Кремнийсодержащее соединение в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку, для полиолефиновых композиций
Номер патента: 15630
Опубликовано: 31.10.2011
Авторы: Карлссон Рогер, Султан Бернт-Оке, Фагрелль Ола
Формула / Реферат
1. Применение кремнийсодержащего соединения в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку, при приготовлении полиолефиновой композиции, содержащей поперечно сшиваемый полиолефин с гидролизуемыми силановыми группами и катализатор силанольной конденсации, где кремнийсодержащее соединение имеет структуру формулы
где R1 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R1, и представляют собой алкильную, арилалкильную, алкиларильную или арильную группу, содержащую от 1 до 40 атомов углерода, при условии, что, если присутствует более одной группы R1, общее количество атомов углерода групп R1составляет максимально 60;
R2 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R2, и представляют собой алкокси, арилокси, алкиларилокси или арилалкилоксигруппу, содержащую от 1 до 15 атомов углерода, при условии, что, если присутствует более одной группы R2, общее количество атомов углерода в алкильных остатках групп R2 составляет максимально 40;
R3 представляет собой -R4SiR1pR2q, где
р равно от 0 до 3,
q равно от 0 до 3,
при условии, что р + q равно 3 и
R4 представляет собой -(CH2)rYs(CH2)t-, где r и t по отдельности равны от 1 до 3, s равно 0 или 1 и Y представляет собой дифункциональную гетероатомную группу, выбранную из -О-, -S-, -SO-, -SO2-, -NH-,
-NR1- или -PR1-, где R1 и R2имеют вышеуказанные значения, х равно от 0 до 3, у равно от 1 до 4, z равно 0 или 1, при условии, что х+у+z=4; и m=1 или 2.
2. Применение по п.1, где в формуле (I) R1 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R1, и представляют собой алкильную, арилалкильную, алкиларильную или арильную группу, содержащую от 1 до 30 атомов углерода, при условии, что, если присутствует более одной группы R1, общее количество атомов углерода групп R1составляет максимально 60.
3. Применение по п.1 или 2, где в формуле (I) R1 представляет собой линейную или разветвленную С6-С22-алкильную группу.
4. Применение по п.1 или 2, где в формуле (I) R2 представляет собой линейную или разветвленную С1-С10-алкоксигруппу.
5. Применение по п.1 или 2, где в формуле (I) х=1, у=3, z=0 и m = 1.
6. Применение по п.1 или 2, где кремнийсодержащее соединение представляет собой гексадецилтриметоксисилан.
7. Применение по п.1 или 2, где количество кремнийсодержащего соединения составляет от 0,001 до 5 мас.% от общей массы композиции.
8. Применение по п.1, где поперечно сшиваемый полиолефин с гидролизуемыми силановыми группами представляет собой полиэтилен с гидролизуемыми силановыми группами.
9. Применение по п.8, где в поперечно сшиваемом полиолефине силановые группы присутствуют в количестве, равном от 0,001 до 15 мас.%.
10. Применение по п.1, где катализатор силанольной конденсации содержит органическую сульфокислоту.
11. Применение по п.10, где катализатор силанольной конденсации содержит органическую сульфокислоту, содержащую по меньшей мере 10 атомов углерода и по меньшей мере одну ароматическую группу.
12. Применение по п.11, где катализатор силанольной конденсации содержит органическую сульфокислоту структурной формулы
где Ar представляет собой арильную группу, которая может быть незамещенной или замещенной по меньшей мере одной С4-С30-алкильной группой, и катализатор силанольной конденсации содержит от 10 до 200 атомов углерода, и х равен по меньшей мере 1.
13. Применение по п.1, где композиция имеет скорость течения расплава СТР21(190°С, 21,6 кг), равную по меньшей мере 50 г/10 мин, при экструдировании при температуре в диапазоне от 20 до 240°С.
