CN102341449A - 液体分散体及包括其的热塑性组合物 - Google Patents

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Abstract

一种添加剂组合物包括液体介质和澄清剂。所述液体介质是液体烃类或者HLB为约6或以下的表面活性剂。所述澄清剂分散在液体介质中。在某些具体实施方式中,所述添加剂组合物既包括液体烃类也包括表面活性剂,且所述液体烃类提供了所述添加剂组合物的介质。一种热塑性聚合物组合物包括热塑性聚合物和本发明的添加剂组合物。一种制备热塑性聚合物组合物的方法包括以下步骤:提供热塑性聚合物,提供添加剂组合物,以及将所述热塑性聚合物与所述添加剂组合物混合以制备所述热塑性聚合物组合物。

Description

液体分散体及包括其的热塑性组合物
技术领域
本发明涉及一种适合用作塑料添加剂的液体分散体。具体而言,所述液体分散体含有液体介质和澄清剂。本发明还涉及包括所述液体分散体的热塑性组合物。
发明内容
本发明大体上提供了包括澄清剂和液体介质的添加剂组合物。所述澄清剂可以是缩醛化合物,所述缩醛化合物是糖醇(例如未取代糖醇或C1-取代糖醇)与苯甲醛(例如未取代苯甲醛或取代苯甲醛)之间的反应产物。合适的液体介质包括但不限于液体烃类、表面活性剂(例如,HLB值为约6或以下的表面活性剂)以及它们的组合。
本发明的添加剂组合物适合用于许多用途,但相信其特别适合用于热塑性聚合物组合物中。特别是,本发明的添加剂组合物可用于改进热塑性聚合物组合物(诸如含聚丙烯的热塑性聚合物组合物)的光学特性(例如浊度和/或透明度)。例如,相信本发明的添加剂组合物可用于制备以下热塑性聚合物组合物:相对于包括以不同方式递送的相同量澄清剂的热塑性聚合物组合物(例如,含有已经以粉末形式加入到聚合物组合物中的相同量澄清剂的热塑性聚合物组合物),该热塑性聚合物组合物显示改进的光学特性。事实上,还相信本发明的添加剂组合物能够制备以下热塑性聚合物组合物:该热塑性聚合物组合物所显示的光学特性能够与包括以不同方式递送的更高浓度澄清剂的热塑性聚合物组合物(即,含有已经以粉末形式加入到聚合物组合物中的更多澄清剂的热塑性聚合物组合物)所显示的光学特性相比。在这种情况下,相信本发明的添加剂组合物可用于减少制备具有所需光学特性组的热塑性聚合物组合物所需的澄清剂的量。
而且,相信与粉末形式的添加剂组合物相比,本发明的添加剂组合物的液体形式提供了某些加工方面的优势。例如,已知一些粉状的添加剂组合物(例如澄清剂)形成附聚物,当将所述添加剂组合物加入到粉状或粒状的热塑性聚合物中时,所述附聚物难以均匀分散或分布。由此发生的不均匀分散或分布会妨碍因向热塑性聚合物中加入所述添加剂组合物而赢得的利益的完全实现。液体形式的本发明的添加剂组合物被认为较不容易发生这样的附聚,因此应当提供了将添加剂组合物更均匀地分布或分散在热塑性聚合物中的方式。相信这种更均匀的分布或分散至少部分贡献了当使用本发明的添加剂组合物时所观察到的利益。
在第一实施方式中,本发明提供了一种添加剂组合物,其包括液体烃介质、澄清剂和HLB为约6或以下的表面活性剂。所述澄清剂可包括糖醇的缩醛。
在第二实施方式中,本发明提供了一种添加剂组合物,其包括澄清剂和液体介质。所述澄清剂可包括糖醇的缩醛。所述液体介质可选自烃类、HLB为约6或以下的表面活性剂以及它们的混合物。
在第三实施方式中,本发明提供了一种添加剂组合物,其包括约79.5wt%或以下的矿物油;约10~约30wt%的澄清剂;以及约0.5~约80wt%的失水山梨糖醇单油酸酯,所述澄清剂符合下式(II)的结构:
Figure BDA0000088483580000021
在第四实施方式中,本发明提供了一种制备热塑性聚合物组合物的方法。所述方法包括以下步骤:提供热塑性聚合物,提供根据本发明的添加剂组合物,和将所述热塑性聚合物与所述添加剂组合物混合以制备热塑性聚合物组合物。
