烯烴-馬來酸酐共聚物組合物及其用圖
【專利說明】烯烴-馬來酸酐共聚物組合物及其用途
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)要求根據(jù)35U. S. C. §119(e)，2012年7月6日提交的題為"Olefin-Maleic Anhydride Copolymer Compositions And Uses Thereof (稀徑-馬來酸酐共聚物組 合物及其用途)"的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/668, 687,和2013年3月15日提交的題為 "Olefin-Maleic Anhydride Copolymer Compositions And Uses Thereof (稀徑-馬來酸 酐共聚物組合物及其用途)"的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/788, 941的優(yōu)先權(quán)。那些申請(qǐng)各自 公開內(nèi)容的整體通過引用在此并入。
[0002] 聚合物樹脂通常以包含聚合物樹脂、其它聚合物、一種或多種添加劑、填料和增強(qiáng) 劑的混合物或復(fù)合物使用，與使用聚合物樹脂自身，然后轉(zhuǎn)化為經(jīng)擠出或模塑的最終部件 或制品相比較，其改善了聚合物制劑的一種或多種性能。當(dāng)添加劑以低載量水平使用時(shí)，添 加劑通常以兩步加入以保證添加劑在聚合物樹脂中分布的均勻性。這兩步添加過程允許在 最終混配步驟中消除或最小化添加劑的直接控制。兩個(gè)步驟通常為：（1)將添加劑摻入載 體樹脂中以產(chǎn)生比最終混配聚合物樹脂中添加劑的目標(biāo)濃度更高濃度的中間塑料組合物， 即"濃縮物"或"母料"的形式；和（2)組合母料與聚合物樹脂和其它組分以產(chǎn)生最終聚合 物制劑。通常，母料的載體樹脂組分為相同的聚合物或塑料材料，其在第二步中減濃（let down)。制備母料的該方法為聚合物或塑料混配領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。
[0003] 當(dāng)使用的添加劑為高反應(yīng)性時(shí)，例如：使用烯烴-馬來酸酐共聚物以形成連同聚 酰胺的聚合物制劑（W02012/024268 Al中所述)，制備母料呈現(xiàn)多種挑戰(zhàn)。一個(gè)挑戰(zhàn)出現(xiàn)在 母料制備中，為選擇化學(xué)相容性組分（即母料中的組分不相互反應(yīng)）用于母料。另一個(gè)挑戰(zhàn) 為保證包含母料的烯烴-馬來酸酐共聚物不會(huì)相分離。當(dāng)烯烴-馬來酸酐共聚物與載體樹 脂化學(xué)上不相容時(shí)，可發(fā)生相分離。如果相分離發(fā)生在母料中，會(huì)有添加劑的加入在聚合物 制劑中不均勻的風(fēng)險(xiǎn)。第三個(gè)挑戰(zhàn)是在與聚酰胺混配期間避免非常高的粘度和隨之發(fā)生的 非常高的扭矩，其可由烯烴-馬來酸酐共聚物與聚酰胺的快速反應(yīng)性引起。該粘度增長(zhǎng)不 會(huì)在第一段中描述的大多數(shù)常規(guī)聚合物或塑料混配期間發(fā)生。用于制備母料的大多數(shù)典型 載體樹脂遭受一個(gè)或多個(gè)問題并且不適合于生產(chǎn)烯烴-馬來酸酐共聚物的母料。
