CN101389666A - 烯烃聚合物的减粘裂化方法 - Google Patents
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Abstract
公开了聚丙烯聚合物、聚丙烯共聚物或聚丙烯聚合物共混物的减粘裂化方法，该方法包括向聚丙烯聚合物、聚丙烯共聚物或聚丙烯聚合物共混物中添加链转移剂和引发剂，并加热所得组合物。当在130℃以乙烯聚合测量时，链转移剂具有大于或等于约0.04的Cs值。引发剂例如为有机或无机过氧化物、碳基自由基产生剂、二偶氮化合物、稳定的硝酰基化合物、位阻NO－酰基化合物或为位阻烷氧基胺化合物。
Description
公开了聚丙烯、丙烯共聚物或聚丙烯共混组合物，以及聚丙烯、丙烯共聚物或聚丙烯共混物的减粘裂化(减低粘度)方法。
利用常规配混方法，例如通过挤出或注塑，各聚烯烃品级(具有不同摩尔质量、熔体粘度、密度、分子量分布等的聚合物类型)的受控制备是聚合物制造商和聚合物加工者/配混者使用的常规方法。
利用这种聚合物加工步骤，对所需参数，例如熔体粘度的设定关键取决于使用的添加剂的受控反应性和作用方式。
使用用于改性聚烯烃的熔体粘度(流变性)的自由基引发剂是通常已知的方法。其导致分子量的降低(降解)还是分子量的升高(交联)主要取决于聚烯烃的化学结构。
在聚合物加工步骤期间，聚丙烯型聚合物与自由基引发剂的反应通常导致聚合物的降解，而聚乙烯型聚合物倾向于交联。
在共聚物和三元共聚物或共聚物共混物的情况下，高比例的丙烯产生聚丙烯状性能，而高比例的乙烯导致聚乙烯状性能。如果上述共聚物和三元共聚物或共聚物共混物包括一定比例的多不饱和烯烃，则交联的可能性随游离双键的浓度下降而减少。
产生较低分子量和较窄分子量分布的产物的聚丙烯(PP)的受控裂解是生产“受控流变性”聚丙烯(CR-PP)的重要工业方法。参见例如PlasticAdditives Handbook，第五版，HZweifel编，2001年，Hanser出版社，791-796页。尽管特定的PP品级(“反应器品级”)可通过优化合成方法或催化剂体系(金属茂催化剂、齐格勒催化剂)来获得，但是标准的PP品级常常在加工技术中借助于合成之后的加工步骤来改性。
已知的降解方法通过加热，特别是在高于280℃的温度下，或在自由基引发剂存在下进行。在加工技术中，自由基引发的方法在高于例如180℃的温度下在挤出机或注塑机中进行。合适的自由基引发剂为有机过氧化物，其在加工步骤中以稀释形式(PP Mastermix，在油中稀释，在无机载体上稳定化)或直接以液体形式来添加。在给定的加工条件下，过氧化物分裂成自由基，后者引发链断裂反应和形成具有所需流变性(所需熔体粘度)的聚合物。PP降解形成具有较低分子量(较高熔体流动速率(MFR))的产物通常称作减粘裂化或减低粘度方法。该方法也称为受控流变性方法。
CR-PP品级主要用于纤维应用和注塑应用，其中低熔体粘度是经济加工的先决条件。宽范围的熔体粘度或分子量如今是加工技术中所需的。
除了分子量之外，影响聚合物的加工性能的另一参数为分子量分布(MWD)。尽管具有宽MWDs的各聚合物品级在纤维纺丝方法中在低拉出速率下显示聚合物链的取向性能改善，但是相反的是高拉出速率和宽MWDs的情况。为此，为了在纺丝过程中获得改善的连续性，在高拉出速率下窄MWDs是重要的。
使用过氧化物具有一个缺点，因为由于它们的分解温度而仅获得有限的“加工温度窗口”，该分解温度通常低于聚合物加工的常用温度。另外，在过氧化物的储存、处理和加工的过程中必须遵守严格的安全规则。过氧化物的另一缺点是对于聚合物而言，不可能进行无分解的熔体配混。
除过氧化物外，自由基的其它来源也是已知的，例如基于枯基体系的C-自由基产生剂，但这些仅可以在高于280℃的温度下使用。
US 6,133,414描述了在高于280℃的温度下，使用含有以下基团的所谓的NOR-HALS(HALS：位阻氨基光稳定剂)化合物降低聚合物分子量的方法：
其中G为氢或甲基，并且G1和G2各自为氢、甲基或一起为氧代。这些已知的NOR-HALS化合物仅在高于280℃的温度下产生值得重视的聚合物降解。
已公布的美国申请号2003/216494公开了降低聚丙烯、丙烯共聚物或聚丙烯共混物的分子量的方法，其中下式的羟胺酯：
其中Ra’为单酰基，并且R1-R4为烷基取代基；加入到要降解的聚丙烯聚合物中，并且将混合物加热到低于280℃的温度。
US 6,599,985教导借助于耐裂化聚合物制备高熔体流动速率丙烯聚合物。
减粘裂化方法的一个普遍问题是形成挥发性组分。减粘裂化或配混过程中产生的挥发性可冷凝部分被称作“烟雾”。US 5,834,541描述一种通过在其它成分之中使用含有2，2’，2”-次氮基[三乙基-三(3，3’5，5’-四-叔丁基苯基)磷酸酯的稳定体系减少烟雾形成的方法。
