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制备包含聚合物浓缩物的制品的方法

阅读:770发布:2020-06-14

专利汇可以提供制备包含聚合物浓缩物的制品的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种制备制品的方法,其包括以下步骤:将 熔化 热小于70J/g的半无定形 聚合物 与 增塑剂 和任选的一种或多种添加剂组合以制备聚合物浓缩物,将该聚合物浓缩物与一种或多种最终材料组合以制备制品前体;和至少部分由该制品前体形成制品,其中正如一部分聚合物浓缩物在25℃下在吸收性表面上老化24小时之后该聚合物浓缩物没有可目测发现的增塑剂损失所表现的那样,该聚合物浓缩物优选没有表现出可见的相分离。还公开了由该方法制备的制品。,下面是制备包含聚合物浓缩物的制品的方法专利的具体信息内容。

1.一种制备制品的方法,其包括:
熔化热为0.5-70J/g且熔点大于0℃、小于100℃的半无定形聚合物增塑剂和任选的一种或多种添加剂组合以制备聚合物浓缩物,其中将该聚合物浓缩物形成为根据ASTM D1895方法B测量在49℃下储存7天后能够于300秒或更短内倾倒通过具有29mm底部开口的漏斗的自由流动颗粒,随后将该聚合物浓缩物与一种或多种聚合物组合以制备制品前体;和至少部分由该制品前体形成制品,其中该增塑剂具有根据ASTM D92测量为200℃或更大的闪点、根据ASTM D97测量为-20℃或更小的倾点和根据ASTM D445测量为在100℃下4-350cSt的运动粘度
2.权利要求1的方法,其中正如一部分聚合物浓缩物在25℃下在吸收性表面上老化24小时之后在吸收性表面上该聚合物浓缩物没有可目测发现的增塑剂损失所表现的那样,该聚合物浓缩物没有表现出可见的相分离。
3.权利要求1或2的方法,其中该半无定形聚合物包含至少50wt%的丙烯单元,并且具有75%或更大的mm三元组立构规整度指数且具有小于90℃的熔点,并且增塑剂具有-25℃或更小的倾点。
4.权利要求1或2的方法,其中该聚合物浓缩物包含0.1-95wt%的半无定形聚合物。
5.权利要求4的方法,其中该聚合物浓缩物包含0.5-70wt%的半无定形聚合物。
6.权利要求5的方法,其中该聚合物浓缩物包含1-50wt%的半无定形聚合物。
7.权利要求6的方法,其中该聚合物浓缩物包含1-10wt%的半无定形聚合物。
8.权利要求1或2的方法,其中基于组合物的重量,该浓缩物进一步包含1-50wt%的半结晶聚合物。
9.权利要求1或2的方法,其中该聚合物浓缩物包含1-70wt%的增塑剂。
10.权利要求9的方法,其中该聚合物浓缩物包含5-60wt%的增塑剂。
11.权利要求10的方法,其中该聚合物浓缩物包含10-50wt%的增塑剂。
12.权利要求10的方法,其中该聚合物浓缩物包含15-50wt%的增塑剂。
13.权利要求1或2的方法,其中该聚合物浓缩物包含至少50wt%的增塑剂。
14.权利要求1或2的方法,其中该聚合物浓缩物包含20-50wt%的增塑剂。
15.权利要求1或2的方法,其中增塑剂包括包含C20-C1500链烷的聚α烯烃低聚物。
16.权利要求1或2的方法,其中增塑剂包括包含具有5-24个原子的线型α烯烃低聚物的聚α烯烃。
17.权利要求1或2的方法,其中增塑剂包括包含两种或多种C5-C24α烯烃的低聚物混合物的聚α烯烃。
18.权利要求1或2的方法,其中增塑剂在100℃下具有5cS t或更大的运动粘度。
19.权利要求18的方法,其中增塑剂具有220℃或更大的闪点。
20.权利要求18的方法,其中增塑剂具有0.86或更小的比重。
21.权利要求18的方法,其中增塑剂具有-25℃或更小的倾点。
22.权利要求1或2的方法,其中增塑剂具有100℃下为35cSt或更大的运动粘度和
0.855或更小的比重。
23.权利要求1或2的方法,其中该半无定形聚合物包含97-75wt%丙烯单元、
3-25wt%乙烯单元并且具有50J/g或更小的熔化热和80%或更大的mm三元组立构规整度指数,并且其中增塑剂具有在100℃下为35cSt或更大的运动粘度。
24.权利要求1或2的方法,其中增塑剂具有根据ASTM D-2270测量为120或更大的粘度指数,和0.855或更小的比重。
25.权利要求1或2的方法,其中该制品前体包含半无定形聚丙烯共聚物和一种或多种以下物质:包含接枝在全同立构聚丙烯上的无定形聚丙烯的聚合物、C2-C40聚合物、弹性体、无规共聚物、冲击共聚物、增粘剂、交联剂、抗剂、中和剂、成核剂、填料、粘合促进剂、蜡、酯聚合物,或其组合。
26.权利要求1或2的方法,其中将与浓缩物组合的聚合物选自聚丙烯、聚乙烯和其共混物。
27.权利要求1或2的方法,其中将与浓缩物组合的聚合物选自熔点超过100℃的聚丙烯或聚乙烯。
28.权利要求1或2的方法,其中将与浓缩物组合的聚合物选自全同立构聚丙烯、间规立构聚丙烯、丙烯和1-10wt%乙烯的共聚物。
29.权利要求1或2的方法,其中该聚合物浓缩物在与聚合物组合之前形成自由流动的粒料。
30.权利要求1或2的方法,其中将聚合物浓缩物粒化。
31.权利要求1或2的方法,其中将聚合物浓缩物粒化成多个根据ASTM D1895方法B测量在49℃下储存7天后能够于100秒或更短内倾倒通过具有29mm底部开口的漏斗的可倾倒自由流动颗粒。
32.权利要求31的方法,其中该多个聚合物浓缩物的可倾倒自由流动颗粒根据ASTM D1895方法B测量在49℃下储存7天后能够于30秒或更短内倾倒通过具有29mm底部开口的漏斗。
33.权利要求31的方法,其中该多个聚合物浓缩物的可倾倒自由流动颗粒根据ASTM D1895方法B测量在49℃下储存7天后能够于10秒或更短内倾倒通过具有29mm底部开口的漏斗。
34.权利要求1或2的方法,其中正如与半无定形聚合物的动态机械热分析迹线相比,聚合物浓缩物的动态机械热分析迹线中峰的数目没有变化所表现的那样,增塑剂可与半无定形聚合物混溶。
35.权利要求1或2的方法,其中将半无定形聚合物与具有100℃或更大的熔点的半结晶聚合物和任选的一种或多种添加剂组合以制备载体组合物;此后将该载体组合物与增塑剂组合以制备聚合物浓缩物,此后使该浓缩物形成多个自由流动颗粒,此后将该颗粒与一种或多种聚合物组合以形成制品前体。
36.权利要求35的方法,其中正如一部分聚合物浓缩物在25℃下在吸收性表面上老化24小时之后在吸收性表面上该聚合物浓缩物没有可目测发现的增塑剂损失所表现的那样,该聚合物浓缩物没有表现出可见的相分离。
37.权利要求35的方法,其中该半无定形聚合物包含至少50wt%的丙烯单元并且具有75%或更大的mm三元组立构规整度指数。
38.权利要求35的方法,其中增塑剂包括链烷烃、高纯度烃流体、聚α烯烃低聚物,或其组合。
39.权利要求35的方法,其中该增塑剂具有230℃或更大的闪点。
40.权利要求39的方法,其中该增塑剂在100℃下具有5cSt或更大的运动粘度。
41.权利要求35的方法,其中聚合物浓缩物的颗粒根据ASTMD1895方法B测量在
49℃下储存7天后能够于50秒或更短内倾倒通过具有29mm底部开口的漏斗。
42.权利要求40的方法,其中聚合物浓缩物的颗粒根据ASTMD1895方法B测量在
49℃下储存7天后能够于30秒或更短内倾倒通过具有29mm底部开口的漏斗。
43.权利要求35的方法,其中聚合物浓缩物的颗粒根据ASTMD1895方法B测量在
49℃下储存7天后能够于10秒或更短内倾倒通过具有29mm底部开口的漏斗。
44.权利要求35的方法,其中该半无定形聚合物包含97-75wt%丙烯单元、3-25wt%乙烯单元并且具有50J/g或更小的熔化热和80%或更大的mm三元组立构规整度指数,并且其中增塑剂具有在100℃下为35cSt或更大的运动粘度。
45.权利要求35的方法,其中添加剂包括:包含接枝在全同立构聚丙烯上的无定形聚丙烯的聚合物、C2-C40聚合物、弹性体、无规共聚物、冲击共聚物、增粘剂、交联剂、抗氧剂、中和剂、成核剂、填料、粘合促进剂、蜡、酯聚合物,或其组合。
46.权利要求35的方法,其中半结晶聚合物包括聚乙烯、具有至少80%[m]二分体的全同立构聚丙烯、具有至少80%[r]二分体的富含间同立构聚丙烯,或其组合。
47.权利要求35的方法,其中半结晶聚合物是冲击共聚物。
48.权利要求35的方法,其中制品前体包括以下聚合物的至少一种:聚丁烯、乙
3
烯/乙酸乙烯酯共聚物、具有0.915-小于0.935g/cm 的密度的聚乙烯、具有0.86-小于
3 3
0.90g/cm 的密度的聚乙烯、具有0.90-小于0.915g/cm 的密度的聚乙烯、具有0.935-小
3 3
于0.945g/cm 的密度的聚乙烯、具有0.945-0.98g/cm 的密度的聚乙烯、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、嵌段共聚物弹性体、或聚酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、交联聚乙烯、乙烯/乙烯醇共聚物、聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯腈、聚缩、聚偏二氟乙烯、聚乙二醇,或其组合。
3
49.权利要求48的方法,其中所述具有0.915-小于0.935g/cm 的密度的聚乙烯是具
3
有0.915-小于0.935g/cm 的密度的线型聚乙烯。
50.权利要求48的方法,其中所述聚丁烯是聚-1-丁烯、全同立构聚丁烯或聚异丁烯。
51.权利要求48的方法,其中所述乙烯-丙烯橡胶是硫化乙烯-丙烯橡胶。
52.权利要求48的方法,其中所述嵌段共聚物弹性体是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物弹性体。
53.权利要求35的方法,其中半无定形聚合物包括乙烯均聚物或组成分布宽度指数为
90%或更大的乙烯共聚物。
54.权利要求35的方法,其中半结晶聚合物包括组成分布宽度指数为60%-85%的乙烯共聚物。
55.权利要求35的方法,其中制品前体包括以下聚合物的一种或多种:聚丙烯、聚乙烯、弹性体、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯聚合物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯聚合物、聚酯、机织织物、聚酯、吸收剂、纸、超吸收聚合物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、木材、纸、人造丝、尼龙、纤维素纸浆、纤维素绒,或其组合。
56.权利要求35的方法,其中正如与在没有增塑剂存在下载体组合物的动态机械热分析迹线相比,聚合物浓缩物的动态机械热分析迹线中峰的数目没有变化所表现的那样,增塑剂可与载体组合物混溶。
57.权利要求35的方法,其中半无定形聚合物具有0.1-2000dg/min的根据ASTM D
1238在230℃/2.16kg下测量的熔体流动速率。
58.权利要求1或2的方法,其中半无定形聚合物具有1-25dg/min的根据ASTM D
1238在230℃/2.16kg下测量的熔体流动速率。
59.权利要求1或2的方法,其中通过在己烷中热分馏测量,半无定形聚合物具有使得85wt%或更多的半无定形聚合物作为一种或两种相邻的可溶级分分离、余量的半无定形聚合物处于前面或后面紧邻的级分中的分子间组成分布,其中这些级分的每一种具有相对于共聚物的平均wt%共聚单体含量的差值不大于20wt%的wt%共聚单体含量,其中这些级分在各级之间约8℃的温度增量下获得。
60.权利要求1或2的方法,其中半无定形聚合物具有1.5-4的Mw/Mn。
61.权利要求1或2的方法,其中半无定形聚合物具有90℃或更小的熔点。
62.权利要求1或2的方法,其中半无定形聚合物具有30-80℃的熔点。
63.权利要求1或2的方法,其中半无定形聚合物包括包含至少50wt%乙烯单元和至多50wt%C3-C20共聚单体单元的共聚物。
64.权利要求63的方法,其中半无定形聚合物包括包含至少50wt%乙烯单元和
1-35wt%C3-C20共聚单体单元的共聚物。
65.权利要求63的方法,其中乙烯共聚物具有高于90%的组成分布宽度指数(CDBI)。
66.权利要求63的方法,其中乙烯共聚物具有高于95%的组成分布宽度指数(CDBI)和0.1-100dg/min的根据ASTM D 1238在190℃下测量的熔体流动速率。
67.权利要求63的方法,其中乙烯共聚物具有0.1-100dg/min的根据ASTM D 1238在
190℃下测量的熔体流动速率。
68.权利要求67的方法,其中乙烯共聚物具有0.5-50dg/min的根据ASTM D 1238在
190℃下测量的熔体流动速率。
69.权利要求63的方法,其中乙烯共聚物是茂金属聚乙烯。
70.权利要求63的方法,其中该共聚单体包括丁烯和/或己烯和/或辛烯。
71.权利要求1的方法,其中所述浓缩物包含至少5wt%的增塑剂,该浓缩物通过将-1
该半无定形聚合物在单或双螺杆挤出机中在100sec 或更大的剪切速率下混合而获得。
72.权利要求1或2的方法,其中用于生产制品的聚合物不同于用于制备该浓缩物的聚合物。
73.权利要求1或2的方法,其中将该浓缩物成型为颗粒并且在颗粒撒上聚烯烃粉末。
74.权利要求1或2的方法,其中将该浓缩物成型为粒料并且将粒料撒上聚烯烃粉末。
75.根据权利要求1-74中任一项的方法制备的制品,其中该制品是一次性制品、生活消费品或生产制品。
76.根据权利要求1-74中任一项的方法制备的制品,其中该制品包括:非织造织物、收缩-粘结的层压物、拉伸-粘结的层压物、纺粘-熔体吹制-纺粘的层压物、聚丙烯纺粘层、聚乙烯层、聚乙烯和聚丙烯纺粘层的组合、弹性纱线、体液不渗透的衬片、体液不渗透层、体液渗透层、体液渗透覆盖物、吸收剂、棉纸、聚合物薄膜、弹性粘结带、前胶贴衬里、木材、纸、阻隔膜、薄膜层压物、非织造复合材料、纺织品材料、机织材料、耐用织物、弹性体纱线、弹性体网、表层材料、非织造聚乙烯、穿孔聚乙烯、长丝、多孔网、纤维、环扣材料、弹性侧板、紧固带、弹性带、超吸收毛毡、汽车面板、装饰面板、尿布、夹具,或其组合。
77.根据权利要求76的制品,其中所述非织造织物是非织造网、非弹性非织造织物或弹性非织造织物。
78.根据权利要求76的制品,其中所述机织材料是机织织物。
79.根据权利要求76的制品,其中所述聚合物薄膜是聚酯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚偏二氯乙烯薄膜或聚乙酸乙烯酯薄膜。
80.一种制备薄膜的方法,其包括:将熔化热为2-60J/g且熔点大于0℃、小于100℃的半无定形聚合物与增塑剂和熔点为100℃或更大的半结晶聚合物组合以形成聚合物浓缩物;此后使该聚合物浓缩物形成自由流动颗粒;此后将该聚合物浓缩物颗粒与聚合物组合并且此后将该组合成型为薄膜,其中该增塑剂具有根据ASTM D92测量为200℃或更大的闪点、根据ASTM D445测量为在100℃下4-350cSt的运动粘度和根据ASTM D97测量为-20℃或更小的倾点,其中该自由流动颗粒根据ASTM D1895方法B测量在49℃下储存7天后能够于300秒或更短内倾倒通过具有29mm底部开口的漏斗。
81.权利要求80的方法,其中该半无定形聚合物包含97-75wt%丙烯单元、3-25wt%乙烯单元并且具有50J/g或更小的熔化热和80%或更大的mm三元组立构规整度指数,并且其中增塑剂具有1)220℃或更大的闪点和2)在100℃下为35cSt-350cSt的运动粘度,或者-30℃或更小的倾点。
82.权利要求80或81的方法,其中将该浓缩物成型为颗粒并且在颗粒撒上聚烯烃粉末。
83.权利要求80或81的方法,其中将该浓缩物成型为粒料并且将粒料撒上聚烯烃粉末。
84.一种制备非织造织物的方法,其包括:将熔化热为2-60J/g且熔点大于0℃、小于100℃的半无定形聚合物与增塑剂和熔点为100℃或更大的半结晶聚合物组合以形成聚合物浓缩物;此后使该聚合物浓缩物形成自由流动颗粒;此后将该聚合物浓缩物颗粒与聚合物组合并且此后将该组合成型为非织造织物,其中该增塑剂具有根据ASTMD92测量为200℃或更大的闪点、根据ASTM D445测量为在100℃下4-350cSt的运动粘度和根据ASTM D97测量为-20℃或更小的倾点,其中该自由流动颗粒根据ASTM D1895方法B测量在49℃下储存7天后能够于300秒或更短内倾倒通过具有29mm底部开口的漏斗。
85.权利要求84的方法,其中该半无定形聚合物包含97-75wt%丙烯单元、3-25wt%乙烯单元并且具有50J/g或更小的熔化热和80%或更大的mm三元组立构规整度指数,并且其中增塑剂具有1)220℃或更大的闪点和2)在100℃下为35cSt-350cSt的运动粘度,或者-30℃或更小的倾点。
86.权利要求84或85的方法,其中将该浓缩物成型为颗粒并且在颗粒撒上聚烯烃粉末。
87.权利要求84或85的方法,其中将该浓缩物成型为粒料并且将粒料撒上聚烯烃粉末。
88.一种制备模塑制品的方法,其包括:将熔化热为2-60J/g且熔点大于0℃、小于100℃的半无定形聚合物与增塑剂和熔点为100℃或更大的半结晶聚合物组合以形成聚合物浓缩物;此后使该聚合物浓缩物形成自由流动颗粒;此后将该聚合物浓缩物颗粒与聚合物组合并且此后将该组合成型为模塑制品,其中该增塑剂具有根据ASTM D92测量为200℃或更大的闪点、根据ASTM D445测量为在100℃下4-350cSt的运动粘度和根据ASTM D97测量为-20℃或更小的倾点,其中该自由流动颗粒根据ASTM D1895方法B测量在49℃下储存7天后能够于300秒或更短内倾倒通过具有29mm底部开口的漏斗。
89.权利要求88的方法,其中该半无定形聚合物包含97-75wt%丙烯单元、3-25wt%乙烯单元并且具有50J/g或更小的熔化热和80%或更大的mm三元组立构规整度指数,并且其中增塑剂具有1)220℃或更大的闪点和2)在100℃下为35cSt-350cSt的运动粘度,或者-30℃或更小的倾点。
90.权利要求88或89的方法,其中将该浓缩物成型为颗粒并且在颗粒撒上聚烯烃粉末。
91.权利要求88或89的方法,其中将该浓缩物成型为粒料并且将粒料撒上聚烯烃粉末。
92.一种制备制品的方法,其包括:将弹性体和基于弹性体和半结晶聚合物的重量计至少10wt%的半结晶聚合物与根据ASTM D-2270测量的粘度指数为120或更大、根据ASTM D97测量的倾点为-10℃或更小、根据ASTM D92测量的闪点为200℃或更大、并且比重小于0.855的非官能化增塑剂组合以形成浓缩物,其中将该聚合物浓缩物形成可倾倒自由流动颗粒,此后将该浓缩物与聚合物组合形成制品前体,并且此后由该前体形成制品,其中该弹性体选自乙烯丙烯橡胶、乙烯丙烯二烯单体橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、卤代丁基橡胶、异丁烯和对-烷基苯乙烯的共聚物、异丁烯和对-烷基苯乙烯的卤代共聚物。
93.权利要求92的方法,其中该弹性体是乙烯丙烯橡胶或乙烯丙烯二烯单体橡胶。
94.权利要求92的方法,其中该弹性体是两或更多相体系,其中弹性体是处于包括半结晶聚烯烃的连续相内的不连续相。
95.权利要求92-94中任一项的方法,其中用于生产制品的聚合物不同于用于制备该浓缩物的聚合物。
96.一种制备制品的方法,其包括:
将熔化热为0.5-70J/g且熔点大于0℃、小于100℃的半无定形聚合物与增塑剂和任选的一种或多种添加剂组合以制备聚合物浓缩物,其中将该聚合物浓缩物形成为可倾倒自由流动颗粒,随后将该聚合物浓缩物与一种或多种聚合物组合以制备制品前体;和至少部分由该制品前体形成制品,其中该增塑剂选自邻苯二甲酸酯、取代的邻苯二甲酸酯、取代的苯六甲酸酯、取代的己二酸酯或其组合,其中这些取代基是C1-C20烃。
97.权利要求96的方法,其中用于生产制品的聚合物不同于用于制备该浓缩物的聚合物。
98.权利要求80或81的方法,其中用于生产薄膜的聚合物不同于用于制备该浓缩物的聚合物。
99.权利要求84或85的方法,其中用于生产非织造织物的聚合物不同于用于制备该浓缩物的聚合物。
100.权利要求88或89的方法,其中用于生产模塑制品的聚合物不同于用于制备该浓缩物的聚合物。

说明书全文

制备包含聚合物浓缩物的制品的方法

[0001] 发明人:
[0002] James Coffey
[0003] Wen Li
[0004] Bryan Chapman
[0005] Bruce Lundmark
[0006] 相关申请的交叉引用
[0007] 本申请是2005年4月29日提交的非-临时申请No.11/118,925的部分继续,该申请的公开内容在此全部引入作为参考。发明领域
[0008] 本发明涉及一种制备制品的方法,其包括将聚合物与聚合物浓缩物组合。 本发明还涉及聚合物浓缩物-也称之为母料,以及制备聚合物浓缩物的方法。 [0009] 发明背景
[0010] 聚烯被广泛用于许多日常的制品、机器、生活消费品等中。 聚烯烃相对廉价地制备并且能够提供许多有用的功能。 聚烯烃可以成型为各种形状、薄膜层压物等。可以将聚烯烃涂覆在各种基材上或者与各种基材共挤出。 还可以将聚烯烃与其它材料组合以形成具有多个层、每一层具有特定目的的结构。 例如层压物可以包括多个层,例如结构坚硬的芯层、外部的液密层、气阻隔例如中间层和/或取决于应用需要的其它层。
[0011] 然而,聚烯烃可以具有相对高的玻璃转化温度。 这可能使得各种聚烯烃脆、不可弯曲并且因此不适合于特定应用,特别是在较低温度 下的应用。 聚烯烃的许多应用将得益于在宽的温度范围内和在各种条件下具有有用性能的聚烯烃。 这些有用性能可以包括在冲击强度、韧性、柔性等领域中的高温和低温性能。 可以获得这些性能的一种方式是通过将增塑剂加入聚烯烃中。
[0012] 将增塑剂加入聚烯烃的例子可以例如在美国专利Nos.4,960,820、4,132,698、3,201,364和WO02/31044、WO01/18109和EP0300689中找到。 这些和其它参考文献涉及将功能化增塑剂加入聚烯烃。功能化增塑剂的例子包括包含芳基的矿物油。这些例子不能提供聚烯烃的冲击强度、透明性和其它性能的改进。 涉及将增塑剂加入聚烯烃的其它参考文献包括EP0448259、EP1028145、美国专利Nos.4,073,782和3,415,925。 [0013] 将希望使用一些化合物例如链烷烃以增塑聚烯烃。 然而,据教导该方法与制备改进的聚烯烃相反(参见例如Chemical Additives forPlastics Industry 107-116(Radian Corp.,Noyes Data Corporation,NJ 1987);和WO01/18109A1)。
[0014] 以US2005-0106978出版 的于2004年2月19日 提交的美 国专利申 请No.10/716,306涉及一种包含一种或多种聚烯烃和一种或多种非功能化增塑剂的增塑聚烯烃组合物。 所制备的增塑聚烯烃据报导当与本领域已知的增塑聚烯烃相比时包括了提高的软度、更好的柔性(较低的挠曲模量)、降低的玻璃转化温度和/或提高的冲击强度。 同样,WO04/014998、WO04/014997、WO2005014872、US2004/0186214、US2004/0260001和US2004/0054040也公开了聚烯烃与非功能化增塑剂的组合。 [0015] 然而,仍然需要容易地将增塑剂掺入聚烯烃。增塑剂通常是液体。 相反,聚烯烃通常在挤出机、混合机、捏合机等中以固体或部分熔融的半固体配制、复合和/或组合。这些工艺不容易加入液体。 例如将液体加入挤出机可能需要采用计量和挤出机构型,这与可用于制备商业聚烯烃制品的那些相反。 因此,仍然需要一种通过其可以将增塑剂掺入聚烯烃组合物、其中该增塑剂为可流动的固体形式的方法。
[0016] 发明概述
[0017] 本发明涉及一种制备制品的方法,其包括:
[0018] -将熔化热小于70J/g的半无定形聚合物与增塑剂和任选的一种或多种添加剂组合以制备聚合物浓缩物;
[0019] -将该聚合物浓缩物与一种或多种聚合物组合以制备制品前体;和 [0020] -至少部分由该制品前体形成制品。
[0021] 本发明进一步涉及一种制备制品的方法,其包括:
[0022] -将熔化热小于70J/g的半无定形聚合物与熔点为100℃或更大的半结晶聚合物和任选的一种或多种添加剂以及非官能化增塑剂组合以制备聚合物浓缩物,将该聚合物浓缩物粒化成多个自由流动颗粒;
[0023] -将至少一部分聚合物浓缩物颗粒与一种或多种聚合物组合以制备制品前体;和
[0024] -至少部分由该制品前体形成制品。
[0025] 在一个优选实施方案中,半无定形聚合物包含55-95mol%的具有2-6个原子的第一α烯烃(优选丙烯),和5-45mol%的至少一种共聚单体,该共聚单体包括不同于第一α烯烃的具有2-6个碳原子的α烯烃(优选乙烯),并且其中该半无定形聚合物具有小于45焦/克的熔化热并且优选具有75%或更大的mm三元组立构规整度指数。 [0026] 在另一个优选实施方案中,半无定形聚合物包含55-95mol%的具有2-4个碳原子的第一α烯烃(优选乙烯),和5-45mol%的至少一种共聚单体,该共聚单体包括不同于第一α烯烃的具有2-10个碳原子的α烯烃(优选丁烯、己烯或辛烯),并且其中该半无定形聚合物具有小于60焦耳/克的熔化热和80℃或更小的熔点。
[0027] 在另一个优选实施方案中,正如在一部分聚合物浓缩物在25℃下在吸收性表面上老化24小时之后在吸收性表面上该聚合物浓缩物没有可目测发现的增塑剂损失所表现的那样,该聚合物浓缩物没有表现出可见的相分离。
[0028] 在另一个优选实施方案中,增塑剂具有120或更大的VI和-10℃或更小的倾点。在再一个优选实施方案中,增塑剂具有0.86或更小的比重和200℃或更大的闪点。 在一个特别优选的实施方案中,增塑剂具有全部四种这些性能。
[0029] 还公开了根据上述方法制备的制品。 参照以下说明书权利要求书,本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。
