CN109563327A - 聚合物组合物、其制备方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包含抗冲改性剂、加工助剂和矿物填料的聚合物组合物和其制备方法及其用途。本发明特别涉及包含抗冲改性剂、加工助剂和矿物填料的聚合物组合物及其用于热塑性聚合物的用途。本发明更特别涉及包含抗冲改性剂、加工助剂和矿物填料的聚合物组合物的制备方法及其用于热塑性聚合物的转变和/或加工的用途。
Description
[发明领域]
本发明涉及包含抗冲改性剂、加工助剂和矿物填料的聚合物组合物和其制备方法及其用途。
本发明特别涉及包含抗冲改性剂、加工助剂和矿物填料的聚合物组合物及其用于热塑性聚合物的用途。
本发明更特别涉及包含抗冲改性剂、加工助剂和矿物填料的聚合物组合物的制备方法及其用于热塑性聚合物的转变(transformation)和/或加工的用途。
[技术问题]
由于各种原因,许多种类的添加剂和填料用于笼统而言热塑性聚合物组合物,特别是卤化聚合物组合物。它们可增量组合物、提高刚度和强度并缩短周期时间。它们防止模头中的挂模(hang-up)并中和降解产物。填料也可用于增加颜色、不透明度和电导率或它们可用作降低该组合物的成本的低成本材料,因为填料比配制物中的其它成分便宜。
但是,添加剂和填料添加到热塑性聚合物中也会不利地改变热塑性聚合物组合物的特性,即某些特性或性能的损失或重要降低,尤其是在同时加入几种或加入它们的混合物时。
使用包含具有特定特性(如聚合物组成、玻璃化转变温度或特定分子量范围,仅用于提及一些特性)的聚合物的聚合物组合物作为笼统而言热塑性聚合物组合物,特别是卤化聚合物组合物的添加剂以增强这些各种聚合物组合物或塑性树脂的加工性能或改进它们的转变和/或加工性能。因此这些添加剂也被称为加工助剂。
笼统而言热塑性聚合物组合物,特别是卤化聚合物组合物中的少量加工助剂可通过加速笼统而言所述热塑性聚合物组合物,特别是卤化聚合物组合物的熔融过程改进加工特性。
还使用包含具有特定特性(如聚合物组成、玻璃化转变温度或结构,用于提及一些特性)的聚合物的另一些聚合物组合物作为笼统而言热塑性聚合物组合物,特别是卤化聚合物组合物的添加剂以改进该组合物或由这些各种聚合物或塑性树脂制成的物体的抗冲击性。因此这些添加剂也被称为抗冲改性剂。
添加剂聚合物组合物与笼统而言热塑性聚合物组合物,特别是卤化聚合物组合物相容。
本发明的目的是提出可作为添加剂添加到热塑性聚合物中的聚合物组合物。
本发明的目的还在于提出同时充当抗冲改性剂和加工助剂的聚合物组合物。
本发明的一个目的还在于提供可用于提高热塑性聚合物的抗熔体破裂性的聚合物组合物。
本发明的另一目的还在于提供可用于提高热塑性聚合物的挤出生产率的聚合物组合物。
本发明的另一目的是通过加入低成本组分降低同时充当热塑性聚合物组合物的加工助剂和抗冲改性剂的聚合物组合物的价格而不负面影响热塑性聚合物组合物的性能。
本发明的再一目的是一种制造同时充当抗冲改性剂和加工助剂并提高热塑性聚合物的挤出生产率的聚合物组合物的方法。
另一目的是提供一种制备可用于提高聚合物组合物的转变生产率和提高冲击强度的聚合物组合物的方法。
[发明背景]现有技术
文献US 2009/0111915公开了用于高填充组合物的丙烯酸系共聚物。该文献特别公开了含填料的聚氯乙烯(PVC)材料——作为包含70重量%至95重量%填料、1重量%至15重量%PVC和0.5重量%至4重量%丙烯酸系共聚物的地板用组合物或包含15重量%至35重量%填料、50重量%至95重量%PVC和0.25至6重量%丙烯酸系共聚物的壁板(siding)或管道用组合物。
文献WO 2010/099160公开了复合聚合物改性剂。该文献公开了由99重量%至1重量%的无机填料和1重量%至99重量%的聚合加工助剂和0重量%至80%的抗冲改性剂构成的复合聚合物改性剂。抗冲改性剂是任选的,但在一些实施例中使用。该文献没有公开关于某些抗冲改性剂组合物的具体优点。
文献US 3,373,229公开了乙烯基聚合物组合物。该组合物包含聚氯乙烯和高分子量甲基丙烯酸甲酯聚合物或甲基丙烯酸甲酯与少量丙烯酸烷基酯的共聚物作为加工助剂。该组合物可包含填料。
现有技术文献无一公开了包含无机化合物、(甲基)丙烯酸系共聚物和聚合抗冲改性剂的此类特定聚合物组合物,也没有公开其制备方法或其用途。
[发明概述]
已经令人惊讶地发现,一种聚合物组合物P1在提供良好冲击性质的同时提高热塑性聚合物的抗熔体破裂性,其包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F),
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和
c) 聚合抗冲改性剂(IM1);
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%。
还已经令人惊讶地发现,一种制备聚合物组合物P1的方法产生在提供良好冲击性质的同时提高热塑性聚合物的抗熔体破裂性的聚合物组合物,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1);
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
共混这三种组分a)、b)和c),同时b)和c)两种组分和至少83.33重量%的化合物a)在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式。
还已经令人惊讶地发现,一种制备聚合物组合物P1的方法产生在提供良好冲击性质的同时提高热塑性聚合物的抗熔体破裂性的聚合物组合物,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1);
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
i) 共混a)、b)和c)三种组分,同时b)和c)两种组分和至少83.33重量%的化合物a)在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式,
ii) 干燥在步骤i)中获得的共混物。
还已经令人惊讶地发现,一种聚合物组合物P1可用于提高热塑性聚合物的挤出生产率,其包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1);
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%。
[发明详述]
根据第一方面,本发明涉及一种聚合物组合物P1,其包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F),
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和
c) 聚合抗冲改性剂(IM1);
