用于制備澄清制品的組合物和方法
【專利說明】用于制備澄清制品的組合物和方法
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2007年2月5日、申請(qǐng)?zhí)枮?00780012633. 2、發(fā)明名稱"用于 制備澄清制品的組合物和方法"的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 通過在聚合物如聚丙烯中添加澄清劑，可將該聚合物制成具有降低的霧度（haze) 的制品。一般通過將澄清劑（clarifying agent)添加至聚合物中而使固體塑料制品如食 品貯藏容器、家用塑料產(chǎn)品等澄清（clear)。一般將澄清劑作為"添加劑組合包（additive package)"預(yù)混物的一部分添加至聚合物中，該"添加劑組合包"預(yù)混物除了包括澄清劑 之外還可包括下述物質(zhì)中的一種或多種：抗氧化劑、酸清除劑（acid scavenger)、爽滑劑 (slip agent)、光穩(wěn)定劑、光學(xué)增白劑和UV光吸收劑。
[0004] 現(xiàn)參考圖1，在澄清劑的常規(guī)用途中，可將各種通常的塑料添加劑與澄清劑組合。 然后，可對(duì)所得的混合物進(jìn)行低強(qiáng)度或高強(qiáng)度地混合。添加聚合物，然后混合所得的批料， 再通過熱配混（heat compounding)以形成聚合物。成形工藝如注塑，熱成形，注還拉伸吹 塑（injection stretch blow molding, "ISBM"），或擠壓吹塑（"EBM"）可用于制品的制 造。
[0005] 如圖1所示，有時(shí)在成形工藝之中或剛好在成形工藝之前添加著色劑（其可以為 與聚合物預(yù)混的母料的形式）。在工業(yè)界中該操作是塑料著色的一種方式。在此方式中， 可將相對(duì)高含量（500~1000 ppm)的著色劑混合并充分分散于塑料中。對(duì)于在約500~ 1000 ppm范圍內(nèi)的含量，該方法是令人滿意的。常規(guī)方法適用于實(shí)施高程度的著色以制備用 于日常用途的明亮有色的塑料制品。
[0006] 以非常低的添加劑濃度水平來將添加劑充分分散于塑料或聚合物中是困難的。例 如，以很低的添加劑含量水平將添加劑分散于聚合物中通常需要幾個(gè)步驟。例如，可將添加 劑以"逐降（let-down) "的方式添加到聚合物中以使該添加劑在大約1000 Oppm的范圍內(nèi)。 除非另外指出，在本文中所有的比率是按重量計(jì)的。然后，可能需要另一"逐降"步驟以使 添加劑在幾百ppm的范圍內(nèi)。有時(shí)，可能需要第三"逐降"以使添加劑在小于IOppm或小于 5ppm的范圍內(nèi)。因此，在幾個(gè)ppm的范圍內(nèi)應(yīng)用添加劑必須以幾個(gè)分立的步驟來完成，且通 常不能利用常規(guī)制造設(shè)備在僅一步驟內(nèi)輕易完成。達(dá)到添加劑在聚合物中的充分和均質(zhì)的 分散是困難的。當(dāng)使用很低的添加劑含量時(shí)實(shí)現(xiàn)分散是非常困難的。在大多數(shù)聚合物制造 應(yīng)用中，以低含量實(shí)現(xiàn)非常高程度的分散是困難的且花費(fèi)時(shí)間的。
[0007] 在工業(yè)界中，一直在尋找改善聚合物制品的視覺外觀或澄清度（clarity)的添加 劑。在基本上未著色（"透明"）塑料制品的情況下，常進(jìn)行霧度試驗(yàn)來測(cè)定澄清的塑料制 品或板材所顯示的霧度水平。通常，在塑料制造工業(yè)中塑料制品的視覺外觀是商業(yè)上重要 的。
