[发明专利]用于向超高分子量聚乙烯中添加添加剂的方法

说明书

本发明涉及用于向超高分子量聚乙烯中添加添加剂的方法。

聚乙烯的催化制备是现有技术中已知的。一类特别的聚乙烯是具有在从约1,000,000到大大高于10,000,000克/摩尔范围内的非常高的平均分子量的超高分子量聚乙烯（UHMWPE），而高密度聚乙烯（HDPE）通常具有约50,000-300,000g/mol的摩尔质量。获得UHMWPE的聚合物合成公开于例如Journal of Macromolecular Science Part C Polymer Reviews(Vol.C42,No.3,pp.355-371,2002;Ultra high molecular weight polyethylene by Kelly)中。较高的分子量为UHMWPE赋予独特的特征组合，使其适用于其中较低分子量评级失败的应用中。该非常高的分子量导致优良的性质，例如非常高的抗磨损性、高的抗化学性、非常高的抗冲击性和低的动摩擦系数。由于该非常高的分子量、该UHMWPE粉末的差流动性，且由于非常高的熔体粘度，使用特定的处理方法，例如压模和柱塞挤出。UHMWPE是由粉末经过例如薄片、杆或棒而加工成最终应用的。

如上所述，典型的处理工序是柱塞挤出和压模。两种方法在原理上都包括将该粉末颗粒在高温高压烧结长的停留时间（Stein;Engineered Materials Handbook,Volume 2:Engineering Plastics,ASM International 1999;pages 167-171）。因此，该粉末性质严重影响该UHMWPE制备方法以及转化方法。该粉末的堆密度、粒度分布和颗粒形状是非常重要的，因为其决定了在转化之前模具的储存、可运输性和处理（例如填充）。该粉末较高的堆密度与其自由流动性的结合使得每单位体积的可储存量的提高，这对于粉末处理是非常有利的。此外，自由流动的高堆密度粉末在处理和运输过程中可以减少堵塞。

在用Ziegler Natta基催化剂制备该UHMWPE粉末的情况中，该聚合物可能包含含氯催化剂残余物。如上所述，主要通过使用柱塞挤出和压模将UHMWPE转化，其中施加高温高压和非常长的停留时间（与普通聚乙烯转化相比）。氯的存在、高处理温度和水分的存在的组合表现出腐蚀用于将UHMWPE粉末转化为UHMWPE杆、管、棒、型材和薄片的模具金属的负面性质，且可能导致最终应用的变色（变黄）。

可以在该聚合方法之后制备的UHMWPE原生或基础树脂粉末中添加少量腐蚀抑制剂以中和氯残余物，由此防止在转化为薄片、杆或棒的过程中的腐蚀。可以在该干的原生或基础聚合物粉末中添加少量的腐蚀抑制剂（例如氯化物/酸接受剂和/或清除剂），例如在0.01-0.50wt%范围内。适合的酸清除剂的实例包括无机产品，例如水滑石、水铝钙石、氧化物（例如氧化锌）；和有机产品，例如金属皂，例如金属硬脂酸盐，例如硬脂酸钙和硬脂酸锌。

通常，由于该添加剂的量非常小，且该添加剂本身不是自由流动的，因此难以将添加剂直接计量加入到连续混合流中同时得到均匀混合物。

本发明的目的是提供用于在UHMWPE的连续制备方法之后将添加剂均匀分布在原生UHMWPE粉末中的方法。

依照本发明的方法的特征在于将包括原生超高分子量聚乙烯粉末和添加剂的母料(master fluff)添加到原生超高分子量聚乙烯粉末中。

优选地，该母料中的添加剂是腐蚀抑制剂、酸清除剂、（UV）稳定剂、抗氧化剂、润滑剂、抗微生物剂、着色剂、颜料、增白剂、交联剂、填料、防雾剂、抗静电剂和/或阻燃剂。也可以用依照本发明的方法添加其他类型的添加剂。

优选地，该添加剂是粉末。

适合的酸清除剂和抑制剂包括例如水滑石和硬脂酸钙；适合的润滑剂包括例如褐煤蜡和芥酸酰胺；适合的防雾剂包括例如甘油酯；适合的抗静电剂包括例如甘油单硬脂酸酯；适合的填料包括例如碳黑和滑石；适合的抗微生物剂包括锌imadine(zinc imadine)；适合的阻燃剂包括例如十溴联苯；适合的交联剂包括例如过氧化二异丙苯；适合的着色剂/颜料包括例如铜酞菁(cuphthalocyanine)；适合的填料包括例如碳酸钙；适合的稳定剂包括例如十八烷基3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯；适合的抗氧化剂包括例如三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯；适合的UV（光）稳定剂包括例如聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2,4-二基][2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基]亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]；适合的光学增白剂包括例如双-苯并噁唑。