CN109890892A - 具有改善的机械和光学性能的高流动性异相聚丙烯共聚物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在低雾度下显示出刚度和冲击之间的良好平衡的新的异相聚丙烯组合物,以及它在注射模塑制品中的用途。本发明还涉及以更简化的生产模式提供这种异相聚丙烯组合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种新的异相聚丙烯共聚物组合物,其在低雾度下显示出刚度和冲击之间的良好平衡,并且涉及其用于注射模塑物品的用途以及由所述组合物制成的物品。
本发明还涉及以一种简化的生产模式提供此类异相聚丙烯组合物。
背景技术
异相聚丙烯共聚物被广泛地应用于注射模塑工艺。此类物品在包装工业中非常常见,比如在薄壁包装或注射拉伸吹塑(ISBM)应用中。
对于这些应用,能有同时显示出较好的刚度、较好的光学性能以及较好的冲击性能的可用产品是行业一直的要求:
具有较高刚度的聚合物可以转变为具有较低壁厚的物品,节省材料和能源。
具有良好光学性能(特别是低雾度)的聚合物是消费者相关物品所需的,以便在包装商品的内容物上提供良好的“透视”性能。
具有良好冲击性能的聚合物也是消费者相关物品所需的,以便即使在掉落时也能安全地保存内容物。
为了确保短的生产周期或者均匀的模具填充,还需要良好的可加工性。这在多腔工具、复杂工具设计、长流动路径或高的流动路径与壁厚的比例的情况中尤其重要,例如,薄壁物品的情况。
这些要求是具有挑战性的,因为很多的聚合物性质是直接或间接地相互关联的,即改善一种特定性能只能以牺牲另一种性能作为代价来实现。
例如可以通过增加组合物中均聚物的结晶度和/或相对量来改善刚度。结果,材料变得更脆,从而导致差的冲击性能和/或更差的光学性能。
可以通过增加共聚单体的含量来改善冲击性能或光学性质。结果,材料将在刚度上变得更柔软和松散。因此,冲击或光学性能(诸如雾度)的表现与刚度相矛盾。
可加工性与聚合物的粘度或流动性相关:特别是对于薄壁物品、复杂的工具设计或快速的生产周期,高MFR意义上的良好流动性是重要的。
同时,众所周知的是,具有高MFR的聚合物在低冲击强度的意义上倾向于变得更脆,特别是在低温下。
现有技术的描述
WO2012/045782描述了双峰聚丙烯无规共聚物。该组合物实现了良好的硬度,但这个发明并没有涉及到光学性能或改善冲击性能。
WO2013079457A1描述了一种MFR2为0.5-6.0g/10min的聚丙烯组合物,包含丙烯均聚物、无规丙烯共聚物、弹性体丙烯共聚物、聚乙烯和α-成核剂,其中聚丙烯组合物是一种异相体系,在所述异相体系中丙烯均聚物和无规丙烯共聚物形成所述体系的基体,弹性体丙烯共聚物和聚乙烯分散在所述基体中。该组合物通过添加显著量的LDPE实现了低雾度值,其同时明显降低了拉伸性能。此外,所公开的组合物具有相当低的MFR,因此不适用于生产具有长流动路径或复杂工具设计的薄壁物品。
WO2014094990描述了一种具有27g/10min以上的MFR以及高流动性、冲击性和低雾度的良好平衡的异相聚丙烯树脂。这种性能特征通过制备异相共聚物来实现,这种异相共聚物具有丙烯均聚物或丙烯共聚物的基体以及低固有粘度的交叉双峰乙烯-丙烯共聚物。
尽管低温下的冲击性能良好,但是报道的1mm板上的雾度值和报道的拉伸性能都不令人满意。
WO200901927描述了用于柔软且坚韧的薄膜的异相聚丙烯组合物。这些产品包含相当高的量的乙烯-丙烯橡胶组分并且具有非常低的模量。
EP2431416A1公开了一种异相聚丙烯***,其在低雾度下显示出刚度和冲击之间的良好平衡。该组合物包含结晶聚丙烯基体,并且需要存在两种不同的聚乙烯组分,以通过调整基体和分散相的折射率来调节其透明度。但是,其拉伸性能和光学性能二者都低于本发明的目标。
对于本领域技术人员显而易见的是,可加工性、拉伸性能和冲击或光学性能是紧密相关的,即改善一种特定性能只能以另一种性质为代价来实现。
然而,采用现有的技术很难同时获得所有性能的良好组合。例如,在目前的工业生产中,当需要良好的光学性能和冲击强度时,通常使用由丙烯和乙烯单体单元制备的共聚物,然而,已知它们会降低刚度:乙烯含量越高,刚度越低,韧性和透明度越好。
为了获得刚度和韧性的良好组合,异相共聚物包含基础树脂,所述基础树脂为丙烯均聚物或丙烯与乙烯的无规共聚物,并且包含作为第二组分的弹性体共聚物,所述弹性体共聚物包含至少两种选自乙烯和α-烯烃的共聚单体,所谓的橡胶,通常是乙烯-丙烯橡胶,EPR。
这种组合物通常被称为聚丙烯的异相共聚物(具有均聚物作为基础树脂和分散在其中的无定形橡胶相)或聚丙烯的无规异相共聚物(具有聚丙烯-乙烯无规共聚物作为基础树脂,其中分散有无定形橡胶相)。
异相共聚物(HECO)确实给予了出色的刚度/冲击平衡,但透明度差。这是由于橡胶相具有与周围基体不同的折射率和/或形成相对大的球体的缘故。在这两种情况下,透射光均被散射,最终的物品变得不透明。
还众所周知的是,乙烯-丙烯-橡胶(EPR)直接有助于改善异相体系的冲击性能:抗冲击性受EPR颗粒的量和尺寸的影响。EPR颗粒的量越大,抗冲击性越高。更进一步地说,EPR颗粒的最佳尺寸取决于温度、测试速度和应力场。对于高的抗冲击性,具有高量的小EPR颗粒是有利的。
还已知,与具有基体丙烯均聚物的异相丙烯共聚物相比,具有丙烯和乙烯的基体共聚物的异相丙烯共聚物的抗冲击性得到改善。抗冲击性随着共聚单体含量(例如乙烯含量)的增加而增加,同时硬度将会降低。
还已知,异相体系的光学性质取决于EPR颗粒和基体树脂中共聚单体的含量。
总体来说,为了实现两相***中的高透明度,有必要设计一种在相边界处不发生光散射的***。可以通过合适地选择两相的折射率和/或通过提供粒度在可见光波长以下(即低于400nm)的分散相。
因此,为了提供具有良好刚性、高抗冲击性和高透明度的异相组合物,在基体树脂中具有高量的小颗粒作为分散相和高含量的共聚单体(特别是乙烯)是必要的。
获得透明度的一种方式是通过添加PE(LDPE或LLDPE)调整基体和分散相的折射率。这个过程可能导致非常复杂的方法,并且在低拉伸强度或低拉伸模量的意义上对刚度构成限制。
EPR颗粒在基体体系内的良好相溶性和/或分散性是重要的,可以确保小的橡胶颗粒并从而确保低雾度意义上的良好光学性质。
上述所有异相聚丙烯组合物使用齐格勒-纳塔催化剂,特别是高收率齐格勒-纳塔催化剂(所谓的***和第五代类型,以区别于也称为第二代齐格勒-纳塔催化剂的低产率),其包含催化剂组分、助催化剂组分和基于邻苯二甲酸酯成分的内部给体。
然而,一些这样的邻苯二甲酸酯成分被怀疑产生消极的健康和环境影响,并且在将来可能将被禁用。此外,市场上对于适用于各种应用的“无邻苯二甲酸酯聚丙烯”的需求日益增加,例如在包装、食品和医疗应用领域。
WO 2016066446 A1和EP 3015504 A1二者都涉及基于非邻苯二甲酸酯齐格勒-纳塔催化剂的异相聚丙烯组合物,将柠康酸酯(citraconate ester)作为内部供体。然而,要求保护的组合物不适用于高度透明的包装上的应用。
发明内容
因此,强烈需要具有良好或改进的刚度、高抗冲击性、高透明度和良好流动性的改进材料。
工业上还一直需要提供一种聚合物,所述聚合物显示出良好的可加工性,同时具有良好的刚性、良好的冲击性能和良好的光学性能(比如雾度)。从另一方面来看,还期望具有高刚度/光学性能比率(比如高的拉伸模量与雾度的比率)的聚合物。
同时,也希望能够降低方法的复杂性。
因此,本发明的目的在于提供一种具有改善的机械性能(比如刚度、冲击性能和光学性能)的材料,这种材料可以较容易地生产,特别是考虑到这种材料用于注射模塑、包装目的的应用,特别是用于薄壁应用或在医疗领域的应用。
本发明基于通过提供如下异相聚丙烯组合物可以实现上述目的的惊人发现:所述异相聚丙烯组合物包含基体树脂和作为分散相的弹性体树脂,其中基体树脂包含聚丙烯无规共聚物(a)和丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b),分散相包含乙烯丙烯橡胶(c)和成核剂。
相应地,本发明提供了一种异相聚丙烯组合物,其特征在于根据ISO1133的MFR230/2.16为10.0g/10min或更高并且包含
a)80.0-96.0wt.-%的聚丙烯无规共聚物
b)3.0-18.0wt.-%的聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物,
c)0.5-2.50wt.-%的弹性体乙烯-丙烯共聚物组分,其特征在于
固有粘度(IV)为0.7-2.0dl/g且
乙烯含量((XCS)的C2)为12.0-35.0wt.-%,和
d)0.002-0.60wt.-%的透明剂。
在另一个特定的实施方案中,本发明设想了一种异相聚丙烯组合物,其特征在于机械性能意义上的非常特殊的性能特征。
在又另一个特定的实施方案中,本发明设想了由本发明的异相聚丙烯组合物制成的物品。
在又另一个特定的实施方案中,本发明设想了使用由本发明的异相聚丙烯组合物制成的此类物品的用途,优选地在食品包装、瓶塞或瓶盖或薄壁包装应用中的用途。
具体实施方式
异相聚丙烯聚合物
本发明的异相聚丙烯组合物特征在于包含
a)80.0-96.0wt.-%的聚丙烯无规共聚物
b)3.0-18.0wt.-%的聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物,
c)0.5-2.50wt.-%的弹性体乙烯-丙烯共聚物组分,和
d)0.002-0.60wt.-%的透明剂。
在一个优选的实施方案中,本发明的异相聚丙烯组合物基本上无结晶聚乙烯,其焓大于0.1 J/g且Tm低于135℃。
