技术领域
本发明涉及一种聚合物混合料,尤其涉及一种将相互无相容性 的第一基础聚合物A、第二基础聚合物B以及添加物C混合后得到的聚 合物混合料。
背景技术
除三维交联橡胶或者专利文献1中所记载的液体聚合物(liquid polymer)乳液以外,至今尚未出现过不显著地损害基本物理性质, 即能够亚稳定地大量保持与母体聚合物无相容性的功能性液状第三 成份的热塑性聚合物混合料。
因为三维交联橡胶没有热塑性,所以三维交联橡胶很难挤压成 形,也就难以用三维交联橡胶制造薄膜、纤维等。
因为专利文献1中所记载的液体聚合物乳液是不连续相,所以在 用该液体聚合物乳液成形薄膜等时,所含有的液体或者聚合物等便不 会以连续的状态贯通成形品的表面和背面。
要形成液体聚合物乳液,就需要将液体、形成界面的嵌段共聚物 以及聚合物三者进行组合,但三者的组合却不是自由的。而且,乳液 是不连续相,即使稀释,该乳液也不会被破坏。
亚稳定地大量地保持稀释后保持上述第三成份的结构就会遭到 破坏的功能性液体第三成份的聚合物混合料至今尚未公开过。
专利文献2中有这样的记载:含氟聚合物因为具有非附着性(例 如厨房用具)、防蚀性(例如化学箱、排气管道)而一直被作为金属 基材的涂层使用。但该非附着性在将含氟聚合物胶粘到基材上时就 成问题了。通常,在将含氯聚合物胶粘到金属基材上时,最初是利用 化学蚀刻或者高压喷粒处理,而在基材上形成粗糙面;之后,再涂敷 底胶。因为至今也不知道聚酰胺聚酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚 醚酮等普遍认为可作热稳定黏料用的物质是否与含氟聚合物产生化 学作用,所以这些物质仅作为底胶使用。底胶可以是粉末,但一般情 况都是以溶剂的状态或者水溶液的状态开始涂敷。为实现胶粘且让溶 剂或者液体载体蒸发,通常情况下都要在必要的温度下对物品进行烘 烤。通常是烘烤后,再涂敷含氟聚合物的顶层,再烘烤,而让含氟聚 合物熔解附着在保护或者装饰涂层上。由上述记载可知,涂敷氟类树 脂的涂敷工序很复杂,花费也大。
专利文献1:日本特许公报特许第3963941号公报
专利文献2:日本再公表公报特表2007-508415号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题是,廉价提供不显著地损害基本物 理性质,便能够亚稳定地大量含有功能性成份的聚合物混合料、由该 聚合物混合料制成的高绝缘性高分子制品及聚尘过滤器、防脏性制 品;隔板用聚合物混合料、使用了由该隔板用聚合物混合料形成的薄 膜或者纤维制品的电池、电容器、导电性和传热性良好的塑料等。
用以解决技术问题的技术方案
本发明的聚合物混合料的结构如下所述:由第一基础聚合物A、 第二基础聚合物B以及添加物C混合形成。其中,该第一基础聚合物A 由至少一种热塑性聚合物形成;该第二基础聚合物B由至少一种热塑 性聚合物形成且与所述第一基础聚合物A无相容性;该添加物C与所 述第一基础聚合物A及所述第二基础聚合物B皆无相容性,且在所述 第一基础聚合物A的热解点及所述第二基础聚合物B的热解点中较低 的热解点下为液体或浆状态。第一基础聚合物A、第二基础聚合物B 以及添加物C三者间相互相分离,相邻的两相的界面形成三维连续平 行界面。
这里,浆(slurry)指的是粉末混合在液体中,具有流动性的物 质(流体)。
三维连续平行界面,指的是在螺旋形(Gyroid)结构中的隔成两 个空间(区域)的膜的两个面。螺旋形结构是共同连接(interconnected structure)结构中的一种。是一张连续的膜周期地将空间填满,空间 被该膜分割为两个区域的结构。两个区域被膜隔开,相互不接触。此 外,共同连接结构是一种形成有由膜(或者界面)分开的两个空间分 别无限地连接的区域的结构。
发明的效果
本发明中的聚合物混合料,不显著地损害母体聚合物的基本物 理性质,便能够亚稳定地高含有功能性成份。
具体实施方式
在本申请发明的实施方式中,第一基础聚合物A和第二基础聚 合物B中至少之一不是橡胶(弹性体),三者混合后的聚合物混合料 也不是橡胶(弹性体)。因此,能够利用实施方式中的聚合物混合料 挤压成形,也就能够制造出薄膜、纤维等。
添加物C在第一基础聚合物A的热解点和第二基础聚合物B的热 解点中较低的热解点下是液体或者浆状态。但只要压力比大气压高 (例如捏合挤压机的内部),即使温度上升到热解点,基础聚合物的 热解也不会实质产生。
本申请发明的优选实施方式为这样的一种结构。A、B以及C构成 螺旋形(Gyroid)结构的平行膜,A、B、C分别占据由C分割而成的 两个区域中的一个区域。三维连续平行界面是在形成有C的膜中形成 有B和C的界面α、A和C的界面β以及A和B的界面γ的界面,界面α、界 面β以及界面γ相互平行,三维地连续延伸,填满空间。
当A是将两种以上的聚合物混合而成的共聚物时,第一基础聚合 物A的热解点便相当于混合的各种聚合物的热解点中最低的热解 点。第二基础聚合物B的热解点也一样。
