用于管道的含有循环材料的组合物

文档序号:1821125 发布日期:2021-11-09 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 用于管道的含有循环材料的组合物 (Composition for pipes containing recycled material ) 是由 弗朗茨·鲁梅尔 卢卡·博拉格诺 斯特凡·希瑟 君特·德雷宁 克里斯蒂安·霍尔斯滕 西格弗里 于 2020-03-16 设计创作,主要内容包括:包含具有低熔体流动速率和相当低的二甲苯冷可溶物含量的多相丙烯共聚物和富含聚丙烯的循环聚合物的组合物。(Composition comprising a heterophasic propylene copolymer with a low melt flow rate and a rather low xylene cold soluble content and a polypropylene rich recycled polymer.)

用于管道的含有循环材料的组合物

技术领域

本发明涉及一种包含循环聚合物组合物(RPC)和作为增容剂的特定多相丙烯共聚物(HECO)的组合物,以及所述组合物的制造。本发明进一步涉及包含所述组合物的管道。最后,本发明还涉及所述特定多相丙烯共聚物(HECO)在管道中作为循环聚合物组合物(RPC)的增容剂的用途。

背景技术

聚烯烃,特别是聚丙烯,在包括食品和其他商品的包装、纤维、汽车部件和各种各样制成品的广泛应用中被越来越多地大量消耗。其原因不仅是有利的价格/性能比,而且是这些材料的高通用性和非常广泛的可能改性,这使得在广泛的应用中可以定制最终使用的特性。化学改性、共聚、共混、拉伸、热处理以及这些技术的组合可以将普通等级的聚烯烃转化为具有期望性能的有价值产品。这导致了大量的聚烯烃材料被生产出来用于消费领域。

在过去的十年中,人们开始关注塑料和当前数量的塑料使用对环境的可持续性。这导致了关于处理、收集和循环聚烯烃的新立法。此外,一些国家还在努力提高塑料材料的百分比,这些材料被循环,而不是送往垃圾填埋场。

在欧洲,每年大约有2700万吨塑料废物;2016年,其中740万吨被垃圾填埋场处理,1127万吨被焚烧(以生产能源),约850万吨被循环。聚丙烯基材料是一个特别的问题,因为这些材料广泛用于包装。考虑到收集到的废物数量与循环到流中的废物的数量相比(仅占30%左右)巨大,塑料废物流的智能再利用和塑料废物的机械循环仍有很大的潜力。

如今,市场上已经出现了不同的循环聚合物组合物。例如,市场上有富含聚丙烯的循环聚合物组合物。例如,一种富含丙烯的循环聚合物组合物是来自mtm plastics的商业产品Dipolen PP。这种循环聚合物组合物的一个主要缺点是,由于精炼过程所述组合物具有相当低的分子量,即具有相当高的熔体流动速率。因此,这种循环产品通常不适用于管道的生产,因为这种应用需要低熔体流动速率。但在管道技术领域,不仅循环产品的熔体流动速率过高,无法重复使用,而且机械性能不足。通常,由这种循环聚合物生产的产品在很短的使用寿命后往往会出现银纹和龟裂。基于这种循环的聚合物组合物的管道还具有不可容许的慢裂性能。最后需要提到的是,热稳定性相当低,用低OIT表示。

发明内容

因此,本发明的目的是提供一种组合物,该组合物适用于符合管道标准的管道应用,特别是在实施例部分所示的管道压力测试方面,即使该组合物包含大量的循环聚合物组合物。

本发明的发现是提供一种含有循环聚合物组合物(RPC)和多相丙烯共聚物(HECO)的组合物,基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,该循环聚合物组合物(RPC)包含至少80重量%的循环聚丙烯,多相丙烯共聚物(HECO)的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)不超过1.5g/10min且二甲苯冷可溶物(XCS)的量适中,即二甲苯冷溶物(XCS)级分不超过18重量%。优选所述多相丙烯共聚物(HECO)是成核的。

因此,本发明涉及一种包含循环聚合物组合物(RPC)、多相丙烯共聚物(HECO)和可选的添加剂(AD)的组合物,所述组合物通过共混获得,优选通过熔融混合获得,

其中

(a)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚合物组合物(RPC)包含至少80重量%的循环聚丙烯,和

(b)多相丙烯共聚物(HECO)具有

(b1)在5.0至18重量%的范围内的根据ISO 16152在25℃下测定的二甲苯冷可溶物(XCS)级分,和

(b2)在0.05至1.5g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2

(230℃/2.16kg),

其中进一步

(c)多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)的重量比[(HECO)/(RPC)]在1.1至7.0的范围内,和

(d)基于组合物的重量,多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)的总重量百分比[(HECO)+(RPC)]为至少85重量%。

优选多相丙烯共聚物(HECO)是α成核的。

优选循环聚合物组合物(RPC)的使用固相微萃取(HS-SPME-GC-MS)测定的苎烯(limonene,或称为柠檬烯)含量为5至100mg/kg。

特别优选组合物由循环聚合物组合物(RPC)、多相丙烯共聚物(HECO)和可选的添加剂(AD)组成。

进一步优选,该组合物的根据ISO 527-2测量的拉伸模量在1100至1600MPa的范围内和/或根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)在0.05至2.0g/10min的范围内。

根据前述权利要求中任一项的组合物,其中循环聚合物组合物(RPC)的根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)为至少8.0g/10min。

本发明还涉及一种用于生产如上文定义且下文更详细定义的组合物的方法,其中多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)(熔融)混合。

另一方面,本发明涉及一种管道,基于管道的重量,该管道包含至少90重量%的如上文定义且下文更详细定义的组合物。进一步地,本发明还涉及通过将如上文定义且下文更详细定义的组合物(熔融)挤出为管道来制造管道。

最后,本发明涉及多相丙烯共聚物(HECO)在管道中作为循环聚合物组合物(RPC)的增容剂的用途,其中

(a)所述多相丙烯共聚物(HECO)具有

(a1)在5.0至18重量%的范围内的根据ISO 16152在25℃下测定的二甲苯冷可溶物(XCS)级分,和

(a2)在0.05至1.5g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg),

(b)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚合物组合物(RPC)包含至少85重量%的循环聚丙烯,

其中进一步地,将所述多相丙烯共聚物(HECO)、所述循环聚合物组合物(RPC)和可选的添加剂(AD)共混,以形成作为一部分管道的组合物,

其中再进一步地

(c)多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)的重量比[(HECO)/(RPC)]在1.1至7.0的范围内,

(d)基于组合物的重量,多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)的总重量百分比[(HECO)+(RPC)]为至少85重量%。

权利要求中定义了本发明的其他优选实施方案。

具体实施方式

下面对本发明进行更详细定义。

组合物

本发明组合物必须包含循环聚合物组合物(RPC)、多相丙烯共聚物(HECO)和可选的添加剂(AD),其中组合物是通过共混,优选通过熔融混合,组合物的组分而获得的。还更优选的是,通过在挤出机中熔融混合该组合物的组分,获得包含循环聚合物组合物(RPC)、多相丙烯共聚物(HECO)和可选的添加剂(AD)的组合物。

根据本发明,术语“共混”涵盖物质的干式混合和熔融混合,如熔融挤出。在熔融混合的情况下,优选将物质作为干燥共混物或通过不同的进料器分别进料至挤出机中。在熔融混合的情况下,获得的组合物优选为粒料形式。

可以先将循环聚合物组合物(RPC)和多相丙烯共聚物(HECO)共混,例如熔融混合,从而获得混合物(在熔融混合的情况下例如粒料),随后这种混合物(例如所述粒料)与组合物的其他组分(例如添加剂(AD))混合,优选熔融混合。然而,优选在一个步骤中生产该组合物,即在一个混合步骤中加入所有组分。例如,在熔融混合的情况下,组合物的组分可以通过一个进料器加入(组分可能已预先干式混合),或者组分可以通过不同的进料器加入到挤出机中,从而获得优选粒料形式的组合物。

因此,如果该组合物由循环聚合物组合物(RPC)、多相丙烯共聚物(HECO)和可选添加剂(AD)组成,将这两种组分或所有三种组分(在添加剂(AD)存在的情况下)干式混合或优选熔融混合,更优选熔融挤出,从而获得干燥混合物形式或者熔融混合或熔融挤出情况下粒料形式的组合物。

替代地,首先生产通过将循环聚合物组合物(RPC)和多相丙烯共聚物(HECO)熔融混合而获得的干燥混合物或粒料,随后将添加剂(AD)以干式混合的方式或优选以熔融混合的方式混合到所述干燥混合物或所述熔融混合物中,从而以干燥共混物或熔融混合物(如粒料)的形式获得组合物。

基于组合物的重量,多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)的总重量百分比[(HECO)+(RPC)]为至少85重量%,优选至少90重量%,更优选至少95重量%。

尤其优选的是,本发明组合物包含循环聚合物组合物(RPC)、多相丙烯共聚物(HECO)和添加剂(AD),其中,基于组合物的重量,多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)的总重量百分比[(HECO)+(RPC)]为至少85重量%,优选至少90重量%,更优选至少95重量%。

尤其优选的是,本发明组合物由循环聚合物组合物(RPC)、多相丙烯共聚物(HECO)和可选的添加剂(AD)组成。

因此尤其优选的是,根据本发明的组合物由以下各项组成

(a)基于组合物的重量,至少80重量%,更优选至少85重量%,还更优选至少90重量%,还更优选95重量%的多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)[(HECO)+(RPC)],

(b)基于组合物的重量,直至100重量%的剩余部分的添加剂(AD)。

进一步地,多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)之间的重量比[(HECO)/(RPC)]必须在1.1至7.0的范围内,优选在1.2至6.5的范围内,更优选在1.3至6.0的范围内,还更优选在1.4至5.5的范围内,最优选在1.4至5.0的范围内。

