專利名稱：液晶聚合物的研磨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
熱致變液晶聚合物易于通過應(yīng)用兩階段或多階段研磨方法研磨成較小的粒度。
背景技術(shù)：
通常希望細(xì)顆粒形式的熱塑性聚合物用于例如造紙和生產(chǎn)非織造布和其它結(jié)構(gòu)。大多數(shù)聚合物可以通過常規(guī)方法研磨，盡管一些聚合物如果被冷卻到例如干冰或液氮溫度時(shí)最容易研磨。熱致變液晶聚合物(LCP)由于其內(nèi)在的纖維性質(zhì)而更難以研磨成小顆粒。這些LCP通常具有固態(tài)的取向疇(domain)，當(dāng)這些疇破裂時(shí)，它們形成更小的同樣取向的疇(顆粒)。無論多少疇怎樣破裂，它們?nèi)匀槐３秩∠颍罱K成為短纖維，盡管這些纖維物質(zhì)并非必須具有圓形截面。
在例如從LCP粒料形成這些纖維材料時(shí)，它們傾向于成團(tuán)，這阻礙了使LCP顆粒破裂的設(shè)備的研磨作用。盡管LCP仍然會(huì)破裂，但是該過程變得很慢，且效率低，參見例如美國專利5 100 605。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)兩階段或多階段研磨方法在使LCP降低到較小顆粒方面更有效。
美國專利5 100 605描述了通過在其所謂的清亮溫度(clearingtemperature)(在該溫度以上時(shí)不再是液晶性的)下擠出LCP所形成的(大部分)各向同性LCP的研磨方法。在一個(gè)例子中，描述了兩階段研磨法。本發(fā)明涉及各向異性LCP的研磨方法。
美國專利6174405描述了將低分子量LCP(基本上“預(yù)聚物”)研磨成粉末。其中沒有提到兩階段研磨法。
美國專利5922453和日本專利申請(qǐng)8-13245描述了將LCP研磨成較小的顆粒材料。在這些文獻(xiàn)中沒有提到多階段研磨法。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種將較大的各向異性熱致變液晶聚合物顆粒研磨成較小的各向異性熱致變液晶聚合物顆粒的研磨各向異性熱致變液晶聚合物的方法，其中改進(jìn)包括將所述各向異性熱致變液晶聚合物在兩個(gè)或多個(gè)分隔的階段中研磨。
本發(fā)明還涉及一種從較大的各向異性熱致變液晶聚合物顆粒形成小顆粒的方法，包括(a)將所述各向異性熱致變液晶聚合物在第一研磨設(shè)備中研磨；(b)從所述第一研磨設(shè)備中排出所述各向異性熱致變液晶聚合物；(c)將來自(b)的所述各向異性熱致變液晶聚合物在第二研磨設(shè)備中研磨；和(d)從所述第二研磨設(shè)備中排出所述各向異性熱致變液晶聚合物。
發(fā)明詳述在本文中使用特定的術(shù)語，其中一些術(shù)語是“研磨設(shè)備”是指任何能施加充分剪切力和/或壓擠力而將正在研磨的材料(通常是LCP)破碎成較小顆粒的設(shè)備。這些設(shè)備包括錘磨機(jī)，包括崩解機(jī)和針磨，圓盤式粉碎機(jī)，流化床空氣噴射磨機(jī)，顎式壓碎機(jī)，回轉(zhuǎn)壓碎機(jī)，籠式磨機(jī)，盤式壓碎機(jī)，球磨機(jī)，卵石棒和管式磨，盤式磨碎機(jī)，超微磨碎機(jī)，盤式精研機(jī)等。
“LCP”表示在美國專利4118372描述的TOT實(shí)驗(yàn)測試時(shí)呈各向異性的聚合物，該專利引入本文供參考?！盁嶂伦儭北硎綥CP可以熔融并且在熔體中是各向異性的，如TOT實(shí)驗(yàn)所述。在這里，“LCP”包括LCP與其它聚合物的共混物，只要LCP占該聚合物共混物的至少約50重量％即可，基于在共混物中的聚合物總量計(jì)。
在這里，“各向異性”表示固體形式的LCP(待研磨)是取向的。這可以通過研磨LCP顆粒來檢測。如果LCP是各向異性的，當(dāng)生產(chǎn)足夠小的顆粒時(shí)，它們將是纖維狀的，即在性質(zhì)上是短的和纖維狀的(盡管通常是剛性的)。LCP優(yōu)選不具有清亮溫度，即它在達(dá)到清亮溫度之前就分解了。
本文中“研磨”表示使用研磨設(shè)備(見上)降低固體顆粒的尺寸。
本文中“一種”或“一個(gè)”例如當(dāng)指LCP時(shí)是表示一種或多種。
本文中“包含”表示可以存在所述物質(zhì)(材料)以及任何其它額外物質(zhì)或組合物。
