CN108290339B - 模塑聚合物组合物的方法 - Google Patents
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Abstract
一种吹塑聚合物组合物的方法,其包括以下步骤:(a)提供包括模头和模具型腔的装置,(b)提供包含(i)热塑性聚合物和(ii)1,3:2,4‑双‑O‑[(3,4‑二氯苯基)亚甲基]‑D‑葡萄糖醇(以及优选也包含1,3:2,4‑双‑O‑[(3,4‑二甲基苯基)亚甲基]‑D‑葡萄糖醇)的聚合物组合物,(c)将所述聚合物组合物加热到足以使所述聚合物组合物熔化的温度,(d)在200℃或更低的温度下,通过所述模头挤出熔融的聚合物组合物,以形成型坯,(e)将所述型坯收集在所述模具型腔中,(f)将加压流体吹入所述型坯中,(g)使所述模塑制品冷却,和(h)从所述模具型腔中取出所述模塑制品。
Description
技术领域
概括而言,本申请涉及模塑聚合物组合物的方法。更具体地,本申请涉及模塑聚合物组合物以生产表现出期望的美观性(诸如低雾度水平)的模塑制品的方法。
发明内容
概括而言,本发明提供模塑聚合物组合物的方法,诸如挤出吹塑聚合物组合物以生产模塑制品的方法。所述方法使用较低的温度,这导致能量节约,但仍然生产出表现出期望的低雾度水平的模塑制品。
在第一实施方案中,本发明提供模塑聚合物组合物的方法,所述方法包括以下步骤:
(a)提供包括模头(die)和模具型腔(mold cavity)的装置,所述模具型腔具有限定模塑制品形状的内表面;
(b)提供包含(i)热塑性聚合物和(ii)1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的聚合物组合物;
(c)将所述聚合物组合物加热到足以使所述聚合物组合物熔化的温度,以便可以通过所述模头挤出所述聚合物组合物;
(d)在200℃或更低的温度下,通过所述模头挤出所述熔融的聚合物组合物,以形成型坯(parison);
(e)将所述型坯收集(capturing)在所述模具型腔中;
(f)在足够的压力下将加压流体吹入所述型坯中,以使所述型坯膨胀,从而所述型坯与所述模具型腔的内表面共形(conforms to),并产生模塑制品;
(g)使所述模塑制品冷却到所述聚合物组合物至少部分固化的温度,从而所述模塑制品保持其形状;和
(h)从所述模具型腔中取出所述模塑制品。
具体实施方式
在第一实施方案中,本发明提供模塑聚合物组合物的方法。所述方法通常包括以下步骤:(a)提供包括模头和模具型腔的装置,(b)提供聚合物组合物,(c)将所述聚合物组合物加热到足以使所述聚合物组合物熔化的温度,(d)通过模头挤出熔融的聚合物组合物以形成型坯;(e)将所述型坯收集在模具型腔中,(f)将加压流体吹入所述型坯中,(g)使模塑制品冷却,和(h)从所述模具型腔中取出所述模塑制品。
用于实施本发明方法的装置可以是任何合适的挤出吹塑装置。合适的挤出吹塑装置包括连续挤出吹塑装置,诸如转轮挤出吹塑装置和梭型挤出吹塑装置以及间歇式挤出吹塑装置,诸如往复式螺杆挤出吹塑装置和积聚头挤出吹塑装置。如上所述,所述装置包括模头,塑化(熔融)聚合物组合物通过该模头挤出以形成型坯。所述装置还包括具有模具型腔的模具。模具型腔或模具型腔的内表面限定了待由该装置生产的模塑制品的形状。更具体地,模具型腔的内表面限定了由该装置生产的模塑制品的外表面。
如本领域普通技术人员所理解,将聚合物组合物加热到足以使组合物塑化(熔融)的温度的步骤通常是通过挤出机螺杆产生的摩擦实现的,至少部分地通过挤出机螺杆产生的摩擦实现,其中挤出机螺杆用于将聚合物组合物进料到装置的模头。通常使用加热器来补充这种摩擦加热,这允许聚合物组合物在更受控的条件下加热并且加热到聚合物组合物更容易通过模头挤出的温度。
一旦聚合物组合物已加热到所述温度,则通过装置的模头挤出聚合物组合物以形成型坯。在本发明中,在200℃或更低的温度下通过模头挤出聚合物组合物以形成型坯。然后将所得到的型坯收集在装置的模具型腔中。模具通常包括允许进入模具型腔的单个开口。将型坯收集在模具中,使得型坯的开口端与模具中的开口对准。一旦型坯已收集在模具中,在足够的压力下将加压流体(例如空气)吹入型坯中以使型坯膨胀,从而型坯与模具型腔的内表面共形并形成所需的模塑制品。一旦已经吹制型坯以形成所需的模塑制品,那么将制品在模具中保持一段时间,所述时间足以使聚合物固化到这样的程度:将制品从模具中取出时制品保持其形状。通常将装置的模具冷却,使得该冷却可以更快速地实现并且循环时间缩短。
用于所述方法中的聚合物组合物包含热塑性聚合物和1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇。在优选实施方案中,聚合物组合物包含聚烯烃聚合物。聚烯烃聚合物可以是任何合适的聚烯烃,诸如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯)和聚(乙烯基环己烷)。在优选实施方案中,热塑性聚合物是选自以下的聚烯烃:聚丙烯均聚物(例如无规立构聚丙烯均聚物、全同立构聚丙烯均聚物和间同立构聚丙烯均聚物)、聚丙烯共聚物(例如聚丙烯无规共聚物)、聚丙烯抗冲共聚物及它们的混合物。合适的聚丙烯共聚物包括但不限于,在选自乙烯、丁-1-烯(即,1-丁烯)和己-1-烯(即,1-己烯)的共聚单体存在下,由丙烯的聚合制备的无规共聚物。在这样的聚丙烯无规共聚物中,共聚单体可以任何合适的量存在,但是通常以小于约10重量%(例如约1重量%至约7重量%)的量存在。合适的聚丙烯抗冲共聚物包括但不限于通过将选自乙烯-丙烯橡胶(EPR)、乙烯丙烯-二烯单体(EPDM)、聚乙烯和塑性体的共聚物加入聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物中生产的那些。在这样的聚丙烯抗冲共聚物中,共聚物可以任何合适的量存在,但是通常以约5重量%至约25重量%的量存在。上述聚烯烃聚合物可以是支化的或交联的,诸如由添加增加聚合物熔体强度的添加剂所导致的支化或交联。
