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CN1406264A - 颜料在聚丙烯中分散性的改善 - Google Patents

颜料在聚丙烯中分散性的改善 Download PDF

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Abstract

本发明涉及由茂金属催化剂制备的聚烯烃蜡对提高颜料在聚丙烯中的分散性的用途。

Description

颜料在聚丙烯中分散性的改善
本发明涉及一种至少由一种生色团组成的着色剂的改进的制备方法，该着色剂非常细碎地分散于室温下固态的可熔融基体材料(基体)中，本发明还涉及借助茂金属催化剂制备的聚烯烃蜡用以提高着色剂在聚丙烯基体中的分散性，特别是用于生产聚丙烯纤维的用途。
可用于染色聚烯烃的颜料制品已知：
DE-B-1239093描述了一种用于生产如下颜料制品的载体材料，该颜料由一种150℃下粘度5000-300,000cps的无定形乙烯-丙烯嵌段共聚物和一种低分子量结晶聚丙烯的混合物组成。
DE-A-2652628描述了170℃下粘度500-5000cp的低分子量聚丙烯蜡作为分散助剂的用途。
DE-C-4236337描述了聚丙烯酸酯类作为颜料在聚合物基体中的分散助剂的用途。
US-5880193描述了以一种聚烯烃蜡(0-90％)和一种特种聚丙烯酸酯(0-50％)的混合物使用的一种无定形聚-α烯烃(0-90％)的用途。
所有上面所列物质或混合物都具有润湿不充分的缺点，特别是难分散的有机颜料，如喹哪酮类或酞菁类，因此它们在聚丙烯基体中分散细度不充分，从而特别是在随后的聚丙烯纤维生产情况下由于粗的颜料颗粒而导致断头。
因此本发明的目的在于提供一种颜料在聚丙烯中的分散助剂，使得聚合物颗粒充分分散以便在纤维生产过程中断头较少。
已令人惊奇地发现由茂金属催化剂制备的聚烯烃蜡确保了颜料非常有效地分散在聚丙烯中。
本发明提供了用茂金属催化剂制备的聚烯烃蜡作为颜料在聚丙烯中的分散助剂的用途。
本发明还提供了一种通过共混一种聚合物和一种着色剂而制备母炼胶的方法，包括掺和至少一种由茂金属催化剂得到的聚烯烃蜡。
颜料优选有机颜料。
适合的聚烯烃蜡包括乙烯或丙烯的均聚物或这两种烯烃的共聚物或者乙烯或丙烯与一种或多种其它烯烃的共聚物。所用其它烯烃是有4-18个，优选4-6个碳原子的线性或支化烯烃。其例子是1-丁烯、1-己烯、1-辛烯或1-十八碳烯及苯乙烯。共聚物由70-99.9wt％，优选80-99wt％乙烯或丙烯组成。优选乙烯或丙烯的均聚物和乙烯与丙烯的共聚物。
特别适合的聚烯烃蜡的滴点为90-165℃，优选100-160℃，170℃下熔体粘度5-10,000mPa.S，优选10-5000mPa.S，20℃下密度为0.86-0.98g/cm3，优选0.87-0.96g/cm3。
这些蜡可直接使用或以极化改性的形式使用。一般可能的已知改性包括，例如，空气氧化或与极性单体接枝聚合，例子是马来酐。
在本发明一个优选的实施方案中，根据本发明所用的茂金属蜡以含助剂和添加剂的共混物使用，助剂和添加剂提高了茂金属蜡的分散作用。该类助剂和添加剂的例子包括：
a)聚乙二醇，
b)PE蜡，
c)PTFE蜡，
d)PP蜡，
e)酰胺蜡，
f)FT石蜡，
g)褐煤蜡，
h)天然蜡，
i)大晶和微晶石蜡，
j)极性聚烯烃蜡，或
k)脱水山梨醇酯，
l)聚酰胺，
m)聚烯烃，
n)PTFE，
o)润湿剂，
p)硅酸盐，
添加剂a)包含聚乙二醇，分子量范围优选10-50000道尔顿，特别是20-35000道尔顿。聚乙二醇优选以高达含茂金属蜡的组合物的5wt％的量掺入。
添加剂b)在优选的实施方案中包含不是由茂金属催化剂制备的聚乙烯均聚物和共聚物蜡，数均分子量700-10,000g/mol，滴点80-140℃。
添加剂c)在优选的实施方案中包含分子量30,000-2,000,000g/mol，特别是100,000-1,000,000g/mol的聚四氟乙烯。
添加剂d)在优选的实施方案中包含不是由茂金属催化剂制备的聚丙烯均聚物和共聚物蜡，数均分子量700-10,000g/mol，滴点80-160℃。
添加剂e)在优选的实施方案中包含通过氨或乙二胺与饱和和/或不饱和脂肪酸反应制备的酰胺蜡。例如脂肪酸包括硬酯酸，动物脂脂肪酸，棕榈酸或芥酸。
添加剂f)在优选的实施方案中包含数均分子量400-800g/mol，滴点80-125℃的FE石蜡。
添加剂g)优选包含褐煤蜡，包括羧酸碳链长度C22-C36的酸蜡和酯蜡。
酯蜡优选包含褐煤酸与具有2-6个碳原子的一元或多元醇的反应产物，醇如乙二醇、丁-1，3-二醇或丙-1，2，3-三醇。
添加剂h)在一个优选的实施方案中包含巴西棕榈蜡或小烛树蜡。
