CN114258413A - 在造粒机中制造粒料的方法、粒料及其用途 - Google Patents

在造粒机中制造粒料的方法、粒料及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在造粒机中制造粒料的方法,所述方法包括以下步骤:(a)将压实用混合物由辊通过喷嘴压制,以获得线料,和(b)将线料粉碎以获得粒料,其中所述压实用混合物包含(i)87‑97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4‑二叔丁基苯基)酯(CAS‑No.31570‑04‑4),和(ii)3‑13重量%的加工助剂,其为丙烯‑乙烯共聚物且其在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓。该粒料可用于制造经稳定聚合物中其聚合物稳定剂的无尘处理。此外,还公开了一种稳定聚合物的方法,该聚合物为聚烯烃、聚苯乙烯或其混合物,其包括将粒料加入聚合物中。

Description

在造粒机中制造粒料的方法、粒料及其用途
本发明涉及一种用于制造粒料的方法,该方法包括将包含聚合物稳定剂(其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯)和加工助剂的压实用混合物通过造粒机(pellet mill)的喷嘴压制以获得线料,和将线料粉碎以获得粒料的步骤。另外的实施方案为一种粒料,其包含聚合物稳定剂和加工助剂。另外的实施方案为粒料在制造经稳定聚合物中其组分的无尘处理中的用途。另外的实施方案为一种制造经稳定聚合物的方法,其包括将粒料并入聚合物(其为聚烯烃、聚苯乙烯或其混合物)以获得经稳定聚合物的步骤。另外的实施方案为一种压实用混合物。
用作构造性材料以建造制品或为制品的一部分的有机聚合物易受通过氧化、热或光降解的影响。存在短期降解,其在加工聚合物时发生,例如,当获自聚合物合成的聚合物机械转化成所需最终制品或中间制品时。中间制品通常为工艺过程的产物,其用于将具体所需添加剂并入获自聚合物合成的聚合物中。短时间降解通常由相对短暴露于相对高工艺过程温度(例如80℃以上至330℃)中表征,其在许多情况下与机械应力组合发生。
长久已知将聚合物稳定剂并入有机聚合物中用于稳定对抗通过氧化、热或光的降解。聚合物稳定剂的并入通常在聚合物的加工期间对热塑性聚合物进行,其中经加热的聚合物具有降低的粘度或接近液态和因此有助于聚合物稳定剂在聚合物中的均匀分布。聚合物稳定剂在室温下通常为固体且以粉末的形式获自其合成。实际问题在实际并入呈粉末形式的聚合物稳定剂时出现。粉末的操作往往容易产生粉尘。粉尘由制造工厂的工人的职业健康角度、由工厂安全性角度(例如粉尘爆炸)和由工厂清洁角度(例如工厂设备的粉末沾污)是关键的。此外,将粉末并入聚合物通常不以分批方式进行。相反,将粉末连续加入聚合物中倾向于具体时刻的真实并入量的波动,其以连续方式(例如在挤出机中)以通常低于0.5重量%的聚合物的量进行加工。因此,大总量的聚合物含有此后统计上相同量的聚合物稳定剂,但是对聚合物的总量外的单个单元并不一定如此。
已知若干方法用于提供聚合物稳定剂的合适无尘剂型。一个方向为提供合适无尘剂型而不添加其他成分,即不需要作为聚合物稳定剂的成分。例如,将呈粉末形式的聚合物稳定剂经由辊压实压制聚集以获得薄片。另一方法为通过将聚合物稳定剂熔化和使熔体的单滴在冷却表面上凝固而由呈粉末形式的聚合物稳定剂形成锭剂。另一方法为通过在挤出机中在高于聚合物稳定剂的软化点的温度下将所提及的聚合物稳定剂加热和捏合,通过模具挤出经加热的团块(mass)以形成温热线料和将温热线料切成粒料,而由呈粉末形式的聚合物稳定剂形成粒料。另一方向为通过添加其他成分(即不需要作为聚合物稳定剂的成分)提供合适无尘剂型。其他成分(有时称作压实助剂、粘合剂或加工助剂),在聚合物其他成分还为母粒聚合物或载体聚合物的情况下,通常充当聚合物稳定剂粉末或其颗粒的一种热熔胶。聚合物稳定剂本身是否熔化至至少主要部分取决于施加的温度和与聚合物稳定剂相关的其他成分的化学性质,特别是一种互溶性是否存在。聚合物稳定剂的剂型中的其他成分的添加具有优点。特别地,聚合物稳定剂的剂型初始可简单地通过在其制造结束时将粉尘过筛或筛分而无尘获得。然而,初始无尘剂型的耐磨耗性为特性,其鉴于剂型的输送和相关的粉尘形成具有相关性。
亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4)为聚合物稳定剂,其用作短期加工稳定剂。其具有180-183℃的熔程且例如含于Irgafos168(TM,可购自BASF SE)中。
JP H06-254845涉及一种通过如下方法获得的具有抗粉化性质和分散性的稳定剂,其中在热稳定剂粉末和具有比热稳定剂低的熔点或软化点的有机配混剂的粉末在规定比率下混合后,将混合物供入环格栅板中和由格栅板借助旋转辊挤出成颗粒形状。
US 5846656涉及一种用于使聚合物材料稳定对抗紫外光和热氧化劣化的稳定体系,其中稳定体系呈粒料形式。粒料由至少一种稳定剂和将防止稳定剂熔化的试剂的基本上干燥的均匀混合物形成。稳定剂化合物占混合物的约50重量%至约98重量%。稳定剂为抗氧化剂,例如亚磷酸酯和受阻酚或受阻胺UV光稳定剂或其组合。防止熔化的试剂可为衍生自脂肪酸或脂肪醇的化合物,或脂肪酸或脂肪醇,或脂肪酸或脂肪醇的组合,其占均匀混合物的约3%至10%。脂肪酸、脂肪醇和由其衍生的化合物优选具有50-100℃的范围,优选50至约80℃的低熔点。防止熔化的试剂替换地可为具有小颗粒尺寸的润滑剂,其占均匀混合物的约2至50重量%。
US 6596198涉及一种粒化稳定剂添加剂体系和一种以良好粒料产率,优选至少约90重量%的良好粒料产率制备其的方法。稳定剂添加剂体系包含至少一种稳定剂和加工助剂,优选脱模剂。加工助剂具有比稳定剂低的熔融温度。稳定剂包含小于50重量%的稳定剂和脱模剂的合并的总重量。
WO 2008-033410涉及高浓度粒化添加剂浓缩物或聚合物稳定剂或共混物和其制剂,其可用于各种聚合方法以增强稳定性。粒化添加剂浓缩物包含至少10重量%的载体聚合物且在实施例中通过以下获得:在挤出机中在高于载体聚合物的熔融温度但是低于主要添加剂的熔融温度下加热添加剂混合物连同载体聚合物,然后将温热线料切成粒料。实施例4产生具有48重量%亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的含量的粒料,该粒料具有70重量%的总体聚合物稳定剂含量和30重量%的作为载体聚合物的聚乙烯的含量。
仍存在对最初呈粉末形式作为起始材料的聚合物稳定剂(其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯)的其他固体剂型的需求。在第一方面中,剂型单元或剂型单元的制造应理想地在不温热聚合物稳定剂或至少将其最小化下发生。首先,这节省工艺过程能量,该能量将对通过直接加热或通过间接加热(即将机械应力转换成热能)来使聚合物稳定剂温热是必要的,其导致经加工的聚合物稳定剂的温度明显增加。其次,这还避免了聚合物稳定剂不必暴露于增加的温度。虽然通常要避免不必要暴露,但是单独聚合物稳定剂还可能经历相变,例如最初结晶材料转变成粘性状态。此外,剂型的制造应在不产生缺陷产品下发生,即所采用的聚合物稳定剂的起始材料应在一次运行中以高百分比加工成剂型。换言之,产生的不良品(rejects)的量应低,即使不良品呈可再次直接重新用作起始材料的形式。移除不良品的实例为将所需剂型过筛以获得初始无尘剂型。在第二方面中,聚合物稳定剂的剂型应在其制造后在储存和输送期间保持稳定。特别地,初始无尘剂型可通过在暴露于振动时,例如在填充至袋期间、在输送经填充袋时或在用于并入待稳定的聚合物中的剂型单元的进料操作时,相对彼此磨损剂型单元而再次产生粉尘或细粒。因此,一定程度的剂型的耐磨耗性是期望的。在第三方面中,剂型单元应理想地在其形状和重量方面不太多样化,因为这允许在并入待稳定的聚合物中时剂型单元的更精确进料。更精确进料的结果是尤其在连续加入待稳定的聚合物时,聚合物稳定剂的浓度在经稳定的聚合物中较少波动。换言之,聚合物稳定剂在经稳定的聚合物的某个部分的局部浓度显示较少偏离聚合物稳定剂在整个经稳定的聚合物中的平均浓度。若剂型单元的进料在并入待稳定的聚合物中在一定阶段时发生,其中聚合物本身仍以固体单元(例如粒料)存在,则有利的是剂型单元在形状和重量方面与聚合物的固体单元相对相似。这不利于剂型单元和待稳定的聚合物的固体单元的混合物分离,而作为混合物输送。输送的一个实例为待稳定的聚合物和聚合物稳定剂的混合物由储存设施气动输送至用于并入聚合物的设备,例如挤出机。在第四方面中,聚合物稳定剂的剂型应含有低含量的辅助成分。辅助成分可仅在制造剂型期间存在,例如添加溶剂,此后将其移除。辅助成分可永久存在,即剂型的组合物含有将并入待稳定的聚合物中的辅助成分。在第五方面中,单独聚合物稳定剂分子在整个待稳定的聚合物的理想均匀分布中有助于聚合物的稳定。或在聚合物稳定剂作为单独分子不可溶于待稳定的聚合物中的情况下,将不可溶聚合物稳定剂的单独分子的聚集物或来自单独聚合物稳定剂分子的聚集物的甚至更大颗粒均匀分布于待稳定的聚合物中。通过考虑开始时所有聚合物稳定剂分子以剂型浓缩,然而此后所有聚合物稳定剂分子理想地均匀分布于待稳定的聚合物中,剂型对聚合物稳定剂的分布的潜在影响是明显的。还可以以与通过更完美初始分布稳定的聚合物(如在将聚合物和聚合物稳定剂的粉末混合的情况下)相比降低的对抗经稳定的聚合物的降解的稳定性不同地注意到聚合物稳定剂在待稳定的聚合物中的不均匀分布。例如聚合物稳定剂在经稳定的聚合物中的不均匀分布在薄聚合物膜由经稳定的聚合物制造的情况下可扰乱表面性质,或在经稳定的聚合物的自旋挤出的情况下可导致过滤器或喷嘴的阻塞。待稳定的聚合物的性质与合适聚合物稳定剂相互作用。例如,聚酰胺转至熔融状态成一种可比二甲亚砜的溶剂,然而聚烯烃通常转至熔融状态仅成一种类似正己烷或萘烷的溶剂。因此,在高温下的聚合物稳定剂加工期间校正聚合物稳定剂在聚烯烃中的分布比在聚酰胺中的分布的可能性低。
