[发明专利]颗粒状聚合物产品及其制备方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2006年4月26日提交的临时申请No.60/794926的权 利，其公开的内容在此全部引入作为参考。

技术领域

本发明涉及用于熔融纺丝、纺粘、熔喷法、离心纺丝、片状切割、 膜纤维化、挤出等的颗粒状聚合物组合物。

背景技术

已知超低熔融粘度的聚合物如丙烯和丁烯聚合物，可用于生产产 品如粘合剂、密封剂、涂料、通过熔喷纤维方法制备的非织造织物， 高速下制备的注射成型组件，深拉伸可冲压增强热塑性组件等。

然而，通过直接聚合工艺生产超低熔融粘度(“ULMV”)聚合物 是存在问题的。由于其特殊的性质，主要在与ULMV聚合物从溶剂中分 离方面，这种聚合物需要复杂和昂贵的操作，单体溶解在该溶剂中以 促进聚合过程。由于使其颗粒化的困难，通过反应器内反应制备的 ULMV树脂提供的是片状而不是颗粒状形式。片状形式通常导致大量粉 末细粒的存在，从而在操作和运输材料时造成困难。

根据通常的聚合物方法制备相对高熔融粘度聚合物，然后将聚合 物在自由基生成剂的存在下经历热机械降解过程也是已知的。理论上， 在降解中，自由基生成剂，如过氧化物或羟基胺酯的热降解使生成的 自由基破坏聚合物大分子键成为可能。这导致聚合物具有较低的平均 分子量，较窄的分子量分布(“MWD”)和最重要的，较低的熔融粘度 (以及较高的熔融流动速率)。用该方法制备ULMV聚合物通常称为聚 合物的减粘或降粘，自由基生成剂通常称为减粘剂或降粘剂。

热塑性材料的造粒在许多应用中都是非常重要的，特别是当粒料 的终端用户不是聚合物的制造者时，因此材料的装运成为必须。粒料 在计量和分配装置中易于流动而且粒料装料的尺寸可易于极其精确的 控制。然而ULMV聚合物的造粒是困难的。见美国专利No.4451589； 4897452和5594074。ULMV聚合物，由于通常以流动和柔软状态离开 造粒挤出机因此很难甚至不能将其切割成粒料形式。那些能成型的粒 料可能是非均匀、粘性和易团聚的，因此阻止了进一步的处理。ULMV 聚合物的非均相粒料可被称为术语如“拖尾粒料”、“长串粒料”、 “弯头”、“狗骨”和“废粒料”，而团聚的颗粒可被称为术语如“粒 料结合”。另外，积累在造粒机旋转刀片上的ULMV聚合物常常引起意 外的停工，导致不可接受的低产率和高维护费用。进而，异常的粒料 在终端用户中显示了许多不合需要的性质，包括变化的粒料原料堆密 度(导致无效处理或不精确的组合物配方)，在挤出生产线中的桥接 或其他进料问题以及与现有传送带式传输装置的不相容性。最终，聚 合物生产系统从制备低熔融流动速率聚合物到制备高熔融流动速率聚 合物的转换(这里表示“转换时间”)需要长的时间段。长的转换时 间限制了生产效率并导致制备了用处有限的中等熔融流动速率聚合 物。

为避免这些问题，已知的处理技术采用了多步降解工艺，其中向 聚合物中加入减粘剂和然后将聚合物造粒。该处理和造粒是在提供相 当量结合至聚合物粒料中的非反应性减粘剂的条件下进行的，但不幸 的是常常导致聚合物的某些减粘。终端用户的后续处理激活了残留的 结合的减粘剂，因此制备出适用于熔喷和其他工艺的ULMV聚合物。美 国专利No.5594074，4451589和4897452均描述了制备含有非反应性 自由基生成剂的聚合物粒料的方法。这三件专利的方法(下面更详细 描述)采用了(1)沿挤出机长度的单个位置加入的单独减粘剂，(2) 在过程中的两个或更多位置，一个在造粒挤出机的进料口附近另一个 在出口附近加入的单独减粘剂或者(3)在造粒过程中不同位置加入的 具有显著不同半衰期的两种减粘剂。

US4451589描述了单独试剂、单独加入的方法。该方法包括控制 造粒挤出机中的温度和停留时间以限制减粘剂在造粒前的活性。 US5594074描述了单独试剂、多步添加的方法。通过减粘剂在造粒挤 出机出口附近的第二次添加然后将得到的颗粒快速骤冷，在骤冷前减 粘剂没有足够的时间或热能降解聚合物并保留了在后续过程中可对聚 合物进一步降解。US4897452描述了两种试剂的方法。该方法采用两 种减粘剂，一种的半衰期显著长于另一种。通过在造粒过程中较早使 用半衰期较短的试剂，聚合物被部分降解。当第二种半衰期较长的试 剂恰好在造粒前加入聚合物中，骤冷前在造粒挤出机中该试剂没有在 足够温度下足够的停留时间以降解聚合物，在后续过程中可对聚合物 进一步降解。