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高透明度柔性丙烯共聚物组合物

阅读:836发布:2020-06-28

专利汇可以提供高透明度柔性丙烯共聚物组合物专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种丙烯共聚物组合物,所述共聚物组合物包含A)含1至20重量%非丙烯烯 烃 的丙烯共聚物和B)至少一种含5至98重量%非丙烯烯烃的丙烯共聚物,其中所述丙烯共聚物组合物可通过两阶段或多阶段聚合方法,并且在两个阶段都使用基于茂 金属化 合物的催化剂体系而获得。,下面是高透明度柔性丙烯共聚物组合物专利的具体信息内容。

1.一种丙烯共聚物组合物,所述丙烯共聚物组合物包含:
A)含1至20%重量的非丙烯烯的丙烯共聚物,和
B)至少一种含5至98%重量的非丙烯烯烃的丙烯共聚物,
其中所述丙烯共聚物组合物通过两阶段或多阶段聚合方法,并且 在两个阶段都使用基于茂金属化合物的催化剂体系而获得。
2.权利要求1的丙烯共聚物组合物,所述组合物具有50,000g/mol 至500,000g/mol的数均摩尔质量Mn。
3.权利要求1或2的丙烯共聚物组合物,其中所述催化剂体系包 括至少一种式(I)的茂金属化合物,

其中
M为锆、铪或
X彼此相同或不同,各自独立为氢、卤素或-R、-OR、-OSO2CF3、 -OCOR、-SR、-NR2或-PR2基团,其中R为线性或支化的C1-C20-烷基、 C3-C20-环烷基,可由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20-烷 芳基或C7-C20-芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期表第13-17 族的杂原子或者一个或多个不饱和键,其中两个基团X可彼此结合在 一起,
L为二价桥基,选自C1-C20-亚烷基、C3-C20-亚环烷基、C6-C20-亚 芳基、C7-C20-烷基亚芳基和C7-C20-芳基亚烷基,可包含元素周期表第 13-17族的杂原子,或者具有高达5个原子的亚甲硅烷基,如-SiMe2-或-SiPh2-,
R1为线性或支化的C1-C20-烷基、C3-C20-环烷基,可由一个或多个 C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20-烷芳基或C7-C20-芳烷基取代并且可 包含一个或多个元素周期表第13-17族的杂原子或者一个或多个不饱 和键,
其中R1优选为α位未支化的线性或支化的C1-C10-烷基,特别是 线性C1-C4-烷基,如甲基、乙基、正丙基或正丁基,
R2为式-C(R3)2R4的基团,其中
R3彼此相同或不同,各自独立为线性或支化的C1-C20-烷基、C3- C20-环烷基,可由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20-烷芳 基或C7-C20-芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期表第13-17族 的杂原子或者一个或多个不饱和键,或者两个基团R3连接在一起以形 成饱和或不饱和的C3-C20-环,
R4为氢或者线性或支化的C1-C20-烷基、C3-C20-环烷基,可由一个 或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20-烷芳基或C7-C20-芳烷基取代 并且可包含一个或多个元素周期表第13-17族的杂原子或者一个或多 个不饱和键,
T和T′为(II)、(III)、(IV)、(V)或(VI)的二价基团,

其中
用符号*和**标示的原子连接到式(I)化合物中用相同符号标示 的原子上,并且
R5彼此相同或不同,各自独立为氢、卤素或者线性或支化的C1- C20-烷基、C3-C20-环烷基,可由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、 C7-C20-烷芳基或C7-C20-芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期表 第13-17族的杂原子或者一个或多个不饱和键,
R6彼此相同或不同,各自独立为卤素或者线性或支化的C1-C20- 烷基、C3-C20-环烷基,可由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20- 烷芳基或C7-C20-芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期表第13- 17族的杂原子或者一个或多个不饱和键。
4.权利要求3的丙烯共聚物组合物,其中
R6为式(VII)的芳基,

其中
R7彼此相同或不同,各自独立为氢、卤素或者线性或支化的C1- C20-烷基、C3-C20-环烷基,可由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、 C7-C20-烷芳基或C7-C20-芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期表 第13-17族的杂原子或者一个或多个不饱和键,或者两个基团R7可结 合在一起形成饱和的或不饱和的C3-C20环,
R8为氢、卤素或者线性或支化的C1-C20-烷基、C3-C20-环烷基,可 由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20-烷芳基或C7-C20-芳烷 基取代并且可包含一个或多个元素周期表第13-17族的杂原子或者一 个或多个不饱和键。
5.权利要求4的丙烯共聚物组合物,其中
R8为式-C(R9)3的支化烷基,其中
R9彼此相同或不同,各自独立为线性或支化的C1-C6-烷基或者两 个或三个基团R9可结合在一起形成一个或多个环体系。
6.权利要求1至5中任一项的丙烯共聚物组合物,其中
R1的α位未支化。
7.权利要求1至6中任一项的丙烯共聚物组合物,其中所述非丙 烯烯烃仅为乙烯。
8.权利要求1至7中任一项的丙烯共聚物组合物,其中丙烯共聚 物A与丙烯共聚物B的重量比为90∶10至80∶20。
9.权利要求1至8中任一项的丙烯共聚物组合物,所述组合物含 有占其总重量0.1至1%重量的成核剂。
10.权利要求1至9中任一项的丙烯共聚物组合物,其中通过 DMTA(动态机械热分析)测定的丙烯共聚物B的玻璃化转变温度为- 20℃至-40℃。
11.权利要求1至10中任一项的丙烯共聚物组合物,其中所述摩 尔质量分布Mw/Mn为1.5至3.5。
12.一种丙烯共聚物组合物,所述丙烯共聚物组合物包含:
A)含1至20%重量的非丙烯烯烃的丙烯共聚物,和
B)至少一种含5至98%重量的非丙烯烯烃的丙烯共聚物,
其中所述丙烯共聚物A和所述丙烯共聚物B为分离的相并且可溶 于正己烷的比例为≤2.6%重量。
13.一种丙烯共聚物组合物,所述丙烯共聚物组合物包含:
A)含1至20%重量的非丙烯烯烃的丙烯共聚物,和
B)至少一种含5至98%重量的非丙烯烯烃的丙烯共聚物,
其中所述丙烯共聚物A和所述丙烯共聚物B为分离的相,并且
所述丙烯共聚物组合物的浊度≤30%并且所述拉伸E模量为100 至1500MPa。
14.一种用于制备权利要求1至11中任一项的丙烯共聚物组合物 的方法,其中实施两阶段聚合并且使用基于茂金属化合物的催化剂体 系。
15.权利要求1至13中任一项的丙烯共聚物组合物在制备纤维薄膜或模塑件中的用途。
16.一种纤维、薄膜或模塑件,所述纤维、薄膜或模塑件包含权 利要求1至13中任一项的丙烯共聚物组合物,优选用作基本组分。

说明书全文

发明涉及丙烯共聚物组合物、制备丙烯共聚物组合物的方法、 本发明丙烯共聚物组合物在制备纤维薄膜或模塑件中的用途以及 包含本发明丙烯共聚物组合物的纤维、薄膜或模塑件。

丙烯聚合物可加工形成具有良好机械性能,特别是高硬度、劲 度和形状稳定性型材。由丙烯聚合物制备的消费品有广泛用途, 例如用作塑料容器、作为家庭或办公物品、玩具或实验室必需品。 但是,从先有文献中已知的产品不能满足许多应用通常需要的同时 具备低劲度和良好透明度的要求。