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%。
根据第二方面,本发明涉及一种聚合物组合物P1,其包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F),
所述无机化合物(F)由矿物填料(F1)和助流剂(F2)构成,其中重量比(F1)/(F2)为至少5/1,
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和
c) 聚合抗冲改性剂(IM1);
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%。
第三方面,本发明涉及一种制备聚合物组合物P1的方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1)
其特征在于这三种组分a)、b)和c)合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
共混a)、b)和c)三种组分,同时b)和c)两种组分和至少83.33重量%的化合物a)在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式。
第四方面,本发明涉及一种制备聚合物组合物P1的方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
所述无机化合物(F)由矿物填料(F1)和助流剂(F2)构成,其中重量比(F1)/(F2)为至少5/1,
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和
c) 聚合抗冲改性剂(IM1);
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
共混这三种组分a)、b)和c),同时b)、c)和矿物填料(F1)三种组分在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式。
第五方面,本发明涉及一种制备聚合物组合物P1的方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1)
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
i) 共混a)、b)和c)三种组分,同时b)和c)两种组分和至少83.33重量%的化合物a)在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式,
ii) 干燥在步骤i)中获得的共混物。
第六方面,本发明涉及一种制备聚合物组合物P1的方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
所述无机化合物(F)由矿物填料(F1)和助流剂(F2)构成,其中重量比(F1)/(F2)为至少5/1,
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和
c) 聚合抗冲改性剂(IM1);
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
i) 共混这三种组分a)、b)和c),同时b)、c)和矿物填料(F1)三种组分在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式
ii) 干燥在步骤i)中获得的共混物。
第七方面,本发明涉及一种制备包含聚合物组合物P1的聚合物组合物P2的方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1),
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,且所述聚合物组合物P2还包含
d) 热塑性聚合物TP1
所述方法包括以下步骤:
共混所述组合物P1和所述热塑性聚合物TP1。
第八方面,本发明涉及聚合物组合物P1用于提高热塑性聚合物TP1的抗熔体破裂性的用途,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1),
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%。
第九方面,本发明涉及聚合物组合物P1用于转变包含所述聚合物组合物P1和热塑性聚合物TP1的聚合物组合物P2的用途,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 5重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1),
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%。
所用术语“聚合物组合物”是指该组合物由至少40重量%的聚合物构成。
所用术语“共聚物”是指该聚合物由至少两种不同单体构成。
所用术语“(甲基)丙烯酸系”是指所有种类的丙烯酸系和甲基丙烯酸系单体。
所用术语“(甲基)丙烯酸系聚合物”是指该(甲基)丙烯酸系聚合物主要包含含有构成该(甲基)丙烯酸系聚合物的50重量%或更多的(甲基)丙烯酸系单体的聚合物。
所用术语“聚合物粉末”是指包含通过包含纳米级粒子的初级聚合物的附聚获得的在至少1微米(µm)的范围内的粉粒的聚合物。
所用术语“初级粒子”是指包含纳米级粒子的球形聚合物。初级粒子优选具有在20纳米至500纳米之间的重均粒度。
所用“多级聚合物”是指通过多级聚合法依序形成的聚合物。优选的是多级乳液聚合法,其中第一聚合物是第一级聚合物,且第二聚合物是第二级聚合物,即第二聚合物通过在第一乳液聚合物存在下的乳液聚合形成。
所用术语“分散体”是指具有连续液相和遍布连续相分布的不连续固相的胶体体系。
所用术语“乳液”是指液体不连续相在液体连续相中的液/液混合物。
所用术语“PVC”被理解为均聚物或包含至少50重量%氯乙烯的共聚物形式的聚氯乙烯。
所用术语“填料”被理解为添加到聚合物中以增强性质和/或降低成本的固体增量剂。
所用术语“助流剂”被理解为实现粉末的良好流动能力并避免结块的防结块剂。
缩写“phr”是指每一百份树脂的份数。例如PVC配制物中的15phr填料是指将15千克填料添加到100千克PVC中。
所用“a)、b)和c)三种组分合计为100重量%”是指a)、b)和c)三种组分的比率仅由这三种组分之和计算。如果存在a)、b)和c)外的其它附加组分,它们不计入这三者之间的重量比的计算。
在本发明中提到x至y的范围意在包括这一范围的上限和下限,相当于至少x和最多y。
在本发明中提到一个范围在x至y之间,其意在排除这一范围的上限和下限,相当于大于x和小于y。
