專利名稱：用于制造塑料條材的pet片料的串聯(lián)固態(tài)增粘聚合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及消費(fèi)后和非消費(fèi)后的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)的固態(tài)增粘聚合(solid state polymerization)方法。
消費(fèi)后的PET(其主要來源為塑料軟飲料瓶)可從材料回收工廠中獲得。它可用于形成(例如)布料中的絕緣材料的纖維填料和用于生產(chǎn)地毯的纖維材料。它具有相當(dāng)?shù)颓曳蔷嗵匦哉扯?IV)。過去這種特性使PET不能直接用于生產(chǎn)要求高或均相IV的產(chǎn)品。本發(fā)明的一個(gè)發(fā)現(xiàn)是，PET的IV非均相性對(duì)生產(chǎn)條材無不利影響。
在現(xiàn)有技術(shù)中，獲得的PET，無論其是否為消費(fèi)后的，都被切成片料和厚塊料，然后再擠壓為粒料。切短PET具有相當(dāng)寬的IV范圍，因?yàn)楦鞣N軟飲料瓶由不同IV(通常為0.65-0.80dl/g)的原料制備?，F(xiàn)有技術(shù)不斷教導(dǎo)為了由這種消費(fèi)后的PET材料制備高性能產(chǎn)品，在作為初始步驟所需的固態(tài)增粘處理后必須具有窄IV范圍的材料，以便在固態(tài)增粘聚合之前將PET造粒。為了提高和獲得窄IV范圍的PET粒料，現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)將PET顆粒進(jìn)行固態(tài)增粘聚合，然后將已進(jìn)行固態(tài)增粘聚合的顆粒用于生產(chǎn)新的高性能產(chǎn)品，如條材。
現(xiàn)有技術(shù)用具有均勻幾何形狀的顆粒開始固態(tài)增粘聚合(SSP)方法?，F(xiàn)有技術(shù)使用用于生產(chǎn)條材的顆粒的SSP方法，需要約12至19小時(shí)完成，并且未認(rèn)識(shí)到片料和厚塊料類材料的非均相混合物能夠以比顆粒更快的速度(時(shí)間為顆粒的約1/4)直接固態(tài)增粘至相同的平均IV。此外，如上所述，據(jù)信若不首先造粒，則具有寬IV范圍的片料不能直接固態(tài)增粘至適合生產(chǎn)高性能條材的狀態(tài)。合適的是不僅具有足夠高的平均IV，而且具有窄的IV范圍。顆粒的固態(tài)增粘聚合用來獲得且事實(shí)上獲得了本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員認(rèn)為為制備高性能產(chǎn)品必須的窄IV范圍?，F(xiàn)有技術(shù)所得的條材其平均IV不大于0.90dl/g。相反，已發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)相反，平均IV大于0.90 d1/g的高性能塑料條材可用直接由不進(jìn)行造粒的片料態(tài)進(jìn)行固態(tài)增粘后獲得的具有寬IV分布的PET在工業(yè)上以經(jīng)濟(jì)方式生產(chǎn)。
需要找到再使用消費(fèi)后的PET和其它形式的PET的各種方式。一種再使用這種材料的方式是增加其IV，這樣可將其用于生產(chǎn)高性能聚酯條材。
本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用片料進(jìn)行固態(tài)增粘聚合比用現(xiàn)有技術(shù)的顆粒快。本發(fā)明的聚合方法需要約3.5小時(shí)，以便將材料的IV升至適合制備高性能條材的平均水平。
