Бета-нуклеирующий агент для полипропилена и способ его получения

Номер патента: 14524

Опубликовано: 30.12.2010

Авторы: Вольфшвенгер Йоханнес, Галяйтнер Маркус

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения b-нуклеирующего агента путем осуществления твердофазной реакции между соединением металла Группы II с двухосновной органической кислотой при температуре 120°С или выше, причем процесс проводят в отсутствие любых растворителей или жидких (расплавленных) материалов, таких как жидкий (расплавленный) полимерный материал.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение металла Группы II представляет собой соединение кальция.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что двухосновная органическая кислота выбирается из пимелиновой кислоты, пробковой кислоты и азелаиновой кислоты.

4. Способ по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что тепловую обработку проводят при температуре 150°С или выше.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что тепловую обработку проводят в реакторе с псевдоожиженным слоем.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что тепловую обработку проводят в течение 1,5 ч или более.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что двухосновная кислота используется в количестве, дающим весовое или молярное соотношение по отношению к содержанию соединения металла Группы II 10:5-0,1.

8. b-Нуклеирующий агент, полученный способом по любому из пп.1-7, содержащий продукт твердофазной реакции между соединением металла Группы II и двухосновной органической кислотой, в котором b-нуклеирующий агент содержит частицы соединения металла Группы II, модифицированные на поверхности солью металла Группы II и двухосновной органической кислоты.

9. b-Нуклеирующий агент по п.8, в котором соединение металла Группы II и двухосновная органическая кислота находятся в эквимолярных количествах или соотношениях, обеспечивающих мольный избыток соединения металла Группы II.

10. b-Нуклеирующий агент по п.8 или 9, в котором мольное или весовое соотношение соединения металла Группы II по отношению к двухосновной органической кислоте составляет 10:1.

11. b-Нуклеирующий агент по пп.8-10, в котором соединением металла Группы II является карбонат кальция, а двухосновной органической кислотой является пимелиновая кислота.

12. b-Нуклеирующий агент по п.10 или 11, в котором мольное или весовое соотношение соединения металла Группы II по отношению к соли металла Группы II и двухосновной органической кислоте составляет 10:1.

13. Полипропиленовая композиция, содержащая полипропилен и b-нуклеирующий агент по любому из пп.8-12.

