[发明专利]多相共聚物

说明书

发明领域

本发明涉及多相共聚物，更详细地讲，涉及聚丙烯(PP)的多相共聚物。

发明背景

PP多相共聚物，也称做PP嵌段共聚物，包含具有分散的橡胶状共聚物相的聚合物基体。所述基体为均聚物或无规共聚物基体。所述橡胶状共聚物相为无定形橡胶(一种橡胶状聚合物)，通常为乙烯-丙烯共聚物(橡胶)，和半结晶乙烯共聚物的反应器制共混物(reactorblend)。

多相共聚物在两个或多个反应器中制备。基体均聚物或无规共聚物可采用齐格勒-纳塔催化剂系统，在一个或多个淤浆反应器或本体(回路)反应器或气相反应器或二者的组合中，通过标准聚合反应制备。在第二阶段中，继续所述聚合反应，用一个或多个气相反应器在所述基体聚合物中制备橡胶状共聚物相。

在第二阶段，橡胶相的组成通过乙烯/丙烯的比率和氢气的量来控制。所述共聚单体的比率(CR)(乙烯/丙烯，单位mol/mol，也可表达为：CR＝C2/C3)决定了所述橡胶状共聚物的组成。当CR等于或大于9时，主要生成乙烯共聚物，而当CR小于大约0.1时，主要生成PP无规共聚物。通常，CR值越低，在所述橡胶相中存在的乙烯共聚物就越少。

所述无定形橡胶的含量通常通过将所述聚合物溶解在二甲苯中来评定。在室温(RT)下，二甲苯可溶物的量XS(％重量)相应于橡胶的量。所述橡胶组成通过二甲苯可溶物中乙烯的含量(％重量)，即AM中的C₂来定义，这里的AM为在室温下用丙酮沉淀出的二甲苯可溶物部分中的无定形橡胶的含量。

第二阶段中氢气控制所述橡胶的分子量，一般可通过用丙酮沉淀的二甲苯可溶物部分的无定形橡胶部分(AM)的特性粘度(IV)来测量。在135℃下在十氢化萘(decaline)中测量特性粘度。

对于具有改进性能的PP多相共聚物、具有良好的流动性和冲击性能的新型材料仍有源源不断的需求，尤其是在模塑、注塑、薄壁包装(thin wall packaging)和工程应用上。

具有高熔体流动速率(如MFR＞40g/10min)，并具有中或高冲击强度的PP多相共聚物难以采用齐格勒-纳塔催化剂系统直接通过聚合反应来制备。产生困难是因为多相共聚物中的基体聚合物必须具有比最终共聚物的MFR高50-100％的MFR。反过来，这个要求意味着在所述基体聚合物的聚合反应中不得不使用非常高的氢气浓度。在许多情况下，这是不可行的。另外，MFR非常高的基体很脆，这将影响整个共聚物。

具有非常高橡胶含量(XS＞20％重量)的多相共聚物，所谓的耐超高冲击的共聚物或反应器制热塑性乙烯共聚物(rTPOs)，更加难于用高MFR的基体聚合物来制备。

另一条已知的制备高MFR产物的路线涉及化学处理，也就是将熔融的PP多相共聚物减粘裂化(过氧化物处理)。所述减粘裂化后的共聚物，也称做流变可控的聚合物，通常具有低的冲击性能。

通过用热或在更可控的条件下，用有机过氧化物将PP减粘裂化，这样由于长分子链更容易断裂或剪切，因而摩尔质量分布(molar massdistribution)MWD将更窄，并且摩尔质量(molar mass)M_W将下降，对应MFR的增大。MFR随所用过氧化物的量的增大而增大。

因为通过减粘裂化使摩尔质量分布更窄以及摩尔质量减小，由此改善了流动性(＝受控的流变学)。更窄的MWD同时也改变了聚合物的机械性能。例如，减粘裂化后的PP均聚物和无规共聚物和具有相同MFR的标准PP均聚物或无规共聚物比较，劲度(拉伸模量、弯曲模量)更低，冲击性能略高。

在减粘裂化过程中，乙烯聚合物和共聚物通过过氧化物交联。这意味着乙烯聚合物的摩尔质量将增加，相应于MFR的大幅下降。这点可通过生成凝胶和缺乏流动性看出来。

因均聚物或无规共聚物基体、无定形橡胶和半结晶乙烯共聚物形成了复杂的共混物组合物，使得PP多相共聚物(嵌段共聚物)的减粘裂化更复杂。降低所述基体聚合物和所述橡胶两者的摩尔质量，得到较高MFR，但所述乙烯共聚物发生交联，将在PP共聚物中产生一些问题。

这种阴性反应将导致流动问题或凝胶。机械性能，劲度和冲击性能都将下降。将多相共聚物减粘裂化至一定的MFR比将相应的均聚物减粘裂化至同一MFR消耗更多的有机过氧化物，原因是和乙烯共聚物发生了阴性反应。增加昂贵的过氧化物的消耗，使得在所述多相共聚物中的橡胶状共聚物越多，因而橡胶状共聚物中的PE含量也越高。

本发明满足了对具有良好流动性和冲击性能的PP多相共聚物的需求。

发明概述