CN102348751A - 吹塑膜中的聚丙烯组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚丙烯组合物,其包含第一组分和第二组分,所述第一组分是在基于茂金属的催化剂体系存在下制造的丙烯聚合物,和所述第二组分是丙烯与一种或多种共聚单体的无规共聚物,所述无规共聚物是在齐格勒-纳塔聚合催化剂的存在下制造的。本发明的聚丙烯组合物特别适合用于吹塑膜并且特征在于优异的光学性能。进一步地,本发明涉及包含这样的吹塑膜的多层膜或叠层体。另外,本发明涉及制造这样的吹塑膜、多层膜或叠层体的方法。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯组合物,其包含第一组分和第二组分,所述第一组分是在基于茂金属的催化剂体系的存在下制造的丙烯聚合物,和所述第二组分是丙烯与一种或多种共聚单体的无规共聚物,所述无规共聚物是在齐格勒-纳塔聚合催化剂的存在下制造的。本发明的聚丙烯组合物特别适合用于吹塑膜并且特征在于优异的光学性能。此外,本发明涉及包括这样的吹塑膜的多层膜或叠层体。另外,本发明涉及制造这样的吹塑膜、多层膜或叠层体的方法。
背景技术
聚丙烯膜可通过许多不同的制造方法制造,仅举几个例子,所述制备方法例如流延膜法、吹塑膜法或BOPP(双轴取向聚丙烯)法。
在吹塑膜法中,使聚丙烯通过环形模口熔融挤出。熔融膜泡穿过空气环,所述空气环使所述膜泡膨胀并且帮助冷却该熔融聚丙烯。膜泡的进一步冷却可通过在膜泡的外表面和/或内表面上使用水(水骤冷吹塑膜)或者通过在膜泡的外表面和/或内表面上使用空气(空气骤冷吹塑膜)进行。最后将经冷却的膜泡瘪泡和卷绕。任选地,可将其纵切(slit)并且卷绕在两个单独的辊上。
吹塑膜法中常用的聚丙烯通常在用于水骤冷吹塑膜中时具有6dg/min-12dg/min的熔体流动指数,和在用于空气骤冷吹塑膜法中时具有0.8dg/min或者甚至更低-4dg/min的熔体流动指数。
虽然一些方法例如流延膜或BOPP法非常适合于聚丙烯并且容许制造良好品质的膜而没有主要的加工困难,但是迄今为止吹塑膜法的情况尚非如此。在吹塑膜法中,聚丙烯通常显示出差的加工性或者不足的光学性能或者两者。
因此,工业上需要未以上述缺陷为特征的聚丙烯或聚丙烯组合物。
因此,本发明的一个目的是提供在吹塑膜中具有良好的加工性的聚丙烯组合物。
本发明的进一步目的是提供在制成吹塑膜时具有良好的光学性能的聚丙烯组合物。
进一步地,本发明的一个目的是提供这样的聚丙烯组合物,其结合了在吹塑膜中的良好加工性和在制成吹塑膜时的良好光学性能。
另外,本发明的一个目的是提供具有良好光学性能的吹塑膜。
发明内容
本发明人已经发现,可通过本发明的聚丙烯组合物单独地实现以上目的的任一个或者实现以上目的的任一个与一个或多个其它目的组合。
为此,本发明提供具有0.1dg/min-15.0dg/min的熔体流动指数的聚丙烯组合物,所述聚丙烯组合物包含:
(a)相对于所述聚丙烯组合物为5重量%-50重量%的第一组分,所述第一组分是在基于茂金属的催化剂体系的存在下制造的丙烯聚合物,和
(b)相对于所述聚丙烯组合物为95重量%-50重量%的第二组分,所述第二组分是在齐格勒-纳塔聚合催化剂存在下制造的丙烯与一种或多种共聚单体的无规共聚物,
其中所述第一组分具有5.0dg/min-100dg/min的熔体流动指数,
其中所述第二组分包含相对于所述无规共聚物总重量为0.5重量%-6.0重量%的不同于丙烯的一种或多种共聚单体,并且所述第二组分具有0.5dg/min-5.0dg/min的熔体流动指数,其中所有的熔体流动指数都是根据ISO1133、条件L、在230℃和2.16kg下测量的。
进一步地,本发明提供包含上述聚丙烯组合物的吹塑膜。
另外,本发明提供制造吹塑膜的方法,所述方法包括如下步骤:
(a)将以上聚丙烯聚合物组合物提供给第一挤出机,
(b)通过环形模口熔融挤出步骤(a)的丙烯聚合物组合物以形成第一挤出物,和
(c)使前述步骤中获得的挤出物通过在所述挤出物的外表面和/或内表面上的空气和/或水冷却以形成吹塑膜。
本发明还涉及包含上述聚丙烯组合物的多层膜以及制造这样的多层膜的方法。
具体实施方式
对于本发明来说,术语“聚丙烯”和“丙烯聚合物”可作为同义词使用。术语“丙烯聚合物”意图包括丙烯均聚物和丙烯共聚物。
对于本发明来说,膜的优选厚度为5μm-300μm。更优选地,所述厚度为至少10μm或20μm,甚至更优选至少50μm,还甚至更优选至少75μm,和最优选至少100μm。更优选地,所述厚度为至多250μm,和最优选至多200μm。
对于本发明来说,多层膜定义为在单个挤出过程中,即通过膜的不同层的共挤出而制造的。
对于本发明来说,叠层体定义为是通过将彼此独立制造的至少两个膜组合而制造的。
聚丙烯组合物
本发明的聚丙烯组合物包含相对于所述聚丙烯组合物为5重量%-50重量%的第一组分和相对于所述聚丙烯组合物为95重量%-50重量%的第二组分。
本发明的聚丙烯组合物具有0.10dg/min-15.0dg/min的熔体流动指数(MFI)。当用于空气骤冷吹塑膜法中时,所述聚丙烯组合物的熔体流动指数(MFI)优选为至少0.25dg/min、更优选至少0.50dg/min、和最优选至少0.75dg/min;优选地其为至多8.0dg/min、更优选至多7.0dg/min或6.0dg/min、甚至更优选至多5.0dg/min、和最优选至多4.0dg/min。当用于水骤冷吹塑膜法中时,所述聚丙烯组合物的熔体流动指数(MFI)优选为至少4.0dg/min,更优选至少5.0dg/min、和最优选至少6.0dg/min;优选地其为至多14.0dg/min、更优选至多13.0dg/min和最优选至多12.0dg/min。所述熔体流动指数(MFI)根据ISO 1133、条件L、在230℃和2.16kg下测量。应以这样的方式理解所述聚丙烯组合物的熔体流动指数的范围:除了满足关于各个组分的熔体流动指数的所有条件之外,聚丙烯组合物本身也必须落在规定的熔体流动指数范围内。