本文中“分級(jí)”表示研磨的(在任何階段)LCP分離呈多類粒度。這些可以是粒度范圍，例如30-60目(通過30目篩網(wǎng)，但被60目篩網(wǎng)截住)，或大于(被30目篩網(wǎng)截住)或小于30目(通過30目篩網(wǎng))。除非另有說明，本文的篩網(wǎng)是帶槽的篩網(wǎng)，這些槽是約1.0cm長，其寬度等于相同公稱篩目尺寸的美國標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)的開孔。優(yōu)選在最后一個(gè)研磨階段之后，大部分LCP將通過30目篩網(wǎng)，更優(yōu)選60目篩網(wǎng)。
在本文，研磨階段(或步驟)表示將待研磨的LCP放入研磨設(shè)備中，降低LCP的平均(平均或中值)粒度，并從研磨設(shè)備中取出LCP。
在本文，研磨LCP。有用的LCP包括在下述文獻(xiàn)中公開的那些美國專利3991013、3991014、4011199、4048148、4075262、4083829、4118372、4122070、4130545、4153779、4159365、4161470、4169933、4184996、4189549、4219461、4232143、4232144、4245082、4256624、4269965、4272625、4370466、4383105、4447592、4522974、4617369、4664972、4684712、4727129、4727131、4728714、4749769、4762907、4778927、4816555、4849499、4851496、4851497、4857626、4864013、4868278、4882410、4923947、4999416、5015721、5015722、5025082、5086158、5102935、5110896、5143956和5710237，都引入本文供參考，以及歐洲專利申請(qǐng)356226。LCP的優(yōu)選形式是芳族聚酯或芳族聚酯酰胺，特別是芳族聚酯?！胺甲濉本酆衔锸侵冈谥麈溨械乃性邮欠辑h(huán)的一部分，或是連接那些環(huán)的官能團(tuán)，例如酯、酰胺或醚(后者已經(jīng)是所用單體的一部分)。芳環(huán)可以被其它基團(tuán)取代，例如烷基。一些特別優(yōu)選的芳族聚酯LCP描述在美國專利5110896和5710237中。其它優(yōu)選的LCP是含有衍生自對(duì)苯二甲酸、乙二醇、和4-羥基苯甲酸和6-羥基-2-萘酸中之一或兩者的重復(fù)單元的那些，或任何它們?cè)诰酆戏磻?yīng)中的化學(xué)等價(jià)物。
除了其它聚合物之外，LCP(組合物)可以含有其它在LCP組合物中常用的材料，例如填料、增強(qiáng)劑、顏料、潤滑劑、抗氧化劑，其中填料和增強(qiáng)劑是優(yōu)選的。
優(yōu)選在一個(gè)、一些或全部研磨步驟、更優(yōu)選全部研磨階段(任何組合)之后，將LCP分級(jí)成至少大于或小于特定的尺寸。在兩階段研磨方法中，還優(yōu)選的是LCP在第一階段之后或在第一階段結(jié)束時(shí)進(jìn)行分級(jí)。在具有多于兩個(gè)階段的研磨過程中，還優(yōu)選的是在除最后階段之外的每個(gè)階段之后分級(jí)LCP。許多類型的研磨機(jī)具有與它們連接的可互換式篩網(wǎng)或篩子，使材料不會(huì)從研磨機(jī)排出，直到它們通過與研磨機(jī)連接的篩網(wǎng)。在本文中，并不認(rèn)為與研磨機(jī)連接的篩網(wǎng)是研磨機(jī)的一部分。這是分級(jí)的一種形式。或者，來自研磨機(jī)的材料可以簡單地篩分成比特定篩目尺寸大或小的粒度級(jí)分，和/或篩分到粒度范圍內(nèi)。
在第一和第二階段研磨操作中有用的研磨機(jī)組合如下顯示。

也可以使用其它組合。在優(yōu)選的組合中，用于第一和第二階段的設(shè)備是相同的，不同之處僅僅在于研磨機(jī)出口上的篩網(wǎng)尺寸，在第二階段中該尺寸較小(較高的篩目數(shù))，或在操作(研磨)表面之間的間隙在第二階段變小。例如在第一階段中，可以研磨到約5-約30篩目，優(yōu)選約5-約15篩目，而在第二階段可以研磨到約20-約100篩目，優(yōu)選約30-約70篩目。如果使用第三研磨階段，則優(yōu)選產(chǎn)品研磨到約60-約150目。通過研磨到(等于或小于)特定篩目例如表示至少約90重量％、更優(yōu)選至少約99重量％的LCP可以通過所需尺寸的篩網(wǎng)。這些篩網(wǎng)尺寸范圍互相重疊。如上所述，平均粒度將在任何研磨階段得到降低。
