稳定聚合物组合物及其制备方法_3

文档序号:9457201阅读:来源:国知局
6-五甲基-4-哌啶基)正丁基-3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基丙二酸酯;1-(2-羟 基乙基)-2, 2, 6, 6-四甲基-4-羟基哌啶和琥珀酸的缩合物;N,V -双(2, 2, 6, 6-四 甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺和4-叔辛基氨基-2, 6-二氯-1,3, 5-三嗪的直链或 环状缩合物;三(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基-)次氮基三乙酸酯;四(2, 2, 6, 6-四甲 基-4-哌啶基)-1,2, 3, 4-丁烷四甲酸酯;1,1' -(1,2-乙烷二基)-双(3, 3, 5, 5-四甲 基哌嗪酮);4_苯甲酰基-2, 2, 6, 6-四甲基哌啶;4-硬脂氧基-2, 2, 6, 6-四甲基哌啶; 双(1,2, 2, 6, 6-五甲基哌啶基)-2-正丁基-2-(2-羟基-3, 5-二叔丁基苄基)-丙二酸 酯,3-正辛基-7, 7, 9, 9-四甲基-1,3, 8-三氮杂螺[4. 5]癸烷-2, 4-二酮;双(1-辛氧 基-2, 2, 6, 6-四甲基哌啶基)癸二酸酯;双(1-辛氧基-2, 2, 6, 6-四甲基-哌啶基)琥 珀酸酯,N,N'-双(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺和4-吗啉基-2, 6-二 氯-1,3, 5-三嗪的直链或环状缩合物;2-氯-4, 6-双(4-正丁基氨基-2, 2, 6, 6-四甲基哌 啶基)_1,3, 5-二嗪和1,2-双(3-氨基丙基氨基)乙烧的缩合物;2-氯-4, 6-二-(4-正 丁基氨基-1,2, 2, 6, 6-五甲基哌啶基)-1,3, 5-三嗪和1,2-双(3-氨基丙基氨基)乙 烷的缩合物;8-乙酰基-3-十二烷基-7,7,9,9-四甲基-1,3,8-三氮杂螺-[4. 5]癸 烷-2, 4-二酮;3-十二烷基-1-(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)吡咯烷-2, 5-二酮;3-十二 烷基-1-(1,2, 2, 6, 6-五甲基-4-哌啶基)吡咯烷-2, 5-二酮;4-十六烷氧基-和4-硬 脂氧基-2, 2, 6, 6-四甲基哌啶的混合物;N,f -双(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)六亚 甲基二胺和4-环己基氨基-2, 6-二氯-1,3, 5-三嗪的缩合物;1,2-双(3-氨基丙基-氨 基)乙烷,2, 4, 6-三氯-1,3, 5-三嗪和4-丁基氨基-2, 2, 6, 6-四甲基哌啶(CAS登记 号[136504-96-6])的缩合物;1,6-己二胺,2, 4, 6-三氯-1,3, 5-三嗪,N,N-二丁胺和 4_ 丁基氨基_2, 2, 6, 6-四甲基哌啶的缩合物;N-(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)-正十二 烷基-琥珀酰亚胺,N-(1,2, 2, 6, 6-五甲基-4-哌啶基)-正十二烷基琥珀酰亚胺,2-十一 烷基-7, 7, 9, 9-四甲基-1-氧杂-3, 8-二氮杂-4-氧基-螺[4, 5]癸烷;7, 7, 9, 9-四 甲基-2-环十一烷基-1-氧杂-3, 8-二氮杂-4-氧代螺-[4, 5]癸烷和表氯醇的反应 产物;1,1-双(1,2, 2, 6, 6-五甲基-4-哌啶氧基羰基)-2-(4-甲氧基-苯基)-乙烯, N,N'-双-甲酰基-N,N'-双(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺,4-甲氧基亚 甲基马来酸与1,2, 2, 6, 6-五甲基-4-羟基哌啶,聚[甲基丙基-3-氧基-4- (2, 2, 6, 6-四甲 基-4-哌啶基)]硅氧烷的二酯;马来酸酐-α -烯烃共聚物与2, 2, 6, 6-四甲基-4-氨基哌 啶或1,2, 