[0030] 本发明还涉及一种制备制品的方法,其包括:将弹性体和至少10wt%的半结晶聚合物(优选至少20wt%,优选30wt%,基于弹性体和半结晶聚合物的重量)与VI为120或更大并且倾点为-10℃或更小并且比重小于0.86的NFP组合以形成浓缩物,此后将该浓缩物与聚合物组合形成制品前体,并且此后由该前体形成制品。 可用的弹性体包括烯烃-基弹性体例如乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体橡胶和苯乙烯系嵌段共聚物等。
[0031] 详述
[0032] 定义
[0033] 出于本发明和其权利要求书的目的并且为了在本文中容易提及,当将聚合物称为包含烯烃时,存在于聚合物中的烯烃是烯烃的聚合形式。 同样,使用术语“聚合物”意在包括均聚物和共聚物。 另外,术语“共聚物”包括具有2种或多种化学上不同的单体的任何聚合物,并且包括2种或多种化学上不同的单体种类的互聚物和嵌段共聚物。 [0034] 因此,本文中使用的术语“聚丙烯”是指由至少50mol%(优选至少60mol%,更优选至少70mol%,更优选至少80mol%,甚至更优选至少90mol%,甚至更优选至少95mol%或100mol%)丙烯单元组成的聚合物;并且包含少于35wt%的乙烯单元。因此,这里定义的丙烯聚合物不可能是下面定义的EP橡胶。如果存在,聚丙烯共聚物中的共聚单体优选从乙烯和C4-C24烯烃中选择。
[0035] 同样,本文中使用的术语“聚乙烯”是指由至少50mol%(优选至少60mol%,更优选至少70mol%,更优选至少80mol%,甚至更优选至 少90mol%,甚至更优选至少95mol%或100mol%)乙烯单元组成的聚合物;并且包含少于20wt%的丙烯单元。因此,这里定义的乙烯聚合物不可能是下面定义的EP橡胶。如果存在,聚乙烯共聚物中的共聚单体优选从C3-C24烯烃中选择。
[0036] 出于本发明和其权利要求书的目的,将EP橡胶定义为乙烯和丙烯以及任选的二烯单体的共聚物,其中乙烯含量为35-80wt%,二烯含量为0-15wt%,并且余量是丙烯,最大丙烯含量为20wt%;并且其中该共聚物具有15-100的粘度,ML(1+4)@25℃(根据ASTM D1646测量)。
[0037] 为了容易提及,聚丙烯缩写为PP,全同立构聚丙烯缩写为iPP,间规立构聚丙烯缩写为sPP。
[0038] 除非另外说明:
[0039] 百分比表示基于所述材料或组分的总量的重量百分比(wt%);
[0040] 运动粘度(KV)-也仅称为粘度,以厘泊(cSt)表示并且根据ASTM D445在规定的温度下测量;
[0041] 玻璃转化温度(Tg)根据ASTM E 1356使用中点温度惯例测量;
[0042] 馏程根据ASTM D86测量;
[0043] 初始沸点和最终沸点各自根据ASTM D86测量;
[0044] 倾点根据ASTM D97测量;
[0045] 比重根据ASTM D4052,15.6℃测量;
[0046] 重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)和z均分子量(Mz)各自使用凝胶渗透色谱(GPC)测量;
[0047] 分子量分布(MWD)被定义为重均分子量除以数均分子量(Mw/Mn); [0048] 闪点根据ASTM D92测量;
[0049] 介电常数在1kHz,20℃下测量;
[0050] 密度根据ASTM 4052,15.6℃测量;并且
[0051] 粘度指数根据ASTM D-2270测量。
[0052] 这些物理性能和工艺条件的上限和下限可以包括在本文中对于特定组分、化合物、组合物和/或工艺而在任何组合中描述的那些界限的 任何组合。
[0053] 出于本公开内容的目的,术语低聚物是指具有2-40个基体(mer)单元的组合物并且术语聚合物是指具有41或更多个基体单元的组合物。 基体被定义为最初对应于在低聚或聚合反应中使用的单体的低聚物或聚合物单元。 例如,聚乙烯的基体将是乙烯。为了简便,当提及聚合物时,该提及也可适用于低聚物,除非另外特别说明。 因此,术语聚合物和低聚物在本文中可以互换提及,除非另外说明。 另外,除非另外说明,术语“聚合物”可以包括均聚物(即基本包含一种单体的聚合物)和/或共聚物(即包含多于一种单体的聚合物)。
[0054] 出于本发明的目的,低聚物被定义为具有小于21,000g/mol,优选小于20,000g/mol,优选小于19,000g/mol,优选小于18,000g/mol,优选小于16,000g/mol,优选小于15,000g/mol,优选小于13,000g/mol,优选小于10,000g/mol,优选小于5000g/mol,优选小于3000g/mol的Mn。
[0055] 术语“半结晶聚合物”和“半结晶聚烯烃”可以在本文中互换使用,并且被定义为具有100℃或更大的熔点(Tm)的烯烃聚合物。如本文中所述,熔点通过差示扫描量热法(DSC)第二次熔融而测量。
[0056] 术语“半无定形聚合物”和“半无定形聚烯烃”在本文中可互换使用,并且被定义为具有70J/g或更小(优选0.5-70J/g,更优选2-60J/g,甚至更优选3-50J/g,如本文中所述通过DSC测量)的熔化热和小于100℃(优选小于90℃,更优选小于80℃,甚至更优选小于70℃并且优选大于0℃,优选大于10℃,优选大于20℃,优选大于30℃,优选大于35℃,优选大于40℃)的熔点(第一次熔融)的烯烃聚合物。
[0057] 出于本发明的目的,术语“弹性体”被定义为Hf为0.5J/g或更小或者不可测量的J/g并且熔点(第二次熔融,如果可以测量一个的话)小于0℃的聚合物。 [0058] 多相组合物是指具有两个或多个相同态的形态相的组合物。 例如,其中一种聚合物形成分散在另一种聚合物基质中的离散包的两种聚合 物的共混物被称为是固态多相。 并且多相共混物被定义为包括其中共混物组分单独可见,但不清楚哪一个是连续相和哪一个是不连续相的共连续共混物。 这类形态使用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)或原子显微镜(AFM)确定,在光学显微镜、SEM和AFM提供了不同的数据的情形中,将使用SEM数据。 连续相是指多相共混物中的基质相。 不连续相是指多相共混物中的分散相。
[0059] 均相组合物是指具有基本一种相同态的形态相的组合物。 例如,其中一种聚合物可与另一种聚合物混溶的两种聚合物的共混物被称为是固态均相。 这类形态使用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)或原子力显微镜(AFM)确定,在光学显微镜、SM和AFM提供了不同的数据的情形中,将使用SEM数据。 可混溶还可以包括对于玻璃转化温度而言展现出单相性能例如在DMTA迹线上Tg将作为单个转化温度存在的两种或多种聚合物的共混物。 相反,对于不混溶共混物而言将观察到两个单独的转化温度,其通常对应于单个共混物组分各自的温度。 因此在一个实施方案中,当在DMTA迹线上显示出一个Tg时,聚合物共混物可混溶。 可混溶的共混物是均相的,而不混溶共混物是多相的。
[0060] 出于本发明和其权利要求书的目的,可用于本发明的丙烯共聚物可以包含丙烯和至少一种另外的烯烃系组分。 因此,本发明的丙烯共聚物可以包括聚合形式的丙烯和多种其它单体。 下面详细描述的本发明的优选半无定形丙烯共聚物可被称为丙烯的无规共聚物、丙烯和乙烯的无规共聚物(其中乙烯是共聚单体),或丙烯-乙烯塑性体。 [0061] 出于本发明和其权利要求书的目的,术语链烷烃包括所有异构体例如正态链烯烃(正链烯烃)、支化链烷烃、异链烷烃、环烷烃,并且可以包括环状脂族类和其共混物,并且可以通过本领域已知的方式或者由精炼原油以使得满足所述用于本文中描述的理想的改性剂的要求的方式合成得到。 术语异链烷烃是指沿着每一链烯烃链的至少一部分,链烷烃链具有C1-C18(更通常为C1-C10)的烷基支链,并且可以包括带有支化侧链作为少量组分的环烷烃。 更特别地,异链烷烃是其分子具有至少一个连接在至少三个其它碳原子上的碳原子或者至少一个 侧链(即具有一个或多个叔或季碳原子的分子)的饱和脂族烃;每一碳数的各种异构体(即结构异构体)将通常存在。 异链烷烃还可以包括具有通常作为异链烷烃的少量组分的支化侧链的环烷烃。 具有多个烷基支链的异链烷烃可以包括那些支链的区域和立体位置的任何组合。
[0062] 出于本发明和其权利要求书的目的,术语矿物油包括衍生自已经过精炼步骤(例如蒸馏、溶剂加工、氢加工和/或脱蜡)处理的石油原油的任何流体。其还包括通过严格的加工处理深入地精制和/或改性的石油-基的油。 其包括通过使用催化剂和/或热将单体单元组合而制备的合成油。 在聚合物加工领域中,矿物油被通常称为加工油、增量油、白油、技术用油或食品级油。 这些流体通常具有小于120的粘度指数,大多数具有小于110的粘度指数,并且许多具有100或更小的粘度指数。
[0063] 出于本发明和其权利要求书的目的,I、II和III类基料被定义为具有以下性能的矿物油
[0064]
[0065] 饱和物含量、硫含量和粘度指数分别按照ASTM D2007、ASTM D2622和ASTM D2270测量。 即使在不能通过分类而确定矿物油的情形中,也仍然可以基于粘度指数将其归为两类中的一类:I/II类矿物油,其具有小于120的VI;和III类矿物油,其具有120或更大的VI。
[0066] 出于本发明和其权利要求书的目的,IV类基料被定义为下述聚α烯烃,其是通过具有5或多个碳原子,优选6或更多碳原子,优选8或多个碳原子的线型α烯烃的催化聚合而制备的烃液体。聚α烯烃可以由任何程度的立构规整度,包括全同立构或间规13
立构而表征,和/或可以是无规立构的。 在另一个实施方案中,通过 C-NMR测量,聚α 烯烃具有超过50%的内消旋二分体,优选超过60%。 在另一个实施方案中,通过
13
C-NMR测量,聚α烯烃具有超过50%的外消旋二分体,优选超过60%。
[0067] 出于本发明和其权利要求书的目的,当提及熔点或结晶点并且有一定范围的熔融或结晶温度时,熔点或结晶点被定义为得自差示扫描量热(DSC)迹线的峰值熔融或结晶温度,并且除非另外说明当有多于一个的熔融或结晶峰时,其是指与在最高温度下出现的峰值相反,在主要和次要熔融峰当中最大峰的峰值熔融或结晶温度,由此反映对材料的量热响应的最大贡献。
[0068] 聚合物浓缩物
[0069] 本发明的聚合物浓缩物优选包含增塑剂与半无定形聚合物的组合。 该半无定形聚合物可以包括其中混合、共混、掺入有增塑剂和任选的其它添加剂的聚合物或聚合物共混物等,该聚合物的至少一种是至少部分无定形的(特别地具有小于70J/g的熔化热)并且优选部分结晶的(例如具有75%或更大的mm三元组立构规整度指数)。 [0070] 聚合物浓缩物可以包含一种或多种半无定形聚烯烃与一种或多种增塑剂,优选一种或多种非功能化增塑剂的组合。
[0071] 通过在混合装置,优选单或双螺杆挤出机中在高剪切条件下将优选为熔融或部分熔融状态的半无定形聚合物与增塑剂混合,可以获得包含相对大量增塑剂(即至少约5wt%,优选至少约10wt%,优选至少约20wt%,优选至少约30wt%,优选至少约40wt%,优选至少约50wt%,优选至少约60wt%,优选至少约70wt%,优选至少约80wt%,优选至少约90wt%)的浓缩物共混物(例如母料)。 一般而言,剪切速率为-1 -1 -1 -1 -1
100sec 或更大,优选200sec 或更大,300sec 或更大,400sec 或更大至2000sec ,通-1
常至多1000sec 。
[0072] 本发明因此还可以提供制备聚合物浓缩物组合物的方法,其包括:在高剪切条件下将一种或多种半无定形聚烯烃与一种或多种增塑剂以及任选的一种或多种添加剂共混,以制备包含至少约5wt%,优选10 -90wt%增塑剂的浓缩物。 在一个优选实施方案中,该浓缩物包含至少50wt%的增塑剂。 在另一个优选实施方案中,该浓缩物包含至少30wt%的增塑剂。 在另一个实施方案中,该聚合物浓缩物包含1-70wt%的增塑剂,优选5-60wt%,更优选10-50wt%,更优选15-50wt%,更优选20-50wt%的增塑剂。 在再一个实施方案中,该聚合物浓缩物包含2-50wt%的增塑剂,优选5-40wt%,更优选
5-30wt%,更优选5-20wt%,更优选10-40wt%,更优选10-30wt%,更优选10-20wt%的增塑剂。
[0073] 本发明的浓缩物优选为能够被粒化的固体材料。 或者,本发明的浓缩物优选为形成自由流动颗粒的固体材料。 可以随后将该浓缩物与其它材料共混,其中可以使增塑剂从浓缩物中放出(排出)以制备包含在最终共混物中的浓度小于浓缩物中增塑剂浓度的增塑剂的所得共混物。 将理解的是用于制备本发明的聚合物浓缩物的聚合物不必须是在其中将增塑剂放出或排出的随后工艺中使用的相同聚合物。 浓缩物组合物中的增塑剂和另外的添加剂以及半无定形聚合物的混合物的比例通常取决于最终产品中理想的增塑剂和添加剂以及半无定形聚合物的数量,和处理添加剂和/或母料进料的掺入的生产设备的能力。
[0074] 优选在其中两种组分熔融的条件下和在足够高剪切条件下将增塑剂和聚合物浓缩物共混,以确保增塑剂紧密混合在聚合物浓缩物内。 如果需要或者便利,可以在熔融共混之前将这些组分物理共混。 便利地在单或双螺杆挤出机或捏合机中将浓缩物的组分熔融共混。 或者,可以使用Banbury混合机。 在使用单或双螺杆挤出机或捏合机的情形中,特别是当制备包含增塑剂内容物的浓缩物时可以优选将螺杆冷却或者在比用于未增塑组合物更低的温度下工作,这防止了组合物免于粘结在螺杆上或者防止了足够的摩擦而使得有效混合。
[0075] 本发明的浓缩物通常包含0.1-95wt%的半无定形聚合物,优选0.5-70wt%,更优选1-50wt%,更优选1-10wt%,更优选5-20wt%的半无定形聚合物。
[0076] 在一个优选实施方案中,将本发明的聚合物浓缩物成型为粒料、颗粒或其它固体形状并且随后将其与聚烯烃共混,优选熔融共混以形 成排出(let down)的共混物,然后使其成型为制品(例如将增塑剂、半无定形聚合物和任选的Tm为100℃或更大的聚丙烯组合、将共混物粒化、然后将粒料与另一种聚合物例如Tm超过100℃的聚丙烯或聚乙烯共混,将共混物成型为型坯并且使其成型以形成制品)。
[0077] 在另一个实施方案中,基于组合物的重量,浓缩物包含以1-50wt%,优选2-25wt%,优选5-20wt%存在的半结晶(Tm超过100℃,优选超过120,优选超过140)聚烯烃,和以20-90wt%,优选30-80wt%,优选40-70wt%存在的半无定形(Tm在100℃以下并且Hf为70J/g或更小,优选具有10℃-90℃的Tm)聚烯烃,以及以5-60wt%,优选10-50wt%,优选15-40wt%存在的增塑剂。
[0078] 在另一个实施方案中,在浓缩物中作为半结晶聚合物存在的聚合物是原位冲击共聚物(也称为“反应器中”冲击共聚物),并且基于组合物的重量以50-95wt%,优选55-90wt%,更优选60-85wt%存在,并且存在5-50wt%,优选10-45,更优选15-40wt%的增塑剂。出于本发明和其权利要求书的目的,熔点高于100℃的原位冲击共聚物将被认为是半结晶共聚物。 该冲击共聚物可以作为半结晶共聚物存在或者可以除了另一种半结晶聚合物之外而存在。
[0079] 增塑剂
[0080] 本发明的增塑剂是改进聚合物浓缩物的特定性能-软度、降低的玻璃转化温度、冲击强度(例如Gardner冲击)、韧性、柔性(例如较低的挠曲模量)和/或加工能力(例如较高熔体流动)等的任何化合物。
[0081] 本发明的优选增塑剂特征在于,当与聚合物浓缩物共混形成聚合物浓缩物时,该增塑剂和聚合物浓缩物形成均相组合物,也称为均相共混物。
[0082] 优选地,正如由根据ASTM D4065测量的动态机械热分析迹线(DMTA)与在没有增塑剂存在下聚合物浓缩物的DMTA迹线相比,峰的数目没有变化所表现的那样,在浓缩物中增塑剂可与聚合物混溶。
[0083] 适合于在本文中使用的增塑剂包括链烷烃、烃流体、聚α烯烃低聚物、聚丁烯、矿物油、邻苯二甲酸酯、取代的邻苯二甲酸酯、取代的苯六甲酸酯、取代的己二酸酯或其组合,其中这些取代基包括C1-C20 烃。 在一个优选实施方案中,适合于在本文中使用的增塑剂包括功能化和非功能化链烯烃(例如异链烷烃、正态或线型链烯烃、环烷烃、脱芳构化脂族烃、高纯度烃流体、其混合物等)、聚α烯烃低聚物(PAO)、聚丁烯和/或矿物油。
[0084] 特别优选的增塑剂包括PAO、III类基料(包括得自于所谓的气/液工艺的那些),和VI>100、倾点小于-20℃、比重小于0.86并且闪点大于200℃的矿物油。 [0085] 优选地,增塑剂是PAO,PAO可以通过具有4或多个碳原子,优选5或多个碳原子的烯烃的催化低聚或聚合而制备。 PAO因此包括通过低聚和/或聚合制备的合成流体。 还可以将PAO官能化以包含例如酯、聚醚、聚亚烷基二醇等。 (参见Synthetic Lubricants andHigh-Performance Functional Fluids,第二版,Rudnick,Shubkin编辑,Marcel Dekker,Inc.New York,1999。 )
[0086] 非官能化增塑剂
[0087] 在一个优选实施方案中,本发明的聚合物浓缩物包括非官能化增塑剂( “NFP”)。 在本文中使用的本发明的NFP被定义为包括包含碳和氢、不包括明显程度的包含氧、氮、硫和/或磷的官能团(即极性官能团)的化合物。 这些官能团的例子包括氢氧化物、羧基、酯、醚、胺等。
[0088] “明显程度”是指不有意地将这些官能团和包含官能团的化合物加入NFP,并且如果完全存在的话,则基于NFP的总重量以小于5wt%存在。 更优选地,基于NFP的总重量,官能团以小于4wt%,更优选小于3wt%,更优选小于2wt%,更优选小于1wt%,更优选小于0.7wt%,更优选小于0.5wt%,更优选小于0.3wt%,更优选小于
0.1wt%,更优选小于0.05wt%,更优选小于0.01wt%,更优选小于0.001wt%存在。 [0089] 链烷烃
[0090] 在一个实施方案中,NFP可以包含一种或多种链烷烃或者可以基本由其组成。出于本发明和这里的描述的目的,术语“链烷烃”包括所有异构体例如正态或线型链烷烃(正链烷烃)、支化链烷烃-也称为异链烷烃,和环烷烃,优选环状脂族链烷烃。链烷烃可以通过本领域已知的方式合成得到或者可以由原油以使得满足本文中描述的NFP的要求的方式精炼。 将理解的是本文中描述的可用作NFP的材料种类可以单独或者与其它NFP、其它增塑剂等混合使用。
[0091] 在一个实施方案中,NFP可以包含一种或多种C6-C200链烷烃或者可以基本由其组成。 在一个优选实施方案中,NFP可以包含C6-C100链烷烃,更优选C6-C200链烷烃,更优选C8-C100链烷烃。 在另一个优选实施方案中,NFP可以包含C20-C1500链烷烃,优选C20-C500链烷烃,更优选C30-C400链烷烃,甚至更优选C40-C250链烷烃。 [0092] 优选的NFP或其共混物可以包含具有一种或多种以下性能的链烷烃: [0093] 1.通过ASTM D86测量的上限温度与下限温度之间的差值为40℃或更小,优选35℃或更小,优选30℃或更小,优选25℃或更小,优选20℃或更小,优选15℃或更小,优选10℃或更小,优选6-40℃,优选6-30℃的馏程;和/或
[0094] 2.根据ASTM D86测量的大于50℃,优选大于100℃,优选大于120℃,优选大于130℃,优选大于140℃,优选大于150℃,优选大于160℃,优选大于170℃,优选大于180℃,优选大于190℃,优选大于200℃,优选大于210℃,优选大于220℃,优选大于230℃,优选大于240℃的初始沸点;和/或
[0095] 3.10℃或更小(通过ASTM D97测量),优选0℃或更小,优选-5℃或更小,优选-10℃或更小,优选-15℃或更小,优选-20℃或更小,优选-25℃或更小,优选-30℃或更小,优选-40℃或更小,优选-50℃或更小,优选-60℃或更小的倾点;和/或 [0096] 4.小于0.88,优选小于0.85,优选小于0.80,优选小于0.75,优选小于0.70,优选0.65-0.88,优选0.70-0.86,优选0.75-0.85,优选0.79-0.85,优选0.80-0.84的比重(ASTM D4052,15.6℃);和/或
[0097] 5.通过ASTM D86测量为小于700℃,优选115℃-500℃,优选200℃-450℃,优选250℃-400℃的最终沸点;和/或
[0098] 6.通过GPC测量的小于21,000g/mol,优选100-10000,优选500-5000,优选100-2000,优选150-1500,更优选200-1000g/mol的重均分子量(Mw);和/或 [0099] 7.通过GPC 测量的100-2000g/mol,优选300-10000,优选500-5000,优选
150-1500,更优选200-1000的数均分子量(Mn);和/或
[0100] 8.通过ASTM D56测量的大于-30℃,优选-30℃-150℃,更优选大于200℃的闪点;和/或
[0101] 9.在20℃下小于3.0,优选小于2.8,优选小于2.5,优选小于2.3,优选小于2.1的介电常数;和/或
[0102] 10.小于0.90g/cm3,优选0.70-0.83的密度(ASTM 4052,15.6/15.6℃);和/或 [0103] 11.在25℃下0.5-20cSt的粘度(ASTM 445,25℃);和/或
[0104] 12.6-150,优选7-100,更优选10-30,更优选12-25的碳数;和/或 [0105] 13.根据ASTM D445测量的在100℃下2厘沲(cSt)或更小,优选1.5cSt或更小,优选1.0cSt或更小,优选0.5cSt或更小的运动粘度( “KV”);和/或
[0106] 14.根据ASTM E1356小于30℃,优选小于20℃,更优选小于10℃,更优选小于0℃,更优选小于-5℃,更优选小于-10℃,更优选小于-15℃的玻璃转化温度(Tg),再更优选不能根据ASTM E1356测量的Tg。
[0107] 正链烷烃
[0108] 可在本文中使用的NFP可以包含线型或正态链烷烃(正链烷烃)或者基本上由其组成。优选的正链烷烃包括至少50wt%,优选至少60wt%,优选至少70wt%,优选至少80wt%,优选至少90wt%,优选至少95wt%,优选基本100wt%的C5-C25正链烷烃,更优选C5-C20正链烷烃,更优选C5-C15正链烷烃。优选的正链烷烃还可以包含小于0.1%,优选小于0.01%的芳族物质。 在一个优选实施方案中,正链烷烃可以具有: [0109] 100℃下2cSt或更小的KV;和/或
[0110] 30℃或更小,优选20℃或更小的馏程;和/或
[0111] 大于150℃,优选大于200℃的初始沸点;和/或
[0112] 0.65-0.85,更优选0.70-0.80,更优选0.75-0.80的比重;和/或 [0113] 大于60℃,更优选大于90℃,更优选大于100℃,再更优选大于120℃的闪点。 [0114] 合适的正链烷烃的例子可在商标NORPAR(ExxonMobil ChemicalCompany,Houston TX)下商购获得并且在商业上作为NORPAR系列的正链烷烃出售,其的例子概述于表1a中。
[0115] 表1a NORPAR系列正链烷烃
[0116]
[0117] 异链烷烃
[0118] 可在本文中使用的NFP可以包含支化的链烷烃-也称为异链烷烃,或者基本上由其组成。 异链烷烃是指沿着链烷烃链的至少一部分,链烷烃链具有C1-C10烷基支链。更特别地,异链烷烃是其的分子具有至少一个连接在至少三个其它碳原子上的碳原子或者至少一个侧链(即具有一个或多个叔或季碳原子的分子),并且优选其中每个分子 的碳原子总数为6-50,更优选10-24,再更优选10-15的饱和脂族烃。 可以存在每一碳数的各种异构体。 用作NFP的合适异链烷烃还可以包括具有支化侧链的环烷烃。 环烷烃也可以作为特定异链烷烃的少量组分存在。
[0119] NFP可以包含至少50wt%,优选至少60wt%,优选至少70wt%,优选至少80wt%,优选至少90wt%,优选至少95wt%,优选基本100wt%的C6-C150异链烷烃。更优选地,NFP包含C6-C100异链烷烃,更优选C6-C25 异链烷烃,更优选C8-C20异链烷烃。 [0120] 优选的异链烷烃可以具有:
3
[0121] 0.70-0.83g/cm 的密度;和/或
[0122] -40℃或更小,优选-50℃或更小的倾点;和/或
[0123] 在25℃下0.5-20cSt的粘度(ASTM 445,25℃);和/或
[0124] 通过GPC测量的100-300g/mol的重均分子量(Mw)。
[0125] 基于NFP中异链烷烃的总重量,异链烷烃可以包括大于50wt%(以异链烷烃的总重量计)的单甲基类,例如2-甲基、3-甲基、4-甲基、5-甲基等,伴随着最少形成的具有碳数大于1的取代基(例如乙基、丙基、丁基等)的支链。 在一个实施方案中,基于存在的异链烷烃的总重量,异链烷烃包括大于70wt%的单甲基类。
[0126] 优选地,异链烷烃具有100℃-350℃,更优选110℃-320℃的沸点。 在制备不同等级的异链烷烃中,可以将链烷烃混合物分馏成具有窄沸程例如约35℃的馏分。 [0127] 合适的异链烷烃可以商标ISOPAR(ExxonMobil Chemical Company,Houston TX)商购获得并且描述于例如US6,197,285(第5栏,1-18行)、3,818,105和3,439,088中,并且在商业上作为ISOPAR系列的异链烷烃出售,其的例子概述于表1b中。
[0128] 表1b ISOPAR系列异链烷烃
[0129]
[0130]
[0131] 用作NFP的其它合适的异链烷烃可在商标SHELLSOL(由ShellChemical Co.)、SOLTROL(由Chevron Phillips)和SASOL(由SasolLimited)商购获得。 SHELLSOL是Royal Dutch/Shell Group ofCompanies的产品,例如Shellsol TM(沸点=215-260℃)。SOLTROL是Chevron Phillips Chemical Co.LP的产品,例 如SOLTROL 220(沸点=
