聚合物产物、膜、模塑制品、片材、粒子、纤维和聚合物制造方法_4

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定的。例如,在其中通过T-模 头方法加工聚乳酸的情况下,片材加工可通过如下进行:通过设置在T-模头的出口处的挤 出模塑装置,将被加热(优选地加热至15(TC-25(rC的范围)的聚合物产物挤出,从而将所 述聚合物产物从该T-模头作为片材排出。
[0140] 在本实施方式中,模塑制品为使用模具加工的制品。模塑制品的定义包括由模塑 制品形成的零件(例如托盘的柄)、和配备有模塑制品的产品(例如具有柄的托盘)、W及 板塑制品本身。
[0141] 加工方法没有特别限制,且可W用于热塑性树脂的常规方法进行加工。其实例包 括注射模塑、真空模塑、压缩模塑(compressionmolding)、真空压缩模塑和压模(压机模 压成型,pressmolding)。模塑制品可通过如下获得:使在前述制造方法中获得的聚合物产 物烙融,接着注射模塑。而且,模塑制品可通过使用模具对在前述制造方法中获得的片材进 行压模W赋予形状而获得。用于赋予形状的加工条件是取决于聚合物产物的类型和所使用 的装置而适当确定的。例如,在其中使用模具通过压模赋予本实施方式的聚乳酸片材W形 状的情况下,模具的溫度可设定在l〇〇°C-150°C的范围内。在其中通过注射模塑赋予形状 的情况下,将被加热至150°C-250°C的溫度的聚合物产物注射到模具中,并且将模具的溫 度设定至约2(TC-8(TC的范围,W通过注射模塑进行加工。
[0142] 对于一般意图常规使用的聚碳酸醋具有大残留率的金属催化剂、有机溶剂和单 体。在其中将运样的聚碳酸醋加热和形成为片材的情况下,例如,得到的片材的外观可由于 残留的异物(例如金属催化剂、有机溶剂和单体)呈现为鱼眼的形状而受损,或者片材的强 度可降低。在其中运样的聚碳酸醋通过模塑或注射模塑成型时,类似地,外观可受损,或者 强度可降低。
[0143] 另一方面,本实施方式的片材和模塑制品使用在不使用有机溶剂的制造方法中制 造的聚碳酸醋,不含有机溶剂,具有极低的有机低聚物含量(其为10, OOOppm或更少),且具 有5(K)ppm或更少的残留的开环聚合性单体含量。因此,所述片材和模塑制品具有优异的安 全性和气体阻隔性质。从而,本实施方式的片材和模塑制品虽然其用途没有特别限制但广 泛用作工业材料、日用品、农业产品、食品、医药品、和化妆品用的片材、包装材料、或托盘。 在其中获得的聚合物产物为具有生物降解性的聚合物例如聚乳酸和聚己内醋的情况下,通 过利用聚合物产物的其中不包含有机溶剂和金属原子的特性,所述聚合物产物对于该聚合 物产物可被吸收到人体中的用途(例如,用于食品的包装材料、化妆品、和药品用的医用片 材)可为有效的。
[0144] < 纤维〉
[0145] 在前述制造方法中获得的聚合物产物也可应用于纤维,例如单丝和复丝。注意,在 本实施方式中,纤维的定义不仅包括单独的纤维,例如单丝,而且包括由纤维构成的中间产 品,例如纺织织物和无纺布,W及包含纺织织物或无纺布的产品例如面罩。
[0146] 在本实施方式中,在纤维的单丝的情况下,纤维通过如下制造:将在前述制造方法 中获得的聚合物产物根据常规方法烙融纺丝、冷却和拉伸,从而将所述聚合物产物形成为 纤维。取决于用途,可在各单丝上根据常规方法形成涂层,并且所述涂层可包含抗真菌剂和 着色剂。而且,在无纺布的情况下,所述纤维例如通过如下制造:将聚合物产物烙融纺丝、冷 却、拉伸、开纤(splitting)、沉积和进行热处理,从而将所述聚合物产物形成为无纺布。所 述聚合物产物可包含添加剂例如抗氧化剂、阻燃剂、UV吸收剂、抗静电剂、抗真菌剂、和粘合 剂树脂。添加剂可在聚合反应期间、或者在聚合反应后的后续步骤中混入。替代地,可在烙 融捏合期间,将添加剂加入至从反应器皿取出的聚合物产物并且与其混合。