因此,优选不仅必须考虑多相丙烯共聚物(HECO)和循环聚合物组合物(RPC)之间的重量比,而且必须考虑本发明组合物中两种组分的总量。

因此,包含多相丙烯共聚物(HECO)、循环聚合物组合物(RPC)和可选添加剂(AD)(优选由其组成)的组合物是通过共混,优选熔融混合,如熔融挤出获得的,

其中

(a)多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)之间的重量比[(HECO)/(RPC)]在1.1至7.0的范围内,优选在1.2至6.5的范围内,和

(b)基于组合物的重量,多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)的总重量百分比[(HECO)/(RPC)]为至少90重量%。

更优选的是,包含多相丙烯共聚物(HECO)、循环聚合物组合物(RPC)和可选添加剂(AD)(优选由其组成)的组合物是通过共混,优选熔融混合,如熔融挤出获得的,

其中

(a)多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)之间的重量比[(HECO)/(RPC)]在1.1至7.0的范围内,优选在1.2至6.5的范围内,和

(b)基于组合物的重量,多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)的总重量百分比[(HECO)/(RPC)]为至少95重量%。

还更优选由多相丙烯共聚物(HECO)、循环聚合物组合物(RPC)和可选添加剂(AD)组成的组合物是通过共混,优选熔融混合,如熔融挤出获得的,

其中

(a)多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)之间的重量比[(HECO)/(RPC)]在1.3至6.0的范围内,优选在1.4至5.5的范围内,和

(b)基于组合物的重量,多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)的总重量百分比[(HECO)+(RPC)]为至少95重量%,基于组合物的重量,直至100重量%的剩余部分是添加剂(AD)。

优选本发明组合物的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)在0.05至2.0g/10min的范围内,优选在0.2至1.5g/10min的范围内。

此外优选的是,本发明组合物的根据ISO 527-2测量的拉伸模量在1100至1900MPa的范围内,更优选在1300至1700MPa的范围内,还更优选在1100至1600MPa的范围内。

在一个优选的实施方案中,该组合物的使用固相微萃取(HS-SPME-GC-MS)测定的苎烯含量为0.5至40mg/kg,优选0.8至30mg/kg,更优选1.0至25mg/kg,最优选1.5至20mg/kg。苎烯通常发现于循环的聚烯烃材料中,并源于化妆品、洗涤剂、洗发剂和类似产品领域中的包装应用。因此,由于循环聚合物组合物(RPC)在组合物中的存在,该组合物也可能含有可检测量的苎烯。

循环聚合物组合物(RPC)

本发明的循环聚合物组合物(RPC)必须富含聚丙烯。

就本发明的目的而言,术语“循环聚合物组合物(RPC)”用于表示从消费后废物和工业废物中回收的材料,而不是原始聚合物。消费后废物是指物品至少已完成第一次使用周期(或生命周期),即已用于其第一目的;而工业废物是指制造业废料,通常不会到达消费者。

术语“原始”是指在首次使用前新生产的材料和/或物品,它们尚未被循环。例如,根据本发明的多相丙烯共聚物(HECO)是一种原始材料。许多不同种类的循环聚丙烯和许多不同种类的循环聚乙烯都可以存在于“循环聚合物组合物(RPC)”中。特别是,聚丙烯级分可以包括:全同立构丙烯均聚物、丙烯与乙烯和/或C4-C8α-烯烃的无规共聚物、多相共聚物及其混合物。

优选地,本发明的富含聚丙烯的循环聚合物组合物(RPC)是通过本领域已知的塑料循环工艺从循环的废物中获得的。这类循环物可商购得自,例如Corepla(意大利财团,负责包装塑料废物的收集、回收和循环),Resource Plastics Corp.(Brampton,ON),Kruschitz GmbH,Plastics and Recycling(AT),Vogt Plastik GmbH(DE),mtm PlasticsGmbH(DE)等。富含聚丙烯的循环聚合物组合物(RPC)的一个非穷尽实例是DIPOLEN PP(mtmPlastics GmbH)。据认为,本发明可广泛应用于富含聚丙烯的循环材料或具有高含量循环聚丙烯的材料或组合物。富含聚丙烯的循环聚合物组合物(RPC)可以是粒料形式的。

如上所述,根据本发明的循环聚合物组合物(RCP)富含聚丙烯,即循环聚合物组合物(RCP)的主要量是循环聚丙烯。因此,基于循环聚合物组合物(RCP)的重量,循环聚合物组合物(RCP)包含至少80重量%,优选至少83重量%,更优选至少85重量%的循环聚丙烯。

基于循环的聚合物组合物(RCP),直至100重量%的剩余部分可以是其他循环的聚合物,如循环聚乙烯、循环聚苯乙烯和循环聚酰胺,也可以是无机残留物,如滑石或白垩。然而,到目前为止,循环聚合物组合物(RCP)的主要部分是循环聚合物。因此,基于循环聚合物组合物(RCP)的重量,包括循环聚丙烯在内的循环聚合物的量为至少90重量%,更优选至少93重量%,还更优选至少95重量%。还更优选地,基于循环聚合物组合物(RCP)的重量,选自由循环聚丙烯、循环聚乙烯、循环聚苯乙烯、循环聚酰胺及其混合物组成的组的循环聚合物的量为至少90重量%,更优选至少93重量%,还更优选至少95重量%,但条件是,基于循环聚合物组合物(RCP)的重量,循环聚丙烯的量为至少80重量%,更优选至少83重量%,更优选至少85重量%。

因此,在一个优选的实施方案中,循环聚合物组合物(RPC)包含循环聚丙烯,以及少量的至少一种选自由循环聚乙烯、循环聚苯乙烯、循环聚酰胺及其混合物组成的组的循环聚合物,和至少一种选自由滑石、白垩及其混合物组成的组的无机化合物,

条件是用量如下:

(a)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚丙烯的量为80至96重量%,更优选83至95重量%,还更优选85至94重量%;

(b)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚乙烯的量不超过15.0重量%,更优选不超过12.0重量%,还更优选不超过10.0重量%;

(c)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚苯乙烯的量不超过8.00重量%,更优选不超过7.0重量%,还更优选不超过6.0重量%;

(d)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚酰胺的量不超过1.50重量%,更优选不超过1.30重量%,还更优选不超过1.0重量%;

(e)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,选自由滑石、白垩及其混合物组成的组的无机组分的量不超过2.50重量%,更优选不超过2.20重量%,还更优选不超过2.0重量%。

因此,在一个更优选的实施方案中,循环聚合物组合物(RPC)包含循环聚丙烯,以及少量的循环聚乙烯、循环聚苯乙烯、循环聚酰胺和选自由滑石、白垩及其混合物组成的组的无机化合物,

条件是用量如下:

(a)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚丙烯的量为80至96重量%,更优选83至95重量%,还更优选85至94重量%;

(b)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚乙烯的量不超过15.0重量%,更优选不超过12.0重量%,还更优选不超过10.0重量%;

(c)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚苯乙烯的量不超过8.00重量%,更优选不超过7.0重量%,还更优选不超过6.0重量%;

(d)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚酰胺的量不超过1.50重量%,更优选不超过1.30重量%,还更优选不超过1.0重量%;

(e)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,选自由滑石、白垩及其混合物组成的组的无机组分的量不超过2.50重量%,更优选不超过2.20重量%,还更优选不超过2.0重量%。

因此,在一个具体的优选实施方案中,循环聚合物组合物(RPC)包含循环聚丙烯,以及少量的循环聚乙烯、循环聚苯乙烯、循环聚酰胺和选自由滑石、白垩及其混合物组成的组的无机化合物,

条件是用量如下:

(a)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚丙烯的量为80至96重量%,更优选83至95重量%,还更优选85至94重量%;

(b)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚乙烯的量超过0.05至15.0重量%,更优选1.0至12.0重量%,还更优选3.0至10.0重量%;

(c)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚苯乙烯的量超过0.05至8.00重量%,更优选0.1至7.0重量%,还更优选0.5至6.0重量%;

(d)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚酰胺的量超过0.05至1.50重量%,更优选0.08至1.30重量%,还更优选0.1至1.0重量%;

(e)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,选自由滑石、白垩及其混合物组成的组的无机组分的量为0.05至2.50重量%,更优选0.1至2.20重量%,还更优选0.5至2.0重量%。

优选的是,循环聚合物组合物(RPC)的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)为至少8.0g/10min,更优选在8.0至50g/10min的范围内,还更优选在10.0至20.0g/10min的范围内。

根据本发明,优选循环聚合物组合物(RPC)的使用固相微萃取(HS-SPME-GC-MS)测定的苎烯含量为5至100mg/kg,优选5至80mg/kg,更优选5至60mg/kg,最优选5.5至50mg/kg。苎烯通常发现于循环的聚烯烃材料中,并源于化妆品、洗涤剂、洗发剂和类似产品领域中的包装应用。因此,当该组合物含有源于生活废物流的材料时,根据本发明的循环聚合物组合物(RPC)含有苎烯。

脂肪酸含量是循环聚合物组合物(RPC)的循环来源的又一指示。根据本发明,优选循环聚合物组合物(RPC)的使用固相微萃取(HS-SPME-GC-MS)测定的脂肪酸总含量大于0但不超过200mg/kg,优选在20至200mg/kg的范围内,更优选在20至100mg/kg的范围内,最优选在20至50mg/kg的范围内。

多相丙烯共聚物(HECO)

如上所述,循环的聚烯烃材料,如循环聚合物组合物(RCP),通常含有循环聚丙烯、循环聚乙烯和可选的其他循环聚合物(如循环聚苯乙烯和/或循环聚酰胺)的混合物。遗憾的是,聚丙烯和聚乙烯是高度不混溶的,导致各相之间的粘附性差、形态粗糙、因此机械性能差的共混物。循环聚合物组合物,如循环聚合物组合物(RCP)的另一个缺点是,由于在循环过程中的降解,其熔体流动速率相当高。