本發(fā)明的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是一旦將片料加熱進(jìn)行固態(tài)增粘后，不再需要將片料輸送至遠(yuǎn)處而導(dǎo)致?lián)p失擠出前為干燥物料所需的和另外加入的熱能。
本發(fā)明的第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可將PET輸入料和所得的具有寬IV范圍的片料進(jìn)行SSP并用于生產(chǎn)高性能產(chǎn)品，如條材。
本發(fā)明的第四個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可使用整個(gè)消費(fèi)后的PET瓶，包括磨碎的厚塊狀瓶頸部分，在一個(gè)實(shí)施方案中，通過將瓶的瓶頸部分輥壓為更薄片料形式，由此將其改進(jìn)為對(duì)固態(tài)增粘更有效的幾何形狀。
因此，本發(fā)明提供一種將消費(fèi)后的PET直接由片料轉(zhuǎn)化為較高平均特性粘度的聚合物的方法，該聚合物可用于生產(chǎn)產(chǎn)品，如條材?？捎杀景l(fā)明方法制備高性能條材，即與現(xiàn)有技術(shù)中具有寬IV分布的高性能條材相比，具有提供更高性能特性的升高的平均IV的條材。
高性能條材具有升高的熔合強(qiáng)度。這種熔合強(qiáng)度通常在條材產(chǎn)品中為弱粘結(jié)。在本發(fā)明之前，熔合強(qiáng)度等于50％條材拉伸強(qiáng)度對(duì)于高性能條材是正常的。在本發(fā)明中，條材拉伸強(qiáng)度已增加至大于現(xiàn)有高性能條材的30％。通常當(dāng)拉伸強(qiáng)度增加時(shí)，接縫強(qiáng)度(joint strength)百分比降低。本發(fā)明方法不僅能保持接縫強(qiáng)度，而且實(shí)際上增加了接縫強(qiáng)度百分比。本發(fā)明方法不僅能生產(chǎn)50％接縫強(qiáng)度的條材，而且能生產(chǎn)平均超過80％接縫強(qiáng)度的條材。所述關(guān)系顯然有助于明了現(xiàn)有技術(shù)中所指“高性能”條材和本發(fā)明中涉及的條材的含義。
本發(fā)明方法以獲得含PET的消費(fèi)后或非消費(fèi)后料開始。此原料由回收條材獲得或從回收工廠中獲得，它具有從約0.60至0.80dl/g的寬初始IV范圍。該P(yáng)ET料可含有各種不純物，如PVC。
然后將PET和PVC料切割成片料和厚塊料的非均相混合物。將PET和PVC片料和厚塊料在干燥器中在約350°F下預(yù)熱3.5小時(shí)。將該物料加熱使PET干燥并使PVC片料和厚塊料變?yōu)樽厣Ｈ缓笸ㄟ^一對(duì)壓平輥卸出PET和棕色PVC，該輥通常平穩(wěn)輸送片料并將厚塊料壓扁為更類似片料的狀態(tài)。除去棕色PVC片料。除去該片料通過使用對(duì)顏色敏感的攝像機(jī)進(jìn)行。
然后使已除去PVC片料的PET片料進(jìn)入SSP第一階段，將它們在無氧氣存在但在氮?dú)獯嬖谙峦度肓隙分胁⒓訜?，直至它們達(dá)到溫度約420°至430°F。
然后準(zhǔn)備將這些片料進(jìn)入固態(tài)增粘聚合的第二階段中。在無氧氣存在但在氮?dú)獯嬖谙聫牧隙分行冻黾訜峄旌衔锊⑵渫度肓舷渲?，加料時(shí)間約4小時(shí)。此時(shí)，片料從料箱頂輸入料箱底。在固態(tài)增粘聚合第二階段中將片料保持在約425°F下。