如上所述,聚合物组合物包含1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇。该化合物是可通过糖醇与取代的苯甲醛化合物的反应生产的缩醛。更具体地,所述化合物可以通过约1摩尔D-葡萄糖醇与约2摩尔3,4-二氯苯甲醛的反应来生产。可以任何合适的物理形式提供1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇,但通常以粉末形式提供该化合物。
如上所述,通常以粉末形式提供1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇,所述粉末包含许多细颗粒。存在于粉末中的颗粒通常分为尺寸和复杂性增加的三种不同颗粒类型:初级颗粒;聚集体(aggregates);和附聚物(agglomerates)。初级颗粒通常是化合物的单晶或这样的单晶的碎片。聚集体包含两个或更多个已经彼此强烈结合的初级颗粒。除了通过研磨之外,聚集体的尺寸不能减小(例如,减小到组成它们的初级颗粒)。附聚物包含许多已经弱缔合或结合在一起的初级颗粒和/或聚集体。通过施加相对适中的机械力,附聚物的尺寸可以减小(例如破裂并减小到组成它们的初级颗粒和/或聚集体)。例如,在分散在合适的液体介质中时附聚物的尺寸可以减小。附聚物在其内部尺寸内通常包含相对大的空穴,并且这些空穴充满空气。在加工期间,当这样的附聚物分散在熔融聚合物中时,随着所述化合物溶解在熔融聚合物中,附聚物破裂。然后,截留在空穴中的空气可能夹带在熔融聚合物中,并且这种夹带的空气导致在聚合物组合物中形成缺陷(例如白色斑点和/或气泡)。
粉末可以具有任何合适的颗粒尺寸。然而,为了促进化合物在熔融聚合物中的溶解并防止在聚合物组合物中形成缺陷(例如白色斑点或气泡),申请人认为颗粒具有相对小的颗粒尺寸是有利的。在优选实施方案中,1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇颗粒的体积平均直径(即D[4,3])为约40μm或更小,约35μm或更小,约30μm或更小,或约25μm或更小。此外,1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇颗粒的D90优选为约80μm或更小,约75μm或更小,约70μm或更小,约65μm或更小,约60μm或更小,或约55μm或更小。
可以使用任何合适的技术测量1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的颗粒尺寸。例如,可以通过动态光散射,使用设计用于这种测量的许多可商购的仪器之一测量粉末的颗粒尺寸。当使用动态光散射技术时,通常将颗粒的代表性样品分散在液体介质中并将该液体介质的样品引入到动态光散射仪器中。可以使用任何合适的液体介质,但水通常是优选的介质。为了促进颗粒在液体介质中的分散,可以将表面活性剂、优选非离子表面活性剂(例如辛基酚表面活性剂)添加到水中,并可将所得混合物(即水、表面活性剂和颗粒)搅拌足够的时间以使颗粒分散(例如1-5分钟)。
1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇可以任何合适的绝对量存在于聚合物组合物中。通常,基于存在于聚合物组合物中的聚合物(例如聚丙烯聚合物)的重量,存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的量为约250百万分率(ppm)或更多。优选地,基于存在于聚合物组合物中的聚合物(例如聚丙烯聚合物)的重量,存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的量为约500ppm或更多,约750ppm或更多,约1,000ppm或更多,约1,250ppm或更多,或约1,500ppm或更多。基于存在于聚合物组合物中的聚合物(例如聚丙烯聚合物)的重量,存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的量通常也为约4000ppm或更少。优选地,基于聚合物组合物中存在的聚合物(例如聚丙烯聚合物)的重量,存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的量为约3,500ppm或更少,约3,000ppm或更少,约2,750ppm或更少,约2,500ppm或更少,约2,250ppm或更少,或约2,500ppm或更少。因此,基于存在于聚合物组合物中的聚合物(例如聚丙烯聚合物)的重量,在一系列依次更优选的实施方案中,存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的量为约250ppm至约4,000ppm,约250ppm至约3,000ppm,约250ppm至约2,500ppm,或约500ppm至约2,000ppm。
