物(例如, 辛基二甲胺氧化物)、脂肪酸酯、脂肪酸酰胺(例如,油酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺、亞乙基二 (硬脂酰胺)等)、礦物油和植物油等。一種特別適合的液體或半固體是聚醚多元醇,例如, 可商購自BASF Corp,商品名稱為Pluriol? WI。另一種適合的改性劑是部分可再生的酯, 例如,可商購自Hallstar,商品名稱力HALLGREEN? IM0
[0087] 使用時,基于連續(xù)相(基體聚合物(多種基體聚合物))的重量,界面改性劑可 以占熱塑性組合物的約0.1 wt. %至約20wt. %,在一些實施方案中為約0. 5wt. %至約 15wt. %,和在一些實施方案中為約lwt. %至約IOwt. %。界面改性劑在整個熱塑性組合物 中的濃度可以同樣地占約〇. 〇5wt. %至約20wt. %,在一些實施方案中占約0.1 wt. %至約 15wt. %,和在一些實施方案中占約0. 5wt. %至約IOwt. %。
[0088] 當(dāng)以上述量使用時,界面改性劑具有使其能夠容易地迀移到聚合物的界面表面并 促進(jìn)剝離而不破壞熱塑性組合物的總的熔體性能的特性。例如,界面改性劑通常不具有通 過降低聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度而對其增塑的作用。完全相反地,本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn),熱塑性組 合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以與初始基體聚合物基本相同。就這一點而言,組合物的玻璃化 溫度與基體聚合物的玻璃化溫度的比值通常為約〇. 7至約1. 3,在一些實施方案中為約0. 8 至約1. 2,和在一些實施方案中為約0. 9至約1. 1。例如,熱塑性組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 可以為約35°C至約80°C,在一些實施方案中為約40°C至約80°C,和在一些實施方案中為約 50°C至約65°C。熱塑性組合物的熔體流動速率也可以與基體聚合物的熔體流動速率類似。 例如,在2160克的負(fù)載下和在190°C的溫度下測定時,組合物的熔體流動速率(以干基計 算)可以為約〇. 1至約70克每10分鐘,在一些實施方案中為約0. 5至約50克每10分鐘, 和在一些實施方案中為約5至約25克每10分鐘。
[0089] 也可以使用增容劑,增容劑改善界面粘附并降低區(qū)域和基體之間的界面張力,由 此允許在混合過程中形成更小的區(qū)域。適合的增容劑的實例可以包括,例如,使用環(huán)氧或 馬來酸酐化學(xué)部分官能化的共聚物。馬來酸酐增容劑的實例為聚丙烯接枝的馬來酸酐,其 可商購自Arkema,商品名為Orevac? 18750和Orevac? CA 100。使用時,基于連續(xù)相基體 的重量,增容劑可以占熱塑性組合物的約〇.〇5wt. %至約IOwt. %,在一些實施方案中為約 0.1 wt. %至約8wt. %,和在一些實施方案中為約0. 5wt. %至約5wt. %。
[0090] 在熱塑性組合物中也可以使用其它的適合的材料,例如,催化劑、抗氧化劑、穩(wěn)定 劑、表面活性劑、蠟、固體溶劑、填料、成核劑(例如,碳酸鈣等)、塑化劑、粒子,以及為了提 高熱塑性組合物的加工性能和機(jī)械性質(zhì)而添加的其它材料。
