[发明专利]生产挥发性有机化合物含量降低的聚合物组合物的配混方法

说明书

本发明涉及生产挥发性有机化合物(下文称之为VOC“volatile organic substances”)含量低的抗冲改性热塑性组合物的配混方法(Compoundierungsverfahren)，在其中可以用起始VOC含量较高的廉价聚合物原料，从而降低生产这种VOC降低的聚合物组合物的生产成本。

按照本发明的配混方法使得在相对温和的热和从而对材料的作用是温和的配混条件下，即尤其在较低的加工温度下，减少VOC的总含量成为可能。组合物中热敏感组分的分解就因此有利地受到明显抑制。

在聚合物加工中，“配混”描述从任选的多种聚合物原料的，任选地添加以聚合物添加剂，如填料和增强材料、粘附剂、润滑剂、稳定剂等，制成成品塑料成型物料（配混物）的工艺。配混主要在捏和机或挤出机内进行，而且包含喂料、熔融、分散、混合、脱气和压力形成等操作。配混之后一般是配混物的冷却诱导凝固及其造粒。

新近，已要求塑料混合物内挥发性有机组分的含量尽可能低。因此，在塑料配混期间的脱气更重要了。脱气之前，塑料原料(即方法中所用的组分)中的挥发性有机化合物(VOC)的含量一般最高达10,000 ppm。实际上，希望实现成品配混物内(即，例如，在由配混、冷却和造粒所制成的粒料中)的VOC含量少于600 ppm，优选少于400 ppm。

在生产残余挥发物含量低的聚合物组合物时，为了脱气，所述组合物一般在熔融态和尽可能高的温度下被暴露于低压下，以增加要从组合物中被除去的有机物质的挥发性。但是，由此造成的配混物内VOC的减少常常不足以满足不同应用领域(例如，用于汽车内部或起居室的产品)中越来越高的要求。这一点，对温度敏感的聚合物或聚合物共混物尤其适用，在其中脱气工艺期间的温度自然有上限(如下文详细解释，由于热引起脱去单体或实际上聚合物链发生湿热裂解而降低聚合物平均分子量的危险)。因此，在生产含热敏聚合物的聚合物组合物时，为实现所期望的目标低VOC含量，在现有技术方法中，一般必须仅用起始VOC含量已经很低，优选VOC含量至多600 ppm的聚合物原料。这类VOC含量低的聚合物原料，在被用来生产（配混）聚合物组合物之前，一般必须在其生产期间用任选重复数次的技术措施来减少其VOC含量。这种使所用的聚合物原料脱气的额外方法步骤存在缺点：它们导致提高生产这些聚合物原料的成本。因此，目前一般需要提供如下配混方法：即使在用VOC含量较高(即，例如，大于600 ppm直至2000 ppm)的原料时，仍能实现目标组合物的期望的低VOC含量，因为这将大大降低生产所得聚合物组合物的成本。

在温度-敏感的聚合物或聚合物共混物中，除了原材料中已经含有的要脱气的残余单体和溶剂之外，在配混工艺期间也可能因热-诱导的聚合物分解回去(Polymerrückspaltung)而产生单体。在基于聚丁二烯-基抗冲改性剂的橡胶改性共混物中，如在聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的共混物(PC/ABS共混物)的情况中，例如，ABS就是这种情况，在其中所含的聚丁二烯可能分解回去(rückspalten)而产生1,3-丁二烯。聚丁二烯的分解回去动力学一般是强烈依赖于温度的，即分解回去随温度升高而超比例地增加。在配混的工艺进程情况下，困难在于如下事实：为有效地脱去挥发性组分，低压和高温两者都是必要的，但在高温下，聚丁二烯的分解回去同时大大提高，并因此最终产物中的1,3-丁二烯含量一般对其在所用起始原料中的浓度和配混方法的脱气效率依赖较小，而对配混工艺期间的温度分布的依赖性大得多。更糟糕的是，当减少能量输入以降低温度并避免分解回去时，在配混物组分的熔融和互混期间就可能出现对产品质量(即组合物的力学性能)具有负面作用的问题。在经济型配混工艺所必要的高产率，即短停留时间下，尤其如此。

在高温下，正如按现有技术的传统方法必要的脱气所需要，加之因所用聚合物原料中的残余湿含量，缩聚物，如聚碳酸酯、聚酯、聚酯碳酸酯或聚酰胺，会发生湿热分解，从而对聚合物链长，并因此最终对产品质量(即组合物的力学性能)，产生负面影响。为防止这一点，一般必须对所有使用的原料进行复杂和高成本的预干燥。

原则上也已知在给定熔体温度下在聚合物熔体脱气期间用夹带剂来进一步减少残余挥发物含量。