中所述添加剂选自着色剂，导电剂，稳定剂，抗氧化剂，脱模剂，阻燃剂，防滴剂，UV封闭剂，香料，防静电剂，金属钝化剂，防粘连剂，抗冲改性剂，和填料。
9.权利要求1-7任一项的方法，其中所述添加剂包括导电炭黑，碳纳米管，或其组合。
10.权利要求1-7任一项的方法，其中所述添加剂包括碳纳米管。
11.权利要求1-7任一项的方法，其中所述分散体在25°C和约50至约450sec-1的剪切速率下的粘度为约10至约1,000,000厘泊。
12.权利要求1-7任一项的方法，其中所述分散体包含
约80至约98.9wt％的所述液体载体，
约1至约10wt%的所述未改性粘土，和
约0.1至约10wt%的所述添加剂，
其中所述液体载体、所述未改性粘土、和所述添加剂的重量百分比基于所述分散体的重量。
13.权利要求1的方法，
其中所述分散体包含约83至约98wt%的所述液体载体；
其中所述液体载体包括水；
其中所述分散体包含约1至约10wt%的所述未改性粘土；
其中所述未改性粘土包括蒙脱石；
其中所述分散体包含约1至约7wt%的所述添加剂；
其中所述添加剂包括碳纳米管；和
其中所述液体载体、所述未改性粘土、和所述添加剂的重量百分比基于所述分散体的重量。
14.分散体，包含：
约83至约98wt%的水；
约1至约10wt%的未改性粘土；和
约1至约7wt%的碳纳米管；
其中水、所述未改性粘土、和碳纳米管的重量百分比基于所述分散体的重量。
15.权利要求14的分散体，其中所述未改性粘土包括蒙脱石。
16.通过权利要求1的方法制备的聚合物组合物。
17.通过权利要求13的方法制备的聚合物组合物。
18.可通过权利要求1的方法获得的聚合物组合物。
19.可通过权利要求13的方法获得的聚合物组合物。
20.包括权利要求16的组合物的制品。
21.包括权利要求17的组合物的制品。
22.包括权利要求18的组合物的制品。
23.包括权利要求19的组合物的制品。
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