现已发现一种在造粒机中制造粒料的方法,造粒机包括辊和具有喷嘴的模具,该方法包括以下步骤:
(A)将压实用混合物通过辊通过喷嘴压制,以获得线料,和
(B)将线料粉碎以获得粒料,其中该压实用混合物包含
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为丙烯-乙烯共聚物且在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓,
且重量%基于压实用混合物的重量。
压实用混合物的组分(i)和(ii)的重量%基于压实用混合物的重量。因此,含于压实用混合物中的所有组分(其包含组分(i)和(ii))的重量%总计为100重量%。换言之,所有组分的总和为100重量%。组分(i)和(ii)的总和小于或等于100重量%。
聚合物稳定剂用于使易受氧化、热或光诱导的降解的聚合物稳定对抗通过氧化、热或光的降解。以下描述亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
Figure BDA0003506672310000051
且含于例如市售聚合物稳定剂Irgafos 168(TM BASF)中。其主要用作短期加工稳定剂。使用短期加工稳定剂对抗短时间降解,其通常通过聚合物相对短暴露于相对高工艺过程温度,例如高于80℃至330℃来表征,其在许多情况中与机械应力组合发生。
优选地,聚合物稳定剂呈粉末形式。粉末的堆密度遵循DIN EN ISO17892-3测定。优选地,聚合物稳定剂呈粉末形式且具有高于300g/L且低于900g/L的堆密度,如通过DINEN ISO 17892-3所测定,非常优选高于350g/L且低于600g/L,特别是高于380g/L且低于550g/L,非常特别地高于400g/L和低于500g/L。
加工助剂具有在101.32kPa下低于100J/g的熔融焓,熔融峰温度和熔程。熔融焓通过差示扫描量热法(DSC)根据EN ISO 11357-3,优选在大气压(例如101.32kPa)下测定。熔融温度和熔程也通过差示扫描量热法根据EN ISO 11357-3,优选在大气压(例如101.32kPa)下测定。优选地,EN ISO11357-3在大气压下利用3个连续加热循环进行,其中(a)0℃至200℃,以10℃/min和30mL/min N2,(b)200℃至0℃,以10℃/min和30mL/min N2,(c)0℃至200℃,以10℃/min和30mL/min N2
优选地,加工助剂的熔融焓在101.32kPa下高于10J/g且低于100J/g,非常优选高于15J/g且低于85J/g,特别是高于17J/g和低于70J/g,非常特别是高于18J/g且低于55J/g,尤其是高于19J/g且低于40J/g,,非常尤其是高于20J/g且低于30J/g,最尤其是高于21J/g且低于25J/g。
优选地,加工助剂的熔融峰温度高于50℃且低于85℃,非常优选高于55℃且低于83℃,特别是高于60℃且低于81℃,非常特别是高于65℃且低于80℃,尤其是高于70℃且低于79℃,非常尤其是高于73℃和低于78℃,最尤其是高于75℃且低于77℃。
优选地,加工助剂的熔程位于20℃与100℃之间,非常优选21℃与99℃之间,特别是22℃与98℃之间,非常特别是23℃与97℃之间,尤其是24℃与96℃之间。
优选一种用于制造粒料的方法,其中加工助剂具有高于50℃且低于85℃的熔融峰温度。
作为丙烯-乙烯共聚物的加工助剂具有重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)和多分散性指数(PD)(其为Mw与Mn之比)。优选地,重均分子量、数均分子量和多分散性指数通过凝胶渗透色谱法(GPC),非常优选通过高温凝胶渗透色谱法(HT-GPC)根据ISO 16014-4测定。在凝胶渗透色谱法时,检测器优选为折射率检测器(RI检测器)。溶剂优选三氯苯。柱温度优选为150℃。校准标准优选包含聚苯乙烯。
优选地,作为丙烯-乙烯共聚物的加工助剂的重均分子量高于10000Da(道尔顿)且低于40000Da,非常优选高于12000Da且低于35000Da,特别是高于14000Da且低于30000Da,非常特别是高于15000Da且低于25000Da,尤其是高于16000Da且低于20000Da,非常尤其是高于17000Da且低于18000Da。
优选地,作为丙烯-乙烯共聚物的加工助剂的数均分子量高于2000Da且低于10000Da,非常优选高于3000Da且低于9000Da,特别是高于4000Da且低于8000Da,非常特别是高于5000Da且低于7500Da,尤其是高于6000Da且低于7000Da。
优选地,作为丙烯-乙烯共聚物的加工助剂的多分散性指数高于1.3且低于7,非常优选高于1.5且低于5,特别是高于1.7且低于4,非常特别是高于1.9且低于3.5,尤其是高于2.1且低于3,非常尤其是高于2.3且低于2.7。
优选地,作为丙烯-乙烯共聚物的加工助剂的重均分子量高于10000Da且低于40000Da且数均分子量高于2000Da和低于10000Da,非常优选重均分子量高于12000Da且低于35000Da且数均分子量高于3000Da且低于9000Da,特别是重均分子量高于14000Da且低于30000Da且数均分子量高于4000Da且低于8000Da,非常特别是重均分子量高于15000Da且低于25000Da且数均分子量高于5000Da且低于7500Da,尤其是重均分子量高于16000Da且低于20000Da且数均分子量高于6000Da且低于7000Da。
优选地,作为丙烯-乙烯共聚物的加工助剂的多分散性指数高于1.3且低于7且重均分子量高于10000Da(道尔顿)且低于40000Da,非常优选多分散性指数高于1.5且低于5且重均分子量高于12000Da且低于35000Da,特别是多分散性指数高于1.7且低于4且重均分子量高于14000Da且低于30000Da,非常特别是多分散性指数高于1.9且低于3.5且重均分子量高于15000Da且低于25000Da,尤其是多分散性指数高于2.1且低于3且重均分子量高于16000Da且低于20000Da,非常尤其是多分散性指数高于2.3且低于2.7且重均分子量高于17000Da且低于18000Da。
应理解,多分散性指数与重均分子量和数均分子量算术相关。因此,在下文中,所提供的多分散性指数的范围意指仅预期那些特定多分散性指数,其可通过由所提供的重均分子量的范围选择合适特定重均分子量和通过由所提供的数均分子量的范围选择合适特定数均分子量来实现。优选地,作为丙烯-乙烯共聚物的加工助剂的多分散性指数高于1.3且低于7,重均分子量高于10000Da(道尔顿)且低于40000Da且数均分子量高于2000Da且低于10000Da。非常优选地,多分散性指数高于1.5且低于5,重均分子量高于12000Da且低于35000Da且数均分子量高于3000Da且低于9000Da。特别是,多分散性指数高于1.7且低于4,重均分子量高于14000Da且低于30000Da且数均分子量高于4000Da且低于8000Da。非常特别地,多分散性指数高于1.9且低于3.5,重均分子量高于15000Da且低于25000Da且数均分子量高于5000Da且低于7500Da。尤其是,多分散性指数高于2.1且低于3,重均分子量高于16000Da且低于20000Da且数均分子量高于6000Da且低于7000Da。
优选一种制造粒料的方法,其中加工助剂具有高于10000Da且低于40000Da的重均分子量。
优选地,加工助剂呈粉末形式。粉末的堆密度遵循DIN EN ISO17892-3测定。优选地,加工助剂呈粉末形式且具有高于200g/L且低于800g/L的堆密度,如通过DIN EN ISO17892-3所测定,非常优选高于250g/L且低于600g/L,特别是高于280g/L且低于400g/L,非常特别是高于300g/L且低于400g/L。