233-280℃)。 SASOL是Sasol Limited(Johannesburg,SouthAfrica)的产品,例如SASOL LPA-210、SASOL-47(沸点=238-274℃)。
[0132] 链烷烃共混物
[0133] 在另一个实施方案中,NFP可以包括链烷烃共混物,该共混物包括两种或多种环状、支化或正态链烷烃的混合物或共混物。优选的共混物在100℃下具有2cSt或更小的KV。 共混物中的链烷烃优选包含6-50个碳原子,更优选10-24个碳原子。 基于共混物中存在的链烷烃的总摩尔数,该链烷烃共混物可以具有0.5∶1-9∶1,优选1∶1-4∶1的支化链烷烃∶正链烷烃摩尔比(支化链烷烃摩尔数∶正链烷烃摩尔数)。 [0134] 基于NFP中异链烷烃的总重量,该链烷烃共混物可以包括具有大于50wt%(以共混物的总重量计)的单甲基类,例如2-甲基、3-甲基、4-甲基、5-甲基等,伴随着最少形成(即小于10wt%)的具有碳数大于1的取代基(例如乙基、丙基、丁基等)的支链的异链烷烃。 在一个实施方案中,基于混合物或共混物中存在的异链烷烃的总重量,该组合物的异链烷烃包含大于70wt%的单甲基类。 优选地,该链烷烃共混物具有100℃-350℃,更优选110℃-320℃的沸点。
[0135] 脱芳构化脂族烃
[0136] 在一个实施方案中,NFP可以包含脱芳构化脂族烃或者基本由其组成,该脂族烃可以包括正链烷烃、异链烷烃和/或环烷烃。 优选的脱芳构化脂族烃在100℃下具有2cSt或更小的KV,并且优选包含至少50wt%,优选至少60wt%,优选至少70wt%,优选至少80wt%,优选至少90wt%,优选至少95wt%,优选基本100wt%的脱芳构化脂族烃。
[0137] 优选的脱芳构化脂族烃可以包括C4-C25正链烷烃、异链烷烃和环烷烃,更优选C5-C18,再更优选C5-C12的混合物。 基于脱芳构化脂族烃的总重量,优选的脱芳构化脂族烃可以包含小于0.1wt%,优选小于0.01wt%的芳族物质。
[0138] 在一个优选实施方案中,脱芳构化脂族烃可以具有:
[0139] 30℃或更小,优选20℃或更小的馏程;和/或
[0140] 大于50℃,优选大于100℃,优选大于200℃的初始沸点;和/或
[0141] 0.65-0.85,更优选0.70-0.85,更优选0.75-0.85,再更优选0.80-0.85的比重(15.6℃);和/或
[0142] 大于60℃,更优选大于90℃,更优选大于100℃,再更优选大于110℃的闪点。 [0143] 合适的脱芳构化脂族烃可在商标EXXSOL(ExxonMobil ChemicalCompany,Houston TX)下商购获得,并且在商业上作为EXXSOL系列的脱芳构化脂族烃出售,其一些概述于表1c中。
[0144] 表1c EXXSOL系列
[0145]
[0146]
[0147] 加工油
[0148] 在另一个实施方案中,典型的加工油(也称为矿物油)可在本文中用作增塑剂。用作加工油的一些商购获得的矿物油的特性列于表1d中。这些流体通常具有小于120的粘度指数,大多数具有小于110的粘度指数,并且许多具有100或更小的粘度指数。 [0149] 表1d 加工油的商购实施
[0150]
[0151] 1可从Penreco商购获得。
[0152] 2可从ChevronTexaco商购获得。
[0153] 3可从Sunoco商购获得。
[0154] 4可从ExxonMobil商购获得。
[0155] 5可从Shell商购获得。
[0156] 可用的增塑剂的其它例子包括使用全部氢加工路径制备的加工油,该路径将所不希望的芳族物质的分子结构转变成非常希望的饱和物以制备具有特殊物理和化学性能,包括低芳族物质含量、低挥发度和容易加工的加工油。 这些油可在商标Paralux TM加工油下商购获得, 该加工油可从ChevronTexaco Global Lubricants,San Ramon,CA获得。 一些可获得的Paralux油的性能概述于下表1e中。
[0157]
[0158]
[0159] 高纯度烃流
[0160] 可用于本发明的NFP可以包含“高纯度”烃流或者基本由其组成,该烃流优选包括一种或多种具有6-1500个碳原子,优选8-1000个碳原子,优选10-500个碳原子,优选12-约200个碳原子,优选14-150个碳原子,优选16-100个碳原子,优选20-500个碳原子,优选30-400个碳原子,优选40-200个碳原子,优选20-100个碳原子的链烷烃。 该高纯度烃流组合物可以具有约0.5∶1-约9∶1,优选约1∶1-约4∶1的异链烷烃∶正链烷烃比例。 基于混合物中异链烷烃的总重量,该“高纯度”烃流组合物的异链烷烃可以包含大于50wt%的单甲基类,例如2-甲基、3-甲基、4-甲基、≥5-甲基等,伴随着最少形成的具有碳数大于1的取代基即乙基、丙基、丁基等的支链。 优选地,基于组合物的总重量,该“高纯度”烃流组合物的异链烷烃包含大于70%的单甲基类。 [0161] 优选的高纯度烃流可以具有:
[0162] 25℃下1-100,000cSt,优选10cSt-2000cSt的KV;和/或
[0163] 40℃下1-30,000cSt,优选10cSt-2000cSt的KV;和/或
[0164] 低于-10℃,优选低于-20℃,更优选低于-30℃,更优选约-20℃-约-70℃的倾点。
[0165] 在一个优选实施方案中,高纯度烃流可以包含这样的链烷烃,该链烷烃具有: [0166] 500-21,000g/mol的数均分子量;和/或
[0167] 小于10%的具有4或多个碳的侧链,优选小于8wt%,优选小于5wt%,优选小于3wt%,优选小于2wt%,优选小于1wt%,优选小于0.5wt%,优选小于0.1wt%,优选小于0.1wt%,优选为0.001wt%;和/或
[0168] 以15wt%或更多,优选20wt%或更多,优选25wt%或更多,优选30wt% 或更多,优选35wt%或更多,优选40wt%或更多,优选45wt%或更多,优选50wt%或更多存在的至少1或2个碳的支链;和/或
[0169] 小于2.5wt%的环烷烃,优选小于2wt%,优选小于1wt%,优选小于0.5wt%,优选小于0.1wt%,优选小于0.1wt%,优选为0.001wt%。
[0170] 在另一个优选实施方案中,高纯度烃流可以包含具有以下性质的链烷烃: [0171] 100℃下2cSt或更大的KV;和/或
[0172] 120或更大,优选130或更大,优选140或更大,优选150或更大,优选170或更大,优选190或更大,优选200或更大,优选250或更大,优选300或更大的粘度指数;和/或
[0173] 碳数约C8-C20,优选约C8-C500的链烷烃的混合物;和/或
[0174] 约0.5∶1-约9∶1的异链烷烃∶正链烷烃的摩尔比;和/或
[0175] 基于异链烷烃总重量大于50%的单甲基类;和/或
[0176] 约-20 -约-70 ,优选-10℃--70℃的倾点;和/或
[0177] 在25℃下约1cSt-约10cSt的运动粘度;和/或
[0178] 在100℃下约3-约25cSt的运动粘度;和/或
[0179] C10-约C16,优选约C20-约C100的碳数;和/或
[0180] 大于70%的单甲基类;和/或
[0181] 约320 -约650 ,更优选约350 -约550 的沸腾温度。
[0182] 在一个优选实施方案中,高纯度烃流包含碳数为C10-约C16,优选约C20-约C100的链烷烃混合物;
[0183] 包含大于70%的单甲基类;
[0184] 具有约350 -约550 的沸腾温度,和
[0185] 具有约1∶1-约4∶1的异链烷烃∶正链烷烃摩尔比。
[0186] 该高纯度烃流还可以得自于费-托工艺和随后的蜡异构化工艺,例如公开于US5,906,727中的那些。
[0187] 在另一个实施方案中,非官能化增塑剂(NFP)是润滑粘度的高纯度烃流,该烃流包含C20-C120链烷烃的混合物-50wt%或更多是异链烷烃并且小于50wt%是含有环烷烃和/或芳族结构的烃。
[0188] 优选地,链烷烃混合物包含蜡异构体润滑剂基料或油,其包括: [0189] 1.加氢异构的天然和精炼蜡,例如疏松石蜡、脱油蜡、正态α-烯烃蜡、微晶蜡和衍生自瓦斯油燃料加氢裂化器底部馏分、烃提余液、加氢裂化烃、润滑油、矿物油、聚α烯烃或者具有约20或更大碳数的其它线型或支化烃化合物的蜡质原料;和 [0190] 2.加氢异构的合成蜡,例如费-托蜡(即费-托合成的高沸点残余物,包括蜡质烃);
[0191] 或其混合物。 特别优选的是衍生自在作为整个气-液(GTL)工艺的一部分的费-托工艺中合成的烃的润滑剂基料或油。
[0192] 在一个实施方案中,可用作NFP的链烷烃混合物具有:
[0193] 1.小于40wt%,优选小于30wt%,优选小于20wt%,优选小于15wt%,优选小于10wt%,优选小于5wt%,优选小于2wt%,优选小于1wt%(基于烃混合物的总重量)的环烷烃含量;和/或
[0194] 2.小于5wt%,优选小于4wt%,优选小于3wt%,优选小于1wt%(基于烃混合物的总重量)的正链烷烃含量;和/或
[0195] 3.1wt%或更小,优选0.5wt%或更小的芳族物质含量;和/或
[0196] 4.90wt%或更高,优选95wt%或更高,优选98wt%或更高,优选99wt%或更高的饱和物含量;和/或
[0197] 5.80%或更多,优选90%或更多,优选95%或更多,优选98%或更多的链型链烷烃结构(Cp)中碳的百分比;和/或
[0198] 6.大于约10∶1,优选大于20∶1,优选大于50∶1,优选大于100∶1,优选大于500∶1,优选大于1000∶1的支化链烷烃∶正链烷烃比例;和/或
[0199] 7.占全部侧链的小于10%的具有4或多个碳的侧链,优选小于5%,优选小于1%;和/或
[0200] 8.占全部侧链的至少50%的具有1或2个碳的侧链,优选至少60%,优选至少70%,优选至少80%,优选至少90%,优选至少95%,优选至少98%;和/或 [0201] 9.300ppm或更小,优选100ppm或更小,优选50ppm或更小,优 选10ppm或更小(其中ppm以重量基准计)的硫含量;和/或
[0202] 10.300ppm或更小,优选100ppm或更小,优选50ppm或更小,优选10ppm或更小(其中ppm以重量基准计)的氮含量。
[0203] 在另一个实施方案中,可在本文中用作NFP的链烷烃混合物具有: [0204] 1.300-1800g/mol,优选400-1500g/mol,优选500-1200g/mol,优选600-900g/mol的数均分子量;和/或
[0205] 2.在40℃下10cSt或更大,优选25cSt或更大,优选约50-400cSt的运动粘度;和/或
[0206] 3.在100℃下2-50cSt,优选3-30cSt,优选5-25cSt,优选6-20cSt,更优选8-16cSt的运动粘度;和/或
[0207] 4.80或更大,优选100或更大,优选120或更大,优选130或更大,优选140或更大,优选150或更大,优选160或更大,优选180或更大的粘度指数(VI);和/或 [0208] 5.-5℃或更低,优选-10℃或更低,优选-15℃或更低,优选-20℃或更低,优选-25℃或更低,优选-30℃或更低的倾点;和/或
[0209] 6.200℃或更大,优选220℃或更大,优选240℃或更大,优选260℃或更大的闪点;和/或
[0210] 7.0.86或更小,优选0.85或更小,优选0.84或更小的比重(15.6℃/15.6℃);和/或
[0211] 8.120℃或更大的苯胺点;和/或
[0212] 9.1或更小的溴值。
[0213] 在一个优选实施方案中,链烷烃混合物包括GTL基料或油。 GTL基料和油是通常得自于蜡质合成烃的润滑粘度流体,其本身通过一种或多种合成、组合、转化和/或重排工艺由气态含碳化合物和含氢化合物作为原料,例如:氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丙炔、丁烷、丁烯和丁炔而获得。 优选地,该原料是得自于合适的来源例如天然气和/或的“合成气”(合成气,基本为CO和H2)。 GTL基料和油包括蜡异构体,包括例如加氢异构的合成蜡、加氢异构的费-托(F-T)蜡(包括蜡质烃和可能的类似含氧 化物),或其混合物。 GTL基料和油可以进一步包括其它加氢异构的基料和基础油。特别优选的GTL基料或油是主要包括加氢异构F-T蜡和/或通过F-T合成工艺得到的其它液态烃的那些。
[0214] 通过F-T的烃、包括蜡质烃的合成可以涉及到本领域已知的任何合适工艺,包括涉及到烃流中催化剂颗粒的淤浆、固定床或流化床的那些。 催化剂可以是在合适的无机载体材料上的例如基于VIII族金属如Fe、Ni、Co、Ru和Re的无定形催化剂,或者结晶催化剂例如沸石催化剂。 由蜡质基料制备润滑剂基料或油的工艺特征为加氢脱蜡工艺。 尽管通常不需要用于F-T蜡,但如果需要也可以在加氢脱蜡之前进行加氢处理步骤。 一些F-T蜡可以获益于含氧化物的去除,而另一些可以获益于在加氢脱蜡之前的含氧化物处理。 加氢脱蜡工艺通常在高的温度和压力下在氢气存在下在催化剂或催化剂组合上进行。 催化剂可以是在合适的氧化物载体材料上的例如基于Co、Mo、W等的无定形催化剂,或者结晶催化剂例如沸石催化剂如ZSM-23和ZSM-48以及在US专利4,906,350中公开的通常与VIII族金属例如Pd或Pt组合使用的那些。 为了降低加氢异构体的倾点,该工艺之后可以是溶剂和/或催化脱蜡步骤。 溶剂脱蜡涉及到从加氢异构体中物理分馏蜡质组分。 催化脱蜡将一部分加氢异构体转化成较低沸点的烃;其通常涉及到在高的温度和压力下在氢气存在下在固定床、流化床或淤浆型工艺中择形分子筛例如沸石或磷酸盐材料与催化剂金属组分例如Pt的组合。
[0215] 可用于GTL基料和油、费-托烃衍生基料和油以及蜡异构体加氢异构基料和油的催化剂、工艺和组成描述于例如US专利2,817,693;4,542,122;5,545,674;4,568,663;4,621,072;4,663,305;4,897,178;4,900,407;4,921,594;4,923,588;
4,937,399;4,975,177;5,059,299;5,158,671;5,182,248;5,200,382;5,290,426;
5,516,740;5,580,442;5,885,438;5,935,416;5,935,417;5,965,475;5,976,351;
5,977,425;6,025,305;6,080,301;6,090,989;6,096,940;6,103,099;6,165,949;
6,190,532;6,332,974;6,375,830;6,383,366;6,475,960;6,620,312和6,676,827;欧洲专利EP324528、EP532116、EP532118、EP537815、 EP583836、EP666894、EP668342、BP776959;WPO专利申请WO97/31693、WO99/20720、WO99/45085、WO02/64710、WO02/64711、WO02/70627、WO02/70629、WO03/33320;和英国专利1,350,257;
1,390,359;1,429,494;和1,440,230中。 特别有利的工艺描述于欧洲专利申请EP464546和EP464547中。 使用费-托蜡进料的工艺描述于US4,594,172;4,943,672;6,046,940;
6,103,099;6,332,974;6,375,830;和6,475,960中。
[0216] 理想的得自于GTL的流体据信可从多个商业来源,包括Chevron、ConocoPhillips、ExxonMobil、Sasol、SasolChevron、Shell、Statoil和Syntroleum广泛获得。
[0217] 本发明还涉及这样的组合物,其中一种或多种NFP是得自于GTL工艺的高纯度烃流,其包括碳数约C20-C100,大于约50∶1的异链烷烃∶正链烷烃的摩尔比,98%或更多的链烷烃结构(Cp)中的碳百分比,约-20℃至-60℃的倾点,和100℃下约6-20cSt的运动粘度的链烷烃混合物。
[0218] 本文中使用的以下术语具有所指明的含义:“环烷烃”描述了环状(单环和/或多环)饱和烃(即环烷烃)和支化的环状饱和烃;“芳族”描述了环状(单环和/或多环)不饱和烃和支化的环状不饱和烃;“加氢异构”描述了其中通过重排将正链烷烃和/或轻度支化的异链烷烃转化成更多支化的异链烷烃的催化工艺(也已知为“异脱蜡”);“蜡”是在室温或附近下作为固体存在、熔点为0℃或以上并且主要由大多数为正链烷烃的链烷烃分子组成的烃质材料;“疏松石蜡”是例如通过溶剂脱蜡从石油中回收并且可以进一步加氢处理以除去杂原子的蜡。
[0219] 聚α烯烃(PAO)
[0220] 可在本文中用作增塑剂的优选NFP包含聚α烯烃(PAO),包括支化和/或线型α烯烃的低聚物或低分子量聚合物或者基本由其组成。 在本发明中可用作增塑剂的PAO可以包括C20-C15000链烷烃,优选C30-C1000 链烷烃,优选C40-G1000链烷烃,优选C50-C750链烷烃,优选C30-C500链烷烃,优选C40-C500链烷烃,优选C50-C500链烷烃。 优选的PAO包括具有5-18个碳原子,优选5-16个碳原子,更优选5-14个碳原子,更优选6-12个碳原子,更优选8-12个碳原子,再更优选平均约10个碳原子的线型α烯烃。 [0221] 在一个实施方案中,PAO可以包括C5-C24α烯烃,优选C5-C18α烯烃,优选C5-C16α烯烃,优选C5-C14α烯烃,优选C6-C12α烯烃,更优选C8-C12α烯烃的二聚物、三聚物、四聚物、五聚物等。合适的α烯烃包括1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯和/或1-十二碳烯。
[0222] 在一个优选实施方案中,α烯烃是1-癸烯并且NFP包括1-癸烯的低聚物(例如二聚物、三聚物、四聚物和五聚物以及更高)的混合物。 优选的PAO更特别地描述于例如US5,171,908和US5,783,531以及SYNTHETIC LUBRICANTS AND HIGH-PERFORMANCE FUNCTIONAL FLUIDS1-52(Leslie R.Rudnick & Ronald L.Shubkin编辑,Marcel Dekker,Inc.1999)中。
[0223] 在另一个优选实施方案中,PAO可以包括两种或多种C5-C24α烯烃,优选两种或多种C5-C18α烯烃,优选两种或多种C5-C16α烯烃,优选两种或多种C5-C14α烯烃,优选两种或多种C6-C12α烯烃,更优选两种或多种C8-C12α烯烃的低聚物。 [0224] 优选的PAO还可以具有:
[0225] 在100℃下4cSt或更大,优选5cSt或更大,优选6cSt或更大,优选8cSt或更大,优选10cSt或更大,更优选20cSt或更大,更优选30cSt或更大,更优选40cSt或更大,优选50cSt或更大,优选80cSt或更大,优选100cSt或更大,优选110或更大,优选150cSt或更大,优选200cSt或更大,优选300cSt或更大,优选500cSt或更大,优选750或更大,优选1000cSt或更大,优选1500cSt或更大,优选2000cSt或更大,再更优选2500或更大,优选10cSt-3000cSt,优选10cSt-1000cSt,再更优选10cSt-400cSt的KV;在
100℃下0.1-3000cSt, 更优选0.5-1000cSt,更优选1-250cSt,更优选1-200cSt,更优选
4-500cSt,更优选6-300cSt,更优选10-500cSt,更优选0.1-150cSt,再更优选小于2cSt的运动粘度;和/或
[0226] 90或更大,更优选100或更大,更优选105或更大,更优选110或更大,更优选115或更大,更优选120或更大,更优选125或更大,更优选130或更大,更优选140或更大,更优选150或更大,更优选190或更大,更优选200或更大,更优选250或更大,再更优选300或更大,更优选90-400,再更优选120-350的粘度指数;和/或 [0227] 100-21,000,更优选300-15,000,更优选200-10,000,更优选200-7,000,更优选600-3,000,更优选200-2,000,再更优选200-500g/mol的数均分子量(Mn);和/或 [0228] 小于20,000g/mol,更优选小于10,000g/mol,更优选小于5,000g/mol,更优选小于4,000g/mol,更优选小于2,000g/mol,更优选小于500g/mol,更优选小于100g/mol的重均分子量Mw;和/或
[0229] 小于0℃,更优选-5℃或更小,更优选-10℃或更小,更优选-20℃或更小,再更优选小于-40℃的倾点;和/或
[0230] 20℃下小于3.0,优选小于2.8,更优选小于2.5,更优选小于2.3,再更优选小于2.1的介电常数;和/或
[0231] 小于0.920,更优选小于0.910,更优选小于0.86,更优选小于0.855,更优选小于0.85,更优选0.650-0.900,更优选0.700-0.860,更优选0.750-0.855,更优选0.790-0.850,更优选0.800-0.840的比重;和/或
[0232] 100℃-500℃,更优选200℃-450℃,再更优选250℃-400℃的沸点。 [0233] 在一个优选实施方案中,NFP是包含C6-C14烯烃的在100℃下具有10cSt或更大的运动粘度和根据ASTM D-2270测量为120或更大,优选130或更大的粘度指数的PAO。
[0234] 用于在本文中使用的特别优选的PAO是闪点为200℃或更大,优选220℃或更大,优选230℃或更大,优选240℃或更大,优选250℃ 或更大的那些。
[0235] 用于在本文中使用的特别优选的PAO是闪点为200℃或更大(优选220℃或更大,优选230℃或更大,优选250℃或更大)并且倾点小于-25℃(优选小于-30℃,优选小于-35℃,优选小于-40℃),或100℃下运动粘度为35cSt或更大(优选40cSt或更大,优选50cSt或更大,优选60cSt或更大)的那些。
[0236] 理想的PAO可在商标SHF、SuperSyn和SpectraSyn PAO(ExxonMobil Chemical Company,Houston)下商购获得,其的一些概述于下表2中。
[0237] 表2 SHF和SuperSyn系列聚α-烯烃
[0238]
[0239] 其它可用的PAO包括在可得自于Pasedena Texas的ChevronPhillips Chemical TM TMCo.的Synfluid 、可得自于LondonEngland的BP Amoco Chemicals的Durasyn 、可得自TM
于Finland的Fortum Oil and Gas的Nexbase 、可得自于Middlebury CT,USA的Crompton TM TM
Corporation的Synton 、可得自于Ohio,USA的CognisCorporation的EMERY 下出售。
[0240] 聚丁烯
[0241] 在本发明中聚丁烯可用作增塑剂。 合适的聚丁烯-在本文中也称为聚丁烯加工油,包括具有3-8个碳原子,优选4-6个碳原子,更优选4个碳原子的烯烃衍生单元的均聚物或共聚物。 在一个优选实施方案中,聚丁烯是C4提余液的均聚物或共聚物。 合适的聚丁烯聚合物的例子描述于例如SYNTHETIC LUBRICANTS AND HIGH-PERFORMANCEFUNCTIONAL FLUIDS 357-392(Leslie R.Rudnick & Ronald L.Shubkin编辑,Marcel Dekker 1999)中。
[0242] 合适的聚丁烯可以包括包含异丁烯衍生单元、1-丁烯衍生单元和/或2-丁烯衍生单元的共聚物。 优选的聚丁烯包括均聚物、三个单元或更多的共聚物和/或三元共聚物。 优选的聚丁烯包括其中异丁烯衍生单元占聚合物的40-100wt%,优选40-99wt%,更优选40-96wt%;和/或1-丁烯衍生单元占共聚物的0-40wt%,优选2-40wt%;和/或2-丁烯衍生单元占聚合物的0-40wt%,更优选0-30wt%,再更优选2-20wt%的那些。 [0243] 在又一个实施方案中,聚丁烯是异丁烯和1-丁烯的均聚物或共聚物,其中异丁烯衍生单元为均聚物或共聚物的65-100wt%,并且1-丁烯衍生单元为共聚物的0-35wt%。
[0244] 优选的聚丁烯可以具有小于15,000的Mn,和60,000或更小的Mw。 特别优选的聚丁烯加工油包括数均分子量(Mn)小于10,000g/mol, 更优选小于8000g/mol,再更优选小于6000g/mol;和/或数均分子量Mn大于400g/mol,优选大于700g/mol,更优选大于900g/mol的那些。 一个优选的实施方案可以是这里描述的任何下限分子量与任何上限分子量的组合。 例如,在本发明的聚丁烯的一个实施方案中,聚丁烯具有400g/mol-10,000g/mol,并且在另一个实施方案中为700g/mol-8000g/mol,并且在又一个实施方案中为900g/mol-3000g/mol的数均分子量。
[0245] 合适的聚丁烯还可以具有在100℃下大于35cSt,优选在100℃下大于100cSt,更优选在100℃下为10-6000cSt,再更优选在100℃下为35-5000cSt的粘度。 [0246] 可用的聚丁烯的商业例子包括PARAPOLTM系列加工油(Infineum,Linden,TMNJ)例如PARAPOL 450、700、950、1300、2400和2500,以及Infineum “C”系列聚丁烯,包括如下面列出的C9945、C9900、C9907、C9913、C9922、C9925。 可商TM
购获得的PARAPOL 和Infineum系列聚丁烯加工油是合成的液态聚丁烯-每一单独配方具有一定的分子量、其的所有配方可用于本发明的组合物中。 通过凝胶渗透色谱测TM TM TM
量,PARAPOL 油的分子量为420Mn(PARAPOL 450)-2700Mn(PARAPOL 2500)。