实施方式之一形态是这样的一种聚合物混合料及其成形品。其 中的C是热塑性聚合物、可塑性低聚物、油、杀虫剂、昆虫性吸引剂、 驱避剂、引诱剂、胶粘剂、表面活性剂、脱模剂、抗菌剂、抗霉剂、 防燃剂、平滑剂、摩擦剂、加强材、导电剂、传热剂、防蚀剂、电解 液中的至少一种。该成形品只要在它的一部分具有所述聚合物混合料 即可。能够列举出的例子有:成形品是多层薄膜,其中的一层薄膜由 所述聚合物混合料制成。
实施方式之一形态是一种成形品,用A、B以及与A或B具有相容 性的聚合物三者中之一对上述聚合物混合料进行稀释,让该聚合物混 合料的稀释物成形所得到的即是该成形品。能够使该成形品的结构 为:在该成形品的表面具有由所述C形成的、厚度0.001μm以上2μm 以下的膜。
实施方式之一形态是,所述成形品为薄膜或者纤维等的挤压成 形品或者注塑成形品。实施方式之一形态还是,C为食用油的薄膜; C为胶粘剂的薄膜;C为表面活性剂的薄膜、纤维以及纤维制品。实 施方式之一形态又是,C为防蚀剂的薄膜及层压制品。
实施方式之一形态是C的主要成份为聚合物或者聚合物共混物 的所述聚合物混合料及其成形品。
优选之一形态是,A、B以及C中至少之一的电阻在1015Ωcm以上 的聚合物混合料及其成形品,该成形品是纤维制品,该成形品是熔喷 非织造布或者由与熔喷非织造布的叠层物形成的成形品。优选,该成 形品是经过了驻极体加工的薄膜。
实施方式之一形态是,A,B以及C中至少之一为热塑性胶粘剂 的所述聚合物混合料及其成形品。
优先之一形态是,为对陶瓷、金属、木材以及塑料中至少之一的 胶粘力大且用于形成这些物质的热塑性胶粘剂的所述聚合物混合料 及其成形品。或者,优先之一形态是,为氟类树脂成形品与所述聚合 物混合料的叠层体的成形品复合体,即防脏成形品。
实施方式之一形态是,A、B以及C中至少之一为阻气性热塑性树 脂的聚合物混合料。优选,阻气性树脂为聚乙烯醇-醋酸乙烯共聚物 的聚合物混合料及其成形品。
实施方式之一形态是,A、B以及C中的至少一种是聚烯烃树脂、 聚烯烃树脂变性物以及聚合物共混物三者中之一的所述聚合物混合 料及其成形品。其中,聚合物共混物要含有聚烯烃和聚烯烃树脂变性 物中至少之一。
优选之一形态是,A、B以及C中至少之一为氟类树脂、氟类树脂 变性物以及聚合物共混物三者中至少之一的所述聚合物混合料及其 成形品。其中,所述聚合物共混物含有氟类树脂和氟类树脂变性物中 至少之一。该成形品,优选为电容器或者电容器用隔板的薄膜或者纤 维制品。
优选之一形态是,C为电池用电解液的电池用隔板薄膜或者纤维 制品,使用了该隔板薄膜或者纤维制品的二次电池。
实施方式之一形态是,含有所述聚合物混合料的悬浮液、浆、油 墨或者涂料。聚合物悬浮液或者浆能够利用下述公知制法制备出来。 即,在熔解温度以上在不让C溶解的分散剂中对所述聚合物混合料进 行搅拌,而让所述聚合物混合料分散,由适当的表面活性剂形成亚稳 定状态。
实施方式之一形态是,A、B以及C中至少之一为环氧固化催化剂 的所述聚合物混合料及其成形品。优选,环氧固化催化剂为咪唑类化 合物的聚合物混合料及由该聚合物混合料制成的粉末催化剂。
实施方式之一形态是,C为金属或者无机化合物的所述聚合物混 合料及其成形品。优选,C为锡或者锡合金的优良导电性、传热性聚 合物混合料及其成形品。
实施方式中所用的A由一种以上热塑性聚合物形成;实施方式 中所用的B也由一种以上热塑性聚合物形成。热塑性聚合物之一种即 反应后成为热固化性聚合物的热塑性前驱体,也能够作A和B用。不 过,在A和B中至少之一使用这样的热塑性前驱体的情况下,选择不 会破坏三维连续平行界面的形成的、在熔解状态下不发生剧烈反应那 样的热塑性前驱体或者混合条件。热塑性聚合物之例有:聚二氟乙烯 等热塑性氟类树脂;HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、 LLDPE(线性低密度聚乙烯)等聚乙烯,聚丙烯,聚异丙烯,聚丁烯, 聚苯乙烯,聚甲基丙烯酸酯及它们的变性物等加成聚合物;PET(聚 对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)、PTT(聚对苯 二甲酸丙二醇酯)、PLA(玉米纤维聚乳酸)等聚酯;尼龙6、尼龙66、 尼龙12等聚酰胺;以及聚碳酸醋,聚氨酯树脂等缩聚物等。热固性聚 合物的热塑性型前驱体例如有:是不饱和聚酯树脂前驱体、酚醛树脂 前驱体的甲阶酚醛树脂己胺混合物或者该混合物被部分固化了的固 化加热树脂等。在热固性树脂的情况下,成形后固化,便能够得到优 良的耐热性和优良的尺寸稳定性。
实施方式中所说的“无相容性”意思如下:即使想通过对A和B 施加机械剪切力来使它们熔化混合,相也会分离而形成界面。因此, 即使A和B相同,都是聚乙烯,只要有相分离,就可以将HDPE和LDPE 组合使用;即使A和B相同,都是聚丙烯,只要其中之一方变性而有 了相分离,就可以组合使用A和B。