片料完成SSP的第一和第二階段后，所得物料的平均IV升至至少0.90dl/g至高達(dá)1.50dl/g，其平均值為約0.95dl/g。然后將升高IV的片料經(jīng)擠出機(jī)擠出生產(chǎn)條材。由本發(fā)明方法，利用直接以片料形式進(jìn)行SSP后得到的具有升高的平均IV但仍具有0.90dl/g至1.50dl/g的寬IV分布的物料片料生產(chǎn)的條材可生產(chǎn)高性能條材，該條材也具有寬IV分布，其平均IV為約0.95dl/g，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有至少同樣好的熔合特性和更高的接縫強(qiáng)度。有利的是，與現(xiàn)有技術(shù)方法相比這可在明顯短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還省去了現(xiàn)有技術(shù)的造粒步驟。
在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于SSP顆粒需要約12至19小時(shí)。本發(fā)明方法直接由片料進(jìn)行PET固態(tài)增粘，而不需要首先對(duì)片料進(jìn)行造粒，如上所述，已發(fā)現(xiàn)對(duì)于SSP，用片料比顆粒更快。用片料進(jìn)行SSP至適合制造高性能條材的平均IV僅需要約4小時(shí)。此外，由于與顆粒相比SSP片料至所需IV的時(shí)間縮短了，因此在SSP期間可以增加片料的停留時(shí)間，以便與顆粒相比更經(jīng)濟(jì)地直接由片料生產(chǎn)更高IV的材料，并且生產(chǎn)的條材與現(xiàn)有條材相比提高了其特性，如拉伸和熔合強(qiáng)度。


圖1為本發(fā)明方法流程圖。
圖2為包括用于除去HCl的防護(hù)床的本發(fā)明固態(tài)增粘聚合步驟的氮?dú)庋h(huán)部分流程圖。
圖3為本發(fā)明PET料固態(tài)增粘聚合前后的特性粘度(IV)圖。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明通過如下順序步驟進(jìn)行由一種或多種可能途徑(包括材料回收工廠)收集消費(fèi)后的或非消費(fèi)后的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并將收集的物料共混為非均相混合物。在獲得的PET中通常包括少量PVC、聚丙烯料或其它不需要的物質(zhì)和不純物。然后將主要量的PET消費(fèi)后材料與少量PVC消費(fèi)后材料的非均相混合物切成適合使用的特殊物料操作系統(tǒng)的片料和厚塊料。片料由瓶壁形成，厚塊料由瓶頸形成。厚塊料基本上比瓶壁片料厚。將PET和不需要的物料通過浮選分離進(jìn)行初始分離。聚丙烯、聚乙烯和紙浮在浮選分離器頂上。PVC和PET料沉于浮選分離器底。如圖3中的曲線A所示，獲得的PET和PVC料初始通常具有約0.60至0.80dl/g的寬IV分布，其平均初始IV為約0.75dl/g。
PET起始料混合物的初始IV落入0.60至0.80dl/g的較寬范圍內(nèi)。這是因?yàn)镻ET由多種途徑獲得的緣故。某些原料可由0.60dl/g的較低IV組成。而其它原料可具有0.80dl/g的較高IV。當(dāng)然除了使用的其它更低IV的物料外，還可循環(huán)通過現(xiàn)有技術(shù)方法或本發(fā)明方法生產(chǎn)的高性能條材，其中對(duì)于現(xiàn)有高性能條材，這種條材可具有高達(dá)約0.90dl/g的平均IV或當(dāng)循環(huán)由本發(fā)明方法生產(chǎn)的高性能條材時(shí)，甚至具有更高IV。