[0091] 為了形成熱塑性組合物,通??梢圆捎酶鞣N已知技術(shù)中的任一種將組分一起共 混。在一個實施方案中,例如,組分可以分別或者組合地供應(yīng)。例如,可以將組分首先一 起干混以形成基本上均勻的干混合物,以及同樣地它們可以同時地或者依次地供應(yīng)至熔 融加工裝置,所述熔融加工裝置將材料分散地共混??梢允褂梅峙?或連續(xù)的熔融加 工技術(shù)。例如,可以利用混合器/捏合機(jī)、密煉機(jī)(Banbury mixer)、Farrel連續(xù)混合器、 單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、輥碎機(jī)(roll mill)等來共混和熔融加工材料。特別適合 的熔融加工裝置可以是共旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)(例如,可購自新澤西州拉姆齊(Ramsey)的 Werner&Pf Ieiderer公司的ZSK-30擠出機(jī)或者可購自英格蘭Stone的Thermo Electron公 司的Thermo Prism? USALAB 16擠出機(jī))。這樣的擠出機(jī)可以包括進(jìn)料口和排氣口并且提 供高強(qiáng)度的分布和分散混合。例如,可以將組分供入雙螺桿擠出機(jī)的相同或不同的進(jìn)料口 并且熔融共混以形成基本上均勻的熔融混合物。如果期望,也可以將其它添加劑注入聚合 物熔體和/或分別地在沿著擠出機(jī)長度的不同位點來供入擠出機(jī)。
[0092] 不管所選擇的具體加工技術(shù)如何,如上所述的,所得熔融共混的組合物通常包含 微米包含物添加劑的微米級區(qū)域和納米包含物添加劑的納米級區(qū)域。可以控制剪切/壓力 和加熱的程度以確保充分分散,但是不至于高到不利地降低區(qū)域的尺寸,使得它們不能實 現(xiàn)所期望的性質(zhì)。例如,共混通常發(fā)生在約180°C至約300°C的溫度下,在一些實施方案中 約185°C至約250°C,以及在一些實施方案中為約190°C至約240°C。同樣地,在熔融加工過 程中的表觀剪切速率的范圍可以為約10秒1至約3000秒\在一些實施方案中約50秒1 至約2000秒\以及在一些實施方案中約100秒1至約1200秒^表觀剪切速率可以等 于4Q/ π R3,其中Q為聚合物熔體的體積流動速率("m3/s"),R為熔融聚合物流過的毛細(xì)管 (例如,擠出機(jī)模具)的半徑("m")。當(dāng)然,也可以控制其它變量,例如,與通過速率成反比 的在熔融加工過程中的停留時間,從而實現(xiàn)所期望的均勻度。
[0093] 為了實現(xiàn)所期望的剪切條件(例如,速率、停留時間、剪切速率、熔融加工溫度 等),可以在某一范圍內(nèi)選擇擠出機(jī)螺桿(或多個擠出機(jī)螺桿)的速率。一般而言,由于輸 入體系中的額外的機(jī)械能量,隨著螺桿速率的增加,觀察到了產(chǎn)品溫度的升高。例如,螺桿 速率范圍可以為約50至約600轉(zhuǎn)每分鐘("rpm"),在一些實施方案中約70至約500rpm, 以及在一些實施方案中約100至約300rpm。這可能導(dǎo)致這樣的溫度,該溫度足夠高以分 散微米包含物添加劑,而不會不利地影響所得區(qū)域的尺寸。也可以通過在擠出機(jī)的混合段 內(nèi)使用一個或多個分布和/或分散混合元件提高熔體剪切速率以及進(jìn)而提高添加劑分散 的程度。用于單螺桿擠出機(jī)的適合的分布混合器可以包括,例如,Saxon、Dulmage、Cavity Transfer混合器等。同樣地,適合的分散混合器可以包括Blister環(huán)、Leroy/Maddock、CRD 混合器等。如本領(lǐng)域中所熟知的,可以通過使用使聚合物熔體產(chǎn)生折疊或再取向的桶中的 銷(pin)來進(jìn)一步改善混合,例如,在Buss Kneader擠出機(jī)、Cavity Transfer混合器和 Vortex Intermeshing Pin(VIP)混合器中使用的那些。