已知可通过Ziegler-Natta催化剂体系在多阶段聚合反应中制备 具有良好冲击韧性和降低劲度的多相丙烯共聚物。但是,乙烯含量 高的乙烯-丙烯共聚物掺入聚合物基体中将使多相丙烯共聚物变浑 浊。由于柔性相与聚合物基体的不良混溶性导致相分离,因此出现 浑浊,并且导致非均相共聚物的透明度差。此外,由常规Ziegler-Natta 催化剂制备的乙烯-丙烯橡胶也具有非常不均匀的组成。

也已知可使用茂金属催化剂体系制备丙烯多相共聚物。用茂金 属催化剂体系制备的丙烯聚合物有低含量的可萃取物、均匀的共聚 单体分布和良好的触感。

WO 93/06145、WO 94/28042和EP-A 1 002 814描述了丙烯多 相共聚物。但是,举例时没有公开具有丙烯共聚物基体的丙烯共聚 物组合物。

EP-A 646 624公开了具有丙烯共聚物基体的丙烯共聚物组合 物,但是其中每种组分被分开聚合然后再混合。

WO 01/48034涉及茂金属化合物,采用这种化合物,可在工业 相关聚合条件下获得具有高摩尔质量和高共聚乙烯含量的丙烯共聚 物。以这种方法可获得具有高劲度/冲击韧性的多相丙烯共聚物。但 是,它没有描述具有高透明度的柔性丙烯共聚物组合物。

本发明的一个目的是克服上述先有技术的缺点并且提供同时具 有低劲度和良好透明度的丙烯共聚物组合物。此外,它们应具有低 比例的可溶于正己烷的材料、具有高冲击韧性(特别是在低温下)、与 丙烯共聚物一致的良好应发白行为和收缩行为,同时具有均匀的 共聚单体分布和良好的触感。

我们发现包含以下组分的丙烯共聚物可实现这个目标

A)含有1至20%重量的非丙烯烯的丙烯共聚物,和

B)至少一种含有5至98%重量的非丙烯烯烃的丙烯共聚物

其中所述丙烯共聚物组合物可由两阶段或多阶段聚合,并且在两个 阶段都使用基于茂金属化合物的催化剂体系而获得。

此外,我们发现一种制备丙烯共聚物组合物的方法、丙烯共聚 物组合物在制备纤维、薄膜或模塑件中的用途以及包含本发明的丙 烯共聚物组合物,优选作为基本组分的纤维、薄膜或模塑件。

丙烯共聚物A存在于本发明的丙烯共聚物组合物中并且作为组 分B的丙烯共聚物优选存在于另外的相中。具有这种结构的丙烯共 聚物组合物也称为多相丙烯共聚物、非均相丙烯共聚物或丙烯嵌段 共聚物。

在本发明的多相丙烯共聚物中,所述丙烯共聚物A通常形成了 三维的连续相,其中包埋了丙烯共聚物B的相。这种分散了一种或 多种其它相的连续相通常称为基体。所述基体一般也占聚合物组合 物重量的主要部分。

在本发明的多相丙烯共聚物中,所述丙烯共聚物B通常以微粒 形式分散在基体中。此外,丙烯共聚物B独立域的直径一般为100nm 至1000nm。

优选微粒长度在100nm至1000nm的范围并且厚度在100nm 至300nm的范围。可通过如强反差透射电镜(TEMs)的评价方法来确 定丙烯共聚物组合物各相的几何大小。

为了制备本发明丙烯共聚物组合物中的丙烯聚合物,除丙烯外, 至少使用了一种其它烯烃。作为丙烯共聚物A和B中的共聚单体, 可使用除丙烯外的所有其它烯烃,特别是α-烯烃,也就是具有末端 双键的烃。优选α-烯烃为线性或支化的非丙烯C2-C20-1-链烯,特别 是线性C2-C10-1-链烯或支化C2-C10-1-链烯,例如4-甲基-1-戊烯、共 轭和非共轭二烯如1,3-丁二烯、1,4-己二烯或1,7-辛二烯或乙烯基芳 族化合物如苯乙烯或取代的苯乙烯。适合的烯烃也包括双键为环状 结构一部分的烯烃,其中环状结构可包括单环或多环体系。例子有 环戊烯、降片烯、四环十二烯或甲基降冰片烯或者二烯如5-亚乙 基-2-降冰片烯、降冰片二烯或乙基降冰片二烯。也可为两种或多种 烯烃与丙烯的共聚物。特别优选的烯烃为乙烯和线性C4-C10-1-链烯 如1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯,特别是乙烯 和/或1-丁烯。也可使用不同的共聚单体或共聚单体的混合物以制备 丙烯共聚物A和B。

本发明丙烯共聚物组合物中存在的丙烯共聚物A为含1至20% 重量非丙烯烯烃的丙烯共聚物。优选丙烯共聚物含有2至10%重量, 特别是2.5至5%重量的非丙烯烯烃。作为共聚单体,优选使用乙烯 或线性C4-C10-1-链烯或其混合物,特别是乙烯和/或1-丁烯。丙烯聚 合物A优选具有全同结构,在下文中表示除了有少量缺陷外,所有 甲基侧基都排在聚合物链的同侧。

丙烯共聚物A的摩尔质量Mn优选为50,000g/mol至500,000 g/mol,特别优选为50,000g/mol至200,000g/mol并且最优选为80,000 g/mol至150,000g/mol。

本发明丙烯共聚物组合物中存在的组分B由至少一种含5至98% 重量非丙烯烯烃的丙烯共聚物构成。也可是两种或多种彼此不同的 丙烯共聚物共同存在作为组分B;它们的含量可不同并且可为不同的 非丙烯共聚烯烃。优选共聚单体为乙烯或线性C4-C10-1-链烯或其混 合物,特别是乙烯和/或1-丁烯。此外,在优选实施方案中,可另外 使用含有至少两个双键的单体如1,7-辛二烯或1,9-癸二烯。丙烯共 聚物中的非丙烯烯烃的含量一般占丙烯共聚物B的7至50%重量, 优选为10至30%重量,特别优选为12至20%重量,尤其是14%重 量至17%重量。

丙烯共聚物B的摩尔质量Mn优选为50,000g/mol至500,000 g/mol,特别优选为50,000g/mol至200,000g/mol并且十分优选为 80,000g/mol至150,000g/mol。

丙烯共聚物A与丙烯共聚物B的重量比可改变。优选为90∶10 至20∶80,特别优选为80∶20至50∶50并且特别优选为70∶30至60∶ 40。在本文中,丙烯共聚物B包括所有形成组分B的丙烯共聚物。

本发明丙烯共聚物组合物中可溶于正己烷的材料的比例优选为 ≤2.6%重量,特别优选为≤1.8%重量,尤其是≤1.0%重量。根据 本发明,采用改良的FDA法,通过在50℃用1升正己烷萃取大约2.5g 材料来确定可溶于正己烷的材料的比例。根据所述FDA法,用挤压 膜做样品。但是,在本发明丙烯共聚物组合物的情况中,使用由粒 状材料或碾碎后平均粒径为例如100μm的粒状材料组成的样品可得 到相同的能溶于正己烷的材料的比例值。

此外,本发明的丙烯共聚物组合物优选具有≤30%,更优选≤ 20%,特别优选≤15%并且非常特别优选小于10%的浊度值,其中浊 度值基于膜厚为1mm的丙烯共聚物组合物测试。浊度值是材料浑浊 程度的量度标准,因此是表征丙烯共聚物组合物透明度的参数。浊 度值越低,透明度越高。此外,浊度值也取决于膜厚。膜层越薄, 浊度值越低。浊度值一般根据标准ASTM D 1003测量,可使用不同 的试验样品。根据本发明,可用厚度为1mm的注塑试验样品的浊度 值表征丙烯共聚物组合物。