A和B的组合,既可以是无相容性的聚烯烃的组合,也可以是聚 烯烃等加成聚合物与聚酯等缩聚物等的组合。但是,在用两种组分不 同的聚酯A和B或者用聚酯和聚酰胺作A和B用之际,只要事先做好确 认即可。即确认:在熔解状态下这些物质之间不会发生显著的反应, 也就不会破坏三维连续平行界面结构,因而不会破坏基础聚合物本来 的性质。三维连续平行界面结构,优选熔解状态下的基础聚合物A、 与基础聚合物A无相容性的聚合物B的容积比接近50∶50。容积比稍 微偏离该50∶50,基础聚合物的基本物理性质遭受的破坏小,为理想 情形。而且,有机物C或者有机物C的混合物D的容积比占整个容积的 1/3以下。
实施方式中的在A或B的热解点以下为液体或者浆的C有:热塑性 聚合物、热塑性低聚物、油、杀虫剂、昆虫性吸引剂、驱避剂、引诱 剂、胶粘剂、表面活性剂、脱模剂、抗菌剂、抗霉剂、平滑剂、摩擦 剂、加强材、导电剂、传热剂、接合剂、绝缘材、芳香剂、农药、固 化催化剂等。
表面活性剂、油等作脱模剂用。具体而言,脱模剂有:黄油 (butter)、菜籽油、橄榄油、大豆油、玉米油、芝麻油、向日葵油、 棉籽油、红花油等食用油、矿物油及其酯类及醚类,高级脂肪酸盐, 山梨糖醇酯,脱水山梨糖醇酯以及前述这三种物质的EO(环氧乙烷) 或/及PO(环氧丙烷)添加物,有机硅树脂等。
热塑性聚合物、热塑性低聚物的具体例例如有:PVDF(聚偏氟 乙烯)、ETFE(乙烯、四氟乙烯共聚物)、PFA(四氟乙烯、全氟 烃基乙烯醚共聚物)等热塑性氟类树脂、聚苯乙烯等高绝缘性聚合物 与低聚物、聚乙二醇、聚丙烯二醇以及它们的变性物与低聚物、聚醋 酸乙烯皂化物等亲水性聚合物与低聚物等。
表面活性剂有:阳离子、阴离子、两性、非离子性表面活性剂等。 例如,十二烷基苯基磺酸钠、单硬脂甘油酯等亲水性表面活性剂。表 面活性剂除了具有亲水性以外,表面活性剂还有以下作用:湿润作用、 渗透作用、乳化作用、分散作用、起泡作用、清洗作用、平滑作用、 防止带电作用、防蚀作用、弹水作用、凝集作用等。
弹水剂及弹乙醇剂的具体例有:有机硅树脂、有机硅油以及氟化 合物等。导电剂的具体例有:聚苯胺水溶液、聚苯胺分散液、聚吡咯 分散液等离子导电性物质等。传热剂、导电材有:熔点231℃的锡以 及焊料等低熔点合金等。
金属用热塑性胶粘剂的主要成份的具体例有:玻璃、陶瓷、日本 可乐丽(KURARAY)公司制“MOWITAL”(商标名称)聚乙烯醇 缩丁醛、聚乙烯醇缩丁醛和环氧树脂的混合物、EVA(由乙烯及乙烯 基醋酸盐组成)、EVA与环氧树脂的混合物等。
阻气性树脂的主要成份的具体例有:日本可乐丽(KURARAY) 公司制“EVAL”(商标名称)聚乙烯乙醇和醋酸乙烯的共聚物、尼 龙树脂、偏二氯乙烯树脂、PVDF等含卤素的树脂类、热塑性丙烯酸 树脂等。
实施方式之一形态,即将热塑性氟类树脂薄片与玻璃、陶瓷或金 属接合后得到的叠层体,是利用以实施方式的聚合物混合料即热塑性 氟类树脂作A、聚丁醛作B、EVA作C的中间层进行接合制得的。使表 面层为热塑性氟类树脂以后,便能够使其半永久地具有优良的防脏性 (smear resistance)。平板制品通过叠层、加压加热成形来制造。复 杂的成形品是,对所述叠层体加热加压成形品和玻璃、陶瓷或金属成 形品再次进行加热加压处理来复合在一起,制造出具有表面抗脏性的 玻璃、陶瓷或金属制品。
所述成形品适合用来制造便器、浴缸等防脏性陶器、洗涤槽(sink) 等金属制品。
抗菌剂、防霉剂的具体例有:三氯生(Triclosan)、对羟基苯甲 酸酯类(Paraben)、苯氟磺胺等有机物质及其溶液或分散剂、银沸 石、铜沸石、银玻璃、银磷灰石(silver apatite)等无机液体蜡分散剂 等。
杀虫剂的具体例有:二氯苯醚菊酯、苯氧菊酯、除虫菊酯、烯炔 菊酯、甲氧苄氟菊酯等合成除虫菊酯类杀虫剂;甲萘威、杀虫威、仲 丁威等氨基甲酸酯类杀虫剂;对硫酸、敌敌畏、乙酸甲胺磷等有机磷 类杀虫剂;硫酸烟碱等烟碱类杀虫剂;咪呀胺、啶虫脒、呋虫胺等氯 代烟碱类杀虫剂;Teruchion(isobornyl thiocyanoacetate:异龙脑硫氰 醋酸脂)等萜烯类杀虫剂。驱避剂的具体例有:DEET(N,N-二乙 基间甲苯甲酰胺)、法尼基丙嗣等。
防蚀剂的具体例有:亚硝酸二环己胺(DICHAN)、亚硝酸二异 丙胺(DIPAN)、环己基胺氨基甲酸酯(CHC)、苯骈三氮唑(BTA)、 甲基苯骈三氮唑(TTA)、二环己胺环己烷羧酸酯(DICHACHC)以 及熔点271℃的亚硝酸钠等。
绝缘材的具体例有:聚二氟乙烯、聚二氟氯乙烯以及前述两种物 质的变性物等热塑性氟类树脂、聚苯乙烯及其共聚物等。其中,优选 1015Ωcm绝缘性大、价廉的聚苯乙烯及其共聚物。
农药的具体例有:抗菌剂、杀菌剂以及除草剂等。例如,著名的 抗菌剂、鸟驱避剂有:二硫氨基甲酸醋类“秋兰母”(二硫化二甲基 秋兰母、熔点155℃);杀茵剂有:不仅对水稻稻瘟病菌表现出很强 的茵丝生育妨碍作用,对根腐病菌也表现出很强的茵丝生育妨碍作用 的丙二酸酯类、熔点54℃的瘟疫灵;草坪、生菜的除草剂有:对禾本 科植物(Poaceae plants)和常年阔叶杂草具有很高的除草效果、熔点 155℃的丙炔草胺。
