Высокотекучий длинноцепочечный разветвленный полипропилен
Номер патента: 22013
Опубликовано: 30.10.2015
Авторы: Дошев Петар, Филипе Сюзана, Обадаль Мартин, Тран Ан Туан, Кок Корнелия, Тюнюс Антти, Фрил Дэвид, Климке Катя
Формула / Реферат
1. Полипропиленовая композиция, содержащая:
(A) от 70 до 95 мас.% от общей массы полипропиленовой композиции, высокомолекулярного полипропиленового компонента, имеющего коэффициент деформационного упрочнения (SHF) в интервале от 3,5 до 15 при измерении при скорости деформирования 3,0 с-1 и деформации Генки 2,5, и
(B) от 5 до 30 мас.% от общей массы полипропиленовой композиции, низкомолекулярного линейного изотактического полипропиленового компонента, имеющего ПТР2 (показатель текучести расплава) в интервале от 500 до 5000 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230°С, нагрузка 2,16 кг).
2. Полипропиленовая композиция по п.1, где полипропиленовая композиция имеет ПТР2 от 5,0 до 30 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230°С, нагрузка 2,16 кг).
3. Полипропиленовая композиция по п.1 или 2, где высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) имеет ПТР2 от 0,5 до 5,0 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230°С, нагрузка 2,16 кг).
4. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-3, где высокомолекулярный компонент (А) имеет коэффициент нелинейности высокоамплитудного колебательного сдвига (LAOS-NLF) в интервале от 4,0 до 10.
5. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-4, где высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) имеет прочность расплава F30 в интервале от 6,0 до 30 сН, определенную в тесте Реотенз (Rheotens) при 200°С.
6. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-5, где высокомолекулярный полипропиленовый компонент представляет собой гомополимерный компонент.
7. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-6, где полипропиленовая композиция имеет ударную прочность по Шарли с надрезом от 3,5 до 10 кДж/м2 при 23°С, измеренную на образце, полученном литьевым прессованием, в соответствии с ИСО 179:2000 1еА.
8. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-7, где полипропиленовая композиция имеет модуль упругости при растяжении в интервале от 1600 до 4000 МПа, измеренный на образце, полученном литьевым прессованием, в соответствии с ИСО 572-2.
9. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-8, где полипропиленовая композиция имеет температуру кристаллизации в интервале от 120 до 145°С.
10. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-9, где полипропиленовая композиция имеет коэффициент деформационного упрочнения (SHF) от 2,0 до 9,0 при измерении при скорости деформирования 3,0 с-1 и деформации Генки 2,5.
11. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-10, где полипропиленовая композиция имеет коэффициент LAOS-NLF в интервале от 2,5 до 8,0.
12. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-11, где полипропиленовая композиция имеет прочность расплава F30 в интервале от 4,0 до 30 сН, определенную в тесте Реотенз при 200°С.
13. Изделие, полученное литьевым прессованием из полипропиленовой композиции по любому из пп.1-12.
14. Применение низкомолекулярного линейного изотактического полипропилена в качестве усилителя текучести расплава для высокомолекулярного полипропилена, где низкомолекулярный линейный изотактический полипропилен имеет ПТР2 в интервале от 500 до 5000 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230°С, нагрузка 2,16 кг), и высокомолекулярный полипропилен имеет коэффициент деформационного упрочнения в интервале от 3,5 до 15, измеренный при скорости деформирования 3,0 с-1 и деформации Генки 2,5.
15. Применение низкомолекулярного линейного изотактического полипропилена по п.14 в количестве от 5 до 30 мас.% от общей массы низкомолекулярного линейного изотактического полипропилена и высокомолекулярного полипропилена.
Текст
ВЫСОКОТЕКУЧИЙ ДЛИННОЦЕПОЧЕЧНЫЙ РАЗВЕТВЛЕННЫЙ ПОЛИПРОПИЛЕН Изобретение относится к полипропиленовой композиции, проявляющей высокий показатель текучести расплава и высокую прочность расплава при сохранении высокой прочности при ударе. Композиция по настоящему изобретению может быть получена путем использования низкомолекулярного линейного изотактического полипропилена в качестве усилителя текучести расплава для высокомолекулярного полипропилена, имеющего высокую прочность расплава и прочность при ударе. Композицию по изобретению можно применять для изготовления различных изделий. Изобретение относится к полипропиленовой композиции, проявляющей высокий показатель текучести расплава и высокую прочность расплава при сохранении высокой прочности при ударе. Композицию по настоящему изобретению получают путем использования низкомолекулярного линейного изотактического полипропилена в качестве усилителя текучести расплава для высокомолекулярного полипропилена. Композицию по настоящему изобретению можно применять для изготовления различных изделий. В области формованных изделий очень важно иметь материал с хорошей текучестью при хороших механических свойствах, то есть при высоком модуле упругости при растяжении и приемлемой прочности при ударе. Хорошая текучесть необходима для достижения хорошей обрабатываемости при различных способах изготовления изделий, например, в процессах экструзии и формования, что дает возможность высокой производительности, необходимой при данном поточном изготовлении изделий массового спроса. Общеизвестно, что полиолефины, полученные способами низкого давления, как правило, представляют собой линейные материалы, которые характеризуются отсутствием свойств или весьма умеренными свойствами прочности расплава и деформационного упрочнения. В целях улучшения их пригодности для областей применения, таких