Текст
Дата публикации и выдачи патента Номер заявки Изобретение относится к применению кремнийсодержащего соединения в качестве добавки,облегчающей технологическую обработку, при приготовлении полиолефиновой композиции,содержащей поперечно-сшиваемый полиолефин с гидролизуемыми силановыми группами и катализатор силанольной конденсации, где кремнийсодержащее соединение имеет структуру формулы (R1)x[Si(R2)y(R3)z]m (I), где R1 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R1, и представляют собой алкильную, арилалкильную, алкиларильную или арильную группу, содержащую от 1 до 40 атомов углерода, при условии что, если присутствует более одной группы R1, общее количество атомов углерода групп R1 составляет максимально 60; R2 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R2, и представляют собой алкокси, арилокси, алкиларилокси или арилалкилоксигруппу, содержащую от 1 до 15 атомов углерода, при условии что, если присутствует более одной группы R2, общее количество атомов углерода в алкильных остатках групп R2 составляет максимально 40; R3 представляет собой -R4SiR1pR2q, где р равно от 0 до 3, q равно от 0 до 3, при условии, что р + q равно 3, и R4 представляет собой -(CH2)rYs(CH2)t-, где r и t по отдельности равны от 1 до 3, s равно 0 или 1,и Y представляет собой дифункциональную гетероатомную группу, выбранную из -О-, -S-, -SO-, SO2-, -NH-, -NR1- или -PR1-, где R1 и R2 имеют вышеуказанные значения, и х равно от 0 до 3, у равно от 1 до 4, z равно 0 или 1, при условии, что x + y + z = 4; и m = 1 или 2.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БОРЕАЛИС ТЕКНОЛОДЖИ ОЙ (FI) 015630 Изобретение относится к применению кремнийсодержащего соединения в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку, при приготовлении полиолефиновых композиций. Полиолефиновые композиции часто содержат несколько полимерных компонентов, как, например,полиолефиновые смолы с различными свойствами, такими как различные молекулярные массы или различное содержание сомономера. Кроме того, в полиолефиновой композиции обычно присутствуют органические и/или неорганические аддитивы, такие как стабилизаторы. Природа и количество таких полиолефиновых смол и таких аддитивов зависит от конкретного применения, для которого разработана полиолефиновая композиция. Чтобы получить гомогенный конечный продукт, важно добиться очень хорошего перемешивания компонентов полиолефиновой композиции, включая очень хорошее диспергирование аддитивов в полимерной матрице. Кроме того, также желательно получить высокий выход на технологической стадии,например, высокий выход экструдера, в котором композицию экструдируют. Известно, что на стадии приготовления полиолефиновой композиции, например, экструзией, перемешивание, а следовательно, диспергирование аддитивов, можно улучшить путем увеличения потребляемой мощности экструдера. Конечно, также более высокий выход экструдера требует подведения к экструдеру большей потребляемой мощности. Однако вследствие повышения температуры полиолефиновой композиции, вызванной трением, количество подводимой энергии и, следовательно, выход экструдера ограничены, поскольку обычно полиолефиновая композиция начинает разлагаться при температуре, равной примерно 200 С. Таким образом, было бы желательно иметь полиолефиновую композицию,позволяющую подводить к экструдеру большую мощность и, следовательно, получать более высокий выход экструдера при пониженных температурах, предотвращая, таким образом, разложение полиолефина. Кроме того, чтобы предотвратить, насколько это возможно, разложение полиолефина и максимизировать выход экструдера, также желательно, чтобы композиция оставалась в экструдере как можно меньшее время, т.е. желательно уменьшать время удерживания в экструдере. Наконец, для многих областей применения, таких как полупроводниковые слои в кабелях среднего или высокого напряжения, требуется высокое качество поверхности, включая гладкость поверхности,экструдированной полиолефиновой композиции. Следовательно, целью настоящего изобретения является предоставление добавки, облегчающей технологическую обработку, для применения в полиолефиновых композициях, посредством чего улучшая технологические свойства полиолефиновых композиций, в частности, приводя к пониженной температуре экструзии и более высокому выходу при экструзии, уменьшенному времени удерживания в экструдере и улучшенному качеству поверхности после экструзии. Итак, неожиданно было обнаружено, что вышеуказанные цели можно достичь путем применения кремнийсодержащего соединения в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку, при приготовлении полиолефиновых композиций. Таким образом, в настоящем изобретении предложено применение кремнийсодержащего соединения в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку, при приготовлении полиолефиновой композиции, содержащей поперечно сшиваемый полиолефин с гидролизуемыми силановыми группами и катализатор силанольной конденсации, где кремнийсодержащее соединение имеет структуру формулы где R1 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R1, и представляют собой алкильную, арилалкильную, алкиларильную или арильную группу, содержащую от 1 до 40 атомов углерода, при условии что, если присутствует более одной группы R1, общее количество атомов углерода групп R1 составляет максимально 60;R2 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R2, и представляют собой алкокси, арилокси, алкиларилокси или арилалкилоксигруппу, содержащую от 1 до 15 атомов углерода, при условии