CN102388089A - 用于聚合物的添加剂浓缩物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浓缩物，包含一种液体载体材料和至少一种用于聚合物或聚合物掺混物的添加剂，其中该液体载体材料为三羟甲基丙烷的脂肪酸酯，其中该脂肪酸是具有直链或支链的C6-C16脂肪酸油酸酯或异硬脂酸酯，并且其中该添加剂更具体地为着色剂，如染料或颜料。

Description

用于聚合物的添加剂浓缩物

本发明涉及一种用于将添加剂引入到聚合物或通过熔融掺混的聚合物掺混物(或高分子共混物)中的添加剂的浓缩物。

如果一种颜色需要被引入到塑料制品或聚合物制品中，惯常是通过将着色剂如染料或颜料与聚合物树脂混合而进行，通常是以颗粒或粉末形式加料至挤出机或注射成型机的漏斗中，用以制备成需要的塑料制品。这种制品可以是瓶预成型件、管、盒、瓶、纤维、膜或片，但不限于这些。这同样应用于需要被引入到塑料材料中的添加剂。

为了加入添加剂，添加剂如颜料或颜料混合物，可以作为固体浓缩物或粉末形式、或作为在液体载体中的分散体加入。此类液体载体通常是惰性物质，包含如烃油类、食用油类、酯类、醇类、或其两种或更多种的混合物的物质。

必须选用任意此类载体使得与塑料具有好的相容性。另外，如果该模塑组合物用于制造食品包装，这些载体必须是无毒的。在相容性不好的情况下，载体从树脂中迁移出来会引起如由于迁移而变味、混浊(尤其是在聚酯应用中)、分层或力学破坏的问题。

无论如何，加入颜色/添加剂浓缩物不应该减慢塑料制品的生产率。这方面的例子是挤出机的螺丝滑出而损失对于聚酯类的注射压力。载体还应该对于加工条件是非反应性的：不应该发生热水解或氧化降解或与聚合物链的反应。由于这样，在每天的生产中黑斑是普遍现象，引起不合格(offspec)材料的增加。此外，液体浓缩物自身的加入应该仔细地监控；浓缩物的粘度和稳定性应该是稳定的，以防止在生产期间出现颜色改变(或色差，colour shift)。

一般而言，载体的使用量应满足保持为不负面影响塑料制品的最小量。这对于本领域普通技术人员是已知的，取决于聚合物，通常必须使用特定的载体。适用于聚酯类的载体通常与适用于聚烯烃或苯乙烯聚合物的载体具有不同的要求。

对于具有以上的有利性能的浓缩物具有需求，尤其是广泛应用于宽范围的聚合物、能够在通常的加工条件下稳定并对聚合物的性质没有负面影响的浓缩物。

令人惊奇的是，我们发现一些三羟甲基丙烷酯类可以用作对于着色剂和添加剂的载体，用于多种塑料和其应用中。这些载体表现出优越的性能，甚至是在非常高的添加水平。同样，可应用的各种不同聚合物也很令人惊奇。这些聚合物和聚合物掺混物包括聚酯类，如PET、PEN、PBT，聚碳酸酯，聚乳酸，还有乙烯聚合物，丙烯聚合物和苯乙烯聚合物。

因此，本发明在第一实施例中涉及一种浓缩物，含有一种液体载体材料和至少一种用于聚合物或聚合物掺混物的添加剂，其中该液体载体材料为三羟甲基丙烷的脂肪酸酯，其中该脂肪酸是具有直链或支链的C6-C16脂肪酸油酸酯或异硬脂酸酯。

本发明的另一个实施方式，涉及此类浓缩物通过将浓缩物与聚合物或聚合物掺混物的熔融物熔融掺混而将添加剂或着色剂引入到聚合物或聚合物掺混物中的应用。

本发明在第三实施方式中涉及用于生产聚酯材料的方法，包括将根据本发明的浓缩物加入到聚酯熔融物中，将浓缩物与聚酯熔融掺混并成型掺混物，从而获得预成型件、瓶、纤维、膜或片。

如以上所指出的，本发明是基于使用C6-C16脂肪酸，三羟甲基丙烷(2-乙基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇)的油酸酯或异硬脂酸酯的酯类作为用于聚合物所使用的添加剂和/或着色剂(如染料和颜料)的液体载体。虽然优选的是用作着色剂浓缩物，但是也可以将载体用于聚合物添加剂，如强化剂、紫外吸收剂、AA净化剂、除氧剂、抗滑剂、抗静电剂。作为着色剂，可使用已知的各种着色剂用于聚合物着色，尤其是用于聚酯着色。本发明发现尤其适用于聚酯瓶的预成型件着色。