как, например, пеноматериалы, изготовление волокон, были предприняты различные подходы к тому, чтобы вызвать длинноцепную разветвленность, и, в конечном счете, более высокую прочность расплава. Длинноцепная разветвленность может быть инициирована обработкой после выхода из реактора (пероксидом, облучением). В случае обработки пероксидом после выхода из реактора следует использовать внешний многофункциональный компонент (например, 1,3-бис(цитраконимидометил)бензол, низкомолекулярный полибутадиен) в качестве удлинителя цепи. Данный подход используют для получения полипропилена высокой прочности расплава (HMS-PP). Кроме улучшенной прочности расплава, присутствие длинноцепных разветвлений придает хорошую прочность при ударе,что может представлять интерес для областей применения, таких как литьевое прессование. Однако эти применения обычно требуют более высоких показателей текучести расплава применяемой композиции. Метод модификации после выхода из реактора имеет собственные ограничения, касающиеся максимально достижимого показателя текучести расплава в связи с конкуренцией между деполимеризацией цепи и построением цепи. Общепринятый висбрекинг также невозможен, поскольку он приведет в результате к деполимеризации боковых цепей и, следовательно, к снижению прочности при ударе. В ЕР 1382638 заявлена полипропиленовая композиция гомополимера пропилена или статистического сополимера пропилена с высокой прочностью расплава вплоть до 50 мас.% и -нуклеирующего агента. Полученная в результате смесь проявляет хорошее равновесие жесткости и ударной прочности и может быть использована для областей применения в жилищном строительстве и предметах домашнего обихода. Однако преобладающая -модификация вызывает сниженную температуру плавления и термомеханическую стабильность.WO 2008/074715 А 1 относится к полипропиленовой композиции с наполнителем, состоящей из 1555 мас.% полимерного компонента, 20-80% наполнителя (неорганического) и 4-25% эластомерного полимера или полимерной композиции. Содержание наполнителя, однако, вызывает увеличение плотности и снижение поверхностных качеств, что нежелательно во многих областях применения. Таким образом, даже несмотря на то, что описанные композиции проявляют хорошую обрабатываемость и механические свойства, все еще существует необходимость в композициях, имеющих высокий показатель текучести расплава, и, следовательно, отличные свойства обрабатываемости, сохраняя при этом свои хорошие механические свойства, то есть существует необходимость в материалах с длинноцепной разветвленностью, с высоким показателем текучести расплава и высокой ударной прочностью. Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в разработке полипропиленовой композиции с высокой текучестью, то есть хорошей обрабатываемостью, которая, в то же время, обладает высокой прочностью расплава и хорошими механическими свойствами; в частности, эта композиция проявляет улучшенное равновесие свойств прочности при ударе и обрабатываемости. Неожиданно обнаружено, что вышеуказанная цель может быть достигнута, если полипропиленовый полимер высокой прочности расплава, проявляющий хорошие свойства деформационного упрочнения, смешивают с низкомолекулярным линейным изотактическим полипропиленом, имеющим высокий показатель текучести расплава. Это, в частности, является результатом взаимной сокристаллизации обоих хорошо смешиваемых стереорегулярных компонентов. Таким образом, в настоящем изобретении предложена полипропиленовая композиция, содержащая(A) от 70 до 95 мас.% от общей массы полипропиленовой композиции, высокомолекулярного полипропиленового компонента, имеющего коэффициент деформационного упрочнения (SHF) в интервале от 3,5 до 15 при измерении при скорости деформирования 3,0 с-1 и деформации Генки 2,5, и (B) от 5 мас.% до 30 мас.% от общей массы полипропиленовой композиции, низкомолекулярного линейного изотактического полипропиленового компонента, имеющего ПТР 2 (показатель текучести расплава) в интервале от 500 до 5000 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230 С, нагрузка 2,16 кг). Композиция по изобретению может быть получена путем смешивания обоих компонентов, как опи-1 022013 сано выше, то есть компонента (А) с компонентом (В), где использование низкомолекулярного линейного изотактического полипропилена (В) в качестве усилителя текучести расплава в данном конкретном количестве приводит к повышению текучести расплава по меньшей мере на три порядка величины при сохранении высокой прочности расплава и поддержании прочности композиции при ударе. Высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) является полипропиленом высокой прочности расплава вследствие присутствия длинноцепных разветвлений в полимере. Полимеры, имеющие длинноцепные разветвления, проявляют более низкий радиус инерции в растворе, чем соответствующие линейные молекулы с идентичной молекулярной массой. Теоретический показатель разветвленности gth тогда составляет где где s2 представляет собой радиус инерции, являющийся результатом суммирования расстояния от конца до конца молекул полимера. Вследствие пропорциональности между радиусом инерции и характеристической вязкостью показатель разветвленности g' можно просто вычислить: где значение []lin для линейного полимера вычисляют на основании измерения ЭХ (эксклюзионной хроматографии) с обычным отношением, и []bra для разветвленного полимера измеряют непосредственно в растворе. Экспонентаобычно равна от 0,5 до 1. Как и gth, g' всегда меньше 1 для длинноцепочечных разветвленных полимеров, где более низкое значение отражает более высокую степень разветвленности. Подробности вычисления и отношения к цепной структуре можно найти, например, в статье В.