что, если присутствует более одной группы R2, общее количество атомов углерода в алкильных остатках групп R2 составляет максимально 40; R3 представляет собой -R4SiR1pR2q,где р равно от 0 до 3, q равно от 0 до 3, при условии, что р + q равно 3, иR4 представляет собой -(CH2)rYs(CH2)r, где r и t по отдельности равны от 1 до 3, s равно 0 или 1, и Y представляет собой дифункциональную гетероатомную группу, выбранную из -О-, -S-, -SO-, -SO2-, -NH-,-NR1- или -PR1-, где R1 и R2 имеют вышеуказанные значения, и х равно от 0 до 3, у равно от 1 до 4, z равно 0 или 1, при условии, что х + y + z = 4; и m = 1 или 2. Применение согласно изобретению приводит к улучшенным технологическим свойствам полиолефиновой композиции, поскольку это делает возможным, например, экструзию полиолефиновой композиции при значительно сниженной температуре и, в то же самое время, с очень хорошей степенью дисперсности и высоким выходом. Таким образом, возможно осуществлять производственные циклы гораздо большей длительности. Более того, композиция после приготовления смеси имеет очень хорошее качество поверхности,например, гладкость поверхности и низкое содержание участков гелевидной массы. В частности, высо-1 015630 кое качество поверхности получают также сразу после добавления к смеси нового материала композиции, после остановки смесительного оборудования на определенное время, например, для смены инструментов. В частности, добавка по изобретению, облегчающая технологическую обработку, уменьшает время удерживания полиолефиновой композиции в смесительном оборудовании. Приготовление смеси включает все формы смешения в расплаве полиолефиновых композиций, включая производство пеллет или конечных изделий. Приготовление смеси полиолефиновой композиции предпочтительно осуществляют путем экструзии. Предпочтительно, кремнийсодержащее соединение имеет высокую совместимость с полиолефиновой композицией, что означает, что даже после обработки композиции при повышенной температуре в течение нескольких часов основная часть силансодержащего соединения не испаряется из композиции. Совместимость кремнийсодержащего соединения можно отрегулировать посредством надлежащего выбора, в особенности, группы R1, которую следует выбирать достаточно большой и неполярной. Более того, предпочтительно в формуле (I) для кремнийсодержащего соединенияR1 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R1, и представляют собой алкильную, арилалкильную, алкиларильную или арильную группу, содержащую от 1 до 30 атомов углерода, при условии что, если присутствует более одной группы R1, общее количество атомов углерода групп R1 составляет максимально 60, и более предпочтительноR1, которая может быть одинаковой или различной, если присутствует больше, чем одна такая группа, представляет собой линейную или разветвленную С 6-С 22-алкильную группу, еще более предпочтительно представляет собой С 8-С 20-алкильную группу. Кроме того, предпочтительно в формуле (I) для кремнийсодержащего соединенияR2, которая может быть одинаковой или различной, если присутствует больше, чем одна такая группа, представляет собой линейную или разветвленную C1-С 10-алкокси группу, еще более предпочтительно представляет собой С 1-С 8-алкокси группу, еще более предпочтительно представляет собой С 1-С 4 алкокси группу, и наиболее предпочтительно представляет собой метоксигруппу, этоксигруппу, пропоксигруппу или 1-бутоксигруппу. Алкильные группировки R1 и R2 могут быть линейными или разветвленными.R1 и R2 могут содержать гетероатомные заместители, однако, предпочтительно R1 и R2 не содержат каких-либо гетероатомных заместителей. Предпочтительно в формуле (I) x = 1. Кроме того, предпочтительно в формуле (I) у = 3. Более того, предпочтительно в формуле (I) z = 0. Наконец, предпочтительно в формуле (I) m = 1. Предпочтительными кремнийсодержащими соединениями являются также все те соединения, которые представляют собой комбинации любых вышеупомянутых предпочтительных вариантов воплощения для любых параметров формулы (I). В особо предпочтительном варианте воплощения кремнийсодержащее соединение содержит, более предпочтительно представляет собой гексадецилтриметоксисилан. Количество кремнийсодержащего соединения в полиолефиновой композиции предпочтительно составляет от 0,001 до 5 мас.% от общей композиции, более предпочтительно составляет от 0,01 до 2,5 мас.% от общей композиции и наиболее предпочтительно составляет от 0,5 до 1,5 мас.% от общей композиции. Как известно, полиолефины подвергают поперечному сшиванию посредством аддитивов, так как это улучшает свойства полиолефина, такие как механическая прочность и химическая устойчивость к нагреванию. Поперечное сшивание можно осуществлять конденсацией силанольных групп, содержащихся в полиолефине, которые можно получить гидролизом силановых групп. Силановое соединение можно ввести в качестве поперечно сшиваемой группы, например, путем привития силанового соединения к полиолефину или путем сополимеризации олефиновых мономеров и мономеров, содержащих силановую группу. Такие методики известны, например, из US 4413066, US 4297310, US 4351876, US 4397981, US 4446283 и US 4456704. Для поперечного сшивания таких полиолефинов следует использовать катализатор силанольной конденсации. Традиционными катализаторами являются, например, оловоорганические соединения, такие как дибутилолово дилаурат (DBTDL). Кроме того, известно, что процесс поперечного сшивания успешно проводят в присутствии кислотных катализаторов силанольной конденсации. В отличие от традиционных оловоорганических катализаторов, кислотные катализаторы делают возможным быстрое протекание поперечного сшивания уже при комнатной температуре. Такие кислотные катализаторы силанольной конденсации раскрыты, например, в WO 95/17463. Содержание этого документа включено в настоящее описание посредством ссылки. В настоящем изобретении полиолефиновая композиция, для которой вышеописанное кремнийсодержащее соединение применяют в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку, содер-2 015630 жит поперечно сшиваемый полиолефин с гидролизуемыми силановыми группами и дополнительно содержит катализатор силанольной конденсации. Обнаружено, что такие композиции в экструдере ведут себя очень схожим образом с термопластичным материалом после экструзии, т.