丙烯抗冲共聚物和方法_3

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] 在一种实施方式中,结构(II)包括%、1?3和R4各自为异丙基。R2、R5-RjP R1Q_R14 各自为氢。
[0100] 催化剂组合物包括助催化剂。本申请所用的"助催化剂"是能够将前催化剂转化 成活泼的聚合催化剂的物质。助催化剂可包括以下物质的氢化物、烷基物质(alkyls)或者 芳基化物(aryls):铝、锂、锌、锡、镉、铍、镁、及其组合。在一种实施方式中,助催化剂是式 R nAlX3 n表示的烃基铝化合物,其中n = 1、2或者3, R是烷基,和X是卤化物或者烷氧基化 物。合适的助催化剂的非限制性实例包括三甲基铝、三乙基铝、三异丁基铝、和三正己基铝。
[0101] 在一种实施方式中,助催化剂是三乙基铝。铝与钛的摩尔比为约5:1至约500:1, 或者约10:1至约200:1,或者约15:1至约150:1,或者约20:1至约100:1,或者约30:1至 约60:1。在另一实施方式中,铝与钛的摩尔比为约35:1。
[0102] 在一种实施方式中,本发明的催化剂组合物包括外电子给体。本申请所用的"外电 子给体"(或者"EED")是独立于前催化剂的形成所添加的化合物,包括至少一个能够供给 一对电子给金属原子的官能团。"混合的外电子给体"(或者"MEED")是两种或者更多种外 电子给体的混合物。不受任何具体的理论限制,认为在催化剂组合物中提供一种或者多种 外电子给体影响构成单元聚合物(formant polymer)的以下性质:立构规整度水平(即,二 甲苯可溶物),分子量(即,熔体流动性),分子量分布(MWD),熔点和/或低聚物含量。
[0103] 在一种实施方式中,外电子给体可选自以下的一种或者多种:硅化合物、双配位 的化合物、胺、醚、羧酸酯、酮、酰胺、氨基甲酸酯、膦、磷酸酯、亚磷酸酯、磺酸酯、砜、亚砜、前 述的任何组合。
[0104] 在一种实施方式中,EED是具有通式(VII)的硅化合物:
[0105] (VII)
[0106] SiRjOR,)^
[0107] 其中R每次出现时独立地为氢或者烃基或者氨基,任选取代有一个或者多个含有 一个或者多个第14,15,16,或者17族杂原子的取代基。R含有至多20个原子(不算氢和 卤素在内)。R'是C 12。烷基,和m是0,1,或2。在一种实施方式中,R是C612芳基,烷基芳 基或者芳烷基,C 3 12环状烯丙基,C i 2。直链烷基或者链烯基,C 3 12支化的烷基,或者C 3 12环 状氨基,R'是C14烷基,和m是1或者2。
[0108] 用于EED的合适的硅化合物的非限制性实例包括二烷氧基硅烷,三烷氧基硅烷, 和四烷氧基硅烷例如二环戊基二甲氧基硅烷(DCPDMS),二异丙基二甲氧基硅烷,二(全氢 异喹啉基)二甲氧基硅烷,甲基环己基二甲氧基硅烷,四乙氧基硅烷,正丙基三甲氧基硅 烷,正丙基三乙氧基硅烷,二乙基氨基三乙氧基硅烷,二(三甲基甲硅烷基甲基)二甲氧基 硅烷,及其任何组合。
[0109] 在一种实施方式中,催化剂组合物包括活性限制剂(ALA)。本申请所使用的"活性 限制剂"("ALA")是在升高的温度下(即,大于约85°C的温度)降低催化剂活性的材料。 ALA抑制或者以其它方式防止聚合反应器混乱并且确保聚合方法的连续性。典型地,齐格 勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂的活性随着反应器温度的升高而增加。齐格勒-纳塔催 化剂也通常在所产生的聚合物的软化点温度附近保持高活性。通过放热聚合反应产生的热 可导致聚合物粒子形成聚集体,并且最终可能导致聚合物生产过程的连续性中断。ALA在升 高的温度降低催化剂的活性,由此防止反应器混乱,降低(或者防止)粒子聚集,并且确保 聚合方法的连续性。
