把添加剂掺入聚合物的方法技术

叙述了一种用压缩的流体把一种添加剂注入聚合物的方法，压缩的流体在室温和常压下通常是一种气体。添加剂在压缩的流体中必须有一定的溶解度，且压缩的流体和添加剂的溶液在聚合物中必须有一定程度的溶解性。按照本方法，使标准气态流体和添加剂的溶液在压力下与聚合物接触，直到聚合物中吸入指定量的溶液为止。压缩的流体然后从聚合物中扩散出来，留下的添加剂注入在聚合物中。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及把添加剂掺入聚合物物料而不需用机械混合技术。按照惯例把不同的混合配料加到橡胶或塑料组合物中以提高其物理和/或化学性能。加到橡胶或塑料组合物中的添加剂通常包括抗氧剂，硫化剂，促进剂，促剂活化剂，增塑剂，软化剂，增粘剂，增充剂。使添加剂或多种添加物同橡胶或塑料基体混合的典型方法，是把橡胶或塑料和添加剂或多种添加剂在混炼机上、密炼机(例如班伯里Banbury混炼机)内或挤出机中混合。在混合过程中橡胶或塑料基体被素炼(捏合)，把橡胶或塑料转变成更柔韧的状态。对于许多种聚合物，聚合物自身的素炼会产生大量热量导致混炼温度大大升高。聚合物温度的升高使混合物更柔韧，并使混合配料更容易分散在整个聚合物中。但是对于某些聚合物，需要从外部加热以赋予聚合物所要求的可塑性程度。在机械混炼过程中或者由于外部加热而导致组合物温度的升高，对某些聚合物来说是有害的，它会使聚合物在实现机械混合操作的温度下发生降解，而且某些添加剂也不能承受机械混合步骤所达到的温度。例如，当把各种添加剂掺入聚氯乙烯(PVC)时，经常把PVC加热到180°～200℃，以使聚氯乙烯形成添加剂很容易被包裹进去的一种柔韧塑料。在该温度下聚氯乙烯开始很快降解。即使是在聚氯乙烯组合物中认为合乎使用要求的某些添加剂也不能采用，因为当达到加工温度时它们将发生分解或是产生另外的不利影响。橡胶组合物在混炼机上、密炼机内或挤出机中混合时所达到的温度下，很多可能供橡胶组合物用的添加剂也将产生相反的影响。如果把某种超快促进剂加到将要在混炼机上或密炼机内或挤出机中分批混合的橡胶中，倘若橡胶分批炼的温度太高，则在混炼操作中将导致橡胶批料“焦烧”(预硫化)。所以很显然，把添加剂掺入聚合物、又不使聚合物或添加剂承受由机械混合步骤所造成的较高温度，这样的加工方法将是极其有用的。溶液(溶剂)混合或共混也可用于聚合物同添加剂的混合。溶液混合或共混包括把聚合物和添加剂溶解在溶剂中得到一种溶液，然后把溶剂除去，留下聚合物/添加剂共混物作为残留物。但是，要从聚合物/添加剂共混物中完全移除溶剂，如果是可能的话也是比较困难的。因为很多溶剂是有毒的，而且在所得共混物中即使是存有少量残余溶剂也是要不得的。对某些应用来说，溶液混合对制备聚合物/添加剂共混物不是一种合适的混合方法。本专利技术提供了一种能把添加剂于低级温度掺入(注入)聚合物的方法，所需温度大大低于橡胶或塑料用机械混炼时正常遇到的温度。按照本专利技术，橡胶或塑料组分中要求加入的添加剂是溶解在一种压缩的标准气态流体中。这里所用的“压缩的标准气态流体”一词的含义是，大气压力为14.7磅/平方英寸，101.3千帕，室温(22℃)，密度(在过程压力下)至少为0.1克/厘米3的气态流体。当操作是在低于或等于流体的临界温度下进行，则流体可能呈液态或气态;若过程是在流体的临界温度以上进行，则流体可以是气态或超临界液态。