进一步优选地,聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物(b)与弹性体乙烯-丙烯橡胶组分(c)以60:40(b:c)-90:10(b:c)的比例(比如70:30或80:20(b:c))存在于本发明的异相聚丙烯组合物中。
进一步优选地,聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)与弹性体乙烯-丙烯共聚物组分(c)一起的重量分数之和构成基于本发明的异相聚丙烯组合物的最多20.0wt.-%、高达18.0wt.-%,比如高达15.0wt.-%或12.0wt.-%或更低。
基于本发明的异相聚丙烯组合物,组分(b+c)可以以至少3.5wt.-%存在,比如至少4.5wt.-%、至少7.0wt.-%、至少9.0wt.-%或至少11.0wt.-%。
组分(b+c)一起的范围优选为3.5-20.0wt.-%,比如4.5-18.0wt.-%、7.0-17.0wt.-%或9.0-15.0wt.-%。
当丙烯无规共聚物(a)、丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)或乙烯-丙烯橡胶(c)包含多于一种组分时,这些组分可具有不同的平均分子量、不同的分子量分布、或在丙烯共聚物和或乙烯-丙烯橡胶的情况中不同的共聚单体含量。
在这些组分具有不同的平均分子量、不同的分子量分布或不同的共聚单体含量的情况下,组分被视为是双峰或多峰。
考虑到分子量分布或共聚单体含量或上述两种因素,聚丙烯无规共聚物(a)优选为双峰的或多峰的。
优选地,聚丙烯无规共聚物(a)或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的共聚单体是乙烯和/或C4-C10的α-烯烃,比如,1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯等或其混合物。特别优选的是在本发明中共聚单体是乙烯。
进一步优选地,本发明的异相聚丙烯组合物仅包含乙烯作为共聚单体。
本发明的异相聚丙烯组合物的乙烯含量可以为2.0-10.0wt.-%。
本发明的异相聚丙烯组合物的根据IO1133的MFR 230/2.16≥10.0g/10min,例如12.0g/10min、15.0g/10min、18.0g/10min或20.0g/10min或更高。
本发明的异相聚丙烯组合物可具有至多100g/10min的MFR,比如,至多80.0g/10min或更低,例如至多60.0g/10min、至多45.0g/10min、至多38.0g/10min、至多33.0g/10min或至多29.0g/10min或更低。
本发明的异相聚丙烯组合物的MFR 230/2.16优选为10.0-100.0g/10min,例如12.0-60.0g/10min、15.0-45g/10min、18.0-33.0g/10min或20.0-29.0g/10min。
本发明的异相聚丙烯组合物的二甲苯可溶组分(XCS)的量可以为10.0wt.-%或更低,例如9.0wt.-%或更低,或7.0wt.-%或以下。
本发明的异相聚丙烯组合物的二甲苯可溶组分(XCS)的量可以为至少2.0wt.-%,例如至少3.5wt.-%,比如4.5wt.-%或更高。
本发明的异相聚丙烯组合物的二甲苯可溶组分(XCS)的量可以在2.0-10.0wt.-%的范围内,例如3.5-9.0wt.-%,例如4.5-7.0wt.-%。
XCS的固有粘度(IV)可以为0.7-2.0dl/g,例如1.0-1.9dl/g或1.3-1.8dl/g。
二甲苯可溶组分中的乙烯含量(XCS的C2)可以在10.0-35.0wt.-%的范围内,例如14.0-33.0wt.-%,例如15.0-30.0wt.-%或20.0-27.0wt.-%。
相似地优选的是,本发明的异相聚丙烯组合物由以下组成
a)80.0-96.0wt.-%的聚丙烯无规共聚物
b)3.0-18.0wt.-%的聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物,
c)0.50-2.50wt.-%的弹性体乙烯-丙烯共聚物组分,其特征在于IV为0.7-2.0dl/g,并且C2(XCS)为12.0-35wt.-%,以及
d)0.002-0.60wt.-%的透明剂。
在本发明中设想,即使由上述组分组成,本发明的异相聚丙烯组合物仍可含有通常的质量和数量的添加剂、稳定剂、润滑剂、颜料等。
a)聚丙烯无规共聚物
聚丙烯无规共聚物(a)可以以至少80.0wt.-%或83.0wt.-%或更多,比如88.0wt.-%或更高、91.0wt.-%或更高或者94.0wt.-%或更高存在于本发明的异相聚丙烯组合物中。
聚丙烯无规共聚物(a)可以以最多96.0wt.-%,例如最多94.0wt.-%,例如最多93.0wt.-%、最多91.0wt.-%或最多90.0wt.-%存在于本发明的异相聚丙烯组合物中。
本发明的异相聚丙烯组合物中的聚丙烯无规共聚物(a)的优选范围是80.0-96.0wt.-%或83.0-93.0wt.-%,例如85.0-90.0wt.-%。
聚丙烯无规共聚物(a)中的共聚单体含量可以为至少0.2wt.-%,例如0.8wt.-%或更高、1.2wt.-%或更高、或1.5wt.-%或更高。
或者,聚丙烯无规共聚物(a)中的共聚单体含量可以为至多3.5wt.-%或更低,最多3.3wt.-%或更低,例如最多3.0wt.-%。
聚丙烯无规共聚物(a)中的共聚单体含量可优选为0.2-3.5wt.-%,例如0.8-3.3wt.-%,或1.2-3.0wt.-%,例如1.5-3.0wt.-%。
聚丙烯无规共聚物(a)的共聚单体优选为乙烯和/或C4-C10α-烯烃,比如1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯等或其混合物。特别优选的是,在本发明共聚单体是乙烯。
聚丙烯无规共聚物(a)可以与聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)不同。
聚丙烯无规共聚物(a)可以在MFR或共聚单体含量或二者的角度,与聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)不同。
优选地,聚丙烯无规共聚物(a)中的共聚单体含量高于聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的共聚单体含量。
同样优选的是,聚丙烯无规共聚物(a)的MFR高于聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的共聚单体含量。
或者优选地,聚丙烯无规共聚物(a)的共聚单体含量和MFR二者均高于聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的MFR和共聚单体含量。
聚丙烯无规共聚物(a)的冷二甲苯可溶组分(XCS)的量可以在10wt.-%或更低的范围内,例如,9.0wt.-%或更低,或8.0wt.-%或以下。
或者,聚丙烯无规共聚物(a)的冷二甲苯可溶组分(XCS)的量可以为至少1.5wt.-%或更高,例如,2.0wt.-%或更高,2.5wt.-%或更高,或3.0wt.-%或更高。
聚丙烯无规共聚物(a)的冷二甲苯可溶组分(XCS)的优选范围为1.5-10wt.-%,或者2.0-9.0wt.-%或2.5-8.0wt.-%。
聚丙烯无规共聚物(a)的MFR为至少8.0g/10min或更高,例如10.0g/10min或更高,例如15.0g/10min或更高,例如20.0g/10min或更高。
聚丙烯无规共聚物(a)的MFR可高达100g/10min或更低,例如高达80.0g/10min,比如高达60.0g/10min,高达45.0g/10min,高达35.0g/10min,高达30.0g/10min,如28.0g/10min或更低。
聚丙烯无规共聚物(a)的优选MFR范围可以是8.0-100.0g/10min,例如,10.0-60.0g/10min,15.0-45.0g/10min或20.0-30.0g/10min。
优选地,聚丙烯无规共聚物(a)的MFR为至少等同于或者高于本发明的异相聚丙烯组合物中任何其他组分的MFR。
特别优选的是,聚丙烯无规共聚物(a)的MFR高于本发明的异相聚丙烯组合物中存在的任何其它组分的MFR。
聚丙烯无规共聚物(a)的粘度可以在反应器内或反应器后(post-reactor)控制,通过任何合适的物质(比如过氧化物)进行降解。
聚丙烯无规共聚物(a)可包含单一聚丙烯无规共聚物组分(=单峰)或由其组成,但也可包含不同的聚丙烯无规共聚物组分的混合物(=双峰或多峰)。当丙烯无规共聚物(a)包含多于一种组分时,这些组分可具有不同的平均分子量、不同的分子量分布或不同的共聚单体含量。
当这些组分具有不同的平均分子量、不同的分子量分布或不同的共聚单体含量时,共聚物被视为是双峰或多峰的。
考虑到分子量分布或共聚单体含量或上述两种因素,聚丙烯无规共聚物(a)优选是双峰的或多峰的。
合适的过氧化物可以是:
酰基过氧化物:过氧化苯甲酰、过氧化4-氯苯甲酰、过氧化3-甲氧基苯甲酰和/或过氧化甲苯甲酰。
烷基过氧化物:烯丙基叔丁基过氧化物、2,2-二(叔丁基过氧丁烷)、2,5-二甲基-2,5-二-(叔丁基过氧)己烷、1,1-二(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、正丁基-4,4-二(叔丁基过氧)戊酸酯、二异丙基氨基甲基叔戊基过氧化物、二甲基氨基甲基叔戊基过氧化物、二乙基氨基甲基叔丁基过氧化物、二甲基氨基甲基叔丁基过氧化物、1,1-二-(叔戊基过氧)环己烷、叔戊基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、叔丁基过氧化物和/或1-羟基丁基正丁基过氧化物。