酯类优选的是三酯。脂肪酸组分可为直链或支链的，并选自C6-C16油酸酯或异硬脂酸酯的脂肪酸部分。尤其优选的是使用C6-C14的脂肪酸酯。更优选的是庚酸酯、癸酸酯、辛酸酯、月桂酸酯、异硬脂酸酯和/或油酸酯。最优选的是月桂酸酯、癸酸酯和辛酸酯的三羟甲基丙烷三酯，或是其中任意两种或更多种的组合。

优选的C6-C14酯类的重要优势是其具有大大提高的光学性质，即它们具有超强的混浊(浊度)性能，含有它们的聚合物或聚合物掺混物与其他载体相比，具有大大降低的浊度。

在这方面值得注意的是，脂肪酸是天然产物，如所熟知的，其具有的结果是它们由不同链长的混合物组成，以指示值强调，即C8脂肪酸相应地除了含有主要的C8以外，还含有一定量的C6和C10，或者甚至还含有一些C4和C12。因此应当理解，链长指示脂肪酸部分被理解为在本领域中公认的含义，即混合物的链长围绕着指示值分布，指示的链长作为最主要成份而存在。

浓缩物的组成，即三羟甲基丙烷酯和添加剂的量，取决于实际的应用和材料，可能会有极大地改变。液体载体物质在所述浓缩物的量优选在1-95wt％之间，尤其优选在5-75wt％之间，余量为一种添加剂或多种添加剂。

浓缩物在其生产或加工过程中的一些阶段被引入到聚合物或聚合物掺混物中。优选在聚合物材料熔融加工/掺混过程中引入浓缩物，例如在混合器或挤出机中。然而，也可以在聚合物生产过程中或紧接其后加入浓缩物。

浓缩物在聚合物材料中的使用水平取决于不同的组成、浓缩物中的添加剂浓度，聚合物要求的添加剂/着色剂的量等等。

浓缩物可被加工的温度是相对可变的(灵活的)。如以上所指明的，材料在所有不同温度下都是非常稳定的。这意味着，一般不需要脱离聚合物所使用的正常加工温度。

浓缩物可被用于添加到聚合物中的添加剂而用于多种应用中，如PET预成型件的注塑，但不限于此。也可以用于聚酯片、纤维等的着色。更普遍地，该浓缩物可以与聚酯类如PET、PEN、PBT，聚碳酸酯，聚乳酸，乙烯聚合物，丙烯聚合物和苯乙烯聚合物联合使用。

浓缩物可通过将其各组份在适当的仪器中混合(研磨)而简单地制备，如装配有适当的溶解器叶片和/或玻珠研磨机的混合槽。

值得注意的是，已知三羟甲基丙烷酯类是在化学工业中具有广泛应用的产品。实例为润滑剂、稳定剂、脱模剂和分散剂。

现在将基于一些非限制性的实施例对本发明加以阐述。

实施例1：

颜色浓缩物的制备

浓缩物的样品利用Disperlux篮式碾磨机(Disperlux basket mill)来生产。将300克三羟甲基丙烷三月桂酸酯加入到1升的槽中，然后将着色的粉末(450克，溶剂蓝67∶溶剂黄1147∶溶剂红195的比例为13∶30∶50)逐渐混合。该混合物以2000rpm的速度搅拌30分钟进行分散。分散细度利用Hegmann测量仪检测。最终测定的细度在20微米以下。

实施例2：预成型件和瓶制品

将实施例1的颜色浓缩物在以下设备上用于生产聚酯(PET)预成型件(Invista T94N树脂(IV＝0.84dl/g)，25gr预成型件用于带有PCO颈磨光的0.5升瓶)：装配有Piovan T200干燥机和DB-60控制单元(PET被干燥至-45℃的露点)的Arburg Allrounder 320(挤出温度曲线、热流道温度被设定为285℃)。配料为0.6％的颜色浓缩物利用Maguire液体颜料泵MPA6-51进行操作。预成型件在Corpoplast LB01上利用标准PET吹瓶装置进行吹制。不加入颜色浓缩物生产相同的预成型件。

