聚丙烯共聚物合金及制备方法技术

本发明专利技术涉及特别适用于柔软性纤维和织物应用的聚丙烯合金。这些合金的实施方案包括占合金重量４０至９０％（重）的乙烯含量为１．０－５．０％（重）的乙烯－丙烯无规共聚物；和占合金重量１０至６０％（重）的乙烯含量为１０－３０％（重）的乙烯－丙烯二元聚合物。本发明专利技术还涉及制备这些合金的混合法。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及特别适用于软纤维和织物应用的聚丙烯共聚物合金及其制备方法。本专利技术一实施方案涉及乙烯-丙烯共聚物合金，包括占合金重量40至90％(重)的乙烯含量为3.5％(重)的乙烯-丙烯无规共聚物；和占合金重量10至60％(重)的乙烯-丙烯二元聚合物，所述二元聚合物具有可有效地使所述二元聚合物与所述无规共聚物溶混的乙烯含量。
技术介绍
聚丙烯为公知的商品，适用于本领域普通技术人员所公知的各种应用。聚丙烯广泛地适用于许多纤维、织物、或类似产品应用。然而，一般在需要高柔软度的应用如用于一次性服装和尿片的非织造织物中存在不足。对于这种最终用于软纤维和织物应用，已开始使用丙烯和乙烯单体单元统计布置的高分子(以下称为无规共聚物)，因为它们可加工成与聚丙烯均聚物制成的纤维和织物相比柔软度和悬垂性改善的纤维和织物。无规共聚物这样制备在包括丙烯和能使乙烯单体无规地掺入高分子链的催化剂的反应介质中加入少量乙烯，从而降低高分子的总结晶度和硬度。在需要增强柔软度的纤维和织物应用中无规共聚物比聚丙烯均聚物优选，因为它们的结晶度和硬度较低。然而，各种实际局限性限制了元规共聚物在最终软纤维和织物用途中的应用。限制之一是聚丙烯生产者不能经济地掺入含量一般高于5％(重)无规共聚物的乙烯。另一限制是不存在能经济地由常规高乙烯含量的无规共聚物、特别是乙烯含量高于3％(重)的无规共聚物拉制细径纤维和覆盖性好的织物的纤维和织物工艺。覆盖性定义为每单位面积织物的聚合物重量。它通常是最重要的织物参数，因为它涉及产量，因而涉及面积成本。由以下关于典型纺粘法的讨论显而易见这些和其它限制。很久以来无规共聚物一直用于制造纺粘型非织造织物。在典型的纺粘法中，先将颗粒或片形无规共聚物树脂加入挤出机，在其中通过热熔螺杆同时使树脂熔化并压出通过该系统。在螺杆的末端，纺丝泵计量熔融的聚合物经过滤器进入有许多孔(以下称为毛细管)的模具(以下称为喷丝板)，熔融的聚合物在压力下通过毛细管挤出成纤维。离开喷丝板的纤维固化，通过高速空气喷射拉伸成更细直径的纤维。固化的纤维无规地放在移动带上形成无规的纤维网状结构，本领域称为纤维网。为使柔软度和悬垂性最佳，纤维的固化必须在纤维开始接触之前发生，以防止纤维粘结在一起。纤维粘结在一起的现象最终产生更硬、柔软性更差的织物。形成纤维网之后，在两个加热的钢辊(以下称为热粘压延机)之间加压该纤维网使之粘结达到其最终强度。用于制造纤维的无规共聚物的乙烯含量是影响纺粘织物的柔软感和悬垂性的参数之一。长期以来一直认为提高无规共聚物中乙烯含量将产生更软的纺粘型织物。一般地，共聚物的乙烯含量越高，纤维的硬度越低且更有弹性，而使织物本身的柔软感更好。然而，由乙烯含量较高的无规共聚物制备的纤维固化所需时间较长，导致它们在固化之前易粘结在一起形成较粗的纤维。此现象的结果尤其是织物的均匀性、覆盖性(每单位面积的基本重量)和悬垂性/手感受损。织物变得更硬，柔软性差。虽然通过降低物料通过速率使这些树脂在接触之前有更长的时间固化或许可稍微减轻此问题，但一般处理乙烯含量大于总聚合物的3.5％(重)的无规共聚物是不经济的，因为要防止纤维粘结在一起需要非常低的物料通过速率。此外，乙烯含量大于5％(重)的无规共聚物一般不能以液相反应器或混合相反应器技术生产。本文所用术语“液相反应器技术”包括在惰性烃溶剂中进行聚合的淤浆聚合法和在液化丙烯中进行聚合的本体聚合法。本文所用术语“混合相反应器技术”意指包括一或多个液相反应器体系接着一或多个气相反应器的聚合法。仅液相的反应器体系和混合相反应器体系占世界聚丙烯生产能力的大部分。在液相反应器体系中，液态烃使聚合物的无规立构部分增溶，聚合物链中乙烯单体的出现率高增加该部分的含量。无规立构物料发粘，一旦液态烃挥发则在下游设备中产生流动性问题。由于此现象，在液相反应器体系中，无规共聚物中乙烯掺入量限于最大5％(重)。