复合材料

文档序号:1776399 发布日期:2019-12-03 浏览:28次 >En<

阅读说明:本技术 复合材料 (Composite material ) 是由 ***·阿里·萨那古伊 于 2018-02-22 设计创作,主要内容包括:公开了复合材料和生产用于制造、建筑和建造的复合材料的方法。如本文公开的组合物包含分散在热塑性聚合物和蜡的基质中的高比例的颗粒废料。生产复合材料的方法包括将热塑性聚合物和蜡与颗粒材料熔体混合,从而将颗粒材料分散在复合材料的熔体混合物中。(Disclose the method for the composite material of composite material and production for manufacturing, building and build.Composition as disclosed herein includes a high proportion of granular wastes being dispersed in the matrix of thermoplastic polymer and wax.The method of production composite material includes by thermoplastic polymer and wax and granular materials melt mixed, so that granular materials is dispersed in the melt blend of composite material.)

复合材料

技术领域

本公开内容涉及复合材料,特别是在建筑(building)和建造(construction)行业中使用的复合材料。本公开内容还涉及生产复合材料的方法。

背景

对本公开内容的背景的以下讨论意图有助于对本发明的理解。然而,应当理解的是,该讨论不是确认或承认提到的任何材料是如在本申请的优先权日公布的、已知的或公知常识的一部分。

在聚合物材料(塑料)的制造中已知的是,使用少量的约1至约5重量百分比的蜡以降低聚合物材料的粘度和熔点和/或以充当润滑剂和脱模剂。尽管增加蜡的体积可以降低相对聚合物体积并且降低制造成本,但是它还不利地影响聚合物材料的机械强度。

还已知的是,使用惰性填充剂例如碳酸钙、滑石、高岭土、硫酸钡、二氧化硅、云母、飞灰、木粉和锯末作为塑料中的填充剂,以改变和改进物理性质和机械性质,例如机械强度、流变行为和热降解。这些填充剂的均匀分布在这些性质的增强中起着重要作用。

这样的填充剂的附聚可以降低它们赋予聚合物的物理性质和机械性质的改进的能力。一些研究已经考虑了这样的填充剂的表面改性,以增强聚合物填充剂的相互作用并且改进填充剂在聚合物中的分散。通过化学改性,一些研究人员已发现填充剂的浓度可以增加到10%,而不会损害复合材料的性质。

存在对新的并且改进的复合材料的需求,该复合材料使用低成本材料并且具有适合广泛应用的合意的物理性质和机械性质。

概述

本公开内容提供了复合材料和生产复合材料的方法。

本公开内容的一个方面涉及复合材料,该复合材料包括分散在热塑性聚合物和蜡的基质中的颗粒材料。

在一个实施方案中,复合材料包括分散在热塑性聚合物和蜡的均质基质(homogenous matrix)中的颗粒材料。

在可选择的实施方案中,复合材料包括分散在热塑性聚合物和蜡的非均质基质中的颗粒材料。

在一个实施方案中,颗粒材料可以选自包括以下的组:飞灰、煤胞、来自燃煤的液态排渣锅炉设备(coal-fired wet-bottom boiler plant)的炉渣、来自废物焚烧炉的灰、火山灰、来自废物至能源工艺(waste-to-energy process)的残渣、二氧化硅、沙子、玻璃、高岭土、赤泥、重晶石、氧化铝、氧化铁、二氧化钛、氧化锆、陶瓷金属氧化物、废水泥颗粒、木粉、锯末、农业废物例如坚果壳、玉米芯颗粒、米糠、胶粉(ground rubber),或上述中的一种或更多种的组合。