Текст

Смотреть все

-НУКЛЕИРУЮЩИЙ АГЕНТ ДЛЯ ПОЛИПРОПИЛЕНА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БОРЕАЛИС ТЕКНОЛОДЖИ ОЙ (FI) Настоящее изобретение относится к новому -нуклеирующему агенту и способу его получения. Предпочтительно -нуклеирующий агент представляет собой карбонат кальция и кальциевую соль двухосновной органической кислоты, не содержащие примесей воды. 014524 Настоящее изобретение относится к новому способу получения -нуклеирующего агента, новому нуклеирующему агенту, получаемому этим способом, и полипропиленовой композиции, содержащей данный -нуклеирующий агент. Уровень техники Обычно при охлаждении расплава полипропилен кристаллизуется в моноклинической модификации. Однако кроме -модификации полипропилен может также кристаллизоваться в гексагональной -модификации и ромбической -модификации. Для -модификации характерны улучшенные механические свойства, в частности повышенная ударная вязкость и повышенная устойчивость к трещинообразованию под напряжением. Обычно кристаллизации в -модификации добиваются путем добавления специфических нуклеирующих агентов, таких как хинакридоновые пигменты, описанные в патенте ЕН 0177961 А 2. Другим хорошо известным классом -нуклеирующих агентов являются соли Группы II двухосновных органических кислот. Патент US-A-5231126 раскрывает, что -нуклеация может быть достигнута добавлением к стереорегулярному полипропилену двухкомпонентного -нуклеирующего агента, состоящего из смеси двухосновной кислоты с оксидом, гидроксидом или кислой солью металла Группы II. Подходящими примерами двухосновных кислот являются пимелиновая кислота, азелаиновая кислота, о-фталевая кислота, терефталевая кислота, изофталевая кислоты и им подобные. Подходящими оксидами, гидроксидами или кислыми солями металлов Группы II являются соединения, содержащие магний, кальций, стронций или барий, типичные примеры включают карбонат кальция или другие карбонаты. Недостатком двухкомпонентного -нуклеирующего агента, известным из уровня техники, является недостаточная воспроизводимость достигаемого эффекта, поскольку смешивание в расплаве двухкомпонентного -нуклеирующего агента и полипропилена может приводить к различным результатам из-за влияния таких параметров как температура расплава, условия сдвига, время перемешивания, наличие примесей и воды и т.д. Патент ЕР 0682066 описывает сравнительный пример для способа увеличения содержания -модификации в полипропилене, включающий стадию, в которой полипропилен расплавляют в присутствии стеарата кальция и пимелиновой кислоты с целью образования in situ нуклеирующего агента. Несмотря на то, что в сравнительном примере в этом известном из уровня техники документе показывается высокое содержание -модификации, воспроизводимость смешивания расплава и процесс реакции плавления являются крайне неудовлетворительными, как показано далее в сравнительных примерах, содержащихся в настоящей заявке на изобретение, в близких условиях образующееся количество -модификации практически равняется 0. Следует также подчеркнуть, что некоторые из исходных материалов, используемых для получения-нуклеирующих агентов исходя из уровня техники, являются довольно дорогостоящими, поэтому усовершенствования, особенно в плане надежности и воспроизводимости использования этих дорогих материалов, являются необходимыми. По этой причне были предприняты попытки получить более надежные системы для достижения нуклеации, основанные на двухосновных органических кислотах и соединениях металлов Группы II. В патенте ЕР 0682066 А 1 раскрывается такая попытка достижения более надежной -модификации. В этом документе описывается, что такие улучшения могут быть достигнуты путем использования однокомпонентного -нуклеирующего агента, получаемого по реакции 1 моль дикарбоновой кислоты с 1 моль карбоната кальция в водном растворе, содержащем этанол, при температуре от 60 до 80 С. Эта реакция приводит к получению кальциевой соли двухосновной кислоты, которую получают в виде мелкого осадка, отделяемого фильтрованием. После этого продукт высушивается и может быть далее использован в качестве -нуклеирующего агента. Недостатком этого однокомпонентного -нуклеирующего агента, а именно кальциевой соли дикарбоновой кислоты, является, с одной стороны, тот факт, что полученный осадок содержит 1 моль кристаллогидратной воды, которая снижает эффект -нуклеации. Удаление этой кристаллогидратной воды возможно только в жестких условиях, что, как следствие, увеличивает