CN114729083A - 多孔聚合物粉末、其组成、其用途及包含其的组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多孔聚合物粉末形式的聚合物组合物、其组成及其用途。特别地,本发明涉及包含通过多级方法制成的聚合物粒子形式的聚合物的多孔聚合物粉末。本发明还涉及所述多孔聚合物粉末的用途及包含其的组合物。
Description
[发明领域]
本发明涉及多孔聚合物粉末形式的聚合物组合物、其组成及其用途。
特别地,本发明涉及包含通过多级方法制成的聚合物颗粒形式的聚合物的多孔聚合物粉末。
本发明还涉及所述多孔聚合物粉末的用途及包含其的组合物。
[技术问题]
聚合物也被广泛用作聚合物组合物中的添加剂。这些聚合物添加剂通常作为颗粒物或作为粉末添加到固体聚合物中,或添加到熔融的聚合物中,或添加到液体树脂中,或添加到液体组合物中。
一类聚合物添加剂是加工助剂,另一类聚合物添加剂是聚合物抗冲改性剂。
通常,核-壳颗粒形式的聚合物抗冲改性剂通过多级方法制成,其中至少一个级包含类橡胶聚合物。然后,将这些颗粒并入聚合物或聚合物组合物中,以提高其抗冲击性。
另一类聚合物添加剂是例如用于聚合物基质的光散射或漫射或用于具有聚合物表面的表面粗糙度或光泽度的聚合物颗粒。
通常,散射聚合物颗粒由在某种程度上是交联的聚合物制成,以保持颗粒形式。
热固性聚合物由交联的三维结构体组成。交联通过固化所谓的预聚物内的反应性基团获得。例如,可以通过加热聚合物链或预聚物以使材料永久性地交联和硬化来实现固化。
热塑性聚合物由通常是未交联的直链或支化的聚合物组成。
然而这类核-壳颗粒或散射颗粒不易分散或快速分散在所有种类的树脂或聚合物或聚合物的前体中,尤其是例如在液体环氧树脂或液体单体或其它液体聚合物前体中。
为了使最终的聚合物组合物具有令人满意的抗冲击性能或散射性能,良好的均匀且快速的分散是必要的。
本发明的一个目的是提出一种聚合物粉末形式的聚合物组合物,其为快速且容易分散的,尤其是在液体树脂如热固性聚合物或热塑性聚合物的前体,分别例如环氧树脂或(甲基)丙烯酸类单体中。
本发明的另一个目的是提出一种干聚合物粉末形式的聚合物组合物,其容易分散在尤其是液体树脂如环氧树脂或(甲基)丙烯酸类单体中。
本发明的再一个目的是聚合物粉末形式的聚合物组合物用于制备液体组合物的用途,所述液体组合物包括所述聚合物组合物分散在其中的热固性聚合物或热塑性聚合物的前体,如液体反应性环氧树脂或(甲基)丙烯酸类单体。
再一个目的是减少聚合物粉末在液体组合物中的分散时间。
再一个附加目的是提出一种聚合物粉末形式的抗冲改性剂,其为快速且容易分散的,尤其是在液体树脂如热固性聚合物或热塑性聚合物的前体,分别例如环氧树脂或(甲基)丙烯酸类单体中。
[发明背景]现有技术
文献US2004/0147668公开了丙烯酸类聚合物粉末、丙烯酸类溶胶和模制品。该丙烯酸类聚合物粉末的平均粒度为5µm至10µm,且孔径为1µm或更大的空隙上的空隙体积为0.9ml/g或更小。
文献EP2196479公开了偏二氟乙烯聚合物粉末及其用途。该聚合物粉末通过超临界悬浮聚合制得,并且通过压汞仪测得的孔径为0.03µm至1.0µm的孔的体积为总孔体积的70体积%至93体积%。
文献WO2017/121749公开了包含多级聚合物的液体组合物。特别是公开了包含单体、(甲基)丙烯酸类聚合物和多级聚合物的液体组合物。
现有技术文献均未公开过一种具有以通过压汞法测得的至少1.2ml/g的总侵入体积表示的孔隙率的粉末形式的聚合物组合物。
[发明简述]
令人惊讶的是,已经发现如果粉末的总侵入体积为通过汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g,则多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物可以容易且快速地分散在其它聚合物、液体树脂和/或单体中。
令人惊讶的是,还已经发现如果粉末的总侵入体积为通过汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g,则包含聚合物颗粒的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物可以容易且快速地分散在其它聚合物和液体树脂中。
令人惊讶的是,此外已经发现如果粉末的总侵入体积为通过汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g,则包含聚合物颗粒的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物可以容易且快速地均匀分散在其它聚合物和液体树脂中来提供令人满意的抗冲击性。
令人惊讶的是,还已经发现用于制备液体聚合物组合物LPC1的方法,其包括以下步骤:
a) 提供总侵入体积为通过汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物,
b) 使所述聚合物组合物与液体组合物LC1接触,
