分子量分布加宽的聚乙烯的制作方法_4

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所测量。
[0091 ] 拉伸粘度可利用连接到TA仪器(TA Instruments,特拉华州纽卡斯尔(New Castle,DE))的ARES流变仪上的ΤΑ仪器的拉伸粘度夹具化VF似lOs-i、Is-哺0.1 s-i的亨基 应变速率化encky strain rate)在150°C下测量。样品薄片可在可编程的四面体台式压机 上制备。程序可将烙融物在177°C下在l,5(K)psi(10中a)的压力下保持5分钟。凹槽接着移出 到台面W冷却。可使用冲床和尺寸为约lOmmX 18mm(宽度X长度)的手持式模具从样品薄片 中模切测试样品。样本厚度可在约0.7mm到约1. 1mm范围内变化。
[0092] TA仪器延伸速度夹具化VF)可与常规Aries流变仪一起使用。可将包封EVF夹具的 流变仪烘箱设定为约150°C的测试溫度持续至少60分钟,随后清零夹具。每一样品膜的宽度 和厚度可在薄片样品的Ξ个不同位置处测量,且平均值可输入到测试程序(TA 化油63化曰1:〇'7.2版)中。样品在室溫下和在测试溫度下的密度(0.78旨/畑13)也可输入到测 试程序中W允许程序计算样品膜在测试溫度下的实际尺寸。样品在室溫下的密度在各样品 之间不同,且可使用根据ASTM D-792测量的密度。膜样本可利用插针连接到夹具的两个鼓 轮中的每一者上。烘箱可为接近W使溫度在开始测试之前平衡。测试分成Ξ个区域。第一区 域是预拉伸区域,其将膜W约0.005S-1的应变速率拉伸11秒。预拉伸膜可减少当膜负载时引 入的膜皱曲。运后面是约60秒的松弛区域W使在预拉伸步骤中引入的应力减到最少或减 少。第Ξ区域是测量区域,其中膜W预设的亨基应变速率拉伸。在第Ξ区域中收集的数据是 用于分析的数据。
[0093] 拉伸粘度可在约150°C下测量。用于计算应变硬化斜率的数据可W约O.ls^i的应变 速率收集。应变硬化斜率SSH可如下计算:(a)将数据记录为粘度(Pa. S)对比经过的时间 (秒),(b)粘度随着经过的时间增加;出于此计算的目的,考虑在经过的时间>1秒范围内的 数据,(C)记下即将断裂之前的点、或粘度的降低、或由力的突然上升或下降所标志的样品 的明显滑移:值Fmax和时间tmax ; tmax的1 Og经计算=Ltmax,( d )在时间表示为1 Og 10 (时间)的情 况下,用于计算的数据范围在0.9 X Ltmax¥) . 75 X Ltmax之间(邻近且小于0.9 X Umax的点与邻 近且大于〇.75XLtmax的点界定所述范围的上限和下限),(e)使用步骤(d)的范围,将数据绘 制为对数(粘度)对比对数(时间),(f)使用所属领域中已知的常规线性回归技术,使形式y =mXx+c的线拟合数据(在微软公司(Microsoft Coloration)的EXCEL?程序中提供的 线性线拟合是适合的),(g)应变硬化斜率等于m。由于斜率在对数空间中测量,故应变硬化 斜率值(SSH)是无量纲数字。关于拉伸粘度的额外信息可见于《化学教育杂志》 (JXhem.Educ.),第74卷,第8期,第899页(1997)和《化学教育杂志》,第72卷,第10期,第954 页(1995)。
[0094] 催化剂可用于聚合一种或多种締控,W由其提供一种或多种聚合物产物。可使用 包括(但不限于)高压、溶液、浆料和/或气相方法的任何聚合方法。优选地,利用流体化床反 应器的连续气相方法用于聚合乙締或乙締和一种或多种共聚单体,W分别得到聚乙締或聚 乙締共聚物。共聚单体可如上文所论述和描述。