стоимость добавки, поскольку требуются дополнительные стадии нагрева. Другим недостатком является то, что однокомпонентный нуклеирующий агент получается в виде мелкого осадка, что приводит к проблемам во время фильтрования. В частности, мелкий осадок является главным недостатком при масштабировании синтеза, поскольку мелкие осадки приводят к резкому снижению эффективности фильтрования. Следует также принять во внимание, что двухосновные органические кислоты являются довольно дорогостоящими исходными материалами, поэтому снижение количества двухосновной органической кислоты, необходимой для -нуклеации, явилось бы преимуществом. Что касается других -нуклеирующих агентов, таких как упомянутые выше хинакридоновые пигменты, было замечено, что их добавление, даже в небольших количествах, приводит к изменению цвета полипропилена. Цвет полипропилена, содержащего такие -нуклеирующие агенты даже в количествах менее 10 ppm, заметно изменяется, обычно в сторону светло-красного цвета. Это, безусловно, снижает-1 014524 ценность такого нуклеированного полипропилена. В патенте WO 02/078924 описываются соли металлов и гексагидрофталевой кислоты как нуклеирующие добавки для кристаллических термопластиков, используемых для улучшения жесткости и прозрачности. Соответственно, эти нуклеирующие агенты являются -нуклеирующими агентами, что легко установить из документов, известных из уровня техники, в которых эти нуклеирующие агенты описываются как осветляющие агенты. Объект изобретения В свете описанных выше недостатков, объектом настоящего изобретения является новый улучшенный -нуклеирующий агент, который позволяет получать полипропилен в -модификации без возникновения недостатков, связанных с использованием стандартных -нуклеирующих агентов, таких как изменение цвета. Кроме того, получаемые таким образом эффекты должны быть воспроизводимыми, а стоимость исходных материалов, таких как двухосновные органические кислоты, должна быть сведена к минимуму. Помимо этого, -нуклеирующий агент должен получаться способом, который позволяет получение -нуклеирующего агента в больших масштабах. Кроме того, преимуществом могло бы быть отсутствие дополнительных, требующих времени и повышающих стоимость стадий, таких как удаление кристаллогидратной воды. Краткое описание изобретения Вышеприведенные объекты изобретения разрешены в способе по п.1. Предпочтительные воплощения раскрыты в подпунктах 2-7, а также в следующей спецификации. Кроме того, настоящее изобретение касается -нуклеирующего агента, как описано в пп.8 и 11 соответственно. Предпочтительные воплощения представлены в независимых подпунктах 9 и 10, а также 12 и 13 соответственно. Наконец, настоящее изобретение также обеспечивает пропиленовую композицию, как описано в п.14. Как описано в п.1, настоящее изобретение обеспечивает способ получения -нуклеирующего агента, включающий стадию обработки смесью, содержащей двухосновную органическую кислоту и оксид,гидроксид или кислую соль металла Группы II при температуре выше 120 С. Необходимо особо подчеркнуть, что способ, в соответствии с п.1 настоящего изобретения, заключается в реакции, в которой соединения металла Группы II напрямую реагирует с двухосновной органической кислотой при указанной температуре, то есть реакция протекает в отсутствие каких-либо дополнительных растворителей или жидких (расплавленных) материалов, таких как жидкий (расплавленный) полимерный материал. Реакцией соединения металла Группы II с двухосновной органической кислотой является реакция этих двух компонентов в отсутствие любых других компонентов (за исключением воздуха или другой газообразной атмосферы, которая не вступает в реакцию). В частности, способ, при котором реакция проводится в растворе или жидком (расплавленном) полимерном матриксе, не является способом по настоящему изобретению. В соответствии со способом по настоящему изобретению соединение металла Группы II и двухосновная органическая кислота вводятся в непосредственный контакт друг с другом и реагируют при указанной выше температуре. Двухосновная органическая кислота, используемая по настоящему изобретению, может быть выбрана из двухосновных органических кислот, имеющих четыре и более атома углерода. Предпочтительными примерами двухосновных кислот являются пимелиновая кислота, пробковая кислота, азелаиновая кислота, о-фталевая кислота, терефталевая кислота, а также изофталевая кислота. Эти кислоты могут быть использованы поодиночке или