石膏復合材料改性劑的制作方法

石膏復合材料改性劑的制作方法
【專利摘要】提供了制造復合材料產品的方法和它們的使用和制造方法。在至少一種具體實施方案中，α?來源的硬石膏硫酸鈣晶須和塑性材料可以共混來生產復合材料產品。
【專利說明】
石膏復合材料改性劑
[0001 ]交叉參考的相關申請
[0002] 本申請要求2013年12月6日提交的美國臨時專利申請No.61/913095的優先權，其 在此引入作為參考。
技術領域
[0003] 所述實施方案總體涉及基于硫酸鈣的產品及其制造方法。更具體地，所述的這樣 的實施方案涉及硫酸鈣晶須和復合材料產品以及它們的使用和制造方法。
【背景技術】
[0004] 在油漆，涂料，造紙和塑性材料中用作增強、不透明和/或添加劑的不同的填料是 已知的。例如填料如玻璃纖維，炭黑，碳酸鈣，二氧化硅，滑石，高嶺土和氫氧化鋁目前用于 這些應用中。但是，與微粒和小片形填料相比，纖維質填料通常為復合材料提供了改進的勁 度、強度和熱穩定性。
[0005] 單晶纖維(也稱作"晶須"）已經表現出與傳統纖維相比，在復合材料中提供了改進 的性能。例如，晶須可以為復合材料提供改進的表面品質和/或美學，因為它們典型地比纖 維更細和更光滑。晶須還可以改進尺寸穩定性，熱穩定性，強度，韌度和/或更高的流動性 (例如用于改進的模具澆鑄）。但是，晶須難以經濟地制造，這歸因于晶須緩慢的生長速率。
[0006] 因此，需要改進的晶須和用其制造的復合材料產品，以及用于晶須的使用和制造 的改進的方法。

【發明內容】

[0007] 提供了制造復合材料產品的方法和它們的使用和制造方法。在至少一種具體實施 方案中，α-來源的硬石膏(anhydrite)硫酸|丐晶須和塑性材料可以結合來生產復合材料產 品。
[0008] 在至少一種具體實施方案中，所述制造復合材料產品的方法可以包括將多個α_來 源的硬石膏硫酸鈣晶須和塑性材料共混來生產復合材料產品。所述復合材料產品可以包括 大約lwt % -大約50wt %的α-來源的硬石膏硫酸|丐晶須，基于所述α-來源的硫酸|丐晶須和所 述塑性材料的合計重量。
[0009] 在至少一種具體實施方案中，復合材料產品可以包括α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須 和塑性材料。塑性材料可以包括聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯，聚酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚 己內酰胺，聚（己二酰己二胺），聚氨酯，環氧樹脂，丁腈橡膠，丁基橡膠，硅橡膠，聚四氟乙 稀，酸醛樹脂，瀝青，氧化瀝青，稀釋瀝青（cut-back asphalt)，錯，粘土或者它們的任意混 合物。
【附圖說明】
[0010] 圖1是一張顯微照片，其顯示了根據此處公開的一種實施方案的方法所制備的α- 來源的硬石膏硫酸鈣晶須。
[0011] 圖2是一張顯微照片，其顯示了 β-來源的硬石膏硫酸鈣晶須。
[0012] 圖3顯示了一個圖，其顯示了根據此處公開的一種實施方案的方法所制備的復合 材料樣品的彈性模量，其是根據三種測量方法測試的。
【具體實施方式】
[0013] 此處公開的是基于硫酸鈣的晶須和復合材料產品以及它們的使用和制造方法。在 一種或多種實施方案中，基于硫酸鈣的晶須可以具有與已知的纖維或者晶須相比改進的長 徑比。在一種或多種實施方案中，所述基于硫酸鈣的晶須可以具有與其它已知的晶須相比 更快的生長速率。作為此處使用的，術語"晶須"指的是單晶纖維。通常，所述晶須可以由硫 酸鈣制成，其也可以稱作石膏或者灰泥。硫酸鈣可以作為半水合物(CaS0 40.5H20)，二水合物 (CaS042H20)或者硬石膏(CaS0 4)而存在。通常，β硫酸鈣半水合物(其獲自二水合物硫酸鈣在 高溫下在環境壓力下的煅燒)可以用于制備來源的硬石膏硫酸鈣晶須。但是，已經發現α-硫酸鈣半水合物提供了晶須加工和性能的令人驚訝的優點。硫酸鈣半水合物(其具有與β 形式相同的化學組成）已經經過了加壓煅燒方法，其可以生產來源的硬石膏硫酸鈣晶須。 來源的硬石膏硫酸鹽晶須可以是充分結晶的、棱柱形顆粒或者晶須。所述加壓煅燒方法 可以是或者包括高壓釜方法。
[0014] 應當理解的是雖然本發明公開內容通常涉及包括α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須的 復合材料產品，但是使用其它合適的材料也可以預期，并且旨在落入本發明的范圍內。例如 還可以使用其它顆粒例如含氧硫酸鎂(其已經經歷了加壓水熱反應方法）。在另一例子中， 可以使用其它形式的硫酸鈣或者其它材料例如碳酸鈣(其已經與硫酸反應）。
[0015] 在一種或多種實施方案中，一種制造 α_來源的硬石膏硫酸鈣晶須的方法可以包括 將硫酸鈣半水合物和水結合來形成淤漿。所述淤漿可以高壓釜加工來形成在水中的α_硫 酸鈣半水合物晶須。作為此處使用的，術語"高壓釜加工的"和"高壓釜加工"指的是將硫酸 鈣半水合物和水的淤漿在加壓環境中曝露于飽和蒸汽。所述硫酸鈣半水合物晶須可以脫 水和加熱來形成來源的硬石膏硫酸鈣晶須。
[0016] 在一種或多種實施方案中，α-硫酸鈣半水合物在淤漿中的量可以從低到大約 lwt%，大約3wt%，大約5wt%，大約7wt%，大約10wt%，大約15wt%或者大約20wt%到高到 大約25wt%，大約27wt%，大約30wt%，大約35wt%或者大約40wt%，基于所述α-硫酸|丐半 水合物和水的合計重量。例如，所述硫酸鈣半水合物可以與水結合來生產淤漿，其包括大 約lwt%_大約20wt%，大約2wt%_大約15wt%，大約2wt%_大約10wt%，大約5wt%_大約 8wt%，大約lwt%-大約6wt%，大約4wt%_大約7wt%，大約6wt%_大約12wt%，大約5wt%_ 大約9wt%，大約10wt%_大約18wt%，大約12wt%_大約26wt%，大約22wt%_大約34wt%， 或者大約28wt%_大約38wt%的α-硫酸鈣半水合物，基于所述α-硫酸鈣半水合物和水的合 計重量。不希望受限于理論，據信α-硫酸鈣半水合物和水的結合在淤漿中產生了二水合物 晶體。
[0017] 在一種或多種實施方案中，所述α-硫酸鈣半水合物的中值粒度可以從低到大約1 微米，大約3微米，大約5微米，大約10微米，大約20微米或者大約30微米到高到大約50微米， 大約60微米，大約70微米，大約80微米，大約90微米或者大約100微米。例如所述α-硫酸f丐半 水合物的中值粒度可以是大約1 Ml-大約20μηι，大約2μηι-大約5μηι，大約1 μL?-大約1 ΟμL?，大約 1 Ομπι-大約40μηι，大約3 5μηι-大約7 5μηι，大約5 5μηι-大約9 5μηι，或者大約6 5μηι-大約8 5μηι。在一 種或多種實施方案中，所述硫酸鈣半水合物可以改變尺寸來具有中值粒度是大約1Μ1-大 約30μηι，大約1 μπι-大約20μηι，大約1 μπι-大約1 Ομπι，或者大約1 μπι-大約5μηι。例如所述α -硫酸|丐 半水合物可以通過噴射研磨、粉化、粉碎、分離、微米化、研磨、以及本領域技術人員已知的 其它合適的改變尺寸或者細化方法或者它們的任意組合來改變尺寸。
