聚烯烃应用的母料配制料制造技术

包括高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）的母料用于制造聚烯烃制品，尤其是膜。在母料中仅使用ＨＤＰＥ或与烃树脂和／或聚烯烃一起组合使用，最终得到具有最佳劲度和延性的挤出聚烯烃制品。高密度聚乙烯与烃树脂和聚烯烃一起在母料中的使用会使母料更快固化和更高效地造粒。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及母料和它们用于制备聚烯烃制品，尤其是膜的适应方法。高密度聚乙烯能够单独引入到母料中或与烃树脂和/或聚烯烃一起引入母料中，且当与烃树脂一起使用时会引起母料更快速地固化并能够更高效地造粒(改进混料效率)。这些母料最终得到具有最佳劲度和延性的挤塑聚烯烃制品，如浇铸聚丙烯膜。聚烯烃是可用于制造各种有价值制品的塑性材料，归因于它们兼备了劲度，延性，阻隔性，耐温性，光学性能，易购买，和低成本。作为半结晶性聚合物，许多这些重要性能如劲度，阻隔性，耐温性和光学性能，取决于聚烯烃以最有效方式和以所需程度结晶的能力。形成聚烯烃产品的方法紧密地关系到该材料的结晶性能和其最终性能。例如，当聚丙烯被浇铸成膜时，聚合物冷却如此的快，以致于可由“骤冷”方法降低其最终结晶度，因而膜的劲度会相应地降低。浇铸聚丙烯膜一般显示劲度(按拉伸模量测得)为正常100Kpsi。高度取向的聚丙烯(OPP)膜一般显示出的模量值比浇铸聚丙烯膜的值高2-4倍，而非取向的厚的模塑制品一般显示出的模量值比浇铸聚丙烯膜正常值高50-100％。同样当制备浇铸膜时，重要的是，聚丙烯熔体快速固化促进高生产率，并且所形成的结晶区不致于有太大的尺寸使膜产生雾度。其它模塑加工的聚烯烃制品，尤其由热成形、注塑或吹塑制得的薄型产品，也存在类似的限制。需要更快结晶(可允许快速脱模)和更具劲度的产品，以及由小的结晶畴尺寸促进的良好光学性能。作为改进聚烯烃劲度的一种方法，向聚烯烃如聚丙烯中添加高软化点烃树脂是已知的。烃树脂的组成必须使得它所显示出的玻璃化转变温度(Tg)明显高于聚丙烯的无定形区域的Tg(大约-10℃)，且烃树脂必须在聚丙烯中高度相容。据信，烃树脂的作用是用来提高无定形聚丙烯部分的Tg，这样做的目的是提高它在38℃以下的温度下的拉伸模量。上述烃树脂是脆性固体，它在加工聚烯烃时所使用的正常温度下显示出较低的熔体粘度。将烃树脂共混到聚烯烃中的一个有效方法是在共混物最终使用之前用一个单独的混料步骤。在实际的转变步骤中(例如膜浇铸，片材挤出等)很难将烃树脂引入到聚丙烯中，这是因为烃树脂具有起尘特性和低的熔体粘度。在转变步骤中将烃树脂引入到聚烯烃中的更为有效的方法是将树脂作为树脂与聚烯烃的混合物的一种浓缩形式添加。US专利5,213,744描述了制备由烃树脂和聚烯烃的简单二元混合物组成的浓缩物的方法，并使用这一浓缩物作为将烃树脂以5wt％-30wt％的浓度引入聚烯烃膜配制料中的更有效的措施。虽然，因添加烃树脂而引起的变硬是需要的，但也可以通过仅仅向总聚烯烃配制料中添加较高水平的烃树脂(一般为5wt％或5wt％以上)来实现，且即使烃树脂的软化点是100℃或更高，随着烃树脂浓度和软化点的提高，变硬作用也加大。尽管向聚烯烃中添加烃树脂所引起的硬化作用是需要的，但是，添加较高水平的树脂(例如，高于5wt％)会对延性产生负面影响并导致配制料成本增加。所以，非常希望通过向聚丙烯中添加低于5wt％且优选低于3wt％的烃树脂来增强聚烯烃劲度。在进一步讨论之前，下面术语的定义将有助于理解本专利技术。母料-两种或多种成分的混合物，它使得将这些成分作为共混物形式，而不是作为几种单独的成分形式加入材料中的过程变简单。在本专利技术情况下，母料被定义为一种或多种成分(添加剂)与聚合物或聚合物混合物按照合适重量比例的共混物，当总配制料最终加入到第二种聚合物时，它与包含母料的聚合物或聚合物混合物相同或者不同，作为一种将添加剂引入第二种聚合物中的手段。添加剂-添加剂一般是被添加到聚合物中的且性质上属于非聚合物的物质，或如果它是聚合物性质的，则它在类型和特性上明显不同于所要添加到的聚合物。