CN104204074B - 具有改进的光学性能的软聚丙烯 - Google Patents
具有改进的光学性能的软聚丙烯 Download PDFInfo
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Abstract
一种聚合物组合物,其包含丙烯共聚物和苯乙烯系弹性体。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合物组合物,其可用于灭菌容器例如蒸煮袋或医用包装(例如用于静脉输液)的制备。
背景技术
在食品包装工业中使用塑料容器有一个上升趋势,特别是包含灭菌或者预熟食品的袋子。蒸煮袋提供了许多优于刚性的金属包装的优势,例如,快速烹饪/灭菌时间、较少的货架储存空间、容易处理、改进的食物口味等。典型的袋子具有聚烯烃例如聚乙烯或者聚丙烯、粘合剂、隔离层和外层的多层结构。期望聚烯烃材料赋予最终的包装材料以刚性和高冲击强度。
相同的趋势,即聚烯烃材料的使用增长,同样在医疗包装工业中出现。此外,聚合物应当赋予最终包装材料以足够的刚性以及高冲击强度。在医疗应用的情况下,柔软度而非刚性为关健需求。当然这些医疗产品同样必须灭菌。
众所周知,通过将橡胶相分散在聚合物基质中可以改善聚丙烯的冲击强度,以此获得多相聚丙烯组合物。上述材料也被称为“冲击改性聚丙烯”。
如上所述,众所周知,如果分散在基质内的橡胶的量足够高,例如在直立袋中典型地为至少10wt%或者甚至为至少15wt%,多相丙烯聚合物(冲击改性丙烯聚合物)将提供高的冲击强
如上所述,针对一些食品包装应用例如蒸煮袋或者一些医疗包装应用,灭菌处理是必需的。最普遍的灭菌工序是利用加热(蒸气)、辐射(β射线、电子、或者γ射线)或者化学品(通常是环氧乙烷)。蒸气灭菌通常在大约120~130℃的温度范围内实施。当然,在上面列出的灭菌条件下的聚合物的处理会削弱其最终的特性。
但是,已经证实,标准多相体系在灭菌之后显著地改变了它们的特性。典型地,光学性能以及机械性能被不期望地损害。
发明内容
考虑到上述缺点,本发明的目的是提供一种聚合物组合物,其是柔软的、强韧的且具有良好的光学性能。优选这些性能在灭菌处理之后仍保持在较高水平。本发明的另一个目的是在灭菌前后,在由聚合物组合物制成的薄膜上也观察到柔软度、韧性和良好的光学外观这些性能。
本发明的发现是,该聚合物组合物必须包含多相丙烯共聚物和具有相当低苯乙烯含量的苯乙烯类弹性体。此外,使用的该多相丙烯共聚物必须具有相当高的共聚单体含量和二甲苯冷可溶物(XCS)含量,其中二甲苯冷可溶物级分以较高的丙烯含量为特征。
因此,本发明涉及一种聚合物组合物,其包含:
丙烯共聚物(A),其具有:
(a1)根据ISO1133测定的熔体流动速率MFR2(230℃)在大于2.0g/10min至15.0g/10min的范围内,
(a2)共聚单体含量在大于7.5wt%至16.5wt%的范围内,以及
(a3)根据ISO16152(25℃)测定的二甲苯冷溶物含量(XCS)在20.0~55.0wt%的范围内,
其中,
(a4)丙烯共聚物的二甲苯冷溶物(XCS)级分中的共聚单体含量为14.0~30.0wt%;
以及
(b)苯乙烯系弹性体(B),其具有5.0~15wt%的苯乙烯含量,
其中,进一步地,丙烯共聚物的(A)和苯乙烯系弹性体(B)的重量比[(A)/(B)]在9/1~3/2的范围内。
优选地,苯乙烯系弹性体(B)优选为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)。
因此,本发明优选涉及一种聚合物组合物,其包含:
(a)丙烯共聚物(A),其具有:
(a1)根据ISO1133测定的熔体流动速率MFR2(230℃)在大于2.0g/10min至15.0g/10min的范围内,
(a2)共聚单体含量在大于7.5wt%至16.5wt%的范围内,以及
(a3)根据ISO16152(25℃)测定的二甲苯冷溶物含量(XCS)在20.0~55.0wt%的范围内,
其中,
(a4)丙烯共聚物的二甲苯冷溶物(XCS)级分中的共聚单体含量为14.0~30.0wt%;
以及
(b)苯乙烯系弹性体(B),其为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2),其中在每个苯乙烯系弹性体(B)中的苯乙烯含量在5wt%至小于或等于15wt%的范围内,
其中,进一步地,该丙烯共聚物(A)和该苯乙烯系弹性体(B)的重量比[(A)/(B)]在9/1~3/2的范围内。
更优选地,聚合物组合物仅包含苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)作为苯乙烯系弹性体(B)。因此,特别优选地,聚合物组合物包含氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)或苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)作为苯乙烯系弹性体(B),尤其优选后者。
此外,优选丙烯共聚物(A)和苯乙烯系弹性体(B)是聚合物组合物中的唯一聚合物组分。
因此,特别优选地,根据本发明的聚合物组合物包含如下物质作为该组合物中的唯一聚合物组分:
(i)丙烯共聚物(A),以及
(ii)苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2),优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)。
意外地发现,这种聚合物组合物在灭菌前后均具有低的挠曲模量、高的穿透能量和良好的光学性能。
具体实施方式
下面,更加详细地描述本发明。
如上所述,本发明的聚合物组合物被定义为丙烯共聚物(A)和苯乙烯系弹性体(B)即优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)的混合物。下面,将分别描述这两个聚合物组分。
丙烯共聚物(A)
丙烯共聚物(A)除包含丙烯外还包含共聚单体。优选除丙烯以外,丙烯共聚物(A)还包含乙烯和/或C4~C12α-烯烃。因此,根据本发明的术语“丙烯共聚物”理解为包含源自如下物质的单元的聚丙烯,优选由源自如下物质的单元构成的聚丙烯:
(a)丙烯、以及
(b)乙烯和/或C4~C12α-烯烃。
因此,根据本发明的该丙烯共聚物(A)包含可与丙烯共聚的单体,例如共聚单体比如乙烯和/或C4~C12α-烯烃,尤其是乙烯和/或C4~C8α-烯烃,例如1-丁烯和/或1-己烯。优选根据本发明的丙烯共聚物(A)包含,特别是由下列物质组成,选自于由乙烯,1-丁烯和1-己烯组成的组中的可与丙烯共聚的单体。更具体地说,除了丙烯之外,本发明的丙烯共聚物(A)还包含源自乙烯和/或1-丁烯的单元。在优选实施方式中,根据本发明的丙烯共聚物(A)仅包含源自乙烯和丙烯的单元。
此外,优选地,丙烯共聚物(A)优选具有相当高的总的共聚单体含量,其有利于该整体聚合物组合物的柔软度。因此,要求丙烯共聚物(A)的共聚单体含量为至少7.5wt%,优选在7.5~16.5wt%的范围内,更加优选在8.0~15.0wt%的范围内,更进一步优选在8.0~13.0wt%的范围内。
通过二甲苯冷溶物(XCS)级分内的共聚单体的量,可以更进一步地限定本发明的丙烯共聚物(A)。因此,优选丙烯共聚物(A)的二甲苯冷溶物级分(XCS)中的共聚单体含量为相当适量的。因此,优选地,该丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物级分(XCS)中的共聚单体含量在14.0~30.0wt%的范围内,更优选在15.0~28.0wt%的范围内,进一步优选在16.0~24.0wt%的范围内。
至于存在于二甲苯冷可溶物级分(XCS)的共聚单体,参照为丙烯共聚物(A)所提供的信息。因此,在一个特定的实施方式中,二甲苯冷可溶物级分(XCS)包含源自于下组的可与丙烯共聚的单体,尤其由源自于下组的可与丙烯共聚的单体构成:乙烯,1-丁烯和1-己烯。更具体地说,除丙烯以外,二甲苯冷可溶物级分(XCS)还包含源自乙烯和/或1-丁烯的单元。在优选实施方式中,二甲苯冷可溶物级分(XCS)仅包含源自乙烯和丙烯的单元。
至于上文提供的信息,优选丙烯共聚物(A)满足不等式(I),更优选满足不等式(Ia),还更优选满足不等式(Ib),还更优选满足不等式(Ic),
其中,
Co(total)是丙烯共聚物(A)的共聚单体含量[wt%],
Co(XCS)是丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物级分(XCS)的共聚单体含量[wt%];
在另一个优选实施方式中,丙烯共聚物(A)额外地或可选地通过整体共聚单体含量相对其二甲苯冷可溶物(XCS)级分来限定。因此,优选丙烯共聚物(A)满足不等式(II),更优选满足不等式(IIa)中,还更优选满足不等式(IIb),
其中,
Co(total)是丙烯共聚物(A)的共聚单体含量[wt%],