Polymer Handbook(第4版，John Wiley&Sons，Brandrup，Innergut，和Grulke编)讨论了使用链转移剂用于在自由基聚合中降低分子量。自由基聚合过程中，链转移剂通过与增长的聚合物自由基反应起作用而形成无活性聚合物和新的自由基。无量纲转移常数Cs定义为用于将自由基转移至链转移剂的速率常数与用于通过与单体反应使聚合物链增长的速率常数的比率。各种单体的自由基聚合过程中得到的Cs的实验值汇编在Polymer Handbook中。
本发明涉及用更高效的减粘裂化聚丙烯方法改善引证技术的问题。本方法进一步使聚丙烯聚合物减粘裂化过程中的烟雾(挥发物)产生最小化。同样，本发明将使PP的任何高温熔体加工过程中的烟雾产生最小化。另外，达到所需减粘裂化量的所需引发剂量得到降低。
公开了减粘裂化聚丙烯聚合物、丙烯共聚物或聚丙烯聚合物共混物的方法，
该方法包括：
将链转移剂和引发剂加入到聚丙烯聚合物、丙烯共聚物或聚丙烯聚合物共混物中，并加热得到的组合物，
其中当在130℃以乙烯聚合测量时，链转移剂具有大于或等于约0.04的Cs值。
还公开聚合物组合物，其包括：
聚丙烯聚合物、聚丙烯共聚物或聚丙烯共混物，
链转移剂和
引发剂，
其中当在130℃以乙烯聚合测量时，链转移剂具有大于或等于约0.04的Cs值。
聚丙烯聚合物、丙烯共聚物或聚丙烯聚合物共混物
要降解的聚丙烯类聚合物包括丙烯均聚物、丙烯共聚物和聚丙烯共混物。丙烯共聚物可以含有例如至多90％，或至多50％的各种比例的共聚单体。共聚单体的实例为：烯烃，例如1-烯烃，例如乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯或1-辛烯、异丁烯；环烯烃，例如环戊烯、环己烯、降冰片烯或亚乙基降冰片烯；二烯烃，例如丁二烯、异戊二烯、1，4-己二烯、环戊二烯、二环戊二烯或降冰片二烯；以及丙烯酸衍生物和不饱和羧酸酐，例如马来酸酐。
可使用的聚丙烯共混物为例如聚丙烯与聚烯烃的混合物。实例为聚丙烯与聚乙烯的共混物，所述聚乙烯选自高密度聚乙烯(HDPE)、高分子量高密度聚乙烯(HMW HDPE)、超高分子量高密度聚乙烯(UHMWHDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、支化低密度聚乙烯(BLDPE)和含有小比例二烯烃的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)。
链转移剂
当在130℃以乙烯聚合测量时，本发明链转移剂具有大于或等于约0.04的Cs值。
链转移剂可以为硫醇、二硫化物、亚磷酸酯、膦、有机碘化物、有机氯化物、丙酸酯(或高级)酸酯、醛或叔胺。
以下表格显示一些Cs值：
化合物 * 130℃乙烯聚合的C s 值
癸烷 0.012
庚烷 0.008
2-甲基丙烷 0.005，0.0072
2，2，4-三甲基戊烷 0.0064
三丁胺 0.082
三甲胺 0.018，0.033
1，1-双(二甲基氨基)乙烷 0.107
丙醛 0.23，0.33
庚醛 0.26，0.39
1-丁硫醇 5.8
2-甲基2-丙硫醇 15
*各值得自Polymer Handbook，第4版，John Wiley&Sons，Brandrup，Innergut，和Grulke编的表4或5
例如，当在130℃以烯聚合测量时，本发明链转移剂的Cs值大于或等于约0.05，大于或等于约0.07，大于或等于约0.08，大于或等于约0.1，大于或等于约0.15，大于或等于约0.20，大于或等于约0.50，大于或等于约1.0，或大于或等于约2.0、3.0、4.0或5.0。
例如，链转移剂为硫醇、二硫化物或叔胺。
例如，本发明硫醇和二硫化物具有下式：
R-S-A
或
R-S-S-R
其中
R为连接到硫原子和碳原子的一、二、三或四价烃基，和
A为氢或-SO3 -B+，其中B+为有机或无机阳离子。
还包括秋兰姆硫醚、二硫代氨基甲酸酯、巯基苯并噻唑和亚磺酰胺。
作为连接到硫原子和碳原子的烃基，R为例如C8-C22烷基、羟基-C2-C8烷基、巯基-C2-C8烷基、由一个或多个-NH-基团间隔的巯基-C8-C20烷基、由一个或多个-OCO-基团间隔的巯基-C8-C20烷基、被一个或多个羟基取代的巯基-C8-C18烷基、C6-C10芳基或为被一个或多个取代基取代的C6-C10芳基，和C6-C10芳基-C1-C4烷基，所述取代基选自C1-C4烷基、4-苯硫基、3-甲基-4-苯硫基。
定义为C8-C22烷基的R为直链或支化C8-C18烷基，例如正辛基、异辛基类型，例如3，4-、3，5-或4，5-二甲基-1-己基或3-或5-甲基-1-庚基，其它支化辛基类型，例如1，1，3，3-四甲基丁基或2-乙基己基，正壬基，1，1，3-三甲基己基，正癸基，正十一烷基，1-甲基十一烷基，2-正丁基-正辛基，异十三烷基，2-正己基-正癸基，2-正辛基-正十二烷基或直链C12-C19烷基，例如月桂基(C12)，肉豆蔻基(C14)，十六烷基(C16)或正十八基(C18)。
