[发明专利]制备聚烯烃和液体有机酸的均匀混合物的方法

说明书

一种制备包含液体烃基磺酸和聚烯烃的均匀混合物的方法，该方法包括添加、混合和监测成分温度的多个阶段。该方法能够制备具有超过3重量％的掺入该聚烯烃中的该液体烃基磺酸的该均匀混合物的实施方案，并防止混合器装置结垢。

技术领域

将聚烯烃与添加剂混合。

背景技术

在该领域中或关于该领域的专利和专利申请公开包括CN 206899549 U；EP 0 775719A2；US 4,490,323；US 5,516,814；US 6,172,138 B1；US 6,448,310 B1；US 2006/0281850 A1；WO 2002/088239 A1；和WO 2006/101754 A1。

可湿固化聚乙烯配制物包含(可水解甲硅烷基)-官能的聚乙烯共聚物(HSG-FP共聚物)和硅烷醇缩合催化剂。硅烷醇缩合催化剂可以是有效催化可水解甲硅烷基的基于湿气的缩合固化以形成交联聚乙烯作为网状聚合物的有机酸。

发明内容

当将液体硅烷醇缩合催化剂掺入聚乙烯载体树脂中以制备催化剂母料时，我们遇到了负载限制问题。硅烷醇缩合催化剂，也称为湿固化催化剂，可以以包含载体树脂和硅烷醇缩合催化剂的催化剂母料的形式提供给可湿固化聚乙烯配制物。所得的可湿固化聚乙烯配制物的实施方案包含HSG-FP共聚物、载体树脂和硅烷醇缩合催化剂。载体树脂通常是聚烯烃，诸如聚乙烯或聚丙烯。在所有其他条件相同的情况下，催化剂母料中硅烷醇缩合催化剂的负载越高，可湿固化聚乙烯配制物中可能达到的硅烷醇缩合催化剂的最终负载就越高，并且使用催化剂母料制备具有宽范围的硅烷醇缩合催化剂负载水平的可湿固化聚乙烯配制物的灵活性就越大。由于它们彼此不混溶的趋势—聚烯烃载体树脂是非极性烃并且硅烷醇缩合催化剂通常是极性质子酸诸如液体有机酸(例如，羧酸或烃基磺酸)—难以制备聚烯烃中负载水平远高于液体有机酸的2重量％的均匀混合物。

当尝试使用混合器装置将液体烃基磺酸混合到聚烯烃粒料中以产生聚烯烃和液体烃基磺酸的均匀混合物时，我们还遇到了混合器结垢问题。混合器装置在混合操作期间产生剪切加热。剪切加热使混合器装置中材料的温度升高到足以最终熔融聚烯烃粒料。然而，液体烃基磺酸的未混合部分仍然存在，并且使混合器装置结垢。用肉眼可以看到混合器装置表面上呈烃基磺酸的深色残留物形式的污垢。混合器装置将需要定期清洁以防止残留物堆积和停止生产，这种清洁暂时使混合器装置停止使用。此外，我们未能实现聚烯烃中负载水平超过液体烃基磺酸的2重量％的均匀混合物。

我们试图通过尝试措施(a)至(e)中的任一措施来解决负载限制和混合器结垢问题：(a)降低混合温度和/或缩短混合时间；(b)提高混合温度和/或延长混合时间；(c)限制液体烃基磺酸的最大负载；(d)改变将一种或多种稳定剂添加剂(例如抗氧化剂)添加到聚烯烃的时间点：或(e)用更细分的物理形式的聚烯烃颗粒代替聚烯烃粒料。然而，这些措施本身不能解决负载限制和混合器结垢问题中的至少一者。例如，通过(a)降低混合温度(冷却混合器装置)或缩短混合时间来解决混合器结垢问题的尝试将导致较低的混合效率并伴随更高水平的液体烃基磺酸的未混合部分。通过(b)提高混合温度(加热混合器装置)和/或延长混合时间来解决负载限制问题的尝试过度消耗了聚烯烃中的稳定剂添加剂(例如，抗氧化剂)，这降低了最终用途应用中均匀混合物的热老化性能。混合器结垢问题也恶化了。因此，为了使聚烯烃中稳定剂添加剂(例如，抗氧化剂)的消耗最小化，我们决定保持混合温度不超过170摄氏度(℃)。通过(c)限制每单位重量聚烯烃的液体有机酸的最大负载来解决混合器结垢问题的尝试使负载限制问题恶化。通过(d)改变将一种或多种稳定剂添加剂添加到聚烯烃聚合物中的时间点来解决热老化问题的尝试并没有防止混合器结垢问题并且束缚了灵活性并限制了均匀混合物作为具有不同稳定剂要求的不同最终用途应用的催化剂母料的有用性。通过(e)用聚烯烃颗粒代替聚烯烃粒料来解决结垢问题的尝试未能防止未混合的液体烃基磺酸的积累并且没有解决混合器结垢问题。