[0018]所述α-硫酸鈣半水合物和水的淤漿可以高壓釜加工來生產在水中的α-硫酸鈣半 水合物晶須。例如，所述α-硫酸鈣半水合物和水的淤漿可以曝露于壓力從低到大約Opsig， 大約5psig，大約lOpsig，大約20psig或者大約30psig到高到大約40psig，大約45psig，大約 50psig，大約55psig或者大約60psig的飽和蒸汽。所述飽和蒸汽的溫度可以從低到大約100 °C，大約105°C，大約110°C，大約115°C或者大約120°C到高到大約130°C，大約135°C，大約 140°C，大約145°C或者大約150°C。所述淤漿可以高壓釜加工從低到大約30分鐘，大約45分 鐘，大約1小時或者大約2小時到高到大約4小時，大約5小時，大約6小時或者大約8小時的時 間段或持續時間。在一個例子中，高壓釜加工所述淤漿可以包括將淤漿經歷壓力為大約 5psig-大約55psig和溫度大約100°C_大約150°C的飽和蒸汽，持續大約30分鐘-大約8小時 的時間段或者持續時間。在另一例子中，高壓釜加工所述淤漿可以包括將所述淤漿經歷壓 力為大約Opsig-大約50psig和溫度為大約100°C_大約150°C的飽和蒸汽，持續大約30分鐘-大約8小時的持續時間。在另一例子中，高壓釜加工所述淤漿可以包括將所述淤漿經歷壓力 為大約lpsig-大約30psig和溫度為大約10ΓΟ大約134°C的飽和蒸汽，持續大約30分鐘-大 約8小時的持續時間。在另一例子中，高壓釜加工所述淤漿可以包括將所述淤漿經歷壓力為 大約30psig-大約52psig和溫度為大約134°C_大約150°C的飽和蒸汽，持續大約30分鐘-大 約8小時的持續時間。高壓釜參數或者條件可以應用于小規模生產設施例如在實驗室中， 和/或用于工業規模的生產設施。不希望受限于理論，據信硫酸鈣二水合物晶體在存在時， 可以在高壓爸方法過程中溶解，并且在高壓例如大約lpsig-大約60psig的壓力重新形成半 水合物晶須。
[0019]在高壓釜加工所述淤漿之后，所述α_硫酸鈣半水合物晶須可以脫水，即，所述晶須 可以與水分離。在一種或多種實施方案中，脫水硫酸鈣半水合物晶須可以包括但不限于 過濾，真空處理，離心分離或者它們的任意組合。例如，篩網過濾器可以用于脫水所述晶須。 在另一例子中，脫水硫酸鈣半水合物晶須可以包括過濾所述α_硫酸鈣半水合物晶須。在 另一例子中，脫水所述硫酸鈣半水合物晶須可以包括將硫酸鈣半水合物晶須過濾大約1 分鐘-大約10分鐘的時間段或持續時間。
[0020] 所述α-硫酸鈣半水合物晶須可以加熱或者"僵燒"來生產穩定的、不溶性硬石膏形 式。在一種或多種實施方案中，所述α-硫酸鈣半水合物晶須可以加熱到從低到大約500Γ， 大約550°C，大約600°C或者大約650°C到高到大約700°C，大約800°C或者大約900°C的溫度， 持續從低到大約1小時，大約3小時，大約5小時或者大約7小時到高到大約10小時，大約13小 時，大約17小時，大約20小時或者大約24小時的時間段或持續時間，來生產α-來源的硬石膏 硫酸鈣晶須。例如，所述α_硫酸鈣半水合物晶須可以加熱到大約600 °C-大約700 °C的溫度， 持續大約1小時-大約2小時的時間段或持續時間，來生產α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須。
[0021] 在一種或多種實施方案中，所述α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須的莫氏硬度可以是大 約3-大約3.5。在一種或多種實施方案中，所述α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須可以是高到至少 1450 °C熱穩定的。在一種或多種實施方案中，所述α-來源的硬石膏硫酸鈣半水合物晶須的 平均長徑比可以從低到大約30,大約35,大約40,大約45,大約50,大約55,大約60或者大約 65到高到大約80,大約90,大約100,大約110,大約120,大約130或者大約140。例如所述α-來 源的硬石膏硫酸鈣晶須的平均長徑比可以是至少30。作為此處使用的，術語"長徑比"指的 是硫酸鈣晶須的長度與硫酸鈣晶須的直徑之比，和"平均長徑比"指的是對于多個晶須，平 均晶須長度與平均晶須直徑之比。
[0022] 在一種或多種實施方案中，還提供了包括晶須的組合物。例如所述晶須例如α-來 源的硬石膏硫酸鈣晶須可以是輕質的，并且具有用于結構增強、隔熱和/或隔音期望的性 能。例如，所述晶須可以提供改進的尺寸穩定性、改進的熱穩定性、增加的強度、增加的韌度 和/或更大的流動性(例如用于改進的模具澆鑄）。所述晶須還可以為復合材料產品提供改 進的表面品質和美觀，因為它們通常比其它纖維更細和更光滑。
[0023] 在一種或多種實施方案中，所述α-硫酸鈣半水合物可以來源于任何合適的來源或 者來源的組合。在一個例子中，硫酸鈣半水合物可以由從燃煤廠回收的殘留物來生產。在 另一例子中，硫酸鈣半水合物可以由石膏產品（它們不符合石膏工業中的規格)來生產。 可以生產硫酸鈣(其可以轉化成α-硫酸鈣半水合物）的其它方法可以包括但不限于煙道氣 脫硫方法，由磷酸鹽巖石來生產磷酸，生產氟化氫，鋅的精煉，再循環的石膏例如在建筑位 置的未使用的石膏板或者再循環的石膏板，或者它們的任意組合。
[0024] 在一種或多種實施方案中，所述α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須可以與一種或多種基 礎材料例如塑性材料結合，來生產復合材料產品。例如多個來源的硬石膏硫酸鈣晶須和 一種或多種基礎材料可以混合、共混或者以其它方式彼此結合來生產復合材料產品。在一 個例子中，所述來源的硬石膏硫酸鈣晶須和基礎材料可以在擠出機中彼此共混。
[0025] 任何一種或多種的諸多材料可以用作所述基礎材料。例如所述基礎材料可以是或 者包括，但不限于紙，紙前體，膜，塑性材料，樹脂，面料例如玻璃纖維墊，其任意組合或者其 混合物。通常，α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須可以用于任何應用中，其中傳統填料，不透明劑 或者增強性添加劑例如但不限于玻璃纖維，炭黑，碳酸鈣，二氧化硅，滑石，高嶺土或者氫氧 化鋁已經使用和/或目前在使用。例如，所述α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須可以用于油漆和其 它涂料中。在一種或多種實施方案中，所述來源的硬石膏硫酸鈣晶須可以與一種或多種 紙材料，一種或多種塑性材料(包括彈性體，熱塑性體，熱固性體)和/或一種或多種樹脂(包 括熱固性樹脂)結合來生產復合材料產品。
[0026] 作為此處使用的，術語"塑性材料"指的是寬泛的多種材料，其包括天然材料和合 成材料二者，以及聚合物材料和非聚合物材料二者(其能夠施加熱或不施加熱來模塑）。合 適的塑性材料可以包括但不限于，一種或多種彈性體材料，一種或多種熱塑性材料，一種或 多種熱固性材料，一種或多種蠟，一種或多種粘土，一種或多種瀝青，一種或多種氧化瀝青， 一種或多種稀釋瀝青，一種或多種瀝青漆，一種或多種蛋白質，一種或多種聚合物或者它們 的任意混合物。在至少一個例子中，所述塑性材料還可以是或者包括通常稱作樹脂的材料。 合適的樹脂可以包括熱塑性樹脂，熱固性樹脂或者其混合物。示例性樹脂可以包括但不限 于聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚酯樹脂，聚氨酯，苯酚一甲醛樹脂(例如苯酚一甲醛清漆 樹脂，苯酚一甲醛甲階段酚醛樹脂或者它們的任意混合物），脲一甲醛樹脂，三聚氰胺一甲 醛樹脂，間苯二酚-甲醛樹脂，環氧樹脂，聚酰亞胺，氰酸酯，鄰苯二甲酸二烯丙基酯(DAP)樹 脂或者它們的任意混合物。其它合適的塑性材料包括但不限于氟碳樹脂，尼龍，酚醛樹脂， 聚酰亞胺，有機硅，纖維素，聚乙烯，丙烯酸聚合物，聚苯乙烯，聚氨酯，丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS)，聚苯醚苯乙烯(PPO/苯乙烯），聚對苯二甲酸丁二醇酯，酪蛋白，玉米蛋白或者它們的 任意混合物。在某些實施方案中，所述塑性材料可以是或者包括聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯，聚 酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚己內酰胺(尼龍6)，聚（己二酰己二胺）（尼龍6-6)，聚氨 酯，環氧樹脂，丁腈橡膠，丁基橡膠，娃橡膠，聚四氟乙烯(PTFE)，酚醛樹脂或者它們的任意 混合物。