添加剂i)包含在石油精炼过程中得到的石蜡和微晶蜡。该类石蜡的滴点优选45-65℃，此类微晶蜡的滴点优选73-100℃之间。
添加剂j)在优选的实施方案中包含通过氧化乙烯或丙烯均聚物和共聚物蜡或者通过将它们用马来酐接杆而制备的极性聚烯烃蜡。这些蜡优选是由滴点90-165℃，特别是100-160℃，140℃下(聚乙烯蜡)或170℃下(聚丙烯蜡)熔体粘度10-10,000mPa.S，特别是50-5000mPa.S，20℃时密度0.85-0.96g/cm3的聚烯烃蜡开始。
添加剂k)在优选的实施方案中包含脱水山梨醇与饱和和/或不饱和脂肪酸和/或褐煤酸的反应产物。脂肪酸包括，例如：硬脂酸、动物脂脂肪酸、棕榈酸或芥酸。
添加剂l)优选包含聚酰胺粉末，例子包括聚酰胺-6，聚酰胺-6.6或聚酰胺-12。聚酰胺颗粒尺寸优选范围5-200μm，特别是10-100μm。
添加剂m)包含聚烯烃，例如聚丙烯、聚乙烯或者丙烯与乙烯高密度或低密度的共聚物，数均分子量优选10,000-1,000,000D，特别是15000-500,000D，研磨所得颗粒尺寸范围优选5-200μm，特别是10-100μm。
添加剂n)包含热塑性PTFE，其数均摩尔量优选500,000-10,000,000D，特别是500,000-2,000,000D，研磨所得颗粒尺寸范围优选5-200μm，特别是10-100μm。
添加剂o)包含通常可减低液体表面张力的两亲化合物。润湿剂包括，例如，烷基乙氧基化物、脂肪醇乙氧基化物、烷基苯磺酸盐或内铵盐。
添加剂p)包含并非在配方中用作填料或颜料的硅酸盐。优选二氧化硅或滑石。
组分a)∶组分b)-组分p)的混合比可在1-99wt％a)∶1-99wt％b)-p)的范围内变化。如果所用为组分b)-p)的两种或多种的混合物，所示的量适用于这些组分的总量。
在一个优选的实施方案中，为了本发明的目的以微粉化形式使用蜡。优选聚烯烃蜡和在合适的情况下掺入的助剂和添加剂以颗粒尺寸分布d90＜40μm的超细粉末使用。
特别优选聚烯烃蜡按本发明地用于生产(LD)聚乙烯膜的着色剂浓缩物。
制备聚烯烃蜡的茂金属催化剂是通式M1Lx的手性或非手性过渡金属化合物。过渡金属化合物M1Lx含有至少一个中心金属原子M1，上面连接着至少一个π-配位体，如环戊二烯配位体。此外，取代基如卤素、烷基、烷氧基或芳基也可连接在中心金属原子M1上。M1优选元素周期表中III、IV、V或VI主族的一种元素，如Ti、Zr或Hf。环戊二烯配位体指的是未取代的环戊二烯基和取代的环戊二烯基如甲基环戊二烯基、茚基、2-甲基茚基、2-甲基-4-苯基茚基、四氢茚基或八氢芴基。π-配位体可以桥接或未桥接，其中单个和多个桥接-包括经环体分桥接的-都可以。术语“茂金属”也包括含有不止一种茂金属片断的化合物，称为多核茂金属。这些化合物可以具有任意的取代形式和桥接变体。该类多核茂金属的单个茂金属片断可以相互相同或不同。该类多核茂金属的例子记述于，例如，EP-A-632063中。
茂金属的结构通式的例子及其与助催化剂活化的例子特别给于EP-A-571882中。
本发明以下面的实施例来证明。
实施例：
下面所用蜡的熔体粘度根据DGF-M-III8(57)用旋转粘度计测定，滴点根据DGF-M-III3(75)测定(Deutschen Gesellschaft furFettwissenschaft标准)，密度根据DIN-53479测定。
为确定颜料在聚烯烃基体中分散的质量，使用下面的过滤指数，定义如下：
DF＝(Pmaxx-P0)/m颜料
因此，根据此定义，过滤指数是由于过滤设定量的分散颜料使压力增加的程度，即：相对于所用的颜料量，过滤器被未分散的或分散差的颜料“堵塞”的量度。
制备实施例的颜料母炼胶所用为Henschel FM10混合器，它通常可以确保在600-1500转/分下4-10分钟(室温)起始组分的统计分布。实际分散(-般在PP基体中)发生在螺杆长度30-48D的同向双螺杆挤出机中，该挤出机在30-230℃(进口→模口)温度分布下运行。转速100-550转/分，产量4-30kg/h。下表说明了根据本发明方法的实施例和根据现有技术的相应的对比实施例。
组分  1 2  3(对比)  4(对比)  5(对比)
聚烯烃蜡类型颜料聚烯烃过滤指数  30％HBM180茂金属40％蓝15∶130％Borealis PPHG 235 J14.8 30％HBM408/409茂金属40％蓝15∶130％Borealis PPHG 235 J12.0  LicowaxPP230齐格勒-PP40％蓝15∶130％BorealisPP HG 235 J17.0  EpoleneE43PP-MSA40％蓝15∶130％BorealisPP HG 235 J19.8  Lionwachs530PP-降解40％蓝15∶130％BorealisPP HG 235 J17.6