流体和添加剂是这样选择的，即添加剂要在掺入的聚合物中有一定的溶解度;而且流体和添加剂的溶液需在聚合物中有一定溶解度，同时要能溶胀聚合物。压缩的标准气态流体和添加剂的溶液要与聚合物充分接触，接触时间应足以使溶液吸收在聚合物中。在压缩的标准气态流体的存在下，添加剂吸收在聚合物中的速度，要比在相同温度和压力条件下使添加剂单独和聚合物接触时的吸收速度快得多。当聚合物中吸收了指定量的溶液后，从聚合物移除流体溶剂。聚合物除去流体(压力应足以保持流体的密度至少为0.1克/厘米3)导致聚合退胀。使添加剂截留在聚合物结构中。已知含在聚合物中的流体从聚合物中扩散出来的速度随流体分子尺寸的增大而减小(其它条件相同时)。实施本专利技术所用的流体，其分子尺寸要比聚合物常用的普通有机溶剂和普通添加剂都小。因此，标准气态流体会从聚合物扩散出来，如果降低压力，则其扩散速度比普通的有机溶剂或添加剂更快。气态流体在从组合物中萃取出掺合物，或从类似物中分离出一种物质时，已使用多年了。美国专利第3，969，196号描述了用超临界流体从类似物中分离出一种有机化合物的方法。在实践这一方法时，使超临界流体与液体的混合物或液体与固体的混合物相接触，在接触过程中，混合物的组分之一溶解在超临界流(液)体中。溶解的组分通过降低临界液体“溶剂”的压力，从超临界液体中分离出来。美国专利第4，061，566号叙述了用超临界液体作吸附物的惰性溶剂除去被聚合物的吸附截留的有机吸附物。粘附有吸附物的失效聚合物吸附剂暴露在超临界液体中，超临界液体是吸附物的溶剂，从而使吸附物溶解在超临界液体流中，由此吸附剂复原，使它能吸附更多的吸附物。溶解在超临界液体中的吸附物通过降低超临界液体的温度和/或压力(液体由吸附物的溶剂为吸附物的非溶剂)，从超临界液体溶剂中分离出来，或者通过吸附物与加入超临界液中的其它物质起反应形成一种化合物，从液体中很快地分离出来。美国专利第4，250，331号是关于从羧酸盐的水溶液中回收有机羧酸的一种萃取方法。利用这个方法时，水溶液与超临界状态的二氧化碳接触，二氧化碳与溶液中的有机羧酸盐起反应，生成了可溶于超临界液体的羧酸。超临界液相从水溶液相分离出来。降低超临界液体的压力，以大大减少二氧化碳的溶剂量，结果使羧酸和二氧化碳分开，二氧化碳除去羧酸后可再加压并重新使用。在美国专利第4，308，200号中叙述了一种回收妥尔油和松节油或其组分的方法。该方法是把萃取的木屑与超临界条件下的液体接触，流体按如下条件选择，即在超临界条件下该液体是要萃取的木屑中组分的溶剂。超临界液体保持与木屑接触直至得到所要求的萃取程度把液体相减压就可从超临界液体收回妥尔油和松节油。逐渐降低压力可重新得到妥尔油和松节油的各种组分(作为个别馏分)。除上述各种萃取方法外，超临界液体萃取还曾用于从咖啡和茶中除去咖啡碱;从烟草中除去尼古丁;除去油和脂肪的臭味;从种子分离植物油和脂肪;脱除石油馏分的沥青;从羊毛中脱除羊毛脂;从马玲薯片分离油;脱除聚合物中的单体;从蛇麻草分离α-酸;从丁香花，柠檬果皮，黑胡椒，杏仁，肉豆蔻地椒提取香精和香料;和从大豆粉和谷物胚芽中萃取油类，例如甘油三酸脂。以上所说的超临界液体的用途都涉及从基体萃取出一种组分。美国专利第4，112，151号叙述了一种带有压力榨出物料的弹性开口囊多孔性材料的填充孔隙法，这个方法可用于以墨水填充微孔橡胶墨水垫的相互连接的囊。