关于本发明的聚合物组合物P1,其包含至少三种组分:a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)、b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和c)聚合抗冲改性剂(IM1),以使这三种组分合计为100重量%的相对量选择c)。聚合物组合物P1中的组分c) 聚合抗冲改性剂(IM1)在25重量%至68重量%之间。
组分b)也可以是几种(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)至(Ax)的混合物。各(甲基)丙烯酸系共聚物具有特定的不同特性。
组分c)也可以是几种聚合抗冲改性剂(IM1)至(IMx)的混合物。各聚合抗冲改性剂具有特定的不同特性。
聚合物组合物P1优选包含:a) 在30重量%至60重量%之间的无机化合物(F)、b) 在2重量%至15重量%之间的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和c)聚合抗冲改性剂(IM1),以使这三种组分合计为100重量%的相对量选择c)。
无机化合物(F)由矿物填料(F1)和助流剂(F2)构成,其中重量比(F1)/(F2)为至少5/1。
更优选地,本发明的组合物P1包含:a) 在30重量%至60重量%之间的无机化合物(F)、b) 在2重量%至12重量%之间的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和c)聚合抗冲改性剂(IM1),以使这三种组分合计为100重量%的相对量选择c)。再更优选地,组合物P1包含:a)在30重量%至50重量%之间的无机化合物(F)、b) 在3重量%至10重量%之间的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和c)聚合抗冲改性剂(IM1),以使这三种组分合计为100重量%的相对量选择c)。
有利地,本发明的组合物P1包含:a) 在40重量%至50重量%之间的无机化合物(F)、b) 在4重量%至10重量%之间的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和c)聚合抗冲改性剂(IM1),以使这三种组分合计为100重量%的相对量选择c)。
根据本发明的聚合物组合物P1优选为包含这三种组分的粉末形式。该粉末由这三种组分的聚集粒子的颗粒构成。这些粒子是初级粒子。
关于本发明的聚合物粉末,其具有在1µm至500µm之间的体积中值粒度D50。该聚合物粉末的体积中值粒度优选在10µm至450µm之间,更优选在15µm至400µm之间,有利地在20µm至300µm之间。
体积粒度分布的D10为至少7µm,优选10µm。
体积粒度分布的D90为最多800µm,优选最多500µm。
根据本发明的粉末在涉及这三种组分的组成方面是均匀的。
均匀在本发明中意味着在整个组合物中没有重要变化。如果从较大量(1千克)的组合物中取出一个或几个小样品(1克或更少,包含若干粉粒粒子),该小样品中的关于三种组分的重量比的组成与其它小样品和总组合物相比没有重要变化。没有重要变化是指相对于总组合物,该变化小于30%。作为一个实例,如果总组合物P1包含40重量%的无机化合物(F)、10重量%的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和50重量%的聚合抗冲改性剂(IM1),从总组合物中取出的包含35重量%的无机化合物(F)、11%的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和54重量%的聚合抗冲改性剂(IM1)的第一小样品或从总组合物中取出的包含42重量%的无机化合物(F)、10%的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和48重量%的聚合抗冲改性剂(IM1)的第二小样品意味着均匀组成,因为小样品中的各组分的比率的变化在相对于样品总组成的30%变化内。
组合物内的组分变化优选小于25%,更优选小于20%。
在理想情况下,各粉末粒子或颗粒包含所有三种组分a)、b)和c)并由这三种组分的聚集粒子构成。
优选为粉末形式的根据本发明的聚合物组合物P1更优选为干燥粉末。干燥是指该粉末具有一定的最大湿度水平。
根据本发明的粉末形式的干燥聚合物组合物P1包含小于3重量%水分,优选小于1.5重量%水分,更优选小于1.2重量%水分。
根据本发明的粉末形式的干燥聚合物组合物P1可另外包含助流剂(F2)。助流剂(F2)优选是无机化合物。因此助流剂(F2)是组合物P1的无机化合物(F)的一部分。无机化合物(F)由助流剂(F2)和无机填料(F1)构成: (F)=(F1)+(F2)。助流剂(F2)的量在聚合物组合物P1中远小于无机填料(F1)。(F1)的量是(F2)的量的至少5倍。
聚合物组合物P1的密度为至少1.25g/cm3,优选至少1.3g/cm3,更优选至少1.33g/cm3。
聚合物组合物P1的密度为最多1.75g/cm3,优选最多1.7g/cm3,更优选最多1.67g/cm3。
有利地,聚合物组合物P1的密度在1.25g/cm3至1.75g/cm3之间,更有利地在1.3g/cm3至1.7g/cm3之间。
关于无机化合物(F),其是无机填料或矿物填料(F1),或其包含无机填料或矿物填料(F1)和助流剂(F2)。
无机化合物(F)优选包含矿物填料(F1)和助流剂(F2)。更优选地,重量比(F1)/(F2)为至少5/1。
关于矿物填料(F1),可以提到玻璃纤维、中空玻璃微球、无机化合物,如矿物和盐,包括碳酸钙(CaCO3)、二氧化硅、硅酸盐,如硅酸钙或偏硅酸钙,粘土,如膨润土、云母、滑石、三水合氧化铝、氢氧化镁、金属氧化物或其中两种或更多种的组合。
矿物填料(F1)优选选自碳酸钙、二氧化钛或煅烧粘土、二氧化硅(热解法或沉淀二氧化硅)、粘土、蒙脱石(纳米粘土)、沸石、珍珠岩或可作为浆料获得的任何其它类型的无机材料。
矿物填料(F1)更优选选自碳酸钙、煅烧粘土、二氧化硅(热解法或沉淀二氧化硅)、粘土、蒙脱石(纳米粘土)、沸石或珍珠岩。
无机化合物(F)的矿物填料(F1)也可以是几种矿物填料(F1a)至(F1x)的混合物。
在一个更优选的实施方案中,矿物填料(F1)是碳酸钙(CaCO3)。
有利地,碳酸钙选自沉淀碳酸钙(PCC)、重质天然碳酸钙(GCC)或沉淀碳酸钙的纳米级粒子(NPCC)。
矿物填料(F1)或至少一部分矿物填料(F1)也可以浆料形式用于制备聚合物组合物P1的方法。
与(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和聚合抗冲改性剂(IM1)共混的填料(F1)或至少一部分矿物填料(F1)优选为浆料形式。
关于矿物填料的浆料,其是具有优选在5重量%至90重量%之间,有利地在50重量%至80重量%之间的固体含量的矿物填料的水分散体。这种水分散体可含有可有利地改进浆料品质(稳定性、粘度或与主体聚合物基质的相容性)的任选特定的表面活性剂、分散剂、添加剂或填料表面处理剂。