优选地,加工助剂为丙烯-乙烯共聚物,其为蜡。优选地,加工助剂为丙烯-乙烯共聚物蜡,其利用茂金属催化剂由丙烯和乙烯合成。优选地,加工助剂为丙烯-乙烯共聚物,其为长聚合物,链经短链(-CH3)支化,非常优选分支基本上仅为短链,特别是仅经短链支化。优选地,加工助剂为丙烯-乙烯共聚物蜡,其根据ISO 1183在23℃下具有高于0.85g/cm3且低于0.90g/cm3,非常优选0.87g/cm3的密度。优选地,加工助剂为丙烯-乙烯共聚物蜡,其根据ASTM D 3954具有高于80℃且低于100℃,非常优选高于85℃且低于95℃的滴点(droppoint),特别地,滴点在87℃与93℃之间的范围内。优选地,加工助剂为丙烯-乙烯共聚物蜡,其根据DIN 53019在170℃下具有高于50mPas且低于750mPas,非常优选高于100mPas且低于500mPas,特别是高于120mPas且低于350mPas的粘度,非常特别地,粘度在150mPas与250mPas的范围内。优选地,加工助剂为丙烯-乙烯共聚物蜡,其为Licocene PP 1302。
优选一种制造粒料的方法,其中加工助剂为丙烯-乙烯共聚物,其为蜡。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物包含(i)88-97重量%的聚合物稳定剂,和(ii)3-12重量%的加工助剂。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物包含(i)90-97重量%的聚合物稳定剂,和(ii)3-10重量%的加工助剂。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物包含(i)91-97重量%的聚合物稳定剂,和(ii)3-9重量%的加工助剂。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物包含(i)89-96重量%的聚合物稳定剂,和(ii)4-11重量%的加工助剂。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物包含(i)90-96重量%的聚合物稳定剂,和(ii)4-10重量%的加工助剂。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物包含(i)91-96重量%的聚合物稳定剂,和(ii)4-9重量%的加工助剂。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物包含(i)87-94重量%的聚合物稳定剂,和(ii)6-13重量%的加工助剂。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物包含(i)88-94重量%的聚合物稳定剂,和(ii)6-12重量%的加工助剂。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物包含(i)87-93重量%的聚合物稳定剂,和(ii)7-13重量%的加工助剂。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物包含(i)88-93重量%的聚合物稳定剂,和(ii)7-12重量%的加工助剂。
在不同于聚合物和加工助剂的其他成分包含于压实混合物中的情况下,则仅以相对少的量,即至多10重量%(=0-10重量%)包含其他成分。其他成分还包括其他成分的混合物。因此,仅以相对少量,即至多10重量%(=0-10重量%)包含其他成分的混合物。其他成分为例如另一聚合物稳定剂、另一加工助剂或填料。另一聚合物稳定剂为例如酚类抗氧化剂、UV吸收剂、受阻胺光稳定剂、金属钝化剂、不同于聚合物稳定剂的亚磷酸酯、亚膦酸酯、羟基胺或胺N-氧化物、含硫增效剂(thiosynergist)、除酸剂或除过氧化物剂。另一加工助剂为例如油酰胺、芥酸酰胺、山嵛酸酸酰胺或甘油单硬脂酸酯。填料为例如二氧化硅、滑石或硅灰石。优选地,其他成分具有在低于380nm,非常优选低于350nm,特别是低于300nm,非常特别是低于280nm,尤其是低于260nm的波长下的最大光吸收,非常尤其是在高于250nm下无最大光吸收。
优选地,其他成分在23℃和101.32Kpa下呈固体形式。优选地,其他成分呈粉末形式。粉末的堆密度遵循DIN EN ISO 17892-3测定。非常优选地,其他成分呈粉末形式且具有高于200g/L且低于950g/L的堆密度。
优选地,其他成分以至多9重量%(=0-9重量%)的量,非常优选以至多8重量%(=0-8重量%)的量,特别是以至多7重量%(=0-7重量%)的量,非常特别是以至多6重量%(=0-6重量%)的量,尤其是以至多5重量%(=0-5重量%)的量,非常尤其是以至多3重量%(=0-3重量%)的量,最尤其以至多1重量%(=0-1重量%)的量包含于压实用混合物中,非常最特别地,无其他成分包含于压实用混合物中。
优选一种在造粒机中制造粒料的方法,该造粒机包括辊和具有喷嘴的模具,该方法包括以下步骤:
(A)将压实用混合物通过辊通过喷嘴压制,以获得线料,和
(B)将线料粉碎以获得粒料,
其中压实用混合物包含
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为丙烯-乙烯共聚物和在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓,和
(iii)至多10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和小于或等于100重量%。
优选一种在造粒机中制造粒料的方法,该造粒机包括辊和具有喷嘴的模具,该方法包括以下步骤:
(A)将压实用混合物通过辊通过喷嘴压制,以获得线料,和
(B)将线料粉碎以获得粒料,
其中压实用混合物由以下组成:
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为丙烯-乙烯共聚物和在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓,和
(iii)0-10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物含有
(iii)0-3重量%的其他成分。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物由以下组成:
(i)88-97重量%的聚合物稳定剂,
(ii)3-12重量%的加工助剂,和
(iii)0-9重量%的其他成分,
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物由以下组成:
(i)90-97重量%的聚合物稳定剂,
(ii)3-10重量%的加工助剂,和
(iii)0-7重量%的其他成分,
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物由以下组成:
(i)91-97重量%的聚合物稳定剂,
(ii)3-9重量%的加工助剂,和
(iii)0-6重量%的其他成分,
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物由以下组成:
(i)89-96重量%的聚合物稳定剂,
(ii)4-11重量%的加工助剂,和
(iii)0-7重量%的其他成分,
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物由以下组成:
(i)90-96重量%的聚合物稳定剂,
(ii)4-10重量%的加工助剂,和
(iii)0-6重量%的其他成分,
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物由以下组成:
(i)91-96重量%的聚合物稳定剂,
(ii)4-9重量%的加工助剂,和
(iii)0-5重量%的其他成分,
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物由以下组成:(i)87-94重量%的聚合物稳定剂,
(ii)6-13重量%的加工助剂,和
(iii)0-7重量%的其他成分,
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物由以下组成:
(i)88-94重量%的聚合物稳定剂,
(ii)6-12重量%的加工助剂,和
(iii)0-6重量%的其他成分,
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物由以下组成:
(i)87-93重量%的聚合物稳定剂,