[0147] 在本实施方式中获得的纤维使用在不使用有机溶剂的制造方法中制造的聚碳酸 醋,不含有机溶剂,具有极低的环状低聚物含量(其为10, OOOppm或更少),且具有5(K)ppm 或更少的残留开环聚合性单体含量。因此,所述纤维具有优异的安全性和气体阻隔性质。从 而,本实施方式的纤维被广泛地应用于单丝的各种用途,例如钓鱼线、渔网、外科缝合线、医 用材料、电气机械设备材料、汽车材料和工业材料。进一步地,本实施方式的纤维被广泛应 用于无纺布的各种用途,例如渔业或农业材料、±木工程和建筑材料、内部附件、汽车部件、 包装材料、日用品和卫生材料。
[014引(聚合物产物的其它实施方式)
[0149] <第二实施方式〉
[0150] 随后,解释作为不同于前述第一实施方式的第二实施方式的方面。在第一实施方 式的制造方法中,反应定量地进行而几乎没有留下任何单体残留物。使用前述特性,在第二 实施方式的第一方法中,通过如下合成作为复合物的聚合物产物:使用在第一实施方式的 制造方法中制造的聚合物产物,W及进一步加入一种或多种类型的开环聚合性单体。而且, 在第二实施方式的第二方法中,通过如下形成复合物:在压缩性流体的存在下连续地混合 包括在第一实施方式的制造方法中制造的聚合物产物在内的两种或更多种聚合物。注意, 在本实施方式中,术语"复合物"是指包含两种或更多种聚合物链段(通过W多级进行单体 的聚合而获得)的共聚物,或者两种或更多种聚合物产物(通过W多级进行单体的聚合而 获得)的混合物。
[0151] 在下文中解释作为复合物的一个实例的与丙交醋的共聚物的制造方法。<< 第一方 法和装置〉〉
[0152] 根据第一方法,使第一开环聚合性单体通过与第一实施方式中相同的聚合步骤经 由开环聚合而聚合(第一聚合步骤),从而获得第一聚合物产物。使获得的第一聚合物产物 和第二开环聚合性单体连续地彼此接触,W使第一聚合物产物和第二开环聚合性单体聚合 (第二聚合步骤)。注意,第一方法可根据需要进一步包括其它步骤。
[0153] 根据第一方法的聚合物产物的制造可通过图5A和5B中所示的复合物制造装置 200实现。图5A和5B各自是说明复合物制造装置的示意图。如图5A中所示,复合物制造 装置200包括具有与聚合反应装置100相同的结构的第一聚合反应装置201、和第二聚合反 应装置202。第二聚合反应装置的精确结构示于图5B中。第二聚合反应装置202包括罐 (221,227)、计量进料器222、计量累228、接触单元229、反应单元233和压力控制阀234。
[0154] 罐221储存第二开环聚合性单体。注意,在第一方法中,第二开环聚合性单体为不 同于第一开环聚合性单体的开环聚合性单体。第二开环聚合性单体可选自W上作为开环聚 合性单体列出的那些,且其实例包括丙交醋和己内醋。罐227储存压缩性流体。罐227中 储存的压缩性流体没有特别限制,但其优选与在第一聚合反应装置201中使用的压缩性流 体相同,W均匀地进行聚合反应。注意,罐227可储存气体或固体,所述气体或固体在供应 至接触单元229的过程期间或者在接触单元229内在施加热或压力时转变成压缩性流体。 在此情况下,罐227中储存的气体或固体在施加热或压力时在接触单元229中转变成图2 的(1)、似或(3)的状态。
[01巧]计量进料器222计量罐21中储存的第二开环聚合性单体并且将所计量的第二开 环聚合性单体连续地供应至接触单元229。计量累228将罐227中储存的压缩性流体W恒 定的压力和恒定的流速连续地供应至接触单元229。