[0027] 在其它實施方案中，所述塑性材料可以是或者包括一種或多種蠟，一種或多種粘 土，一種或多種瀝青，一種或多種氧化瀝青，一種或多種稀釋瀝青，一種或多種瀝青漆，一種 或多種蛋白質，或者它們的任意混合物。合適的蠟可以包括天然蠟和/或合成蠟。示例性的 天然蠟可以包括但不限于動物蠟，植物蠟，礦物蠟或者它們的任意混合物。合適的動物蠟可 以包括但不限于蜂錯，羊毛脂，蟲漆錯，中國昆蟲錯(Chinese insect wax)或者它們的任意 混合物。示例性的植物蠟可以包括但不限于巴西棕櫚蠟，蠟大戟蠟，月桂果蠟，甘蔗蠟或者 它們的任意混合物。示例性礦物蠟可以包括但不限于化石蠟或者地蠟(earth wax)例如地 錯(ozocerite)，地錯(ceresin)和/或褐煤錯，石油錯例如石錯，微晶錯，礦錯(slack wax) 或者它們的任意混合物。示例性的合成蠟可以包括但不限于乙烯類聚合物和多元醇醚-酯， 氯化萘例如鹵化蠟(halowax)，烴類型蠟例如經由費-托合成制成的蠟，或者它們的任意混 合物。示例性粘土可以包括一種或多種水合鋁硅酸鹽例如高嶺石，蒙脫石，atapulgite，伊 利石，膨潤土，敘永石或者它們的任意混合物。示例性蛋白質可以包括但不限于酪蛋白，玉 米蛋白或者其混合物。
[0028] 酚醛樹脂可以是或者包括一種或多種苯酚-甲醛樹脂。例如一種或多種苯酚一甲 醛清漆樹脂，一種或多種苯酚一甲醛甲階段酚醛樹脂或者它們的任意混合物。在一種或多 種實施方案中，所述苯酚組分可以部分地或者完全地用其它酚類化合物代替。因此，術語 "苯酸"包括苯酚和苯酚衍生物例如取代的苯酚。取代的苯酚可以包括但不限于，烷基取代 的苯酚，芳基取代的苯酚，環烷基取代的苯酚，烯基取代的苯酚，烷氧基取代的苯酚，芳氧基 取代的苯酚和鹵素取代的苯酚。可以用于生產合適的酚醛樹脂的示例性苯酚化合物可以包 括但不限于，雙酚A，雙酚F，鄰甲酚，間甲酚，對甲酚，3,5-5二甲苯酚，3,4-二甲苯酚，3,4,5-三甲基苯酚，3-乙基苯酚，3,5-二乙基苯酚，對丁基苯酚，3,5-二丁基苯酚，對戊基苯酚，對 環己基苯酸，對辛基苯酸，3，5-二環己基苯酸，對苯基苯酸，對-苯?Kp-phenol)，3，5-二甲 氧基苯酚，3,4,5_三甲氧基苯酚，對乙氧基苯酚，對丁氧基苯酚，3-甲基-4-甲氧基苯酚，對 苯氧基苯酚，萘酚，蒽酚及它們的取代的衍生物。
[0029] 在一種實施方案中，所述塑性材料可以包括一種或多種均聚物，一種或多種共聚 物或者它們的任意混合物。所述均聚物和/或共聚物可以由具有2-大約40個碳原子的烯烴， 優選具有2-大約20個碳原子的烯烴構成，例如α-烯烴和其它烯烴或者α-烯烴（乙烯可以定 義為是烯烴）的共聚物。因此，術語"共聚物"包括以下的聚合物:其由兩種或者更多種單 體構成。所述共聚單體可以是線性或者支化的，或者可以包括兩個不飽和碳-碳鍵(二烯）。 合適的共聚單體的例子可以包括但不限于乙烯，丙烯，1-丁烯；3-甲基-1-丁烯；3,3_二甲 基-1-丁烯；1-戊烯；1-戊烯，具有一個或多個甲基、乙基或者丙基取代基；1-己烯；1-己烯， 具有一個或多個甲基、乙基或者丙基取代基；1-庚烯；1-庚烯，具有一個或多個甲基、乙基或 者丙基取代基；1-辛烯；1-辛烯，具有一個或多個甲基、乙基或者丙基取代基；1-壬烯；1-壬 烯，具有一個或多個甲基、乙基或者丙基取代基；乙基，甲基或者二甲基取代的1-癸烯；1-十 二碳烯;苯乙烯;或者它們的任意組合或者混合物。特別優選的共聚單體包括乙烯，丙烯，1-丁烯，1-己烯和/或1-辛烯。
[0030] 在一種或多種實施方案中，所述聚合物可以是或者包括均聚乙烯，均聚丙烯，與乙 烯和/或丁烯共聚的丙烯，與丙烯、丁烯和己烯以及非必要的二烯的一種或多種共聚的乙 烯。例子包括熱塑性聚合物例如超低密度聚乙烯，甚低密度聚乙烯，線性低密度聚乙烯，低 密度聚乙烯，中密度聚乙烯，高密度聚乙烯，聚丙烯，全同立構聚丙烯，高度全同立構聚丙 烯，間同立構聚丙烯，丙烯和乙烯和/或丁烯和/或己烯的無規共聚物，彈性體例如乙烯丙烯 橡膠，乙烯丙烯二烯單體橡膠，氯丁橡膠，和熱塑性聚合物和彈性體的共混物，例如諸如熱 塑性彈性體和橡膠增韌的塑料。在另一實施方案中，所述塑性材料可以是或者包括乙烯均 聚物，乙烯共聚物，丙烯均聚物，丙烯共聚物或者其混合物或共混物。
[0031] 包括大約10wt%_大約20wt%乙烯和/或其它共聚單體(一種或多種）的熱塑性共 聚物通常被稱作抗沖共聚物"ICP"，和包括大于20wt%_大約40wt%乙烯和/或其它共聚單 體(一種或多種）的熱塑性共聚物通常被稱作聚烯烴彈性體或者"ΤΡ0"。包括小于10wt%乙 烯和/或其它共聚單體(一種或多種）的熱塑性共聚物通常被稱作無規共聚物。在一種或多 種實施方案中，所述塑性材料可以是或者包括以下熱塑性共聚物:其可以包括聚丙烯均聚 物和以下共聚物的共混物:所述共聚物可以包括丙烯和選自下面的一種或多種共聚單體： 乙烯和C 4-C2Q烯烴。例如，所述塑性材料可以是或者包括以下熱塑性共聚物:其可以包括聚 丙烯均聚物和以下共聚物的共混物:所述共聚物可以包括丙烯和選自下面的一種或多種共 聚單體：乙稀和C4-C2Q稀經，其中所述熱塑性共聚物包括大約lwt%-大約9.9wt%的所述共 聚單體。在另一例子中，所述塑性材料可以是或者包括熱塑性共聚物，其可以包括聚丙烯均 聚物和以下共聚物的共混物:所述共聚物可以包括丙烯和選自下面的一種或多種共聚單 體:乙稀和C4-C2Q稀經，其中所述熱塑性共聚物包括大約lwt %至高到9.9wt %的所述共聚單 體。在另一例子中，所述塑性材料可以是或者包括熱塑性共聚物，其可以包括聚丙烯均聚物 和以下共聚物的共混物:所述共聚物可以包括丙烯和選自下面的一種或多種共聚單體：乙 稀和C4-C2Q稀經，其中所述熱塑性共聚物包括大約10wt%_大約20wt%的所述共聚單體。在 另一例子中，所述塑性材料可以是或者包括熱塑性共聚物，其可以包括聚丙烯均聚物和以 下共聚物的共混物:所述共聚物可以包括丙烯和選自下面的一種或多種共聚單體：乙烯和 C4-C2Q稀經，其中所述熱塑性共聚物包括大于10wt%至高到20wt%的所述共聚單體。在另一 例子中，所述塑性材料可以是或者包括熱塑性共聚物，其可以包括聚丙烯均聚物和以下共 聚物的共混物:所述共聚物可以包括丙烯和選自下面的一種或多種共聚單體:乙烯和C 4-C20 烯烴，其中所述熱塑性共聚物包括大約20wt%_大約40wt%的所述共聚單體。在另一例子 中，所述塑性材料可以是或者包括熱塑性共聚物，其可以包括聚丙烯均聚物和以下共聚物 的共混物:所述共聚物可以包括丙烯和選自下面的一種或多種共聚單體：乙烯和C 4-C20烯 烴，其中所述熱塑性共聚物包括大于20wt % -大約40wt %的所述共聚單體。
[0032]在一種或多種實施方案中，所述α_來源的硬石膏硫酸鈣晶須在復合材料產品中的 量可以是從低到大約lwt%，大約3wt%，大約5wt%，大約7wt%或者大約10wt%到高到大約 15wt%，大約20wt%，大約25wt%，大約30wt%，大約35wt%，大約40wt%，大約45wt%或者 大約50wt%，基于所述α-來源的硫酸鈣晶須和所述基礎材料例如塑性材料的合計重量。例 如所述復合材料產品可以包括大約lwt%_大約50wt%，大約2wt%_大約40wt%，大約 5wt%_大約15wt%，大約12wt%_大約33wt%，大約lwt%_大約8wt%，大約4wt%_大約 12wt %，或者大約3wt % -大約10wt %的α-來源的硬石膏硫酸|丐晶須，基于所述α-來源的硫 酸鈣晶須和所述基礎材料例如塑性材料的合計重量。
