可擠出的熱塑性組合物制造技術

一種可擠出組合物，包含ａ）主要量的熱塑性主體聚合物，ｂ）氟烴聚合物和ｃ）樹枝狀材料。所述可擠出物顯示出減少了表面缺陷量。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及具有改進了擠出特性的熱塑性聚合物，如聚烯烴或其他難以擠出的聚合物。另一方面，本專利技術涉及使用樹枝狀材料，特別是與其他加工助劑組合，來提高這類熱塑性聚合物的擠出特性。還有一方面，涉及在還包含防粘連劑的熱塑性聚合物中使用樹枝狀材料。
技術介紹
Westover，R.F.，“Melt Extrusion”，Encyclopedia of Polymer Science andTechnology，Vol.8，John Wiley & Sons，(1968)pp573-581指出對任何聚合物都存在一定的臨界剪切速率，超過該速率，擠出物表面變得粗糙，低于該速率，擠出物為光滑的。還指出，為了達到從擠出機的可能的最高流速，以及達到最均勻的擠出物橫截面，操作者必須控制擠出物的粗糙度或變形。在Rudin，A.，Worm，A.T.，Blacklock，J.E.，“Fluorocarbon Elastomer Aids Polyolefin Extrusion”，Plastic Engineering，1986年3月，pp.63-66中描述了在高密度聚乙烯和低密度聚乙烯中還觀察到的各種擠出物粗糙度和變形。Rudin等指出對給定的一組加工條件和模頭形狀的裝置，存在臨界剪切應力，大于該應力，聚烯烴如線型低密度聚乙烯(LLPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯會出現熔體缺陷。在低剪切速率下，缺陷可以是“鯊魚皮狀表面”，失去表面光澤，在更嚴重情況下，在與擠出方向的橫向出現或多或少的狹長隆起。在高剪切速率下，擠出物會發生“連續的熔體斷裂”，成為嚴重扭曲。在低于剛剛觀察到連續熔體斷裂的速度下，LLDPE和HDPE還出現“環形熔體斷裂”，這時擠出物表面由光滑變得粗糙。作者指出通過調整加工條件或改變模頭來降低剪切應力，可以一定程度地避免這些缺陷，但并不會造成其他問題。例如，在較高溫度下擠出可在管狀膜擠出物中造成較薄的泡壁，較寬的模隙會影響膜取向。作者指出使用氟烴彈性體加工助劑可以使擠出機以較窄膜隙和較低熔融溫度下操作。其他人還描述了使用氟烴彈性體作為加工助劑，可參見例如，DeSmedt，C.，Nam，S.，″The Processing Benefits of Fluoroelastomer Applicationin LLDPE，″Plastics and Rubber Processing and Applications，8，No.1，(1987)，pp.11-16；美國專利3,125,547(Blatz)，4,581,406(Hedberg等)和4,855,360(Duchesne and Johnson)。已描述使用高度支鏈化的大分子作為熱塑性組合物的添加劑。這些大分子常稱作樹枝狀體(dendrimer)，樹枝狀聚合物，喬木狀(arborescnt)聚合物或高支化聚合物。對本申請目的，這些物質稱作樹枝狀材料。例如，PCT專利WO 97/19987揭示使用包含官能團端基的樹枝狀體，在端基上已引入添加劑。通過適當選擇端基，將樹枝狀體設計為帶有添加劑，用來使熱塑性聚合物具有最小的相容性或收縮的問題。使用樹枝狀體來改善或消除LLDPE管狀膜在低剪切速率下的鯊魚皮狀表面已由Hong，Y.；Coombs，S.J.等，Polymer，41(2000)，7705-7713報道。擠出過程中使用的熱塑性聚合物通常除了加工助劑外還包含各種添加劑，如位阻胺光穩定劑、增滑劑、填料和防粘連劑。許多這些常規使用的添加劑已顯示會干擾氟聚合物的加工助劑性能。參見WO95/21887。由防粘連劑引起的干擾作用隨加入聚乙二醇而降低。