[0156] 接触单元229由耐压装置或导管构成,其配置成使从罐221供应的第二开环聚合 性单体与从罐227供应的压缩性流体连续地接触,从而使原材料溶解或烙融。向接触单元 229的容器设置入口 229a和入口 229b,从罐227供应的压缩性流体通过计量累228从入口 229a引入,从罐221供应的第二开环聚合性单体通过计量进料器222从入口 229b引入。而 且,向接触单元229设置加热器229c,其配置成对供应的第二开环聚合性单体和压缩性流 体进行加热。注意,至于接触单元229,使用与聚合反应装置100的接触单元9类似的单元。
[0157] 反应单元233由耐压导管或导管状装置构成,且在反应单元233的一端配备有入 口 233a和入口 233b,溶解或烙融的作为中间产物的第一聚合物产物从入口 233a引入,在接 触单元229中溶解或烙融的第二开环聚合性单体从入口 233b引入。入口 233a用耐压管道 230a连接至第一聚合反应装置201的出口。运里,第一聚合反应装置201的出口是指例如 如下的出口 :第一聚合反应装置201的反应单元的导管或圆筒的边缘、计量累的出口、和压 力控制阀16的出口。在任何情况下,第一聚合反应装置201中产生的聚合物产物可在不返 回至大气压的情况下供应至反应单元233。
[0158] 而且,在反应单元233的另一端,设置复合物出口,通过使第一聚合物产物和第二 开环聚合性单体聚合而获得的复合物产物从该复合物出口排出。而且,反应单元233配备 有加热器233c,其配置成对通过使进料的聚合物产物与第二开环聚合性单体聚合而获得的 复合物产物进行加热。注意,在本实施方式中,使用与聚合反应装置100中的反应单元13 相同的反应单元作为反应单元233。压力控制阀234配置成通过利用反应单元233内部和 外部之间的压力差将在反应单元233中聚合的复合物产物PP排出到反应单元233之外。
[0159] 注意,包含S种或更多种链段的复合物产物PP可通过串联和重复地设置图5B的 聚合反应装置202而获得。
[0160] 在第一方法中,在第一聚合反应装置201中,使第一开环聚合性单体(例如,碳酸 亚乙醋)在低于其烙点的溫度下聚合,且在反应定量地完成之后,在第二聚合反应装置202 中,进一步使第二开环聚合性单体(例如,丙交醋)在高于其烙点的溫度下聚合。结果,获 得共聚物。第一方法是非常有效的,因为反应可在等于或低于开环聚合性单体的溫度下进 行并且单体残留物的量少,且可定量地产生共聚物。
[0161] <<第二方法和装置〉〉
[0162] 作为聚合物产物的制造方法的第二方法包括在压缩性流体的存在下连续地混合 两种或更多种聚合物产物(混合步骤),且可根据需要进一步包括其它步骤。前述两种或更 多种聚合物产物的实例包括通过第一开环聚合性单体的开环聚合获得的第一聚合物产物 与通过第二开环聚合性单体的开环聚合获得的第二聚合物产物的组合。
[0163] 在第二方法中使用的复合物制造装置包括配置成在压缩性流体的存在下连续地 混合两种或更多种聚合物产物的共混装置,且可根据需要进一步包括其它装置。复合物制 造装置为管状共混器皿,其包括在一端(上游侧)的两个或更多个入口、和在另一端的复合 物出口,所述两种或更多种聚合物产物从所述两个或更多个入口引入,通过混合所述两种 或更多种聚合物产物而获得的复合物从所述复合物出口排出。所述两个或更多个入口优选 分别连接至两个或更多个聚合物制造装置的两个或更多个出口。聚合物产物的制造可合适 地通过该复合物制造装置进行。