对于本发明,优选的是所述聚丙烯组合物包含α成核剂,即其是经成核的。对于本发明来说,成核剂定义为使丙烯聚合物的结晶温度提高的化合物。
优选的是,相对于聚丙烯组合物的总重量,α-成核剂以10ppm-5000ppm的量包括在所述聚丙烯组合物中。优选地,相对于所述聚丙烯组合物的总重量,α成核剂的量为至少20ppm、30ppm、40ppm、50ppm、60ppm、70ppm、80ppm、90ppm、120ppm、140ppm、160ppm、180ppm或200ppm。优选地,相对于所述聚丙烯组合物的总重量,α成核剂的含量为至多4000ppm、3000ppm、2000ppm、1800ppm、1600ppm、1400ppm、1200ppm或1000ppm。
用于本发明中的成核剂可为本领域技术人员已知的任何α成核剂。然而,优选的是所述α成核剂选自滑石、羧酸盐、山梨糖醇缩醛、磷酸酯盐、取代的苯三甲酰胺和聚合物型成核剂,以及这些的共混物。更优选磷酸酯盐和羧酸盐。最优选磷酸酯盐。
在本发明中用作成核剂的羧酸盐的实例是有机羧酸盐。具体实例是苯甲酸钠和苯甲酸锂。所述有机羧酸盐还可为脂环族有机羧酸盐,优选双环的有机二羧酸盐并且更优选二环[2.2.1]庚烷二羧酸盐。该类型的成核剂由MillikenChemical以HPN-68出售。
山梨糖醇缩醛的实例是二亚苄基山梨糖醇(DBS)、二(对甲基-二亚苄基山梨糖醇)(MDBS)、二(对乙基-二亚苄基山梨糖醇)和二(3,4-二甲基-二亚苄基山梨糖醇)(DMDBS)。优选二(3,4-二甲基-二亚苄基山梨糖醇)(DMDBS)。这些可例如由Milliken Chemical以商品名Millad 3905、Millad 3940和Millad3988获得。
磷酸酯盐的实例是2,2′-亚甲基-二(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯的盐。这样的磷酸酯盐例如可由Asahi Denka以NA-11、NA-21或NA-71获得。
取代的三甲酰胺的实例为下列通式的那些:
其中R1、R2和R3彼此独立地选自C1-C20烷基、C5-C12环烷基、或苯基,其每一个又可被C1-C20烷基、C5-C12环烷基、苯基、羟基、C1-C20烷基氨基或C1-C20烷氧基等取代。C1-C20烷基的实例是甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、3-甲基丁基、己基、庚基、辛基或1,1,3,3-四甲基丁基。C5-C12环烷基的实例是环戊基、环己基、环辛基、环十二烷基、金刚烷基、2-甲基环己基、3-甲基环己基或2,3-二甲基环己基。在WO 03/102069中和Blomenhofer等人在Macromolecules 2005,38,3688-3695中公开了这样的成核剂。
聚合物型成核剂的实例是包含乙烯基化合物的聚合物型成核剂,所述聚合物型成核剂例如公开在EP-A1-0152701和EP-A2-0368577中。所述包含乙烯基化合物的聚合物型成核剂可与茂金属聚丙烯物理地或者化学地共混。在物理共混中,将所述包含乙烯基化合物的聚合物型成核剂在挤出机中或者在混合器中与茂金属催化丙烯聚合物混合。在化学共混中,以具有至少两个阶段的聚合方法制造包含所述包含乙烯基化合物的聚合物型成核剂的茂金属催化丙烯聚合物,在所述至少两个阶段之一中制造所述包含乙烯基化合物的聚合物型成核剂。优选的乙烯基化合物是具有至少6个碳原子的乙烯基环烷烃或乙烯基环烯烃,例如乙烯基环戊烷、乙烯基-3-甲基环戊烷、乙烯基环己烷、乙烯基-2-甲基环己烷、乙烯基-3-甲基环己烷、乙烯基降冰片烷、乙烯基环戊烯、乙烯基环己烯、乙烯基-2-甲基环己烯。最优选的乙烯基化合物是乙烯基环戊烷、乙烯基环己烷、乙烯基环戊烯和乙烯基环己烯。
聚合物型成核剂的进一步实例是聚-3-甲基-1-丁烯、聚二甲基苯乙烯、聚硅烷和聚烷基二甲苯。如对于所述包含乙烯基化合物的聚合物型成核剂所解释的,这些聚合物型成核剂也可通过化学或物理共混引入到茂金属催化丙烯聚合物中。
还可使用高密度聚乙烯例如可得自INEOS Polyolefins的RigidexHD6070EA,或者具有分步熔融流动(fractional melt flow)的聚丙烯,或者包含分步熔融流动部分的聚丙烯。
进一步地,可使用成核剂的共混物,例如滑石和磷酸酯盐的共混物或者滑石和包含乙烯基化合物的聚合物型成核剂的共混物。
可通过与纯的形式或者母料形式的α-成核剂共混(例如,通过干混或者熔融共混)将所述α-成核剂引入到聚丙烯组合物中。以下在本发明的范围内:可通过经成核的热塑性聚合物例如母料的混合(blending in)将所述α成核剂引入到所述聚丙烯组合物中,其中所述热塑性聚合物可与所述聚丙烯组合物的组分不同或相同。
本发明的聚丙烯组合物还可包含添加剂,例如抗氧化剂、光稳定剂、除酸剂、润滑剂、抗静电剂、填料、着色剂。有用添加剂的综述在PlasticsAdditives Handbook,H.Zweifel编辑,第五版,Hanser Publishers中给出。
第一组分