因此,需要有另外的组分,使这种循环的聚烯烃材料适用于特定的应用,如在本情况下适用于管道应用。这种另外的成分可以充当增容剂,即使不同的组分可混溶。

在本情况下,多相丙烯共聚物(HECO)充当增容剂。根据本发明,增容剂被理解为使循环聚合物组合物(RCP)适用于管道制造的一种组分。因此,增容剂这个术语被以更具体的方式理解。也就是说,多相丙烯共聚物(HECO)不仅改善了根据本发明的组合物中存在的组分的混溶性,而且降低了总熔体流动速率,并改善了机械性能,特别是在23℃下的拉伸模量和冲击强度方面。也就是说,多相丙烯共聚物(HECO)作为增容剂,使得生产含有循环聚合物组合物(RCP)的管道成为可能,基于管道的重量,循环聚合物组合物(RCP)的量为至少10重量%,尽管如此,管道仍符合标准要求。根据本发明的标准要求是

(a)根据EN 1411:1996(-10℃/4kg)的抗冲击性(阶梯法)为至少1m,和

(b)根据ISO 1167(95℃/2.5MPa)的抗内压性为至少900小时,优选至少1000小时。

多相丙烯共聚物包含基体(其为(半结晶)聚丙烯)和弹性体丙烯共聚物。本发明中使用的表述“多相丙烯共聚物”或“多相”表示弹性体丙烯共聚物被(精细地)分散在(半结晶)聚丙烯中。换句话说,(半结晶)聚丙烯构成基体,其中弹性体丙烯共聚物在基体中,即在(半结晶)聚丙烯中形成内含物。因此,基体含有不属于基体的一部分的(精细地)分散的内含物,且所述内含物含有弹性体丙烯共聚物。根据本发明的术语“内含物”优选表示基体和内含物在多相丙烯共聚物(HECO)中形成不同的相,例如,所述内含物可通过高分辨率显微镜(如电子显微镜或原子力显微镜)或通过动态机械热分析(DMTA)可见。具体来说,在DMTA中,多相结构的存在可以通过至少两个不同的玻璃化转变温度的存在来确定。

根据本发明的多相丙烯共聚物(HECO)具有相当高的分子量和相当低的橡胶量,即弹性体丙烯共聚物的量。通常情况下,二甲苯冷可溶物级分与弹性体丙烯共聚物的量相当。因此,根据本发明的多相丙烯共聚物(HECO)具有

(a)在0.05至1.5g/10min的范围内,优选在0.05至1.0g/10min的范围内,更优选在0.10至0.80g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg);

(b)在5.0至18重量%的范围内,优选在7.0至16重量%的范围内,更优选在9.0至15重量%的范围内的根据ISO 16152在25℃下测定的二甲苯冷可溶物(XCS)级分。

优选地,基于多相丙烯共聚物(HECO),多相丙烯共聚物(HECO)的通过13C-NMR光谱法测定的共聚单体含量,优选乙烯和/或C4至C12 a-烯烃的含量,更优选乙烯含量,在2.5至10.0重量%的范围内,更优选在3.0至8.0重量%的范围内,还更优选在3.5至6.5重量%的范围内。

尤其优选的是,多相丙烯共聚物(HECO)只包含丙烯和乙烯衍生的单元,其中通过13C-NMR光谱法测定的乙烯含量在2.5至10.0重量%的范围内,更优选在3.0至8.0重量%的范围内,还更优选在3.5至6.5重量%的范围内。

进一步优选的是,多相丙烯共聚物(HECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分的共聚单体含量,优选乙烯和/或C4至C12 a-烯烃的含量,更优选乙烯的含量,在28至38重量%的范围内,更优选在29至37重量%的范围内,还更优选在30至36重量%的范围内。

尤其优选的是,多相丙烯共聚物(HECO)只含有丙烯和乙烯衍生的单元,其中多相丙烯共聚物(HECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)的通过13C-NMR光谱法测定的乙烯含量在28至38重量%的范围内,更优选在29至37重量%的范围内,还更优选在30至36重量%的范围内。

进一步优选的是,多相丙烯共聚物(HECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)具有相当高的特性粘度。因此,多相丙烯共聚物(HECO)的二甲苯冷可溶物(XCS)级分的特性粘度优选在2.9至4.5dl/g的范围内,更优选在3.0至4.2dl/g的范围内,仍更优选在3.2至3.8dl/g的范围内。

多相丙烯共聚物(HECO)包含基体(其为(半结晶)聚丙烯(PP))和弹性体丙烯共聚物(EPC)。

(半结晶)聚丙烯(PP)优选为(半结晶)无规丙烯共聚物(R-PP)或(半结晶)丙烯均聚物(H-PP),后者是尤其优选的。

本发明中使用的表述“丙烯均聚物”涉及基本上由丙烯单元组成的聚丙烯,即超过99.5重量%,还更优选的是至少99.7重量%的丙烯单元。在一个优选的实施方案中,只有丙烯均聚物中的丙烯单元可被检测到。

如果(半结晶)聚丙烯(PP)是(半结晶)无规丙烯共聚物(R-PP),则优选该(半结晶)无规丙烯共聚物(R-PP)包含可与丙烯共聚的单体,例如共聚单体如乙烯和/或C4至C12α-烯烃,特别是乙烯和/或C4至C8α-烯烃,例如1-丁烯和/或1-己烯。优选地,根据本发明的(半结晶)无规丙烯共聚物(R-PP)包含可与丙烯共聚的单体,尤其是由其组成,这些单体来自由乙烯、1-丁烯和1-己烯组成的组。更具体地说,本发明的(半结晶)无规丙烯共聚物(R-PP)除了丙烯外,还包括可由乙烯和/或1-丁烯衍生的单元。在一个优选的实施方案中,(半结晶)无规丙烯共聚物(R-PP)只包括可由丙烯和乙烯衍生的单元。

此外,优选的是(半结晶)无规丙烯共聚物(R-PP)的共聚单体含量,更优选乙烯含量,在大于0.6至5.0重量%的范围内,更优选在大于0.6至4.0重量%的范围内,仍更优选在0.6至3.0重量%的范围。

术语“无规”表示(半结晶)无规丙烯共聚物(R-PP)的共聚单体在丙烯共聚物中随机分布。术语无规是根据IUPAC(Glossary of basic terms in polymer science;IUPACrecommendations 1996)来理解的。

如下文所述,通过将(半结晶)聚丙烯(PP)和弹性体丙烯共聚物(EPC)共混来生产多相丙烯共聚物(HECO)。然而,优选以连续聚合工艺生产多相丙烯共聚物(HECO),使用串联构造并在不同的反应条件下操作的反应器。通常,(半结晶)聚丙烯(PP)在至少一个第一反应器(优选两个反应器)中生产,随后在至少一个第二反应器中生产弹性体丙烯共聚物(EPC)。

进一步地,优选多相丙烯共聚物(HECO)的(半结晶)聚丙烯(PP),如(半结晶)丙烯均聚物(H-PP)具有低熔体流动MFR2(230℃/2.16kg)。因此优选多相丙烯共聚物(HECO)的(半结晶)聚丙烯(PP),如(半结晶)丙烯均聚物(H-PP)的根据ISO 1133测量的熔体流动MFR2(230℃/2.16kg)在0.05至2.0g/10min的范围内,更优选在0.05至1.5g/10min的范围内,仍更优选在0.10至1.0g/10min的范围内。

因此,优选多相丙烯共聚物(HECO)包含作为基体的半结晶丙烯均聚物(PPH),其中分散有作为弹性体丙烯共聚物(EPC)的丙烯-乙烯橡胶,其中优选半结晶丙烯均聚物(PPH)的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)在0.05至2.0g/10min的范围内,更优选在0.05至1.5g/10min的范围内,仍更优选在0.10至1.0g/10min的范围内。

术语“半结晶”表明该聚合物不是无定形的。因此,优选的是,根据本发明的半结晶聚丙烯(PP)的二甲苯可溶物级分(XCS)不超过8重量%,如果是(半结晶)丙烯均聚物(H-PP),二甲苯可溶物级分(XCS)甚至更低,即不超过5.0重量%,更优选不超过4.0重量%。

因此,优选的是,(半结晶)丙烯均聚物(H-PP)的二甲苯可溶物级分(XCS)低于5.0重量%,更优选在0.5至4.5重量%的范围内,如在0.5至3.5重量%的范围内。

优选地,根据本发明的(半结晶)聚丙烯(PP)的熔融温度Tm高于135℃,更优选地高于140℃。如果是(半结晶)丙烯均聚物(H-PP),熔融温度Tm高于150℃,如为至少156℃。上限范围是不超过168℃,如不超过167℃。

优选地,(半结晶)聚丙烯(PP)包含两种(半结晶)聚丙烯级分(PP1)和(PP2),它们的分子量不同。因此,优选(半结晶)聚丙烯(PP)包括两种(半结晶)聚丙烯级分(PP1)和(PP2),其中

(a)基于(半结晶)聚丙烯(PP),两种(半结晶)聚丙烯级分(PP1)和(PP2)的总重量百分比((PP1)+(PP2))为至少90重量%,更优选至少95重量%,仍更优选至少98重量%,

(b)(半结晶)聚丙烯级分(PP1)和(PP2)之间的重量比((PP1)/(PP2))在0.8至1.4的范围内,更优选在0.9至1.3的范围内,

其中进一步

(c)(半结晶)聚丙烯级分(PP1)的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)在0.01至1.0g/10min的范围内,更优选在0.02至0.8g/10min的范围内,仍更优选在0.02至0.10g/10min的范围内,

(d)(半结晶)聚丙烯(PP)的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)在0.05至2.0g/10min的范围内,更优选在0.05至1.5g/10min的范围内,仍更优选在0.10至1.0g/10min的范围内;

优选条件是,(半结晶)聚丙烯(PP)与(半结晶)聚丙烯级分(PP1)的熔体流动速率MFR2比(MFR2(PP)/MFR2(PP1))为至少3,更优选在3至10的范围内,仍更优选在4至8的范围内。

