[发明专利]包括两种成核剂的热塑性聚合物组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2004年10月13日提交的美国临时申请60/618,326的优先权。

背景技术

成核剂和澄清剂是这样的化学成分：它们可以加入到热塑性聚合物中，当其在结晶过程从熔融形式转变到固体形式时，有助于聚合物的形成。这种添加剂可以有助于减轻聚合结构的浑浊。已知有多种不同的化学组合物可用于这个目的。使用这种试剂的一个主要问题是该试剂或者添加剂所赋予最终的聚合物产品的澄清量或澄清度。在塑料工业上，减少浑浊从而增加这种产品的澄清度需要不懈努力。

总的来说，成核剂的使用是个非常难以预测的技术领域。分子结构上的很小或者很轻微的变化都可能彻底地改变特定的成核组合物对聚合物组合物有效成核或者澄清的能力。在成核剂领域有着大量的不可预测性。在热塑性塑料的重结晶过程中，对于特定物质对聚合物形态的影响，存在许多未知数。

作为一种类型成核剂的例子，二苯亚甲基山梨醇(DBS)化合物是常见的成核剂化合物，尤其用于聚丙烯终产物。化合物如1，3-O-2，4-双(3，4-二甲基苯亚甲基)山梨醇(以下称为DMDBS)(来自美国南卡罗来纳州斯巴达堡的美利肯公司，商品名为Millad 3988)为目标聚丙烯及其它聚烯烃提供了良好的成核特性。例如，这种化合物与广泛用于典型聚烯烃(例如，聚丙烯、聚乙烯等)塑料制品的不同添加剂的相容性受到极大关注。

硬脂酸钙是一种非常普遍的酸中和剂，其存在于典型聚丙烯制剂中保护终产物不受催化剂残余物的攻击。不幸的是，在聚烯烃制品中，许多成核剂化合物与这种化合物显示不希望的反应。对于钠离子和其它金属离子来说，似乎来自硬脂酸盐的钙离子与成核剂的钠离子交换了位置，这使得成核剂的预期功能无效。结果，由于在聚烯烃加工过程之中或之后结晶温度的下降，这种化合物有时显示出不需要的析出(plate-out)特性和成核性能总体降低(例如，如测量所示)。

使用上面提到的标准成核剂可能会碰到的问题包括由于分散所导致的不一致成核的问题，从而造成聚烯烃制品的硬度和冲击力的差异。在聚烯烃生产中基本均匀是非常希望的，因为其可以导致相对均匀的最终聚烯烃制品。如果所得的产品不含有良好分散的成核剂，那么整个产品本身将会遭受硬度不足以及冲击强度低的影响。

此外，成核剂化合物和组合物的储存稳定性是使用热塑性成核剂的另一个潜在问题。成核剂化合物通常以粉末或者颗粒形式提供给聚烯烃的生产者。由于成核剂的均匀小颗粒对于提供所需的均匀分散和性能来说可以是必要的，所以这种化合物在整个储存过程中必须保持为小颗粒。特定成核剂如苯甲酸钠，显示相对高的吸湿性程度，因此由其制成的粉末易于水化，从而造成颗粒聚集。这种聚集的颗粒可能需要进一步研磨或者其它加工来解聚(de-agglomeration)，以便在目标热塑性塑料中实现理想的均匀分散。而且，因水化作用而造成的这种不需要的聚集也可能给用户造成进料或操作的问题。

含二环[2.2.1]庚烷二羧酸盐的固体热塑性成核剂添加剂制剂在工业上使用和销售。南卡罗来纳州斯巴达堡的美利肯公司商业销售这种金属盐的成核剂，其商品名为HYPERFORM。一种这样的产品在商业上被称作HPN-68，其由美利肯公司销售。美国专利6,465,551、6,559,211、6,521,685和6,583,206涉及这种化合物及其用途。二羧酸盐通常作为颗粒制剂提供，其被认为是非常好的成核剂，尤其对于需要高结晶温度(Tc)的应用。

该化合物与广泛应用于典型聚烯烃(例如聚丙烯、聚乙烯、乙烯共聚物聚丙烯等)塑料制品的不同添加剂的相容性也受到关注。如前面所提到的，硬脂酸钙的相容性特别重要。不幸的是，在聚烯烃制品中，许多成核剂使用该化合物显示非常差的成核效果。为避免这些标准的成核剂和钙盐的结合，有时必须将其它非离子酸中和剂如dihydrotalcite(DHT4-A)与该成核剂一起使用。

其它已知可用于成核的化合物包括2，2’-亚甲基-双-(4，6-二叔丁基苯基)磷酸钠(来自Asahi Denka Kogyo K.K.，商业上称作NA-11)、滑石等。这类化合物都赋予高的聚烯烃结晶温度；但是，每一种也显示其自身对于大规模工业应用的缺点。美国专利4,463,113和5,342,868公开了环状有机磷酸酯的结晶合成树脂组合物。

被认为与NA-11有关的结构如下所示：