本发明的丙烯共聚物组合物具有低劲度,也就是高柔韧性。优 选本发明丙烯共聚物组合物的拉伸E模量(根据ISO 527-2:1993的拉 伸试验测定)为100至1500MPa,优选为150MPa至800MPa并且 特别是200MPa至500MPa,特别优选为200MPa至500MPa。

丙烯聚合物在室温下是韧性材料,也就是在机械应力下在材料 断裂之前仅发生塑性形变。但是,在低温下,丙烯聚合物呈现脆性 断裂,也就是没有产生形变就发生实质性断裂或者裂纹高速扩展。 描述形变行为由韧性变成脆性的温度参数是“脆性/韧性转变温度”。

在本发明的丙烯共聚物组合物中,丙烯共聚物A通常作为基体 存在,丙烯共聚物B的劲度一般低于基体并且用作冲击改性剂,以 微粒的形式分散在丙烯共聚物A中。这种冲击改性剂不仅可提高高 温下的韧性,而且可降低脆性/韧性转变温度。就本发明而言,脆性/ 韧性转变温度可根据ISO 6603-2的击穿试验确定,其中温度按连续 步骤降低。击穿实验中记录的力/位移图可确定试验样品在各个温度 下的形变行为,因此确定脆性/韧性转变温度。为了表征本发明样品, 以2℃的步幅降低温度并且规定所述脆性/韧性转变温度是总形变低 于先前5次测量的平均总形变至少25%时的温度;在本文中,总形 变为当所述力经过了最大值并且下降为最大力的3%时冲头移动的位 移。在样品不出现急速转变并且没有一次测量可满足给出的技术条 件的情况中,将在23℃进行测量得到的总形变做为参考值并且所述 脆性/韧性转变温度是总形变低于23℃下的总形变至少25%时的温 度。优选本发明丙烯共聚物组合物具有≤-15℃,优选≤-18℃并且 特别优选≤-20℃的脆性/韧性转变温度。非常特别优选脆性/韧性转 变温度≤-22℃,尤其是≤-26℃。

此外,本发明丙烯共聚物组合物一般呈现出优异的应力发白行 为。就本发明而言,应力发白是当聚合物经受机械应力时,受应力 区出现发白变色。一般地,可假设发白变色是由聚合物在机械应力 下形成小空洞所导致的。良好的应力发白行为表示没有或仅有非常 少的区域在机械应力下出现发白变色。

一种定量应力发白行为的方法是将定义试验样品经受定义冲击 应力,然后测量所得的白点大小。因此,在圆顶法中,根据DIN 53443 第一部分,在落镖装置中让落镖跌落到试验样品上。在该方法中, 使用的落镖质量为250g,冲头直径为5mm。圆顶直径为25mm并 且下落距离为50cm。使用的试验样品为注塑的直径为60mm并且 厚度为2mm的环状圆盘,并且每个试验样品仅经受一次冲击试验。 应力发白报告的是可目测的应力发白区的直径,单位为mm;报告值 是每种情况用5个试验样品得出的平均值并且每个值为两次冲击值 的平均值,所述两次冲击值分别为在冲击面的相反面上,按注塑流 动方向及与该方向垂直的方向测量得到的值。

在23℃下以圆顶法测定时,本发明的丙烯共聚物组合物一般不 出现或仅呈现极少的应力发白。在优选的丙烯共聚物组合物中,23℃ 下以圆顶法测定的值为0至8mm,优选0至5mm并且特别是0 至2.5mm。非常特别优选23℃下以圆顶法测定时,丙烯共聚物组合 物根本不出现应力发白。

本发明的丙烯共聚物组合物一般还包括常规用量的本领域技术 人员惯用的添加剂,例如稳定剂、润滑剂脱模剂、填料、成核剂、 抗静电剂、增塑剂、染料、颜料或阻燃剂。一般,它们可在聚合中 获得的粉状产品的造粒过程中加入。

惯用的稳定剂包括抗剂如位阻酚、加工稳定剂如磷酸盐或 亚膦酸盐、酸净化剂如硬脂酸或硬脂酸锌或二氢滑石、位阻胺 或UV稳定剂。通常,本发明的丙烯共聚物组合物包括一种或多种含 量高达2%重量的稳定剂。

适合的润滑剂和脱模剂有例如脂肪酸、脂肪酸钙或锌盐、脂肪 酸酰胺或低分子量聚烯烃蜡,其用量通常高达2%重量。

可能的填料有例如滑石粉、白垩或玻璃纤维,并且这些物质的 用量通常高达50%重量。

适合的成核剂的例子有无机添加剂如滑石粉、二氧化或高岭 土、一羧酸或多羧酸盐如苯甲酸钠或叔丁基苯甲酸、二亚苄基山 梨糖醇或其C1-C8-烷基-取代衍生物如甲基二亚苄基山梨糖醇、乙基 二亚苄基山梨糖醇或二甲基二亚苄基山梨糖醇或磷酸二酯盐如2,2’- 亚甲基双(4,6,-二-叔丁基苯基)磷酸钠。丙烯共聚物组合物的成核剂 含量一般可高达5%重量。

这种添加剂一般是商业上可得的并且在如Gchter/Müller, Plastics Additives Handbook,,第4版,Hansa Publishers,Munich,1993 中有描述。

在优选实施方案中,本发明丙烯共聚物组合物含有0.1至1%重 量,优选0.15至0.25%重量的成核剂,具体为二亚苄基山梨糖醇或 二亚苄基山梨糖醇衍生物,特别优选二甲基二亚苄基山梨糖醇。

本发明丙烯共聚物组合物的性能基本上由丙烯共聚物B的玻璃 化转变温度决定。一种测定丙烯共聚物组合物中丙烯共聚物B的玻 璃化转变温度的方法是通过DMTA(动态机械热分析)测试丙烯共聚物 组合物,其中在正弦振荡力作用下测量的样品形变为温度的函数。 在本文中,测定作用力与形变的振幅以及相移动的关系。优选丙烯 共聚物组合物具有-20℃至-40℃,优选-25℃至-38℃,特别优选-28℃ 至-35℃并且非常特别优选-31℃至-34℃的丙烯共聚物B的玻璃化 转变温度。

丙烯共聚物B的玻璃化转变温度基本上由它们的组成决定,特 别是由非丙烯共聚单体的共聚比例决定。因此,可通过丙烯共聚物B 的聚合中使用的单体类型和比例来控制丙烯共聚物B的玻璃化转变 温度。例如,用丙烯-乙烯共聚物作为丙烯共聚物B而制备的丙烯共 聚物组合物中,乙烯含量为16%重量的组合物将具有-33℃至-35℃ 的玻璃化转变温度。

优选丙烯共聚物B组成在本发明丙烯共聚物组合物中为均匀 的。这可将它们与用Ziegler-Natta催化剂聚合的常规非均相丙烯共聚 物区分开,因为无论用何种聚合方法,使用Ziegler-Natta催化剂即使 在低共聚单体含量时,共聚单体也以嵌段形式结合到丙烯共聚物中。