获得其中所述聚合物组合物POW1均匀且快速地分散在所述液体组合物LC1中的液体聚合物组合物。
令人惊讶的是,还已经发现总侵入体积为通过汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物可用于制备液体聚合物组合物。
令人惊讶的是,还已经发现总侵入体积为通过汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物可用于减少为了获得液体聚合物组合物而分散多孔聚合物粉末POW1的时间。
令人惊讶的是,还已经发现减少聚合物组合物在液体组合物中的分散时间的方法,其包括以下步骤:
a) 提供总侵入体积为通过汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物,
b) 使所述聚合物组合物与液体组合物LC1接触,
所述方法比使用通过汞孔隙率法测得的总侵入体积较低的聚合物粉末形式的聚合物组合物的相同方法更快。
[发明详述]
根据第一方面,本发明涉及总侵入体积为通过汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物。
根据第二方面,本发明涉及制备液体聚合物组合物LCP1的方法,其包括以下步骤:
a) 提供总侵入体积为根据汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物,
b) 使所述多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物与液体组合物LC1接触。
在第三方面,本发明涉及总侵入体积为根据汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物用于减少所述聚合物粉末POW1在液体组合物LC1中的分散时间的用途。
在第四方面,本发明涉及减少聚合物组合物的分散时间的方法,其特征在于,所述聚合物组合物是总侵入体积为根据汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的聚合物粉末POW1在聚合物组合物中的形式。
所用的术语“聚合物粉末”表示包含通过包含一种或多种聚合物的初级聚合物粒子的聚集而获得的包含至少1µm范围内的粉末颗粒的粉末形式的聚合物,所述初级聚合物粒子是在纳米范围内。
所用的术语“初级粒子”表示包含纳米范围内的粒子的球形聚合物。优选地,初级粒子的重均粒度(particle size)在50nm和1000nm之间。
所用的术语“粒度”表示粒子的体积平均直径。
所用的术语“热塑性聚合物”表示在加热时变成液体或变得更加液体或更少粘性并且可以通过施加热和压力而呈现新形状的聚合物。
所用的术语“热固性聚合物”表示由通过固化不可逆地变成不熔性和不溶性聚合物网络的柔软、固体或粘性状态下的预聚物。
所用的术语“聚合物复合材料”表示包含多个不同相畴的多组分材料,其中至少一种类型的相畴是连续相,并且其中至少一种组分是聚合物。
所用的术语“共聚物”表示该聚合物由至少两种不同的单体组成。
所用的“多级聚合物”表示以顺序的方式通过多级聚合方法形成的聚合物。优选多级乳液聚合法,其中第一种聚合物是第一级聚合物,且第二聚合物是第二级聚合物,即第二聚合物通过在第一乳液聚合物的存在下的乳液聚合形成,其中至少两个级在组成上是不同的。
所用的术语“(甲基)丙烯酸类”表示所有种类的丙烯酸类和甲基丙烯酸类单体。
所用的术语“(甲基)丙烯酸类聚合物”表示(甲基)丙烯酸类聚合物基本包括含有占该(甲基)丙烯酸类聚合物的50重量%或更多的(甲基)丙烯酸类单体的聚合物。
所用的术语“干”是指残留水的比例小于1重量%。
本发明中所说的x至y的范围是指包括该范围的上限值和下限值,等同于至少x且至多y。
本发明中所说的在x和y之间的范围是指不包括该范围的上限值和下限值,等同于大于x且小于y。
所用的术语“总侵入体积”表示根据ISO 15901-1:2016被液体汞侵入的总体积。该体积被累积并且分析结果显示以ml/g(cm3/g)为单位的累积侵入体积随施加压力或孔径的变化。总侵入体积是在最大施加压力下侵入的体积,其也对应于最小的孔。
所用的术语“增量侵入量(incremental intrusion)”表示在两个特定压力或两个孔径之间侵入的以ml/g为单位的体积。这种增量侵入量也可相对于总侵入体积以体积%表示。
容易分散在液体树脂中是指获得了均匀的分散。如果在最初的均匀化之后发生分离,则聚合物组合物的分布是非均匀的。
快速分散在液体树脂中是指比孔隙率不满足最低要求的聚合物组合物更快地获得均匀的分散。
根据本发明的聚合物组合物是较大聚合物粒子的形式:多孔聚合物粉末POW1,其总侵入体积或总累积侵入量为通过汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g。聚合物粉末POW1粒子包括聚集的初级聚合物粒子PAR1。
关于本发明的聚合物粉末POW1,它的体积中值粒度D50在1µm和700µm之间。优选地,所述聚合物粉末的体积中值粒度在10µm和600µm之间,更优选在15µm和550µm之间,且有利地在20µm和500µm之间。