[0110] ALA可以是或者可以不是EED和/或MEED的组分。活性限制剂可为羧酸酯,二醚, 聚(亚烷基二醇),琥珀酸酯,二醇酯,及其组合。该羧酸酯可为脂族或者芳族,单-或者 多-羧酸酯。合适的羧酸酯的非限制性实例包括苯甲酸酯,脂族C 2 4。单-/二-羧酸的C : 4。 烷基酯,c21(]。(聚)二醇的c2 4。单-/多-羧酸酯衍生物,C 2 1(]。(聚)二醇醚,及其任何组合。 羧酸酯的另外的非限制性实例包括月桂酸酯,肉豆蔻酸酯,棕榈酸酯,硬脂酸酯,油酸酯,癸 二酸酯,和(聚)(亚烷基)二醇,及其混合物。在另一实施方式中,ALA是肉豆蔻酸异丙基 酯或者癸二酸二正丁基酯。
[0111] 催化剂组合物可包括任何前述外电子给体和任何前述活性限制剂的组合。可将该 外电子给体和/或活性限制剂单独添加到反应器中。可替换地,可提前将外电子给体和活 性限制剂混合到一起,然后作为混合物添加到催化剂组合物中和/或添加到反应器中。
[0112] 该方法包括,在第一聚合反应器中,在聚合条件下,使丙烯与含有取代的亚苯基芳 族二酯的催化剂组合物接触,形成活性的基于丙烯的聚合物。本申请所用的"聚合条件"是 在聚合反应器内适合于促进催化剂组合物和烯烃之间的聚合反应形成期望的聚合物的温 度和压力参数。聚合工艺可为在一个、或者多于一个反应器中操作的气相,淤浆,或者本体 聚合工艺。
[0113] 要理解在聚合反应器内提供氢气是聚合条件的组成之一。在聚合过程中,氢气是 链转移剂,且影响所得聚合物的分子量(和相应的熔体流动速率)。聚合工艺可包括前聚合 步骤和/或前活化步骤。
[0114] 可将一种或者多种烯烃共聚单体与丙烯一起引入到第一聚合反应器中,与催化剂 反应并形成聚合物,或者聚合物粒子的流化床。合适的烯烃单体的非限制性实例包括乙烯 (对于本公开的目的,认为乙烯是a -烯烃),C4 2。a -烯烃,例如1- 丁稀,1-戊稀,1-己烯, 4_甲基-1-戊烯,1-庚烯,1-辛烯,1-癸烯,1-十二碳烯等。在一种实施方式中,将丙烯引 入到第一聚合反应器中形成丙烯均聚物。
[0115]在一种实施方式中,该方法包括使第一聚合反应器中的A1:EED的摩尔比保持在 小于5. 0,或者为2. 0至小于5. 0。不受特定的理论限制,认为小于5. 0的A1:EED摩尔比 (同时存在取代的亚苯基芳族二酯)有助于通过提高或者通过其它方式改善构成单元基于 丙烯的聚合物的结晶度而形成具有高刚性和高熔体流动性的基于丙烯的聚合物。
[0116] 在一种实施方式中,该方法包括将单一的EED添加到第一聚合反应器中。该单一 的 EED 是 DCPDMS。
[0117]本方法有利地超越了如前面所述的反应器级别的高刚性基于丙烯的聚合物的氢 使用限制,产生具有高刚性和高熔体流动性的基于丙烯的聚合物,而没有减粘裂化一用于 增加MFR的常规技术。本申请所用的术语"减粘裂化"(或者"裂化")是聚合物热和/或 化学降解成较小的聚合物链片段。减粘裂化典型地包括将聚合物(例如聚丙烯)在自由基 引发剂(例如过氧化物)存在下置于熔体状态,从而使该聚丙烯降解成较小的聚丙烯链片 段。减粘裂化是反应器后的过程。应该理解用于生产丙烯抗冲共聚物的本发明的方法是反 应器内的聚合方法。因此用于生产丙烯抗冲共聚物的本发明的方法不包括减粘裂化。
[0118]减粘裂化具有许多副作用例如形成分解产物(其常常导致味道和食品不相容性 问题),增加的成本,和聚合物刚性的降低。减粘裂化增加熔体流动性但是降低聚合物的重 均分子量。减粘裂化改变起始聚合物的物理和化学结构。例如,减粘裂化的聚丙烯均聚物将 显示出相对于具有相同MFR的未裂化的丙烯聚合物具有物理和/或机械性质的降低(即, 较低的拉伸模量,较低的挠曲模量)。
[0119]在一种实施方式中,本发明的方法形成未裂化的基于丙烯的聚合物。"未裂化的" 聚合物没有经受减粘裂化过程。换句话说,未裂化的聚合物是非热和/或非-化学降解的 聚合物。未裂解的聚合物不显示出与分子量相关的物理和/或机械性质(例如挠曲模量和 /或拉伸性质)的降低,而相同MFR的减粘裂化的聚合物是显示这种降低的。此外,未裂化 的聚合物不经历分解产物(其常常导致味道和食品不相容性问题),而减粘裂化的聚合物 是经历分解产物的。