2, 6, 6-五甲基-4-氨基哌啶的反应产物;2, 4-双[N-(l-环己氧基-2, 2, 6, 6-四 甲基哌啶-4-基)-N- 丁基氨基]-6- (2-羟基乙基)氨基-1,3, 5-三嗪,1- (2-羟基-2-甲基 丙氧基)-4-十八酰氧基-2, 2, 6, 6-四甲基哌啶;5- (2-乙基己酰基)氧基甲基-3, 3, 5-三 甲基-2-吗啉;5-(2-乙基己酰基)氧基甲基-3, 3, 5-三甲基-2-吗啉;2, 4-双[(1-环己氧 基-2, 2, 6, 6-哌啶-4-基)丁基氨基]-6-氯-S-三嗪与N,N'-双(3-氨基丙基)乙二胺) 的反应产物;1,3,5_三(N-环己基-N-(2, 2, 6, 6-四甲基哌嗪-3-酮-4-基)氨基)-S-三 嗪和1,3,5_三(N-环己基-N-(1,2, 2, 6, 6-五甲基哌嗪-3-酮-4-基)氨基)-S-三嗪;或 其组合。受阻胺稳定剂的胺氧化物也包括于本发明中。
[0093] 示例性的羟胺化合物包括,但不限于N,N-二苄基羟胺、N,N-二乙基羟胺、 N,N-二辛基羟胺、N,N-二月桂基羟胺、N,N-二十四烷基羟胺、N,N-二十六烷基羟 基-胺、N,N -二十八烷基轻胺、N-十六烷基-N-十八烷基轻胺、N-十七烷基-N-十八烷基 羟胺、N,N -二烷基羟胺、N,N-二叔丁基羟胺、N-环己基羟胺、N-环十二烷基羟胺、N,N-二 环己基羟胺、N,N-二苄基羟胺、N,N-二癸基羟基-胺、N,N-二(椰油烷基)羟胺、N,N-二 (C20-C22烷基)羟胺、和衍生自氢化牛脂胺(即,N,N-二(牛脂烷基)羟胺)的N,N-二烷 基羟胺、以及含有任何前述的混合物。
[0094] 根据本发明优选的实施方式,主抗氧化剂是酚类抗氧化剂。
[0095] 根据本发明的实施方式,主抗氧化剂以范围从约30wt%至约89wt%的基于稳定 剂组合物总重量的量包含于稳定剂组合物中。例如,稳定剂组合物可以包含约35wt%至约 85wt %、约40wt %至约80wt %、约45wt %至约75wt %、或约50wt %至约70wt %的主抗氧化 剂。
[0096] (d)含有P原子的稳定剂
[0097] 根据本发明,稳定组合物可以包含含有P原子的稳定剂。含有P原子的稳定剂包括 有机亚磷酸酯化合物、有机亚膦酸酯化合物、其他对聚合物提供稳定效应的有机磷化合物。 含有P原子的稳定剂可以具体选自包含亚磷酸酯和亚膦酸酯的组。
[0098] 稳定剂组合物可以含有0至约59wt%的基于稳定剂组合物总重量的磷类稳定剂。 磷类稳定剂与(a)、(b)或(c)中的至少一个的重量比为1或低于1,优选低于1。例如,磷 类稳定剂与抗酸剂(a)的重量比可以为1:1,或约1:2,或约1:4。例如,磷类稳定剂与有机 酸金属盐(b)的重量比可以为1:1,或约1:2,或约1:4。例如,磷类稳定剂与主氧化剂(c) 的重量比可以为1:1,或约1:2,或约1:4。根据另一实施方式,稳定剂组合物可以含有约1 至约35wt%的基于稳定剂组合物总重量的磷类稳定剂。
[0099] 然而,根据另一实施方式,稳定剂组合物基本上不含任何磷类稳定剂。正如本文中 所用,"基本上不含"是指并不特意向稳定剂组合物中加入磷类稳定剂。
[0100] 由于通过本发明的预混稳定剂组合物提供的稳定化效应,降低了稳定聚合物所必 需的磷类稳定剂含量。在一个实施方式中,稳定聚合物所必需的磷类稳定剂含量降低大于 15%,这是基于熔体流动速率(挤出塑性计的热塑性材料的熔体流动速率的ASTM D1238测 试方法)的测定结果。在另一实施方式中,稳定聚合物所必需的磷类稳定剂含量降低大于 15%,这是基于黄度指数(塑料颗粒的颜色测定的ASTM D6290-13标准测试方法)的测定 结果。另外,稳定聚合物所必需的磷类稳定剂含量降低可以大于约20%,或大于约30%,或 大于约50%,或大于约75%,或甚至完全消除对任何磷类稳定剂的需要。
[0101] (e)另外的组分
[0102] 根据本发明的实施方式,稳定剂组合物可以进一步包含一种或多种其他组分如 次级抗氧化剂化合物、UV吸收剂、光稳定剂、金属钝化剂、过氧根清除剂、填料和增强剂、 增塑剂、环氧化植物油如环氧化豆油、润滑剂如硬脂醇、乳化剂、颜料、光学增白剂、耐火 剂、抗静电剂、发泡剂、防结块剂、澄清剂、抗臭氧剂、光学增白剂、防火剂和含硫协同剂 (thiosynergist)如二月桂硫基二丙酸酯、二硬脂基硫基二丙酸酯、新戊烧四基四(3-十二 烷基硫基丙酸酯)。其他组分,在存在时,以有效进一步改善稳定剂组合物的稳定能力或提 高聚合物组合物的功用或这二者的量进行使用。
