机械性能优异的高流动性聚丙烯的制作方法
【专利摘要】丙烯共聚物和高密度聚乙烯的聚合物组合物，其中所述组合物的MFR2为至少25.0g/10min，并且所述丙烯共聚物具有：·二甲苯冷可溶物含量在7.0wt％至小于20.0wt％的范围内；·共聚单体含量在3.0～12.0wt％的范围内：·剪切稀化指数(SHI0/50)为至少7.5；其中进一步地，·该丙烯共聚物的二甲苯冷可溶物级分的共聚单体含量在25.0～45.0wt的范围内。
【专利说明】机械性能优异的高流动性聚丙烯
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新的聚合物组合物及其用途。
【背景技术】
[0002] 多相丙烯共聚物为本领域所公知。这种多相丙烯共聚物包含基质，该基质是丙烯 均聚物或无规丙烯共聚物，其中分散着弹性体共聚物。因此，聚丙烯基质含有（细）分散的 不是基质的一部分的内含物，并且所述内含物含有弹性体。术语内含物表示基质和内含物 在多相丙烯共聚物中形成了不同相，所述内含物例如通过高分辨率显微镜可见，比如通过 电子显微镜或扫描力显微镜可见。
[0003] 多相丙烯共聚物的应用之一是其作为包装材料的应用。在该市场领域中，薄型化 和轻量化是周期性的市场需求，这是由于它能够节约能源和材料。为了提供具有这些特征 的材料，需要研发具有良好的冲击性能的高刚度材料。高刚度可以降低壁厚。此外，因为在 较短的冷却时间内达到了样品脱模所需的一定刚度，所以时间周期的减少是可能的。然而， 决定应用性能如坠落高度的冲击性能需要保持在一个较高的水平上。此外，该材料应显示 出高流动性。否则具有薄壁厚的试样的注塑成型是不可能完成的。由于具有高立构规整性 的较短的聚合物链，所以高流动性的材料一般显示出高刚度。然而，由于较短的聚合物链， 冲击性能降低，从而形成较少的缠结。
【发明内容】
[0004] 因此，本发明的目的是为了获得一种流动性高、刚度高、冲击性能良好、以及己烷 可溶物含量低的材料。尤其是，本发明的一个目的是获得一种具有高流动性、高刚度、高穿 透能量（punctureenergy)、高夏比冲击强度（Charpyimpactstrength)、以及低己烧可溶 物含量的材料。
[0005] 通过本发明的主旨来解决前述及其它目的。在相应的从属权利要求中限定本发明 方法的优先实施方式。
[0006] 本发明的具体的发现是提供一种基于多相材料和高密度聚乙烯的聚合物组合物， 其中该多相材料的特征为：宽分子量分布、比较适量的二甲苯冷可溶物（XCS)含量、比较适 量的共聚单体含量。优选地，所述多相材料包含至少三种聚丙烯组分的基质，这些聚丙烯组 分在熔体流动速率上各不相同，从而在所述基质中设置宽分子量分布。
[0007] 因此，本发明涉及一种聚合物组合物，其根据ISO1133测定的熔体流动速率 MFR2(230°C)为至少25. 0g/10min，所述聚合物组合物包含：
[0008] (a)丙烯共聚物（Co)，其具有：
[0009] (al)根据ISO16152 (25°C)测定的二甲苯冷可溶物（XCS)含量在7.Owt%至小于 20.Owt%的范围内；
[0010] (a2)共聚单体含量在3. 0?12.Owt%的范围内；
[0011] (a3)剪切稀化指数（SHI0/50)为至少7. 5 ;
[0012] 其中，进一步地，
[0013] (a4)丙烯共聚物（Co)的二甲苯冷可溶物（XCS)级分的共聚单体含量在25.0? 45.Owt%的范围内；
[0014] 以及
[0015] (b)高密度聚乙烯（HDPE)。
[0016] 此外，该聚合物组合物还可以包含矿物填料（F)。因此，本发明特别地涉及一种聚 合物组合物，其包含：
[0017] (a) 75?97wt%的丙烯共聚物（Co);
[0018] (b)3wt%至等于或小于20wt%的高密度聚乙烯（HDPE);以及
[0019] (c)任选地至多5wt%的矿物填料（F)。
