[发明专利]制备具有高熔体强度的聚乙烯的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年1月11日提交的美国专利申请12/685,148的优先权，其公开内容针对美国实践的目的通过参考并入本申请。

背景技术和发明内容

聚乙烯具有帮助其成为制造的最高体积聚合物的所需性质。聚乙烯可以在不同的工艺中制备以便于得到不同性质。聚乙烯的已知家族包括高密度聚乙烯(HDPE)，线型低密度聚乙烯(LLDPE)，和使用高压反应器制备的低密度聚乙烯(LDPE)。在这些广泛类别中，存在很多变型，其源自不同类型的聚乙烯工艺技术(例如，溶液，淤浆或气相)或源自使用不同的催化剂(例如，Ziegler-Natta或几何限定催化剂)。所需应用需要流变学性质的小心平衡，使得本领域技术人员在各种类型的聚乙烯中进行选择。在很多应用中，例如在吹塑和吹制膜应用中，聚乙烯的熔体强度是关键参数，这通常作为聚合物的伸长粘度测量。

熔体强度是可以预期材料经受伸长变形时的性能的实践测量。在熔体加工中，良好的伸长粘度对于在工艺中保持稳定性是重要的，所述工艺例如涂布、吹制膜生产、纤维纺丝和发泡部件。熔体强度与熔融聚合物上的多种分子缠结和各分子结构的弛豫时间有关，这主要取决于总分子量以及关键分子量范围内分支数目。

熔体强度直接影响几种加工参数，例如吹制膜生产过程中的发泡稳定性和因此的厚度变化；吹塑工艺过程中的半成品形成；成型挤出过程中的下垂；发泡工艺过程中的泡孔形成；片材/膜热成型过程中的较稳定的厚度分布。

该性质可以通过使用具有较高分子量的树脂增强，但是这样的树脂将通常需要更强劲的设备和更多的能量使用，因为它们倾向于在挤出工艺过程中产生较高的挤出压力。因此，必须使性质平衡以得到物理性质和加工性的可接受组合。

在厚膜应用中，使用LDPE和LLDPE的共混物，以获得加工性(挤出机amp和压力)和膜机械性能的平衡。在该共混物中，LDPE组分是加工性组分，而LLDPE是机械端组分。因此，降低共混物LDPE部分的能力应该会提高共混物的机械性能。通过本发明，提高LLDPE组分的熔体强度的能力允许使用较高百分比的LLDPE共混物，由此增强机械性能而不会牺牲加工性或陈述不可接受含量的不溶性物质。

本发明是提高聚乙烯的熔体强度的新方法，包括使熔融聚乙烯与烷氧基胺衍生物通过常规挤出加工反应。因此，本发明的一方面是提高聚乙烯树脂的熔体强度的方法，包括首先选择根据ASTM D792测得的密度为0.865g/cm³至0.962g/cm³和根据ASTM D1238(2.16kg，190°C)测得的熔体指数为0.01g/10min至100g/10min的聚乙烯树脂，然后使烷氧基胺衍生物与聚乙烯树脂在足以提高聚乙烯树脂的熔体强度的用量和条件下反应。

本发明是提高聚乙烯的拉伸粘度的新方法，包括使熔融聚乙烯与烷氧基胺衍生物通过常规挤出加工反应。因此，本发明的一方面是提高聚乙烯树脂的熔体强度的方法，包括首先选择根据ASTM D792测得的密度为0.865g/cm³至0.962g/cm³和根据ASTM D1238(2.16kg，190°C)测得的熔体指数为0.01g/10min至100g/10min的聚乙烯树脂，然后使烷氧基胺衍生物与聚乙烯树脂在足以提高聚乙烯树脂的拉伸粘度的用量和条件下反应。

本发明是在低(0.1s^-1)剪切速率提高拉伸粘度而同时保持在较高剪切速率(>100s^-1)的粘度使得在典型挤出条件保持材料的易加工性的新方法。本发明的一方面是，当在相同操作条件下加工本发明树脂时，与对比树脂相比，挤出机压力未增加多于10%。

附图说明

图1是当增加添加剂浓度时，熔体强度相对于拉伸速度的关系图。

图2是当增加添加剂浓度时，粘度相对于剪切速率的关系图。

图3是在稳定状态区域的熔体强度相对于熔体指数(I₂，g/10min)的关系图。

图4是相角(°)相对于使用190°C的恒定温度在频率扫描在TA仪器“高级流变性放大系统(Advanced Rheometric Expansion System)(ARES)”中测量的复数模量(G*)的关系图。

图5是相角(°)相对于使用190°C的恒定温度在频率扫描在TA仪器“高级流变性放大系统(ARES)”中测量的复数模量(G*)的关系图。

具体实施方式