定义为羟基-C2-C8烷基的R为例如2-羟乙基，2或3-羟丙基，4-羟基-2-己基或4-羟基-3-己基。
定义为巯基-C2-C8烷基的R为例如在末端碳原子处被硫醇(巯基)取代的C2-C8烷基，例如6-巯基-正己基或5-巯基-正戊基。
定义为由一个或多个-NH-基团间隔的巯基-C8-C20烷基的R由取代的二氨基-C2-C4亚烷基例示：
其中*表示与S-A基团连接的键。
定义为被一个或多个羟基取代的巯基-C8-C18烷基的R由巯基乙二醇基团例示：
作为由一个或多个-OCO-基团间隔的巯基-C8-C20烷基的R为例如：
定义为C6-C10芳基的R为例如苯基。
定义为被选自C1-C4烷基、4-苯硫基和3-甲基-4-苯硫基的一个或多个基团取代的C6-C10芳基的R由以下部分式例示：
其中Ra和Rb彼此独立地表示氢或甲基。
定义为C6-C10芳基-C1-C4烷基的R为例如苯甲基、苯基-1-乙基或苯基-2-乙基。
阳离子或阳离子基团B+为例如碱金属阳离子，例如钠或钾离子，铵离子，三-C1-C4烷基铵离子，例如四甲基-或四乙基铵离子，或胆碱基(cholinyl)阳离子。
合适的硫化合物，其中R表示上述定义的烃基，其连接到硫原子和碳原子，A表示氢或以下基团：
其中B+表示上述定义的阳离子或阳离子基团，并且例如由以下结构式表示：
或
其中Ra和Rb彼此独立地表示氢或甲基。
硫化合物是已知的或可以由已知方法得到。
在本发明的具体实施方案中，链转移剂为下式的硫醇或二硫化物：
R-S-A
或
R-S-S-R
其中
R为C8-C22烷基、羟基-C2-C8烷基、巯基-C2-C8烷基、由一个或多个-NH-基团间隔的巯基-C8-C20烷基、由一个或多个-OCO-基团间隔的巯基-C8-C20烷基、被一个或多个羟基取代的巯基-C8-C18烷基、C6-C10芳基，或为被选自C1-C4烷基、4-苯硫基、3-甲基-4-苯硫基的一个或多个取代基取代的C6-C10芳基，和C6-C10芳基-C1-C4烷基，并且A如上定义。
引发剂
通常，引发剂为有机或无机过氧化物、碳基自由基产生剂、二偶氮化合物、稳定的硝酰基化合物、位阻NO-酰基化合物或为位阻烷氧基胺化合物。
本发明引发剂为例如有机或无机过氧化物。合适的过氧化物的典型实例包括2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己炔-3、3，6，6，9，9-五甲基-3-(乙酸乙酯)-1，2，4，5-四氧环壬烷、叔丁基过氧化氢、过氧化氢、过氧化二枯基、叔丁基过氧异丙基碳酸酯、过氧化二叔丁基、对氯苯甲酰基过氧化物、二苯甲酰二过氧化物、叔丁基枯基过氧化物；叔丁基羟乙基过氧化物、二-叔戊基过氧化物和2，5-二甲基己烯-2，5-二过异壬酸酯、乙酰基环己烷磺酰过氧化物、过氧化二碳酸二异丙酯、过新癸酸叔戊酯、过新癸酸叔丁酯、过新戊酸叔丁酯、过新戊酸叔戊酯、二(2，4-二氯苯甲酰基)过氧化物、二异壬酰基过氧化物、二癸酰基过氧化物、二辛酰基过氧化物、二月桂酰基过氧化物、二(2-甲基苯甲酰基)过氧化物、过氧化二琥珀酰、过氧化二乙酰、过氧化二苯甲酰，过2-乙基己酸叔丁酯、二(4-氯苯甲酰基)过氧化物、过异丁酸叔丁酯、过马来酸叔丁酯、1，1-二(叔丁基过氧基)-3，5，5-三甲基环己烷、1，1-二(叔丁基过氧基)环己烷、叔丁基过氧基异丙基碳酸酯、过异壬酸叔丁酯、2，5-二甲基己烷2，5-二苯甲酸酯、过乙酸叔丁酯、过苯甲酸叔戊酯、过苯甲酸叔丁酯、2，2-二(叔丁基过氧基)丁烷、2，2-二(叔丁基过氧基)丙烷、过氧化二枯基、2，5-二甲基己烷2，5-二叔丁基过氧化物、3-叔丁基过氧基-3-苯基2-苯并[c]呋喃酮、二-叔戊基过氧化物、α，α’二(叔丁基过氧基异丙基)苯、3，5-二(叔丁基过氧基)-3，5二甲基-1，2-二氧戊环、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基己炔2，5-二叔丁基过氧化物、3，3，6，6，9，9-六甲基-1，2，4，5-四氧杂环壬烷、对
烷氢过氧化物、蒎烷氢过氧化物、二异丙基苯单-α-氢过氧化物、氢过氧化枯烯或叔丁基氢过氧化物。
其它已知的引发剂为碳基自由基产生剂，例如枯基基体系。
