CN103906796A - 膜挤出方法的增加的产量 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于制备聚丙烯膜的方法,通过这种方法获得的聚丙烯膜,所述聚丙烯膜作为包装材料的用途,包含所述聚丙烯膜的制品,以及涉及聚丙烯组合物用于改善膜制造方法的加工性的用途。
Description
本发明涉及用于制备聚丙烯膜的方法,通过这种方法获得的聚丙烯膜,所述聚丙烯膜作为包装材料的用途,包含所述聚丙烯膜的制品,以及涉及聚丙烯组合物用于改善膜制造方法的加工性的用途。
今天,聚丙烯是许多应用选择的材料。例如,聚丙烯普遍用于密封性能起重要作用的领域,如食品包装领域。与聚合物类型无关,聚合物最好必须满足所有期望的最终性能,另外必须可以容易地加工。在这方面主要的挑战是在保持膜生产线的良好密封性能的同时增加产量。尽管低的MFR2值对于高的密封强度、良好的机械性能和宽的使用温度范围是有利的,但是它们限制膜生产线的产量。
因此,本发明的一个目的是提供一种用于制备具有加工性和机械性能良好平衡的聚丙烯膜的方法,其提供。特别地,本发明的一个目的是提供一种用于制备聚丙烯膜的方法,其使得能够制备具有改善的加工性的膜,即膜生产线的产量应得到改善。本发明的另一目的在于该膜制造方法提供与可比较的膜制造方法的密封性能相当或甚至比可比较的膜制造方法的密封性能好的密封性能。
前述和其它目的通过本发明的主题来解决。本发明的有利实施方案在相应的从属权利要求中进行限定。
本发明的一个发现在于,在方法中使用包含少量高MFR2聚丙烯的聚丙烯组合物的情况下,在保持密封性能的同时明显地改善膜制造方法的产量。本发明的另一发现在于,在膜制造方法中使用的聚丙烯组合物必须包含具有在0.1g/10分钟至30g/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2(230℃)的聚丙烯和另外地少量具有相当高的、即至少250g/10分钟、如在250g/10分钟至2200g/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2(230℃)的其它聚丙烯。
因此,本发明涉及一种用于制备聚丙烯膜的方法,所述方法包括以下步骤:
a)提供聚丙烯组合物(PP-C),所述聚丙烯组合物(PP-C)包含
i)至少90重量%的聚丙烯(PP),所述聚丙烯(PP)具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)在0.1g/10分钟至30g/10分钟范围内的熔体流动速率和基于聚丙烯(PP)的总重量最多20重量%的共聚单体含量,共聚单体选自乙烯和/或C4至C12的α-烯烃,和
ii)在1重量%和10重量%之间的聚丙烯(H-PP),所述聚丙烯(H-PP)具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)至少250g/10分钟、如在250g/10分钟至2200g/10分钟范围内的熔体流动速率和基于聚丙烯(H-PP)的总重量最多5重量%的共聚单体含量,共聚单体选自乙烯和/或C4至C12的α-烯烃;和
b)挤出步骤a)的聚丙烯组合物(PP-C)以形成聚丙烯膜,
其中,项目a)情况下的重量百分比基于聚丙烯组合物(PP-C)的总重量,更优选基于聚丙烯组合物(PP-C)中存在的聚合物的总量,还更优选基于聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)一起的总量。
本发明人出人意料地发现,添加少量高MFR聚丙烯(H-PP)在保持密封性能的同时明显地改善膜生方法的产量,即根据本发明的方法尤其使得能够以比使用不含高MFR聚丙烯(H-PP)的聚丙烯的膜制造方法高的产量制备聚丙烯膜。
本发明的另一方面涉及一种通过这种方法获得的聚丙烯膜。本发明的又一方面涉及这种聚丙烯膜作为包装材料的用途。再一方面涉及一种包含这种聚丙烯膜的制品。
本发明的另一方面涉及所限定的聚丙烯组合物(PP-C)用于改善在挤出过程中由挤出机压力表示的膜制造方法的加工性的用途,其中所述改善由式(I)定义
(PP)/(PP-C)≥1.1 (I)
其中
(PP)为不含聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴],
(PP-C)为包含聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴]。
本发明的又一方面涉及所限定的为聚丙烯组合物(PP-C)的一部分的聚丙烯(H-PP)用于改善在挤出过程中由挤出机压力表示的膜制造方法的加工性的用途,其中所述改善由式(I)定义
(PP)/(PP-C)≥1.1 (I)
其中
(PP)为不含聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴],
(PP-C)为包含聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴]。
当在下文提到用于制备聚丙烯膜的方法的优选实施方案或技术细节时,应理解,这些优选实施方案或技术细节也适用于本发明的聚丙烯膜,本发明的聚丙烯膜的用途,本发明的制品,以及本发明的聚丙烯组合物或本发明的聚丙烯(H-PP)用于改善膜制造方法的加工性的用途。例如,当陈述所使用的聚丙烯组合物(PP-C)的聚丙烯(PP)优选为多相丙烯共聚物(HECO)和/或无规丙烯共聚物(R-PP)时,在本发明的聚丙烯膜、本发明的聚丙烯膜的用途、本发明的制品以及本发明的聚丙烯组合物(PP-C)用于改善膜制造方法的加工性的用途中提供的聚丙烯组合物(PP-C)的聚丙烯(PP)也优选为多相丙烯共聚物(HECO)和/或无规丙烯共聚物(R-PP)。
根据本发明的一个优选实施方案,聚丙烯(PP)具有a)根据ISO1133(230℃/2.16kg)在0.5g/10分钟至10g/10分钟范围内的熔体流动速率,和/或b)根据ISO11357-3所测量的至少150℃的熔融温度Tm,和/或c)根据ISO6427(23℃)所测量的大于2.5重量%的二甲苯冷可溶物含量(XCS),和/或d)根据ISO1183-187所测量在860kg/cm3至940kg/cm3的密度。
根据本发明的另一优选实施方案,聚丙烯(PP)为多相丙烯共聚物(HECO)和/或无规丙烯共聚物(R-PP),优选多相丙烯共聚物(HECO)。
根据本发明的又一优选实施方案,多相丙烯共聚物(HECO)包含a)50重量%至94重量%的基体(M),所述基体(M)为无规丙烯共聚物(R-PP)或丙烯均聚物(H-PP);和b)6重量%至50重量%的弹性体丙烯-乙烯共聚物(EPC),基于弹性体丙烯共聚物(EPC)的总重量,其具有在2.5重量%至45重量%范围内的共聚单体含量。
根据本发明的一个优选实施方案,基于无规丙烯共聚物(R-PP)的总重量,无规丙烯共聚物(R-PP)具有在1重量%至12重量%范围内的共聚单体含量,且共聚单体为乙烯。
根据本发明的另一优选实施方案,聚丙烯(H-PP)具有a)根据ISO1133(230℃/2.16kg)在250g/10分钟至2200g/10分钟范围内、如在500g/10分钟至1700g/10分钟范围内的熔体流动速率,和/或b)根据ISO11357-3所测量的至少148℃的熔融温度Tm,和/或c)根据ISO6427(23℃)所测量的不大于6.5重量%的二甲苯冷可溶物含量(XCS)。
根据本发明的又一优选实施方案,聚丙烯(H-PP)为丙烯均聚物(HH-PP)和/或无规丙烯共聚物(RH-PP),优选丙烯均聚物(HH-PP)。
根据本发明的一个优选实施方案,聚丙烯组合物(PP-C)包含a)至少95重量%的多相丙烯共聚物(HECO),和b)在1重量%和5重量%之间的丙烯均聚物(HH-PP),其中重量百分比基于聚丙烯组合物(PP-C)的总重量,更优选基于聚丙烯组合物(PP-C)中存在的聚合物的总量,还更优选基于多相丙烯共聚物(HECO)和丙烯均聚物(HH-PP)一起的总量。
根据本发明的另一优选实施方案,聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(H-PP)和聚丙烯(PP)之间根据ISO1133(230℃/2.16kg)的熔体流动速率之比[MFR2(H-PP)/MFR2(PP)]为至少8,更优选至少50,其中,“MFR2(H-PP)”为聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(H-PP)的MFR2(230℃),且“MFR2(PP)”为聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(PP)的MFR2(230℃)。
