通过曝气降低聚丙烯等级物的VOC和FOG值制造技术

一种用于将聚丙烯组合物的挥发性和半挥发性有机物质的量降低至低于150μg/g(VOC，VDA 278，2011年10月)和低于350μg/g(FOG，VDA 278，2011年10月)的方法。2011年10月)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过曝气降低聚丙烯等级物的VOC和FOG值


[0001]本专利技术涉及一种用于获得具有根据VDA 278，2011年10月(VDA＝汽车工业协会)测定作为VOC含量和FOG含量的低挥发性有机化合物和低半挥发性可冷凝物质含量的聚丙烯组合物的方法。

技术介绍

[0002]由溶液聚合得到的聚烯烃聚合物通常含有痕量的在其中进行了聚合反应的介质。从聚烯烃聚合物中除去挥发性(VOC，VDA 278，2011年10月)和半挥发性有机可冷凝物质(FOG，VDA 278，2011年10月)的多种选项是已知的。这些选项包括在称为曝气或吹扫的过程中使用溶剂如水、使用蒸气以及使用高温气流。曝气的一般方法的实例可以在GB 1272778、WO 02/088194、WO2004/039848和US 6,218,504中找到。这些文献特别地涉及聚乙烯组合物的曝气或吹扫。
[0003]由于聚烯烃聚合物具有固有粘着性和在相对较低温度以上发生聚结的趋势，所以曝气工艺的开发具有挑战性。这导致可以在其中可以进行曝气的受限温度窗口。从溶液聚合过程中获得的聚烯烃聚合物通常具有高含量的挥发物(VOC，VDA 278)。在其中除去半挥发性有机化合物(FOG，VDA 278)也很重要的情况下，通常需要更长的曝气时间，因为这些分子根据定义的挥发性较小且较难除去。然而，为了确保聚烯烃组合物保持其期望的性能，诸如例如机械性能和抗划伤性，重要的是不除去或剔除生产具有这些性能的材料所需的添加剂。
[0004]在标准实验如VDA 277和VDA 278中展现出低排放水平的聚烯烃组合物，诸如例如聚丙烯组合物，可以大致分为两类：
[0005]‑
聚烯烃，其低排放水平源于聚合过程，主要源于催化剂的性质，但也源于所应用单体的纯度并且也可能源于添加剂的选择；
[0006]‑
聚烯烃和聚烯烃组合物，其在复配期间或之后经过了后纯化步骤，可能涉及使用特定物质如载体液体或吸收剂。
[0007]如在用于汽车应用的WO 2017/079246中所讨论的，工业界倾向于通过减少塑料车辆部件的质量来减轻车辆重量。减少塑料车辆部件的质量通常通过减小塑料部件的壁厚度来实现。使用例如注射成型来生产薄壁塑料部件要求组成聚合物树脂具有足够低的粘度，以使得在没有过大注射压力的情况下熔融的树脂可以容易地流动并均匀地填充模腔。降低聚合物树脂的熔体粘度需要降低形成该树脂的组成聚合物分子的分子量。然而，生产含有较低分子量分子的聚合物树脂会增加该树脂中的挥发性有机化合物(VOC，VDA 278，2011年10月)和半挥发性有机可冷凝物(FOG，VDA 278，2011年10月)含量。
[0008]EP 2154190指出，聚丙烯是用于许多应用的材料选择。例如，聚丙烯材料越来越多地应用于汽车内饰，特别是由于它们的良好可加工性以及它们可以单个定制的事实。要求这些材料具有低水平的气味，特别是在HVAC(加热、通风和空调)应用中使用时，并且另外具有低水平的挥发物，以使它们不会在挡风玻璃上起雾。该文献涉及将1,3,5
‑
三嗪衍生物稳
定剂用于聚丙烯组合物，这导致降低水平的FOG和VOC含量。从再循环的观点来看，这样的稳定剂当然不是期望的。
[0009]US 4372758描述了一种用于从固体烯烃聚合物，特别是颗粒形式的固体聚合物中除去未聚合的气态单体的脱气方法。该文献特别涉及聚乙烯共聚物，并使用氮气作为吹扫气体，或者可选地使用氧气浓度低的气体。
[0010]WO 2017/079246描述了基于聚丙烯的树脂，其特征在于VOC含量小于125ppm并且FOG含量不大于500ppm(根据VDA 278，2011年10月)，其是在没有对树脂进行聚合后处理的情况下对于反应内基于聚丙烯的聚合物树脂实现的。
[0011]EP 2262858也明确提出，减少挥发性组分(VOC)的排放多年来已成为汽车工业的总体目标。该文献明确提出了以低排放、高韧性和良好抗划伤性为特征的聚丙烯聚合物组合物。给出了小于45μgC/g的挥发物(根据VDA 277测量)和小于100μg/十六碳烷当量的VOC的量(根据VDA 278)的示例性水平。这些低水平的挥发物是通过在该文献中详述的聚合方法实现的。
[0012]WO 2014/090856具体涉及利用氮气流对粉末形式的聚烯烃颗粒进行脱气，接着将该颗粒进行团粒化。然而，该文献未提及关于所生产产品的VOC含量(VDA 278，2011年10月)或FOG含量(VDA 278，2011年10月)的任何信息。
[0013]EP 3 126 408涉及用于制造聚丙烯材料的方法，该聚丙烯材料的目标熔体流动速率为10至200g/min，并且通过将聚合物组合物在高温下保持足够的时间段来将FOG含量降低至优选约250μg/g或更低。该文献仅推测使用气流用于除去挥发物，但没有在实施例部分中讨论曝气过程。另外，该文献没有关注于减少聚丙烯组合物中的VOC含量。
[0014]因此，以上文件均未特别地涉及使用曝气技术来降低聚丙烯组合物的VOC含量以及FOG含量。
[0015]重要的是要保护乘客免于令人不愉快的(或甚至有毒的)挥发性物质(VOC级分)并且免于中等分子量低聚物或添加剂在挡风玻璃上的冷凝(FOG级分)。因此，对于在汽车应用中使用的制品，要求低水平的VOC和FOG二者。因此，在汽车工业和其他领域，根据消费者对于开发经济上可接受的曝气过程，导致VOC和FOG二者的减少是有兴趣的。曝气过程是特别期望的，因为它们是聚合后过程，其可用于在聚合后处理一系列聚合物。