[0120] 在一种实施方式中,该方法包括形成具有一种或者多种以下性质的基于丙烯 的聚合物:⑴未裂化的丙烯均聚物;(ii)MFR大于100g/10min,或者100g/10min至 200g/10min ; (iii)二甲苯可溶物含量小于3wt%,或者约0? lwt%至小于2. Owt% ;和/或 (iv)TMF大于约165°C,或者大于170°C。
[0121] 在一种实施方式中,未裂化的基于丙烯的聚合物是丙烯均聚物。在进一步的实施 方式中,该基于丙烯的聚合物具有低毒性或者没有毒性,低的或者没有分解产物,和低的或 者没有令人不愉快的味道。基于丙烯的聚合物是不含邻苯二甲酸酯的。
[0122] 将活性的基于丙烯的聚合物引入到第二聚合反应器,并使其在第二反应器中,在 聚合条件下,与至少一种烯烃接触形成丙烯抗冲共聚物。形成的丙烯抗冲共聚物包括取代 的亚苯基芳族二酯(即,催化剂组合物的内电子给体)。本申请所用的"活性的基于丙烯的 聚合物"是一种聚合物,其含有在聚合条件下暴露于烯烃时能够进一步聚合的量的活性催 化剂(通常包埋在其中)。活性的基于丙烯的聚合物是在第一反应器中进行的前述聚合方 法的产物。活性的基于丙烯的聚合物可以或者可以不在SCA和/或ALA存在下生产。在另 一实施方式中,第一聚合反应器和第二聚合反应器串联操作(即,相连的气相反应器),由 此将来自第一聚合反应器的流出物流装入第二聚合反应器,并将一种或者更多另外的(或 者不同的)烯烃单体添加到第二聚合反应器中来继续聚合。
[0123] 在一种实施方式中,该方法包括形成一种丙烯抗冲共聚物,其挥发物含量小于约 30 y g/g,或者为约5 y g/g至约30 y g/g,或者约10 y g/g至约27 y g/g,根据VW标准PV3341 测得。不受任何具体的理论束缚,认为存在取代的亚苯基芳族二酯(单独,或者与氏/(:3比 组合)有助于得到的丙烯抗冲共聚物的低水平挥发物含量。本申请所用的"挥发物"是在 室温或者稍高的温度从聚合物中作为蒸汽驱除出的含碳物质。挥发物的非限制性实例是在 聚合反应期间形成的低分子量低聚物。
[0124] 在一种实施方式中,内电子给体是取代的亚苯基芳族二酯。因此,取代的亚苯基芳 族二酯存在于所述基于丙烯的聚合物,丙烯/乙烯共聚物,及其组合中。
[0125] 本发明的丙烯抗冲共聚物的低量的挥发物含量有利地减少,或者消除接下来的吹 扫过程。常规的丙烯抗冲共聚物典型地需要氮气吹扫和/或蒸汽吹扫(持续几天)以便将 挥发物含量减少至可接受的水平一对于要求低挥发物含量的应用例如食品容器应用尤其 是这样。本发明的丙烯抗冲共聚物的低挥发物含量降低了吹扫时间或者完全消除了吹扫过 程。
[0126] 在一种实施方式中,聚合方法包括保持在第二聚合反应器中的氢比丙烯("H 2/C3") 的摩尔比大于0. 1,或者为0. 1至0.3,或者为0.2至0.3。申请人出乎意料地发现,在这个 H2/C3摩尔比下同时存在取代的亚苯基芳族二酯时的聚合反应出乎意料地有助于在最终丙 烯抗冲共聚物中的低挥发物含量。
[0127] 在齐格勒-纳塔聚合反应过程中增加H2/Cjf尔比的不期望的副作用是相应地增 加低分子量低聚物的生产。这些低分子量低聚物是挥发性的并且有助于构成单元聚合物中 的高挥发物含量。出乎意料的是,随着H 2/C3摩尔比增加,在本发明的催化剂组合物中提供 取代的亚苯基芳族二酯出乎意料地在构成单元聚合物中保持非常低的挥发物含量(即,小 于30yg/g挥发物含量)。换言之(Stated differently),具有取代的亚苯基芳族二酯的 本发明的催化剂组合物使得能够在聚合反应过程中以
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