体积上的粒度分布D10为至少7µm,且优选10µm,更优选15µm。
体积上的粒度分布D90为至多1000µm,且优选950µm,更优选至多900µm,且甚至更优选至多800µm。
聚合物粉末POW1的孔隙率表示为总侵入体积或总累积侵入量(累积侵入体积),单位为毫升(ml)汞/所述聚合物粉末POW1的质量(g)。这是根据标准ISO 15901-1:Evaluationof pore size distribution and porosity of solid materials by mercury porosityand gas adsorption – Part 1: mercury porosity来测量的。本发明的多孔聚合物粉末POW1的总侵入体积或总累积侵入量为至少1.2ml/g,优选1.25ml/g,更优选1.3ml/g,甚至更优选1.35ml/g。在0.005µm孔径之前,考虑总累积侵入量。优选地,在100µm和0.005µm的孔径之间或0.01Mpa和400MPa之间的压力下,考虑总侵入体积或总累积侵入量。
本发明的多孔聚合物粉末POW1的总侵入体积或总累积侵入量为至多10ml/g。优选地,总侵入体积为至多8ml/g,更优选至多7ml/g,甚至更优选至多6ml/g,有利地为至多5ml/g,且最有利地为至多4ml/g。
前两段中给出的本发明的多孔聚合物粉末POW1的总侵入体积或总累积侵入量的各个上限值和下限值,可以以一个上限值和一个下限值的任何组合方式进行组合。
优选地,本发明的多孔聚合物粉末POW1的总侵入体积或总累积侵入量在1.2ml/g和10ml/g之间,更优选地在1.25ml/g和8ml/g之间,甚至更优选地在1.3ml/g和7ml/g之间,有利地在1.35ml/g和6ml/g之间,更有利地在1.35ml/g和5ml/g之间,且最有利地在1.35ml/g和4ml/g之间。
增量侵入量(增量侵入体积)表示两个特定孔径之间的体积。增量侵入量可以表示为也是以ml/g为单位的绝对值,或者表示为以总侵入体积或总累积侵入量(在100µm和0.005µm的孔径之间考虑)的百分数表示的相对值。
优选地,本发明的多孔聚合物粉末POW1对于超过10µm(大于10µm)的孔径的累积侵入量为至少0.9ml/g,更优选至少1ml/g。
优选地,本发明的多孔聚合物粉末POW1对于超过10µm(大于10µm)的孔径的相对增量侵入量为至多85%,更优选至多82%,且甚至更优选至多80%。
优选地,本发明的多孔聚合物粉末POW1在10µm和1µm的孔径之间的增量侵入量为至少0.1ml/g,更优选至少0.12ml/g,且甚至更优选至少0.15ml/g。
优选地,本发明的多孔聚合物粉末POW1在10µm和1µm的孔径之间的相对增量侵入量为至少5%,更优选至少8%,且甚至更优选至少10%。
优选地,本发明的多孔聚合物粉末POW1在10µm和0.1µm的孔径之间的增量侵入量为至少0.15ml/g,更优选至少0.2ml/g,且甚至更优选至少0.25ml/g。
优选地,本发明的多孔聚合物粉末POW1在10µm和0.1µm的孔径之间的相对增量侵入量为至少10%,更优选至少15%,且甚至更优选至少20%。
优选地,本发明的多孔聚合物粉末POW1在1µm和0.1µm的孔径之间的增量侵入量为至少0.05ml/g,更优选至少0.06ml/g,且甚至更优选至少0.07ml/g。
优选地,本发明的多孔聚合物粉末POW1在1µm和0.1µm的孔径之间的相对增量侵入量为至少5%,更优选至少7.5%,且甚至更优选至少10%。
聚合物粉末POW1的表观堆积密度小于0.60g/cm3。优选地,表观堆积密度小于0.45g/cm3,更优选地小于0.43g/cm3,且甚至更优选地小于0.41g/cm3。
聚合物粉末POW1的表观堆积密度大于0.1g/cm3。优选地,表观堆积密度大于0.11g/cm3,更优选地大于0.12g/cm3,甚至更优选地大于0.13g/cm3。
聚合物粉末POW1的表观堆积密度在0.1g/cm3和0.60g/cm3之间。优选地,聚合物粉末POW1的表观堆积密度在0.12g/cm3和0.45g/cm3之间。
本发明的聚合物粉末POW1包括聚合物粒子PAR1。聚合物粒子PAR1占聚合物粉末组合物POW1的至少50重量%。更优选地,聚合物粒子PAR1占聚合物粉末组合物POW1的至少60重量%、再更优选至少70重量%。
在一个优选的实施方案中,本发明的聚合物粉末POW1仅由聚合物粒子PAR1组成。
在另一个优选的实施方案中,本发明的聚合物粉末POW1包括至少80重量%的聚合物粒子PAR1。
聚合物粒子PAR1可以是一种粒子或不同种类的粒子PAR1a和PAR1b的混合物。不同粒子PAR1a和PAR1b之间的区别可以是粒度、聚合物组成或粒子的形态,或这三个特性的任何组合。
关于根据本发明的聚合物粒子PAR1,其也被称为初级粒子,它的重均粒度(粒径)在15nm和900nm之间。优选地,聚合物粒子的重均粒度在40nm和800nm之间,更优选地在75nm和700nm之间,且有利地在30nm和500nm之间。可以将初级聚合物粒子聚集得到本发明的聚合物粉末POW1。