в любой желаемой смеси. Предпочтительными примерами, в частности, являются пимелиновая кислота, пробковая кислота и азелаиновая кислота. Оксидом, гидроксидом или кислой солью металла Группы II, используемым по настоящему изобретению, обычно является соединение, содержащее кальций, магний, стронций или барий или их смесь. Предпочтительными являются соединения кальция. Подходящие примеры включают гидроксид кальция,карбонат кальция, а также карбонат магния, карбонат стронция и карбонат бария. Наиболее предпочтительным является карбонат кальция. Двухосновная кислота и соединения металла Группы II могут быть использованы в любом требуемом соотношении. Подходящими являются смеси, содержащие более высокое или равное мольное количество соединения металла Группы II по отношению к содержанию двухосновной органической кислоты. Особенно предпочтительным воплощением настоящего изобретения является, однако, использование смеси, содержащей большой избыток соединения металла Группы II, являющимся менее дорогостоящим компонентомдля получения -нуклеирующего агента. Подходящими являются следующие соотношения содержания соединения металла Группы II к содержанию двухосновной органической кислоты. Весовое соотношение: 10:5-0,1, особенно 10:3-0,5, наиболее предпочтительно 10:2-1. Мольное соотношение: 10:5-0,1, особенно 10:3-0,5, наиболее предпочтительно 10:2-1. В способе по изобретению, в частности, предпочтительным является тщательное смешивание двух компонентов до описанного выше высокотемпературного нагрева предпочтительно с использованием шаровой мельницы, прокатного стана или другого соответствующего устройства. Предварительное смешивание обычно проводят при температуре от 10 до 40 С, предпочтительно при температуре от 20 до 25 С.-2 014524 Как определено выше, в соответствии с техническими инструкциями настоящего изобретения, компоненты для получения -нуклеирующих агентов подвергаются тепловой обработке при температуре выше 120 С или выше, предпочтительно при температуре 140 С и выше и наиболее предпочтительно при температуре около 160 С. Особенно предпочтительной является температура обработки около 160 С. Тепловая обработка может осуществляться в течение времени, подходящего для образования целевого однокомпонентного -нуклеирующего агента по настоящему изобретению, типичными примерами продолжительности обработки являются 30 мин или дольше, наиболее предпочтительно 1 ч или дольше, в особенности 1,5 ч или больше, например около 2 ч. Тепловую обработку обычно проводят при умеренном давлении, в присутствии либо воздуха, либо инертного газа, такого как азот. Верхний предел температуры обработки не является критичным, однако, температура не должна превышать температуру разложения органической двухосновной кислоты. Тепловая обработка может осуществляться в любом желаемом подходящем устройстве, включая резервуары с перемешиванием, шаровые мельницы, а также реакторы с псевдоожиженным слоем. В частности, использование реакторов с псевоожиженным слоем является предпочтительным по настоящему изобретению. Эти устройства, хорошо известные, исходя из уровня техники, делают возможным тщательное смешение двух компонентов и, кроме того, допускают проведение длительного процесса, что является дополнительным преимуществом, имеющим отношение, в частности, к масштабированию процесса по настоящему изобретению. Тепловую обработку по настоящему изобретению проводят в отсутствие растворителей или любой другой жидкой реакционной среды. Тепловая обработка, согласно результатам, продемонстрированным в следующих примерах, приводит к протеканию твердофазной реакции (то есть реакции, в которой соединение металла Группы II присутствует в твердом состоянии, а органическая кислота может присутствовать в расплавленном состоянии) между двухосновной кислотой и соединением металла Группы II с образованием соответствующей соли двухосновной кислоты и в зависимости от соотношения исходных соединений, остаточного количества соединения металла Группы II. Соответственно, настоящее изобретение позволяет получать чистую соль металла Группы II и двухосновной кислоты, в случае, когда используется эквимолярная смесь, а также любую желаемую смесь соли двухосновной кислоты и в зависимости от соотношения исходных соединений остаточного количества соединения металлы Группы II. Неожиданным результатом в контексте настоящего изобретения является то, что, с одной стороны, тепловая обработка в соответствии с настоящим изобретением