CN1492906A - 通过添加高分子量的费托蜡改进聚合物的熔体流动 - Google Patents

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Abstract

通过使聚合物与费托蜡共混增加聚合物或聚合物混合物的熔体流动，同时没有显著降低聚合物的弯曲强度和硬度。

Description

通过添加高分子量的费托蜡改进聚合物的熔体流动
发明领域
本发明总体上涉及聚合物加工的改进。更具体地，本发明涉及聚合物组合物，通过在原料聚合物中掺入新型加工助剂，所述组合物具有增强的熔体流动，同时保留了原料聚合物的弯曲强度和硬度。
发明背景
在模塑、挤出、压延、片材成型或其它由固相聚合物制造成型的制品中使用加工助剂在实际应用中是最重要的。在通过挤出技术形成成型制品过程中，例如将加工助剂添加到原料聚合物中，以增加聚合物的熔体流动指数，降低挤出聚合物所要求的能量并使产量增加，从而改进挤出加工的经济性。另一方面，加工助剂常有害地影响由聚合物制造的制品的机械性能，因此聚合物制造商继续需要新的和改进的加工助剂，该加工助剂对最终制品的机械性能具有较少的影响。实际上，对于本领域的技术人员来说，改进聚合物的熔体流动指数，同时保留聚合物的弯曲强度和硬度是所需的。
发明概述
本发明一方面包括一种聚合物组合物，其具有与费托衍生的蜡(F-T蜡)共混的主要量的原料聚合物或聚合物混合物，而费托衍生的蜡的用量足以增加原料聚合物的熔体流动指数，同时基本上保留原料聚合物或聚合物混合物的弯曲强度和硬度。
本发明另一方面包括通过将费托衍生的蜡(F-T蜡)与聚合物或聚合物混合物混合，其中费托衍生的蜡的用量足以增加聚合物的熔体流动指数，同时基本上保留其弯曲强度和硬度，从而改进聚合物或聚合物混合物的熔体流动，同时基本上保留聚合物或聚合物混合物的弯曲强度和硬度的方法。
附图的简要说明
图1-3是证明根据本发明，使用F-T蜡作为加工助剂的有益效果的柱状图表。
发明详述
在本发明组合物中使用的原料聚合物是通过向聚合物或聚合物混合物施加热、压力或二者，而适于形成硬质成型制品的热塑性聚合物或其混合物。这种加工技术的实例包括注塑、吹塑、挤出、压延、片材成型等。合适的聚合物的实例包括聚烯烃、尼龙、聚酯和聚碳酸酯。特别优选的聚合物是半结晶聚烯烃如高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯等。
本发明的组合物包括主要量的原料聚合物。例如原料聚合物将典型地占总组合物的约80wt％-约99wt％。
费托蜡包括在组合物内。
费托过程是本领域的技术人员公知的，参见例如美国专利Nos.5348982和5545674，在此引入其作为参考。典型地费托过程包括在费托催化剂存在下，含氢气与一氧化碳的合成原料气的反应。典型的催化剂包括带或不带促进剂(例如钌、铼、铪、锆、钛)的承载或未承载的第VIII族非贵金属(如Fe，Ni，Co)。费托过程的主要产物大部分为烷属合成原油(paraffinic synthetic crude)。原油中的蜡组分，即费托蜡含有高比例的正构烷属烃。在本发明的实践中，所使用的F-T蜡是1000°F+的沸点部分，其碳数为约C40-约C100，优选1100°F+的沸点部分，其碳数为约C54-约C100，和更优选1300°F+的沸点部分，其碳数为约C67至约C100。
通过本领域公知的共混技术，使F-T蜡与原料聚合物或聚合物混合物共混。例如，可在班伯里(Banbury)混合机中共混聚合物和F-T蜡。
包括在本发明组合物内的F-T蜡量是足以增加原料聚合物的熔体流动，而基本上没有降低原料聚合物的弯曲强度和硬度的用量。因此，添加足量的F-T蜡，以增加聚合物的熔体指数，同时保留聚合物约93％的洛氏硬度和约92％的弯曲强度。
典型地，该组合物含有约1-约20wt％的F-T蜡。
实施例
在随后的实施例和对比例中，通过共混特定量的助剂与可商购的不含添加剂的高密度聚乙烯(HDPE)，由四种不同的加工助剂制备样品。两种添加剂是本发明的F-T蜡，其具有下表1所述的性能。
表1
    特征技术     1100/1300°F沸程的费托蜡     1300+°F沸程的费托蜡
  GCD(1)[°F](0.5)/(50)/(99.5)[wt％]     968.5/1096.50/1255.6     1009.0/1179.6/1284.6
  平均碳数(Cn)(GC)(2)/(NMR)(3)/(FD-MS)(4)     54.5/54.7/52.4     67.2/76.8/71.1
  平均分子量[g/mol]     736     998
  分子量范围[g/mol]     493-1065     555-1570
  熔点/冻点[°F]     210     228
(1)GCD＝气相色谱蒸馏
(2)GC＝气相色谱
(3)NMR＝核磁共振
(4)FD-MS＝场解析质谱
在其它两种加工助剂当中，一种是熔点为144°F且含油量小于0.1％质量的充分精制的石油蜡，它是由Exxon Mobil Corporation，Baton Rouge，Louisiana以商标Paravan 142销售的。另一种是熔点为115℃且熔体指数为55g/10min的低密度聚乙烯，它由AldrichCompany，Minwaukee，Wisconsin销售的。
将各加工助剂与HDPE在2磅的班伯里熔体混合机中以5和10％的含量共混，产生在聚合物粒料中的均匀分散体。如其后所述，还通过压塑制备各HDPE共混物片，用于测试。
根据ASTM D-1238，在190℃和2.16kg下10分钟，测量粒料的熔体指数(MI)。为了比较目的，也测量单独的HDPE的MI。结果见图1。从图1可看出，所有加工助剂增加MI。
根据ASTM-790，使用十字头速度为0.05英寸/分钟的InstronSeries#C 8658仪器，测量各样片的弯曲强度。结果见图2。可看出，具有F-T蜡的共混物的弯曲强度(在三次弯曲试验中断裂所要求的力)高得多。
根据ASTM D-785，使用10kg的小负载和60kg的大负载，确定各样片的洛氏硬度。结果见图3。可看出，F-T蜡二者的共混物的硬度优于与其它加工助剂的共混物的硬度。