过酸酯和过氧碳酸酯:丁基过乙酸酯、枯基过乙酸酯、枯基过丙酸酯、环己基过乙酸酯、二叔丁基过己二酸酯、二叔丁基过壬二酸酯、二叔丁基过戊二酸酯、二-1、3-叔丁基过二甲酸酯(di-1,3-t-butyl perthalate)、二叔丁基过癸二酸酯、4-硝基枯基过丙酸酯、1-苯基乙基过苯甲酸酯、苯基乙基硝基过苯甲酸酯、叔丁基双环-(2,2,1)庚烷过羧酸酯、叔丁基-4-甲酯基过丁酸酯、叔丁基环丁烷过羧酸酯、叔丁基环己基过氧羧酸酯、叔丁基环戊基过羧酸酯、叔丁基环丙烷过羧酸酯、叔丁基二甲基过肉桂酸酯、叔丁基-2-(2,2-二苯基乙烯基)过苯甲酸酯、叔丁基-4-甲氧基过苯甲酸酯、叔丁基过苯甲酸酯、叔丁基羧基环己烷、叔丁基过萘甲酸酯、叔丁基过氧异丙基碳酸酯、叔丁基过甲苯酸酯、叔丁基-1-苯基环丙基过羧酸酯、叔丁基-2-丙基过戊烯酸-2-酯、叔丁基-1-甲基环丙基过羧酸酯、叔丁基-4-硝基苯基过乙酸酯、叔丁基硝基苯基过氧氨基甲酸酯、叔丁基-N-琥珀酰亚胺基过羧酸酯、叔丁基过巴豆酸酯、叔丁基过马来酸、叔丁基过甲基丙烯酸酯、叔丁基过辛酸酯、叔丁基过氧异丙基碳酸酯、叔丁基过异丁酸酯、叔丁基过丙烯酸酯和/或叔丁基过丙酸酯,或以上所列这些自由基形成剂的混合物。
在优选的实施方案中,过氧化物(PO)是烷基过氧化物。特别优选的是,过氧化物(PO)是2,5-二甲基-2,5-二-(叔丁基过氧)己烷。
b)聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物
聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)以最多18.0wt.-%或更低存在于本发明的异相聚丙烯组合物中,例如最多17.0wt.-%、15.0wt.-%或更低,或最多13.0wt.-%,例如10.0wt.-%或更低、最多7.5wt.-%或5.0wt.-%或更低。
聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)可以以至少3.0wt.-%或更高,例如4.0wt.-%或4.5wt.-%或更高的量存在。
或者,聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的优选范围为3.0-18wt.-%,例如4.0-15.0wt.-%,如4.5-13.0wt.-%。
优选地,聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)是均聚物。
或者优选的是,对应于组分(b)的聚合物是聚丙烯无规共聚物并且不同于聚丙烯无规共聚物(a)。
聚丙烯无规共聚物(b)与聚丙烯无规共聚物(a)不同,并且可以在MFR、共聚单体含量、添加剂或其任何组合方面与聚丙烯无规共聚物(a)不同。
聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的MFR不高于聚丙烯无规共聚物(a)的MFR,优选低于聚丙烯无规共聚物(a)的MFR。
聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的MFR可以是至少1.0g/10min或更高,例如至少1.5g/10min、至少2.0g/10min、至少2.5g/10min或更高。
或者,聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的MFR可以高达8.0g/10min或更低,例如高达7.0g/10min、高达6.0g/10min或高达5.0g/10min或更低。
聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的优选MFR范围可以是1.0-8.0g/10min,例如2.0-7.0g/10min、2.5-5.0g/10min。
优选地,聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的MFR或者共聚单体含量低于聚丙烯无规共聚物(a)的MFR或共聚单体含量。
特别优选地,聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的MFR和共聚单体含量二者均低于聚丙烯无规共聚物(a)的MFR和共聚单体含量。
在一个优选的实施方案中,聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物(b)与弹性体乙烯-丙烯橡胶组分(c)以60:40(b:c)-90:10(b:c)的比例(70:30或80:20(b:c))存在于本发明的异相聚丙烯组合物中。
或者优选的是,聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物(b)和弹性体乙烯-丙烯橡胶组分(c)的组合物特征还在于弯曲模量在1200-1400MPa的范围内,并且夏比缺口冲击强度NIS+23℃为30.0-80.0kJ/m2。
在组分(b)是聚丙烯无规共聚物的情况下,聚丙烯无规共聚物(a)中的共聚单体含量可以高达1.0wt.-%或更低,例如0.8wt.-%或更低,或0.5wt.-%或以下。
或者,聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的共聚单体含量可为至少0.1wt.-%,例如0.2wt.-%或更多,如0.3wt.-%或更多。
优选地,聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的共聚单体含量可以为0.1-1.0wt.-%,例如0.2-0.8wt.-%,例如0.3-0.5wt.-%。
聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的冷二甲苯可溶组分(XCS)的量可以在1.0-5.0wt.-%的范围内,例如1.2-4.0wt.-%,如1.5-4.0wt.-%,例如1.5-3.5wt.-%。
聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)特别适合于包含另外的成核剂,优选聚合物成核剂,并且可以在母料成核技术的意义上用作成核母料。
c)乙烯-丙烯橡胶相
术语“乙烯-丙烯橡胶相”表示基本上分散在基体中并且在一定条件下可溶于对二甲苯(被描述为XCS)的物质。
在一个优选的实施方案中,乙烯-丙烯橡胶相以0.5-2.5wt.-%的范围存在于本发明的异相聚丙烯组合物,例如,0.7-2.0wt.-%,例如1.1-1.8wt.-%。
优选地,乙烯-丙烯橡胶相由最多35.0wt.-%的量的乙烯单体单元组成。更优选地,XCS组分由12.0-35.0wt.-%的量的乙烯单体单元组成,例如14.0-33.0wt.-%,例如15.0-30.0wt.-%。最优选地,XCS组分由20.0-27.0wt.-%的量的乙烯单体单元组成。
乙烯-丙烯橡胶相的特征在于固有粘度IV为0.7-2.0dl/g,优选为1.0-1.8dl/g,例如,1.3-1.8dl/g。
乙烯-丙烯橡胶相可以在多步法的较后的一个或多个步骤中合成,其中在最早的一个或多个步骤中合成无规共聚物(a)和/或丙烯均聚物或无规共聚物(b),或者,乙烯-丙烯橡胶可以单独聚合并在单独的熔融共混步骤中与无规共聚物和均聚物组分混合。
优选乙烯丙烯橡胶相c)在多步法的后一步骤中聚合。
乙烯丙烯橡胶可通过已知的聚合方法制备,例如,使用常规催化剂进行溶液、悬浮和气相聚合。齐格勒-纳塔催化剂以及茂金属催化剂是合适的催化剂。
因此,对于异相丙烯-乙烯共聚物或异相丙烯-乙烯无规共聚物的生产,优选使用多步聚合方法,其首先利用如上所述的反应器装置,即基于在至少一个淤浆反应器中的第一聚合步骤和任选的包含至少一个气相反应器的第二聚合步骤的聚合方法,用于生产聚丙烯均聚物或无规丙烯共聚物,其次利用在一个或多个气相反应器中的至少一个另外的聚合步骤。
在一个优选的实施方案中,聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物(b)和弹性体乙烯-丙烯橡胶组分(c)以60:40(b:c)到90:10(b:c)(比如70:30或80:20(b:c))的比例存在于本发明的异相聚丙烯组合物中。
或者优选的是,聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物(b)和弹性体乙烯-丙烯橡胶组分(c)的组合物特征还在于弯曲模量在1200-1400MPa的范围内,并且夏比缺口冲击强度NIS+23℃为30.0-80.0kJ/m2。
d)成核剂或透明剂
本发明的异相聚丙烯组合物包含高达0.60wt.-%,例如,最多0.35wt.-%或最多0.30wt.-%或0.25wt.-%或更低的量的至少一种成核剂或透明剂。
或者,本发明的异相聚丙烯组合物包含至少0.002wt.-%的成核剂或透明剂,例如至少0.01wt.-%,至少0.05wt.-%,至少0.10wt.-%或至少0.15wt.-%或更高。
本发明的异相聚丙烯组合物中的成核剂或透明剂的优选范围是0.002-0.60wt.-%,例如0.01-0.30wt.-%或0.10-0.25wt.-%。
成核剂或透明剂(d)优选可溶于本发明的异相聚丙烯组合物。
成核剂或透明剂(d)可选自基于山梨糖醇、壬醇或三酰胺基的成核剂的组,例如:
二(烷基苯亚甲基)山梨糖醇例如,1,3:2,4-25二苯亚甲基山梨糖醇、1,3:2,4-二(4-甲基苯亚甲基)山梨糖醇、1,3:2,4-二(4-乙基苯亚甲基)山梨糖醇和1,3:2,4-双(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨糖醇;
壬醇衍生物:例如1,2,3-三脱氧-4,6;5,7-双-O-[(4-丙基苯基)亚甲基]壬醇;以及苯三酰胺类:如取代的1,3,5-苯三酰胺类如N,N',N”-三-叔丁基-1,3,5-苯三甲酰胺、N,N',N'-三-环己基-1,3,5-苯-三甲酰胺和N-[3,5-双-(2,2-二甲基-丙酰基氨基)-苯基]-2,2-二甲基-丙酰胺,其中,1,3:2,4-二(4-甲基苯亚甲基)山梨糖醇和N-[3,5-双-(2,2-二甲基-丙酰基氨基)-苯基]-2,2-二甲基-丙酰胺是同等优选的。
另外的成核剂
除了根据(d)的成核剂或透明剂之外,本发明的异相聚丙烯组合物可以包含另外的成核剂,并且不同于根据(d)的成核剂或透明剂。
设想了,本发明的异相聚丙烯组合物包含至少两种成核剂。
此类另外的成核剂可选自由下列组成的组:
(i)一元羧酸和多元羧酸的盐,例如苯甲酸钠或叔丁基苯甲酸铝;或二羧酸盐化合物,例如二环[2.2.1]庚烷二羧酸盐,其中优选二环[2.2.1]庚烷二羧酸盐。
(ii)磷酸的二酯的盐,例如2,2'-亚甲基-双-(4,6,-二叔丁基苯基)磷酸钠或铝-羟基-双[2,2'-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯],和羟基双(2,4,8,10-四叔丁基-6-羟基-12H二苯并)(d,g)(1,3,2)二氧磷杂八环6-氧化)铝(hydroxybis(2,4,8,10-tetra-tert-butyl-6-hydroxy-12Hdibenzo(d,g)(1,3,2)dioxaphosphocin 6-oxidato)aluminium),其中羟基双(2,4,8,10-四叔丁基-6-羟基-12H二苯并(d,g)(1,3,2)二氧磷杂八环6-氧化)铝是优选的;和
(iii)聚合物成核剂,例如聚合的乙烯基化合物,特别是聚合的乙烯基环烷烃,如乙烯基环己烷(VCH)、乙烯基环戊烷和乙烯基-2-甲基环己烷、3-甲基-1-丁烯、3-乙基-1-己烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯或其混合物。聚(乙烯基环己烷)(PVCH)是特别优选的。
本发明的异相聚丙烯组合物包含的优选成核剂选自组(i)、组(ii)或组(iii),特别优选的是:二环[2.2.1]庚烷二羧酸盐、2,2'-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠或聚(乙烯基环己烷)(PVCH)。
本发明的异相聚丙烯组合物还可包含选自组(i)+组(ii),组(i)+组(iii)或组(ii)+组(iii)的两种另外的成核剂。
特别优选的组合选自组(i)+组(iii),其中特别优选二环[2.2.1]庚烷二羧酸盐与聚(乙烯基环己烷)(PVCH)的组合。
来自组(iii)的聚合物成核剂可以通过反应器内成核或通过如下所述的所谓的母料技术(配混技术)引入。
在本发明的一个优选实施方案中,聚合物成核剂通过适当改性的催化剂的方式引入到异相聚丙烯组合物中,被引入到反应器中(即反应器内成核),即,使待用于催化组分a)或b)的任一种的聚合的催化剂经历合适的聚合物成核剂单体的聚合来产生所述聚合物成核剂。然后将催化剂与所得聚合物成核剂一起引入聚丙烯无规共聚物(a)或聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)的聚合步骤。在本发明特别优选的实施方案中,在这种改性催化剂存在下制备丙烯聚合物,以得到所述反应器制备的异相聚丙烯组合物。使用这种改性催化剂,还可以进行上述优选的聚合顺序,用于制备原位共混多峰(包括双峰)聚丙烯。
与上述反应器内共混不同的另一个实施方案是聚合物与成核剂的机械共混,其中首先在没有聚合物成核剂存在下制备聚合物,然后与聚合物成核剂或少量的成核聚合物或已经含有聚合物成核剂的聚合物进行机械共混(所谓的母料技术),以将聚合物成核剂引入到聚合物混合物中。反应器制备的聚合物组合物的制备确保了组分的均匀混合物的制备,例如聚合物成核剂均匀分布在异相聚丙烯组合物中,甚至是在高浓度的聚合物成核剂下。
母料技术是优选的。
进一步优选地,聚丙烯无规共聚物(a)和/或聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)含有聚合物成核剂。
特别优选的是,聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)包含聚合物成核剂,相应地在如上定义的母料技术的意义上用作成核母料。
本领域技术人员知晓,本发明的异相聚丙烯组合物还可包含另外的添加剂,如稳定剂或其他助剂。
通常的添加剂是酸清除剂、抗氧化剂、着色剂,光稳定剂、增塑剂,助滑剂、抗划痕剂、分散剂、加工助剂、润滑剂、颜料等。
此外,根据本发明的术语“添加剂”还包括载体材料,特别是聚合物载体材料。
应理解,在本发明的范围内,即使在定义为“由(a)+(b)+(c)+(d)组成”的组合物中,也存在这样的载体材料或聚合物载体材料。
本发明的异相丙烯组合物可以通过其各组分的单独聚合,以及通过熔融共混各组分并且掺入任何添加剂或其它助剂来制备。
本发明的异相聚丙烯组合物也可以以任何合适的顺序采用顺序聚合法制备。
本发明的异相丙烯组合物还可以通过以下来制备:聚合异相丙烯共聚物,所述的异相丙烯共聚物包含丙烯均聚物或无规共聚物(b)基体和乙烯-丙烯橡胶(c),以及将这些与单独聚合的丙烯无规共聚物(a)和任何成核剂或另外的添加剂熔融共混。
本发明的异相丙烯组合物还可以通过以下来制备:聚合异相丙烯无规共聚物(也称为RAHECO),所述的异相丙烯无规共聚物包含丙烯无规共聚物(a)基体和乙烯-丙烯橡胶(c),并将所述异相丙烯无规共聚物与单独聚合的丙烯均聚物或共聚物聚合物(b)熔融共混。
此外,本发明的异相丙烯组合物可以通过以下来制备:聚合异相丙烯无规共聚物,所述的异相丙烯无规共聚物包含丙烯无规共聚物(a)基体和乙烯-丙烯橡胶(c),并且将所述异相丙烯无规共聚物与单独聚合的包含丙烯均聚物或无规共聚物(b)和乙烯-丙烯橡胶(c)的异相丙烯共聚物熔融共混。
优选地,在与聚丙烯无规共聚物(a)进行共混之前,将聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)和弹性体乙烯-丙烯橡胶组分(c)在顺序聚合法中进行预混合或聚合。
因此,对于异相丙烯-乙烯共聚物(例如为组分(b+c,其中b为聚丙烯均聚物))或异相丙烯-乙烯无规共聚物(为组分a+c或b+c,b为另外的聚丙烯无规共聚物)的生产,优选使用多步骤聚合法,所述多步骤聚合法首先利用反应器装置进行聚合过程,所述聚合过程基于在至少一个淤浆反应器中的第一聚合步骤和任选的优选地包含至少一个气相反应器的第二聚合步骤,以生产聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b),第二,利用在一个或多个气相反应器中进行的一个或多个另外的聚合步骤。
优选的反应器装置是一个或多个本体淤浆环管反应器和一个或多个气相反应器的组合,特别是一个环管反应器和一个气相反应器的组合
(环管中的聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物(b)和气相中的EPR),或两个环管反应器和一个或两个气相反应器的组合(环管中的聚丙烯均聚物和聚丙烯无规共聚物以及气相中的EPR)。
将聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)转移到气相反应器中,在该气相反应器中产生EPR。然后将产物任选地转移到另外的气相反应器中,在该气相反应器中产生EPR的任选的另外的(最终的)部分。
优选的多步法是“环管-气相”法,例如由Borealis A/S,丹麦开发的方法(称为技术),被描述于例如专利文献例如EP 0 887 379、WO 92/12182 WO 2004/000899、WO 2004/111095、WO 99/24478、WO 99/24479或WO 00/68315中。
另一种合适的淤浆-气相方法是Basell的方法。
聚合完成后,通过常规程序回收聚合物产物。所得聚合物颗粒可在常规配混挤出机中用各种通常用于热塑性聚合物组合物中的添加剂造粒,例如稳定剂、抗氧化剂、酸中和剂、紫外线吸收剂、抗静电剂。
机械性能
本发明的异相聚丙烯组合物的特征在于在刚度、冲击和光学性能三者的角度,明确地良好的平衡的性能特征。
当根据ISO 527测量时,本发明的异相聚丙烯组合物在高拉伸模量的意义上具有良好的刚度:
本发明的异相聚丙烯组合物的拉伸模量为至少1200MPa或更高,例如1300MPa或更高,优选1340MPa或更高,例如至少1400MPa或1450MPa或更高。
根据ISO179/1aA在+23℃下测定时,本发明的异相聚丙烯组合物在高缺口冲击强度NIS+23的意义上也具有良好的冲击性能。
本发明的异相聚丙烯组合物的NIS+23为至少为5.0kJ/m2,例如至少5.5kJ/m2,或至少6.2kJ/m2或更多。
本发明的异相聚丙烯组合物的特征还在于,当在1mm板上测量时雾度值为25%或更低,例如23.0%或更低,例如20.0%或更低,例如18.0%或更低。
本发明的异相聚丙烯组合物的特征还在于良好的刚性和良好的冲击或光学性能:
相应地,本发明的异相聚丙烯组合物优选具有至少1200MPa的拉伸模量和至少5.0kJ/m2的NIS+23。
或者,本发明的异相聚丙烯组合物优选具有至少1200MPa的拉伸模量并且最多25%的雾度(1mm)。
本发明的异相聚丙烯组合物的特征还在于具有良好的刚度、良好的冲击或光学性能,这可归纳在光学机械能力(OMA)下。
本发明的异相聚丙烯组合物的OMA值为至少300[(MPa*kJ)/(%*m2)],例如至少360[(MPa*kJ)/(%*m2)],例如至少420[(MPa*kJ)/(%*m2)]或440[(MPa*kJ)/(%*m2)]或更高。
聚合和催化剂
本发明的异相聚丙烯组合物以及聚丙烯无规共聚物(a)、聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)或乙烯-丙烯橡胶相(c)可通过任何常规的一步聚合法或多步法聚合法生产。多步法还可包括称为多区气相反应器的本体/气相反应器。
在优选的实施方案中,本发明的异相聚丙烯组合物或其聚合物组分在内部供体(ID)的存在下制备,所述内部供体(ID)优选为非邻苯二甲酸化合物,优选非邻苯二甲酸酯,更优选为非邻苯二甲酸二酯,例如属于包括以下的组的酯:丙二酸酯、马来酸酯、琥珀酸酯、柠康酸酯、戊二酸酯、环己烯-1,2-二羧酸酯和苯甲酸酯及其任何衍生物和/或混合物。优选的例子是例如取代的马来酸酯和柠康酸酯,最优选的是柠康酸酯。
在类似的优选实施方案中,本发明的异相聚丙烯组合物不含邻苯二甲酸化合物。
用于生产本发明的异相聚丙烯组合物或聚丙烯无规共聚物(a)、聚丙烯均聚物或另外的聚丙烯无规共聚物(b)或乙烯-丙烯橡胶相(c)的催化剂可选自任何已知的催化剂体系,例如茂金属或齐格勒-纳塔催化剂。
在本发明的范围内还设想了,聚合物组分的任一种基于一种催化剂技术生产,并且其他聚合物组分基于该催化剂技术或另一种催化剂技术生产。
然而,基于齐格勒-纳塔的催化的聚合物是优选的。
本文描述了用于生产成核聚丙烯组合物的可能的催化剂:
催化剂是固体齐格勒-纳塔催化剂(ZN-C),其包含IUPAC的第4族至第6族过渡金属的化合物(TC)(如钛),第2族金属化合物(MC)(如镁),以及内部供体(ID),所述内部供体是邻苯二甲酸酯或优选非邻苯二甲酸化合物,优选非邻苯二甲酸酯,更优选是非邻苯二甲酸的二酯,如下面更详细描述的。因此,在优选的实施方案中,催化剂完全不含不需要的邻苯二甲酸化合物。此外,固体催化剂不含任何外部载体材料,如二氧化硅或MgCl2,而是催化剂是自载的(self-supported)。
优选地,用于制备本发明中使用的催化剂的内部供体(ID)优选选自非邻苯二甲酸(二)酯、1,3-二醚、其衍生物和混合物。特别优选的供体是单不饱和二羧酸的二酯,特别是属于包括以下的组的酯:丙二酸酯、马来酸酯、琥珀酸酯、柠康酸酯、戊二酸酯、环己烯-1,2-二羧酸酯和苯甲酸酯,及其任何衍生物和/或混合物。优选的例子是例如取代的马来酸盐和柠康酸盐,最优选的是柠康酸盐。
催化剂体系
本文描述了用于生产本发明的异相聚丙烯组合物的可能的催化剂:
催化剂是固体齐格勒-纳塔催化剂(ZN-C),其包含IUPAC的第4组至第6族过渡金属的化合物(TC)(如钛),第2族金属化合物(MC)(如镁),以及内部供体(ID),所述内部供体为非邻苯二甲酸化合物,优选非邻苯二甲酸酯,更优选是非邻苯二甲酸的二酯,如下面更详细描述的。因此,在优选的实施方案中,催化剂完全不含不需要的邻苯二甲酸化合物。此外,固体催化剂不含任何外部载体材料,如二氧化硅或MgCl2,而是催化剂是自载的。
齐格勒-纳塔催化剂可以通过所获得的方式进一步定义。相应地,齐格勒-纳塔催化剂优选通过包括以下步骤的方法获得
a)
a1)提供至少第2族金属烷氧基化合物(Ax)的溶液,所述第2族金属烷氧基化合物(Ax)是第2族金属化合物(MC)和一元醇(A)任选地在有机液体反应介质中的反应产物,所述一元醇(A)除羟基部分外还包含至少一个醚部分;或者
a2)至少第2族金属烷氧基化合物(Ax')的溶液,所述第2族金属烷氧基化合物(Ax')为第2族金属化合物(MC)与一元醇(A)和式ROH的一元醇(B)的醇混合物任选地在有机液体反应介质中的反应产物;或者
a3)提供第2族烷氧基化合物(Ax)和第2族金属烷氧基化合物(Bx)的混合物的溶液,所述第2族金属烷氧基化合物(Bx)为第2族金属化合物(MC)和一元醇(B)任选地在有机液体反应介质中的反应产物;或者
a4)提供式M(OR1)n(OR2)mX2-n-m的第2族醇盐的溶液或者第2族醇盐M(OR1)n’X2-n’和M(OR2)m’X2-m’的混合物的溶液,其中M是第2族金属,X是卤素,R1和R2是不同的C2至C16碳原子烷基基团,并且0≤n<2,0≤m<2且n+m+(2-n-m)=2,条件是n和m二者均≠0,0<n’≤2且0<m’≤2;和
b)将来自步骤a)的所述溶液加入到至少一种第4组至第6族过渡金属的化合物(TC)中,和
c)获得固体催化剂组分颗粒,
并且在步骤c)之前的任何步骤中加入内部电子供体(ID),优选非邻苯二甲酸内部供体(ID)。
因此,优选将内部供体(ID)或其前体加入到步骤a)的溶液中或在加入步骤a)的溶液之前加入到过渡金属化合物中。
根据上述程序,齐格勒-纳塔催化剂(ZN-C)可以根据物理条件,特别是步骤b)和c)中使用的温度经由沉淀法或经由乳液-固化法获得。在该应用中乳液也称为液/液两相***。
在两种方法(沉淀或乳液-固化)中,催化剂化学是相同的。
在沉淀法中,步骤a)的溶液与步骤b)中的至少一种过渡金属化合物(TC)的结合在至少50℃,更优选在55℃至110℃的温度范围,更优选在70℃至100℃的范围进行,并将整个反应混合物保持在至少50℃,更优选在55℃至110℃的温度范围,更优选在70℃至100℃的范围,以确保固体颗粒形式的催化剂组分完全沉淀(步骤c)。
在乳液-固化法中,在步骤b)中,步骤a)的溶液通常在较低温度,例如-10℃至50℃以下,优选-5℃至30℃加入到至少一种过渡金属化合物(TC)中。在搅拌乳液期间,温度通常保持在-10℃至40℃以下,优选-5℃至30℃。乳液分散相的液滴形成活性催化剂组合物。通过将乳液加热至70℃至150℃,优选80℃至110℃的温度,适当地进行液滴的固化(步骤c)。
通过乳液-固化法制备的催化剂优选用于本发明。
在一个优选的实施方案中,在步骤a)中,使用a2)或a3)的溶液,即(Ax’)的溶液或(Ax)和(Bx)的混合物的溶液,尤其是a2)的溶液。
优选地第2族金属(MC)是镁。
如上定义的镁烷氧基化合物可以在催化剂制备方法的第一步(步骤a))中通过使镁化合物与如上所述的一种或多种醇反应而原位制备,或者所述镁烷氧基化合物可以是单独制备的镁烷氧基化合物,或它们甚至可以作为现成的镁烷氧基化合物商购获得,并且原样用于本发明的催化剂制备方法中。
醇(A)的说明性实例是二醇单醚。优选的醇(A)是C2-C4二醇单醚,其中醚部分包含2-18个碳原子,优选4-12个碳原子。优选的实例是2-(2-乙基己氧基)乙醇、2-丁氧基乙醇、2-己氧基乙醇和1,3-丙二醇-单丁基醚、3-丁氧基-2-丙醇,特别优选2-(2-乙基己氧基)乙醇以及1,3-丙二醇-单丁基醚、3-丁氧基-2-丙醇。
示例性的一元醇(B)为式ROH,R是直链或支链的C2至C16烷基残基,优选C4至C10烷基残基,更优选C6至C8烷基残基。最优选的一元醇是2-乙基-1-己醇或辛醇。
优选分别使用Mg烷氧基化合物(Ax)和(Bx)的混合物或者醇(A)和(B)的混合物,并且所使用的Bx:Ax或B:A的摩尔比为10:1至1:10,更优选6:1至1:6,最优选4.1至1:4。
镁烷氧基化合物可以是如上定义的一种或多种醇与选自二烷基镁、烷基镁醇盐(alkyl magnesium alkoxide)、镁二醇盐(magnesium dialkoxide)、烷氧基镁卤化物和烷基镁卤化物的镁化合物的反应产物。进一步地,可以使用镁二醇盐、镁二芳基氧化物(magnesium diaryloxide)、镁芳氧基卤化物(magnesium aryloxyhalide)、镁芳醚(magnesium aryloxide)和镁烷基芳醚(magnesium alkyl aryloxide)。烷基基团可以是相似或不同的C1-C20烷基,优选C2-C10烷基。当使用时,典型的烷基-烷氧基镁化合物是乙基镁丁醇盐、丁基镁戊醇盐、辛基镁丁醇盐和辛基镁辛醇盐。优选使用二烷基镁。最优选的二烷基镁是丁基辛基镁或丁基乙基镁。
除了醇(A)和醇(B)之外,镁化合物还可以与式R”(OH)m的多元醇(C)反应,得到所述镁醇盐化合物。优选的多元醇(如果使用)是醇类,其中R”是直链、环状或支链的C2至C10烃残基,并且m是2至6的整数。
因此,步骤a)的镁烷氧基化合物选自由镁二醇盐、二芳氧基镁、烷氧基镁卤化物、芳氧基镁卤化物、烷基镁醇盐、芳基镁醇盐和烷基镁芳醚组成。另外,可以使用镁二卤化物和镁二醇盐的混合物。
用于制备本发明催化剂的溶剂可选自具有5至20个碳原子,更优选5至12个碳原子的芳香族和脂肪族的直链、支链和环状烃,或它们的混合物。合适的溶剂包括苯、甲苯、异丙基苯、二甲苯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷和壬烷。己烷类和戊烷类是特别优选的。
用于制备镁烷氧基化合物的反应可在40℃至70℃的温度下进行。根据所使用的Mg化合物和一种或多种醇选择最合适的温度。
第4组至第6族过渡金属化合物优选为钛化合物,最优选为卤化钛,如TiCl4。
用于制备本发明所用催化剂的内部供体(ID)优选选自非邻苯二甲酸的(二)酯、1,3-二醚、它们的衍生物和混合物。特别优选的供体是单不饱和二羧酸的二酯,特别是属于包括以下的组的酯:丙二酸酯、马来酸酯、琥珀酸酯、柠康酸酯、戊二酸酯、环己烯-1,2-二羧酸酯和苯甲酸酯以及它们的任何衍生物和/或混合物。优选的实例例如是取代的马来酸酯和柠康酸酯,最优选柠康酸酯。