XCS是丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物级分(XCS)含量[wt%]。
进一步优选地,丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分是用它的特性粘度来确定。低特性粘度(IV)值反映了低重均分子量。针对本发明,优选要求丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物级分(XCS)根据ISO1628/1(在135℃下、萘烷中)测定的特性粘度(IV)大于或等于1.5dl/g,更优选在1.5dl/g至小于3.0dl/g的范围内,还更优选在1.6~2.8dl/g的范围内,比如在1.6~2.5dl/g的范围内。
此外,优选地,丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物级分在20~55wt%的范围内,更优选在25~55wt%的范围内,进一步更优选在30~53wt%的范围内。丙烯共聚物(A)的剩余部分是如下所述的不溶于冷二甲苯的冷不可溶物级分(XCI)。
因此,优选丙烯共聚物(A)的冷不可溶物级分(XCI)中的共聚单体含量在1.5~6.0wt%的范围内,还更优选在2.0~5.5wt%的范围内,进一步更优选在2.5~5.5wt%的范围内。
进一步地优选,在这两个级分中的共聚单体含量对各自为特定的比率。因此,优选丙烯共聚物(A)满足不等式(III),更优选满足不等式(IIIa),还更优选满足不等式(IIIb),
其中,
Co(XCS)是丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物(XCS)的共聚单体的含量[wt%],
Co(XCI)是丙烯共聚物(A)的二甲苯冷不可溶物(XCI)的共聚单体的含量[wt%]。
优选期望丙烯共聚物(A)是热机械稳定的,以便可完成例如热灭菌过程。因此,优选地,丙烯共聚物(A)的熔融温度为至少145℃,更优选在144~160℃的范围内,还更优选在145~159℃的范围内,例如在146~153℃的范围内。
根据本发明的丙烯共聚物(A)的熔体流动速率MFR2(230℃)在2.0~15.0g/10min的范围内,更优选在2.5~12.0g/10min的范围内,更优选在2.5~8.5g/10min的范围内,进一步优选在2.5~5.0g/10min的范围内。如果丙烯共聚物(A)用作吹膜材料,优选其熔体流动速率MFR2(230℃)在2.5~5.0g/10min的范围内,更优选在3.0~4.5g/10min的范围内。相反,如果丙烯共聚物(A)用于流延膜或注射成型,则优选其熔体流动速率MFR2(230℃)在3.0~15.0g/10min的范围内,例如在3.5~10.0g/10min的范围内。
如上所述,丙烯共聚物(A)以的相当高含量的二甲苯冷可溶物(XCS)级分为特征。另一方面,丙烯共聚物(A)还优选以相当高含量的在高温下熔融的结晶组分为特征。因此,本发明的丙烯共聚物(A)为结晶聚合物和无定形材料的混合物。这种类型的聚合物被归类为多相丙烯共聚物。多相丙烯共聚物包含聚合物基质,比如(半)结晶聚丙烯,在其中分散着无定形材料,如弹性丙烯共聚物。因此,在优选实施方式中,本发明的丙烯共聚物(A)为多相丙烯共聚物(RAHECO)。更精确地说,本发明的丙烯共聚物为包含无规丙烯共聚物(R-PP)的基质(M)和分散于弹性丙烯共聚物(E)中的多相丙烯共聚物(RAHECO)。因此,基质(M)包含不是基质(M)的一部分的(细)分散的内含物并且所述内含物包含该弹性丙烯共聚物(E)。根据本发明的术语“内含物”应优选表示基质和内含物在多相丙烯共聚物(RAHECO)内形成不同相,所述内含物例如通过如下方式是可见的:通过高分辨率显微镜,如电子显微镜或原子力显微镜,或通过动态力学热分析(DMTA)。特别在DMTA中,多相结构的存在可通过存在至少两个不同的玻璃化转变温度来辨别。
优选地,根据本发明的多相丙烯共聚物(RAHECO)仅包含无规丙烯共聚物(R-PP)和弹性丙烯共聚物(E)作为聚合物组分。换句话说,该多相丙烯共聚物(RAHECO)可能含有其它的添加剂,但其它聚合物以总的多相丙烯共聚物(RAHECO)为基准的含量不超过5wt%,更优选不超过3wt%,如不超过1wt%。可能以如此低含量存在的另一种聚合物为聚乙烯,其是在多相丙烯共聚物(RAHECO)的制备中得到的副反应产物(详见以下内容)。因此,特别优选地,多相丙烯共聚物(RAHECO)仅包含无规丙烯共聚物(R-PP)、弹性丙烯共聚物(E)和如这段所述的含量的任选的聚乙烯。
优选地,基质(M)即无规丙烯共聚物(R-PP)与弹性丙烯共聚物(E)之间的重量比为50/50~90/10,更优选为60/40~85/15,还更优选为70/30~85/15。
下面更精确地定义该无规丙烯共聚物(R-PP)和该弹性丙烯共聚物(E)。
无规丙烯共聚物(R-PP)包含可与丙烯共聚的单体,例如共聚单体比如乙烯和/或C4~C12·α-烯烃,尤其是乙烯和/或C4-C8α-烯烃,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-PP)包含可与丙烯共聚的单体,特别由下列可与丙烯共聚的单体构成,该单体选自于由乙烯、1-丁烯和1-己烯构成的组。更具体地,除丙烯以外,本发明的无规丙烯共聚物(R-PP)还包含源自乙烯和/或1-丁烯的单元。在优选实施方式中无规丙烯共聚物(R-PP)仅包含源自乙烯和丙烯的单元。
无规丙烯共聚物(R-PP)的共聚单体含量优选在3.0~12.5wt%的范围内,还更优选在3.0~12.0wt%的范围内,还更优选在3.5~11.5wt%的范围内。
进一步优选地,丙烯共聚物(A)满足不等式(IV),更优选满足不等式(IVa),还更优选满足不等式(IVb),还更优选满足不等式(IVc),
其中,
Co(total)是丙烯共聚物(A)的共聚单体的含量[wt%],
Co(RPP)是无规丙烯共聚物(R-PP)的共聚单体含量[wt%]。
术语“无规”表示,无规丙烯共聚物(R-PP)以及第一丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二丙烯共聚物组分(R-PP2)的共聚单体,无规地分布在丙烯共聚物内。术语“无规”根据IUPAC理解(高分子科学基本术语表;IUPAC推荐1996)。
基质(M)即无规丙烯共聚物(R-PP)的共聚单体含量也影响基质(M)中的二甲苯冷可溶物的量。因此,优选基质(M)即无规丙烯共聚物(R-PP)的二甲苯冷可溶物(XCS)的量优选在5.0~50.0wt%的范围内,还更优选在7.0~45.0wt%的范围内。
无规丙烯共聚物(R-PP)优选包含至少两种聚合物组分,比如两种或三种聚合物组分,它们都是丙烯共聚物。更优选无规丙烯共聚物(R-PP)包含如下组分,尤其由如下组分构成:第一丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二丙烯共聚物组分(R-PP2)。优选地,第一丙烯共聚物组分(R-PP1)是共聚单体稀薄组分,而第二丙烯共聚物组分(R-PP2)是共聚单体富集组分。
因此,优选地,第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)的共聚单体含量小于或等于5.0wt%,更优选小于或等于4.0wt%,还更优选在0.5~5.0wt%的范围内,还更优选在0.5~4.0wt%的范围内。
作为第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)的共聚单体优选为相当低,并且它的二甲苯冷可溶物(XCS)相对较低。因此,优选第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分的量为小于或等于12.0wt%,更优选在1.0~10.0wt%的范围内,进一步优选在2.0~9.0wt%的范围内,更优选在2.5~8.0wt%的范围内,比如在3.0~8.0wt%的范围内。如下文详细叙述,在本段中提供的二甲苯冷可溶物(XCS)数值尤其可应用在减粘裂化之前。
另一方面,优选第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)的共聚单体含量为至少3.0wt%,更优选在3.0~20.0wt%的范围内,进一步优选在4.0~19.0wt%的范围内,更优选在5.0~18.0wt%的范围内。
第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)的共聚单体,各自地可与丙烯共聚,是乙烯和/或C4~C12α-烯烃,尤其是乙烯和/或C4~C8α-烯烃,例如,1-丁烯和/或1-己烯。优选第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2),各自包含可与丙烯共聚的单体,特别由可与丙烯共聚的单体构成,该单体选自于由乙烯,1-丁烯和1-己烯构成的组。更具体地说,第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2),各自除包含丙烯外还包含源自乙烯和/或1-丁烯的单元。在优选实施方式中,第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)包含相同的共聚单体,即仅包含乙烯。
