CN101827649B - 储水体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装有含水介质并且由多孔自由流动颗粒制成的存储体，其中所述颗粒由疏水性聚合物形成并且所述颗粒装料含有至少一种通式(I)的特定调节添加剂，以及该存储体的用途：作为用于从塑料中除去易挥发性组分的夹带剂供体，用于用助剂均匀掺杂中间塑料产物和/或塑料制品，作为土壤改良剂例如植物保护剂供体或肥料供体。

Description

储水体
本发明涉及一种由自由流动的多孔颗粒组成、装有含水介质的存储体，其中颗粒由优选疏水性的聚合物形成并且装料包含至少一种下面通式(I)的介体添加剂(Vermittleradditiv)，并且涉及该经装料的存储体的用途：作为用于从塑料中除去易挥发性组分，特别是产生气味的助剂的夹带剂，用于均匀计量加入塑料助剂，作为储水体，或者作为土壤改良剂。
公知的是尤其为了在加工聚合物时实现残余单体含量降低，可以使用含水介质，特别是水作为夹带剂(Schleppmittel)。藉此方法也可以实现减少任选地放出气味的挥发性有机物质放出；当加工回收的聚合物时这是必要的。
为了在将水引入待处理的聚合物中实现尽可能高的效率，可以在聚合物的热塑性加工期间将装有水(mit Wasser beladen)的多孔颗粒引入聚合物熔体。在挤出过程期间水被驱出并且充当针对挥发性物质的夹带剂，这些挥发性物质用水蒸气除去。
这里使用的多孔颗粒优选由疏水性聚合物，例如聚乙烯或聚丙烯制成。这些的特征尤其为高化学稳定性以及高的机械和热稳定性。因此，这些聚合物也适用于制备可以装有含水介质和进一步应用的多孔颗粒。
WO 2005/003215公开了至少部分开孔(offenporig)的、装有含水介质的多孔颗粒和相应的存储体。然而，这类颗粒或存储体的缺点在于在它们装有水之前，颗粒必须用相对大量的表面活性剂整理。只有这样，才能装料含水介质到超过50％的程度。然而，使颗粒装以相对大量的表面活性剂是有问题的，因为这些表面活性剂可能对装料所希望的用途施加不可忽视的影响。尤其是当经装料的存储体用作夹带剂供体时，可能由表面活性剂形成分解产物，其不经消耗夹带剂即水，而且它们本身也可能是产生气味的物质。
因此，本发明的目的是提供一种具有高的含水介质装料水平的存储体，该存储体的全部装料不受影响地(unbeeinflusst)，即基本全部用于所希望的用途。
该目的通过本发明的存储体(Speicher)实现，该存储体由自由流动的、装有含水介质的多孔颗粒组成，其中存储体的颗粒由优选疏水性的聚合物形成，并且颗粒的平均颗粒尺寸优选为50-5000μm，颗粒优选至少部分地具有开孔结构，颗粒的平均孔直径优选为1μm-200μm，并且该存储体的含水装料包含至少一种通式(I)的介体添加剂(Vermittleradditiv)
其中
R1是具有1-6个碳原子的烷基残基(Alkylrest)，
A和B相同或不同，是具有1-6个碳原子的烷基残基或者式-Z-R2-R3的基团，其中
Z是式-CrH2r-O-的残基，其中
r是1-10，优选1-4的整数，特别优选3，
R2是式-(C2H4O-)n(C3H6O-)m的残基，其中
m是0或1-4的整数，
n是1-12的整数，
并且分别重复n次和m次的单元的排列能够是嵌段类型或无规的，
R3是OH基或具有1-6个碳原子的烷基残基，优选甲基残基
x是0或1-3的整数，和
y是0或1-3的整数，
其中所述介体添加剂必须总是具有至少一个式-Z-R2-R3的基团。
作为介体添加剂优选使用这样的通式(I)化合物，其中式-(C2H4O-)n(C3H6O-)m的残基的平均分子量为100-5000，优选150-1000，并且特别优选200-600。
同样优选使用这样的式I化合物作为介体添加剂，其中：
R1是选自由甲基、乙基、丙基、异丙基和正丙基组成的组中的残基，和
n、m、x、y、r、A、B、Z、R2和R3具有上述定义。
其它优选的介体添加剂是这样的化合物，其中
A是甲基残基或式-Z-R2-R3的基团，
B是甲基残基，
R2是式-(C2H4O-)n或-(C2H4O-)n(C3H6O-)m的残基，其中
