[发明专利]增加聚乙烯树脂的气泡稳定性的方法

说明书

增加对其有需要的所需高分子量双峰高密度聚乙烯树脂的气泡稳定性的方法，所述方法包含使所述所需高分子量双峰高密度聚乙烯树脂经受所述树脂的确定量的氧调整，以便独立地增加所述树脂的熔体储能模量G′(在G″＝3000帕斯卡下)和复数粘度比SH1000，并且从而制造具有目标气泡稳定性增加的氧调整高分子量双峰高密度聚乙烯树脂。所述方法使用调整有效量的分子氧(O₂)来实现期望的氧调整。所述方法使用来自动态机械光谱的这些高级流变特性，但以对树脂组合物和特性的改变更敏感的不同方式分析数据，但仍实现具有目标气泡稳定性增加的树脂状态。

技术领域

聚乙烯聚合物，以及相关方法和制品。

背景技术

本领域中或关于本领域的专利申请公开和专利包括US 5,739,266；US 5,962,598；US 5,998,558；US 2004/0236041 A1；US 2005/0012235 A1；US 2006/0038315 A1；和US 2011/0178262 A1。

薄膜可用于各种应用如包装和医疗。

几乎所有的聚乙烯膜都制成流延膜或吹塑膜。流延膜为在膜流延机上通过膜流延工艺制造的，而吹塑膜为在膜吹塑机上通过膜吹塑工艺制造的。

膜吹塑机典型地具有配置有用于环形挤出膜的圆形模头的挤出机，圆形模头还限定用于将内部气流吹入环形挤出膜内部的中心气口。膜吹塑机还包含导向装置和夹送辊组，并且膜吹塑工艺通过导向装置竖直向上环形挤出到夹送辊组中。

通常，膜吹塑工艺包含在挤出机中熔融聚乙烯树脂，通过圆形模头环形挤出聚乙烯熔体，然后用通过中心端口吹入其中的内部气流(例如空气)使环形挤出聚乙烯膨胀，然后冷却所得吹塑气泡，并且使冷却的气泡破裂以得到吹塑膜。夹送辊使气泡破裂，然后使得将其缠绕到辊上。然后可在下游生产线操作中对缠绕膜进行拆分、角撑和/或表面处理。

如果树脂具有气泡稳定性，也称为厚度减小能力，那么聚乙烯聚合物树脂可用于熔融吹塑膜挤出工艺以制造薄膜。本文的气泡稳定性意指熔体可被吹胀直到其厚度减小到小于或等于10微米(μm)而不经历任何吹塑膜气泡不稳定性。这些不稳定性可包含以下中的一种或多种：拉伸共振(波动的气泡直径，也称为沙漏)、螺旋不稳定性(摇摆不定的气泡，也称为“Mae Westing”、“蛇形”或呼啦圈)、缓慢或快速的气泡呼吸(吹塑膜的膨胀滞后或超过期望的膨胀率)、下垂(沉降气泡，也称为重气泡或沉睡气泡)、撕裂(树脂停止拉伸，并且从模唇处撕裂，也称为折断)、吹孔(膜中的随机孔)和颤动(在霜线以下摇动或颤抖，其中霜线为聚乙烯熔体凝固的圆形模头上方的高度)。

Neubauer等人(US 201I/0178262 A1)通过氧调整树脂的熔体以改变其弛豫光谱指数(RSI)值来控制高分子量双峰高密度聚乙烯树脂的气泡稳定性。Neubauer的方法比使用熔体弹性(在动态频率等于0.1下测量的熔体储能模量(G′)与损耗模量(G″)的比率(在0.1弧度每秒(弧度/秒)下的G′/G″)控制气泡稳定性更敏感。有时可需要大幅改变RSI值才能实现目标气泡稳定性。举例来说，Neubaurer的本发明实例1要求树脂的初始RSI值增加至少约140％以达到具有“优异”气泡稳定性的状态(参见Neubauer的图2，本文中拷贝为图1)。

发明内容

我们发现，如从聚合反应器中获得的高分子量双峰高密度聚乙烯(HDPE)树脂(“原始树脂”)通常不具有气泡稳定性。为了增加气泡稳定性，树脂的熔体可为氧调整的，例如，在树脂在膜吹塑工艺中被环形挤出之前与O₂接触。这种氧调整可在膜吹塑机的挤出机中执行。

我们发现，在吹塑膜的制造期间，氧调整太少将导致薄膜规格(例如，≤10μm)的气泡不稳定性。这种吹塑膜气泡不稳定性可包含上述一种或多种拉伸共振、螺旋不稳定性、缓慢或快速的气泡呼吸、下垂、撕裂、吹孔(裂开)和颤动中的任一种或多种。