[0033]在一個例子中，所述復合材料產品可以包括聚丙烯作為塑性材料和大約2wt%_大 約20wt%的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述聚丙烯和α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須的 合計重量。在另一例子中，復合材料產品可以包括聚丙烯作為塑性材料和大約4wt%_大約 10wt%的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述聚丙烯和α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須的合 計重量。在一個例子中，所述復合材料產品可以包括聚乙烯作為塑性材料和大約2wt%_大 約20wt%的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述聚乙烯和α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須的 合計重量。在另一例子中，復合材料產品可以包括聚乙烯作為塑性材料和大約4wt%_大約 10wt%的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述聚乙烯和α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須的合 計重量。
[0034]在一種或多種實施方案中，所述復合材料產品的彈性模量可以是至少lOOOMPa，例 如聚丙烯和來源的硬石膏硫酸鈣晶須的復合材料產品。在一種或多種實施方案中，所述 復合材料產品的彈性模量可以是至少l〇〇〇MPa，至少1050MPa，至少1 lOOMPa，至少1150MPa， 至少1200MPa，或者至少1240MPa至大約1250MPa，大約1275MPa，大約1300MPa或者大約 1350MPa，其是根據燒曲弦方法(Flexural Chord method)測量的。在一種或多種實施方案 中，所述復合材料產品的彈性模量可以是至少1 OOOMPa，至少1050MPa，至少11 OOMPa，至少 1150MPa，至少 1200MPa，至少 1250MPa，或者至少 1300MPa 至大約 1325MPa，大約 1350MPa，大約 1400MPa或者大約1450MPa，其是根據燒曲正切方法(Flexural Tangent method)測量的。在 一種或多種實施方案中，所述復合材料產品的彈性模量可以是至少1 OOOMPa，至少101 OMPa， 至少 1025MPa，或者至少 1030MPa 至大約 1050MPa，大約 1075MPa，大約 1 lOOMPa，大約 1125MPa， 或者大約1150MPa，其是根據燒曲正割方法(Flexural Secant method)測量的。
[0035] 在一種或多種實施方案中，所述α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須可以使用任何期望的 方法或者方法的組合，來與基礎材料例如塑性材料混合、共混或者以其它方式結合。當所述 基礎材料包括塑性材料時，所述塑性材料可以處于固體相、熔融相或者固體相和熔融相的 混合物。例如所述塑性材料可以在擠出機中熔融，和將所述來源的硬石膏硫酸鈣晶須引 入到位于其中的熔融的或者熔化的塑性材料中來生產復合材料產品。在另一例子中，所述 微粒形式的塑性材料可以與α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須在擠出機內結合。所述塑性材料微 粒可以在α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須與之結合后熔融。在另一例子中，當α-來源的硬石膏 硫酸鈣晶須與之結合時，所述塑性材料微粒可以部分地熔融，即，可以存在固體和熔融的塑 性材料二者。
[0036] 在一種或多種實施方案中，一種制造復合材料產品的方法可以包括將塑性材料加 熱到熔融態，將來源的硬石膏硫酸鈣晶須與仍然處于熔融態的塑性材料結合，將所述熔 融的塑性材料和來源的硬石膏硫酸鈣晶須擠出通過模頭，和在復合材料離開模頭時將所 述擠出的復合材料用刀片切成粒料。在一種或多種實施方案中，一種制造復合材料產品的 方法可以包括加熱塑性材料來生產基本上熔融的塑性材料，和將α-來源的硬石膏硫酸鈣晶 須與熔融的塑性材料結合來生產共混的混合物。所述共混的混合物可以冷卻來生產復合材 料產品。
[0037] 硫酸鎂晶須的一個潛在的缺點是在大約240°C_大約270Γ的溫度，硫酸鎂晶須將 降解和釋放水。在一種或多種實施方案中，復合材料產品（其包括具有下面的熔點的塑性材 料:大于240°C，大于245°C，大于250°C，大于255°C，大于260°C，大于265°C，大于270°C，大于 275°C，大于280°C，大于285°C或者大于290°C)可以與α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須結合。例 如，復合材料產品（其包括具有下面的熔點的塑性材料:大于240°C-大約300°C，大于250°C-大約320°C，大于240°C_大約290°C，大于260°C_大約340°C，大于270°C_大約310°C，或者大 于240°C_大約340°C或更大）可以與α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須結合。同樣，α-來源的硬石 膏硫酸鈣晶須可以與這樣的塑性材料結合，所述塑性材料的熔點大于能夠與硫酸鎂晶須結 合來生產復合材料產品的塑性材料。
[0038] 所述復合材料產品的機械性能可以通過在晶須與基礎材料例如塑性材料結合之 前，處理所述來源的硬石膏硫酸鈣晶須的表面來改進。在一種或多種實施方案中，來源 的硬石膏硫酸鈣晶須可以用一種或多種處理材料處理，例如至少部分地涂覆，來生產處理 的α_來源的硬石膏硫酸鈣晶須。示例性處理材料可以包括但不限于，一種或多種含硅化合 物例如硅烷，一種或多種蠟，一種或多種硬脂酸鹽，硬脂酸，或者它們的任意混合物。所述處 理材料可以處于液體，氣體，固體例如粉末或者顆粒形式，或者它們的任意組合。處理來 源的硬石膏硫酸鈣晶須還可以包括官能化所述晶須的表面。在一個例子中，一種或多種硅 烷偶聯劑或者能夠將無機材料偶聯或增容到有機樹脂上的其它添加劑例如3-甲基丙烯酰 氧基丙基三甲氧基硅烷可以用作所述處理材料。在另一例子中，硬脂酸鈣可以用作所述處 理材料。
[0039] 在一種或多種實施方案中，所述一種或多種處理材料，在存在時，可以與α-來源的 硬石膏硫酸1丐晶須以下面的量結合:從低到大約〇. lwt%，大約0.5wt%，大約lwt%，或者大 約1.5wt%到高到大約2wt%，大約3wt%，大約4wt%，大約5wt%，大約7wt%或者大約 10wt%，基于所述α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須的重量。例如所述一種或多種處理材料，在存 在時，可以與α-來源的硬石膏硫酸|丐晶須以下面的量結合:大約0.7wt % -大約3.7wt %，大 約1.5wt大約2.5wt%，大約lwt大約2wt%，大約2wt大約3wt%，大約3.5wt大 約5wt%，或者大約0.5wt%_大約4.5wt%，基于所述α-來源的硬石膏硫酸|丐晶須的重量。