B.V.Johnson，T.J.Blong，J.Blong，J.M.Kunde，D.Duchesne，TAPPI 88 Polymers，LaminationB. and Coating Conference，249-256(1988)和B.V.Johnson，J.M.Kunde，SPE ANTEC Tech.Papers，46，1425，(1988)。仍需要用于改進擠出特性的添加劑體系，它們被設計為能在更寬的剪切速率范圍發揮作用。還需要另一種改進包含防粘連劑的組合物的擠出體系的體系。專利技術概述本專利技術一方面提供一種可擠出的組合物，包含(A)主要量的非氟化熱塑性主體聚合物，和少量下列組分的混合物，(B)氟烴聚合物，(C)樹枝狀材料。較好的，樹枝狀材料和氟烴聚合物以這樣的相對比例和濃度存在，它們以組合或協同的方式足以降低擠出壓力和/或減少熔體缺陷，即如鯊魚皮、連續熔體斷裂和環形熔體斷裂這樣的缺陷。在此情況下，主要量指大于或等于50重量％，少量至小于50重量％。一般，氟烴聚合物與樹枝狀材料在可擠出組合物中的重量比為10份氟烴聚合物對至少1份樹狀材料。較好的，該重量比在10∶1至1∶10范圍。當可擠出組合物是最終擠出物或最終產物例如薄膜時，氟烴聚合物在可擠出組合物中的濃度至少為0.005重量％，而樹枝狀材料為0.0005重量％。該重量比是基于擠出物總重量。較好濃度范圍為0.005-0.2重量％氟烴聚合物和0.0005-2重量％樹枝狀材料。另一方面，本專利技術提供一種聚合物加工助劑組合物，包含氟烴聚合物和樹枝狀材料，使氟烴聚合物與樹枝狀材料在加工助劑組合物中的重量比小于10∶1。較好的，重量比在10∶至1∶10范圍。任選的，加工助劑組合物還包含通常加入到熱塑性聚合物中的其他組分或助劑，如抗氧化劑、防粘連劑、顏料和填料。氟烴聚合物、樹枝狀材料和其他助劑在所述加工助劑組合物中的濃度可依據加工要求改變，但是，氟烴聚合物和樹枝狀材料一般是加工助劑組合物的主要組分。如果加工助劑組合物以母料形式提供，則母料的載體和主體聚合物應是加工助劑組合物的大組分。還有一方面，當可擠出組合物的主體聚合物包含另外組分如防粘連劑時，最明顯地顯示出氟烴聚合物和樹枝狀材料的協同組合的優點，已知防粘連劑會減少聚合物加工助劑的有益效果。又一方面，本專利技術提供降低擠出過程中受到的壓力如澆口壓力的方法，該方法包括a)提供氟烴聚合物，b)提供樹枝狀材料，c)將氟烴聚合物和樹枝狀材料與主體聚合物混合，形成可擠出組合物，d)擠出該組合物，其中，氟烴聚合物占可擠出組合物的至少0.005重量％，樹枝狀材料占可擠出組合物的至少0.0005重量％。這種方法實現了降低壓力，壓力的降低可達到較高擠出量，例如通過提高擠出機螺桿速度，使壓力返回到開始值，在給定時間可擠出更多體積的材料。或者，如果該方法在產生的較低壓力下進行，消耗較少能量。這兩種結果都是有益的，特定的應用可能要求這二者的組合。另一方面，本專利技術提供了減少擠出過程中存在的表面或熔體缺陷如熔體斷裂的方法，該方法包括a)提供氟烴聚合物，b)提供樹枝狀材料，c)將氟烴聚合物和樹枝狀材料與主體聚合物混合，形成可擠出組合物，d)擠出該組合物，其中，氟烴聚合物占可擠出組合物的至少0.005重量％，樹枝狀材料占可擠出組合物的至少0.0005重量％。附圖簡述附圖說明圖1所示是對三種可擠出組合物在不同剪切速度下的壓力降低的變化。圖2所示是對各自包含防粘連劑的三種可擠出組合物，在不同添加劑量下熔體斷裂的減少。專利技術詳述本專利技術通過延遲本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可擠出組合物，包含ａ）主要量的熱塑性主體聚合物，ｂ）氟烴聚合物和ｃ）樹枝狀材料。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：MP迪龍，JH霍恩斯，C拉瓦里，
申請(專利權)人：三M創新有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]