[发明专利]增容化的聚合物加工助剂

说明书

相关申请的交叉引用 

本发明要求2006年5月9日提交的临时专利申请60/798,834的优先权。 

联邦基金赞助的研究或发展的声明 

本发明无任何联邦基金的支持。 

技术领域

本发明涉及用于改善聚合材料的熔体加工的组合物和方法，更特别涉及使用增容化的聚合物加工助剂以提高聚合物材料的熔体加工。在一个具体实施方案中，表面活性剂与润滑剂结合以形成增容化的聚合物加工助剂。在一个优选的具体实施方案中，表面活性剂为两亲型嵌段低聚物且润滑剂为亲水的。本申请人发现这些加工助剂对于改善常用于吹塑和流延薄膜应用的聚烯烃聚合物的加工性能具有特别的用处。本发明的加工助剂对于改善填充聚合物(包括用纤维素类材料填充的填充聚合物)的加工性能也具有特别的用处。 

背景技术

本发明致力于提供一种用于加工聚合基体的经济有效的溶液。本发明也讨论了可熔体加工的聚合基体中干扰元素的使用所造成的问题和干扰元素对传统聚合物加工助剂和润滑剂的性能的负面影响。WO20040254268(Cernohous等人)描述了偶联剂与含氟聚合物的结合以改善高度填充的聚烯烃的物理性质和加工性能。然而，相比于含氟聚合物加工助剂的通常用量(即0.05-0.1重量％)，要求更高用量(即1-2重量％)的偶联剂和含氟聚合物以获得这些效果。这看来是由于WO20040254268中描述的加工助剂以与传统含氟聚合物加工助剂不同的机理起作用。特别地，WO20040254268中的加工助剂显示增加复合材料制剂(composite formulation)的熔体强度，使得复合材料制 剂更耐边缘撕裂。在本领域中已知包括PTFE的含氟热塑塑料能改善填充聚合物的熔体强度，并使用于WO20040254268中。此外，WO20040254268描述了具有相对较高分子量和多分散性指数的偶联剂。这是因为在本领域中已知若偶联剂高于其缠结分子量，该偶联剂更有效于提高物理性质。这使得所述偶联剂可提供在基体和填料之间的良好的界面粘合。然而，在本领域中已知相比于低于其缠结分子量的聚合物，高于其缠结分子量的聚合物在熔体中更缓慢地扩散。这些相互竞争的因素(即分子量和扩散)必然降低偶联剂在降低界面张力上的总效率。在吹塑薄膜应用中，由于含氟聚合物所固有的与聚烯烃基体的不相容性，会导致含氟聚合物带给膜不所需的雾度，所以不能在高载荷量下使用含氟聚合物。因此，需要如下的加工助剂：1)在干扰添加剂和填料存在下消除熔体缺陷，2)不带给膜雾度，3)不消极影响聚合物基体的机械性质以及4)在广泛加工条件范围内有效。本发明的加工助剂对此问题提供了经济有效的解决方法。 

发明内容

聚合材料具有一定的粘弹特性，当对其进行熔体加工时可导致成品材料中的不所需的缺陷。这在临界剪切速率以上熔体加工聚合物时特别明显。这使得挤出物表面显示熔体缺陷(即熔体破裂、表面粗糙、边缘撕裂、鲨鱼皮)。常见的熔体缺陷为挤出物上的粗糙表面，并被称为熔体破裂。熔体破裂主要为聚合物的流变性和加工聚合物的温度及速度的函数。此现象对干扰元素(包括填料)的聚合材料特别成问题。将填料加入聚合体系增加了总熔体粘度，从而造成该聚合物体系更难加工且熔体缺陷更普遍。 

可熔体加工的聚合材料(以下称为聚合基体)经常与一定的填料和/或添加剂结合以提高经济性并且给予加工的材料所需的物理特性。所述填料可包括各种混合于整个聚合主体材料中的有机或无机材料。例如，木粉或木纤维经常包含于一定的烃类聚合物以制备复合材料，该复合材料经熔体加工后适于用作结构建筑材料。