具体实施方式
如上所述,本发明大体上提供了包括澄清剂和液体介质的添加剂组合物,以及包含这种添加剂组合物的热塑性组合物。
本发明的添加剂组合物中存在的澄清剂可以是任何合适的澄清剂。优选所述澄清剂是糖醇的缩醛。例如,缩醛化合物可以是糖醇和苯甲醛之间的反应产物。糖醇化合物可以是未取代糖醇(例如,木糖醇或山梨糖醇)或取代糖醇(例如,1,2,3-三脱氧壬糖醇或1,2,3-三脱氧壬-1-烯糖醇)。苯甲醛化合物可以是未取代苯甲醛或取代苯甲醛(例如3,4-二甲基苯甲醛或4-丙基苯甲醛)。此外,通过反应制得的缩醛化合物可以是单-缩醛、二-缩醛或三-缩醛化合物(即,分别含有一个、两个或三个缩醛基团的化合物)。
在某些实施方式中,所述添加剂组合物包括符合下式(I)结构的糖醇的缩醛:
Figure BDA0000088483580000031
在式(I)的结构中,R1可选自氢、烷基、烯基、羟烷基、烷氧基和卤代烷基团。R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11可各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烯基、芳基和卤素。R12可为选自-CH2OH和-CHOHCH2OH的羟烷基。
在某些实施方式中,澄清剂为符合式(I)的结构的化合物,其中R1是氢且R12是-CHOHCH2OH。因此,在这样的实施方式中,澄清剂可以是通过山梨糖醇与苯甲醛化合物(例如未取代苯甲醛或取代苯甲醛)的反应制得的缩醛化合物。在这样的实施方式中,R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11可各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烯基、芳基和卤素。在更具体的实施方式中,R2、R5、R6、R7、R8和R11可各自为氢,且R3、R4、R9和R10可各自为烷基。在更具体的实施方式中,R2、R5、R6、R7、R8和R11可各自为氢,且R3、R4、R9和R10可各自为甲基。
在某些实施方式中,R1可选自烷基和烯基。因此,在这样的实施方式中,澄清剂可以是通过取代糖醇(例如,1,2,3-三脱氧壬糖醇或1,2,3-三脱氧壬-1-烯糖醇)与苯甲醛化合物(例如,未取代苯甲醛或取代苯甲醛)的反应制得的缩醛化合物。在这样的实施方式中,R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11可各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烯基、芳基和卤素。在更具体的实施方式中,R1选自烷基和烯基,R2、R3、R5、R6、R7、R8、R10和R11各自为氢,R12为-CHOHCH2OH,且R4和R9各自为烷基。在更具体的实施方式中,R1为正丙基,R2、R3、R5、R6、R7、R8、R10和R11各自为氢,R12为-CHOHCH2OH,且R4和R9各自为正丙基。
澄清剂可以任何合适的量存在于添加剂组合物中。在某些实施方式中,澄清剂在添加剂组合物中的存在量可为基于所述添加剂组合物总重的约1wt%或以上、约5wt%或以上、约10wt%或以上、约15wt%或以上、或者约20wt%或以上。在某些实施方式中,澄清剂在添加剂组合物中的存在量可为基于所述添加剂组合物总重的约50wt%或以下、约40wt%或以下、约30wt%或以下、或者约25wt%或以下。因此,在某些实施方式中,澄清剂在添加剂组合物中的存在量可为基于所述添加剂组合物总重的约1~约50wt%、约5~约40wt%、约10~约30wt%、或者约15~约25wt%(例如,约20~约25wt%)。