приводит к протеканию твердофазной реакции, а с другой стороны, то, что даже из неэквимолярных смесей после тепловой обработки образуется высокоэффективный -нуклеирующий агент, несмотря на то, что в нем низкое содержание соли двухосновной кислоты. После тепловой обработки полученный однокомпонентный -нуклеирующий агент может быть подвергнут последующим обработкам, в частности охлажден до комнатной температуры. В этом аспекте особенно предпочтительным является последующее измельчение полученного однокомпонентного нуклеирующего агента с получением мелкого порошка, имеющего средний размер частиц от 1 до 10 м,предпочтительно от 2 до 7 м и особенно предпочтительно от 3 до 5 м. Полученный -нуклеирующий агент представляет собой однокомпонентный -нуклеирующий агент, содержащий соединение металла Группы II и двухосновную органическую кислоту в прореагировавшей форме. А именно, двухосновная органическая кислота неожиданно во время тепловой обработки реагирует с соединением металла Группы II, образуя однокомпонентный -нуклеирующий агент, содержащий в зависимости от соотношения компонентов соединение металла Группы II и соль металла Группы II и двухосновной кислоты. Обычно однокомпонентный -нуклеирующий агент не содержит свободной двухосновной кислоты. Поскольку способ получения однокомпонентного -нуклеирующего агента не включает каких-либо стадий реакции, проводимых в водных растворах или любых других жидких реакционных средах, это позволяет избежать недостатка, известного из уровня техники, и заключающегося в присутствии в получаемых продуктах реакции кристаллогидратной воды. Поскольку способ по настоящему изобретению является твердофазной реакцией, это позволяет избежать затратных по времени и стоимости процессов фильтрования. Более того, в зависимости от компонентного состава смеси, возможно получение однокомпонентных -нуклеирующих агентов, содержащих лишь минорное количество соли металла ГруппыII и двухосновной органической кислоты по отношению к остаточному количеству соединения металла Группы II. Однако, как это будет разъяснено далее, даже такие однокомпонентные -нуклеирующие агенты, которые могут быть рассмотрены как мелкие частицы соединения металла Группы II, модифицированные на поверхности солью металла Группы II и двухосновной органической кислоты, позволяют достигать воспроизводимой и высокоэффективной -нуклеации полипропиленовых композиций, что,таким образом, делает возможным получение желаемой -модификации полипропилена с использованием меньшего количества двухосновной органической кислоты по сравнению с количествами, обычно используемыми, исходя из уровня техники. Кроме того, способ по настоящему изобретению является воспроизводимым, легким в осуществле-3 014524 нии и позволяет осуществлять масштабирование с использованием подходящим образом приспособленных стандартных устройств, таких как реакторы с псевдоожиженым слоем. Принимая во внимание то,что по настоящему изобретению могут быть получены высокоэффективные надежные -нуклеирующие агенты, очевидно, что настоящее изобретение представляет собой значительное достижение по сравнению с известным уровнем техники. В этом аспекте неожиданным результатом является то, что удается достичь протекания твердофазной реакции, поскольку ранее получение соли двухосновной кислоты было возможно только в растворе с использованием воды в качестве растворителя, в то время как попытки использования других полярных растворителей, таких как этанол, не приводили к протеканию какойлибо реакции.-Нуклеирующий агент, получаемый по настоящему изобретению, при добавлении к подлежащему нуклеации полипропилену может быть использован в виде частиц, предпочтительно в виде мелкого порошка, однако настоящее изобретение также предусматривает использование -нуклеирующего агента в форме маточной смеси, то есть в форме, включающей полимерную матрицу, предпочтительно полипропилен, и довольно высокую концентрацию -нуклеирующего агента.-Нуклеирующий агент, получаемый по настоящему изобретению, используется в полипропиленовых композициях в количествах от 0,001 до 5 вес.%, предпочтительно от 0,01 до 2 вес.%, например от 0,05 до 1 вес.% (в расчете на содержание полипропилена). Таким образом, даже в присутствии других добавок, таких как наполнители, стабилизаторы, смазочные вещества и т.