在某些可能优选的实施方案中,除了1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇之外,聚合物组合物还可以包含另外的缩醛化合物。在特别优选的实施方案中,聚合物组合物另外包含1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇。1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇可以通过约1摩尔D-葡萄糖醇与约2摩尔邻二甲苯甲醛的反应来制备。可以以任何合适的物理形式提供1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇,但是与1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇一样,通常以包含许多细颗粒的粉末的形式提供所述化合物。
1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的颗粒尺寸(例如,体积平均直径、D90或两者)可与上述1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的颗粒尺寸相同。或者,1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的颗粒尺寸(例如,体积平均直径、D90或两者)可以小于1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的颗粒尺寸。在优选实施方案中,1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇颗粒的体积平均直径(即D[4,3])为约40μm或更小,约35μm或更小,约30μm或更小,约25μm或更小,约20μm或更小,约15μm或更小,约10μm或更小,或约7.5μm或更小。而且,1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇颗粒的D90优选为约80μm或更小,约75μm或更小,约70μm或更小,约65μm或更小,约60μm或更小,约55μm或更小,约50μm或更小,约45μm或更小,约40μm或更小,约35μm或更小,约30μm或更小,约25μm或更小,约20μm或更小,约15μm或更小,约10μm或更小,或约7.5μm或更小。
当存在于聚合物组合物中时,1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇可以任何合适的量存在。例如,1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇可以上面针对1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇列出的任何量存在。或者,存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的总量可落入上面针对1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇所述的任何范围内。
当聚合物组合物同时包含1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇时,这两种化合物可以任何合适的相对量存在于聚合物组合物中。例如,存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的质量与存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的质量的比例优选可以为约9:1或更小,约8:1或更小,约7:1或更小,约6:1或更小,约5:1或更小,约4:1或更小,或约3:1或更小。存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的质量与存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的质量的比例优选可为约1:9或更高,约1:8或更高,约1:7或更高,约1:6或更多,约1:5或更多,约1:4或更多,或约1:3或更多。在一个优选实施方案中,存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的质量与存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的质量的比例为约9:1至约1:9。在一系列依次更优选的实施方案中,存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的质量与存在于聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的质量的比例为约8:1至约1:8,约7:1至约1:7,约6:1至约1:6,约5:1至约1:5,约4:1至约1:4,或约3:1至约1:3。