如上所述,本发明的添加剂组合物包括液体介质。所述液体介质选自液体烃类、表面活性剂以及它们的组合。适合用于本发明的添加剂组合物中的液体烃类可以是任何合适的液体烃。如本文所用的,术语“烃/烃类”意图泛指完全由碳原子和氢原子组成的有机化合物。因此,术语“烃/烃类”意图包含烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、芳烃(即,芳香烃)以及它们的组合和混合物。如本文所用的,术语“液体烃/烃类”和“液体烃介质”意指在约10℃~约40℃(例如,约15℃~约35℃或者约20℃~约30℃)的温度和约80kPa~约101kPa的压力下为液体的烃类。在某些实施方式中,液体烃介质可选自石蜡油(例如,由烷烃(诸如正烷烃)组成的油)、环烷油(例如,由环烷烃组成的油)、芳香油(例如,由芳烃或芳香烃组成的油)以及它们的混合物。在某些实施方式中,液体烃介质可以是石蜡油和环烷油的混合物,诸如矿物油。合适的矿物油包括但不限于Penreco以
Figure BDA0000088483580000051
之名出售的轻质矿物油(例如
Figure BDA0000088483580000052
7轻质矿物油NF)。
如上所述,添加剂组合物可包括表面活性剂。表面活性剂可单独存在于所述添加剂组合物中或与如上所述的液体烃组合存在。适合用于所述添加剂组合物中的表面活性剂在约10℃~约40℃(例如,约15℃~约35℃或者约20℃~约30℃)的温度和约80kPa~约101kPa的压力下通常为液体。在某些实施方式中,表面活性剂具有约6或以下的亲水性-亲油性平衡(HLB)。在某些实施方式中,表面活性剂可以是非离子表面活性剂。在某些实施方式中,表面活性剂可选自失水山梨糖醇酯,包括但不限于失水山梨糖醇单油酸酯、失水山梨糖醇三油酸酯、失水山梨糖醇单硬脂酸酯、失水山梨糖醇三硬脂酸酯以及它们的混合物。在某些实施方式中,表面活性剂可以是失水山梨糖醇单油酸酯表面活性剂,诸如
Figure BDA0000088483580000053
80表面活性剂。
液体介质(例如,液体烃、表面活性剂或它们的组合)通常为所述添加剂组合物的重要成分,提供了澄清剂和组合物中的任何其它固体成分(见下文)在其中分散或悬浮的介质。液体介质可以以任何合适的量存在于组合物中,所述合适量提供了用于澄清剂及添加剂组合物的其它固体成分的分散或悬浮的介质。如本文所用的,术语“被分散”、“分散”、“被悬浮”和“悬浮”意指以下系统:在该系统中,澄清剂遍布于液体介质中,并且在产品的贮存期限内不会沉降到可感知的程度。因此,尽管这些术语所用的方式包括了胶体系统(例如,其中澄清剂分散相的尺寸在约1nm~约1μm量级的添加剂组合物),这些术语还包括其中添加剂组合物分散相大于约1μm的添加剂组合物,条件是澄清剂在产品的贮存期限内不会沉降到可感知的程度。
在某些实施方式中,液体介质在添加剂组合物中的存在量为基于所述添加剂组合物总重的约50wt%或以上、约60wt%或以上、约70wt%或以上或约75wt%或以上。在某些实施方式中,液体介质在添加剂组合物中的存在量为基于所述添加剂组合物总重的约99wt%或以下、约95wt%或以下、约90wt%或以下、约85wt%或以下或者约80wt%或以下。因此,在某些实施方式中,液体介质在添加剂组合物中的存在量为基于所述添加剂组合物总重的约99~约50wt%、约95~约60wt%、约90~约70wt%、约85~约75wt%(例如,约80~约75wt%)。
在本发明的添加剂组合物的某些实施方式中,添加剂组合物包括液体烃介质,且所述液体烃介质在添加剂组合物中的存在量为基于所述添加剂组合物总重的约79.5wt%或以下。在本发明的添加剂组合物的某些实施方式中,所述添加剂组合物包括表面活性剂,且所述表面活性剂在添加剂组合物中的存在量为基于所述添加剂组合物总重的约0.5~约80wt%。