根据本发明的又一优选实施方案,聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)之间的重量比[(PP)/(H-PP)]为至少9/1,最优选至少20/1,其中,“(PP)”为聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(PP)的量,且“(H-PP)”为聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(H-PP)的量。
根据本发明的另一优选实施方案,聚丙烯膜为流延聚丙烯膜或挤出吹塑聚丙烯膜或双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜。
以下更详细地描述本发明。
根据本发明的方法包括至少两个方法步骤a)和b)。在方法步骤a)中,提供聚丙烯组合物(PP-C)。优选地,该步骤包括使聚丙烯(PP)与聚丙烯(H-PP)混合。该混合可以通过已知的方法,如通过干共混或(熔体)挤出来完成。在(熔体)挤出的情况下,优选地之后使聚丙烯组合物(PP-C)丸粒化。对于混合,可以使用常规混配或共混装置,例如Banbury混合机、双辊橡胶磨机、Buss共捏合机或双螺杆挤出机。从挤出机回收的聚合物材料通常是丸粒形式的。在混合步骤a)之后,在步骤b)中使用聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)的(预)混合物、即聚丙烯组合物(PP-C),即将其进料到膜制作生产线的挤出机中。因此,本发明的必要方面在于聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)不是单独地进料到挤出机中,而是以两种组分的(充分)混合物、即聚丙烯组合物(PP-C)进料到挤出机中。下文更详细地限定步骤b)。
在聚丙烯组合物(PP-C)包含大量具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)在0.1g/10分钟至30g/10分钟范围内、如0.1g/10分钟至20g/10分钟的熔体流动速率的聚丙烯(PP)和少量具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)至少250g/10分钟、如在500g/10分钟至2000g/10分钟范围内的熔体流动速率的聚丙烯(H-PP)的情况下,可获得尤其好的结果。
特别地,应了解,在本发明的方法中提供的聚丙烯组合物(PP-C)包含
i)至少90重量%的聚丙烯(PP),所述聚丙烯(PP)具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)在0.1g/10分钟至30g/10分钟范围内的熔体流动速率和基于聚丙烯(PP)的总重量最多20重量%的共聚单体含量,所述共聚单体选自乙烯和/或C4至C12的α-烯烃,和
ii)在1重量%和10重量%之间的聚丙烯(H-PP),所述聚丙烯(H-PP)具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)至少250g/10分钟、如在500g/10分钟至2000g/10分钟范围内的熔体流动速率和基于聚丙烯(H-PP)的总重量最多5重量%的共聚单体含量,所述共聚单体选自乙烯和/或C4至C12的α-烯烃,
其中,(PP)和(H-PP)的重量百分比基于聚丙烯组合物(PP-C)的总重量,更优选基于聚丙烯组合物(PP-C)中存在的聚合物的总量,还更优选基于聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)一起的总量。
在本发明的一个优选实施方案中,聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)的重量比为9/1至60/1,更优选12/1至50/1,仍更优选15/1至45/1,还更优选20/1至45/1。
因此,在本发明的另一优选实施方案中,在本发明的方法中提供的聚丙烯组合物(PP-C)包含
i)至少93重量%的聚丙烯(PP),和
ii)在1重量%和7重量%之间的聚丙烯(H-PP),
其中,重量百分比基于聚丙烯组合物(PP-C)的总重量,更优选基于聚丙烯组合物(PP-C)中存在的聚合物的总量,还更优选基于聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)一起的总量。
例如,在本发明的方法中提供的聚丙烯组合物(PP-C)包含
i)在95重量%和99重量%之间的聚丙烯(PP),和
ii)在1重量%和5重量%之间的聚丙烯(H-PP),
其中,重量百分比基于聚丙烯组合物(PP-C)的总重量,更优选基于聚丙烯组合物(PP-C)中存在的聚合物的总量,还更优选基于聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)一起的总量。
在本发明的方法中提供的聚丙烯组合物(PP-C)可以包含其它组分。因此,基于聚丙烯组合物(PP-C)中存在的聚合物的总量,聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)一起的总量为至少60重量%,更优选至少80重量%,如80重量%至99重量%,还更优选90重量%至100重量%。在一个具体实施方案中,聚丙烯组合物(PP-C)仅包含如本发明所限定的聚丙烯(PP)和(H-PP)作为聚合物组分。相应地,基于总的聚丙烯组合物(PP-C),聚丙烯的量、优选(PP)和(H-PP)一起的量可以不是100重量%。因此,其余部分到100重量%可以通过本领域中已知的其它添加剂来完成。然而,在总的聚丙烯组合物(PP-C)内,该其余部分应不大于3重量%,如不大于1.0重量%。例如,本发明的聚丙烯组合物(PP-C)可以另外地包含少量选自抗氧化剂、稳定剂、填料、着色剂、成核剂和抗静电剂的添加剂。通常,它们在聚合中获得的粉状产物的造粒过程中并入。因此,聚合物、更优选聚丙烯(PP)和(H-PP)一起占总的聚丙烯组合物(PP-C)的至少97重量%、更优选至少99重量%。主要和次要抗氧化剂包括例如受阻酚、受阻胺和磷酸盐。成核剂包括例如苯甲酸钠,山梨醇衍生物如双-(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇,和诺尼醇(nonitol)衍生物如1,2,3-三脱氧-4,6:5,7-双-O[(4-丙基苯基)亚甲基]-诺尼醇。还可以包含其它添加剂,例如分散剂和抗静电剂,如单硬脂酸甘油酯。滑爽剂包括例如油酸酰胺和芥酸酰胺。通常还使用催化剂减活剂,例如硬脂酸钙、水滑石和氧化钙,和/或本领域中已知的其它酸中和剂。
本发明方法的步骤a)中提供的聚丙烯组合物(PP-C)具有相当低的熔体流动速率。熔体流动速率主要取决于平均分子量。这是因为事实上长的分子相比短的分子使材料具有更低的流动趋势。分子量增加意味着MFR2值降低。熔体流动速率(MFR2)是在规定的温度和压力条件下通过限定口模排出的聚合物以g/10分钟计所测量的,并且是聚合物黏度的量度,而对于每种聚合物而言其黏度又主要受其分子量和其支化程度影响。在230℃和2.16kg负荷下(ISO1133)测量的熔体流动速率标示为MFR2(230℃)。
因此,优选地,在本发明中,聚丙烯组合物(PP-C)具有不大于50g/10分钟、更优选不大于20g/10分钟的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)。在本发明的一个优选实施方案中,聚丙烯组合物(PP-C)具有在0.1g/10分钟至50g/10分钟范围内、更优选在0.5g/10分钟至20g/10分钟范围内、仍更优选地在0.7g/10分钟至15g/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)。
此外,聚丙烯组合物(PP-C)优选地包含弹性体聚合物组分,如乙烯丙烯橡胶。换而言之,聚丙烯组合物(PP-C)优选地包含多相聚丙烯组合物,即由其中分散有弹性体相的聚丙烯基体构成的体系。这类体系的特征在于相当高的二甲苯冷可溶物含量(XCS)。因此,本发明的聚丙烯组合物(PP-C)与不含这种多相体系的聚丙烯组合物(PP-C)的区别在于相当高的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。因此,聚丙烯组合物(PP-C)优选地具有大于5重量%、更优选大于10重量%、最优选大于12重量%的二甲苯冷可溶物部分(XCS)。
关于二甲苯冷可溶物部分(XCS)的上限,应了解,聚丙烯组合物(PP-C)具有低于50重量%、更优选在8重量%至50重量%范围内、更优选在8重量%至35重量%范围内、还更优选在10重量%至25重量%范围内的二甲苯冷可溶物部分(XCS)。
本发明的聚丙烯组合物(PP-C)特别地通过其各个组分进一步限定。