е. практически отсутствует падение скорости течения расплава после экструзии, и время удерживания в экструдере значительно уменьшено, если кремнийсодержащее соединение, как описано выше, применяют в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку. Это снова подтверждает превосходное влияние на технологические свойства композиции, оказываемое кремнийсодержащим соединением. В связи с этим применение кремнийсодержащего соединения по изобретению имеет как внутренний эффект, например хорошее перемешивание и диспергирование в полиолефиновой композиции, так и внешний эффект, т.е. оно функционирует в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку,между экструдером и полимерным расплавом. Главным вопросом является внешний эффект. В вышеупомянутом предпочтительном варианте воплощения катализатор силанольной конденсации полиолефиновой композиции предпочтительно представляет собой кислоту Брэнстеда, т.е. является веществом, которое действует в качестве донора протонов. Более конкретно, кремнийсодержащее соединение предпочтительно совместимо с композицией в такой степени, что если оно присутствовало в композиции в исходном количестве, соответствующем 0,060 моль гидролизуемых групп на 1000 г композиции, то после хранения при 60 С в течение 74 ч на воздухе оно все еще присутствует в композиции, по меньшей мере, в количестве, соответствующем 0,035 моль гидролизуемых групп на 1000 г композиции. Кислоты Брэнстеда могут включать неорганические кислоты, такие как серная кислота и хлористоводородная кислота, и органические кислоты, такие как лимонная кислота, стеариновая кислота, уксусная кислота, сульфокислота, и алкановые кислоты, такие как лауриновая кислота, или предшественник любого из упомянутых соединений. Предпочтительно кислота Брэнстеда является сульфокислотой, более предпочтительно органической сульфокислотой. Еще более предпочтительно кислота Брэнстеда является органической сульфокислотой, содержащей 10 атомов углерода или больше, более предпочтительно 12 атомов углерода или больше, и наиболее предпочтительно 14 атомов углерода или больше, при этом сульфокислота дополнительно содержит, по меньшей мере, одну ароматическую группу, которая может являться, например, бензольной, нафталиновой, фенантреновой или антраценовой группой. В органической сульфокислоте могут присутствовать одна, две или больше групп сульфокислоты, и группа(ы) сульфокислоты может также присоединяться к неароматической или предпочтительно к ароматической группе органической сульфокислоты. Более предпочтительно ароматическая органическая сульфокислота имеет структурную формулу где Ar представляет собой арильную группу, которая может быть замещенной или незамещенной, а х равно по меньшей мере 1. Катализатор силанольной конденсации на основе органической ароматической сульфокислоты может содержать один или несколько раз, например два или три раза, структурный элемент согласно формуле (II). Например, два структурных элемента согласно формуле (II) могут быть соединены друг с другом посредством мостика, такого как алкиленовая группа.Ar предпочтительно представляет собой арильную группу, которая замещена, по меньшей мере,одной С 4-С 30-алкильной группой. Арильная группа Ar предпочтительно представляет собой фенильную группу, нафталиновую группу или ароматическую группу, содержащую три конденсированных ядра, таких как фенантрен и антрацен. В формуле (II) предпочтительно х равно 1, 2 или 3 и более предпочтительно х равно 1 или 2. Кроме того, соединение, используемое в качестве катализатора силанольной конденсации на основе органической ароматической сульфокислоты, предпочтительно имеет от 10 до 200 атомов углерода, более предпочтительно от 14 до 100 атомов углерода. В одном предпочтительном варианте воплощения Ar представляет собой арильную группу, замещенную алкилом, и соединение в целом содержит от 14 до 28 атомов углерода, и еще более предпочтительно Ar группа представляет собой бензольное или нафталиновое кольцо, замещенное алкилом, при этом алкил или алкилы содержат от 8 до 20 атомов углерода в случае бензола и от 4 до 18 атомов в случае нафталина. Более предпочтительно то, что алкил представляет собой алкильный заместитель, имеющий от 10 до 18 атомов углерода, и еще более предпочтительно то, что алкильный заместитель содержит 12 атомов углерода и выбран из додецила и тетрапропила. Ввиду коммерческой доступности, наиболее предпочтительно то, что арильная группа представляет собой группу, замещенную бензолом, с алкильным заместителем, содержащим 12 атомов углерода. В настоящее время наиболее предпочтительными соединениями являются додецилбензолсульфокислота и тетрапропил-бензолсульфокислота.