[0020] 优选地，丙烯共聚物（Co)和高密度聚乙烯（HDPE)是聚合物组合物中的唯一的聚 合物组分。在另一优选的实施方式中，其中添加剂（A)由母料提供，所述聚合物组合物包含 丙烯共聚物（Co)、高密度聚乙烯（HDPE)、以及源自该母料的聚烯烃（P0)，作为唯一的聚合 物组分。
[0021] 我们惊奇地发现，本发明的聚合物组合物的特征为非常高的冲击功能，而不影响 刚度。而且，聚合物组合物具有相当高的熔体流动速率，这从工艺方面考虑是优选的。
[0022] 下面，将更具体地描述本发明。
【具体实施方式】
[0023] 聚合物组合物
[0024] 聚合物组合物必须包含丙烯共聚物（Co)和高密度聚乙烯（HDPE)，以下将对它们 进行更详细地定义。此外，该聚合物组合物可除包含典型的添加剂（A)外还包含矿物填料 (F)，以下将更详细地对其进行讨论。根据本发明，术语"添加剂（A)"和"矿物填料（F)"定 义了不同的组分。因此，以聚合物组合物的总量为基准，该聚合物组合物包含：
[0025] (a) 75?97wt%、优选78?92wt%、更优选80?90wt%的丙烯共聚物（Co);
[0026] (b) 3wt%至等于或小于20wt%、优选4?18wt%、更优选5?15wt%的高密度聚 乙烯（HDPE);以及
[0027] (c)任选地至多5wt%、优选0?5?5wt%、更优选1?3wt%的矿物填料（F)。
[0028] 以组合物（Co)的总量为基准，添加剂（A)的总量应优选不超过4wt%、优选在1? 4wt%的范围内。添加剂（A)可以母料（M)的形式包含入聚合物组合物中，该母料（M)包含 添加剂（A)和聚烯烃（PO)。在这种情况下，以总聚合物组合物为基准，本发明的聚合物组合 物还可以包含至多2wt%、比如0. 5?I. 5wt%的聚烯经（PO)。
[0029] 因此，在一个优选的实施方式中，聚合物组合物仅包含丙烯共聚物（Co)、高密度聚 乙烯（HDPE)、以及任选的聚烯烃（PO)，作为聚合物组分。换言之，该聚合物组合物可以包含 另外的非聚合组分，但不包含如丙烯共聚物（Co)、高密度聚乙烯（HDPE)、以及任选的聚烯 烃（PO)之外的其他聚合物。在一个具体的实施方式中，本发明的聚合物组合物由丙烯共聚 物（Co)、高密度聚乙烯（HDPE)、填料（F)、添加剂（A)、以及任选的聚烯烃（PO)所组成。
[0030] 本发明的聚合物组合物的熔体流动速率MFR2 (230°C)优选为至少25. 0g/10min， 更优选为至少28g/10min，更优选在25. 0?150g/10min的范围内，还更优选在28. 0? lOOg/lOmin的范围内，比如在30.O?80g/10min的范围内。
[0031] 优选地，本发明的聚合物组合物的特征为宽分子量分布。因此，本发明的聚合物组 合物的剪切稀化指数（SHI0/50)为至少7. 5,更优选在7. 5?13. 0的范围内，还更优选在 8. 0?12. 5的范围内，比如在8. 5?12. 0的范围内，该剪切稀化指数（SHI0/50)定义为零 剪切粘度（nQ)与在50kPa剪切应力下的粘度之间的比率。
[0032] 额外地或可选地，相对该剪切稀化指数（SHI0/50)，本发明的聚合物组合物的剪 切稀化指数（SHI0/100)为至少15. 0,更优选在15. 0?25. 0的范围内，还更优选在15. 5? 24. 0的范围内，比如在16. 0?23. 0的范围内，该剪切稀化指数（SHI0/100)定义为零剪切 粘度（Htl)与在IOOkPa的剪切应力下的粘度之间的比率。
[0033] 优选地，期望本发明的聚合物组合物是热机械稳定的。因此，优选本发明的聚合物 组合物的熔融温度为至少155°C，更优选为至少160°C，还更优选在160?170°C的范围内。[0034] 在本发明的另一个优选实施方式中，优选本发明的聚合物组合物的特征为根据 IS0527测定的拉伸模量为至少1，500MPa，更优选在1，500?2, 700MPa的范围内。例如，本 发明的聚合物组合物的特征为根据ISO527测定的拉伸模量在1，600?2, 300MPa的范围 内，优选在1，700?2,IOOMPa的范围内。