[0164] 随后,参照图6解释在第二方法中使用的复合物制造装置。图6为说明复合物制 造装置的示意图。复合物制造装置300包括聚合反应装置(301曰,30化)(其各自具有与聚 合反应装置100相同的结构)、共混装置302和压力控制阀303。
[0165] 在复合物制造装置300中,共混装置302的聚合物产物入口 302a用耐压管道331 连接至聚合反应装置(301曰,30化)的出口(33化,331c)。运里,聚合反应装置(301曰,30化) 的出口是指反应单元的导管或圆筒的边缘、计量累的出口或压力控制阀的出口。在任何情 况下,在聚合反应装置(301曰,30化)中产生的聚合物产物P可在不返回至环境压力的情况 下供应至共混装置302。结果,各聚合物产物P的粘度在压缩性流体的存在下降低,且因此 可在共混装置302中在较低的溫度下混合两种或更多种聚合物产物。注意,图6说明其中 通过向管道331设置仅一个连接器331a而平行地设置两个聚合反应装置(301曰,30化)的 实例,但是通过设置多个连接器可平行地设置=个或更多个聚合反应装置。
[0166] 共混装置302没有特别限制,条件是其能够混合从聚合反应装置(301a,30化)供 应的多种聚合物产物。共混装置的实例包括配备有揽拌装置的共混装置。至于揽拌装置, 优选的是单螺杆揽拌装置、其中螺杆彼此晒合的双螺杆揽拌装置、包括彼此晒合或者重叠 的多个揽拌元件的双轴混合器、包括彼此晒合的螺旋揽拌元件的捏合机、和静态混合器。 在共混装置302中用于混合聚合物产物的溫度(混合溫度)可W与设定各聚合反应装置 (301a,30化)的反应单元中的聚合反应溫度类似的方式设定。注意,共混装置302可单独包 括用于将压缩性流体供应至待混合的聚合物产物的系统。作为复合物出口的一个实例的压 力控制阀303为用于调节通过在共混装置302中混合聚合物产物而获得的复合物产物PP 的流速的装置。
[0167] 在第二方法中,使包含幾基键的开环聚合性单体和另一开环聚合性单体(例如, 碳酸亚乙醋和丙交醋)分别在聚合反应装置(301曰,30化)中在压缩性流体的存在下聚合 (聚合步骤),并将通过聚合获得的聚合物产物在压缩性流体中共混从而获得共聚物(混合 步骤)。聚合物产物(例如聚碳酸醋)在其被再次加热至等于或高于其烙点的溫度时典型 地倾向于分解,即使在其中聚合物产物包含最少量的单体残留物的情况下也是如此。第二 方法是非常有效的,因为用压缩性流体烙融的低粘性的聚碳酸醋在等于或低于其在环境压 力下的烙点的溫度下共混,且因此可防止外消旋化或热劣化。
[016引注意,可通过组合第一方法和第二方法来对共聚物进行混合。
[0169] <第^实施方式〉
[0170] 随后,针对与前述第一实施方式不同的点解释第S实施方式。在第S实施方式中, 通过间歇系统的过程制造聚合物产物。首先,参照图7解释在间歇系统的过程中使用的聚 合反应装置400。图7为说明间歇系统的聚合步骤的系统图。在图7的系统图中,聚合反应装 置400包括罐121、计量累122、加料锅125、反应器皿127和阀(123, 124, 126, 128, 129)。如 图7中所示,将前述装置用耐压管道130连接。而且,向管道130设置连接器(130曰,13化)。 [017。 罐m储存压缩性流体。注意,罐m可在其中储存气体或固体,所述气体或固体 在供应至反应器皿127的过程期间或者在反应器皿127内在施加热或压力时转变成压缩性 流体。在此情况下,罐121中储存的气体或固体在施加热或压力时在反应器皿127中转变 成图2的(1)、似、或(3)的状态。
[0172] 计量累1
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