粒度分布可以是单分散或多分散的,只要重均粒度(粒径)在15nm和900nm之间。
在第一优选实施方案中,聚合物粉末POW1包括多级聚合物MSP1作为聚合物粒子PAR1。多级聚合物MSP1有利地为核-壳粒子,即聚合物粒子PAR1的形式。
在第二优选实施方案中,聚合物粉末POW1包括聚合物P1。聚合物P1形成聚合物粒子PAR1。
在第三优选实施方案中,聚合物粉末POW1包括多级聚合物MSP1和(甲基)丙烯酸类聚合物MP1。在一个实施方案中,所述多级聚合物是核-壳粒子的形式,并且所述(甲基)丙烯酸类聚合物MP1也是聚合物粒子的形式;不同粒子PAR1a和PAR1b的混合物具有不同的聚合物组成和形态。在另一个实施方案中,(甲基)丙烯酸类聚合物MP1是多级聚合物的一部分,两者共同组成聚合物粒子PAR1。
可以组合本发明的多孔聚合物粉末POW1的所有不同特性的各个优选的实施方案。
关于第三优选实施方案的聚合物粉末POW1的(甲基)丙烯酸类聚合物MP1,其质均分子量Mw在10 000g/mol和500 000g/mol之间。
(甲基)丙烯酸类聚合物MP1的质均分子量Mw大于10 000g/mol,优选地大于10500g/mol,更优选地大于11 000g/mol,再更优选地大于12 000g/mol,有利地大于13 000g/mol,更有利地大于14 000g/mol,且再更有利地大于15 000g/mol。
(甲基)丙烯酸类聚合物MP1的质均分子量Mw低于500 000g/mol,优选地低于450000g/mol,更优选地低于400 000g/mol,再更优选低于400 000g/mol,有利地低于350000g/mol,更有利地低于300 000g/mol,且再更有利地低于250 000g/mol,且最有利地低于200 000g/mol。
优选地,(甲基)丙烯酸类聚合物MP1的质均分子量Mw在10 500g/mol和450 000g/mol之间,更优选地在11 000g/mol和400 000g/mol之间,且甚至更优选地在12 000g/mol和350 000g/mol之间,有利地在13 000g/mol和300 000g/mol之间,更有利地在14 000g/mol和250 000g/mol之间,且最有利地在15 000g/mol和200 000g/mol之间。
在第一有利的实施方案中,(甲基)丙烯酸类聚合物MP1的质均分子量Mw在10500g/mol和200 000g/mol之间,更优选地在11 000g/mol和190 000g/mol之间,且甚至更优选地在12 000g/mol和180 000g/mol之间,有利地在13 000g/mol和150 000g/mol之间,更有利地在14 000g/mol和135 000g/mol之间,且最有利地在15 000g/mol和120 000g/mol之间。
在第二有利的实施方案中,(甲基)丙烯酸类聚合物MP1的质均分子量Mw在15000g/mol和450 000g/mol之间,更优选地在16 000g/mol和400 000g/mol之间,且甚至更优选地在17 000g/mol和350 000g/mol之间,有利地在18 000g/mol和300 000g/mol之间,更有利地在19 000g/mol和250 000g/mol之间,且最有利地在20 000g/mol和200 000g/mol之间。
优选地,(甲基)丙烯酸类聚合物MP1是包含(甲基)丙烯酸类单体的共聚物。再更优选地,(甲基)丙烯酸类聚合物MP1包含至少70重量%的选自(甲基)丙烯酸C1-C12烷基酯的单体。有利地,(甲基)丙烯酸类聚合物MP1包含至少80重量%的甲基丙烯酸C1-C4烷基酯单体和/或丙烯酸C1-C8烷基酯单体。
优选地,(甲基)丙烯酸类聚合物MP1的玻璃化转变温度Tg在30℃和150℃之间。(甲基)丙烯酸类聚合物MP1的玻璃转化温度更优选地在40℃和150℃之间,有利地在45℃和150℃之间,且更有利地在50℃和150℃之间。
多级聚合物(MSP1)具有多层结构,其包括:包含玻璃化转变温度低于10℃的聚合物(A1)的至少一个级(SA1),包含玻璃化转变温度高于60℃的聚合物(A2)的至少一个级(SA2)。
优选地,级(SA1)是至少两个级中的第一级,并且包含聚合物(A2)的级(SA2)接枝在包含聚合物(A1)的级(SA1)或另一个任选的中间层上。
在进一步的变型中,在级(SA1)之前还可以有另一个级,使得级(SA1)也可以是一种壳,例如在种(seed)上。
在第一实施方案中,玻璃化转变温度低于10℃的聚合物(A1)包含至少50重量%的来自丙烯酸烷基酯的聚合物单元,并且级(SA1)是多级聚合物(MP1)或具有多层结构的聚合物粒子的最内层。换言之,包含聚合物(A1)的级(SA1)是多级聚合物(MP1)或聚合物粒子的核。
关于第一优选实施方案的聚合物(A1),其为包含至少50重量%的来自丙烯酸类单体的聚合物单元的(甲基)丙烯酸类聚合物。优选60重量%且更优选70重量%的聚合物(A1)是丙烯酸类单体。