TM
PARAPOL 油的MWD在一个实施方案中为1.8-3,并且在另一个实施方案中为2-2.8;
这些聚丁烯的倾点在一个实施方案中小于25℃,在另一个实施方案中小于0℃,并且在又一个实施方案中小于-10℃,并且在又一个实施方案中为-80℃-25℃;并且密度
3 3
(IP190/86,在20℃下)为0.79-0.92g/cm,并且在另一个实施方案中为0.81-0.90g/cm。 [0247] 下面,表3a和3b示出了可在本发明的实施方案中使用的PARAPOLTM 油和Infineum油的一些性能,其中粘度按照ASTM D445-97测量,并且数均分子量(Mn)通过凝胶渗透色谱测量。
[0248] 表3a PARAPOLTM等级的聚丁烯
[0249]
[0250] 表3b Infineum等级的聚丁烯
[0251]
[0252] 润滑剂基料
[0253] 合适的增塑剂还可以包括润滑剂基料,其可以通过根据ASTMD-2270测量的它们的粘度指数以及它们含有的饱和物和硫的量来区分。 烃基料被美国石油协会(API)分成I、II或III类。 I类基料是溶剂精炼的矿物油。 它们含有这三类中最多的不饱和物和硫,并且具有最低的粘度指数。II类和III类基料被分别称为高粘度指数和极高粘度指数基料。它们是氢加工的矿物油。 III类油含有比I类油更少的不饱和物和硫,并且具有与II类油相比更高的粘度指数。
[0254] 在一个实施方案中,增塑剂可以包括:
[0255] I类基料,包括可以采用芳族物质溶剂萃取、溶剂脱蜡和加氢精炼而精炼以减小硫含量的矿物油。 I类基料可以具有大于0.03wt%的硫含量、60-80%的饱和物含量,和通过ASTM D-2270约90的粘度指数;和/或
[0256] II类基料,包括采用常规的芳族物质溶剂萃取、溶剂脱蜡和更严格的加氢精炼而适度加氢裂化以将硫含量降低至小于或等于0.03wt%,以及从一些烯属和芳族化合物中除去双键以使得饱和物含量为大于95-98%并且通过ASTM D-2270的粘度指数约为80-120的矿物油;和/或
[0257] III类基料,包括被加氢处理至包含大于95%-基本100%的饱和物含量、小于或等于0.03wt%(优选0.001-0.01%)的硫含量并且通过ASTM D-2270的VI超过120的矿物油。
[0258] 在另一个实施方案中,增塑剂包括III类烃基料。优选地,增塑剂包括具有90%或更大,优选92%或更大,优选94%或更大,优选96%或更大,优选98%或更大,优选99%或更大的饱和物含量和小于0.03%,优选0.001-0.01%的硫含量以及120或更大,优选130或更大的粘度指数的矿物油。
[0259] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有200℃或更大(优选220℃或更大,优选230℃或更大,优选250℃或更大)的闪点。 在一个特别优选的实施方案中,任一种上述增塑剂具有200℃或更大(优 选220℃或更大,优选230℃或更大,优选250℃或更大)的闪点和-20℃或更小(优选小于-25℃,优选小于-30℃,优选小于-35℃,优选小于-40℃)的倾点,和/或100℃下35cSt或更大(优选40cSt或更大,优选50cSt或更大,优选60cSt或更大)的运动粘度。
[0260] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有200℃或更大,优选220℃或更大,优选200-350℃,优选210-300℃,优选215-290℃,优选220-280℃,优选240-280℃的闪点,其中理想范围可以是这里描述的任何下限与任何上限的任意组合。 [0261] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有-10℃或更小,优选-20℃或更小,优选-30℃或更小,优选-40℃或更小,优选-45℃或更小,优选-50℃或更小,优选-10至-80℃,优选-15至-75℃,优选-20至-70℃,优选-25至-65℃的倾点,其中理想的范围可以是这里描述的任何下限与任何上限的任意组合。
[0262] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有100或更大,优选110或更大,优选120或更大,优选120-350,优选135-300,优选140-250,优选150-200的粘度指数(VI),其中理想的范围可以是这里描述的任何下限与任何上限的任意组合。 [0263] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有0.86或更小,优选0.855或更小,优选0.84或更小,优选0.78-0.86,优选0.80-0.85,优选0.82-0.845的比重,其中理想的范围可以是这里描述的任何下限与任何上限的任意组合。
[0264] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有在100℃下4cSt或更大,优选5cSt或更大,优选6-5000cSt,优选8-3000cSt,优选10-1000cSt,优选12-500cSt,优选
15-350cSt,优选35cSt或更大,优选40cSt或更大的运动粘度(KV100),其中理想的范围可以是这里描述的任何下限与任何上限的任意组合。
[0265] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有300g/mol或更大,优选500g/mol或更大,优选300-21,000g/mol,优选300-10,000g/mol,优选400-5,000g/mol,优选500-3,000g/mol,优选 小于1,000g/mol的数均分子量(Mn),其中理想的范围可以是这里描述的任何下限与任何上限的任意组合。
[0266] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有0.86或更小(优选0.855或更小,优选0.85或更小)的比重,和以下的一个或多个:
[0267] a)120或更大(优选135或更大,优选140或更大)的VI,和/或
[0268] b)200℃或更大(优选220℃或更大,优选240℃或更大)的闪点。 [0269] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有-10℃或更小(优选-15℃或更小,优选-20℃或更小,优选-25℃或更小)的倾点,120或更大(优选135或更大,优选140或更大)的VI,和任选的200℃或更大(优选220℃或更大,优选240℃或更大)的闪点。
[0270] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有-20℃或更小(优选-25℃或更小,优选-30℃或更小,优选-40℃或更小)的倾点和以下的一个或多个:
[0271] a)200℃或更大(优选220℃或更大,优选240℃或更大)的闪点,和/或 [0272] b)120或更大(优选135或更大,优选140或更大)的VI,和/或
[0273] c)4cSt或更大(优选6cSt或更大,优选8cSt或更大,优选10cSt或更大)的KV100,和/或
[0274] d)0.86或更小(优选0.855或更小,优选0.85或更小)的比重。
[0275] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有4cSt或更大(优选5cSt或更大,优选6cSt或更大,优选8cSt或更大,优选10cSt或更大)的KV100,0.86或更小(优选0.855或更小,优选0.85或更小)的比重,和200℃或更大(优选220℃或更大,优选240℃或更大)的闪点。
[0276] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有200℃或更大(优选220℃或更大,优选240℃或更大)的闪点,10℃或更小(优选15℃或更小,优选20℃或更小,优选25℃或更小)的倾点,0.86或更 小(优选0.855或更小,优选0.85或更小)的比重,4cSt或更大(优选5cSt或更大,优选6cSt或更大,优选8cSt或更大,优选10cSt或更大)的KV100,和任选的100或更大(优选120或更大,优选135或更大)的VI。
[0277] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有35cSt或更大(优选40或更大)的KV100和0.86或更小(优选0.855或更小)的比重,和任选的以下的一个或多个: [0278] a)200℃或更大(优选220℃或更大,优选240℃或更大)的闪点,和/或 [0279] b)10℃或更小(优选15℃或更小,优选20℃或更小,优选25℃或更小)的倾点。
[0280] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有200℃或更大(优选210℃或更大,优选220℃或更大)的闪点,10℃或更小(优选20℃或更小,优选30℃或更小)的倾点,和6cSt或更大(优选8cSt或更大,优选10cSt或更大,优选15cSt或更大)的KV100。
[0281] 在一个优选实施方案中,任一种上述增塑剂具有40℃或更小(优选50℃或更小)的倾点和0.84或更小(优选0.83或更小)的比重。 其它油
[0282] 除了增塑剂之外,该聚合物浓缩物还可以包括油,包括脂族环烷烃油、白油等。 特别优选的油包括链烷烃或环烷烃油,例如可从Paris,France的ExxonMobil Chemical France,S.A.得到的Primol 352或Primol 876。
[0283] 其它增塑剂
[0284] 适用于聚合物浓缩物中的其它类型的增塑剂包括邻苯二甲酸酯、苯六甲酸酯、己二酸酯等。 合适的增塑剂的例子还包括取代的邻苯二甲酸酯、苯六甲酸酯、己二酸酯等,其中取代基包括C1-C20烃。 优选的增塑剂包括邻苯二甲酸二异十一烷酯(DIUP)、邻苯二甲酸二异壬 酯(DINP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、其组合和/或其衍生物等。合适的增塑剂的例子包括可在从ExxonMobil,Baytown TX得到的商标JayFlex TM下商购获得的那些,其的例子列于表3c中。
[0285] 表3c 其它增塑剂
[0286]
[0287] 添加剂
[0288] 本发明的聚合物浓缩物还可以包括一种或多种添加剂与聚合物浓缩物的组合。在一个实施方案中,添加剂也可以充当增塑剂(即可以影响聚合物浓缩物的各种物理和/或化学性能)。适用于本文中公开的本发明聚合物浓缩物的添加剂可以包括如下面描述的一种或多种aPP-g-iPP接枝聚合物(即与全同立构聚丙烯接枝的无定形聚丙烯)、C2-C40聚合物、弹性体、无规共聚物、冲击共聚物、增粘剂、交联剂、抗氧剂、中和剂、成核剂、滑爽剂、填料、粘合促进剂、蜡、低分子量聚合物、酯聚合物和/或其它这类添加剂。添加剂可以聚合物浓缩物的至多50wt%(优选至多40wt%,优选至多30wt%,优选至多20wt%,优选至多10wt%,优选至多5wt%,优选至多2wt%,优选至多1wt%)存在。
[0289] aPP-g-iPP聚合物
[0290] 优选的添加剂包括接枝聚合物,该聚合物描述于2003年10月15日提交的USSN10/686,951和2003年10月15日提交的USSN10/687,508中,这些在此引入作为参考。
特别地,USSN 10/686,951的23-91页和USSN 10/687,508的22-168页提供了如何制备可用于本文中的接枝聚合物的特殊指示。 一般而言,优选的接枝聚合物包括使用两种或多种催化剂(通常为茂金属催化剂)制备的聚丙烯,其中一种催化剂被选择为能够制备基本无规立构的聚丙烯(aPP),并且另一种茂金属催化剂被选择为在使用的聚合条件下能够制备全同立构聚丙烯(iPP)。 优选地,在使用的聚合条件下,aPP和iPP聚合物链的结合可以出现在反应器-内共混物中,使得接枝聚合物中存在的一定数量的半无定形聚丙烯接枝在全同立构聚丙烯上-在这里表示为(aPP-g-iPP)和/或使得接枝聚合物中存在的一定数量的全同立构聚丙烯接枝在无定形聚丙烯上-在这里表示为(iPP-g-aPP)。在另一个实施方案中,浓缩物的半无定形聚合物可以是aPP-g-iPP聚合物,只要该aPP-g-iPP聚合物具有70J/g或更小的熔化热。
[0291] 弹性体
[0292] 适用于聚合物浓缩物的弹性体包括所有天然和合成橡胶,包括在ASTM D1566中定义的那些。在一个优选实施方案中,弹性体可以是橡胶增韧组合物。 在一个特别优选的实施方案中,该橡胶增韧组合物是两(或多)相体系,其中橡胶是处于包括半结晶聚烯烃的连续相内的不连续相。 优选的弹性体的例子包括乙烯丙烯橡胶、乙烯丙烯二烯单体橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯系嵌段共聚物橡胶(包括SI、SIS、SB、SBS、SIBS、SEBS、SEPS等)(S是苯乙烯、I是异戊二烯、B是丁二烯、EB是乙烯丁烯、EP是乙烯丙烯)、丁基橡胶、卤代丁基橡胶、异丁烯和对-烷基苯乙烯的共聚物、异丁烯和对-烷基苯乙烯的卤代共聚物。 在一些实施方案中弹性体可以作为浓缩物的一部分存在或者在另一些实施方案中作为制品前体的一部分存在。
[0293] 无规共聚物
[0294] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物可以包括无规共聚物。 适合于在本文中使用的无规共聚物可以通过在单个反应器工艺中将丙烯与其它单体例如乙烯、丁烯和更高级α-烯烃-最常用的一种是乙烯而共聚制备。 这些添加剂共聚物的乙烯含量优选为2-3mol%(优选3-4mol%)直至14-17mol%。
[0295] 冲击共聚物
[0296] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物可以进一步包括一种或多种冲击共聚物(作为半结晶聚合物),也称为多相共混物、多相共聚物或嵌段共聚物。适合于在本文中使用的冲击共聚物可被定义为全同立构PP和弹性体例如乙烯-丙烯橡胶的共混物。在一个优选实施方案中,冲击共聚物共混物以两(或多)相体系存在,其中冲击共聚物是聚合物浓缩物中的不连续相,并且如上所述的一种或多种其它添加剂是连续相。 [0297] 增粘剂
[0298] 聚合物浓缩物还可以包括增粘剂。 合适的增粘剂的例子可以选自:脂族烃树脂、芳族改性脂族烃树脂、氢化聚环戊二烯树脂、聚环戊二烯树脂、松香、松香酯、木松香、木松香酯、妥尔油松香、妥尔油松香酯、多萜烯、芳族改性多萜烯、萜烯酚、芳族改性氢化的聚环戊二烯树脂、氢化脂族树脂、氢化脂族芳族树脂、氢化萜烯和改性的萜烯、氢化松香酸和氢化松香酯。 在一些实施方案中,增粘剂可以被氢化。 [0299] 在另一些实施方案中,增粘剂可以是非极性的,这意味着增粘剂基本不含具有极性基团的单体。 优选地,极性基团不存在,然而如果它们存在的话,则它们优选不以超过5wt%,优选不超过2wt%,甚至更优选不超过0.5wt%存在。 在一些实施方案中,根据ASTM E-28测量,增粘剂可以具有80℃-150℃,优选100℃-130℃的环球软化点。在另一个实施方案中,这些树脂是液体并且具有10℃-70℃的环球软化点。 [0300] 优选的添加剂包括被用作增粘剂或改性剂的烃树脂,其包括这些树脂例如C5/C6萜烯树脂、苯乙烯萜烯、α-甲基苯乙烯萜烯树脂、C9萜烯树脂、芳族改性的C5/C6、芳族改性的环状树脂、芳族改性的二环戊二烯基树脂或其混合物。 另外的优选树脂包括描述于WO91/07452、US5,571,867、US5,171,793和US4,078,132中的那些。 这些树脂可由包含一种或多种以下单体的组合物的阳离子聚合而获得:C5二烯烃(例如1,
3-戊二烯、异戊二烯等);C5烯烃(例如2-甲基丁烯、环戊烯等);C6烯烃(例如己烯)、C9乙烯基芳族物质(例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、茚、甲基茚等);环状物质(例如二环戊二烯、甲基二环戊二烯等);和/或萜烯(例如苎烯、蒈烯、侧柏等)。
[0301] 还优选的添加剂包括被用作增粘剂或改性剂的烃树脂,其包括通过二环戊二烯的热聚合,和/或环戊二烯和/或甲基环戊二烯和/或乙烯基芳族物质(例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、茚、甲基茚 等)的二聚物或低聚物的热聚合而获得。 [0302] 如果需要,可以将在聚合并且分离未反应的材料之后得到的树脂氢化。 在本文中用作添加剂的优选树脂的例子包括描述于US4,078,132;WO91/07472;US4,994,516;EP0046344A;EP0082726A和US5,171,793中的那些。
[0303] 交联剂
[0304] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物可以进一步包括交联剂。 优选的交联剂包括具有可与丙烯无规共聚物上存在的官能团反应的官能团。 优选的交联剂包括醇、多醇、胺、二胺和/或三胺。 可用于本发明的交联剂的特定例子包括多胺例如亚乙基二胺、二亚乙基三胺、六亚甲基二胺、二乙基苯胺基丙胺和/或薄荷烷二胺。 [0305] 抗氧剂
[0306] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物可以包括一种或多种酚类抗氧剂。 酚类抗氧剂的优选例子包括取代的酚例如其中2和/或6位上的氢原子被烷基残基取代的2,6-二叔丁基苯酚。 酚类抗氧剂的典型例子包括:2,6-二叔丁基对-甲酚、2,4,6-三叔丁基苯酚、维生素E、2-叔丁基-6-(3’-叔丁基-5’-甲基-2’-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯基)、2,2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(6-环己基-4-甲基苯酚)、1,6-己二醇双([3-(3,5-二叔丁基[4-羟基苯基])]丙酸酯,和季戊四醇基四-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸酯。优选的抗氧剂包括酚类抗氧剂,例如可从Ciba-Geigy获得的Irganox 1010、Irganox 1076。
[0307] 中和剂/成核剂
[0308] 本发明的聚合物浓缩物还可以包括中和剂例如硬脂酸、氢氧化镁、氢氧化铝或水滑石,和/或成核剂例如苯甲酸盐、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠和苄基山梨醇等。
[0309] 本发明的聚合物浓缩物还可以包括成核剂。 出于本发明的目的,成核剂被定义为当以0.01-10wt%加入聚烯烃中时,通过DSC测量,使聚烯烃的结晶温度增加至少5℃的物质。 一般而言,成核剂还提高了聚烯烃的结晶(等温和非-等温结晶)的速率。 被已知为澄清剂的一个特定类型的成核剂减小了晶体的尺寸,由此提高由聚烯烃制备的制品的透明性和清晰度。
[0310] 合适的成核剂公开于Plastics Additive Handbook,第5版;H.Zweifel,Ed.;Hanser-Gardner Publications(2001);18章,949-972页中。 合适的成核剂还在H.N.Beck在 HeterogeneousNecleating Agents for Polypropylene Crystallization,J.APPLIEDPOLY.SCI.11 卷,673-685 页 (1967) 和 Heterogeneous NecleationStudies on Polypropylene,J.POLY.SCI.:POLY.LETTERS,21卷,347-351页(1983)中公开。
[0311] 合适的成核剂可以是均相成核剂(即可溶于聚烯烃中)或多相成核剂(即悬浮或分散在聚烯烃中)。 合适的成核剂促进聚烯烃的至少一种结晶多晶型体。 例如,当聚烯烃是聚丙烯(PP)时,已知的结晶形式包括所谓的α、β和γ多晶型体;因此合适的成核剂包括在PP中促进α晶体的那些、在PP中促进β晶体的那些和在PP中促进γ晶体的那些。 合适的成核剂提高了聚烯烃的一种或多种性能参数,例如增强的透明度、降低的浊度、提高的硬度、提高的冲击韧性、提高的热偏转温度;和/或加工参数例如减小的循环时间或增加的线速度。
[0312] 以下列出内容意在举例说明包含在本配方中的成核剂的合适选择。 [0313] 合适的成核剂包括填料例如二氧化硅高岭土炭黑和滑石;金属盐,包括钠盐、锂盐、盐、膦酸盐、羧酸盐和芳族羧酸盐(包括降片烯羧酸盐);金属磷酸盐(包括磷酸钠)、磷酸酯和磷酸酯盐;辛二酸的金属盐(包括钙盐);六氢邻苯二甲酸金属盐;歧化松香酯的盐;山梨醇衍生物,包括二亚苄基山梨醇和衍生物、山梨醇缩醛和衍生物,以及山梨醇二缩醛和衍生物;喹吖啶酮染料;羧酰胺衍生物, 包括羧酰胺衍生物;苯三酰胺衍生物;均苯三酸衍生物;和聚合物成核剂例如聚(3-甲基-1-丁烯)、聚(二甲基苯乙烯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺(尼龙)和聚碳酸酯。 [0314] 合适的成核剂的特定例子是苯甲酸钠和萘酸钠、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸铝、二(对-亚甲苯基)山梨醇、二亚苄基山梨醇、二(对-甲基亚苄基)山梨醇、二(对-乙基亚苄基)山梨醇、双(3,4-二甲基亚苄基)山梨醇和N’,N’-二环己基-2,6-萘二羧酰胺。 [0315] 合适的成核剂的另一些特定例子包括可在“Millad”和“Hyperform”商品名下从Milliken Chemical获得的那些,包括Millad 3905、Millad 3940、Millad 3988、HPN-68;可在“Irgaclear” 和“Irgastab” 商品名下从Ciba Specialty Chemicals获得的那些,包括Irgaclear D、Irgaclear DM、Irgaclear DM-LO、Irgastab NAllUH;可在“ADKstab”、“Amfine”和“NA”商品名下从Asahi Denka Kogyo获得的那些,包括NA-11和NA-21;可在“NC”商品名下从MitsuiChemicals获得的那些,包括NC-4;可在“NJSTAR”、“NU”、“GelA11”和“Geniset”商品名下从New Japan Chemical获得的那些,包括NU100、Gel All D、Gel All MD、Gel All DH、Geniset MD;可在“EC”商品名下从EC Chemical(日本)获得的那些,包括EC-1、EC-4。
[0316] 合 适 的 成 核 剂 公 开 于 US4,016,118;US4,371,645;US 5,049,605;US6,235,823;US2004/0132884;WO02/046300;WO03/102069;EP776933中。 [0317] 优选的成核剂包括二亚苄基山梨醇衍生物、磷酸酯衍生物和苯三酰胺衍生物。
特别优选的成核剂包括Millad 3988、HPN-68、IrgaclearDM、NA-11和苯甲酸钠。 [0318] 滑爽剂
[0319] 本发明的聚合物浓缩物还可以包括滑爽剂。 滑爽剂优选为迅速起霜滑爽剂,并且可以是具有一个或多个选自氢氧基、芳基和取代芳基、 卤素、烷氧基、羧酸根、酯、碳不饱和度、丙烯酸酯、氧、氮、羧基、硫酸根和磷酸根的官能团的烃。 [0320] 在一个实施方案中,滑爽剂是离子化合物。 离子滑爽剂包括芳族或脂族烃油的盐衍生物,特别是脂肪酸金属盐,包括羧酸的、硫酸的和磷酸的具有7-26个碳原子,优选10-22个碳原子的链长的脂族饱和或不饱和酸的金属盐。 合适的脂肪酸的例子包括单羧酸月桂酸、硬脂酸、琥珀酸、硬脂酰基乳酸、乳酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、羟基硬脂酸、蓖麻油酸、环烷酸、油酸、棕榈酸、芥酸等,和相应的硫酸和磷酸。 合适的金属包括Li、Na、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Sn、Pb等。 代表性的盐包括例如硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸锌、油酸钙、油酸锌、油酸镁等,和相应的金属高级烷基硫酸盐和高级烷基磷酸的金属酯。
[0321] 在另一个实施方案中,脂肪酸金属盐基本不存在于本发明的聚烯烃组合物中。 “基本不存在”是指这些化合物不被有意地加入组合物,并且如果存在的话则基于组合物的重量以小于1wt%,更优选小于0.8wt%,更优选小于0.5wt%,更优选小于0.1wt%,更优选小于0.05wt%,更优选小于0.01wt%,更优选小于0.001wt%存在。 [0322] 在一个实施方案中,滑爽剂是非离子官能化化合物。 合适的官能化化合物包括:(a)油的酯、酰胺、醇和酸,这些油包括芳族或脂族烃油,例如矿物油、环烷油、石蜡油;天然油例如蓖麻、玉米、籽、橄榄、油菜籽、大豆、葵花、其它植物动物油等。 这些油的代表性官能化衍生物包括,例如单羧酸的多醇酯例如单硬脂酸甘油酯、单油酸季戊四醇酯等,饱和和不饱和脂肪酸酰胺或亚乙基双(酰胺),例如油酸酰胺、芥酸酰胺、亚油酸酰胺和其混合物、二醇、聚乙二醇比如Carbowax,和己二酸、癸二酸等;
(b)蜡例如巴西棕榈蜡、微晶蜡、聚烯烃蜡例如聚乙烯蜡;(c)含氟聚合物例如聚四氟乙烯、氟油、氟蜡等;和(d)硅化合物例如硅烷和硅酮聚合物,包括硅酮油、聚二甲基硅氧烷、基改性的聚二甲基硅氧烷等。
[0323] 在本发明中可用作滑爽剂的脂肪酰胺由下式表示:
[0324] RC(O)NHR1