在乳液法中,可以通过简单搅拌和任选地添加(另外的)一种或多种溶剂和添加剂(例如湍流最小化试剂(TMA)和/或乳化剂和/或乳液稳定剂,比如表面活性剂,它们以本领域已知的方式用于促进乳液的形成和/或稳定)来形成两相液-液体系。优选地,表面活性剂为丙烯酸聚合物或甲基丙烯酸聚合物。特别优选的是未支化的C12-C20(甲基)丙烯酸酯,例如聚(十六烷基)-甲基丙烯酸酯和聚(十八烷基)-甲基丙烯酸酯以及它们的混合物。如果使用湍流最小化试剂(TMA),优选选自具有6至20个碳原子的α-烯烃单体的α-烯烃聚合物,例如聚辛烯、聚癸烯、聚癸烯、聚十一烯或聚十二烯或者它们的混合物。最优选的是聚癸烯。
通过沉淀法或乳液-固化法获得的固体颗粒产物可以用芳香族和/或脂肪族烃,优选用甲苯、庚烷或戊烷和/或用TiCl4洗涤至少一次,优选至少两次,最优选至少三次。洗涤溶液也可含有供体和/或第13族化合物,如三烷基铝、卤代烷基铝化合物或烷氧基铝化合物。也可以在催化剂合成过程中加入铝化合物。催化剂可以进一步干燥,例如通过蒸发或用氮气冲洗,或者可以将其浆化成油状液体而无需任何干燥步骤。
最终得到的齐格勒-纳塔催化剂期望是大体上具有5μm至200μm,优选10μm至100μm的平均粒径范围的颗粒形式。颗粒是致密的,具有低孔隙率并且具有20g/m2以下,更优选10g/m2以下的表面积。通常,Ti的量为催化剂组合物的1wt-%至6wt-%,Mg的量为催化剂组合物的10wt-%至20wt-%,以及供体的量为催化剂组合物的10wt-%至40wt-%。
催化剂制备的详细描述公开在WO 2012/007430、EP 2610271、EP 2610270和EP2610272中,其并入本文引作参考。
齐格勒-纳塔催化剂(ZN-C)优选与烷基铝助催化剂和任选的外部供体联合使用。
作为本发明聚合方法中的另一组分,优选存在外部供体(ED)。合适的外部供体(ED)包括某些硅烷类、醚类、酯类、胺类、酮类,杂环化合物和这些外部供体的混合物。特别优选使用硅烷。最优选的是采用下述通式的硅烷类:
Ra pRb qSi(ORC)(4-p-q)
其中Ra、Rb和Rc表示烃基,特别是烷基或环烷基,并且其中p和q是0至3的数字,它们的和p+q等于或小于3。Ra、Rb和Rc可以彼此独立地选择,并且可以相同或不同。这种硅烷类的具体实例为(叔丁基)2Si(OCH3)2、(环己基)(甲基)Si(OCH3)2、(苯基)2Si(OCH3)2和(环戊基)2Si(OCH3)2或者以下通式的硅烷类
Si(OCH2CH3)3(NR3R4)
其中R3和R4可以是相同的或不同,代表具有1至12个碳原子的烃基。
R3和R4独立地选自具有1至12个碳原子的直链脂肪族烃基、具有1至12个碳原子的支链脂肪族烃基和具有1至12个碳原子的环状脂肪族烃基。特别优选地,R3和R4独立地选自由以下组成的组:甲基、乙基、正丙基、正丁基、辛基、癸基、异丙基、异丁基、异戊基、叔丁基、叔戊基、新戊基、环戊基、环己基、甲基环戊基和环庚基。
更优选R1和R2二者相同,更优选R3和R4二者均为乙基。
特别优选的外部供体(ED)是戊基二甲氧基硅烷供体(D-供体)或环己基甲基二甲氧基硅烷供体(C-供体)。
除了齐格勒-纳塔催化剂(ZN-C)和任选的外部供体(ED)之外,还可以使用助催化剂。助催化剂优选是周期表(IUPAC)的第13族化合物,例如,有机铝,如铝化合物,如烷基铝、卤化铝或卤化烷基铝化合物。相应地,在一个具体实施方案中,助催化剂(Co)是三烷基铝,如三乙基铝(TEAL)、二烷基氯化铝或烷基二氯化铝或其混合物。在一个具体实施方案中,助催化剂(Co)是三乙基铝(TEAL)。
有利地,三乙基铝(TEAL)的氢化物含量(表示为AlH3)相对于三乙基铝(TEAL)低于1.0wt.%。更优选地,氢化物含量低于0.5wt.%,最优选地氢化物含量低于0.1wt.%。
优选地,助催化剂(Co)和外部供体(ED)之间的比[Co/ED]和/或助催化剂(Co)与过渡金属(TM)之间的比[Co/TM]应该仔细地选择。
相应地,助催化剂(Co)与外部供体(ED)的摩尔比[Co/ED]在5至45的范围内,优选在5至35的范围内,更优选在5至25的范围内;任选地,助催化剂(Co)与钛化合物(TC)的摩尔比[Co/TC]必须在80以上至500的范围内,优选在100至350的范围内,更优选在为120至300的范围内。
如上所述,齐格勒-纳塔催化剂(ZN-C)优选在上述预聚合步骤中通过所谓的BNT技术进行改性,以引入聚合物成核剂。
这种聚合物成核剂如上所述是乙烯基聚合物,例如衍生自下式单体的乙烯基聚合物。
CH2=CH-CHR1R2
其中R1和R2与它们所连接的碳原子共同形成任选取代的饱和或不饱和或芳香环或稠环***,其中环或稠环部分含有4-20个碳原子,优选5-12元碳原子饱和或不饱和或芳族环或稠环***或独立地代表直链或支链的C4-C30烷烃、C4-C20环烷烃或C4-C20芳环。优选地,R1和R2与它们连接的碳原子共同形成五元或六元饱和或不饱和或芳香环或独立地代表含有1-4个碳原子的低级烷基。用于制备根据本发明使用的聚合物成核剂优选的乙烯基化合物特别是乙烯基环烷烃,特别是乙烯基环己烷(VCH)、乙烯基环戊烷和乙烯基-2-甲基环己烷、3-甲基-1-丁烯、3-乙基-1-己烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯或其混合物。VCH是特别优选的单体。
在聚合催化剂的改性步骤中乙烯基化合物与聚合催化剂的重量比优选为0.3或更高,高达40,例如0.4至20或更优选0.5至15,如0.5至2.0。
乙烯基化合物(例如VCH)的聚合反应可以在任何不溶解所形成的聚合物(例如VCH)的惰性液体中进行。重要的是确保最终催化剂/聚合的乙烯基化合物/惰性液体混合物的粘度足够高以防止催化剂颗粒在储存和运输过程中沉降。
可以在乙烯基化合物的聚合反应之前或之后调节混合物的粘度。例如,可以在低粘度油中进行聚合反应,在乙烯基化合物的聚合反应后,可以通过加入高粘度物质来调节粘度。这种高粘度物质可以是“蜡”,例如油或油与固体或高粘度物质(油-油脂)的混合物。这种粘性物质的粘度在室温下通常为1,000至15,000cP。使用蜡的优点在于改善了催化剂的储存和添加到该方法。由于不需要洗涤、干燥、筛分和转移,因此保持了催化剂活性。
油与固体或高粘度聚合物之间的重量比优选小于5:1。
除了粘性物质外,在改性步骤中也可以使用诸如异丁烷、丙烷、戊烷和己烷的液体烃作为介质。
用聚合的乙烯基化合物改性的催化剂生产的聚丙烯基本上不含游离(未反应的)乙烯基化合物。这意味着乙烯基化合物应该在催化剂改性步骤中完全反应。为此,(添加的)乙烯基化合物与催化剂的重量比应在0.05至10范围之内,优选小于3,更优选约0.1至2.0,特别是约0.1至1.5。应该注意的是,通过使用过量的乙烯基化合物没有实现益处。
此外,通过乙烯基化合物的聚合反应进行的催化剂改性的反应时间应足以使乙烯基单体完全反应,即,聚合反应持续进行直至反应混合物(包括聚合介质和反应物)中未反应的乙烯基化合物的量低于0.5wt-%,特别是以重量计低于2000ppm(通过分析显示)。因此,当预聚合的催化剂含有最多约0.1wt-%的乙烯基化合物时,聚丙烯中的最终乙烯基化合物含量将低于使用GC-MS方法测定的极限(按重量计<0.01ppm)。通常,当以工业规模操作时,需要至少30分钟的聚合时间,优选聚合时间为至少1小时,特别优选至少5小时。甚至可以使用6至50小时范围内的聚合时间。改性可以在10℃至70℃的温度下进行,优选35℃至65℃。
根据本发明,当在强配位外部供体的存在下进行催化剂的改性时,获得成核的高刚度丙烯聚合物。
用于改性催化剂的一般条件也公开在WO00/6831中,关于聚合催化剂的改性在此引入作为参考。
如本申请前面描述的关于乙烯基化合物的优选实施方案也适用于本发明的聚合催化剂以及根据本发明的优选聚丙烯组合物。
用于改性步骤的合适介质除了油之外还包括具有低粘度的脂肪族惰性有机溶剂,例如戊烷和庚烷。此外,在改性过程中可以使用少量的氢气。
物品:
本发明的异相聚丙烯组合物特别适用于包装、食品、医疗或诊断应用中的薄壁物品。
薄壁物品的壁厚优选为300微米至2毫米。更优选地,薄壁物品的壁厚为300微米至1400微米,甚至更优选地,薄壁物品的壁厚为300微米至900微米。
本发明的物品可以是容器,例如杯子、桶、烧杯、托盘或这些物品的部分,例如透视窗、盖子等。
由本发明的异相聚丙烯组合物制成的物品也可以是盖或塞,如螺旋盖或铰链盖。
本发明的物品特别适用于容纳食品,尤其是冷冻食品,例如冰淇淋、冷冻液体、调味汁、预煮便利产品等。
本发明的物品也适用于医疗或诊断目的,例如注射器、烧杯、吸量管等。
现在将通过下面提供的实施例进一步详细描述本发明:
实施例:
测量方法
熔体流动速率
熔体流动速率(MFR)根据ISO 1133测定并以g/10min表示。MFR指示聚合物的流动性并从而指示聚合物的可加工性。熔体流动速率越高,聚合物的粘度越低。针对聚丙烯,在230℃的温度和2.16kg的负载下测定聚丙烯的MFR2以及针对聚乙烯,在190℃下测定。
在例如顺序聚合反应的情况中,当例如,在聚合物树脂(a)的存在下生产聚合物树脂(b)时,聚合物树脂(b)的MFR可以用这里给出的公式计算:
log MFR最终=w.log(MFRa)+(1-w).log(MFRb)
其中
MFR最终表示由聚合物树脂(a)和(b)组成的共混物的MFR,
MFRa表示聚合物树脂(a)的MFR,
MFRb表示聚合物树脂(b)的MFR,