一个强制性要求是具有相当低的熔体流动速率MFR2(230℃)的聚丙烯(PP)的存在。因此,聚丙烯组合物(PP-C)应包含具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)在0.1g/10分钟至30g/10分钟范围内的熔体流动速率的聚丙烯(PP)。此外,聚丙烯(PP)进一步限定为最多20重量%的共聚单体含量,所述共聚单体选自乙烯和/或C4至C12的α-烯烃。
在本发明的一个优选实施方案中,聚丙烯(PP)的特征在于根据ISO1133所测量的在0.5g/10分钟至30.0g/10分钟范围内、更优选在0.5g/10分钟至20.0g/10分钟范围内、还更优选在0.5g/10分钟至10.0g/10分钟范围内、仍更优选在0.5g/10分钟至5.0g/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2(230℃)。例如,聚丙烯(PP)具有根据ISO1133所测量的在0.5g/10分钟至3.5g/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2(230℃)。
在这种情况下,应指出,聚丙烯(PP)的特征优选地在于中等的分子量分布(MWD)。因此,聚丙烯(PP)具有根据ISO16014通过体积排阻色谱(SEC)所测量的至少2.0、更优选至少2.2、还更优选在2.0至6.0范围内的分子量分布(MWD)。
另外地或可替代地,应了解,聚丙烯(PP)是热稳定的,即具有如通过差示扫描量热法(DSC)确定的至少150℃、更优选至少155℃、如至少160℃的熔融温度Tm。在本发明的一个优选实施方案中,聚丙烯(PP)具有如通过差示扫描量热法(DSC)确定的在150℃和170℃之间、更优选在155℃和168℃之间、最优选在158℃和165℃之间的熔融温度Tm。
另外,优选地,聚丙烯(PP)的结晶温度为至少100℃,仍更优选在108℃至125℃的范围内。
聚丙烯(PP)可以是多相丙烯共聚物(HECO)和/或无规丙烯共聚物(R-PP)。优选地,聚丙烯(PP)为多相丙烯共聚物(HECO)。
因此,如果下文没有另外说明,则对于上述聚丙烯(PP)所限定的性能也适合于其特定实施方案,即多相丙烯共聚物(HECO)和无规丙烯共聚物(R-PP)。
根据本发明的多相丙烯共聚物(HECO)包含作为基体(M)的聚丙烯(PP-M)和分散在其中的弹性体丙烯共聚物(EPC)。因此,聚丙烯基体(M)含有(精细)分散的不是基体(M)的一部分的包含物,并且所述包含物含有弹性体丙烯共聚物(EPC)。根据本发明的术语“包含物”应优选地表示所述基体和包含物在多相体系内形成不同的相,所述包含物例如通过高分辨显微镜、如电子显微镜或原子力显微镜或通过动态机械热分析(DMTA)是可见的。具体地,在DMTA中,多相结构的存在可以通过至少两个明显的玻璃化转变温度的存在来识别。
优选地,根据本发明的多相丙烯共聚物(HECO)仅包含聚丙烯(PP-M)和弹性体丙烯共聚物(EPC)作为聚合物组分。换而言之,多相丙烯共聚物(HECO)可以含有其它添加剂,但不含基于总的多相丙烯共聚物(HECO)超过2重量%、更优选超过1重量%、如超过0.5重量%的量的其它聚合物。一种可以以如此低的量存在的额外聚合物是聚乙烯,所述聚乙烯是通过多相丙烯共聚物(HECO)的制备所获得的副反应产物。因此,特别应了解,本发明的多相丙烯共聚物(HECO)仅含有聚丙烯基体(M)、弹性体丙烯共聚物(EPC)和任选地如本段落所述量的聚乙烯。
除了丙烯之外,多相丙烯共聚物(HECO)还包含共聚单体。优选地,除了丙烯之外,多相丙烯共聚物(HECO)还包含乙烯和/或C4至C12的α-烯烃。因此,术语“丙烯共聚物”应理解为包含衍生自以下的单元,优选由衍生自以下的单元构成
(a)丙烯
和
(b)乙烯和/或C4至C12的α-烯烃。
因此,多相丙烯共聚物(HECO)、即基体(M)和/或弹性体丙烯共聚物(EPC)包含可与丙烯共聚合的单体,例如共聚单体,如乙烯和/或C4至C12的α-烯烃,特别是乙烯和/或C4至C8的α-烯烃,例如1-丁烯和/或1-己烯。优选地,多相丙烯共聚物(HECO)包含选自乙烯、1-丁烯和1-己烯的可与丙烯共聚合的单体,尤其由选自乙烯、1-丁烯和1-己烯的可与丙烯共聚合的单体构成。更具体地,除了丙烯之外,多相丙烯共聚物(HECO)还包含衍生自乙烯和/或1-丁烯的单元。在一个优选实施方案中,多相丙烯共聚物(HECO)仅包含衍生自乙烯和丙烯的单元。仍更优选地,基体(M)以及弹性体丙烯共聚物(EPC)含有相同的共聚单体,如乙烯。
因此,弹性体丙烯共聚物(EPC)优选为乙烯丙烯橡胶(EPR),而基体(M)为无规丙烯共聚物(R-MPP)或丙烯均聚物(H-MPP),优选丙烯均聚物(H-MPP)。
另外,应了解,多相丙烯共聚物(HECO)优选地具有低于20重量%、更优选在2.5重量%至20重量%范围内、更优选在3重量%至18重量%范围内、还更优选在4重量%至15重量%范围内的共聚单体含量。
因此,应了解,多相丙烯共聚物(HECO)包含
a)基于多相丙烯共聚物(HECO),50重量%至94重量%、如75重量%至92重量%的基体(M),所述基体(M)为无规丙烯共聚物(R-MPP)或丙烯均聚物(H-MPP),和
b)基于多相丙烯共聚物(HECO),6重量%至50重量%、如8重量%至25重量%的弹性体丙烯-乙烯共聚物(EPC),
其中,基于多相丙烯共聚物(HECO)的总重量,多相丙烯共聚物(HECO)具有在2.5重量%至20.0重量%范围内的共聚单体含量。
在本发明的一个优选实施方案中,多相丙烯共聚物(HECO)包含
a)基于多相丙烯共聚物(HECO),50重量%至94重量%、如75重量%至92重量%的基体(M),所述基体(M)为无规丙烯共聚物(R-MPP)或丙烯均聚物(H-MPP),和
b)基于多相丙烯共聚物(HECO),6重量%至50重量%、如8重量%至25重量%的弹性体丙烯-乙烯共聚物(EPC),
其中,基于多相丙烯共聚物(HECO)的总重量,多相丙烯共聚物(HECO)具有在3.0重量%至12.0重量%范围内的共聚单体含量。
例如,多相丙烯共聚物(HECO)包含
a)基于多相丙烯共聚物(HECO),50重量%至94重量%、如75重量%至92重量%的基体(M),所述基体(M)为无规丙烯共聚物(R-MPP)或丙烯均聚物(H-MPP),和
b)基于多相丙烯共聚物(HECO),6重量%至50重量%、如8重量%至25重量%的弹性体丙烯-乙烯共聚物(EPC),
其中,基于多相丙烯共聚物(HECO)的总重量,多相丙烯共聚物(HECO)具有在3.5重量%至10.0重量%范围内的共聚单体含量。
多相丙烯共聚物(HECO)特别地由基体(M)与分散在其中的弹性体丙烯共聚物(EPC)来限定。因此,现在更详细地限定这两种组分。
基体(M)为聚丙烯(PP-M),更优选无规丙烯共聚物(R-MPP)或丙烯均聚物(H-MPP),尤其优选丙烯均聚物(H-MPP)。
在本发明全文所使用的表述丙烯均聚物涉及基本上由丙烯单元构成的聚丙烯,即由等于或低于99.9重量%的丙烯单元构成的聚丙烯。在一个优选实施方案中,丙烯均聚物中仅可检测到丙烯单元。
因此,在基体(M)为丙烯均聚物(H-MPP)的情况下,其优选地具有小于6.5重量%、更优选在0.5重量%至6.5重量%范围内的二甲苯冷可溶物部分。
在聚丙烯(PP-M)为无规丙烯共聚物(R-MPP)的情况下,应了解,无规丙烯共聚物(R-MPP)包含可与丙烯共聚合的单体,例如共聚单体,如乙烯和/或C4至C12的α-烯烃,特别是乙烯和/或C4至C8的α-烯烃,例如1-丁烯和/或1-己烯。优选地,根据本发明的无规丙烯共聚物(R-MPP)包含选自乙烯、1-丁烯和1-己烯的可与丙烯共聚合的单体,尤其由选自乙烯、1-丁烯和1-己烯的可与丙烯共聚合的单体构成。更具体地,除了丙烯之外,本发明的无规丙烯共聚物(R-MPP)还包含衍生自乙烯和/或1-丁烯的单元。在一个优选实施方案中,无规丙烯共聚物(R-MPP)仅包含衍生自乙烯和丙烯的单元。
另外,应了解,无规丙烯共聚物(R-MPP)优选地具有在0.5重量%至12.0重量%范围内、更优选在大于1.0重量%至9重量%范围内、还更优选在1.0重量%至5.0重量%范围内的共聚单体含量。
因此,应了解,为无规丙烯共聚物(R-MPP)的基体(M)具有小于12重量%、更优选小于9重量%、甚至更优选小于8重量%、如在1重量%至9重量%范围内的二甲苯冷可溶部分。
术语“无规”表示丙烯共聚物(R-MPP)的共聚单体是在丙烯共聚物内随机分布的。术语“无规”根据IUPAC(聚合物科学中基本术语的术语表;IUPAC推荐,1996)来理解。
如上所述,聚丙烯(PP)具有相当低的熔体流动速率。因此,对于多相丙烯共聚物(HECO)的基体(M),即聚丙烯(PP-M)同样如此。因此,优选地,基体(M)的聚丙烯(PP-M)具有根据ISO1133所测量的在0.1g/10分钟至30.0g/10分钟范围内、更优选在0.5g/10分钟至20.0g/10分钟范围内、仍更优选在0.1g/10分钟至10g/10分钟范围内的熔体流动速度MFR2(230℃)。