[0040] 出人意料地，已經發現在一種或多種實施方案中，用處理的α-來源的硬石膏硫酸 鈣晶須制造的復合材料產品，所述復合材料產品（其包括處理的來源的硬石膏硫酸鈣晶 須）的黃度指數(樣板)可以小于20,小于19,小于18,小于17,小于16.5,小于16,小于15.5， 小于15，小于14.5，小于14，小于13.5，或者小于13，其是根據43了10629(^313測量的。在至 少一種具體實施方案中，復合材料產品（其包括大約200ppm的處理材料，大約10wt%的α-來 源的硬石膏硫酸鈣晶須和大約90wt%聚丙烯）的黃度指數可以小于對比的復合材料產品 (其是相同的，除了在其制備中沒有使用處理材料之外）的黃度指數。在至少一種其它實施 方案中，復合材料產品（其包括大約200ppm的處理材料，大約1 Owt %的α-來源的硬石膏硫酸 鈣晶須和大約90wt%聚丙烯，并且經歷了兩次擠出熱歷史）的黃度指數可以小于對比復合 材料產品（其是相同的，除了在其制備中沒有使用處理材料，和僅僅經歷了一次擠出熱歷史 之外）的黃度指數。
[0041] 在一種或多種實施方案中，一種或多種添加劑可以與α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須 和基礎材料例如塑性材料結合。示例性添加劑(其可以存在于包括α-來源的硬石膏硫酸鈣 晶須和基礎材料的復合材料產品中）可以包括但不限于芳香劑，增粘劑，蠟，官能化聚合物 例如酸改性的聚烯烴和/或酸酐改性的聚烯烴，抗氧化劑（例如受阻酚例如 IRGANOX?1010或者IRGANOX?1076，獲自Ciba-Geigy)，（例如IRGAFOS?168 ,獲自 Ciba-Geigy)，油，增容劑，助劑，附著力促進劑，增塑劑，低分子量聚合物，結塊劑，抗結塊 劑，抗靜電劑，脫模劑，抗粘連添加劑，著色劑，加工助劑，UV穩定劑，熱穩定劑，中和劑，潤滑 劑，表面活性劑，成核劑，撓化劑，橡膠，熒光增白劑，稀釋劑，粘度改變劑，氧化聚烯烴或者 它們的任意組合或混合物。示例性芳香劑可以包括但不限于薄荷提取物，檸檬提取物，香草 提取物或者它們的任意混合物。示例性著色劑可以包括但不限于二氧化鈦，碳酸鈣，氧化 鋅，滑石，高嶺土，硅灰石或者它們的任意混合物。應當注意的是一種或多種添加劑可以用 于一個目的或者大于一個目的。例如，如果共混組合物包括二氧化鈦、碳酸鈣或者其它著色 劑，所述著色劑也可以充當共混組合物中的無機填料組分。這些添加劑和其它物質的使用 是本領域公知的。
[0042] 所述復合材料產品（其包括晶須和基礎材料例如塑性材料)可以用于廣泛的多種 應用，包括模制或者擠出，包括消費品，工業品，建筑材料，包裝材料和汽車零件。制品可以 用所述復合材料，經由任何有用的模制或者擠出方法(其能夠形成和成形聚合物)來制造、 形成、擠出或者制造。用于制造給定的復合材料產品的合適的方法可以包括但不限于壓塑， 注塑，共注塑，氣體輔助注塑，熱成形，吹塑，多層吹塑，注吹塑，拉伸吹塑，擠出吹塑，壓鑄； 流延模制，旋轉模制，發泡模制，搪塑，轉移模制，濕鋪設或者接觸模制，流延模制，冷成形匹 配模頭模制，真空成形，吹膜，薄膜或者薄片流延，薄片擠出，型材擠出或者共擠出，纖維紡 絲，纖維紡粘，纖維熔噴，層合，壓延，涂覆，拉擠成型，突出，牽拉縮小，發泡或者其組合。
[0043] 示例性的復合材料產品可以包括但不限于管道，導管，包裝例如耐久性和一次性 包裝，家用物品例如滾筒和板，家用電器例如洗衣機，冰箱，混合器，空調等，室內和室外家 具例如臺子，椅子，長凳，架子等，運動裝備例如雪橇，沖浪板，溜冰板，溜冰鞋，長筒靴，雪 橇，滑行車，皮船，短槳等，實心輪，體育場座椅，游樂場座位，個人護具例如安全帽，護脛等， 炊具，器具，盤子，托盤，手推車，槽子，管，池塘襯墊，存儲容器例如柳條箱，桶，罐子，瓶子 等，玩具，兒童車座椅和升降椅，醫學裝置，運動服，行李箱，工具盒例如用于鉆孔，鋸切等的 那些，電子件盒例如用于電視，計算機，電話，手持裝置，媒體播放器，立體聲系統，收音機， 鐘表等的那些，建筑物構建材料例如地板，側壁，屋頂，臺面，電盒和接頭等，照明，園藝裝置 例如鏟子，手推車等的把手，運動場裝置，發動機罩，栗殼，電池殼，儀表殼，開關，旋鈕，按 鈕，把手，寵物物料，實驗室物料，個人衛生裝置例如剃刀，刷子，吹風器等，清潔物料例如掃 帚，灰盤等，樂器盒，雕像，獎品，工藝品，人造珠寶，畫框，眼鏡框，植物盆，化學品包裝，花 盆，器具罩，家用塑性材料刷，裝飾品，臺子例如用于支撐植物的那些，肥皂盒和分配器，帽 子和罩子，玩具，柳條箱，便攜冷卻器或者冰柜，零件米尺，水分散工具例如灑水車和噴霧 器，火器部件和汽車部件。
[0044] 更詳細的考慮汽車部件，所述復合材料產品（其包括晶須和基礎材料例如塑性材 料)可以包括但不限于緩沖器，外部和/或內部車體面板例如門板;外部修飾片，包括車體側 模制件，側覆層和模制件，端帽，引擎罩，平臺蓋，鏡盒，行李架，車輪罩，車輪襯里，車輪照明 燈，擋泥板襯里，引擎帽，踏板，腳墊，底系定板，阻氣器，防濺擋板，擋泥板，床襯里和搖桿 板;燃料槽；內飾片，包括駕駛桿罩，操縱臺，門板，柱子，支架，把手，按鈕，手柄和安全遮板， 儀表板，儀表盤，膝蓋墊，乘客側氣袋罩，頂棚，手套箱，盤子，杯架，隔間和蓋子;座位部件， 包括后背，支架和安全帶固定裝置；引擎蓋下部件，包括電池盤和風扇蓋；電器盒；電纜軸 承;和結構部件，包括門載體，卡車床分離器，負荷地板和行李箱分隔器。用于所述復合材料 產品（其包括晶須和基礎材料例如塑性材料）的一種特別適合的應用可以包括"引擎蓋下" 汽車應用，其目前包含長或短玻璃纖維。實心熔融柱狀材料可以擠出，其包含所述復合材 料，其可以置于模腔內和壓塑來將所述復合材料形成期望的最終結構。用于所述復合材料 產品（其包括晶須和基礎材料例如塑性材料）的一種潛在適合的應用可以包括用于汽車和 其它車輛的頂棚。所述晶須可以與基礎材料例如聚丙烯混合，并且所述混合物可以在液體 溶液中混合，并且送過通風的擠出機。然后可以形成薄片，其可以真空成形來制造用于汽車 和其它車輛的頂棚。
[0045] 實施例
[0046] 為了提供對前述討論更好的理解，提供了下面的非限定性實施例。雖然所述實施 例會涉及具體實施方案，但是它們不被認為是在任何具體方面限制本發明。制造和測試了 此處所討論和所述的硫酸鈣晶須和復合材料的實施方案。結果在下面和在圖1-3中顯示。 [0047] 實施例1
[0048]硫酸鈣晶須是使用開采于同一位置的α和β半水合物顆粒，根據下面的方法來制備 的。將硫酸鈣半水合物與水結合來形成含有5重量％的硫酸鈣的淤漿。將所述淤漿在lOpsi 壓力和115°C的溫度高壓釜加工大約2小時來形成晶須。將所述晶須通過篩網過濾脫水5分 鐘。將所述脫水的晶須在大約600°C_大約700°C加熱大約3小時來形成穩定的、不溶的α-來 源的硫酸鈣硬石膏晶須。
[0049]圖1是通過偏振光顯微鏡法所拍攝的顯微照片(600x400微米），其顯示了根據上述 方法制備的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須。圖2是通過偏振光顯微鏡法所拍攝的顯微照片 (600x400微米），其顯示了通過與α晶須相同的方法制備的β-來源的硬石膏硫酸鈣晶須。這 些顯微照片顯示了α-來源的晶須與β-來源的晶須不同的形態（即，長度和直徑）。更具體地， 在圖1的α-來源的晶須與圖2的β-來源的晶須的比較中，所述α-來源的晶須明顯長于β-來源 的晶須，并且長徑比大于所述來源的晶須。此外，所述顯微照片揭示了 來源的晶須的生 長速率明顯快于β-來源的晶須。
[0050] 具體地，已經確定了 α-硫酸鈣的晶體生長速率是β硫酸鈣的至少3-5倍。因此，制造 相同長度的晶須所需的高壓釜時間對于硫酸鈣來說明顯縮短，這降低了必需的加工時 間。這是有重要意義的，因為β硫酸鈣晶須低的生長速率導致了高的制造經濟成本，使得硫 酸鈣晶須的實際應用是成本受阻的。不希望受限于理論，據信歸因于它的"預高壓釜加工 (pre-autoclaved)"性質，α-硫酸|丐能夠在高壓爸環境下更快地生長成延長的晶須。
