[发明专利]在单一反应器中制备的抗冲丙烯共聚物

说明书

本发明涉及抗冲共聚物及其在单一反应器中不添加用于制备橡胶相的共聚单体的制备方法。 

与其它聚烯烃相比，聚丙烯均聚物表现出非常有价值的材料性质，然而在低于0℃的温度下，其变得极其易碎，在涉及冲击强度的各种应用中实际上是没用的。为克服该缺陷，已经开发了异相抗冲共聚物，其提供了最高水平的冲击强度，尤其是在低于环境温度下。 

抗冲共聚物树脂由两种主要组分组成： 

-高结晶度、高硬度全同立构均聚物，其通常在一个或两个环管反应器或连续搅拌罐反应器中于第一阶段制备；和 

-由乙烯-丙烯共聚物组成的第二高粘度橡胶状组分，其在一个或两个气相反应器中于第二阶段生产。 

所述两相挤出混合物包含连续刚性均聚物基质相和约5nm大小的乙丙橡胶(EPR)颗粒的精细分散相。 

适宜的抗冲共聚物理想地应满足三个主要条件。 

-具有极高全同立构指数(II)的丙烯全同立构均聚物相的生产以使硬度最大化。 

-对要求的全部温度范围表现出弹性行为的乙丙橡胶相的生产。 

-挤出后橡胶相和基质的最佳均匀分散度。 

所述乙丙橡胶(EPR)的纯度、特性粘度和精细结构必须符合特定要求。在橡胶相中的低聚乙烯“杂质”和低无规立构聚丙烯(PP)部分改进了冲击性质。完全无规的EPR组分表现得远好于微结构化、部分块状的EPR。此外，由于在抗冲共聚物中韧性/脆性转变温度取决于橡胶粘度，因此橡胶的特性粘度越高，则最终冲击性质越好。然而过高的橡胶粘度会导致难于分散处理，通常可不利地影响冲击性质。 

为高性能聚烯烃树脂赋予潜在对抗性质如易于加工、刚性和冲击，通常对科学家和工程师而言是一项具有挑战性的工作。其需要非常独特的催化剂配方和加工工程设计。采用本领域所述催化体系的现代多反应器方法可克服 这些挑战。选择适当的催化剂配方和适宜地控制每个反应器中的聚合条件，能够连续原位生产具有明显不同但互补的性质的聚合物共混物。在多相树脂中，可实现对抗性质的理想折衷。从而已经在多级反应器构造中生产了抗冲共聚物。工业上已经成功地克服了大多数涉及工程和催化剂配方的挑战。所述必须克服的挑战如下： 

-涉及热和化学稳定性的催化剂寿命控制；重要的是，当转变为聚合物颗粒时，催化剂颗粒在反应器中的整个停留时间内是存活的。必须实现催化剂动力学行为、寿命和停留时间之间的适当平衡。 

-在各反应器中的催化剂停留时间；催化剂颗粒必须在各个反应器中经历必要的时间，以在最终产品中获得期望的均聚物/EPR组合物。 

-由于无规聚丙烯组分对刚性和耐冲击性均没有贡献，因此必须避免该组分的形成。 

-在第二反应器中必须避免高密度聚乙烯的形成。 

-必须获得橡胶颗粒在均聚物基质内的良好分散和分布。 

-一方面催化剂形态与多孔性间的良好平衡，和另一方面体积密度与沉降效率间的良好平衡。 

-催化剂的形态与多孔性间以及破碎性与机械耐压性间的良好平衡。 

通常，在这些方法中采用齐格勒-纳塔(ZN)催化剂体系。最新一代的MgCl₂负载ZN催化剂已经通过提供多孔、球形催化剂为抗冲共聚物(ICP)的生产打下了非常好的基础，所述催化剂可首先在第一反应器中均聚丙烯，同时保持形状和多孔性，并在第二反应器(通常为气相反应器)中使乙丙橡胶(EPR)与该均聚物基质结合。该催化剂优异的形态和多孔性/体积密度平衡使得能够形成具有期望形状、尺寸和尺寸分布的橡胶颗粒，从而促进在挤出期间的分散。通过多种活性物质与TiCl₃基ZN催化剂，甚至与其最新形式形成的各种链表现出多分散性。所述均聚物链由具有不同立体规整度的不同部分组成。其依赖于共聚行为的分子量导致在分子量谱低端部分引入共聚单体。由于这些短的高共聚全同立构链的不可忽略组分的存在，该ZN基聚合物总是含有可溶组分，以二甲苯可溶百分数来测定。这些“可提取物”对于树脂的光学和机械性质是特别不利的。此外，所述具有非无规组成的橡胶精细结构和一些高密度聚乙烯组分的普遍存在也是ZN催化剂不可避免的固有缺陷。