预成型件的特性粘度在间甲酚溶剂中根据EC 00.02.03测定。PET部分在间甲酚中于135℃溶解15分钟。测定在25℃下进行。接着进行对于测定透明塑料的浊度和发光透射率(D1003-61)的ASTM标准测试方法。所有的扫描都利用积分球进行(Diffuse Reflectance Accessory(漫反射率附件))。

结果如下：

图1显示配料对于注射压力只有很小的影响。

无色PET预成型件：IV＝0.80dl/g；

着色预成型件IV＝0.79dl/g

标准无色PET结果

光源＝CIE A

总发光透射率：Tt＝0.8838

弥散发光透射率：Td＝0.0018

浊度＝0.2014％

着色预成型件结果：

光源＝CIEA

总发光透射率：Tt＝0.8829

弥散发光透射率：Td＝0.0019

浊度＝0.2155％

上述结果表明特性粘度以及浊度水平并不受颜色浓缩物的配料影响。

实施例3

将150克三羟甲基丙烷月桂酸酯加入到0.5升的槽中，然后逐渐混合总共为25％的铁粉(氢还原的海绵铁颗粒，获自Hoganas，瑞典)。该混合物在惰性的氮气氛下，以1000rpm的速度搅拌30分钟以进行分散。分散细度利用Hegmann测量仪检测。最终测定的细度在50微米以下。

实施例4

将来自实施例3的添加剂浓缩物以0.5％和1％的配料量加入到ArburgAllrounder 320上的聚丙烯树脂(Lyondell Basell Stretchene 1903树脂)中。与实施例2相比，挤出温度曲线设定为245-245-250-250-250℃。热流道系统保持在温度为250℃。图2表明，尽管载体的量很高，但是总循环时间没有受影响，而且注射压力也没有降低。将预成型件在Corpoplast LB01上进行吹制。氧气浓度使用氧传感仪利用荧光进行测定。图3显示含有1％的含液体除氧剂瓶的氧清除性能，表明添加剂被成功地掺入到使用三羟甲基丙烷月桂酸酯载体的聚合物基质中。

Claims (14)

1.一种浓缩物，包含一种液体载体材料和至少一种用于聚合物或聚合物掺混物的添加剂，其中所述液体载体材料为三羟甲基丙烷的脂肪酸酯，其中所述脂肪酸是具有直链或支链的C6-C16脂肪酸油酸酯或异硬脂酸酯。

2.根据权利要求1所述的浓缩物，其中，所述液体载体材料在所述浓缩物中的量在其1-95wt％之间，优选在5-75wt％之间。

3.根据权利要求1或2所述的浓缩物，其中，三羟甲基丙烷的所述酯是三酯。

4.根据权利要求1-3所述的浓缩物，其中，所述脂肪酸是C6-C14脂肪酸。

5.根据权利要求1-4所述的浓缩物，其中，所述酯是庚酸酯、癸酸酯、辛酸酯、月桂酸酯、异硬脂酸酯和/或油酸酯。

6.根据权利要求1-5所述的浓缩物，其中，所述酯是月桂酸酯、癸酸酯和/或辛酸酯。

7.根据权利要求1-6所述的浓缩物，其中，所述添加剂是着色剂、强化剂、紫外吸收剂、AA净化剂、除氧剂、抗滑剂、抗静电剂。

8.根据权利要求1-6所述的浓缩物，其中，所述添加剂是颜料或染料。

9.根据权利要求1-8所述的浓缩物用于将添加剂引入至聚合物或聚合物掺混物中的应用。

10.根据权利要求8所述的添加剂用于聚合物或聚合物掺混物着色中的应用。

11.根据权利要求9或10所述的应用，其中，所述聚合物或聚合物掺混物选自聚酯类、丙烯聚合物类、乙烯聚合物类、苯乙烯聚合物类、聚碳酸酯和它们的掺混物的组。

12.根据权利要求11所述的应用，其中，所述聚酯类选自聚对苯二甲酸乙二酯和聚丙交酯。

13.根据权利要求12所述的应用，其中，所述聚酯类是聚对苯二甲酸乙二酯。

14.用于生产聚酯材料的方法，包括将根据权利要求1-8所述的浓缩物加入到一种聚酯的熔融物中，将所述浓缩物与所述聚酯熔融掺混，并成型所述掺混物，从而获得预成型件、瓶、纤维、膜或片。

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