多相丙烯共聚物(HECO)的另一必要组分为分散在基体(M)、即聚丙烯(PP-M)中的弹性体丙烯共聚物(EPC)。关于弹性体丙烯共聚物(EPC)中使用的共聚单体,其涉及对于多相丙烯共聚物(HECO)的基体(M)所提供的信息。因此,弹性体丙烯共聚物(EPC)包含可与丙烯共聚合的单体,例如共聚单体,如乙烯和/或C4至C12的α-烯烃,特别是乙烯和/或C4至C8的α-烯烃,例如1-丁烯和/或1-己烯。优选地,弹性体丙烯共聚物(EPC)包含选自乙烯、1-丁烯和1-己烯的可与丙烯共聚合的单体,尤其是由选自乙烯、1-丁烯和1-己烯的可与丙烯共聚合的单体构成。更具体地,除了丙烯之外,弹性体丙烯共聚物(EPC)还包含衍生自乙烯和/或1-丁烯的单元。因此,在一个尤其优选的实施方案中,弹性体丙烯共聚物(EPC)仅包含衍生自乙烯和丙烯的单元。
因此,弹性体丙烯共聚物(EPC)优选为弹性体丙烯-乙烯共聚物。
如本发明中所使用的,术语“弹性体”对应于通常公认的含义,并且是指或多或少具有非晶性质的橡胶状聚合材料。
弹性体丙烯共聚物(EPC)的性能主要影响多相丙烯共聚物(HECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。因此,根据本发明,多相丙烯共聚物(HECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)部分被视为多相丙烯共聚物(HECO)的弹性体丙烯共聚物(EPC)。在本发明的情况下,二甲苯冷可溶物(XCS)部分也被称为“非晶部分”。
因此,多相丙烯共聚物(HECO)的弹性体丙烯共聚物(EPC)、即二甲苯冷可溶物(XCS)部分的量优选为至少8重量%,更优选在8重量%至50重量%的范围内,仍更优选在9重量%至35重量%的范围内,如10重量%至25重量%。
弹性体丙烯共聚物(EPC)内的共聚单体含量、优选乙烯含量应优选地也在一特定范围内。因此,在一个优选实施方案中,多相丙烯共聚物(HECO)的弹性体丙烯共聚物(EPC)、即二甲苯冷可溶部分(XCS)的共聚单体含量、更优选乙烯含量等于或小于50.0重量%,更优选在25.0重量%至50.0重量%的范围内。因此,应了解,多相丙烯共聚物(HECO)的弹性体丙烯共聚物(EPC)、即二甲苯冷可溶部分(XCS)的丙烯含量大于50.0重量%,更优选在50.0重量%至75.0重量%的范围内。
因此,应了解,多相丙烯共聚物(HECO)的二甲苯冷可溶物部分(XCS)具有根据ISO1628-1(在135℃在萘烷中)所测量的等于或高于0.8dl/g、更优选等于或高于1.0dl/g即1.2dl/g、仍更优选在1.0dl/g至5.0dl/g范围内、即1.2dl/g至5.0dl/g的特性黏数(IV)。
适合于本发明的聚丙烯组合物(PP-C)的聚丙烯(PP)可从多种商业来源得到。有用的聚丙烯(PP)包括可从奥地利维也纳的Borealis AG以BA110CF得到的多相丙烯共聚物(HECO)。
弹性体丙烯共聚物(EPC)可以通过已知的聚合方法例如溶液聚合、悬浮聚合和气相聚合使用常规的催化剂来制备。齐格勒-纳塔催化剂以及茂金属催化剂是合适的催化剂。
还在例如US3,300,459、US5,919,877、EP0060090A1中和在EniChem的公司出版物“DUTRAL,Ethylene-Propylene Elastomers”,第1至4页(1991)中提供关于制备弹性体丙烯共聚物(EPC)的其它信息。
如果弹性体丙烯共聚物(EPC)独立于构成基体(M)的聚丙烯(PP-M)制备,则其之后可以通过任意常规共混手段、例如在挤出机中的熔体共混与基体聚合物共混。
或者,弹性体丙烯共聚物(EPC)可以作为与构成基体(M)的聚丙烯(PP-M)一起的反应器共混物制备,例如从在环式反应器中制备基体聚合物开始,并将产物转移到气相反应器中,在气相反应器中聚合弹性体共聚物。
优选地,多相丙烯共聚物(HECO)在多步骤方法中通过反应器共混来制备,所述多步骤方法包括至少一个环式反应器和至少一个气相反应器。
优选地,弹性体相在基体聚丙烯(PP-M)内的分散体通过在基体聚合物颗粒的存在下进行第二聚合阶段,例如多阶段聚合中的第二聚合阶段来制备。优选地,基体和弹性体共聚物的组合在两阶段聚合中使用两个或更多个聚合反应器、更优选地使用本体和气相反应器(尤其是流化床气相反应器)、尤其优选地使用一个环式反应器与随后的两个气相反应器或通过一个环式反应器和一个气相反应器来制备。在这种过程中,所使用的催化剂体系在阶段之间可以不同,但是优选地对于所有阶段都相同。尤其优选地,使用预聚合的多相催化剂。
优选地在本领域已知的序列聚合方法中、即在多阶段方法中制备根据本发明的多相丙烯共聚物(HECO),其中至少在一个浆料反应器中、优选在浆料反应器中和任选地在后续的气相反应器中制备聚丙烯(PP-M),然后在至少一个、即一个或两个气相反应器中制备弹性体丙烯共聚物(EPC)。
术语“序列聚合方法”表示多相丙烯共聚物(HECO)在串联连接的至少两个,如三个或四个反应器中制备。因此,本方法至少包括第一反应器(R1)和第二反应器(R2),或第一反应器(R1)、第二反应器(R2)、第三反应器(R3)和任选地第四反应器(R4)。术语“聚合反应器”应当表示发生主要聚合之处。因此,如果方法由四个聚合反应器构成,则该定义不排除整个方法包括例如预聚合反应器中的预聚合步骤的选择。术语“由......构成”在主要聚合反应器方面仅是封闭形式。
第一反应器(R1)优选为浆料反应器(SR),并可以是以本体或浆料操作的任意连续的或简单搅拌的间歇釜式反应器或环式反应器。本体表示包含至少60%(w/w)单体的反应介质中的聚合。根据本发明,浆料反应器(SR)优选为(本体)环式反应器(LR)。
第二反应器(R2)、第三反应器(R3)和第四反应器(R4)优选为气相反应器(GPR)。这类气相反应器(GPR)可以是任何机械搅拌的反应器或流化床反应器。优选地,气相反应器(GPR)包括具有至少0.2m/秒的气体速度的机械搅拌流化床反应器。因此应了解,气相反应器为优选地具有机械搅拌器的流化床型反应器。
因此,在一个优选的实施方案中,第一反应器(R1)为浆料反应器(SR),如环式反应器(LR),而第二反应器(R2)、第三反应器(R3)和第四反应器(R4)为气相反应器(GPR)。因此,对于本方法,使用串联连接的至少两个、优选两个或三个聚合反应器,即浆料反应器(SR)、如环式反应器(LR),第一气相反应器(GPR-1),和任选地第二气相反应器(GPR-2)。根据需要,在浆料反应器(SR)之前放置预聚合反应器。
一种优选的多阶段方法为“环式-气相”方法,例如由丹麦的Borealis A/S所开发的(被称为技术),例如在专利文献中,如EP0887379、WO92/12182WO2004/000899、WO2004/111095、WO99/24478、WO99/24479或WO00/68315中所描述的。
优选地,在本发明用于制备如上文所限定的多相丙烯共聚物(HECO)的方法中,步骤(a)的第一反应器(R1),即浆料反应器(SR),例如环式反应器(LR)的条件可以如下:
-温度在50℃到110℃的范围内,优选在60℃和100℃之间,更优选在68℃和95℃之间,
-压力在20巴到80巴的范围内,优选在40巴到70巴之间,
-可以添加氢用于以本身已知的方式控制摩尔质量。
然后,将来自步骤(a)的反应混合物转移到第二反应器(R2),即气相反应器(GPR-1),即转移到步骤(c),而步骤(c)中的条件优选为如下:
-温度在50℃到130℃的范围内,优选在60℃和100℃之间,
-压力在5巴到50巴的范围内,优选在15巴到35巴之间,
-可以添加氢用于以本身已知的方式控制摩尔质量。
第三反应器(R3)和第四反应器(R4)中,优选第二气相反应器(GPR-2)和第三气相反应器(GPR-3)中的条件与第二反应器(R2)的相似。
在三个反应器区域中停留时间可以变化。
在用于制备聚丙烯的方法的一个实施方案中,本体反应器,例如环式反应器中的停留时间在0.1小时到2.5小时的范围内,例如0.15小时到1.5小时,气相反应器中的停留时间一般会是0.2小时到6.0小时,如0.5小时到4.0小时。
如果需要,可以在第一反应器(R1),即浆料反应器(SR),如环式反应器(LR)中在超临界条件下以已知的方式,和/或在气相反应器(GPR)中以冷凝模式进行聚合。
优选地,方法还包括利用如下文所详细描述的催化剂体系的预聚合,所述催化剂体系包含齐格勒-纳塔主催化剂、外部供体和任选地助催化剂。
在一个优选的实施方案中,预聚合在液体丙烯中以本体浆料聚合的方式进行,即液相主要包括丙烯,以及少量的其他反应物和任选地溶解于其中的惰性组分。