在某些可能优选的实施方案中,除了所述聚合物和1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡糖醇之外,聚合物组合物还可以包含含氟聚合物。存在于这样的聚合物组合物中的含氟聚合物可以是任何合适的含氟聚合物(例如氟塑料或氟橡胶)。合适的含氟聚合物包括但不限于由选自偏二氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、全氟(烷基乙烯基醚)及它们的组合的至少一种单体制成的聚合物。在某些可能优选的实施方案中,含氟聚合物是选自以下的聚合物:(i)偏二氟乙烯和选自六氟丙烯、三氟氯乙烯、1-氢五氟丙烯和2-氢五氟丙烯的共聚单体的共聚物;(ii)偏二氟乙烯、四氟乙烯和选自六氟丙烯、1-氢五氟丙烯和2-氢五氟丙烯的共聚单体的三元共聚物;(iii)四氟乙烯和丙烯的共聚物;(iv)四氟乙烯、丙烯和偏二氟乙烯的共聚物;和(v)(i)-(iv)中的两种或更多种的组合。在某些更具体的可能优选的实施方案中,含氟聚合物是偏二氟乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯的三元共聚物。
适用于聚合物组合物中的含氟聚合物可具有任何合适的分子量。但是,在某些可能优选的实施方案中,含氟聚合物具有较高的分子量。虽然不希望受任何具体理论的束缚,但相信具有较高分子量的含氟聚合物特别适合用于本发明的聚合物组合物中,这至少部分地是由于这样的含氟聚合物在用于加工聚合物组合物的装置的工作表面上能形成并保持涂层。进一步认为,通过防止这些工作表面中的缺陷在模塑制品表面产生缺陷或者至少减少在模塑制品中形成的缺陷的程度,在这些工作表面上形成的涂层有助于改进由聚合物组合物制成的模塑制品的外观(例如,改进光泽度)。
如本领域普通技术人员所理解,可以许多不同的方式测量和表示聚合物的分子量,所述聚合物包括含氟聚合物(诸如在本发明的聚合物组合物中使用的含氟聚合物),但是由于测量聚合物体系中的聚合物链的分子量的复杂性,通常使用基于聚合物的平均分子量和一种或多种物理性质之间的相关性的测量。一种这样的测量基于平均分子量和熔融聚合物的流动速率之间的相关性(例如熔体流动指数(MFI))。另一种这样的测量基于平均分子量和包埋在聚合物中的圆柱形金属盘或转子的抗剪切扭矩旋转之间的相关性(即门尼粘度)。
适用于聚合物组合物中的含氟聚合物可具有任何合适的熔体流动指数(MFI)。在某些可能优选的实施方案中,含氟聚合物具有约2克/10分钟或更多,约3克/10分钟或更多,约4克/10分钟或更多,或约5克/10分钟或更多的MFI,所述MFI根据ASTM D1238-04c在265℃使用5kg重量测量。在某些可能优选的实施方案中,含氟聚合物具有约2-约50克/10分钟,或约3-约40克/10分钟,或约4-约30克/10分钟的MFI,所述MFI根据ASTM D1238-04c在265℃使用5kg重量测量。在某些可能更优选的实施方案中,含氟聚合物具有约5-约25克/10分钟的MFI,所述MFI根据ASTMD1238-04c在265℃使用5kg重量测量。
适用于聚合物组合物中的含氟聚合物可以具有任何合适的门尼粘度。在某些可能优选的实施方案中,含氟聚合物的门尼粘度为约25或更多,或约28或更多,所述门尼粘度根据ASTM标准D1646-07在121℃、采用大转子、在条件ML1+10分钟下测量。在某些可能优选的实施方案中,含氟聚合物的门尼粘度为约80或更小,约70或更小,约60或更小,约50或更小,或约40或更小(例如约38或更小),所述门尼粘度根据ASTM标准D1646-07在121℃、采用大转子、在条件ML1+10分钟下测量。因此,在某些可能优选的实施方案中,含氟聚合物的门尼粘度为约25至约80,约25至约70,约25至约60,约25至约50,或约25至约40(例如约28至约38),所述门尼粘度根据ASTM标准D1646-07在121℃、采用大转子、在条件ML1+10分钟下测量。
适用于聚合物组合物中的含氟聚合物包括多峰含氟聚合物。如本文所用,术语“多峰”用于指含有至少两种组分的含氟聚合物,所述至少两种组分具有离散且不同的分子量(例如离散且不同的平均分子量)。例如在国际专利申请公开号WO 2000/69967中描述了合适的多峰含氟聚合物。在这样的多峰含氟聚合物中,每种组分可以是无定形或半结晶的,或者一种组分可以是无定形的且另一种组分是半结晶的。
含氟聚合物可以任何合适的量存在于聚合物组合物中。为了避免或减少对使用聚合物组合物生产的制品的光学性质的有害影响,申请人已经发现,含氟聚合物通常应当以相对低的量存在于聚合物组合物中。在某些可能优选的实施方案中,基于聚合物组合物的总重量,含氟聚合物以约1,000ppm或更少,约750ppm或更少,约500ppm或更少,或约250ppm或更少(例如约200ppm或更少)的量存在于聚合物组合物中。在某些可能优选的实施方案中,含氟聚合物可以这样的量存在于聚合物组合物中,使得基于存在于聚合物组合物中的聚合物添加剂和含氟聚合物的总重量,存在于聚合物组合物中的聚合物添加剂的量与存在于聚合物组合物中的含氟聚合物的量的比例为约4:1至约100:1,约8:1至约100:1,约10:1至约100:1或约20:1至约100:1。
作为聚合物加工助剂销售的许多可商购的含氟聚合物包含少量的至少一种界面活性剂,诸如聚环氧烷烃(例如聚(乙二醇)或聚(环氧乙烷)),认为其通过润湿聚合物加工助剂中的含氟聚合物颗粒的表面改进了聚合物加工助剂的性能。然而,尽管有通常与使用界面活性剂(诸如聚(乙二醇))相关的益处,但据信这样的界面活性剂实际上可能损害使用本发明的聚合物组合物生产的模塑制品的有利光学性能。因此,在某些可能优选的实施方案中,聚合物组合物基本上不含聚(乙二醇)或基本上不含任何界面活性剂。更具体而言,在某些可能优选的实施方案中,聚合物组合物包含小于100ppm的聚(乙二醇),小于50ppm的聚(乙二醇),小于25ppm的聚(乙二醇),小于10ppm的聚(乙二醇),或少于5ppm的聚(乙二醇)。