[0095] 说明性流体化床反应器可包括反应区和所谓的减速区。反应区可W包括床,所述 床具有生长中的聚合物粒子、形成的聚合物粒子W及少量催化剂粒子,所述催化剂粒子由 气态单体和稀释剂(去除聚合热)通过反应区的连续流动而流体化。任选地,一些再循环气 体可W经冷却和压缩W形成液体,所述液体在重新进入反应区中时增加循环气流的排热能 力。通过简单实验可W容易确定气流的适合速率。将气态单体补充到循环气流中的速率可 W等于可从反应器中抽取微粒聚合物产物和与其相关的单体的速率,并且可W调节穿过反 应器的气体组成W在反应区内维持基本上稳定状态的气态组成。离开反应区的气体可传递 到减速区,在减速区中除去所夹带的粒子。所夹带的较细颗粒和灰尘可W用旋风分离器和/ 或微细过滤器除去。可使气体通过热交换器,在热交换器中可移除聚合热,在压缩机中压 缩,且接着返回到反应区。额外反应器细节和用于操作所述反应器的手段描述于例如美国 专利第 3,709,853 号、第4,003,712 号、第4,011,382 号、第4,302,566 号、第4,543,399 号、第 4,882,400号、第5,352,749号和第5,541,270号;EP 0802202; W及比利时专利第839,380号 中。
[0096] 流化床方法的反应器溫度可在30°C或40°C或50°C到90°C或100°C或110°C或120°C 或150°C范围内变化。一般来说,反应器溫度可在考虑聚乙締在反应器内烧结溫度的情况下 的最高可行溫度下操作。与用于制备聚乙締的方法无关,聚合溫度或反应溫度应低于待形 成的聚乙締的烙点或"烧结"溫度。因此,在一个实施例中,溫度上限是反应器中所产生的聚 乙締的烙融溫度。
[0097] 可W在締控聚合中使用氨气来控制聚締控的最终特性,如"《聚丙締手册》 (Polypropylene 化η化ook)"中第76-78页(汉瑟出版社(化nser Publishers),1996)所述。 增加浓度(分压)的氨气可提高所产生的聚乙締的烙体流动速率(MFR)(在此也称作烙融指 数(MI))。因此,MFR或MI可W受氨气浓度影响。聚合反应器中的氨气量可W表示为相对于总 可聚合单体(例如乙締)或乙締与己締或丙締的渗合物的摩尔比。用于聚合方法的氨气的量 可W是足W实现最终聚締控树脂的所需MFR或MI的量。在一个实施例中,氨气与总单体的摩 尔比化2:单体)可在W下范围内:在一个实施例中大于0.0001,且在另一实施例中大于 0.0005,且在又另一实施例中大于0.001,且在又另一实施例中小于10,且在又另一实施例 中小于5,且在又另一实施例中小于3,且在又另一实施例中小于0.10,其中所需范围可包括 本文所描述的任何摩尔比上限与任何摩尔比下限的任何组合。换一种表示方式,在任何时 间下反应器中的氨气量可在W下范围内:最多5,0(K)ppm,且在另一实施例中最多4,0(K)ppm 且在又另一实施例中最多3,00化pm,且在又另一实施例中在50ppm与5,00化pm之间,且在另 一实施例中在50化pm与2,00化pm之间。
[0098] 气相方法(单阶段或者两个或更多个阶段)中的一种或多种反应器压力可在 690k化到3,448k化的范围内变化,且在另一实施例中在1,37化化到2,759k化范围内,且在 又另一实施例中在l,724kPa到2,414kPa范围内。
[0099] 气相反应器可W能够制造22化g聚合物/小时化g/hr巧Ij90,900kg/hr,且在另一实 施例中大于45化g/hr,且在又另一实施例中大于4,540kg/h;r,且在又另一实施例中大于11, 300kg/hr,且在又另一实施例中大于15,900kg/hr,且在又另一实施例中大于22,700kg/hr, 且在又另一实施例中29,000kg/虹到45,500kg/虹。
[0100] 在一个或多个实施例中,可使用采用两个或更多个串联反应器的分级反应器,其 中一个反应器可产生例如高分子量组分并且另一反应器可产生低分子量组分。在一个或多 个实施例中,聚締控可使用分级气相反应器制造。此类商业聚合系统描述在例如第366-378 页的"卷2,基于茂金属的聚締控(Vol皿e 2,Metallocene-Based F*olyolefins)"(约翰谢尔 斯(John Scheirs)和W.卡明斯基(W.Kaminsky)编约翰?威利父子有限公司(John Wil巧& Sons,Ltd. )2000);美国专利第5,665,818号、第5,677,375号和第6,472,484号和EP 0 517 868和EP 0 794 200 中。