在一个特定的实施方案中,颗粒材料包括飞灰。

在一个特定的实施方案中,热塑性聚合物可以包括低密度聚乙烯。

在一个特定的实施方案中,蜡可以包括石蜡。

本公开内容的另外的方面涉及生产复合材料的方法,所述方法包括将热塑性聚合物和蜡与飞灰熔体混合(melt mix),从而将飞灰分散在复合材料的熔体混合物中。

在一个实施方案中,该方法还可以包括将所述熔体混合物成形为期望的形式,并且允许所述熔体混合物硬化。将熔体混合物成形可以包括挤出、模制或压延。

本公开内容的另一方面涉及由如本文所述的复合材料制成的制造的物品。

具体实施方式

在下文中并且参考附图描述了本公开内容的多个实施方案,在附图中:

图1示意性地图示出了用于制备根据本发明的实施方案的复合材料的装置和工艺。

实施方案的描述

本公开内容涉及复合材料,特别是在建筑和建造行业中使用的复合材料。本公开内容还涉及生产复合材料的方法。

一般术语

在整个本说明书中,除非另有特别说明或上下文另有要求,否则对单个步骤、物质的组合物、步骤的组或物质的组合物的组的提及应当被视为涵盖这些步骤、物质的组合物、步骤的组或物质的组合物的组中的一个和多于一个(即一个或更多个)。因此,如本文所使用的,除非上下文另外清楚地指出,否则单数形式“一(a)”、“一(an)”、和“该(the)”包括复数方面。例如,提及“一(a)”包括单个以及两个或更多个;提及“一(an)”包括单个以及两个或更多个;提及“该(the)”包括单个以及两个或更多个等等。

除非另有具体说明,否则本文所述的本公开内容的每个实例将加以必要的修改被应用于所有其他实例。本公开内容不受限于本文描述的具体实例的范围内,具体实例仅意图用于示例的目的。功能上等同的产品、组合物和方法清楚地在如本文描述的公开内容的范围内。

术语“和/或”,例如,“X和/或Y”应当被理解为意指“X和Y”或“X或Y”,并且应当被视为对两种含义或对任一含义提供明确的支持。

在整个本说明书中,措词“包括(comprise)”或变型例如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”将被理解为意味着包括所陈述的要素、整数或步骤,或者要素、整数或步骤的组但不排除任何其他的要素、整数或步骤,或者要素、整数或步骤的组。

除非另外定义,否则在此所使用的所有技术和科技术语均具有如本发明所属的领域中的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管可以在本发明的实践或测试中使用类似于或等效于在此所述的那些方法和材料的方法和材料,但在下面描述适合的方法和材料。在发生冲突的情况下,以包括定义的本说明书为准。另外,这些材料、方法和实例仅是说明性的并且不意图是限制性的。

应当注意,在本文表示值的范围时,将清楚地理解,该范围涵盖该范围的上限和下限,以及这些限值之间的所有值。

如在整个说明书中使用的术语“约”意指大致或接近,并且在本文阐述的数值或范围的上下文中,意图涵盖所述的或要求保护的数值或范围的±10%或更小、±5%或更小、±1%或更小,或±0.1%或更小的变化。

复合材料

复合材料包括分散在热塑性聚合物和蜡的基质中的颗粒材料。

颗粒材料可以选自包括以下的组:飞灰、煤胞、来自燃煤的液态排渣锅炉设备的炉渣、来自废物焚烧炉的灰、火山灰、来自废物至能源工艺的残渣、二氧化硅、沙子、玻璃、高岭土、赤泥、重晶石、氧化铝、氧化铁、二氧化钛、氧化锆、陶瓷金属氧化物、废水泥颗粒、木粉、锯末、农业废物例如坚果壳、玉米芯颗粒、米糠、胶粉,或上述中的一种或更多种的组合。颗粒材料可以是惰性的(例如无毒的)或非惰性的(有毒的或潜在地有害的)。

取决于最终产品的材料和应用,可以使用一系列的颗粒尺寸来形成复合材料,从微小尺寸到大尺寸的颗粒。

复合材料可以包含约10wt%至约90wt%的颗粒材料,甚至约60wt%至约90wt%的颗粒材料。特别地,复合材料可以包含约10wt%至约90wt%的飞灰,甚至约60wt%至约90wt%的飞灰。