环氧固化催化剂的具体例有:胺类化合物、多羟基类化合物以及 咪唑类化合物等。其中,从容易处理这一方面考虑优选咪唑类化合物。 其中,2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑具有:熔点低于120℃, 活性化范围在130℃以上的性质。从容易制备的角度来考虑,优选2- 十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑作粉末涂料用催化剂。
本发明并不限于上述具体例。
在聚合物中形成实施方式的特征结构即三维连续平行界面结构 的时候,作为其制造方法,优选使用剪切力大的捏合机,例如双轴挤 压机。当以液体状态配合液状添加物的时候,优选中途注入方式;当 液状添加物常温下为固体的时候,则利用料斗定量供给。
因为所施加的剪切力越大,三维连续平行界面形成得就越细碎, 所以优选在与螺杆转速相配的温度条件下,增大螺杆转速这一做法。 优选,螺杆转速在800rpm以上,进一步优选螺杆转速在1000rpm以上。
三维连续平行界面的厚度能够小到几纳米,液状添加物层被三 维连续平行界面夹着形成。因此,被从挤压机挤出、速冷固化并被切 片化了(pelletizing)的三维连续平行界面结构,形成在表面上的液 状添加物层的厚度和被三维连续平行界面夹着形成的液状添加物层 的厚度大致相同。切片含有大量的液状添加物,切片表面摸上去却很 干燥,理由正如上所述。
本实施方式是这样的一种结构,C构成螺旋形结构的膜,A、B 占据被C分割而成的两个区域中的一个区域。三维连续平行界面是这 样的,在构成有C的膜中形成有B和C的界面α、A和C的界面β,界面α、 界面β平行,三维地连续延伸,填满空间。
因为在基础聚合物A和基础聚合物B熔解时容积比大致相等的 状态才会发现三维连续平行界面结构,所以若在该状态下再添加基 础聚合物A或B进行稀释,平衡就会遭到破坏,三维连续平行界面结 构就会遭到破坏。三维连续平行界面结构遭受破坏,聚合物共混物便 成为海岛状态。这样一来,液状添加物就会从聚合物内部渗漏到表面, 表面特性则是由液状添加物发挥出来。能够在常温下保持好热固化催 化剂,熔解时让热固化催化剂释放而进行交联;还能够保持好表面平 滑剂,成形时让表面平滑剂移动到表面,控制发挥平滑效果的时间。
例如用双轴挤压机等捏合机制造实施方式的聚合物混合料。如 果C或D在制备时为液状或浆状,则利用多柱塞泵等液体中途注入装 置(side-injection device)以中途注入的方式定量供给。从喷嘴挤压 出C或D后,再在速冷池等中让母体聚合物固化,以聚合物铸带条 (strand)状取出,并用切割机切断,成形为切片(pellet)状。当不 能以聚合物铸带条状取出时,则用水中切割机制备圆形切片;当所述 方法难以进行时,则挤压为片状,用滚刀(roller cutter)切断,成形 为方形切片。
实施方式的聚合物混合料,既有作母料(masterbatch)用的时候, 也有作胶料(compound)用的时候。
实施方式中的薄膜、纤维制品等挤压成形品、注射成形品等,采 用一般的制备方法利用实施方式中的聚合物混合料即母料或胶料制 备。例如,苯氟磺胺的热解温度在150℃以下,但在235℃的温度下制 备出了以聚丙烯为基础的纺黏型非织造布。能够一边抑制热解,一边 在已知的热解温度以上的高温下制备出以聚丙烯为基础的纺黏型非 织造布的理由是:热解反应为平衡反应的一种。换句话说,已知的热 解温度是在常压开放系统下测量得到的。而另一方面,实施方式的成 形品即纺黏型非织造布的热解反应是在高压封闭系统下进行的,该高 压封闭系统是一个大大地阻碍了平衡反应的系统。
金属锡的熔点为231℃,作为金属该熔点较低,但却比较稳定, 传热性优良。由实施方式中的由碳酸聚脂重量百分比20%、金属锡重 量百分比55%、PET重量百分比25%制成的聚合物混合料形成的注射 成形品平板表现出优良的导电性和传热性。
如上所述,实施方式的聚合物混合料能够使用不与A和B反应的 金属锡、亚硝酸钠那样的无机物作C,就意味着实施方式的聚合物混 合料为物理结构。
为本实施方式之一形态的聚丙烯成形物,在成形品表面含有重 量百分比0.2%-1.0%的热熔化未加盐黄油(unsalted butter)上层清液, 在成形品内部空间含有重量百分比0.1%-1.0%的热熔化未加盐黄油上 层清液,含有在成形品表面附近已大量微分散了的聚乙烯重量百分比 为0.5%-10%。而且,在该一形态中,成形品是脱模性薄膜。该制品 的状态是一种三维连续平行界面结构遭到破坏的状态。
上述脱模性薄膜是按照下述制备方法制得的。即,以一个基本上 相等的等容积比从料斗供给聚乙烯和聚丙烯,再中途注入热熔化未加 盐黄油上层清液,并进行捏合挤压,速冷,由此制造出实施方式的三 维连续平行界面结构聚合物混合料即母料。之后再用聚乙烯对该母料 进行稀释,利用T-模法在铝箔上对稀释后的母料进行层压。这样便制 备出上述脱模性薄膜。
