Нуклеатор в виде частиц и способ его производства
Группа изобретений относится к нуклеатору в виде частиц и полипропилену, содержащему нуклеатор. Нуклеатор в виде частиц представляет собой нуклеатор-просветлитель. Массовое содержание активных ингредиентов в нуклеаторе в виде частиц составляет 98 мас.%. Нуклеатор-просветлитель содержит частицы нуклеатора большого размера со средним объемом более 200 мм3, частицы среднего размера со средним объемом 0,5-200 мм3 и частицы порошкового нуклеатора со средним объемом менее 0,5 мм3. Массовое содержание частиц нуклеатора среднего размера во всем нуклеаторе составляет от 85,5 до 92,3%, если нуклеатор-просветлитель представляет собой 1,3:2,4-бис(п-метилбензилиден)-D-сорбит или 1,3:2,4-бис(4'-пропилбензилиден)-1-пропилсорбит, или от 82,3 до 92%, если нуклеатор-просветлитель представляет собой 1,3:2,4-бис(3,4-диметилбензилиден)-D-сорбит. Описан также полипропилен, содержащий частицы нуклеатора в количестве 1-4 мас.%. Технический результат - обеспечение равномерной дисперсии в полимере и уменьшение количества дефектов, таких как белые точки в полимере, улучшение характеристик текучести нуклеатора в сочетании со средним радиальным сопротивлением раздавливанию 0,2-25,0 Н/см. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к нуклеаторам для использования при производстве полимеров и, более конкретно, относится к нуклеатору в виде частиц и способу его производства, а также к способу производства полимеров с использованием нуклеатора в виде частиц.
Уровень техники
В процессе производства нуклеаторы добавляют в полимеры. Однако порошковый нуклеатор имеет тонкую гранулярность, небольшую объемную плотность и статическую электризацию. Во время процесса подачи порошковый нуклеатор склонен прилипать к трубе, что потенциально может привести к образованию перемычек и блоков, а также к неоднородной дисперсии порошкового нуклеатора в процессе производства и повлиять на качество продукта из полимера. В предшествующем уровне техники одним из вариантов преодоления этого недостатка является добавление вспомогательных веществ или антистатиков, которые могут улучшать текучесть в нуклеаторе, чтобы улучшить текучесть и антистатические свойства нуклеатора. Например, в соответствии с раскрытием предшествующего уровня техники сверхтонкий диоксид кремния добавляют в 3988i компании MILLKEN или моноэфир стеариновой кислоты (GMS) добавляется в 3988i компании MILLKEN другими производителями. Вышеизложенный способ может значительно улучшать текучесть нуклеатора в процессе подачи. Однако приведенный выше способ не может обеспечивать равномерность подачи и снижает чистоту продукта. Другой способ преодоления такого недостатка состоит в получении премикса, который содержит 50% активных ингредиентов нуклеатора, посредством смешения антиоксиданта и акцептора кислоты в рецептуре с тем, чтобы обеспечить равномерность подачи. Однако этот способ ограничен гибкостью применения рецептуры и не может обеспечить разнообразие продуктов.
Если размер частиц нуклеатора слишком маленький, то есть, для порошкового нуклеатора, возможно появление пыли, что может уменьшить объемную плотность продукта и отрицательно влияет на текучесть. Порошок нуклеатора может образовывать удерживающие перемычки в загрузочной воронке. Если размер частиц нуклеатора слишком велик, нуклеатор трудно равномерно диспергировать в полимере, что может привести к неоднородным техническим характеристикам и нестабильности качества полимера.