許多研磨機(jī)可以具有調(diào)節(jié)件，例如在研磨表面或元件之間的間隙。如果相同(類型)的研磨機(jī)在多于一個(gè)階段中使用，則這些調(diào)節(jié)件的變化可以在不同的研磨階段是不同的。一部分這些調(diào)節(jié)件通常影響研磨機(jī)生產(chǎn)的顆粒的尺寸，所以在該研磨階段生產(chǎn)的顆粒的尺寸至少部分地由這些調(diào)節(jié)件決定。
LCP可以干研磨或濕研磨，即存在或不存在顯著量的液體，它們還可以用作研磨過程的冷卻劑。另外，諸如水之類的液體可以在一個(gè)或多個(gè)研磨階段中用作“載體”，特別是當(dāng)希望生產(chǎn)LCP的漿液時(shí)。這些漿液(或干研磨的LCP的水分散體)特別用于通過常規(guī)造紙技術(shù)形成非織造片材或紙張。
在一些情況下，特別是當(dāng)LCP進(jìn)行干研磨時(shí)，優(yōu)選例如用干冰或液氮冷卻LCP。這有時(shí)使得研磨機(jī)更容易破碎其中所加入的LCP顆粒。
在實(shí)施例中，除非另有說明，所有所用的LCP具有與美國專利5110896實(shí)施例4相同的組成，即摩爾比為50/50/70/30/320的氫醌/4，4’-雙酚/對(duì)苯二甲酸/2，6-萘二甲酸/4-羥基苯甲酸。
在實(shí)施例中，“漿液”表示懸浮在水中的纖維狀物質(zhì)。
在實(shí)施例中使用以下設(shè)備Sprout-Waldron磨機(jī)，由Andritz Sprout-Bauer，Inc.，Muncy，PA17756，USA制造。
BantamMikro粉碎機(jī)，由Division of MikroPul，United StatesFilter Corp.Summit，NJ 07901，USA制造。
Ahlstrom Master Screen F1，由Ahlstrom Machinery Corp.FIN-48601，Kaphula，F(xiàn)inland制造。
LCP漿液的平均長度用Fiber Quality Analyzer(OpTestEquipment，Inc.，900 Tupper Street，Hawkesbury，Ontario，CanadaK6A353)檢測。
實(shí)施例1LCP的線切粒料在直徑30.5cm的Sprout-Waldron 12-2C-2976-A型單旋轉(zhuǎn)盤式精研機(jī)中研磨，該精研機(jī)配備有在一個(gè)通路中的多個(gè)板，各板之間的間隙是約25微米，加料速度是約60g/分鐘，并以約4kg水/1kg粒料的量連續(xù)加入水。所得的LCP漿液另外在BantamMikro粉碎機(jī)(CF型)中研磨到通過30目篩。最終漿液的算術(shù)平均長度、長度加權(quán)平均長度和重量加權(quán)平均長度分別為0.21、0.65和1.40mm。
實(shí)施例2所用的LCP具有與美國專利5110896實(shí)施例9相同的組成，即摩爾比為50/50/85/15/320的氫醌/4，4’-雙酚/對(duì)苯二甲酸/2，6-萘二甲酸/4-羥基苯甲酸。顆粒LCP通過在BantamMikro粉碎機(jī)(CF型)中將LCP(70重量％)和聚四氟乙烯粉末(30重量％)的熔體共混物與液氮一起研磨直至顆粒通過約10目篩來制備。顆粒在相同的裝置中用額外的液氮再次研磨直至它們能通過約40目篩。
實(shí)施例3LCP的線切粒料在直徑30.5cm的Sprout-Waldron 12-2型雙盤式精研機(jī)中研磨，該精研機(jī)配備有在一個(gè)通路中的多個(gè)C-2976-A型板，各板之間的間隙是約25微米，加料速度是約60g/分鐘，并以約4kg水/1kg粒料的量連續(xù)加入水。所得的LCP漿液另外在BantamMikro粉碎機(jī)(CF型)中用約額外1kg水/kg干產(chǎn)物研磨(不從第一步驟除水)，通過60目篩。最終漿液的算術(shù)平均長度、長度加權(quán)平均長度和重量加權(quán)平均長度分別為0.18、0.39和0.86mm。