飞灰可以被定义为从燃烧粉煤(pulverised coal)的锅炉的烟道气中提取的固体材料。取决于正被燃烧的煤的来源和组成,以及在其生产中使用的燃烧条件和污染控制设备,飞灰的化学性质和物理性质可以不同。通常,飞灰包含二氧化硅(SiO2)(无定形的和结晶的两者)、氧化铝(Al2O3)和氧化钙(CaO)。飞灰还可以包含其他微量元素,包括但不限于砷、铍、硼、镉、铬、钴、铅、锰、汞、钼、硒、锶、铊和钒。

飞灰颗粒的形状通常为球形,并且尺寸在从0.5μm至100μm的范围。

根据澳大利亚标准AS3582.1,可以推荐两种等级的飞灰,普通等级和特级。飞灰的分类标准基于在AS3583(13)的多个部分中描述的测试,其中主要规定的要求包括:细度(%穿过45微米筛);烧失量、含湿量和SO3含量。特级飞灰,通常被称为超细飞灰,可以具有与细级飞灰(fine grade fly ash)相同的性质。它们可以专门选自从烟道气中收集较细材料的发电站沉淀器组(power station precipitator bank),或者被收集和后碾磨(post-mill)以及分类,以生产符合AS3582.1定义的细粒产物。

将理解的是,飞灰可以在不同的国家根据不同的标准和规范被分类。

然而,尽管飞灰的物理性质和化学性质存在差异,但它改进了本文所述的复合材料的机械性质中的一种或更多种,例如刚度、强度、抗冲击性和耐温性、尺寸稳定性、蠕变性、表面硬度、耐擦伤性、耐火性和紫外线降解。

任何热塑性聚合物都可以有利地用于复合材料中。当配制复合材料或当混合复合材料时,从约100℃至约260℃软化或处于熔融形式的热塑性聚合物在降低能量成本方面是最方便的。这样的聚合物将是本领域技术人员公知的,并且包括但不限于聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚卤乙烯(polyvinyl halide)、聚乙烯醇、聚腈、聚缩醛、聚酰亚胺、聚芳酮(polyarylketone)、聚醚酮、聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoate)、聚己内酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚砜、聚环氧乙烷、聚亚苯基硫化物(polyphenylenesulphide)、聚乙酸酯、液晶聚合物、含氟聚合物、离子聚合物(ionomeric polymer)以及它们中的任何的共聚物以及它们中的任何两种或更多种的组合。

特别优选的热塑性聚合物包括聚乙烯(包括高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE))、聚丙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙酸纤维素、环烯烃共聚物、乙基-乙酸乙烯酯(ethyl-vinyl acetate)、乙烯乙烯醇(ethylene vinyl alcohol)、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚丙烯腈、聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺-酰亚胺、聚芳醚酮、聚丁烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酯、聚氯三氟乙烯(polychlorotrifluorethylene)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸亚环己基二亚甲酯(polycyclohexylene dimethyleneterephthalate)、聚碳酸酯、聚羟基丁酸酯、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酰亚胺、聚醚砜、氯化聚乙烯、聚酰亚胺、聚乳酸、聚甲基戊烯、聚苯乙烯醚、聚亚苯基硫化物(polyphenylenesulphide)、聚邻苯二甲酰胺、聚砜、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚氨酯、丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、尼龙、聚丁二烯、苯乙烯-丙烯腈及其混合物。

聚乙烯特别适合用于如本文所述的复合材料,因为它是相对惰性的,并且具有可以在从约105℃至约130℃的范围内的熔化温度。

聚乙烯可以基于诸如其密度和支化度的特征被分类成若干不同的类别。其机械性质显著地取决于诸如支化的程度和类型、晶体结构以及分子量的变量。当根据密度分类时,聚乙烯以多种形式存在,最常见的是高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)。

LDPE的性质,如下文表1中所示,使其适合用于复合材料。

表1-LDPE的性质

密度(g/cm<sup>3</sup>) 0.910-0.940
拉伸强度(N/mm<sup>2</sup>) 0.20-0.40
熔点(℃) 105-115
玻璃化转变温度(℃) -125
弹性(杨氏)模量(GPa) 0.30