m是1或2，
n是5、6、7、8或9，
并且x、y、r、Z和R3具有上述定义。
所有列出的优选使用的介体添加剂必须均包含至少一个式-Z-R2-R3的基团。
上面列出的介体添加剂的制备是本领域技术人员已知的。参照US-A-3,299,112或US-A-4,933,002的相应公开内容。
在本发明中用于制备经装料的存储体并且至少部分开孔结构的多孔、颗粒状、优选疏水性的颗粒具有海绵状的格状微结构，或网状微结构。这些孔是至少部分开孔，并且至少在颗粒结构的一些区域中，在颗粒中存在的孔和通道彼此相连。
用于本发明的颗粒优选由疏水性聚合物，例如热塑性塑料和/或弹性体组成。特别优选用于本发明的颗粒由选自以下的聚合物或聚合物混合物组成：聚烯烃，特别是聚乙烯或聚丙烯，含氟聚合物、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸酯或聚酰胺。
特别优选用于本发明的颗粒由选自以下的至少一种聚合物或共聚物组成：HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(线型低密度聚乙烯)、UHMW-PE(超高分子量聚乙烯)，mPE(金属茂-PE)、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚异丁烯、PB(聚丁烯)、PMP(聚甲基戊烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、FEP(全氟乙烯-丙烯共聚物)、CTFE(聚氯三氟乙烯)、ECTFE(乙烯-氯三氟乙烯共聚物)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、四氟乙烯-丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚的共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、PC(聚碳酸酯)、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，和PA(聚酰胺)例如PA6。
用于本发明的颗粒的孔隙度优选为至少30体积％，更优选至少50体积％，特别优选至少60体积％。用于本发明的颗粒的孔隙度特别优选为50-80体积％。孔隙度(以体积计)通过本领域技术人员公知的方法测量。举例来说，用于本发明的颗粒的孔隙度可以使用水作为非-润湿液体通过比重瓶测试方法，或借助于合适的侵入方法例如通过汞侵入来测量。
用于本发明的颗粒的平均颗粒尺寸优选为10-10000μm，更优选200-7000μm，仍然更优选500-5000μm，最优选1000-4000μm，并且特别为1500-3000μm。平均颗粒尺寸优选通过使用代表性的样品量借助测试目镜用显微镜法或者优选借助合适的图像评价方法测量。这类测量方法是本领域技术人员已知的。
在本发明的一个优选实施方案中，用于本发明的颗粒的平均孔直径优选为0.5-500μm，更优选1-400μm，仍然更优选1-300μm，最优选1-200μm，并且特别为1-100μm，其中该平均孔直径可以通过公知的测量方法测量。举例来说，基于样品断裂图的数字化扫描电子显微照片确定平均孔尺寸，这些照片借助于合适的图像分析软件来评价。这里从扫描电子显微照片以μm为单位测量约50-100个孔的孔直径。相关的平均孔直径作为各个值的平均值计算。
上面列出并且用于本发明的颗粒可商购获得。
令人惊奇地发现，含水介质，特别是水必须仅包含少量通式I的介体添加剂以确保基于所述经装料的存储体的总重量，存储体装有达到至少30重量％的含水介质。
因此为了基于所述经装料的存储体的总重量，使用含水介质实现优选≥30重量％的水装料水平，优选至多4重量％，更优选至多3重量％，仍然更优选至多1重量％，最优选至多0.5重量％，并且特别为至多0.1重量％的量的至少一种式I的介体添加剂溶解或悬浮地存在于提供用于装料的含水介质中是足够的，在每一情形下基于所述含水介质的总重量。