就本发明而言,术语“嵌段式结合”表示两种或多种共聚单体 单元直接互相连接。丙烯共聚物B的均匀结合也导致丙烯共聚物A 和B彼此更相容。

在由丙烯和乙烯获得的优选丙烯共聚物中,可用13C-NMR光谱 确定丙烯-乙烯共聚物B的结构。光谱评价为现有技术,可由本领域 人员使用H.N.Cheng在Macromolecules 17(1984),第1950-1955页或 L.Abis等在Makromol.Chemie 187(1986),第1877-1886页中描述的 方法进行测定。然后可用″PEx″和″PEP″的比例来描述结构,其中PEx 指具有≥2个连续乙烯单元的丙烯-乙烯单元并且PEP指在两个丙烯 单元之间有独立乙烯单元的丙烯-乙烯单元。优选由丙烯和乙烯获得 的丙烯共聚物组合物的PEP/PEx比例≥0.75,优选≥0.85,特别优选为 0.85至2.5并且特别是1.0至2.0。

优选丙烯共聚物B中随后结合的丙烯单元具有全同立构。

本发明丙烯共聚物组合物的性能也可由丙烯共聚物B和丙烯共 聚物A的粘度比例决定,也就是分散相的摩尔质量与基体摩尔质量 的比例决定。特别地,这可影响透明度。

为了确定粘度比,丙烯共聚物组合物可由TREF分馏法(温度升 高洗提分馏)分馏。然后,丙烯共聚物B就是在温度达到并且包括70℃ 时由二甲苯洗提的合并馏分。丙烯共聚物A是在高于70℃的温度下 由二甲苯洗提的合并馏分。但是,当丙烯共聚物A中共聚单体含量 较高时,难以得到清晰的TREF馏分,因为丙烯共聚物A的洗提温 度随共聚单体含量增加而下降至低于70℃。一种获得各组分信息的 方法是用在第一聚合步骤后直接从反应器中取出的聚合物检测其中 的丙烯共聚物A。丙烯共聚物B可从独立试验(该试验的聚合方法与 被检验的丙烯共聚物组合物相同,但是在第一聚合步骤中不添加共 聚单体,也就是制备丙烯均聚物)的产品中分离出来。聚合物的剪切 粘度由以这种方法获得的组分决定。由基于ISO 6721-10的方法使用 具有平板/平板几何形状的旋转粘度计(直径=25mm,幅度=0.05-0.5, 预热时间=10-12min,在200至230℃的温度下)测定。然后,报道在 100s-1剪切速率下的丙烯共聚物B与丙烯共聚物A的剪切粘度比例。

在优选丙烯共聚物组合物中,在100s-1剪切速率下的丙烯共聚物 B与丙烯共聚物A的剪切粘度比例为0.3至2.5,优选0.5至2并且 特别优选0.7至1.75。

本发明丙烯共聚物组合物优选具有窄摩尔质量分布Mw/Mn。就 本发明而言,摩尔质量分布Mw/Mn为重均摩尔质量Mw与数均摩尔质 量Mn的比例。所述摩尔质量分布Mw/Mn优选为1.5至3.5,特别优 选2至2.5并且尤其是2至2.3。

本发明丙烯共聚物组合物的摩尔质量Mn优选为50,000g/mol至 500,000g/mol,特别优选为50,000g/mol至200,000g/mol并且非常 特别优选为80,000g/mol至150,000g/mol。

本发明还提供了本发明丙烯共聚物组合物中的丙烯共聚物的制 备方法。这优选包括至少两个连续聚合步骤的多步聚合法,该方法 一般在阶式反应器中进行。可使用常规反应器制备丙烯聚合物。

可以熟知的方法在本体、悬浮、气相或超临界介质中实施聚合。 可以以间歇式或者优选连续式进行聚合。溶液法、悬浮法、搅拌气 相法或者气相流动床法都可采用。作为溶剂或悬浮介质,可使用惰 性烃,例如异丁烷或者单体本身。也可在两个或多个反应器中实施 本发明方法的一个或多个步骤。反应器大小对本发明方法不是特别 重要。它决定了每一个反应区可达到的产量。

优选在第二步聚合中丙烯共聚物B从气相中形成的方法。前述 丙烯共聚物A的聚合也可在本体中,也就是用液态丙烯做悬浮介质 或者在气相中实施。如果所有的聚合都在气相中发生,优选它们在 包括气相搅拌串联反应器的阶式反应器中进行并且在气相搅拌反应 器中,用垂直搅拌器保持粉状反应床运动。所述反应床一般包括在 各个反应器中聚合的聚合物。如果最初以本体方法聚合丙烯共聚物 A,优选使用由一个或多个循环反应器和一个或多个气相流化床反应 器构成的阶式反应器。也可在多区反应器中进行制备。

为了制备本发明丙烯共聚物组合物中的丙烯共聚物,优选使用 基于元素周期表第3、4、5或6族的过渡金属的茂金属化合物的催 化剂体系。

特别优选基于式(I)的茂金属化合物的催化剂体系,

其中

M为锆、铪或,优选锆,

X彼此相同或不同,各自独立为氢、卤素或-R、-OR、-OSO2CF3、 -OCOR、-SR、-NR2或-PR2基团,其中R为线性或支化的C1-C20-烷 基、C3-C20-环烷基,可被一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20- 烷芳基或C7-C20-芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期表第13- 17族的杂原子或者一个或多个不饱和键,优选为C1-C10-烷基如甲基、 乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊 基、正己基、正庚基或正辛基或C3-C20-环烷基如环戊基或环己基, 其中两个基团X可彼此结合在一起形成并且优选形成C4-C40-二烯基 配位体,尤其是1,3-二烯基配位体或-OR′O-基团,其中取代基R′为选 自C1-C40-亚烷基、C6-C40-亚芳基、C7-C40-烷基亚芳基和C7-C40-芳基 亚烷基的二价基团,

其中X优选为卤素原子、-R或-OR基团或者两个基团X形成 -OR′O-基团并且X特别优选为氯或甲基,

L为二价桥基,选自C1-C20-亚烷基、C3-C20-亚环烷基、C6-C20- 亚芳基、C7-C20-烷基亚芳基和C7-C20-芳基亚烷基,可包含元素周期 表第13-17族的杂原子,或者具有高达5个硅原子的亚甲硅烷基如- SiMe2-或-SiPh2-,

其中L优选选自-SiMe2-、-SiPh2-、-SiPhMe-、-SiMe(SiMe3)-、 -CH2-、-(CH2)2-、-(CH2)3-和-C(CH3)2-,

R1为线性或支化的C1-C20-烷基、C3-C20-环烷基,可被一个或多 个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20-烷芳基或C7-C20-芳烷基取代并 且可包含一个或多个元素周期表第13-17族的杂原子或者一个或多个 不饱和键,其中优选R1的α位未支化并且优选为α位未支化的线性 或支化的C1-C10-烷基,尤其是C1-C4-烷基如甲基、乙基、正丙基或 正丁基,

R2为式-C(R3)2R4的基团,其中

R3彼此相同或不同,各自独立为线性或支化的C1-C20-烷基、C3- C20-环烷基,可由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20-烷芳 基或C7-C20-芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期表第13-17 族的杂原子或者一个或多个不饱和键,或者两个基团R3连接在一起 以形成饱和或不饱和的C3-C20-环,

其中R3优选为线性或支化的C1-C10-烷基,并且

R4为氢或者线性或支化的C1-C20-烷基、C3-C20-环烷基,可由一 个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20-烷芳基或C7-C20-芳烷基 取代并且可包含一个或多个元素周期表第13-17族的杂原子或者一个 或多个不饱和键,

其中R4优选为氢,

T和T′为(II)、(III)、(IV)、(V)或(VI)的二价基团,

其中,

用符号*和**标示的原子连接到式(I)化合物中用相同符号标示 的原子上,并且

R5彼此相同或不同,各自独立为氢、卤素或者线性或支化的C1- C20-烷基、C3-C20-环烷基,可由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、 C7-C20-烷芳基或C7-C20-芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期 表第13-17族的杂原子或者一个或多个不饱和键,