在所述方法中使用的聚合物组合物可以包含选自酯组合物、酰胺化合物或它们的混合物的额外的组分。酯组合物包含至少一种酯化合物。酯组合物可以包含多种不同的酯化合物。优选地,存在于酯组合物中的至少一部分酯化合物是1,2,3-丙三醇与至少一种选自C14-C22脂肪酸的脂肪酸的酯。C14-C22脂肪酸可以选自饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸,特别优选饱和脂肪酸。在优选实施方案中,酯组合物中存在的至少一部分酯化合物是1,2,3-丙三醇与至少一种选自C16-C18脂肪酸的脂肪酸的酯,其中C16-C18饱和脂肪酸是特别优选的。在另外的优选实施方案中,酯组合物包含约80%或更多的单酯化合物,更优选约85%或更多的单酯化合物,最优选约90%或更多的单酯化合物。在优选实施方案中,酯组合物包含十八烷酸2,3-二羟基丙酯。更优选地,酯组合物包含约50%或更多的十八烷酸2,3-二羟基丙酯。
如上所述,酯组合物可以包含多种不同的酯化合物。不同的酯化合物的存在可能至少部分地归因于脂肪酸中不同链长的分布。例如,如本领域普通技术人员所理解,包含C18脂肪酸的组合物还可以包含可观量的C16脂肪酸。因此,在其中酯组合物包含十八烷酸2,3-二羟基丙酯的实施方案中,酯组合物还可以包含十六烷酸2,3-二羟基丙酯。存在于酯组合物中的这些相关的酯化合物的量将至少部分地取决于所使用的脂肪酸的具体来源。天然获得的脂肪酸来源可具有相对高的量(例如高达40%或更多)的这些相关的脂肪酸。
当使用时,酯组合物可以任何合适的量存在于聚合物组合物中。优选地,酯组合物以约50ppm或更多,更优选约100ppm或更多的量存在于聚合物组合物中。在另外的优选实施方案中,酯组合物以约5,000ppm或更少,更优选约4,000ppm或更少,并且最优选约3,000ppm或更少的量存在于聚合物组合物中。因此,在特别优选的实施方案中,酯组合物以约50ppm至约5,000ppm的量存在于聚合物组合物中。在另外的特别优选的实施方案中,酯组合物以约100ppm至约3,000ppm的量存在于聚合物组合物中。
如上所述,聚合物组合物可以包含酰胺化合物。聚合物组合物也可以包含多种不同的酰胺化合物。在优选实施方案中,聚合物组合物包含选自符合式(I)或式(X)结构的化合物的酰胺化合物,
在式(I)和式(X)的结构中,R1和R11独立地选自C7-C27烷基和C7-C27烯基,并且R15选自C1-C8烷二基。在优选实施方案中,聚合物组合物包含符合式(I)结构的酰胺化合物,其中R1选自C17-C21烯基。更优选地,聚合物组合物包含符合式(I)结构的酰胺化合物,其中R1是(Z)-12-二十一碳烯-1-基。在另外的优选实施方案中,聚合物组合物包含符合式(I)结构的酰胺化合物,其中R1是(Z)-8-十七碳烯-1-基。在另外的优选实施方案中,聚合物组合物包含符合式(X)结构的酰胺化合物,其中R11选自C7-C27烷基,其中特别优选C15-C21烷基。在另外的优选实施方案中,聚合物组合物包含符合式(X)结构的酰胺化合物,其中R15选自C1-C3烷二基,特别优选乙烷-1,2-二基。因此,在特别优选的实施方案中,聚合物组合物包含符合式(X)结构的酰胺化合物,其中每个R11是十七烷-1-基并且R15是乙烷-1,2-二基。
如上所述,聚合物组合物可以包含不同的酰胺化合物的混合物。如同上述酯化合物一样,这些不同的酰胺化合物的存在可能至少部分地由于在用于制备酰胺化合物的脂肪酸中的不同链长的分布。因此,包含符合式(I)的结构并且其中R1是(Z)-8-十七碳烯-1-基的酰胺化合物的聚合物组合物还可以包含符合式(I)的结构并且其中R1是C15烯基的酰胺化合物。此外,聚合物组合物可以包含符合式(I)结构的一种或多种酰胺化合物和符合式(X)结构的一种或多种酰胺化合物的混合物。
酰胺化合物可以任何合适的量存在于聚合物组合物中。优选地,酰胺化合物以约50ppm或更多,更优选约100ppm或更多的量存在于聚合物组合物中。在另外的优选实施方案中,酰胺化合物以约5,000ppm或更少,更优选约4,000ppm或更少,并且最优选约3,000ppm或更少的量存在于聚合物组合物中。因此,在特别优选的实施方案中,酰胺化合物以约50ppm至约5,000ppm的量存在于聚合物组合物中。在另外的特别优选的实施方案中,酰胺化合物以约100ppm至约3,000ppm的量存在于聚合物组合物中。当聚合物组合物包含多于一种酰胺化合物时,每种酰胺化合物可以落入上述范围内的量存在于聚合物组合物中,或者存在于聚合物组合物中的酰胺化合物的总量可落入上述范围内。优选地,存在于聚合物组合物中的酰胺化合物的总量落入上述范围内。
除了1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇之外,所述方法中使用的聚合物组合物还可以包含其它聚合物添加剂。合适的额外的聚合物添加剂包括但不限于抗氧化剂(例如酚类抗氧化剂、亚磷酸盐抗氧化剂及它们的组合)、抗粘连剂(例如无定形二氧化硅和硅藻土)、颜料(例如有机颜料和无机颜料)和其它着色剂(例如染料和聚合着色剂)、填充剂和增强剂(例如玻璃、玻璃纤维、滑石、碳酸钙和碱式硫酸氧镁晶须(magnesiumoxysulfate whiskers))、成核剂、澄清剂、酸清除剂(例如脂肪酸的金属盐,例如硬脂酸的金属盐)、聚合物加工添加剂(例如含氟聚合物聚合物加工添加剂)、聚合物交联剂、增滑剂(例如由脂肪酸与氨或含胺化合物之间的反应衍生的脂肪酸酰胺化合物)、脂肪酸酯化合物(例如,由脂肪酸与含羟基化合物诸如甘油、二甘油及它们的组合之间的反应衍生的脂肪酸酯化合物)以及前述物质的组合。