对于本发明,必要的是所述聚丙烯组合物的第一组分是茂金属催化丙烯聚合物,即它是在基于茂金属的聚合催化剂的存在下制造的。基于茂金属的聚合催化剂的使用赋予所述丙烯聚合物特定的性质。例如,与通过齐格勒-纳塔催化剂制造的丙烯聚合物相比,茂金属催化丙烯聚合物特征在于相当窄的分子量分布。在使用齐格勒-纳塔催化剂的丙烯聚合中,丙烯总是在生长着的聚合物链中进行1,2-插入,而基于茂金属的聚合催化剂总是导致一定百分比的2,1-插入。
虽然用于本发明的茂金属催化丙烯聚合物可为任何类型的丙烯聚合物,但优选的是其为丙烯均聚物或者丙烯与一种或多种共聚单体的无规共聚物。最优选地,所述茂金属催化丙烯聚合物是丙烯均聚物。
在所述第一组分是茂金属催化无规共聚物的情形下,所述一种或多种共聚单体优选地选自乙烯与C4-C10α-烯烃,例如1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或4-甲基-1-戊烯。乙烯和1-丁烯是优选的共聚单体。乙烯是最优选的共聚单体。
在所述第一组分是茂金属催化无规共聚物的情形下,其优选地包含最高达4.0重量%的一种或多种共聚单体。优选地,其包含最高达3.5重量%、最优选最高达3.0重量%的一种或多种共聚单体。优选的是其包含至少0.5重量%、和最优选至少1.0重量%。对于本发明来说,所述茂金属催化无规共聚物的共聚单体含量是相对于所述茂金属催化无规共聚物的总重量给出的。
所述茂金属催化丙烯聚合物的熔体流动指数为5.0dg/min-100dg/min。优选地,用于本发明的茂金属催化丙烯聚合物的熔体流动指数为至少10.0dg/min、和最优选至少12.0dg/min。优选地,所述熔体流动指数为至多80dg/min或60dg/min、更优选至多40dg/min、甚至更优选至多30dg/min、还甚至更优选至多20dg/min、和最优选至多18dg/min。所述熔体流动指数根据ISO 1133、条件L、在230℃和2.16kg下测量。
茂金属催化丙烯聚合物的分子量分布(MWD)(定义为重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比率)通常为1.0-8.0。优选地,其为至多6.0或5.0、更优选至多4.0、甚至更优选至多3.5、还甚至更优选至多3.0、和最优选至多2.5。分子量可通过尺寸排阻色谱法(SEC)测定。
优选地,用于本发明的茂金属催化丙烯均聚物特征在于135℃-165℃、更优选140℃-160℃、和最优选145℃-155℃的熔融温度。取决于共聚单体含量,可用于本发明的茂金属催化无规共聚物具有100℃-160℃的熔融温度。熔融温度可通过差示扫描量热法(DSC)根据ISO 3146测定。通常,为了消除样品的热历史,首先将它们加热至高于熔融温度的温度例如200℃,并在该温度下保持一定的时间例如3分钟。冷却后,然后对样品进行再加热以测量熔融温度。对于熔融温度的测定,所述加热和冷却速率为20℃/min。
优选地,用于本发明的茂金属催化丙烯聚合物特征在于低于4.0重量%、更优选低于3.5重量%、甚至更优选低于3.0重量%、还甚至更优选低于2.5重量%、和最优选低于2.0重量%的二甲苯可溶物含量。所述二甲苯可溶物含量(XS)通过如下测定:使丙烯聚合物在回流的二甲苯中溶解,将该溶液冷却至25℃,过滤该溶液,随后蒸发溶剂。然后对作为所述丙烯聚合物的二甲苯可溶物部分的残留物进行干燥和称重。
用于本发明的茂金属催化丙烯聚合物优选地特征在于高的全同立构规整度,其中mmmm五元组的含量为全同立构规整度的量度。优选地,mmmm五元组的含量为至少95%、和最优选至少97重量%。所述全同立构规整度可通过13C-NMR分析确定。
丙烯与一种或多种任选的共聚单体的聚合在一种或多种基于茂金属的聚合催化剂的存在下进行,所述基于茂金属的聚合催化剂包含一种或多种茂金属组分、载体和具有离子化作用的活化剂。这样的基于茂金属的聚合催化剂是本领域技术人员已知的并且无需很详细地解释。
用于制备所述茂金属催化丙烯聚合物的茂金属组分可为本领域已知的任何桥接的茂金属。优选地,其为由下列通式表示的茂金属:
μ-R1(C5R2R3R4R5)(C5R6R7R8R9)MX1X2 (I)
其中
桥R1是-(CR10R11)p-或-(SiR10R11)p-,其中p=1或2;优选地其为-(SiR10R11)-;
M是选自Ti、Zr和Hf的金属,优选地其是Zr;
X1和X2独立地选自卤素、氢、C1-C10烷基、C6-C15芳基、具有C1-C10烷基和C6-C15芳基的烷基芳基;R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11各自独立地选自氢、C1-C10烷基、C5-C7环烷基、C6-C15芳基、具有C1-C10烷基和C6-C15芳基的烷基芳基,或者任意两个相邻的R可形成环状的饱和或不饱和的C4-C10环;每个R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11又可以相同的方式被取代。
优选的茂金属组分由这样的通式(I)表示:其中
桥R1是SiR10R11;
M是Zr;
X1和X2独立地选自卤素、氢和C1-C10烷基;和
(C5R2R3R4R5)和(C5R6R7R8R9)是通式C9R12R13R14R15R16R17R18R19的茚基,其中R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18和R19各自独立地选自氢、C1-C10烷基、C5-C7环烷基、C6-C15芳基、和具有C1-C10烷基和C6-C15芳基的烷基芳基,或者任意两个相邻的R可形成环状的饱和或不饱和的C4-C10环;