预聚合反应一般在10℃到60℃,优选15℃到50℃,更优选20℃到45℃的温度下进行。
预聚合反应器中的压力不是关键的,但必须足够高以维持反应混合物处于液相。因此,压力可以为20巴到100巴,例如30巴至70巴。
优选地将催化剂组分全部引入到预聚合步骤。然而,当固体催化剂组分(i)和助催化剂(ii)可以分别进料时,能够仅将一部分助催化剂引入到预聚合阶段中,剩余部分引入到后续的聚合阶段中。另外,在这种情况下,必须将如此多的助催化剂引入到预聚合阶段中以使得其中获得足够的聚合反应。
还可以将其他组分添加到预聚合阶段。因此,如本领域已知的,可以将氢添加到预聚合阶段中以控制预聚合物的分子量。另外,可以使用抗静电添加剂以阻止颗粒彼此黏附或黏附到反应器壁上。
预聚合条件和反应参数的精确控制在本技术领域的范围内。
根据本发明,多相丙烯共聚物(HECO)是在催化剂体系的存在下通过如上所述的多阶段聚合方法获得的,所述催化剂体系包含齐格勒-纳塔主催化剂作为组分(i),所述齐格勒-纳塔主催化剂含有低级醇和邻苯二甲酸酯的酯交换产物。
根据本发明所使用的主催化剂是通过以下步骤制备的
a)使经喷雾结晶或乳液固化的MgCl2和C1到C2的醇的加合物与TiCl4反应
b)在所述C1到C2的醇与式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯发生酯交换的条件下使阶段a)的产物与所述式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯反应以形成内部供体
其中R1'和R2'独立地为至少C5的烷基
c)清洗阶段b)的产物,或
d)任选地使步骤c)的产物与另外的TiCl4反应。
主催化剂如例如在专利申请WO87/07620、WO92/19653、WO92/19658和EP0491566中所限定来制备。这些文件的内容通过引用包含在本文中。
首先形成式MgCl2*nROH的MgCl2和C1到C2的醇的加合物,其中R为甲基或乙基且n为1到6。乙醇优选地用作醇。
首先熔融然后喷雾结晶或乳液固化的加合物用作催化剂载体。
在下一步中,式MgCl2*nROH的经喷雾结晶或乳液固化的加合物与TiCl4接触以形成钛化载体,其中R为甲基或乙基,优选乙基且n为1到6,然后是以下步骤
·将以下物质加入所述钛化载体以形成第一产物
(i)式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯,其中R1'和R2'独立地为至少C5的烷基,如至少C8的烷基,
或优选地
(ii)式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯,其中R1'和R2'为相同的,且为至少C5的烷基,如至少C8的烷基,
或更优选地
(iii)式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯,其选自邻苯二甲酸丙基己基酯(PrHP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)和邻苯二甲酸二(十三烷基)酯(DTDP),还更优选地式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)如邻苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二(乙基己)酯,尤其是邻苯二甲酸二(乙基己)酯,
·使所述第一产物经历适宜的酯交换条件,即经历高于100℃,优选在100℃到150℃之间,更优选130℃到150℃之间的温度,以使所述甲醇或乙醇与所述式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯的所述酯基进行酯交换,以形成优选地至少80摩尔%,更优选至少90摩尔%,最优选至少95摩尔%的式(II)的邻苯二甲酸二烷基酯
其中R1和R2为甲基或乙基,优选乙基,
式(II)的邻苯二甲酸二烷基酯为内部供体,和
·回收所述酯交换产物作为主催化剂组合物(组分(i))。
式MgCl2*nROH的加合物(其中R为甲基或乙基且n为1到6)在一个优选实施方案中熔融,然后熔体优选地通过气体注入到冷却的溶剂或冷却的气体中,从而所述加合物结晶为形态有利的形式,如例如在WO87/07620中所描述的。
如在WO92/19658和WO92/19653中所描述的,该结晶的加合物优选地用作催化剂载体并反应为可用于本发明中的主催化剂。
当通过提取除去催化剂残留物时,获得钛化载体和内部供体的加合物,其中来源于酯醇的基团发生变化。
如果充足的钛保留在载体上,则其会作为主催化剂的活性元素。
否则在上述处理后重复钛化以确保充足的钛浓度和由此确保活性。
优选地,根据本发明所使用的主催化剂含有至多2.5重量%,优选至多2.2重量%,更优选至多2.0重量%的钛。其供体含量优选地在4重量%到12重量%之间,更优选地在6重量%到10重量%之间。
更优选地,根据本发明所使用的主催化剂已经通过使用乙醇作为醇和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)作为式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯来制备,生成邻苯二甲酸二乙酯(DEP)作为内部供体化合物。
仍更优选地,根据本发明所使用的催化剂为如专利公开EP491566、EP591224和EP586390中所描述的催化剂,尤其是使用邻苯二甲酸二辛酯作为式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯。
为了制备根据本发明的多相丙烯共聚物(HECO),所使用的催化剂体系除了特定的齐格勒-纳塔主催化剂(i)之外还优选地包含有机金属助催化剂作为组分(ii)。
因此,助催化剂优选地选自三烷基铝如三乙基铝(TEA)、二烷基氯化铝和烷基倍半氯化铝。
所使用的催化剂体系的组分(iii)为由式(IIIa)或(IIIb)所表示的外部供体。式(IIIa)由下式定义
Si(OCH3)2R2 5 (IIIa)
其中R5表示具有3到12个碳原子的支化的烷基,优选具有3到6个碳原子的支化的烷基,或具有4到12个碳原子的环烷基,优选具有5到8个碳原子的环烷基。
特别优选地,R5选自异丙基、异丁基、异戊基、叔丁基、叔戊基、新戊基、环戊基、环己基、甲基环戊基和环庚基。
式(IIIb)由下式定义
Si(OCH2CH3)3(NRxRy) (IIIb)
其中Rx和Ry可以是相同或不同的,并且表示具有1到12个碳原子的烃基。
Rx和Ry独立地选自具有1到12个碳原子的线性脂肪族烃基、具有1到12个碳原子的支化脂肪族烃基和具有1到12个碳原子的环状脂肪族烃基。特别优选地,Rx和Ry独立地选自甲基、乙基、正丙基、正丁基、辛基、癸基、异丙基、异丁基、异戊基、叔丁基、叔戊基、新戊基、环戊基、环己基、甲基环戊基和环庚基。
更优选地,Rx和Ry为相同的,还更优选地,Rx和Ry都是乙基。
更优选地,式(IIIb)的外部供体为二乙氨基三乙氧基硅烷。
最优选地,外部供体具有式(IIIa),如二环戊基二甲氧基硅烷[Si(OCH3)2(环戊基)2]或二异丙基二甲氧基硅烷[Si(OCH3)2(CH(CH3)2)2]。
在另一实施方案中,齐格勒-纳塔主催化剂可以通过在催化剂体系的存在下使乙烯基化合物聚合来改性,所述催化剂体系包含特定的齐格勒-纳塔主催化剂(组分(i))、外部供体(组分(iii)和任选地助催化剂(组分(iii)),所述乙烯基化合物具有下式:
CH2=CH-CHR3R4
其中R3和R4一起形成5元或6元饱和的、不饱和的或芳香环,或独立地表示包含1到4个碳原子的烷基,经改性的催化剂用于制备根据本发明的多相丙烯共聚物。经聚合的乙烯基化合物可以作为α-成核剂。
关于催化剂的改性,参考国际申请WO99/24478、WO99/24479以及特别是WO00/68315,在关于催化剂改性的反应条件以及在聚合反应方面通过引用并入本文。
在为聚丙烯组合物(PP-C)的一部分的聚丙烯(PP)为无规丙烯共聚物(R-PP)的情况下,无规丙烯共聚物(R-PP)优选地包含衍生自以下的单元,优选由衍生自以下的单元构成
(i)丙烯和
(ii)乙烯和/或C4至C12的α-烯烃。
因此,无规丙烯共聚物(R-PP)可以包含衍生自丙烯、乙烯和/或选自C4的α-烯烃、C5的α-烯烃、C6的α-烯烃、C7的α-烯烃、C8的α-烯烃、C9的α-烯烃、C10的α-烯烃、C11的α-烯烃和C12的α-烯烃的α-烯烃的单元。更优选地,无规丙烯共聚物(R-PP)包含衍生自丙烯、乙烯和/或选自1-丁烯和1-己烯的α-烯烃的单元。特别优选地,无规丙烯共聚物(RL-PP)仅由衍生自丙烯和乙烯的单元构成。
优选地,衍生自丙烯的单元构成无规丙烯共聚物(R-PP)的主要部分,即基于无规丙烯共聚物(R-PP)的总重量,至少88重量%,优选至少91重量%,更优选至少92重量%,仍更优选88重量%至99重量%,还更优选91重量%至99重量%,最优选92重量%至98.5重量%。
