用于热塑性树脂的金属羧酸盐添加剂制造技术

一种包含具有聚合物骨架的聚烯烃和与所述聚合物骨架缔合的一种或更多种离子化合物的热塑性组合物，所述一种或更多种离子化合物具有中心金属元素和一个或更多个羧酸官能部分。所述热塑性组合物可以是例如聚乙烯或聚丙烯。改进热塑性树脂的机械性能的方法包括：向具有聚合物骨架的热塑性组合物中添加包含一种或更多种离子化合物的添加剂，所述离子化合物具有中心金属元素和一个或更多个羧酸官能部分，其中在适于所述一种或更多种离子化合物与所述聚合物骨架缔合的条件下向所述热塑性组合物添加所述添加剂。所述离子化合物可以是例如肉桂酸锌、氢化肉桂酸锌、萘甲酸锌、萘乙酸锌、间苯二甲酸锌盐和邻苯二甲酸锌盐，以及用钙或镁代替锌作为金属中心的等同物，及其混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于热塑性树脂的金属羧酸盐添加剂
本专利技术涉及用于热塑性树脂的金属羧酸盐添加剂，其赋予改进的机械性能，包括例如热变形温度、模量和拉伸强度。更特别地，本专利技术涉及包含用于赋予改进的机械性能的添加剂组合物的热塑性树脂，例如聚烯烃。另外，本专利技术涉及用于赋予热塑性树脂改进的机械性能的方法、所得增强的热塑性树脂和制品。
技术介绍
在许多工业应用中，配制的热塑性组合物需要平衡成本和性能。为此，从成本立场来看商品材料如聚乙烯和聚丙烯是吸引人的候选，但是其在热变形温度、模量或拉伸强度(以下称为机械性能)方面不足。改进机械性能的经典努力如玻璃增强将通常导致其他有益性能的劣化。另外，改进热塑性树脂的机械性能的已知方法通常需要在加工操作和材料要求方面的明显偏离。聚烯烃因为其固有的有益性能而可用于多种应用，所述有益性能包括化学稳定性、价格点和加工性能。但是，聚烯烃不具有能与工程热塑性树脂相抗衡的热特性。已经获得了一些进展，其在一定程度上克服这一缺点，但是通常削弱上列的有益性能。例如，通过并入高长宽比的无机增强添加剂如玻璃纤维、通过使基材交联或成核，可以有效改进聚烯烃的热变形温度。但是，其他期望的性能因包含这些添加剂而被削弱。 改进热塑性树脂的机械性能的已知方法集中于化学改性热塑性树脂的结构、改变热塑性树脂的结晶特性或使热塑性组合物交联，其全部需要额外的处理和设备，这可增加生产机械强劲的热塑性树脂的操作成本。例如，美国专利N0.4，990，554描述了包含75%至97%聚烯烃和按重量计25%至3%的纤维状无机填料的聚烯烃组合物。此方法建立了以下理论:控制材料的热变形温度的基本原则是在高温下保持弯曲模量的能力。因此，向热塑性树脂中添加高模量的无机填料如玻璃或矿物以赋予用于抵抗施加负荷的内部骨架。所得组合物表明其中热变形温度得到改进。该机制依赖于抵抗响应于施加负荷的保角变形(conformal deformation)或降低有机-无机界面的聚合物链的移动性的无机填料。这样增强的热塑性树脂可提供期望的机械性能，但是其需要额外的材料，这可增加生产成本。如上所述，这些方法通常还降低热塑性树脂的原本性能，例如流动性、加工性能、易于转变性和比重。美国专利N0.6，914，094描述了包含经接枝改性的聚烯烃金属盐的聚烯烃组合物。发现该组合物显示出改进的模量和热变形温度二者。将金属盐引入到经接枝改性的组合物中以中和酸，并潜在地形成与由杜邦(DuPont)以商品名Surlyn?出售的产品类似的离聚物结构。引入金属盐以形成离聚物结构，其可赋予分子外或分子内力以改进热塑性树脂的机械性能。因此，机械性能的改进源自离子交联聚合物的存在。通过这种处理来包含金属盐导致经改性的热塑性树脂的结构改变，已知其对于与主体聚合物相关的固有性能有影响。因此，尽管通过这种处理改进了某些机械性能，但是牺牲或丧失了其他期望的性能。改进热塑性树脂的机械性能的另一种已知方法包括交联。交联的烯烃不是研究的新课题，事实上，有许多研究集中于阻燃剂组合物。