[发明专利]高熔体强度聚乙烯组合物及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年1月11日提交的美国专利申请12/685,148的优先权，其公开内容针对美国实践的目的通过参考并入本申请。

背景技术和发明内容

聚乙烯树脂用于很多需要良好物理性质、易于加工、足够的熔体强度以形成膜或吹塑制品的应用。线型低密度聚乙烯(LLDPE)具有非常需要的物理性质，但是大多数缺乏足够的熔体强度，该熔体强度需要用于某些膜应用，例如大发泡膜，或用于吹塑应用、管线应用和挤出涂布应用。类似地，高密度聚乙烯(HDPE)关于熔体强度也具有与LLDPE同样的短处。通过高压自由基工艺制备同时具有显著较高的熔体强度的低密度聚乙烯(LDPE)缺乏良好的机械性能。在很多应用中，使用LLDPE或HDPE与LDPE的共混物。尽管那些共混物确实具有较高的熔体强度，但是添加甚至很少量的LDPE，例如10至20%的LDPE，就可导致机械性能例如耐撕裂性和耐落镖冲击性的显著下降。甚至在LDPE的情况下，存在较高熔体强度可能是非常有益的领域，例如挤出涂布或整理收缩(collation shrink)。

非常需要能够以经济和受控方式赋予所需的熔体强度提高，而仅有很小的成本增加。这样的改进将增强聚乙烯树脂在各种应用中的用途。

聚乙烯具有帮助其成为制造的最高体积聚合物的所需性质。聚乙烯可以在不同的工艺中制备以便于得到不同性质。聚乙烯的已知家族包括高密度聚乙烯(HDPE)，线型低密度聚乙烯(LLDPE)，和使用高压反应器制备的低密度聚乙烯(LDPE)。在这些广泛类别中，存在很多变型，其源自不同类型的聚乙烯工艺技术(例如，溶液，淤浆或气相)或源自使用不同的催化剂(例如，Ziegler-Natta或几何限定催化剂)。所需应用需要流变学性质的小心平衡，使得本领域技术人员在各种类型的聚乙烯中进行选择。在很多应用中，例如在吹塑和吹制膜应用中，聚乙烯的熔体强度是关键参数。

熔体强度是可以预期材料经受伸长变形时的性能的实践测量。在熔体加工中，良好的熔体强度对于在工艺中保持稳定性是重要的，所述工艺例如涂布、吹制膜生产、纤维纺丝和发泡部件。熔体强度与几种加工参数有关，例如吹制膜生产过程中的发泡稳定性和因此的厚度变化；吹塑工艺过程中的半成品形成；成型挤出过程中的下垂；发泡工艺过程中的泡孔形成；片材/膜热成型过程中的较稳定的厚度分布。

该性质可以通过使用具有较高分子量的树脂增强，但是这样的树脂将通常需要更强劲的设备和更多的能量使用，因为它们倾向于在挤出工艺过程中产生较高的挤出压力。因此，必须使性质平衡以得到物理性质和加工性的可接受组合。

在厚膜应用中，使用LDPE和LLDPE的共混物，以获得加工性(挤出机amp和压力)和膜机械性能的平衡。在该共混物中，LDPE组分是加工性组分，而LLDPE是机械端组分。因此，降低共混物LDPE部分的能力应该会提高共混物的机械性能。通过本发明，提高LLDPE组分的熔体强度的能力允许使用较高百分比的LLDPE共混物，由此增强机械性能而不会牺牲加工性或陈述不可接受含量的不溶性物质。

本发明是提高聚乙烯的熔体强度的新方法，包括使熔融的聚乙烯与具有特定峰值分解温度和分解能量的特定自由基发生剂通过常规挤出工艺反应。因此，本发明的一方面是提高聚乙烯树脂的熔体强度的方法，包括首先选择根据ASTM D792测得的密度为0.90g/cm³至0.970g/cm³和根据ASTMD1238(2.16kg，190°C)测得的熔体指数为0.01g/10min至30g/10min的聚乙烯树脂，然后使特定自由基发生剂与聚乙烯树脂在足以提高聚乙烯树脂的熔体强度的用量和条件下反应。

本发明是提高聚乙烯的熔体强度的新方法，包括使熔融的聚乙烯与特定自由基发生剂通过常规挤出工艺反应。因此，本发明的一方面是提高聚乙烯树脂的熔体强度的方法，包括首先选择根据ASTM D792测得的密度为0.900g/cm³至0.970g/cm³和根据ASTM D1238(2.16kg，190°C)测得的熔体指数为0.01g/10min至30g/10min的聚乙烯树脂，然后使特定自由基发生剂与聚乙烯树脂在足以提高聚乙烯树脂的熔体强度的用量和条件下反应。

本发明是提高树脂的熔体强度的新方法。

本发明是提高树脂的粘度比的新方法，预示着良好的加工性。

具体实施方式