LDPE特别适合用于如本文所述的复合材料。LDPE由0.910-0.940g/cm3的密度范围界定。LDPE具有高度的短链和长链支化,这意味着链也不会堆积到晶体结构中。因此,它具有较弱的分子间力和较少的偶极诱导偶极相互作用。这导致具有较低的拉伸强度和增加的延展性的聚合物材料。长链的高度支化给予熔融LDPE独特和合意的流动性质。

热塑性聚合物的品质可以是一流的或经由再循环被再加工。使用再循环的热塑性聚合物可以为制造商降低成本,并且可以符合或超过环境可持续性要求。

在一些实施方案中,热塑性聚合物可以以按基质的总重量计从约10%至约95%的量存在热塑性聚合物和蜡的基质中。在一些实施方案中,热塑性聚合物可以以按基质的总重量计的以下的量存在:从约20%至约95%、从约30%至约95%、从约30%至约90%、从约30%至约85%、从约30%至约80%、从约30%至约75%、从约30%至约70%、从约30%至约65%、从约30%至约60%、从约30%至约55%、从约30%至约50%、从约30%至约45%、从约30%至约40%,或从约30%至约35%。

复合材料还包括蜡。如本领域技术人员所理解的,蜡属于在环境温度附近有延展性的一类化合物。典型地,蜡在高于45℃熔化,以产生低粘度液体。蜡是疏水性的,但是可溶于有机非极性溶剂。所有蜡都是有机化合物,其既有合成的,也有天然衍生的。天然蜡通常是脂肪酸和长链醇的酯。合成蜡是缺少官能团的长链烃。

适合用于复合材料的蜡包括任何各种烃(直链或支链的烷烃或烯烃)、酮、二酮、伯醇或仲醇、醛、甾醇酯、链烷酸、萜烯、单酯,例如具有在从C12-C38范围内的碳链长度的那些。二酯或其他支化酯也是合适的。该化合物可以是醇(甘油或甘油以外的)和C8或更高级脂肪酸的酯。

在一些实施方案中,蜡选自以下中的一种或更多种:矿物蜡,例如石蜡、蜂蜡(例如从Strahl and Pitsch of West Babylon,New York可得的白蜂蜡SP-422P)、中国蜡、羊毛脂、虫胶蜡、鲸蜡、杨梅蜡、小烛树蜡(candelilla)、植物蜡例如巴西棕榈蜡、昆虫蜡、蓖麻蜡、茅草蜡、日本蜡、荷荷巴油、小冠椰子蜡、米糠蜡、大豆蜡、莲花蜡(lotus wax)(例如,从Deveraux specialities,Silmar,California可得的莲珠花蜡(Nelumbo Nucefera FloralWax))、地蜡(ceresin wax)、褐煤蜡、天然地蜡(ozocerite)、泥煤蜡、微晶蜡、石油膏、费托蜡、取代酰胺蜡(substituted amide wax)、十六烷基棕榈酸酯、十二烷基棕榈酸酯、十六烷基硬脂酰基硬脂酸酯(cetostearyl stearate)、聚乙烯蜡(例如PERFORMALENE 400,其具有450的分子量和84℃的熔点,从New Phase Technologies of Sugar Land,Texas可得)和硅酮蜡,例如C30-45烷基聚甲基硅氧烷(alkyl methicone)和C30-45烯烃(例如Dow CorningAMS-C30,其具有70℃的熔点,从Dow Corning of Midland,Michigan可得)。

在一些实施方案中,复合材料包括石蜡。石蜡是一种石油产品,其由氢和具有20-40个碳原子的碳分子组成。石蜡广泛用于工业和日常生活的各种应用。石蜡的性质在下文表2中示出。