R10和R11各自独立地选自C1-C10烷基、C5-C7环烷基和C6-C15芳基,或者R10和R11可形成环状的饱和或不饱和的C4-C10环;和
每个R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18和R19又可以相同的方式被取代。
C1-C10烷基的具体实例是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。C5-C7环烷基的具体实例是环戊基、环己基和环庚基。C6-C15芳基的具体实例是苯基和萘基。具有C1-C10烷基和C6-C15芳基的烷基芳基的具体实例是苄基(-CH2-C6H5)或异丙基-苯基(-C(CH3)2-C6H5)。其中任意两个相邻的R可形成的环状的饱和或者不饱和的C4-C10环的具体实例是苯并[e]茚基。
特别合适的茂金属是具有C2-对称性的那些。
特别合适的茂金属的实例是:
二甲基硅烷二基-双(环戊二烯基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(2-甲基-环戊二烯基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(3-甲基-环戊二烯基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(3-叔丁基-环戊二烯基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(3-叔丁基-5-甲基-环戊二烯基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(2,4-二甲基-环戊二烯基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(2-甲基-茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(3-甲基-茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(3-叔丁基-茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(4,7-二甲基-茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(四氢茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(苯并茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(3,3′-2-甲基-苯并茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(4-苯基-茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(2-甲基-4-苯基-茚基)二氯化锆、
亚乙基-双(茚基)二氯化锆、
亚乙基-双(四氢茚基)二氯化锆、
异亚丙基-(3-叔丁基-5-甲基-环戊二烯基)(芴基)二氯化锆。
丙烯与一种或多种任选的共聚单体在基于茂金属的聚合催化剂存在下的聚合可根据已知工艺在一个或多个聚合反应器中进行。本发明的茂金属催化丙烯聚合物优选地通过在液态丙烯中在20℃-100℃的温度下的聚合制造。优选地,温度为60℃-80℃。压力可为大气压或更高。其优选为25-50巴。通过向聚合介质中添加氢气调节聚合物链的分子量,并且因此调节茂金属聚丙烯的熔体流动。
第二组分
对于本发明,必要的是所述聚丙烯组合物的第二组分是丙烯和0.5重量%-6.0重量%的一种或多种不同于丙烯的共聚单体的无规共聚物,所述重量%是相对于所述无规共聚物的总重量而言的。优选地,所述第二组分包含至多5.5重量%、更优选至多5.0重量%和最优选至多4.5重量%的所述一种或多种不同于丙烯的共聚单体。优选的是所述无规共聚物包含至少0.5重量%、更优选至少1.0重量%、甚至更优选至少1.5重量%、还甚至更优选至少2.0重量%、和最优选至少2.5重量%的所述一种或多种不同于丙烯的共聚单体。对于本发明来说,所述无规共聚物的共聚单体含量是相对于所述无规共聚物的总重量给出的。
所述一种或多种共聚单体优选地选自乙烯和C4-C10α-烯烃,例如1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或4-甲基-1-戊烯。乙烯和1-丁烯是优选的共聚单体。乙烯是最优选的共聚单体。
所述第二组分的熔体流动指数(MFI)为0.5dg/min-5.0dg/min。优选地,所述第二组分的熔体流动指数(MFI)为至少1.0dg/min、和最优选至少1.5dg/min。优选地,所述第二组分的熔体流动指数(MFI)为至多4.0dg/min、更优选至多3.0dg/min、甚至更优选至多2.5dg/min和最优选至多2.0dg/min。所述熔体流动指数(MFI)根据ISO 1133、条件L、在230℃和2.16kg下测量。
对于本发明,还必要的是所述第二组分是丙烯和一种或多种不同于丙烯的共聚单体的无规共聚物,所述无规共聚物是在齐格勒-纳塔催化剂的存在下制造的。
齐格勒-纳塔催化剂包含:具有至少一个钛-卤素键的钛化合物、和内给体,这两者均负载在活性形式的卤化镁上。所述内给体是选自邻苯二甲酸酯、二醚、琥珀酸酯、二酮、烯氨基-亚胺、和这些的任意共混物的化合物。优选的内给体是选自邻苯二甲酸酯、二醚、琥珀酸酯、和这些的任意共混物的化合物。最优选的内部给体是选自邻苯二甲酸酯、二醚、或这些的共混物的化合物。