[0103] 根据一个实施方式,次级抗氧化剂化合物可以包含于预混的稳定剂组合物中。示 例性的次级抗氧化剂不限于,磷类稳定剂如有机亚磷酸酯化合物和/或有机亚膦酸酯化合 物、或酰基氨基苯酚化合物。
[0104] 示例性的有机亚磷酸酯和亚膦酸酯化合物包括,但不限于,1,3, 5-三_(3, 5-二叔 丁基-4-羟基苄基)-2, 4, 6-三甲基苯;双-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基)硫酸酯;异辛 基-3, 5-二叔丁基-4-羟基-苄基-巯基乙酸酯;双-(4-叔丁基-3-羟基-2, 6-二甲基 苄基)二硫羟基-对苯二甲酸酯;1,3, 5-三-(3, 5-二叔丁基-4, 10-羟基苄基)异氰脲酸 酯;1,3, 5-二_(4_叔丁基_3_羟基-2, 6-二甲基苄基)异氛脈酸酯;二十八烷基-3, 5-二 叔丁基-4-羟基苄基磷酸酯;单乙基-3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸酯的钙盐;和 1,3, 5-三-(3, 5-二环己基-4-羟基苄基)-异氰脲酸酯。
[0105] 酰基氨基酚可以用作次级抗氧化剂,如例如,4-羟基月桂酸苯胺、4-羟基硬脂酸 苯胺、2, 4-双-辛基巯基-6- (3, 5-叔丁基-4-羟基苯胺基)-S-三嗪和辛基-N- (3, 5-二叔 丁基-4-羟基苯基)-氨基甲酸酯。
[0106] 预混稳定剂组合物的制备
[0107] 根据本发明的实施方式,稳定剂组合物可以通过将组分(a)-(c)和可选的(d)按 照各种合适的方式组合而进行制备。根据本发明的一种实施方式,抗酸剂(a)和有机酸金 属盐(b)经过组合而形成预混物,之后与主抗氧化剂(c)混合。例如,根据一个实施方式, (a)约Iwt %至约60wt %的抗酸剂(a);和(b)约IOwt %至约69wt %的有机酸金属盐的预混 物能够进行制备,接着将预混物与(c)约30wt%至约89wt%的主抗氧化剂组合,其中wt% 基于(a)-(c)的总重量。(a)和(b)的预混物可以通过熔体混合或融合方法进行制备,如上 描述的。
[0108] 各种方法都可以用于生产抗酸剂和有机酸金属盐预混物。例如,合适的方法包括, 但不限于,熔体和融合方法。
[0109] 例如,低熔点有机酸金属盐可以加热到或高于其熔点,随后将抗酸剂混入熔融有 机酸金属盐中而形成预混物。因此,抗酸剂和有机酸金属盐的预混物可以通过熔化所需的 有机酸金属盐,接着将所需量的抗酸剂密切混合至有机酸金属盐熔体中而制备。
[0110] 根据另一实施例,抗酸剂和有机酸金属盐的预混物可以通过使适当的有机酸与所 需化学计量过量的一种或多种抗酸剂反应制备。所需的化学计量过量是基于对抗酸剂存 在于预混的稳定剂组合物所期望的或必要的数量。在此过程中,在或高于有机酸金属盐熔 合反应产物的熔点的温度下进行熔合过程。这种熔合过程可以可选地使用催化剂来加速反 应,减少反应的诱导温度。用于该熔合过程的催化剂是本领域技术人员已知的。例如,双质 子和三质子酸为合适的催化剂。一个示例性的熔合过程将是在己二酸、柠檬酸和/或琥珀 酸的存在下,将有机酸与氧化锌、氧化镁、或氧化钙反应,其原位形成所需有机酸金属盐。 [0111] 有利的是,熔合方法反应可以控制于高于有机酸金属盐的熔点并且低于产物有机 酸金属盐的降解温度的温度下。例如,在一个实施方式中,使用其中羧酸衍生自天然源如 牛脂或植物油的硬脂酸锌时,使其停留于200°C以下是很重要的,这是它的分解温度。现有 技术状态的熔合方法具有生产相对无粉尘预混物的物理形式和不需要对材料分类的额外 步骤,不需要单独的研磨步骤,不使用低效率的间歇式加工技术,或具有长时低效的超过20 分钟反应时间的优点。特别是对于熔合生产的预混物,使用严格控制化学计量,过程温度 控制,在升高的超过80°C的温度下的极短热历史(例如,低于20分钟)和连续成形方法的 现有技术状态方法都是合乎需要的。在一个实施方式中,升高的温度大于140°C并且小于 200°C。示例性的熔合型方法描述于美国专利号5, 164, 523中,通过引用将其全部内容结合 于本文中。