用于本发明的颗粒可实现优选达到至少30重量％的含水介质装料水平，特别是水的装料水平，更优选达到至少50重量％，并且特别优选达到至少60重量％，在每一情形下基于所述经装料的存储体的总重量。
对于这类装料，特别有利的是0.01-5重量％，更优选0.03-3重量％，仍然更优选0.05-2重量％，最优选0.05-1重量％的量的至少一种式I的介体添加剂存在于存储体的装料中，在每一情形下基于所述经装料的存储体的总重量。
在本发明中，用于本发明的颗粒装上含水介质通过任选地伴随着振荡和/或搅拌使颗粒与式I的介体添加剂接触优选至少10min，更优选至少30min，仍然更优选至少60min，最优选至少70min，并且特别为至少90min而进行。
为了加快润湿过程，还可以使用超声和/或施加真空。特别优选使用于本发明的颗粒与含水介质接触，所述含水介质已经包含式I的介体添加剂。在这里，介体添加剂分散地、优选溶解或悬浮地存在于该含水介质中。
特别优选用于本发明的颗粒的润湿和装料以一步，优选在真空下进行。由此可以缩短复杂的润湿过程，并且因此节省时间和节省费用。
用于装料的含水介质优选为水。
本发明还提供了上述经装料的存储体用作储水体的用途。
本发明还提供了上述经装料的存储体的用途：作为用于从塑料中除去挥发性组分例如挥发性有机化合物和/或气味放出物质的夹带剂供体(Schleppmittellieferant)，特别地作为用于从塑料例如回收物中除去不希望的挥发性和任选的产生气味的化合物并且因此减少所述副产物从由回收物生产的塑料制品中放出的夹带剂供体，或用于用助剂均匀掺杂塑料中间产物和/或塑料制品的用途。
对于这类将助剂计量加入塑料中，除了用于本发明的介体添加剂之外，被装料的含水介质还可以包含选自以下的助剂：防雾剂、抗氧化剂、阻燃剂、润滑剂、滑动剂、稳定剂、UV-过滤剂(UV-Filter)、光稳定剂、脱模剂、抗静电剂、发泡剂、冲击韧性改进剂、色料、填料、热稳定剂、荧光增白剂和流变添加剂。
本发明还提供了装料有含水介质的存储体用于土壤改良、用于灌溉、用于施肥和/或用于植物保护的用途，对应于应用，该装料包含肥料、植物保护剂、杀虫剂和/或生长促进剂。
本发明进一步提供了优选装有水的本发明存储体用于空气润湿和/或空气调节的用途。
对于装有含水介质，优选水的本发明存储体的所有预期应用，有利的是装料包含杀生物剂以抵抗经装料的存储体储存期间微生物的定殖(Bekeimung)。
本发明进一步提供一种用本发明的经装料的存储体作为夹带剂供体处理回收塑料，以防止或减少在回收塑料的加工期间挥发性有机化合物和/或气味放出物质从由其生产的物品中放出的方法。
下面的实施例用于详细解释本发明，但不限制本发明。
实施例
介体添加剂
使用下表1中列出的通式(I)的化合物作为介体添加剂。
表1
  结构元素   VA 1   VA 2   VA 3   VA 4   VA 5
  A   -CH3   -Z-R2-R3   -CH3   -CH3   -CH3
  B   -CH3   -CH3   -CH3   -CH3   -CH3
  R1   -   -CH3   -CH3   -CH3   -CH3
  R2   -(C2H4O-)n   -(C2H4O-)n   -(C2H4O-)n(C3H6O-)m   -(C2H4O-)n   -(C2H4O-)n
  R3   -OH   -CH3   -OH   -OH   -OH
  x   0   2   1   1   1
  y   1   0   1   1   2
  n   6   7   7   8   5
  m   0   0   1   0   0
  Z   -C3H6-O-   -C3H6-O-   -C3H6-O-   -C3H6-O-   -C3H6-O-
实施例1
通过使用转筒混合机向700g平均颗粒尺寸3mm x 3mm、具有70体积％孔隙度并且具有20-80μm平均孔尺寸的多孔聚丙烯(PP)颗粒中装入1300g 0.08重量％的VA 1水溶液(表1)(基于未装料颗粒的总重量，＝0.1重量％的介体添加剂；基于所述经装料的存储体的总重量，＝0.06重量％的介体添加剂)。装料时间为90分钟，并且这导致得到基于所述经装料的存储体总重量65重量％的水吸收。
