聚合物产物、膜、模塑制品、片材、粒子、纤维和聚合物制造方法_5

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22将罐121中储存的压缩性流体W恒定的压力和恒定的流速供应至反 应器皿127。加料锅125储存催化剂,所述催化剂被加入到反应器皿127中的原材料。阀 (123, 124, 126, 129)被打开或关闭W在将罐121中储存的压缩性流体经由加料锅125供应 至反应器皿127的通道与将所述压缩性流体在不通过加料锅125的情况下供应至反应器皿 127的通道之间切换。
[0173] 在开始聚合之前,将开环聚合性单体、引发剂和催化剂混合物预先容纳在反应器 皿127中。反应器皿127为耐压器皿,其配置成使预先容纳的开环聚合性单体、引发剂和催 化剂混合物,从罐121供应的压缩性流体,W及从加料锅125供应的催化剂彼此接触,W进 行开环聚合性单体的开环聚合。注意,催化剂可预先容纳在反应器皿127中。而且,反应器 皿127可设置有用于除去蒸发产物的气体出口。反应器皿127包括加热器,其配置成对原材 料和压缩性流体进行加热。而且,反应器皿127包括揽拌装置,其配置成对原材料和压缩性 流体进行揽拌。当在原材料和所产生的聚合物产物之间存在密度差时,可通过经由揽拌装 置进行揽拌而防止所产生的聚合物产物沉降,且因此聚合反应可更均匀和定量地进行。阀 128在聚合反应完成后打开,从而将聚合物产物P从反应器皿127排出。
[0174] 实施例
[01巧]下文中通过实施例和对比例更具体地解释本实施方式,但实施例绝不应解释为限 制本发明的范围。
[0176] (实施例 1-1)
[0177] 通过图7中所示的间歇系统的聚合反应装置400进行碳酸亚乙醋的开环聚合。下 面描述聚合反应装置400的结构。
[0178] ?罐121:碳酸气瓶
[0179] ?加料锅125 :将1/4英寸SUS316导管夹在阀(124, 129)之间,并将所得物用作加 料锅。
[0180] ?反应器皿127 :使用由SUS316形成的100血耐压器皿。向所述反应器皿加入作 为开环聚合性单体的液体碳酸亚乙醋(制造商:Tokyo化emicalIn化StryCo. ,Ltd.,烙 点:37°C)和作为引发剂的月桂醇的混合物(摩尔比率:99/l)108g。
[0181] 而且,在实施例1-1中,向反应器皿127加入相对于开环聚合性单体1摩尔%的辛 酸锡和DMAP的混合物(质量比率:50/50)。
[0182] 操作计量累122和打开阀(123, 126)W将罐121中储存的二氧化碳在不通过加 料锅125的情况下供应至反应器皿127。将反应器皿127用二氧化碳吹扫,并将溫度设为 170°C,之后将反应器皿127的内部压力调节至15MPa。在反应器皿127中进行碳酸亚乙醋的 聚合反应4小时。在反应完成后,打开阀128W将反应器皿127的内部溫度和压力逐渐返回 至常溫和环境压力,并将反应器皿127中的聚合物产物(聚碳酸亚乙醋)W股料(strand) 的形式从设置在阀128边缘的挤出帽取出。在将聚合物产物在1(TC的水中浸溃后,将股料 用切割机切割,并干燥从而获得粒料(pellet)。实施例1-1中聚合物的制造条件示于表1-1 中。注意,表中的共混比率和聚合密度是W如下方式测定的。<共混比率[原材料/(压缩 性流体+原材料)]〉
[0183] 由W下方程计算共混比率[原材料/(压缩性流体+原材料)]。
[0184] 超临界二氧化碳的空间体积:IOOmL-Ilg/1. 1 (原材料的比重)=90mL
[0185] 超临界二氧化碳的质量:90血XO. 213(二氧化碳在170°C、15MPa的比重)= 19. 17
[0186] 共混比率:11邑八11邑+19. 17g) = 0. 36
[0187] 注意,原材料的质量在其中原材料浓度高的条件下确定为54g,且在其中原材料浓 度低的条件下确定为llg。
[0188] <聚合密度〉
[0189] 至于聚合密度,使用参考文献中公开的值。
[0190] ?参考文献
[0191] R.Span和W.Wa即er
[0192] "ANewEquationofStateforCarbonDioxidecoveringtheFluidRegion fromtheTriplePointTemperaturetoHOOKatPressuresuptoSOOMPa"
[0193] J.Phys.Qiem.Ref.Data25,pp. 1509-1596 (1996)
[0194] 接着,W如下方式对实施例1-1的粒料进行W下评价:开环聚合性单体含量、重均 分子量、分子量分布、氧化物单元含量、气体阻隔性质、耐热性(热稳定性)和UV稳定性。结 果不于表1-1中。