[0325] 其中R是具有7-26个碳原子,优选10-22个碳原子的饱和或不饱和烷基,R1独立地是氢或者具有7-26个碳原子,优选10-22个碳原子的饱和或不饱和烷基。 根据该结构的化合物包括例如棕榈酸酰胺、硬脂酰胺、花生酸酰胺、山萮酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、亚油酸酰胺、硬脂酰基硬脂酰胺、棕榈基棕榈酰胺、硬脂酰基二十烷酸酰胺和其混合物。
[0326] 在本发明中可用作滑爽剂的亚乙基双(酰胺)由下式表示:
[0327] RC(O)NHCH2CH2NHC(O)R
[0328] 其中每一R独立地是具有7-26个碳原子,优选10-22个碳原子的饱和或不饱和烷基。 根据该结构的化合物包括例如硬脂酰氨基乙基硬脂酰胺、硬脂酰氨基乙基棕榈酸酰胺、棕榈基酰氨基乙基硬脂酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、亚乙基双油酸酰胺、硬脂酰基芥酸酰胺、芥酸酰氨基乙基芥酸酰胺、油酸酰氨基乙基油酸酰胺、芥酸酰氨基乙基油酸酰胺、油酸酰氨基乙基芥酸酰胺、硬脂酰氨基乙基芥酸酰胺、芥酸酰氨基乙基棕榈酸酰胺、棕榈酰氨基乙基油酸酰胺和其混合物。
[0329] 可商购获得的脂肪酰胺的例子包括:Ampacet 10061,其包含5%的于聚乙烯中的芥酸和硬脂酸的伯酰胺的50∶50混合物;Elvax 3170,其包含类似的于18%乙酸乙烯酯树脂和82%聚乙烯的共混物中的芥酸和硬脂酸的酰胺的共混物。 这些滑爽剂可从DuPont获得。 滑爽剂还可从Croda Universal获得,包括Crodamide OR(油酸酰胺)、CrodamideSR(硬脂酰胺)、Crodamide ER(芥酸酰胺)和Crodamide BR(山萮酸酰胺);并且还可从Crompton获得,包括Kemamide S(硬脂酰胺)、Kemamide B(山嵛酸酰胺)、Kemamide O(油酸酰胺)、Kemamide E(芥酸酰胺)和Kemamide(N,N’-亚乙基双硬脂酰胺)。 其它可商购获得的滑爽剂包括Erucamid ER芥酸酰胺。
[0330] 脂肪酰胺滑爽剂通常优选的浓度为组合物的约0.001-约0.5wt%,优选约0.01-约0.4wt%,并且最优选为基于组合物重量的0.1重量份-约0.3wt%。 基于组合物的重量,饱和脂肪酸酰胺或亚乙 基双(酰胺)通常优选的浓度为约0.001重量份-约0.5重量份,优选约0.025重量份-约0.25重量份,更优选约0.05重量份-约0.15重量份。
一般而言,基于组合物的重量,不饱和脂肪酸酰胺或亚乙基双(酰胺)的优选浓度为约
0.001重量份-约1重量份,优选约0.05重量份-约0.75重量份,并且最优选约0.1重量份-约0.3重量份。
[0331] 在一个优选实施方案中,聚合物浓缩物包括成核剂和滑爽剂。
[0332] 填料
[0333] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物可以包括填料。 合适的填料包括二氧化、碳酸钙、硫酸钡、硅石、二氧化硅、炭黑、砂子、玻璃珠、矿物集料、滑石、粘土、硅灰石、母等。
[0334] 合适的填料可以具有平均纵横比大于1,优选大于2,优选大于3,优选大于5,优选大于10,优选大于100的颗粒,或者可以被粉碎或另外制成细尘以使得填料颗粒的平均纵横比基本为1。优选地,中值颗粒直径为500微米或更小,优选400微米或更小,优选300微米或更小,优选200微米或更小,优选100微米或更小,优选80微米或更小,优选60微米或更小,优选40微米或更小,优选20微米或更小,优选10微米或更小,优选5微米或更小,优选2微米或更小,优选1微米或更小,优选0.5微米或更小,优选0.2微米或更小,优选0.1微米或更小,优选0.05微米或更小,优选0.02微米或更大,优选0.05微米或更大,优选0.1微米或更大,优选0.5微米或更大,优选1微米或更大,5微米或更大,优选10微米或更大,优选0.2-250微米,优选2-150微米。
[0335] 考虑的另一些实施方案包括纳米粘土-在本文中也称为纳米复合材料,包括有机粘土,和本发明的聚烯烃,优选包括稳定化官能团的聚烯烃,优选该稳定化官能团是共价的。
[0336] 有机粘土可以包括以下物质的一种或多种:铵、伯烷基铵、仲烷基铵、叔烷基铵、季烷基铵、脂族、芳族或芳脂族胺的磷 衍生物、脂族、芳族或芳脂族胺的膦或硫化物或锍衍生物,膦或硫化物。
[0337] 有机粘土可以选自以下物质的一种或多种:蒙脱土、钠蒙脱土、钙蒙脱土、镁蒙脱土、绿脱石、贝得石、铬蒙脱石(volkonskoite)、锂皂石(laponite)、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石、magadite、水羟硅钠石(kenyaite)、sobockite、svindordite、富镁蒙脱石、蛭石、埃洛石、铝酸盐氧化物、水滑石、伊利石、累托石、tarosovite、伊利石(ledikite)和/或氟云母。
[0338] 基于纳米复合材料的总重量,有机粘土优选以0.1-50wt%存在于纳米复合材料中。 稳定化官能团可以选自酚、酮、位阻胺、取代酚、取代酮、取代位阻胺的一种或多种,和其组合。
[0339] 该纳米复合材料可以进一步包括至少一种弹性乙烯-丙烯共聚物。 基于纳米复合材料的总重量,至少一种弹性乙烯-丙烯共聚物可以1-70wt%存在于纳米复合材料中。 该纳米复合材料可以进一步包括至少一种非官能化热塑性聚烯烃。 [0340] 优选地,稳定化官能团存在于至少一种稳定化官能化的热塑性物质中,并且有机粘土存在于纳米复合材料中,其各自以有效量存在以使得当与包含基本没有共价连接的稳定化官能团的官能团的热塑性聚烯烃制备的参考纳米复合材料相比时,纳米复合材料的模塑样品的热老化失效10%。 在一个实施方案中,基于至少一种稳定化官能化的热塑性物质的总重量,稳定化官能团可以0.01-15wt%存在于该至少一种稳定化官能化的热塑性聚烯烃中。
[0341] 非官能化热塑性聚烯烃优选与至少一种第一稳定化官能化的热塑性聚烯烃混溶。 在该实施方案中,基于纳米复合材料的总重量,该至少一种非官能化热塑性聚烯烃也可以以1-40wt%存在于纳米复合材料中,并且基于纳米复合材料的总重量,该有机粘土可以0.5-40wt%存在于纳米复合材料中。 优选地,该至少一种第一稳定化官能化的热塑性聚烯烃和该至少一种非官能化热塑性聚烯烃各自包含聚丙烯或聚乙烯的其中一种。 [0342] 在另一个实施方案中,适用于本发明的聚合物浓缩物中的纳米复合材料可以包括:
[0343] a)基于纳米复合材料的总重量,以10-98wt%存在于纳米复合材料中的至少一种第一非官能化聚丙烯;
[0344] b)至少一种包括稳定化官能团的第二聚丙烯,该稳定化官能团选自选自酚、酮、位阻胺、取代酚、取代酮、取代位阻胺的一种或多种,或其组合,并且基于包括稳定化官能团的聚丙烯的总重量,该稳定化官能团以0.05-15wt%存在于稳定化官能化的聚丙烯中,基于纳米复合材料的总重量,该至少一种包括稳定化官能团的第二聚丙烯以10-90wt%存在于纳米复合材料中;
[0345] c)有机粘土,其中该有机粘土包括以下物质的一种或多种或其组合:己基铵离子、辛基铵离子、2-乙基己基铵离子、十二烷基铵离子、十八烷基铵离子、二辛基二甲基铵离子、三辛基铵离子、二硬脂酰基铵离子、铵盐、吡啶 盐、锍盐、磷 盐,其中有机粘土进一步包括选自以下物质的一种或多种的粘土:蒙脱土、钠蒙脱土、钙蒙脱土、镁蒙脱土、绿脱石、贝得石、铬蒙脱石、锂皂石、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石、magadite、水羟硅钠石、sobockite、svindordite、富镁蒙脱石、蛭石、埃洛石、铝酸盐氧化物、水滑石、伊利石、累托石、tarosovite、伊利石或氟云母,并且其中基于纳米复合材料的总重量,有机粘土以1-30wt%存在于纳米复合材料中;和
[0346] d)进一步包括乙烯-丙烯弹性体共聚物或异丁烯橡胶的一种或多种,其基于纳米复合材料的总重量以2-70wt%存在于纳米复合材料中。 粘合促进剂
[0347] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物可以包括一种或多种粘合促进剂,包括极性酸、聚氨基酰胺(例如可从Henkel获得的Versamid 115、125、140)、氨基甲酸酯(例如异氰酸酯/羟基封端的聚酯体系,例如得自Miles,Inc.的粘结剂TN/Mondur Cb-75)、偶联剂(例如硅烷酯(得自Dow Corning的Z-6020))、钛酸酯(例如可从Kenrich获得的Kr-44)、反应性丙烯酸酯单体(例如得自Sarbomer的sarbox SB-600)、金属酸盐(例如得自Sartomer的Saret 633)、聚苯醚、氧化聚烯烃、酸 改性的聚烯烃和酐改性的聚烯烃。例子包括:硅烷、钛酸酯、有机硅烷、丙烯酸系物质、酸、酐、环氧树脂、硬化剂、聚酰胺、甲基丙烯酸酯、环氧化物、酚醛树脂、聚异丁烯、氨基烷基、巯基烷基、环氧基烷基、脲基烷基、羧基、丙烯酸酯和异氰脲酸酯官能化硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、脲基丙基三甲氧基硅烷、双-γ-三甲氧基甲硅烷基丙基脲、1,3,5-三-γ-三甲氧基甲硅烷基丙基异氰脲酸酯、双-γ-三甲氧基甲硅烷基丙基来酸酯、富马酸酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷,和其组合及衍生物。 [0348] 蜡
[0349] 适用于聚合物浓缩物中的优选的蜡包括极性或非极性蜡、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡和蜡改性剂。 特别优选的蜡可以选自:极性蜡、非极性蜡、费-托蜡、氧化的费-托蜡、羟基硬脂酰胺蜡、官能化蜡、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、蜡改性剂、无定形蜡、巴西棕榈蜡、蓖麻油蜡、微晶蜡、蜂蜡、巴西棕榈蜡、蓖麻蜡、鲸蜡、植物蜡、小烛树腊、日本蜡、小冠椰子蜡、花旗松树皮蜡、米糠蜡、西蒙得木蜡、蜡果杨梅蜡、褐煤蜡、泥煤蜡、地蜡、ear wax、纯地蜡、石油蜡、石蜡、聚乙烯蜡、化学改性的烃蜡、取代的酰胺蜡,和其的组合及衍生物。 在一些实施方案中,极性和非极性蜡可一起用于同一组合物中。
[0350] 酯聚合物
[0351] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物可以包括一种或多种酯聚合物(聚酯)。在一个优选实施方案中,添加剂包括两(或多)相体系的共混物,其中聚酯是不连续相。 [0352] 稳定剂
[0353] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物可以包括一种或多种稳定剂。 适合于在本文中使用的稳定剂包括位阻酚、硫酚、含磷酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、季戊四醇四-3(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯、正十八烷基-3(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、4,4’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(6-叔丁基邻甲酚)、2,6-二叔丁基苯酚、6-(4-羟基苯氧基)-2,4-双(正辛基硫基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(4-羟基-3,5-二叔丁基苯氧基)-1,3,5-三嗪、二-正十八烷基-3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸酯、2-(正辛基硫基)乙基-3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯、山梨醇六-(3,3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯,和其组合或衍生物。
[0354] 其它添加剂
[0355] 适用于聚合物浓缩物中的其它优选的添加剂包括阻滞剂(block)、防粘剂、颜料、染料(dye)、染料(dyestuff)、加工助剂、UV稳定剂、润滑剂例如聚二甲基硅氧烷和硬脂酸钙、助剂、表面活性剂、色母料、流动改进剂、结晶助剂、抗氧剂、聚合物添加剂、消泡剂、防腐剂增稠剂、流变改性剂、润湿剂、填料、水等。
[0356] 聚合物添加剂可以包括均聚α-烯烃、α-烯烃的共聚物、二烯烃的共聚物和三元共聚物、弹性体、聚酯、嵌段共聚物、酯聚合物、丙烯酸酯聚合物、丙烯酸烷基酯聚合物和乙酸乙烯酯聚合物。
[0357] 用于本发明的理想的增塑剂和/或添加剂因此可被本文中描述的任何实施方案或者本文中描述的实施方案的任意组合而描述。 例如,在一个实施方案中,增塑剂可以包括包含倾点小于-25℃的C6-C200链烷烃的NFP。 在另一个实施方案中,NFP可以包括在100℃下粘度为0.1-1000cSt的脂族烃。 在又一个实施方案中,聚合物浓缩物可以包括与增塑剂和添加剂例如邻苯二甲酸酯组合的聚合物浓缩物。
[0358] 聚合物浓缩物
[0359] 本发明的聚合物浓缩物可以包括一种或多种增塑剂(和任选的添加剂)与一种或多种半无定形聚合物组合的共混物。 聚合物浓缩物可 以包括半无定形聚合物的共混物或者聚合物浓缩物可以包括半无定形聚合物和至少一种半结晶聚合物的共混物。 在一个优选实施方案中,聚合物浓缩物包括半无定形聚合物和半结晶聚合物。 半无定形聚合物优选包括α烯烃共聚物,半结晶聚合物优选包括α烯烃均聚物或共聚物,或者与主要的α烯烃均聚物或共聚物的多相共聚物或共混物。 更优选地,半无定形聚合物和半结晶聚合物包括乙烯、丙烯,和/或乙烯和丙烯。
[0360] 在另一个实施方案中,该浓缩物包括“原位” (也称为“反应器共混物”)冲击共聚物和增塑剂。
[0361] 该冲击共聚物可以是95-78,理想地为90-80,并且更理想地为88-80wt%的聚丙烯(优选均聚丙烯)和5-22,理想地为10-20,并且更理想地为12-20wt%的乙烯-丙烯橡胶的反应器共混物。 该乙烯丙烯橡胶通常是无定形的并且通常由小于约50wt%乙烯,理想地为45-50,更理想地为46-49,并且最理想地为47-48wt%乙烯组成。 为了更紧密混合的共混物,该冲击共聚物可以在串联反应器中制备。 冲击共聚物的聚丙烯组分可以具有1-275g/10min的熔体流动速率范围,而该冲击共聚物的乙烯丙烯橡胶组分的熔体流动速率范围可以具有5-150g/10min的熔体流动速率。适合于在本文中使用的可商购获得的冲击共聚物包括可从BxxonMobil Chemical Company获得的PP7715E2和PP7715E4。对于如何制备冲击共聚物的特定细节,请参见US6,399,707。同样对于可用的冲击共聚物的其它例子的描述,请参见WO2004/014998的37-41页。
[0362] 半无定形聚合物
[0363] 在一个选择性实施方案中,半无定形聚合物具有75%或更大(优选80%或更大,优选85%或更大,优选90%或更大)的mm三元组立构规整度指数。优选的半无定形聚合物具有通过ASTM D1238在230℃下测量为0.1-2000dg/min(优选100dg/min或更小)的熔体流动速率。 在一个可选实施方案中,半无定形聚合物具有通过在己烷中热分馏测 量的分子间组成分布:使得85wt%或更多的聚烯烃作为一种或两种相邻的可溶级分分离,余量的聚烯烃在前面或后面的紧邻级分中;并且其中这些级分的每一种具有相对于共聚物聚烯烃的平均wt%共聚单体含量的差值不大于20wt%的wt%共聚单体含量。在一个可选实施方案中,半无定形聚合物具有1.5-40,优选1.6-20,优选1.8-10,甚至更优选1.8-2.5的Mw/Mn。
[0364] 在一个可选实施方案中,可在本文中使用的半无定形聚合物具有小于70J/g的熔化热和75%或更大的mm三元组立构规整度指数;和/或0.1-2000dg/min(优选100dg/min或更小)的熔体流动速率(在230℃下测量);和/或具有通过在己烷中热分馏测量的分子间组成分布:使得85wt%或更多的聚烯烃作为一种或两种相邻的可溶级分分离,余量的聚烯烃在前面或后面的紧邻级分中;并且其中这些级分的每一种具有相对于共聚物的平均wt%共聚单体含量的差值不大于20wt%的wt%共聚单体含量;和/或1.5-4的Mw/Mn。
[0365] 特别地,可用于本发明的优选的半无定形聚合物优选具有0.1%-小于35%结晶度的百分比结晶度。 优选地在该范围内,聚合物浓缩物的半无定形聚合物包含小于30%结晶度,优选小于25%结晶度,优选小于20%结晶度,优选小于15%结晶度,优选小于10%结晶度。同样优选地,聚合物浓缩物的半无定形聚合物包含至少0.5%结晶度,优选至少1%结晶度,优选至少2%结晶度,优选至少5%结晶度。
[0366] 可用于本发明的优选半无定形聚合物优选具有0.1-200dg/min,优选0.1-100,优选0.5-50,优选1-25,优选1-15,优选2-10dg/min(通过ASTM 1238,2.16kg和230℃测量)的熔体流动速率(MFR);作为选择,MFR为15-50dg/min。
[0367] 通过本文中描述的DSC步骤测量,可用于本发明的优选半无定形聚合物优选具有105℃或更小,优选90℃或更小,优选25-90℃,优选30-80℃,优选35-75℃的DSC熔点。
[0368] 可用于本发明的优选半无定形聚合物优选具有这样的分子间组成分布:75%或更多,优选80wt%或更多,优选85wt%或更多,优选90wt% 或更多的聚合物作为一种或两种相邻的可溶级分分离,余量的聚合物在前面或后面紧邻的级分中;并且其中这些级分的每一种具有不大于20wt%(相对)、优选10%(相对)的共聚物平均wt%共聚单体的差值的wt%共聚单体含量。 这些级分在阶段之间约8℃的温度增量下获得。 [0369] 可以如下通过在己烷中热分馏测量共聚物的分子间组成分布:将约30g半无定形聚合物切割成侧边约1/8英寸(0.32cm)的小立方体,并且然后将其连同50mg Irganox1076-一种可从C iba-GeigyCorporation商购获得的抗氧剂一起引入用螺帽封闭的厚壁玻璃瓶中。 然后将425ml己烷(主要的正和异-异构体的混合物)加入瓶的内容物中并且将密封的瓶保持在约23℃下24小时。 在该期间末尾,将溶液倒出并且在23℃下再用另外的己烷处理残余物24小时。在该期间末尾,将两种己烷溶液合并并且蒸发以得到可在
23℃下溶解的聚合物的残余物。 向残余物中加入足够的己烷以使体积为425ml并且在覆盖循环水浴中将瓶保持在约31℃下24小时。将可溶的聚合物倒出并且在倒出之前在约
31℃下再加入另外量的己烷约24小时。 以该方式,在阶段之间约8℃的温度增量下获得可在40℃、48℃、55℃和62℃下溶解的无定形聚合物级分。将可溶的聚合物干燥、称重并且分析作为wt%乙烯含量的组成。 为了制备具有所希望的窄组成的共聚物,如果(1)使用仅仅允许第一和第二单体顺序加成的单一统计模式的单中心茂金属催化剂和(2)在仅仅允许共聚物的基本全部聚合物链单一聚合环境的连续流动搅拌釜聚合反应器中将共聚物充分混合,则是有利的。
[0370] 可用于本发明的优选半无定形聚合物优选具有Mw/Mn小于5,优选1.5-4,优选1.5-3的分子量分布(Mw/Mn)。
[0371] 在一个实施方案中,聚合物浓缩物的半无定形聚合物可以包含至少50%的乙烯或丙烯。 优选地,聚合物浓缩物的半无定形聚合物包括:包含至少50wt%乙烯或至少50wt%丙烯,更优选至少50%丙烯的第一单体,和不同于该第一单体的包含C2和C4-C20烯烃的至少一种其它共聚单体聚合物。聚合物浓缩物的半无定形聚合物的该第一单体和共聚单体优选为C2-C6α烯烃。
[0372] 在一个优选实施方案中,半无定形聚合物可以包括在本文中被称为聚丙烯无规共聚物或者丙烯- “共聚单体”塑性体(例如丙烯-乙烯塑性体)的丙烯类共聚物。合适的丙烯无规共聚物具有小于70J/g的熔化热并且因此是半无定形的,并且优选包含以摩尔基准为约68mol%-约92mol%,更优选约75mol%-约91mol%,甚至更优选约
78mol%-约88mol%,最优选约80mol%-约88mol%的平均丙烯含量。 丙烯无规共聚物的余量(即一种或多种共聚单体)可以是如上所述的一种或多种α烯烃和/或一种或多种二烯烃单体。 最优选地,丙烯无规共聚物的余量是乙烯。
[0373] 丙烯无规共聚物的共聚单体可以包括约8-32mol%的乙烯(C2)和/或C4-C20烯烃,更优选约9-约25mol%,甚至更优选约12-约22mol%,再更优选约13-20mol%。 [0374] 更优选地,丙烯无规共聚物包含约8-32mol%乙烯,更优选约9-约25mol%乙烯,甚至更优选约12-约22mol%乙烯,再更优选约13-20mol%乙烯作为共聚单体。 [0375] 丙烯无规共聚物可以具有5,000,000或更小的重均分子量(Mw)、约3,000,000或更小的数均分子量(Mn)、约5,000,000或更小的z均分子量(Mz),和在聚合物的重均分子量(Mw)下使用全同立构聚丙烯作为基线测量的1.5或更小的g’指数,所有这些可以通过GPC-也已知为尺寸排阻色谱例如3D SEC测量。
[0376] 在一个优选实施方案中,丙烯无规共聚物可以具有约5,000-约5,000,000g/mol的Mw,更优选约10,000-约1,000,000的Mw,更优选约20,000-约500,000的Mw,更优选约50,000-约300,000的Mw,其中Mw如本文中描述的那样测量。
[0377] 在一个优选实施方案中,丙烯无规共聚物可以具有约5,000-约3,000,000g/mol的Mn,更优选约10,000-约1,000,000的Mn,更优选约30,000-约500,000的Mn,更优选约50,000-约200,000的Mn,其中Mn如本文中描述的那样测量。
[0378] 在一个优选实施方案中,丙烯无规共聚物可以具有约10,000-约 5,000,000g/mol的Mz,更优选约50,000-约1,000,000的Mz,更优选约80,000-约500,000的Mz,更优选约100,000-约300,000的Mz,其中Mz如本文中描述的那样测量。
[0379] 丙烯无规共聚物的分子量分布指数(MWD=(Mw/Mn))可以约为1.5-40.0,更优选约1.8-5,并且最优选约1.8-3。用于测量分子量(Mn和Mw)和分子量分布(MWD)的技术可以在美国专利No.4,540,753(Cozewith、Ju和Verstrate)(出于美国实践的目的其在此引入作为参考)和其中引用的参考文献以及在Macromolecules,1988,21卷,3360页(Verstrate等)-出于美国实践的目的其在此引入作为参考,和其中引用的参考文献中找到。
[0380] 在一个优选实施方案中,当在聚合物的Mw中使用全同立构聚丙烯的特性粘度作为基线测量时,丙烯无规共聚物可以具有约1-约1.5的g’指数,更优选约1.25-约1.45的g’。 为了在本文中使用,g’指数被定义为:
[0381]
[0382] 其中ηb为丙烯无规共聚物的特性粘度,η1为丙烯无规共聚物的相同粘均分子α量(Mv)的线型聚合物的特性粘度。 η1=KMv ,K和α是线型聚合物的测量值并且应该在与用于g’指数测量的一类相同的仪器上获得。
[0383] 在一个优选实施方案中,丙烯无规共聚物可以具有采用差示扫描量热法(DSC)测量的约200℃或更小,更优选150℃或更小的结晶温度(Tc)。
[0384] 在一个优选实施方案中,按照ASTM D-1505测试方法在25℃下测量,丙烯无规共聚物可以具有约0.85-约0.95g/ml,更优选约0.87-0.92g/ml,更优选约0.88-约0.91g/ml的密度。
[0385] 在一个优选实施方案中,根据ASTM D-1238测试方法测量,丙烯 无规共聚物可以具有等于或大于0.2g/10min,优选2-500g/10min,更优选20-200g/10min的熔体流动速率(MFR)。
[0386] 在一个优选实施方案中,根据描述于ASTM E 794-85中的步骤测量,丙烯无规共聚物可以具有小于70J/g,优选大于或等于约0.5焦耳/克(J/g),并且小于或等于约25J/g的熔化热(Hf)。优选小于或等于约20J/g,优选小于或等于约15J/g。并且根据描述于ASTM E794-85中的步骤,优选大于或等于约1J/g,优选大于或等于约5J/g。 [0387] 手性茂金属催化剂可以确保丙烯无规共聚物中的丙烯残余物的甲基主要具有相同的立构规整度。 丙烯的间规立构和全同立构结构是可能的,尽管可能优选全同立构聚合物。丙烯残余物的立构规整度导致在聚合物中一定数量的结晶度。丙烯无规共聚物中相对低程度的结晶度可以得自通过掺入如上所述的α-烯烃共聚单体得到的全同立构聚丙烯。
[0388] 丙烯无规共聚物可以是部分结晶的,这优选归因于可结晶的立构规整的丙烯序列。 为了在本文中使用,丙烯无规共聚物的结晶度也可以根据结晶度百分比表示,该百分比基于聚合物的熔化热除以聚丙烯最高阶的热能,出于本文中的目的,该热能被估算为189J/g(即100%结晶度等于189J/g)。
[0389] 本发明的丙烯无规共聚物优选具有约0.25%-约15%,更优选0.5-25%,更优选1-20%,更优选2-15%,更优选约0.5%-约13%,并且最优选约0.5%-约11%的聚丙烯结晶度。
[0390] 除了该程度的结晶度之外,丙烯无规共聚物优选具有单个宽的熔融转变。 然而,合适的丙烯聚合物无规共聚物可以表现出在主峰附近的次级熔融峰,但出于本文中的目的,将该次级熔融峰一起考虑为单个熔点,这些峰的最高点被认为是丙烯无规共聚物的熔点。丙烯无规共聚物优选具有小于100℃,优选约25℃-约75℃,优选约25℃-约65℃,更优选约30℃-约60℃的熔点。