关于助流剂(F2),其是无机粉末。
助流剂(F2)也可以是几种助流剂(F2a)至(F2x)的混合物。
有利地,助流剂(F2)选自碳酸钙(CaCO3)。
关于(甲基)丙烯酸系共聚物(A1),其是包含至少50重量%的来自甲基丙烯酸甲酯的聚合单元的(甲基)丙烯酸系共聚物。
(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)优选具有小于106℃的玻璃化转变温度。
聚合物(A1)更优选包含可与甲基丙烯酸甲酯共聚的一种或多种共聚单体,只要聚合物(A1)具有小于106℃的玻璃化转变温度。
共聚物(A1)中的一种或多种共聚单体优选选自(甲基)丙烯酸系单体和/或乙烯基单体。
(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)中的(甲基)丙烯酸系共聚单体包括选自(甲基)丙烯酸C1至C12烷基酯的单体。聚合物(A1)中的(甲基)丙烯酸系共聚单体再更优选包括甲基丙烯酸C1至C4烷基酯单体和/或丙烯酸C1至C8烷基酯单体。
(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)或两种(甲基)丙烯酸系共聚物(A1a)和(A1b)的丙烯酸系或甲基丙烯酸系共聚单体最优选选自丙烯酸甲酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯及其混合物,只要(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)或两种(甲基)丙烯酸系共聚物(A1a)和(A1b)的混合物具有小于106℃的玻璃化转变温度。
(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)优选包含最多90重量%,更优选最多85重量%,有利地最多81重量%的来自甲基丙烯酸甲酯的聚合单元。
在一个具体实施方案中,(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)是甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸乙酯和/或丙烯酸丁酯的共聚物。
包含至少50重量%的来自甲基丙烯酸甲酯的聚合单元的(甲基)丙烯酸系聚合物(A1)的玻璃化转变温度Tg更优选在60℃至106℃之间,再更优选在65℃至100℃之间,有利地在70℃至100℃之间。
可以例如通过动态方法,如热机械分析估算玻璃化转变温度Tg。
优选地,包含至少50重量%的来自甲基丙烯酸甲酯的聚合单元的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)或两种(甲基)丙烯酸系共聚物(A1a)和(A1b)的重均分子量Mw为至少1 000000g/mol,优选至少1 500 000g/mol,更优选至少2 000 000g/mol,有利地至少2 500 000g/mol,最有利地至少3 000 000g/mol。
优选地,包含至少50重量%的来自甲基丙烯酸甲酯的聚合单元的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)或两种(甲基)丙烯酸系共聚物(A1a)和(A1b)的重均分子量Mw小于10 000000g/mol,优选小于9 000 000g/mol,更优选小于8 000 000g/mol,有利地小于8 500 000g/mol,最有利地7 000 000g/mol。
包含至少50重量%的来自甲基丙烯酸甲酯的聚合单元的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)优选通过乳液聚合制备,以产生(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)的球形聚合物粒子的水性分散体。
制备包含(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)的球形聚合物粒子的水性分散体的方法的一种可能的变体是通过使用多级法。
在多级法的一级的过程中,制备(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)。
关于包含(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)的球形聚合物粒子,其具有在20nm至500nm之间的重均粒度。该聚合物的重均粒度优选在50nm至400nm之间,更优选在75nm至350nm之间,有利地在80nm至300nm之间。
关于聚合抗冲改性剂(IM1),其优选是具有多层结构的聚合物粒子。
具有多层结构的聚合物粒子是或多或少球形的。该聚合物粒子具有在20nm至500nm之间的重均粒度(直径)。该聚合物粒子的重均粒度优选在50nm至400nm之间,更优选在75nm至350nm之间,有利地在80nm至300nm之间。
根据本发明的聚合物粒子通过多级法,如两级或三级或更多级获得,每级产生一层,整个方法产生具有多层结构的粒子。
聚合抗冲改性剂(IM1)为具有多层结构的聚合物粒子形式,其包含至少一个包含具有低于0℃的玻璃化转变温度的聚合物(L1)的层(IM1L1)和至少另一个包含具有超过45℃的玻璃化转变温度的聚合物(L2)的层(IM1L2)。
更优选地,聚合物(L1)的玻璃化转变温度Tg在-100℃至0℃之间,再更优选在-80℃至0℃之间,有利地在-80℃至-20℃之间,更有利地在-70℃至-20℃之间。
聚合物(L2)的玻璃化转变温度Tg优选在60℃至150℃之间。聚合物(L2)的玻璃化转变温度更优选在80℃至140℃之间,有利地在90℃至135℃之间,更有利地在90℃至130℃之间。
为了获得各自聚合物(L1)和(L2)的样品,它们可单独而非通过多级法制备,以更容易单独地评估和测量各级的各聚合物的玻璃化转变温度Tg。
多级聚合物中的层(IM1L1)/层(IM1L2)的重量比优选为至少70/30,更优选至少80/20,再更优选至少85/15,有利地至少86/14,更有利地87/13,再更有利地88/12,最有利地89/11。
多级聚合物中的层(IM1L1)/层(IM1L2)的重量比优选在70/30至99/1,更优选80/20至98/2,再更优选85/15至97/3,有利地86/14至97/3,更有利地87/13至97/3,再更有利地88/12至97/3,最有利地89/11至96/4之间的重量范围内。
聚合物L1优选构成聚合抗冲改性剂(IM1)的多于85重量%,更优选多于86重量%,有利地多于87重量%。
IM1的多层结构可具有不同结构。包含具有低于0℃的玻璃化转变温度的聚合物(L1)的层(IM1L1)可以是聚合抗冲改性剂(IM1)的核或中间层,但决不是最外层。包含具有超过45℃的玻璃化转变温度的聚合物(L2)的层(IM1L2)可以是最外层。