[0008] 在零售店，為了陳列通常堆放塑料制品如貯藏容器。當(dāng)將4或5個(gè)未著色的塑料 制品（如食品貯藏容器）堆放于零售架上，該堆的集體霧度按堆中制品數(shù)而"累加"。因此， 當(dāng)4或5個(gè)左右的制品（產(chǎn)品）在商店貨架上堆放和相互嵌套時(shí)，原來單獨(dú)看上去可呈透 明的制品卻幾乎不透明了。
[0009] 消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)透明的塑料在許多產(chǎn)品應(yīng)用中是非常期望的。例如，在貯藏容器的情 況下，消費(fèi)者可能想要看見容器的內(nèi)容物。在貯藏容器市場(chǎng)上透明的容器可帶來額外的收 益。改善塑料的視覺外觀的添加劑是非常期望的。改善塑料制品在該制品堆放或嵌套時(shí)的 視覺外觀的塑料添加劑是非常期望的。本發(fā)明旨在做出這樣的改進(jìn)。
【附圖說明】
[0010] 本說明書闡述了完整且可行的本發(fā)明公開，包括向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯示的最 佳實(shí)施方式。圖2顯示了實(shí)施本發(fā)明的一種方式，其中制備了澄清劑和著色劑的第一共混 物。圖3顯示了供替換的本發(fā)明實(shí)施方案，其中使用了著色劑添加劑前體。圖4顯示了又 另一實(shí)施方案，其中使用了低著色劑含量母料。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 已發(fā)現(xiàn)非常低含量的著色劑，當(dāng)高度分散于聚合物中時(shí)，對(duì)由該聚合物制備的塑 料制品提供增強(qiáng)的視覺益處。非常低的含量（即，按重量計(jì)小于約5ppm)，這樣著色劑在應(yīng) 用于本發(fā)明的實(shí)施時(shí)，常常其濃度不是高至足以將塑料制品著色到任何有效的程度。因此， 通過儀器方法如分光光度計(jì)測(cè)量，該塑料制品保持基本上透明，且被稱為"基本上無色"或 "基本上未著色"。
[0012] 在一些應(yīng)用中，所測(cè)的霧度霧度）值相對(duì)于未使用著色劑制備的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照制 品是基本上未改變的。但是，人試驗(yàn)對(duì)象報(bào)道這類制品有非常適宜的透明度和外觀。人觀 察者的統(tǒng)計(jì)顯著數(shù)顯示這種方式制備的制品是非常透明且視覺上適宜的，即使其百分?jǐn)?shù)霧 度的度量未降低。
[0013] 據(jù)信，增強(qiáng)的視覺益處是因?yàn)樵诰酆衔镏写嬖诜浅５秃康闹珓?。著色劑一?用于在這類制品中賦予可視的顏色，非常低含量水平的著色劑實(shí)際上可使透明的塑料顯得 更加透明。著色劑的這種用途相反于著色劑的最常規(guī)的應(yīng)用。
[0014] 當(dāng)非常高度地分散這類著色劑時(shí)，該著色劑在改善制品外觀上的效果是極其顯著 的。對(duì)于試驗(yàn)人對(duì)象，置于這種板材（或者塑料薄片）后的圖像如照片，比置于在沒有這樣 高度分散的著色劑條件下制備的對(duì)照板材后的相同圖像有時(shí)顯得更生動(dòng)和明亮。雖然這種 視覺效果的嚴(yán)格機(jī)理未知，但是該效果已在本發(fā)明的開展的過程中得到了證實(shí)。
[0015] 本發(fā)明提供了包含澄清劑和水不溶性著色劑的組合物。該水不溶性著色劑可包含 至少一種顏料。術(shù)語"水不溶性"意指在室溫時(shí)小于約0.1克溶解于100克水中。著色劑 的份數(shù)與澄清劑的份數(shù)之比為約50~10000份比1百萬份。在一實(shí)施方案中，澄清劑包含 二亞芐基山梨糖醇的衍生物?？赏ㄟ^混合該組合物與聚丙烯而形成澄清的聚丙烯樹脂組 合物。在本發(fā)明的一些具體應(yīng)用中，著色劑對(duì)澄清劑之比包括約200~5000份著色劑比1 百萬份澄清劑。
