在挤出机中降解(共)聚合物的方法及用于实施所述方法的挤出机的制作方法_2

文档序号:9221090阅读:来源:国知局
过程,其在热和剪切应 力的作用下在挤出机中发生,其中聚合物链变短且分子量减小。
[0035] 出于本发明的目的,"降解(共)聚合物"是指由所用的(共)聚合物通过在挤出 机中降解所产生的聚合物。在本文中,通过在可比较条件下确定的,第一降解(共)聚合物 的重均分子量(Mw)总是低于使用的(共)聚合物的重均分子量(Mw),并且第二降解(共) 聚合物的重均分子量(Mw)总是低于第一降解(共)聚合物的重均分子量(Mw)。
[0036] 出于本发明的目的,"自由基生成剂"是指由于外界影响一一例如热和/或辐 照--衰变成自由基的物质。
[0037] 用于本发明方法中的(共)聚合物可选自例如聚丙烯共聚物。呈聚合形式的合适 的聚丙烯共聚物包括丙烯以及至少一种其它共聚单体,所述共聚单体优选地选自乙烯和/ 或(:4至(:2(|€[-稀径。优选的(:4至(:2(|€[-稀径包括丁稀、戊稀、己稀、庚稀、辛稀、壬稀、癸稀、 十二碳烯、4-甲基-1-戊烯、3, 5, 5-三甲基-1-己烯和5-乙基-1-壬烯。在本发明的一个 实施方案中,基于丙烯、乙烯和(;至C 2(| α -烯烃的三元共聚物用作聚丙烯共聚物。
[0038] 例如,在本发明的方法中,聚丙烯(共)聚合物与二元乙丙橡胶(EPR)和/或三元 乙丙橡胶(EPDM)的聚合物混合物也可用作(共)聚合物。
[0039] 出于本发明的目的,术语"二元乙丙橡胶"表示乙烯与丙烯的弹性体共聚物,所述 聚合物任选地已经用官能单体和/或官能团改性。
[0040] 术语"三元乙丙橡胶"表示包含丙烯、乙烯和至少一种二烯的弹性体三元共聚物, 所述二烯选自例如1,4-己二烯、降冰片二烯、亚乙基降冰片烯、双环戊二烯、丁二烯和异戊 二烯。上文提及的三元共聚物可以任选地用其它官能单体和/或官能团改性。
[0041] EPR 和 EPDM 橡胶例如可以商品名 Vistalon?]商购自 Exxon Chemical Company,以 及以商品名Kdt〇nK商购自DMS Polymers,Inc。含有酸酐基团的官能改性的EPDM橡胶以 商品名Exxelor8iI由 Exxon Chemical Company 出售。
[0042] 所描述的聚合物混合物可通过例如将至少一种EPR/EPDM橡胶与至少一种聚丙烯 (共)聚合物机械混合来生产。或者,上述聚合物混合物可以聚合物合金的形式生成,其也 是在单个反应器中或在一系列并行反应器(parallel reactor)中通过逐步聚合而原位(in situ)生成的。所述原位生成的一个实例为Montell North America Inc开发的Catalloy 方法。借助于Catalloy方法,可获得例如与聚丙烯(共)聚合物构成EPR混合物或合金的 Adflex (Montell North America, Inc.)品种的热塑性稀径(TPO),并且出于本发明的目的, 其可有利地用作本发明方法中的起始物质。
[0043] 如果聚丙烯(共)聚合物与EPR和/或EPDM橡胶的聚合物混合物用于本发明的 方法中,那么优选地EPR或EPDM橡胶的比例占5至80重量%、优选20至70重量%,在每 种情况下均相对于聚丙烯(共)聚合物与EPR和/或EPDM橡胶的总量计。以这种方式,在 实施本发明方法后,可获得具有高内聚性和韧性的粘合剂,例如热熔胶。
[0044] 聚丙烯共聚物中的丙烯含量优选在50至99重量%之间、尤其是在60至95重量% 之间、特别优选在65至90重量%之间,在每种情况下均相对于聚丙烯共聚物的总重量计。 具有上述重量比例丙烯的聚丙烯共聚物是特别有利的,因为可将所述(共)聚合物在本发 明的方法中在分子量显著减小和粘度降低的情况下特别有效地转化成各自的降解产物。
[0045] 如果存在乙烯,其在聚丙烯共聚物中的含量优选在1至35重量%之间、特别优选 在2至25重量%之间,在每种情况下均相对于聚丙烯共聚物的总重量计。也可将具有上述 重量比例乙烯的聚丙烯共聚物有效地转化成各自的降解产物。
[0046] 用于本发明方法中的(共)聚合物的重均分子量(Mw)优选为100, 000至 300, 000, OOOg/mol、特别优选 150, OOO 至 3, 000, OOOg/mol、极特别优选 250, OOO 至 1,000, 000g/mol,其中在本发明的上下文中重均分子量借助凝胶渗透色谱法(GPC)使用聚 苯乙稀标准物确定。