М. Zimm и W.M. Stockmayer (J. Chemical Physics 17 (1949) 1301-1310). Характеристическую вязкость, необходимую для определения показателя разветвленности g', измеряют в соответствии с DIN ИСО 1628/1, октябрь 1999 (в декалине при 135 С). Предпочтительно, чтобы высокомолекулярный компонент (А), используемый в полипропиленовой композиции по изобретению, имел показатель разветвленности g' менее 1, более предпочтительно менее 0,9, наиболее предпочтительно менее 0,7. В предпочтительном воплощении высокомолекулярный компонент (А) имеет показатель разветвленности от 0,6 до 0,9. Также предпочтительно, чтобы высокомолекулярный компонент (А) имел коэффициент нелинейности LAOS (LAOS-NLF) в интервале от 4,0 до 10, предпочтительно в интервале от 4,5 до 9. Способ измерения коэффициента высокоамплитудного колебательного сдвига (LAOS, large amplitude oscillatory shear) является очень чувствительным и, в то же время, простым способом, общепринято используемым в научной литературе. При данном способе прилагают одночастотное возбуждение и анализируют реакцию крутящего момента. Нелинейный ответ генерирует механические высшие (3, 5, 7, )гармоники. Анализ Фурье-преобразования дает возможность выделения интенсивностей и фаз. Поскольку интенсивность высших гармоник снижается быстро, что может привести к очень низким значениям 5 й и более высоких гармоник, отношение обеспечивает наиболее надежную характеристику структуры полимера.LAOS-NLF выше 2,5 указывает на высокую степень длинноцепной разветвленности. Кроме того, высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) и полипропиленовая композиция в соответствии с настоящим изобретением проявляет хорошие свойства деформационного упрочнения. Высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) имеет коэффициент деформационного упрочнения (SHF) в интервале от 3,5 до 15, предпочтительно в интервале от 4,5 до 12,5, более предпочтительно в интервале от 5,0 до 10 при измерении при скорости деформирования 3,0 с-1 и деформации Генки 2,5. Кроме того, высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) предпочтительно имеет коэффициент деформационного упрочнения (SHF) в интервале от 2,4 до 8,0, более предпочтительно в интервале от 2,8 до 7,5, даже более предпочтительно в интервале от 3,0 до 7,0 при измерении при скорости деформирования 1,0 с-1 и деформации Генки 2,0. Коэффициент деформационного упрочнения определяют как Где представляет собой вязкость при одноосном растяжении; и+LVE(t) представляет собой трехкратную зависимую от времени вязкость при сдвиге +(t) в линейном диапазоне деформации.-2 022013 Определение линейного интервала вязкоэластичности при растяжении +LVE(t) с использованием программы IRIS Rheo Hub 2008 требует вычисления дискретного спектра времени релаксации на основании данных динамического модуля упругости и модуля потерь (G', G" (. Линейные данные вязкоэластичности (G', G" ( получают путем измерений развертки по частоте. Лежащие в основе принципы вычисления, используемые для определения дискретного спектра релаксации, описаны в статье Baumgrtel M., Winter H.H., "Determination of the discrete relaxation and retardation time spectra from dynamic mechanical data", Rheol Acta 28:511519 (1989), которая включена посредством ссылки.IRIS RheoHub 2008 выражает спектр времен релаксации как сумму N режимов Максвелла где gi и i представляют собой параметры материала, и Ge представляет собой равновесный модуль. Выбор для максимального числа режимов N, используемого для определения дискретного спектра релаксации, осуществляют путем использования выбора "оптимум" из IRIS RheoHub 2008. Равновесный модуль Ge устанавливают на ноль. Нелинейное соответствие, используемое для определения +LVE(t). осуществляют в IRIS Rheo Hub 2008, используя модель Doi-Edwards. Кроме того, предпочтительно, чтобы высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) имел прочность расплава F30 в интервале от 6,0 до 30 сН, предпочтительно в интервале от 8,0 до 29,5 сН при 200 С, определенный в тесте Реотенз (Rheotens), как описано в экспериментальном разделе. Композиция по изобретению содержит высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) в количестве от 70 до 95 мас.%, предпочтительно в количестве от 73 до 92 мас.%, наиболее предпочтительно в количестве от 80 до 90 мас.% на основе суммарного количества композиции. Кроме того, предпочтительно, чтобы высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) имел ПТР 2 от 0,5 до 5,0 г/10 мин, более предпочтительно от 1,0 до 4,5 г/10 мин, наиболее предпочтительно от 1,5 до 4,0 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230 С, нагрузка 2,16 кг). Высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) может представлять собой гомо- или сополимерный компонент. В том случае, если высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) представляет собой сополимер, он обычно содержит этилен и/или С 4-С 12 альфа-олефин(ы) в количестве от 0,5 до 10 мас.%. Однако предпочтительно, чтобы компонент (А) представлял собой гомополимерный полипропиленовый компонент. В соответствии с настоящим изобретением низкомолекулярный линейный изотактический полипропиленовый компонент (В) предпочтительно используют в композиции в количестве от 8 до 27 мас.%,более предпочтительно в количестве от 10 до 20 мас.