[0051 ] 實施例2
[0052] α-來源的和β-來源的硫酸鈣晶須是根據實施例1的方法制備的。將所述晶須與聚 丙烯結合來形成復合材料，并且根據弦方法測量了每個復合材料的勁度/撓曲模量，并且與 單獨的聚丙烯的勁度/撓曲模量比較。結果顯示在下表1中。
[0053]晶須是與聚丙烯預混的或者側進料的。表1的術語"預混"指的是晶須與熔融之前 的、擠出的聚丙烯粒料結合，以形成復合材料。表1的措詞"側進料"指的是當聚丙烯已經熔 融時，將晶須供入擠出機中。
[0055]這些結果顯示了 α_來源的硬石膏硫酸鈣晶須增強的聚丙烯復合材料表現出明顯 優于具有相當的β晶須增強的復合材料的機械性能。不希望受限于理論，據信所述預混方法 導致了晶須被未熔融的聚丙烯粒料研磨，其可以產生晶須的減弱的增強效果。但是，預混的 α晶須表現令人驚訝地好，其表現出與預混的β晶須（其表現出可忽略的勁度增加）相比， 40%的勁度增加率。
[0056]圖3顯示了基礎聚丙稀相比于復合材料產品（其包括基礎聚丙稀和大約4.39wt% 的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須）的彈性模量，其是根據撓曲弦方法、撓曲正切方法和撓曲正 割方法測量的。如所示的，通過加入來源的硫酸鈣晶須，所述聚丙烯復合材料的勁度明顯 增加(高到65%)。
[0057] 實施例3
[0058]前述實施例所用的市售α-硫酸鈣半水合物顆粒的中值粒度是15.4μπι和最大粒度 是120μπι。還制備和測試了微米化α_硫酸鈣半水合物顆粒。具體地，將市售的α_硫酸鈣半水 合物顆粒在噴射研磨機中研磨到中值粒度是大約3.0 6μηι和最大粒度是大約12μηι。因此，所 述微米化顆粒在尺寸上比市售的硫酸鈣半水合物顆粒更小和更均勻，如表2所示。
[0059]
[0060] 所述顆粒是在流體能量研磨機上，使用壓縮空氣噴射研磨來生產更小的顆粒。所 述研磨機中的高速旋轉使得硫酸鈣顆粒進行了顆粒在顆粒上的沖擊。如表2所示，所述微米 化顆粒表現出最大尺寸比市售顆粒小了 10倍。同樣，所述微米化顆粒的最大粒度比平均粒 度小了 4倍。
[0061] α-來源的硫酸鈣晶須的對比樣品是通過實施例1的方法，用市售α-硫酸鈣半水合 物顆粒來制備的，但是處于在淤漿中2.5wt%的更低濃度。出于對比的目的，還獲得了市售 含氧硫酸鎂晶須。還通過實施例1的方法，用市售的硫酸鈣半水合物顆粒制備了 α_來源的 硫酸鈣晶須的對比樣品。來源的硫酸鈣晶須是通過實施例1的方法，用微米化α_硫酸鈣半 水合物顆粒來制備的。來源的硫酸鈣晶須還通過實施例1的方法，用市售α_硫酸鈣半水合 物顆粒和微米化α_硫酸鈣半水合物顆粒的混合物來制備的，但是處于在齡衆中2.5wt%的 較低濃度。所形成的晶須的平均長度和直徑是通過掃描電鏡法來測量的，并且計算長徑比。 結果顯不在表3中。
[0062]
[0063] 如表3所示，微米化α_來源的硬石膏硫酸鈣晶須令人驚訝地具有顯著高于標準α_ 來源的硬石膏硫酸鈣晶須的長徑比（幾乎高了 40%)，具有稍短的長度和較小直徑。所述低 濃度市售顆粒來源的晶須還表現出比標準晶須稍高的長徑比，而低濃度微米化顆粒來源的 和市售顆粒來源的晶須表現出比全部其它樣品明顯更高的長徑比。硫酸鎂晶須明顯短于硫 酸鈣晶須，并且具有甚至更小的直徑。通常，對于增強應用來說，高于30的長徑比是令人期 望的，并且較高的長徑比提供了更好的結構增強。同樣，較細的晶須傾向于在高壓釜加工后 不在分散體中沉降，以使得它們可以避免擁堵(其經常導致局部和過高濃度的晶體和因此 短的晶須）。但是，硫酸鈣的微米化增加了加工時間和晶須制造方法的成本。整體上，這些實 施例顯示了 α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須可以制造來具有應用-特異性尺寸。
[0064] 實施例4
[0065] 第一復合材料是通過將α_來源的硫酸鈣晶須與聚丙烯在擠出機中共混來制備的。 第二復合材料是通過將來源的硫酸鈣晶須(其已經用硬脂酸鈣處理)與聚丙烯在擠出機 中共混來制備的。將硫酸鈣晶須和基于晶須重量為大約2wt%的α-來源的硬脂酸鈣加入轉 鼓滾筒機中，并且混合大約10分鐘。用硬脂酸鈣處理的來源的硫酸鈣晶須的量(其可以與 聚丙烯混合)相對于用于制造第一復合材料的未處理的來源的硫酸鈣晶須增加了 1〇〇%。 此外，雖然未處理的來源的硫酸鈣晶須傾向于聚集，但是在所述晶須與聚丙烯共混來制 造第二復合材料的過程中，沒有觀察到硬脂酸鈣處理的來源的硫酸鈣晶須的聚集。
[0066] 實施例5
[0067] 在制造實施例4的第二復合材料過程中，觀察到出人意料的結果。雖然硬脂酸鈣的 量在第二復合材料產品中基于聚丙烯、來源的硫酸鈣晶須和硬脂酸鈣的合計重量僅僅為 大約200ppm，但是在由所述第二復合材料所制造的樣板的顏色中觀察到改進，其包含 10wt%的晶須。甚至當所述第二產品經歷了額外的擠出熱歷史之后，所述第二產品仍然具 有比僅僅一次熱歷史之后的第一復合材料更低的黃度指數。在具有一次熱歷史的第一復合 材料上所測量的黃度指數是16.5。具有兩次熱歷史的第二復合材料的黃度指數僅僅是 15.5。所述黃度指數是根據ASTM D6290E313測量的。
[0068] 實施例6
[0069]制備了第一聚丙稀樣品，其包括大約8wt %的硫酸鎂晶須和大約12wt %的乙稀丁 烯彈性體，并且已經成核。還制備了第二聚丙烯樣品和第三聚丙烯樣品，其每個包括大約 8wt%的α-來源的硫酸鈣晶須和大約12wt%的乙烯丁烯彈性體，并且已經成核。在全部三種 樣品上使用4英寸乘以6英寸樣板(其是注塑的)進行了侵蝕性油漆附著性和tabor磨痕磨損 測試。全部三種樣片的油漆附著性結果是優異的。第二和第三聚丙烯樣品的平均tabor磨痕 分別是0 %磨痕損失和1.35 %磨痕損失。相反，第一聚丙烯樣品的平均tabor磨痕是9.6 %磨 痕損失。
[0070] 即使第一聚丙烯樣品表現出優異的油漆附著性，已知的是它在一些高溫下使用水 或者鹽水噴霧和氯化的聚烯烴作為附著促進劑時表現不佳。硫酸鎂晶須將與氯化聚烯烴和 水反應，并且將結合和產生鹽，其將表現出在涂漆零件上差的附著性和起泡。不希望受限于 理論，據信代替硫酸鎂晶須，與α-來源的硫酸鈣晶須共混的聚丙烯(和其它基礎材料）（例如 第二和第三樣品）將不遭受這些有害的缺陷，因為所述α-來源的硫酸鈣晶須可以使得水不 附著于其上。
[0071] 本發明公開內容的實施方案進一步涉及下面段落的任何一個或多個：
[0072] 1.制造復合材料產品的方法，其包括將α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須和塑性材料結 合來生產復合材料產品。
[0073] 2.制造復合材料產品的方法，其包括:將多個α_來源的硬石膏硫酸鈣晶須和塑性 材料共混來生產復合材料產品，其中所述復合材料產品包含大約lwt % -大約50wt %的α-來 源的硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述來源的硫酸鈣晶須和所述塑性材料的合計重量。
[0074] 3.復合材料產品，其包含α_來源的硬石膏硫酸鈣晶須和塑性材料。
[0075] 4.制造復合材料產品的方法，其包括:高壓釜加工包含α-硫酸鈣半水合物顆粒和 水的淤漿，來生產在水中的硫酸鈣半水合物晶須;脫水所述α_硫酸鈣半水合物晶須;加熱 所述硫酸鈣半水合物晶須來生產來源的硬石膏硫酸鈣晶須;和將至少一部分的所述α_ 來源的硬石膏硫酸鈣晶須與塑性材料結合來生產復合材料產品。