Claims (8)

1.由茂金属催化剂制备的聚烯烃蜡作为颜料在聚丙烯中的分散助剂的用途。
2.如权利要求1中的用途，其中聚烯烃蜡由3-6个碳原子的烯烃或由苯乙烯得到。
3.如权利要求1和/或2中的用途，其中聚烯烃蜡滴点90-130℃，熔体粘度在140℃下为10-10,000mPa.S，密度0.89-0.98g/cm3。
4.如权利要求1-3中一项或多项中的用途，其中聚烯烃蜡已极化改性。
5.如权利要求1-4中一项或多项中的用途，其中聚烯烃蜡以与选自如下a)-n)的一种或多种助剂和添加剂的共混物的形式存在，聚烯烃蜡∶助剂和添加剂的重量比为1∶99-99∶1。
a)聚乙二醇，
b)PE蜡，
c)PTFE蜡，
d)PP蜡，
e)酰胺蜡，
f)FT石蜡，
g)褐煤蜡，
h)天然蜡，
i)大晶和微晶石蜡，
j)极性聚烯烃蜡，或
k)脱水山梨醇酯，
l)聚酰胺，研磨很细，
m)聚烯烃，研磨很细，
n)PTFE，研磨很细。
6.如权利要求1-5中一项或多项中的用途，其中，聚烯烃蜡和适当的情况下掺入的助剂和添加剂，以颗粒尺寸分布d90＜40μm的一种超细粉末的形式存在。
7.如权利要求1-6中一项或多项中的用途，其中聚丙烯为聚丙烯纤维。
8.一种通过共混一种聚合物和一种着色剂制备母炼胶的方法，包含掺和至少一种由茂金属催化剂得到的聚烯烃蜡。
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