(ii)7-13重量%的加工助剂,和
(iii)0-6重量%的其他成分,
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选一种制造粒料的方法,其中压实用混合物由以下组成:
(i)88-93重量%的聚合物稳定剂,
(ii)7-12重量%的加工助剂,和
(iii)0-5重量%的其他成分,
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选压实用混合物在23℃和101.32Kpa下呈固体形式。非常优选地,压实用混合物呈粉末形式。优选地,呈粉末形式的压实用混合物通过将呈粉末形式的聚合物稳定剂与呈粉末形式的加工助剂和任选地呈粉末形式的其他成分物理混合而获得。物理混合不需要将聚合物稳定剂或加工助剂完全熔化且不需要将聚合物稳定剂或加工稳定剂溶解于溶剂中,然后蒸发部分或所有溶剂。组分(i)、(ii)和任选地(iii)的粉末的固体颗粒在压实用混合物中均匀分布。物理混合可以分批或连续进行。
压实用混合物为在造粒机中制造粒料的方法中的进料材料。通常将压实用混合物通过重力连续加入包括具有喷嘴的模具和辊的造粒机的部分中。若压实用混合物在其加入包括具有喷嘴的模具和辊的造粒机的部分中时的温度过高,则糊状物质在辊区域处形成,其可导致制造方法失败。压实用混合物在加料时的温度优选低于40℃,非常优选加料在室温下发生。辊将进料材料预压实和脱气并将进料材料通过喷嘴压制。形成圆柱形线料。更详细地,将作为进料材料的压实用混合物在喷嘴的进料区进一步压实,喷嘴可为锥形的,并开始加热和通过在喷嘴表面上摩擦而以喷嘴的略长(通常圆柱形形成的)通道烧结。喷嘴的相关表面为喷嘴的沿着通道的最小直径的通道(通常为圆柱形)的表面。本文中将喷嘴的最小直径定义为喷嘴直径。本文中将压制长度定义为距离,其中圆柱形通道的最小直径适用。喷嘴的圆柱形通道可在压制长度后延伸,但是圆柱形通道的经延伸的部分不有助于建立通过进料材料的摩擦。喷嘴直径和压制长度为影响烧结度的参数。将线料粉碎以获得粒料例如是利用作为粉碎装置的切割刀以距模具外侧的调整距离发生。切割刀将线料切割或破碎成粒料,其中变化长度通常为喷嘴直径的1-3倍。随后,将粒料冷却和可例如利用1.6mm筛网过筛,其例如在振动筛中进行。基本上由呈部分压实形式的压实用混合物组成的过筛细粒部分可再次直接再用作进料材料或在研磨后重新使用。在实验部分在第E)节提供更详细的描述。应注意,两个或更多个步骤(A)可在步骤(B)之前发生,即两个或更多个压制在将所形成的线料粉碎之前发生。对此的参数为压制长度的末端与粉碎装置如切割刀之间的距离。
在步骤(A)之前,将压实用混合物供入包括具有喷嘴的模具和辊的造粒机的部分中。优选地,将压实用混合物以粉末形式供入造粒机中。这优选通过重力发生。
优选一种制造粒料的方法,其中方法包括以下步骤(预A)将压实用混合物供入造粒机中,其中压实用混合物呈粉末形式,且步骤(预A)在步骤(A)之前发生。
所形成的线料具有表面温度,其在离开喷嘴后相对于周围温度通过发生的摩擦而增加。线料的表面温度例如通过测量其红外照射来测定。优选地,线料的表面温度高于50℃且低于110℃,非常优选高于55℃且低于105℃,特别是高于60℃且低于103℃,非常特别是高于62℃且低于101℃。
优选一种制造粒料的方法,其中线料具有高于50℃且低于110℃的表面温度。
优选地,造粒机为环模造粒机(ring die pellet mill)或平模造粒机(flat diepellet mill)。在齿轮型造粒机下,两个齿轮充当辊和通过齿轮之间的正齿轮传动情况形成喷嘴和模具等价物,其导致压实用混合物的压制和压实。
优选一种制造粒料的方法,其中造粒机为环模造粒机,其中模具具有环的几何形式,环具有内侧和外侧,且喷嘴表示内侧至外侧的通路,或造粒机为平模造粒机,其中模具具有平面板的几何形式,平面板具有上侧和下侧,且喷嘴表示上侧至下侧的通路。
优选一种制造粒料的方法,其中在环模造粒机下,环旋转且辊具有固定的旋转轴,且在平模造粒机下,模具固定且辊具有旋转的旋转轴。
机械能输入的量的主要因素为喷嘴的压制长度与喷嘴的喷嘴直径之比。例如,表面温度受所选的喷嘴的压制长度和喷嘴直径影响。优选地,压制长度与喷嘴直径之比为2-8,非常优选3-7,特别是4-6,非常特别是5。
优选一种制造粒料的方法,其中喷嘴具有喷嘴直径和压制长度,且压制长度与喷嘴直径之比为2-8。
辊,优选两个或更多个辊,非常优选两个或三个辊,通常通过辊、压实用混合物和模具之间的摩擦驱动。辊的光滑表面可导致辊的滑动。可导致制造方法失败的过高的滑动度通过辊的波纹状表面减少。
优选一种制造粒料的方法,其中辊表面为波纹状。
在环模造粒机下,机械能输入的量的另一因素为环模的旋转速度或其旋转频率。
优选一种制造粒料的方法,其中造粒机为环模造粒机。
在造粒机处的模具数目由其构造设计和其工程化考虑驱动。优选地,造粒机包括一个模具。在造粒机处的辊数目由其构造设计和其工程化考虑驱动。更高的辊数目允许在具有两个或更多个喷嘴的模具(喷嘴在模具上彼此相对地定位)的情况下,步骤(A)和(B)可在一定时间段内在造粒机处更频繁发生。造粒机优选包含两个或更多个辊,非常优选2个、3个或4个辊,特别是2个或3个辊,非常特别是2个辊。在模具处的喷嘴数目由其构造设计和工程化考虑驱动。在模具处的更高的喷嘴数目使步骤(A)能在平行的单独喷嘴处发生或此后发生,其导致平行的两个或更多个线料的形成。本文中此后意指在初始第一喷嘴处再次重复步骤(A)之前步骤(A)在另一喷嘴处发生。然后步骤(B)原则上平行发生,即两个或更多个线料的粉碎原则上平行发生。因此,原则上平行获得两个或更多个粒料。因此,一定时间段的粒料数目的输出显著增加。造粒机的模具优选包括两个或更多个喷嘴,非常优选48-20000个,特别是96-16000个,非常特别是360-14000个,尤其是720-12000个,非常尤其是1440-11000个,最尤其是3600-10000个。
优选一种制造粒料的方法,其中造粒机包括两个辊。
优选一种制造粒料的方法,其中造粒机包括具有两个或更多个喷嘴的环。
优选一种制造粒料的方法,其中造粒机包括一个环。
优选一种制造粒料的方法,其中造粒机包括两个或更多个辊且模具包括两个或更多个喷嘴。
优选一种制造粒料的方法,其中造粒机包括一个模具、两个或更多个辊且模具包括两个或更多个喷嘴。
优选一种制造粒料的方法,其中造粒机包括一个模具、两个或更多个辊且模具包括两个或更多个喷嘴且步骤(A)在两个或更多个喷嘴的第一个处发生且同时或此后在两个或更多个喷嘴的第二个处但是在步骤(A)再次在两个或更多个喷嘴的第一个处发生之前发生。
可由压实方法获得的粒料包含
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),和
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
且重量%基于粒料的重量。
粒料的组分(i)和(ii)的重量%基于粒料的重量。因此,含于粒料中的所有组分(其包含组分(i)和(ii))的重量%总计为100重量%。换言之,所有组分的总和为100重量%。组分(i)和(ii)的总和小于或等于100重量%。
优选地,粒料包含(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
(iii)至多10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和小于或等于100重量%。
优选地,粒料由以下组成:
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
(iii)0-10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选地,粒料具有圆棒形状。将圆棒形状理想化为圆柱形,然而圆柱形的两个底面在粒料的情况下不总是平面和彼此平行,特别是非平面和彼此平行。这是由于步骤(B)时的线料的粉碎,其包含比在经均匀温热至高于110℃的温度的线料通过刀热切割的情况下多的破碎组件。圆棒具有圆的直径。优选地,圆棒具有圆的直径,其位于2mm与4mm之间,非常优选3mm。本文中粒料的长度应理解为喷嘴中的线料形成的方向上的最长距离,即粒料的轴线,其通过平均取与粒料表面的点(排除粒料表面处经由将线料粉碎产生的那些点)的相同距离定义。在圆棒的情况下,粒料的轴线为圆棒的旋转轴线。粒料优选具有1-3倍于圆的直径的长度。虽然一个粒料具有本身特定长度值,但是多个粒料可具有粒料的平均长度。这由步骤(B)造成,步骤(B)通过利用破碎组件切割发生。在步骤(B)的粉碎装置的距离下,喷嘴和其喷嘴通道的设计起作用。一个选项为,喷嘴的压制长度后为具有比喷嘴的直径大的直径的部分。因此,喷嘴包括具有压制长度部分和延伸部分的通道,延伸部分在压制长度部分后。延伸的部分允许模具的所需厚度比喷嘴的压制长度大。模具的特定厚度出于模具的机械强度原因(例如避免破坏模具)可能是期望的。
