本发明专利技术涉及制备含有颜料，特别是含有炭黑，且包含聚碳酸酯和任选弹性体，和/或其他成分的聚合物混合物的设备和方法，其中在通过注塑成型或通过挤塑的成型工艺后由其制得的模塑制品具有改善的表面性能和改善的机械性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种设备和一种方法，其用于制备含有颜料，特别是含有炭黑，且包含聚碳酸酯和任选弹性体，和/或其他成分的聚合物混合物，其中在通过注塑成型 (injection moulding)或通过挤塑(extrusion)的成型工艺后，由其制得的模塑制品 (mouldings)具有改善的表面性能和改善的机械性能。所述含有颜料,特别是含有炭黑的聚合物混合物可以在单一处理步骤中通过同时混合所有成分的熔体而制备，而不使用在熔体中预混的颜料母料(masterbatch)。本文中所述成分在温和的(non-aggressive)温度条件下，在同向双或多螺杆挤塑机中在熔体中混合，其中在由塑化段(plastifying zone)至模板(die plate)的区域，对于这些挤塑机的螺杆，螺杆外直径和机筒(barrel)内直径之比， 以及螺杆外直径和螺杆芯杆(screw root)直径之和除以轴间隔(axial sepration)的两倍的值小于现有技术中所公开的(例如DE102004010553A1)。当制备含有颜料，特别是含有炭黑，且包含聚碳酸酯和任选弹性体，例如颗粒橡胶，特别是颗粒接枝橡胶的聚合物混合物时，通过注塑成型方法或挤塑方法由这些聚合物混合物制备的模塑制品通常表现出表面缺陷(surface defects),这可归因于颜料颗粒分散不充分、归因于分散不充分的颜料颗粒和弹性成分的结合、或归因于未均匀分散的弹性体。这一类归因于颜料颗粒聚集体和/或弹性体的表面缺陷的平均直径为10 μ m至300 μ m。 表面缺陷的尺寸可例如通过反射光显微镜的方式测定。此处例如，通过放大率为2. 5的物镜在明视场模式下使用卤素-100光源照明来检测表面，且使用适当的测量设备(例如图像评估软件或物镜上的刻度)测量检测到的表面缺陷。平均直径定义为将最大纵向直径和最大横向直径进行平均计算的长度。纵向是颗粒长度最大的方向。所述表面缺陷产生差的外观，其可通过裸眼辨别，且在这些有色，特别是黑色聚合物混合物的许多应用中被视为无法令人满意的。此外，如果颜料颗粒聚集体和/或弹性体聚集体超过了一定尺寸，会削弱机械性能，例如耐冲击性(impact resistance)或断裂时的拉伸应变(tensile st rain at break)。含有炭黑的聚碳酸酯的制备，以及在加工所述聚碳酸酯混合物得到箔的过程中出现由炭聚集体引起的表面缺陷是已知的，并记载于JP2008094984。该表面问题通过在制备混合物时选择适当的聚碳酸酯的粒径和适当的炭黑密度来解决。然而，没有给出关于在熔体中混合成分(配混(compounding))过程中的技术措施的信息。美国专利6180702也记载了其中可存在炭黑和弹性体的聚碳酸酯混合物，且其不含有表面条痕(surface streaking)。所述聚合物混合物借助常规挤塑机通过常规方法制备，包含针对避免表面缺陷的特定添加剂。W02004/094128记载了由聚亚芳基醚和聚酰胺制成的聚合物混合物的制备，其使用作为冲击性改善剂(impact modifiers)的嵌段共聚物并使用炭黑在常规挤塑机中制备, 其中所述挤塑机在两个不同的熔体混合区域具有不同的长度-直径比。炭黑母料在高密度聚乙烯(HDPE)中的分布分散记载于“The Japan Steel Works, Ltd. ”的出版物“Plastics Processing Technology Online-News Letter ”，2001 年I月4日，No. OOllE0炭黑母料在HDPE中的更好分布和分散通过加大双螺杆挤塑机的捏合部件的螺棱面(flight lands)与机筒壁(尤其是在混合区域中)以及机筒壁部件之间的缝隙实现。在所述“The Japan Steel Works，Ltd. ”的出版物中，提前将炭黑分散于母料中，因此该方案不可转换成使用纯的，未预分散的炭黑粉末，而这也是本专利技术的一个目的。此外， 额外的弹性体成分和其他聚合物对混合物均匀性的影响仍然不清楚。在论文 “Effect of kneading block tip clearance on performance of co-rotating twin-screw extruders，，,ANTEC-Conference proceedings, 1999，Vol.1，，,第 222页的“Mixing”部分说明，在HDPE-炭黑-母料混合物的情况下，加大双螺杆挤塑机的捏合部件的螺棱面和机筒壁之间的间隙与较窄间隙相比削弱了炭黑母料在HDPE基质中的分散。根据所述公开物，本领域的技术人员面对本专利技术待解决的问题时将没有兴趣加大缝隙。·在现有技术中，例如DE102004010553A1中，记载了螺杆螺棱面(螺杆外直径)和机筒壁区域(机筒内直径)之间的间隙宽度小于1%，对应的螺杆外直径机筒内直径比大于 98. 