[0035] 额外地或可选地，本发明的聚合物组合物优选的特征为：根据ISO179测定的夏 比缺口冲击强度（leA;23°C)为至少4.5kJ/m2,并且更优选为至少5.0kJ/m2。例如，本发明 的聚合物组合物的特征为：根据ISO179测定的夏比缺口冲击强度（IeA;23°C)在4. 5? 15kJ/m2的范围内，优选在5. 0?12.OkJ/m2的范围内。
[0036] 额外地或可选地，本发明的聚合物组合物的优选的特征为：根据ISO6603-2在 使用60X60X2mm的注塑成型平板的仪器落重（IFW)试验中测定的穿透能量（puncture energy) (23°C)为至少17J，更优选为至少20J。例如，本发明的聚合物组合物的特征为：根 据ISO6603-2在使用60X60X2mm的注塑成型平板的仪器落重（IFW)试验中测定的穿透 能量（23°C)在17?50J的范围内，优选在20?40J的范围内。
[0037] 额外地或可选地，本发明的聚合物组合物的优选的特征为：根据ISO6603-2在使 用60X60X2mm的注塑成型平板的仪器落重（IFW)试验中测定的穿透能量（_20°C)为至 少4J，更优选为至少6J。例如，本发明的聚合物组合物的特征为：根据ISO6603-2在使用 60X60X2mm的注塑成型平板的仪器落重（IFW)试验中测定的穿透能量（_20°C)在6? 25J的范围内，优选在7?22J的范围内。
[0038] 此外，本发明的聚合物组合物的特征为其低量的可萃取物。因此，优选该聚合物 组合物的己烷可溶物含量为小于6.Owt%，更优选在1. 0?6.Owt%的范围内，还更优选在 L5?4.Owt%的范围内。
[0039] 此外，本发明的聚合物组合物可通过它的二甲苯冷可溶物（XCS)级分来限定。 因此，优选地，该聚合物组合物的二甲苯冷可溶物（XCS)级分为不大于20.Owt%，更优选 在7. 0?20.Owt%的范围内，还更优选在7. 5?18.Owt%的范围内，还更优选在8. 5? 15.Owt%的范围内，甚至更优选在9.0?12.Owt%的范围内。
[0040] 特别地，所述聚合物组合物由高密度聚乙烯（HDPE)和丙烯共聚物（Co)来限定，该 丙烯共聚物（Co)优选包含基质（M)和分散于该基质（M)中的弹性丙烯共聚物（EC)。因此， 将在下面更详细地定义所有组分，即（HDPE)、以及具有基质（M)和弹性丙烯共聚物（EC)的 丙烯共聚物（Co)。
[0041] 传统的复合设备或混合设备，例如班伯里密炼机（Banburymixer)、双棍橡胶研磨 机，布斯共捏合机（Buss-co-Kenader)或双螺杆挤出机可以用于混合聚合物组合物中的各 个组分。优选地，在同向旋转双螺杆挤出机中完成混合。从挤出机回收的聚合物组合物通 常以颗粒的形式存在。这些颗粒随后优选被进一步地加工，例如通过成型比如注塑成型，以 形成如下详述的（注塑）成型制品。
[0042] 丙烯共聚物（Co)
[0043] 丙烯共聚物（Co)除包含丙烯外还包含共聚单体。优选地，丙烯共聚物（Co)除包 含丙烯外还包含乙烯和/或C4?C12a-烯烃。因此，根据本发明的术语"丙烯共聚物"理解 为包含源自如下物质的单元的聚丙烯，优选由源自如下物质的单元组成的聚丙烯：
[0044] (a)丙烯、以及
[0045] (b)乙烯和/或C4?C12a-烯烃。
[0046] 因此，根据本发明的丙烯共聚物（Co)包含可与丙烯共聚的单体，例如共聚单体比 如乙烯和/或C4?C12a-烯经，特别是乙烯和/或C4?C8a-烯经，例如1- 丁烯和/或 1-己烯。优选地，根据本发明的丙烯共聚物（Co)包含可与丙烯共聚的单体，特别是由可与 丙烯共聚的单体组成，该单体源自于由乙烯、1- 丁烯和1-己烯所组成的组。更具体地，本发 明的丙烯共聚物（Co)除包括丙烯外还包含源自乙烯和/或1-丁烯的单元。在优选实施方 式中，根据本发明的丙烯共聚物（Co)仅包含源自乙烯和丙烯的单元。