优选地,(半结晶)聚丙烯级分(PP1)和(PP2)为半结晶丙烯均聚物级分(PPH1)和(PPH2),(半结晶)聚丙烯(PP)为半结晶丙烯均聚物(PPH)。

多相丙烯共聚物(HECO)的第二组分是弹性体丙烯共聚物(EPC)。

优选地,所述弹性体丙烯共聚物(EPC)包含衍生自以下各项的单元

丙烯和

乙烯和/或C4至C12α-烯烃。

弹性体丙烯共聚物(EPC)包含可由(i)丙烯和(ii)乙烯和/或至少另一种C4至C12α-烯烃,如C4至C10α-烯烃衍生的单元,更优选可由(i)丙烯和(ii)乙烯和/或至少另一种选自由1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯和1-辛烯组成的组的α-烯烃的单元,优选由其组成。

因此,弹性体丙烯共聚物(EPC)优选至少包含可由丙烯和乙烯衍生的单元,并可包含可由前一段定义的另一种α-烯烃衍生的其他单元。然而,特别优选的是,弹性体丙烯共聚物(EPC)只包含可由丙烯和乙烯衍生的单元。因此,尤其优选的是,弹性体丙烯共聚物(EPC)是乙烯-丙烯橡胶(EPR,ethylene propylene rubber,或称为乙丙橡胶)。

在本发明中,弹性体丙烯共聚物(EPC)中可由丙烯以外的单体单元(尤其是乙烯)衍生的单元含量在很大程度上等同于在二甲苯冷可溶物(XCS)级分中可检测到的由丙烯以外的单体单元(尤其是乙烯)衍生的单元含量。因此,弹性体丙烯共聚物(EPC)的乙烯和/或C4至C12α-烯烃含量,如乙烯含量,在28至38重量%的范围内,更优选在29至37重量%的范围内,还更优选在30至36重量%的范围内。尤其优选的是,弹性体丙烯共聚物(EPC)是丙烯-乙烯橡胶(EPR),其乙烯含量在28至38重量%的范围内,更优选在29至37重量%的范围内,还更优选在30至36重量%的范围内。

多相丙烯共聚物(HECO)可以含有本领域已知的典型添加剂,如抗氧化剂或工艺添加剂。尤其优选的是,多相丙烯共聚物(HECO)是α-成核的,即含有α-成核剂。

优选α-成核剂选自由以下各项组成的组:

(i)一元羧酸和多元羧酸的盐类,如苯甲酸钠或叔丁基苯甲酸铝,和

(ii)二亚苄基山梨醇(如1,3:2,4二亚苄基山梨醇)和C1-C8烷基取代的二亚苄基山梨醇衍生物,如甲基二亚苄基山梨醇、乙基二亚苄基山梨醇或二甲基二亚苄基山梨醇(如1,3:2,4二(甲基亚苄基)山梨醇),或取代的壬糖醇(nonitol)衍生物,如1,2,3,-三脱氧-4,6:5,7-双-O-[(4-丙基苯基)亚甲基]-壬糖醇,和

(iii)磷酸二酯的盐类,如2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠或双[2,2'-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸]羟基铝(aluminium-hydroxy-bis[2,2'-methylene-bis(4,6-di-t-butylphenyl)phosphate],或称为2,2'-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基磷酸)碱式铝),和

(iv)乙烯基环烷烃聚合物或乙烯基烷烃聚合物,和

(v)其混合物。

优选多相丙烯共聚物(HECO)中包含的α-成核剂是乙烯基环烷烃聚合物和/或乙烯基烷烃聚合物,更优选乙烯基环烷烃聚合物,如乙烯基环己烷(VCH)聚合物。乙烯基环己烷(VCH)聚合物作为α-成核剂是特别优选的。优选的是,多相丙烯共聚物(HECO)中乙烯基环烷烃聚合物(如乙烯基环己烷(VCH)聚合物)和/或乙烯基烷烃聚合物,更优选乙烯基环己烷(VCH)聚合物的量不超过500ppm,优选不超过200ppm,更优选不超过100ppm,如在0.1至500ppm的范围内,优选在0.5至200ppm的范围。此外,可以理解,通过BNT技术将乙烯基环烷烃聚合物和/或乙烯基烷烃聚合物引入组合物中,如下文更详细描述的。

这种成核剂可商购得到,并描述于,例如,Hans Zweifel 2001年出版的第5版“Plastic Additives Handbook”(第967至990页)。

如上所述,多相丙烯共聚物(HECO)可以通过共混(半结晶)聚丙烯(PP)和弹性体丙烯共聚物(EPC)而生产。然而,优选以连续步骤工艺生产多相丙烯共聚物(HECO),使用串联构造并在不同的反应条件下操作的反应器。因此,在特定反应器中制备的每个级分都可能具有自己的分子量分布和/或共聚单体含量分布。根据本发明的多相丙烯共聚物(HECO)优选以本领域已知的连续聚合工艺生产,即以多阶段工艺生产,其中(半结晶)聚丙烯(PP)至少在一个淤浆反应器中生产,优选在一个淤浆反应器中并可选地在随后的气相反应器中生产,随后弹性体丙烯共聚物(EPC)在至少一个,即一个或两个气相反应器中生产。

因此,优选以连续聚合工艺生产多相丙烯共聚物(HECO),连续聚合工艺包括以下步骤

(a)在第一反应器(R1)中使丙烯和可选的至少一种乙烯和/或C4至C12α-烯烃聚合,优选只使丙烯聚合,获得(半结晶)聚丙烯(PP)的第一聚丙烯级分(PP1),优选所述第一聚丙烯级分(PP1)是丙烯均聚物级分(PPH1),

(b)将第一聚丙烯级分(PP1),如丙烯均聚物级分(PPH1),转移到第二反应器(R2),

(c)在第二反应器(R2)中并在所述第一聚丙烯级分(PP1),如丙烯均聚物级分(PPH1)的存在下,使丙烯和可选的至少一种乙烯和/或C4至C12α-烯烃聚合,优选地只使丙烯聚合,从而获得第二聚丙烯级分(PP1),优选所述第二聚丙烯级分(PP2)是第二丙烯均聚物级分(PPH2),所述第一聚丙烯级分(PP1)和所述第二聚丙烯级分(PP2)形成(半结晶)聚丙烯(PP),优选丙烯均聚物(HPP),即多相丙烯共聚物(HECO)的基体,

(d)将步骤(c)的(半结晶)聚丙烯(PP),如丙烯均聚物(HPP),转移到第三个反应器(R3),

(e)在第三反应器(R3)中并在步骤(c)中获得的(半结晶)聚丙烯(PP),如丙烯均聚物(HPP)的存在下,使丙烯和至少一种乙烯和/或C4至C12α-烯烃聚合,从而获得弹性体丙烯共聚物(EPC);弹性体丙烯共聚物(EPC)分散在(半结晶)聚丙烯(PP),如丙烯均聚物(HPP)中;(半结晶)聚丙烯(PP)和弹性体丙烯共聚物(EPC)形成多相丙烯共聚物(HECO)。

当然,在第一反应器(R1)中可以生产第二聚丙烯级分(PP2),在第二反应器(R2)中可以获得第一聚丙烯级分(PP1)。优选地,在第二反应器(R2)和第三反应器(R3)之间单体闪蒸出。

术语“连续聚合工艺”表明,多相丙烯共聚物(HECO)是在至少两个,如三个,串联的反应器中生产的。因此,本工艺至少包括一个第一反应器(R1)和一个第二反应器(R2),更优选的是一个第一反应器(R1)、一个第二反应器(R2)和一个第三反应器(R3)。术语“聚合反应器”应表明发生主要聚合。因此,在工艺由三个聚合反应器组成的情况下,这一定义并不排除整个工艺包括例如在预聚合反应器中的预聚合步骤的选项。术语“由……组成”仅仅是对主要聚合反应器的封闭式表达方式。

第一反应器(R1)优选为淤浆反应器(SR),并可以是以本体或淤浆方式操作的任何连续或简单搅拌的间歇釜式反应器或环管反应器。本体是指在含有至少60%(w/w)单体的反应介质中聚合。

根据本发明,淤浆反应器(SR)优选为(本体)环管反应器(LR)。

第二反应器(R2)可以像第一反应器一样是淤浆反应器,如环管反应器,或者替代地是气相反应器(GPR)。

第三反应器(R3)优选为气相反应器(GPR)。

这种气相反应器(GPR)可以是任何机械混合或流化床反应器。

优选气相反应器(GPR)包括机械搅拌的流化床反应器,其气体速度为至少0.2m/s。因此,可以理解的是,气相反应器是流化床类型的反应器,优选带有机械搅拌器。

因此,在优选实施方案中,第一反应器(R1)是淤浆反应器(SR),如环管反应器(LR),而第二反应器(R2)和第三反应器(R3)是气相反应器(GPR)。因此,对于本工艺,使用串联的至少三个,优选三个聚合反应器,即一个淤浆反应器(SR)(如一个环管反应器(LR))、一个第一气相反应器(GPR-1)和一个第二气相反应器(GPR-2)。如果需要,在淤浆反应器(SR)之前放置预聚合反应器。

在另一个优选实施方案中,第一反应器(R1)和第二反应器(R2)是淤浆反应器(SR),如环管反应器(LR),而第三反应器(R3)是气相反应器(GPR)。因此,对于本工艺,使用串联的至少三个,优选三个聚合反应器,即两个淤浆反应器(SR)(如两个环管反应器(LR))和一个气相反应器(GPR-1)。如果需要,在第一淤浆反应器(SR)之前放置预聚合反应器。

优选的多阶段工艺是“环管-气相”工艺,例如由丹麦Borealis A/S公司开发的(称为技术),例如在专利文献中描述的,如EP 0 887 379,WO 92/12182,WO 2004/000899,WO 2004/111095,WO 99/24478,WO 99/24479或WO 00/68315中描述的。

