[发明专利]辐射减粘裂化的聚丙烯和由其制备的纤维

说明书

本发明涉及辐射减粘裂化的丙烯聚合物材料和由其制备的纤维、薄膜和其他制品。

聚丙烯聚合物经链断裂可生产低分子量产品，这种方法一般称之为减粘裂化。这种方法不仅能降低聚合物的分子量，提高其熔体流动速率，还能得到窄的分子量分布。一般说，分子量越高，物理性能越好，但加工性能越差。相反，分子量越低，物理性能越差，但加工性能越好。具有窄分子量分布的低分子量聚合物使许多制成品既具有良好的物理性能，又具有良好的加工性能。所以，过去一般的方法是将丙烯聚合到比最终制品所需的分子量还要高，然后减粘裂化到所需的分子量。

可应用人们熟知的一些不同类型的化学反应进行丙烯聚合物的减粘裂化。一个例子是热裂解，它是将聚合物置于高温如350℃或更高温度的挤塑机中进行的。另一个方法是令其接受强氧化剂的作用。还有一个方法是接受离子化辐射的幅照。例如，美国专利4,282,076揭示了一种减小丙烯聚合物分子量的方法，它是先让聚合物的一部分接受离子化辐射的幅照予以活化，再将辐照后的聚合物加入到另一部分未经辐照的聚合物中，在这混合物中加入能起稳定性数量的抗氧化剂，最后通过在挤塑机中的剪切混合达到减粘裂化。

另一种在工业实用中几乎专门使用的方法，是在切粒前在聚合物中加入降解助剂。降解助剂是一种与聚合物混合，在随后挤塑条件下加热时能促进其链断裂的物质。目前工业化生产中使用的降解助剂主要是烷基氢过氧化物或二烷基过氧化物。这些物质在升高温度时能引发自由基链反应，使聚丙烯分子断裂。使用烷基氢过氧化物或二烷基过氧化物降解助剂一直是很好的对聚合物进行减粘裂化的方法，但还有许多改进余地。它有一个缺点，是降解助剂的分解产物会留在聚合物中成为杂质。在以后的聚合物加工中和使用聚合物制品时，这些分解产物是有毒的。

也可以对聚合物进行辐照来得到除分子量减小和分子量分布变窄外的所需性能改进。例如，美国专利4,916,198揭示了一种制备从原不具有应变硬化伸长粘性的聚丙烯制造具有应变硬化伸长粘性的无凝胶聚丙烯的方法。在基本上无氧的条件下对聚合物进行幅照，直到线性丙烯聚合物材料的链产生大量断裂而又不引起聚合物胶凝，然后将经辐照的聚合物在一定环境下经受足够的时间，使得有相当多的长支链形成。随后在基本无氧的条件下处理经辐照的聚合物，使自由基失活，美国专利5,047,446揭示了一种方法，它是处理一种含自由基、经辐照的高分子量丙烯聚合物材料，目的是进一步加强长链支化和辐射诱导的自由基的形成，并使聚合物在空气中长期储存时能够稳定。采用了两段流化床工艺，第一段中使用中等温度使自由基重组，第二段采用较高温度使自由基失活。当α-烯烃聚合时，产物是α-烯烃单元的链长度不同的分子段或分子链的混合物。绝大多数这些链有成千的碳原子，不可避免的还有短得多的链，这些链甚至只有两个α-烯烃单元。短链较的分子称为低聚物。在本发明中，“低聚物”定义为其碳原子数少于40的α-烯烃单元的链。聚合步骤之后，进行未反应单体的去除来从聚合物颗粒中分离出低聚物。经过某种聚合后的处理，如减粘流化和熔融挤塑，在聚合物中也会形成低聚物。

在大多数α-烯烃聚合物商品中，聚合物颗粒中低聚物的浓度很高，故问题不大。而且，低聚物的存在对聚合物的熔体流变性有定的有利作用。然而，特别在具有高熔体流动速率(＞10分克/分钟，ASTMD 1238，条件L(230℃，2.16千克))的基本上为结晶丙烯聚合物的情况下(其中低聚物的浓度通常的范围为每一百万重量份聚合物有1000-10,000份低聚物)，聚合物中有较多低聚物时，在聚合物的如制成纤维的熔融挤塑加工过程中，会引起从聚合物散发“烟气”。然而，在离开模头后，冷却到其固化的温度以前，并不是所有低聚物都能从聚合物散逸出来。挤塑聚合物中残余的一些低聚物，会使由挤塑聚合物制造的产品，如纤维、包装薄膜和容器，产生难闻的气味。