实施例2-7
类似于实施例1(0.08重量％浓度的水溶液)，装料表2中列出的其它多孔颗粒。在每一情形下，这里的水装料(以重量％表示)基于本发明的经装料的存储体的总重量。
表2
  实施例   颗粒   孔隙度[体积％]   颗粒尺寸   介体添加剂   水装料[重量％]＊
  2   HDPE   60   3mm×3mm   VA 1   50
  3   PC   70   1mm×1mm   VA 2   60
  4   PA6   65   3mm×3mm   VA 4   55
  5   PS   60   4mm×4mm   VA 2   50
  6   PET   50   3mm×3mm   VA 3   40
  7   PP   70   ＜1500μm   VA 5   65
HDPE：高密度聚乙烯，PC：聚碳酸酯，PA6：聚酰胺-6，PS：聚苯乙烯，PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯，PP：聚丙烯
*基于所述经装料的存储体的总重量
多孔颗粒的装料水平和装料时间的测定：
用于确定装料水平和特征装料时间的先决条件是获知待研究的材料以体积计的孔隙度。称量约10-30g待研究的材料到500ml玻璃烧瓶中。加入颗粒中的水的量，即待加入的水的体积由颗粒的孔隙度，或者相应地由称量进来的颗粒的孔体积确定。这里，颗粒的孔体积可由称入重量、聚合物的密度ρ和孔隙度ε确定。在第一步中，计量加入的水量为使得可以预期被颗粒完全吸收的水。为此，加入的水的体积对应于测量的颗粒的孔体积的约60％。
在加入水之后，使含有颗粒的玻璃烧瓶与合适的混合装置，例如使用控制到25℃的水浴的旋转蒸发器相连。然后继续混合直到颗粒外部干燥并且具有好的流动性使用秒表测量从混合过程开始到水完全吸收的装料时间。
然后从混合装置中取出玻璃烧瓶，并且加入对应于孔体积的5％的另外量的水。然后重新混合并且再次使用秒表测量该量的水又被颗粒完全吸收所需的时间。
重复该过程直到颗粒变得被水饱和，每次计量添加对应于孔体积的5％的水量。在这里，饱和被定义为其中即使在总共3小时的装料时间后，在烧瓶壁上仍然有可观察到的水和/或可观察到的颗粒结块的状态。这里，特征装料时间取通过秒表测量的其中水量被颗粒完全吸收的每一装料时间之和。然后再次称量饱和的颗粒，并且通过从与初始重量的差值来确定被该颗粒吸收的水的总量。由被颗粒吸收的总水量与不饱和颗粒重量的以％(重量)计的比例获得颗粒的装料水平。
实施例8-PP回收物的感官测试
在挤出机中在200℃，基于总重量，分别用0.5重量％、1重量％、1.5重量％、2重量％、2.5重量％或3重量％的、根据实施例1中生产的、装有包含VA 1作为介体添加剂的含水装料的存储体作为夹带剂供体，使聚丙烯回收物脱气并且加工得到粒料。根据VDA 270“Bestimmung desGeruchsverhaltens von Werkstoffen der Kraftfahrzeuginnenausstattung”[测定汽车内饰材料的气味特征]测试各经脱气的粒状物在储存后的气味特征。该VDA 270测试方法是通过借助测试人员评价气味而用于测定在特定气候条件下储存后来自塑料的气味放出的既定方法；这里评价等级为1-6。
为了测试，根据VDA 270的变型方案3制备未用夹带剂处理的样品0和用夹带剂处理的样品1-6，并且在作为试验容器具有无气味密封件和盖的玻璃容器中在80±2℃温度储存2小时±10min。为了符合VDA 270变型方案3的储存时间，将经填充的试验容器依次储存在烘箱中。
为了进行气味测试，在储存后由三个试验人员检验每一样品。下表3给出了测试结果：
表3
  样品#   夹带剂处理   加入的量[重量％]＊   感官评价
  0   -   4-5
  1   +   0.5   3-4
  2   +   1.0   3
  3   +   1.5   2-3
  4   +   2.0   2-3
  5   +   2.5   2-3
  6   +   3.0   2-3
*作为夹带剂供体的根据实施例1中生产的经装料的存储体的计量加入量