% от общей массы полипропиленовой композиции. Кроме того, низкомолекулярный линейный изотактический полипропиленовый компонент (В) имеет ПТР 2 от 500 г/10 мин до 5000 г/10 мин, предпочтительно от 600 до 3000 г/10 мин, более предпочтительно от 700 до 2500 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230 С, нагрузка 2,16 кг). Как объяснено выше, использование низкомолекулярного линейного изотактического полипропиленового компонента (В) в качестве усилителя текучести расплава в композиции по изобретению дает увеличение текучести расплава по меньшей мере на три порядка величины при сохранении высокой прочности расплава и поддержании прочности композиции при ударе. Таким образом, полипропиленовая композиция в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно имеет ПТР 2 от 5,0 до 30 г/10 мин, более предпочтительно от 5,5 до 25 г/10 мин, наиболее предпочтительно от 6,0 до 20 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230 С, нагрузка 2,16 кг). Кроме того, низкомолекулярный линейный изотактический полипропиленовый компонент (В) имеет предпочтительное содержание веществ, растворимых в ксилоле (XSC), измеренное, как описано в экспериментальном разделе, от 0,1 до 15 мас.%, более предпочтительно от 0,5 до 10 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,8 до 8,0 мас.% от общего количества компонента (В). Полипропиленовая композиция в соответствии с настоящим изобретением содержит высокомолекулярный компонент (А) и низкомолекулярный компонент (В). Термины "высокий" и "низкий" не определяют абсолютные значения, но обозначают отношение между этими двумя компонентами в отношении их молекулярной массы. Каждый из двух компонентов имеет свое собственное молекулярно-массовое распределение. Молекулярно-массовое распределение MWD определяют как отношение между средневесовой молекулярной массой Mw и среднечисловой молекулярной массой Mn. MWD измеряют с помощью ГПХ(гельпроникающей хроматографии). Коэффициент деформационного упрочнения (SHF) композиции по изобретению предпочтительно находится в интервале от 2,0 до 9,0, более предпочтительно от 2,3 до 8,0, измеренный при скорости деформирования 3,0 с-1 и деформации Генки 2,5, и предпочтительно находится в интервале от 1,3 до 5,0,более предпочтительно от 1,5 до 4,5, измеренный при скорости деформирования 1,0 с-1 и деформации Генки 2,0. Также предпочтительно, чтобы композиция по изобретению имела коэффициент нелинейностиLAOS (LAOS-NLF) в интервале от 2,5 до 8,0, более предпочтительно в интервале от 3,0 до 7,0, измеренный в соответствии со способом LAOS, как описано в экспериментальном разделе. Кроме того, предпочтительно, чтобы композиция по изобретению имела прочность расплава F30 в интервале от 4,0 до 30 сН, более предпочтительно в интервале от 5,0 до 25 сН при 200 С, определенную в тесте Реотенз, как описано в экспериментальном разделе. Кроме того, композиция по изобретению предпочтительно имеет ударную прочность по Шарпи с надрезом от 3,5 до 10 кДж/м 2, более предпочтительно от 3,8 до 8,5 кДж/м 2, наиболее предпочтительно от 4,0 до 7,5 кДж/м 2 при 23 С, измеренную в соответствии с ИСО 179:2000 1 еА. Кроме того, полипропиленовая композиция по настоящему изобретению предпочтительно имеет модуль упругости при растяжении в интервале от 1600 до 4000 МПа, более предпочтительно в интервале от 1700 до 3500 МПа, наиболее предпочтительно в интервале от 1800 до 2000 МПа, измеренный в соответствии с ИСО 572-2. Также предпочтительно, чтобы композиция по изобретению имела температуру кристаллизации в интервале от 120 до 145 С, более предпочтительно в интервале от 125 до 140 С, определенную в соответствии с ИСО 11357-1,-2 и-3. Кроме того, полипропиленовая композиция предпочтительно имеет температуру плавления в интервале от 150 до 175 С, более предпочтительно в интервале от 158 до 170C, определенную в соответствии с ИСО 11357-1, -2 и -3. Полипропиленовая композиция в соответствии с настоящим изобретением может содержать дополнительные полиолефиновые компоненты, а также может содержать неполимерные добавки. Полимерную часть полипропиленовой композиции обозначают как основную смолу. Предпочтительно основная смола состоит из компонентов (А) и (В), как описано выше. Также предпочтительно, чтобы оба компонента, компонент (А) и компонент (В), были стабилизированы соответствующими добавками, которые предпочтительно используют в количестве от 0,05 до 2,0 мас.%, более предпочтительно в количестве от 0,1 до 1,0 мас.% от количества каждого компонента. Благодаря высокой разности по молекулярной массе компонентов (А) и (В) основная смола полипропиленовой композиции имеет мультимодальное, предпочтительно бимодальное молекулярномассовое распределение. Выражение "мультимодальный", используемое в данной заявке, относится к модальности полимера,то есть к форме кривой его молекулярно-массового распределения, которая представляет собой график молекулярно-массового компонента как функции его молекулярной массы. Как объяснено ниже, основная смола по настоящему изобретению может быть получена способом из последовательных стадий, с использованием реакторов в каскадной конфигурации и работы в различных условиях реакции. Вследствие этого каждый компонент, полученный в определенном реакторе, имеет свое собственное молекулярно-массовое распределение. Когда кривые молекулярно-массового распределения этих компонентов налагаются друг на друга с получением кривой молекулярно-массового распределения конечного полимера, эта кривая может проявлять два или более чем два максимума или по меньшей мере может быть отчетливо расширена по сравнению с кривыми для индивидуальных компонентов. Такой полимер, полученный за две или более чем за две серийные стадии, называют бимодальным или мультимодальным в зависимости от числа стадий. Основная смола полипропиленовой композиции в соответствии с настоящим изобретением может представлять собой мультимодальную, предпочтительно бимодальную композицию. Два компонента (А) и (В) и, возможно, дополнительные компоненты могут быть получены в отдельных стадиях и смешаны после полимеризации путем компаундирования. Альтернативно и предпочтительно два компонента (А) и (В) и, возможно, дополнительные компоненты получают в различных реакторах каждый, где эти реакторы соединены