同样,脱模性杯子,能够用一般的不带液体中途注射装置的注射 成形机以薄膜注射成形的方法制备。
将未加盐黄油加热到60℃左右,未加盐黄油就会溶化,静放一段 时间后,就会分离为两层,清澈的上层清液和混浊的下层混浊液。下 层是水的乳液,含有蛋白质。该蛋白质是黄油容易焦的原因。仅使用 该上层清液,便能够避免在制造薄膜时等,薄膜由于加热处理而染上 颜色。
为本实施方式之一形态的聚乙烯薄膜成形物为以0.1μm以上的厚 度形成了胶粘剂层的保鲜膜。与所述脱模性薄膜一样,该制品的状态 也是三维连续平行界面结构遭到破坏的状态。
用光学显微镜或者电子扫描显微镜(SEM)观察了在本实施方式 的聚合物混合料中发现的三维连续平行界面结构的剖面;还用相位 差显微镜观察了少量分散在稀释成形品中的基础聚合物切片;又通 过计算从蒸发速度等求出了在实施方式的成形品表面的蒸发性液体 添加物的厚度。
通过实施例进一步作详细的说明。
实施例
实施例1(防脏成形品)
从高速旋转双轴捏合挤压机的料斗定量供给A、B以及C三种物 质,A是日本大金公司制热塑性PVDF(偏氟乙烯、六氟丙烯共聚物), 体积百分比为34%;B是日本大金公司制PVDF(聚偏氟乙烯),体积 百分比为36%;C是玻璃用胶粘剂聚合物即日本可乐丽KURARAY公 司制“MOWITAL”(商标名称)B30T,体积百分比为30%。在螺杆 转速1200转/分、上述A和B的热解温度以下即最高温度320℃、模温度 300℃的条件下,让其中的任意两方都会相分离的A、B以及C熔化并 进行捏合,挤压成聚合物铸带条状,在40℃的水池中速冷后,切断, 即得到实施例1的三维连续平行界面结构聚合物混合料,即胶料,亦 即切片。
用电子扫描显微镜观察了切片挤压方向的剖面和与该剖面垂直 的剖面上的氟成份。观察结果表明形成有平行多层结构。因此,已确 认得知形成有三维连续平行界面结构。
在320℃的温度下从T模中将所述胶料挤压到厚度50μm的日本大 金公司制PVDF(偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物)薄片上,并进行层压 处理,制得了实施例1的多层薄片成形体。
将所述多层薄片和已正常化为厚度3mm、边长20cm的表面的玻 璃叠加在一起,在320℃的温度下加压、加热使其熔化,便制备出实 施例1的PVDF玻璃叠层体。
所述PVDF玻璃叠层体的PVDF面表现出PVDF自身所保有的优良 弹水、弹油性,进行了以下实验,即,将1毫升的、由己烷稀释的、 稀释浓度为15%的脏成份(碳黑:16.7%、牛脂硬化油20.8%、流动蜡: 62.5%)滴到试料上,并在常温下放置一个小时以上,让己烷风干, 让点状的脏东西便附着在该试料上。之后,用KAKEN(日本化纤检 查协会)式擦去试验机将该脏东西擦掉。与为对象物的聚乙烯薄片做 了一下比较,实施例1的多层薄片上残留的亲水性脏东西和亲油性脏 东西很少,表现出了优良的防脏性。而且,本制品,因为PVDF面的 厚度为42μm,很厚,所以表现出能够长期使用的优良的耐久性。
实施例2(经驻极体加工的薄膜)
从高速旋转双轴捏合挤压机的料斗定量供给A、B和C三种物质, A是日本Polyethylene公司制NOVATEC(商标名称)型号MFR2的低 密度聚乙烯,体积百分比为44%;B是日本Prime Polymer公司制Prime Polypro(商标名称)型号MFR3的聚丙烯,体积百分比为46%,C是 一种绝缘材料,即日本PS-Japan公司制型号MFR30的聚苯乙烯聚合 物,体积百分比为10%。在螺杆转速1200转/分、最高温度230℃(比 B即聚丙烯的热解温度350℃低)、模温度190℃的条件下,让其中的 任意两方都会相分离的A、B以及C熔化并进行捏合,挤压成聚合物铸 带条状,在40℃的水池中速冷后,得到了实施例2的三维连续平行界 面结构聚合物混合料即胶料切片。
使用所述胶料,让A、B以及C在380℃的纺丝温度下热解,使其 分子量降低,来制造熔喷非织造布,再对该熔喷非织造布进行驻极体 加工,便制备出了实施例2的熔喷非织造布。已知:如果经过了使尘 埃捕捉聚集效果提高的驻极体加工的布暴露在高湿度条件下,孤立电 荷就移动,驻极体加工效果就会下降。一般的聚丙烯熔喷非织造布, 在20℃、湿度百分比80%的条件下放置24个小时后,尘埃捕捉聚集率 会下降20%,与此相比,所述熔喷非织造布的下降率为12%,比20% 低,而维持了优良的尘埃捕捉聚集效果。
用电子扫描显微镜观察了所述胶料切片挤压方向的剖面和与该 剖面垂直的剖面上的聚苯乙烯成份染上金属颜色的金属染色部。观察 结果表明形成有平行多层结构。因此,已确认得知形成有三维连续平 行界面结构。
实施例3(防蚀薄膜)