合适的二偶氮化合物也可以用作自由基源。这种偶氮化合物为例如2，2’-偶氮二异丁腈、2，2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)、2，2’-偶氮二(4-甲氧基-2，4-二甲基戊腈)、1，1’-偶氮二(1-环己烷甲腈)、2，2’-偶氮二(异丁酰胺)二水合物、2-苯基偶氮-2，4-二甲基-4-甲氧基戊腈、2，2’-偶氮双异丁酸二甲酯、2-(氨基甲酰基偶氮)异丁腈、2，2’-偶氮二(2，4，4-三甲基戊烷)、2，2’-偶氮二(2-甲基丙烷)、2，2’-偶氮二(N，N’-二亚甲基异丁脒)作为游离碱或氢氯化物、2，2’-偶氮二(2-脒基丙烷)作为游离碱或氢氯化物、2，2’-偶氮二{2-甲基-N-[1，1-二(羟甲基)乙基]丙酰胺}或2，2’-偶氮二{2-甲基-N-[1，1-二(羟甲基)-2-羟乙基]丙酰胺}。
自由基引发剂也可以选自已知的稳定的硝酰基化合物。硝酰基引发剂例如具有以下一般结构：
或为含有下式的一个或多个基团的化合物：
其中各R为烷基，T为完成5-或6-元环所需的基团。
两个或多个硝酰基可以通过经由如下示例的T部分连接而存在于相同的分子中，其中E为连接基团。
典型的硝酰基包括二(1-氧基(oxyl)-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)癸二酸酯、4-羟基-1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、4-乙氧基-1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、4-丙氧基-1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、4-乙酰氨基-1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-酮、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基乙酸酯、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基2-乙基己酸酯、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基硬脂酸酯、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基苯甲酸酯、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基4-叔丁基苯甲酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)琥珀酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)己二酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)正丁基丙二酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)邻苯二甲酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)间苯二酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)对苯二甲酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)六氢对苯二甲酸酯、N，N′-二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)己二酰二胺、N-(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)己内酰胺、N-(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)十二烷基琥珀酰亚胺、2，4，6-三-[-N-丁基-N-(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)]-s-三嗪、4，4′-亚乙基双(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌嗪-3-酮)、2-氧基-1，1，3，3-四甲基-2-异吲哚、1-氧基-2，2，5，5-四甲基吡咯烷和N，N-双-(1，1，3，3-四甲基丁基)硝基氧化物。
另一种合适的自由基引发剂可以选自NO-酰基位阻胺(位阻NO-酰基)化合物。这些化合物公开于已公布的美国申请号2003/0216494中，在此将其内容引入作为参考。
具体地，合适的NO-酰基化合物含有下式的一个或多个部分：
此外，引发剂也可以选自受阻N-烷氧基位阻胺化合物，例如US6,133,414中公开的，在此将其内容引入作为参考。
例如，合适的受阻N-烷氧基(NOR位阻胺或位阻烷氧基胺化合物)含有下式的一个或多个部分：
其中R为例如C1-C20烷基、OH-取代的C1-C20烷基或C5-C12环烷基。