优选第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)之间的重量比为20/80~80/20,更优选为30/70~70/30,进一步优选为40/60~60/40。
如上所述,多相丙烯共聚物(RAHECO)的另一个组份是分散于基质(M)即无规丙烯共聚物(R-PP)中的弹性丙烯共聚物(E)。至于在弹性丙烯共聚物(E)中使用的共聚单体,参照分别为多相丙烯共聚物(RAHECO)和无规丙烯共聚物(R-PP)所提供的信息。因此,弹性丙烯共聚物(E)包含可与丙烯共聚的单体,例如共聚单体比如乙烯和/或C4~C12α-烯烃,特别是乙烯和/或C4~C8α-烯烃,如1-丁烯和/或1-己烯。优选弹性丙烯共聚物(E)包含可与丙烯共聚的单体,特别由可与丙烯共聚的单体构成,该单体选自于由乙烯、1-丁烯和1-己烯构成的组。更具体地说,弹性丙烯共聚物(E)除包含丙烯外还包含源自乙烯和/或1-丁烯的单元。因此,在一个特别优选的实施方案中,弹性丙烯共聚物(E)仅包含源自乙烯和丙烯的单元。特别地优选,无规丙烯共聚物(R-PP)和弹性丙烯共聚物(E)包含相同的共聚单体。因此,在一个具体实施方式中,无规丙烯共聚物(R-PP)和该弹性丙烯共聚物(E)仅包括丙烯和乙烯。
弹性丙烯共聚物(E)的共聚单体含量优选不超过35.0wt%,更优选不超过30.0wt%,更优选在14.0~35.0wt%的范围,还更优选在15.0~30.0wt%的范围内。
本发明的丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO),优选通过特定工艺获得。因此,本发明的丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO),优选通过连续聚合工艺获得,所述工艺包含以下步骤:
(a)在第一反应器(R1)中聚合:
·丙烯、以及
·乙烯和/或C4~C12α-烯烃,优选乙烯,
获得第一聚合物组分,即第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1);
(b)将第一聚合物组分,即第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)转移到第二反应器(R2);
(c)在第一聚合物组分即第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)存在下,在所述第二反应器(R2)中聚合:
·丙烯、以及
·乙烯和/或C4~C12α-烯烃,优选乙烯;
获得第二聚合物组分,即第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)、第一聚合物组分和第二聚合物组分形成第一混合物,即无规丙烯共聚物(R-PP);
(d)将所述第一混合物,即无规丙烯共聚物(R-PP)转移到第三反应器(R3);
(e)在第一混合物即无规丙烯共聚物(R-PP)存在下,在所述第三反应器(R3)中聚合:
·丙烯、以及
·乙烯和/或C4~C12α-烯烃,优选乙烯;
获得第三聚合物组分,所述第三聚合物组分优选为弹性丙烯共聚物(E)的第一部分;第三聚合物组分和第一混合物即无规丙烯共聚物(R-PP),形成第二混合物;
(f)将所述第二混合物转移到第四反应器(R4)中;
(g)在第二混合物存在下,在所述第四反应器(R4)中聚合
·丙烯、以及
·乙烯和/或C4~C12α-烯烃,优选乙烯,
获得第四聚合物组分,所述第四聚合物组分优选为弹性丙烯共聚物(E)的第二部分;第四聚合物组分和第二混合物形成丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO);
(h)从第四反应器(R4)中除去丙烯共聚物,以及
(i)任意地减粘裂化所述丙烯共聚物(A),即所述多相丙烯共聚物(RAHECO)。
优选在第二反应器(R2)、第三反应器(R3)和第四反应器(R4)之间闪蒸排出(flashout)单体。
术语“连续聚合工艺”表示,丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO),在串联连接的至少四个反应器、优选在四个反应器中制备。因此,本工艺至少包括第一反应器(R1),第二反应器(R2),第三反应器(R3)和第四反应器(R4)。术语“聚合反应器”应表示主要聚合发生。因此,如果该工艺由四个聚合反应器构成,那么该定义并不排除包括整个工艺包括例如在预聚合反应器中的预聚合步骤的选项。术语“由……构成“仅就主要聚合反应器是闭合方式。
如上所述,在第一、第二反应器中制备基质(M),即无规丙烯共聚物(R-PP)。更精确地说,在第一反应器(R1)中制备第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1),而在第二反应器(R2)中制备第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)。
第一反应器(R1)中使用的优选共聚单体与上述用于第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)的相同。因此,特别优选的共聚单体是乙烯、1-丁烯和1-己烯。在一个具体实施方式中,共聚单体是乙烯。
优选地,第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)之间的重量比为20/80~80/20,更优选为30/70~70/30,还更优选为40/60~60/40。
因此,在第一反应器(R1)中制备的第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)的共聚单体含量为小于或等于5.0wt%,更优选为小于或等于4.0wt%,更优选在0.5~5.0wt%的范围内,还更优选在0.5~4.0wt%的范围内。
在第二反应器(R2)中制备第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)从而获得无规丙烯共聚物(R-PP)。
第二反应器(R2)中使用的优选共聚单体与上述用于第一反应器(R1)的相同。因此,特别优选的共聚单体是乙烯、1-丁烯和1-己烯。在一个具体实施方式中,共聚单体是乙烯。
优选第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)的共聚单体含量为至少3.0wt%,更优选在3.0~20.0wt%的范围内,还更优选在4.0~19.0wt%的范围内,还更优选在5.0~18.0wt%的范围内。
因此,在第二反应器(R2)中的整体共聚单体含量,即无规丙烯共聚物(R-PP)的共聚单体含量,优选在3.0~12.5wt%的范围内,还更优选在3.0~12.0wt%的范围内,还更优选在3.5~11.5wt%的范围内。
可与丙烯共聚的无规丙烯共聚物(R-PP)、第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)的共聚单体,为乙烯和/或C4~C12α-烯烃,尤其是乙烯和/或C4~C8α-烯烃,如1-丁烯和/或1-己烯。优选地,无规丙烯共聚物(R-PP)、第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1),和第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)包含可与丙烯共聚的单体,特别由可与丙烯共聚的单体构成,该单体选自于由乙烯、1-丁烯和1-己烯组成的组。更具体地说,无规丙烯共聚物(R-PP)、第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2),除包含丙烯外还包含源自乙烯和/或1-丁烯的单元。在优选实施方式中,无规丙烯共聚物(R-PP)、第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)和第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)包含相同的共聚单体,即仅包含乙烯。
进一步地,优选第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)即第一反应器(R1)中的聚合物的二甲苯冷可溶物(XCS)级分小于或等于12.0wt%,更优选在1.0~10.0wt%的范围内,还更优选在2.0~9.0wt%的范围内,还更优选在2.5~8.0wt%的范围内,还更优选在3.0~8.0wt%的范围内。