包含聚合物(L2)的层(IM1L2)优选是包含至少50重量%的来自甲基丙烯酸甲酯的聚合单元的(甲基)丙烯酸系共聚物。优选地,层(IM1L2)的聚合物(L2)或大部分聚合物(L2)接枝在位于下方的层上。
在(IM1)的第一优选实施方案中,具有低于0℃的玻璃化转变温度的聚合物(L1)是包含至少50重量%的来自丙烯酸烷基酯的单体的(甲基)丙烯酸系聚合物。
聚合物(L1)更优选包含可与丙烯酸烷基酯共聚的一种或多种共聚单体,只要聚合物(A1)具有小于0℃的玻璃化转变温度。
聚合物(L1)中的一种或多种共聚单体优选选自(甲基)丙烯酸系单体和/或乙烯基单体。
聚合物(L1)中的(甲基)丙烯酸系共聚单体包括选自(甲基)丙烯酸C1至C12烷基酯的单体。聚合物(L1)中的(甲基)丙烯酸系共聚单体再更优选包括甲基丙烯酸C1至C4烷基酯单体和/或丙烯酸C1至C8烷基酯单体。
聚合物(L1)的丙烯酸系或甲基丙烯酸系共聚单体最优选选自丙烯酸甲酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯及其混合物,只要聚合物(L1)具有小于0℃的玻璃化转变温度。
聚合物(L1)优选交联。这意味着将交联剂添加到另一单体或其它单体中。交联剂包含至少两个可聚合的基团。
在一个具体实施方案中,聚合物(L1)是丙烯酸丁酯的均聚物。
在另一具体实施方案中,聚合物(L1)是丙烯酸丁酯和至少一种交联剂的共聚物。交联剂构成这种共聚物的小于5重量%。
第一实施方案的聚合物(L1)的玻璃化转变温度Tg更优选在-100℃至0℃之间,再更优选在-100℃至-5℃之间,有利地在-90℃至-15℃之间,更有利地在-90℃至-25℃之间。
在第二优选实施方案中,具有低于0℃的玻璃化转变温度的聚合物(L1)包含至少50重量%的来自异戊二烯或丁二烯的聚合单元并且级或层(IML1)是具有多层结构的聚合物粒子的最内层。换言之,用于制造包含聚合物(L1)的层(IM1L1)的级是该聚合物粒子的核。
例如,作为第二实施方案的核的聚合物(L1),可以提到异戊二烯均聚物或丁二烯均聚物、异戊二烯-丁二烯共聚物、异戊二烯与最多98重量%的乙烯基单体的共聚物和丁二烯与最多98重量%的乙烯基单体的共聚物。乙烯基单体可以是苯乙烯、烷基苯乙烯、丙烯腈、(甲基)丙烯酸烷基酯或丁二烯或异戊二烯。在一个实施方案中,该核是丁二烯均聚物。
更优选地,包含至少50重量%的来自异戊二烯或丁二烯的聚合单元的第二实施方案的聚合物(L1)的玻璃化转变温度Tg在-100℃至0℃之间,再更优选在-100℃至-5℃之间,有利地在-90℃至-15℃之间,再更有利地在-90℃至-25℃之间。
关于热塑性聚合物TP1,其选自含卤素的聚合物,例如聚氯乙烯,聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚环己烷二甲醇对苯二甲酸酯,和聚烯烃。
在第一优选实施方案中,热塑性聚合物TP1是含卤素的聚合物。
关于含卤素的聚合物,可以提到:
氯乙烯的均聚物和共聚物(PVC)和偏二氯乙烯的均聚物和共聚物(PVDC)、在其结构中包含氯乙烯单元的乙烯基树脂,如氯乙烯和脂族酸的乙烯基酯,尤其是乙酸乙烯酯的共聚物、氯乙烯与丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和与丙烯腈的共聚物、氯乙烯与二烯化合物和不饱和二羧酸或它们的酸酐的共聚物,如氯乙烯与马来酸二乙酯、富马酸二乙酯或马来酸酐的共聚物、氯乙烯的后氯化聚合物和共聚物、氯乙烯和偏二氯乙烯与不饱和醛、酮等,如丙烯醛、巴豆醛、乙烯基甲基酮、乙烯基甲基醚、乙烯基异丁基醚等的共聚物;偏二氯乙烯的聚合物及其与氯乙烯和其它可聚合化合物的共聚物;
氯乙酸乙烯酯和二氯二乙烯基醚的聚合物;羧酸乙烯酯,如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯的氯化聚合物、丙烯酸和α-取代丙烯酸,如甲基丙烯酸、腈、酰胺、烷基酯如丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯的氯化聚合酯;
乙烯基芳族衍生物,如苯乙烯、二氯苯乙烯的聚合物;氯化橡胶;
烯烃,如乙烯、丙烯、1-丁烯、(2.2.1)双环庚烯-2、(2.2.1)双环庚-二烯-2,5的氯化聚合物;
氯丁二烯的聚合物和后氯化聚合物及其与氯乙烯的共聚物、氯化天然和合成橡胶、以及这些聚合物与彼此或与其它可聚合化合物的混合物。
接枝含卤素共聚物,其中含卤素的聚合物部分接枝在粒子形式的(甲基)丙烯酸系均聚物或共聚物上,其可交联或未交联。
含卤素的聚合物优选是热塑性聚合物而非弹性体聚合物。该热塑性聚合物的玻璃化转变温度为至少40℃,优选50℃。
含卤素的聚合物中的卤素优选选自氟或氯,该卤素有利地为氯。
含氯聚合物选自下列聚合物或聚合物混合物:氯乙烯的均聚物,如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、氯化聚氯乙烯、后氯化聚氯乙烯和由氯乙烯单体与最多40%的共聚单体如乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、偏二氯乙烯、丙烯、甲基丙烯酸甲酯等的聚合形成的共聚物、以及含有其它聚合物的含氯聚合物,如氯化聚乙烯、丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物;聚丙烯酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂和丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯的三元共聚物,含氯聚合物优选是聚氯乙烯或后氯化聚氯乙烯。
含氯聚合物优选选自氯乙烯(VC)的均聚物和共聚物;其包含至少50重量%的VC单元,优选至少70重量%的VC单元,更优选至少80重量%的VC单元,有利地至少85重量%的VC单元;或其混合物。
关于制备根据本发明的聚合物组合物P1的方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1)
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
共混a)、b)和c)三种组分,同时b)和c)两种组分和至少83.33重量%的化合物a)在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式。
关于制备根据本发明的聚合物组合物P1的第一优选方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1)
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
i) 共混a)、b)和c)三种组分,同时b)和c)两种组分和至少83.33重量%的化合物a)在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式