聚合物(A1)中的丙烯酸类单体单元包括选自丙烯酸C1-C18烷基酯或其混合物的单体。更优选地,聚合物(A1)中的丙烯酸类单体单元包括C2-C12烷基丙烯酸类单体或其混合物的单体。再更优选地,聚合物(A1)中的丙烯酸类单体包括C2-C8烷基丙烯酸类单体或其混合物的单体。
聚合物(A1)可以包含与丙烯酸类单体可共聚的一种或多种共聚单体,只要聚合物(A1)的玻璃化转变温度低于10℃。
聚合物(A1)中的一种或多种共聚单体优选地选自(甲基)丙烯酸类单体和/或乙烯基单体。
最优选地,聚合物(A1)的丙烯酸类或甲基丙烯酸类共聚单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯及其混合物,只要聚合物(A1)的玻璃化转变温度低于10℃。
在一个具体实施方案中,聚合物(A1)是丙烯酸丁酯的均聚物。
更优选地,包含至少70重量%的来自丙烯酸C2-C8烷基酯的聚合物单元的聚合物(A1)的玻璃化转变温度Tg在-100℃和10℃之间,甚至更优选地在-80℃和0℃之间,且有利地在-80℃和-20℃之间,且更有利地在-70℃和-20℃之间。
在第二优选的实施方案中,玻璃化转变温度低于10℃的聚合物(A1)包含至少50重量%的来自异戊二烯或丁二烯的聚合物单元,并且级(A)是具有多层结构的聚合物粒子的最内层。换言之,包含聚合物(A1)的级(SA1)是聚合物粒子的核。
例如,第二实施方案的核的聚合物(A1)可提及异戊二烯均聚物或丁二烯均聚物、异戊二烯-丁二烯共聚物、异戊二烯与至多98重量%的乙烯基单体的共聚物和丁二烯与至多98重量%的乙烯基单体的共聚物。乙烯基单体可以是苯乙烯、烷基苯乙烯、丙烯腈、(甲基)丙烯酸烷基酯、或丁二烯或异戊二烯。在一个优选的实施方案中,核是丁二烯均聚物。
更优选地,包含至少50重量%的来自异戊二烯或丁二烯的聚合物单元的聚合物(A1)的玻璃化转变温度Tg在-100℃和10℃之间,甚至更优选地在-90℃和0℃之间,有利地在-85℃和0℃之间,且最有利地在-800℃和-20℃之间。
在第三优选的实施方案中,聚合物(A1)是硅酮橡胶基聚合物。硅酮橡胶例如是聚二甲基硅氧烷。更优选地,第二实施方案的聚合物(A1)的玻璃化转变温度Tg在-150℃和0℃之间,甚至更优选地在-145℃和-5℃之间,有利地在-140℃和-15℃之间,且更有利地在-135℃和-25℃之间。
关于聚合物(A2),可以提及包含具有双键的单体和/或乙烯基单体的均聚物和共聚物。优选地,聚合物(A2)是(甲基)丙烯酸类聚合物。
优选地,聚合物(A2)包含至少70重量%的选自(甲基)丙烯酸C1-C12烷基酯的单体。再更优选地,聚合物(A2)包含至少80重量%的甲基丙烯酸C1-C4烷基酯和/或丙烯酸C1-C8烷基酯单体。
最优选地,聚合物(A2)的丙烯酸类或甲基丙烯酸类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯及其混合物,只要聚合物(A2)的玻璃化转变温度为至少60℃。
有利地,聚合物(A2)包含至少70重量%的来自甲基丙烯酸甲酯的单体单元。
优选地,聚合物(A2)的玻璃化转变温度Tg在60℃和150℃之间。聚合物(A2)的玻璃化转变温度更优选地在80℃和150℃之间,有利地在90℃和150℃之间,且更有利地在100℃和150℃之间。
优选地,多级聚合物(MP1)的聚合物(A2)接枝在先前的级中制备的聚合物(A1)上。
在某些实施方案中,聚合物(A2)是交联的。
在一个实施方案中,聚合物(A2)包含官能共聚单体。官能共聚物选自丙烯酸或甲基丙烯酸、衍生自该酸的酰胺(例如二甲基丙烯酰胺)、丙烯酸2-甲氧基乙酯或甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯、任选地季铵化的丙烯酸2-氨基乙酯或甲基丙烯酸2-氨基乙酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、水溶性乙烯基单体(例如N-乙烯基吡咯烷酮)或其混合物。优选地,聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯的聚乙二醇基团的分子量为400g/mol至10000g/mol。
关于在根据本发明第二方面的方法中与根据本发明的多孔聚合物粉末POW1接触的液体组合物LC1,其为或包括热固性聚合物的前体或热塑性聚合物的单体。
液体组合物LC1在25℃的温度下的粘度在0.5mPa*s和1000Pa*s之间。所述粘度是动态粘度。
在根据本发明第二方面的方法中制备的液体聚合物组合物LCP1在25℃的温度下的粘度在10mPa*s和100 000Pa*s之间。所述粘度是动态粘度。
例如,液体组合物LC1可以选自用于制备乙烯基酯、不饱和聚酯或环氧树脂的组合物;或者其可以是例如苯乙烯类单体或(甲基)丙烯酸类单体、或其混合物、或包含所述单体的液体组合物。
优选地,多孔聚合物粉末POW1占液体聚合物组合物LCP1的重量百分比在0.5重量%和50重量%之间。