另一方面,优选第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2)即第二反应器(R2)中制得的聚合物的二甲苯冷可溶物(XCS)级分小于80wt%,更优选在10~80wt%的范围内,还更优选在15~70wt%的范围内。
因此,第二反应器中的整体二甲苯冷可溶物(XCS)含量,即无规丙烯共聚物(R-PP)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分,优选在5.0~50.0wt%的范围内,还更优选在7.0~45.0wt%的范围内。
优选地,第一无规丙烯共聚物组分(R-PP1)优选的熔体流动速率MFR2(230℃)在0.5~3.0g/10min的范围内,更优选在1.0~3.0g/10min的范围内。
另一方面,优选第二无规丙烯共聚物组分(R-PP2),即在第二个反应器(R2)中制备的聚合物的熔体流动速率MFR2(230℃)在0.1~3.0g/10min的范围内,更优选在0.1~2.5g/10min的范围内。
因此,第二反应器中的整体熔体流动速率MFR2(230℃),即无规丙烯共聚物(R-PP)的熔体流动速率MFR2(230℃),优选在0.2~3.0g/10min的范围内,更优选在0.5~3.0g/10min的范围内。
因此,在第二反应器(R2)之后获得基质(M),即丙烯共聚物(即多相丙烯共聚物(RAHECO))的无规丙烯共聚物(R-PP)。随后将该基质(M)转移到第三反应器(R3)中,于其中制备弹性丙烯共聚物(E)的第一组分(步骤(e))。
第三反应器(R3)中使用的优选共聚单体与上述用于第一反应器(R1)的相同。因此,特别优选的共聚单体为乙烯、1-丁烯和1-己烯。在一个具体实施方式中,共聚单体是乙烯。
所获得的第二混合物包含基质(M),在其中分散着弹性丙烯共聚物(E)的第一组分。优选所述第二混合物的共聚单体含量高于第二反应器(R2)的共聚单体含量。另一方面,共聚单体的含量不应太高。因此,优选第二混合物中的共聚单体含量,(即步骤(e))后,不大于30.0wt%,优选在5.0~28.0wt%的范围内,更优选在6.0~25.0wt%的范围。
第二混合物的另一个标志特征是其二甲苯冷可溶物(XCS)含量。因此,优选第二混合物的二甲苯冷可溶物(XCS)级分不大于55wt%,更优选不大于50wt%,还更优选在20~55wt%的范围内,还更优选在25~50wt%的范围内。
第二混合物的二甲苯冷可溶物级分(XCS)中的共聚单体含量优选为至少14.0wt%,更优选在14.0~28.0wt%的范围内,还更优选在15.0~26.0wt%的范围内,还更优选在16.0~25.0wt%的范围内。
在步骤(f)中,将第二混合物转移到第四反应器(R4)中。在第四反应器(R4)中,制备弹性丙烯共聚物(E)的第二组分(步骤(g))。
第四反应器(R4)中使用的优选共聚单体与上述用于第一反应器(R1)的相同。因此,特别优选的共聚单体为乙烯、1-丁烯和1-己烯。在一个具体实施方式中,共聚单体是乙烯。
这样获得的聚合物是丙烯共聚物(A),即本发明的多相丙烯共聚物(RAHECO)。
优选地,所述丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO),在步骤(g)后的熔体流动速率MFR2(230℃)在0.5~2.0g/10min的范围内,比如0.5~1.9g/10min。
优选在步骤(g)之后的二甲苯冷可溶物级分(XCS)的共聚单体含量,即丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)的二甲苯冷可溶物级分(XCS)的共聚单体含量在14.0~30.0wt%的范围内,还更优选在15.0~28.0wt%的范围内,还更优选在16.0~24.0wt%的范围内。
此外,优选丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分为至少20wt%,更优选在20~55wt%的范围内,还更优选在25~55wt%的范围内,还更优选在30~53wt%的范围内。
在另一个优选的实施方式中,在步骤(g)后的丙烯共聚物的二甲苯冷可溶物级分(XCS)根据ISO1628/1(在萘烷中于135℃下)测定的特性粘度(IV)优选为小于或等于3.0dl/g,更优选在1.5dl/g至小于3.0dl/g的范围内,还更优选在1.6dl/g至小于2.8dl/g的范围内。
至于在步骤(g)之后的丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)的熔融温度,可参考以上提供的信息。
优选基质(M)即步骤(c)后的无规丙烯共聚物(R-PP)和在步骤(e)~(g)中制备的弹性丙烯共聚物(E)之间的重量比为50/50~90/10,更优选为60/40~85/15,还更优选为70/30~85/15。
在步骤(g)之后,丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO),可任选地,经过减粘裂化步骤(步骤(i)),从而获得具有增强的熔体流动速率的丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO)。减粘裂化可以用任何已知的方式实施,但典型地,本发明设想使用过氧化物减粘裂化剂的化学减粘裂化。典型的减粘裂化剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷(DHBP)(例如以商品名Luperox101和Trigonox101出售),2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己炔-3(DYBP)(例如以商品名Luperox130和Trigonox145出售),二枯基过氧化物(DCUP)(例如以商品名LuperoxDC和PerkadoxBC出售),二叔丁基过氧化物(DTBP)(例如以商品名TrigonoxB和Luperox出售),叔丁基枯基过氧化物(BCUP)(例如以商品名TrigonoxT和Luperox801出售)和二叔丁基过氧化异丙基苯(DIPP)(例如以商品名Perkadox14S和LupperoxDC出售)。根据本发明待用的过氧化物的合适量在原则上对技术人员是已知的,并且可以容易地基于如下进行计算:步骤(g)中的待进行减粘裂化的丙烯共聚物(A)的量,步骤(g)中的待进行减粘裂化的丙烯共聚物(A)的MFR2(230℃)的值和待获得产品的期望目标MFR2(230℃)。因此,基于使用的丙烯共聚物的量,过氧化物减粘裂化剂的典型用量为0.005~0.5wt%,更优选为0.005~0.2wt%。
典型地,根据本发明,减粘裂化在挤出机中实施,以便在适当条件下,获得增加的熔体流动速率。在减粘裂化期间,起始产物的较高摩尔质量链在统计学上比较低摩尔质量的分子更频繁地裂解,导致平均分子量的整体降低和熔体流动速率的增加。
由于减粘裂化,丙烯共聚物(A)(即多相丙烯共聚物(RAHECO))的二甲苯冷可溶物(XCS)的熔体流动速率、二甲苯冷可溶物(XCS)的量和二甲苯冷可溶物(XCS)级分的特性粘度(IV),可能会受到影响。另一方面,丙烯共聚物(A)(即多相丙烯共聚物(RAHECO))的二甲苯冷可溶物(XCS)级分的熔融温度、总共聚单体含量和共聚单体含量,不受影响。因此,未减粘裂化的丙烯共聚物(A)(步骤(g)之后)和减粘裂化的丙烯共聚物(A)(步骤(i)之后)具有相同的熔融温度,相同的总的共聚单体含量和相同的二甲苯冷可溶物(XCS)级分的共聚单体含量。因此,这些实施方式可以参考上面披露的信息。
另一方面,在步骤(i)后减粘裂化的丙烯共聚物(A),在熔体流动速率、二甲苯冷可溶物级分(XCS)和特性粘度(IV)上不同于在步骤(g)后的未减粘裂化的丙烯共聚物(A)。因此,优选步骤(i)后的丙烯共聚物(A)的熔体流动速率MFR2(230℃)在2.0~15.0g/10min的范围内,更优选在2.5~12.0g/10min的范围内,更优选在2.5~8.5g/10min的范围内,比如在2.5~5.0g/10min的范围内。
进一步地优选,在步骤(i)之后的丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物级分(XCS)是在20~55wt%的范围内,还更优选在25~55wt%的范围内,还更优选在30~53wt%的范围内。
优选在步骤(i)之后的丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物级分(XCS)根据ISO1628/1(在135℃下、萘烷中)测定的特性粘度(IV)是大于或等于1.5dl/g,更优选在1.5dl/g至等于或小于3.0dl/g的范围内,还更优选在1.6~2.8dl/g的范围内,还更优选在1.6~2.5dl/g的范围内。