[0076] 5.制造 α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須的方法，其包括:高壓釜加工包含α-硫酸鈣半 水合物和水的淤漿，來生產在水中的硫酸鈣半水合物晶須;脫水所述α_硫酸鈣半水合物 晶須;和加熱所述α_硫酸鈣半水合物晶須來生產α_來源的硬石膏硫酸鈣晶須。
[0077] 6.根據段落1-4任一項的方法或者復合材料產品，其中所述塑性材料包含均聚物、 共聚物或者其混合物。
[0078] 7.根據段落1-4任一項的方法或者復合材料產品，其中所述塑性材料包含聚乙烯 均聚物、聚丙烯均聚物、聚乙烯共聚物、聚丙烯共聚物或者它們的任意混合物。
[0079] 8.根據段落1-4任一項的方法或者復合材料產品，其中所述塑性材料包含熱塑性 共聚物，和其中所述熱塑性共聚物包含聚丙烯均聚物和共聚物的共混物，所述共聚物包含 丙烯和選自下面的一種或多種共聚單體:乙烯和C4-C20烯烴。
[0080] 9.根據段落8的方法或者復合材料產品，其中所述熱塑性共聚物包含大約lwt%_ 大約9.9wt%的所述共聚單體。
[0081] 10.根據段落8的方法或者復合材料產品，其中所述熱塑性共聚物包含大約lwt%_ 大約9.9wt %的乙稀作為所述共聚單體。
[0082] 11.根據段落8的方法或者復合材料產品，其中所述熱塑性共聚物包含大約 10wt%_大約20wt%的所述共聚單體。
[0083] 12.根據段落8的方法或者復合材料產品，其中所述熱塑性共聚物包含大約 10wt%_大約20wt%的乙稀作為所述共聚單體。
[0084] 13.根據段落8的方法或者復合材料產品，其中所述熱塑性共聚物包含大于 20wt%_大約40wt%的所述共聚單體。
[0085] 14.根據段落8的方法或者復合材料產品，其中所述熱塑性共聚物包含大于 20wt%_大約40wt%的乙稀作為所述共聚單體。
[0086] 15.根據段落1-4任一項的方法或者復合材料產品，其中所述塑性材料包含聚乙 烯，聚丙烯，聚丁烯，聚酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚己內酰胺，聚（己二酰己二胺），聚氨 酯，環氧樹脂，丁腈橡膠，丁基橡膠，硅橡膠，聚四氟乙烯，酚醛樹脂或者它們的任意混合物。 [0087] 16.根據段落1-4或者6-15任一項的方法或者復合材料產品，其中所述塑性材料包 含瀝青，氧化瀝青，稀釋瀝青，錯，粘土或者它們的任意混合物。
[0088] 17.根據段落1-16任一項的方法或者復合材料產品，其中所述α-來源的硬石膏硫 酸鈣晶須的平均長徑比是大約30-大約140。
[0089] 18.根據段落1-17任一項的方法或者復合材料產品，其中所述α-來源的硬石膏硫 酸鈣晶須的平均直徑是大約〇 · 3μL?-大約1 · 5μL?。
[0090] 19.根據段落1-18任一項的方法或者復合材料產品，其中所述硬石膏硫酸鈣晶須 的平均長度是大約20μL?-大約100μL?。
[0091] 20.根據段落1-4或者6-19任一項的方法或者復合材料產品，其中所述硬石膏硫酸 鈣晶須在所述塑性材料處于熔融態時與所述塑性材料結合。
[0092] 21.根據段落1-4或者6-20任一項的方法或者復合材料產品，其中所述塑性材料包 含聚丙烯。
[0093] 22.根據段落1，3,4或者6-21任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料 產品包含大約lwt%_大約50wt%的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述α-來源的硬石膏 硫酸鈣晶須和所述塑性材料的合計重量。
[0094] 23.根據段落1-4或者6-21任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料產 品包含大約2wt%_大約20wt%的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述α-來源的硬石膏硫 酸鈣晶須和所述塑性材料的合計重量。
[0095] 24.根據段落1-4或者6-21任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料產 品包含大約lwt % -大約10wt %的α-來源的硬石膏硫酸|丐晶須，基于所述α-來源的硬石膏硫 酸鈣晶須和所述塑性材料的合計重量。
[0096] 25.根據段落1-4或者6-21任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料產 品包含大約5wt%_大約15wt%的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述α-來源的硬石膏硫 酸鈣晶須和所述塑性材料的合計重量。
[0097] 26.根據段落1-4或者6-21任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料產 品包含大約10wt%-大約20wt%的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述α-來源的硬石膏 硫酸鈣晶須和所述塑性材料的合計重量。
[0098] 27.根據段落1-4或者6-21任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料產 品包含大約15wt%_大約30wt%的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述α-來源的硬石膏 硫酸鈣晶須和所述塑性材料的合計重量。
[0099] 28.根據段落1-4或者6-27任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料產 品的彈性模量是至少l〇〇〇MPa，其是根據撓曲弦方法測量的。
[0100] 29.根據段落1-4或者6-28任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料產 品的彈性模量是至少l〇〇〇MPa，其是根據撓曲正切方法測量的。
[0101] 30.根據段落1-4或者6-29任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料產 品的彈性模量是至少l〇〇〇MPa，其是根據撓曲正割方法測量的。
[0102] 31.根據段落1-4或者6-30任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料的 彈性模量是至少1 OOOMPa-大約1350MPa，其是根據撓曲弦方法測量的。
[0103] 32.根據段落1-4或者6-31任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料的 彈性模量是至少l〇〇〇MPa-大約1450MPa，其是根據撓曲正切方法測量的。
[0104] 33.根據段落1-4或者6-32任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料的 彈性模量是至少l〇〇〇MPa-大約1150MPa，其是根據撓曲正割方法測量的。
[0105] 34.根據段落1-33任一項的方法或者復合材料產品，其中所述α-來源的硬石膏硫 酸鈣晶須的平均長徑比是至少30。
[0106] 35.根據段落1-34任一項的方法或者復合材料產品，其中所述α-來源的硬石膏硫 酸鈣晶須的莫氏硬度是大約3-大約3.5。