相比它们单独用于现有技术方法中的那些通常量，用于受控降解的上述自由基引发剂有利地以更小量加入到聚丙烯聚合物中。
在本发明的另一个优选实施方案中，使用具有不同分解温度的至少2种不同的自由基引发剂，以使聚合物的降解可以在2个阶段中进行。这一方法也被称作顺序降解。
合适的组合物包括例如上述过氧化物和NOR-化合物或NO-酰基化合物的组合。
必不可少的是两个分解温度应该足够地分开以便进行2-阶段方法。例如，分解温度为约180至约220℃的过氧化物可以与分解温度为约240至约280℃的NO-酰基化合物和/或分解温度高于300℃的NOR-化合物结合。
当然可以在该方法中使用具有不同分解温度的自由基产生剂的混合物。
聚丙烯、丙烯共聚物或聚丙烯共混物的添加可以在所有常规的混合机中进行，在其中聚合物熔融并与添加剂混合。合适的机器是本领域技术人员已知的。它们主要是混合机、捏合机和挤出机。
根据本发明的优选实施方案，添加剂被加入到聚丙烯与聚乙烯的共混物中，所述聚乙烯选自高密度聚乙烯(HDPE)、高分子量高密度聚乙烯(HMW HDPE)、超高分子量高密度聚乙烯(UHMW HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、支化低密度聚乙烯(BLDPE)和含有小比例二烯烃的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)。
该方法优选通过在加工过程中引入添加剂在挤出机中进行。
特别优选的加工机器为单螺杆挤出机、反转和正转双螺杆挤出机、行星齿轮挤出机、环挤出机或共捏合机。也可以使用装备有至少一个除气腔室的加工机器，可以在该除气腔室中施加真空。
合适的挤出机和捏合机描述在例如Handbuch derKunststoffextrusion，1卷，Grundlagen，编者F.Hensen，W.Knappe，H.Potente，1989，3-7页，ISBN：3-446-14339-4(2卷Extrusionsanlagen1986，ISBN 3-446-14329-7)中。例如，螺杆长度为1-60倍螺杆直径，优选35-48倍螺杆直径。螺杆的转速优选是10-600转每分钟(rpm)，特别优选25-300rpm。
最大输出量取决于螺杆直径、转速和驱动力。本发明的方法也可以通过改变所述的参数或使用供给剂量的称量机，在低于最大通过量的水平下进行。
如果添加多种组分，则它们可以预先混合或各自添加。
聚合物可能需要经历高温达足够的时间，以便发生所需降解。温度通常高于聚合物的软化点。
在本发明方法的优选实施方案中，使用低于280℃，特别为约160℃至约280℃的温度。在特别优选的方法变型中，使用约200℃至约270℃的温度。
降解所需要的时间可以作为温度、所要降解的材料量和例如所使用的挤出机的类型的函数来变化。其通常为约10秒至20分钟，具体为20秒至10分钟。
在用于降低聚丙烯聚合物分子量的方法(降解方法)中，以基于聚合物重量，例如按重量计约10至约2000ppm的水平添加链转移剂。例如，存在基于聚丙烯聚合物重量，约50至约1500ppm，或约100至约1000ppm的链转移剂。
引发剂以与链转移剂相同范围的量添加。引发剂对链转移剂的重量：重量比为约1:10至约10:1，例如约1:9至约9:1，约1:8至约8:1，约1:7至约7:1，约1:6至约6:1，约1:5至约5:1，约1:4至约4:1，约1:3至约3:1，约1:2至约2:1，或约1:1.5至约1.5:1。
虽然有时过氧化物(引发剂)的挥发性分解产物(烟雾)可能引起降解的聚合物变色或有气味，但是因为过氧化物的量减少并且温度可能降低，所以在本方法中极少发生变色和有气味。
可以例如通过使用加工技术中通常的方法，将上述添加剂，和如果需要的其它添加剂混入聚合物中进行向聚合物中的引入。
引入另外也可以在不引起聚合物(潜在的化合物)分解的温度下进行。以这种方式制备的聚合物随后可以再次加热并经历高温达足够的时间，以发生所需聚合物降解。
本发明添加剂也可以以母料的形式加入到要降解的聚合物中，其中这些化合物例如以约1.0至约25.0wt％的浓度存在。母料(浓缩物)可以在不引起本发明的化合物分解的温度下产生。
这将获得一种产物，其由特定的剂量限定并可与其它添加剂配混。该母料然后可以与要降解的聚合物配混。
本发明因此进一步提供一种浓缩物，其中链转移化合物以约1.0至约25.0wt％的浓度存在并且它们可以加入到要降解的聚合物中。因此在有利的两阶段方法中可以获得所需产物。
在具体实施方案中，将合适的其它添加剂，例如金属盐，例如Ca、Fe、Zn或Cu的金属盐，加入到要降解的聚合物中。特别优选的是存在选自CaO、CaCO3、ZnO、ZnCO3、MgO、MgCO3和Mg(OH)2的金属盐。