-3 015630 Катализатор силанольной конденсации может также являться предшественником соединения сульфокислоты, включая все его упомянутые предпочтительные варианты воплощения, т.е. соединением,которое превращается путем гидролиза в такое соединение. Таким предшественником является, например, кислотный ангидрид соединения сульфокислоты или сульфокислота, которая была вместе с гидролизуемой защитной группой, как, например, ацетильная группа, которую можно удалить гидролизом. Во втором предпочтительном варианте воплощения сульфокислотный катализатор выбран из тех,которые описаны в ЕР 1309631 и ЕР 1309632, а именно: А) соединение, выбранное из группы:(1) алкилированная нафталин-моносульфокислота, замещенная 1-4 алкильными группами, где каждая алкильная группа представляет собой линейный или разветвленный алкил с 5-40 атомами углерода,при этом каждая алкильная группа является одинаковой или различной, и где общее количество атомов углерода в алкильных группах находится в диапазоне от 20 до 80 атомов углерода;(2) арилалкилсульфокислота, где арил представляет собой фенил или нафтил и замещен 1-4 алкильными группами, где каждая алкильная группа представляет собой линейный или разветвленный алкил с 5-40 атомами углерода, при этом каждая алкильная группа является одинаковой или различной, и где общее количество атомов углерода в алкильных группах находится в диапазоне от 12 до 80;(3) производное от (1) или (2), выбранное из группы, состоящей из ангидрида, сложного эфира, ацетилата, сложного эфира, блокированного эпоксидной группой, и их соли амина, которое может гидролизоваться с получением соответствующей алкилнафталин-моносульфокислоты или арилалкилсульфокислоты;(4) соль металла (1) или (2), где ион металла выбран из группы, состоящей из меди, алюминия, олова и цинка; и Б) соединение, выбранное из группы:(1) алкилированная арилдисульфокислота, выбранная из группы, состоящей из структуры (III): где каждая из R1 и R2 является одинаковой или различной и представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу с 6-16 атомами углерода, у равно от 0 до 3, z равно от 0 до 3 при условии,что у + z равно от 1 до 4, n равно от 0 до 3, X представляет собой дивалентную группировку, выбранную из группы, состоящей из -C(R3)(R4)-, где каждая из R3 и R4 представляет собой Н или по отдельности линейную или разветвленную алкильную группу с 1-4 атомами углерода и n равно 1; -С(=О)-, где n равно 1;(2) производное от (1), выбранное из группы, состоящей из ангидридов, сложных эфиров, сложных эфиров сульфокислоты, блокированных эпоксидной группой, ацетилатов и их солей амина, которое может гидролизоваться с получением алкилированной арилдисульфокислоты,вместе со всеми предпочтительными вариантами воплощения тех сульфокислот, которые описаны в упомянутых европейских патентах. Предпочтительно в полиолефиновой композиции катализатор силанольной конденсации присутствует в количестве, равном от 0,0001 до 6 мас.%, более предпочтительно равном от 0,001 до 2 мас.% и наиболее предпочтительно от 0,02 до 0,5 мас.%. Предпочтительно поперечно сшиваемый полиолефин содержит, еще более предпочтительно состоит из полиэтилена, содержащего гидролизуемые силановые группы. Гидролизуемые силановые группы можно ввести в полиолефин сополимеризацией, например, этиленовых мономеров и сомономеров, содержащих силановую группу, или путем привития, т.е. путем химической модификации полимера с добавлением силановых групп, чаще всего, в ходе реакции радикального типа. Оба способа хорошо известны в области техники. Предпочтительно полиолефин, содержащий силановую группу, получали сополимеризацией. В случае полиолефинов, предпочтительно полиэтилена, сополимеризацию осуществляют предпочтительно вместе с ненасыщенным силановым соединением, представленным формулой где R1 представляет собой этиленненасыщенный гидрокарбил,(мет)акрилокси гидрокарбил,R2 представляет собой алифатический насыщенный гидрокарбил,Y, которая может быть одинаковой или различной, представляет собой гидролизуемую органическую группу, и 015630 Особыми примерами ненасыщенного силанового соединения являются таковые, где R1 представляет собой винил, аллил, изопропенил, бутенил, циклогексанил или гамма-(мет)акрилоксипропил; Y представляет собой метокси, этокси, формилокси, ацетокси, пропионилокси или алкил- или ариламиногруппу; и R2, если присутствует, представляет собой метил, этил, пропил, децил или фенильную группу. Предпочтительное ненасыщенное силановое соединение представлено формулой где А представляет собой гидрокарбил, имеющий 1-8 атомов углерода, предпочтительно 1-4 атомов углерода. Наиболее предпочтительными соединениями являются винил триметоксисилан, винил бисметоксиэтоксисилан, винил триэтоксисилан, гамма-(мет)акрилоксипропилтриметоксисилан, гамма-(мет)акрилоксипропилтриэтоксисилан и винил триацетоксисилан. Сополимеризацию олефина, например этилена, и ненасыщенного силанового соединения можно осуществлять при любых подходящих условиях, которые приводят к сополимеризации двух мономеров. Более того, сополимеризацию можно воплотить в присутствии одного или более других сомономеров, которые можно сополимеризовать с двумя мономерами. Такие сомономеры включают (а) винилкарбоксилатные сложные эфиры, такие как винилацетат и винилпивалат, (б) альфа-олефины, такие как пропен, 1-бутен, 1-гексен, 1-октен и 4-метил-1-пентен, (в) (мет)акрилаты, такие как метил(мет)акрилат,этил(мет)акрилат и бутил(мет)акрилат, (г) этиленненасыщенные карбоновые кислоты, такие как(мет)акриловая кислота, малеиновая кислота и фумаровая кислота, (д) производные (мет)акриловой кислоты, такие как (мет)акрилонитрил и (мет)акриламид, (е) виниловые простые эфиры, такие как винилметиловый простой эфир и винилфениловый простой эфир, и (ж) ароматические виниловые соединения,такие как стирол и альфа-этилстирол. Среди данных сомономеров предпочтительными являются виниловые сложные эфиры монокарбоновых кислот, имеющие 1-4 атомов углерода, такие как винилацетат, и (мет)акрилат спиртов, имеющих 1-4 атомов углерода, такой как метил(мет)акрилат. Особо предпочтительными сомономерами являются бутилакрилат, этилакрилат и метилакрилат. Два или более таких ненасыщенных по этиленовой связи соединений можно использовать в комбинации. Термин "(мет)акриловая кислота" предназначен для обозначения как акриловой, так и метакриловой кислоты. Содержание сомономера в сополимере может составлять до 70 мас.