本发明的添加剂组合物可包括除澄清剂和液体介质之外的组分。例如,添加剂组合物可包括抗氧化剂、增滑剂(slip agents)、颜料、荧光增白剂、紫外线吸收剂和其它常用的热塑性聚合物添加剂。在某些实施方式中,所述组合物还可包括二氧化硅,诸如疏水性热解法二氧化硅。当存在于所述添加剂组合物中时,二氧化硅在添加剂组合物中的存在量可以是基于所述添加剂组合物总重的约0.2~约1.0wt%。
本发明的添加剂组合物可通过任何合适的方法制备。例如,本发明的添加剂组合物可通过以下方式制备:将各组分简单地添加在一起,并混合直至制成具有所需分散体或悬浮体的添加剂组合物。当添加剂组合物既包括液体烃介质又包括表面活性剂时,液体烃介质和表面活性剂可以以所需量合并并混合以制成基本均匀的混合物。一旦液体烃介质和表面活性剂已进行预混合,可加入澄清剂和其它组分(如果存在),并将混合物混合(例如,高强度混合)以制成基本均匀的分散体或悬浮体。
如上所述,相信本发明的添加剂组合物特别适合用于热塑性组合物中。特别是,本发明的添加剂组合物可与一种或多种热塑性聚合物组合以制备热塑性聚合物组合物。用于制备本发明的热塑性聚合物组合物的热塑性聚合物可以是任何合适的热塑性聚合物。合适的热塑性聚合物包括但不限于聚烯烃、聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、聚苯乙烯或聚酮(例如,在其主链中具有羰基基团的聚酮)。在某些实施方式中,热塑性聚合物可以是选自包含2~6个碳原子的脂肪族单烯烃的聚合物及共聚物的聚烯烃。这些聚合物和共聚物可具有约10,000~约2,000,000或者约30,000~约300,000的平均分子量。在某些实施方式中,热塑性聚合物是选自以下的聚烯烃:聚乙烯(例如,线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯)、聚丙烯、结晶乙烯/丙烯共聚物(无规或嵌段)、聚(1-丁烯)和聚甲基戊烯。在某些实施方式中,热塑性聚合物是选自聚丙烯、聚乙烯以及它们的混合物的聚烯烃。在某些实施方式中,热塑性聚合物是选自聚丙烯均聚物、聚丙烯无规共聚物、聚丙烯抗冲共聚物以及它们的混合物的聚丙烯。在更具体的实施方式中,热塑性聚合物是聚丙烯无规共聚物。
本发明的添加剂组合物可以以任何合适的量存在于热塑性聚合物组合物中。在某些实施方式中,添加剂组合物在热塑性聚合物组合物中的存在量为基于所述热塑性聚合物组合物总重的约0.4~约2.0wt%。也可以以足以提供落入所需范围的澄清剂浓度的量将添加剂组合物加入到热塑性聚合物中。因此,当添加剂组合物中的澄清剂浓度发生变化时,提供所需浓度所必需的特定添加剂组合物的量也将发生变化。在某些实施方式中,添加剂组合物在热塑性聚合物组合物中的存在量足以提供基于所述热塑性聚合物组合物总重的约100~约20,000ppm、约100~约10,000ppm、约100~约5,000ppm、约500~约3,000ppm或者约500~约2,500ppm(例如,约800~约2,500ppm)的澄清剂量。
本发明的热塑性聚合物组合物可通过任何合适的方法制造。以最普通的术语,热塑性聚合物组合物可通过包含以下步骤的方法制备:提供热塑性聚合物,提供根据本发明的添加剂组合物,以及将所述热塑性聚合物和所述添加剂组合物混合以制备热塑性聚合物组合物。热塑性聚合物和添加剂组合物可通过任何合适的方式混合。例如,可将添加剂组合物喷洒到粉状或粒状的热塑性聚合物上,然后将所得混合物低密度混合到将添加剂组合物基本均匀地分散在热塑性聚合物中。
以下实施例进一步说明了上面描述的主题,然而其当然不应被解释为以任何方式限制其范围。
实施例
实施例1
本实施例说明了根据本发明的添加剂组合物的制备以及根据本发明的热塑性聚合物组合物所显示的光学特性。通过掺合不同量的轻质矿物油(得自Penreco的
Figure BDA0000088483580000081