可能的步骤(C)为将来自步骤(B)的粒料过筛,例如利用1.6mm筛网。这移除源自制造粒料的方法,例如在其步骤(B)时的细粒。
可能的步骤(D)为粒料的冷却。例如冷却导致粒料温度,其与造粒机周围的温度相似。造粒机周围的温度优选为室温,非常优选23℃。该冷却可已经部分或完全发生,同时进行可能的步骤(C)。冷却可由空气流动辅助。
在造粒机中制造粒料的方法、压实用混合物和粒料的上述定义和优选情形就在造粒机中制造粒料的方法而言描述。这些定义和优选情形还适用于本发明的其他实施方案。
本发明的其他实施方案为压实用混合物,其包含
(i)87-97重量%的呈粉末的物理形式的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),和
(ii)3-13重量%的呈粉末的物理形式的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
且重量%基于压实用混合物的重量。
压实用混合物的组分(i)和(ii)的重量%基于压实用混合物的重量。因此,含于压实用混合物中的所有组分(其包含组分(i)和(ii))的重量%总计为100重量%。换言之,所有组分的总和为100重量%。组分(i)和(ii)的总和小于或等于100重量%。
优选地,压实用混合物包含
(i)87-97重量%的呈粉末的物理形式的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的呈粉末的物理形式的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,和
(iii)至多10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和小于或等于100重量%。
优选地,压实用混合物由以下组成:
(i)87-97重量%的呈粉末的物理形式的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的呈粉末的物理形式的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,和
(iii)0-10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选压实用混合物呈粉末形式。
本发明的其他实施方案为粒料,其包含
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),和
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
且重量%基于粒料的重量。
粒料的组分(i)和(ii)的重量%基于粒料的重量。因此,含于粒料中的所有组分(其包含组分(i)和(ii))的重量%总计为100重量%。换言之,所有组分的总和为100重量%。组分(i)和(ii)的总和小于或等于100重量%。
优选地,粒料包含:
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,和
(iii)至多10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和小于或等于100重量%。
优选地,粒料由以下组成:
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,和
(iii)0-10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
优选粒料,其具有圆棒形状且圆棒具有2-4mm的圆的直径。
优选粒料,其具有1-3倍于圆的直径的长度。
本发明的其他实施方案为一种用于制造经稳定的聚合物的方法,其包括以下步骤:
(AP)将粒料加入聚合物中,以获得粒料-聚合物混合物,
(BP)在机械搅拌下将粒料-聚合物混合物暴露于120-340℃的范围内的温度,以获得经稳定的聚合物,
其中聚合物为聚烯烃、聚苯乙烯或其混合物,
其中粒料包含:
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),和
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
且重量%基于粒料的重量。
粒料的组分(i)和(ii)的重量%基于粒料的重量。因此,含于粒料中的所有组分(其包含组分(i)和(ii))的重量%总计为100重量%。换言之,所有组分的总和为100重量%。组分(i)和(ii)的总和小于或等于100重量%。
优选地,在用于制造经稳定的聚合物的方法时,粒料包含
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,和
(iii)至多10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和小于或等于100重量%。
优选地,在用于制造经稳定的聚合物的方法时,粒料由以下组成:
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,和
(iii)0-10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
在步骤(AP),优选粒料的尺寸为合适(well-fitting)尺寸,因为过大的粒料更难以加料、共混和分散于聚合物中。
在步骤(BP),粒料组分在机械搅拌下经均匀分配和/或溶解于待稳定的聚合物中。这由粒料-聚合物混合物的热暴露辅助,这一方面导致聚合物粘度的降低和另一方面若达到组分的相应熔程,则导致粒料组分的熔化。优选地,步骤(BP)时的温度为135℃至330℃,非常优选150℃至310℃,特别是180℃至300℃,非常特别是190℃至290℃,尤其是200℃至280℃,非常尤其是210℃至260℃的范围内。
聚烯烃为例如:
1.单烯烃和二烯烃的均聚物,例如聚丙烯、聚异丁烯、聚丁-1-烯、聚-4-甲基戊-1-烯、聚乙烯基环己烷、聚异戊二烯或聚丁二烯以及环烯烃(例如环戊烯或降冰片烯)的聚合物、聚乙烯(例如高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE))或其混合物,例如聚丙烯与聚异丁烯的混合物、聚丙烯与聚乙烯的混合物(例如PP/HDPE、PP/LDPE)或不同类型的聚乙烯的混合物(例如LDPE/HDPE)。
2.单烯烃或二烯烃彼此或与其他乙烯基单体的共聚物,例如乙烯/丙烯共聚物、丙烯/丁-1-烯共聚物、丙烯/异丁烯共聚物、乙烯/丁-1-烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/甲基戊烯共聚物、乙烯/庚烯共聚物、乙烯/辛烯共聚物、乙烯/乙烯基环己烷共聚物、乙烯/环烯烃共聚物,例如乙烯/降冰片烯如COC、乙烯/1-烯烃共聚物,其中1-烯烃原位生成;丙烯/丁二烯共聚物、异丁烯/异戊二烯共聚物、乙烯/乙烯基环己烷共聚物、乙烯/丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物或乙烯/丙烯酸共聚物和其盐(离子聚合物)以及乙烯与丙烯和二烯如己二烯、二环戊二烯或亚乙基-降冰片烯的三元共聚物;和这些共聚物彼此的混合物,或与其他聚烯烃的混合物,例如聚丙烯/乙烯-丙烯共聚物、LDPE/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)或LDPE/乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)。
单烯烃的聚烯烃,优选聚乙烯和聚丙烯可通过不同和尤其是通过下列方法制备:
a)自由基聚合(通常在高压下和在升高的温度下)
b)使用通常含有周期表的第4、5、6(例如铬)或7族的一种或超过一种金属的催化剂的催化聚合。这些金属通常具有一个或超过一个配体,通常氧化物、卤化物、醇化物、酯、醚、胺、烷基、链烯基和/或芳基,其可π或σ配位。这些金属配合物可呈游离形式或在基板上固定,通常在经活化的氯化镁、氯化钛(III)、氧化铝或氧化硅上。这些催化剂可为可溶于或不溶于聚合介质中的。催化剂可本身用于聚合中或可使用其他活化剂,通常烷基金属、金属氢化物、烷基金属卤化物、烷基金属氧化物或金属烷氧烷,其中金属为周期表的第1、2和/或3族的元素。活化剂可利用其他酯、醚、胺或硅基醚基团方便地修饰。这些催化剂体通常称作菲利普斯(Phillips)、印第安纳标准油(Standard Oil Indiana)、齐格勒(-纳塔)、TNZ(DuPont)、茂金属或单一位点催化剂(SSC)。
聚苯乙烯为例如:
1.苯乙烯的均聚物。