本發(fā)明由具有寬分布的較低平均初始IV的物料的非均相混合物生產(chǎn)的優(yōu)選物料，是也具有較寬IV分布而平均升至約0.95dl/g的物料，如圖3中的曲線B所示。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案在一系列特定加工參數(shù)下獲得的代表性期望結(jié)果。所得曲線的形狀取決于具體進(jìn)料特性和加工參數(shù)。然而，給出了獲得具有寬IV范圍但平均值對(duì)由具有寬范圍的較低IV的輸入材料制備高性能條是可接受的產(chǎn)品的一般性結(jié)果。還由圖3中的曲線D給出了最終平均IV隨停留時(shí)間延長而增加的一般性結(jié)果，其中最終產(chǎn)品的平均IV進(jìn)一步升高，而仍然寬的IV分布僅微小降低。
應(yīng)注意的是，具有可通過本發(fā)明之前的現(xiàn)有技術(shù)方法(該方法適合制造具有目前可接受的質(zhì)量和特性的高性能條材)獲得的平均IV(0.85dl/g)的SSP材料，可由本發(fā)明方法僅通過降低該方法中的停留時(shí)間制備。因此并且有利的是，若對(duì)于特定用途不要求增強(qiáng)的高條材性能(這些性能對(duì)于本發(fā)明方法目前在經(jīng)濟(jì)上是可行的)，則目前的高性能(即具有滿足目前這種條材要求的平均IV、拉伸強(qiáng)度和可熔合性)條材可更快且更經(jīng)濟(jì)地制備。圖3中標(biāo)記為C的曲線給出了這種降低停留時(shí)間的期望結(jié)果。如圖3所示和如上所述，所得約0.80dl/g的平均IV(具有寬范圍IV分布)適合制備目前的高性能條材，而且不需要現(xiàn)有技術(shù)方法的中間造粒步驟，因?yàn)槿缟纤觯寻l(fā)現(xiàn)寬IV分布對(duì)條材性能無不利影響。
如圖3所示和如上所述，當(dāng)對(duì)片料和厚塊料實(shí)施本發(fā)明方法后，所得材料具有覆蓋從低至0.70dl/g至高達(dá)1.5dl/g的寬范圍IV分布。所得材料的IV平均值為0.95dl/g。這是因?yàn)橛删哂?.60dl/g的低IV的厚塊料開始本發(fā)明方法，僅使IV輕微增加至約0.70dl/g(考慮到形狀和低起始IV)，但其它片料和顆粒將使IV增加至明顯更高的程度，高達(dá)1.5dl/g。本申請的發(fā)明之一在于，形成的產(chǎn)品的良好性能如拉伸強(qiáng)度依賴于最終的平均IV，而不依賴于以前認(rèn)為的高IV產(chǎn)品的窄范圍。
因此，將初始物料放入干燥器中預(yù)熱。在干燥器中，將PET和PVC物料在約270°至352°F下加熱約3.5小時(shí)。同時(shí)在干燥器中，PVC物料在溫度范圍270°至352°F下變?yōu)樽厣?。然后，將預(yù)熱的物料(包括棕色PVC)從預(yù)熱罐中取出并通過一對(duì)壓平輥卸料。
壓平輥使片料經(jīng)輥隙平穩(wěn)通過并將瓶頸厚塊料壓扁。通過壓扁厚瓶頸厚塊料，其幾何形狀變得更類似瓶壁片料。然而當(dāng)這些輥壓的瓶頸碎片加熱至約420°F的固態(tài)增粘溫度時(shí)，發(fā)現(xiàn)它們趨于再變?yōu)槠湓瓉淼男螤睢Ｗ鳛楸景l(fā)明的一個(gè)意想不到的效果，若將瓶頸碎片在壓扁之前在干燥器中結(jié)晶化，盡管當(dāng)加熱至約420°F時(shí)它們?nèi)在呌趶?fù)原，但已發(fā)現(xiàn)它們趨于形成很多裂紋或裂縫。這些裂紋和裂縫降低了從碎片內(nèi)任何點(diǎn)至表面的距離。因此，這些復(fù)原的帶有裂紋的碎片非常類似片料一樣進(jìn)行固態(tài)增粘。換言之，與厚塊料或顆粒相比，在更短的時(shí)間內(nèi)得到給定IV。