表2-石蜡的性质

密度(g/cm<sup>3</sup>) 0.88-0.92
熔点(℃) 40-70
沸腾温度(℃) 370

在一些实施方案中,蜡可以以按基质的总重量计从约5%至约90%的量存在热塑性聚合物和蜡的基质中。在一些实施方案中,蜡可以以按基质的总重量计的以下的量存在:从约5%至约80%、从约5%至约70%、从约10%至约70%、从约15%至约70%、从约20%至约70%从约25%至约70%、从约30%至约70%、从约35%至约70%、从约40%至约70%、从约45%至约70%、从约50%至约70%、从约55%至约70%、从约60%至约70%,或从约65%至约70%。

飞灰可以分散在热塑性聚合物和蜡的均质基质中。如本文使用的术语“均质基质”指的是连续相,其中热塑性聚合物和蜡彼此密切混合达到以下的程度:基质在所有各处具有均匀的组成和性质,并且热塑性聚合物和蜡的颗粒在所有各处是不可区分的。

可选择地,飞灰可以分散在热塑性聚合物和蜡的非均质基质中。如本文使用的术语“非均质基质”指的是混合物,其中热塑性聚合物的颗粒在蜡的基质内是可区分的。

热塑性聚合物的颗粒可以具有任何合适的形态,并且具有高达5mm的颗粒尺寸。通常,热塑性聚合物的颗粒可以通过挤出并且切割至期望的颗粒尺寸来制备。热塑性聚合物颗粒可以在制备所述非均质基质或如本文所述的复合材料之前任选地被包覆在蜡中。蜡涂层可以包括用于特定目的的如下文所述的其他添加剂。

在一个实施方案中,复合材料可以包括分散在非均质基质中的颗粒材料,其中所述非均质基质包括分散在包括蜡的均质基质中的第一热塑性聚合物的颗粒以及具有比所述第一热塑性聚合物低的熔点并能够与蜡形成所述均质基质的第二热塑性聚合物的颗粒。

复合材料中飞灰与所述基质的比可以是从约20:80至约80:20、或从约60:40至约70:30,或从约70:30至约75:25。

在一些实施方案中,复合材料可以任选地包含以足以获得复合材料的所需的加工性质或性能的量的一种或更多种添加剂。添加剂的量不应当浪费添加剂,也不应当损害复合材料的加工或性能。

任选的添加剂的说明性实例包括但不限于增粘剂、杀生物剂(抗菌剂、杀真菌剂和防霉剂);防雾化剂;抗静电剂;粘接剂、发泡剂和泡沫剂;分散剂、填充剂和增量剂;防火剂和阻燃剂以及防烟剂;冲击改性剂;引发剂;润滑剂;云母类(micas);颜料、着色剂和染料;增塑剂;加工助剂;脱模剂;硅烷、钛酸盐和锆酸盐;光滑剂和防粘连剂;稳定剂;硬脂酸盐;紫外线吸收剂;粘度调节剂;及其组合。

当灰分或已经被氧化并且不充当燃料来源的其他材料被用作颗粒成分时,复合材料被认为具有关于阻燃性方面用于建造的有益的品质。不受理论所束缚,认为在聚合物和蜡基质中的大比例的不可燃颗粒材料(无论是否包括阻燃化学品)将用于例如抵抗或扑灭建筑结构的一面上的火焰。此外,与火焰损坏后的混凝土材料相对照,也许可能的是随后修复由如本文公开的复合材料形成的结构构件。

如本文公开的复合材料可以被用作多层夹层结构中的一层或更多层,所述夹层结构还可以包括绝缘材料、结构金属、抹灰(rendering)和/或涂层等。在如本文公开的复合材料被用于室外结构的建造的情况下,外部的抹灰或涂层可以提高聚合物组分对由于来自入射阳光的紫外线引起的降解的抗性。具有合适的物质的表面层或抹灰还可以被用来提高整个结构的耐火性。当然,对于例如在地下或水下的应用,耐火性和UV降解性是无关紧要的。