в каскад, и каждый компонент получают в присутствии продукта предшествующего реактора(ов) за исключением первого компонента. Описанный предпочтительный многостадийный способ представляет собой "петлевой - газофазный" способ, такой как разработанный фирмой Borealis A/S, Дания (известный как технология BORSTAR), описанный, например, в патентной литературе, такой как ЕР 0887379 или WO 92/12182. Возможно, этот способ может также включать стадию предварительной полимеризации, как известно в данной области техники, которая может предшествовать первой стадии полимеризации (а). Предпочтительно, чтобы катализатор полимеризации представлял собой катализатор ЦиглераНатта, как описано, например, в WO 92/19653, или катализатор с единым центром полимеризации на металле, как описано, например, в ЕР 09013647 или ЕР 1741725 А 1. Как уже указано выше, полипропиленовая композиция может содержать общепринятые адъюванты,такие как добавки, наполнители и упрочняющие наполнители или дополнительные модификаторы ударной прочности. Эти модификаторы и/или добавки могут быть включены в процессе полимеризации или после полимеризации путем смешивания в расплаве. Подходящие модификаторы включают другие термопластические полимеры, такие как полиэтиленовые гомо- или сополимеры, поли-1-бутен, поли-4-метилпентен-4 022013 1 и/или термопластические эластомеры, такие как этиленпропиленовый каучук или стирольные эластомеры, а также минеральные наполнители, такие как тальк или карбонат кальция. Подходящие добавки включают стабилизаторы, смазывающие агенты, нукпеирующие агенты, пигменты и пенообразователи. Такие добавки обычно присутствуют в конечной композиции в количестве от 0,05 до 2,0 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 1,0 мас.% от общего количества композиции. Композиции по настоящему изобретению предпочтительно применяют для изготовления формованных изделий, предпочтительно изделий, полученных литьевым прессованием. Экспериментальный раздел Способы измерения.a) Показатель текучести расплава. Показатель текучести расплава измеряют как ПТР 2 в соответствии с ИСО 1133 (230 С, нагрузка 2,16 кг) для полипропилена и указывают в г/10 мин. ПТР является показателем текучести, а, следовательно, обрабатываемости полимера. Чем выше показатель текучести расплава, тем ниже вязкость полимера.b) Содержание сомономера. Количественную инфракрасную спектроскопию с Фурье-преобразованием (FTIR) использовали для количественного определения содержания сомономера. Калибровка была достигнута путем корреляции с содержаниями сомономера, определенными с помощью количественной ядерной магнитно-резонансной спектроскопии (ЯМР). Метод калибровки, основанный на результатах, полученных из количественной 13 С-ЯМР спектроскопии, был выполнен обычным способом, хорошо документированным в литературе. Количество сомономера (N) определяли в процентах по массе (мас.%) с помощью выражения: где А представляет собой максимум поглощения, определенный для полосы сомономера, R представляет собой максимум поглощения, определенный как высота стандартного пика, и где k1 и k2 представляют собой линейные константы, полученные путем калибровки. Полоса, используемая для количественного определения содержания этилена, выбрана в зависимости от того, является ли содержание этилена статистическим (730 см-1) или в виде блока (720 см-1). Поглощение при 4324 см-1 использовали в качестве стандартной полосы. с) Фракция, растворимая в ксилоле. Фракцию, растворимую в ксилоле (XCS), как определено и описано в настоящем изобретении, определяют, как описано ниже: 2,0 г полимера растворяли в 250 мл параксилола при 135 С при перемешивании. Через 30 мин раствору давали охладиться в течение 15 мин при температуре окружающей среды,а затем давали возможность отстояться в течение 30 мин при 250,5 С. Раствор фильтровали фильтровальной бумагой в две колбы на 100 мл. Раствор из первого 100 мл сосуда выпаривали в потоке азота, и остаток высушивали в вакууме при 90 С до достижения постоянной массы. Фракцию, растворимую в ксилоле (в процентах), затем можно определить, как показано ниже: где m0 обозначает исходное количество полимера (граммы), m1 определяет массу остатка (граммы),v0 определяет исходный объем (миллилитры) и v1 определяет объем анализируемого образца (миллилитры). Тогда фракция, нерастворимая в пара-ксилоле при 25 С (XCU), равна 100% - XCS%.d) Показатель разветвленности. Показатель разветвленности указывает количество длинноцепных разветвлений на 1000 атомов углерода. Оба параметра можно определить на основании объединения высокотемпературной эксклюзионной хроматографии (ЭХ) с вискозиметрией. Лежащие в основе исследования ЭХ проводят при 135 С в 1,2,4-трихлорбензоле с растворами концентрации 0,25 г/дл. Молекулярно-массовые распределения вычисляют на основании результатов рефрактометрического детектора, используя универсальный способ калибровки, подходящий для полипропилена. Параллельно этому определяют характеристическую вязкость полного полимера при 135 С в 1,2,4-трихлорбензоле с растворами концентрации 0,05 г/дл.e) Коэффициент деформационного упрочнения (SHF) Коэффициент деформационного упрочнения определяют как где представляет собой вязкость при одноосном растяжении; и+LVE(t) представляет собой трехкратную зависимую от времени вязкость при сдвиге +(t) в линейном диапазоне деформации. Определение линейного интервала вязкоэластичности при растяжении +LVE(t) с использованием программы IRIS Rheo Hub 2008 требует вычисления дискретного спектра времен релаксации на основании данных динамического модуля упругости и модуля потерь (G', G"(. Линейные данные вязкоэластичности (G', G"( получают путем измерений развертки по частоте, предпринятых при 180 С на при-5 022013 боре Anton Paar MCR 300, соединенном