% сополимера, предпочтительно примерно от 0,5 до 35 мас.%, наиболее предпочтительно примерно от 1 до 30 мас.%. При использовании привитого полимера, его можно получать, например, любым из двух способов,описанных в US 3646155 и US 4117195, соответственно. Полиолефин, содержащий силановую группу, предпочтительно, содержит от 0,001 до 15 мас.% силанового соединения, более предпочтительно от 0,01 до 5 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,1 до 2 мас.%. Такая полиолефиновая композиция при экструдировании вместе с вышеописанным кремнийсодержащим соединением в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку, проявляет почти термопластичное поведение. Это означает, помимо прочего, что скорость течения расплава композиции значительно не уменьшается после экструзии даже при сравнительно высоких температурах. Таким образом, полиолефиновая композиция предпочтительно имеет СТР 21 (190 С, 21,6 кг), равную 50 г/10 мин или больше, более предпочтительно 60 г/10 мин или больше, и наиболее предпочтительно 70 г/10 мин или больше при экструдировании при любой температуре в диапазоне, равном от 20 до 240 С. Кроме того, предпочтительно, что СТР 21 (190 С, 21,6 кг) композиции при экструдировании при любой температуре в диапазоне, равном от 140 до 240 С, составляет 90% или больше, более предпочтительно 95% или больше, от СТР 21 (190 С, 21,6 кг) той же самой композиции, экструдированной без катализатора силанольной конденсации. Полиолефиновая композиция может дополнительно содержать различные аддитивы, такие как смешивающиеся термопластики, антиоксиданты, дополнительные стабилизаторы, смазывающие вещества, наполнители, красители и пенообразующие агенты. В качестве антиоксиданта предпочтительно используют соединение или смесь таких соединений,которое имеет нейтральную или кислую природу и должно содержать стерически затрудненную фенольную группу или алифатические сернистые группы. Как описано в ЕР 1254923, такие соединения являются особенно подходящими антиоксидантами для стабилизации полиолефинов, содержащих гидролизуемые силановые группы, которые поперечно сшиты при помощи катализатора силанольной конденсации,в частности, катализатора силанольной конденсации кислотной природы. Другие предпочтительные антиоксиданты раскрыты в WO 2005003199A1. Антиоксидант предпочтительно присутствует в композиции в количестве, равном от 0,01 до 3 мас.%, более предпочтительно от 0,05 до 2 мас.% и наиболее предпочтительно от 0,08 до 1,5 мас.%. Катализатор силанольной конденсации обычно добавляют к полиолефину, содержащему силановую группу, путем приготовления смеси полимера с так называемой маточной смесью, в которой катализатор и, возможно, другие аддитивы содержатся в полимерной, например, полиолефиновой матрице в концентрированной форме.-5 015630 Катализатор силанольной конденсации и кремнийсодержащее соединение предпочтительно добавляют к полиолефину, содержащему силановую группу, путем приготовления маточной смеси, которая содержит катализатор силанольной конденсации и кремнийсодержащее соединение в полимерной матрице в концентрированной форме вместе с полиолефином, содержащим силановую группу. Матричный полимер представляет собой, предпочтительно, полиолефин, более предпочтительно полиэтилен, который может являться гомо- или сополимером этилена, например полиэтилена низкой плотности, или полиэтилен-метил-этил-бутил-акрилатный сополимер, содержащий от 1 до 50 мас.% акрилата, или их смеси. Как указано, в маточной смеси соединения, которые следует добавлять к полиолефину, содержащему силановую группу, содержатся в концентрированной форме, т.е. в намного большем количестве,чем в конечной композиции. Маточная смесь предпочтительно содержит катализатор силанольной конденсации в количестве,равном от 0,3 до 6 мас.%, более предпочтительно от 0,7 до 3,5 мас.%. Кремнийсодержащее соединение предпочтительно присутствует в маточной смеси в количестве,равном от 1 до 20 мас.%, более предпочтительно от 2 до 10 мас.%. Маточную смесь предпочтительно подвергают технологической обработке вместе с полимером, содержащим силановую группу, в количестве, равном от 1 до 10 мас.%, более предпочтительно от 2 до 8 мас.