已经发现根据本发明的实施方案构建的复合材料具有非常合意的性能特征。例如,在下表3中所示的产品性能测试结果是由NATA认可的实验室在US DOE测试方案下获得的。

表3-产品性能测试结果

组合物 压缩 硬度计 可浸出性
60%废颗粒、40%聚合物/蜡基质 2550psi 59肖氏硬度D 0.023%
70%废颗粒、30%聚合物/蜡基质 2923psi 63肖氏硬度D 0.023%
80%废颗粒、20%聚合物/蜡基质 2873psi 57肖氏硬度D 0.134%

(浸入蒸馏水中11天后的可浸出性测量)

生产复合材料的方法

生产复合材料的方法包括将热塑性聚合物和蜡与颗粒材料熔体混合,从而将颗粒材料分散在复合材料的所述熔体混合物中。

在一个实施方案中,在将颗粒材料与热塑性聚合物和蜡熔体混合之前,可以通过如本领域技术人员已知的任何合适的常规技术将颗粒材料粉碎成期望的颗粒尺寸,所述常规技术包括但不限于研磨、压碎、碾磨。

有利地,颗粒材料在熔体混合之前不需要干燥,因为来自熔体混合步骤的热能通常足以降低颗粒材料在其分散在热塑性聚合物和蜡的基质中时的含湿量。

术语“熔体混合”或“机械熔体混合”是可互换的,并且如本文使用的,指的是机械过程,其中热塑性聚合物与蜡的混合物和飞灰在所述混合物处于熔融状态或液态时被机械混合。因此,熔体混合意图是不同于飞灰仅仅向熔融混合物中的添加,或反之亦然,在所述添加中,飞灰在整个混合物中的混合和分散将受到限制或不存在并且相当低效。

熔体混合可以有利地使用本领域中已知的技术和设备来进行。例如,熔体混合可以使用连续挤出设备来实现,所述连续挤出设备例如双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、其他多螺杆挤出机和Farell混合机。

熔体混合物可以包括热塑性聚合物和蜡的均质混合物,该均质混合物冷却成均质基质。

可选择地,熔体混合物可以包括热塑性聚合物和蜡的非均质混合物,如先前所述。当冷却时,热塑性聚合物作为在蜡基质中的热塑性聚合物的颗粒被分散在非均质混合物中。

当进行如本文所述的方法时,热塑性聚合物和蜡以及颗粒材料(例如飞灰)可以一起或分开地被引入熔体混合设备。热塑性聚合物、蜡和任选地一种或更多种添加剂也可以一起或分开地被引入熔体混合设备。

在一些实施方案中,可以将包覆在蜡中的热塑性聚合物的颗粒引入到熔体混合设备中,以制备热塑性聚合物和蜡的均质基质。在该特定实施方案中,热塑性聚合物的熔点低于熔体混合设备的操作温度,使得热塑性聚合物和蜡两者在低于操作温度时软化和熔化,并且结合以产生均质基质。颗粒材料(例如飞灰)可以与蜡包覆的热塑性聚合物颗粒一起或分开地被引入熔体混合设备。

可选择地,可以将包覆在蜡中的热塑性聚合物的颗粒引入到熔体混合设备中,以制备热塑性聚合物和蜡的非均质基质。在该可选择的实施方案中,热塑性聚合物的熔点高于熔体混合设备的操作温度。因此,在操作温度下,热塑性聚合物颗粒保持其形状和形态,同时蜡软化和熔化,从而产生分散在熔融蜡基质中的热塑性聚合物颗粒的非均质基质。颗粒材料(例如飞灰)可以与蜡包覆的热塑性聚合物颗粒一起或分开地被引入熔体混合设备。

在一些实施方案中,可以制备包含蜡、第一热塑性聚合物和第二热塑性聚合物的非均质基质,所述第二热塑性聚合物具有比第一热塑性聚合物低的熔点并且能够与蜡形成均质基质。任选地包覆在蜡中的第一热塑性聚合物和第二热塑性聚合物的颗粒可以与颗粒材料(例如飞灰)和蜡一起或分开地被引入熔体混合设备。在该特定实施方案中,颗粒材料和第一热塑性聚合物被分散在第二热塑性聚合物和蜡的均质基质中。