然后將片料沿傳送帶輸送并用高靈敏攝像機(jī)研究顏色。攝像機(jī)能夠分離棕色PVC片料。確定棕色PVC的位置并通過鼓風(fēng)或其它方式將棕色PVC片料從傳送帶鼓入卸料料箱中。此時(shí)，物料經(jīng)除去不需要的PVC片料純化后，僅由主要量的PET片料組成。將除去的棕色PVC片料稱重并與投入預(yù)熱器中的整個(gè)PET和PVC片料樣品對(duì)比。棕色PVC片料的重量與預(yù)熱PET片料的重量之和應(yīng)等于由PET和PVC片料組成的起始物料的重量，表明已除去所有PVC不純物。
使用干燥器獲得的一個(gè)好處在于可通過顏色從剩余的PET片料中分離出棕色PVC片料。在固態(tài)增粘聚合期間除去PVC片料的一個(gè)好處是防止生成鹽酸，鹽酸趨于損壞固態(tài)增粘聚合第二階段中使用的設(shè)備。另外，若進(jìn)行固態(tài)增粘聚合時(shí)在片料中發(fā)現(xiàn)PVC，則在擠出膜中會(huì)發(fā)現(xiàn)棕色條紋。若不除去PVC片料，則它們還會(huì)在擠出機(jī)中堵塞熔體過濾。若在片料中發(fā)現(xiàn)高濃度PVC，則會(huì)降低物料的特性粘度(IV)。此外，干燥器階段從片料中除去分子水，將在一定程度上增加片料的特性粘度，并增加片料中的儲(chǔ)能。
經(jīng)過干燥器后，將預(yù)熱的片料輸入固態(tài)增粘聚合第一階段。產(chǎn)品的厚度影響固態(tài)增粘至給定IV所需的時(shí)間。較厚的瓶頸厚塊料比較薄的瓶壁片料固態(tài)增粘至升高的IV慢。通常，對(duì)于瓶頸碎片通過SSP增加IV需要12小時(shí)，而瓶壁碎片達(dá)到相同增加需要3小時(shí)。第一階段包括通過使主要量的PET片料沉入料斗中而使其溫度升高。料斗由其中充滿氮?dú)獾臒o氧環(huán)境組成，將料斗中的物料溫度升至420°F。將片料連續(xù)加入料斗中并經(jīng)料斗輸送。在從料斗頂輸送至料斗底期間，片料暴露在約420°F至430°F的溫度下，同時(shí)特性粘度也略有增加。在一個(gè)實(shí)施方案中，此第一階段需要約1小時(shí)。
經(jīng)過料斗后，加熱的片料準(zhǔn)備進(jìn)入固態(tài)增粘聚合的第二階段。將片料連續(xù)投入料箱中。將加熱的PET片料在料箱中保持約4小時(shí)，在此期間片料從料箱頂落至料箱底。在氮?dú)庋h(huán)下將料箱中的溫度由380°F升至425°F。在本階段中，PET片料(其初始粘度范圍為約0.60至0.80dl/g)的特性粘度明顯升高，本階段結(jié)束后的PET片料平均IV為約0.95dl/g，并具有從約0.70dl/g至1.5dl/g的寬IV分布。這些加熱的高特性粘度片料可直接投入擠出機(jī)中生產(chǎn)高性能條材?？捎帽景l(fā)明方法生產(chǎn)IV至少0.90dl/g的高性能條材。已經(jīng)知道在本發(fā)明之前未制備出IV至少0.90dl/g的條材，因此這種條材代表本領(lǐng)域的顯著進(jìn)步。
第二階段使用的氮?dú)庋h(huán)示于圖2的流程圖中，它由將純氮?dú)廨斔椭亮舷涞缀蛷牧舷漤敳砍槌鑫畚锝M成。氮?dú)庾粤舷涞捉?jīng)片料向上流過。在此過程中，氮?dú)馀c片料反應(yīng)以提取乙醛、乙二醇和鹽酸(HCl)。一種方式是純化氮?dú)獬ノ廴疚?，而不是再次將純氮?dú)馔ㄈ氲獨(dú)庋h(huán)中。按照這種方式，氮?dú)饪稍偈褂?。將污染物通過多種方法從氮?dú)庵谐?。一種方法是通過Bepex配制的干燥劑方法。第二種方法是采用通過Buhler開發(fā)的催化氧氣方法除去廢物。從氮?dú)庋h(huán)中除去HCl的第三種方法是通過石灰袋過濾器，該過濾器從氣體流中除去HCl。從氮?dú)庋h(huán)中除去HCl的第四種方法是使氣體通過水噴淋由此將HCl吸入水流中。