从高速旋转双轴捏合挤压机的料斗定量供给A、B以及C,其中, A是日本Polyethylene公司制NOVATEC(商标名称)型号MFR0.9的低 密度聚乙烯,体积百分比为36%;B是型号MFR5的变性高密度聚乙烯, 体积百分比为34%;C是防蚀剂即亚硝酸钠(熔点217℃),体积百分 比为30%。在螺杆转速1000转/分、上述A和B的热解温度以下即最高 温度290℃、模温度270℃的条件下,让其中的任意两方都会相分离的 A、B以及C熔化并进行捏合,用热切割刀切断,空冷后,即得到了实 施例3的三维连续平行界面结构聚合物混合料即防蚀母料。制备母料 时已熔化的亚硝酸钠没有从喷嘴喷出,切片也不黏,切片稍微着了点 色,但操作上没有问题。
在水与所述母料切片的配合比例为100∶1的沸水中将所述母料切 片煮20分钟来将亚硝酸钠除去,之后,用电子扫描显微镜观察了挤压 方向的剖面和与该剖面垂直的剖面,观察结果表明形成有平行多层结 构。因此,已确认得知形成有三维连续平行界面结构。
用重量百分比97%的日本Polyethylene公司制NOVATEC(商标 名称)型号MFR0.9的低密度聚乙烯对重量百分比为3%的所述母料 进行稀释,按照现有的方法制得了厚度100微米、宽度20cm的实施例 3中的防蚀聚乙烯吹塑薄膜。虽然在该薄膜中含有约0.9g/m2的亚硝酸 钠,该薄膜却无色透明。
设定符合JIS Z 15355.4即“气化性防蚀纸”,适合于薄膜的条件, 对所述防蚀聚乙烯薄膜和市场上销售的聚乙烯薄膜的防腐蚀性进行 了比较。实施例3的薄膜在测试件上没有观察到腐蚀,而在对象物即 市场上销售的薄膜的测试件上观察到有腐蚀。
实施例4(阻气性薄膜)
从高速旋转双轴捏合挤压机的料斗定量供给A、B以及C三种物 质,A是日本Polyethylene公司制NOVATEC(商标名称)型号MFR0.9 的低密度聚乙烯,体积百分比为46%;B是型号MFR5的变性高密度聚 乙烯,体积百分比为44%;C是日本可乐丽KURARAY公司制乙烯含 量38%的阻气性树脂“EVAL”(商标名称)(熔点约170℃)体积百 分比为10%。在螺杆转速1000转/分、上述A和B的热解温度以下即最 高温度210℃、模温度200℃的条件下,让其中的任意两方都会相分离 的A、B以及C熔化捏合并挤压出来,用热切割刀进行切割,空冷后, 便得到了实施例4的三维连续平行界面结构聚合物混合料即阻气性胶 料。用电子扫描显微镜观察了已让“EVAL”染上了金属颜色的胶料 切片的挤压方向的剖面和与该剖面垂直的剖面上的氟成份。观察结果 表明形成有平行多层结构。因此,已确认得知形成有三维连续平行界 面结构。
在公知的方法下用所述胶料制备出了实施例4的厚度25μm的吹 塑薄膜。该薄膜的透氧率(23℃、湿度百分比为0%)为0.5,该透氧 率的单位是mL·25μ/m2·24h·atom。因为100%所述“EVAL”的透氧率 为0.4,所以尽管绝对值稍微有点恶化,但表现出了大致同等优良的 阻氧性。与聚乙烯相比,100%“EVAL”的缺点如下:价格昂贵,薄 膜制造温度条件范围窄,长期运转容易胶化。常规做法是,兼顾成本 低廉的要求,将“EVAL”与聚乙烯等一起制成多层薄膜来使用。另 一方面,实施例4中的胶料能够在与一般的聚乙烯一样的制造条件下 进行处理,而且,高价“EVAL”的使用量也少,所以还是很经济的。
实施例5(隔板)
从高速旋转双轴捏合挤压机的料斗定量供给体积百分比44%的A 即日本PrimePoly公司制Primepolypro(商标名称)型号MFR30的变性 聚丙烯、体积百分比46%的B即型号MFR30的聚丙烯这两种物质,再 利用中途注射定量供给体积百分比10%的C即电解液溶剂亦即聚碳酸 酯,在螺杆转速1200转/分、上述A和B的热解温度以下即最高温度 230℃、模温度190℃的条件下,让其中的任意两方都会相分离的A、 B以及C熔化捏合并挤压为聚合物铸带条状,在40℃的水池中速冷后, 切断,即得到了实施例5中的三维连续平行界面结构聚合物混合料切 片,即聚乙烯胶料切片。用电子扫描显微镜观察了切片的挤压方向的 剖面和与该剖面垂直的剖面上的氟成份。观察结果表明形成有平行多 层结构。因此,已确认得知形成有三维连续平行界面结构。
在公知的方法下利用所述胶料在纺丝温度230℃的温度下,制备 出了实施例5中的单位面积重量20g/m2的纺黏型非织造布。对该纺黏 型非织造布而言,由于溶剂露出在纤维表面,因此,以该纺黏型非织 造布作隔板用的电容器,在将电解液注入电容器中时,不会混入气泡, 而容易组装,从而能够降低因气泡混入带来的电容器容量的偏差。
实施例6(导电性聚合物)
从高速旋转双轴捏合挤压机的料斗定量供给A、B以及C这三种 物质,A是日本Prime Polypro(商标名称)型号MFR30的变性聚乙烯, 体积百分比为44%;B是型号MFR30的聚乙烯,体积百分比为46%;C 是日本山西金属公司制锡-铜系列(401)粉末无铅焊料,体积百分比 为10%。在螺杆转速1200转/分、上述A和B的热解温度以下即最高温 度230℃、模温度190℃的条件下,让其中的任意两方都会相分离的A、 B以及C熔化并进行捏合,挤压成聚合物铸带条状,在40℃的水池中 速冷后,即制备出了实施例6中的导电性聚乙烯聚合物铸带条 (strand)。该聚合物铸带条的电阻在10-5Ωcm级,显示出了与金属一 样的导电性。