所述减少分散时间的方法至少包括提供总侵入体积为通过汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物的步骤。
所提供的方法还任选地包括提供热固性聚合物的前体或热塑性聚合物的单体的步骤。优选地,所述前体是液体。更优选地,所述前体在25℃的温度下的粘度在0.5mPa*s和1000Pa*s之间。所述粘度是动态黏度。
所述减少分散时间的方法还任选地包括使多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物与所述前体接触的步骤。优选地,使0.5重量份和100重量份之间的多孔聚合物粉末POW1与100重量份的所述前体接触。
本发明还涉及将根据本发明的聚合物粉末形式的聚合物组合物用作聚合物中的抗冲改性剂以获得抗冲击改性的聚合物组合物的用途。优选地,所述聚合物是热固性聚合物或其前体或热塑性聚合物或其前体。
[评价方法]
玻璃化转变温度
使用能够实现热机械分析的设备来测量聚合物的玻璃化转变(Tg)。使用了由Rheometrics Company提供的RDAII “RHEOMETRICS DYNAMIC ANALYSER”。热机械分析精确地测量样品随所施加的温度、应变或形变变化的粘弹性变化。设备在温度变化的受控程序期间在保持应变不变的情况下连续记录样品变形。
通过随温度变化绘制弹性模量(G')、损耗模量和tan δ而得到结果。当tan δ的导数等于0时,Tg是在tan δ曲线中读取的最高温度值。
分子量
通过尺寸排阻色谱法(SEC)测量聚合物的质均分子量(Mw)。聚苯乙烯标准用于校准。聚合物以1g/L的浓度溶解在THF中。色谱柱使用改性二氧化硅。流量为1ml/min并使用折射率检测器。
粒度分析
采用具有动态光散射的Zetasizer测量多级聚合后的初级粒子的粒度。采用重均粒度(粒径)作为结果。
采用来自MALVERN的具有激光衍射的Malvern Mastersizer 3000测量恢复后的聚合物粉末的粒度。
对于粉末重均粒度、粒度分布和细粒子比率的评价,使用带有300mm透镜、测量范围为0.5-880µm的设备Malvern Mastersizer 3000。
孔隙率
孔隙率作为汞进入多孔结构中的累积侵入量来测量。使用被称为“Evaluation ofpore size distribution and porosity of solid materials by mercury porosityand gas adsorption – Part 1: mercury porosity”的标准ISO 15901-1:2016。作为设备,使用了来自Micromeritics®公司的AutoPoreTM IV型号9500。作为一种结果,得到了如图1中所示的随孔径变化的累积侵入量。
分散测试,将各个粉末的样品分散在液体组合物中。分散测试的结果以符号“++”至符号“-”给出。这表示粉末在液体组合物中分散得有多快和多容易。符号“-”表示不好的分散,粉末在分散测试后可能仍然是分离的,要么漂浮,要么下沉或其它相分离。符号“+”或符号“++”表示良好的即时分散或非常良好的即时分散。在实施例中,单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)被用作液体组合物。在含有99g MMA的玻璃容器中,在25℃下加入1g各个粉末。在没有搅拌的情况下,在60秒后观察该混合物中粉末是否分散。
表观密度
使用标准ISO 60:1977。将样品通过特定漏斗倒入100立方厘米容量的量筒中,用直尺除去多余部分,并通过称重确定内容物的质量。
粘度
可以采用流变仪或粘度计轻松地测量粘度。在25℃下测量动态粘度。如果液体具有牛顿流体行为,即没有剪切稀化,则动态粘度与流变仪中的剪切作用或粘度计中的移动速度无关。如果液体组合物具有非牛顿流体行为,即剪切稀化,则在25℃下以 1s-1的剪切速率测量动态粘度。
[实施例]
测试了下列聚合物粉末:
对比实施例1:使用由具有丁二烯核和(甲基)丙烯酸壳的核/壳聚合物制成的粉末。该产品的总侵入体积为0.945ml/g,并在图1中用菱形(实心符号)示出。在图1中,汞的侵入量(单位为ml/g)显示为随孔径(单位为μm)的变化。侵入体积是累积的,并且总侵入体积是在最小孔径下的体积。
对比实施例2:使用MBS核-壳粉末。该产品的总侵入体积为1.07ml/g,并在图1中用圆(实心符号)示出。
对比实施例3:使用了来自Röhm and Haas Company的名为EXL2691A的粉末。该产品的总侵入体积为1.16ml/g,并在图1中用菱形(空心符号)示出。
实施例1:MBS核-壳粉末,其总侵入体积为1.46ml/g,并在图1中用正方形(空心符号)示出。
实施例2:MBS核-壳粉末,其总侵入体积为1.53ml/g,并在图1中用三角形(空心符号)示出。
实施例3:MBS核-壳粉末,其总侵入体积为1.51ml/g,并在图1中用三角形(实心符号)示出。
实施例4:MBS核-壳粉末,其总侵入体积为2.02ml/g,并在图1中用正方形(实心符号)示出。
实施例5:MBS核-壳粉末,其总侵入体积为2.47ml/g,并在图1中用圆(空心符号)示出。