第一反应器(R1)优选为淤浆反应器(SR),并且可以是在本体或浆料上操作的连续或简单搅拌的批次釜式反应器或环路反应器。本体意味着在反应介质中的聚合包括至少60%(W/W)的单体。根据本发明,淤浆反应器(SR)优选为(本体)环路反应器(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)。这种气相反应器(GPR)可以是任何机械混合反应器或流化床反应器。优选气相反应器(GPR)包括具有至少0.2m/sec的气体速度的机械搅拌流化床反应器。因此,优选地,气相反应器是优选带有机械搅拌器的流化床型反应器。
因此,在优选实施方式中,第一反应器(R1)是淤浆反应器(SR),比如环路反应器(LR),而第二反应器(R2)、第三反应器(R3)和第四反应器(R4)是气相反应器(GPR)。因此,对于本发明的工艺,使用串联连接的至少四个、优选四个聚合反应器,即淤浆反应器(SR),比如环路反应器(LR),第一气相反应器(GPR-1),第二气相反应器(GPR-2)与第三气相反应器(GPR-3)。视需要在淤浆反应器(SR)之前设置预聚合反应器。
优选的多阶段工艺为“环路-气相”工艺,如由丹麦BorealisA/S开发的,(称为技术),在下述专利文献中有描述,如EP0887379、WO92/12182、WO2004/000899、WO2004/111095、WO99/24478、WO99/24479或WO00/68315。
进一步的合适的淤浆-气相工艺是Basell公司的工艺。
优选地,在如上所述用于制备丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)的本发明的工艺中,用于第一反应器(R1)即步骤(a)的淤浆反应器(SR)比如环路反应器(LR)的条件可以如下:
-温度在40℃~110℃的范围内,优选在60℃~100℃之间,比如68~~90℃;
-压力在20bar~80bar的范围内,优选在40bar~70bar之间;
-以已知的方式,按秒添加氢气控制摩尔质量。
随后,将从步骤(a)得到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),其中步骤(c)的条件优选如下:
-温度在50℃~130℃的范围内,优选在60℃~100℃之间;
-压力在5bar~50bar的范围内,优选在15bar~35bar之间;
-以已知的方式,按秒添加氢气控制摩尔质量。
第三反应器(R3)中的条件,优选第二气相反应器(GPR-2)中的条件,以及第四反应器(R4)中的条件,优选第三气相反应器(GPR-3)中的条件,类似于第二反应器(R2)中的条件。
在三个反应器区域中的停留时间可以不同。
在用于制造丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)的工序的一个实施方式中,在第一反应器(R1)即淤浆反应器(SR)例如环路反应器(LR)中的停留时间,,在0.2~4h的范围内,比如0.3~1.5h,以及在气相反应器中的停留时间通常为0.2~6.0h,比如0.5~4.0h。
视需要,聚合可以在第一反应器(R1)即淤浆反应器(SR)例如环路反应器(LR)中、在超临界条件下按已知的方式被影响,和/或在气相反应器(GPR)中作为冷凝模式。
优选该工艺还包含使用如下详述的催化剂体系的预聚合,催化剂体系包括齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)主催化剂,外部供体和任选的助催化剂。
在优选的实施方式中,预聚合是在液体丙烯中进行本体淤浆聚合,即液相主要包含丙烯,以及少量其他反应物和任选的溶于其内的惰性组分。
预聚合反应典型地在0~50℃、优选10~45℃、更优选15~40℃的温度下进行。
预聚合反应器中的压力并不是关键的,但是必须足够高,以保持反应混合物为液相。因此,压力可以为20~100bar,例如30~70bar。
催化剂组分优选全部引入到预聚合步骤。然而,在固体催化剂组分(i)和助催化剂(ii)可以分别给料之处,可以仅将一部分的助催化剂引入到预聚合阶段,并将其余部分引入到随后的聚合阶段。此外,在这种情况下,需要在预聚合反应阶段引入足以在其中获得充分聚合反应的助催化剂。
预聚合阶段可以添加其它组分。因此,在本领域已知的是,可以将氢加入到预聚合阶段以控制预聚物的分子量。此外,抗静电添加剂可以用来防止颗粒互相粘结或粘结在反应器的壁上。
预聚合条件和反应参数的精确控制是本领域公知技术。
根据本发明,丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO)是在包含齐格勒-纳塔催化剂和任选的外部供体的催化剂体系的存在下,通过如上所述的连续聚合工艺获得,优选催化剂体系包含三种组分,即作为组分(i)的齐格勒-纳塔主催化剂,和任选的作为组分(ii)的有机金属助催化剂以及作为组分(iii)的由通式(IIIa)或(Iamb)表示、优选由通式(IIIa)表示的外部给体。
该工艺通过使用齐格勒-纳塔催化剂体系(优选使用如下详述的齐格勒-纳塔催化剂体系)以及第二反应器(R2)中和/或第三反应器(R3)中和第四反应器(R4)中的特定的共聚单体/丙烯的比率来特别有效地运行。因此,优选地,
(a)第二反应器(R2)中,即在步骤(c)中的共聚单体/丙烯的比率[Co/C3],比如乙烯/丙烯的比率[C2/C3]在30~220mol/kmol的范围内,更优选在40~210mol/kmol的范围内,
和/或
(b)第三反应器(R3)中,即在步骤(e)中的共聚单体/丙烯的比率[Co/C3],比如乙烯/丙烯的比率[C2/C3]在120~320mol/kmol的范围内,更优选在130~310mol/kmol的范围内,
和/或
(c)在第四反应器(R4)中,即在步骤(g)中的共聚单体/丙烯的比率[Co/C3],比如乙烯/丙烯的比率[C2/C3]在120~320mol/kmol的范围内,更优选在130~310mol/kmol的范围内,
下面,对使用的催化剂进行更详细的描述。
根据本发明使用的主催化剂通过如下步骤制备:
a)将喷雾晶化或乳化固化的MgCl2和C1-C2醇的加合物与TiCl4反应,
b)将步骤a)的产物与式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯反应
其中R1′和R2′独立地为至少C5烷基
该反应在所述C1-C2醇和所述式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯之间发生转酯化以形成内部供体的条件下进行,
c)洗涤步骤b)的产物,或者
d)任选地将步骤c)的产物与额外的TiCl4反应。
主催化剂例如如专利申请WO87/07620、WO92/19653、WO92/19658和EP0491566中所限定的来制备。这些文献的内容通过引用包含在本文中。
首先形成MgCl2和C1-C2醇的加合物,其通式为MgCl2*nROH,其中R是甲基或乙基,以及n是1~6。优选乙醇用作醇。
首先被熔融、然后被喷雾晶化或乳化固化的该加合物用作催化剂载体。
在下面的步骤中,将喷雾晶化或乳化固化的通式为MgCl2*nROH(其中R是甲基或乙基,优选乙基,并且n是1~6)的加合物与TiCl4接触,从而形成钛化载体,接着进行以下步骤:
·将如下物质添加到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-烷基,比如至少C8-烷基;
或者优选
(ii)式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯,其中R1′和R2′相同,并且为至少C5-烷基,比如至少C8-烷基;
或者更优选地,
(iii)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-异癸基酯(DIDP)和邻苯二甲酸二-十三烷基酯(DTDP)的式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯,还更优选式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯是邻苯二甲酸二辛酯(DOP),比如邻苯二甲酸二-异辛基酯或邻苯二甲酸二乙基己基酯,特别是邻苯二甲酸二乙基己基酯;
·使所述第一产物经受适宜的酯交换条件,即经受高于100℃、优选在100℃与150℃之间的温度,更优选在130℃与150℃之间的温度,以使得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团发生酯交换,以形成优选至少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是甲基或乙基,优选乙基,
式(II)的邻苯二甲酸二烷基酯是内部供体,以及
·回收所述酯交换产物作为主催化剂组合物(组分(i))。
在一个优选的实施方案中,使式MgCl2*nROH(其中R是甲基或者乙基,并且n是1~6)的加合物熔融,然后优选通过气体将该熔融体注射到冷却的溶剂或冷却的气体中,
由此使加合物结晶成形态上有利的形式,例如WO87/07620中所述。