其中R5优选为氢或者线性或支化的C1-C10-烷基,尤其是线性的 C1-C4-烷基如甲基、乙基、正丙基或正丁基,并且

R6彼此相同或不同,各自独立为卤素或者线性或支化的C1-C20- 烷基、C3-C20-环烷基,可由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20- 烷芳基或C7-C20-芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期表第13- 17族的杂原子或者一个或多个不饱和键,

其中R6优选为式(VII)的芳基,

其中

R7彼此相同或不同,各自独立为氢、卤素或者线性或支化的C1- C20-烷基、C3-C20-环烷基,可由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、 C7-C20-烷芳基或C7-C20-芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期 表第13-17族的杂原子或者一个或多个不饱和键,或者两个基团R7 可结合在一起形成饱和的或不饱和的C3-C20环,

其中R7优选为氢原子,并且

R8为氢、卤素或者线性或支化的C1-C20-烷基、C3-C20-环烷基, 可由一个或多个C1-C10-烷基、C6-C20-芳基、C7-C20-烷芳基或C7-C20- 芳烷基取代并且可包含一个或多个元素周期表第13-17族的杂原子或 者一个或多个不饱和键,

其中R8优选为式-C(R9)3的支化烷基,其中

R9彼此相同或不同,各自独立为氢、卤素或者线性或支化的C1- C6-烷基或者两个或三个基团R9可结合在一起形成一个或多个环体 系。

优选基团T和T′中的至少一个由式(VII)的基团R6取代;特别 优选两个基团都被这种式(VII)的基团取代。非常特别优选基团T和 T′中的至少一个为式(IV)的基团,其由式(VII)的基团R6取代,而另一 个为式(II)或式(IV)的基团,并且也由式(VII)的基团R6取代。

最优选基于式(VIII)的茂金属化合物的催化剂体系,

例如,在WO 01/48034和欧洲专利申请号01204624.9.中描述了 特别有效的茂金属化合物及其制备方法。

优选使用式(I)的茂金属化合物的外消旋体或假外消旋体形式, 其中假外消旋体形式为络合物,当不考虑其它取代基时,两个基团T 和T′彼此互为外消旋体排列。这种茂金属可导致生成主要为全同立 构的聚丙烯。

也可使用各种茂金属化合物的混合物或各种催化剂体系的混合 物。但是,优选仅使用含有一种茂金属化合物的催化剂体系用于聚 合丙烯共聚物A和丙烯共聚物B。

可用的茂金属化合物的例子有:

二氯二甲基硅烷二基(2-乙基-4-(4’-叔丁基苯基)茚基)(2-异丙基- 4-(4’-叔丁基苯基)茚基)合锆、

二氯二甲基硅烷二基(2-甲基-4-(4’-叔丁基苯基)茚基)(2-异丙基- 4-(1-基)茚基)合锆、

二氯二甲基硅烷二基(2-甲基-4-苯基-1-茚基)(2-异丙基-4-(4’-叔丁 基苯基)-1-茚基)合锆、

二氯二甲基硅烷二基(2-甲基硫杂戊烯基)(2-异丙基-4-(4’-叔丁基 苯基)茚基)合锆、

二氯二甲基硅烷二基(2-异丙基-4-(4’-叔丁基苯基)茚基)(2-甲基- 4,5-苯并茚基)合锆、

二氯二甲基硅烷二基(2-甲基-4-(4’-叔丁基苯基)茚基)(2-异丙基- 4-(4’-叔丁基苯基)茚基)合锆、

二氯二甲基硅烷二基(2-甲基-4-(4’-叔丁基苯基)茚基)(2-异丙基- 4-苯基茚基)合锆、

二氯二甲基硅烷二基(2-乙基-4-(4’-叔丁基苯基)茚基)(2-异丙基- 4-苯基茚基)合锆,和

二氯二甲基硅烷二基(2-异丙基-4-(4’-叔丁基苯基)茚基)(2-甲基- 4-(1-萘基)茚基)合锆 及其混合物。

基于茂金属化合物的优选催化剂体系一般还包括作为助催化剂 可形成阳离子的化合物。适合的可形成阳离子的化合物(该化合物能 与茂金属化合物反应,从而将茂金属化合物转变成阳离子化合物)有 例如铝氧烷、无电荷路易斯强酸、带路易斯酸阳离子的离子化合物 或带有作为阳离子的Brnsted酸的离子化合物。可形成阳离子的化 合物经常也称为形成金属茂阳离子的化合物。

作为铝氧烷,可使用例如在WO 00/31090中描述的化合物。

特别有用的化合物为式(IX)或(X)的开链或环状铝氧烷化合物,

其中

R21为C1-C4-烷基,优选为甲基或乙基,并且

m为5至30的整数,优选为10至25。

这些低聚铝氧烷化合物通常可由三烷基铝溶液与反应而制 备。以这种方法获得的低聚铝氧烷化合物通常为各种长度的线性和 环状链分子的混合物,因此认为m为平均值。所述铝氧烷化合物也 可以与其它烷基金属化物(优选烷基铝)的混合物形式存在。

此外,也可用改性烷基铝(其中一些烃基或氢原子被烷氧基、芳 氧基、硅氧基或酰胺基置换)代替式(IX)或(X)的铝氧烷化合物。

使用如下用量的茂金属化合物和铝氧烷是有利的,其中铝氧烷 化合物中的铝原子与茂金属化合物的过渡金属的原子比例为10∶1至 1000∶1,优选20∶1至500∶1并且特别优选为30∶1至400∶1。

作为无电荷路易斯强酸,优选式(XI)的化合物,

                  M2X1X2X3       (XI)

其中

M2为元素周期表第13族的元素,具体为B、Al或G并且优选 B,

X1、X2和X3各自为氢、C1-C10-烷基、C6-C15-芳基、烷芳基、芳 烷基、卤代烷基或卤代芳基,其中各个基团在烷基上有1至10个 原子并且在芳基上有6至20个碳原子,或者为氟、氯、溴或碘,尤 其是卤代芳基,优选为五氟苯基。

在WO 00/31090中提到了无电荷路易斯强酸的其它例子。

特别优选式(XI)的化合物,其中X1、X2和X3是相同的,优选为 三(五氟苯基)烷。

适合用作可形成阳离子的化合物的无电荷路易斯强酸也包括硼 酸与2当量三烷基铝的反应产物或三烷基铝与2当量酸性氟化化合 物,特别是多氟化碳化合物如五氟苯酚或双(五氟苯基)硼酸的反应产 物。

适合的带路易斯酸阳离子的离子化合物包括式(XII)的阳离子盐 类化合物

              [(Ya+)Q1Q2...Q2]d+(XII)

其中

Y为元素周期表第1至16族的元素,

Q1至Qz为带一个负电荷的基团,如C1-C28-烷基、C6-C15-芳基、烷芳 基、芳烷基、卤代烷基、卤代芳基,其中各个基团在芳基上有6至20 个碳原子并且在烷基上有1至28个碳原子,可由C1-C10-烷基取代的 C3-C10-环烷基,或卤素、C1-C28-烷氧基、C6-C15-芳氧基、甲硅烷基或 巯基,

a为1至6的整数,并且 

z为0至5的整数,

d与a-z不同,但是d大于或等于1。

特别有用的路易斯酸阳离子为碳鎓阳离子、氧鎓阳离子和硫鎓 阳离子以及阳离子过渡金属络合物。可特别提及的有三苯基甲基阳 离子、阳离子和1,1’-二甲基二茂基阳离子。优选它们具有非配 位抗衡离子,特别是WO 91/09882中提及的硼化合物,优选四重(五 氟苯基)硼酸盐。