ii) 干燥在步骤i)中获得的共混物。
关于制备根据本发明的聚合物组合物P1的第二优选方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F),
所述无机化合物(F)由矿物填料(F1)和助流剂(F2)构成,其中重量比(F1)/(F2)为至少5/1,
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1)
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
共混a)、b)和c)三种组分,同时三种组分b)、c)和(F1)在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式。
更优选地,制备聚合物组合物P1的方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
所述无机化合物(F)由矿物填料(F1)和助流剂(F2)构成,其中重量比(F1)/(F2)为至少5/1,
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1)
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
i) 共混这三种组分a)、b)和c),同时三种组分b)、c)和(F1)在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式,
ii) 干燥在步骤i)中获得的共混物。
另外该方法可另外包括回收前一步骤的所得共混物以形成聚合物粉末或作为聚合物粉末的步骤。
基于各分散体的固体含量选择三种组分a)、b)和c)或(F1)的水性分散体的量,以获得基于固体部分计的聚合物组合物P1的组成。
制造根据本发明的聚合物组合物的方法的回收步骤优选通过凝结或通过喷雾干燥进行。显而易见,喷雾干燥将回收和干燥合并在一个工艺步骤中。
在喷雾干燥的情况下,可以共混或混合组分a)、b)和c)的各自分散体,然后将液体混合物添加到喷雾干燥装置中。也可以在回收步骤的过程中在喷雾干燥装置内共混或混合分散体。
喷雾干燥是制备聚合物组合物P1的方法的优选回收和/或干燥方法。
干燥后的聚合物组合物P1包含小于3重量%水分,优选小于1.5重量%水分,更优选小于1.2重量%水分。
本发明还涉及一种制备包含聚合物组合物P1的聚合物组合物P2的方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1),
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%,且所述聚合物组合物P2还包含
d) 热塑性聚合物TP1
所述方法包括以下步骤:
共混所述组合物P1和所述热塑性聚合物TP1。
优选在制备聚合物组合物P2的方法中,根据上述方法制备聚合物组合物P1。
无机化合物(F)、(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)、聚合抗冲改性剂(IM1)、聚合物组合物P1和热塑性聚合物TP1与上文定义的相同。
优选借助本领域技术人员已知的共混聚合物组合物的手段共混组合物P1和热塑性聚合物TP1,如组分的干共混或配混,然后熔体加工。
聚合物组合物P1在聚合物组合物P2中的比率在1至20phr之间,优选在2至15phr之间,更优选在3至12 phr之间,有利地在3至10phr之间。
本发明涉及聚合物组合物P1用于提高热塑性聚合物TP1的抗熔体破裂性的用途,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1),
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%。
在该使用后,热塑性聚合物TP1包含聚合物组合物P1并产生聚合物组合物P2。
优选在制备聚合物组合物P2的方法中,根据上述方法制备聚合物组合物P1。
无机化合物(F)、(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)、聚合抗冲改性剂(IM1)、聚合物组合物P1和热塑性聚合物TP1与上文定义的相同。
本发明涉及聚合物组合物P1用于转变包含所述聚合物组合物P1和热塑性聚合物TP1的聚合物组合物P2的用途,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1),
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%。
优选在制备聚合物组合物P2的方法中,根据上述方法制备聚合物组合物P1。
无机矿物填料(F)、(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)、聚合抗冲改性剂(IM1)、聚合物组合物P1和热塑性聚合物TP1与上文定义的相同。
包含所述聚合物组合物P1和热塑性聚合物TP1的聚合物组合物P2的转变优选通过挤出进行。
聚合物组合物P1以在1至20phr之间,优选在2至15phr之间,更优选在3至12 phr之间,有利地在3至10phr之间的比率用在聚合物组合物P2中。
本发明还涉及包含如上所述的聚合物组合物P2的制品。这一制品可以是型材、管道、壁板、地板膜、片材或发泡制品。
本发明还涉及包含如上所述的聚合物组合物P2作为共挤出层或作为层压结构的层或作为多层结构的至少一层的制品。
[评估方法]
玻璃化转变温度
用能够实现热机械分析的设备测量聚合物或聚合物混合物的玻璃化转变温度(Tg)。已使用Rheometrics Company提出的RDAII “RHEOMETRICS DYNAMIC ANALYSER”。热机械分析精确地随施加的温度、应变或变形测量样品的粘弹性变化。所用频率是1Hz。该装置在受控温度变化程序过程中在保持应变固定的情况下连续记录样品变形。
通过作为温度的函数绘制弹性模量(G’)、损耗模量和tan δ,获得结果。Tg是当tanδ的导数等于0时在tan δ曲线中读取的较高温度值。
为了评估体积平均粉末粒度、粒度分布和细粒比,使用测量0.5-880µm范围的具有300mm透镜的Malvern Mastersizer 300装置。D (v, 0.5)是50%样品具有比其小的尺寸且50%样品具有比其大的尺寸的粒度,或换言之,在50%累积体积下的等效体积直径。这一尺寸也被称为体积中值直径(缩写为D50),其通过粒子密度与质量或重量中值直径相关联,假设粒子的密度与尺寸无关。
分子量
通过尺寸排阻色谱法(SEC)测量该聚合物的重均分子量(Mw)。
熔融效率
通过用转矩流变仪基于ASTM D2538-02(2010年重新批准)测量熔融时间,估算聚合物组合物的熔融效率。较短熔融时间意味着较好的熔融效率并被解释为更高效的方法。
熔体强度
借助用于比较各PVC组合物的不同熔体强度的RHEOTENS GOTTFERT设备评估熔体强度。报道破裂时的辊速度(mm/s)和破裂强度(N)以评估不同组合物的抗熔体破裂性。