熔体混合物提供相对低粘性的熔融基质,颗粒材料可以分散在其中。

如本文所述的方法的一个实施方案可以参考图1来说明,图1是用于实施该方法的装置100的图示。在装置100中,颗粒材料12经由料斗16被进料至熔体混合设备14中。如本文所公开的,诸如热塑性聚合物的粘接材料10、蜡和任选地一种或更多种添加剂可以经由一个或更多个料斗18与颗粒材料分开地被添加至熔体混合设备14中。

熔体混合设备14可以包括螺旋式输送机,该螺旋式输送机有助于颗粒材料与热塑性聚合物和蜡的均质(或非均质)混合物的混合,并且可以将所得混合物输送通过一个或更多个加热区22、24、26以熔化所述混合物并将颗粒材料分散遍及所得熔融基质。

进料过程可以是自动的,并且优选地是微处理器控制的。可以使用多个进料器,其中每个单独的进料器由主控制器调节,主控制器监测和调节颗粒材料、蜡和热塑性聚合物的递送,以保持这些组分之间期望的重量比或体积比。

有利地,当颗粒材料在与热塑性聚合物和蜡熔体混合之前经过加热元件20时,该颗粒材料可以在熔体混合设备14中经历干燥。

该方法还可以包括在允许所述熔体混合物硬化之前,将由熔体混合设备14产生的所得复合材料30成形为期望的形式。在实施方案中,将熔体混合物成形可以包括将材料挤出、模制或压延成期望的形式。

在一个特别有利的应用中,如本文公开的复合材料可以被用于增材制造工艺(additive manufacturing process),其中复合材料在单个程序/装置中被熔体混合并且形成为制造的结构或物品。例如,国际专利公布WO2017/035584描述了用于制造复合材料的增强的增材制造工艺,所述增强的增材制造工艺可以被用于与如本文公开的复合材料一起使用。该公布的公开和内容据此通过引用并入本文。

任何数量的制造的物品都可以由如本文所述的复合材料制成。制造的物品的说明性实例包括但不限于:器具,例如冰箱、冷冻器、洗衣机、烘干机、烤箱、搅拌机、真空吸尘器、水壶、咖啡机、混合器、处理器;建筑和建造物品,例如板料(panel)、栅栏、甲板和栏杆、地板、地板覆盖物、管道和配件、壁板、镶边(trim)、窗户、百叶窗、门、装饰线条(moulding);管道产品(plumbing product),例如马桶座圈和墙面覆盖物;消费品,例如电动手工具(powerhand tool)、耙子、铲子、割草机;运动和休闲设备,例如高尔夫球杆、钓鱼杆和筏(watercraft);电气/电子设备,例如打印机、计算机外壳、商业设备、投影仪、电信设备;医疗保健产品,例如轮椅、床、测试设备和包装;工业产品,例如容器、瓶、转鼓、材料处理、齿轮、轴承、垫圈和密封件、阀门、风力涡轮机和安全设备;用于消费品的包装,例如食品和饮料、化妆品、洗涤剂和清洁剂、个人护理品、药品和健康产品(wellness product);运输物品(transportation article),例如汽车售后零件(automotive aftermarket part)、保险杠、窗用密封条(window seal)、仪表板、控制台、发动机罩下电气和发动机罩(under hoodelectrical and engine cover);以及军事和防御物品,例如坦克防护件(tankshielding)、地下或地面掩体、防碎防护件,等等。

这样的物品可以通过如本领域技术人员所熟知的常规技术由复合材料被模制、挤出或压延。将理解的是,复合材料可以被加热至这样的温度,在该温度,复合材料可以能够被模制、挤出或压延成制造的物品的期望的形状和形式,随后自然冷却或加速冷却以形成最终期望的物品。

本领域技术人员将理解的是,可以对以上描述的实施方案作出许多变型和/或修改,而不偏离本公开内容的广泛的一般范围。因此,本发明的实施方案在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。

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