也可通过硼或铝化合物(如烷基铝)与能和两个或多个硼或铝原子 反应的第二种化合物(如水),以及与硼或铝化合物形成离子化离子化 合物的第三种化合物(如三苯基氯甲烷)一起混合,以制备带非配位阴 离子的盐。还可加入同样能与硼或铝化合物反应的第四种化合物(如 五氟苯酚)。

含有用作阳离子的Brnsted酸的离子化合物同样优选具有非配 位抗衡离子。至于Brnsted酸,特别优选质子化胺或苯胺衍生物。 优选的阳离子有N,N-二甲基苯铵、N,N-二甲基环己铵和N,N-二甲 基苄铵以及最后两种的衍生物。

优选离子化合物C)具体为四(五氟苯基)硼酸N,N-二甲基苯铵、 四(五氟苯基)硼酸N,N-二甲基环己铵和四(五氟苯基)硼酸N,N-二甲 基苄铵。

两个或多个硼酸盐阴离子可彼此结合,如二价阴离子[(C6F5)2B-C6F4-B(C6F5)2]2-,或者所述硼酸盐阴离子可经具有合适官能团的桥键 键合到载体表面上。

在WO 00/31090列出了其它适合的可形成阳离子的化合物。

无电荷路易斯强酸、带路易斯阳离子的离子化合物或含有 Brnsted酸阳离子的离子化合物的用量优选为0.1至20当量,优选 为1至10当量,基于茂金属化合物计算。

适合的可形成阳离子的化合物也包括硼-铝化合物如二[双(五氟 苯基硼氧基)]甲基铝烷。例如,在WO 99/06414中公开了这种硼-铝 化合物。

也可使用所有上述可形成阳离子的化合物的混合物。优选的混 合物包括铝氧烷(特别是甲基铝氧烷)和离子化合物(特别是含四(五氟 苯基)硼酸盐的阴离子化合物)和/或无电荷路易斯强酸(特别是三(五氟 苯基)硼烷)。

优选同时使用茂金属化合物和可在溶剂中形成阳离子的化合物 两种,其中所述溶剂优选为具有6至20个碳原子的芳烃,特别是二 甲苯和甲苯。

基于茂金属化合物的优选催化剂体系还可包括式(XIII)的金属化 合物的其他组分

    M3(R22)r(R23)s(R24)t                       (XIII)

其中

M3为金属、碱土金属或元素周期表第13族的金属,也就是 硼、铝、镓、铟或铊,

R22为氢、C1-C10-烷基、C6-C15-芳基、烷芳基或芳烷基,其中每 个基团的烷基部分具有1至10个碳原子并且芳基部分具有6至20个 碳原子,

R23和R24各自为氢、卤素、C1-C10-烷基、C6-C15-芳基、烷芳基、 芳烷基或烷氧基,其中每个基团的烷基部分具有1至10个碳原子并 且芳基部分具有6至20个碳原子,

r为1至3的整数

并且

s和t为0至2的整数,其中r+s+t的和等于M3的价态,

其中式(XIII)的金属化合物不等同于可形成阳离子的化合物。也 可使用各种式(XIII)的金属化合物的混合物。

在式(XIII)的金属化合物中,优选

M3为锂、镁或铝,并且

R23和R24各自为C1-C10-烷基。

特别优选式(XIII)的金属化合物为正丁基锂、正丁基正辛基镁、 正丁基正庚基镁、三-正己基铝、三异丁基铝、三乙基铝和三甲基铝 及其混合物。

如果使用式(XIII)的金属化合物,优选式(XIII)的M3与茂金属化 合物的过渡金属的量的摩尔比为800∶1至1∶1,特别是200∶1至2∶1。

优选基于茂金属化合物的催化剂体系的一般以吸附在载体上的 形式使用。适合的载体有例如有机或无机惰性多孔固体如微粒聚合 物粉末、滑石粉、片状硅酸盐或无机氧化物。适于作载体的无机氧 化物为元素周期表的第2、3、4、5、13、14、15和16族的元素的 氧化物。优选元素钙、铝、硅、镁或钛的氧化物或混合氧化物,也 优选对应的氧化物混合物。可单独使用或与上述氧化载体混合使用 的其它无机氧化物有例如ZrO2或B2O3。优选的氧化物为二氧化硅和 氧化铝,特别是硅胶或火成法二氧化硅。优选混合氧化物的例子为 煅烧水滑石。

优选使用的载体材料的表面积为10至1000m2/g,优选为50至 500m2/g,特别是200至400m2/g,孔体积为0.1至5ml/g,优选为0.5 至3.5ml/g并且特别是0.8至3.0ml/g。微粒载体的平均粒径通常为1 至500μm,优选5至350μm并且特别是10至100μm。

在本发明丙烯共聚物组合物中的丙烯共聚物的制备中,优选首 先在第一步通过在其它烯烃存在下聚合80%重量至99%重量(基于混 合物总重量计)的丙烯以形成丙烯共聚物A,一般反应温度为40℃至 120℃并且压力为0.5bar至200bar。随后,在第二步中,将2至95% 重量的丙烯和5%至98%重量的其它烯烃的混合物聚合到第一步反应 得到的聚合物上,一般第二步反应温度为40℃至120℃并且压力为 0.5bar至200bar。丙烯共聚物A的聚合优选在60至80℃,特别优 选在65至75℃并且在5至100bar,特别优选在10bar至50bar的 压力下实施。丙烯共聚物B的聚合优选在60至80℃,特别优选在65 至75℃并且在5至100bar,特别优选在10bar至50bar的压力下实 施。

在聚合中,可使用常规添加剂,例如摩尔质量调节剂(如氢气)或 惰性气体(如氮气或氩气)。

可选择在各个步骤中单体的用量以及工艺条件如压力、温度或 添加摩尔质量调节剂如氢气,使形成的聚合物具有所需的性能。本 发明包括以下的技术指导:例如,通过设定丙烯共聚物A和B中的 定义共聚单体的含量以及丙烯共聚物A和丙烯共聚物B的粘度比, 可获得具有低劲度并且同时具备良好透明度的丙烯共聚物组合物。

丙烯共聚物B的组合物可显著影响本发明丙烯共聚物组合物的 透明度。降低丙烯共聚物B的含量可改善透明度,同时也降低了基 体的劲度,这是由于与所述丙烯共聚物B的相容性更好。因此,所 述丙烯共聚物B或丙烯共聚物B的组成部分起基体增塑剂的作用。 增加丙烯共聚物B的共聚单体含量可改进冲击韧性,特别是在低温 下的冲击韧性,但是损害了透明度。此外,降低可与基体混溶并且 起增塑剂作用的丙烯共聚物B的比例将提高共聚物的劲度。同时, 也可通过增加丙烯共聚物B的比例来降低劲度。因此,本发明产品 的优点是具有这些性能的结合,也就是能同时获得具有透明度的韧 性产品。在优选使用乙烯作为共聚单体的情况下,特别优选设定丙 烯共聚物B中的乙烯含量为10至20%重量,特别是12至18%重量 并且特别优选约16%重量。本发明丙烯共聚物组合物的透明度实质 上不依赖于其中的丙烯共聚物B的比例。