2.苯乙烯与共聚单体(其为例如乙烯、丙烯、二烯、腈、酸、马来酸酐、马来酰亚胺、乙酸乙烯酯、丙烯酸衍生物和其混合物)的共聚物,例如苯乙烯/丁二烯、苯乙烯/丙烯腈、苯乙烯/乙烯、苯乙烯/甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯/丁二烯/丙烯酸烷基酯、苯乙烯/丁二烯/甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯/马来酸酐、苯乙烯/丙烯腈/丙烯酸甲酯;苯乙烯与共聚单体的嵌段共聚物,例如苯乙烯/丁二烯/苯乙烯、苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯、苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯或苯乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯。
3.苯乙烯的接枝共聚物,例如苯乙烯接枝于聚丁二烯、苯乙烯接枝于聚丁二烯-苯乙烯或聚丁二烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯和丙烯腈接枝于聚丁二烯、苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯接枝于聚丁二烯、苯乙烯和马来酸酐接枝于聚丁二烯、苯乙烯、丙烯腈和马来酰亚胺接枝于聚丁二烯、苯乙烯和马来酰亚胺接枝于聚丁二烯、苯乙烯和除了丙烯酸甲酯外的烷基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯接枝于聚丁二烯、苯乙烯和丙烯腈接枝于乙烯/丙烯/二烯三元共聚物、苯乙烯和丙烯腈接枝于聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯和丙烯腈接枝于丙烯酸酯/丁二烯共聚物。
在聚烯烃的共聚物下,使至少两种不同单体共聚。优选聚烯烃的共聚物,其中经聚合的烯烃单体的重量含量超过50%,基于所有经聚合单体的重量。在聚苯乙烯的共聚物下,至少两种不同单体共聚或将一种单体接枝在至少一种已经聚合的不同单体上。优选聚苯乙烯的共聚物,其中经聚合或接枝的苯乙烯的重量含量超过50%,基于所有聚合或接枝的单体的重量。
优选地,作为聚烯烃、聚苯乙烯或其混合物的聚合物是热塑性,即其可在升高的温度下,例如在120℃至340℃,尤其是135℃至330℃的范围的温度下成型为新形式。
作为聚烯烃、聚苯乙烯或其混合物的聚合物对氧化、热或光诱导的降解敏感。
待加入作为聚烯烃、聚苯乙烯或其混合物的聚合物的粒料的量随着特定聚合物和对抗氧化、热或光诱导的降解的所需保护程度变化。优选地,以重量%计的粒料的量基于聚合物的重量为0.01-5重量%,非常优选0.02-3重量%,特别是0.04-2重量%,非常特别是0.05-1重量%,尤其是0.08-0.8重量%,非常尤其是0.1-0.4重量%。
优选一种制造经稳定的聚合物的方法,其中步骤(BP)在挤出机或共捏合机中发生。
在步骤(AP),可将粒料加入聚合物中,聚合物已具有120至340℃的范围内的聚合物温度。例如,将粒料加入聚合物中,聚合物在挤出机或共捏合机中已经温热。例如,通过进料机(其为例如挤出机)将粒料引入已温热且粘性的待稳定的聚合物中。因此,粒料-聚合物混合物立即具有120-340℃的范围内的聚合物温度的温度且粒料开始崩解。
优选一种制造经稳定的聚合物的方法,其中在步骤(AP)中加入粒料的聚合物具有120-340℃的范围内的聚合物温度。
在步骤(AP),可将粒料加入聚合物中,聚合物具有低于40℃的聚合物温度。在聚合物以粒料形式存在的情况下,产生粒料-聚合物混合物,其包含组分(a)粒料和(b)聚合物粒料。聚合物粒料具有例如圆柱形的几何形式且例如通过热切割经挤出的温热聚合物线料,然后水淬中冷却获得。在步骤(AP)中获得的粒料-聚合物混合物(其中聚合物呈粒料的形式)可独立于步骤(BP)制备和储存或在步骤(BP)之前直接制备。
优选一种制造经稳定的聚合物的方法,其中在步骤(AP)中加入粒料的聚合物呈粒料形式存在且具有低于40℃的聚合物温度。
制造经稳定的聚合物或向其施加的方法所述的定义和优选情形还适用于本发明的其他实施方案。
本发明的其他实施方案为粒料在制造经稳定的聚合物中其组分的无尘处理中的用途,其中聚合物为聚烯烃、聚苯乙烯或其混合物且其中粒料包含:
(i)87-97重量%的呈粉末的物理形式的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),和
(ii)3-13重量%的呈粉末的物理形式的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
且重量%基于粒料的重量。
粒料的组分(i)和(ii)的重量%基于粒料的重量。因此,含于粒料中的所有组分(其包含组分(i)和(ii))的重量%总计为100重量%。换言之,所有组分的总和为100重量%。组分(i)和(ii)的总和小于或等于100重量%。
优选地,粒料用于制造经稳定的聚合物中其组分的无尘处理时,粒料包含:
(i)87-97重量%的呈粉末的物理形式的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的呈粉末的物理形式的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
(iii)至多10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和小于或等于100重量%。
优选地,粒料用于制造经稳定的聚合物中其组分的无尘处理时,粒料由以下组成:
(i)87-97重量%的呈粉末的物理形式的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),
(ii)3-13重量%的呈粉末的物理形式的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
(iii)0-10重量%的其他成分,其不同于组分(i)和组分(ii),
且组分(i)、(ii)和(iii)的总和为100重量%。
图1显示由实施例E-1-1获得的粒料,其置于座标纸(millimeter paper)上。
图2显示由实施例E-1-2获得的粒料,其置于座标纸上。
图3显示由实施例E-1-3获得的粒料,其置于座标纸上。
图4显示由实施例E-1-4获得的粒料,其置于座标纸上。
图5显示由实施例E-1-5获得的粒料,其置于座标纸上。
图6显示由实施例E-1-6获得的粒料,其置于座标纸上。
图7显示由实施例E-1-7获得的粒料,其置于座标纸上。
图8显示由实施例E-1-8获得的粒料,其置于座标纸上。
下列实施例进一步说明本发明而不限制本发明。若未不同地指定,则百分比值为重量%。
A)表征方法
若未另外指定,则通过来自公司Retsch Technology GmbH的Camsizer P4经由数字图案分析测定平均颗粒尺寸。测量原则为根据ISO13322-2的动态图案分析。
堆密度遵循DIN EN ISO 17892-3测量。
聚合物的熔融流动指数根据ISO 1133在Goettfert MI-Robo上利用具体指定的参数测量。
差示扫描量热法(DSC)根据EN ISO 11357-3在大气压力下测量。热循环为(a)0℃至200℃以10℃/min和30mL/min N2,(b)200℃至0℃以10℃/min和30mL/min N2,(c)0℃至200℃以10℃/min和30mL/min N2。熔程、熔融峰温度和熔融焓在热循环(c)下测定。
高温凝胶渗透色谱法(HT-GPC)根据ISO 16014-4测量。使用具有RI检测器的Agilent PL-GPC 220作为装置。使用一个Agilent PFgel Olexis Guard 50x 7.5mm柱(零件编号PL1110-1400)作为预置柱(precolumn)。使用3个Agilent PLgel Olexis 13μm 300x7.5mm柱(零件编号PL1110-6400)作为柱。柱温度为150℃。校准标准物为来自Agilent的聚苯乙烯和High EasiVial GPC/SEC校准标准物(零件编号PL2010-0201和零件编号PL2010-0202)。使用三氯苯作为洗脱剂,其中流率为1mL/min,样品浓度为3mg/mL且注射体积为200μL。使用经测定的数均分子量Mn和经测定的重均分子量Mw以计算作为Mw与Mn之比的多分散性指数(PD)。
通过来自公司Retsch Technology GmbH的Camsizer P4经由数字图案分析进行筛分分析。测量原则为根据ISO 13322-2)利用D10、D50和D90值的动态图案分析。