с параллельными пластинами 25 мм. Лежащие в основе принципы вычисления, используемого для определения дискретного спектра релаксации, описаны в статьеBaumgrtel M., Winter H.H., "Determination of the discrete relaxation and retardation time spectra from dynamic mechanical data", Rheol Acta 28:511519 (1989), которая полностью включена посредством ссылки.IRIS RheoHub 2008 выражает спектр времен релаксации в виде суммы N режимов Максвелла где gi и i представляют собой параметры материала и Ge представляет собой равновесный модуль. Выбор для максимального числа режимов N, используемого для определения дискретного спектра релаксации, осуществляют путем использования выбора "оптимум" из IRIS RheoHub 2008. Равновесный модуль Ge устанавливают на ноль. Нелинейное соответствие, используемое для определения +LVE(t),осуществляют на IRIS Rheo Hub 2008, используя модель Doi-Edwards. Вязкость при одноосном растяжении получают на основании измерений одноосного растягивающего потока, проводимых на приборе Anton Paar MCR 501, соединенном с растягивающим креплением Sentmanat (SER-1). Температура для измерений одноосного растягивающего потока была установлена на 180 С с использованием скоростей растягивания (деформирования) d/dt в диапазоне от 0,3 до 10 с-1 и охватывая диапазон деформации Генки где I0 представляет собой исходную, а I действительную длину фиксации образца от 0,3 до 3,0. Особое внимание уделяли приготовлению образцов для растягивающего потока. Образцы готовили путем прессования в формах при 230 С с последующим медленным охлаждением до комнатной температуры (форсированное водное или воздушное охлаждение не использовали). Этот метод давал возможность получить хорошо формованные образцы, свободные от остаточных напряжений. Образец оставляли на несколько минут при температуре тестирования, чтобы обеспечить стабильность температуры (установленная температура 0,1 С) перед проведением измерений одноосного растягивающего потока.f) Нелинейное отношение вязкоэластичности LAOS. Исследование нелинейного вязкоэластичного поведения в потоке со сдвигом проводили с помощью высокоамплитудного колебательного сдвига. Этот метод требует применения синусоидальной амплитуды деформации, 0, прилагаемой при данной угловой частотев течение данного времени t. При условии, что прилагаемая синусоидальная деформация достаточно высока, образуется нелинейный ответ. Напряжениев данном случае является функцией прилагаемой амплитуды деформации, времени и угловой частоты. В этих условиях нелинейная реакция на напряжение все еще является периодической функцией, однако, она более не может быть выражена в виде синусоиды с одной волной. Напряжение в результате нелинейной вязкоэластичной реакции [0-4] может быть выражено посредством ряда Фурье,который включает вклады высших гармоник: где- реакция на напряжение,t - время, - частота,0 - амплитуда деформации,n - порядок гармоники,G'n - коэффициент эластичности Фурье порядка n,G"n - коэффициент вязкости Фурье порядка n. Нелинейную вязкоэластичную реакцию анализировали с использованием высокоамплитудного колебательного сдвига (LAOS). Измерения временной развертки проводили на реометре RPA2000 от AlphaTechnologies, соединенном со стандартной биконической головкой. В ходе измерения испытательную камеру герметично закрывали и прилагали давление примерно 6 МПа. Тест LAOS проводят с применением температуры 190 С, угловой частоты 0,628 рад/с и амплитуды деформации 10. Чтобы гарантировать, что достигнуты условия стабильного состояния, нелинейную реакцию определяли только после завершения 20 циклов на измерение. Нелинейный коэффициент высокоамплитудного колебательного сдвига (LAOS-NLF) определяют согласно выражению: где G1' - коэффициент Фурье первого порядка; С'3 - коэффициент Фурье третьего порядка. 1. J. М. Dealy, K. F. Wissbrun, Melt Rheology and Its Role in Plastics Processing: Theory and Applications; edited by Van Nostrand Reinhold, New York (1990). 2. S. Filipe, Non-Linear Rheology of Polymer Melts, AIP Conference Proceedings 1152, pp. 168174(2009).g) Тест Реотенз (Rheotens). Тест, описанный в данной заявке, следует ИСО 16790:2005. Поведение деформационного упрочнения определяют способом, описанным в статье "RheotensMastercurves and Drawability of Polymer Melts", M. H. Wagner, Polymer Engineering and Sience, Vol. 36, pp. 925-935. Содержание этого документа включено посредством ссылки. Поведение деформационного упрочнения полимеров анализируют с помощью прибора Rheotens (изделие фирмы Gttfert, Сименсштр. 2,74711 Бюхен, Германия), в котором нить расплава удлиняют путем вытягивания с определенным ускорением. Тест Реотенз имитирует промышленные процессы формования и экструзии. Согласно принципу,расплав прессуют или экструдируют через округлую головку, и полученную в результате нить оттягивают. Регистрируют нагрузку на экструдат как функцию свойств расплава и измеряемые параметры (в частности, отношение между скоростью выхода и оттягивания, практически меру скорости вытяжки). Для приведенных ниже результатов материалы экструдировали с помощью системы лабораторного экструдера HAAKE Polylab и шестереночного насоса с цилиндрической головкой (L/D (длина/диаметр) = 6,0/2,0 мм). Шестереночный насос предварительно регулировали на скорость экструзии нити 5 мм/с, и температуру расплава устанавливали на 200 С. Длина траектории движения между головкой и колесами Реотенз составляла 80 мм. В начале эксперимента скорость намотки колес Реотенз регулировали в соответствии со скорость экструдируемой нити полимера (нулевое усилие растяжения). Затем эксперимент начинали путем медленного увеличения скорости намотки колес Реотенз до тех пор, пока полимерная нить не разрывалась. Ускорение колес было достаточно малым, поэтому усилие растяжения