无味聚酯稳定剂组合物的制作方法

文档序号:14029469阅读:314来源:国知局
发明领域本发明涉及在热塑性聚酯中用作稳定剂的缩水甘油酯的组合物,其在挤出稳定化的聚酯树脂成膜或纤维期间产生减少的气味。本发明还涉及包含缩水甘油酯and热塑性聚酯的组合物。发明背景聚酯材料被广泛地用作挤出和模制树脂用于例如纤维、膜、汽车部件、食品包装、饮料容器等的应用。常用的聚酯包括在此缩写为“pet”的聚对苯二甲酸乙二醇酯,在此缩写为“pbt”的聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯,在此缩写为“ptt”的聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯和在此缩写为“pct”的聚对苯二甲酸1,4-亚环己基二亚甲基酯。pet聚合物由于它们的可获得性和可接受的价格而被广泛使用。pet聚合物在干燥条件下具有相对较好的耐热性,但在潮湿条件下或在升高的温度下容易降解。类似地,已知pet纤维、纱线和织物表现出优异的尺寸稳定性,即服役期间的低收缩或增长。虽然pet对热降解具有很高的抵抗力,但pet纤维在连续暴露于湿度和/或升高的温度下会表现出拉伸强度的损失。由于这些限制,pet聚合物在某些需要高温的耐久性和半久性应用方面的用途有限,例如,造纸机包裹物干燥器毛毯,工业皮带,高温胶带背衬,热空气或液体过滤的过滤介质,可加压加热的产品,以及其他涉及长时间暴露于蒸汽或过热蒸汽的应用。解决这个问题的努力的方向是产生具有低含量游离羧基的高分子量线性聚酯。一种方法是通过使用“封端剂”来减少游离羧基的数目,例如us3,051,212所公开的重氮甲烷或us3,975,329和5,169,499所公开的碳化二亚胺,其与游离的羧基反应,从而防止它们的进一步反应。然而,这种封端材料是昂贵的,并通常是有毒的。含有环氧化物的聚酯组合物是已知的(参见,例如,us3657191;3627867;3869427;4016142;4130541;4115350;3560605;4374960。然而,将环氧化物加入聚酯可能会产生问题。例如,环氧化物可能表现出低的反应性,这既而又会造成加工和操作上的困难,并带来不确定的结果。例如,us3869427公开了当添加到熔融pet中时氧化苯乙烯似乎增加了羧基的含量,并且二环氧化物“不适于纤维的形成”。各种与环氧化物组合的聚酯共混物和复合材料还描述于例如us4348500和4222928中。然而,这些共混物是昂贵的并可能需要复杂的加工。此外,增强的聚合物复合材料不适于制备纤维。因此,在上述参考文献中描述的组合物没有充分地解决pet对水解的固有敏感性,也没有提供在干燥和潮湿条件下对高温显示优异的稳定性的组合物。含有支化羧酸的缩水甘油酯的聚酯组合物看从nl6814541或us4152318和更新的ep2475704已知,使用那些缩水甘油酯提供了具有在热和湿条件下非常好的耐受性的聚酯膜、纤维或浇铸材料。但是,在高温下在挤出机中将聚酯树脂和支化羧酸的缩水甘油酯共混的过程中产生了令人不愉快的气味和烟雾。业内正在寻求一种组合物,其将带来基于聚酯的产品的相同最终性能,但不会在加工过程中产生气味问题。在调查了使用具有5-50个碳原子的支化羧酸的缩水甘油酯报告的问题后(参见ep2475704),我们发现,c5、c6和c7缩水甘油酯含量低于2500ppm的支化羧酸的缩水甘油酯解决了高温加工期间的气味问题。发明公开因此,本发明提供制造聚酯组合物例如膜或纤维的方法。更具体来说,本发明涉及脂族叔饱和羧酸或α,α-支化的烷烃羧酸的组合物,该羧酸含有最多9-15个碳原子并提供具有取决于所使用的烯烃原料和/或其低聚过程的烷基基团的支化水平的缩水甘油酯,并且该羧酸如下定义。这样的支化酸的实例包括hexionchemicals的versatic酸10和exxonmobil的新癸酸。从例如us2,831,877、us2,876,241、us3,053,869、us2,967,873和us3,061,621能够总体了解,α,α-支化的烷烃羧酸的混合物可以在强酸存在下由单烯烃、一氧化碳和水起始来制备。缩水甘油酯可以例如根据pct/ep2010/003334或us6433217获得。从上面的文献中可以清楚地知到,α,α-支化的烷烃羧酸由含有总计4至13个碳原子的酸的混合物组成。表1:市售α,α-支化的烷烃羧酸的典型组成产品以%m/m计的量<c50.07c50.10c60.31c70.35c80.13c9+10+1194.26>c114.78具有以上组成的市售α,α-支化的烷烃羧酸可以与热塑性聚合物例如与pet结合使用以提供优异的水解耐性,但由于在高温(>260℃)的挤出条件,产品气化,产生令人不愉快的和烦扰的气味、烟雾和膜缺陷。我们发现,通过降低“挥发性”化合物的含量,就不再能检测到令人不愉快的和烦扰的气味了。优选的c9-c15支化酸的缩水甘油酯的组合物的沸点低于250℃的化合物的浓度低于8000ppm,优选低于2000ppm。该组合物有助于在高温加工pet期间减少气味,这样的效果从现有技术是不能预测的。气味的量化根据以下给出的方法进行。c9-c15支化羧酸的缩水甘油酯的组合物含有低于8000ppm的沸点低于250℃的有机化合物。