Claims (21)

1.由自由流动的疏水性多孔颗粒组成并装料有含水介质的存储体，其中该颗粒由疏水性聚合物形成并装有所述含水介质，特征在于所述含水介质包含至少一种通式(I)的介体添加剂，
并且该含水介质可以作为夹带剂用于从塑料中除去易挥发性组分或用于将助剂计量添加到塑料中，或者如果该含水介质包含肥料、植物保护剂、杀虫剂和/或生长促进剂，那么该装料能够用于土壤改良、用于灌溉、用于施肥和/或用于植物保护，
其中基于所述含水介质的总重量计，所述含水介质包含至多4重量％的至少一种介体添加剂，
R1是具有1-6个碳原子的烷基残基，
A和B相同或不同，是具有1-6个碳原子的烷基残基或者式-Z-R2-R3的基团，其中
Z是式-CrH2r-O-的残基，其中
r是1-10的整数，
R2是式-(C2H4O-)n(C3H6O-)m的残基，其中
m是0或1-4的整数，
n是1-12的整数，
并且分别重复n次和m次的单元的排列能够是嵌段类型或无规的，
R3是OH基或具有1-6个碳原子的烷基残基，
x是0或1-3的整数，和
y是0或1-3的整数，
其中所述介体添加剂总是具有至少一个式-Z-R2-R3的基团。
2.权利要求1所述的存储体，特征在于
R1是选自甲基、乙基、异丙基和正丙基的残基，
r是1-4的整数，和
n、m、x、y、A、B、Z、R2和R3具有根据权利要求1中的定义。
3.权利要求1或2所述的存储体，特征在于
A是甲基残基或式-Z-R2-R3的基团，
B是甲基残基，
R2是式-(C2H4O-)n或-(C2H4O-)n(C3H6O-)m的残基，
m是1或2，
n是5、6、7、8或9，
并且x、y、r、Z和R3具有根据权利要求1的定义。
4.权利要求1或2所述的存储体，特征在于所述颗粒由聚链烯烃，聚碳酸酯、含氟聚合物、聚苯乙烯、聚酯或聚酰胺组成。
5.权利要求4所述的存储体，特征在于所述颗粒由聚乙烯或聚丙烯组成。
6.权利要求1或2所述的存储体，特征在于所述颗粒的孔隙度为至少30体积％。
7.权利要求6所述的存储体，特征在于所述颗粒的孔隙度为50-80体积％。
8.权利要求1或2所述的存储体，特征在于所述颗粒的平均颗粒尺寸为10-10000μm并且所述颗粒的平均孔直径为0.5-500μm。
9.权利要求1或2所述的存储体，特征在于基于所述经装料的存储体的总重量计，所述介体添加剂的量为0.01-5重量％。
10.权利要求1或2所述的存储体，特征在于基于所述经装料的存储体的总重量计，所述存储体的含水介质的装料水平为至少30重量％。
11.权利要求10所述的存储体，特征在于基于所述经装料的存储体的总重量计，所述存储体的含水介质的装料水平为至少60重量％。
12.权利要求1或2所述的存储体，特征在于所述含水介质是水。
13.权利要求1或2所述的存储体，特征在于基于所述含水介质的总重量计，所述含水介质包含0.1重量％的至少一种介体添加剂。
14.权利要求1或2所述的存储体，特征在于除了至少一种介体添加剂之外，所述含水介质还包含至少一种植物保护剂、杀虫剂、肥料和/或其它的生长促进剂。
15.权利要求1或2所述的存储体，特征在于所述含水介质包含水、介体添加剂和至少一种塑料助剂。
16.权利要求1-13中任一项所述的存储体作为储水体的用途。
17.权利要求1-13中任一项或权利要求15所述的存储体的用途：作为用于从塑料中除去易挥发性组分的夹带剂供体；作为用于从塑料中除去挥发性有机化合物和/或气味放出物质的夹带剂供体；用于均匀计量添加塑料助剂。
18.权利要求17所述的存储体的用途，用于从塑料回收物中除去挥发性有机化合物和/或气味放出物质。
19.权利要求13或14所述的存储体用于土壤改良、用于灌溉、用于施肥和/或用于植物保护的用途。
20.权利要求1-13中任一项或权利要求16所述的存储体用于空气润湿和/或空气调节的用途。
21.用于减少或抑制挥发性有机化合物和/或气味放出物质从由塑料回收物生产的塑料制品中放出的方法，其中在生产过程期间加入权利要求1-13和15中任一项所述的存储体。
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