измеряли в квазистационарных условиях. Ускорение вытяжки нити расплава (2) составляет 120 мм/с 2. Реотенз функционировал в сочетании с компьютерной программой EXTENS. Эта программа представляет собой программу сбора данных в реальном времени, которая выводит на дисплей и сохраняет измеренные данные усилия растяжения и скорости вытяжки. Конечные точки кривой Реотенз (усилие против скорости вращения шкива) принимают за значения прочности и растяжимости расплава.h) Температура плавления, температура кристаллизации. Температуру плавления и кристаллизации Tm и Tc определяют в соответствии с ИСО 11357-3 с помощью TA-Iinstruments 2920 Dual-Cell с аппаратом охлаждения RSC и станцией сбора и обработки данных. Скорость нагревания и охлаждения 10 С/мин применяют в цикле нагревание/охлаждение/нагревание от +23 до +210 С, где температуру кристаллизации Tc определяют на стадии охлаждения, а температуру плавления Tm определяют на второй стадии нагревания.i) Ударная прочность по Шарпи с надрезом. Ударную прочность по Шарпи с надрезом определяли в соответствии с ИСО 179-1 еА:2000 на образцах с V-образным надрезом 80x10x4 мм 3 при 23 С (Charpy NIS +23 С) и стандартной скорости удара 2,9 м/с. Тестовые образцы получали литьевым прессованием в линии с ИСО 1872-2, используя температуру расплава 200 С и температуру формы 40 С.j) Испытание на растяжение, напряжение пластического течения и модуль упругости при растяжении. Напряжение при растяжении на выходе измеряют в соответствии с ИСО 572-2 (скорость поперечной экструзионной головки 50 мм/мин, при 23 С). Модуль упругости при растяжении измеряют в соответствии с ИСО 572-2 (скорость поперечной экструзионной головки 1 мм/мин при 23 С), используя образцы, полученные литьевым прессованием, как описано в EN ИСО 1872-2 (в форме разрезанного поперек двутавра, толщина 4 мм).k) Плотность. Плотность полимера измеряли в соответствии с ИСО 1183/D. Примеры Полипропиленовые композиции в соответствии с настоящим изобретением получены путем смешивания в расплаве обоих полипропиленовых компонентов (А) и (В). Низкомолекулярный компонент (В) получен путем использования катализатора с единым центром полимеризации на металле (SSC) или катализатора Циглера-Натта (ZNC) в качестве катализатора полимеризации, тогда как в качестве высокомолекулярного компонента (А) использован имеющийся в продаже полипропилен высокой прочности расплава марки DaployWB135HMS.Daploy WB135HMS представляет собой имеющийся в продаже полипропиленовый гомополимер высокой прочности расплава, доступный от фирмы Borealis Polyolefine GmbH (Австрия), имеющий ПТР(230 С/2,16 кг) 2,4 г/10 мин и плотность 905 кг/м 3. Он имеет структуру длинноцепной разветвленности со значением g' 0,8, прочность расплава F30 28,6 сН, как определено в тесте Реотенз при 200 С, SHF 6,5 при измерении при скорости деформирования 3,0 с-1 и деформации Генки 2,5, SHF 3,6 при измерении приVPPP SSC Экспериментальный гомополимер пропилена VPPP SSC получен в пилотной установке Borstar PP,как описано ниже. Катализатор, как описано в примере 1 в ЕР 1741725 А 1, подавали вместе с триэтилалюминием в качестве сокатализатора при соотношении Al/Zr [моль/моль] 910 в реактор для предварительной полимеризации с баком-мешалкой вместе с пропиленом и водородом в отношении 0,2 моль/кмоль пропилена, где реактор работал при 35 С со средним временем пребывания 0,4 ч. Основную стадию полимеризации проводили в петлевом реакторе при температуре 70 С и давлении 6000 кПа, подавая дополнительный пропилен при 150 кг/ч с водородом в отношении 0,70 моль/кмоль пропилена, поддерживая среднее время пребывания 0,65 ч и достигая производительности катализатора 17,5 кг/г. После деактивации катализатора паром и высушивания полученного в результате полимерного порошка в теплом азоте полученный в результате полипропиленовый гомополимер компаундировали вместе с 0,07 мас.% стеарата кальция и 0,60% Irganox B225 (комбинация антиоксидантов, поставляемая фирмой Ciba Specialty Chemicals) в двушнековом экструдере при 230-250 С. Полученный в результате полипропиленовый гомополимер имел ПТР (230 С/2,16 кг) 710 г/10 мин,плотность 902 кг/м 3, точку плавления 152 С и содержание XS 1,0 мас.%.VPPP ZNC Экспериментальный гомополимер пропилена VPPP ZNC получен в пилотной установке Borstar PP,как описано ниже. Катализатор, используемый при полимеризации, был получен в соответствии с WO 92/19653 с диоктилфталатом в качестве диалкилфталата формулы (III) и этанолом в качестве спирта, сокатализатор представлял собой триэтилалюминий, и в качестве внешнего донора (ED) использовали диэтиламинотриэтоксисилан. Комбинацию катализаторов, имеющую соотношение Al/Ti 45 моль/моль и соотношение AI/ED 30 моль/моль, подавали со скоростью 8,3 г/ч в реактор для предварительной полимеризации с бакоммешалкой вместе с пропиленом и водородом в отношении 0,4 моль/кмоль пропилена, где реактор работал при 30 С со средним временем пребывания 0,37 ч. Первую часть основной стадии полимеризации проводили в петлевом реакторе при температуре 75 С и давлении 5600 кПа, подавая дополнительный пропилен при 150 кг/ч с водородом в отношении 30 моль/кмоль пропилена, и поддерживая среднее время пребывания 0,33 ч. За этой стадией следовала вторая часть основной полимеризации в газофазном реакторе при температуре 90 С и давлении 1900 кПа, при подаче дополнительного пропилена при 30 кг/ч с водородом в отношении 160 моль/кмоль пропилена и поддержании среднего времени пребывания 0,7 ч. Была достигнута общая производительность катализатора 4,0 кг/г. После деактивации катализатора паром и высушивания полученного в результате полимерного порошка в теплом азоте полученный в результате полипропиленовый гомополимер компаундировали вместе с 0,07 мас.