该晶化的加合物优选用作催化剂载体,并与可用于本发明的主催化剂起反应,如WO92/19658和WO92/19653中所述。
当通过提取去除催化剂残余物时,获得钛化载体和内部供体的加合物,其中衍生自酯醇的基团已改变。
如果足够量的钛保持在载体上,则其会充当主催化剂的活性元素。
否则,在以上处理后重复钛化,以确保足够的钛浓度和由此的活性。
优选地,根据本发明所使用的主催化剂含有的钛至多2.5wt%、优选至多2.2wt%、更优选至多2.0wt%。其供体含量优选在4.0~12.0wt%之间、更优选在6.0~10.0wt%之间。
更优选地,根据本发明所使用的主催化剂已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、生成邻苯二甲酸二乙酯(DEP)作为内部供体化合物来制备。
还更优选地,根据本发明所使用的催化剂是如在实施例部分中所述的催化剂,尤其使用邻苯二甲酸二辛酯作为(I)的邻苯二甲酸二烷基酯。
针对根据本发明的丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)的制备,使用的催化剂体系优选除包含特殊的齐格勒-纳塔主催化剂外还包含有机金属助催化剂作为组分(ii)。
因此,优选从如下物质构成的组中选择助催化剂:三烷基铝比如三乙基铝(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成分(iii)是由式(IIIa)或(IIIb)所表示的外部供体。式(IIIa)定义为:
Si(OCH3)2R2 5(IIIa)
其中R5表示具有3~12个碳原子的支链烷基,优选具有3~6个碳原子的支链烷基,或者具有4~12个碳原子的环烷基,优选具有5~8个碳原子的环烷基。
特别地优选,R5选自下组: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)定义为:
Si(OCH2CH3)3(NRxRy)(IIIb)
其中Rx和Ry可相同或不同,且表示具有1~12个碳原子的烃基。
Rx和Ry独立地选自下组:具有1~12个碳原子的直链脂肪族烃基、具有1个到12个碳原子的支链脂肪族烃基和具有1~12个碳原子的环状脂肪族烃基。特别地优选,Rx和Ry独立地选自下组: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二者相同,还更优选Rx和Ry均是乙基。
更优选地,式(IIIb)的外部供体是二乙基氨基三乙氧基硅烷。
更优选地,外部供体选自下组:二乙基氨基三乙氧基硅烷[Si(OCH2CH3)3(N(CH2CH3)2)]、二环戊基二甲氧基硅烷[Si(OCH3)2(环戊基)2]、二异丙基二甲氧基硅烷[Si(OCH3)2(CH(CH3)2)2]和它们的混合物。最优选,外部供体是二环戊基二甲氧基硅烷[Si(OCH3)2(环戊基)2]。
视需要,齐格勒-纳塔主催化剂通过在催化剂体系存在下聚合乙烯基化合物来改性,该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))和任选的助催化剂(组分(ii)),其中乙烯基化合物具有通式:
CH2=CH-CHR3R4
其中R3和R4一起形成5元或6元饱和、不饱和或芳香族环、或独立地表示包含1~4个碳原子的烷基。所改性的催化剂用于丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)的制备,以实现丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)的α-成核(BNT-成核技术)。
丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO),可预先与苯乙烯系弹性体(B)混合后再加入。在这种情况下,在预先或减粘裂化之后将添加剂添加入丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO)中。典型的添加剂是成核剂、抗氧化剂、以及滑爽剂和防粘连剂。优选,添加剂含量小于5.0wt%,优选小于3.0wt%,比如小于1.0wt%。
苯乙烯系弹性体(B)
在本发明中额外需要的组分是苯乙烯热塑性弹性体。这个附加组分可以分散于丙烯共聚物(A)中,即多相丙烯共聚物(RAHECO)中。我们已经发现,并非所有的苯乙烯热塑性弹性体都适用于本发明,仅只有这种特定类的弹性体才适用。因此,对于本发明,必须使用具有相当低的苯乙烯含量即在5-15wt%的范围内的苯乙烯系弹性体(B)。
优选,苯乙烯系弹性体(B)可以是苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)。
因此,优选地,苯乙烯系弹性体(B),优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)的苯乙烯含量小于或等于15wt%,更优选小于或等于14wt%,还更优选小于或等于13wt%。另一方面,苯乙烯系弹性体(B)中的苯乙烯含量,优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)中的苯乙烯含量不低于5wt%。因此,其优选的范围是5~15wt%,更优选为10~15wt%,并且更优选为11~14wt%。
进一步优选地,苯乙烯系弹性体(B),优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2),其具有适当的熔体流动速率MFR2(230℃),即不大于20.0g/10min,更优选不大于10.0g/10min,还更优选不大于6.0g/10min。另一方面,苯乙烯系弹性体(B)的熔体流动速率,优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)的熔体流动速率,不应低于1.0g/10min。因此,其优选的范围1.0~20.0g/10min,更优选的范围为2.0~10.0g/10min。
进一步地,苯乙烯系弹性体(B),优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2),可通过其密度来限定。因此,优选地,苯乙烯系弹性体(B),优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2),具有的密度小于或等于0.905g/cm3,更优选在0.850~0.905g/cm3的范围内。
另外地或可选地,苯乙烯系弹性体(B),优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2),可以通过肖氏A硬度来限定。因此,优选地,苯乙烯系弹性体(B),优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)根据ASTMD2240测定的肖氏A硬度为25~70,优选为30~60。
聚合物组合物
在丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)和苯乙烯系弹性体(次)(B)均以特定的量存在时,可以实现特别好的结果。因此,优选地,丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)与苯乙烯系弹性体(B)之间的重量比[(A)/(B)]在9/1~2/3的范围内,优选在22/3~13/7的范围内,更优选在4/1~14/6的范围内。
因此,优选本发明的聚合物组合物包含10~40wt%,更优选12~35wt%,还更优选20~30wt%的苯乙烯系弹性体的(B)。本段中给出的重量百分数以聚合物组合物的总量为基准,优选以本发明中存在的聚合物的总量为基准,更优选以丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)与苯乙烯系弹性体(B)一起的量为基准。因此,在一个具体实施方式中,以本发明中存在的聚合物的总量为基准,更优选以丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物与苯乙烯系弹性体(B)一起的量为基准,该聚合物组合物包含:
(a)60~90wt%,优选65~88wt%,更优选70~80wt%的丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO),以及
(b)10~40wt%,优选12~35wt%,更优选20~30wt%的苯乙烯系弹性体(B)。
因此,在一个具体实施方式中,聚合物组合物仅包含丙烯共聚物(A)即多相丙烯共聚物(RAHECO)和苯乙烯系弹性体(B),优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)作为聚合物组分。换言之,该聚合物组合物可包含添加剂,但除了丙烯共聚物(A)和苯乙烯系弹性体(B)之外没有另外的聚合物。