如上所述,除了上述其他组分之外,聚合物组合物还可以包含成核剂。合适的成核剂包括但不限于2,2'-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸盐(例如2,2'-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠或2,2'-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸铝)、双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸盐(例如双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸二钠或双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸钙)、环己烷-1,2-二羧酸盐(例如环己烷-1,2-二羧酸钙、一碱式(monobasic)环己烷-1,2-二羧酸铝、环己烷-1,2-二羧酸二锂或环己烷-1,2二羧酸锶)及它们的组合。对于双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸盐和环己烷-1,2-二羧酸盐,羧酸盐部分可以顺式或反式构型排列,优选顺式构型。
如上所述,聚合物组合物还可以包含一种或多种额外的澄清剂。合适的澄清剂包括但不限于三酰胺(trisamide)和为多元醇与芳香醛的缩合产物的缩醛化合物。合适的三酰胺澄清剂包括但不限于苯-1,3,5-三羧酸的酰胺衍生物、1,3,5-苯三胺的酰胺衍生物、N-(3,5-双-甲酰氨基-苯基)-甲酰胺的衍生物(例如N-[3,5-双(2,2-二甲基-丙酰氨基)-苯基]-2,2-二甲基-丙酰胺)、2-氨基甲酰基-丙二酰胺的衍生物(例如N,N'-双-(2-甲基-环己基)-2-(2-甲基-环己基氨基甲酰基)-丙二酰胺)及它们的组合。如上所述,澄清剂可以是为多元醇与芳香醛的缩合产物的缩醛化合物。合适的多元醇包括无环多元醇诸如木糖醇和山梨糖醇,以及无环脱氧多元醇(例如1,2,3-三脱氧壬醇或1,2,3-三脱氧壬-1-烯醇)。合适的芳族醛通常包含单个醛基,芳环上的其余位置未被取代或被取代。因此,合适的芳族醛包括苯甲醛和取代的苯甲醛(例如3,4-二甲基-苯甲醛或4-丙基-苯甲醛)。通过上述反应制备的缩醛化合物可以是单缩醛、二缩醛或三缩醛化合物(即分别包含一个、两个或三个缩醛基的化合物),优选二缩醛化合物。合适的基于缩醛的澄清剂包括但不限于在美国专利号5,049,605;7,157,510;和7,262,236中公开的澄清剂。
所述方法中使用的聚合物组合物可具有任何合适的表观熔体粘度。可以使用任何合适的方法测量聚合物组合物的表观熔体粘度。例如,可以使用ASTM测试方法D3835-08中描述的标题为“Standard Test Method for Determination of Properties ofPolymeric Materials by Means of a Capillary Rheomete”的测试方法来测定表观熔体粘度。尽管该测试方法规定220℃是通常用于测试聚丙烯组合物的测试温度,但是本申请人认为190℃是更合适的温度,因为它更好地接近目前许多市售聚合物所用的较低加工温度。因此,本文列出的含聚丙烯的聚烯烃组合物的表观熔体粘度优选使用上述测试方法在190℃的温度下测定。可以在任何合适的表观剪切速率下测量聚合物组合物的表观熔体粘度。认为100s-1的表观剪切速率是优选的,因为它非常接近在典型加工条件下聚合物组合物经受的剪切。当测量聚烯烃组合物的表观熔体粘度时,毛细管流变仪优选配备有直径为1.00mm的毛细管模头,其长径比为30:1。此外,优选在开始测试之前使聚烯烃组合物在毛细管流变仪中保留六(6)分钟的停留时间。最后,优选在聚合物、1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和任何任选存在的组分已经熔融加工(例如,通过挤出机)之后,测定聚合物组合物的表观熔体粘度。
优选地,聚合物组合物在100s-1的表观剪切速率下具有约1,200Pa·s或更低的表观熔体粘度。更优选地,聚合物组合物在100s-1的表观剪切速率和190℃的温度下具有约1,150Pa·s或更低,约1100Pa·s或更低,约1050Pa·s或更低,约1,000Pa·s或更低,约950Pa·s或更低,约900Pa·s或更低,约850Pa·s或更低,约800Pa·s或更低的表观熔体粘度。聚合物组合物在100s-1的表观剪切速率和190℃的温度下优选具有750Pa·s或更高的表观熔体粘度。因此,在一个优选实施方案中,聚合物组合物在100s-1的表观剪切速率和190℃的温度下具有750Pa·s至约1,200Pa·s的表观熔体粘度。
所述方法中使用的聚合物组合物可具有任何合适的熔体流动速率。可以通过任何合适的方法测定聚合物组合物的熔体流动速率。例如,可以使用ASTM标准D1238-10中标题为“Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by ExtrusionPlastometer”的程序B测定聚合物组合物的熔体流动速率。优选地使用上述标准测试方法测量聚合物组合物的熔体流动速率。优选地,聚合物组合物具有约1克/10分钟或更大的熔体流动速率。更优选地,聚合物组合物具有约1.5克/10分钟或更高,约2克/10分钟或更高,约2.5克/10分钟或更高,约3克/10分钟或更高或约3.5克/10分钟或更高的熔体流动速率。聚合物组合物优选具有4克/10分钟或更小的熔体流动速率。因此,在优选实施方案中,聚合物组合物具有约1克/10分钟至4克/10分钟的熔体流动速率。如在表观熔体粘度的测量中一样,优选在聚合物、1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和任何任选存在的组分已经熔融加工(例如,通过挤出机)之后测定聚合物组合物的熔体流动速率。