对该聚合物铸带条进行切割,便制备出实施例6中的三维连续平 行界面结构聚合物混合料切片,即导电性聚乙烯胶料切片。用电子扫 描显微镜观察了切片挤压方向的剖面和与该剖面垂直的剖面上的氟 成份。观察结果表明形成有平行多层结构。因此,已确认得知形成有 三维连续平行界面结构。
在公知的方法下用该切片注射成形了的厚度3mm的方形板的电 阻在10-5Ωcm级,显示出了与金属一样的导电性。
实施例7(粉末涂料用粉末催化剂)
从高速旋转双轴捏合挤压机的料斗定量供给A、B以及C,其中, A是日本住友BAKELITE公司制甲阶酚醛树脂和酚醛类固化剂 PR51530,体积百分比为42%;B是PR54869,体积百分比为38%;C 是日本四国化成公司制熔点约50℃的咪唑类固化催化剂C11ZCN,体 积百分比为20%。在螺杆转速1200转/分、上述A和B的热解温度以下 即最高温度110℃、模温度100℃的条件下,让其中的任意两方都会相 分离的A、B以及C熔化并进行捏合,用热切割刀切断,空冷后,即得 到了实施例7中的粉末涂料用交联催化剂母料。用电子扫描显微镜观 察了已让咪唑染上了金属颜色的切片的挤压方向的剖面和与该剖面 垂直的剖面上的氟成份。观察结果表明形成有平行多层结构。因此, 已确认得知形成有三维连续平行界面结构。接下来,用锤磨机将母料 粉碎,按直径分级,直径为10-40μm,即制备出了实施例7中的粉末 催化剂。
利用静电涂敷法,将本实施例中的粉末催化剂重量百分比2%、 日本住友BAKELITE公司制甲阶酚醛树脂和酚醛类固化剂PRHF3粉 末重量百分比38%、含氧化钛重量百分比40%的日本Epoxy公司制二 联酚A型环氧树脂1003F粉末重量百分比60%均匀地涂敷在厚度 0.8mm的磷酸锌处理冷延钢板上,在140℃的温度下烘烤20分钟,即 形成干燥膜厚60μm的涂膜。
作为一个比较例的情况如下。用固化催化剂C11ZCN粉末代替本 实施例中的粉末催化剂且使其重量百分比为0.4%,其它涂料成份为: 日本住友BAKELITE公司制甲阶酚醛树脂和酚醛类固化剂PRHF3粉 末重量百分比39%、含氧化钛重量百分比40%的日本Epoxy公司制二 联酚A型环氧树脂1003F粉末重量百分比60.6%,对它们进行干混合, 并利用静电涂敷法将它们涂敷在厚度0.8mm的磷酸锌处理冷延钢板 上,在140℃的温度下烘烤20分钟,即形成干燥膜厚60μm的涂膜。靠 目视得知:比较例中的涂膜,其重量为500g,从50cm高度落下时的 耐冲击强度,很明显地比利用了本实施例中的粉末涂料粉末催化剂的 上述涂膜的耐冲击强度低。
实施例8(易离型薄膜)
从高速旋转双轴捏合挤压机的料斗定量供给A和B,A为日本 Polyethylene公司制NOVATEC(商标名称)型号MFR5的低密度聚乙 烯,体积百分比为33%;B为日本Prime Polymer公司制Prime Polypro (商标名称)型号MFR5的聚丙烯,体积百分比为37%。再作为C另行 利用多柱塞泵在剂压机的中途以体积百分比30%的比例定量地中途 注入使其在60℃热熔解并分层后的未加盐黄油上层清液。在螺杆转速 1200转/分、上述A和B的热解温度以下即最高温度200℃、模温度190℃ 的条件下,让其中的任意两方都会相分离的A、B以及C熔化并进行捏 合,挤压成聚合物铸带条状,在40℃的水池中速冷切断后,得到了实 施例8中的无色半透明三维连续平行界面结构聚合物混合料切片,即 母料切片。制备母料时,黄油没有从喷嘴喷出,切片也不黏,操作上 没有问题。
切片不黏意味着:与母体聚合物无相容性的液状胶粘性黄油仅存 在于切片表面0.1μm左右。这意味着:切片内部的黄油层厚度也是 0.1μm左右,或者是大致相等的程度,微细结构亚稳定地形成在切片 内部。用环己烷清洗切片的挤压方向的剖面和与该剖面垂直的剖面, 并用电子扫描显微镜进行了观察。观察结果表明形成有多层结构。因 此,已确认得知形成有三维连续平行界面结构。
定量供给所述母料,体积百分比为5%和日本Polyethylene公司制 NOVATEC(商标名称)型号MFR5的低密度聚乙烯,体积百分比为 95%,在20℃的温度下从T模将上述母料和型号MFR5挤压到厚度 15μm的由铝箔和聚丙烯层压形成的薄膜上,并在其上再形成一层厚 度10μm的由上述母料和型号MFR5形成的膜,即制备出实施例8中的 多层薄膜。
用电子扫描显微镜观察了用液体氮冷却后破裂的剖面,确认出: 在该多层薄膜的聚乙烯层上形成有厚度0.13μm的黄油层。
利用热密封制成了以该多层薄膜的聚乙烯层为内面的宽度 18cm、深度20cm的袋子。将市场上销售的加热即可食用的加哩粉100g 加热到60℃后,让它流入该袋子中,再马上将它倒过来,让加哩从袋 子里自然流出后,测量了剩在袋子中的加哩的重量。剩下的加哩重量 为1.8g。
为了进行比较,由没有加入所述母料的多层薄膜制成的袋子,剩下 的加哩重量则是8.1g。本实施例中的多层薄膜显示出了优良的脱模性。