%. Приготовление смеси можно осуществлять любым известным способом приготовления смеси,включая экструдирование конечного продукта при помощи шнекового экструдера или смесителя. В особо предпочтительном варианте воплощения изобретение относится к применению кремнийсодержащего соединения в любом из вышеописанных вариантов воплощения в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку, которая сокращает время удерживания композиции, содержащей полиолефин, содержащий гидролизуемые силановые группы и кислоту Брэнстеда в качестве катализатора силанольной конденсации, в экструдере и/или понижает температуру экструзии при экструдировании указанной композиции. Наконец, изобретение также относится к применению кремнийсодержащего соединения в любом из вышеописанных вариантов воплощения в качестве выравнивающего поверхность агента в композиции,содержащей полиолефин, содержащий гидролизуемые силановые группы и кислоту Брэнстеда в качестве катализатора силанольной конденсации. Следующие примеры служат для дополнительного иллюстрирования настоящего изобретения. Примеры 1. Методы измерения. А) Скорость течения расплава. Скорость течения расплава (СТР) определяют согласно ISO 1133 и выражают в г/10 мин. СТР является показателем текучести и, следовательно, способности полимера к технологической обработке. Чем выше скорость течения расплава, тем ниже вязкость полимера. СТР определяют при 190 С и могут определять при различных нагрузках, таких как 2,16 кг (СТР 2) или 21,6 кг (CTP21). 2. Полученные композиции. А) Маточные смеси. Были получены маточные смеси, содержащие матричную смолу: этиленбутилакрилатный сополимер с 17 мас.% бутилакрилата, плотностью, равной 924 кг/м 3, и СТР 2, равной 7,0 г/10 мин (ОЕ 6417 доступна от фирмы Borealis); катализатор силанольной конденсации: использовали линейную додецилбензолсульфокислоту(DDBSA) или дибутил-дилаурат олова (DBTL) в качестве традиционного катализатора силанольной конденсации; кремнийсодержащее соединение: гексадецилтриметоксисилан (HDTMS), антиоксидант: продукты реакции 4-метил-фенола с дициклопентадиеном и изобутиленом (Ralox LC, CAS-No. 68610-51-5). Компоненты использовали в маточных смесях в количествах, указанных в табл. 1 (мас.%). Приготовление маточных смесей осуществляли с использованием смесителя Брабендера (камера малого размера, 47 см 3), и диски толщиной 3 мм были отлиты прессованием при 180 С. Таблица 1-6 015630 Б) Композиции. Маточные смеси из табл. 1 подвергались технологической обработке в количестве, равном 5 мас.%,вместе с 95 мас.% полиэтилена, содержащего силановую группу, имеющего плотность, равную 923 кг/м 3,СТР 2, равную 0,9 г/10 мин, и содержание силанового сополимера, равное 1,3 мас.%, в смесителе Брабендера с последующей экструзией ленточного типа. В) Время удерживания. Время удерживания в экструдере измеряли добавлением окрашенной в черный цвет пеллеты во входной патрубок экструдера во время экструдирования бесцветных композиций по примеру 1 и сравнительному примеру 1. Затем измеряли промежуток времени (T1) между введением пеллеты черного цвета во входной патрубок экструдера и появлением окрашенного в черный цвет полимера из выходного отверстия экструдера, а также промежуток времени (Т 2) между введением пеллеты черного цвета во входной патрубок экструдера и полным исчезновением окрашенного в черный цвет полимера у выходного отверстия экструдера. Затем, общее время удерживания определяли по разнице между Т 2 и T1. Результаты экспериментов приведены в табл. 2. Таблица 2 Пример 1 согласно изобретению имеет значительно более короткое время удерживания по отношению к сравнительному примеру 1. Г) Скорость течения расплава как функция температуры. СТР 21 (190 С, 21,6 кг) композиций по примеру 1 и сравнительным примерам 2 и 3 измеряли перед экструзией. Затем, материал экструдировали на пол при различных установленных значениях температуры с использованием экструдера типа Troester для производства 60 мм кабеля, оснащенного шнеком для переработки полиэтилена (ПЭ), имеющим степень сжатия массы при экструзии, равную 1:3,6. Для каждого установленного значения температуры измеряли температуру плавления и отбирали образцы. Измеряли СТР 21 непосредственно после экструзии. Результаты приведены в табл. 3. Таблица 3 Пример 1 соответствует изобретению. Сравнение со сравнительным примером 2 показывает, что композиция по изобретению ведет себя, как термопластичная смола. Таким образом, в экструдере не происходит поперечного сшивания, что можно видеть по постоянному уровню значения СТР 21. В сравнительном примере 3 показана композиция, в которой использован DBTL в качестве катализатора силанольной конденсации, содержащая HDTMS, демонстрирующая худшие свойства, как это можно видеть по сниженным значениям СТР 21. Следовательно, комбинация правильного катализатора поперечного сшивания и добавки, облегчающей технологическую обработку, согласно изобретению дает наилучшие эксплуатационные характеристики. Д) Поверхность ленты. Композиции по примеру 1 и сравнительным примерам 1, 2 и 3 экструдировали в экструдере Брабендера ленточного типа с оформляющей головкой для производства ленты, имеющем температуру плавления, равную 210 С, в течение 10 мин. Использовали степень сжатия массы при экструзии, равную 4:1, и нагревание настраивали на значения 160, 180 и 210 С для различных зон экструдера. На зоне загрузки использовали водяное охлаждение. Скорость вращения шнека составляла 30 об./мин. Первоначально экструзия происходила в течение 30 мин. Чтобы моделировать время на смену инструментов, экструдер останавливали на время, указанное в табл. 4. Затем экструдер запускали снова и отбирали образец ленты для контроля через 30 мин. Полученные образцы ленты контролировали визуально и оценивали качество поверхности в соответствии с количеством подсчитанных участков гелевидной массы, замутненностью и неровностями-7 015630 ленты. В шкале оценки цифры означают: 5 означает хорошо (лента не имеет участков гелевидной массы,отличная поверхность, нет нерегулярно сформированных углов, по внешнему виду лента