在固態(tài)增粘聚合的第二階段中，放出少量HCl。然而HCl會(huì)在設(shè)備和方法的兩個(gè)方面中帶來問題。這兩方面是催化活性和腐蝕，特別是當(dāng)存在液態(tài)水時(shí)。已經(jīng)知道HCl會(huì)使鉑催化劑失活，但在本發(fā)明中的失活量并未完全定量。升高溫度可彌補(bǔ)一些催化劑的失活，當(dāng)增加了燒結(jié)催化劑的危險(xiǎn)(永久失活)。增加催化劑床尺寸也可彌補(bǔ)低活性。然而，這會(huì)增加催化劑成本，降低壓力，而且還需要增加鼓風(fēng)機(jī)功率。
HCl還會(huì)存在腐蝕問題，特別是在本發(fā)明中存在液態(tài)水時(shí)。液態(tài)水趨于從通過的氣體中吸收HCl并濃縮至腐蝕速率會(huì)產(chǎn)生問題的水平。這種情況出現(xiàn)在冷卻工藝流體的冷凝器后吸收床之前。
在一個(gè)實(shí)施方案中，如圖2所示，催化劑活性和腐蝕問題可通過使用堿性物質(zhì)防護(hù)床從本發(fā)明中盡可能除去HCl排除。這種防護(hù)床可緊接在催化劑床之前加入Buhler管線中，或最方便地緊接在固態(tài)增粘床之后加入集塵室裝置中。在另一實(shí)施方案中，可在集塵室后放置防護(hù)床以避免其被PET顆粒堵塞。在另一實(shí)施方案中，更簡單的Bepex設(shè)計(jì)省去催化劑床，這樣防護(hù)床緊接在固態(tài)增粘床后放置或放入過濾器中。在另一實(shí)施方案中，集塵室過濾器可用堿性固體如氧化鈣、石灰、苛性鈉或碳酸氫鹽涂布以中和酸。按此方式，可取代過濾器袋。
在另一實(shí)施方案中，防護(hù)床還可為水或碳酸氫鹽的噴淋室形式。
在再一實(shí)施方案中，本發(fā)明還包括一個(gè)用于檢測HCl量的檢測器。當(dāng)PVC料進(jìn)入固態(tài)增粘流體床中時(shí)，HCl的量偶爾能形成峰值。簡單的HCl檢測器可由已知流入滌氣器-擴(kuò)散器中的流體流速的少量流體流組成，所述滌氣器-擴(kuò)散器與自動(dòng)滴定單元連接。保持恒定pH的堿消耗量是測量HCl的簡單而直接的方式。
在又一實(shí)施方案中，由于事實(shí)上當(dāng)同時(shí)存在液態(tài)水和HCl或Cl2時(shí)鋼或甚至不銹鋼容易以過快速率腐蝕，本發(fā)明的設(shè)備可用另一些結(jié)構(gòu)材料如CPPC、PP或具有耐腐蝕涂層的鋼構(gòu)成。
已經(jīng)知道在Buhler干燥劑法中使用的13X分子篩可被酸降解。在另一實(shí)施方案中，可使用大體積床以補(bǔ)償損失的干燥功率。損壞的分子篩會(huì)產(chǎn)生粉末狀分子篩。若發(fā)生此現(xiàn)象，粉末會(huì)被帶入PET生產(chǎn)中和/或累積于干燥劑容器的下端并阻礙氣體流。為了防止發(fā)生此現(xiàn)象，可在裝置的一段設(shè)置過濾器以防止PET污染并容易進(jìn)入接近裝置底的出口，這樣容易清洗裝置。在另一實(shí)施方案中，還可通過在對(duì)從方法中出來的旁通干燥煙霧進(jìn)行再生操作期間，將高速氮?dú)夤嗳氪仓蟹乐勾爽F(xiàn)象。
通過上述任何一種方法除去污染物后，將已純化的氮?dú)庠偻ㄈ肓舷涞走M(jìn)行再次循環(huán)。