在部分丙烯共聚物(A)中,典型的添加剂是如上所述的那些。在整个聚合物组合物中,添加剂的总量不应大于10.0wt%,优选不应大于8.0wt%,更优选不应大于5.0wt%,还更优选不应大于4.0wt%,仍更优选为不应大于3.0wt%。
因此,优选地,丙烯共聚物(A),即多相丙烯共聚物(RAHECO),和苯乙烯系弹性体(B),优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2),共同构成了至少60.0wt%,更优选至少70.0wt%,还更优选至少80.0wt%,还更优选90.0wt%,例如92.0wt%,还更优选95.0wt%比如97.0wt%的本发明的聚合物组合物。
我们进一步地发现,在两个主要组分,即丙烯共聚物(A),优选多相丙烯共聚物(RAHECO),以及苯乙烯系弹性体(B),优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2),具有一致的熔体流动速率时,可进一步提高性能。因此,优选地,多相丙烯共聚物(A)与苯乙烯系弹性体(B)、优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)的MFR2(230℃)比率(MFR(A)/MFR(B))大于或等于1.0。另一方面,在粘度上的差异不应太高。因此,优选的MFR(A)/MFR(B)的比率为1.0~3.0。
进一步优选地,本发明的聚合物组合物的熔体流动速率MFR2(230℃)在2.5~15.0g/10min的范围内,更优选在2.5~12.0g/10min的范围内,更优选在2.5~8.5g/10min的范围内,还更优选在2.5~5.0g/10min的范围内。在聚合物组合物用作吹膜材料的情况中,优选其熔体流动速率MFR2(230℃)在2.5~5.0g/10min的范围内,更优选在3.0~4.5g/10min的范围内。相反,在聚合物组合物用于流延薄膜或注塑成型的情况中,优选其熔体流动速率MFR2(230℃)在3.0~15.0g/10min的范围内,比如在3.5~10.0g/10min的范围内。
优选地,聚合物组合物根据ISO178测定的挠曲模量不大于200MPa,更优选在70~200MPa的范围内,还更优选在80~150MPa的范围内。
另外地和/或可替代地,聚合物组合物优选具有:
(a)根据ASTMD1003-07(60×60×1mm3的注塑成型平板)测定的灭菌之前的雾度低于25%,更优选为5%~25%,还更优选为7~20%,
和/或
(b)根据ASTMD1003-07(60×60×1mm3的注塑成型平板)测定的灭菌之后的雾度低于55%,更优选为10%至低于50%,还更优选为15~45%,
和/或
(c)根据ASTMD1003-00(50μm的流延薄膜)测定的灭菌之前的雾度低于15%,更优选为1%至低于15%,还更优选为2~12%,
和/或
(d)根据ASTMD1003-00(50μm的流延薄膜)测定的灭菌之后的雾度低于40%,更优选为8%~低于40%,还更优选为10~35%。
工业上的应用
本发明还涉及如本发明所定义的聚合物组合物的应用,用于薄膜的制备,特别是消毒或灭菌的薄膜和/或注射成型制品,比如容器,即袋子,尤其是消毒或灭菌的注射成型制品,比如容器,即袋子。
此外,本发明涉及一种薄膜,尤其是涉及一种消毒或灭菌膜,其包括在本发明中所限定的聚合物组合物。更优选地,聚合物组合物在膜中是唯一的聚合物组分。此外,本发明涉及一种注射成型制品,比如容器,即包装袋,尤其是涉及消毒或灭菌的注射成型制品,如容器,即袋子,其包含此处所定义的聚合物组合物。该容器尤其是指包装袋。进一步地,所述容器,即袋子,优选已进行灭菌处理。
下面,通过实施例进一步地说明本发明。
实施例
1.测试方法
除非另有说明,下列术语和测定方法的定义适用于本发明的上述一般描述以及下面的实施例。
第二丙烯共聚物组分(R-PP2)的共聚单体含量的计算:
其中,
W(PP1):是第一丙烯共聚物组分(R-PP1)的重量分数[wt%],
W(PP2):是第二丙烯共聚物组分(R-PP2)的重量分数[wt%],
C(PP1):是第一丙烯共聚物组分(R-PP1)的共聚单体含量[wt%],
C(PP):是无规丙烯共聚物(R-PP)的共聚单体含量[wt%],
C(PP2):是计算的第二丙烯共聚物组分(R-PP2)的共聚单体含量[wt%]。
第二丙烯共聚物组分(R-PP2)的二甲苯冷可溶物(XCS)的含量的计算:
其中,分别地
W(PP1):是第一丙烯共聚物组分(R-PP1)的重量分数[wt%],
W(PP2):是第二丙烯共聚物组分(R-PP2)的重量分数[wt%],
XS(PP1):是第一丙烯共聚物组分(R-PP1)的二甲苯冷可溶物(XCS)含量[wt%],
XS(PP):是无规丙烯共聚物(R-PP)的二甲苯冷可溶物(XCS)含量[wt%],
XS(PP2):是计算的第二丙烯共聚物组分(R-PP2)的二甲苯冷可溶物(XCS)含量[wt%]。
第二丙烯共聚物组分(R-PP2)的熔体流动速率MFR2(230℃)的计算:
其中,
W(PP1):是第一丙烯共聚物组分(R-PP1)的重量分数[wt%],
W(PP2):是第二丙烯共聚物组分(R-PP2)的重量分数[wt%],
MFR(PP1):是第一丙烯共聚物组分(R-PP1)的熔体流动速率MFR2(230℃)[g/10min],
MFR(PP):是无规丙烯共聚物(R-PP)的熔体流动速率MFR2(230℃)[g/10min],
MFR(PP2):是计算的第二丙烯共聚物组分(R-PP2)的熔体流动速率MFR2(230℃)[g/10min]。
弹性丙烯共聚物(E)的共聚单体含量的计算:
其中,
W(PP):是无规丙烯共聚物(R-PP)即第一反应器和第二反应器(R1+R2)中制备的聚合物的重量分数[wt%],
W(E):是弹性丙烯共聚物(E)即在第三反应器和第四反应器(R3+R4)中制备的聚合物的重量分数[wt%],
C(PP):是无规丙烯共聚物(R-PP)的共聚单体含量[wt%],即在第一反应器和第二反应器(R1+R2)中制备的聚合物的共聚单体含量[wt%],
C(RAHECO):是丙烯共聚物的共聚单体含量[wt%],即在第四反应器(R4)中聚合之后获得的聚合物的共聚单体含量[wt%],
C(E):是计算的弹性丙烯共聚物(E)即在第三反应器和第四反应器(R3+R4)中制备的聚合物的共聚单体含量[wt%]。
MFR2(230℃)根据ISO1133(温度230℃,负载2.16kg)测定。
共聚单体含量,特别是乙烯含量,用傅里叶变换红外光谱(FTIR)测定,用13C-NMR进行校准。当测量聚丙烯中的乙烯含量时,通过热压制备样品薄膜(厚度约为250μm)。丙烯-乙烯共聚物的吸收峰720cm-1和733cm-1的面积是通过使用PerkinElmerFTIR1600光谱仪测定的。在767cm-1处评估丙烯-1-丁烯共聚物。通过由13C-NMR测定的乙烯含量数据来校准该方法。另请参见“IR-SpektroskopiefürAnwender”,1997,WILEY-VCH和“ValidierunginderAnalytik”,1997,WILEY-VCH。
苯乙烯含量
苯乙烯含量是通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)测定的。通过热压(190℃,100bar,1min)从粒化材料中制备300μm厚的薄膜。每个样品制备两个薄膜。这样制备的薄膜样品通过PerkinElmer红外分光光度计系统2000FTIR测定。在1602cm-1处的峰(苯基的吸收)被积分,并通过使用一个内部建立的校准曲线进行评估。给出两个测量值的算术平均值作为结果。
校准:根据上述方法制备并测量由聚丙烯(PP)和包含苯乙烯的弹性体(已知的苯乙烯含量)组成的各种聚丙烯化合物。
特性粘度根据DINISO1628/1,1999年10月(在萘烷中于135℃下)测定。
二甲苯可溶物(XCS,wt%):根据ISO16152(第一版;2005-07-01),于25℃下测定二甲苯冷可溶物(XCS)含量。残留不溶的部分是二甲苯冷不可溶物(XCI)级分。
熔融温度(Tm)和熔融热(Hf),结晶温度(Tc)和结晶热(Hc):通过MettlerTA820差示扫描量热法(DSC)在5~10mg的样品上测定。根据ISO11357-3(1999年),DSC在加热/冷却/加热循环中以10℃/min的扫描速率在+23℃~+210℃的温度范围内运行。从冷却步骤中测定结晶温度和结晶热(Hc),而从第二个加热步骤中测定熔融温度和熔融热(Hf)。
挠曲模量:根据ISO178,于23℃下测定根据ENISO1873-2注射成型的80×10×4mm3的测试棒上的3点弯曲来测定挠曲模量。
沿机器方向的拉伸模量通过根据ISO527-3、于23℃下在根据220℃的熔融温度和20℃的冷却辊温度的单层流延膜上制备的50μm流延薄膜上测定。测试是以1mm/min的十字头速度进行的。
总穿透能量:
薄膜的冲击强度通过根据ISO7725-2的“Dynatest”法,在50μm厚的单层流延薄膜上测定。数值“Wbreak”[J/mm]表示在击穿前薄膜能够吸收的每毫米厚度的总穿透能量。该数值越大,材料越坚韧。