тонкая и прозрачная), 3 означает приемлемо для использования в коммерческом производстве (имеется несколько небольших участков гелевидной массы, лента немного замутненная, но края ленты все еще отличные), и ниже 3 означает неприемлемо для коммерческого использования (имеется значительное количество небольших участков гелевидной массы или некоторое количество больших по размеру участков 1 мм). Результаты приведены в табл. 4. Таблица 4 Пример 1 соответствует изобретению и имеет превосходный балл по шкале оценки степени подвулканизации (пригорания во время экструзии) ленты после остановки экструзии в течение до 30 мин. В сравнительном примере 1 показана невысвобождаемая композиция, поскольку она вся состоит из участков гелевидной массы. Сравнительный пример 2 показывает термопластичное поведение, которое похоже на пример 1. Сравнительный пример 3 показывает ухудшенное поведение по сравнению с композицией по изобретению. Следовательно, комбинация правильного катализатора поперечного сшивания и добавки, облегчающей технологическую обработку, согласно изобретению дает наилучшие эксплуатационные характеристики. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Применение кремнийсодержащего соединения в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку, при приготовлении полиолефиновой композиции, содержащей поперечно сшиваемый полиолефин с гидролизуемыми силановыми группами и катализатор силанольной конденсации, где кремнийсодержащее соединение имеет структуру формулы где R1 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R1, и представляют собой алкильную, арилалкильную, алкиларильную или арильную группу, содержащую от 1 до 40 атомов углерода, при условии что, если присутствует более одной группы R1, общее количество атомов углерода групп R1 составляет максимально 60;R2 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R2, и представляют собой алкокси, арилокси, алкиларилокси или арилалкилоксигруппу, содержащую от 1 до 15 атомов углерода, при условии что, если присутствует более одной группы R2, общее количество атомов углерода в алкильных остатках групп R2 составляет максимально 40;R4 представляет собой -(CH2)rYs(CH2)t-, где r и t по отдельности равны от 1 до 3, s равно 0 или 1 и Y представляет собой дифункциональную гетероатомную группу, выбранную из -О-, -S-, -SO-, -SO2-, -NH-,-NR1- или -PR1-, где R1 и R2 имеют вышеуказанные значения, х равно от 0 до 3, у равно от 1 до 4, z равно 0 или 1, при условии, что х + у + z = 4; и m = 1 или 2. 2. Применение по п.1, где в формуле (I) R1 могут быть одинаковыми или различными, если присутствует более одной группы R1, и представляют собой алкильную, арилалкильную, алкиларильную или арильную группу, содержащую от 1 до 30 атомов углерода, при условии что, если присутствует более одной группы R1, общее количество атомов углерода групп R1 составляет максимально 60. 3. Применение по п.1 или 2, где в формуле (I) R1 представляет собой линейную или разветвленную С 6-С 22-алкильную группу. 4. Применение по п.1 или 2, где в формуле (I) R2 представляет собой линейную или разветвленную С 1-С 10-алкоксигруппу. 5. Применение по п.1 или 2, где в формуле (I) х = 1, у = 3, z = 0 и m = 1. 6. Применение по п.1 или 2, где кремнийсодержащее соединение представляет собой гексадецилтриметоксисилан. 7. Применение по п.1 или 2, где количество кремнийсодержащего соединения составляет от 0,001 до 5 мас.% от общей массы композиции.-8 015630 8. Применение по п.1, где поперечно сшиваемый полиолефин с гидролизуемыми силановыми группами представляет собой полиэтилен с гидролизуемыми силановыми группами. 9. Применение по п.8, где в поперечно сшиваемом полиолефине силановые группы присутствуют в количестве, равном от 0,001 до 15 мас.%. 10. Применение по п.1, где катализатор силанольной конденсации содержит органическую сульфокислоту. 11. Применение по п.10, где катализатор силанольной конденсации содержит органическую сульфокислоту, содержащую по меньшей мере 10 атомов углерода и по меньшей мере одну ароматическую группу. 12. Применение по п.11, где катализатор силанольной конденсации содержит органическую сульфокислоту структурной формулы где Ar представляет собой арильную группу, которая может быть незамещенной или замещенной по меньшей мере одной С 4-С 30-алкильной группой, и катализатор силанольной конденсации содержит от 10 до 200 атомов углерода, и х равен по меньшей мере 1. 13. Применение по п.1, где композиция имеет скорость течения расплава СТР 21 (190 С, 21,6 кг),равную по меньшей мере 50 г/10 мин, при экструдировании при температуре в диапазоне от 20 до 240 С.
МПК / Метки
МПК: C08L 23/00, C08L 23/16, C08L 23/14, C08L 23/04, C08K 5/5419, C08K 5/00, C08L 23/08, C08K 5/5415
Метки: добавки, технологическую, облегчающей, обработку, композиций, полиолефиновых, кремнийсодержащее, качестве, соединение
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-15630-kremnijjsoderzhashhee-soedinenie-v-kachestve-dobavki-oblegchayushhejj-tehnologicheskuyu-obrabotku-dlya-poliolefinovyh-kompozicijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Кремнийсодержащее соединение в качестве добавки, облегчающей технологическую обработку, для полиолефиновых композиций</a>
Предыдущий патент: Пептиды, используемые для лечения и диагностики аутоиммунных заболеваний
Следующий патент: Соединение, содержащее кремний в качестве осушающего агента для полиолефиновых композиций
Случайный патент: Контактная пластина для электрода электрометаллургической печи и способ изготовления этой пластины