更合适的淤浆-气相工艺是Basell的工艺。

优选地,在生产上述定义的多相丙烯共聚物(HECO)的本工艺中,步骤(a)的第一反应器(Rl),即淤浆反应器(SR),如环管反应器(LR)的条件可能如下:

-温度在50℃至110℃的范围内,优选为60℃与100℃之间,更优选为68℃与95℃之间;

-压力在20巴至80巴的范围内,优选为40巴至70巴之间。

可以加入氢气用于以本身已知的方式控制摩尔质量。

随后,将来自步骤(a)的反应混合物转移到第二反应器(R2),即气相反应器(GPR-1),即转移到步骤(c),其中步骤(c)的优选条件如下:

-温度在50℃至130℃的范围内,优选为60℃与100℃之间;

-压力在5巴至50巴的范围内,优选为15巴至35巴之间。

可以加入氢气用于以本身已知的方式控制摩尔质量。

第三反应器(R3),优选第二气相反应器(GPR-2)中的条件,类似于第二反应器(R2)。

在三个反应区的停留时间可以变化。

在该工艺的一个实施方案中,多相丙烯共聚物(HECO)在本体反应器(如环管反应器)中的停留时间在0.1至2.5小时的范围内,如在0.15至1.5小时的范围内,并且在气相反应器中的停留时间通常为0.2至6.0小时,如0.5至4.0小时。

如果需要,聚合可以在超临界条件下以已知的方式在第一反应器(R1)进行,即在淤浆反应器(SR)中进行,如在环管反应器(LR)中进行,和/或在气相反应器(GPR)中以凝聚态模式进行。

优选地,该工艺还包括与催化剂体系的预聚合,如下文详细描述的,催化剂体系包含齐格勒-纳塔主催化剂、外部给体和可选的助催化剂。

在一个优选实施方案中,预聚合作为在液态丙烯中的本体淤浆聚合进行,即液相主要包含丙烯,在其中溶解有少量其他反应物和可选惰性组分。

预聚合反应通常在10至60℃,优选15至50℃,更优选20至45℃的温度下进行。

预聚合反应器中的压力不是关键的,但必须足够高,以维持反应混合物为液相。因此,压力可能为20至100巴,例如30至70巴。

催化剂组分优选全部引入到预聚合步骤。

然而,在固体催化剂组分(i)和助催化剂(ii)可以分别进料的情况下,可能只将助催化剂的一部分引入预聚合阶段,而将剩余部分引入随后的聚合阶段。而且,在这种情况下,有必要在预聚合阶段引入大量的助催化剂,以在其中获得充分的聚合反应。

也可以在预聚合阶段添加其他组分。因此,可以在预聚合阶段加入氢气,以控制预聚物的分子量,这在本领域是已知的。进一步地,可以使用抗静电添加剂,以防止颗粒相互粘附或粘附在反应器壁上。

预聚合条件和反应参数的精确控制属于本领域的技术范畴。

根据本发明,在催化剂体系的存在下,通过如上所述的多阶段聚合工艺获得了多相丙烯共聚物(HECO),该催化剂体系包括作为组分(i)的齐格勒-纳塔主催化剂,其含有低级醇和邻苯二甲酸酯的酯交换产物。

主催化剂可以是“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂或“邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂。首先描述的是“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂,随后是“邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂。

“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂包含IUPAC第4至6族的过渡金属化合物(TC)(如钛)、第2族金属化合物(MC)(如镁)以及内部给体(ID),内部给体为非邻苯二甲酸化合物,优选非邻苯二甲酸酯,还更优选非邻苯二甲酸二羧酸的二酯,如下文更详细描述的。因此,“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂完全不含不需要的邻苯二甲酸化合物。此外,“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂不含任何外部负载材料,如二氧化硅或MgCl2,但该催化剂是自负载型的。

“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂可以通过获得方式进一步定义。因此,“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂优选通过包括以下步骤的工艺获得

a)

a1)提供至少一种第2族金属烷氧基化合物(Ax)的溶液,第2族金属烷氧基化合物(Ax)是第2族金属化合物(MC)和醇(A)可选地在有机液体反应介质中的反应产物,醇(A)除了羟基部分之外还包括至少一个醚部分;

a2)至少一种第2族金属烷氧基化合物(Ax’)的溶液,第2族金属烷氧基化合物(Ax’)是第2族金属化合物(MC)与醇(A)和式ROH的一元醇(B)的醇混合物可选地在有机液体反应介质中的反应产物;

a3)提供第2族烷氧基化合物(Ax)和第2族金属烷氧基化合物(Bx)的混合物的溶液,第2族金属烷氧基化合物(Bx)是第2族金属化合物(MC)和一元醇(B)可选地在有机液体反应介质中的反应产物;和

b)将来自步骤a)的所述溶液加入到第4至6族过渡金属的至少一种化合物(TC)中,和

c)获得固体催化剂组分颗粒,

并在步骤c)之前的任何步骤添加非邻苯二甲酸内部电子给体(ID)。

内部给体(ID)或其前体优选被添加到步骤a)的溶液中。

根据上述程序,“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂可以通过沉淀法或通过乳液(液/液两相体系)-固化法获得,这取决于物理条件,特别是步骤b)和c)中使用的温度。

在这两种方法(沉淀法或乳液-固化法)中,催化剂的化学性质是相同的。

在沉淀法中,进行步骤a)的溶液与步骤b)中的至少一种过渡金属化合物(TC)的合并,并使整个反应混合物至少保持在50℃,更优选在55至110℃的温度范围内,更优选在70至100℃的范围内,以确保催化剂组分以固体颗粒的形式完全沉淀(步骤c)。

在乳液-固化方法中,在步骤b)中,步骤a)的溶液通常在较低的温度,如从-10至低于50℃,优选从-5至30℃下加入到至少一种过渡金属化合物(TC)中。在乳液搅拌过程中,温度通常保持在-10至低于40℃,优选从-5至30℃。乳液的分散相液滴形成活性的“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂成分。液滴的固化(步骤c)是适当地通过将乳液加热到70至150℃,优选为80至110℃来进行的。

本发明优选使用乳液-固化法制备的“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂。

在优选实施方案中,在步骤a)中使用a2)或a3)的溶液,即(Ax’)的溶液或(Ax)和(Bx)的混合物的溶液。

优选地,第2族金属(MC)是镁。

烷氧基镁化合物(Ax)、(Ax’)和(Bx)可以在催化剂制备工艺的第一步(步骤a))中通过镁化合物与上述的一种或多种醇反应而原位制备,或所述烷氧基镁化合物可以是单独制备的烷氧基镁化合物,或者它们甚至可以作为现成的烷氧基镁化合物可商购得到并按原样用于本发明的催化剂制备工艺中。

醇(A)的例证性实例是二元醇的单醚(二醇单醚)。优选醇(A)是C2至C4二醇单醚,其中醚部分包含2至18个碳原子,优选4至12个碳原子。优选实例是2-(2-乙基己氧基)乙醇、2-丁氧基乙醇、2-己氧基乙醇和1,3-丙二醇-单丁醚、3-丁氧基-2-丙醇,其中2-(2-乙基己氧基)乙醇和1,3-丙二醇-单丁醚、3-丁氧基-2-丙醇是特别优选的。

例证性一元醇(B)具有式ROH,其中R为直链或支链C6-C10烷基残基。最优选的一元醇是2-乙基-1-己醇或辛醇。

优选分别使用Mg烷氧基化合物(Ax)和(Bx)的混合物或醇(A)和(B)的混合物,采用的Bx:Ax或B:A的摩尔比为8:1至2:1,更优选5:1至3:1。

烷氧基镁化合物可以是如上定义的一种或多种醇和选自由二烷基镁、烷基烷氧基镁、二烷氧基镁、卤化烷氧基镁和卤化烷基镁组成的组的镁化合物的反应产物。烷基可以是类似或不同的C1-C20烷基,优选C2-C10烷基。典型的烷基-烷氧基镁化合物,当使用时,是乙基丁氧基镁、丁基戊氧基镁、辛基丁氧基镁和辛基辛氧基镁。优选使用二烷基镁。最优选的二烷基镁是丁基辛基镁或丁基乙基镁。

也有可能,烷氧基镁化合物除了与醇(A)和醇(B)反应外,还可以与式R”(OH)m的多元醇(C)反应,以获得所述烷氧基镁化合物。如果使用的话,优选的多元醇是醇类,其中R”是直链、环状或支链的C2至C10烃残基,且m是2至6的整数。

因此,步骤a)的烷氧基镁化合物选自由二烷氧基镁、二芳氧基镁、卤化烷氧基镁、卤化芳氧基镁、烷基烷氧基镁、芳基烷氧基镁和烷基芳氧基镁组成的组。此外,可以使用二卤化镁和二烷氧基镁的混合物。

为了制备本催化剂所采用的溶剂可选自具有5至20个碳原子,更优选5至12个碳原子的芳香族和脂肪族直链、支链和环状烃或其混合物。合适的溶剂包括苯、甲苯、枯烯、二甲苯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷和壬烷。己烷和戊烷是特别优选的。

镁化合物通常以上述溶剂中的10至50重量%的溶液形式提供。典型的可商购得到的镁化合物,特别是二烷基镁溶液是20-40重量%的甲苯或庚烷溶液。

用于制备烷氧基镁化合物的反应可在40℃至70℃的温度下进行。根据所使用的镁化合物和一种或多种醇选择最合适的温度。

第4至6族的过渡金属化合物优选为钛化合物,最优选为卤化钛,如TiCl4

用于制备本发明所用的催化剂的内部给体(ID)优选选自非邻苯二甲酸羧(二)酸的(二)酯、1,3-二醚、衍生物及其混合物。特别优选的给体是单不饱和二羧酸的二酯,特别是属于包括丙二酸酯类、马来酸酯类、琥珀酸酯类、柠康酸酯类、戊二酸酯类、环己烯-1,2-二甲酸酯类和苯甲酸酯类以及其任何衍生物和/或混合物的组的酯。优选的实例是取代马来酸酯类和柠康酸酯类,最优选柠康酸酯类。