[0101] 还可使用浆料聚合方法。浆料聚合方法通常使用在约101k化到约5,070k化且甚至 更大范围内的压力和在约〇°C到约120°C、且更确切地说约30°C到约100°C范围内的溫度。在 浆料聚合中,在添加乙締和共聚单体和通常氨气W及催化剂的液体聚合稀释介质中可形成 固体、微粒聚合物的悬浮液。可间歇或连续从反应器中移出包括稀释剂的悬浮液,其中挥发 性组分与聚合物分离并且任选地在蒸馈之后再循环到反应器中。在聚合介质中所采用的液 体稀释剂可W是具有3到7个碳原子的烧控,如支链烧控。使用的介质应在聚合条件下是液 体并且相对惰性。当可使用丙烷介质时,方法必须在反应稀释剂临界溫度和压力W上操作。 在一个实施例中,可W采用己烧、异戊烧或异下烧介质。
[0102] 可在聚合反应器外、在聚合反应器中或其组合将一种或多种共催化剂(如果使用 的话)与催化剂组合。举例来说,催化剂和共催化剂可分别引入到聚合反应器中且在其中组 合。在另一实例中,催化剂和共催化剂可在聚合反应器之外或外部彼此组合且W混合物形 式引入到聚合反应器中。在另一实例中,第一部分的共催化剂可与催化剂在聚合反应器外 部组合,且第二部分的共催化剂可与第一部分的共催化剂与催化剂的混合物在聚合反应器 中组合。共催化剂可用于高压、溶液、浆料和/或气相聚合方法。
[0103] 已令人惊讶且出乎意料地发现,当使用较小量的共催化剂时,本文所论述和描述 的本发明的催化剂组合物可W增大的效率和烙体流动比率(I2l/l2)产生聚乙締和聚乙締共 聚物。换一种说法,减小共催化剂与催化剂比率可允许增大的催化剂生产率(通常描述为磅 所制造的树脂/磅催化剂)W及增大的所制造的聚乙締或聚乙締共聚物的烙体流动比率。因 此,在优选实施例中,共催化剂/催化剂混合物中的共催化剂的浓度可为催化剂中所含的每 毫摩尔铁低于约20mmol共催化剂,或催化剂中所含的每毫摩尔铁低于约lOmmol共催化剂, 或催化剂中所含的每毫摩尔铁低于约5mmol共催化剂。
[0104] 在本文中所公开的聚合方法中,还可能需要另外使用一种或多种静电控制剂来辅 助调节反应器中的静电水平。如本文所用,静电控制剂是在引入到流体化床反应器中时可 W影响或推进流体化床中的静电荷(变负、变正或为零)的化学组合物。所用的特定静电控 制剂可W取决于静电荷的性质,并且静电控制剂的选择可W取决于所产生的聚合物和所用 催化剂化合物而变化。举例来说,静电控制剂的使用公开于欧洲专利第0229368号和美国专 利第4,803,251号、第4,555,370号和第5,283,278号W及其中引用的参考文献中。
[0105] 还可W采用如硬脂酸侣的控制剂。所用静电控制剂可W针对其在没有不利地影响 生产率的情况下接受流体化床中静电荷的能力而加 W选择。其它适合的静电控制剂还可W 包括二硬脂酸侣、乙氧基化胺和抗静电组合物,如由英诺斯派公司(Innospec Inc.)W商标 名0CTASTAT提供的那些组合物。举例来说,0CTASTAT? 2000是聚讽共聚物、聚合多元胺和油 可溶性横酸的混合物。
[0106] 前述控制剂W及描述于例如W0 01/44322中的那些控制剂(在标题甲酸金属盐下 所列并且包括作为抗静电剂所列的那些化学品和组合物)中的任一者可W作为控制剂单独 或组合采用。举例来说,甲酸金属盐可W与含胺的控制剂(例如,具有属于KEMAMINE'? (可购自克朗普顿公司(Crompton Corporation))或ATMERI'(可购自皇家化工美洲公司 (ICI Americas Inc.))产品家族的任何家族成员的甲酸金属盐)组合。
[0107] 其它适用的连续性添加剂包括亚乙基亚胺,适用于本文中所公开的实施例中的添 加剂可W包括具有W下通式的聚亚乙基亚胺:
[010引-畑2-师-畑)。-