[0094] II.孔引發(fā)
[0095] -旦形成,熱塑性組合物可以被轉(zhuǎn)化成聚合物材料以及然后變形以產(chǎn)生期望 的多峰的多孔網(wǎng)絡(luò)。聚合物材料的性質(zhì)不是關(guān)鍵的,其可以是片、膜、纖維、纖網(wǎng)、型材 (profile)、模子(mold)、棒等的形式。通常地,聚合物材料的厚度為約1至約5000微米,在 一些實施方案中約2至約4000微米,在一些實施方案中約5至約2500微米,以及在一些實 施方案中約10至約500微米。作為一個選擇,熱塑性組合物也可以隨著它被成形為期望的 聚合物材料形式(例如,膜或纖維)原位變形。
[0096] 然而,向聚合物材料施加形變應(yīng)變(例如,彎曲、拉伸、扭轉(zhuǎn)等),例如,通過縱向 (例如,機(jī)器方向)、橫向(例如,機(jī)器橫向)等以及它們的組合的拉伸。一般可以手動地或 使用常規(guī)設(shè)備(例如,機(jī)器拉伸)來執(zhí)行變形。一種適合的機(jī)械拉伸技術(shù),例如,是乳輥方 法,其中材料通過在兩個輥之間限定的輥隙,至少一個輥是可轉(zhuǎn)動的。在一個實施方案中, 至少一個輥含有凸起的壓花元件的圖案,其可以在材料中產(chǎn)生局部形變。其它的輥同樣可 以是有圖案的或光滑的(例如,支承輥)。如果形變的區(qū)域被施加應(yīng)力至空化屈服應(yīng)力以 上的水平,則這些區(qū)域可以形成最初的孔。當(dāng)受到進(jìn)一步拉伸應(yīng)力時,在剩余的材料空化之 前,孔區(qū)域的尺寸將增大。另一適合的乳輥方法包括聚合物材料能夠通過的槽紋乳輥的使 用。除了使用輥隙,輥的轉(zhuǎn)動速率本身也可以用來幫助賦予期望程度的機(jī)械應(yīng)力。在一個實 施方案中,例如,材料在逐步拉伸材料的一系列輥的上方經(jīng)過。一個用于實現(xiàn)這樣拉伸的合 適的方法是通過使用縱向拉伸機(jī)("MD0")。MDO單元通常具有多個輥(例如,5至8個), 所述輥可以在機(jī)器方向上逐步地拉伸聚合物材料。材料可以在單個或者多個分開的拉伸操 作中被拉伸。應(yīng)當(dāng)注意的是,在MDO設(shè)備中的一些輥可以不按逐步升高的速率來運(yùn)行。為 了以上述的方式拉伸材料,通常期望的是MDO的輥是不被加熱的。然而,如果期望,只要所 述組合物的溫度保持在上述范圍以下,一個或者多個輥可以被輕微程度地加熱,以促進(jìn)拉 伸過程。
[0097] 拉伸技術(shù)的另一實例是模拉伸。在一個典型的模拉伸方法中,材料最初被擠 出成前體形狀(例如,型材)并驟冷。然后在處于固體狀態(tài)的同時,前體通過匯集模具 (converging die)被機(jī)械拉伸。一種特別合適的模拉伸方法是擠拉成型(pulltrusion), 在擠拉成型過程中,材料被拉伸或牽引通過模具以形成由模具形狀決定的設(shè)計的輪廓或形 狀。除了模拉伸,也可以采用其它機(jī)械拉伸技術(shù)。在一個實施方案中,例如,可以采用片拉 伸,例如,拉幅機(jī)拉伸、制動拉伸(brake drawing)等。在一個具體實施方案中,例如,可以 使用機(jī)械的、電的、水力的或氣動的制動組件以片的形式機(jī)械拉伸聚合物材料。