合适的邻苯二甲酸酯选自邻苯二甲酸烷基酯、邻苯二甲酸环烷基酯和邻苯二甲酸芳基酯,例如邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二苯酯和邻苯二甲酸苄基丁基酯。这样的催化剂例如可从Basell以Avant商品名购得。
合适的二醚是下式的1,3-二醚:
R1R2C(CH2OR3)(CH2OR4)
其中R1和R2相同或不同并且为C1-C18烷基、C3-C18环烷基或者C7-C18芳基;R3和R4相同或不同并且为C1-C4烷基;或者合适的二醚是其中2位的碳原子属于由5、6或者7个碳原子组成并且包含两个或三个不饱和度的环状或者多环状结构的1,3-二醚。公布的欧洲专利申请EP-A-0361493和EP-A-0728769中公开了该类型的醚。所述二醚的代表性实例是2-甲基-2-异丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二异丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-环戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-异戊基-1,3-二甲氧基丙烷、9,9-二(甲氧基甲基)芴。
合适的琥珀酸酯化合物具有下式:
其中R1-R4彼此相同或不同并且为氢、或者任选地包含杂原子的C1-C20线型或支化的烷基、烯基、环烷基、芳基、芳基烷基或者烷基芳基,并且与相同碳原子连接的R1-R4可连接在一起形成环;和R5和R6彼此相同或不同并且为任选地包含杂原子的线型或者支化的烷基、烯基、环烷基、芳基、芳基烷基或烷基芳基。
有机铝化合物有利地为:Al-三烷基系列的Al-烷基化合物,例如Al-三乙基、Al-三异丁基、Al-三正丁基;和包含两个或更多个彼此通过O或N原子、或者SO4或SO3基团结合的Al原子的线型或者环状的Al-烷基化合物。Al-三乙基是优选的。有利地,所述Al-三烷基具有相对于所述Al-三烷基低于1.0重量%的氢化物(以AlH3表示)含量。更优选地,所述氢化物含量低于0.5重量%,和最优选地所述氢化物含量低于0.1重量%。
所述有机铝化合物以使得具有1-1000的Al/Ti摩尔比的量使用。优选地,上限为200。
合适的外电子给体(ED)包括某些硅烷、醚、酯、胺、酮、杂环化合物、和这些的共混物。优选使用1,3-二醚或者硅烷。最优选使用如下通式的硅烷:
Ra pRb qSi(OR)(4-p-q)
其中Ra、Rb和Rc表示烃基,特别是烷基或者环烷基,和其中p和q是0-3的数且它们的和p+q等于或小于3。Ra、Rb和Rc可彼此独立地选择且可相同或者不同。这样的硅烷的具体实例是(叔丁基)2Si(OCH3)2、(环己基)(甲基)Si(OCH3)2(称作“C给体”)、(苯基)2Si(OCH3)2和(环戊基)2Si(OCH3)2(称作“D给体”)。
如果存在外给体(ED),则有机铝化合物与外给体(“Al/ED”)的摩尔比有利地为1-1000。Al/ED比的上限优选为至多800、更优选至多600和最优选至多400。Al/ED摩尔比的下限优选为至少5、更优选至少10。
使用氢气控制丙烯聚合物的链长。为了制造具有更高MFI(即具有更低的平均分子量和更短的聚合物链)的丙烯聚合物,需要提高聚合介质中的氢气浓度。相反,为了制造具有更低MFI(即具有更高的平均分子量和更长的聚合物链)的丙烯聚合物,必须降低聚合介质中的氢气浓度。
根据已知的工艺来进行丙烯的聚合。所述聚合可例如在作为反应介质的液态丙烯中进行。其也可在稀释剂(例如惰性烃(淤浆聚合))中或者在气相中进行。
在第一具体实施方案中,所述第二组分是丙烯与4.0重量%-4.5重量%乙烯的无规共聚物,其中所述重量%是相对于所述无规共聚物的总重量而言的。所述无规共聚物具有1.5dg/min-1.9dg/min的熔体流动指数,所述熔体流动指数根据ISO 1133、条件L、在230℃和2.16kg下测量。所述无规共聚物包含相对于所述无规共聚物的总重量为1200ppm-1600ppm的磷酸酯成核剂。
在第二具体实施方案中,所述第二组分是丙烯与2.5重量%-3.0重量%的乙烯的无规共聚物,其中所述重量%是相对于所述无规共聚物的总重量而言的。所述无规共聚物具有1.5dg/min-2.0dg/min的熔体流动指数,所述熔体流动指数根据ISO 1133、条件L、在230℃和2.16kg下测量。
吹塑膜
必要的是本发明的吹塑膜包含聚丙烯层,所述聚丙烯层以相对于所述聚丙烯层的总重量的至少50重量%包含本申请的聚丙烯组合物。优选地,所述聚丙烯层中包含至少70重量%、更优选至少90重量%、甚至更优选至少95重量%、还甚至更优选至少97重量%、和最优选至少99重量%的所述聚丙烯组合物。
如上所述的本发明的吹塑膜还可为多层结构体的一部分,所述多层结构体即具有至少两层的结构体,例如多层膜或者叠层体。因此,本发明还提供多层膜或者叠层体,其包括如上限定的聚丙烯层和一个或多个另外的聚合物层,所述另外的聚合物层包含相对于所述另外的聚合物层的总重量为至少50重量%的一种或多种另外的聚合物组合物。优选地,所述另外的聚合物层中包含至少70重量%、更优选至少90重量%、甚至更优选至少95重量%、还甚至更优选至少97重量%和最优选至少99重量%的所述另外的聚合物组合物。