7轻质矿物油NF)、表面活性剂(
Figure BDA0000088483580000082
80)和澄清剂(得自美利肯化学公司(美利肯公司的子公司)的
Figure BDA0000088483580000083
3988i澄清剂)来制备六种添加剂组合物(样品1A~1F)。通过预掺合矿物油和表面活性剂并随后加入澄清剂来制备添加剂组合物。将得到的混合物高强度混合直到形成基本均匀的分散体或悬浮体。每种添加剂组合物中使用的矿物油、表面活性剂和澄清剂的量在下表1中列出。
表1.样品1A~1F中的矿物油、表面活性剂和澄清剂的量
  样品   矿物油(wt%)   表面活性剂(wt%)   澄清剂(wt%)
  1A   79   1   20
  1B   70   10   20
  1C   60   20   20
  1D   40   40   20
  1E   20   60   20
  1F   0   80   20
然后将每种所得添加剂组合物(样品1A~1F)添加到聚丙烯无规共聚物中以制备两种热塑性聚合物组合物。第一种热塑性聚合物组合物包含足以提供基于所述热塑性聚合物组合物总重的约1,000ppm的澄清剂浓度的添加剂组合物量,且第二种热塑性聚合物组合物包含足以提供基于所述热塑性聚合物组合物总重的约2,000ppm的澄清剂浓度的添加剂组合物量。通过以下方式制备热塑性聚合物组合物:将添加剂组合物加入到粒状的聚丙烯无规共聚物,并进行低密度混合以将添加剂组合物基本均匀地分布在所述粒状的聚丙烯无规共聚物中。
还通过以下方式制备两种对比热塑性聚合物组合物:向相同的聚丙烯无规共聚物中加入包含相同澄清剂(得自美利肯化学公司(美利肯公司的子公司)的
Figure BDA0000088483580000084
3988i澄清剂)的母料(masterbatch)。所述母料包含在聚丙烯均聚物载体中的约10wt%澄清剂。为制备所述对比热塑性聚合物组合物,将母料加入到聚丙烯无规共聚物中,其量足以得到包含约1,000ppm澄清剂的第一热塑性聚合物组合物(对比例1)和包含约2,000澄清剂的第二热塑性聚合物组合物(对比例2)。通过以下方式制备热塑性聚合物组合物:将母料加入到粒状的聚丙烯无规共聚物中,并进行低密度混合以将母料基本均匀地分布在所述粒状的聚丙烯无规共聚物中。
然后通过将所述粒状的聚丙烯无规共聚物在注射模具上注模而使用该组合物形成薄板。然后根据ASTM标准D1003-92使用BYK-Gardner Haze-Gard Plus对所得薄板进行测试,以确定每种聚丙烯无规共聚物组合物的浊度百分比。这些测量中每一个的结果在下表2中列出。
表2.使用样品1A~1F和对比例1和2制备的聚丙烯无规共聚物组合物的浊度测量结果
  聚合物组合物   样品  澄清剂(ppm)   浊度(%)
  对比例1   --  1,000   22.7
  1   1A  1,000   20.5
  2   1B  1,000   18.6
  3   1C  1,000   19.3
  4   1D  1,000   16.1
  5   1E  1,000   13.9
  6   1F  1,000   13.8
  对比例2   --  2,000   9.0
  7   1A  2,000   9.1
  8   1B  2,000   8.9
  9   1C  2,000   8.4
  10   1D  2,000   9.0
  11   1E  2,000   10.1
  12   1F  2,000   10.8
由澄清剂载荷为1,000ppm的对比例1和聚合物组合物1~6的浊度值比较可以看出,含有根据本发明的添加剂组合物的热塑性聚合物组合物所显示的浊度值均显著低于含有以其它方式添加的相同量澄清剂的热塑性聚合物组合物(即,对比例1)所显示的浊度值。事实上,聚合物组合物5和6所显示的浊度值接近于对比例2所显示的浊度值,后者含有两倍的澄清剂(即,2,000ppm的澄清剂)。