制動組件可 以包括最初放置材料的表面、夾桿以及被提升以在材料中產(chǎn)生彎曲的彎曲構(gòu)件。更具體地, 制動組件可以包括多個一般c形構(gòu)件,每個c形構(gòu)件具有用于接收聚合物材料的相對的夾 持表面。此外,可以采用插座式連接(socket connection)以可轉(zhuǎn)動地支撐用于使設(shè)置在 夾持表面之間的材料彎曲的彎曲構(gòu)件。插座式連接一般包括彼此滑動嚙合或通過銷鉸彼此 連接的公部分和母部分。這樣的制動組件在本領(lǐng)域是已知的并更詳細(xì)地描述在例如,tak 的第4, 282, 735號美國專利、Break的第4, 557, 132號美國專利和Chubb的第6, 389, 864號 美國專利中。
[0098] 又一技術(shù)涉及使用流體介質(zhì)(例如,氣體)來賦予材料期望程度的能量和應(yīng)力。一 種這樣的方法為例如抽吸,其通常涉及使用吹動的空氣來拉伸材料。例如,可以采用纖維拉 伸抽吸裝置,例如,第3, 802, 817號和第3, 423, 255號美國專利中所顯示類型的線性纖維抽 吸裝置。纖維拉伸抽吸裝置一般包括伸長的垂直通道,借由抽吸從通道的側(cè)邊進(jìn)入并向下 流過通道的空氣來拉伸纖維通過所述通道。加熱器或鼓風(fēng)機(jī)可以供應(yīng)導(dǎo)致纖維拉伸或變細(xì) 的抽吸空氣。
[0099] 無論選用何種具體的技術(shù),變形程度(例如,在機(jī)器方向上)可以是這樣,從而實 現(xiàn)約I. 1至約3. 5的拉伸比(draw ratio),在一些實施方案中約1. 2至約3. 0,以及在一些 實施方案中約1. 3至約2. 5。拉伸比可以通過將變形的材料的長度除以其在變形前的長度 來確定。速率也可以變化以幫助實現(xiàn)所期望的性質(zhì),例如,在約5%至約1500%每分鐘形 變,在一些實施方案中約20%至約1000%每分鐘形變,以及在一些實施方案中約25%至約 850%每分鐘形變的范圍內(nèi)。在變形期間,材料一般保持在低于基體聚合物和/或微米包含 物添加劑的玻璃化溫度的溫度。這尤其幫助確保聚合物鏈不轉(zhuǎn)變到多孔網(wǎng)絡(luò)變得不穩(wěn)定 的程度。例如,材料可以在基體聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下至少約l〇°C,在一些實施方案 中至少約20°C,以及在一些實施方案中至少約30°C的溫度下發(fā)生變形。例如,材料可以在 約-50°C至約125°C,優(yōu)選地約-25°C至約100°C,以及更優(yōu)選地約-20°C至約50°C的溫度下 發(fā)生變形。在某些實施方案中,變形可以在環(huán)境條件下進(jìn)行,例如,在約〇°C至約50°C,在一 些實施方案中約5°C至約40°C,以及在一些實施方案中約10°C至約35°C的溫度下。
[0100] 除了形成多孔網(wǎng)絡(luò),變形也可以顯著地提高微米級區(qū)域的軸向尺寸,使得它們具 有一般線性的、伸長的形狀,其可以增強(qiáng)所得聚合物材料的機(jī)械性質(zhì)和穩(wěn)定性。例如,伸長 的微米級區(qū)域的軸向尺寸可以比變形前的區(qū)域的軸向尺寸大大約10 %或更大,在一些實施 方案中約20 %至約500%,以及在一些實施方案中約50 %至約250%。變形之后的平均軸 向尺寸可以為例如約0.5至約250微米,在一些實施方案中約1至約100微米,在一些實施 方案中約2至約50微米,以及在一些實施方案中約5至約25微米。微米級區(qū)域也可以相 對薄并且因此具有小的橫截面尺寸。例如,橫截面尺寸可以是約0. 05至約50微米,在一些 實施方案中約〇. 2至約10微米,以及在一些實施方案中0. 5至約5微米。這可使得微米級 區(qū)域的縱橫比(軸向尺寸與橫截面尺寸的比率)為約2至約150,在一些實施方案中約3至 約100,以及在一些實施方案中約4至約50。