为了改进耐热性，可以使聚烯烃树脂化学交联。例如，美国专利N0.5，378，539描述了可包含烯烃树脂的交联组合物，所述烯烃树脂包含烯烃、金属氢氧化物、偶联剂、过氧化物和多官能金属盐。认为金属盐参与因过氧化物存在引发的交联反应。成品具有改进的阻燃性能，以及机械性能如流动性与易于转变性之间的平衡。但是，工序繁琐并且难以在常规混合设备中进行控制。另外，最终的组合物被视为热固性，不能被再加工为期望性能的聚烯烃。本领域中改进热塑性树脂如聚丙烯的机械性能的另一种已知方法是使用金属盐作为成核剂。例如，美国专利6，645，290描述了由潜在地包含赋予改进结晶动力学的钙、钠或铝盐的成核剂组成的组合物。发现所述组合物具有改进的弯曲模量，其已知与改进的热变形温度相关联。成核是改进聚丙烯性能的有效手段，因为聚丙烯具有固有的缓慢的结晶速率。该技术的一个缺点是对于更迅速结晶的聚烯烃如聚乙烯家族没有效果。另外，使用金属盐作为成核剂以及导致的热塑性树脂的成核需要额外的材料，其可能增加生产成本。
技术实现思路
现在已经发现包含一种或更多种金属盐如金属羧酸盐的添加剂赋予热塑性树脂改进的机械性能。例如，本专利技术的特定添加剂赋予热塑性树脂如聚烯烃改进的机械性能，例如改进的热变形温度、模量和拉伸强度。将理解的是，尽管热塑性树脂的一些性能可能降低，但是根据本专利技术的添加剂可接受地保持了相关热塑性树脂的一些机械性能，同时极大改进了关键的机械性能，例如热变形/挠曲温度。因此，如本领域一般技术人员将容易理解的，可以选择添加剂以取得所得热塑性树脂的一系列期望特性或机械性能。可以配制包含添加剂的增强的热塑性材料以取得与不存在添加剂性时相比改进的机械性能。可以使用多种加工技术来利用包含添加剂的增强的热塑性材料如增强的聚烯烃以制造多种制品。增强的热塑性材料中这样的添加剂的存在改进了热塑性材料的机械性能，同时保持了原始聚烯烃固有的某些期望特性，例如加工性能。因此，包含金属盐的热塑性组合物是缺少本专利技术的强劲机械性能的常规热塑性树脂的有利替代物。不受任何理论的限制，认为通过特定调整与金属中心缔合的配体，能够通过金属盐赋予改进的机械性能。使用这样的具有可分散和交互的配体以及离子缔合特性的金属盐，惊人地发现物理固定了热塑性树脂的聚合物链。惊人地发现这赋予机械性能，其类似于或优于交联、增强或成核的热塑性树脂的机械性能。即，发现本专利技术的添加剂、组合物和方法赋予了热塑性树脂改进的机械性能，而无与本领域中已知的现有方法相关的限制、削弱或附加成本。本专利技术的添加剂和方法可应用于一系列热塑性树脂，特别是聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯。发现本专利技术的组合物具有改进的机械性能，同时仍保持其他期望的性能，例如再加工性能。发现通过本专利技术组合物生产的制品具有改进的性能，而不需要进一步处理或额外的加工步骤。根据第一个实施方案，本专利技术涉及用于赋予热塑性树脂改进的机械性能的添加剂，所述添加剂包含一种或更多种离子化合物，所述一种或更多种离子化合物包含中心金属元素和一个或更多个羧酸官能部分。通常，具有一个、两个或更多个的羧酸官能部分的离子化合物适于该目的使用。还发现包含有含芳环羧酸(例如含一个、两个或三个芳环包括稠合芳环的那些)的离子化合物赋予热塑性树脂期望的改进的机械性能。许多金属盐，例如金属羧酸盐作用是改进聚烯烃的机械性能。这些包括钙、镁和锌的羧酸盐。例如，可以使用以下金属盐作为金属羧酸盐以改进聚烯烃的机械性能:二甲基丙烯酸锌、二丙烯酸锌、异丁酸锌、丙酸锌、乙酸锌、异戊酸锌、叔戊酸锌盐、硬脂酸锌、马来酸锌盐、己二酸锌盐、苯乙酸锌、肉桂酸锌、氢化肉桂酸锌、萘甲酸锌、萘乙酸锌、间苯二甲酸锌盐和邻苯二甲酸锌盐，以及用钙或镁代替锌作为金属中心的等同物，及其混合物。