在乳液法中,两相液-液体系可以通过以下方式形成:简单搅拌和可选地加入(另外的)溶剂和添加剂,如湍流最小化剂(TMA)和/或乳化剂和/或乳液稳定剂,如表面活性剂,它们以本领域中已知的方式用于促进乳液的形成和/或稳定乳液。优选地,表面活性剂为丙烯酸或甲基丙烯酸聚合物。特别优选的是无支链的C12至C20(甲基)丙烯酸酯,如聚甲基丙烯酸(十六烷基)酯和聚甲基丙烯酸(十八烷基)酯及其混合物。如果使用湍流最小化剂(TMA),优选选自具有6至20个碳原子的α-烯烃单体的α-烯烃聚合物,如聚辛烯、聚壬烯、聚癸烯、聚十一碳烯或聚十二碳烯或其混合物。最优选的是聚癸烯。

通过沉淀或乳液-固化法获得的固体颗粒产品用芳香族和/或脂肪族烃类,优选用甲苯、庚烷或戊烷,洗涤至少一次,优选至少两次,最优选至少三次。催化剂可以进一步干燥,如通过蒸发或用氮气冲洗,或者可以不经任何干燥步骤而将其浆化成油状液体。

最终获得的“非邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂期望地是颗粒形式,一般平均粒径范围为5至200μm,优选10至100μm。颗粒致密,孔隙率低,表面积低于20g/m2,更优选低于10g/m2。通常,在催化剂成分中Ti的用量为1至6重量%,Mg的用量为10至20重量%,给体的用量为10至40重量%。

催化剂的制备的详细描述公开于WO 2012/007430、EP 2 610 271和EP 2 610272,其通过引用结合在这里。

“邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂通过以下方式制备

a)使MgCl2和C1-C2醇的喷雾结晶或乳液固化的加合物与TiCl4反应

b)在所述C1至C2醇与式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯之间发生酯交换反应形成内部给体的条件下将阶段a)的产物与式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯反应

其中R1’和R2’独立地至少是C5烷基

c)洗涤阶段b)的产物,或

d)可选地将步骤c)的产物与额外的TiCl4反应。

“邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂是按照例如专利申请WO 87/07620、WO 92/19653、WO 92/19658和EP 0 491 566中的定义生产的。这些文件的内容通过引用包括在本文中。

首先形成了MgCl2与C1-C2醇的式MgCl2*nROH的加合物,其中R为甲基或乙基,且n为1至6。乙醇优选作为醇使用。

先熔融然后被喷雾结晶或乳液固化的加合物被用作催化剂载体。

在下一步中,将喷雾结晶或乳液固化的式MgCl2*nROH的加合物与TiCl4接触,其中R是甲基或乙基,优选乙基,n为1至6,以形成钛化载体,接着进行以下步骤

·在所述钛化载体中加入

(i)式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯,其中R1’和R2’独立地至少是C5-烷基,如至少是C8-烷基,

或优选

(ii)式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯,其中R1’和R2’相同,并且至少是C5-烷基,如至少是C8-烷基,

或更优选

(iii)选自由以下各项组成的组的式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯:邻苯二甲酸丙基己酯(PrHP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)和邻苯二甲酸二(十三烷基)酯(DTDP),仍更优选地,式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯是邻苯二甲酸二辛酯(DOP),如邻苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二(乙基己)酯,特别是邻苯二甲酸二(乙基己)酯,

以形成第一产物,

·使所述第一产品经受合适的酯交换条件,即高于100℃,优选100至150℃之间,更优选130至150℃之间的温度,使得所述甲醇或乙醇与式(I)的所述邻苯二甲酸二烷基酯的所述酯基进行酯交换,以形成优选至少80摩尔%,更优选90摩尔%,最优选95摩尔%的式(II)的邻苯二甲酸二烷基酯

其中R1和R2是甲基或乙基,优选乙基,

式(II)的邻苯二甲酸二烷基酯为内部给体,和

·回收所述酯交换产物作为主催化剂成分(组分(i))。

在一个优选的实施方案中,式MgCl2*nROH的加合物(其中R为甲基或乙基,n为1至6)熔化,然后熔体优选由气体注入冷却的溶剂或冷却的气体中,从而加合物结晶成形态上有利的形式,例如在WO 87/07620中描述的。

该结晶加合物优选用作催化剂载体,并反应为本发明中有用的主催化剂,如WO92/19658和WO 92/19653所述。

通过萃取去除催化剂残留物,获得钛化载体和内部给体的加合物,其中来自酯醇的基团已经改变。

如果载体上有足够的钛,它将充当主催化剂的活性元素。

否则,在上述处理后要重复进行钛化处理,以确保有足够的钛浓度,从而确保有活性。

优选地,根据本发明使用的“邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂最多含有2.5重量%的钛,优选最多含有2.2%重量%,更优选最多含有2.0重量%。其给体含量优选在4至12重量%之间,更优选在6与10重量%之间。

更优选地,根据本发明使用的“邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂是通过以下方式生产的:使用乙醇作为醇和使用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)作为式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯,产生邻苯二甲酸二乙酯(DEP)作为内部给体化合物。

还更优选地,根据本发明使用的“邻苯二甲酸”齐格勒-纳塔主催化剂是实施例部分所述的催化剂;尤其是使用邻苯二甲酸二辛酯作为式(I)的邻苯二甲酸二烷基酯。

为了生产根据本发明的多相丙烯共聚物(HECO),所用的催化剂体系优选除了特殊的齐格勒-纳塔主催化剂(“非邻苯二甲酸”或“邻苯二甲酸”)之外,还包括作为组分(ii)的有机金属助催化剂。

因此,优选从由以下各项组成的组选择助催化剂:三烷基铝,如三乙基铝(TEA),氯化二烷基铝和倍半氯化烷基铝。特别优选三乙基铝(TEA)。

所用催化剂体系的组分(iii)是由式(IIIa)或(IIIb)代表的外部给体。式(IIIa)定义如下

Si(OCH3)2R2 5 (IIIa)

其中R5代表具有3至12个碳原子的支链烷基基团,优选具有3至6个碳原子的支链烷基基团,或具有4至12个碳原子的环状烷基,优选具有5至8个碳原子的环状烷基。

特别优选的是,R5选自由异丙基、异丁基、异戊基、叔丁基、叔戊基、新戊基、环戊基、环己基、甲基环戊基和环庚基组成的组。

式(IIIb)定义如下

Si(OCH2CH3)3(NRxRy) (IIIb)

其中Rx和Ry可以相同或不同,代表具有1至12个碳原子的烃基。

Rx和Ry独立地选自由以下各项组成的组:具有1至12个碳原子的直链脂肪族羟基、具有1至12个碳原子的支链脂肪族羟基和具有1至12个碳原子的环状脂肪族羟基。特别优选的是,Rx和Ry独立地选自由以下各项组成的组:甲基、乙基、正丙基、正丁基、辛基、癸基、异丙基、异丁基、异戊基、叔丁基、叔戊基、新戊基、环戊基、环己基、甲基环戊基和环庚基。

更优选地,Rx和Ry相同,仍更优选地,Rx和Ry都是乙基。

更优选地,外部给体具有式(IIIa),如二环戊基二甲氧基硅烷[Si(OCH3)2(环戊基)2]、二异丙基二甲氧基硅烷[Si(OCH3)2(CH(CH3)2)2]。

最优选地,外部给体是二环戊基二甲氧基硅烷[Si(OCH3)2(环戊基)2](D-给体)。

在进一步的实施方案中,齐格勒-纳塔主催化剂可以通过以下方式被改性:在催化剂体系的存在下使乙烯基化合物聚合,该催化剂体系包含特殊的齐格勒-纳塔主催化剂(组分(i))、外部给体(组分(iii))和可选的助催化剂(组分(iii)),该乙烯基化合物具有下式:

CH2=CH-CHR3R4

其中R3和R4一起形成5-或6-元的饱和、不饱和或芳香环,或独立地代表包含1至4个碳原子的烷基,根据本发明,将改性催化剂用于制备多相丙烯共聚物(HECO)。聚合后的乙烯基化合物可充当α-成核剂。

用于制备根据本发明使用的聚合物成核剂的优选乙烯基单体特别是乙烯基环烷烃,特别是乙烯基环己烷(VCH)、乙烯基环戊烷和乙烯基-2-甲基环己烷、3-甲基-1-丁烯、3-乙基-l-己烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-l-戊烯或其混合物。

尤其优选的是,聚合物成核剂选自聚乙烯基烷烃或聚乙烯基环烷烃的组,特别是聚乙烯基环己烷(polyVCH)、聚乙烯基环戊烷、聚乙烯基-2-甲基环己烷、聚-3-甲基-1-丁烯、聚-3-乙基-l-己烯、聚-4-甲基-1-戊烯、聚苯乙烯、聚对甲基苯乙烯、聚乙烯基降冰片烷(polyvinylnorbornane)或其混合物。最优选的化合物是聚乙烯基环己烷(polyVCH)。

关于催化剂的改性,参考国际申请WO 99/24478、WO 99/24479,特别是WO 00/68315,关于催化剂改性的反应条件以及聚合反应,将其通过引用结合在本文中。

添加剂(AD)

如上所述,根据本发明的组合物必须包含循环聚合物组合物(RPC)和多相丙烯共聚物(HECO),并可能包含额外的添加剂(AD)。然而,循环聚合物组合物(RPC)和多相丙烯共聚物(HECO)分别本身可能已经含有添加剂。因此,当根据本发明谈论“添加剂(AD)”时,添加剂是指除了分别在循环聚合物组合物(RPC)和多相丙烯共聚物(HECO)中已经存在的添加剂之外添加的。