[0004] 本文描述在載體樹脂基體中包含烯烴-馬來酸酐共聚物和一種或多種添加劑的 母料組合物。本文也描述了母料增強(qiáng)聚合物制劑(包含與母料混配的聚酰胺)的處理和性能 的用途。母料的某些所需的特性包括：母料改善在最終組合物中的添加劑加入的均勻性，母 料減少在處理期間最終聚合組合物的扭矩，用于形成母料的載體樹脂不與添加劑反應(yīng)，添 加劑與載體樹脂不相分離，載體樹脂與正在配制的聚合物不相分離，載體樹脂在通常用于 處理聚酰胺的處理溫度和處理?xiàng)l件下保持熱穩(wěn)定性，和載體樹脂在聚合物制劑中的存在不 應(yīng)有害地影響配置的聚合物的性能。
[0005] 用于形成本文描述的母料組合物的烯烴-馬來酸酐共聚物不是每個(gè)分子鏈上具 有一個(gè)或兩個(gè)馬來酸酐基團(tuán)的接枝共聚物，而是在聚合物主鏈上具有多個(gè)馬來酸酐基團(tuán)的 真共聚物。在一個(gè)實(shí)施方案中，烯烴-馬來酸酐共聚物是烯烴和馬來酸酐的交替共聚物。 在另一個(gè)實(shí)施方案中，烯烴和馬來酸酐單體的摩爾比率為1:1。在一個(gè)說明性實(shí)例中，乙 烯-馬來酸酐共聚物為ZeMac?商標(biāo)下出售的1:1交替共聚物的一種。
[0006] 烯烴-馬來酸酐共聚物通常為具有變化的分子量的粉末且可作為增鏈劑與聚酰 胺在擠出過程中反應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，母料包含一種或多種添加劑、熱穩(wěn)定的高熔體流 動(dòng)聚合物和相容的載體樹脂。說明性添加劑包括但不限于：抗氧化劑、成核劑、著色劑、塑化 劑、潤(rùn)滑劑、流變改性劑、摩擦改性劑、其它處理助劑和聚酰胺的熱穩(wěn)定劑。如本文描述的說 明性實(shí)例所示，在通過將聚酰胺與烯烴-馬來酸酐共聚物母料混配形成的聚酰胺制劑中， 觀察到對(duì)機(jī)械性能增強(qiáng)的不期望的協(xié)同作用。
[0007] 相信母料組合物通過聚酰胺的增鏈增強(qiáng)了聚酰胺的機(jī)械性能。它的一個(gè)有用的應(yīng) 用為升級(jí)再循環(huán)聚酰胺。在本文中術(shù)語"再循環(huán)"可包括再處理、再研磨和回收的聚酰胺。 然而，也相信增鏈劑（即烯烴-馬來酸酐共聚物）太快地或隨機(jī)地反應(yīng)，則將聚酰胺與其混 配可有害地影響聚酰胺的性能。相信包括烯烴-馬來酸酐共聚物的母料的使用阻止了在混 配階段，烯烴-馬來酸酐共聚物與存在于聚酰胺聚合物上的反應(yīng)性部分的過早反應(yīng)，增加 了烯烴-馬來酸酐共聚物遍及聚合物的分散，并使烯烴-馬來酸酐共聚物的局部高濃度的 可能性最小化，因此阻止了凝膠化。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的母料的使用增加了熔 融所添加的烯烴-馬來酸酐共聚物所需的時(shí)間，減少或消除了局部（點(diǎn)）反應(yīng)的發(fā)生。相信 延遲的反應(yīng)時(shí)間允許增鏈劑完全分散遍及聚酰胺聚合物，促進(jìn)均勻性鏈增長(zhǎng)。
[0008] 本文描述的母料可以丸粒、薄片、球、顆粒狀或其他形式生產(chǎn)。
[0009] 當(dāng)使用注射模塑作為本文描述的母料最終轉(zhuǎn)化的常用方法之一時(shí)，應(yīng)注意本文描 述的母料在其它方法中有用，例如：吹塑、旋轉(zhuǎn)成形、纖維成形、薄膜或片材擠出和熱成形。 [0010] 本文描述的實(shí)例表明母料的使用也消除或減少由烯烴-馬來酸酐共聚物(其不是 以母料的形式）不均勻進(jìn)料導(dǎo)致的許多處理問題的嚴(yán)重性，在與聚酰胺的反應(yīng)性擠出期間 (即反應(yīng)性混配)，產(chǎn)生更平順的處理和更均勻的扭矩值。在與聚酰胺混配期間烯烴-馬來酸 酐共聚物的不均勻進(jìn)料導(dǎo)致波動(dòng)的、不均勻的束直徑、起泡、頻繁的束斷裂和不穩(wěn)定過程。 [0011] 本文描述在載體樹脂中包含烯烴馬來酸酐共聚物和任選的穩(wěn)定劑添加包的母料 組合物。本文也描述了在載體樹脂中包含乙烯馬來酸酐共聚物（EMH)與任選的穩(wěn)定劑添 加包的母料組合物。穩(wěn)定劑包含有單獨(dú)或組合使用的添加劑。穩(wěn)定劑包中的說明性添加劑 包括但不限于，一種或多種酚類抗氧化劑，例如Ν，Ν' -己烷-1，6-二基雙[3-(3, 5-二-叔 丁基-4-羥苯基丙酰胺）](如Irganox?1098和ΒΝΧ1098)，亞磷酸鹽例如三（2, 4-二-叔 丁基苯基）亞磷酸鹽（如Irgaphos?168和Benefos?1680)，硫醋，碘化亞銅（CuI)，碘化鉀 (KI)和/或其它穩(wěn)定劑。應(yīng)理解聚合物混配領(lǐng)域的技術(shù)人員可選擇用于聚酰胺的添加劑 或穩(wěn)定劑包和/或處理?xiàng)l件的合適組合。在一個(gè)說明性實(shí)例中，穩(wěn)定包為全部聚合物制劑 的約0· 01%-約5. 0%w/w，或約0· 1%-約2. 0%w/w ;或約最終組合物中的0· 25%-L 0%w/w和約 L 0%-約30%w/w或母料中的約5. 〇-約15%w/w。
[0012] 塑化劑、潤(rùn)滑劑、流變改性劑、摩擦改性劑和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它添加劑也 可任選加入到取決于應(yīng)用需求的混合物中。說明性添加劑包括熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、阻燃 劑、聚合調(diào)節(jié)劑、塑化劑、潤(rùn)滑劑、流變改性劑、摩擦改性劑、防粘連劑、抗氧化劑、抗靜電劑、 顏料、染料、玻璃纖維、其它的增強(qiáng)或非增強(qiáng)填料或它們的混合物。
[0013] 在本文描述的一個(gè)實(shí)施方案中，是用交替的1:1乙烯馬來酸酐共聚物（EMAH)生產(chǎn) 烯烴-馬來酸酐共聚物母料的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括擠出混配步驟。所 述擠出混配步驟可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的設(shè)備完成。在塑料工業(yè)中，混配為將一種或 多種聚合物與一種或多種添加劑混合，以在一個(gè)或多個(gè)步驟中生產(chǎn)塑料化合物的方法。進(jìn) 料（添加到混配過程中的化合物和/或聚合物組分）可為丸粒、薄片、碎片、粉末和/或液 體的形式。母料產(chǎn)物通常形成丸粒形式，用于其它塑料成形過程，例如擠出、熱成形、吹塑和 /或注射模塑。雙螺桿擠出機(jī)或連續(xù)攪拌機(jī)的使用為優(yōu)選的，其中擠出機(jī)裝備有進(jìn)料器，裝 備進(jìn)料器用于處理低堆密度的粉末，因?yàn)樗鼈冊(cè)谳^低熔化溫度下產(chǎn)生較好的混合。這些的 大部分具有由用于混合、傳送、排出和添加劑進(jìn)料區(qū)段組成的螺桿和筒。當(dāng)載體樹脂更有彈 性時(shí)，使用其它的塑料混配設(shè)備用于混配也可能是有利的，例如單螺桿擠出機(jī)、擺動(dòng)螺桿擠 出、連續(xù)攪拌機(jī)、班伯里混合機(jī)和行星擠出機(jī)。工藝參數(shù)，例如每個(gè)區(qū)段或區(qū)域的溫度、進(jìn)料 速率、停留時(shí)間和螺桿速度可由本領(lǐng)域技術(shù)人員調(diào)節(jié)用于每個(gè)應(yīng)用。
[0014] 本文描述包含與所述一種或多種烯烴-馬來酸酐共聚物母料混配的聚酰胺的