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本文中描述了本申请主题的优选实施方式,包括发明人所知的实施所要求保护的主题的最佳方式。当本领域技术人员在阅读前述描述时,那些优选实施方式的变化可变得明显。发明人预期本领域技术人员可恰当地使用这些变化,并且发明人认为本文所述主题可通过非本文所详细描述的方式实施。因此,如适用法律所允许的,本发明的公开内容包括所附权利要求中所述的主题的所有修改和等价形式。另外,除非在本文中另外标明或在上下文中明显矛盾,其所有可能变动中的上述元素的任何组合也包含在本发明的公开内容中。

Claims (14)

1.一种添加剂组合物,包括:
(a)液体烃介质;
(b)澄清剂,所述澄清剂包括糖醇的缩醛;和
(c)表面活性剂,其HLB为约6或以下。
2.一种添加剂组合物,包括:
(a)澄清剂,所述澄清剂包括糖醇的缩醛;
(b)液体介质,所述液体介质选自烃、HLB为约6或以下的表面活性剂以及它们的混合物,
其中所述澄清剂分散在所述液体介质中。
3.如权利要求1或2所述的添加剂组合物,其中所述液体烃介质选自石蜡油、环烷油、芳香油以及它们的混合物。
4.如权利要求1~3中任一项所述的添加剂组合物,其中所述液体烃介质在所述添加剂组合物中的存在量为基于所述添加剂组合物总重的约79.5wt%或以下。
5.如权利要求1~4中任一项所述的添加剂组合物,其中所述澄清剂是符合下式(I)的结构的糖醇的缩醛:
Figure FDA0000088483570000011
其中R1选自氢、烷基、烯基、羟烷基、烷氧基和卤代烷基团;其中R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烯基、芳基和卤素;以及,其中R12为选自-CH2OH和-CHOHCH2OH的羟烷基。
6.如权利要求5所述的添加剂组合物,其中R1是氢,且R12是-CHOHCH2OH。
7.如权利要求5或6所述的添加剂组合物,其中R2、R5、R6、R7、R8和R11各自是氢,且R3、R4、R9和R10各自是甲基。
8.如权利要求1~7中任一项所述的添加剂组合物,其中所述澄清剂在所述添加剂组合物中的存在量为基于所述添加剂组合物总重的约10~约30wt%。
9.如权利要求1~8中任一项所述的添加剂组合物,其中所述表面活性剂选自失水山梨糖醇单油酸酯、失水山梨糖醇三油酸酯、失水山梨糖醇单硬脂酸酯、失水山梨糖醇三硬脂酸酯以及它们的混合物。
10.如权利要求1~9中任一项所述的添加剂组合物,其中所述表面活性剂在所述添加剂组合物中的存在量为基于所述添加剂组合物总重的约0.5~约80wt%。
11.如权利要求1所述的添加剂组合物,其中所述添加剂组合物包括:
(a)约79.5wt%或以下的矿物油;
(b)约10~约30wt%的澄清剂,所述澄清剂符合下式(II)的结构:
Figure FDA0000088483570000021
(c)约0.5~约80wt%的失水山梨糖醇单油酸酯。
12.一种制备热塑性聚合物组合物的方法,所述方法包括以下步骤:
(a)提供热塑性聚合物;
(b)提供如权利要求1~11中任一项所述的添加剂组合物;和
(c)将所述热塑性聚合物与所述添加剂组合物混合以制备热塑性聚合物组合物。
13.如权利要求12所述的方法,其中所述热塑性聚合物选自聚丙烯均聚物、聚丙烯无规共聚物、聚丙烯抗冲共聚物以及它们的混合物。
14.如权利要求12或13所述的方法,其中所述添加剂组合物在所述热塑性聚合物组合物中的存在量为基于所述热塑性聚合物组合物总重的约0.4~约1.0wt%。
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