基于无规丙烯共聚物(R-PP)的总重量,无规丙烯共聚物(R-PP)中衍生自乙烯和/或C4至C12的α-烯烃而非丙烯的单元的量低于12重量%,优选在1重量%至12重量%的范围内,更优选1重量%至9重量%,最优选1.5重量%至8重量%。特别应了解,基于无规丙烯共聚物(R-PP)的总重量,无规丙烯共聚物(R-PP)中乙烯的量,特别是在无规丙烯共聚物(R-PP)仅包含衍生自丙烯和乙烯的单元的情况下,在1重量%至12重量%的范围内,优选在1重量%至9重量%的范围内,最优选在1.5重量%至8重量%的范围内。
另外,无规丙烯共聚物(R-PP)内衍生自乙烯和/或C4至C12的α-烯烃的单元是随机分布的。无规度表示与聚合物链中的共聚单体的总量相比孤立的共聚单体单元、即附近没有其它共聚单体单元的那些的量。在本发明的一个优选实施方案中,无规丙烯共聚物(R-PP)的无规度为至少30%,更优选至少50%,甚至更优选至少60%,仍更优选至少65%。
关于无规丙烯共聚物(R-PP)的制备,其涉及上文关于构成基体(M)的聚丙烯(PP-M)的制备所提供的评论。
作为聚丙烯组合物(PP-C)内的另一强制性组分,聚丙烯(H-PP)必须存在。与聚丙烯(PP)相反,聚丙烯(H-PP)必须具有相当高的熔体流动速率MFR2(230℃)。因此,应了解,聚丙烯(H-PP)具有根据ISO1133所测量的至少250g/10分钟、如在250g/10分钟至2200g/10分钟范围内、更优选在500g/10分钟至2000g/10分钟范围内、还更优选在800g/10分钟至1800g/10分钟范围内、仍更优选在1000g/10分钟至1400g/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2(230℃)。
当聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(H-PP)和聚丙烯(PP)之间的熔体流动速率之比[MFR2(H-PP)/MFR2(PP)]为至少8、最优选至少50时,可获得尤其好的结果,其中,“MFR2(H-PP)”为聚丙烯(H-PP)的MFR2(230℃),且“MFR2(PP)”为聚丙烯(PP)的MFR2(230℃)。此外,熔体流动速率MFR2(230℃)根据ISO1133进行测量。在本发明的一个优选实施方案中,聚丙烯(H-PP)和聚丙烯(PP)之间的熔体流动速率之比[MFR2(H-PP)/MFR2(PP)]在8至2000的范围内,更优选在50至1750的范围内,最优选在200至1750的范围内,其中,熔体流动速率MFR2(230℃)根据ISO1133进行测量。例如,聚丙烯(H-PP)和聚丙烯(PP)之间的熔体流动速率之比[MFR2(H-PP)/MFR2(PP)]在300至1750的范围内。
聚丙烯(H-PP)优选地具有根据ISO6427(23℃)所测量的不大于6.5重量%、更优选不大于6.0重量%、还更优选在0.5重量%至6.0重量%范围内的二甲苯冷可溶物含量(XCS)。
另外地或可替代地,聚丙烯(H-PP)具有根据ISO11357-3所测量的在148℃和170℃之间、更优选在150℃和165℃之间、最优选在152℃和164℃之间的熔融温度Tm。
聚丙烯(H-PP)的分子量分布(MWD)可以在宽的范围内变化。优选地,根据ISO16014通过体积排阻色谱(SEC)所测量的聚丙烯(H-PP)的分子量分布(MWD)不大于6.0,更优选在1.5至6.0的范围内。
聚丙烯(H-PP)为丙烯均聚物(HH-PP)和/或无规丙烯共聚物(RH-PP)。
在一个优选实施方案中,聚丙烯(H-PP)为丙烯均聚物(HH-PP)。
优选地,丙烯均聚物(HH-PP)具有根据ISO11357-3所测量的至少148℃、更优选至少150℃的熔融温度Tm。在一个优选实施方案中,丙烯均聚物(HH-PP)具有如通过差示扫描量热法(DSC)确定的在148℃和165℃之间、更优选在150℃和163℃之间的熔融温度Tm。
当聚丙烯(H-PP)为无规丙烯共聚物(RH-PP)时,无规丙烯共聚物(RH-PP)优选地包含衍生自以下的单元,优选由衍生自以下的单元构成
(i)丙烯和
(ii)乙烯和/或C4至C10的α-烯烃。
因此,无规丙烯共聚物(RH-PP)可以包含衍生自丙烯、乙烯和/或选自C4的α-烯烃、C5的α-烯烃、C6的α-烯烃、C7的α-烯烃、C8的α-烯烃、C9的α-烯烃和C10的α-烯烃的α-烯烃的单元。更优选地,无规丙烯共聚物(RH-PP)包含衍生自丙烯、乙烯和/或优选选自1-丁烯和1-己烯的α-烯烃的单元。特别优选地,无规丙烯共聚物(RH-PP)仅由衍生自丙烯和乙烯的单元构成。
优选地,衍生自丙烯的单元构成无规丙烯共聚物(RH-PP)的主要部分,即基于无规丙烯共聚物(RH-PP)的总重量,至少95重量%,优选至少97重量%,更优选至少98重量%,仍更优选95重量%至99.5重量%,还更优选97重量%至99.5重量%,最优选98重量%至99.2重量%。
基于无规丙烯共聚物(RH-PP)的总重量,无规丙烯共聚物(RH-PP)中衍生自乙烯和/或C4至C10的α-烯烃而非丙烯的单元的量低于5重量%,优选在0.5重量%至5重量%的范围内,更优选0.5重量%至3重量%,最优选0.8重量%至2重量%。特别应了解,基于无规丙烯共聚物(RH-PP)的总重量,无规丙烯共聚物(RH-PP)中乙烯的量,特别是在无规丙烯共聚物(RH-PP)仅包含衍生自丙烯和乙烯的单元的情况下,在0.5重量%至5重量%的范围内,优选在0.8重量%至2重量%的范围内。
另外,无规丙烯共聚物(RH-PP)内衍生自乙烯和/或C4至C10的α-烯烃的单元是随机分布的。无规度表示与聚合物链中的共聚单体的总量相比孤立共聚单体单元、即附近没有其它共聚单体单元的那些的量。在一个优选实施方案中,无规丙烯共聚物(RH-PP)的无规度为至少30%,更优选至少50%,甚至更优选至少60%,仍更优选至少65%。
另外,应了解,无规丙烯共聚物(RH-PP)具有根据ISO11357-3所测量的至少135℃、更优选在135℃至162℃范围内的熔融温度Tm。
应了解,本发明的优选聚丙烯组合物(PP-C)优选地包含多相丙烯共聚物(HECO)和丙烯均聚物(HH-PP)。
因此应了解,在本发明的方法中提供的聚丙烯组合物(PP-C)包含
a)至少95重量%的多相丙烯共聚物(HECO),和
b)基于聚丙烯组合物(PP-C)的总重量在1重量%和10重量%之间、如1重量%至10重量%的丙烯均聚物(HH-PP),
其中,重量百分比基于聚丙烯组合物(PP-C)的总重量,更优选基于聚丙烯组合物(PP-C)中存在的聚合物的总量,还更优选基于聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)一起的总量。
例如,在本发明的方法中提供的聚丙烯组合物(PP-C)包含
a)基于聚丙烯组合物(PP-C)的总重量至少96重量%的多相丙烯共聚物(HECO),和
b)基于聚丙烯组合物(PP-C)的总重量在2重量%和5重量%之间的丙烯均聚物(HH-PP),
其中,重量百分比基于聚丙烯组合物(PP-C)的总重量,更优选基于聚丙烯组合物(PP-C)中存在的聚合物的总量,还更优选基于聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)一起的总量。
在本发明的一个优选实施方案中,在本发明的方法中提供的聚丙烯组合物(PP-C)包含
a)多相丙烯共聚物(HECO),其具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)在0.1g/10分钟至30g/10分钟范围内、如0.1g/10分钟至20g/10分钟的熔体流动速率,和
b)聚丙烯均聚物(HH-PP),其具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)至少250g/10分钟、如在300g/10分钟至1600g/10分钟范围内的熔体流动速率。
在这种情况下,应进一步了解,聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)之间的重量比[(PP)/(H-PP)]为至少9/1、即9/1至60/1,更优选至少12/1、如12/1至50/1,还更优选至少15/1、如15/1至50/1,其中,“(PP)”为聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(PP)的量,且“(H-PP)”为聚丙烯组合物(PP-C)中聚丙烯(H-PP)的量。