[0109] 其中η可W是约10到约10,000。聚亚乙基亚胺可W为直链、支链或高分支链(即形 成树枝状(den化itic)或树木状(arborescent)聚合物结构)。其可W为亚乙基亚胺的均聚 物或共聚物或其混合物(下文被称为聚亚乙基亚胺)。尽管由化学式--[C出-C出-NH]--表示 的直链聚合物可W用作聚亚乙基亚胺,但也可W使用具有一级、二级和Ξ级分支的材料。市 售聚亚乙基亚胺可W是具有亚乙基亚胺聚合物分支的化合物。适合的聚亚乙基亚胺可W商 标名Lupasol商购自己斯夫公司(BASF Corporation)。运些化合物可W按大范围的分子量 和产物活性形式制备。适用于本发明中的由己斯夫出售的市售聚亚乙基亚胺的实例包括 (但不限于化upasol? FG和Lupasol? WF。另一适用的连续性添加剂可W包括二硬脂酸侣 和乙氧基化胺型化合物的混合物,例如可购自亨茨曼公司化untsman) (W前汽己精化(C化a Specialty 化emicals))的IRGASTAT? AS-990。可W在矿物油(例如Hy化obrite 380)中将 二硬脂酸侣和乙氧基化胺型化合物的混合物制成浆料。举例来说,可W在矿物油中将二硬 脂酸侣和乙氧基化胺型化合物的混合物制成浆料W得到介于约5重量%到约50重量%,或 约10重量%到约40重量%,或约15重量%到约30重量%范围内的总浆料浓度。其它适用的 静电控制剂和添加剂公开于美国专利申请公开案第2008/0045663号中。
[0110] 连续性添加剂或静电控制剂可W反应器中所有进料(不包括再循环)的重量计W 介于0.05到20化pm范围内的量、更优选地W介于巧Ij 10化pm范围内、更优选地在又其它实施 例中巧化化pm的量添加到反应器中。
[0111] 如上文所论述,由齐格勒-纳塔催化的聚乙締产生的常规聚乙締可能、且通常与高 压低密度聚乙締化DPE)渗合,W试图结合低密度聚乙締的可加工性与齐格勒-纳塔催化的 聚乙締的物理属性。已令人惊讶且出乎意料地发现,本文所论述和描述的齐格勒-纳塔催化 的聚乙締可避免对于为了获得可接受的可加工性将LDPE和/或与其一起的其它聚合物渗合 的需求或实质上减少所述需求。换句话说,本文所论述和描述的聚乙締可单独使用或可与 一种或多种额外聚合物(如果需要的话)渗合。可与本文所论述和描述的聚乙締渗合的其它 适合的聚合物可包括(但不限于)高压低密度聚乙締化DPE)、乙締乙酸乙締醋、乙締丙締酸 乙醋、乙締丙締酸、乙締-苯乙締互聚物、聚乙締均聚物、用所属领域中已知的常规催化剂和 方法制得的乙締/α-締控共聚物等或其任何组合。
[0112] 含有聚乙締和一种或多种其它聚合物(例如LDPE)的聚合物渗合物可使用常规设 备和方法形成,如通过干渗合个别组分且随后在混合器中烙融混合来进行,或通过将组分 在混合器(如班伯里混合器(Banbu巧mixer)、哈克混合器化aake mixer)、布拉班德内部混 合器(Brabender internal mixer)、或单螺杆或双螺杆挤出机,其可包括聚合方法下游直 接使用的混料挤出机和侧臂挤出机)中直接混合在一起来进行。在另一实例中,聚合物渗合 物可使用多级聚合反应器配置和方法现场制造。在多级反应器配置中,两个或更多个反应 器可串联连接,其中第一聚合物(例如聚乙締)和催化剂前体的混合物可从第一反应器转移 到第二反应器,在所述第二反应器中,第二聚合物(例如金属茂催化的聚乙締)可经制造且 与第一聚合物现场渗合。
[0113] 包括聚乙締的聚合物渗合物可包括W聚乙締和一种或多种其它聚合物的组合重 量计至少0.1重量百分比(wt% )并且最多99.9重量%的聚乙締和至少0.1重量%并且最多 99.9重量%的一种或多种其它聚合物。举例来说,聚合物渗合物中的聚乙締的量可在W下 范围内变化:W聚乙締和一种或多种其它聚合物的组合重量计较低的约55重量%、约60重 量%、约65重量%、约70重量%、或约75重量%到较高的约80重量%、约85重量%、约90重 量%、约95重量%、或约99重量%。在另一实例中,聚合物渗合物中的聚乙締的量可在W下 范围内变化:W聚乙締和一种或多种其它聚合物的组合重量计约60重量%到约85重量%、 约75重量%到约95重量%、约80重量%到约95重量%、约80重量%到约90重量%、约85重 量%到约95重量%、或约90重量%到约95重量%。