[0195] <开环聚合性单体含量〉
[0196] 获得的聚合物产物中的残留开环聚合性单体含量是根据"与由合成树脂例如 聚締控形成的食品包装有关的自主标准(Voluntarystandardassociatedwithfood packagingformedof曰syntheticresin,suchaspolyolefin),第;次修订片反,2004 年 6月增补,第3部分,卫生测试方法,pl3"中描述的测量方法测定的。具体地,将聚合物产物 均匀地溶解在二氯甲烧中。向得到的溶液加入丙酬和环己烧的混合溶液W使聚合物产物再 沉积。将如获得的上清液提供至装有火焰电离检测器(FID)的气相色谱(GC),W分离开环 聚合性单体(残留的包含碳酸醋的开环聚合性单体)。通过内标法对分离的单体残留物进 行定量测定,从而测定聚合物产物中的开环聚合性单体含量。注意,GC测量是在如下条件 下进行的。各表中所示的术语"ppm"表示质量分数。
[0197] [GC测量条件]
[019引 ?柱:毛细管柱伽-17MS,由J&W制造,30m(长度)X0. 25mm(内径),膜厚度: 0. 25Jim)
[0199] ?内标物:2,6-二甲基-丫-化喃酬
[0200] ?柱流速:1. 8血/min
[020。 ?柱溫:50°C1分钟,W25°C/min的恒定加热速率加热至320°C,将溫度保持在 320°C5 分钟。
[0202] ?检测器:火焰电离(FID)
[0203] <聚合物产物的分子量〉
[0204] 聚合物产物的分子量是通过凝胶渗透色谱法(GPC)在如下条件下测量的。
[020引?装置:GPC-8020 (由TosohCo巧oration制造)
[0206] ?柱:TSKG2000版L和G4000HXL(由TosohCo巧oration制造)
[0207] ?溫度:40°C [020引?溶剂:氯仿
[0209] ?流速:1.(MVmin
[0210] 注入具有0. 5质量%浓度的样品(ImL)W在W上条件下测量聚合物产物的分子量 分布。使用利用单分散聚苯乙締标准样品获得的分子量校正曲线由获得的分子量分布计算 聚合物产物的数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)。注意,分子量分布是通过将Mw除WMn 而获得的值。
[0211] <氧化物单元含量的测量〉
[0212] 使用核磁共振(NMR)的结果计算在开环聚合性单体的聚合期间作为脱簇副产物 产生的氧化物单元的含量。NMR的测量条件如下。
[0213] ?装置JEOLLtd.
[0214] ?溶剂:気代氯仿
[0215] ?测量目标:质子
[0216] 氧化物单元含量是基于通过NMR的图谱分析获得的聚合物产物中包含的氧化物 单元对碳酸醋单元(碳酸醋基团)和氧化物单元(酸基团)之和的比率(摩尔比率)计算 的。
[0217] <环状低聚物含量的测量〉
[021引环状低聚物含量的测量方法没有特别限制。环状低聚物含量是通过凝胶渗透色谱 法(GPC)在如下条件下测量的。
[0219] ?装置:GPC-8020 (由TosohCo巧oration制造)
[0220] ?柱:TSKG2000版L和G4000HXL(由TosohCo巧oration制造)
[0221] ?溫度:4(TC
[0222] ?溶剂:氯仿 [022引?流速:0. 5血/min
[0224] 注入具有0. 5质量%浓度的样品(ImL)W在W上条件下测量聚合物产物的分子量 分布。环状低聚物含量是由使用单分散聚苯乙締标准样品获得的聚合物产物的分子量分布 确定的。
[0225] <气体阻隔性质〉
[0226] 根据ASTM-D1434测量样品(例如,膜)的氧气透过速率(transmissionrate),并 将其确定为气体阻隔性质的评价值。具体地,所述值越低,气体阻隔性质约优选。具体地, 氧气透过速率是通过氧气透过速率测量装置(〇X-TRAN2/21MU由MOCON制造)在其中溫度 为23°C和湿度为30%、65%或90%的恒定的溫度和恒定的湿度条件下测量的。
[0227] 气体阻隔性质数据的单位为Barrer。获得的值度arrer)等于将通过如下获得的 商乘WlQin而获得的值:将在标准溫度和压力下对于测量时间(秒)而言通过测试膜的气 体的立方厘米数乘W膜厚(cm)获得的乘积(分子)除W暴露于气体的膜的面积(cm2)、时 间和通过膜的水银的每厘米的分压差(分母)。
[022引-评价标准-
[0229] A:0.OOl或更大,但小于0. 05
[0230] B:0. 05或更大,但小于0. 1