在聚丙烯组合物(PP-C)包含多相丙烯共聚物(HECO)和丙烯均聚物(HH-PP)的情况下,聚丙烯组合物(PP-C)中多相丙烯共聚物(HECO)和丙烯均聚物(HH-PP)之间的重量比[(HECO)/(HH-PP)]为至少10/1、如10/1至60/1,更优选至少12/1、如12/1至50/1,还更优选至少20/1、如20/1至45/1,其中,“(HECO)”为聚丙烯组合物(PP-C)中多相丙烯共聚物(HECO)的量,且“(HH-PP)”为聚丙烯组合物(PP-C)中丙烯均聚物(HH-PP)的量。
根据本发明所制备的聚丙烯可以通过采用常规方法转变为聚丙烯膜,如流延聚丙烯膜或挤出吹塑聚丙烯膜或双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜。这类方法通常包括通过本领域已知的合适的口模使用至少一种挤出工艺。
例如,在用于制备聚合物膜的流延膜技术中,通过(通常为单螺杆)挤出机进料使熔融聚合物穿过槽式口模挤出到第一冷却辊上,即所谓的激冷辊。由第二辊(轧辊或卷取辊)从该辊卷取已经固化的膜,并在休整边缘后将其输送到卷绕装置。
用于生产聚丙烯膜的吹塑膜技术要求熔融聚合物通过(通常为单螺杆)挤出机进料,通过管状口模挤出,并吹塑为管。膜管是水冷却的或吹气冷却的,优选吹气冷却。然后通过卷取辊使已经固化的膜管平整,并将其移到卷绕机。
对于双向拉伸PP膜(BOPP)的制备,两种主要的技术用于该方法,其在A.Ajji&M.M.Dumoulin,Biaxially oriented polypropylene(BOPP)process和J.Karger-Kocsis(Ed.)Polypropylene:An A-Z Reference,Kluwer,Dordrecht1999,60-67中详细地描述。取向和性能由拉伸比和方法的细节来确定;膜通常具有可获得的最高的结晶度和刚度。
适合于本方法的挤出装置为非连续的或连续的捏合机、具有特定混合段的单螺杆挤出机和双螺杆挤出机,以及共捏合机。停留时间必须选择为使得实现足够高的均匀化度。混合优选地通过使聚丙烯(PP)与聚丙烯(H-PP)混合来实现,所述聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)由在聚合方法中获得的粉状产物获得。
此外,本发明涉及通过如本文所限定的聚丙烯组合物(PP-C)的常规挤出涂覆来制造挤出涂覆基体。
挤出涂覆方法可以使用常规的挤出涂覆技术来实施。因此,如本文所限定的聚丙烯组合物(PP-C),通常以丸粒的形式,任选地含有添加剂地进料到挤出装置。聚合物熔体优选地从挤出机通过平模到达待涂覆的基体。由于模唇和钳口之间的距离,熔融的塑料在空气中氧化一小段时间,通常导致涂层和基体之间改善的黏附。在冷却辊上冷却涂覆基体,之后将其转到切边机并卷起。线的宽度可以在例如500mm到1500mm、例如800m到1100mm之间变化,线速度最高为1000m/分钟,例如300m/分钟到800m/分钟。聚合物熔体的温度一般在275℃和330℃之间。本发明的如本文所限定的聚丙烯组合物(PP-C)可以挤出到基体上作为单层涂层或作为共挤出中的一层。在这些情况的任一情况下,能够以其本身使用如本文所限的聚丙烯组合物(PP-C)或将聚丙烯组合物(PP-C)与其他聚合物共混。共混可以发生在后反应器处理中,或仅在涂覆方法中的挤出之前。然而,优选地,挤出涂覆仅如本发明所限定的聚丙烯组合物(PP-C)。在多层挤出涂覆中,其他层可以包含任何具有期望的性能和加工性的聚合树脂。这类聚合物的实例包括:屏障层PA(聚酰胺)和乙烯-乙烯乙酸酯(EVA);乙烯的极性共聚物,例如乙烯和乙烯醇的共聚物(EVOH)或乙烯和丙烯酸酯单体的共聚物;胶黏剂层,例如离聚物、乙烯和丙烯酸乙酯的共聚物等;用于刚性的HDPE;在高压方法中制备的LDPE树脂;通过在齐格勒、铬或茂金属催化剂存在下使乙烯和α-烯烃共聚单体聚合制备的LLDPE树脂;和MDPE树脂。
因此,在这点上另一要求在于,根据本方法的步骤b),挤出如上文所限定的聚丙烯组合物(PP-C)以形成聚丙烯膜。
本发明的方法提供加工性和机械性能之间的良好平衡。特别地,本发明的方法使得能够以明显改善的产量制备聚丙烯膜,同时保持方法的密封性能(参见实施例)。
因此,本发明优选地涉及本发明的聚丙烯组合物(PP-C)用于制备聚丙烯膜,如流延膜、挤出吹塑膜或双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜的用途。如上文所限定的聚丙烯组合物(PP-C)还可以用于制备挤出涂覆基体的涂层。
优选地,所述聚丙烯膜包含至少70重量%、更优选至少90重量%、如至少95重量%的如上文所限定的聚丙烯组合物(PP-C)。在一个尤其优选的实施方案中,聚丙烯膜由如本文所限定的聚丙烯组合物(PP-C)构成。
因此,本发明的另一方面涉及一种通过这种方法获得的聚丙烯膜。此外,本发明还涉及本发明的聚丙烯膜作为包装材料,特别是作为用于食品和/或医用品的包装材料的用途。除此之外,本发明还涉及包含所述聚丙烯膜的制品。
由于通过采用本发明的聚丙烯组合物(PP-C)在膜制造方法中在加工性和机械性能方面获得的良好结果,本发明的另一方面涉及如上文所限定的聚丙烯组合物(PP-C)用于改善由挤出过程中挤出机压力表示的膜制造方法的加工性的用途,其中所述改善由式(I)定义
(PP)/(PP-C)≥1.1 (I)
其中
(PP)为不含聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴],
(PP-C)为包含聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴]。
在本发明的一个优选实施方案中,改善了在挤出过程中由挤出机压力表示的膜制造方法的加工性,其中所述改善由式(I)定义
(PP)/(PP-C)≥1.2 (I)
其中
(PP)为不含聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴],
(PP-C)为包含聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴]。
在本发明的另一优选实施方案中,改善了在挤出过程中由挤出机压力表示的膜制造方法的加工性,其中所述改善由式(I)定义
(PP)/(PP-C)≈1.3 (I)
其中
(PP)为不含聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴],
(PP-C)为包含聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴]。
现在将通过下文所提供的实施例更加详细地描述本发明。
实施例
1.定义/测量方法
除非另外限定,否则以下术语和测定方法的定义适用于本发明的以上一般描述以及以下的实施例。
无规度
在FTIR测量中,在225℃压塑250mm厚的膜,并在Perkin-Elmer System2000FTIR仪器上对其进行研究。乙烯峰面积(760cm-1至700cm-1)用作总的乙烯含量的量度。结构-P-E-P-(一个乙烯单元在两个丙烯单元之间)的吸收带出现在733cm-1处。该带表征无规乙烯含量。对于更长的乙烯序列(多于两个单元),吸收带出现在720cm-1处。通常,对于无规共聚物观察到对应于更长乙烯序列的肩峰。通过13C-NMR来完成对于基于面积的总的乙烯含量和基于733cm-1处的峰高的无规乙烯(PEP)含量的校准。(Thermochimica Acta,66(1990)53-68)。
无规度=无规乙烯(-P-E-P-)含量/总的乙烯含量×100%。
数均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)和分子量分布(MWD)通过体积排阻色谱(SEC)使用具有在线黏度计的Waters Alliance GPCV2000仪器确定。炉温为140℃。三氯苯用作溶剂(ISO16014)。
密度根据ISO1183-187进行测量。样品制备通过根据ISO1872-2:2007的压塑来完成。
MFR2(230℃)根据ISO1133(230℃,2.16kg载荷)进行测量。
通过FTIR光谱进行的共聚单体含量的量化
以本领域众所周知的方式,在经由定量13C核磁共振(NMR)波谱法校准的基本归属后,通过定量的傅里叶变换红外光谱法(FTIR)来确定共聚单体含量。将薄膜压制到250μm的厚度,并以透射模式记录光谱。
具体地,使用在720cm-1到722cm-1和730cm-1到733cm-1处发现的定量带的经基线校正的峰面积来确定丙烯-乙烯共聚物的乙烯含量。在767cm-1处评价丙烯-1-丁烯-共聚物。定量的结果基于参照膜厚度获得。
熔融温度Tm、结晶温度Tc利用Mettler TA820差示扫描量热仪(DSC)用5mg到10mg样品测量。结晶曲线和熔融曲线两者都在30℃和225℃之间10℃/分钟的冷却和加热扫描过程中获得。熔融温度和结晶温度取为吸热曲线和放热曲线的峰值。