[0016] 在一些應(yīng)用中，樹脂組合物提供著色劑濃度小于總樹脂組合物的約5ppm。此外，該 樹脂組合物可另外包含濃度為約總樹脂組合物的500~5000ppm的澄清劑。所述組合物和 /或樹脂可制成制品。
[0017] 所述水不溶性著色劑可以是黑色著色劑，但是在本發(fā)明的實(shí)施中著色劑并不要求 是黑色的。在一實(shí)施方案中，如圖3所示，形成了著色劑添加劑前體。該前體是通過混合第 一共混物與下述物質(zhì)中的一種或多種：抗氧化劑、酸清除劑、爽滑劑、光穩(wěn)定劑、UV光吸收 劑和/或光學(xué)增白劑而制得的。
[0018] 通過將澄清劑和著色劑的第一共混物與聚烯烴（包括聚丙烯）組合，可制備母料 組合物（如圖4所示）。對(duì)于一些應(yīng)用，該母料組合物可提供占母料組合物重量約1~40 % 的澄清劑。然后這種濃縮的著色母料可應(yīng)用于成形工藝（forming process)，這用來將著色 劑稀釋至很低的含量水平。
[0019] 可制造包含高度分散的炭黑顏料的高度澄清的聚丙烯制品，其中該炭黑顏料是基 本上水不溶性的。在該制品中炭黑顏料的含量為占所述制品的約0. 25~5ppm。
[0020] 可通過形成第一共混物的方法制備高度澄清且基本上無色的聚丙烯制品。第一 共混物包含澄清劑和著色劑，其中將所述第一共混物以相繼步驟分散于聚丙烯內(nèi)。該著色 劑還包含至少一種顏料，在所述制品中所述著色劑的濃度含量為占所述制品的約0. 25~ 5ppm〇
[0021] 也可提供著色劑添加劑前體組合物，其中該前體組合物包含澄清劑和水不溶性著 色劑。該水不溶性著色劑包含至少一種顏料。所述組合物進(jìn)一步包含約50~10000份的 著色劑對(duì)1百萬份的澄清劑的比例。所述組合物使用了至少一種其它添加劑。所述其它添 加劑選自下組：抗氧化劑、酸清除劑、爽滑劑、光穩(wěn)定劑、光學(xué)增白劑和UV光吸收劑。所定義 的著色劑添加劑前體可與聚合物如聚丙烯一起使用或混合。可通過將該組合物與聚丙烯組 合來形成澄清的聚丙烯樹脂組合物，該樹脂組合物中著色劑的濃度占總樹脂組合物小于約 5ppm。這類樹脂組合物可另外包含澄清劑，其濃度為占總樹脂組合物的約500~5000ppm。 上面定義的樹脂組合物的制品也可在實(shí)施本發(fā)明的方法中形成。
[0022] 制備具有高度分散的著色劑的澄清熱塑性塑料制品的方法公開于本發(fā)明的實(shí)施 中。該方法涉及使用澄清劑和著色劑，其中該著色劑提供至少一種顏料。然后，將該著色劑 與澄清劑混合以形成第一共混物。將該第一共混物與聚合物混合以形成配混樹脂組合物 (compounded resin composition)。如此可能制備具有高度分散的著色劑的澄清熱塑性塑 料制品，其提供改善的消費(fèi)者吸引力和改善的外觀。該方法中所用的著色劑的含量可以為 占所述制品的約0.25~5ppm。所述著色劑可以是水不溶性著色劑。對(duì)于很多應(yīng)用，澄清劑 為DBS的衍生物。產(chǎn)生于所述方法的制品可由多種成形工藝之一來制備，包括例如下列成 形工藝：注塑、擠壓吹塑、注坯拉伸吹塑和熱成形。
[0023] 可利用多種不同的方法將低含量的這類著色劑分散于聚合物中。但是，達(dá)到高分 散是相當(dāng)有挑戰(zhàn)性的。如圖2所示，實(shí)現(xiàn)著色劑在這類制品中充分分散的方法，是通過使澄 清劑與著色劑首先形成澄清劑/著色劑共混物或者"第一共混物"來實(shí)現(xiàn)。該第一共混物 通常是粒狀的。所述第一共混物可任選地與聚合物，或與添加劑"組合包"（即，抗氧化劑、 酸清除劑、爽滑劑、光穩(wěn)定劑、光學(xué)增白劑和/或UV吸收劑）組合。所述第一共混物和這些