[发明专利]可分散于水介质中的固体添加剂、其制法及将其涂布到聚合物颗粒上的方法

说明书

本发明涉及可分散于水介质中的固体形式的添加剂体系。一方面，本发明涉及这些添加剂体系的制备方法。另一方面，本发明涉及将添加剂涂布到聚合物颗粒上的方法。再一方面，本发明涉及用这些方法处理过的聚合物颗粒。

将添加剂涂布到聚合物颗粒上的已知方法包括：将原料进行干混，熔化，用挤压机混炼熔融混合物，然后粒化或粉化成所希望的物理形式。用于处理聚合物颗粒的添加剂包括抗氧剂、加工助剂、滑爽剂、防粘剂、抗静电剂、润滑剂、UV稳定剂、偶合剂及着色剂。

将添加剂涂布到聚合物颗粒上的另一种方法是在最终使用加工期间在挤压机进料斗处使颗粒与添加剂接触。在该阶段，通常以浓缩物形式将添加剂例如着色剂、滑爽剂、加工助剂、发泡剂等涂布到原聚合物颗粒上。在许多情况下，所遇到的困难是，难以测定进行一项具体工作所必需的添加剂浓缩物的精确用量。对于诸如加工助剂和表面润滑剂之类的添加剂来说更是如此，这些添加剂只能以很低的浓度使用，并且通常不能以浓缩形式加入。

目前，一些聚合物的制备并不借助于诸如熔融混炼和粒化之类的技术。许多聚合物如高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及聚丙烯均以干燥颗粒形式，即以与流化床体系相似的形式，从聚合反应器中生产出来。但在目前，用于这些聚合物的添加剂必须通过熔化、混炼、然后粒化而掺入。这一附加步骤增加了这种聚合物的生产操作成本，并且会对这些聚合物的性质产生不利影响。

用添加剂涂布聚合物颗粒的另一种方法公开在颁布给Tokoyama  Soda的日本专利56-021815中。该专利描述，使聚丙烯颗粒与添加剂在溶剂中的悬浮液接触，然后除去溶剂。虽然由此对涂布的聚丙烯颗粒起到了某种稳定化作用，但是，在随后加工如挤压时，该处理后的颗粒具有严重的静电问题。

为了提高颗粒的稳定性，同时不对所处理颗粒的物理性质和加工性能产生不利影响，人们希望有一种能将添加剂涂布到聚合物颗粒上可利用的简单方法。由于用于处理聚合物颗粒的一般添加剂通常不溶于水，所以这些添加剂是用有机溶剂涂布的。由于有机溶剂的成本不断增加、溶剂回收系统的高成本、以及有机溶剂的毒性和易爆性，再加上联邦法规所规定的严格的大气质量控制，所以应该极力推动聚合物添加剂用户转向选用水作为将这些添加剂涂布到聚合物颗粒上的溶剂。

将添加剂涂布到聚合物颗粒上的另一种先有技术方法包括制备添加剂的水乳液，如在专利合作条约文件WO  86/04909中所公开的那样。该方法也公开了使用添加剂如抗氧化剂、热稳定剂、着色剂等的水乳液或分散体涂布聚合物颗粒。这些水乳液或分散体可以在正常干燥或脱气操作之前通过喷雾、擦拭、浸渍系统等涂布到聚合物颗粒上。

虽然后一种涂布体系用水基涂布体系代替有机溶剂而前进了一步，但该水涂布体系的主要缺点是，它含有大量的水，这就需要对该水乳液或分散体进行特殊的操作和装运。例如，当暴露于极低的温度下时，这些乳液或分散体易于结冰。不幸的是，仅仅对结冰后的乳液或分散体加热不是总能重新形成稳定的乳液或分散液。因此，暴露于温度极限和长期储存可能在试图用这些水乳液或分散体将所述添加剂体系涂布到聚合物颗粒上时引起加工方面的问题。

1989年8月11日提交的共同未决申请392，729公开了一种制备固体形式的可分散于水中的添加剂的方法，其中需要一个研磨步骤，以便得到固体粉末形式的添加剂。如果添加剂的熔融温度低于100℃，那么就需要进行低温研磨，以便得到粉状添加剂。低温研磨成本很高。因此，就需要开发一种方法，该方法不需要对熔融温度低于100℃的添加剂进行低温研磨，便能得到细粒状的添加剂。

为了克服上述限制，需要制备处理聚合物颗粒用的添加剂体系，其中，所述添加剂体系可以固体形式操作;易分散于水中形成可用于处理聚合物颗粒的水涂布体系;并且不需要进行低温研磨。

按照本发明，各式各样的有机添加剂如抗氧剂、热稳定剂、着色剂等都可以变成可分散于水中的。在本发明的实践中使用的其它添加剂包括润滑剂、脱模剂、抗静电剂等。由于本发明的可分散于水中的添加剂体系为固体，一般为可自由流动形式，所以它们易于操作。本发明的可分散于水中的添加剂体系（在这里也称作“固态乳液”可以容易地分散于水中，形成水乳液或分散体，在进行通常在正常聚合物制备和处理环境中所进行的正常干燥或脱气操作之前，可用所述水乳液或分散体涂布聚合物颗粒。聚合物颗粒的涂布可用各种技术如喷雾、擦拭或浸渍系统完成。