[发明专利]控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法以及与其相关的产品

说明书

本发明涉及控制填料‑聚合物组合物中的电阻率的方法以及与其相关的产品。描述了使用双相填料控制填料‑聚合物组合物中的电阻率的方法。进一步描述了包含所述双相填料的聚合物组合物。

本申请是申请号为201180067419.3、申请日为2011年12月07日、发明名称为“控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法以及与其相关的产品”的专利申请的分案申请。

背景技术

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2010年12月14日提交的在先美国临时专利申请No.61/422,877的权益，其全部内容引入本文作为参考。

本发明涉及填料以及在填料-聚合物组合物中的填料。本发明进一步涉及具有受控电阻率的填料-聚合物组合物以及控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法。

在制造填料-聚合物组合物中，期望在用于不同用途的填料-聚合物组合物中具有特定(certain)电阻率，例如体积电阻率和/或表面电阻率。体积电阻率的期望范围取决于具体应用且例如可为10¹-10¹⁸Ω·cm。一些市售聚合物的典型的体积电阻率值为10¹²-10¹⁸Ω·cm。经常添加导电填料如炭黑以降低颗粒-聚合物组合物(也称为复合物)的电阻率。当碳颗粒的浓度达到形成连续导电路径的临界值时，发生复合物电阻率的急剧变化。

复合物的电阻率可受炭黑的化学官能化的影响，例如，通过利用重氮化学(diazonium chemistry)，其中在炭黑上连接含烷基的基团或含芳族的基团。美国公开专利申请No.2006/0084751A1提供使用非聚合物有机基团经由重氮化学对炭表面进行的一些类型的化学官能化的一些实例。虽然该化学官能化已经相当有用且在填料-聚合物组合物方面具有重要进步，但是，炭黑的化学官能化可具有如下缺点：连接到炭黑表面上的化学基团对于高温敏感。例如，在高于150℃的温度下，连接到炭黑上的化学基团可被破坏，这可导致电阻率性能的损失。由于一些填料-聚合物组合物以高温工艺制造或优选以高温工艺制造或者在后处理中经历高温，因此，使用对高温工艺不太敏感的替代方案以控制填料-聚合物组合物中的电阻率是有益的。

此外，还期望具有可允许控制聚合物组合物中的电阻率的填料。这样的填料在如以下示例的各种应用中具有益处：

一个应用是用于电子照相复合物，所述电子照相复合物可得益于可将聚合物膜表面电阻率调整至例如10⁶-10⁹Ω/sq的填料。电子照相复合物(卷形物和带)的电阻率的这样的中等范围对于准确操作、特别是转印带电调色剂颗粒和显影图像可为重要的。通常地，这样的复合物需要避免导电性过大或电阻性过大。

另一实例是用于电子工业配制物(例如黑色油墨、粘合剂等)，其中颜色及高电阻率可为重要的。需要高电阻率炭黑以确保电子部件的恰当操作并避免当炭黑颗粒未很好地分散在配制物中时发生短路。

炭黑颗粒的主要用途之一是用于增强橡胶聚合物(轮胎应用)。典型地，增强的聚合物复合物(例如，轮胎)具有约30重量％的炭黑。炭黑颗粒的这样的高浓度导致复合物的电逾渗，这用于某些橡胶应用以消散静电电荷。但是，存在可得益于还具有电阻性的增强聚合物的应用，例如涉及绝缘橡胶复合物、绝缘聚合物复合物、各种绝缘粘合剂及密封剂配制物的应用。

因此，期望控制填料-聚合物组合物中的电阻率，包括图1中所示的较困难区域，区域1和2。还期望具有可允许控制填料-聚合物组合物中的电阻率且更可分散在某些类型化学物质(例如有机硅型化学物质)中的填料。

因此，需要克服前述缺点并提供控制填料-聚合物组合物中的电阻率的方法以获得期望的电阻率范围，特别是不单独或完全不取决于导电填料颗粒的化学官能化的方法。此外，需要提供更可分散于各种类型聚合物组合物(包括有机硅聚合物组合物)中的具有受控电阻率的填料-聚合物组合物。