熔融焓和结晶焓(Hm和Hc)也根据ISO11357-3通过DSC法进行测量。
二甲苯冷可溶物的含量(XCS,重量%)根据ISO16152;第一版;2005-07-01在25℃下确定。
特性黏数根据DIN ISO1628/1,1999年十月(在135℃在萘烷中)进行测量。
密封强度借助J&B3000Universal Sealer在25.4mm的膜带上进行测量。密封条件:密封压力:0.1N/mm2,密封时间:0.1s,冷却时间:99s。样品以升高的密封温度来密封,并在冷却后以10mm/s进行剥离。已经记录相应的密封强度。
2.实施例的制备
A)混配物
所有使用的聚合物都是可通过Borealis AG商购获得的:
聚合物1:
BA110CF为用于流延和吹塑膜挤出的多相丙烯-乙烯抗冲击共聚物,其具有0.85g/10分钟的MFR2(230℃/2.16kg),166℃的熔融温度Tm,8重量%的乙烯含量,16.7重量%的XCS和910kg/cm3的密度。XCS的乙烯含量为40重量%。
聚合物2:
HL512FB为聚丙烯均聚物,其具有1200g/10分钟的MFR2(230℃/2.16kg)和166℃的熔融温度Tm。
B)实施例
发明实施例(IE)
使用97重量%的聚合物1和3重量%的聚合物2的干共混物。数量基于组合物的总重量。共混物具有1.8g/10分钟的MFR2。
比较例(CE)
聚合物1用作比较例。
C)膜生产
在270℃,挤出机压力在不同的卷取速度下确定。挤出机的最大工作压力为300巴。关于发明实施例以及比较例的工作压力相对于卷取速度的数据在图1中示出。
从图1可以推断,比较例可以以20m/分钟来生产。在25m/分钟的卷取速度下,两个挤出机中的工作压力都增加到挤出机的上限、即300巴以上。与此相反,添加少量的高MFR2聚丙烯导致明显改善的加工性。发明实施例可以以30m/分钟的卷取速度运行,而不超过300巴(挤出机A压力为280巴,挤出机B压力为285巴)。
除此之外,分别确定发明实施例和比较例的密封性能。如图2中所示,关于在不同的卷取速度下制备的发明实施例和比较例,绘制密封强度相对于密封温度的曲线。
从图2可以推断,对于发明实施例所获得的密封强度可以比得上对于比较例所获得的那些。因此,可以得出结论,添加少量高MFR2聚丙烯几乎不影响密封性能。
Claims (16)
1.一种用于制备聚丙烯膜的方法,所述方法包括以下步骤:
a)提供聚丙烯组合物(PP-C),所述聚丙烯组合物(PP-C)包含
i)基于所述聚丙烯组合物(PP-C)的总重量至少90重量%的聚丙烯(PP),所述聚丙烯(PP)具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)在0.1g/10分钟至30g/10分钟范围内的熔体流动速率和基于所述聚丙烯(PP)的总重量最多20重量%的共聚单体含量,所述共聚单体选自乙烯和/或C4至C12的α-烯烃,和
ii)基于所述聚丙烯组合物(PP-C)的总重量在1重量%和10重量%之间的聚丙烯(H-PP),所述聚丙烯(H-PP)具有根据ISO1133(230℃/2.16kg)至少250g/10分钟的熔体流动速率和基于所述聚丙烯(H-PP)的总重量最多5重量%的共聚单体含量,所述共聚单体选自乙烯和/或C4至C12的α-烯烃;和
b)挤出步骤a)的所述聚丙烯组合物(PP-C)以形成聚丙烯膜。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述聚丙烯(PP)具有
a)根据ISO1133(230℃/2.16kg)在0.5g/10分钟至10g/10分钟范围内的熔体流动速率,
和/或
b)根据ISO11357-3所测量的至少150℃的熔融温度Tm,
和/或
c)根据ISO6427(23℃)所测量的大于2.5重量%的二甲苯冷可溶物含量(XCS),
和/或
d)根据ISO1183-187所测量的在860kg/cm3至940kg/cm3范围内的密度。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述聚丙烯(PP)为多相丙烯共聚物(HECO)和/或无规丙烯共聚物(R-PP),优选多相丙烯共聚物(HECO)。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述多相丙烯共聚物(HECO)包含
a)50重量%至94重量%的基体(M),所述基体(M)为无规丙烯共聚物(R-PP)或丙烯均聚物(H-PP),和
b)6重量%至50重量%的弹性体丙烯-乙烯共聚物(EPC),基于弹性体丙烯共聚物(EPC)的总重量,其优选地具有在25重量%至50重量%范围内的共聚单体含量。
5.根据权利要求3或4所述的方法,其中,基于所述无规丙烯共聚物(R-PP)的总重量,所述无规丙烯共聚物(R-PP)具有在1重量%至12重量%范围内的共聚单体含量,并且所述共聚单体为乙烯。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中,所述聚丙烯(H-PP)具有
a)根据ISO1133(230℃/2.16kg)在500g/10分钟至1700g/10分钟范围内的熔体流动速率,
和/或
b)根据ISO11357-3所测量的至少148℃的熔融温度Tm,
和/或
c)根据ISO6427(23℃)所测量的不大于6.5重量%的二甲苯冷可溶物含量(XCS)。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述聚丙烯(H-PP)为丙烯均聚物(HH-PP)和/或无规丙烯共聚物(RH-PP),优选丙烯均聚物(HH-PP)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,所述聚丙烯组合物(PP-C)包含
a)基于所述聚丙烯组合物(PP-C)的总重量至少95重量%的多相丙烯共聚物(HECO),和
b)基于所述聚丙烯组合物(PP-C)的总重量在1重量%和5重量%之间的丙烯均聚物(HH-PP)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中,所述聚丙烯组合物(PP-C)中所述聚丙烯(H-PP)和所述聚丙烯(PP)之间根据ISO1133(230℃/2.16kg)的熔体流动速率之比[MFR2(H-PP)/MFR2(PP)]为至少8,最优选至少50,其中,“MFR2(H-PP)”为所述聚丙烯组合物(PP-C)中所述聚丙烯(H-PP)的MFR2(230℃),并且“MFR2(PP)”为所述聚丙烯组合物(PP-C)中所述聚丙烯(PP)的MFR2(230℃)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其中,所述聚丙烯组合物(PP-C)中所述聚丙烯(PP)和所述聚丙烯(H-PP)之间的重量比[(PP)/(H-PP)]为至少9/1,其中,“(PP)”为所述聚丙烯组合物(PP-C)中所述聚丙烯(PP)的量,并且“(H-PP)”为所述聚丙烯组合物(PP-C)中所述聚丙烯(H-PP)的量。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法,其中,所述聚丙烯膜为流延聚丙烯膜或挤出吹塑聚丙烯膜或双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜。
12.一种聚丙烯膜,其是通过如权利要求1至11中任一项所限定的方法获得的。
13.根据权利要求12所述的聚丙烯膜作为包装材料的用途。
14.一种制品,其包含根据权利要求12所述的聚丙烯膜。
15.如在权利要求1至10中任一项所限定的聚丙烯组合物(PP-C)用于改善在挤出过程中由挤出机压力表示的膜制造方法的加工性的用途,其中所述改善由式(I)定义
(PP)/(PP-C)≥1.1 (I)
其中
(PP)为不含聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴],
(PP-C)为包含聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴]。
16.如在权利要求1、6和7中任一项所限定的为如在权利要求1至10中任一项所限定的聚丙烯组合物(PP-C)的一部分的聚丙烯(H-PP)用于改善在挤出过程中由挤出机压力表示的膜制造方法的加工性的用途,其中所述改善由式(I)定义
(PP)/(PP-C)≥1.1 (I)
其中
(PP)为不含聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴],
(PP-C)为包含聚丙烯(PP)和聚丙烯(H-PP)的聚丙烯组合物(PP-C)的挤出机压力[巴]。
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