在本专利技术的情况下，添加剂同时指烃树脂和高密度聚乙烯(HDPE)，它们最终与聚烯烃共混。在我们的定义中，HDPE被认为是一种添加剂，虽然它在上下文的母料定义中也可以被认为是聚合物。聚烯烃共混物-从母料与聚烯烃聚合物或聚合物混合物的组合料得到的最终配制料。因此，聚烯烃聚合物或聚合物类(包含母料)被表述为共混聚烯烃。烃树脂-指从来自煤或石化产品的聚合原料得到的、数均分子量(Mn)为10,000或更低的低分子量树脂产品，树脂产品是从萜烯、松香或其它原料衍生而来的。这一术语不用来指数均分子量为50,000或更高的高分子量聚合物产品。正如以上所讨论的，向聚烯烃如聚丙烯中添加高软化点烃树脂将会提高聚烯烃的无定形相的玻璃化转变温度(Tg)并改进其性能。添加烃树脂的一个效果是更高的劲度。然而，为了获得大的性能改进，烃树脂必须以总聚烯烃共混物的5wt％或5wt％以上的水平添加。添加较高水平的烃树脂对延性和抗冲击性有不利影响，增加配制料的成本，和减慢聚烯烃的结晶速率。因而希望在较低的烃树脂添加水平下获得烃树脂添加的有益效果。本专利技术人已发现，当高密度聚乙烯(HDPE)充分地分散到聚烯烃中且各成分高效添加时，向聚烯烃如聚丙烯中添加低水平的高密度聚乙烯(HDPE)会加速聚烯烃的结晶速率。显然，在快的冷却条件下，HDPE结晶比聚烯烃快，当HDPE开始结晶时它用作随后的聚烯烃结晶的成核剂。因此，本专利技术涉及改性聚烯烃的母料，其中母料是烃树脂和与聚烯烃聚合物混合的高密度聚乙烯(HDPE)的组合，或HDPE与聚烯烃的二元混合物，或高密度聚乙烯和烃树脂的二元混合物。母料组分应该通过使用常规技术如于混、挤出混合和熔融混合和造粒来充分混合。在另一个实施方案中，通过熔融共混和将母料组分造粒可提供粒料形式的母料。在挤塑制品之前将HDPE和烃树脂添加到聚烯烃聚合物中作为母料会在最终制品中获得有益性能。另外，本专利技术人还发现，将低水平的HDPE加入到聚烯烃中作为母料，其中没有烃树脂，将使最终产品有所需的性能改进。在每种情况下，各成分和母料中成分的重量比例应使得它们在制造最终制品的最终的加工步骤中能够充分地混入配制料中。在本专利技术的一个实施方案中，用来改性聚烯烃聚合物的母料仅仅包括10-90wt％的高密度聚乙烯和烃树脂或还有聚烯烃。聚烯烃能够以总母料的至多85wt％的浓度存在并能够是含有包含2-8个碳原子的单体的任何α-烯烃聚合物，其中丙烯聚合物是最优选的。聚烯烃可以是密度至多为0.930g/cm3的乙烯聚合物。在另一个实施方案中，聚烯烃是选自聚丙烯和有至多20wt％选自由乙烯和C4-C8单α-烯烃的单体组成的组的聚丙烯聚合物。母料中的聚烯烃应该选择类似于共混聚合物的那些，或如果明显不同于共混聚合物，在母料中的存在的水平低使得它以较低的水平(低于5wt％)引入最终共混物中。烃树脂和高密度聚乙烯可以占总母料的15-100wt％的合并浓度存在，以及烃树脂和高密度聚乙烯在母料中的相对重量比例为0∶1-10∶1，前提条件是高密度聚乙烯的浓度从不超过总母料的40wt％，除非在母料中烃树脂与高密度聚乙烯的重量比是至少0.5∶1或更高。在母料的另一个实施方案中，高密度聚乙烯的密度高于0.935g/cm3，熔体指数高于1.0g/10min，而烃树脂是数均分子量为10,000或更低，无臭矿油精(odorless mineralspirit，OMS)浊点低于0℃及环和球软化点为100℃或100℃以上(通过使用ASTM 28-67获得)的脂族相容性树脂(aliphatic comp本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造聚烯烃制品的方法，该方法包括提供一种母料，该母料包括１０－９０ｗｔ％高密度聚乙烯和从聚烯烃和烃树脂中选择的至少一种；将所述的母料与聚烯烃混合形成聚烯烃共混物；并将共混物挤出形成聚烯烃制品。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔W克沃谢维奇，
申请(专利权)人：伊斯曼化学树脂公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]