另外，金属盐可以是锌(Zn)、钴(Co)、锡(Sn)、铈(Ce)、镧(La)、铝(Al)、钒(V)、镁(Mn)、铜(Cu)、镍(Ni)、铁(Fe)、钛(Ti)、锆(Zr)、铬(Cr)、钪(Sc)、钙(Ca)、镁(Mg)、锶(Sr)、钡(Ba)和铋(Bi)的金属羧酸盐。这些羧酸盐可以容易地混入热塑性组合物中。具体地，可以在本专利技术中使用任何具有一个或更多个羧酸官能部分和/或基团本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性组合物，其包含具有聚合物骨架的聚烯烃和与所述聚合物骨架缔合的一种或更多种离子化合物，所述一种或更多种离子化合物包含中心金属元素和一个或更多个羧酸官能部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.24 US 13/216,3981.一种热塑性组合物，其包含具有聚合物骨架的聚烯烃和与所述聚合物骨架缔合的一种或更多种离子化合物，所述一种或更多种离子化合物包含中心金属元素和一个或更多个羧酸官能部分。2.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中所述聚合物骨架包含一个或更多个脂族或芳族重复单元，或脂族和芳族重复单元二者。3.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中所述一种或更多种离子化合物是具有一个、两个或三个芳环的含芳环羧酸的金属盐。4.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中所述组合物包含按重量计为所述组合物的约0.1%至约10%的所述一种或更多种离子化合物。5.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中所述组合物包含按重量计为所述组合物的约0.5%至约5%的所述一种或更多种离子化合物。6.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中所述一种或更多种离子化合物对应于式I: 7.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中所述一个或更多个羧酸官能部分选自具有经取代或未经取代的芳环的苯甲酸、1-萘甲酸、2-萘甲酸、9-蒽甲酸、3-菲甲酸、4-菲甲酸、9-菲甲酸、1-萘乙酸、2-菲甲酸、肉桂酸、氢化肉桂酸和苯乙酸，及其混合物。8.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中所述一种或更多种离子化合物选自:二甲基丙烯酸锌、二丙烯酸锌、异丁酸锌、丙酸锌、乙酸锌、异戊酸锌、叔戊酸锌盐、硬脂酸锌、马来酸锌盐、己二酸锌盐、苯乙酸锌、肉桂酸锌、氢化肉桂酸锌、萘甲酸锌、萘乙酸锌、间苯二甲酸锌盐和邻苯二甲酸锌盐，以及用钙或镁代替锌作为中心金属元素的等同物，及其混合物。9.一种聚乙烯组合物，其包含一个或更多个重复的亚乙基单元的聚合物骨架和与所述聚合物骨架缔合的一种或更多种离子化合物，所述一种或更多种离子化合物包含中心锌元素和一个或更多个羧酸官能部分。10.根据权利要求9所述的聚乙烯组合物，其中所述一种或更多种离子化合物是具有一个、两个或三个芳环的含芳环羧酸的金属盐。11.根据权利要求9所述的聚乙烯组合物，其中所述组合物包含按重量计为所述组合物的约0.1%至约10%的所述一种或更多种离子化合物。12.根据权利要求9所述的聚乙烯组合物，其中所述组合物包含按重量计为所述组合物的约0.5%至约5%的所述一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里米·罗兰·奥斯汀，赫伯特·新艾·超，
申请(专利权)人：飞纳技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US