如本领域普通技术人员所理解,聚合物会包含许多离散的聚合物链,并且那些聚合物链会具有不同的长度和摩尔质量。包含在聚合物中的聚合物链的长度/摩尔质量的统计分布通常称为摩尔质量分布或分子量分布。用于本文所述组合物中的聚烯烃聚合物可具有任何合适的摩尔质量分布。例如,聚合物可以具有呈现单峰模式的摩尔质量分布,或者摩尔质量分布可以呈现多种模式(例如,双峰、三峰等)。聚合物的摩尔质量分布的宽度可以使用多分散指数来表示。通过测量聚合物的数均摩尔质量和质量平均摩尔质量(即重均摩尔质量),然后将聚合物的质量平均摩尔质量除以聚合物的数均摩尔质量来计算多分散指数。结果是无量纲单位,该结果量化摩尔质量分布的宽度,越高的值表示摩尔质量分布越宽。也可以通过在不同条件下测量并比较聚合物(或包含聚合物的组合物)的熔体流动速率以产生流动速率比(FRR)来间接量化摩尔质量分布的宽度。该方法例如描述于ASTM标准D1238的标题为“Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics byExtrusion Plastometer”的程序D中。优选地,使用在标准(MFR10)中规定的采用10kg重量测量的熔体流动速率和在标准(MFR2)中规定的采用2kg重量测量的熔体流动速率来计算FRR。所述方法中使用的聚合物组合物可具有任何合适的FRR。优选地,聚合物组合物具有约18或更小的FRR(MFR10/MFR2)。更优选地,聚合物组合物具有约17.75或更小或者约17.5或更小的FRR(MFR10/MFR2)。优选地,聚合物组合物具有约17或更大的FRR(MFR10/MFR2)。因此,在优选实施方案中,聚合物组合物具有约17至约18的FRR(MFR10/MFR2)。如在测量表观熔体粘度和熔体流动速率中一样,优选在聚合物、1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和任何任选存在的组分已经熔融加工(例如,通过挤出机)之后测定聚烯烃组合物的流动速率比。
可以通过任何合适的方法制备所述方法中使用的聚合物组合物。例如,可以通过简单混合(例如高剪切或高强度混合)聚合物、1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和任何额外的任选存在的组分来制备聚合物组合物。或者,可以将1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和任何额外的任选存在的组分(诸如上述那些)预共混以提供添加剂组合物。然后可以将该添加剂组合物与聚合物混合以制备上述聚合物组合物。可以适用于本发明方法的任何形式提供聚合物组合物。例如,可以粉末(例如,自由流动的粉末)、薄片、丸粒、颗粒、片剂和附聚物等的形式提供聚合物组合物。
以下实施例进一步说明上述主题,但当然不应将其解释为以任何方式限制其范围。
实施例1
该实施例证明了上述方法和由该方法生产的制品的性质。根据下表1和2中所示的配方混合五个10千克的聚丙烯无规共聚物组合物的批料(样品1A-1E)。用于组合物中的聚丙烯无规共聚物是初始熔体流动速率为约2克/10分钟的聚丙烯无规共聚物。1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇(在下表中称为“C.A.X”)和1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇(在下表中称为“C.A.Y”)由申请人合成。十八烷酸2,3-二羟基丙酯(在下表中称为“E.A.Z”)由商业来源获得(包含86%的十八烷酸2,3-二羟基丙酯)。
表1.样品1A-1E的通用配方
表2.样品1A-1E中所用的C.A.X、C.A.Y和E.A.Z的量
通过在Henschel高强度混合器中以约2,100rpm的叶片速度将组分共混约2分钟来混合每种聚丙烯无规共聚物组合物。然后在螺杆直径为40mm且长径比为24:1的MPM单螺杆混合挤出机中将样品熔融混合。料筒温度从约204℃上升至模头处的约232℉。使每个样品的挤出物(线股形式)在水浴中冷却并随后造粒。
在如上所述的制备顺序之后,使用每种聚丙烯无规共聚物组合物在Bekum H-121S单工位挤出吹塑机上生产500mL的瓶子。吹塑机的螺杆直径为50mm,长径比为24:1,且具有光滑的料筒。料筒温度大约从180℃开始并在190℃结束,挤出头保持在约190℃的温度。在200℃的熔融温度下将熔融聚合物型坯挤出到保持在约18℃的模具温度的吹塑模具中。最终的聚丙烯瓶子重约32克,厚度约为32密耳。然后如下所述测试生产的瓶子。
使用BYK-Gardner Haze-Guard Plus根据ASTM Standard D1103-92测量瓶子侧壁的雾度百分比。测得的雾度百分比记录在下表3中。
表3.由样品1A-1E制成的基板的雾度值
样品 | 雾度(%) |
1A | 17 |
1B | 14 |
1C | 21 |
1D | 15 |
1E | 13 |
