[发明专利]含多峰含氟聚合物的聚合物加工助剂和使用该助剂的可熔融加工的热塑性聚合物组合物

说明书

技术领域

本发明涉及了使用多峰含氟聚合物的聚合物加工助剂；还涉及了使用这种聚合物加工助剂的可熔融加工的热塑性聚合物组合物；还涉及改善可熔融加工的热塑性聚合物的熔融加工性的方法。

背景技术

对于任何可熔融加工的热塑性聚合物组合物，都存在一种临界剪切速率，高于该速率，挤出物的表面会变得粗糙，而低于该速率则会变得光滑。参见例如R.F.Westover，Melt Extrusion(熔体挤出)，Encyclopedia of Polymer Science andTechnology(聚合物科学和技术百科全书)，卷8，573-81页(John Wiley和Sons19689)。得到光滑的挤出物表面的要求与聚合物组合物以尽可能最快的速度(即高剪切速率)挤出的经济利益相对立，必须加以优化。

A.Rudin等，Fluorocarbon Elastomer Aids Polyolefin Extrusion(氟碳弹性体有助于聚烯烃挤出)，Plastics Engineering(塑料工程)，1986年3月，63-66页中描述了在高密度和低密度聚乙烯中观察到一些各种类型的挤出物粗糙表面和扭曲。作者声称，对于给定一组加工条件和模头几何形状，存在一临界剪切应力，高于该应力时，聚烯烃如线型低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯就会产生熔体缺陷。在低剪切速率时，会产生“鲨鱼皮”状的缺陷，丧失表面光泽，更严重的表现为沿挤出方向的横向产生或多或少的运动脊。在速率较高时，挤出物会进行“连续熔体破裂”，变得很扭曲。在速率低于首次观察到连续熔体破裂时的速率下，LLDPE和HDPE都会产生“环状熔体破裂”的缺陷，其中挤出物表面从光滑变到粗糙。作者还进一步叙述，通过调节加工条件或改变模头形状来降低剪切应力，能在有限程度内避免这些缺陷，但并不是不会产生一系列全新的问题。例如，在较高温度下挤出会导致管形薄膜挤出中膜泡壁较弱，而且较宽的模头间隙会影响薄膜取向。

热塑性聚合物的挤出过程中还有其它经常出现的问题。包括在聚合物在模口堆积(称为模头堆积(die build up)或模头滴料(die drool))、进行挤出时背压增高、和由于挤出温度高产生聚合物的过度降解或低熔体强度。因为必须停止加工来清洗设备，或者因为加工必须以较低速率进行，所以这些问题使挤出加工减慢。

已知某些氟碳化合物加工助剂能部分减轻可挤出的热塑性碳氢聚合物的熔体缺陷，并使挤出更快速、更有效。例如Blatz的美国专利3,125,547首次描述了氟碳聚合物加工助剂和可熔融挤出的碳氢聚合物一起使用，其中含氟聚合物是氟原子与碳原子之比至少为1∶2的氟代烯烃均聚物和共聚物，并且碳氟聚合物具有和碳氢聚合物相似的熔体流动特征。

美国专利4,904,735(Chapman，Jr等)描述了与熔融加工困难的聚合物一起使用的氟代加工助剂，该助剂包括(1)碳氟共聚物，它如果是晶体，在熔融加工困难的聚合物的熔融加工温度下是熔体形式，或者如果是非晶体，则在高于该共聚物的玻璃化转变温度，以及(2)至少一种四氟乙烯的均聚物或四氟乙烯和至少一种可与之共聚的单体以至少1∶1的摩尔比形成的共聚物，它在熔融加工困难的聚合物的可熔融加工温度下是固体。

Morgan等的美国专利5,397,897描述了使用高含量六氟丙烯的四氟乙烯和六氟丙烯共聚物作为聚烯烃中的加工助剂。

Priester等的美国专利5,064,594、Chapman，Jr等的美国专利5,132,368，描述了聚合物链末端带官能团的某些含氟聚合物加工助剂与熔融加工困难的聚合物一起使用，这些官能团包括-COF、-SO₂F、-SO₂Cl、SO₃M、-OSO₃M和-COOM，其中M是氢、金属阳离子或季铵阳离子。

Chapman等的美国专利5,464,904披露了单峰半结晶氟塑料与聚烯烃一起使用，单峰半结晶氟塑料如四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物以及四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物。该专利中对熔融加工性的唯一改进示于实施例25，其中浓度为1000ppm(百万分率)的含氟聚合物据说能在线型低密度聚乙烯中降低可挤出物组合物的挤出压力。但未显示出熔体缺陷减少。