本發(fā)明方法可按間歇或連續(xù)方式進(jìn)行。用氮?dú)獬]發(fā)性聚合反應(yīng)產(chǎn)品(包括乙二醇)和可造成不需要的副反應(yīng)的其它不純物。例如，若進(jìn)行預(yù)加熱后仍有多于20ppm的PVC包含于片料中，則這些片料將產(chǎn)生HCl并使用于純化在SSP的第二階段中使用的氮?dú)獾母稍飫┙到狻Ｒ虼?，由于HCl與干燥劑之間的反應(yīng)，干燥劑一年要更換一次以上。
現(xiàn)在回到主要發(fā)明，片料通過料斗和料箱后，將產(chǎn)品取出或趁熱加入擠出機(jī)的進(jìn)料斗中，由此擠出機(jī)生產(chǎn)條材。加入擠出機(jī)中的熱物料在聚合物中儲(chǔ)存大量的熱，因此了降低擠出機(jī)中每磅聚合物所需的能量?？紤]到初始物料的特性粘度變化和相對(duì)寬范圍，由本發(fā)明方法獲得的產(chǎn)品的均勻程度是令人吃驚的。本發(fā)明最令人吃驚的一方面是加熱和固態(tài)增粘聚合消費(fèi)后的PET片料可既容易又快速地進(jìn)行，并且不會(huì)出現(xiàn)使用顆粒時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的諸如聚合物附聚、聚合物粘附加工設(shè)備、或聚合物降解問題。另一個(gè)意想不到的結(jié)果是用寬初始IV范圍材料可獲得高平均IV。再一個(gè)意想不到的結(jié)果是為獲得高性能塑料條材，對(duì)于要固態(tài)增粘和用于制備高性能條材的物料或?qū)τ谧罱K條材本身不需要窄IV范圍。
下列關(guān)系可用于促進(jìn)獲得所需增加特性粘度的最終結(jié)果。
特性粘度隨氮?dú)饬吭黾?、固態(tài)增粘聚合中的溫度升高和固態(tài)增粘聚合中的停留時(shí)間延長而增加。已發(fā)現(xiàn)，將片料預(yù)熱至反應(yīng)溫度可降低進(jìn)行聚合所需的料箱尺寸。此外，還發(fā)現(xiàn)與顆粒相比薄片料使IV增加更快，并且增加至更高的水平。
此外，由于與顆粒不同，片料在固態(tài)增粘聚合的第二階段中不發(fā)粘，因此片料是合適的。
在預(yù)熱或固態(tài)增粘聚合階段不加入氧氣，因?yàn)榇嬖谘鯕鈺?huì)使聚合物降解和著色。氮?dú)馐怯糜诠虘B(tài)增粘聚合中的優(yōu)選氣體，因?yàn)樗冉?jīng)濟(jì)又容易得到。
本發(fā)明還包括其它變化，本發(fā)明范圍僅受下面的權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求
1.一種制備適合用于生產(chǎn)高性能塑料條材的PET物料的方法，包括如下步驟收集具有主要在0.60dl/g至0.80dl/g范圍內(nèi)但高達(dá)0.95dl/g的寬IV(特性粘度)分布的PET物料；將收集的物料共混并將其改造為基本上由多種非均勻的類似片料和類似厚塊料的碎片組成的物料的非均相IV混合物；和直接將此非均相混合物進(jìn)行固態(tài)增粘聚合(SSP)以形成平均IV至少0.90dl/g的非均相物料。
2.權(quán)利要求1的方法，其中通過將類似厚塊料的碎片精制為類似片料的碎片進(jìn)一步改造類似片料和類似厚塊料的碎片的非均相混合物。
3.權(quán)利要求2的方法，其中進(jìn)一步的改造步驟包括將非均相混合物在壓力下輥壓以將類似厚塊料的碎片壓扁為類似片料的碎片。
4.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在固態(tài)增粘聚合步驟之前分辨和除去在來自收集和共混步驟的非均相混合物中發(fā)現(xiàn)的多個(gè)PVC顆粒的步驟。
5.權(quán)利要求4的方法，其中分辨和除去PVC顆粒的步驟進(jìn)一步包括在PVC顆粒變棕色的溫度下加熱改造的非均相混合物，和從改造的非均相混合物中基本上除去所有已知著色顆粒。