Документ CN1500120 раскрывает состоящую из частиц или порошковую композицию диацеталя, включающую (A) по меньшей мере, один диацеталь, (B) по меньшей мере, одно анионное поверхностно-активное вещество и (C) по меньшей мере, одну алифатическую монокарбоновую кислоту, которая может иметь, по меньшей мере, одну гидроксильную группу в молекуле, где компоненты (B) и (C) равномерно диспергированы в состоящей из частиц или порошковой композиции диацеталя, и массовое содержание компонента (B) в композиции диацеталя составляет от 0,1 до 3 массовых процента (% масс.) и массовое содержание компонента (C) в композиции диацеталя составляет 0,3-5% масс., а суммарное массовое содержание компонентов (B) и (C) в композиции диацеталя составляет не больше чем 7% масс. Композиция может иметь любую подходящую форму и обычно имеет форму порошка или частицы, например, имеющую форму гранулы, цилиндра и небольшой сферы. Что касается формы порошка, то средний диаметр его частиц равен 3-2000 мкм, предпочтительно 7-250 мкм. Если средний диаметр частиц меньше чем 3 мкм, свойства порошка становятся плохими и требуется специальное измельчающее оборудование. Что касается формы частицы, то порошковая композиция диацеталя может быть преобразована в композицию диацеталя в виде частиц, имеющую желаемые форму и размер. По сравнению с порошковой композицией диацеталя состоящая из частиц композиция диацеталя может уменьшать пыль и улучшать текучесть частиц. Композиция диацеталя в виде частиц имеет форму частиц, таких как небольшие частицы или небольшие круглые частицы, и имеет приемлемую растворимость и диспергируемость в расплавленной смоле и различных типах жидкостей. Кроме того, композиция диацеталя в виде частиц имеет необходимые характеристики порошка, такие как более хорошая текучесть пыли, меньшее образование пыли, меньшая взрывоопасность пыли и меньшая адгезия к внутренней стенке питающего бункера. Документ CN1500120 предусматривает уменьшение пыли и улучшение текучести частиц посредством добавления поверхностно-активного вещества и контролирует диаметр частиц. Однако документ CN1500120 предполагает снижение точки плавления диацеталя в результате добавления определенных анионных поверхностно-активных веществ и определенной алифатической монокарбоновой кислоты.
Документ CN1241190 раскрывает состоящую из частиц или порошковую композицию диацеталя, содержащую (a) по меньшей мере, один диацеталь; и (b) по меньшей мере одно связующее, выбранное из группы, включающей нейтральную или слабокислую одновалентную органическую кислоту, нейтральную или слабокислую поликарбоновую кислоту, некоторые соли нейтральной или слабокислой поликарбоновой кислоты, сульфат, сульфонат, фосфат, органический фосфат, алюминиевую соль нейтральной или слабокислой поликарбоновой кислоты. Связующее диспергируется равномерно в состоящей из частиц или порошковой композиции диацеталя. В композиции диацеталя массовое отношение связующего к диацеталю составляет 0,01-100 к 100. Частица имеет цилиндрическую форму, имеющую диаметр сечения 0,2-5 мм и длину 0,2-15 мм. Частица также может иметь форму зерна или диска, имеющих диаметр 0,2-5 мм и объемную плотность 0,2-1,1 г/см3. Способ документа CN1241190 может значительно понизить точку плавления диацеталя. За счет равномерного диспергирования определенного соединения в порошке диацеталя полученная композиция диацеталя имеет улучшенные растворимость, скорость диспергирования и растворения в расплавленной смоле и других жидких средах, и улучшение не имеет ничего общего с формой композиции. Липкость определенного соединения (то есть, стимулирование агломерации или комкования частиц) может улучшать объемную плотность композиции диацеталя до уровня не меньше чем 0,2 г/см3, что может улучить текучесть и пригодность к транспортировке порошка диацеталя, а также может подавлять образование пыли и адгезию диацеталя на стенках оборудования, например, трубопровода или бункера для хранения. Когда композицию диацеталя используют для получения гранул полиолефиновой смолы, собственное свойство зародышеобразования композиции диацеталя будет легко подавляться. Благодаря сублимации нуклеатора экструзионная головка или формованное изделие не будут загрязнены. Как правило, если плотность композиции диацеталя вырастает значительно, текучесть порошка растет, при этом скорость растворения падает. Следовательно, если плотность композиции диацеталя падает сильно, скорость растворения порошка растет, тогда как текучесть уменьшается. Документ CN1241190 может обеспечить значительное понижение точки плавления композиции диацеталя, так как повышение плотности композиции диацеталя может улучшить текучесть порошка, а добавление связующего может улучшить скорость растворения.
В настоящее время все еще нет технического решения, которое могло бы успешно решить проблему текучести и чистоты нуклеатора-просветлителя. В некоторых случаях текучесть повышают за счет уменьшения чистоты. В некоторых других случаях чистоту увеличивают за счет понижения текучести.