Norner磨损试验为使用振动摇筛器和玻璃珠以机械处理所测试的形式的试验。进行初始筛分分析1分钟,然后在筛板上使用玻璃球以机械影响材料进一步筛分并测量在5、10和20分钟后筛分级分的变化。所选筛子由下而上为:200μm、500μm、1mm、1.6mm、2.5mm和4mm。所用玻璃球(公司Sigmund Lindner GmbH,P型)为16mm±0.02mm,重量5.36g/玻璃球和由具有精细无光表面的钠钙玻璃制备。
测试程序如下:
1.向无玻璃珠的摇筛器中加入50g样品并进行振幅1mm的筛分1分钟。在各筛板和筛盘上测量质量。
2.在筛子500μm上加入8个玻璃球;在筛子1.0mm上加入9个玻璃球,在筛子1.6mm上加入10个玻璃球和在筛子2.5mm上加入11个玻璃球。继续筛分5分钟,然后在各筛板和筛盘上测量质量。
3.再继续筛分5分钟,重复称重程序。
4.再继续筛分10分钟,重复称重程序。
来自公司Retsch GmbH的Retsch Sieve Shaker AS 200控制用作摇筛器。
总细粒为所有材料的总和,材料由底板和200μm网筛收集。因此,在磨损应力下产生并通过500μm网筛落下的样品片段(<500μm)被认为细粒。在20分钟后<500μm的颗粒尺寸级分(以重量%计)为测定所测试形式的耐磨损性和抗冲击性的重要结果(Norner值)。结果的范围可由极端稳定的0%至极端不稳定的100%变化。
粒料的平均重量通过取一定数目的粒料(约45个粒料),将一定数目的粒料称重以获得总重量并将总重量除以一定的粒料数目来测量。
粒料的平均长度通过将粒料的平均重量乘以0.95g/cm3的假设密度并除以具有3mm的粒料直径的圆的圆面积计算。
B)起始材料
SM-PS-1:Irgafos 168
Irgafos 168(TM,可购自BASF SE,熔点为180-183℃),其含有呈粉末形式的如下所绘的亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),即具有467g/L的堆密度和400μm的平均颗粒尺寸的松散散装材料。
Figure BDA0003506672310000271
SM-PA-1:Licocene PP 1302
Licocene PP 1302(TM,可购自Clariant,采用商品技术形式:细颗粒)为丙烯-乙烯共聚物蜡(CAS-No.9010-79-1),其利用茂金属催化剂由丙烯和乙烯合成。长聚合物链的支化通过短链(-CH3)发生。一些物理-化学性质经测量和描述于表B-1中。
技术数据表陈述在23℃下根据ISO 1183的密度为0.87g/cm3
技术数据表陈述根据ASTM D 3954的滴点为87-93℃。
技术数据表陈述在170℃下根据DIN 53019的粘度为150-250mPas。
呈技术形式细颗粒的材料的筛分分析经测量和描述于表B-2中。测量堆密度为338g/L。采用呈其技术形式细颗粒的材料用于压实。
SM-PA-2:Petrolite EP-700
Petrolite EP-700(TM,可购自Baker Hughes)为丙烯-乙烯共聚物蜡(CAS-No.9010-79-1)。长聚合物链的可控支化通过来自丙烯的短链(-CH3)发生。一些物理-化学性质经测量和描述于表B-1中。
技术数据表陈述根据ASTM D-127的滴熔点为96℃。
技术数据表陈述在99℃下的粘度为12pcs(120mPas)。
将Petrolite EP-700在来自Pallmann的盘磨机PF 300中研磨。所获得的研磨材料的筛分分析经测量和描述于表B-2中。测量研磨材料的堆密度为473g/L。采用研磨材料用于压实。
SM-PA-3:Luwax AL-3
Luwax AL-3(TM,可以以粉末购自BASF)为聚乙烯蜡(CAS-No.9002-88-4),其通过高压聚合合成。长聚合物链的支化通过长链(-[CH2-CH2-]n-H)发生。一些物理-化学性质经测量和描述于表B-1中。
技术数据表陈述在23℃下根据DIN 53479和ASTM D-792的密度为0.91-0.925g/cm3
技术数据表陈述根据DIN 51801和ASTM D-3954的滴点(Ubbelohde)为101-112℃。
技术数据表陈述根据DIN 51007和ASTM D-3418的熔点(DSC)为102-108℃。
技术数据表陈述在120℃下根据DIN 51562和ASTM D-2162的熔融粘度为135-240mm2/s。
呈技术形式粉末的材料的筛分分析经测量和描述于表B-2中。测量堆密度为495g/L。采用呈其技术形式的材料用于压实。
SM-PA-4:Dow PG 7008
Dow PG 7008(TM,可购自Dow Chemicals)为低密度聚乙烯(CAS-No.9002-88-4)。一些物理-化学性质经测量和描述于表B-1中。
技术数据表陈述在23℃下根据ASTM D-792的密度为0.918g/cm3
技术数据表陈述熔融温度(DSC)为106℃。
技术数据表陈述根据ISO 306/A的维卡(vicat)软化温度为89.0℃。
技术数据表陈述根据ISO 1133的熔融指数(190℃/2.16kg)为7.7g/10min。
将Dow PG 7008在来自Pallmann的盘磨机PF 300中研磨。所获得的研磨材料的筛分分析经测量和描述于表B-2中。测量研磨材料的堆密度为285g/L。采用研磨材料用于压实。
SM-PA-5:Borflow HL 708FB
Borflow HL 708FB(TM,可购自Borealis)为聚丙烯(CAS-No.9003-07-0)。一些物理-化学性质经测量和描述于表B-1中。
技术数据表陈述熔融温度(DSC)为158℃。
技术数据表陈述根据ISO 1133的熔融指数(130℃/2.16kg)为800g/10min。
将Borflow HL 708FB在来自Pallmann的盘磨机PF 300中研磨。所获得的研磨材料的筛分分析经测量和描述于表B-2中。测量研磨材料的堆密度为365g/L。采用研磨材料用于压实。
表B-1:起始材料加工助剂的经测量的物理-化学性质
Figure BDA0003506672310000291
表B-2:筛分分析
Figure BDA0003506672310000292
Figure BDA0003506672310000301
C)制备压实用混合物
由聚合物稳定剂和加工助剂组成的压实用混合物通过在室温下将如表C-1中所述的起始材料在100-L MTI共混机中共混5分钟来制备。
表C-1:压实用混合物
Figure BDA0003506672310000302
资料注释(food notes):a)本发明
b)对比
c)在室温和大气压下
D)通过辊压实的薄片
例如D-1-1,起始材料SM-PS-1(100%)经由辊压实工艺过程压制聚集以获得对比用薄片。将在漏斗中的呈粉末形式的SM-PS-1经由螺旋进料器迫使供入压实区。压实区通过具有轻微划痕的表面的两个辊之间的剩余间隙形成,表面朝向彼此旋转。将辊用冷水冷却以保持温度接近室温。合适实验室辊压实机为例如来自德国的公司Alexanderwerk GmbH的型号WP50N/75(辊直径:150mm,辊长度:75mm,最大压制容量:12.8t,最大线性负载:1.71t/cm)。以板形式离开压实区的经压实的起始材料经由具有1.6mm筛子的筛造粒机(例如来自瑞士公司Frewitt Ltd的型号GLA-ORV-0215合适)造粒以形成自由流动薄片(=D-1-1的薄片)。对D-1-1的薄片进行Norner磨损试验且结果描述于表E-1中。
E)通过利用环模造粒机压实的粒料
环模造粒机(即Muench造粒机RMP 250)用于如表E-1中所述的材料的压实试验。Muench环模造粒机描述于例如文章“Produktgestaltungüber mechanischesAgglomerieren von Pulvern”,W.Raehse,Chemie Ingeneur Technik,2015,87,第7期,881-902,第898页的图片18中。Muench造粒机RMP 250具有可旋转环模,其配备有喷嘴,例如具有3mm的喷嘴直径和15mm或18mm的压制长度的喷嘴。环模的内径为250mm且其宽度为约4cm。具有两个或三个喷嘴的列适合该宽度。喷嘴以60°的角度延伸至环模的内侧。本文中将喷嘴直径定义为喷嘴的圆柱形通道的最小直径且压制长度为在最小直径适用处的距离。喷嘴的圆柱形通道可在压制长度后延伸,但是圆柱形通道的经延伸部分不有助于通过待压实的材料形成摩擦。此处,喷嘴的通道未经延伸。在表E-1中陈述具体适用的喷嘴直径和压制长度。压实用材料在室温下通过置于环模造粒机的粒料压制部分以上的容量单螺旋进料机通过重力加入粒料压制部分,该部分包括具有其喷嘴的模具和两个辊。辊(各具有96mm的直径和30mm的宽度)具有波纹状表面。在粒料压制部分中,两个辊将材料推入旋转环模的喷嘴中,其中材料经压实和通过剪切力加热至加工助剂开始软化的温度和在烧结工艺过程中,将经压实的材料造粒成圆柱形粒料。为了开始该工艺过程,将环模的旋转设置成在环模的内表面处(即距环模的旋转轴线为12.5cm的距离处)的约4m/s的圆周速度。