除在此讨论的添加剂之外，其它添加剂也可以存在于聚合物中。例如，添加剂选自二烷基羟胺、位阻胺、酚抗氧剂、苯并呋喃酮、有机磷化合物和羟苯基苯并三唑、羟苯基-s-三嗪或二苯甲酮紫外线吸收剂。
例如，其它添加剂为选自以下的稳定剂：季戊四醇基四(3-(3，5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯)、3-(3，5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸十八烷基酯、3，3’，3’，5，5’，5’-六叔丁基-α，α’，α’-(均三甲苯-2，4，6-三基)三-对甲酚、二乙基二(((3，5-二(1，1-二甲基乙基)-4-羟苯基)甲基)膦酸)钙、1，3，5-三(3，5-二-叔丁基-4-羟基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6(1H，3H，5H)三酮、三(2，4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、四(2，4-二-叔丁基苯基)[1，1-联苯]-4，4’-二基二亚膦酸酯、3，3’-硫代二丙酸双十二烷基酯、3，3’-硫代二丙酸双十八烷基酯、5，7-二-叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3H-苯并呋喃-2-酮和二-氢化-牛油烷基羟基胺。
其它添加剂为抗酸剂，例如硬脂酸钙或硬脂酸锌、水滑石或乳酸钙或乳酸(lactylate)钙。
本发明通过下面的实施例来举例说明。除非另有说明，含量以基于聚烯烃的wt％计。
实施例1
通过使聚合物与2，5-二甲基-2，5-二-叔丁基过氧基己烷(DTBPH)配混，将标称熔体指数4.6dg/min(2.36kg/230℃)的以Profax
6501购自Basell Polyolefins的由Spheripol法制造的聚丙烯均聚物减粘裂化至目标熔体指数38。根据需要调整DTBPH的量，以便得到目标熔体流动。碱稳定化为1000ppm三(2，4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、500ppm二-氢化牛油烷基羟基胺加工稳定剂和500ppm乳酸钙。本发明的配制料另外与作为链转移剂的200ppm季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)(PTOP；CASRN7575-23-7；购自Aldrich chemical company)或356ppm三-十二烷基胺配混。配制料在MPM单螺杆挤出机上减粘裂化。挤出机装有以90RPM运转的带有Maddock混合头的聚烯烃螺杆。四个区温度设置在475、500、525和525℉。挤出机具有24:1的长径比。结果为2个实验的平均值。结果如下。
可见与本发明链转移剂的另外的配混导致所需的引发剂量显著减少。
实施例2
重复实施例1，碱稳定化为1000ppm三(2，4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、500ppm二-氢化牛油烷基羟基胺和250ppm乳酸钙。在该实验中，改变过氧化物DTBPH的量。在下表中示出有和没有200ppm PTOP的熔体流动。
熔体流动
可见采用包括过氧化物和某种链转移剂的本发明配制料获得远远更大的熔体流动速率。
实施例3
重复实施例1，碱稳定化为1000ppm磷酸酯加工稳定剂、500ppm二-氢化牛油烷基羟基胺和250ppm乳酸钙。用与实施例1中相同的引发剂再次将PP均聚物减粘裂化至38dg/min的目标熔体流动。没有链转移剂，需要642ppm的DTBPH，200ppm的PTOP，241ppm的DTBPH。以下方法用来估价减粘裂化加工过程中产生的低分子量片段的相对比例。来自挤出机的聚合物粒料在室温下与二氯甲烷接触2天，间或摇振每个试样。聚合物对二氯甲烷的比率为40g对100g。
采用1微升的恒定注入体积，根据GC注射提取物。积分并加和3分钟和20.5分钟之间的峰，并看作是挥发物(可萃取物)。GC在以下条件下进行：30m ZB-5毛细管柱(相当于DB-5)，温度程序为40℃保持1分钟然后以每分钟15℃程控至300℃并保持。各个配制料的积分计数显示如下。
*含有1000ppm的季戊四醇基四(3-(3，5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯代替羟胺稳定剂。
减粘裂化过程中存在链转移剂PTOP导致减粘裂化加工过程中产生的低分子量可萃取物质量显著减少。
实施例4