Как правило, текучесть обратно пропорциональна чистоте нуклеатора. Нуклеатор, имеющий приемлемую текучесть, как правило, имеет низкую чистоту. Нуклеатор, имеющий высокую чистоту, как правило, имеет плохую текучесть.
Техническое решение настоящего изобретения может обеспечить решение задачи достижения приемлемой текучести без влияния или при незначительном влиянии на активные ингредиенты нуклеатора, что может решить проблему текучести нуклеатора при получении полимера, а также обеспечить требуемые характеристики полученного полимера.
Краткое описание различных вариантов осуществления изобретения
Настоящее изобретение направлено на производство нуклеатора в виде частиц способом мокрого гранулирования, что не только может решить проблему текучести при подаче и однородности полимера, но также может решить проблему статического электричества и пыли. Нуклеатор в виде частиц, полученный с помощью способа по настоящему изобретению, имеет такую же чистоту, что и порошковый нуклеатор, или имеет чистоту на 2% меньше, чем чистота порошкового нуклеатора, что сильно отличается от добавления в нуклеатор-просветлитель агента, препятствующего слеживанию и комкованию, в предшествующем уровне техники.
Один вариант осуществления настоящего изобретения предлагает нуклеатор в виде частиц, содержащий активные ингредиенты при массовом содержании не меньше чем 90 массовых процентов (% масс.) и имеющий среднее радиальное сопротивление раздавливанию 0,2-25,0 Н/см.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения нуклеатор в виде частиц представляет собой нуклеатор-просветлитель, имеющий среднее радиальное сопротивление раздавливанию 1,0-15,0 Н/см и содержащий активные ингредиенты при массовом содержании не меньше чем 95% масс.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения объемная плотность нуклеатора в виде частиц равна 0,25-0,60 г/см3 и средний объем частиц нуклеатора в виде частиц равен 0,5-200 мм3.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения нуклеатор в виде частиц включает частицы большого размера, частицы среднего размера и порошковые частицы. Частица среднего размера представляет собой частицу, которая имеет средний объем 0,5-200 мм3, то есть, частицу со средним объемом 0,5-200 мм3 определяют, как частицу среднего размера. Частицу, имеющую объем больше чем объем частиц среднего размера определяют, как частицы большого размера. Частицу, имеющую объем меньше чем объем частицы среднего размера, определяют, как порошковую частицу. Массовое содержание частиц нуклеатора среднего размера в нуклеаторе в виде частиц составляет не меньше чем 70% масс., и предпочтительно не меньше чем 80% масс. Предпочтительно массовое содержание частиц нуклеатора большого размера и порошковых частиц нуклеатора во всем нуклеаторе в виде частиц составляет меньше чем 30% масс., и предпочтительно меньше чем 20% масс. Массовое отношение частиц нуклеатора большого размера к порошковым частицам нуклеатора составляет 1:0,1-10. Предпочтительно частица нуклеатора в виде частиц имеет форму цилиндра, усеченного конуса, усеченной пирамиды, сферы или эллипсоида. Предпочтительно частица нуклеатора в виде частиц имеет форму цилиндра. Средний радиус цилиндра равен 0,25-3,5 мм и предпочтительно 0,50-2,5 мм, и средняя длина цилиндра равна 1-12 мм.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения активные ингредиенты нуклеатора в виде частиц включают единственную химическую композицию, и массовое содержание единственной химической композиции в нуклеаторе в виде частиц составляет не меньше чем 96% масс. и предпочтительно не меньше чем 98% масс.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения активные ингредиенты нуклеатора в виде частиц включают два нуклеатора-просветлителя и суммарное массовое содержание двух нуклеаторов-просветлителей в нуклеаторе в виде частиц составляет не меньше чем 96% масс. и предпочтительно не меньше чем 98% масс.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения нуклеатор-просветлитель в виде частиц представляет собой сорбитовый нуклеатор-просветлитель. Предпочтительно сорбитовый нуклеатор-просветлитель представляет собой 1,3:2,4-бис(п-хлор-бензилиден)-D-сорбит, 1,3:2,4-бис(п-метилбензилиден)-D-сорбит, 1,3:2,4-бис(3,4-диметилбензилиден)-D-сорбит или 1,3:2,4-бис(4'-пропилбензилиден)-1-пропилсорбит, или нуклеатор-просветлитель в виде частиц представляет собой смесь 1,3:2,4-бис(p-хлор-бензилиден)-D-сорбита и 1,3:2,4-бис(3,4-диметилбензилиден)-D-сорбита.