w表示所得共混物中聚合物树脂(a)的相对量。
通过NMR光谱法确定共聚单体
进一步利用定量核磁共振(NMR)光谱法来量化聚合物的共聚单体含量和共聚单体序列分布。使用Bruker Advance III 400NMR光谱仪分别在400.15和100.62MHz下对1H和13C操作,在溶液状态记录定量13C{1H}NMR光谱。针对所有的气动装置使用氮气记录在125℃下利用13C优化的10mm扩展温度探测器加温来记录所有光谱。将约200mg的材料与铬-(III)-乙酰丙酮化物(Cr(acac)3)一起溶解在3ml的1,2-四氯乙烷-d2(TCE-d2)中,得到弛豫剂在溶剂中的65mM溶液(Singh,G.,Kothari,A.,Gupta,V.,Polymer Testing28 5(2009),475)。为了确保均匀的溶液,在加热模块(heat block)中制备初始样品之后,将NMR管在旋转烘箱中进一步加热至少1小时。在***到磁体中后,以10Hz旋转管。此设置主要是为了高分辨率而选择并且是为了精确的乙烯含量量化的定量需要。采用标准单脉冲激发,而无NOE,使用优化的尖角,1秒循环延迟和双级WALTZ16解耦方案(Zhou,Z.,Kuemmerle,R.,Qiu,X.,Redwine,D.,Cong,R.,Taha,A.,Baugh,D.Winniford,B.,J.Mag.Reson.187(2007)225;Busico,V.,Carbonniere,P.,Cipullo,R.,Pellecchia,R.,Severn,J.,Talarico,G.,Macromol.RapidCommun.2007,28,1128)。每个光谱获得总共6144(6k)个瞬态。
使用专用计算机程序对定量13C{1H}NMR光谱处理、积分并从积分确定相关的定量性质。利用溶剂的化学位移,所有化学位移间接参考30.00ppm处的乙烯嵌段(EEE)的中心亚甲基。即使没有这种结构单元时,这种方法也允许可比的参考。观察到对应于乙烯的掺入的特征信号,Cheng,H.N.,Macromolecules17(1984),1950)。
鉴于观察到对应于2,1赤式区域缺陷(2,1erythro regio defects)的特征信号(如L.Resconi,L.Cavallo,A.Fait,F.Piemontesi,Chem.Rev.2000,100(4),1253,Cheng,HN,Macromolecules1984,17,1950,以及W J.Wang和S.Zhu,Macromolecules 2000,33 1157中描述的),需要校正区域缺陷对确定的性质的影响。未观察到对应于其他类型区域缺陷的特征信号。
使用Wang等人的方法(Wang,W-J.,Zhu,S.,Macromolecules33(2000),1157)通过对跨13C{1H}光谱的整个光谱区域的多个信号积分来定量共聚单体分数。选择该方法是因为其稳健的性质和在需要时对存在区域缺陷作出解释的能力。稍微调整积分区域以增加跨出现的共聚单体内容物的整个范围的适用性。
对于仅观察到PPEPP序列中分离的乙烯的***,修改Wang等人的方法以减少已知不存在的部位的非零积分的影响。这种方法降低了这类***的乙烯含量的过高估计,并通过将用于确定绝对乙烯含量的部位的数目减少到如下来实现:
E=0.5(Sββ+Sβγ+Sβδ+0.5(Sαβ+Sαγ))
通过使用这组部位,相应的积分方程变为:
E=0.5(IH+IG+0.5(IC+ID))
使用与Wang等的文献(Wang,W-J.,Zhu,S.,Macromolecules33(2000),1157)中使用的相同的符号。用于绝对丙烯含量的方程式未修改。
由摩尔分数计算共聚单体掺入的摩尔百分比:
E[mol%]=100*fE
由摩尔分数计算共聚单体掺入的重量百分比:
E[wt%]=100*(fE*28.06)/((fE*28.06)+((1-fE)*42.08))
使用Kakugo等人的分析方法确定三联体水平的共聚单体序列分布。(Kakugo,M.,Naito,Y.,Mizunuma,K.,Miyatake,T.Macromolecules15(1982)1150)。选择该方法是因为其稳健的性质,并稍微调整积分区域以增加对更广泛的共聚单体内容物的适用性。
二甲苯可溶组分(XCS)
如下确定本发明中定义和描述的二甲苯可溶组分(XCS):在135℃在搅拌下将2.0g聚合物溶于250ml对二甲苯中。30分钟后,使溶液在环境温度下冷却15分钟,然后在25±0.5℃的温度下静置30分钟。用滤纸将溶液过滤到两个100ml烧瓶中。将来自第一个100ml容器的溶液在氮气流中蒸发,并将残余物在90℃下真空干燥直至达到恒重。然后可以如下确定二甲苯可溶组分(百分比):
XCS%=(100xm1X v0)/(m0xv1),
其中m0表示初始聚合物的量(克),m1定义残余物的重量(克),v0定义初始体积(毫升),v1定义分析的样品的体积(毫升)。
在25℃下不溶于对二甲苯的组分(XCU)则等于100%-XCS%。
固有粘度
固有粘度(IV)值随聚合物的分子量增加。根据DIN EN ISO 1628-1和DIN EN ISO1628-3,在135℃在十氢化萘中测量XCU组分和XCS组分的固有粘度。
DSC分析、熔融温度(Tm)、结晶温度(Tc)
DSC参数用TA Instrument Q2000差示扫描量热仪(DSC)在5至7mg样品上测量。根据ISO 11357/第3部分/方法C2以加热/冷却/加热循环运行DSC,扫描速率为10℃/min,温度范围为-30至+225℃。结晶温度和结晶热(Hc)从冷却步骤确定,而熔融温度和熔化热(Hf)从第二加热步骤确定。
拉伸模量
拉伸模量为针对根据EN ISO 1873-2制备的注塑模塑样本1/B型(F3/4)进行ISO572。
雾度
雾度和透明度根据ASTM D1003-A使用hazegard+雾度计byk-gardner从1mm厚注射模塑板样品确定。
缺口冲击强度(NIS+23):
夏比缺口冲击强度(NIS+23)根据ISO 179 1eA在+23℃下,使用按照EN ISO 1873-2制备的80×10×4mm3的注塑模塑棒试验样本测量。
光学机械能力(OMA)被理解为机械性能(特别是冲击性能和拉伸性能)与光学性能(即雾度)的比,其中机械性能的目标是尽可能高,并且希望光学性能尽可能低。
光学机械能力根据下面给出的公式确定:
材料说明:
催化剂
将3.4升2-乙基己醇和810ml丙二醇丁基单醚(摩尔比4/1)加入到20升反应器中。然后将由Crompton GmbH提供的7.8升2%的BEM(丁基乙基镁)在甲苯中的溶液缓慢加入到充分搅拌的醇混合物中。在添加过程中,温度保持在10℃。加完后,将反应混合物的温度升至60℃并在此温度下继续混合30分钟。最后,在冷却至室温后,将得到的Mg醇盐转移到储存容器中。
将上面制备的21.2g的Mg醇盐与4.0ml的双(2-乙基己基)柠康酸酯混合5分钟。混合后,立即将所得的Mg复合物用于制备催化剂组分。
在25℃下将19.5毫升四氯化钛置于装有机械搅拌器的300毫升反应器中。将混合速度调节至170rpm。在30分钟内加入26.0g上面制备的Mg复合物,保持温度在25℃。加入3.0ml1-254和1.0ml含2mg Necadd 447TM的甲苯溶液。然后加入24.0ml庚烷以形成乳液。
在25℃下继续混合30分钟,之后在30分钟内将反应器温度升至90℃。将反应混合物在90℃下再搅拌30分钟。然后停止搅拌并使反应混合物在90℃下沉降15分钟。将固体材料洗涤5次:
在80℃下在170rpm搅拌下进行洗涤30分钟。停止搅拌后,使反应混合物沉降20-30分钟,然后虹吸。
洗涤1:用100ml甲苯和1ml供体的混合物进行洗涤
洗涤2:用30ml TiCl4和1ml供体的混合物进行洗涤。
洗涤3:用100ml甲苯进行洗涤。
洗涤4:用60ml庚烷进行洗涤。
洗涤5:在10分钟搅拌下用60ml庚烷进行洗涤。
然后停止搅拌,使反应混合物沉降10分钟,同时将温度降至70℃,随后虹吸,然后用N2吹20分钟,得到空气敏感粉末。
Ti含量为3.76wt-%
为了生产PPR4,催化剂用VCH改性,如下所述:
在室温下在惰性条件下,将35ml矿物油(Paraffinum Liquidum PL68)加入到125ml不锈钢反应器中,然后加入0.82g三乙基铝(TEAL)和0.33g二环戊基二甲氧基硅烷(供体D)。10分钟后,加入5.0g在1a中制备的催化剂(Ti含量为1.4wt%)在另外的20分钟后,加入5.0g乙烯基环己烷(VCH)。在30分钟内将温度升至60℃并保持该温度20个小时。最后,将温度降至20℃并分析油/催化剂混合物中未反应的VCH的浓度,发现其浓度为120ppm重量。
外部供体:
在实施例中,如所说明的使用如下公开的外部供体
D:二环戊基二甲氧基硅烷CAS 126990-35-0
所有使用的材料均在配置有预聚合反应器、环管、第一气相反应器、第二气相反应器(仅用于生产c)的Borstar中试装置上生产。
聚合反应和分析数据的细节显示在表1中。
PPR-1的粉末MFR为2.2g/10min,C2为2.1wt%。在双螺杆挤出机(ZSK57)上用适量的(叔丁基过氧基)-2,5-二甲基己烷(Trigonox 101,CAS号78-63-7,由荷兰Akzo Nobel公司分销)将MFR调节至20g/10min,熔融温度为200-240℃。在MFR调节过程中,还混合入400ppm硬脂酸钙(CAS号1592-23-0)、1000ppm的由BASF AG,德国提供的Irganox 1010(季戊四醇-四(3-(3',5'-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯,CAS号6683-19-8)以及500ppm的由BASF AG德国提供的Irgafos 168(CAS号31570-04-4,三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯),以保护最终的混合物。