该方法是把带开口(气)囊的弹性材料浸泡在(a)(b)混合物中，(a)是供弹性聚合物用的挥发性溶胀剂，(b)是压力榨出物料。挥发性溶胀剂使聚合物材料溶胀，由此胀大了微孔材料的相互连接孔隙(气囊)。溶剂/墨水混合物随后可进入并填充了微孔材料的胀大了的孔隙(气囊)，然后让挥发性溶胀剂从微孔材料中蒸发，这样就在微孔聚合物的开口囊中留下了压力榨出的物料。附图的说明图1是实施例Ⅱ中所述实验结果的图解说明;图2是实施例Ⅳ中所述实验结果的图解说明;图3是实施例Ⅴ中所述实验结果的图解说明;图4是实施例Ⅵ中所述实验结果的图解说明;图5是实施例Ⅶ中所述实验结果的图解说明;本专利技术是以采用压缩的标准气态流体，把一种或更多的添加剂导入(注入)聚合物材料为基础的方法。这里所用的术语“标准气态流体”，是指在气压为14.7磅/平方英寸，101.3千帕时，其沸点低于室温(22℃)的液体。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种把添加剂注入聚合物材料的方法，该方法包括：（ａ）把所述的添加剂溶解在压缩的标准气态流体溶剂中形成一个溶液，所述的流体溶剂其密度至少为０．１克／厘米↑［３］，同时所述的流体溶剂和添加剂的溶液能够溶解在所述的聚合物材料中，并能使所述的聚合物材料溶胀。（ｂ）使所述的压缩的标准气态流体溶剂和添加剂的溶液与所述的聚合物材料相接触，接触时间至少应足以使一部分所述的溶液被所述的聚合物材料吸收；以及（ｃ）所述的全部流体溶剂至少是大部分能从所述的聚合物材料中分离出来，留下的添加剂进入所述的聚合物材料之中。

【技术特征摘要】
US 1985-10-21 789.6711.一种把添加剂注入聚合物材料的方法，该方法包括(a)把所述的添加剂溶解在压缩的标准气态流体溶剂中形成一个溶液，所述的流体溶剂其密度至少为0.1克/厘米3，同时所述的流体溶剂和添加剂的溶液能够溶解在所述的聚合物材料中，并能使所述的聚合物材料溶胀。(b)使所述的压缩的标准气态流体溶剂和添加剂的溶液与所述的聚合物材料相接触，接触时间至少应足以使一部分所述的溶液被所述的聚合物材料吸收；以及(c)所述的全部流体溶剂至少是大部分能从所述的聚合物材料中分离出来，留下的添加剂进入所述的聚合物材料之中。2.权利要求1的方法，其中通过使所述吸收在上述聚合物材料内的溶液的压力降低，并导致所述的流体从所述的聚合物材料中扩散出来，从而分离出上述聚合物材料中的流体溶剂。3.权利要求2的方法，其中所述的压力是在流体溶剂的温度把压力降低至所述的流体溶剂的饱和蒸气压的50%以下。4.权利要求2的方法，其中所述的压力是降低到常压。5.权利要求1的方法，其中所述的溶液温度是保持在可损害所述的聚合物材料或所述的添加剂的温度以下。6.权利要求5的方法，其中所述的溶液是保持这样的压力，即当注入温度是处在或低于所述流体溶剂的临界温度、压力至少是流体溶剂饱和蒸气压的50%，而且当注入温度高于所述流体溶剂的临界温度时压力应为所述流体溶剂临界压力的0.5到5倍。7.权利要求6的方法，其中所述的流...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰罗伯特伯伦斯，加里斯蒂芬胡瓦德，理查德威廉姆科斯米尔，
申请(专利权)人：BF古德里奇公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]