调节丙烯共聚物A和丙烯共聚物B的粘度比会影响丙烯共聚物 B在聚合物基体中的分散,因此影响所述丙烯共聚物组合物的透明度 和机械性能。

本发明的丙烯共聚物组合物显示出高度柔韧性和良好的透明 度。此外,它们含有低比例的可被正己烷溶解的材料,具有良好的 应力发白行为,同时具有优良的低温冲击韧性和均匀的共聚单体分 布,以及良好的触感。因为脆性/刚性转变温度低于-15℃,所以本发 明的丙烯共聚物组合物也可在低于凝固点的、对多相共聚物的材料 性能要求高的温度范围内使用。另一优点是丙烯共聚物组合物的收 缩行为与丙烯聚合物的收缩行为一致。在由不同材料组成的模塑件 的情况中,如由丙烯聚合物制备并且要用柔性盖子封上的容器,可 发现该材料具有能够精确配合并且不会泄漏的优点,特别是当所述 容器要在升温下经受洗涤时。这可拓宽本发明丙烯共聚物组合物在 透明材料应用中的新的应用范围。

本发明的多相共聚物适于例如通过注塑或挤压成型的方法制备 纤维、薄膜或模塑件,特别是制备注塑模塑部件、薄膜、薄板或大 型空心体。可能的应用为如下领域:包装、家居用品、储存和运输 容器、办公用品、电子设备、玩具、实验室必需品、机动车辆部件 和园艺必需品,尤其是需要在低温下应用的情况。

通过下面的优选实施例举例说明本发明,但不是要限制本发明 的范围:

                           实施例

茂金属催化剂的制备

将3kg Sylopol 948装入滤板方向朝下的加工过滤器(process filter) 中并且悬浮于15升的甲苯中。在搅拌下以一定速率计量供给7升30% 重量的MAO溶液(来自Albemarle),使得内温不超过35℃。在低搅 拌速率下进一步搅拌1小时,首先不加压,然后在3bar的氮气压力 下过滤悬浮液。在处理载体材料的同时,将2.0升30%重量的MAO 溶液装入反应器中,加入92.3g外消旋-二氯二甲基甲硅烷基(2-甲基- 4-(对-叔丁基苯基)茚基)(2-异丙基-4-(对-叔丁基苯基)茚基)合锆,搅拌 所述溶液1小时并且让其进一步静置30分钟。随后,让溶液流到预 先处理的载体材料上,同时关闭出口。当添加完毕后,打开出口并 且让滤液流干。接着关闭所述出口,搅拌所述滤饼15分钟并且静置 1小时。然后,打开出口同时用3bar的氮气压力将液体从滤饼中压 出。将15升异十二烷加到剩余固体中,将所述混合物搅拌15分钟 并且过滤。重复洗涤步骤,随后用3bar的氮气压力压干滤饼。为了 用于聚合,将全部用量的催化剂重新悬浮于15升异十二烷中。

聚合

在两个串联的、每个容积为200升并且装配了自立式螺旋搅拌 器的压力釜中实施聚合。两个反应器都包含了微粒丙烯聚合物的搅 拌固定床。

将丙烯和乙烯以气体形式流经第一聚合反应器,用茂金属催化 剂,在表1所示的压力和温度下,按照表1所示的平均停留时间进 行聚合。计量供给茂金属催化剂的量,使得由第一聚合反应器转入 第二聚合反应器的聚合物量平均起来与表1所述的量一致。将所述 茂金属催化剂与Frisch丙烯一起计量加入以调节所述压力。可同样 将摩尔浓度为1的三乙基铝的庚烷溶液计量加入所述反应器中。

将第一气相反应器中得到的丙烯共聚物与仍然具有活性的催化 剂组分一起转移到第二气相反应器中。在那里,在如表1所示的总 压力、温度和平均停留时间下聚合丙烯-乙烯共聚物B。可通过气相 色谱监控反应气体中的乙烯浓度。表1中显示了在第一反应器中形 成的丙烯共聚物A[A(I)]与在第二反应器中形成的丙烯共聚物B[B(II)] 的重量比。可同样将异丙醇(摩尔浓度为0.5的庚烷溶液形式)计量加 入第二反应器中。在第一反应器中形成的聚合物与在第二反应器中 形成的聚合物的重量比可通过计量加入第二反应器的摩尔浓度为0.5 的异丙醇的庚烷溶液来控制,如表1所示。为了调节摩尔质量,必 须将氢气计量通入第二反应器中。依照(第二反应器产量-第一反应器 产量)/第二反应器产量的关系式,通过转移量与卸料量的差值可得到 在第二反应器中形成的丙烯-乙烯共聚物B的比例。

表1:聚合条件     实施例1 反应器I 压力[bar]     28 温度[℃]     73 三乙基铝,1M庚烷溶液[ml/h]     85 氢气[标准l/h*]     0 乙烯[%体积]     4 停留时间[h]     1.5 C2[%重量]粉末(IR)     1.4 粉末MFR(230℃/2.16kg)[g/10min]/ISO 1133     13.4 粉末产量[kg/h]     30 反应器II 压力[bar]     18.1 温度[℃]     75 乙烯[%体积]     40 氢气[标准l/h*]     8.1 停留时间[h]     1.1 粉末产量[kg/h]     44 粉末MFR(230℃/2.16kg)[g/10min]/ISO 1133     14 丙烯-乙烯共聚物A的含量[%重量]     68 丙烯-乙烯共聚物B的含量[%重量]     32 A(I)∶B(II)的重量比     2.1

*)标准1/H:标准升/小时

在造粒步骤中,将聚合中获得的聚合物粉末与标准添加剂混合 物混合。使用Werner & Pfleiderer公司的双螺杆挤出机ZSK 30在熔 融温度250℃下进行造粒。获得的丙烯共聚物组合物含有0.05%重量 的Irganox 1010(来自Ciba Specialty Chemicals)、0.05%重量的Irgafos 168(来自Ciba Specialty Chemicals)、0.1%重量的硬脂酸钙和0.22%重 量的Millad 3988(双-3,4-二甲基亚苄基山梨醇,来自Milliken Chemical)。

表2和3中显示了丙烯共聚物组合物的性能。检测加入添加剂 并且造粒后的丙烯共聚物组合物的数据或者检测由此制备的测试样 品的数据。

表2:丙烯共聚物组合物的分析结果     实施例1 可溶于正己烷的材料的比例[%重量]     2.4 C2含量(IR)[%重量]     6.0 丙烯-乙烯共聚物B中的C2含量(IR)[% 重量]     14.3 极限粘度(ISO 1628)[cm3/g] 丙烯-乙烯共聚物A 丙烯-乙烯共聚物B     141     126 PEP*(13C-NMR)[%重量]     4.0 PEx*(13C-NMR)[%重量]     3.6 PEP/PEx     1.11 玻璃化转变温度[℃](DMTA,ISO 6721- 7)     -7.5**/-30*** 摩尔质量Mn[g/mol]     55000 摩尔质量分布[Mw/Mn]     3.3 丙烯-乙烯共聚物B的剪切粘度η100 ****     166 丙烯-乙烯共聚物A的剪切粘度η100 ****     190 丙烯-乙烯共聚物B/丙烯-乙烯共聚物 A的剪切粘度的比例(ω=100s-1)****     0.87