冲击强度
使用ASTM D5420标准评估组合物的落锤冲击阻力。报道标准化平均破坏能量(以*lbs/mil计)用于比较。
使用DIN 53753方法评估双V形缺口冲击强度。使用0.1mm缺口半径。在受控室温下评估冲击试验。摆锤能量为1J。使用10个样品在其标准偏差下评估平均冲击能量。也给出关于破坏类型的信息(延性或脆性)。
显微法
用扫描电子显微镜(SEM)进行对粉末的显微法。通过检测背散射电子,可容易检测各粉粒中的无机填料,例如碳酸钙。
以轻敲模式进行原子力显微法以获得关于样品的不同刚度(由于聚合物的不同玻璃化转变温度和无机填料)的悬臂耗散能量信息。
[实施例]
使用或制备下列材料:
(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)以这种方式制备:
第一(甲基)丙烯酸系共聚物(A1a): 在搅拌下向反应器中装入8600克水、5.23克Na2CO3和38.20克十二烷基硫酸钠,并搅拌该混合物直至完全溶解。相继进行三次真空-氮气吹扫并使反应器处于轻微真空下。然后加热该反应器。同时,将包含4166.4克甲基丙烯酸甲酯和1041.6克丙烯酸正丁酯的混合物氮气脱气30分钟。接着,使用泵将该混合物快速引入反应器中。当反应混合物的温度达到55℃时,引入溶解在98.08克水中的7.81克过硫酸钾。用50克水冲洗管道。使反应混合物升温至放热峰。然后在放热峰后让聚合完成60分钟。将反应器冷却至30℃并取出胶乳分散体。固体含量为38.2%。
第二(甲基)丙烯酸系共聚物(A1b): 在搅拌下向反应器中装入8140克水、5.23克Na2CO3和38.20克十二烷基硫酸钠,并搅拌该混合物直至完全溶解。相继进行三次真空-氮气吹扫并使反应器处于轻微真空下。然后加热该反应器。同时,将包含3645.6克甲基丙烯酸甲酯和1562.4克丙烯酸正丁酯的混合物氮气脱气30分钟。接着,使用泵将该混合物快速引入反应器中。当反应混合物的温度达到55℃时,引入溶解在98.08克水中的7.81克过硫酸钾。用50克水冲洗管道。使反应混合物升温至放热峰。然后在放热峰后让聚合完成60分钟。将反应器冷却至30℃并取出胶乳分散体。固体含量为39.5%。
聚合抗冲改性剂(IM1)根据美国专利4,278,576中描述的技术制备,其使用标准乳液聚合技术。
第一聚合抗冲改性剂(IM1a),即核/壳丙烯酸系聚合物抗冲改性剂使用89.2份丙烯酸丁酯、0.4份丁二醇二丙烯酸酯和0.4份马来酸二烯丙酯作为弹性体核、接着聚合10份甲基丙烯酸甲酯制备。固体含量为该水性分散体的40%。
第二聚合抗冲改性剂(IM1b),也即核/壳丙烯酸系聚合物使用84.2份丙烯酸丁酯、0.4份丁二醇二丙烯酸酯和0.4份马来酸二烯丙酯作为弹性体核、接着聚合15份甲基丙烯酸甲酯制备。固体含量为40%。
无机矿物填料(F1)是碳酸钙(CaCO3)。根据日本专利59057913中描述的技术制备CaCO3的浆料或分散体。即通过混合270份水、0.72份聚丙烯酸钠和729.3份具有直径0.2 –0.6µm和0.6%水分的CaCO3并在5 x 102/s剪切速率下搅拌20分钟,获得浆料。所得固体含量为73重量%。
作为热塑性聚合物TP1,使用来自Kemone的聚氯乙烯PVC S110P。
作为助流剂(F2),使用碳酸钙(PCC,0.07微米)。
作为聚合物组合物P1或作为对比例的组合物以粉末形式制备根据表1的样品组合物。
对比例1: 将抗冲改性剂分散体(IM1a)和矿物填料浆料(F1)以下列比率混合:7.902千克(7902份)胶乳和1.587千克(1587份)浆料,并在传统上用于该分散体本身的条件下喷雾干燥。所得粉末的粒度为~ 150µm。将3重量%碳酸钙(PCC,0.07微米)作为助流剂(F2)添加到回收的粉末中。所得粉末具有70/30丙烯酸系抗冲改性剂/无机化合物CaCO3的比率。
对比例2: 将抗冲改性剂分散体(IM1a)和矿物填料浆料(F1)以下列比率混合:5.895千克(5895份)胶乳和2.469千克(2469份)浆料,并在传统上用于该分散体本身的条件下喷雾干燥。所得粉末的粒度为~ 150 µm。将3重量%碳酸钙(PCC,0.07微米)作为助流剂(F2)添加到回收的粉末中。所得粉末具有55/45抗冲改性剂/无机化合物CaCO3的比率。
对比例3: 对于这一对比例,将各组分单独喷雾干燥,然后将所得粉末与作为助流剂的3重量%碳酸钙(PCC,0.07微米)混合在一起。因此将足够的抗冲改性剂分散体(IM1a)喷雾干燥以获得2122克粉末。将足够的加工助剂(甲基)丙烯酸系共聚物(A1a)分散体喷雾干燥以获得235.8克粉末。将足够的碳酸钙浆料喷雾干燥以获得1800克碳酸钙。将这三种量的粉末与128.6克碳酸钙(PCC,0.07微米)干共混以获得干共混复合材料。
实施例1: 将两种丙烯酸系分散体和无机浆料以下列比率混合:5.305千克(5305份)抗冲改性剂分散体(IM1a)、0.617千克(617份)加工助剂(甲基)丙烯酸系共聚物(A1a)和2.469千克(2469份)无机矿物填料浆料(F1),并在传统上用于该分散体本身的条件下喷雾干燥。所得粉末的粒度为~ 150µm。将3重量%碳酸钙(PCC、0.07微米)作为助流剂(F2)添加到回收的粉末中。所得粉末具有55/45聚合物/无机化合物CaCO3的比率。
实施例2: 重复实施例1但使用抗冲改性剂分散体(IM1b)代替抗冲改性剂分散体(IM1a)。
实施例3: 重复实施例1但使用(甲基)丙烯酸系共聚物(A1b)代替(甲基)丙烯酸系共聚物(A1a)。
表1 粉末样品的组成
A1[重量%] | IM1[重量%] | (F1)[重量%] | 助流剂(F2)[重量%] | F=F1+F2[重量%] | |
对比例1 | 0 | 70 | 27 | 3 | 30 |
对比例2 | 0 | 55 | 42 | 3 | 45 |
对比例3 | 5.5 | 49.5 | 42 | 3 | 45 |
实施例1 | 5.5 | 49.5 | 42 | 3 | 45 |
实施例2 | 5.5 | 49.5 | 42 | 3 | 45 |
实施例3 | 5.5 | 49.5 | 42 | 3 | 45 |
表1的对比例和实施例的制成粉末样品以5.5phr配制在具有PVC作为热塑性聚合物TP1的PVC组合物中。在Papenmeyer设备中在提高温度的同时干共混该组合物。根据表2中给出的量制备PVC组合物。
表2 – PVC组合物
*用于GARDNER落锤冲击强度的组合物。
在Haake Polylab挤出机中工艺挤出表2的不同组合物。在挤出过程中,跟踪平均转矩和熔融压力。
结果概括在表2中。
表3 - 在表2的组合物的转变和挤出过程中表1的各实施例和对比例的评估
转矩[%] | 熔融压力[bar] | 熔融时间[s] | 破裂时的辊速度[mm/s] | 破裂强度[N] | |
对比例1 | 66 | 134 | 185 | 67 | 0.92 |