压实用材料以粉末供入压制部分。约15分钟的初始开始期是必要的,直至实现工艺过程的稳定运行。虽然压实用材料的粉末最初通过喷嘴流动,但是在一些压实用材料和环模、辊和喷嘴达到稳定温度时这会朝向形成线料变化。对于压实用材料,过高的温度可导致糊状物质产生,其阻断压实用材料的进一步进料。在喷嘴的出口处,线料通过两把刀切割/破坏,所述刀具有离环模离粒料的可调整距离,长度为约1至3倍于粒料的直径,即约3mm至9mm。理想地,长度的变化最小,但是一定变化由于切割/破坏而无法避免。表E-1陈述是否获得粒料和因此还是否形成线料。一旦工艺过程运行稳定,就通过IR-温度传感器经由无接触测量发射的IR照射来测量离开模具中的喷嘴的材料的温度且在表E-1中将其陈述为线料的表面温度。统计上,还包括环的外表面的发射的IR照射。然而,在工艺过程运行稳定时,环模已温热至接近线料的表面温度。环模本身不被加热(除了实施例E-1-4外)或冷却,但是经历由于发生压实用材料的摩擦导致的温热。将所获得的粒料用1.6mm筛子(200mm直径振动实验筛)过筛以由所获得的粒料分离细粒。表E-1中陈述通过过筛移除的细粒的量,基于压实用材料的总量。经移除的细粒可直接作为待压实的材料重新使用。粒料已冷却至室温。若获得粒料,则进行粒料在过筛后的Norner磨损试验且结果描述于表E-1中。表E-2中描述所获得的粒料的进一步表征。图1至图8描述在实施例E-1-1至E-1-8下获得的粒料的图片。
表E-1:环模造粒机压实和磨损试验结果
Figure BDA0003506672310000321
Figure BDA0003506672310000331
资料注释:a)本发明
b)对比
c)如在D)下所述的辊压实的实施例
d)喷嘴直径x压制长度
e)偏离一般程序,在初始开始期之前将喷嘴和环初始预加热至120℃以减少开始期时间,然而,工艺过程运行不稳定,具有比其他实施例E-1-1至E-1-8低的通量。
由表E-1的结果:
-实施例D-1-1显示,SM-PS-1(Irgafos 168)可冷压实成薄片,但是薄片的Norner磨损试验结果不良;
-实施例E-1-4显示,无加工助剂下的SM-PS-1(Irgafos 168)需要在环模造粒机中特殊预加热造粒/推断出,SM-PS-1本身具有过高熔点且需要加工助剂作为粘合剂以允许形成稳定粒料;
-实施例E-1-2相对于实施例E-1-3显示,更高模具长度通过更多摩擦导致更高工艺过程温度,然而其不导致更佳的Norner磨损试验结果;
-实施例E-1-3相对于实施例E-1-4显示,SM-PA-1(Licocene 1302)导致粒料具有比无加工助剂下显著更佳的Norner磨损试验结果;
-实施例E-1-2相对于实施例E-1-5显示,SM-PA-1(Licocene 1302)导致粒料具有比SM-PA-2(Petrolite EP-700)显著更佳的Norner磨损试验结果,尽管两种加工助剂均为丙烯-乙烯共聚物蜡;
-实施例E-1-5和E-1-8显示,在工艺过程本身产生和通过1.6mm筛子移除的细粒的量并非有益Norner磨损试验结果的可靠指示。
表E-2:粒料表征
Figure BDA0003506672310000332
Figure BDA0003506672310000341
资料注释:a)本发明
b)对比
c)由喷嘴的直径造成
d)由平均粒料重量计算出
e)再次描述来自表E-1的结果
由表E-2的结果:
-实施例E-1-4显示,无加工助剂下的SM-PS-1仅导致具有低平均重量的粒料;
-实施例E-1-7显示,高平均重量并非有益Norner磨损试验结果的可靠指示;
-所获得的粒料在图片上看起来相当相似,不同的是实施例E-1-4获得的粒料,且并非有益Norner磨损试验结果的可靠指示。

Claims (21)

1.一种在造粒机中制造粒料的方法,所述造粒机包括辊和具有喷嘴的模具,所述方法包括以下步骤:
(A)将压实用混合物由辊通过喷嘴压制,以获得线料,和
(B)将线料粉碎以获得粒料,
其中所述压实用混合物包含
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),和
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为丙烯-乙烯共聚物且其在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓,
且重量%基于所述压实用混合物的重量。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述熔融焓通过差示扫描量热法根据EN ISO11357-3测定。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述加工助剂具有高于10000Da且低于40000Da的重均分子量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述加工助剂具有高于50℃且低于85℃的熔融峰温度。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述熔融峰温度通过差示扫描量热法根据EN ISO11357-3测定。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述加工助剂为丙烯-乙烯共聚物,其为蜡。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述压实用混合物包含(i)89-96重量%的聚合物稳定剂,(ii)4-11重量%的加工助剂。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述线料具有高于50℃且低于110℃的表面温度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法包括以下步骤:
(预A)将压实用混合物供入造粒机中,其中压实用混合物呈粉末的形式,且步骤(预A)在步骤(A)之前发生。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中造粒机为环模造粒机,其中模具具有环的几何形式,环具有内侧和外侧且喷嘴表示内侧至外侧的通路,或造粒机为平模造粒机,其中模具具有平面板的几何形式,平面板具有上侧和下侧且喷嘴表示上侧至下侧的通路。
11.根据权利要求10所述的方法,其中在环模造粒机时,环旋转且辊具有固定的旋转轴线,且在平模造粒机时,模具固定且辊具有旋转的旋转轴线。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述喷嘴具有喷嘴直径和压制长度,且压制长度与喷嘴直径之比为2-8。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中辊表面为波纹状。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中造粒机为环模造粒机。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中造粒机包括两个或更多个辊且模具包括两个或更多个喷嘴。
16.一种粒料,其包含:
(i)87-97重量%的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),和
(ii)3-13重量%的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
且重量%基于粒料的重量。
17.根据权利要求16所述的粒料,其具有圆棒的形状且圆棒具有2-4mm的圆的直径。
18.根据权利要求17所述的粒料,其具有1-3倍于圆的直径的长度。
19.如权利要求16-18中任一项中所定义的粒料在制造经稳定的聚合物中其组分的无尘处理中的用途,其中聚合物为聚烯烃、聚苯乙烯或其混合物。
20.一种用于制造经稳定的聚合物的方法,其包括以下步骤:
(AP)将如权利要求16-18中任一项中所定义的粒料加入聚合物中,以获得粒料-聚合物混合物,
(BP)将粒料-聚合物混合物在机械搅拌下暴露于120-340℃的范围内的温度,以获得经稳定的聚合物,
其中聚合物为聚烯烃、聚苯乙烯或其混合物。
21.一种压实用混合物,其包含
(i)87-97重量%的呈粉末的物理形式的聚合物稳定剂,其为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS-No.31570-04-4),和
(ii)3-13重量%的呈粉末的物理形式的加工助剂,其为在101.32kPa下具有低于100J/g的熔融焓的丙烯-乙烯共聚物,
且重量%基于压实用混合物的重量。
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