表1-各个粉末特性-粒度和粒度分布
D10 [µm] | D50 [µm] | D90 [µm] | |
对比实施例1 | 60 | 140 | 260 |
对比实施例2 | 160 | 800 | 2000 |
对比实施例3 | 30 | 100 | 250 |
实施例1 | 90 | 350 | 880 |
实施例2 | 50 | 150 | 650 |
实施例3 | 30 | 80 | 160 |
实施例4 | 43 | 85 | 215 |
实施例5 | 40 | 80 | 200 |
图1显示了对于各个样品累积侵入量随孔径的变化。对于100µm和0.003µm之间的孔径给出以ml/g为单位的汞的累积侵入量。表2中给出了各个样品的总侵入体积、堆积密度和分散测试的结果。
图1中的数据以孔径的特定增量进行进一步阐述。这些数据在表3和表4中示出。
表2-汞孔隙率法和分散测试的结果
总侵入体积[ml/g] | 堆积密度[g/cm<sup>3</sup>] | 分散测试 | |
对比实施例1 | 0.945 | 0.498 | - |
对比实施例2 | 1.07 | 0.419 | - |
对比实施例3 | 1.16 | 0.433 | - |
实施例1 | 1.46 | 0.362 | + |
实施例2 | 1.53 | 0.334 | + |
实施例3 | 1.51 | 0.422 | + |
实施例4 | 2.02 | 0.271 | ++ |
实施例5 | 2.47 | 0.248 | ++ |
表3-汞孔隙率法的结果
对于>10µm的孔体积的相对增量侵入量[%] | 对于>10µm的孔体积的增量侵入量[ml/g] | 对于10µm-1µm的孔体积的相对增量侵入量[%] | 对于10µm-1µm的孔体积的增量侵入量[ml/g] | |
对比实施例1 | 83 | 0.78 | 6 | 0.078 |
对比实施例2 | 86 | 0.93 | 6 | 0.075 |
对比实施例3 | 66 | 0.77 | 14 | 0.15 |
实施例1 | 80 | 1.18 | 14 | 0.19 |
实施例2 | 66 | 1.00 | 18 | 0.26 |
实施例3 | 75 | 1.15 | 16 | 0.26 |
实施例4 | 67 | 1.32 | 17 | 0.34 |
实施例5 | 66 | 1.64 | 16 | 0.38 |
表4-汞孔隙率法的结果
对于10µm-0.1µm的孔体积的相对增量侵入量[%] | 对于10µm-0.1µm的孔体积的增量侵入量[ml/g] | 对于1µm-0.01µm的孔体积的相对增量侵入量[%] | 对于1µm-0.01µm的孔体积的增量侵入量[ml/g] | |
对比实施例1 | 14 | 0.13 | 5 | 0.05 |
对比实施例2 | 7.4 | 0.08 | 1.4 | 0.015 |
对比实施例3 | 27 | 0.31 | 11.4 | 0.13 |
实施例1 | 16 | 0.23 | 4 | 0.05 |
实施例2 | 29 | 0.45 | 12 | 0.18 |
实施例3 | 21 | 0.31 | 5 | 0.075 |
实施例4 | 31 | 0.61 | 15 | 0.30 |
实施例5 | 30 | 0.74 | 15 | 0.37 |
表3和表4显示,除了至少1.2ml/g的总侵入体积之外,也重要的是对于超过10µm的孔体积的增量侵入量为至少0.9ml/g、对于10µm-1µm的孔体积的增量侵入量为至少0.15ml/g、对于10µm-0.1µm的孔体积的增量侵入量为至少0.2ml/g、以及对于1µm-0.01µmf的孔体积的增量侵入量为至少0.05ml/g。
如表2的最后一列所示,根据本发明的粉末组合物实施例在单体MAM中的分散速度比对比粉末实施例更快。
Claims (27)
1.一种总侵入体积为根据汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物。
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其特征在于,所述总侵入体积为根据汞孔隙率法测得的至少1.35ml/g。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物,其特征在于,所述总侵入体积为根据汞孔隙率法测得的至多10ml/g。
4.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其特征在于,所述总侵入体积在1.2ml/g和10ml/g之间,更优选地在1.25ml/g和8ml/g之间,甚至更优选地在1.3ml/g和7ml/g之间,有利地在1.35ml/g和6ml/g之间,更有利地在1.35ml/g和5ml/g之间,且最有利地在1.35ml/g和4ml/g之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚合物组合物,其特征在于,对于超过10μm的孔径的相对增量侵入量为至多85%。