技术实现思路

[0016]本专利技术基于以下发现，即通过使包括聚丙烯均聚物和/或聚丙烯无规共聚物的聚丙烯组合物经受曝气步骤而可以获得如此期望的低的量的挥发性和半挥发性组分(VOC和FOG)，该曝气步骤的特征在于聚丙烯组合物和曝气气体的逆流流动、相对较高的曝气温度和相对较短的曝气时间。
[0017]本专利技术的曝气过程还导致经济优点，因为持续相对较短时间段的曝气需要较少的能量来供应加热的气体。另外，与较长曝气过程(其中更大量的聚合物组合物必须在曝气过程期间存储更长的时间)相比，对于容纳聚合物组合物的料筒要求较小的空间。
[0018]另外，本专利技术的曝气过程在导致低水平的VOC和FOG的同时，在保持聚丙烯的结构特性和保持聚丙烯材料的抗划伤性方面也具有优点。据信，在低温气体下曝气极长的时间段，或者使用温度大于约150℃的气体，将会导致聚丙烯材料的性能劣化，例如聚丙烯抗划
伤性性能的劣化。
[0019]此外，根据本专利技术的方法不会导致“滑爽剂”的显著损失，这意味着如果将聚丙烯组合物用于注射成型以生产聚丙烯制品，则很容易将其从模具脱模，并且聚丙烯不会粘留在模具表面。换句话说，可以实现具有这样的低水平的VOC和FOG的聚丙烯组合物，同时在组合物中保持可接受水平的滑爽剂(诸如例如芥酸酰胺)。
[0020]专利技术综述
[0021]鉴于此，本专利技术提供了...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将聚丙烯组合物的挥发性和半挥发性有机化合物(VOC和FOG值)降低至低于150μg/g(VOC，VDA 278，2011年10月)和低于350μg/g(FOG，VDA 278，2011年10月)的方法，所述聚丙烯组合物包括聚丙烯均聚物和/或聚丙烯无规共聚物，所述方法包括以下步骤：a)提供曝气容器，其具有
‑
至少一个用于曝气气体的入口，
‑
至少一个用于废气的出口，
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在所述曝气容器的顶部的用于原料聚丙烯组合物的入口，
‑
在所述曝气容器的底部的用于所述聚丙烯组合物的出口；其中所述聚丙烯组合物作为填充床存在；b)启动所述聚丙烯组合物和曝气气体的逆流流动；c)通过
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将所述原料聚丙烯组合物从所述顶部进料到所述曝气容器中，所述原料聚丙烯组合物显示出大于约150μg/g的VOC值和大于约350μg/g的FOG值(根据VDA278，2011年10月的VOC和FOG值)；
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经由在所述底部的所述至少一个入口将所述曝气气体进料到所述曝气容器；
‑
经由所述用于废气的出口抽出所述废气；
‑
经由在所述曝气容器的底部的所述出口抽出经曝气的聚丙烯组合物；d)将所述曝气气体流动保持3至96小时的曝气时间，其中，所述曝气气体的温度为100℃至150℃，并且其中所述气体流动的雷诺数(Re)为5至150，其中用于通过所述填充床的所述曝气气体流动的雷诺数通过式(I)定义：Re＝(ρ
·
v
s
·
D)/μ
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(I)其中
‑
ρ是所述曝气气体在所使用的温度下的密度(kg/m3)，
‑
μ是所述曝气气体在所使用的温度下的运动粘度(kg/m s)，
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉里什，
申请(专利权)人：博里利斯股份公司，
类型：发明
国别省市：