*)测定从按照实施例1的条件(但是第一步聚合不加入乙烯)聚合的产 品中分离出的丙烯-乙烯共聚物的PEP和PEx值。

**)丙烯共聚物A的玻璃化转变温度

***)丙烯-乙烯共聚物B的玻璃化转变温度

****)在100s-1的剪切速率和230℃的测试温度下测定的剪切粘度

表3:丙烯共聚物组合物的与用途有关的试验     实施例1  MFR(230℃/2·16kg)[g/10min]/ISO 1133     16.7  DSC熔点[℃]/ISO 3146     144  Vicat A软化温度[℃]/ISO 306 VST/A50     116  耐热变形温度HDT B[℃]/ISO 75-2方法  B     56  拉伸模量E[MPa]/ISO 527     481  断裂伸长率,额定值[%]     630  脆性/刚性转变温度[℃]     -19  卡毕冲击韧性(+23℃)[kJ/m2]/ISO 179-  2/1eU     NF  卡毕冲击韧性(0℃)[kJ/m2]/ISO 179-2/1eU     NF  卡毕冲击韧性(-20℃)kJ/m2]/ISO 179-  2/1eU     257  卡毕缺口式冲击韧性(+23℃)[kJ/m2]/ISO  179-2/1eA     45.0  卡毕缺口式冲击韧性(0℃)[kJ/m2]/ISO   179-2/1eA     32.5  卡毕缺口式冲击韧性(-20℃)[kJ/m2]/ISO  179-2/1eA     2.5  浊度(1mm*)[%]/ASTM D 1003     7  应力发白(23℃)[mm]/圆顶法     0

NF:没有破裂

*)厚度为1mm的注塑板。

分析

根据表3列出的标准制备与用途有关的试验需要的试验样品并 且测试它们。

为了确定关于产品组分的数据,可通过L.Wild,″Temperature Rising Elution Fractionation″,Advanced Polym.Sci.98,第1-47页,1990 年中描述的方法通过TREF法在二甲苯中分馏制备的聚合物。在40、 70、80、90、95、100、110和125℃下洗提出馏分并且将其归属于 反应器I制备的丙烯共聚物A或反应器II制备的丙烯共聚物B。至 于丙烯-乙烯共聚物B,由在达到和包括70℃在内的温度下洗提的 TREF馏分合并构成。至于丙烯-乙烯共聚物A,由在高于70℃温度 下洗提的TREF馏分合并构成。

通过使用改良的FDA法可确定可溶于正己烷的材料的比例。称 量大约2.5g的颗粒并且将其悬浮于1升的正己烷中。在搅拌下,在 20-25分钟内将悬浮液加热至50℃±0.2℃并且在此温度下再保持2 小时。用预热至50℃的玻璃料过滤所述悬浮液。使用在干燥器内预 先用P2O5干燥12小时的蒸发烧瓶称量350g滤出液。在60℃和减 压下用旋转蒸发器蒸发滤出液至大约20-30ml。通过用温热的己烷清 洗几遍,将所述溶液定量转移至200ml的预先在干燥器内用P2O5干 燥12小时的蒸发皿中并且称重。一边通入氮气,一边将所述溶液在 电热板上蒸发至干。在蒸发后,蒸发皿在200mbar下,在用P2O5干 燥的干燥器中干燥12小时、称重并且测定萃取剩余物。不加入聚合 物颗粒,重复相同的程序并且确定在纯正己烷中的剩余物。减掉在 纯正己烷中的剩余物以确定可被正己烷萃取的材料的比例。

通过在ISO 6603-2/40/20/C/4.4中描述的击穿试验的方法确定脆 性/刚性转变。选择冲头的速度为4.4m/s,承重环直径为40mm并且 冲击环直径为20mm。将试验样品夹住。所述试验样品的几何尺寸 为6cm×6cm,厚度为2mm。为了确定温变曲线,在26℃至-35℃ 的温度范围内以2℃的温度步幅使用预热/预冷至各个温度的试验样 品进行测定。

在本发明实施例中,可定义为当所述力经过最大值并且下降到 这个最大值的3%时冲头移动的位移的总形变(单位为mm)来确定所 述脆性/刚性转变。为了本发明的目的,将所述脆性/刚性转变温度定 义为总形变至少低于前面5次测定点的平均总形变的25%的温度。

可根据标准ASTM D 1003测定浊度值。用含有2200ppm Millad 3988的样品测定所述值。试验样品为注塑板,其边缘长度为6×6cm 并且厚度为1mm。在250℃的熔融温度下注塑试验样品并且设备表 面温度为30℃。在室温下储存7天使试验样品后结晶,将其夹在 Pacific Scientific公司的Hazegard System XL 211的进料口前的夹具 上,随后进行测定。在23℃下进行试验,其中每个试验样品测试一 次。为了获得平均值,每种情况要试验5个试验样品。

通过圆顶法评价应力发白行为。在圆顶法中,按照DIN 53443 第一部分规定使用质量为250g的落镖、冲头直径为5mm并且圆顶 直径为25mm的落镖装置测定应力发白。下降距离为50cm。至于 试验样品,可使用直径为60mm并且厚度为2mm的注塑环状盘。在 250℃的熔融温度下注塑试验样品并且设备表面温度为30℃。在23℃ 下进行试验,同时每个试验样品仅经受一次冲击试验。首先将没有 夹住的试验样品放到承重环上,接着释放落镖。为了获得平均值, 至少测试5个试验样品。可见应力发白区域的直径的单位为mm并 且可通过测定两次冲击形成的应力发白区域直径的平均值来确定, 其中两次冲击值分别为在冲击面的相反面上,按注塑流动方面及与 该方面垂直的方面测量得到的值。

通过IR光谱测定丙烯-乙烯共聚物中的C2含量。

通过13C-NMR光谱测定丙烯-乙烯共聚物B的结构。

模量E可根据ISO 527-2:1993测定。在250℃的熔融温度和30℃ 的设备表面温度下,注塑出总长度为150mm并且平行截面为80mm 的类型1的试验样品。为了发生后结晶,可将试验样品在23℃/50%空 气湿度的标准条件下储存7天。用Zwick-Roell公司的试验设备(型号 Z022)进行测试。测定E模量的位移测定系统具有1μm的分辨率。在 测定E模量时,测试速率为1mm/min,否则为50mm/min。在测定 E模量时,屈服点在0.05%-0.25%的范围内。

可通过DSC(差示扫描量热法)进行熔点测定。根据ISO标准3146 进行测试:在第一加热步骤以20℃/分钟的加热速率加热至200℃, 以20℃/分钟的冷却速率冷却至25℃进行动态结晶并且在第二加热 步骤以20℃/分钟的加热速率再加热至200℃。熔点就是在第二加热 步骤中对温度所作的关系曲线出现最大值时对应的温度。

可通过凝胶渗透色谱(GPC)在145℃和1,2,4-三氯苯中使用 Waters公司的GPC装置(型号150C)测定摩尔质量Mn和摩尔质量分 布Mw/Mn。用HS-Entwicklungsgesellschaft für wissenschaftliche Hard- und Software mbH,Ober-Hilber-sheim的Win-GPC软件评价所述数 据。用摩尔质量为100至107g/mol的聚丙烯标准物校正色谱柱。

根据ISO 1628,在135℃和十氢化萘中测定极限粘度,也就是 当聚合物浓度外推至零时,粘数对应的极限值。

通过基于ISO 6721-10的方法(RDS装置具有平板/平板几何形 状,直径=25mm,振幅=0.05-0.5,预热时间=10-12min,T=200-230℃) 测定所述剪切粘度。在100s-1的剪切速率下测定丙烯共聚物B与丙烯 共聚物A的剪切粘度比。测试温度为220-230℃。

为了根据ISO 6721-7通过DMTA测定玻璃化转变温度,可将在 210℃和30bar下保持7min由熔体压制的薄板(压制完成后的冷却 速率为15K/min)冲压成尺寸为10mm×60mm并且厚度为1mm的 试验样品。将这种试验样品夹到设备上并且在-100℃开始测试。升 温速率为2.5K/min并且测试频率为1Hz。

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