高于此水平，则粘性共聚物颗粒将聚集和/或粘于工艺设备的金属壁上，一般导致其阻塞。采用混合相反应器技术的工艺广泛用于生产热塑性烯烃树脂(以下称为TPO)，但一般不用于生产无规共聚物。典型的TPO树脂(如US3 806 558、4 143 099和5 023 300)包括第一种均聚物或无规共聚物组分和第二种橡胶状组分称为烯烃共聚物弹性体。一般地，TPO领域的技术人员普遍相信降低弹性体组分的乙烯含量低于30至40％(重)的范围将导致气相反应器严重结垢而停工。因此，传统的高乙烯含量的TPO树脂一般不适用于典型的无规共聚物应用如制备纤维，因为TPO树脂的弹性体组分含有大量乙烯，使之与均聚物或无规共聚物部分不溶混。因而，非常希望开发一种有高乙烯含量的聚丙烯基树脂，能在无传统高乙烯无规共聚物和TPO树脂的工艺和物理缺陷的情况下生产软纤维和织物。专利技术概述我们已发现了克服上述问题的聚合物合金。所述合金按其总概念包括两种不同但相互溶混的聚烯烃组分。本文所用术语“溶混”意指本专利技术共聚物经动态力学热分析(以下称为DMTA)时显示出基本上单一玻璃化转变温度(以下称为Tg)峰。图3中列举了单一Tg峰，它与图2所示双或多峰曲线相对比。每种组分可以是丙烯与任何选自C3-C20α-烯烃和/或C3-C20多烯烃的各种共聚单体的共聚物(有两种单体)、或三元共聚物(有三种单体)、或多元共聚物(有多种单体)。本专利技术一实施方案涉及一种乙烯-丙烯共聚物合金，它特别适用于在经济上可接受的工艺条件下制备有优越柔软性的纤维和纺粘型非织造织物。本文所用术语“共聚物合金”意指包括两或多种聚合物组分的共聚物，其中每种聚合物组分为丙烯与乙烯或其它α-烯烃的共聚物，有不同的乙烯组成。所述共聚物组分分别制备然后用常规混合技术混合成单一共聚物合金，或者以相继的分级聚合方案生产，该实施方案在后面描述。虽然本专利技术主要根据乙烯-丙烯共聚物合金的实施方案描述，但应理解可用相同的专利技术概念生产丙烯与其它α-烯烃例如1-丁烯的共聚物合金。而且丁烯-乙烯-丙烯三元共聚物合金也在本专利技术的范围内。在本专利技术一实施方案中，共聚物合金包括占合金重量40至90％(重)的第一种乙烯-丙烯共聚物，所述共聚物是乙烯含量为1.0至5.0％(重)的无规共聚物，和占合金重量10至60％(重)的第二种乙烯含量为6至40％(重)的乙烯-丙烯共聚物。所述乙烯-丙烯共聚物合金的进一步特征在于该合金的两种共聚物组分相互溶混。相反，TPO树脂显示至少两个Tg峰。TPO树脂一般不能拉成纤维。在本专利技术另一实施方案中，丁烯-乙烯-丙烯三元共聚物合金包括占合金重量40至90％(重)的乙烯-丙烯共聚物，所述共聚物为乙烯含量为1.0至5.0％(重)的无规共聚物，和丁烯含量为1至40％(重)、乙烯含量为5至40％(重)的丁烯-乙烯-丙烯三元共聚物，所述三元共聚物占所述合金重量的10至60％(重)。本专利技术丁烯-乙烯-丙烯三元共聚物合金的进一步特征在于其所有组分均相互溶混。本专利技术另一实施方案涉及用于生产本专利技术共聚物的多反应器法。该方法的特别实施方案包括第一步，在单或多反应器中，在能将乙烯单体无规地掺入高分子中的催化剂体系存在下，聚合乙烯和丙烯的混合物形成占合金重量40至90％(重)的乙烯含量为1至5％(重)的无规共聚物；和第二步，还在含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙烯－丙烯共聚物合金，所述合金有基本上单一玻璃化转变温度，乙烯含量为合金的５至８％（重），熔体流动速率为３至１５０ｇ／１０ｍｉｎ，所述合金包括： （ａ）一种乙烯含量为０．１至６．０％（重）的乙烯－丙烯无规共聚物，所述无规共聚物的ＭＦＲ为０．１至２５０，所述无规共聚物的存在量为合金的４０至９０％（重）；和 （ｂ）占合金重量１０至６０％（重）的乙烯－丙烯二元共聚物，所述二元共聚物的乙烯含量等于或低于确保所述无规共聚物与二元共聚物溶混的临界值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GB乔格里斯，程佳永，W懋曾钱，
申请(专利权)人：埃克森化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]