雾度通过根据ASTMD1003-07,在使用200℃的熔融温度根据ENISO1873-2制备的注射成型的60×60×1mm3斑块上测定。
雾度通过根据ASTMD1003-00,在根据220℃的熔融温度和20℃的冷却辊温度的单层流延膜上制备的50μm厚的流延薄膜上测定。
蒸汽灭菌是在SystecD系列机器(Systec股份有限公司,美国)中进行的。将样品以5℃/min的升温速率从23℃开始加热。在121℃处保持30分钟后,将样品立即从蒸汽灭菌器中移出并在室温下储存,以待进一步处理。
2.实施例
在聚合工艺例如RAHECOS1-4中使用的催化剂通过如下方式制备:首先,在大气压下,在惰性条件下,将0.1mol的MgCl2×3EtOH悬浮在反应器中的250mL的癸烷中。将溶液冷却至-15℃的温度并加入300mL的冷TiCl4,同时将温度保持在所述水平。然后,将浆料的温度缓慢升高至20℃。在此温度下,将0.02mol的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)加入到浆料中。在添加邻苯二甲酸酯之后,在90分钟内将温度升高至135℃,然后将浆液静置60分钟。然后,添加另外的300mL的TiCl4,并将温度保持在135℃下120分钟。在此之后,从液体中过滤催化剂,在80℃下用300mL庚烷洗涤6次。然后,过滤并干燥固体催化剂组分。催化剂及其制备的原理一般例如专利公开EP491566,EP591224和EP586390中所述。三乙基铝(TEAL)作为助催化剂使用和二环基戊基二甲氧基硅烷(D-供体)作为供体使用。铝对供体的比率如表1中所示。
对于RAHECO4,催化剂以一定的量与乙烯基环己烷预聚合来实现在最终聚合物中的200ppm的聚(乙烯基环己烷)(PVCH)的浓度。各个工艺在EP1028984和EP1183307中所述。
在共旋双螺杆挤出机(型号:CoperionZSK57)中,添加合适量的(其在聚丙烯粉末上浓缩为1wt%)2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷(由AKZONobel提供的101,荷兰)到挤出机中将所得到的聚合物减粘裂化。作为添加剂,以相同步骤将0.04wt%的合成水滑石(由Kisuma化学公司提供的DHT-4A,荷兰)和0.15wt%的IrganoxB215(1:2-共混的Irganox1010(四(3-(3′,5′-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸)季戊四醇酯和德国BASF股份公司的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)加入到聚合物中。
表1:RAHECOs1~4的聚合条件和性能
C2:是乙烯
IV:是特性粘度
H2/C3的比率:是氢气/丙烯的比率
C2/C3的比率:是乙烯/丙烯的比率
POX:是2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷
1/2/3GPR:是1/2/3GPR气相反应器
Loop:是环路反应器
表2:苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)的嵌段共聚物的性能
KratonG1645M和KratonG1652M是由KratonPolymers有限责任公司提供的
表3:PP1和PP2的性能
PP1 | PP2 | ||
MFR总体 | [g/10min] | 1.9 | 3.9 |
MFR基质 | [g/10min] | 1.9 | 3.9 |
XCS | [wt%] | 8.5 | 23 |
XCS的C2 | [wt%] | n.d. | 25 |
XCS的IV | [dl/g] | n.d. | 1.3 |
C2总体 | [wt%] | 4.2 | 8.0 |
Tm | [℃] | 140 | 141 |
PP1是商品BorPureRB501BF和PP2是商品BormedSC820CF。这两款产品都可以从BorealisAG得到。
表4(a):比较例的性能
表4(b):本发明实施例和比较例的性能
表4(c):本发明实施例和比较例的性能
Claims (13)
1.聚合物组合物,其包含
(a)丙烯共聚物(A),其具有:
(a1)根据ISO1133测定的熔体流动速率MFR2(230℃)在大于2.0g/10min至15.0g/10min的范围内,
(a2)共聚单体含量在大于7.5wt%至16.5wt%的范围内,以及
(a3)根据ISO16152(25℃)测定的二甲苯冷可溶物含量(XCS)在20.0~55.0wt%的范围内,
其中,
(a4)丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分的共聚单体含量在14.0~30.0wt%的范围内,以及
(a5)丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分的特性粘度(IV)在大于或等于1.5dl/g至小于或等于3.0dl/g的范围内,其中特性粘度(IV)根据DINISO1628/1(135℃下,萘烷中)测定;
以及
(b)苯乙烯系弹性体(B),其苯乙烯含量在5wt%至小于或等于15wt%的范围内,其中进一步地,丙烯共聚物(A)和苯乙烯系弹性体(B)的重量比[(A)/(B)]在9/1~3/2的范围内。
2.如权利要求1所述的聚合物组合物,其特征在于,所述丙烯共聚物(A):
(a)根据ISO1133测定的熔体流动速率MFR2(230℃)在大于2.5g/10min至小于5.0g/10min的范围内;
和/或
(b)满足不等式(I)
其中,
Co(total)是丙烯共聚物(A)的共聚单体含量[wt%],
Co(XCS)是丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物级分(XCS)的共聚单体含量[wt%];
和/或
(c)满足不等式(II)
其中,
Co(total)是丙烯共聚物(A)的共聚单体含量[wt%],
XCS是丙烯共聚物(A)的二甲苯冷可溶物级分(XCS)的含量[wt%]。
3.如权利要求1或2所述的聚合物组合物,其特征在于,丙烯共聚物(A)的二甲苯冷不可溶物(XCI)级分的共聚单体含量在1.5~6.0wt%的范围内。
4.如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,丙烯共聚物(A)为多相丙烯共聚物(RAHECO),其包含基质(M)以及分散于所述基质(M)中的弹性丙烯共聚物(E),其中所述基质(M)为无规丙烯共聚物(R-PP)。
5.如权利要求4所述的聚合物组合物,其中,
(a)基质(M)与弹性丙烯共聚物(E)之间的重量比为50/50~90/10;
和/或
(b)无规丙烯共聚物(R-PP)的共聚单体含量在3.0~12.0wt%的范围内;
和/或
(c)无规丙烯共聚物(R-PP)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分在5.0~50.0wt%的范围内。
6.如权利要求4或5所述的聚合物组合物,其特征在于,弹性丙烯共聚物(E)的共聚单体含量在14.0~35.0wt%的范围内。
7.如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,苯乙烯系弹性体(B)为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)。
8.如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,聚合物组合物仅包含苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(B-1)和/或氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯(SIS)嵌段橡胶(B-2)作为苯乙烯系弹性体(B)。
9.如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,苯乙烯系弹性体(B)具有低于10.0g/10min的熔体流动速率MFR2(230℃)。
10.如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其特征在于,苯乙烯系弹性体(B)具有低于0.905g/m3的密度。
11.薄膜,其包含如上述任一项权利要求所定义的聚合物组合物。
12.容器,其包含如权利要求11所定义的薄膜和/或如权利要求1~10中任一项所定义的聚合物组合物。
13.如权利要求12所述的容器或者如权利要求11所述的薄膜,其特征在于,所述容器或所述薄膜已经过灭菌处理。
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