д., может быть достигнута степень -модификации полипропилена более 80%, как определяют методом DSC. Содержание -модификации также может быть выражено в виде значения показателя k согласно Тернеру-Джонсу, настоящее изобретение позволяет достичь значений показателя k до 0,94 и выше (таких как 0,97). Информация, касающаяся значения k согласно Тернеру-Джонсу и его расчетам, содержится в соответствующем описании к патенту ЕР 0682066 А 1, приведенного здесь в качестве ссылки. Полипропилен, к которому может быть добавлен -нуклеирующий агент по настоящему изобретению, может представлять собой гомополимер, а также сополимер, включая статистические сополимеры и блок-сополимеры. Полипропилены обычно являются стереорегулярными полипропиленами, такими как изотактические полипропилены, а также эластомерные полипропилены, предпочтительно имеющие степень стереорегулярности 80% и выше. Стереорегулярность предпочтительно определяется методом 13 СЯМР спектроскопии в растворе, как описано, например, Busico с сотр. в Macromolecules 28 (1995) 18871892, принимая регулярность изотактической группы 5 элементов (мммм) в качестве меры стереорегулярности. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения изобретение обеспечивает новый однокомпонентный -нуклеирующий агент, получаемый способом, описанным в данной заявке на изобретение. Предпочтительные воплощения, описанные выше по отношению к способу получения по настоящему изобретению, также справедливы и по отношению к однокомпонентному -нуклеирующему агенту по настоящему изобретению. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает новый -нуклеирующий агент, содержащий продукт твердофазной реакции между соединениями металлов Группы II, выбираемыми из оксидов, гидроксидов и кислых солей, и двухосновной органической кислотой, в котором -нуклеирующий агент содержит частицы соединения металла Группы II, как определено выше, модифицированные на поверхности солью металла Группы II и двухосновной органической кислоты. Эти новые -нуклеирующие агенты получают способом, соответствующим способу по настоящему изобретению, в котором используется избыток соединения металла Группы II, предпочтительно избыток,указанный выше, таким образом, что соответствующие частицы соединения металла Группы II только на поверхности модифицируются двухосновной органической кислотой, приводя к образованию соли металла Группы II и двухосновной органической кислоты на поверхности частиц соединения металла Группы II. Эти соли металла Группы II и двухосновной органической кислоты образуются на поверхности частиц соединения металла Группы II, когда двухосновная органическая кислота контактирует с указанными частицами. Полученный -нуклеирующий агент обладает достаточно высокой способностью обеспечивать -модификацию при использовании в качестве нуклеирующего агента для полипропилена,и содержит довольное незначительное количество дорогого исходного материала, двухосновной органической кислоты, особенно, по сравнению с количествами, обычно используемыми исходя из уровня техники, когда соли металла Группы II и двухосновных органических кислот получают химическими реакциями, например, в растворе. Соответственно, воплощением настоящего изобретения является выгодный по себестоимости и удобный в употреблении -нуклеирующий агент, полезные свойства которого, продемонстрированы, в частности, ниже в примере 3. Даже при использовании небольших количеств нуклеирующего агента, согласно примеру 3, можно достигнуть удовлетворительных количеств нуклеации, как описано и разъяснено в примерах, содержащихся в настоящем изобретении. В частности, -нуклеирующий агент содержит следующие соотношения содержания соединения-4 014524 металла Группы II к содержанию двухосновной органической кислоты: весовое соотношение: 10:5-0,1, особенно 10:3-0,5, наиболее предпочтительно 10:2-1; мольное соотношение: 10:5-0,1, особенно 10:3-0,5, наиболее предпочтительно 10:2-1. Наиболее предпочтительным -нуклеирующим агентом является карбонат кальция и кальциевая соль двухосновной кислоты, предпочтительно пимелиновой кислоты, на поверхности, отдельных частиц карбоната кальция. Такая структура является результатом твердофазной реакции, которая приводит к получению -нуклеирующего агента по настоящему изобретению. Такая структура и состав могут быть подтверждены методом ИК-спектроскопии, а также методами микроскопии, позволяющими оценивать части поверхности отдельных частиц. Такие -нуклеирующие агенты, в особенности, воплощения, полученные с использованием большого избытка соединения металла Группы II, приводят к получению полностью удовлетворительного и