[0391] 差示扫描量热法(DSC)的步骤描述如下:用冲模取出在约200℃-230℃下压制的约6-10mg聚合物片。 将其在室温下退火240小时。 在该期间的末尾,将样品置于差示扫描量热计(Perkin Elmer 7系列热分析系统)中并且冷却至约-50℃-约-70℃。 将样品在20℃/min下加热以实现约200℃-约220℃的最终温度。 作为样品熔融峰下面的面积记录的热输出是熔化热的度量,该熔化热以焦耳/克聚合物表示,该熔融峰通常在约30℃-约175℃下成峰并且出现在约0℃-约200℃的温度之间。 熔点被记录为在样品的熔点范围内最大热吸收的温度。
[0392] 根据ASTM D1646测量,丙烯无规共聚物具有小于100,更优选小于75,甚至更优选小于60,最优选小于30的门尼粘度ML(1+4)@25℃。
[0393] 本发明的丙烯无规共聚物优选包括具有窄组成分布的无规可结晶共聚物。 丙烯无规共聚物的分子间组成分布(例如窄组成分布)可以通过在溶剂例如饱和烃如己烷或庚烷中热分馏而测量。 下面描述该热分馏步骤。 一般而言,将聚合物重量的约75wt%并且更优选85wt%分离成一个或两个相邻的可溶级分,余量的聚合物处于在前或在后紧邻的级分中。这些级分的每一种具有差值不大于丙烯无规共聚物的平均重量百分比(wt%)乙烯含量的20%(相对),并且更优选10%(相对)的组成(wt%乙烯含量)。 因此,如果其满足这一分馏试验标准,则说明该半无定形无规聚丙烯共聚物具有窄的组成分布。 [0394] 在优选的丙烯无规共聚物中,立构规整的丙烯序列的长度和分布与基本无规的统计共聚一致。公知的是序列长度和分布与共聚反应活性比相关。 通过基本无规,我们是指反应活性比的乘积通常为2或更小的共聚物。 在立体嵌段结构中,聚丙烯序列的平均长度大于具有类似组成的基本无规共聚物。 具有立体嵌段结构的现有技术聚合物具有与这些嵌段结构一致的聚丙烯序列分布,而不是基本无规的统计分布。 丙烯聚合物无规共聚物的反应活性比和序列分布可以通过13C NMR以使得相对于邻近的丙烯残基定位乙烯残基的方式测量。
[0395] 如本文中所述,为了制备具有所需的无规性和窄组成分布的丙烯无规共聚物,希望使用(1)单中心催化剂和(2)良好混合的连续流动搅拌釜聚合反应器,该反应器仅允许优选的丙烯聚合物无规共聚物 的基本所有聚合物链的单一聚合环境。 [0396] 用于本发明中的优选丙烯无规共聚物在共同待审的1999年5月13日提交的美国申请美国序列号60/133,966和1999年1月29日提交的美国序列号60/342,854中详细地作为“第二聚合物组分(SPC)”描述,并且在1999年7月1日提交的美国序列号90/346,460中作为“丙烯烯烃共聚物”进一步详细描述,出于美国实践的目的,这些在本文中全部引入作为参考。
[0397] 除了所选择的构成丙烯聚合物无规共聚物的主要部分的一种或多种共聚单体(即α-烯烃)例如,但不限于乙烯、具有4-8个碳原子的α-烯烃和苯乙烯之外,如上所述的丙烯聚合物无规共聚物可以含有长链支链,该支链可以任选地使用一种或多种α,ω-二烯烃而产生。
[0398] 或者,丙烯无规共聚物可以包含至少一种二烯烃,并且更优选至少一种非共轭二烯烃,其可以有助于硫化和其它化学改性和/或交联过程。 丙烯无规共聚物中二烯烃的量可以优选不大于约10wt%,更优选不大于约5wt%。
[0399] 在一个优选实施方案中,二烯烃可以选自用于乙烯丙烯橡胶硫化的那些。 优选的二烯烃的特定例子包括亚乙基降冰片烯、乙烯基降冰片烯、二环戊二烯和1,4-己二烯(可从DuPont Chemicals获得)。
[0400] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物的半无定形聚合物可以包括以离散的丙烯无规共聚物的共混物形式的丙烯无规共聚物。 这类共混物可以包括两种或多种聚乙烯共聚物(如上所述)、两种或多种聚丙烯共聚物(如上所述),或者这类聚乙烯共聚物和聚丙烯共聚物各自的至少一种,只要该丙烯共混物无规共聚物的每一聚合物将单独定性为丙烯无规共聚物。 丙烯无规共聚物各自在上面描述并且在优选实施方案中丙烯无规共聚物的数目可以为三种或更少,更优选两种或更少。
[0401] 在本发明的一个实施方案中,丙烯聚合物无规共聚物可以包括两种烯烃含量不同的丙烯聚合物无规共聚物的共混物。 优选地,一种丙烯无规共聚物可以包含约7-13mol%烯烃,而另一种丙烯无规共聚物可以包含约14-22mol%烯烃。 在一个实施方案中,丙烯无规共聚物中 优选的烯烃是乙烯。
[0402] 可用于本发明的丙烯聚合物的无规共聚物优选包括特定的三元组立构规整度。术语“立构规整度”是指聚合物中的致立构性(stereogenicity)。 例如,相邻单体的手性可以为类似或相反的结构。 术语“二元组”在这里用于表示两种相邻的单体;因此,三种相邻的单体在这里称为三元组。 在其中相邻单体的手性具有相同的相互结构的情况下,二元组被称为全同立构。 在其中相邻单体的手性为相对的相互结构的情况下,二元组被称为间规立构。 描述结构关系的另一种方式是将相邻的具有相同手性的单体对称为内消旋(m),并且将相对结构的那些称为外消旋(r)。
[0403] 当三种相邻单体具有相同结构时,该三元组的立体规整度缩写为“mm”。如果三-单体序列中的两个相邻单体具有相同的手性并且不同于第三单元的相互结构,则该三元组具有‘mr’立构规整度。 ‘rr’三元组具有与邻近相对的结构的中间单体单元。可以测量聚合物中每种类型的三元组的分数,并且然后乘以100以表示在聚合物中发现的三元组类型的百分数。 聚合物的反应活性比和序列分布可以通过C-13NMR测量,其使乙烯残基相对于丙烯残基的附近定位。
[0404] 丙烯无规共聚物具有通过内消旋三元组%度量的独特丙烯立构规整度。 正如在此全部引入作为参考的1998年7月1日提交的美国序列号09/108,772中详细示出的那样,对于任何给出的乙烯含量而言,当与美国专利No.5,504,172相比时,本发明的丙烯聚合物的无规共聚物具有较低的内消旋三元组%。 该内消旋三元组%的较低含量对应于相对较低的结晶度,这转化成更好的弹性性能例如高的拉伸强度和断裂伸长率与非常好的弹性恢复率的组合。 对于本发明的一些潜在应用而言,优良的弹性性能是重要的。 [0405] 用于本发明实施方案中的优选的丙烯无规共聚物具有至少75%的mm立构规整度指数(m/r),在这里也称为丙烯立构规整度指数和/或mm三元组立构规整度指数。在这里作为“m/r”表示的丙烯立构规整度指数通过13C核磁共振(NMR)测量。 该丙烯立构规整度指数m/r如 同H.N.Cheng,Macromolecules,17,1950(1984)中定义的那样计算。 符号“m”或“r”描述了一对相邻丙烯基团的立体化学性质,“m”是指内消旋,“r”是指外消旋。 0-小于1.0的m/r比值通常描述间规立构聚合物,1.0的m/r比值描述无规立构材料,并且大于1.0的m/r比例描述全同立构材料。 全同立构材料在理论上可以具有接近无穷的比值,并且许多副产物无规立构聚合物具有足够的全同立构含量,导致大于50的比值。
[0406] 在一个优选实施方案中,丙烯无规共聚物具有全同立构的立构规整的丙烯结晶度。 这里使用的术语“立构规整”是指在不包括任何其它单体例如乙烯的聚丙烯中大于80%的丙烯残基具有相同的1,2插入,并且侧基的甲基的立体化学取向相同-内消旋或外消旋。
[0407] 可用于本发明的优选的丙烯无规共聚物具有通过13C NMR测量的75%或更大,80%或更大,82%或更大,85%或更大或者90%或更大的三个丙烯单元的mm三元组立构规整度指数。 聚合物的mm三元组立构规整度指数是三个相邻丙烯单元-由头-尾键组成的链的序列的相对立构规整度,其以m和r序列的二元组合表示。 出于本文中的目的,对于本发明的半无定形共聚物而言其表示为共聚物中特定立构规整度的单元数目与所有丙烯三元组的比例。丙烯共聚物的立构规整度指数(mm分数)可以由丙烯共聚物的
13
C NMR光谱和下式确定:
[0408]
[0409] 其中PPP(mm)、PPP(mr)和PPP(rr)表示得自于在以下由头-尾键组成的三个丙烯单元链中第二个单元的甲基的峰面积:
[0410]
[0411]
[0412] 丙烯共聚物的13C NMR光谱如美国专利No.5,504,172中所述那样测量。 可以将涉及甲基碳区域的光谱(19-23百万分之一份(ppm))分成第一区(21.2-21.9ppm)、第二区(20.3-21.0ppm)和第三区(19.5-20.3ppm)。 参考杂志Polymer,30卷(1989),1350页中的论文来分配光谱中的每一峰。在第一区中,在由PPP(mm)表示的三个丙烯单元链中的第二单元的甲基共振。 在第二区中,在由PPP(mr)表示的三个丙烯单元链中的第二单元的甲基共振,并且其相邻单元是丙烯单元和乙烯单元的丙烯单元的甲基(PPE-甲基)共振(在20.7ppm附近)。 在第三区中,在由PPP(rr)表示的三个丙烯单元链中的第二单元的甲基共振,并且其相邻单元是乙烯单元的丙烯单元的甲基(EPE-甲基)共振(在19.8ppm附近)。 mm三元组立构规整度的计算概述于美国专利No.5,504,172中示出的技术中。从得自于第二区和第三区的总峰面积的峰面积中减去丙烯插入(2,1和1,3)误差的峰面积,可以得到基于由头-尾键组成的3个丙烯单元链(PPP(mr)和PPP(rr))的峰面积。
因此可以估算PPP(mm)、PPP(mr)和PPP(rr)的峰面积,并且因此可以测量由头-尾键组成的丙烯单元链的三元组立构规整度。
[0413] 三元组立构规整度可以由J.A.Ewen,“CatalyticPolymerization of Olefins”13
描述的聚合物的 C-NMR光谱(Ewen方法);和Eds.T.Keii,K.Soga;Kodanska Elsevier Pub.;Tokyo,1986,P 271,并且如在2004年3月18日提交的美国专利申请US2004/054086,8页,编号的段落[0046]-[0054]中详细描述的那样测量,所有这些在此引入作为参考。
[0414] 可 在本 文 中 用 作 半 无 定形 聚 合 物 的 丙 烯 聚合 物 可 在 商 品 名TMVistamaxx (ExxonMobil,Baytown TX)下商购获得。 合适的例子包括:VM1100、VM1120、VM2100、VM2120、VM2125、VM2210、VM2260、VM2320、VM2330、
VM2371、VM3000、VM6100、VM6200。
[0415] 在一个优选实施方案中,可在本文中使用的半无定形聚合物具有0.88g/cc或更小,更优选0.87g/cc或更小,最优选0.86g/cc或更小的密度。 在另一个优选实施方案中,半无定形聚合物具有15%或更小,优选10%或更小,优选5%或更小的%结晶度。在另一个优选实施方案中,半无定形聚合物包含至少50mol%乙烯并且具有15%或更小,优选10%或更小,优选5%或更小的结晶度%。 在另一个优选实施方案中,半无定形聚合物包含至少50mol%丙烯并且具有25%或更小,优选20%或更小,优选15%或更小的结晶度%。
[0416] 半无定形丙烯无规共聚物的制备
[0417] 在本文中可用作半无定形聚合物的丙烯无规共聚物可以通过将丙烯与C2或C4-C20α-烯烃的一种或多种聚合而制备,最优选地,该丙烯无规共聚物包含丙烯和乙烯。单体优选在手性茂金属催化剂与活化剂以及任选的清除剂的存在下聚合。 与丙烯组合使用的一种或多种共聚单体可以是线型和/或支化的。优选的线型α-烯烃包括乙烯或C4-C8α-烯烃,更优选乙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯,甚至更优选乙烯或1-丁烯。优选的支化α-烯烃包括4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3,5,5-三甲基-1-己烯。
[0418] 在一个优选实施方案中,连续溶液聚合工艺可用于制备包括例如丙烯以及乙烯、辛烯或二烯烃的一种或多种的丙烯无规共聚物。 该聚合工艺优选使用茂金属催化剂,即二甲基1,1’-双(4-三乙基甲硅烷基苯基)亚甲基(环戊二烯基)(2,7-二叔丁基-9-芴基)铪以及二甲基苯铵四(五氟苯基)酸盐作为活化剂。 在引入聚合工艺之前,可以将有机铝化合物,即三正辛基铝作为清除剂加入单体进料流中。 为了制备更多结晶聚合物,可以将二甲基二甲基甲硅烷基双(茚基)铪与二甲基苯铵四(五氟苯基)硼酸盐组合使用。 优选地,溶液聚合在单个或者在两个串联连接的连续搅拌釜反应器中进行。 己烷可用作溶剂。 另外,可以加入甲苯以提高助催化剂的溶解性。 将进料转移到第一反应器,在那里在约50℃-约220℃的反应温度下绝热进行放热聚合反应。 还 可以将氢气作为另外的分子量调节剂加入反应器。 如果希望,然后将聚合物产物转移到第二反应器,该反应器也在约50℃-约200℃的温度下绝热操作。
[0419] 可以将另外的单体、溶剂、茂金属催化剂和活化剂送入第二和/或另外的反应器。离开第二反应器的聚合物含量优选为8-22wt%。热交换器然后将聚合物溶液加热至约220℃的温度。然后将聚合物溶液带至较低临界溶液温度(LCST)液-液相分离器中,该分离器造成聚合物溶液分离成两个液相-上面的贫相和下面的富聚合物相。 上面的贫相包含约70wt%的溶剂,并且下面的富聚合物相包含约30wt%聚合物。聚合物溶液然后进入低压分离容器中,该低压分离容器在约150℃和4-10bar-g(400-1000Pa)的压力下工作并且将下面的富聚合物相闪蒸以除去挥发物并且使聚合物含量增至约76wt%。 该闪蒸容器底部的齿轮泵将富含聚合物的溶液送到List脱挥发器中。 挤出机与List脱挥发器的末尾相连,由此将聚合物材料转移到齿轮泵,该泵将聚合物材料推送通过滤网组。 然后可以将聚合物切成粒料并且送入水浴。 可以使用旋转干燥器干燥聚合物粒料,该粒料优选具有小于约0.5wt%的最终溶剂含量。
[0420] 如上所述,本发明优选的丙烯无规共聚物可以通过在手性茂金属催化剂与活化剂以及任选的清除剂的存在下将丙烯和至少一种C2或C4-C20α烯烃,最优选乙烯和丙烯聚合而制备。 优选的手性茂金属是已知有利地引入聚丙烯用于制备主要是全同立构聚丙烯五元组和统计地无规引入α-烯烃共聚单体的那些。 术语“茂金属”和“茂金属催化剂前体”是本领域已知的术语,其是指具有带有可以取代的环戊二烯基(Cp)配体、至少一个非-环戊二烯基衍生的配体X和0或1个含杂原子配体Y的IV、V或VI族过渡金属M的化合物,这些配体与M配位并且在数目上对应于其价态。 茂金属催化剂前体通常需要用合适的助催化剂(也称为活化剂)活化以得到活性茂金属催化剂或催化剂体系。 活性茂金属催化剂通常是指具有可以配位、插入和聚合烯烃的空配位中心的有机金属络合物。
[0421] 在本文中使用的优选茂金属包括桥联和未桥联的双环戊二烯基络合物,其中环戊二烯基独立地为取代或未取代的环戊二烯基、取代或未取代的茚基,或者取代或未取代的芴基。 优选的茂金属包括由下式:TCpCpMX2表示的那些,其中T是桥联基团例如二烷基硅基团(例如二甲基甲硅烷基)或烃基(例如甲基、乙基或丙基),每一Cp独立地是取代或未取代的环戊二烯基、取代或未取代的茚基(优选2,4或2,4,7取代的茚基),或者取代或未取代的芴基,M是4族金属(优选Hf、Zr或Ti),并且每一X独立地是卤素或烃基(例如氯、溴、甲基、乙基、丙基、丁基或苯基)。
[0422] 在本文中使用的优选茂金属包括可以具有两个用于配体的Cp环体系的环戊二烯基(Cp)络合物。 该Cp配体优选与金属形成“弯曲夹心络合物”并且优选通过桥联基团固定在刚性结构中。 这类优选的环戊二烯基络合物可以具有以下通式:
[0423] (Cp1R1m)R3n(Cp2R2p)MXq
[0424] 其中配体(Cp1R1m)的Cp1和配体(Cp2R2p)的Cp2优选相同,R1和R2各自独立地为卤素或者含有至多20个碳原子的烃基、卤代烃基、烃基取代的有机类金属或卤代烃基取代的有机类金属基团;
[0425] m优选为1-5;
[0426] p优选为1-5;
[0427] 优选地,在这里缔合的环戊二烯基环的相邻碳原子上的两个R1和/或R2取代基可以一起连接形成含4-20个碳原子的环;
[0428] R3是桥联基团;
[0429] n是两个配体之间的直接链中的碳数目,并且优选为1-8,最优选1-3; [0430] M是具有3-6价,优选得自于元素周期表的4、5或6族的过渡金属,并且优选处于其的最高氧化态,
[0431] 每一X是非-环戊二烯基配体,并且独立地是含有至多20个碳原子的烃基、氧烃基、卤代烃基、烃基取代的有机类金属、氧烃基取代的有机类金属或卤代烃基取代的有机类金属基团;和
[0432] q等于M的价态减2。
[0433] 上述用于本发明的双环戊二烯基茂金属的许多例子公开于美国专利Nos.5,324,800;5,198,401;5,278,119;5,387,568;5,120,867;5,017,714;4,871,705;4,542,199;4,752,597;5,132,262;5,391,629;5,243,;5,278,264;5,296,434 和
5,304,614中,出于美国专利实践的目的,所有这些在此引入作为参考。 上面描述用于本发明的一类优选的双环戊二烯基茂金属的说明性、但非限定性例子包括以下物质的外消旋异构体:
[0434] μ-(CH3)2Si(茚基)2M(C1)2
[0435] μ-(CH3)2Si(茚基)2M(CH3)2
[0436] μ-(CH3)2Si(四氢茚基)2M(C1)2
[0437] μ-(CH3)2Si(四氢茚基)2M(CH3)2
[0438] μ-(CH3)2Si(茚基)2M(CH2CH3)2
[0439] μ-(C6H5)2C(茚基)2M(CH3)2
[0440] 其中M可以包括Zr、Hf和/或Ti。
[0441] 优选地,这些茂金属与一种或多种铝氧烷(优选甲基铝氧烷或改性的甲基铝氧烷)和/或一种或多种离子活化剂例如N,N-二甲基苯铵四苯基硼酸盐、N,N-二甲基苯铵四(五氟苯基)硼酸盐、二苯基碳 四(五氟苯基)硼酸盐或N,N-二甲基苯铵四(七氟萘基)硼酸盐组合使用。 乙烯-类半无定形聚合物
[0442] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物的半无定形聚合物可以包括包含至少50wt%乙烯并且具有至多50wt%,优选1-35wt%,甚至更优选1-6wt%C3-C20共聚单体的共聚物。该聚乙烯共聚物优选具有高于90%,甚至更优选高于95%的组成分布宽度指
3
数(CDBI)。 在另一个优选实施方案中,该乙烯共聚物具有0.86-0.925g/cm 的密度和超过90%,优选95%-99%的CDBI。在另一个实施方案中,该乙烯共聚物在190℃下具有
0.1-100dg/min,优选0.5-50dg/min,更优选0.8-30dg/min的熔体流动速率。 [0443] 组成分布宽度指数(CDBI)是聚合物链内单体的组成分布的度量,并且通过描述于1993年2月18日公开的PCT公开物WO93/03093中描述的步骤测量,包括当测量CDBI时忽略重均分子量(Mw)低于15,000的级分。 出于本发明的目的,均聚物被定义为具有100%的CDBI。
[0444] 用于上述聚乙烯或聚丙烯共聚物的C3-C20和C4-C20烯烃共聚单体可以是任何可聚合的烯烃单体,并且优选为线型、支化或环状烯烃,甚至更优选α-烯烃。 合适的烯烃的例子包括丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、异戊烯、环戊烯、己烯、异己烯、环己烯、庚烯、异庚烯、环庚烯、辛烯、异辛烯、环辛烯、壬烯、环壬烯、癸烯、异癸烯、十二碳烯、异十二碳烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、3,5,5-三甲基-1-己烯。合适的共聚单体还包括二烯、三烯和苯乙烯系单体。优选的例子包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对-烷基苯乙烯(例如对-甲基苯乙烯)、己二烯、降冰片烯、乙烯基降冰片烯、亚乙基降冰片烯、丁二烯、异戊二烯、庚二烯、辛二烯和环戊二烯。 用于乙烯共聚物的优选共聚单体是丙烯、丁烯、己烯和/或辛烯。
[0445] 上述的聚乙烯或聚丙烯共聚物还可以包含三聚单体和四聚单体,这些单体可以是上面描述的C3-C20烯烃的一种或多种,任何C4-C20线型、环状或支化二烯烃或三烯烃和任何苯乙烯系单体例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯或对-甲基苯乙烯。 优选的例子包括丁二烯、戊二烯、环戊二烯、己二烯、环己二烯、庚二烯、辛二烯、壬二烯、降冰片烯、乙烯基降冰片烯、亚乙基降冰片烯、异戊二烯和庚二烯。
[0446] 在一个优选实施方案中,上述聚乙烯共聚物是茂金属聚乙烯(mPE)。 mPE均聚物或共聚物可以使用单-或双环戊二烯基过渡金属催化剂与铝氧烷和/或非配位阴离子活化剂在溶液、淤浆、高压或气相中组合制备。 该催化剂和活化剂可以负载或未负载,并且环戊二烯基环可以取代或未取代。 用这类催化剂/活化剂组合制备的几种商业TM产品可以以商品名EXACT 从Baytown,Texas的ExxonMobil ChemicalCompany商购获得。 对于制备这类mPE均聚物和共聚物的方法和催化剂/活化剂的更多信息,参见WO94/26816;WO94/03506;EPA277,003; EPA277,004;美国专利No.5,153,157;美国专利No.5,198,401;美国专利No.5,240,894;美国专利No.5,017,714;CA1,268,753;
美 国 专 利 No.5,324,800;EPA129,368; 美 国 专 利 No.5,264,405;EPA520,732;
WO9200333; 美 国 专 利No.5,096,867; 美 国 专 利 No.5,507,475;EPA426,637;
EPA573403;EPA520732;EPA495375;EPA500944;EPA570982;WO91/09882;
WO94/03506和美国专利No.5,055,438。
[0447] 在本文中适合用作半无定形聚合物的Exact Plastomers的例子包括: [0448] EXACT-塑性体
[0449]
[0450] 其它半无定形聚合物
[0451] 其它合适的聚合物浓缩物半无定形聚合物包括在成核条件下与少于大约10wt%的半结晶支化或偶联的聚合物成核剂接触的丙烯均聚物和/或丙烯共聚物。 如在WO03/040095的21-52页中描述,这类聚合物浓缩物可以采用活性非-茂金属、金属中心的杂芳基配体催化剂制备。 例子包括包含至少约60wt%衍生自丙烯的单元和至少约0.1wt%衍生自乙烯的单元的丙烯/乙烯共聚物。
[0452] 如在WO03/040095A2的9页中公开,这类聚合物的特定实施方案包括包含至少约60wt%衍生自丙烯的单元和至少约0.1wt%衍生自乙烯的单元的丙烯/乙烯共聚物。 [0453] 在聚合物浓缩物中可用作半无定形聚合物的其它聚合物包括一种或多种具有弹性性能的聚丙烯共聚物。 具有弹性性能的这类优选的丙烯共聚物可以根据WO02/36651中的步骤制备,其在此引入作为参考。 同样,该浓缩物可以包括与WO03/040202、WO03/040095、WO03/040201、WO03/040233和/或WO03/040442中描述的那些一致的聚合物。另外,该聚合物浓缩物可以包括与描述于EP1,233,191和US6,525,157中的那些一致的聚合物。
[0454] 半结晶聚合物
[0455] 本发明的聚合物浓缩物还可以包括半结晶聚合物,优选至少1wt%半结晶聚合物。 半结晶聚合物优选具有100℃或更大,优选100-170℃,优选约100-160℃的熔点。此外,半结晶聚合物还优选具有至少30%结晶度,优选至少40%结晶度,优选至少50%结晶度。 优选地,聚合物浓缩物包括一种或多种C2-C40聚α烯烃聚合物或共聚物。
再更优选地,聚合物浓缩物的半结晶聚合物是基于聚合物中存在的二分体的总数包含至少80%[m]二分体的全同立构聚丙烯(iPP)。 优选地,聚合物浓缩物的半结晶聚合物具有20MPa或更大,优选50MPa或更大, 优选80MPa或更大,100MPa或更大,优选
200MPa或更大,优选400MPa或更大,优选600MPa或更大,优选800MPa或更大,优选
1000MPa或更大的1%正割挠曲模量。
[0456] 在一个实施方案中,本聚合物浓缩物的半结晶聚合物可以包括单独或者作为与其它聚合物的共混物的各种半结晶C2-C40聚烯烃聚合物或共聚物。 因此,该半结晶聚合物可以包括单个离散聚合物,或离散聚合物的共混物。 这类共混物可以包括两种或多种聚烯烃例如聚丙烯-聚乙烯共聚物、两种或多种聚丙烯共聚物,或丙烯聚合物或共聚物和乙烯聚合物或共聚物,其中共混物中的聚合物各自被定性为半结晶聚合物,或者其中总共混物被定性为半结晶聚合物(例如具有100℃或更高的熔点)。
[0457] 在一个优选实施方案中,半结晶聚合物是茂金属类聚乙烯(mPE)和/或茂金属类聚丙烯(mPP)。该mPE和mPP均聚物或共聚物通常使用单-或双环戊二烯基过渡金属催化剂与铝氧烷和/或非配位阴离子活化剂的组合在溶液、淤浆、高压或气相中制备。该催化剂和活化剂可以负载或未负载并且环戊二烯基环可以取代或未取代。 [0458] 在另一个实施方案中,聚合物浓缩物可以包括包含以下物质的至少一种的半结晶聚合物:均聚丙烯、全同立构聚丙烯、高度全同立构聚丙烯(例如大于约50%m-五元组)、间规立构聚丙烯、丙烯和乙烯和/或丁烯和/或己烯的无规共聚物、聚丁烯、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯(密度0.915-小于0.935g/cm3)、线型低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯(密度0.86-小于0.90g/cm3)、极低密度聚乙烯(密度0.90-小于0.915g/cm3)、中密度聚乙烯(密度0.935-小于0.945g/cm3)、高密度聚乙烯(密度