所述另外的聚合物组合物优选地选自聚乙烯(PE)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯乙烯醇(EVOH)、聚碳酸酯(PC)、聚酯、含氟聚合物(例如偏氟乙烯(H2C=CF2)的聚合物和/或偏氟乙烯与六氟丙烯(F2C=CF-CF3)的共聚物)、聚酰胺、聚氯乙烯、聚(乳酸)、聚苯乙烯、和这些的共混物。
最优选所述另外的聚合物是在基于茂金属的催化剂体系存在下制造的聚乙烯,即茂金属催化乙烯聚合物。所述基于茂金属的催化剂体系的茂金属组分可为任何能够使乙烯聚合或者共聚的茂金属。所述茂金属可与用于制备所述第一组分的茂金属相同或者不同。然而,优选其为由以下通式表示的茂金属组分:
(μ-R1)q(C5R2R3R4R5)(C5R6R7R8R9)MX1X2 (II)
其中
桥R1是-(CR10R11)p-或-(SiR10R11)p-,其中p=1或2;优选地其为-(CR10R11)-;
q是0或者1,优选地q是1;
M是选自Ti、Zr和Hf的金属,优选地其是Zr;
X1和X2独立地选自卤素、氢和C1-C10烷基;和
(C5R2R3R4R5)和(C5R6R7R8R9)是通式C9R12R13R14R15R16R17R18R19的茚基,其中R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18和R19各自独立地选自氢、C1-C10烷基、C5-C7环烷基、C6-C15芳基、和具有C1-C10烷基和C6-C15芳基的烷基芳基,或者任意两个相邻的R可形成环状的饱和或不饱和的C4-C10环;
R10和R11各自独立地选自C1-C10烷基、C5-C7环烷基和C6-C15芳基,或者R10和R11可形成环状的饱和或不饱和的C4-C10环;和
每个R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18和R19又可以相同的方式被取代。
特别适合的茂金属的实例是:
双(环戊二烯基)二氯化锆、
双(正丁基-环戊二烯基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(2-甲基-茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(3-甲基-茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(3-叔丁基-茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(4,7-二甲基-茚基)二氯化锆、
二甲基硅烷二基-双(四氢茚基)二氯化锆、
亚乙基-双(茚基)二氯化锆、
亚乙基-双(四氢茚基)二氯化锆。
用于本发明的茂金属催化乙烯聚合物是乙烯均聚物或者是乙烯与一种或多种共聚单体的共聚物,所述一种或多种共聚单体优选是α-烯烃,更优选地选自由1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯和1-辛烯组成的列表,甚至更优选地选自由1-丁烯、1-己烯和1-辛烯组成的列表,和最优选是1-丁烯或者1-己烯。
用于本发明的茂金属催化乙烯聚合物的优选密度为0.910g/cm3-0.965g/cm3、和最优选0.920g/cm3-0.960g/cm3,所述密度根据ISO 1183测定。
用于本发明的茂金属催化乙烯聚合物的优选熔体指数为0.1dg/min-5.0dg/min、更优选0.3dg/min-4.5dg/min和最优选0.5dg/min-4.0dg/min,所述熔体指数(MI2)根据ISO 1133、在190℃的温度下在2.16kg负载下测定。
已经发现,当另外的层包含如上定义的茂金属催化乙烯聚合物时,可实现关于所述聚丙烯层和所述另外的层之间粘附的最好结果。已经进一步发现该选择导致关于多层膜的光学性能的优异结果。
替代地,本发明还提供包含如上定义的聚丙烯层和金属层的多层膜和叠层体。所述金属层可例如为铝层。
任选地,本发明的多层膜和叠层体可包含连接层,以提供层之间的粘附。
本发明的吹塑膜、多层膜和叠层体用于食品包装、阻隔(barrier)包装和医用器材的包装。在食品包装中,特别优选的是蒸煮(retort)包装和再加热包装(例如用于在微波炉中进行再加热)。
本发明的吹塑膜是通过将本发明的聚丙烯组合物提供至第一挤出机而制造的。通过环形模口熔融挤出所述聚丙烯组合物,以形成膜泡形式的第一挤出物。优选地,熔融挤出步骤中的熔体温度为180℃-300℃、更优选190℃-290℃、和最优选200℃-280℃。随后,所述第一挤出物穿过空气环,所述空气使所述膜泡膨胀并且帮助冷却该熔融聚丙烯。然后通过在所述第一挤出物的外表面和/或内表面上的空气和/或水冷却所述第一挤出物。优选地,通过在所述第一挤出物的外表面和/或内表面上的空气冷却所述第一挤出物。吹塑膜制造方法例如在Polypropylene Handbook,Nello Pasquini编辑,第二版,Carl Hanser Verlag,Munich 2005,412-414页中描述。
除了如上所述的本发明吹塑膜的制造步骤之外,本发明的多层膜的制造方法还进一步包括将至少一种另外的聚合物组合物提供至对应数量的另外的挤出机的步骤。所述至少一种另外的聚合物组合物通过环形模口熔融挤出以形成至少一种另外的挤出物。然后,将该至少一种另外的挤出物与所述第一挤出物(即所述聚丙烯组合物的挤出物)组合以形成膜泡形式的经组合的挤出物;然后如上所述对其进行冷却。