对比例2 | 66 | 131 | 192 | 52 | 0.90 |
对比例3 | 67 | 132 | 185 | - | - |
实施例1 | 63 | 125 | 175 | 82 | 1.01 |
实施例2 | 62 | 124 | 186 | - | - |
实施例3 | 64 | 128 | 148 | 87 | 1.00 |
实施例1至3表现出更低转矩和熔融压力,同时具有更好或可接受的熔融时间,尤其是高得多的破裂时的辊速度和破裂强度,由于更好的抗熔体破裂性而允许更快挤出。
对比例1和2具有更高熔融压力和转矩和更低的破裂时的辊速度和破裂强度,而对比例3具有更高熔融压力和转矩。
由根据表2的组成的挤出样品制备试样,同时使用表1的粉末样品组合物的实施例和对比例。冲击性质是试样的量度且结果列在表4中。
表4 - 在表2的组合物的转变和挤出后表1的各实施例和对比例的冲击性质的评估
GARDNER落锤冲击强度ASTM D5420[*lbs/mil] | 双V形缺口冲击强度DIN53753[kJ/m2] | 延性断裂% | |
对比例1 | 2.2 | n.m. | n.m. |
对比例2 | 1.6 | n.m. | n.m. |
实施例1 | 2.4 | 47.4 | 100% |
实施例2 | 2.2 | 36.0 | 30% |
实施例3 | n.m. | n.m. | n.m. |
n.m. – 未测量。
与对比例相比,实施例1和2表现出相同水平或甚至更高的落锤冲击强度,同时该组合物包含较少抗冲改性剂。
Claims (24)
1.一种聚合物组合物P1,其包含:
a) 30重量%至60重量%的无机矿物化合物(F),
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)或(甲基)丙烯酸系共聚物的混合物
c) 聚合抗冲改性剂(IM1)或聚合抗冲改性剂的混合物
其特征在于a)、b)和c)三种组分合计为100重量%。
2.根据权利要求1的组合物,其中无机化合物(F)由矿物填料(F1)和助流剂(F2)构成,其中重量比(F1)/(F2)为至少5/1。
3.根据权利要求1或2的组合物,其包含
a) 在30重量%至60重量%之间的无机化合物(F),
b) 在2重量%至15重量%之间的(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)和
c) 聚合抗冲改性剂(IM1)。
4.根据权利要求1至3任一项的组合物,其中所述组合物为具有在1µm至500µm之间的体积中值粒度D50的粉末形式。
5.根据权利要求4的组合物,其中各粉末粒子包含化合物a)、b)和c)。
6.根据权利要求1至5任一项的组合物,其中聚合抗冲改性剂(IM1)是具有多层结构的聚合物粒子,其包含至少一个包含具有低于0℃的玻璃化转变温度的聚合物(L1)的层(IM1L1)和至少另一个包含具有超过45℃的玻璃化转变温度的聚合物(L2)的层(IM1L2)。
7.根据权利要求6的组合物,其中所述多级聚合物中的层(IM1L1)/层(IM1L2)的重量比为至少85/15,有利地至少86/14。
8.根据权利要求6的组合物,其中所述多级聚合物中的层(IM1L1)/层(IM1L2)的重量比为至少87/13,再更有利地至少88/12,最有利地至少89/11。
9.根据权利要求6的组合物,其中所述多级聚合物中的层(IM1L1)/层(IM1L2)的重量比优选在70/30至99/1,更优选80/20至98/2,再更优选85/15至97/3,有利地89/11至96/4,最有利地90/10至96/4之间的重量范围内。
10.根据权利要求6的组合物,其中所述多级聚合物中的层(IM1L1)/层(IM1L2)的重量比优选在86/14至97/3,更有利地87/13至97/3,再更有利地88/12至97/3之间的重量范围内。
11.根据权利要求6的组合物,其中聚合物L1构成聚合抗冲改性剂(IM1)的多于85重量%。
12.根据权利要求6的组合物,其中聚合物L1构成更优选多于86重量%,有利地多于87重量%。
13.根据权利要求6至8任一项的组合物,其中具有低于0℃的玻璃化转变温度的聚合物(L1)是包含至少50重量%的来自丙烯酸烷基酯的单体的(甲基)丙烯酸系聚合物。
14.根据权利要求1至9任一项的组合物,其中至少一部分无机矿物填料(F)是选自碳酸钙、煅烧粘土、二氧化硅(热解法或沉淀二氧化硅)、粘土、蒙脱石(纳米粘土)、沸石或珍珠岩、二氧化钛的矿物填料。
15.根据权利要求1至10任一项的组合物,其中无机矿物填料(F)或其混合物选自碳酸钙。
16.根据权利要求1至11任一项的组合物,其中(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)选自包含至少50重量%甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
17.根据权利要求1至12任一项的组合物,其中(甲基)丙烯酸系共聚物(A1)具有至少1000 000g/mol的重均分子量。
18.一种制备聚合物组合物P1的方法,所述聚合物组合物P1包含
a) 30重量%至60重量%的无机化合物(F)
b) 2重量%至15重量% (甲基)丙烯酸系共聚物(A1)
c) 聚合抗冲改性剂(IM1)
其特征在于这三种组分a)、b)和c)合计为100重量%,所述方法包括以下步骤:
共混a)、b)和c)三种组分,同时两种组分b)和c)和至少83.33重量%的化合物a)在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式。
19.根据权利要求14的制备组合物P1的方法,其中所述无机化合物(F)由矿物填料(F1)和助流剂(F2)构成,其中重量比(F1)/(F2)为至少5/1。
20.根据权利要求14或15的方法,其特征在于所述方法包括以下步骤:
i) 共混a)、b)和c)三种组分,同时这三种组分在共混步骤的过程中为在水相中的分散体形式,
ii) 干燥在步骤i)中获得的共混物。
21.一种制备包含根据权利要求1至13任一项的聚合物组合物P1或通过根据权利要求14至16任一项的方法获得的聚合物组合物P1的聚合物组合物P2的方法,
所述聚合物组合物P2还包含
d) 热塑性聚合物TP1
所述方法包括以下步骤:
共混所述组合物P1和所述热塑性聚合物TP1。
22.根据权利要求1至13任一项的组合物或通过根据权利要求14至16任一项的方法获得的组合物用于提高热塑性聚合物TP1的抗熔体破裂性的用途。
23.根据权利要求1至13任一项的组合物或通过根据权利要求14至16任一项的方法获得的组合物用于转变包含所述聚合物组合物P1和热塑性聚合物TP1的聚合物组合物P2的用途。
24.包含根据权利要求19的转变的聚合物组合物的制品,其特征在于所述制品是型材、管道、壁板、地板膜、片材或发泡制品。
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