0.945-0.98g/cm3)、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸酯共聚物、丙烯酸的共聚物、乙烯/丙烯酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯或可通过高压自由基工艺聚合的任何其它聚合物、聚氯乙烯、聚-1-丁烯、全同立构聚丁烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、弹性体例如乙烯-丙烯橡胶(EPR)、硫化EPR、EPDM、嵌段共聚物弹性体例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯 -乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、尼龙(聚酰胺)、聚碳酸酯、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂、交联聚乙烯、乙烯和乙烯醇的共聚物(EVOH)、芳族单体例如聚苯乙烯的聚合物、聚-1酯、接枝共聚物,通常为聚丙烯腈均聚物或共聚物、热塑性聚酰胺、聚缩醛、聚偏二氟乙烯和其它氟化弹性体、聚乙二醇和聚异丁烯,只要该聚合物具有约100℃或更高的熔点。
[0459] 聚合物浓缩物的半结晶聚合物可以包括富含间规立构的C3-C40均聚物或共聚物、全同立构C3-C40均聚物或共聚物,其可以被定义为在室温下在甲苯中具有小于90wt%溶解度的聚烯烃均聚物或共聚物。
[0460] 半结晶富含间规立构的聚丙烯(srPP)在这里可被定义为包括至少约80%[r]二分体。 优选至少约85%[r]二分体,优选至少约90%[r]二分体,更优选至少约95%[r]二分体,再更优选至少约99%[r]二分体。
[0461] 半结晶全同立构聚丙烯(iPP)在这里可被定义为包含至少约80%[m]二分体。优选至少约85%[m]二分体,优选至少约90%[m]二分体,更优选至少约95%[m]二分体,再更优选至少约99%[m]二分体。
[0462] 在一个优选实施方案中,优选的半结晶聚合物可以包括聚丙烯和/或其它α烯烃例如乙烯(C2)和C4-C10α烯烃。 α烯烃的例子包括1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯、1-十三碳烯、1-十五碳烯、1-十六碳烯、1-十七碳烯、1-十八碳烯和支化的烯烃,包括3-甲基-1-丁烯、
4-甲基-1-戊烯和4,4-二甲基-1-戊烯。合适的共聚单体还可以包括二烯烃、三烯烃和苯乙烯系单体。优选的例子包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对-烷基苯乙烯(例如对-甲基苯乙烯)、己二烯、降冰片烯、乙烯基降冰片烯、亚乙烯基降冰片烯、丁二烯、异戊二烯、庚二烯、辛二烯和环戊二烯。 用于乙烯共聚物的优选共聚单体是丙烯、丁烯、己烯和/或辛烯。
[0463] 在另一个实施方案中,半结晶聚合物可以包括包含至少50wt%乙烯并且具有至多50wt%,优选1-35wt%,甚至更优选1-6wt%C3-C20共聚单体的均聚物或共聚物。 [0464] 在另一个实施方案中,半结晶聚合物可以包括包含至少50wt%丙 烯并且具有至多50wt%,优选1-35wt%,甚至更优选1-6wt%乙烯和/或C4-C20共聚单体的共聚物。 [0465] 与该聚合物浓缩物的半结晶聚合物相关而描述的聚乙烯或聚丙烯共聚物还可以包含三聚单体和四聚单体,这些单体可以是上述的C3-C20烯烃、任何C4-C20线型、环状或支化二烯烃或三烯烃和任何苯乙烯系单体例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯或对-甲基苯乙烯的一种或多种。 优选的例子包括丁二烯、戊二烯、环戊二烯、己二烯、环己二烯、庚二烯、辛二烯、壬二烯、降冰片烯、乙烯基降冰片烯、亚乙烯基降冰片烯、异戊二烯和庚二烯。
[0466] 在一个优选实施方案中,半结晶聚合物包括茂金属类丙烯均聚物或共聚物。 根据ASTM D 1238(230℃,2.16kg)测量,该聚丙烯共聚物优选具有1-20的MFR(熔体流动速率)。 在另一个实施方案中,聚丙烯共聚物优选具有50%或更大,优选高于60%,甚TM至更优选高于70%的CDBI。 具有高于60%的CDBI的聚丙烯可以以商品名ACHIEV 下从Baytown,Tex.的Exxon Chemical Company获得。
[0467] ACHIEVE聚合物的例子包括:
[0468]
[0469] 在一个实施方案中,半结晶聚合物包括乙烯均聚物或具有小于90%,优选50%或更大,优选高于60%,甚至更优选高于70%的组成分布宽度指数(CDBI)的乙烯共聚物。 在一个实施方案中,CDBI为高于60%并且小于85%,甚至更优选60-80%。 在另一个特别优选的实施方案中,乙烯共聚物具有65-85%,甚至更优选70-85%的CDBI。3
在一个特别优选的实施方案中,乙烯共聚物具有65-85%的CDBI、0.915-0.96g/cm 的密度和1-2.5的Mw/Mn。
[0470] 在一个优选实施方案中,上述聚乙烯共聚物是茂金属聚乙烯 (mPE)。 这里术语聚乙烯的使用意在包括茂金属聚乙烯。该mPE均聚物或共聚物可以使用单-或双环戊二烯基过渡金属催化剂与铝氧烷和/或非配位阴离子活化剂的组合在溶液、淤浆、高压或气相中制备。 该催化剂和活化剂可以负载或未负载并且环戊二烯基环可以取代或未取代。TM
用这类催化剂/活化剂组合制备的几种商业产品可以以商品名EXCEED 从Baytown,Texas的ExxonMobil Chemical Company商购获得。 对于制备这类mPE均聚物和共聚物的方法和催化剂/活化剂的更多信息,参见WO94/26816;WO94/03506;EPA277,003;
EPA277,004;美国专利No.5,153,157;美国专利No.5,198,401;美国专利No.5,240,894;
美国专利No.5,017,714;CA1,268,753;美国专利No.5,324,800;EPA129,368;美国专利 No.5,264,405;EPA520,732;WO9200333;美国专利No.5,096,867;美国专利No.5,507,475;EPA426637;EPA573403;EPA520732;EPA495375;EPA500944;
EPA570982;WO91/09882;WO94/03506和美国专利No.5,055,438。
[0471] 适合于在本文中使用的EXCEEDTM聚合物的例子包括:
[0472] EXCEED-聚合物
[0473]
[0474]
[0475] 在一个优选实施方案中,半结晶聚合物是优选包括聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物的具有0.2-dg/min或更大(通过ASTM 1238在230℃下测量)(优选0.2-200dg/min,优选0.5-150dg/min,优选1-50dg/min)的熔体流动速率的冲击共聚物。 优选地,该丙烯-类冲击共聚物使用原位共混工艺制备,其中将两个或多个反应器并联或串联组合以制备冲击共聚物的不同组分,随后将其在进入生产工艺的最后阶段之前共混在一起。 优选地,合成包括将两种或多种以下技术组合:气相聚合、淤浆聚合、溶液聚合。 [0476] 合适的冲击共聚物可从ExxonMobil Chemical、Dow Chemical(包括在商品名“Inspire”下市售的那些),和Sunoco Chemical商购获得。 合适的例子包括: [0477] ExxonMobil Chemical冲击共聚物
[0478]
[0479] Dow Chemical冲击共聚物
[0480]
[0481] Sunoco Chemical冲击共聚物
[0482]
[0483] 合适的冲击共聚物还可从Basell Polyolefins商购获得。 这里使用的冲击共聚物的定义意在包括采用“Catalloy”工艺制备的某些等级-Basell确定为“ Advanced Polyolefins”并且可在Adflex和Softell商品名下商购获得。 Basell Polyolefins也在Hifax和Profax商品名下出售冲击共聚物。 例子包括:
[0484] Basell Polyolefins冲击共聚物
[0485]
[0486]
[0487] 聚合物浓缩物
[0488] 该聚合物浓缩物优选包含至少约1wt%的半无定形聚合物。 优选地,基于浓缩物的总重量为至少约10wt%,优选至少约20wt%,优选至少约30wt%,优选至少约40wt%,优选至少约50wt%,优选至少约60wt%,优选至少约70wt%,优选至少约80wt%,优选至少约90wt%,优选至少约95wt%,优选至少约99wt%的半无定形聚合物。
[0489] 另外,在另一些实施方案中,聚合物浓缩物优选包含至少约1wt%的半结晶聚合物。 优选地,基于聚合物浓缩物的总重量为至少约5wt%,优选至少约10wt%,优选至少约20wt%,优选至少约30wt%,优选至少约40wt%,优选至少约50wt%,优选至少约60wt%,优选至少约70wt%,优选至少约80wt%,优选至少约90wt%,优选至少约99wt%的半结晶聚合物。
[0490] 在一个特别优选的实施方案中,该浓缩物包含5-70wt%半无定形聚合物(优选5-95wt%,优选5-85wt%,优选10-80wt%,优选10-75wt%,优选20-50wt%)、5-70wt%半结晶聚合物(优选1-60wt%,优选10-75wt%,优选20-50wt%)和5-75wt%的一种或多种增塑剂(优选5-60wt%,优选10-45wt%,优选10-35wt%),基于半无定形聚合物、半结晶聚合物和增塑剂的重量。 在一个特别优选的实施方案中,半无定形聚合物具有50J/g或更小的熔化热,半结晶聚合物具有120℃或更大的熔点并且增塑剂具有A)200℃的闪点和B)小于-25℃的倾点或在100℃下35cSt或更大的运动粘度。 在另一个特别优选的实施方案中,半无定形聚合物具有35J/g或更小的熔化热,半结晶 聚合物是具有120℃或更大的熔点的聚丙烯并且增塑剂具有A)200℃的闪点和B)小于-35℃的倾点或在100℃下35cSt或更大的运动粘度。在另一个特别优选的实施方案中,半无定形聚合物具有50J/g或更小的熔化热和80%或更大的三元组立构规整度,半结晶聚合物是具有140℃或更大的熔点的全同立构聚丙烯、丙烯无规共聚物或丙烯冲击共聚物,并且增塑剂具有200℃或更大的闪点和小于-35℃的倾点或在100℃下45cSt或更大的运动粘度。
在另一个特别优选的实施方案中,半无定形聚合物具有50J/g或更小的熔化热和80%或更大的三元组立构规整度,并且半结晶聚合物是具有140℃或更大的熔点的全同立构聚丙烯。
[0491] 基于聚合物浓缩物的总重量,添加剂可以小于约90wt%,优选小于约80wt%,优选小于约70wt%,优选小于约60wt%,优选小于约50wt%,优选小于约40wt%,优选小于约30wt%,优选小于约20wt%,优选小于约10wt%,优选小于约5wt%,优选小于约1wt%,优选小于约0.1wt%存在于聚合物浓缩物中。
[0492] 在一个优选实施方案中,聚合物浓缩物包含大于或等于约1%,优选大于或等于约10%,优选大于或等于约20%,优选大于或等于约30%,优选大于或等于约40%,优选大于或等于约50%的上述丙烯无规共聚物。 更优选地,基于聚合物浓缩物的总重量,该聚合物浓缩物包含大于60%,优选大于约70%,优选大于约80%,优选大于约90%,优选大于约95%的丙烯无规共聚物。
[0493] 在一个优选实施方案中,聚合物浓缩物包含小于约99%的不同丙烯无规共聚物的聚烯烃聚合物。 优选地,基于聚合物浓缩物的总重量,该聚合物浓缩物包含小于约90%,优选小于约80%,优选小于约70%,优选小于约60%,优选小于约50%,优选小于约40%,优选小于约30%,优选小于约20%,优选小于约10%,优选小于约1%的不同于丙烯无规共聚物的聚烯烃聚合物。
[0494] 在一个再更优选的实施方案中,聚合物浓缩物包含1wt%或更多的具有至少80%[m]二分体的全同立构聚丙烯(iPP)。 还优选少于约50% 的具有至少80%[m]二分体的全同立构聚丙烯(iPP)。优选地,基于聚合物浓缩物的总重量,聚合物浓缩物包含小于40%,优选小于约30%,优选小于约20%,优选小于约10%,优选小于约5%的iPP。
因此在一个优选实施方案中,本发明的半结晶聚合物可以包括聚乙烯、具有至少80%[m]二分体的全同立构聚丙烯、具有至少80%[r]二分体的富含间规立构的聚丙烯,或其组合。
[0495] 在另一个实施方案中,基于组合物的重量,该浓缩物进一步包含1-50wt%的半结晶聚合物,优选5-25wt%,优选10-20wt%。
[0496] 在另一个实施方案中,基于组合物的重量,该浓缩物包含:
[0497] a.5-50wt%的半结晶聚合物,优选15-40wt%,优选20-40wt%; [0498] b.10-80wt%的弹性体,优选15-50,优选20-30;和
[0499] c.5-60wt%的NFP(优选具有120或更大的VI、0.86或更小的比重和-10℃或更小的倾点),优选10-50,优选15-40。
[0500] 聚合物浓缩物的形成
[0501] 本发明的聚合物浓缩物包含至少1wt%的增塑剂与半无定形聚合物和任选的一种或多种添加剂的组合。 优选地,本发明的聚合物浓缩物(即母料)包含至少5wt%的增塑剂与半无定形聚合物和任选的一种或多种添加剂的组合。 制备聚合物浓缩物(或母料)的方法一般包括在高剪切条件下使增塑剂、聚合物和任选的一种或多种添加剂接触的步骤。 增塑剂、聚合物和任选的一种或多种添加剂的共混优选在其中聚合物和增塑剂两者熔融或者为液体的条件下和在足够高剪切条件下进行,以确保高数量的增塑剂密切混合。 如果必要或者方便,可以在熔融共混制备最终组合物之前将两种或多种单独组分物理共混。便利地在双或单螺杆挤出机或捏合机中将浓缩物的组分熔融共混。 或者,可以使用Banbury混合机。 在使用双或单螺杆挤出机或捏合机的情况下,特别当制备包含高增塑剂含量的浓缩物时可以优选将螺杆冷却,这防止组合物免于粘结在螺杆上或者产生足够摩擦以有效混合。
[0502] 聚合物浓缩物中的增塑剂和另外的添加剂的混合物和聚合物浓缩 物的比例可以取决于最终产品中所需的增塑剂和/或添加剂的量。
[0503] 在一个实施方案中,可以通过以下方式制备聚合物浓缩物:将增塑剂与聚合物浓缩物和任选地与一种或多种添加剂熔融共混(和/或其它混合步骤)以制备本发明的聚合物浓缩物。
[0504] 为了影响本发明组合物的性能,可以改变组合聚合物浓缩物的各个组分的顺序。 在一个实施方案中,可以首先将该聚合物浓缩物的半无定形聚合物和半结晶聚合物组合以制备载体组合物,然后可以将其与增塑剂和任选的一种或多种添加剂组合以制备聚合物浓缩物。
[0505] 在另一个实施方案中,可以将增塑剂与半无定形聚合物组合以制备半无定形增塑中间体。 然后可以将该半无定形增塑中间体与半结晶聚合物组合以制备聚合物浓缩物。
[0506] 在又一个实施方案中,可以将增塑剂与聚合物浓缩物的半结晶聚合物组合以制备半结晶增塑中间体。 然后可以将该半结晶增塑中间体与半无定形聚合物组合以制备聚合物浓缩物。
[0507] 以上方法的每一种还可以包括将一种或多种添加剂引入单个组分、引入中间体组合物和/或引入最终聚合物浓缩物。 并且,以上方法的每一种可以一个连续工艺,或者以本领域技术人员已知的共混、混合、复合和/或捏合工艺的多个而完成。 [0508] 聚合物浓缩物的性能
[0509] 本发明优选能够粒化成多个自由流动颗粒。本发明的粒料(在这里也称为颗粒)优选自由流动到这样的程度:它们可以在商业上通常采用的固体处理设备中使用以制备各种聚合物制剂和最终产品。 该聚合物浓缩物由此提供了将各种液体以固体形式(即作为聚合物浓缩物)提供给最终产品配方的方式。
[0510] 在一个实施方案中,聚合物浓缩物包含约1-约90wt%的增塑剂。 优选地,聚合物浓缩物包含大于或等于约20wt%,优选大于或等于约30wt%,优选大于或等于约40wt%,优选大于或等于约50wt%,优选大于或等于约60wt%,优选大于或等于约70wt%,优选大于或等于约80wt% 的增塑剂。
[0511] 重要的是,可以优选通过常规粒化方法将本发明的聚合物浓缩物粒化。 这里使用的术语粒料可以互换地称为细粒、颗粒等,所有这些是指本发明组合物的离散体。 常规粒化方法的例子可以包括以下步骤:通过模头将聚合物浓缩物挤出,随后将挤出物切割成粒料或颗粒,优选在与冷却流体接触的同时将挤出物切割或粒化。 例子包括采用水下粒化机例如描述于美国专利Nos.4,569,810和4,663,099中的那些将组合物挤出并且切割,这些专利的公开内容以它们的整体在此引入作为参考。 冷却水通常足够冷却以使材料在通过模头将材料挤出之后立刻固化。 优选该冷却水的温度低于约15℃,更优选低于约10℃。 另一种合适的粒化方法是线束切割法,其中沿着连续路径将一束或多束从挤出机模头中排出进入水浴的熔融聚合物以将它们保持在水下足够的时间以冷却并且硬化的方式引导,并且然后通常从水浴中排出到达空气干燥器以除去水,并且随后将其粒化。在水下和线束切割方法中,水浴可以被不溶解聚合物的任何合适液体,包括常用的冷浴液体比如水-乙二醇混合物代替。
[0512] 已考虑在常规条件下工作的任何常规挤出机将可用于粒化本发明的组合物。 出于本文中的目的,不认为模孔尺寸、挤出速度等对于本发明而言是关键的。 然而,模孔应该足够小并且挤出速度应该足够慢以与组合物和冷却流体的温度组合得到固体颗粒。在颗粒于冷却流体中成形之后,优选将所有冷却流体从颗粒中分离。 当液体是冷却流体时,可能需要干燥步骤。
[0513] 优选地,本发明组合物的粒料或颗粒是在约25℃下或附近不会显著程度地“冷流”的固体。 冷流是指除了由粒料本身产生的重力之外,在没有作用于本发明的粒料上的外加负荷或外力的情况下,极少到没有出现材料的扭曲。 冷流还可以根据当材料没有经受应力、外部重量或者高于通常在室温下(例如25℃)-约50℃(~120 )下的正常储存条件的压力时尺寸和形状的变化而表示。
[0514] 因此,本发明的粒化聚合物浓缩物可以包括一定的长度和宽度, 其中宽度小于长度。 出于本文中的目的,将长度与宽度的比值(即长度除以宽度)定义为特定的粒化聚合物浓缩物粒料的纵横比。
[0515] 当在约25℃下在除了重力之外没有任何外力的情况下将具有如上定义的纵横比的本发明粒料搁置在平面上时,在24小时内聚合物浓缩物粒料的纵横比优选变化小于5%,优选小于4%,更优选小于3%,更优选小于2%,更优选小于1%,更优选小于
0.5%。
[0516] 优选地,可以将本发明的聚合物浓缩物的粒料和/或颗粒看作是可倾倒的自由流动聚合物浓缩物。 正如此,本发明的颗粒不会发粘或胶粘并且因此不会成,即是说粒料既不会彼此粘结也不会粘结在其它表面上而形成包括阻止粒料倾倒程度的多个粒料的凝聚物。
[0517] “可倾倒的自由流动”是指根据改进ASTM D1895方法B而优选在初始和在升高温度的储存(例如在120 下储存7天)之后使用如这里描述的具有29mm底部开口的漏斗,颗粒将流过漏斗并且产生可倾倒值。 因此,本发明的颗粒是可倾倒自由流动的,因为它们可以倒过在窄端具有2.9cm开口的漏斗。
[0518] 当根据改进ASTM D1895方法B而使用具有29mm底部开口的漏斗测量时,本发明的颗粒的初始倾倒值(即在老化或储存之前)可以约为120秒或更小。 优选地,当根据改进ASTM D1895方法B而使用具有29mm底部开口的漏斗测量时,倾倒值约为60秒或更小,更优选约30秒或更小,再更优选约10秒或更小,更优选约5秒或更小,再更优选约2秒或更小。 因此,可以优选将本发明的聚合物浓缩物粒化成多个可以倒过具有29mm底部开口的漏斗的可倾倒自由流动颗粒。 在一个优选实施方案中,多个聚合物浓缩物可倾倒自由流动颗粒可以在120秒或更少,优选60秒或更少,更优选30秒或更少,更优选20秒或更少内倒过具有29mm底部开口的漏斗。
[0519] 在颗粒于120 下老化7天之后,当根据改进ASTM D1895方法B而使用具有29mm底部开口的漏斗测量时,本发明颗粒的老化倾倒值可以约为300秒或更小。 优选地,在老化之后当根据改进ASTM D1895方法B而使用具有29mm底部开口的漏斗测量时,倾倒值约为200秒或 更小,更优选约100秒或更小,再更优选约50秒或更小,更优选约30秒或更小,再更优选约10秒或更小。
[0520] 优选地,本发明的聚合物浓缩物在室温或者在储存期间遇到的更高温度下不会发粘,并且因此不会有结块或者防止颗粒自由流动的凝聚物的趋势。 在本发明的一个优选实施方案中,本发明的颗粒不会渗出含于粒料中的增塑剂。 正如此,在另一个优选实施方案中,本发明的颗粒是均匀的并且被描述为不渗出增塑剂。 在又一个优选实施方案中,正如在25℃下一部分聚合物浓缩物(例如多个粒料或颗粒)在吸收性表面上老化24小时之后在吸收性表面(例如纸巾)上聚合物浓缩物没有肉眼可观察的增塑剂损失所表现的那样,本发明的聚合物浓缩物没有表现出可见的相分离。
[0521] 在一个优选实施方案中,将本文中描述的组合物成型为颗粒、细粒或粒料并且将那些颗粒、细粒或粒料撒上聚烯烃粉末,优选微细聚烯烃粉末。 优选地,基于组合物的重量,该粉末以0.01-10wt%(优选0.1-5wt%,优选0.1-1wt%)使用。 优选的聚烯烃粉末通常是聚乙烯(包括低密度PE、线型低密度PE、中密度PE和高密度PE)、聚丙烯或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。 优选的聚烯烃粉末由密度为0.91-0.96g/cc(优选0.915-0.925g/cc)并且MI为1-100dg/min(优选5-50dg/min)的聚乙烯制成。 聚烯烃粉末可以具有1-100(优选5-100,优选10-70)的筛目尺寸和5-2000微米(优选10-500微米,优选10-100微米,优选15-25微米)的中值直径。可用的聚烯烃粉末可以以商品名TM TM
Microthene 从Equistar Chemical(LyondellChemical的一部分)获得,包括Microthene FTM TM TM TM
级别和Microthene G级别例如Microthene FN510、Microthene FN532、Microthene TM TM
FA700和Microthene FP-800。 特别优选的微细粉末是Microthene FA709-90,其是一种报导的熔体指数为10dg/10min、报导的熔点为134℃并且平均颗粒尺寸为20微米的高密度聚乙烯粉末(0.952g/cc)。
[0522] 还可以用触觉定性评价增塑剂从聚合物浓缩物中渗出。 例如,可以在各种条件下(例如在室温、升高的温度下、在外力下等)将聚合 物浓缩物样品老化一周或更长。随后,可以通过检验者借助于在样品表面上简单地擦拭干净的干吸收布以检查渗出的增塑剂的存在而评价样品表面上增塑剂的存在。 还可以通过检验者在样品表面上擦拭干净的干手指以检查表面上的油层或薄膜而评价增塑剂的存在。 可以赋予给没有表现出渗出的结果以“通过”级别,同时可以赋予给在样品表面上存在油层以“失效”级别。 [0523] 还可以用触觉定性评价样品的粘性。 例如,可以评价聚合物浓缩物粘结在评价者的手上或其它基材上。 在一个例子中,聚合物浓缩物颗粒不会发粘,因为通过将一个或多个颗粒压在纸基材与干净的干手指之间、随后在约1cm/秒的速率下用手指尝试将颗粒垂直提起离开纸基材,颗粒在25℃下不能被完全提起离开纸基材。
[0524] 在另一个例子中,可以将测量为约2cm宽、约10cm长和约0.2cm厚的聚合物浓缩物样品条置于纸巾或其它非粘性基材上,以使得样品平躺在硬表面上。 评价者然后将样品条压在非粘性基材与他们的干净干手指之间并且然后在约1cm/秒的速率下尝试将样品垂直提起离开纸巾。 可以定性地将采用足够的力没有粘结在评价者手指上而支撑起它们的自身重量(即不能被完全提起离开基材)的样品判定为没有粘性,并且由此获得通过值。 可以定性地将完全充分地粘结在检验者手指上以被完全提起离开表面的样品判定为粘性的,并且由此获得失效值。 代替检验者手指,检验者可以使用该主体材料的相同样品或者另外的基材代替他或她的手指而尝试该试验。
[0525] 本发明的组合物可以具有与聚烯烃混溶的增塑剂,这由用肉眼观察在增塑剂与聚合物浓缩物之间没有相分离并且还由在根据ASTMD4065的动态机械热分析迹线(DMTA)中峰数目没有变化而表现出来。没有混溶性由在DMTA迹线中峰数目相对于未增塑的聚合物浓缩物的迹线,增加而表现出来。
[0526] 当在光学显微镜下观察时,本发明的组合物还可以表现出包含与聚烯烃聚合物浓缩物混溶的增塑剂。 优选地,本发明的组合物是稳定的,因为增塑剂起霜和/或渗出不会随着时间而发展。
[0527] 在一个实施方案中,基于以下三种方案,还可以确定本发明的组合物是自由流动的:
[0528] 第一方案A可以如下进行:可以在平坦表面上肉眼检查颗粒。 在用器具使颗粒移动之后可以观察到粘结在一起、彼此相对移动或者粘结在表面上的数量。 如果这些颗粒或粒料在平坦表面上展现出彼此粘结和/或拉曳,则认为这些颗粒不是自由流动的并且将不尝试压实试验,因为经验表明如果粒料凝聚在平坦表面上,则在压实试验中凝聚将是不可接受的。 如果颗粒在平坦表面上自由流动并且用肉眼看不会彼此粘结,则可以采用方案B-压实试验。
[0529] 第二种试验是压实试验-方案B。 可以将2-10g(样品的重量将取决于产品的3
密度和堆密度)样品置于压实元件中。 压实元件体积约为12.5cm,元件的直径约为
25mm,并且高度约为25mm。然后将280g或1kg负荷置于颗粒上以分别模拟加载箱(条件1)或加载的大体积有轨车(条件2)。 然后将在三个温度:38℃、49℃和60℃的一个或多个下将具有砝码的元件置于烘箱中24或48小时。 这些条件意在模拟聚合物组合物典型的散装处理。 然后将元件从烘箱中取出、冷却至室温,并且评价粒料的状态-粒料是否:
[0530] 1)熔合成固体块(不自由流动)
[0531] 2)保持分开(不熔合、自由流动)
[0532] 3)在元件中熔合成固体块,但当触摸时容易破裂分开;