令人惊讶地,已经发现在吹塑膜制造中,根据本发明的聚丙烯组合物的使用提供优点。特别地,已经发现其容许制造具有非常良好的光学性能的吹塑膜。因此,本发明显示出在厚的吹塑膜制造方面的优点,所述厚的吹塑膜的制造迄今为止一直存在光学性能和/或商业上可行的制造速度不足的问题。或者,在标准厚度的吹塑膜的制造中,认为本发明容许制造速度的提高,同时保持较低制造速度的良好光学性能。如果吹塑膜生产线的冷却能力有限(即未装备以提供具有低的温度的冷却用空气例如5℃的冷却用空气),本发明还帮助流动(运行,running)吹塑膜。
本发明还提供包含本发明的吹塑膜的叠层体的制造方法。因此,通过压力、热量、粘合剂、或者这些的任意组合,使作为单层或作为多层膜的本发明的吹塑膜与至少一种另外的膜组合。优选的是所述至少一种另外的膜包含如上定义的另外的聚合物的至少一个层。
实施例
测试方法
丙烯聚合物的熔体流动指数(MFI)根据ISO 1133、条件L、在230℃和2.16kg下测量。
乙烯聚合物的熔体指数(MI2)根据ISO 1133、条件L、在190℃和2.16kg下测量。
乙烯聚合物的密度根据ISO 1183测量。
光学性能的测定:根据ASTM-D 2457,以45°的角度测定光泽度。根据ISO 14782测定雾度。
根据ISO 527-3测定屈服和断裂时的拉伸强度和伸长率。
通过尺寸排阻色谱法(SEC)在高温(145℃)下测定分子量。将10mg的PP样品在160℃下在10ml三氯苯(工业级)中溶解1小时。来自WATERS的Alliance GPCV 2000的分析条件为:
-体积:+/-400μl
-注入温度:140℃
-柱和检测器:145℃
-柱设置:2根Shodex AT-806MS和1根Styragel HT6E
-流速:1ml/min
-检测器:折射率
-校准:聚苯乙烯的窄标准物
-计算:基于Mark-Houwink关系(log(MPP)=log(MPS)-0.25323)
如下测量二甲苯可溶物(XS),即二甲苯可溶部分:称取4.5-5.5g的丙烯聚合物,置于烧瓶中并且添加300ml的二甲苯。将二甲苯在搅拌下加热以回流45分钟。在完全不加热的情况下继续搅拌15分钟。然后将烧瓶置于设定为25℃+/-1℃的恒温浴中1小时。用Whatman 4号滤纸过滤该溶液并且精确地收集100ml溶剂。然后蒸发溶剂并且将残留物干燥和称重。然后,根据下式计算二甲苯可溶物的百分比(“XS”),即二甲苯可溶部分的量:
XS(重量%)=(残留物的重量/PP的初始总重量)*300
其中所有的重量为相同单位,例如克。
使用400MHz Bruker NMR波谱仪在使得谱图中的信号强度与样品中有贡献的碳原子的总数成正比的条件下进行13C-NMR分析。这样的条件是本领域技术人员公知的,并且包括例如足够的驰豫时间等。在实践中,信号强度由其积分即对应面积得到。如下采集数据:使用质子去耦,每个谱图4000次扫描,20秒的脉冲重复延迟和26000Hz的谱宽。样品通过如下制备:将足够量的聚合物溶解在130℃的1,2,4-三氯苯(TCB,99%,光谱级别)中并且偶尔搅动以使样品均匀化,之后添加六氘代苯(C6D6,光谱级)和少量的六甲基二硅氧烷(HMDS,99.5+%),并且HMDS用作内标物。举例来说:将约200mg的聚合物溶解于2.0ml的TCB中,之后添加0.5毫升的C6D6和2-3滴的HMDS。
在数据采集后,化学位移以指认为2.03ppm值的内标物HMDS的信号为基准。
通过对整个聚合物的13C-NMR分析来测定全同立构规整度。在甲基的光谱区中,使用已公布的数据(例如A.Razavi,Macromol.Symp.,第89卷,345-367页)指认对应于五元组mmmm、mmmr、mmrr和mrrm的信号。仅考虑五元组mmmm、mmmr、mmrr和mrrm,因为对应于剩余五元组的信号的强度弱。对于与mmrr五元组相关的信号,由于其与涉及2,1-插入的甲基信号重叠,因此进行校正。然后根据下式计算mmmm五元组的百分比:
%mmmm=AREAmmmm/(AREAmmmm+AREAmmmr+AREAmmrr+AREAmrrm)·100
茂金属丙烯均聚物的2,1-插入百分比的测定:借助于公布的数据(例如,H.N.Cheng,J.Ewen,Makromol.Chem.,第190卷(1989),1931-1940页)鉴别对应于2,1-插入的信号。第一面积AREA1定义为对应于2,1-插入的信号的平均面积。第二面积AREA2定义为对应于1,2-插入的信号的平均面积。与1,2-插入有关的信号的指认是本领域技术人员公知的并且无需进一步解释。根据下式计算2,1-插入的百分比:
2,1-插入(%)=AREA1/(AREA1+AREA2)·100
其中2,1-插入的百分比是作为2,1-插入的丙烯相对于全部丙烯的摩尔百分比给出的。
丙烯和乙烯的茂金属无规共聚物的2,1-插入的百分比的测定由以下两种贡献决定:
(i)如上对于丙烯均聚物定义的2,1-插入的百分比,和
(ii)其中2,1-插入的丙烯与乙烯相邻的2,1-插入的百分比,
因此2,1-插入的总百分比对应于这两种贡献之和。对于情形(ii)的信号的指认可通过使用基准谱图或者通过参考已出版的文献进行。
茂金属无规共聚物的乙烯含量可通过13C-NMR确定为如下之和:
(i)如按照G.J.Ray等人在Macromolecules,第10卷,n°4,1977,773-778页中所述的程序测定的乙烯百分比,和
(ii)其中乙烯与2,1-插入的丙烯相邻的的乙烯百分比(参见上面)。
在TA Instruments的DSC 2690仪器上测量熔融温度。为了消除热历史,首先将样品加热至200℃并且在200℃下保持3分钟。然后以20℃/min的加热和冷却速率测定所报道的熔融温度。
材料