[0107] 36.根據段落1，2,4或者6-35任一項的方法，其中所述α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須 在所述塑性材料處于熔融形式時與所述塑性材料結合。
[0108] 37.根據段落1，2,4或者6-35任一項的方法，其中所述α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須 在塑性材料處于固體形式時與塑性材料結合。
[0109] 38.根據段落1，2,4或者6-35任一項的方法，其中所述α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須 在第一部分的塑性材料處于固體形式和第二部分的塑性材料處于熔融形式時，與所述塑性 材料結合。
[0110] 39.根據段落1-38任一項的方法或者復合材料產品，其中所述α-來源的硬石膏硫 酸鈣晶須至少部分地涂覆有一種或多種硅烷，一種或多種蠟，一種或多種硬脂酸鹽，硬脂酸 或者它們的任意混合物。
[0111] 40.根據段落1-39任一項的方法或者復合材料產品，其中所述α-來源的硬石膏硫 酸鈣晶須至少部分地涂覆有硬脂酸鈣。
[0112] 41.根據段落1-38任一項的方法或者復合材料產品，其中所述α-來源的硬石膏硫 酸鈣晶須至少部分地涂覆有一種或多種處理材料，和其中所述一種或多種處理材料的存在 量是大約〇. 1 wt % -大約5wt %，基于所述α-來源的硬石膏硫酸|丐晶須的重量。
[0113] 42.根據段落41的方法或者復合材料產品，其中所述一種或多種處理材料包含一 種或多種硅烷，一種或多種蠟，一種或多種硬脂酸鹽，硬脂酸或者它們的任意混合物。
[0114] 43.根據段落41的方法或者復合材料產品，其中所述一種或多種處理材料包含硬 脂ffef丐。
[0115] 44.根據段落1-4或者6-43任一項的方法或者復合材料產品，其中所述復合材料產 品包含選自下面的汽車部件:緩沖器，外車體板，內車體板，外裝飾片，內裝飾片，座椅部件， 引擎罩下部件，電元件殼，電纜軸承或者結構部件。
[0116] 已經使用一組數值上限和一組數值下限描述了某些實施方案和特征。應當理解除 非另有指示，否則包括任何兩個值的組合的范圍是可以預期的，例如，任何下限值和任何上 限值的組合，任何兩個下限值的組合和/或任何兩個上限值的組合。某些下限，上限和范圍 出現在下面的一個或多個權利要求中。全部的數值是"大約"或者"大致"的所示值，并且考 慮了本領域技術人員能夠預想到的試驗誤差和偏差。
[0117] 已經在上面定義了不同的術語。在權利要求所用的術語沒有在上面定義的情況 中，它應當被賦予相關領域技術人員能夠給出的、在至少一個印刷的出版物或者公開的專 利中涉及所述術語的最寬的定義。此外，本申請中所引用的全部的專利，測試方法和其它文 獻完全引入作為參考和用于允許這樣的引入的全部權限中，所述的參考到這樣的程度，即， 這樣的公開內容與本申請不矛盾。
[0118] 雖然前面涉及到本發明的實施方案，但是本發明的其它和另外的實施方案也可以 設計，而不脫離其基本的范圍，并且其范圍是通過隨后的權利要求來確定的。
【主權項】
1. 制造復合材料產品的方法，其包括將α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須和塑性材料結合來 生產復合材料產品。2. 權利要求1的方法，其中所述塑性材料包含均聚物、共聚物或者其混合物。3. 權利要求1的方法，其中所述塑性材料包含聚乙烯均聚物、聚丙烯均聚物、聚乙烯共 聚物、聚丙烯共聚物或者它們的任意混合物。4. 權利要求1的方法，其中所述塑性材料包含熱塑性共聚物，和其中所述熱塑性共聚物 包含:聚丙烯均聚物和包含丙烯和選自乙烯和C 4-C2Q烯烴的一種或多種共聚單體的共聚物 的共混物。5. 權利要求4的方法，其中所述熱塑性共聚物包含大約lwt % -大約9.9wt %的所述共聚 單體。6. 權利要求4的方法，其中所述熱塑性共聚物包含大約10wt % -大約20wt %的所述共聚 單體。7. 權利要求4的方法，其中所述熱塑性共聚物包含大于20wt%_大約40wt %的所述共聚 單體。8. 權利要求1的方法，其中所述塑性材料包含聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚酯、聚對苯二 甲酸乙二醇酯、聚己內酰胺、聚（己二酰己二胺）、聚氨酯、環氧樹脂、丁腈橡膠、丁基橡膠、硅 橡膠、聚四氟乙烯、酚醛樹脂或者它們的任意混合物。9. 權利要求1的方法，其中所述塑性材料包含瀝青、氧化瀝青、稀釋瀝青、蠟、粘土或者 它們的任意混合物。10. 權利要求1的方法，其中所述來源的硬石膏硫酸鈣晶須的平均長徑比是大約30-大約140。11. 權利要求1的方法，其中所述來源的硬石膏硫酸鈣晶須的平均直徑是大約〇.3以!11-大約 1.5μηι。12. 權利要求1的方法，其中所述硬石膏硫酸鈣晶須的平均長度是大約20μπι-大約100μ m〇13. 權利要求1的方法，其中所述硬石膏硫酸鈣晶須在所述塑性材料處于熔融態時與所 述塑性材料結合。14. 權利要求1的方法，其中所述復合材料產品包含大約lwt % -大約50wt %的α-來源的 硬石膏硫酸鈣晶須，基于所述來源的硬石膏硫酸鈣晶須和所述塑性材料的合計重量。15. 制造復合材料產品的方法，其包括： 將多個α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須和塑性材料共混來生產復合材料產品，其中所述復 合材料產品包含大約lwt % -大約50wt %的α-來源的硬石膏硫酸|丐晶須，基于所述α-來源的 硫酸鈣晶須和所述塑性材料的合計重量。16. 權利要求15的方法，其中所述塑性材料在與所述多個α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須 共混時處于熔融態。17. 權利要求15的方法，其進一步包括將α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須與處理材料接觸 來生產處理的α-來源的硬石膏硫酸鈣晶須，其中所述處理材料包含一種或多種含硅化合 物、一種或多種蠟、一種或多種硬脂酸鹽、硬脂酸或者它們的任意混合物，和其中所述處理 的來源的硬石膏硫酸鈣晶須與所述塑性材料共混來生產所述復合材料產品。18. 權利要求15的方法，其中所述塑性材料包含聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚酯、聚對苯 二甲酸乙二醇酯(PET)、聚己內酰胺、聚（己二酰己二胺）、聚氨酯、環氧樹脂、丁腈橡膠、丁基 橡膠、硅橡膠、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、瀝青、氧化瀝青、稀釋瀝青、蠟、粘土或者它們的任意 混合物。19. 復合材料產品，其包含α_來源的硬石膏硫酸鈣晶須和塑性材料。20. 權利要求19的復合材料，其中塑性材料包含聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚酯、聚對苯 二甲酸乙二醇酯、聚己內酰胺、聚（己二酰己二胺）、聚氨酯、環氧樹脂、丁腈橡膠、丁基橡膠、 硅橡膠、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、瀝青、氧化瀝青、稀釋瀝青、蠟、粘土或者它們的任意混合 物。
【文檔編號】C04B26/02GK105980329SQ201480072274
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年12月5日
【發明人】P·唐納森, B·博迪福德, M·S·克恩斯, M·吳, J·T·菲爾德斯
【申請人】佐治亞-太平洋石膏有限責任公司