6.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物,其特征在于,在10µm和1µm的孔径之间的增量侵入量为至少0.1ml/g,更优选至少0.12ml/g,且甚至更优选至少0.15ml/g。
7.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物,其特征在于,在10µm和0.1µm的孔径之间的增量侵入量为至少0.15ml/g,更优选至少0.2ml/g,且甚至更优选至少0.25ml/g。
8.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物,其特征在于,在10µm和1µm的孔径之间的相对增量侵入量为至少5%,更优选至少8%,且甚至更优选至少10%。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的聚合物组合物,其特征在于,所述多孔聚合物粉末POW1的体积中值粒度D50在1µm和700µm之间。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的聚合物组合物,其特征在于,所述聚合物粉末POW1的表观堆积密度在0.1g/cm3和0.60g/cm3之间。
11.根据权利要求1-8中任一项所述的聚合物组合物,其特征在于,本发明的聚合物粉末POW1包含占所述聚合物粉末组合物POW1至少50重量%的聚合物粒子PAR1。
12.根据权利要求11所述的聚合物组合物,其特征在于,所述聚合物粒子PAR1的重均粒度(粒径)在15nm和900nm之间。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的聚合物组合物,其特征在于,所述聚合物粒子PAR1是核-壳粒子形式的多级聚合物MSP1。
14.根据权利要求11-12中任一项所述的聚合物组合物,其特征在于,所述聚合物粉末POW1包括核-壳粒子形式的多级聚合物MSP1和聚合物粒子形式的(甲基)丙烯酸类聚合物MP1。
15.根据权利要求11-12中任一项所述的聚合物组合物,其特征在于,所述聚合物粉末POW1包括聚合物P1。
16.根据权利要求10或11所述的聚合物组合物,其特征在于,所述多级聚合物MSP1具有多层结构,其包括:包含玻璃化转变温度低于10℃的聚合物(A1)的至少一个级(SA1),包含玻璃化转变温度高于60℃的聚合物(A2)的至少一个级(SA2)。
17.根据权利要求1-10中任一项所述的聚合物组合物,其特征在于,所述聚合物粉末POW1包括多级聚合物MSP1和(甲基)丙烯酸类聚合物MP1。
18.一种制备液体聚合物组合物LCP1的方法,其包括以下步骤:
a) 提供根据权利要求1-12中任一项所述的聚合物组合物,所述聚合物组合物是总侵入体积为根据汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1的形式,
b) 使所述多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物与液体组合物LC1接触。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述液体组合物LC1在25℃的温度下的粘度在0.5mPa*s和1000Pa*s之间。
20.根据权利要求13或14所述的方法,其特征在于,所述液体组合物LC1可以选自用于制备乙烯基酯、不饱和聚酯或环氧树脂的组合物;或者其可以是例如苯乙烯类单体或(甲基)丙烯酸类单体、或其混合物、或包含所述单体的液体组合物。
21.根据权利要求18-20中任一项所述的方法,其特征在于,所述多孔聚合物粉末POW1占所述液体聚合物组合物LCP1的重量百分比在0.5重量%和50重量%之间。
22.根据权利要求1-12中任一项所述的聚合物组合物或通过根据权利要求13-15中任一项所述的方法获得的组合物作为抗冲改性剂或抗冲改性组合物的用途。
23.通过提供根据权利要求1-17中任一项所述的聚合物组合物来减少聚合物粉末在液体中的分散时间的方法,所述聚合物组合物是总侵入体积为根据汞孔隙率法测得的至少1.2ml/g的多孔聚合物粉末POW1的形式。
24.根据权利要求23所述的方法,其包括以下步骤:
- 提供热固性聚合物的前体或热塑性聚合物的单体,
- 使所述多孔聚合物粉末POW1形式的聚合物组合物与所述前体接触。
25.根据权利要求24所述的方法,其特征在于,所述前体是液体,优选地,所述液体组合物LC1在25℃的温度下的粘度在0.5mPa*s和1000Pa*s之间。
26.根据权利要求24所述的方法,其特征在于,使0.5重量份和100重量份之间的多孔聚合物粉末POW1与100重量份的所述前体接触。
27.根据权利要求1-17中任一项所述的聚合物组合物用作减少分散时间的组合物的用途。
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