PPR-具有4.3重量%(相对于无规共聚物的总重量)的乙烯含量、1.7dg/min的熔体流动指数、和1400ppm的作为成核剂的磷酸酯盐的丙烯无规共聚物,其在齐格勒-纳塔聚合催化剂存在下制造。
MPP-丙烯均聚物,其具有14dg/min的熔体流动指数并且包含250ppm的作为成核剂的磷酸酯盐,其在基于茂金属的催化剂体系的存在下制造。定义为Mw/Mn的分子量分布为2.1。
MPE-在基于茂金属的催化剂体系存在下制造的聚乙烯,其中所述茂金属是桥接的双茚基型二茂锆,所述聚乙烯具有0.923g/cm3的密度和0.9dg/min的熔体指数(MI2)。
单层吹塑膜
在装有挤出机的Macchi MAR 450上制备具有约40μm厚度的单层吹塑膜,该挤出机具有45mm直径和30的长径比(L/D)的螺杆以及双凸缘(double-lipped)冷却环,其使用具有120mm直径的环形模口,所述环形模口的模口间隙设定为1.56mm。仅在外部使用具有约15℃温度的空气对膜泡进行冷却。模口处的熔体温度为约220℃。吹胀比为2.5。
实施例1
使用80重量%的作为第一组分的PPR和20重量%的作为第二组分的MPP的干共混物如上所述制备单层膜。机械和光学性能在表1中给出。
对比例1
仅使用PPR如上所述制备吹塑膜。机械和光学性能在表1中给出。
表1
实施例1和对比例1的吹塑膜的对比令人惊讶地显示,与单独的由使用齐格勒-纳塔聚合催化剂制备的丙烯与乙烯的无规共聚物制备的吹塑膜相比,使用齐格勒-纳塔聚合催化剂制备的丙烯与乙烯的无规共聚物、和茂金属催化丙烯均聚物的共混物具有改进的光学性能。就实施例1的膜中存在的成核剂的量比对比例1的膜中低使得宁愿预期相反的性能而言,这是令人惊讶的。
多层吹塑膜
在由Dr.Collin GmbH提供的共挤出吹塑膜生产线上制造多层吹塑膜。所述膜具有约25μm的厚度和A/B/A结构,其中每个外层A具有占总膜厚的25%的厚度和内层B具有占总膜厚的50%的厚度。模口处的熔体温度为约210℃。吹胀比为2.65。使用具有10℃温度的空气冷却膜泡。
实施例2
使用80重量%的作为第一组分的PPR和20重量%的作为第二组分的MPP的干共混物制备如上述那样制备的多层膜的外层A,和由MPE制备内层B。模口间隙设定为2mm。机械和光学性能在表2中给出。
实施例3
以对于实施例2所述的那样制备多层膜,除了使用50重量%的作为第一组分的PPR和50重量%的作为第二组分的MPP的干共混物制备多层膜的外层A之外。机械和光学性能在表2中给出。
对比例2
以用于外层A的纯PPR和所述内层B如上述那样制备多层膜,其中模口间隙设定在1.2mm。与实施例2和实施例3对比,每个外层A具有占总膜厚的25%的厚度和内层B具有占总膜厚的50%的厚度。机械和光学性能在表2中给出。
表2
基于多层膜的结果还表明,与其中省去第一组分并且仅使用第二组分的对比聚丙烯组合物相比,本发明的聚丙烯组合物导致这些膜改进的光学性能。
Claims (10)
1.聚丙烯组合物,其具有0.1dg/min-15.0dg/min的熔体流动指数,所述聚丙烯组合物包含:
(a)相对于所述聚丙烯组合物为5重量%-50重量%的第一组分,所述第一组分是在基于茂金属的催化剂体系存在下制造的丙烯聚合物,和
(b)相对于所述聚丙烯组合物为95重量%-50重量%的第二组分,所述第二组分是在齐格勒-纳塔聚合催化剂存在下制造的丙烯与一种或多种共聚单体的无规共聚物,
其中所述第一组分具有5.0dg/min-100dg/min的熔体流动指数,
其中所述第二组分包含相对于所述无规共聚物的总重量为0.5重量%-6.0重量%的不同于丙烯的一种或多种共聚单体,并且其中所述第二组分具有0.5dg/min-5.0dg/min的熔体流动指数,其中所有的熔体流动指数都是根据ISO 1133、条件L、在230℃和2.16kg下测量的。
2.根据权利要求1的聚丙烯组合物,其进一步包含α成核剂。
3.根据权利要求1或2的聚丙烯组合物,其进一步包含相对于所述聚丙烯组合物的总重量为10ppm-5000ppm的α成核剂。
4.根据前述权利要求中任一项的聚丙烯组合物,其中所述成核剂是磷酸酯盐。
5.根据前述权利要求中任一项的聚丙烯组合物,其中所述聚丙烯组合物具有0.25dg/min-8.0dg/min的熔体流动指数,所述熔体流动指数是根据ISO 1133、条件L、在230℃和2.16kg下测量的。
6.吹塑膜,其包含聚丙烯层,所述聚丙烯层又包含相对于所述聚丙烯层的总重量为至少50重量%的权利要求1-5的聚丙烯组合物。
7.根据权利要求6的吹塑膜,所述膜包含一个或多个另外的层,所述另外的层各自包含相对于所述另外的层的重量为至少50重量%的一种或多种另外的聚合物组合物。
8.根据权利要求7的吹塑膜,其中所述一种或多种另外的聚合物组合物是在基于茂金属的催化剂体系存在下制造的聚乙烯。
9.制造吹塑膜的方法,所述方法包括以下步骤:
(a)将权利要求1-5的聚丙烯聚合物组合物提供给第一挤出机,
(b)通过环形模口熔融挤出步骤(a)的丙烯聚合物组合物以形成第一挤出物,和
(c)使前述步骤中获得的挤出物通过在所述挤出物的外表面和/或内表面上的空气和/或水冷却以形成吹塑膜。
10.根据权利要求9的方法,所述方法进一步包括如下步骤:
(a’)将至少一种另外的聚合物组合物提供给相应数目的挤出机,
(b’)通过环形模口熔融挤出步骤(a′)的所述至少一种另外的聚合物组合物以形成至少一种另外的挤出物,
(b”)将步骤(a)和(a′)的挤出物组合以形成挤出物。
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