采用500ppm的DTBPH和不同量的十八烷硫醇(C18-SH)减粘裂化聚丙烯均聚物(Moplen FLF20，购自Basell)。所有配制料含有500ppm季戊四醇基四(3-(3，5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、500ppm三(2，4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯和500ppm的硬脂酸钙的基础稳定。挤出温度为250℃。使用2.16kg重量和0.75mm口模直径在230℃测定熔体流动速率。结果显示如下。
Claims (17)
1.减粘裂化聚丙烯聚合物、丙烯共聚物或聚丙烯聚合物共混物的方法，该方法包括：
将链转移剂和引发剂加入到聚丙烯聚合物、丙烯共聚物或聚丙烯聚合物共混物中，并加热得到的组合物，
其中当在130℃以乙烯聚合测量时，链转移剂具有大于或等于约0.04的Cs值。
2.根据权利要求1的方法，其中链转移剂选自硫醇、二硫化物、亚磷酸酯、膦、有机碘化物、有机氯化物、丙酸酯、醛或叔胺。
3.根据权利要求1的方法，其中链转移剂为硫醇、二硫化物或叔胺。
4.根据权利要求1的方法，其中链转移剂为下式的硫醇或二硫化物：
R-S-A
或
R-S-S-R
其中
R为连接到硫原子和碳原子的一、二、三或四价烃基，和
A为氢或-SO3 -B+，其中B+为有机或无机阳离子。
5.根据权利要求1的方法，其中链转移剂为下式的硫醇或二硫化物：
R-S-A
或
R-S-S-R
其中
R为C8-C22烷基、羟基-C2-C8烷基、巯基-C2-C8烷基、由一个或多个-NH-基团间隔的巯基-C8-C20烷基、由一个或多个-OCO-基团间隔的巯基-C8-C20烷基、被一个或多个羟基取代的巯基-C8-C18烷基、C6-C10芳基，或为被选自C1-C4烷基、4-苯硫基、3-甲基-4-苯硫基的一个或多个取代基取代的C6-C10芳基，和C6-C10芳基-C1-C4烷基，和
A如权利要求5中定义的。
6.根据权利要求1的方法，其中引发剂为有机或无机过氧化物、碳基自由基产生剂、二偶氮化合物、稳定的硝酰基化合物、位阻NO-酰基化合物或位阻烷氧基胺化合物。
7.根据权利要求1的方法，其中引发剂为有机或无机过氧化物，其为2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己炔-3、3，6，6，9，9-五甲基-3-(乙酸乙酯)-1，2，4，5-四氧环壬烷、叔丁基过氧化氢、过氧化氢、过氧化二枯基、叔丁基过氧异丙基碳酸酯、过氧化二叔丁基、对氯苯甲酰基过氧化物、二苯甲酰二过氧化物、叔丁基枯基过氧化物；叔丁基羟乙基过氧化物、二-叔戊基过氧化物和2，5-二甲基己烯-2，5-二过异壬酸酯、乙酰基环己烷磺酰过氧化物、过氧化二碳酸二异丙酯、过新癸酸叔戊酯、过新癸酸叔丁酯、过新戊酸叔丁酯、过新戊酸叔戊酯、二(2，4-二氯苯甲酰基)过氧化物、二异壬酰基过氧化物、二癸酰基过氧化物、二辛酰基过氧化物、二月桂酰基过氧化物、二(2-甲基苯甲酰基)过氧化物、过氧化二琥珀酰、过氧化二乙酰、过氧化二苯甲酰，过2-乙基己酸叔丁酯、二(4-氯苯甲酰基)过氧化物、过异丁酸叔丁酯、过马来酸叔丁酯、1，1-二(叔丁基过氧基)-3，5，5-三甲基环己烷、1，1-二(叔丁基过氧基)环己烷、叔丁基过氧基异丙基碳酸酯、过异壬酸叔丁酯、2，5-二甲基己烷2，5-二苯甲酸酯、过乙酸叔丁酯、过苯甲酸叔戊酯、过苯甲酸叔丁酯、2，2-二(叔丁基过氧基)丁烷、2，2-二(叔丁基过氧基)丙烷、过氧化二枯基、2，5-二甲基己烷2，5-二叔丁基过氧化物、3-叔丁基过氧基-3-苯基2-苯并[c]呋喃酮、二-叔戊基过氧化物、α，α’二(叔丁基过氧基异丙基)苯、3，5-二(叔丁基过氧基)-3，5二甲基-1，2-二氧戊环、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基己炔2，5-二叔丁基过氧化物、3，3，6，6，9，9-六甲基-1，2，4，5-四氧杂环壬烷、对烷氢过氧化物、蒎烷氢过氧化物、二异丙基苯单-α-氢过氧化物、氢过氧化枯烯或叔丁基氢过氧化物。
8.根据权利要求1的方法，其中引发剂为偶氮化合物，其为2，2’-偶氮二异丁腈、2，2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)、2，2’-偶氮二(4-甲氧基-2，4-二甲基戊腈)、1，1’-偶氮二(1-环己烷甲腈)、2，2’-偶氮二(异丁酰胺)二水合物、2-苯基偶氮-2，4-二甲基-4-甲氧基戊腈、2，2’-偶氮双异丁酸二甲酯、2-(氨基甲酰基偶氮)异丁腈、2，2’-偶氮二(2，4，4-三甲基戊烷)、2，2’-偶氮二(2-甲基丙烷)、2，2’-偶氮二(N，N’-二亚甲基异丁脒)作为游离碱或氢氯化物、2，2’-偶氮二(2-脒基丙烷)作为游离碱或氢氯化物、2，2’-偶氮二{2-甲基-N-[1，1-二(羟甲基)乙基]丙酰胺}或2，2’-偶氮二{2-甲基-N-[1，1-二(羟甲基)-2-羟乙基]丙酰胺}。