[0112] 根据另一实施方式,基于稳定剂组合物总重量,可以制备(a)约Iwt%至约60wt% 的抗酸剂;和(c)约30wt %至约89wt %的主抗氧化剂的预混物,接着将(a)和(c)的预混 物与(b)约10wt%至约69wt%的有机酸金属盐组合。各种方法都适用于生产抗酸剂和抗 氧化剂预混物。例如,(a)和(c)的预混物可以通过类似于以上描述的熔体混合进行制备。 当利用时,磷类稳定剂可以包含于预混物中,或共混入聚合物中。
[0113] 因此,根据本发明的一种实施方式,稳定剂组合物的第一熔融预混物通过包括以 下步骤的方法提供:(1)制备含有抗酸剂(a)和有机酸金属盐(b)或抗氧化剂(c)的预混 物;和(2)在足以提供含有抗酸剂(a)在有机酸金属盐(b)或主抗氧化剂(c)中的分散体 的熔融混合物的升高温度下密切混合获自步骤(1)的预混物。
[0114] 根据本发明的另一个实施方式,稳定剂组合物的第二固体预混物通过包括以下步 骤的方法提供:(1)制备含有抗酸剂(a)和有机酸金属盐(b)或抗氧化剂(c)的预混物;(2) 在足以提供含有抗酸剂(a)在有机酸金属盐(b)或主抗氧化剂(c)中的分散体的熔融混合 物的升高温度下密切混合获自步骤(1)的预混物,和(3)降低熔融混合物的温度而提供固 体形式的第二预混物。
[0115] 根据一个优选的实施方式,第一预混物包含抗酸剂(a)和有机酸金属盐(b),这提 供含有抗酸剂在有机酸金属盐中的分散体的熔融混合物。
[0116] 根据一个优选的实施方式,方法的步骤(3)包括降低熔融混合物的温度以提供含 有抗酸剂(a)在有机酸金属盐(b)中的分散体的固体形式的第二预混物。
[0117] 根据一个优选的实施方式,第一预混物包含抗酸剂(a)和主抗氧化剂(C),这提供 含有抗酸剂在主抗氧化剂中的分散体的熔融混合物。
[0118] 根据一种优选的实施方式,方法的步骤(3)包含降低熔融混合物的温度以提供含 有抗酸剂在主抗氧化剂中的分散体的固体形式的第二预混物。
[0119] 稳定剂组合物可以连同载体材料一起包装以改善或增强稳定剂组合物在整个聚 合物组合物中的分散。示例性的载体包括,但不限于,聚合物、低聚物、蜡、油、石蜡、脂肪族 酯、芳香族酯、脂肪族羧酸、芳香族羧酸、二醇、醇、或其组合。载体的选择可以主要基于其与 所添加的聚合物的相容性,以及预想的添加方式。
[0120] 稳定剂的组合可以通过常规技术,在由其生产成型的制品之前的任何方便的阶段 引入到聚合物树脂中。在一个实施方式中,稳定剂组合物以基于树脂的重量的约百万分之 50 (ppm)至约20, OOOppm或更低,例如,至约10, OOOppm的量加入。例如,稳定剂组合物可以 按照约500ppm至约8, OOOppm,或约1,OOOppm至约5, OOOppm的量存在于稳定聚合物组合物 中。当存在时,磷类稳定剂(例如,有机亚磷酸酯化合物和/或有机亚膦酸酯化合物)可以 按照约Ippm至约5, 900ppm的量存在于稳定聚合物树脂中。有利的是,根据另一实施方式, 稳定聚合物组合物基本不含任何磷类稳定剂。
[0121] 聚合物组分
[0122] 聚合物组分可以是本领域内已知的任何非含卤素聚合物,如聚烯烃、苯乙烯类聚 合物、聚(甲基)丙烯酸酯聚合物、及其组合。
[0123] 在一个实施方式中,聚合物包括聚烯烃聚合物。聚烯烃聚合物的非限制性实例包 括,但不限于,聚丙烯、聚异丁烯、聚丁-1-烯、聚-4-甲基戊-1-烯、聚异戊二烯、聚丁二烯、 环戊烯、降冰片烯、聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、高密度和高分子量聚乙烯(HDPE-HM)、 高密度和超高分子量聚乙烯(HDPE-UHMff)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线 性低密度聚乙烯(LLDPE)、非常低密度的聚丙烯(VLDPE)、超低密
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