[0114] 聚乙締和/或含有聚乙締的聚合物渗合物可用于广泛多种应用。举例来说,聚乙締 和/或包括聚乙締的聚合物渗合物可尤其适用于挤压涂布、诱铸膜方法、吹塑膜方法、热成 型方法、注射模制方法W及层压方法。示例性最终用途可包括(但不限于)涂层、膜、膜类产 品、尿布后片、房屋包层材料、电线及电缆涂层、通过模制技术(例如注射或吹塑、发泡、诱铸 W及其组合)形成的物件。最终用途还可包括由膜制成的产品,例如包、包装和个人护理膜、 小袋、医用产品(例如医用膜和静脉内(IV)袋)。在包括膜的最终用途中,由聚合物渗合物产 生的膜的表面中的任一个或两个可通过已知和常规后成形技术(例如电晕放电、化学处理、 火焰处理等)改性。
[0115] 在一个实例中,单层膜可由聚乙締和/或含有聚乙締的聚合物渗合物制备。在另一 个实例中,多层膜可由聚乙締和/或其渗合物制备。多层膜可包括一层或多层由除聚乙締 和/或其渗合物外的聚合物制成的膜。
[0116] 为了便于不同多层膜结构的论述,本文中使用W下记号。每一层膜表示为"A"或 "B",其中"A"指示不含聚乙締的膜层并且"B"指示具有聚乙締的膜层。如果膜包括一个W上 A层或一个W上B层,那么A或B符号附加一个或多个上撇号(/、"、"/等)来指示相同类型的 层,其可相同或一种或多种特性(例如化学组成、密度、烙融指数、厚度等)可不同。最后,相 邻层的符号通过斜线(/)分隔开。使用此记号,具有安置于两个外部常规膜层(即不含聚乙 締)之间的聚乙締内部或核屯、层的Ξ层膜将表示为A/B/y。类似地,交替常规/聚合物渗合 物层的五层膜将表示为A/B/AVBVA"。除非另外指示,否则层是从左到右或从右到左顺序 并不重要,上撇号的顺序也不重要。举例来说,针对本文所描述的目的,A/B膜等效于B/A膜, 并且A/A VB/A"膜等效于A/B/A VA"膜。
[0117] 类似地表示每一膜层的相对厚度,每一层的厚度相对于总膜厚度100(无量纲)用 数值指示并且通过斜线分隔开;例如具有各10皿的A和A/层W及30皿的B层的A/B/A/膜的相 对厚度表示为20/60/20。示例性常规膜可如例如美国专利号6,423,420、6,255,426、6,265, 055、6,093,480、6,083,611、5,922,441、5,907,943、5,907,942、5,902,684、5,814,399、5, 752,362、5,749,202、7,235,607、7,601,409、RE 38,658、RE 38 429、美国专利申请公开号 2007/0260016 W及W0公开号W02005/065945中所论述和描述。
[0118] 针对本文所描述的多种膜,"A"层可由所属领域中已知的用于多层膜或涂膜产品 中的任何材料形成。因此,例如A层可由第二聚乙締(均聚物或共聚物),即在至少一种特性 方面与本文所论述和描述的聚乙締不同的聚乙締形成,并且第二聚乙締可为例如化DPE、 LD阳、LLD阳、MD阳、皿阳W及所属领域中已知的其它聚乙締。在另一个实例中,A层可由聚乙 締(均聚物或共聚物)、非聚乙締聚合物(例如聚丙締)或聚乙締与非聚乙締聚合物的渗合物 形成。
[0119] 可用作A层或用于A层中的说明性额外聚合物(非聚乙締)可包括(但不限于)其它 聚締控、聚酷胺、聚醋、聚碳酸醋、聚讽、聚缩醒、聚内醋、丙締腊-下二締-苯乙締树脂、聚苯 酸、聚苯硫酸、苯乙締-丙締腊树脂、苯乙締顺下締二酸酢、聚酷亚胺、芳香族聚酬或上述中 的两个或更多个的混合物。适合的聚締控可包括(但不限于)包含一种或多种直链、分支链 或环状C2到C40締控的聚合物,优选地包含与一种或多种C3到C40締控,优选地C3到C2〇a締控, 更优选地C3到Cioa-締控共聚的丙締的聚合物。
[0120] 在多层结构中,一个或多个A层还可为粘合促进连接层,例如可购自陶氏化学公司 (Dow化emical Co.)的PRIMAC0R?乙締-丙締酸共聚物和/或乙締-乙酸乙締醋共聚物。用于 A层的其它材料可例如为锥、尼龙、乙締-乙締醇共聚物、聚偏二氯乙締、聚对苯二甲酸乙二 醋、定向聚丙締、乙締-乙酸乙締醋共聚物、乙締-丙締酸共聚物、乙締
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