9.根据权利要求1的方法，其中引发剂为下式的稳定的硝酰基化合物：
或含有一个或多个下式基团：
其中各R为甲基或乙基，T为完成5-或6-元环所需的基团。
10.根据权利要求1的方法，其中引发剂为稳定的硝酰基化合物，其为二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)癸二酸酯、4-羟基-1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、4-乙氧基-1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、4-丙氧基-1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、4-乙酰氨基-1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-酮、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基乙酸酯、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基2-乙基己酸酯、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基硬脂酸酯、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基苯甲酸酯、1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基4-叔丁基苯甲酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)琥珀酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)己二酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)正丁基丙二酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)邻苯二甲酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)间苯二酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)对苯二甲酸酯、二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)六氢对苯二甲酸酯、N，N′-二(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)己二酰二胺、N-(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)己内酰胺、N-(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)十二烷基琥珀酰亚胺、2，4，6-三-[-N-丁基-N-(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)]-s-三嗪、4，4′-亚乙基双(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌嗪-3-酮)、2-氧基-1，1，3，3-四甲基-2-异吲哚、1-氧基-2，2，5，5-四甲基吡咯烷或N，N-双-(1，1，3，3-四甲基丁基)硝基氧化物。
11.根据权利要求1的方法，其中引发剂为含有一个或多个下式部分的位阻NO-酰基化合物：
12.根据权利要求1的方法，其中引发剂为含有一个或多个下式部分的位阻烷氧基胺化合物：
其中R为C1-C20烷基、OH-取代的C1-C20烷基或C5-C12环烷基。
13.根据权利要求1的方法，其中基于聚丙烯聚合物、丙烯共聚物或聚丙烯聚合物共混物的重量，存在按重量计约10ppm至约2000ppm的链转移剂和引发剂。
14.根据权利要求1的方法，其中引发剂对链转移剂的重量：重量比为约1:10至约10:1。
15.根据权利要求1的方法，其中加热在挤出机中发生。
16.根据权利要求1的方法，其中加热在约160℃至约280℃之间发生。
17.聚合物组合物，包括：
聚丙烯聚合物、聚丙烯共聚物或聚丙烯共混物，
链转移剂和
引发剂，
其中当在130℃以乙烯聚合测量时，链转移剂具有大于或等于约0.04的Cs值。
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