PPR-2和PPR-3与400ppm的硬脂酸钙(CAS号1592-23-0)、1000ppm的由BASF AG,德国提供Irganox 1010(季戊四醇-四(3-(3',5'-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯,CAS号6683-19-8)和500ppm的由BASF AG德国提供的Irgafos 168(CAS号31570-04-4,三(2,4-二叔丁基)亚磷酸酯在ZSK57中混合。
PPR4是异相聚丙烯共聚物,其MFR为2.0,XCS为13.7wt-%,XCS的C2为25wt-%,IV为1.7g/dl。
PPR4包含组分(b+c)二者并与1250ppm的HPN20E(由Milliken制造)、400ppm的硬脂酸钙(CAS No.1592-23-0)、1000ppm的由BASF AG,德国提供的Irganox 1010(季戊四醇-四(3-(3',5'-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯,CAS号6683-19-8)和500ppm的由BASF AG德国提供的Irgafos 168(CAS号31570-04-4,三(2,4-二叔丁基)亚磷酸酯)在ZSK57中混合。
E1-3通过在双螺杆挤出机(ZSK18)上混合所需量的PPR-1(MFR调节后)、PP(b+c)和2000ppm的Millad 3988(CAS号13586-56-2,由Milliken提供)制备。
E4和E5通过在双螺杆挤出机(ZSK18)上混合所需量的PPR-2或PPR-3和PP(b+c)和2000ppm的Millad 3988(CAS号13586-56-2,由Milliken提供)制备。
方法详情显示于表2和表3。
CE1是RF365MO,它是由Borealis提供的聚丙烯-乙烯无规共聚物,其MFR 230/2.16为20g/10min,乙烯含量为3.1wt-%。
CE2是RE420MO,它是由Borealis提供的聚丙烯-乙烯无规共聚物,其MFR 230/2.16为13g/10min,乙烯含量为3.7wt-%。
CE3是BF330MO,它是由Borealis提供的异相聚丙烯-乙烯共聚物,其MFR 230/2.16为18g/10min,乙烯含量为8wt-%。
CE4是SG930MO,它是抗冲改性的聚丙烯无规共聚物,其MFR 230/2.16为25g/10min,乙烯含量为24wt-%。
表1用于本发明的异相聚丙烯组合物的基础聚合物
表2基于减粘裂化聚丙烯无规共聚物(a)的异相聚丙烯组合物的机械性能
IE1 | IE2 | IE3 | CE1/ | CE2/ | CE3/ | SG930 | ||
PPR1 | wt% | 95 | 90 | 85 | ||||
PPR-4(b+c) | wt% | 5 | 10 | 15 | ||||
Millad 3988 | wt% | 0.2 | 0.2 | 0.2 | ||||
PP-无规(a)的C2 | wt% | 2.1 | 1.90 | 2.70 | 3.1 | 3.7 | 8 | 24 |
MFR | g/10min | 18 | 18 | 16 | 20 | 13 | 18 | 25 |
最终组合物的C2总量 | 2.2 | 2.4 | 2.5 | |||||
Tm | ℃ | 156 | 158 | 159 | 151 | 150 | 164 | |
XCS | wt% | 5 | 5.5 | 6 | 6.8 | 5.8 | 12.5 | 16 |
拉伸模量 | MPa | 1376 | 1414 | 1423 | 1138 | 921 | 1300 | 100 |
断裂伸长率 | % | 166 | 146 | 140 | 588 | 372 | 125 | 400 |
夏比+23℃ | kJ/m<sup>2</sup> | 5.84 | 6.1 | 6.5 | 4.5 | 5.3 | 6.3 | 7.6 |
雾度(1mm) | % | 17 | 19 | 18 | 20 | 23 | 98 | 41 |
OMA(1mm) | 473 | 454 | 514 | 256 | 212 | 84 | 19 |
表3基于原位聚丙烯无规共聚物的异相聚丙烯组合物。
从上表中的值可以看出,本发明的实施例在机械和光学性质方面显示出明显的优点。它们具有改善的刚度、冲击性能和光学性能。本发明的实施例可以以简化的方式生产,需要较少的基础材料。
当注射模塑成壁厚为1mm的物品时,所有聚合物都显示出良好的可加工性。
Claims (16)
1.一种异相聚丙烯组合物,其特征在于,根据ISO1133的MFR 230/2.16为10.0g/10min或更高并且包含
a)80.0-96.0wt.-%的聚丙烯无规共聚物,
b)3.0-18.0wt.-%的聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物,
c)0.5-2.50wt.-%的弹性体乙烯-丙烯共聚物组分,所述弹性体乙烯-丙烯共聚物组分的特征为IV为0.7-2.0dl/g且
C2(XCS)为12.0-35.0wt.-%,和
d)0.002-0.60wt.-%的透明剂。
2.根据权利要求1所述的异相聚丙烯组合物,其中所述聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物b)和所述弹性体乙烯-丙烯橡胶组分c)以60:40(b:c)至90:10(b:c)的比率存在。
3.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物,其中所述聚丙烯无规共聚物a)在共聚单体含量和/或MFR 230/2.16的角度与所述聚丙烯无规共聚物b)不同。
4.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物,其中
a)所述聚丙烯无规共聚物(a)的特征还有乙烯含量为0.2-3.5wt.-%和/或
b)所述聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物(b)的特征还有乙烯含量为0-1.0wt.-%。
5.根据权利要求1或2所述的异相聚丙烯组合物,其中
i)所述聚丙烯无规共聚物a)的特征还有
根据ISO1133的MFR 230/2.16≥8.0g/10min,并且
ii)所述聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物b)的特征还有根据ISO1133的MFR 230/2.16为最多8.0g/10min。
6.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物,其中所述聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物(b)和所述弹性体乙烯-丙烯共聚物组分(c)一起的重量分数的总和构成基于本发明的异相聚丙烯组合物的最多20.0wt.-%。
7.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物,其中成核剂或透明剂d)中的一种是可溶性成核剂或透明剂。
8.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物,包含至少两种成核剂或透明剂。
9.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物,其中所述成核剂中的一种是聚合物成核剂。
10.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物,根据ISO527测量的拉伸模量为至少1200MPa,根据ISO179/1eA+23℃测量的缺口冲击强度为至少5.0kJ/m2并且根据ASTM 1003D在1mm注射模塑板上测量的雾度为最大25.0%。
11.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物,根据下式确定的光学机械能力(OMA)为至少300:
12.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物,其在齐格勒-纳塔催化剂的存在下聚合,其中所述齐格勒-纳塔催化剂包含
a)IUPAC的第4族至第6族过渡金属的化合物,
b)第2族金属化合物和
c)内部供体,其中所述内部供体是非邻苯二甲酸化合物,优选是非邻苯二甲酸酯
d)助催化剂,和
e)任选的外部供体。
13.根据权利要求11所述的异相聚丙烯组合物,其中所述内部供体优选选自非邻苯二甲酸的(二)酯、1,3-二醚、其衍生物和混合物。
14.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物,其中所述异相聚丙烯组合物不含邻苯二甲酸酯以及它们各自的分解产物。
15.一种模塑物品,包含如前述权利要求中任一项中所定义的异相聚丙烯组合物。
16.根据前述权利要求中任一项所述的异相聚丙烯组合物在包装应用中的用途。
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