[0231] C:0.1 或更大
[0232] <耐热性的评价方法(烙点,单位:°C)〉
[023引 通过差示扫描量热仪值SC) (Q2000,由TAInstruments制造)根据JISK7121对 聚合物产物进行测量,且由获得的DSC曲线测定其烙点。
[0234] <UV稳定性的评价方法〉
[0235] 将聚合物样品暴露于短波UV光一定时间(典型地10分钟)且设定距离光源的距 离(典型地I英寸或更短)。
[0236] 记录聚合物样品在暴露前后的颜色,并计算黄度指数的变化(AYI)。
[0237] -评价标准-[023引A:小于5
[0239] B:5或更大,但小于10
[0240] C: 10 或更大
[0241] (实施例1-2至1-9和对比例1-1)
[0242] W与实施例1-1中相同的方式制造实施例1-2至1-9和对比例1-1的聚合物产 物,条件是如表1-1或表1-2中所示的改变如下项目的至少之一:其为单体的类型、催化剂 的类型、催化剂的共混比率、引发剂的量、聚合压力、聚合反应溫度、聚合密度、反应时间、共 混比率[原材料/(压缩性流体+原材料)]、W及加入催化剂的顺序。注意,在对比例1-1 中使用仅一种类型的催化剂制造聚合物。在其中在混合后加入催化剂的情况下,预先向加 料锅125装入催化剂,并在使反应器皿127中的开环聚合性单体和引发剂混合后将加料锅 125中的催化剂供应至混合物。而且,在实施例1-5、1-6和1-9中,通过向反应器皿127中 加入相对于开环聚合性单体1摩尔%的甲苯作为夹带剂进行聚合反应。
[0243] 通过改变累的流速控制压力。
[0244] W与实施例1-1中相同的方式由各所制造的聚合物产物获得粒料。而且,W与实 施例1-1中相同的方式进行评价。结果示于表1-1和1-2中。
[0245] 根据W上实施例,通过减少氧化物单元含量可获得具有优异的气体阻隔性质且防 止UV和热稳定性下降的聚合物产物。
[0246] 表 1-1
[0247]
[024引 表 1-2
[0249]
[0250](实施例2-1至2-6和对比例1-2)
[0巧1] <片材的制造〉
[0巧2] W与实施例1-1中相同的方式各自制造实施例2-1至2-6和对比例1-2的粒料,条 件是如表2中所示的改变单体的类型、催化剂的类型、催化剂的共混比率、引发剂的量、聚 合压力、聚合反应溫度、聚合密度、反应时间、共混比率[原材料/(压缩性流体+原材料)]、 W及加入催化剂的顺序。注意,在对比例1-2中,使用仅一种催化剂制造聚合物。在其中在 混合后加入催化剂的情况下,预先向加料锅125装入催化剂,并在使反应器皿127中的开环 聚合性单体和引发剂混合后将加料锅125中的催化剂供应至混合物。
[0巧3] 将各获得的粒料通过配备有具有1,OOOmm宽度的T-模头且具有90mm的螺杆直径 的单螺杆挤出机(SE-90CV,由TO甜IBAMCHI肥CO. ,LlU制造)W挤出溫度215°C烙融和 挤出,并将其附着至溫度设定为40°C的流延漉,从而获得具有350ym厚度的片材。
[0巧4]〈片材板塑制品的制造〉
[0巧5] 使用热板压机(FKH型小型加热压力成形机,由AsanoL油oratories,Ltd.制造) 和侣模具,使用片材的制造例中获得的各片材作为材料,模塑长度250mm、宽度200mm且深 度30mm的尺寸的盒状容器。模塑期间加热的热板的溫度(热软化溫度)为120°C,模具的 表面溫度为117°C,且得到形状所需的加热时间、冷却时间、注料(shot)周期分别为10秒、5 秒和15秒。模塑的半成品通过使用化omson模头的切割机切割,从而获得片材模塑制品。 [0256] <片材和片材模塑制品的评价〉
[0巧7] 基于如下评价标准评价获得的片材和片材模塑制品。而且,W与实施例1-1中相 同的方式评价各获得的模塑粒子。结果示于表2中。注意,据认为在使用相同的聚合物产 物的粒料和模塑制品之间的物理性质的差异是由成形期间施加的热和压力的影响导致的。 [0巧引-片材的评价-
[0巧9] 对长度1,OOOmm和宽度1,OOOmm的尺寸的样品进行目视观察,并且确认是否存在 呈现得像鱼眼的异物。
[0260] A:不存在看起来像鱼眼的异物。
[0261] B:存在1-2个看起来像鱼眼的异物。
[026引 C:存在3个W上看起来像鱼眼的异物。
[0263] -片材模塑制品的评价-
[0264] 制造一百个片材模塑制品样品,并且基于如下标准评价其模塑性和外观。
[0265] A:在模塑性和外观方面没有问题。
[0266] B:在模塑性和外观方面有轻微
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