[0533] 4)熔合成固体块,但当将压力施加在粒料上时破裂分开成单独的粒料。 [0534] 结果1将不代表自由流动的组合物。 结果2-4将代表自由流动的粒料。 [0535] 可以进行的第三种试验将是流动性试验-方案C。 该试验被特别设计为模拟大体积有轨车以及储料仓的内部几何结构。 这两种几何结构在具有环形横截面并且具有呈度的底部的器具中复制。 在该试验中,将使用圆柱形器具(被称为试验仓),其具有沿着中心轴在轴向上具有30cm总长度并且在径向上排列在中心轴的周围具有9cm内径的 圆柱形内腔。 通过在径向上在中心轴的周围缩小(平截头-圆锥)限制至3cm的直径并且与中心轴具有30°角,该圆柱形内腔将连接在底侧上。将约500g颗粒或粒料置于具有被底部塞子覆盖的底部的试验仓中。 然后在预定的温度,通常约43℃下将试验仓置于烘箱中3天。 然后将试验仓从烘箱中取出、将底部塞子除去并且将记录试验仓倒空粒料所需的时间。 如果粒料在少于5分钟内从试验仓中倒空,则粒料将被认为是自由流动的。如果粒料没有在少于5分钟(300秒)内倒空,则可以驱使它们从试验仓底部出来(例如使用刮刀)并且继续计时。 如果又过去5分钟而没有倒空容器,则将中断试验并且判定粒料不自由流动。
[0536] 聚合物浓缩物的应用
[0537] 本发明的聚合物浓缩物可用于制造制品。 一般而言,制造制品的方法包括以下步骤:
[0538] 将熔化热小于70J/g的半无定形聚合物与增塑剂和任选的一种或多种添加剂组合以制备聚合物浓缩物,
[0539] 将该聚合物浓缩物与一种或多种最终材料组合以制备制品前体;和 [0540] 至少部分由该制品前体形成制品,优选地其中正如在一部分聚合物浓缩物在25℃下在吸收性表面上老化24小时之后该聚合物浓缩物没有可目测发现的增塑剂损失所表现的那样,该聚合物浓缩物没有表现出可见的相分离。
[0541] 在另一个实施方案中,制造制品的方法包括以下步骤:
[0542] 将增塑剂和熔化热小于70J/g的半无定形聚合物与熔点为100℃或更大的半结晶聚合物和任选的一种或多种添加剂组合以制备聚合物浓缩物,将该聚合物浓缩物粒化成多个自由流动颗粒;
[0543] 将至少一部分聚合物浓缩物颗粒与一种或多种最终材料(例如烯烃聚合物)组合以制备制品前体;和
[0544] 至少部分由该制品前体形成制品。
[0545] 在另一个实施方案中,制造制品的方法包括以下步骤:
[0546] 将熔化热小于70J/g的半无定形聚合物与具有100℃或更大的熔点的半结晶聚合物和任选的一种或多种添加剂组合以制备载体组合物;
[0547] 将该载体组合物与增塑剂组合以制备聚合物浓缩物,将该聚合物浓缩物粒化成多个自由流动颗粒;
[0548] 将至少一部分聚合物浓缩物颗粒与一种或多种最终材料组合以制备制品前体;和
[0549] 至少部分由该制品前体形成制品,其中正如在一部分聚合物浓缩物在25℃下在吸收性表面上老化24小时之后该聚合物浓缩物没有可目测发现的增塑剂损失所表现的那样,该聚合物浓缩物没有表现出可见的相分离。
[0550] 同样,也可以改变其中将浓缩物的组分(半无定形聚合物、半结晶聚合物)、增塑剂和任选的一种或多种添加剂组合以制备用于上述方法的聚合物浓缩物的顺序。 [0551] 例如,在一个实施方案中,制造制品的方法可以包括以下步骤:将熔化热小于70J/g的半无定形聚合物与具有100℃或更大的熔点的半结晶聚合物组合以制备载体组合物;随后
[0552] 将载体组合物与增塑剂组合以制备聚合物浓缩物,随后
[0553] 将至少一部分聚合物浓缩物与一种或多种最终材料组合以制备制品前体;和 [0554] 至少部分由该制品前体形成制品。
[0555] 在另一个实施方案中,制造制品的方法可以包括以下步骤:将熔化热小于70J/g的半无定形聚合物与增塑剂组合,随后将其与具有100℃或更大的熔点的半结晶聚合物和任选的一种或多种添加剂组合以制备聚合物浓缩物,随后
[0556] 将至少一部分聚合物浓缩物与一种或多种最终材料组合以制备制品前体;和 [0557] 至少部分由该制品前体形成制品。
[0558] 在又一个实施方案中,制造制品的方法可以包括以下步骤:将具有100℃或更大的熔点的半结晶聚合物与增塑剂组合,随后将其与熔化热小于70J/g的半无定形聚合物和任选的一种或多种添加剂组合以制备聚合物浓缩物,随后
[0559] 将至少一部分聚合物浓缩物与一种或多种最终材料组合以制备制品前体;和 [0560] 至少部分由该制品前体形成制品。
[0561] 该制品前体可以包括(即可与本发明的聚合物浓缩物组合的一种或多种最终材料可以包括):半无定形聚丙烯共聚物、包括接枝到全同立构聚丙烯接枝上的无定形聚丙烯的聚合物、C2-C40聚合物、弹性体、无规共聚物、冲击共聚物、增粘剂、交联剂、抗氧剂、中和剂、成核剂、填料、粘合促进剂、蜡、酯聚合物,或其组合。 因此,制品前体可以包括:聚丙烯、聚乙烯、弹性体、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯聚合物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯聚合物、苯乙烯-共-丁二烯-苯乙烯聚合物、聚氨酯、机织织物、聚酯、吸收剂、棉纸、弹性体材料、超吸收聚合物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、木材、纸、人造丝、尼龙、纤维素纸浆、纤维素绒,或其组合。
[0562] 因此,本发明的聚合物浓缩物可用作母料、共混物,或者单独使用以制造一次性制品、生活消费品、生产制品等。 例如,本发明的制品可以包括:非织造织物、非织造网幅、非弹性非织造织物、弹性非织造织物、收缩-粘结的层压物、拉伸-粘结的层压物、纺粘-熔体吹制-纺粘的层压物、聚丙烯纺粘层、聚乙烯层、聚乙烯和聚丙烯纺粘层的组合、弹性纱线、机织织物、体液不渗透的衬片(backsheet)、体液不渗透层、体液渗透层、体液渗透覆盖物、吸收剂、棉纸、聚烯烃薄膜、聚酯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚偏二氯乙烯薄膜、聚乙酸乙烯酯薄膜、弹性粘结带、前胶贴(frontal tap)衬里、木材、纸、阻隔膜、薄膜层压物、非织造复合材料、纺织品材料、机织材料、耐用织物、弹性体纱线、弹性体网幅、表层(coverstock)材料、非织造聚乙烯、 穿孔聚乙烯、长丝、多孔网、纤维、环扣材料、弹性侧板、紧固带、弹性带、超吸收毛毡、汽车面板、装饰面板、尿布、夹具,或其组合。
[0563] 因此,本发明的制品前体可以包括:聚丁烯、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、密度为0.915-小于0.935g/cm3的聚乙烯、密度为0.915-小于0.935g/cm3的线型聚乙烯、密度为0.86-小于0.90g/cm3的聚乙烯、密度为0.90-小于0.915g/cm3的聚乙烯、密度为0.935-小于0.945g/cm3的聚乙烯、密度为0.945-0.98g/cm3的聚乙烯、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚-1-丁烯、全同立构聚丁烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、乙烯-丙烯橡胶、硫化乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物弹性体、聚酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、交联聚乙烯、乙烯/乙烯醇共聚物、聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯腈、聚缩醛、聚偏二氟乙烯、聚乙二醇、聚异丁烯,或其组合。
[0564] 本领域技术人员将知道落入本发明范围内的其它未命名的应用和工艺。 我们不意在排除这些根据我们的描述而显而易见的应用和工艺,而是仅仅提供了我们的发明的有用的例举。 在进一步阐述我们的发明的尝试中,我们提供我们自己的试验的简短历史和例子。 这作为例举而提供,不用于限制。
[0565] 实施例
[0566] 实验
[0567] 分子量(数均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)和z-均分子量(Mz))采用装有差示折射率检测器(DRI)、在线低角度光散射(LALLS)检测器和粘度计(VIS)的Waters150尺寸排除色谱仪(SEC)测量。 检测器校正的细节描述于T.Sun,P.Brant,R.R.Chance和W.W.Graessley,Macromolecules,34卷,19期,6812-6820(2001)中;下面是组件的简述。
[0568] 具有三个Polymer Laboratories PLgel 10mm Mixed-B柱、额定 流动速率0.5cm3/min并且额定注射体积300毫升的SEC共用于两种检测器构型。 各种输送管、柱和差示折射计(DRI检测器,主要用于测量洗脱溶液浓度)容纳于保持在135℃下的烘箱中。 [0569] LALLS检测器是型号2040双角度光散射光度计(PrecisionDetector Inc.)。 位于SEC烘箱中的其流动池使用690nm二极管光源并且收集在两个角度15°和90°下散射的光。 在这些实验中仅仅使用15 °输出。 将其信号送到在16/秒的速率下积累读数的数据采集板(National Instruments)上。 将最低的四个读数平均,并且然后将成比例的信号送到SEC-LALLS-VIS计算机。 该LALLS检测器被置于SEC柱之后,但在粘度计之前。
[0570] 粘度计是高温型号150R(Viscotek Corporation)。 其由排列在具有两个压力传感器的Wheatstone桥构型中的四根毛细管组成。 一个传感器测量贯穿检测器的总压降,并且位于该桥的两侧的另一个测量压差。 由它们的输出量计算流过粘度计的溶液的比粘度。 粘度计在SEC烘箱内,位于LALLS检测器之后但在DRI检测器之前。
[0571] 用于SEC实验的溶剂通过将6g丁基化羟基甲苯(BHT)作为抗氧剂加入4升1,2,4-三氯苯(TCB)(Aldrich试剂级)的瓶中并且等待BHT溶解而制备。然后通过0.7微米玻璃预滤器并且随后通过0.1微米Teflon滤器将该TCB混合物过滤。 在高压泵与SEC柱之间有另一个在线0.7微米玻璃预滤器/0.22微米Teflon滤器组件。然后在进入SEC之前用在线脱气器(Phenomenex,型号DG-4000)将TCB脱气。
[0572] 通过将干燥聚合物置于玻璃容器中、加入所需量的TCB,然后在160℃下伴随着连续搅拌将混合物加热约2小时而制备聚合物溶液。 所有量用重量分析法测量。 用于以质量/体积单位表示聚合物浓度的TCB密度在室温下为1.463g/ml,并且在135℃下为1.324g/ml。 注射浓度为1.0-2.0mg/ml,较低的浓度用于较高分子量样品。 [0573] 在进行每一样品试验之前,将DRI检测器和注射器吹扫。 然后将装置中的流动速率增至0.5ml/分钟,并且在注射第一个样品之前使DRI稳定8-9小时。 在进行样品试验之前,通过使激光以空转模式运 行20-30分钟并且然后切换到以光调节模式的全功率而将氩离子激光开启1-1.5小时。
[0574] 支化指数-在此也称为g′指数采用具有在线粘度计的SEC(SEC-VIS)测量,并且被报导为在SEC迹线中在每一分子量下的g′。 该g′指数被定义为:
[0575]
[0576] 其中ηb是支化聚合物的特性粘度,并且η1是与支化聚合物相同粘均分子量α(Mv)的线型聚合物的特性粘度。η1=KMv ,K和α是线型聚合物的测量值并且将在与用于支化指数测量的相同的SEC-DRI-LS-VIS仪器上获得。 对于本发明中示出的聚丙烯样品,使用K=0.0002288和α=0.705。 该SEC-DIR-LS-VIS方法消除了纠正多分散度的需要,因为特性粘度和分子量在可论证地含有窄分散聚合物的单个洗脱体积下测量。 所选择作为比较标准的线型聚合物应该具有相同的粘均分子量、单体含量和组成分布。 含有C2-C10单体的聚合物的线型特征由Randall方法的碳-13NMR(Rev.Macromol.Chem.Phys.,C29(2&3),285-297页)证实。 C11和以上单体的线型特征使用MALLS检测器通过GPC分析而证实。 例如,对于丙烯共聚物而言,NMR将不表现出比共聚单体更大的支链(即如果共聚单体是丁烯,则大于两个碳的支链将不存在)。 对于丙烯均聚物而言,GPC将不表现出超过一个碳原子的支链。 当希望线型标准用于其中共聚单体是C9或更大的聚合物时,我们可以参考T.Sun,P.Brant,R.R.Chance和W.W.Graessley,Macromolecules,34卷,19期,6812-6820(2001)测量那些聚合物的标准的方案。 在间规立构聚合物的情形中,通过碳13NMR测量,标准将具有类似量的间规立构度。 [0577] 峰值熔点(Tm)、峰值结晶温度(Tc)、熔化热和结晶度使用以下步骤根据ASTM E 794-85测量。 使用TA Instruments型号2920机 获得差示扫描量热(DSC)数据。 将称重约为7-10mg的样品密封在铝样品盘中。 通过首先将样品冷却至-50℃并且然后在
10℃/分钟的速率下逐渐将其加热至200℃而记录DSC数据。 在使用第二个冷却-加热循环之前,将样品保持在200℃下5分钟。 记录该第一和第二个循环热情况。 测量曲线下的面积并且用于确定熔化热和结晶度。 百分比结晶度使用公式[曲线下的面积(焦耳/克)/B(焦耳/克)]*100计算,其中B是主要单体组分的均聚物的熔化热。 这些B值由Polymer Handbook,第4版,由John Wiley and Sons出版,New York 1999获得。 对于
100%结晶聚丙烯,使用189J/g(B)的值作为熔化热。对于展现出多个熔融或结晶峰的聚合物,取用最高熔融峰作为峰值熔点,并且取用最高结晶峰作为峰值结晶温度。 对于具有相对低程度结晶度的半无定形聚合物,在第一热循环期间测量并且报导熔融温度。 在DSC测量之前,将样品老化(通常通过将其保持在环境温度下5天时间)或者退火以将结晶度最大化。
[0578] 熔体流动速率(MFR)根据ASTM D1238(条件L)测量。 Shore A和Shoe D硬度根据ASTM D2240测量。 拉伸性能,包括拉伸强度和断裂应变根据ASTM D-638在20in/min的十字头速度下测量。 室温下的挠曲性能根据ASTM D790A使用2英寸支承盘测量,包括1%正割模量在内。VICAT软化温度在200克负荷下根据ASTM D648测量。 [0579] 聚合物组合物的玻璃转化温度Tg通过DMTA(动态机械热分析)测量。 Tg从损耗角正切最大值的位置测量。 使用的仪器是拉伸模式的Rheometrics固体分析仪RAS II(0.1%应变,1Hz频率和2℃/min加热速率)。 在装载之后,样品具有约
23mm×6.42mm×0.7mm的尺寸。 在模塑之后,在DMTA运行之前将样品在环境条件下调理2周。
[0580] 如ASTM D1505中所述,密度通过密度-梯度柱在缓慢冷却至室温(即在10分3
钟或更大的时间内)并且使其老化足够的时间以使得密度恒定在+/-0.001g/cm 内的压缩
3
模塑样品上测量。 密度单位是g/cm。
[0581] 倾点通过ASTM D97测量。 运动粘度(KV)通过ASTM D445测量。 粘度指数(VI)通过ASTM D2270测量。 色值(APHA标度)通过ASTM D1209 测量,比重通过ASTM D4052测量。 闪点通过ASTM D92测量。
[0582] 用触觉评价样品的增塑剂渗出,其中用触觉评价聚合物浓缩物在室温下老化1周或更长之后表面上增塑剂(表面上的油层或薄膜)的存在。 样品上没有任何油性残余物表示没有渗出(通过)。
[0583] 用触觉评价样品的粘性,其中将聚合物浓缩物样品压在纸基材与干净的干手指之间,随后在约1cm/秒的速率下用手指尝试将样品垂直提起离开纸基材。不能被完全提起离开纸基材的样品被给予通过结果。 足够粘性以支撑其自身重量的样品被给予失效结果。
[0584] 样品的流动性采用在设计上类似于ASTM D1895-96测试方法B的方法而评价,该测试方法B被改进成使用具有29mm底部开口的漏斗。 作出该改进仅仅为了符合可用的试验装置。特别地,试验装置由具有可取下的底部密封的漏斗和接受仓组成。 漏斗具有73mm的内径,29mm的底部开口。 漏斗的锥形部分的长度为50mm。 ASTM D1895试验方法B要求了在顶部具有127mmID、和25.4mmID作为在径向上分布在中心轴周围的截头圆锥形底部并且从顶部到底部延伸230mm的漏斗。对于这里的试验目的,底部ID被认为是重要的。 试验步骤如下:
[0585] 1.向漏斗中装入约500g粒料;
[0586] 2.将漏斗的底部密封取下并且使用计时器开始计时,
[0587] 3.当所有粒料流出时停止计时并且记录时间。
[0588] 实施例
[0589] 通过参考以下实施例和表格可以更好地理解本发明,然而不意味着本发明限于以下实施例和表格。 这些实施例中使用的聚合物和改性剂描述于表1-2中。 [0590] 样品制备方法
[0591] 通过将所需的组分共混,随后压缩模塑而制备样品。
[0592] 共混
[0593] 两种方法用于产生改性共混物的例子。 被称为挤出机方法的第一种方法包括:在转鼓式共混机中将聚合物细粒或粒料与合适量的改性剂和添加剂包(包括例如抗氧剂)“干燥共混”,以实现组分在所需的改性剂和添加剂浓度下均匀混合。随后在高于聚合物熔点的合适挤出温度下使用挤出机将共混物复合和粒化,该温度通常为150-220℃,这取决于聚合物。
[0594] 第二种方法被称为Brabender方法。 采用Brabender将组分共混。 步骤包括:在加热的C.W.Brabender Instruments Plasticorder中将聚合物粒料与增塑剂混合以获得在所
3
需的增塑剂浓度下均匀的熔体。 该Brabender装有预混机头(约200cm 体积)和辊刀。
工作温度在聚合物熔点以上,通常为180-200℃。 首先在Brabender中在60RPM下将聚合物熔融。 然后在混合的同时缓慢加入流体以防止熔融聚合物中聚集(pooling)。 然后在氮气吹扫下在60RPM下将共混物混合5分钟。 将Brabender打开并且尽可能迅速地从混合头和刀片上取出熔体,并且使其固化。
[0595] 压缩模塑
[0596] 以下是典型的压缩模塑方案的描述。 在没有压力的情况下在350 下将待模塑的材料预先加热5分钟。 然后在根据D4703-03的在27 /min下开始的受控的冷却之前施加25吨压力并且保持6分钟。
[0597] 表1.实施例中使用的聚合物的列表
[0598]
[0599]
[0600]
[0601] 表2.实施例中使用的改性剂的列表
[0602]
[0603] 实施例1-12
[0604] 表3和4中的实施例1-12使用Brabender方法制备。 这些组合物分别包含具有不同的增塑剂装填量的半无定形聚合物1和Exact5061。这两种聚合物表现出强的流体引入能力,例如半无定形聚合物1可以引入至多60wt%的SpectraSyn而不会渗出。 [0605] 实施例13-32
[0606] 表5-9示出了使用Brabender方法制备的包含不同含量的增塑剂例如SpectraSyn-10、Paralux 6001R和Jayflex DIOA的聚丙烯/半无定形聚合物1共混物的各种组合物。
[0607] 实施例33-41
[0608] 实施例33-37示出了增塑剂装载量对粒料流动性的影响。 实施例38-41表明半无定形/半结晶/增塑剂组合物的优良粒化能力。
[0609]
[0610]
[0611]
[0612]
[0613] 表9.具有不同SpectraSyn 10的50/50 ICP PP8244E1/半无定形聚合物1共混物的机械性能
[0614]
[0615] 表10.选择的共混物的流动性试验结果
[0616]
[0617] 表11.选择的共混物的粒化能力
[0618]
[0619] 以上实施例被提供作为本发明的例举并且不意在以任何方式限制本发明,本发明由附属的权利要求最好地限定。
[0620] 因此,本发明进一步涉及:
[0621] 1A.一种制备制品的方法,其包括:
[0622] 将熔化热小于70J/g的半无定形聚合物与增塑剂和任选的一种或多种添加剂组合以制备聚合物浓缩物(A),将该聚合物浓缩物与一种或多种聚合物(B)组合以制备制品前体;和至少部分由该制品前体形成制品。
[0623] 2A.1A的方法,其中正如一部分聚合物浓缩物在25℃下在吸收性表面上老化24小时之后在吸收性表面上该聚合物浓缩物没有可目测发现的增塑剂损失所表现的那样,该聚合物浓缩物没有表现出可见的相分离。
[0624] 3A.1A或2A的方法,其中该半无定形聚合物包含丙烯,并且具有75%或更大的mm三元组立构规整度指数。
[0625] 4A.1A、2A或3A的方法,其中基于浓缩物的重量,该聚合物浓缩物包含0.1-95wt%的半无定形聚合物,优选0.5-70wt%,优选1-50wt%,优选1-10wt%,优选
5-20wt%的半无定形聚合物。
[0626] 5A.1A、2A、3A或4A的方法,其中基于浓缩物的重量,该聚合物浓缩物包含1-70wt%的增塑剂,优选5-60wt%,优选10-50wt%,优选15-50wt%,优选至少50wt%,优选20-50wt%的增塑剂。
[0627] 6A.1A-5A任一项的方法,其中该增塑剂包括链烷烃、烃流体、聚α烯烃低聚物、聚丁烯、矿物油、邻苯二甲酸酯、取代的邻苯二甲酸酯、取代的苯六甲酸酯、取代的己二酸酯或其组合,其中取代基包括C1-C20烃。
[0628] 7A.1A-5A任一项的方法,其中增塑剂包括包含C20-C1500链烷烃的聚α烯烃低聚物。
[0629] 8A.1A-5A任一项的方法,其中增塑剂包括包含具有5-14个碳原子的线型α烯烃的聚α烯烃。
[0630] 9A.1A-5A任一项的方法,其中增塑剂包括包含选自具有5-24 个碳原子的α烯烃的两种或多种α烯烃的低聚物混合物,优选选自的两种或多种烯烃的混合物的聚α烯烃。
[0631] 10A.1A-5A任一项的方法,其中增塑剂包括包含1-癸烯低聚物混合物的聚α烯烃。
[0632] 11A.1A-10A任一项的方法,其中增塑剂具有200℃或更大,优选220℃或更大,优选230℃或更大,优选250℃或更大的闪点。
[0633] 12A.1A-11A任一项的方法,其中半无定形聚合物包括包含至少50wt%乙烯或至少50wt%丙烯的第一单体,和不同于该第一单体的至少一种包含C2-C20烯烃的其它共聚单体。
[0634] 13A.1A-12A任一项的方法,其中半结晶聚合物包括一种或多种C2-C40聚α烯烃,优选聚丙烯、聚乙烯、具有至少80%[m]二分体的全同立构聚丙烯、具有至少80%[r]二分体的富含间规立构的聚丙烯,或其组合。
[0635] 14A.1A-13A任一项的方法,其中半结晶聚合物包括乙烯均聚物或具有90%或更大的组成分布宽度指数的乙烯共聚物。
[0636] 15A.1A-12A任一项的方法,其中半无定形聚合物包括具有60%-85%的组成分布宽度指数的乙烯共聚物。
[0637] 16A.1A-14A任一项的方法,其中半无定形聚合物包含68-92mol%丙烯,和8-32mol%乙烯或C4-C20烯烃。
[0638] 17A.1A-16A任一项的方法,其中半无定形聚合物具有5,000-5,000,000的重均分子量、5,000-3,000,000的数均分子量、10,000-5,000,000的z-均分子量。 [0639] 18A.1A-17A任一项的方法,其中半无定形聚合物具有约0.25%-约15%的聚丙烯结晶度。
[0640] 19A.1A-14A、16A、17A或18A任一项的方法,其中半结晶聚合物是包含至少80%[m]二分体的全同立构聚丙烯。
[0641] 20A.1A-19A任一项的方法,其中半结晶聚合物包括乙烯均聚物或具有60%-85%的组成分布宽度指数的乙烯共聚物。
[0642] 21A.1A-20A任一项的方法,其中在230℃下使用2.16kg质量, 半无定形聚合物具有0.1-2000dg/min,优选1-25dg/min的熔体流动速率。
[0643] 22A.1A-21A任一项的方法,其中正如通过在己烷中热分馏测量,半无定形聚合物具有使得85wt%或更多的半无定形聚合物作为一种或两种相邻的可溶级分分离、余量的半无定形聚合物处于前面或后面紧邻的级分中的分子间组成分布;其中这些级分的每一种具有相对于共聚物的平均wt%共聚单体含量的差值不大于20wt%的wt%共聚单体含量,其中这些级分在各级之间约8℃的温度增量下获得。
[0644] 23A.1A-22A任一项的方法,其中半无定形聚合物具有0.1%-小于35%结晶度,优选1%-小于20%结晶度。
[0645] 24A.1A-23A任一项的方法,其中半无定形聚合物具有90℃或更小,优选30-80℃的熔点。
[0646] 25A.1A-24A任一项的方法,其中增塑剂在100℃下具有35cSt或更大,优选45cSt或更大,优选50cSt或更大的运动粘度。
[0647] 26A.1A-25A任一项的方法,其中增塑剂具有-20℃或更小,优选-25℃或更小,优选-30℃或更小,优选-35℃或更小,优选-40℃或更小,优选-50℃或更小的倾点。
[0648] 27A.1A-26A任一项的方法,其中聚合物浓缩物包括在190℃下粘度为8000mPa·sec或更小(通过ASTM D 3236测量)的接枝在全同立构聚丙烯上的无定形聚丙烯。
[0649] 28A.1A-27A任一项的方法,其中制品前体包含半无定形聚丙烯共聚物和一种或多种以下物质:C2-C40聚合物、弹性体、无规共聚物、冲击共聚物、增粘剂、交联剂、抗氧剂、中和剂、成核剂、填料、粘合促进剂、蜡、酯聚合物,或其组合。 [0650] 29A.1A-28A任一项的方法,其中聚合物(B)是熔点为90℃或更大的聚丙烯、全同立构聚丙烯、间规立构聚丙烯、聚乙烯,或其共混物。
[0651] 30A.1A-29A任一项的方法,其中将聚合物浓缩物(和/或增塑聚合物)粒化成多个可倒出的自由流动颗粒(优选地,可以通过具有 29mm底部开口的漏斗将自由流动颗粒倒出,优选地,可以通过具有29mm底部开口的漏斗在120秒或更少,优选60秒或更少,优选30秒或更少,优选20秒或更少内将多个可倒出的聚合物浓缩物自由流动颗粒倒出)。
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