Claims (10)

1.一种聚合物组合物，其包括：
主要量的原料聚合物或聚合物混合物；和
费托衍生的蜡，其用量足以增加聚合物或混合物的熔体流动指数，同时基本上保留聚合物的弯曲强度和硬度。
2.权利要求1的组合物，其中原料聚合物是通过施加热和压力至少之一而适于形成硬质成型制品的热塑性聚合物。
3.权利要求2的组合物，其中原料聚合物是聚烯烃。
4.权利要求3的组合物，其中蜡的用量足以增加聚合物的熔体指数，同时保留聚合物约93％的洛氏硬度和约92％的弯曲强度。
5.权利要求4的组合物，其中F-T蜡选自1000°F+的沸点部分，其碳数为约C40-约C100；1100°F+的沸点部分，其碳数为约C54-约C100，和1300°F+的沸点部分，其碳数为约C67至约C100。
6.权利要求1的组合物，其中F-T蜡占总组合物的约1-约20wt％。
7.一种改进热塑性聚合物熔体流动的方法，其包括将聚合物与F-T蜡共混，其中F-T蜡的用量足以增加聚合物的熔体流动指数，同时基本上保留聚合物的弯曲强度和硬度；而对所述热塑性聚合物施加至少一种热和压力则导致适于形成硬质成型制品。
8.权利要求7的方法，其中以约1-约20wt％的用量范围共混F-T蜡。
9.权利要求7的方法，其中蜡的用量足以增加聚合物的熔体指数，同时保留聚合物约93％的洛氏硬度和约92％的弯曲强度。
10.权利要求8或9的方法，其中F-T蜡选自1000°F+的沸点部分，其碳数为约C40-约C100；1100°F+的沸点部分，其碳数为约C54-约C100，和1300°F+的沸点部分，其碳数为约C67至约C100。
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