4%，且记载相邻螺杆部件的螺杆螺棱面(螺杆外直径)和芯杆(螺杆芯杆直径)之差最大为机筒内腔直径(bore diameter)的1%，且相应的螺杆外直径和螺杆芯杆直径之和除以轴间隔的两倍的数值是99. 8%。该公开内容与描述的现有技术的区别在于螺杆型机器具有这样的螺杆，所述螺杆的螺杆螺棱面和机筒壁区域之间的间隙宽度为机筒内腔直径的2%至 10%,以及螺杆芯杆和螺杆螺棱面之间的芯杆间隙最大为机筒内腔直径的1%。由于所述这些螺杆部件能够在温和的温度下配混，所述螺杆部件被设定为用于剪切敏感性产品。然而，本领域技术人员可由该信息推断出由于输入较少能量，对于分散没有改善。且实际上没有提及这些螺杆部件对分散质量和不熔性添加剂的均匀分散的任何影响。关于间隙宽度的这类信息实际上非常普通且不可简单地转换为含有填料或含有弹性体的聚合物混合物。由于不能由现有技术得出用于解决本问题令人满意的方法，寻找适当方法，用于在温和的温度条件下在与配混的热塑性材料、优选配混的聚碳酸酯材料——其任选包含弹性体——优选含有弹性体的配混的聚碳酸酯材料的混合过程中，以这样一种方式，即由这些混合物制备的模塑制品上没有出现明显的表面缺陷的方式，实现颜料颗粒，特别是炭黑在聚合物基质中的粉碎和均匀分散。表面缺陷是直接存在于模塑制品表面的不均匀现象。 所述不均勻现象可以是凹陷(depressions)或隆起(elevations),其中这些现象增加了表面粗糙度。凹陷和隆起的平均直径通常分别为ΙΟμπι至300μπι，其中ΙΟμπι是使用的测定方法分辨率的下限。这意味着也可能出现更小的表面缺陷。凹陷的深度和隆起的高度分别为50nm至100 μ m。凹陷的深度由CLSM (激光共聚焦扫描显微镜)地形测量(topography) 测定。因此本专利技术解决的一个问题是制备聚合物混合物，其包含聚碳酸酯，任选弹性体， 和颜料，特别是炭黑作为颜料，以及任选其他添加剂和热塑性塑料，其中提到的成分在聚碳酸酯基质中具有优异的分散性且具有如此均匀的分布使得通过将所述聚碳酸酯混合物注塑成型或挤塑得到的模塑制品具有无缺陷的表面，以及提高的机械性能。通过本专利技术的方法，以及使用本专利技术的设备，模塑物的表面含有更少量的大于ΙΟμπι的缺陷部位，其中未充分分散的颜料颗粒和/或弹性体的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.14 EP 10169542.71.用于挤塑聚合物混合物的设备，特征在于，至少在从挤塑机塑化段开始及其运输方向上的后段直到模板处的聚合物熔体排出口的区域中，螺杆外直径和机筒内直径之比在从挤塑机塑化段开始及其运输方向上的后段直到模板处的聚合物熔体排出口的区域的至少50%纵向比例的螺杆上小于98. 4%，且螺杆外直径和螺杆芯杆直径之和除以轴间隔的两倍小于99. 1%。2.权利要求1的设备，特征在于至少从挤塑机塑化段开始及其运输方向上的后段直到模板处的聚合物熔体排出口的区域中，存在至少一个输送部件，其中，对于至少一个输送部件，螺杆外直径和机筒内直径之比小于98. 4%且螺杆外直径和螺杆芯杆直径之和除以轴间隔的两倍小于99. 1%。3.权利要求1或2的设备，特征在于至少从挤塑机塑化段开始及其运输方向上的后段直到模板处的聚合物熔体排出口的区域中，该设备具有至少一个捏合部件，其中，对于至少一个捏合部件，螺杆外直径和机筒内直径之比小于98. 4%且螺杆外直径和螺杆芯杆直径之和除以轴间隔的两倍小于99. 1%。4.权利要求1至3任一项的设备，特征在于螺杆外直径和机筒内直径之比在从挤塑机塑化段开始及其运输方向上的后段直到模板处的聚合物熔体排出口的区域中的至少50%纵向比例的螺杆上，以及任选在至少一个输送部件和/或至少一个捏合部件上，在大于或等于92. 6%至小于98. 2%的范围内，且螺杆外直径和螺杆芯杆直径之和除以轴间隔的两倍为大于或等于95. 6%至小于99. 1%。5.权利要求1至4任一项的设备，特征在于螺杆外直径和机筒内直径之比在从挤塑机塑化段开始及其运输方向上的后段直到模板处的聚合物熔体排出口的区域中的至少50%纵向比例的螺杆上，以及任选在至少一个输送部件和/或至少一个捏合部件上，在大于或等于96. 4%至小于98. 2%的范围内，且螺杆外直径和螺杆芯杆直径之和除以轴间隔的两倍为大于或等于97. 9%至小于99. 1%。6.权利要求1至5任一项的设备，特征在于挤塑机是具有同向螺杆的双螺杆或多螺杆挤塑机。7.权利要求1至6任一项的设备，特征在于挤塑机螺杆长度和螺杆外直径之比在20至50的范围内。8.权利要求1至7任一项的设备,特征在于机筒内腔直径为18mm至180mm。9.权利要求1至8任一项的设备用于制备聚合物组合物的用途。10.用于制备含有至少一种聚合物、至少一种弹性体和至少一种颜料的聚合物混合物的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·德法兹，R·鲁道夫，M·比尔迪，C·康森，
申请(专利权)人：拜耳知识产权有限责任公司，
类型：
国别省市：
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