實(shí)施例440目篩的顆粒狀LCP如下制備將具有與美國專利5110896實(shí)施例9相同的組成、即摩爾比為50/50/85/15/320的氫醌/4，4’-雙酚/對(duì)苯二甲酸/2，6-萘二甲酸/4-羥基苯甲酸的LCP在BantamMikro粉碎機(jī)(CF型)中進(jìn)行粗研磨，它還含有30重量％的玻璃纖維，是樹脂粒料的形式(右圓筒，直徑和長度是約1/8英寸)，其中也存在液氮和粗排料篩(約10篩目)。粗切樹脂然后與額外的液氮返回到BantamMikro粉碎機(jī)(CF型)中，直至最終的產(chǎn)品能通過40目篩。
實(shí)施例5LCP的粒料在直徑91.4cm的Sprout-Waldron 36-2型單旋轉(zhuǎn)盤式精研機(jī)中研磨，該精研機(jī)配備有多個(gè)16808型板，各板之間的間隙是約0.73毫米，加料速度是約1.5kg/分鐘，并以約98.8kg水/1kg粒料的量加入水。在第一次通過后，所得的漿液稀釋到約0.8重量％的稠度，并以漿液二次循環(huán)第二次用精研機(jī)研磨，此時(shí)盤之間的間隙是約0.25mm。精研后的LCP漿液通過帶有0.36mm寬(約45目篩)的槽的Ahlstrom F1 Master Screen篩，最終漿液的算術(shù)平均長度、長度加權(quán)平均長度和重量加權(quán)平均長度分別為0.14、0.45和1.82mm。
權(quán)利要求
1.一種從較大的各向異性熱致變液晶聚合物顆粒形成小顆粒的方法，包括(a)第一研磨階段，其中所述各向異性熱致變液晶聚合物在第一研磨設(shè)備中研磨；(b)從所述第一研磨設(shè)備中排出所述各向異性熱致變液晶聚合物；(c)第二研磨階段，其中來自(b)的所述各向異性熱致變液晶聚合物在第二研磨設(shè)備中研磨；和(d)從所述第二研磨設(shè)備中排出所述各向異性熱致變液晶聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述熱致變液晶聚合物含有一種或多種其它組分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述熱致變液晶聚合物是與一種或多種其它聚合物的共混物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述熱致變液晶聚合物在一個(gè)或多個(gè)所述第一研磨階段和所述第二研磨階段之后進(jìn)行分級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述研磨是干式研磨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述研磨是濕式研磨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中至少約90重量％(d)的產(chǎn)品通過30目篩。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中至少約90重量％(d)的產(chǎn)品通過60目篩。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述熱致變液晶聚合物是芳族聚酯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，另外包括一個(gè)或多個(gè)額外的研磨階段。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一研磨設(shè)備和所述第二研磨設(shè)備是相同或不同的。
全文摘要
熱致變液晶聚合物可以通過使用兩個(gè)或多個(gè)階段研磨方法被研磨成較小粒度。所生產(chǎn)的顆粒通常是較短的，但仍然是纖維。研磨的LCP用于旋轉(zhuǎn)模塑、粉末涂覆和形成非織造結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H05K1/03GK1549763SQ02816872
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2002年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月30日
發(fā)明者M·R·薩米爾斯, M R 薩米爾斯 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司