典型的添加剂(AD)是α-成核剂(特别是在"多相丙烯共聚物(HECO)"部分下定义的),稳定剂,如紫外线稳定剂、受阻胺稳定剂(HALS)、工艺稳定剂(如亚磷酸酯)、长期稳定剂(如硫代增效剂和酚类抗氧化剂),烷基自由基清除剂,润滑剂,加工助剂,颜料和发泡剂。这些添加剂可商购得到,并例如描述于Hans Zweifel的2009年第6版“Plastic AdditivesHandbook”(第1141至1190页)。

此外,根据本发明,术语“添加剂”还包括载体材料,特别是聚合物载体材料,活性添加剂可分散在其中。也就是说,根据本发明,“添加剂”还涵盖含有聚合物载体材料(如聚丙烯)和前一段提到的活性添加剂的母料。

在讨论本发明的组合物时,添加剂(AD)的量如上文所指出的。

管道

在进一步实施方案中,基于管道的重量,本发明涉及一种包含至少90重量%,更优选至少95重量%的根据本发明的组合物的管道。在一个尤其优选的实施方案中,管道由根据本发明的组合物组成。

本发明还涉及一种根据本发明的管道,其特征在于该管道的根据ISO 1167在应力水平为2.5MPa和温度为95℃下测量的压力测试性能超过1000小时。

本发明进一步提供了一种用于生产根据本发明的管道的方法,其包括以下步骤:

a)可选地制备根据本发明的组合物

b)将所述组合物挤出成管道的形状。

根据本发明的管道一般是按照本领域中已知的方法来生产的。因此,根据一种优选方法,将本发明的组合物通过环形口模挤出至所需的内径,然后将本发明的组合物冷却。

挤出机优选在相对较低的温度下操作,因此应避免过度的热量积聚。具有超过15,优选至少20,特别是至少25的高长径比L/D的挤出机是优选的。现代挤出机的L/D比通常为约30至35。

聚合物熔体通过环形口模挤出,环形口模可以布置成端部进料或侧面进料构造。侧面进料口模经常是以其轴线平行于挤出机的轴线安装的,需要在与挤出机的连接处进行直角转弯。侧面进料口模的优点是芯轴可以延伸穿过口模,这使得,例如,冷却水管道容易接近芯轴。

在塑料熔体离开口模后,它被校准至正确的直径。在一种方法中,挤出物被引导到金属管(校准套)。在挤出物的外部施加真空压力,以便使塑料压在管壁上。

根据另一种方法,离开口模的挤出物被引导到中心有穿孔部分的管中。通过穿孔抽取轻微的真空,以将管道保持在定径室的壁上。

在确定尺寸后,管道被冷却,通常是在长度为约5米以上的水浴中。

用途

如上所述,本发明还涉及将本发明中定义的多相丙烯共聚物(HECO)在管道中作为循环聚合物组合物(RPC)的增容剂的用途。

因此,本发明尤其涉及多相丙烯共聚物(HECO)在管道中作为循环聚合物组合物(RPC)的增容剂的用途,

其中

(a)所述多相丙烯共聚物(HECO)具有

(a1)在9至18重量%的范围内的根据ISO 16152在25℃下测定的二甲苯冷可溶物(XCS)级分,

(a2)在0.05至1.5g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg),

(b)基于循环聚合物组合物(RPC)的重量,循环聚合物组合物(RPC)包含至少80重量%的循环聚丙烯,

其中进一步将所述多相丙烯共聚物(HECO)、所述循环聚合物组合物(RPC)和可选添加剂(AD)共混,以形成作为管道的一部分的组合物,

其中还进一步

(c)多相丙烯共聚物(HECO)和循环聚合物组合物(RPC)之间的重量比[(HECO)/(RPC)]在1.1至7.0的范围内,和

(d)基于组合物的重量,多相丙烯共聚物(HECO)与循环聚合物组合物(RPC)的总重量百分比[(HECO)+(RPC)]为至少85重量%。

优选地,多相丙烯共聚物(HECO)、循环聚合物组合物(RPC)和可选添加剂(AD)以组合物的形式使用,尤其是以本发明定义的组合物的形式使用。

因此,关于根据本发明的组合物中各组分的量的优选实施方案,参考上文提供的信息。另外,关于该组合物的各个组分的优选实施方案,参考上文提供的信息。

在下文中,通过优选实施例的方式描述本发明。

实施例

测量方法

除非另外定义,以下术语的定义和测定方法适用于本发明的上述一般描述以及以下实施例。

熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)根据ISO 1133在230℃和2.16kg的负荷下测定。

通过NMR光谱法对微观结构进行量化

采用定量核磁共振(NMR)光谱法来量化聚合物的共聚单体含量和共聚单体序列分布。采用对1H和13C分别在400.15和100.62MHz下操作的Bruker Advance III 400 NMR光谱仪在溶液状态中记录定量的13C{1H}NMR光谱。所有光谱使用13C优化的10mm延长温度探头在125℃下记录,对所有气动装置使用氮气。将约200mg的材料连同乙酰丙酮铬(III)(Cr(acac)3)溶解在3ml的1,2-四氯乙烷-d2(TCE-d2)中,得到弛豫剂在溶剂中的65mM溶液(Singh,G.,Kothari,A.,Gupta,V.,Polymer Testing 28 5(2009),475)。为了确保溶液的均匀性,在加热块中的初始样品的制备后,将NMR管在旋转烘箱中进一步加热至少1小时。插入磁体后,管以10Hz旋转。选择该设置主要是为了高分辨率并且由于准确乙烯含量的量化被定量地需要。采用无NOE的标准单脉冲激发,使用优化的顶锥角(tip angle)、1s循环延迟和双级WALTZ16去偶方案(Zhou,Z.,Kuemmerle,R.,Qiu,X.,Redwine,D.,Cong,R.,Taha,A.,Baugh,D.Winniford,B.,J.Mag.Reson.187(2007)225;Busico,V.,Carbonniere,P.,Cipullo,R.,Pellecchia,R.,Severn,J.,Talarico,G.,Macromol.Rapid Commun.2007,28,1128)。每个光谱总共采集6144(6k)个瞬态信号。

使用专有计算机程序对定量13C{1H}NMR光谱进行处理、积分并且从积分确定相关定量性质。使用溶剂的化学位移,所有化学位移间接参考在30.00ppm处的乙烯嵌段(EEE)的中心亚甲基基团。即使该结构单元不存在,这种方法也允许可比较的参考。可观察到对应于乙烯的掺入的特征信号(Cheng,H.N.,Macromolecules 17(1984),1950)。

对于聚丙烯均聚物,所有的化学位移内部参考在21.85ppm处的甲基全同立构五单元组(mmmm)。

观察到与区域缺陷(Resconi,L.,Cavallo,L.,Fait,A.,Piemontesi,F.,Chem.Rev.2000,100,1253;Wang,W-J.,Zhu,S.,Macromolecules 33(2000),1157;Cheng,H.N.,Macromolecules 17(1984),1950)或共聚单体对应的特征信号。

通过在23.6-19.7ppm之间甲基区域的积分,校正任何与感兴趣的立体序列无关的位点,来量化立构规整度分布(Busico,V.,Cipullo,R.,Prog.Polym.Sci.26(2001)443;Busico,V.,Cipullo,R.,Monaco,G.,Vacatello,M.,Segre,A.L.,Macromoleucles 30(1997)6251)。

具体来说,通过从立体序列的特定积分区域中减去有代表性的区域缺陷和共聚单体积分,校正了区域缺陷和共聚单体对立构规整度分布量化的影响。

全同立构规整度在五单元组水平上确定并报告为全同立构五单元组(mmmm)序列占所有五单元组序列的百分比:

[mmmm]%=100*(mmmm/所有五单元组之和)

2,1-赤式区域缺陷的存在是通过17.7和17.2ppm处的两个甲基位点的存在来表明的,并由其他特征位点证实。

未观察到与其他类型区域缺陷对应的特征信号(Resconi,L.,Cavallo,L.,Fait,A.,Piemontesi,F.,Chem.Rev.2000,100,1253)。

使用17.7和17.2ppm处的两个特征甲基位点的平均积分,量化2,1-赤式区域缺陷的量。

P21e=(Ie6+Ie8)/2

1,2初级插入丙烯的数量是基于甲基区域进行量化的,并对包含在该区域内的与初级插入无关的位点和不包含在该区域内的初级插入位点进行校正。

P12=ICH3+P12e

丙烯的总量被量化为初级插入丙烯和所有其他存在的区域缺陷之和。

P=P12+P21e

对所有丙烯的2,1-赤式区域缺陷的摩尔百分比进行量化。

[21e]摩尔%=100*(P21e/P)

对于共聚物,观察到对应于乙烯的掺入的特征信号(Cheng,H.N.,Macromolecules17(1984),1950)。

在也观察到区域缺陷(Resconi,L.,Cavallo,L.,Fait,A.,Piemontesi,F.,Chem.Rev.2000,100,1253;Wang,W-J.,Zhu,S.,Macromolecules 33(2000),1157;Cheng,H.N.,Macromolecules 17(1984),1950)的情况下,需要校正这些缺陷对共聚单体含量的影响。

使用Wang等人的方法(Wang,W-J.,Zhu,S.,Macromolecules 33(2000),1157),通过在13C{1H}光谱中的整个光谱区域上的多个信号的积分对共聚单体分数进行量化。选择这种方法是因为其稳健性和在需要时说明区域缺陷的存在的能力。对积分区域进行轻微调整以提高在所遇到的共聚单体含量的整个范围内的适用性。

对于在PPEPP序列中仅观察到孤立乙烯的体系,对Wang等人的方法进行了修改以减少已知不存在的位点的非零积分的影响。这种方法降低了对此类体系中乙烯含量的过高估计,并且通过将用于确定绝对乙烯含量的位点数量减少至以下来实现:

E=0.5(Sββ+Sβγ+Sβδ+0.5(Sαβ+Sαγ))

通过使用这组位点,相应的积分方程变为:

E=0.5(IH+IG+0.5(IC+ID))

使用在Wang等人的文章中使用的相同符号(Wang,W-J.,Zhu,S.,Macromolecules33(2000),1157)。用于绝对丙烯含量的方程未作修改。

由摩尔分数计算共聚单体掺入的摩尔百分数:

E[摩尔%]=100*fE

由摩尔分数计算共聚单体掺入的重量百分数:

E[重量%]=100*(fE*28.06)/((fE*28.06)+((1-fE)*42.08))

使用Kakugo等人(Kakugo,M.,Naito,Y.,Mizunuma,K.,Miyatake,T.Macromolecules 15(1982)1150)的分析方法,确定了共聚单体在三单元组水平上的序列分布。选择该方法是由于其稳健性并对积分区域轻微调整,以增加对更广泛的共聚单体含量的适用性。

苎烯量化使用固相微萃取法(HS-SPME-GC-MS)通过标准添加进行。

向20mL顶空小瓶中称取50mg研磨样品,在加入不同浓度的苎烯和玻璃包覆的磁力搅拌棒后,用内衬有硅酮/PTFE的磁帽封住小瓶。使用微型毛细管(10pL)向样品中加入已知浓度的稀释苎烯标准品。加入0、2、20和100ng相当于0mg/kg、0.1mg/kg、1mg/kg和5mg/kg的苎烯,此外,标准量6.6mg/kg、11mg/kg和16.5mg/kg的苎烯与本应用中测试的一些样品结合使用。为了量化,使用了在SIM模式下采集的离子-93。通过顶空固相微萃取法富集挥发性组分,使用2cm稳定的弯曲50/30pm DVB/Carboxen/PDMS纤维,在60℃下持续20分钟。脱附直接在270℃的GCMS系统的加热进样口中进行。

GCMS参数:

柱子:30m HP 5MS 0.25*0.25

进样器:无分流,带有0.75mm的SPME衬垫,270℃

温度程序:-10℃(1min)

载气:氦气5.0,31cm/s线速度,恒定流量

MS:单四极杆,直接接口,接口温度280℃

采集:SIM扫描模式

扫描参数:20-300amu

SIM参数:m/Z 93,100ms停留时间

总游离脂肪酸含量

脂肪酸的定量使用顶空固相微萃取法(HS-SPME-GC-MS)通过标准添加进行。

在20mL顶空小瓶中称取50mg研磨样品,在加入不同浓度的苎烯和玻璃包覆的磁力搅拌棒后,用内衬有硅酮/PTFE的磁帽封住小瓶。使用10μL微型毛细管,将已知浓度的稀释游离脂肪酸混合物(乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸和辛酸)标准品以三种不同浓度添加到样品中。添加0、50、100和500ng相当于每种个别酸的0mg/kg、1mg/kg、2mg/kg和10mg/kg。除了丙酸(这里使用的是离子74)以外的所有酸都使用SIM模式下采集的离子60进行定量。

GCMS参数:

柱子:20m ZB Wax plus 0.25*0.25

进样器:分流比(split)5:1,带有玻璃内衬的分体式衬垫,250℃

温度程序:40℃(1min)@6℃/min至120℃,@15℃至245℃(5min)

载气:氦气5.0,40cm/s线速度,恒定流量

MS:单四极杆,直接接口,接口温度220℃

采集:SIM扫描模式

扫描参数:46-250amu 6.6次扫描/秒

SIM参数:m/z 60,74,6.6次扫描/秒

FTIR光谱法

通过FTIR光谱法测定循环聚合物组合物中的组分及其用量:

分辨率:2cm-1

压塑试样层厚:约100μm

变迹:强

方法:透射

聚丙烯:1167cm-1

聚苯乙烯:1601.5cm-1

聚酰胺:3300cm-1

滑石:3676cm-1

白垩:1797cm-1

至100重量%的其余部分为聚乙烯

简支梁缺口冲击强度根据ISO 179 1eA在23℃下使用根据EN ISO 1873-2注塑的80×10×4mm3测试棒测定。

拉伸模量根据ISO 527-2(十字头速度=50mm/min;23℃)使用EN ISO 1873-2中描述的注塑试样(狗骨形状,4mm厚度)测定。

聚合物的密度根据IS0 1183-1:2004方法A在根据EN IS0 1872-2(2007年2月)制备的压塑试样上测定,其单位为g/cm3

二甲苯冷可溶物(XCS)含量根据ISO 16152;第一版;2005-07-01在25℃下测定。

特性粘度(IV)根据1999年10月DIN ISO 1628/1测定(在十氢化萘中在135℃下)。

热挠曲温度(HDT)根据ISO 75 A在1.8MPa的负荷下使用根据EN ISO 1873-2注塑的80×10×4mm3测试棒测定。

氧化诱导时间(OIT)在200℃下根据ISO11357-6用TA仪器Q20测定。根据ISO11357-1,用铟和锡对仪器进行了校准。每个聚合物样品(圆柱形,直径为5mm,厚度为0.5±0.05mm)被放置在敞开的铝坩埚中,在氮气中以20℃min-1的速率从25℃加热到200℃,气体流速为50mL min-1,使其静置5min后,将气氛切换为氧气,流速也为50mL min-1。样品保持在恒定的温度下,并记录与氧化有关的放热热量。氧化诱导时间是从氧气流动开始到氧化反应起始的时间间隔。

管道压力测试

压力测试性能根据ISO 1167测量。在该测试中,试样在95℃的高温下,在水包水的情况下,暴露于2.5MPa的恒定周向(环向)应力。以小时为单位记录失效时间。测试是在传统管材挤出设备上生产的管道上进行的,这些管道的直径为110mm,壁厚为4mm。

FNCT(全缺口蠕变试验)是根据ISO 16770测定的。试样为压塑板(厚度为10mm)。试样在80℃和4MPa下在水溶液中进行应力实验。每个样品测试3个试样。使用三次测量结果的平均值来报告以小时为单位的时间。

落锤冲击测试是在-10℃下进行的。

为了实际测试抗冲击性,管道根据EN 1411采用阶梯法经受外部冲击。在该测试中,一系列管道在-10℃下进行调节,并经受从不同高度落下的锤击。因此,H50[=mm]表示50%的管道失效的高度。

调节温度:-10℃;调节周期:60min;调节:在空气中;打击器:d25;重量:10kg。

环刚度测试根据ISO 9969在+23℃下对直径110mm且壁厚4mm的管道进行。

实施例

许多共混物使用DIPOLEN PP生产,DIPOLEN PP是一种富含聚丙烯的循环塑料材料(来自Mtm Plastics GmbH,根据2014年2月规格的材料)作为循环聚合物组合物(RCP)。在每个共混物中加入15至40重量%的多相丙烯共聚物(HECO)作为增容剂。

在同向旋转双螺杆挤出机上通过熔融共混法制备了组合物。将聚合物熔体混合物排出并造粒。

在下文中,将更详细地说明所使用的组分:

循环聚合物组合物(RCP):DIPOLEN PP

表1:Dipolen PP的组成

表2:DIPOLEN PP中的苎烯含量

表3:Dipolen PP中的总脂肪酸含量

多相丙烯共聚物(HECO)

催化剂的制备

首先,0.1摩尔MgCl2×3EtOH在常压反应器中在惰性条件下悬浮在250ml癸烷中。将溶液冷却至-15℃的温度,并在将温度保持在所述水平下的同时加入300ml的冷TiCl4。然后,将浆液温度缓慢提高至20℃。在此温度下,向浆液中加入0.02摩尔的邻苯二甲酸二(乙基己)酯(DOP)。加入邻苯二甲酸酯后,在90分钟内将温度提高到135℃,并将浆液静置60分钟。然后,再加入300ml的TiCl4,并将温度在135℃下保持120分钟。此后,从液体中过滤催化剂,并用300ml的80℃庚烷洗涤6次。然后,将固体催化剂组分过滤并干燥。催化剂及其制备概念,如在专利出版物EP 491 566、EP 591 224和EP 586 390中作了一般性描述。

为了制备HECO,如下文所示,将三乙基铝(TEAL)、二环戊基二甲氧基硅烷(D-给体)、如上述生产的催化剂和乙烯基环己烷(VCH)加入油,如矿物油,例如Technol 68(40℃下的运动粘度为62至74cSt)中,用量为使得TEAL/Ti为125mol/mol,TEAL/D给体为5mol/mol,VCH/固体催化剂的重量比为1:1。将混合物加热到60至65℃,使其反应直到反应混合物中未反应的乙烯基环己烷的含量为~150ppm。最终油-催化剂浆液中的催化剂浓度为10至20重量%。

表4:多相丙烯共聚物(HECO)的聚合条件

C2 乙烯

IV 特性粘度

XCS 二甲苯冷可溶物级分

H2/C3比 氢气/丙烯比率

C2/C3比 乙烯/丙烯比率

Loop 环管反应器

1/2 GPR 1/2气相反应器

将多相丙烯共聚物(HECO)与0.1重量%Irgafos 168、0.15重量%Irganox 1010和0.2重量%Irganox PS802熔融混合。

表5:组合物的性能

管道的生产方式如下:

表5中的组合物以下列方式被挤出成实壁管:

外直径:110mm

壁厚:4mm

挤出机是Kraus Maffei 36D的单螺杆挤出机,螺杆直径为45mm

温度分布:机筒区:220/220/215/210/210℃;

120kg/h;生产线速度1.56m/min

表6:管道的性能

IE1 IE2 IE3
管道压力测试95℃;2.5MPa [h] 1960 1900 900
环刚度 [kN/m<sup>2</sup>] 8.9 7.8 7.5
落锤阶梯 [mm] 2610 2480 2180

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