[发明专利]改进聚合物熔体流动性的方法

说明书

本发明涉及一种改进由热塑性聚合物，使用特殊添加剂，例如酰胺或山梨糖醇衍生物形成的聚合物熔体的流动性的方法，涉及改进由热塑性聚合物并且使用所述添加剂作为加工助剂形成的聚合物熔体的流动性。

聚合物熔体的流动特性对于工业工艺设备的设计和操作条件具有最高的重要性，并且可能极大地影响制得的聚合物制品的整体性能。聚合物熔体通常显示非牛顿特性；即它们的表观粘度强烈地依赖于在远高于其熔点的温度下输送或进料聚合物过程中施加的剪切速率。高剪切速率通常由为了在成形步骤的过程中挤出、进料或任何种类输送聚合物熔体所施加的高水平机械能(压力和剪切)产生。此外，当聚合物熔体受力通过可以为圆形、矩形、环形、狭缝状或任何其它不规则形状或低隙宽横截面的窄口模、喷嘴、圆柱轮廓等时，高剪切速率同样可以由高流量或高流速产生。

如果对聚合物熔体的特殊流变性质不给予足够的关注的话，这一点最终可能在美观性或机械聚合物性能方面导致一些负面的并因此是不希望有的结果，所述性能在挤压工艺，特别是在制造薄壁轮廓流延或吹塑薄膜中，是公知的。各种结构缺陷通常称为鲨鱼皮、蛇皮或桔皮纹。这些术语是熔融-开裂现象的比喻和注释说明，当越来越高的剪切速率在聚合物表面上产生可见粗糙或甚至裂纹和缝隙时，其变得越来越明显，使得所制的聚合物制品的光学和物理性能严重地下降。因为剪切速率(“γ”，按秒^-1计)与熔体必须经过的口模隙宽(宽度或距离“d”)成反比，即γ～1/d，所以这种缺损在将聚合物熔融加工成薄壁制品过程中变得非常明显。

成核剂由L.M.Sherman在Plastics Technology，2002年7月，1-4页(XP002381730)和WO-A-2004/072,168中加以描述。含有5到70wt％的细针状颗粒矿物添加剂的矿物填充可模塑热塑性组合物在US-A-5,965,655中公开。

减少基于挤出的聚合物的熔体裂纹或有关缺陷的一些方案是本领域公知的。例如，US-A-3,125,547教导在高挤出速率下的熔体加工过程中使用少量含氟聚合物获得光滑表面。一些其它文件，例如US-A-3,222,314、US-A-4,013,622、US-A-4,540,538和US-A-2005/0,070,644，描述不同分子量聚乙二醇特别用于制造聚乙烯薄膜的有益用途。其中请求保护聚烯烃熔体的改进的可加工性，以便保证制造条件改进和更好的制成品质量。

虽然上述方案的工业可行性使挤出的聚合物的缺陷或损坏减到最少，但是它们的许多缺点在聚合物加工工业中同样是公知的。含氟聚合物或聚乙二醇加工助剂与大多数聚合物几乎没有或者没有相容性。它们在熔体进料方法中作为或用作润滑剂；即它们产生滑移效应，其可能最终减少高剪切条件下产生的缺陷。结果，这些不相容的润滑剂污染工艺设备的金属表面，很难去除或擦去，非常易于在口模凸缘、凹陷处或较冷设备部位形成沉积物，并且由此构成与聚合物本身的交叉污染、分解、碳化和甚至加速降解相关的加工难点的固定来源。

另外，这些油润影响的开始和逐渐消失并不紧接着配料立即发生，这使得其明显难以在稳定和恒定的条件下操作工艺设备。这些影响总是滞后，即为获得所需润滑需要大量的准备时间和/或较高的配料量。此外，例如当聚合物或配制料改变时所需的，长时间的运转周期之后需要大量清洗材料(＝废弃物)或甚至拆除和完全清洗主要设备部件，使得更加难以使这些影响再次消失。

除此之外，在制造的最终制品表面上存在这种润滑加工助剂因为一些其它原因是非常不希望有的。它们影响聚合物的典型表面特征，例如光泽、密封性、粘性、浸湿性、可印刷性等，并且甚至可能进一步与用来保护用于预定应用的聚合物制品使用寿命的稳定剂或其它添加剂发生化学互相作用。

根据本发明选择的使用的添加剂不显示上述润滑剂的缺点，并且对于改进聚合物熔体的流动特性非常有用。

在与常规聚合物加工助剂的鲜明对照中，它们在典型的加工温度，即比例如在加热和冷却期间由常规DSC测试以10℃/min测定的聚合物熔点高至少15℃的危险温度下，与聚合物熔体具有相当充足的良好相容性。所述添加剂对各聚合物的亲合性进一步以它们对聚合物结晶温度“Tc”的影响来表示，与不含所述添加剂的各参考聚合物相比，Tc由于所述添加剂的存在而升高至少1℃，更优选2-5℃，或甚至更多(加热和冷却期间10℃/min下DSC测试)。根据本发明使用的添加剂的实用性显著地反映在这种与主体聚合物的相互作用方面，其容易由DSC测试表现。