用电子扫描显微镜观察的结果表明,仅在该多层薄膜的剖面上 存在连续平行界面。该事实表明:在薄膜内部,形成母料时的三维连 续平行界面结构遭到破坏,变化为通常看到的不连续聚合物共混物。
比较例
与实施例8一样,作为液状添加物,用多柱塞泵在剂压机的中途 以体积百分比30%的比例定量地中途注入在Prime Polypro(商标名称) 型号MFR50的聚乙烯中使其在60℃热熔解并分层后的未加盐黄油上 层清液。黄油与聚乙烯发生相分离,从喷嘴喷出,而不能够挤压成聚 合物铸带条状。
实施例9(亲水性非织造布)
与实施例8一样,从高速旋转双轴捏合挤压机的料斗定量供给A 和B两种物质。A为日本Polyethylene公司制NOVATEC(商标名称) 型号MFR5的低密度聚乙烯,体积百分比为34%;B为日本Prime Polymer公司制Prime Polypro(商标名称)型号MFR5的聚丙烯,体积 百分比为36%。再利用多柱塞泵在剂压机的中途以体积百分比30%的 比例定量地中途注入使其熔解的表面活性剂单硬脂酸甲油酯作液状 添加物C。在螺杆转速1200转/分、上述A和B的热解温度以下即最高 温度200℃、模温度190℃的条件下,让其中的任意两方都会相分离的 A、B以及C熔化捏合并挤压,用热切割刀进行切割,空冷后,即得到 了实施例9中的无色半透明三维连续平行界面结构聚合物混合料切片 即母料切片。制备母料时,已熔解的单硬脂酸甲油酯没有从喷嘴里喷 出,切片也不黏,操作上也没有问题。
在水与所述母料切片的配合比例为100∶1的沸水中将所述母料切 片煮20分钟将单硬脂酸甲油酯除去。之后,用电子扫描显微镜观察了 挤压方向的剖面和与该剖面垂直的剖面,观察结果表明形成有平行多 层结构。因此,已确认得知形成有三维连续平行界面结构。
用日本Prime Polymer公司制Prime Polypro(商标名称)型号 MFR15的聚丙烯重量份94对所述母料重量份6进行稀释,在公知的方 法下利用熔喷纺丝制备出了实施例9中的单位面积重量30g/m2的纺黏 型非织造布。在用滴液器将1毫升的蒸馏水滴到该纺黏型非织造布上 时,该纺黏型非织造布瞬间吸水,表现出了良好的吸水性。该纺黏型 非织造布的纤维直径大约为20μm。含在聚丙烯纤维中的单硬脂酸甲 油酯的重量百分比最高也只有1%,被认为存在于纤维表面的剩下的 重量百分比2%的单硬脂酸甲油酯所形成的液状添加物厚度,计算出 大约为0.1μm。
实施例10(防蚀薄膜)
与实施例8一样,从高速旋转双轴捏合挤压机的料斗定量供给 A、B以及作为液状添加物的C。A为日本Polyethylene公司制 NOVATEC(商标名称)型号MFR0.9的低密度聚乙烯,体积百分比为 36%;B为日本Prime Polymer公司制Prime Polypro(商标名称)型号 MFR5的聚丙烯,体积百分比为34%;C为防蚀剂DICHAN(亚硝酸二 环己胺)体积百分比为30%。在螺杆转速1000转/分、上述A和B的热 解温度以下即最高温度160℃、模温度150℃的条件下,让其中的任意 两方都会相分离的A、B以及C熔化捏合并进行挤压,用热切割刀进行 切割,并空冷后,便得到了实施例10中的三维连续平行界面结构聚合 物混合料切片,即母料切片。制备母料时,已熔解的DICHAN没有从 喷嘴喷出,切片也不黏,切片儿染上了淡茶色,但操作性没有问题。
在水与所述母料切片的配合比例为100∶1的沸水中将所述母料 切片煮20分钟将DICHAN除去。之后,用电子扫描显微镜观察了挤压 方向的剖面和与该剖面垂直的剖面,观察结果表明形成有平行多层结 构。因此,已确认得知形成有三维连续平行界面结构。
用日本Polyethylene公司制NOVATEC(商标名称)型号MFR0.9 低密度聚乙烯重量份94对所述母料重量份6进行稀释,在公知的方法 下制备出了实施例10中的厚度100微米、宽度20cm的防蚀吹塑薄膜。 在薄膜中含有约1.8g/m2的DICHAN,但无色,稍微有点半透明。 DAICHAN的防蚀能力,当在空气中含有5mg/L以上时,便能够发挥 出来。用该薄膜制得的实施例10中的宽度20cm、长度30cm的圆筒形 防蚀袋的最大空气含量约为3L,所使用的薄膜重量为8g/袋,所含有 的DICHAN为144mg/袋。因此,如果该袋中含有的重量百分比约10% 的DICHAN气化,便会成为能够充分发挥出防蚀性的浓度,表现出具 有充分的防蚀耐久性。
上述实施方式及实施例是本发明的示例,本发明并不限于这些 例子。基础聚合物A和B可以是将多种热塑性聚合物混合后得到的聚 合物共混物;也可以是这样的,例如,实施例2中的A使用将分子量 不同的两种低密度聚乙烯混合后得到的物质,B则使用将分子量不同 的两种低密度聚丙烯混合后得到的物质。在该例中,让同种聚合物进 行混合,但让不同种类的聚合物混合也是可以的。
产业实用性
本发明的聚合物混合料,因为其稳定地大量含有与母体聚合物无 相容性的物质,所以在制造具有表面活性剂作用、脱模作用、防蚀作 用等各种各样的作用的成形品等时,很有用。