[0101] III.微粒
[0102] -旦形成多孔網(wǎng)絡(luò),可以使用各種已知技術(shù)的任一種由聚合物材料形成微粒。在 某些實施方案中,例如,可以通過機(jī)械加工簡單地將聚合物材料縮小尺寸至期望的微粒。例 如,可以采用沖擊縮小尺寸來形成微粒,沖擊縮小尺寸通常采用具有旋轉(zhuǎn)的研磨元件的研 磨機(jī)??梢栽谛D(zhuǎn)的研磨元件和固定的或反向旋轉(zhuǎn)的研磨元件之間產(chǎn)生重復(fù)的沖擊和/或 剪切應(yīng)力。沖擊縮小尺寸也可以采用氣流以負(fù)載材料并將其碰撞進(jìn)入研磨盤(或其它剪切 元件)。一種特別適合的沖擊縮小尺寸裝置可商購自Pallmann Industries(Clifton, N. J.),名稱為Turbofiner?,型號為PLM。在該裝置中,在沖擊研磨機(jī)的固定研磨元件和旋轉(zhuǎn) 研磨元件之間、在圓柱形研磨室內(nèi)產(chǎn)生高度活躍的空氣回旋。由于高的空氣體積,聚合物材 料可以被沖擊并被縮小尺寸至期望的顆粒尺寸。其它適合的沖擊縮小尺寸方法可以被描述 在抝屬于Pallmann的美國專利6, 431,477和7, 510, 133中。
[0103] 另一適合的微粒形成方法是冷擠出縮小尺寸,其一般采用剪切和壓縮力以形成顆 粒。例如,材料可以在低于基體聚合物的熔點的溫度下受力通過模具。固態(tài)的剪切粉碎 是可以使用的另一適合方法。這樣的方法一般涉及在高剪切和壓縮條件下的材料的連續(xù) 擠出,而擠出機(jī)桶和螺桿被冷卻以阻止聚合物融化。這樣的固態(tài)粉碎技術(shù)的實例描述于 例如,Khait的美國專利5, 814, 673、Furgiuele等人的美國專利6, 479, 003、Khait等人 的美國專利6, 494, 390、Khait的美國專利6, 818, 173和Torkelson等人的美國專利公開 2006/0178465中。又一適合的微粒形成技術(shù)已知為低溫盤研磨。低溫盤研磨在研磨之前和 /或在研磨期間一般采用液體(例如,液氮)來冷卻或冷凍材料。在一個實施方案中,可以 采用單動輪盤研磨裝置,其具有一個固定盤和一個旋轉(zhuǎn)盤。材料通過盤中心附近的通道在 盤之間進(jìn)入,并通過在盤之間產(chǎn)生的摩擦力成形為微粒。一種適合的低溫盤研磨裝置可獲 自ICO Polymers (Allentown, Pa.),名稱為Wedeo⑧低溫研磨系統(tǒng)。
[0104] 本發(fā)明的所得微??梢跃哂腥我馄谕男螤?,例如,薄片、節(jié)狀的、球形的、管等, 并且可以包括以上描述的熱塑性組合物以及其它材料、涂層等。可以控制顆粒的尺寸以優(yōu) 化具體應(yīng)用的性能。通常地,然而,微粒的中值尺寸(如,直徑)可以為約1至約2, 000微 米,在一些實施方案中約10至約1,〇〇〇微米,以及在一些實施方案中約100至約600微米。 如本文中使用的,術(shù)語"中值尺寸"是指顆粒的"D50"尺寸分布,其意思是至少50%的微粒 具有指示的尺寸。微粒同樣地可以具有以上說明范圍內(nèi)的D90尺寸分布(至少90%的微粒 具有指示的尺寸)。
[0105] IV.活件劑
[0106] 雖然絕不要求,但是本發(fā)明的微??梢匀芜x地含有活性劑。在某些實施方案中,例 如,微粒可以可控的釋放活性劑