从表3中所示的数据可以看出,当在商业相关的200℃的型坯温度下加工时,包含本发明化合物C.A.X的聚丙烯无规共聚物组合物比包含最普通的市售可得的澄清剂C.A.Y的聚丙烯无规共聚物组合物低33%。另外,当比较样品1A和样品1D的雾度时,还证明了E.A.Z的增强作用。样品1D在所有方面与样品1A相同,除了样品1D包含E.A.Z增强添加剂,其使雾度降低12%。最后,注意到,C.A.X和E.A.Z协同作用来改进C.A.Y.的光学性能。令人意外的是,通过向含有C.A.Y的配制物中同时添加C.A.X和E.A.Y,所得瓶子侧壁的雾度比仅用C.A.Y澄清的类似瓶子的雾度低38%。
本文引用的所有参考文献(包括出版物、专利申请和专利)通过引用并入本文,其程度如同每个参考文献单独且具体地被指出通过引用并入并在此全部阐述。
除非本文另有说明或与上下文明显矛盾,在描述本申请的主题的上下文中(特别是在后面的权利要求的上下文中),术语“一种”、“一个”和“该”以及类似指代物的使用解释为涵盖单数和复数形式。除非另有说明,否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应解释为开放式术语(即,意指“包括但不限于”)。除非另有说明,否则本文中数值范围的叙述仅仅意在作为单独提及落入该范围内的每个单独数值的简写方法,并且每个单独的数值结合到说明书中,如同在本文中单独述及一样。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾,可以任何合适的顺序执行在本文中描述的所有方法。除非另有要求,否则本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如,“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本申请的主题并且不限制主题的范围。说明书中的任何语言都不应被解释为表示任何未要求保护的元素为实践本文所述主题所必需。
本文描述了本申请的主题的优选实施方案,包括发明人已知的用于实施所要求保护主题的最佳模式。在阅读前面的描述之后,那些优选的实施方案的变化对于本领域普通技术人员来说可以变得显而易见。本发明人预期本领域技术人员视情况采用这样的变化,并且发明人预期以与本文具体描述不同的方式实施本文所述的主题。因此,如适用法律所允许,本公开包括所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同物。此外,除非本文另有说明或与上下文明显矛盾,否则本公开涵盖上述元素的所有可能变形形式的任何组合。
Claims (8)
1.模塑聚合物组合物的方法,所述方法包括以下步骤:
(a)提供包括模头和模具型腔的装置,所述模具型腔具有限定模塑制品形状的内表面;
(b)提供聚合物组合物,所述聚合物组合物包含(i)热塑性聚合物、(ii)1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇、和(iii)100ppm至3000ppm的酯组合物,所述酯组合物包含1,2,3-丙三醇与至少一种选自C14-C22脂肪酸的脂肪酸的酯;
(c)将所述聚合物组合物加热到足以使所述聚合物组合物熔化的温度,以便可以通过所述模头挤出所述聚合物组合物;
(d)在200℃或更低的温度下,通过所述模头挤出所述熔融的聚合物组合物,以形成型坯;
(e)将所述型坯收集在所述模具型腔中;
(f)在足够的压力下将加压流体吹入所述型坯中,以使所述型坯膨胀,从而所述型坯与所述模具型腔的内表面共形,并产生模塑制品;
(g)使所述模塑制品冷却到所述聚合物组合物至少部分固化的温度,从而所述模塑制品保持其形状;和
(h)从所述模具型腔中取出所述模塑制品。
2.根据权利要求1所述的方法,其中1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇以250ppm至3,000ppm的量存在于所述聚合物组合物中。
3.根据权利要求2所述的方法,其中1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇以500ppm至2,000ppm的量存在于所述聚合物组合物中。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述聚合物组合物还包含1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇。
5.根据权利要求4所述的方法,其中1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇以9:1至1:9的比例存在于所述聚合物组合物中。
6.根据权利要求4所述的方法,其中存在于所述聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的总量为250ppm至3,000ppm。
7.根据权利要求5所述的方法,其中存在于所述聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的总量为250ppm至3,000ppm。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其中存在于所述聚合物组合物中的1,3:2,4-双-O-[(3,4-二氯苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇和1,3:2,4-双-O-[(3,4-二甲基苯基)亚甲基]-D-葡萄糖醇的总量为500ppm至2,000ppm。
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