[发明专利]快速升温的热塑性聚合物组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑性聚合物组合物，特别是涉及一种当被应用来制成瓶子时，在吹瓶前瓶胚可被快速升温(heat up)且所制成的瓶子近乎无色的热塑性聚合物组合物，以及用于制备该组合物的方法。

背景技术

热塑性聚合物，特别是聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，简称PET)或其共聚酯被应用在胶片、瓶子或者其它供食物或饮料用容器的制造上是很普遍的。一般而言，瓶子的制造过程分成两阶段，以下以PET瓶子的制造为例来说明，第一阶段为将PET注射到模块中形成瓶胚(bottle preform)，第二阶段为将压缩的空气注入模块中并将瓶胚吹成瓶子，在第二阶段时瓶胚的温度要被加热到100℃左右以便进行吹瓶，因此再加热(reheat)的速率变成为第二阶段的速率决定步骤，一般商业上再加热步骤中使用的加热器都是石英灯管，其会放射出集中在波长500nm～2000nm间的电磁波。

然而，PET对上述波长区间的电磁波的吸收率低，通常会吸收是因为里面所含的不纯物或添加物，例如残留的触媒或其它杂质，因为电磁波被此等物质散色或这些物质吸收电磁波而使得瓶胚能吸收电磁波，因此PET组合物的再加热时间就和组合物本身的透明度有很大的关系，当PET组合物中所含不纯物或添加物越多，愈可促进再加热的速率，但同时却也造成瓶胚的雾化。再者，所添加物质的颜色越深，吸收电磁波能力越好，瓶胚加热的时间也就越短，但瓶子因此无法保持透明无色的状态，此将无法满足目前商业上对于无色的瓶子或其它型态容器的大量需求，特别是对于亚洲市场而言。

已有不少专利揭露，借由将添加剂添加到热塑性聚合物中，以提升吸收电磁辐射的效能并减少再加热的时间，如下述地：U.S.Pat.4408004利用碳黑来达到减少再加热时间的目的；有些铁的氧化物也可以达到此目的，例如U.S.Pat.4420581揭示三氧化二铁可以减少再加热时间；U.S.Pat.4408004及5419936则利用还原锑聚合触媒来提升加热速率；U.S.Pat.4481314提到某些蒽醌(anthraquinone)类型的染料也可达此目的。U.S.Pat.6660792则使用不参与反应的铁化合物，譬如FeP、FeSi或其组合物来减少再加热时间；U.S.Pat.7189777则揭示添加活性碳来提升加热速率。以上所有添加剂都是黑体或灰体吸收，会吸收全光谱的光，因此对于制成的瓶子或其它型态容器的颜色跟雾度都会造成无法接受的影响，影响的多寡则和添加的量呈正比，在某些程度上可以利用改变添加剂的颗粒大小来减少这些影响，但无法全部消除。

另，U.S.Pat.5529744揭露一由含有金属粒子(譬如Sb、Sn、Ag、Au、Cu、As、Cd、Hg、Pt及/或Pd)的热塑性聚合物制成的瓶子，其主要利用聚合过程中添加还原剂及前述该等金属的化合物并使该等金属化合物还原成金属粒子，特别是Sb，来增加聚酯再热的速率，不过此专利所揭示制得的瓶子的黄度绝对值偏大，因此无法得到无色的瓶子。

上述该等添加剂虽可减少瓶胚加热时间，但节能并提升制程效率的同时，并无法制得商业上大量需求的无色瓶子，因此，存在一对于可快速升温且所制成的瓶子近乎无色的热塑性聚合物组合物的亟大的需求。

发明内容

该等前案所揭示的能提升再热速率的特定种类的碳系物质、金属化合物或金属，在添加到热塑性聚合物后都无法呈现无色，因此无法满足市场上对无色瓶子或其它型态的容器的大量需求。

本案申请人思及，热塑性聚合物组合物要能在石英灯管照射下快速升温，除了如前述借由增加能吸收该波长区间电磁波的物质外，若能借由在聚合物中添加适量的热传导物质，应可使整体组合物具有更佳的热传导性质，并因此提高预制品(如瓶胚)加工前的升温速率，因此申请人尝试由各式金属粉末中来挑选出具有良好导热特性且能使最终瓶子呈现无色的金属粉末，然而，如熟悉高分子技术人士所知的，金属粒子掺于聚合物后的最后显色是由一极为复杂的机制所控制，因此很难由微粒子单独的颜色来推估于其被掺于聚合物后会呈现的最终颜色，申请人经多方研究，最后发现，铝、镁、锌、钨与钙是在兼顾热传导与无色上绝佳的选择，只要控制该等特定种类金属的粉末于热塑性聚合物中的添加量在一定的范围，并使其分散在热塑性聚合物中，即可达瓶胚快速升温及瓶子近乎无色的双重目的，而至于应于聚合物制备过程的何时添加或如何添加，则无特殊的限制。