[发明专利]直接通过熔融聚合形成制品的方法

说明书

发明背景

聚酯广泛用于纤维、模塑制品、薄膜、片材、食品盘、以及食品和饮料容器的生产。这些聚合物一般通过为本领域人员所熟悉的分批或连续熔体缩聚反应制备。然后将所述聚合物切粒并用于各种挤出和模塑操作中。在某些需要高分子量聚合物的应用中，所制的粒料被置于显著提高特性粘度(IhV)值的“固态”缩聚条件下。这种固态缩聚反应是需要的，因为对于IhV值大于0.6的聚合物来说聚酯聚合物的熔体粘度是相当高的。

在熔体相的聚酯的制备或加工过程中，形成某些副产品。其中一种副产品是乙醛，在模塑制品如食品容器、饮料瓶、水瓶等中它的存在对口感是十分有害的。特别是对于敏感饮料如可乐和水来说，最理想的是生产乙醛含量低于10ppm、优选低于5ppm的预制品。要达到这么低的乙醛含量水平是十分困难的，但是，因为正如本领域技术人员所熟知的那样，乙醛是在PET和类似聚合物的聚合和随后的熔化过程中作为一种副产品连续形成的。

因此，在本发明出现前，一直普遍采用一种三步法来提供适用于减少乙醛含量具有重要意义的用途的聚酯聚合物。这种方法一般包括通过在本领域为人熟知的熔融聚合技术进行的具有0.6的IhV值的相对低分子量前体聚合物的制备。这种前体的乙醛含量根据所选反应条件的不同，范围可从30ppm到150ppm以上。然后将这种前体冷却、成粒、结晶、和进行固态聚合。一般来说，使用一种惰性气体来从所制粒料中提出乙二醇、乙醛、和其他反应副产物，从而在所述固态反应结束时，IhV值已提高到0.70或以上，乙醛含量已降低到1ppm以下或更少。为了制成有用形状的制品如饮料瓶预制品，如此制备的产品还必须在第三步中被加热和熔化，该过程一般会导致乙醛含量从粒料中的低于1ppm升到成型制品中的8或10ppm或以上。尽管模塑过程通常在不到一或二分钟内完成，但是乙醛含量还是发生如此大的升高。我们现在已发现了一种方法，依此聚酯如PET和类似的聚合物可以熔融态制备、纯化掉过量乙醛和其他副产物、以及直接从熔融料模塑成有用的成型制品诸如象饮料瓶预制品，所述成型制品具有出乎意料地低的乙醛含量。本发明方法不仅避免了使用常规方法的高耗费附加步骤如冷却、切碎、干燥、结晶、固态聚合、和再熔化等，而且由本法制备的成型制品除低乙醛含量外还拥有其他优良特性，诸如更好的颜色、更少的由于断裂造成的分子量损失，以及没有常规的结晶/固态聚合和/或模塑处理期间有时形成的所谓“气泡”和“不熔物”的疵点。在下面的叙述中，本发明的各种优点将是显而易见的。

美国序号08/498,404描述了将熔融聚合物分配到多台模塑机上的装置和方法。

美国序号08/501,114描述了通过使用一种惰性气体清洗剂和熔融聚酯接触来将熔融PET的乙醛含量降低到适合于直接在提供食品包装制品中使用的水平的改良方法。

日本专利申请53-71162(1978)描述了重新熔融聚酯片并在真空下保持所述熔融聚合物以降低乙醛浓度的方法。

U.S.4,263,425描述了提供具有低乙醛浓度的聚合物的PET粒料的固态增粘。该文献公开了通过真空下较高温度下搅拌熔融料的处理达到的部分乙醛的消除。

U.S.4,064,112描述了在固态处理中克服粘着问题的方法。它公开了没有固态增粘的熔融态处理使得熔融聚酯中乙醛浓度升高。

U.S.4,154,920描述了提供IhV=0.4-0.6的聚合物的熔融聚合以及提供具0.7以上的IhV的聚合物的固态增粘。它也叙述了使用薄膜以完成快速聚合，如在Luwa薄膜蒸发器中的聚合。

U.S.4,372,910描述了模塑空心塑料制品的方法和装置。它描述了在一挤出机中重新熔融粒料并将热的塑化树脂从一连续熔融流顺序挤出成型坯和然后将型坯直接转移至吹气成型过程。

U.S.4,836,767描述了模塑时减少乙醛的方法。它陈述了乙醛随时间线性增加以及随温度指数增加。

日本专利申请57-191320(1982)描述了恰好在纤维熔纺前将PET聚合物中的乙醛浓度降至300ppm以下的方法。

日本专利申请55-069618(1980)陈述了通过熔融聚合、接着挤出成纤维或薄膜并随后将纤维或薄膜通过一种流体或真空来获得乙醛含量低于20ppm的PET。所用的流体包括空气、氮气、水和蒸汽。

U.S.5,270,444和U.S.5,241,046描述了用水处理PET来减少所述聚合物中乙醛和环状低聚物的量。