[发明专利]蜡状产品在塑料加工中的用途

说明书

本发明涉及基于化学改良的脂肪酸多元醇酯的蜡状物作为润滑剂在含氯热塑性塑料中的用途。

在热塑性聚合物加工过程中通常会使用润滑剂，它一方面增加了聚合物熔体的流动性，另一方面降低了上述熔体粘附于加工机器的金属部件上的倾向。润滑剂在含氯热塑性塑料如聚氯乙烯(PVC)加工过程中有着特殊的意义，例如，这种类型的塑料由于它们对于温度荷载和高剪切力的敏感性以及它们显著的粘着性，因而在没有润滑剂情况下是不能被加工的。

区别于所述润滑剂的合适的的一类被称为“加工助剂”，它同样用于优化PVC的工艺性能，但它主要是直接促进塑化过程和改善热弹性状态中的机械性能。这种加工助剂一般是由高分子量，极性聚合物，有代表性的聚甲基丙烯酸甲酯组成(参见，例如，R.Gachter，H.Muller(eds.)，Plastics Additives，4th edition，1992，p.481ff)。

在不同的润滑剂之中，与所述聚合物熔体有高度相容性并因此主要作用是提高流动性的一类润滑剂(内润滑剂)区别于下述外润滑剂(external lubricants)，外润滑剂即是具有较高或较低不相容性因而积聚在相的边界(phase boundaries)并在该边界起释放作用(release effect)的润滑剂。

对于提高PVC熔体流动性，有许多可利用的具有内润滑剂效果的产品，例如脂肪醇，脂肪酸，全部或部分脂肪酸酯和脂肪酸酰胺。

更多的问题是具有外部效果或具有外、内部组合效果的润滑剂的选择，这种选择受到需求的限制，在某些情况下这种需求是相反的。为了具有有效性，这些润滑剂必须与PVC熔体有一定的不相容性，以便在熔体与加工机器的金属部件之间形成具有释放作用的薄膜(a release-effective film)。然而不相容性添加剂有个缺点，它们常常极大地玷污最终产品。在许多应用中，最终产品要求高透明度，因此经常对使用的脱模剂的量进行限制，因而造成它的效果不足。这个缺点在薄的PVC压延薄膜的生产过程中是特别有害的，因为一方面所述薄的PVC压延薄膜的热承受能力低并且它们在热状态下具有粘性倾向，因而需要使用大量润滑剂来把它们从辊碎机分离，另一方面，受制于这种类型薄膜透明度要求，例如在包装行业，是特别高的。

所使用的润滑添加剂的性能还需满足一个前提，即该润滑添加剂具有足够低的挥发性和高的热稳定性。所述添加剂在压延、挤出或注塑成型的常规温度下均不可挥发，无论是由例如低分子量导致的过量的蒸气压，还是由于化学热稳定性不足而导致挥发性的分解产物的形成。。所述挥发性可以以简单的方式例如通过热重分析(TGA)进行检测。对于润滑添加剂的质量，其另一个重要标准是它不会在应用中引起聚合物材料的变色。经验表明添加剂本身的固有色彩对最终制品的颜色有很大影响。

用于生产不含增塑剂的聚氯乙烯薄膜的已知润滑剂包括被称为褐煤蜡(montan waxes)的蜡。虽然这些蜡具有均衡的活性谱(balanced activity profile)，但它们仍然是昂贵的和不方便生产的。这里的起始产物是化石来源的原蜡(crude wax)，它是从含蜡褐煤(waxy brown coal)通过溶剂提取获得，且其由于是天然来源其组分可能会波动。在附加的萃取纯化后，通过铬硫酸作进一步的昂贵处理，作为基本的化学变化的结果产生主要由长链羧酸组成的产品混合物。在随后的合成步骤中这些酸依次进行反应以形成蜡酯(wax esters)和蜡皂(wax soaps)，它们作为“半合成”蜡用于润滑剂应用。

众所周知在化学品的合成过程中，人们越来越希望采用来自可再生能源的原料，从长远来看这样因此可以摒弃对于不可再生的化石原料的依赖。出于对未来的供给安全考虑，这是可取的，而且从环境和气候的相容性的观点来看这也是可取的。

至少在一定程度上满足上述要求的脂肪酸基PVC润滑剂是已知的。因此，人们在很长一段时间使用脂肪酸和酯、酰胺，以及从它们衍生的皂(R.Gachter，H.Miiller(eds.)，Plastics Additives，4th edition1992，p.423ff)。其它已知的种类是所谓的具有2至22个碳原子的脂肪族二羧酸或芳香族二羧酸、具有2至6个羟基的脂肪族多元醇和具有12至30个C原子个的脂肪族单羧酸的复合酯或混合酯(GB1292548)，还有具有2～6个羧基的脂肪族二醇、脂肪族或芳香族多元羧酸和具有12至30个碳原子的脂肪族单官能乙醇的混合酯(GB1450273)。