6.權(quán)利要求4的方法，其中固態(tài)增粘聚合步驟包括通過將氮?dú)馔ㄈ氲獨(dú)庋h(huán)中除去固態(tài)增粘聚合步驟的氮?dú)庋h(huán)部分中形成的大部分HCl污染物，和通過堿生材料防護(hù)床除去HCl污染物。
7.一種制備適合用于生產(chǎn)高性能塑料條材的PET物料的方法，包括如下步驟收集具有主要在0.60dl/g至0.80dl/g范圍內(nèi)但高達(dá)0.95dl/g的寬IV(特性粘度)分布的PET物料；將收集的物料共混并將其改造為基本上由多種非均勻的類似片料和類似厚塊料的碎片組成的物料的非均相IV混合物；和直接將此非均相混合物進(jìn)行固態(tài)增粘聚合(SSP)以形成平均IV至少0.85dl/g的非均相物料。
8.一種用于生產(chǎn)高性能塑料條材的非均相固態(tài)增粘PET物料，包括具有各種幾何形狀和0.60dl/g至0.80dl/g的初始寬IV分布的非均相PET混合物，該混合物已被直接固態(tài)增粘，所述非均相形狀混合物增粘至平均特性粘度至少0.90dl/g。
9.權(quán)利要求8的固態(tài)增粘物料，其中固態(tài)增粘的PET物料的IV為0.90dl/g至1.5dl/g。
10.權(quán)利要求9的固態(tài)增粘物料，其中將固態(tài)增粘PET物料用于生產(chǎn)高性能塑料條材。
11.權(quán)利要求10的固態(tài)增粘物料，其中由固態(tài)增粘PET物料生產(chǎn)的高性能塑料條材的IV為至少0.90dl/g。
12.一種用于生產(chǎn)高性能塑料條材的非均相固態(tài)增粘PET物料，包括具有各種幾何形狀和0.60dl/g至0.80dl/g的初始寬IV分布的非均相PET混合物，該混合物已被直接固態(tài)增粘，所述非均相形狀混合物增粘至平均特性粘度至少0.85dl/g。
13. 一種高性能塑料條材，包括由具有0.60dl/g至0.80dl/g的寬IV分布和各種幾何形狀的片狀材料的非均相混合物直接固態(tài)增粘至平均IV至少0.90dl/g的PET物料。
14.權(quán)利要求13的高性能塑料條材，其中高性能塑料條材進(jìn)一步包括0.90dl/g至至少1.5dl/g的平均IV。
15.一種高性能塑料條材，包括由具有0.60dl/g至0.80dl/g的寬IV分布和各種幾何形狀的片狀材料的非均相混合物直接固態(tài)增粘至平均特性粘度至少0.80dl/g的PET物料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用寬特性粘度的消費(fèi)后和非消費(fèi)后PET制備條材的方法,通過以片料形式直接固態(tài)增粘聚合成具有適合高性能條材擠出的升高的非均相Ⅳ的PET產(chǎn)品。本發(fā)明方法通過如下方式升高主要由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)組成的消費(fèi)后樹脂的Ⅳ;將消費(fèi)后的塑料切割為片料和厚塊料,輥壓片料和厚塊料,預(yù)熱片料,進(jìn)一步在熱氮?dú)鈿夥障录訜崞虾秃駢K料,由此提高特性粘度。本發(fā)明具有升高粘度的PET聚合物提供適合生產(chǎn)高性能條材的聚合物。
文檔編號(hào)C08J11/06GK1192451SQ9810367
公開日1998年9月9日 申請日期1998年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月3日
發(fā)明者D·馮·艾登, G·L·瓦德納斯, M·C·安芮奎茨, K·G·艾得姆司, J·P·尼爾斯 申請人:伊利諾斯工具制造公司