% стеарата кальция и 0,60% Irganox B225 (комбинация антиоксидантов, поставляемая фирмой Ciba Specialty Chemicals) в двухшнековом экструдере при 230-250 С. Полученный в результате полипропиленовый гомополимер имел ПТР (230 С/2,16 кг) 2300 г/10 мин,плотность 904 кг/м 3, точку плавления 158 С и содержание XS 7,2 мас.%. с) Композиция. Композиции по изобретению получают путем смешивания в расплаве WB135HMS в качестве компонента (А) с VPPP SSC или VPPP ZNC в качестве компонента (В). Сравнительный пример СЕ 1 относится к композиции, включающей один компонент (А). В табл. 1 перечислены композиции примеров и их соответствующие значения ПТР (230 С/2, 16 кг). Таблица 1. Композиция и значения ПТР сравнительного примера СЕ 1 и примеров по изобретению IE1-IE6 Как видно из табл. 1, показатель текучести расплава высокомолекулярного пропиленового компонента (А) возрастает, когда этот компонент смешивают с низкомолекулярным линейным изотактическим полипропиленовым компонентом (В), имеющим высокий показатель текучести расплава. Кроме того, можно продемонстрировать, что добавление низкомолекулярного материала (компонента (В привело к повышению ПТР на 5 порядков величины при сохранении высокой прочности расплава и такого же уровня прочности при ударе (см. табл. 2). Эффект является более или менее независи-8 022013 мым от типа LMW-смолы (низкомолекулярной) (то есть на основе SS-катализатора или ZNкатализатора). Таблица 2. Термическая, механическая и реологическая характеристика примеров(A) от 70 до 95 мас.% от общей массы полипропиленовой композиции, высокомолекулярного полипропиленового компонента, имеющего коэффициент деформационного упрочнения (SHF) в интервале от 3,5 до 15 при измерении при скорости деформирования 3,0 с-1 и деформации Генки 2,5, и(B) от 5 до 30 мас.% от общей массы полипропиленовой композиции, низкомолекулярного линейного изотактического полипропиленового компонента, имеющего ПТР 2 (показатель текучести расплава) в интервале от 500 до 5000 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230 С, нагрузка 2,16 кг). 2. Полипропиленовая композиция по п.1, где полипропиленовая композиция имеет ПТР 2 от 5,0 до 30 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230 С, нагрузка 2,16 кг). 3. Полипропиленовая композиция по п.1 или 2, где высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) имеет ПТР 2 от 0,5 до 5,0 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230 С, нагрузка 2,16 кг). 4. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-3, где высокомолекулярный компонент (А) имеет коэффициент нелинейности высокоамплитудного колебательного сдвига (LAOS-NLF) в интервале от 4,0 до 10. 5. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-4, где высокомолекулярный полипропиленовый компонент (А) имеет прочность расплава F30 в интервале от 6,0 до 30 сН, определенную в тесте Реотенз (Rheotens) при 200 С. 6. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-5, где высокомолекулярный полипропиленовый компонент представляет собой гомополимерный компонент. 7. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-6, где полипропиленовая композиция имеет ударную прочность по Шарли с надрезом от 3,5 до 10 кДж/м 2 при 23 С, измеренную на образце, полученном литьевым прессованием, в соответствии с ИСО 179:2000 1 еА. 8. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-7, где полипропиленовая композиция имеет модуль упругости при растяжении в интервале от 1600 до 4000 МПа, измеренный на образце, полученном литьевым прессованием, в соответствии с ИСО 572-2. 9. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-8, где полипропиленовая композиция имеет температуру кристаллизации в интервале от 120 до 145 С. 10. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-9, где полипропиленовая композиция имеет коэффициент деформационного упрочнения (SHF) от 2,0 до 9,0 при измерении при скорости деформирования 3,0 с-1 и деформации Генки 2,5. 11. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-10, где полипропиленовая композиция имеет коэффициент LAOS-NLF в интервале от 2,5 до 8,0. 12. Полипропиленовая композиция по любому из пп.1-11, где полипропиленовая композиция имеет прочность расплава F30 в интервале от 4,0 до 30 сН, определенную в тесте Реотенз при 200 С. 13. Изделие, полученное литьевым прессованием из полипропиленовой композиции по любому из пп.1-12. 14. Применение низкомолекулярного линейного изотактического полипропилена в качестве усилителя текучести расплава для высокомолекулярного полипропилена, где низкомолекулярный линейный изотактический полипропилен имеет ПТР 2 в интервале от 500 до 5000 г/10 мин, измеренный в соответствии с ИСО 1133 (230 С, нагрузка 2,16 кг), и высокомолекулярный полипропилен имеет коэффициент-9 022013 деформационного упрочнения в интервале от 3,5 до 15, измеренный при скорости деформирования 3,0 с-1 и деформации Генки 2,5. 15. Применение низкомолекулярного линейного изотактического полипропилена по п.14 в количестве от 5 до 30 мас.% от общей массы низкомолекулярного линейного изотактического полипропилена и высокомолекулярного полипропилена.
МПК / Метки
МПК: C08L 23/10
Метки: длинноцепочечный, полипропилен, высокотекучий, разветвленный
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-22013-vysokotekuchijj-dlinnocepochechnyjj-razvetvlennyjj-polipropilen.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Высокотекучий длинноцепочечный разветвленный полипропилен</a>
Предыдущий патент: Производные имидазо[1,2-a]пиразина и их применение для профилактики или лечения неврологических, психиатрических и метаболических расстройств и заболеваний
Следующий патент: Способ термической обработки изделий из сплавов на основе железа (варианты)
Случайный патент: Двухкатковая машина для измельчения слоистых материалов