[0047] 使用重均分子量为至少100,000g/mol、优选至少150,000g/mol、尤其是至少 250, 000g/m〇l的高分子量(共)聚合物是有利的,因为可廉价地生产上述(共)聚合物并 且可将其有效地分解以形成各自的降解产物。
[0048] 由于在本发明方法中进行的降解及随之而来的分子量减小,重均分子量(Mw)小于 100, 000g/mol的低分子量(共)聚合物通常不适合用作起始物质。
[0049] 优选地,本发明方法的步骤(b)以使得第一降解(共)聚合物在进入第二挤出部 分中时的重均分子量(Mw)小于所用的(共)聚合物的重均分子量(Mw)的70%、优选小于 50%、特别优选小于30%、最优选小于20% (其在相同的条件下确定)的方式实施。
[0050] 本发明方法的步骤(e)中的进一步降解优选以使得最终获得的第二降解(共)聚 合物的重均分子量(Mw)小于第一降解(共)聚合物的重均分子量(Mw)的70%、优选小于 50%、特别优选小于30%、最优选小于20% (其在相同的条件下确定)的方式进行。
[0051] 最终获得的第二降解(共)聚合物的重均分子量(Mw)优选为10, 000至90, OOOg/ mol,特别优选 20, 000 至 80, OOOg/mol,最优选 30, 000 至 60, 000g/mol。
[0052] 本发明方法中所使用的(共)聚合物优选具有的熔体粘度为至少300, OOOmPa *s, 其在200 °C下确定。特别地,在200 °C下确定的(共)聚合物的熔体粘度在350,000至 20, 000, OOOmPa · s 之间、优选在 400, 000 至 10, 000, OOOmPa · s 之间、特别优选在 450, 000 至 5, 000, OOOmPa · s 之间。
[0053] 在本发明的上下文中,各(共)聚合物的熔体粘度在200°C下借助Brookfield Thermosell RVT粘度计(可购自 Brookfield Engineering Laboratories, Inc.,Stoughton ,Ma, USA)确定。对于最高达100, OOOmPa · s的粘度,使用转子27,而转子29用于确定大于 100, OOOmPa ·s的熔体粘度。然后,优选对所使用的转子的转速进行选择从而使得在200°C 下获得的扭矩值为10%至95%、尤其是50%。
[0054] 另外,如果本发明方法的步骤(b)以使得第一降解(共)聚合物在进入第二挤出 部分中时的熔体粘度(其在200°C下确定)小于所使用的(共)聚合物的熔体粘度的70%、 优选小于50%、特别优选小于30%、最优选小于20%的方式实施,那么是有利的,其中所使 用的(共)聚合物的熔体粘度同样在200°C下确定。
[0055] 此外,如果本发明方法的步骤(e)以使得最终获得的第二降解(共)聚合物的熔 体粘度小于第一降解(共)聚合物的熔体粘度的70%、优选小于50%、特别优选小于30%、 最优选小于20%的方式实施,那么是有利的,其中第二降解(共)聚合物的熔体粘度同样在 200°C下确定。
[0056] 在200°C下确定的最终获得的第二降解(共)聚合物的熔体粘度优选为500至 1,000, OOOmPa · S,特别优选 1,000 至 500, OOOmPa · S,最优选 2, 000 至 250, OOOmPa · S,极 特别优选 2, 500 至 150, OOOmPa · s。
[0057] 在本发明方法中进行的于挤出机中所用(共)聚合物的顺序降解,使得甚至在相 对低量的自由基生成剂(例如过氧化物)和相对低的温度的情况下也可实现极有效的分子 量和粘度下降。因此,在第二挤出部分以后,可获得相较于所使用的(共)聚合物具有极低 分子量和极低熔体粘度的高度降解的(共)聚合物。
[0058] 因此,在本发明方法的一个优选实施方案中,
[0059] ?最终获得的第二降解(共)聚合物的重均分子量(Mw)小于所使用的(共)聚合 物的重均分子量(Mw)的30%、优选小于20%、特别优选小于10%、最优选小于5%,其在同 样的条件下确定,且/或
[0060] ?最终获得的第二降解(共)聚合物的熔体粘度(200°C )小于所使用的(共)聚 合物的熔体粘度的30%、优选小于20%、特别优选小于10%、最优选小于5%。
[0061] 为了高效地控制第一挤出部分中的降解过程,可在保护性气体气氛下将(共)聚 合物加入到加料口中,所述保护性气体气氛如氮气氛和/或惰性气体气氛。特别有利的是 本发明方法的整个方法步骤(a)均在保护性气体气氛下实施。
[0062] 在第一挤出部分中在剪切应力下的(共)聚合物的降解
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