воспроизводимого содержания желаемой -модификации в полипропиленовых композициях, одновременно позволяя значительно снизить количество двухосновной кислоты, необходимой для -нуклеации. Это является значительным улучшением по сравнению с известным уровнем техники, в котором либо не достигается хорошо воспроизводимая -нуклеация, либо требуются большие количества дорогостоящей двухосновной кислоты. Наконец, настоящее изобретение обеспечивает полипропиленовую композицию, содержащую полипропилен и описанный выше -нуклеирующий агент. Полипропилен может представлять собой любой вид полипропилена, как подчеркнуто выше, включая, в частности, изотактические полипропилены, такие как гомополимеры и сополимеры, обычно сополимеры, содержащие только незначительные количества сомономеров, такие как сополимеры, описываемые в литературе как статистические сополимеры. Композиция по настоящему изобретению содержит описанный выше -нуклеирующий агент в количествах,приводящих к желаемому содержанию -модификации, обычно от 0,001 до 5 вес.%, предпочтительно от 0,01 до 2 вес.% и в воплощениях от 0,05 до 1 вес.% (в расчете на содержание полипропилена). Другие добавки и наполнители также могут присутствовать в обычных количествах. Полипропиленовая композиция по изобретению обычно обладает значением показателя k по Тернеру-Джонсу выше 0,5, и настоящее изобретение позволяет получать полипропиленовые композиции, обладающие значением k 0,85 и выше. Это соответствует содержанию -модификации 80% и выше, как определяется методом DSC. Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение. Примеры Смеси 1-3 были получены интенсивным перемешиванием карбоната кальция (поставщик Fluka, Art.21060) и пимелиновой кислоты (поставщик Fluka, Art.80500) при комнатной температуре, с последующим помещением смесей в конвекционную печь на 2 ч при 160 С. После охлаждения до комнатной температуры все смеси размельчали до мелкого порошка со средним размером частиц 3-5 м. Другую смесь получали следующим образом (смесь 4). Пимелиновую кислоту (16,02 г) растворяли в чистом этаноле (100 мл) (поставщик Fluka, Art.02883), нагревали до 60 С, добавляли карбонат кальция (10,01 г) (поставщик Fluka, Art.21060) и перемешивали в течение 2 ч. Реакция образования пимелата кальция не протекала, поскольку не наблюдалось образование СО 2. Суспензию отфильтровывали, высушивали при 110 С и анализировали методом ИК-спектроскопии. Осадок идентифицировали как чистый карбонат кальция, не было обнаружено следов пимелата кальция. Смеси 1-4 оценивали с точки зрения способности к -нуклеации полипропилена. Методики и результаты. Порошок гомополимера полипропилена (MFR (230/2,16): 0,2 г/10 мин) смешивали с 0,5% пентаэритрил-тетракис(3-3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионатом (поставляется под маркой Irganox 1010, Ciba SC), 0,10% трис(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфитом (поставляется под маркой Irgafos 168, CibaSC) и 0,10% стеаратом кальция (поставляется под маркой Са-Stearate S, Faci), добавляли смеси 1-4 в количествах, указанных в следующей таблице, и экструдировали двухвинтовым экструдером Theyson TSE 24 при температуре плавления 230 С. Анализировали полученные продукты, результаты представлены в следующей таблице. Содержаниеоценивали как отношение теплоты плавления для пика плавления -фазы к общей теплоте плавления (-фаза + -фаза) содержание= Н-фаза/(Н-фаза + Н-фаза) Дополнительно содержание -фазы рассчитывали по уравнению Тернера-Джонса (A. Terner-Jones с сотр. Macromol Chem., 75 (1964) 134). Содержание -фазы во всех смесях, содержащих одну из смесей 1-3, значительно превышало 60%,как определено методом DSC, что демонстрирует высокую эффективность этих смесей в качестве нуклеирующего агента. В сравнительном примере 1 (СП 1) без -нуклеирующего агента и в сравнительном примере 2 (СП 2) со смесью 4, полученной в растворе, не содержалось значительного количества -фазы. Для всех образцов, полученных с использованием смесей по настоящему изобретению, значение k по Тернеру-Джонсу, было значительно выше 0,5, что свидетельствует о высоком содержании модификации в образцах и, следовательно, о высокой эффективности -нуклеирующего агента по изобретению. Примеры по изобретению наглядно демонстрируют, что снижение относительного количества двухосновной кислоты от эквимолярного соотношения (смесь 2) до очень высокого весового соотношения 10 (смесь 3) значительно не снижает эффективность смеси как -нуклеирующего агента даже при одинаковых концентрациях. Сравнительные примеры 3-5 были получены согласно DE 3610644 (на немецком языке, эквивалентен US 5231126) смешиванием пимелиновой кислоты с карбонатом кальция и стеаратом кальция (1:1 по весу) безо всякой дальнейшей обработки. Тот же самый порошок гомополимера полипропилена (MFR (230/2,16): 0,2 г/10 мин), использованный в предыдущих примерах, смешивали с 0,5% пентаэритрил-тетракис(3-3',5'-ди-трет-бутил-4 гидроксифенил)пропионатом (поставляется под маркой Irganox 1010, Ciba SC), 0,10% трис(2,4-ди-третбутилфенил)фосфитом (поставляется под маркой Irgafos 168, Ciba SC) и 0,10% стеаратом кальция (поставляется под маркой Са-Stearate S, Faci) и со смесью CaCO3/пимелиновая кислота, полученной, как упомянуто выше, согласно патенту DE 3610644, и экструдировали двухвинтовым экструдером TheysonTSE 24 при температуре плавления 230 С. Состав и результаты последующих анализов продуктов представлены в следующей таблице. В сравнительных примерах СП 3-СП 5 не наблюдалось никаких признаков повышения содержания-модификации полипропилена, как показывают измерения методом DSC. Сравнительный пример 6. Используя ВЕ 50 (коммерчески доступный ПП-гомополимер от Borealis без какого-либо нуклеирующего агента) получали литые компрессионные диски 2 мм толщины, для которых измеряли значениеk по Тернеру-Джонсу. Значение k было 0,01, что свидетельствует об отсутствии -модификации в полипропилене. Эта композиция соответствует сравнительному примеру 1, приведенному выше. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения -нуклеирующего агента путем осуществления твердофазной реакции между соединением металла Группы II с двухосновной органической кислотой при температуре 120 С или выше, причем процесс проводят в отсутствие любых растворителей или жидких (расплавленных) материалов, таких как жидкий (расплавленный) полимерный материал. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение металла Группы II представляет собой соединение кальция. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что двухосновная органическая кислота выбирается из пимелиновой кислоты, пробковой кислоты и азелаиновой кислоты. 4. Способ по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что тепловую обработку проводят при температуре 150 С или выше. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что тепловую обработку проводят в реакторе с псевдоожиженным слоем. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что тепловую обработку проводят в течение 1,5 ч или более. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что двухосновная кислота используется в количестве, дающим весовое или молярное соотношение по отношению к содержанию соединения металла Группы II 10:5-0,1. 8. -Нуклеирующий агент, полученный способом по любому из пп.1-7, содержащий продукт твердофазной реакции между соединением металла Группы II и двухосновной органической кислотой, в котором -нуклеирующий агент содержит частицы соединения металла Группы II, модифицированные на поверхности солью металла Группы II и двухосновной органической кислоты. 9. -Нуклеирующий агент по п.8, в котором соединение металла Группы II и двухосновная органическая кислота находятся в эквимолярных количествах или соотношениях, обеспечивающих мольный избыток соединения металла Группы II. 10. -Нуклеирующий агент по п.8 или 9, в котором мольное или весовое соотношение соединения металла Группы II по отношению к двухосновной органической кислоте составляет 10:1. 11. -Нуклеирующий агент по пп.8-10, в котором соединением металла Группы II является карбонат кальция, а двухосновной органической кислотой является пимелиновая кислота. 12. -Нуклеирующий агент по п.10 или 11, в котором мольное или весовое соотношение соединения металла Группы II по отношению к соли металла Группы II и двухосновной органической кислоте составляет 10:1. 13. Полипропиленовая композиция, содержащая полипропилен и -нуклеирующий агент по любому из пп.8-12. Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2

МПК / Метки

МПК: C07C 55/02, C07C 55/18, C07C 51/41, C08L 23/12, C08K 5/098, C07C 55/16

Метки: бета-нуклеирующий, полипропилена, агент, способ, получения

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-14524-beta-nukleiruyushhijj-agent-dlya-polipropilena-i-sposob-ego-polucheniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Бета-нуклеирующий агент для полипропилена и способ его получения</a>

Похожие патенты