c9-c15支化羧酸的缩水甘油酯的组合物含有低于2000ppm的沸点低于240℃的有机化合物。上述组合物的嗅觉气味浓度当按如下量化时为250[uoe/m3]或更低。上述组合物可以作为挤出的热塑性聚合物的稳定剂,其特征在于嗅觉气味浓度为250[uoe/m3]或更低。所述热塑性聚合物可为聚烯烃、卤化聚烯烃或聚酯。当该热塑性聚合物为聚酯聚合物时,其可基于以下聚酯聚合物:包括聚对苯二甲酸乙二醇酯,或聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯,或聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯,或聚对苯二甲酸1,4-亚环己基二亚甲基酯,或它们的组合,这些聚酯中最优选的包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。实验制备(纯化的)新癸酸缩水甘油酯样品样品l将约300ml比较例p的新癸酸缩水甘油酯置于圆底烧瓶中并配合到旋转蒸发器(rotavap)。将该旋转系统加热到大约118℃并使其处于技术真空下。以这样的方式将约150g的少量部分从该样品取出。保留剩余的作为样品l。样品m1和m2将新癸酸缩水甘油酯的样品放在连续蒸馏装置上,该装置配有连续蒸馏设备,该蒸馏设备配有高性能的苏尔寿填料填充的低压蒸馏设备、回流装置、沸腾器并在高真空下操作。经由柱顶将产物的5%(m1)或8%(m2)的级分取出,并保留剩余的用于聚对苯二甲酸乙二醇酯。新癸酸缩水甘油酯在柱中的平均停留时间低于45分钟。柱底部温度保持在低于200℃。色谱说明设备特点和色谱条件描述于下表中。色谱-温度曲线样品制备以0.01mg的精度将大约0.12g缩水甘油酯称重加入30ml烧瓶。以相同精度添加大约13g的thf。搅拌混合物直到获得均匀溶液。然后将几毫升该溶液用0.45μm过滤器过滤。最后将已知体积的经过滤的样品(300到500μl)直接混入含相同体积的内部标准溶液的小瓶中以进行分析。分析1.异味化合物产物名称cas保留时间辛醛124-13-011,468癸醛112-31-220,680甲基苯基甲酮98-86-216,383丁酸107-92-621,675乙醇,2-(2-丁氧基乙氧基)112-34-56,710特戊酸缩水甘油酯128969-92-615,330通过色谱分析样品样品p和o为来自hexioninc的市售产品,d和s为来自daidoandshivena的市售产品,它们在本发明中都是比较例。制备pet样品成分:pet:lighterc93,来自equipolymers抗氧化剂:irganox1010(季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基丙基)丙酸酯),来自basf每个样品含有pet,500ppm的irganox1010和750ppm或10000ppm的新癸酸缩水甘油酯。双螺杆挤出pet和添加剂分别使用来自piovan的烘干机和真空烘箱干燥过夜。然后,制备干共混物,并通过重力给料器送入同向旋转的双螺杆挤出机(tse),接着空气冷却和造粒。挤出温度典型地范围在260-280℃。表2显示了来自labtech的tse的螺杆设计(d=26mm,l/d=44)。tscs和ikd分别表示输送和混合元件。表2:labtech螺杆设计的说明下表显示了挤出参数,其中突出显示tse由十个分开的加热区和模具组成(表3)。表3:用于配混实验的挤出参数收集空气样品和分析有机“挥发性”产物对于每种共混物,在第一个15分钟内进行吹扫。在吹扫之后,在挤出机附近将空气样品收集在tedlar袋中(根据nf-x43-104,具有“减压的肺”)以进行嗅觉和愉悦评估。嗅觉测量准确和客观的气味定量可以根据欧洲标准en13725进行,该标准描述了基于人体评估者在检测阈值下的动态嗅觉的方法。挑选4-5个之前对他们对正丁醇的灵敏度校正的小组成员。每个样品进行三轮嗅觉测量。气味水平的计算根据该标准以最大15个人阈值估算值(individualthresholdestimates,ite)(3轮x5个小组成员)来进行。在取样的后一天进行气味评估。结果以气味单位[uoe/m3]表达。愉悦评价偏好或愉悦的主线涉及消费者的表达,没有任何分析性的描述。它仅与产品的愉悦感觉相关,令人愉快的程度,考量所有引起消费者注意的文化和个人背景。它可能与时尚和个人纪念品或历史有关,因此,这是非常主观的。对于每次呈现,要求小组成员(8名男性和4名女性;总计12名)按以下标准对样品打分:5非常令人愉快和有吸引力4很令人愉快3令人愉快2比较可接受1可接受(弱的令人愉快)0中性-1非常弱的令人不愉快-2弱的令人不愉快-3令人不愉快的-4烦扰的-5不能承受的结果总产物愉悦特性等于评分数值乘以给出该值的组员数,并计算所有分数。以样品l为例:总产物=(2x0)+(7x-1)+(3x-2)=-13。上面的结果清楚地表明,样品l的愉悦性格和嗅觉的性能与比较样本相比都更优越。当前第1页12
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