[0047] 此外，优选地，丙烯共聚物（Co)优选具有相当适量的共聚单体总含量，这有利于 该材料的刚度。因此，要求丙烯共聚物（Co)的共聚单体含量在3. 0?12.Owt%的范围内， 更加优选在3. 5?11.Owt%的范围内，还更优选在4. 0?10.Owt%的范围内，还更优选在 4. 0?8.Owt%的范围内。
[0048] 另一方面，优选地，丙烯共聚物（Co)的二甲苯冷可溶物（XCS)级分中的共聚单体 含量相当高。因此，优选地，丙烯共聚物（Co)的二甲苯冷可溶物（XCS)级分的共聚单体含量 在25. 0?45.Owt%的范围内，还更优选在30. 0?42.Owt%的范围内，还更优选在33. 0? 40.Owt%的范围内。
[0049] 因此，本发明的丙烯共聚物（Co)可以进一步地由相对于总的丙烯共聚物（Co)中 的共聚单体含量的二甲苯冷可溶物（XCS)级分中的共聚单体的量来限定。因此，优选地，丙 烯共聚物（Co)满足不等式（I)，更优选满足不等式（Ia)，还更优选满足不等式（Ib)，还更优 选满足不等式（Ic):
【权利要求】
1. 聚合物组合物，其根据ISO 1133测定的熔体流动速率MFR2(230 °C )为至少 25. 0g/10min，所述聚合物组合物包含： (a) 丙烯共聚物（Co)，其具有： (al)根据ISO 16152(25°C )测定的二甲苯冷可溶物（XCS)含量在7. Owt%至小于 20. Owt%的范围内； (a2)共聚单体含量在3. 0?12. Owt%的范围内； (a3)剪切稀化指数（SHI 0/50)为至少7. 5 ; 其中，进一步地， (a4)丙烯共聚物（Co)的二甲苯冷可溶物（XCS)级分的共聚单体含量在25.0? 45. Owt%的范围内； 以及 (b) 高密度聚乙烯（HDPE)。
2. 如权利要求1所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物具有： (a) 己烷可溶物含量为小于6. Owt% ; 和/或 (b) 根据ISO 16152(25°C )测定的二甲苯冷可溶物（XCS)含量在7.0wt%至小于 20. Owt%的范围内； 和/或 (c) 剪切稀化指数（SHI 0/50)为至少7. 5。
3. 如权利要求1或2所述的聚合物组合物，所述丙烯共聚物（Co)具有： (a) 根据ISO 1133测定的熔体流动速率MFR2 (230°C )为至少30. 0g/10min ; 和/或 (b) 根据ISO 11357-3测定的熔融温度为至少155°C。
4. 如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物，其中根据DIN ISO 1628/1(萘烷中， 135°C下）测定的丙烯共聚物（Co)的二甲苯冷可溶物（XCS)级分的特性粘度（IV)在1. 8? 3.0dl/g的范围内。
5. 如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物，其中所述丙烯共聚物（Co)包含： (a) 丙烯均聚物（H-PP)，以及 (b) 弹性丙烯共聚物（EC)， 其中，优选地， 所述丙烯均聚物（H-PP)构成丙烯共聚物（Co)的基质（M)，所述弹性丙烯共聚物（EC) 分散于所述基质（M)中。
6. 如权利要求5所述的聚合物组合物，其中所述丙烯均聚物（H-PP)具有： (a) 剪切稀化指数（SHI 0/50)为至少7. 5 ; 和/或 (b) 根据ISO 1133测定的熔体流动速率MFR2 (230°C )为至少40. 0g/10min ; 和/或 (c) 根据ISO 16152(25°C )测定的二甲苯冷可溶物（XCS)含量小于5. Owt% ; 和/或 (d)根据ISO 11357-3测定的熔融温度为至少155°C。
