NANO-SIZED PARTICLES SUCH AS NANO-CLAYS CAN BE MIXED WITH POLYMERS THROUGH EITHER MELT COMPOUNDING OR IN-SITU POLYMERIZATION

• Main Authors: TOMASKO, DAVID, L, KOELLING, KURT, W, LEE, JAMES, L, HAN, XIANGMIN, ZENG, CHANGCHUN
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 16.12.2004
• Edition: 7
• Subjects: AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F,C08G; ARTIFICIAL STONE; CEMENTS; CERAMICS; CHEMISTRY; COMPOSITIONS BASED THEREON; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDINGMATERIALS; CONCRETE; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; LIME, MAGNESIA; METALLURGY; ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; REFRACTORIES; SLAG; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; TREATMENT OF NATURAL STONE; WORKING-UP

Nano-sized particles such as nano-clays can be mixed with polymers through either melt compounding or in-situ polymerization. By modifying the particle surface with various surfactants and controlling processing conditions, we are able to achieve either intercalated (partial dispersion) or exfoliated (full dispersion) nano-clay distribution in polymers with the clay content up to 35% by weight. When a blowing agent is injected into the nanocomposite in an extruder (a continuous mixer) or a batch mixer, polymeric foam can be produced. Supercritical carbon dioxide, an environmentally friendly, low-cost, non-flammable, chemically benign gas is used as the blowing agent. This process forms a microcellular foam with very high cell density (>1O cells/cc) and small tell size (<5 microns) can be achieved by controlling the C02 content, melt and die temperature, and pressure drop rate. L'invention concerne des particules nanométriques de type nano-argiles qui peuvent être mélangées à des polymères par formation de composition à l'état de fusion ou polymérisation in situ. Par modification de la surface des particules à l'aide de divers tensioactifs et par régulation des conditions de traitement, on peut obtenir une répartition de nano-argile intercalée (dispersion partielle) ou exfoliée (dispersion complète) dans les polymères, la teneur en argile pouvant s'élever jusqu'à 35% en poids. Une mousse polymère peut être produite lorsqu'un agent d'expansion est injecté dans le nanocomposite dans une extrudeuse (un mélangeur continu) ou un mélangeur discontinu. Le dioxyde de carbone supercritique, un gaz sans danger pour l'environnement, peu coûteux, ininflammable, chimiquement bénin, est utilisé en tant qu'agent d'expansion. Ce procédé permet de former une mousse microcellulaire présentant une densité d'alvéole très élevée (>10 alvéoles/cm ) et une taille d'alvéole réduite (<5 microns), pouvant être obtenue par régulation de la teneur en CO2, de la température de fusion et de l'extrudeuse, et de la vitesse de chute de pression.