7. 如权利要求5或6所述的聚合物组合物，其中所述丙烯均聚物（H-PP)包含至少三种 丙烯均聚物组分（H-PP1)、(H-PP2)、以及（H-PP3)，所述至少三种丙烯均聚物组分（H-PP1)、 (H-PP2)、以及（H-PP3)根据ISO 1133测定的熔体流动速率MFR2(230°C )彼此各不相同。
8. 如权利要求7所述的聚合物组合物，其中， (al)三种丙烯均聚物组分（H-PP1)、（H-PP2)、以及（H-PP3)中的两种根据IS01133测 定的熔体流动速率MFR2 (230°C )在80?700g/10min的范围内，但彼此各不相同，以及 (bl)三种丙烯均聚物组分（H-PP1)、（H-PP2)、以及（H-PP3)中的一种根据IS01133测 定的熔体流动速率MFR2 (230°C )在lg/10min至小于100g/10min的范围内， 其中附带条件为：第一丙烯均聚物组分（H-PP1)的熔体流动速率MFR2 (230°C )高 于第二丙烯均聚物组分（H-PP2)的熔体流动速率MFR2(230 °C)，第二丙烯均聚物组分 (H-PP2)的熔体流动速率MFR2 (230°C )高于第三丙烯均聚物组分（H-PP3)的熔体流动速率 MFR2(230°C )， 更优选地， (a2)第一丙烯均聚物组分（H-PP1)根据ISO 1133测定的熔体流动速率MFR2 (230°C ) 在120?700g/10min的范围内， (b2)第二丙烯均聚物组分（H-PP2)根据ISO 1133测定的熔体流动速率MFR2 (230°C ) 在80?500g/10min的范围内，以及 (c2)第三丙烯均聚物组分（H-PP1)根据ISO 1133测定的熔体流动速率MFR2 (230°C ) 在lg/10min至小于100g/10min的范围内， 其中附带条件为：第一丙烯均聚物组分（H-PP1)的熔体流动速率MFR2 (230°C )高 于第二丙烯均聚物组分（H-PP2)的熔体流动速率MFR2(230 °C)，第二丙烯均聚物组分 (H-PP2)的熔体流动速率MFR2 (230°C )高于第三丙烯均聚物组分（H-PP3)的熔体流动速率 MFR2(230°C )。
9. 如权利要求5?8中任一项所述的聚合物组合物，其中所述丙烯均聚物（H-PP)与所 述弹性丙烯共聚物（EC)之间的重量比率[(H-PPV(EC)]在20/1?4/1的范围内。
10. 如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物，其中所述丙烯共聚物（Co)被α-成 核化。
11. 如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物，其中所述高密度聚乙烯（HDPE)具 有： (a) 根据ISO 1133测定的熔体流动速率MFR2(190°C )不大于5. 0g/10min ; 和/或 (b) 根据ISO 1183-187测定的密度在940?968kg/m3的范围内。
12. 如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物,其中所述聚合物组合物还包含矿物 填料（F)。
13. 如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物包含： (a) 75?97wt%的丙烯共聚物（Co); (b) 3wt%至等于或小于20wt%的高密度聚乙烯（HDPE);以及 (c) 任选地至多5wt%的矿物填料（F)。
14. 制品，其包含如上述任一项权利要求所述的聚合物组合物。
15. 如权利要求14所述的制品，其中所述制品为薄壁包装制品，比如食品、非食品或医 药的包装制品。
【文档编号】C08L23/12GK104284936SQ201380024574
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2012年5月21日
【发明者】马库斯·加莱特纳, 迪特里希·格洛格尔, 佩塔尔·多斯海夫, 科尔内利娅·特伦宁格 申请人:北欧化工公司