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предложен полимер, произведенный с использованием нуклеатора-просветлителя в виде частиц в соответствии с настоящим изобретением, где массовое содержание нуклеатора-просветлителя в виде частиц, добавленного в полимер в процессе производства, составляет 1-4% масс.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предложен способ производства полимера, имеющего однородные свойства, путем использования нуклеатора в виде частиц по настоящему изобретению, где 1-4% масс. нуклеатора в виде частиц по настоящему изобретению добавляют в полимерную смолу во время процесса производства полимера.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предложено полимерное изделие, произведенное с использованием нуклеатора в виде частиц по настоящему изобретению.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предложен способ производства нуклеатора в виде частиц по настоящему изобретению. Способ включает стадии: приготовления порошкового нуклеатора, содержащего активные ингредиенты; добавления 0,25-4 массовых частей воды в 1 массовую часть порошкового нуклеатора и перемешивания с получением смеси; экструдирования смеси при давлении экструзии 0,5-7,0 МПа и доведения отношения содержания воды в порошковом нуклеаторе к давлению экструзии до 0,15-0,40; и сушки экструдированных частиц с получением нуклеатора в виде частиц. Предпочтительно в воду добавляют связующее, и массовое содержание связующего в смеси воды и порошкового нуклеатора равно 0,01-2,00% масс. Связующим предпочтительно является водорастворимый линейный полимер.
Чтобы обеспечить желаемую текучесть нуклеаторов-просветлителей, удобство применения нуклеаторов-просветлителей, а также характеристики применения нуклеаторов-просветлителей в полимерах, в одном из аспектов настоящего изобретения нуклеатор-просветлитель по настоящему изобретению преобразуют в частицы или добавляют небольшое количество связующего в нуклеатор-просветлитель. Полученный нуклеатор в виде частиц не только имеет приемлемую текучесть, но также может улучшать технические характеристики полимера. Настоящее изобретение разрушает традиционный взгляд на очистку нуклеатора в виде частиц для получения полимера, имеющего необходимые характеристики.
Во время процесса производства высокочистого нуклеатора в виде частиц по настоящему изобретению нет необходимости добавлять вспомогательную добавку или требуется добавлять только небольшое количество связующего. В этом случае частицы нуклеатора-просветлителя наследуют присущие ему свойства высокочистого нуклеатора-просветлителя. Нуклеатор в виде частиц можно легко добавлять в процессе производства. Нет необходимости увеличивать добавленную массу нуклеатора в виде частиц. Произведенный полимер имеет улучшенные характеристики. Особенно в случае нуклеатора-просветлителя в виде частиц, если среднее сопротивление радиальному раздавливанию нуклеатора-просветлителя в виде частиц равно 1,0-15 Н/см, полимер, полученный с нуклеатором-просветлителем в виде частиц, имеет более хорошую прозрачность, чем прозрачность полимера, полученного с порошковым нуклеатором-просветлителем предшествующего уровня техники. Кроме того, отсутствует неравномерная прозрачность в полимере, полученном с использованием нуклеатора-просветлителя в виде частиц по настоящему изобретению.
Чтобы гарантировать, что полученный нуклеатор-просветлитель соответствует требованиям по среднему сопротивлению радиальному раздавливанию, проведено углубленное исследование процесса экструзии с тем, чтобы установить соотношение между содержанием воды в порошке и давлением экструзии во время процесса экструзии и выявить оптимальные условия гранулирования для получения оптимального среднего сопротивления радиальному раздавливанию.
Другие преимущества и новые признаки будут определены в приведенном ниже подробном описании предпочтительных вариантов осуществления. Подробное описание, приведенное ниже, служит для объяснения принципов изобретения.
Подробное описание изобретения
Далее будут подробно описаны примеры вариантов осуществления настоящего изобретения. Действительно, изобретение может быть реализовано во многих различных формах и не должно быть ограничено вариантами осуществления, представленными здесь; скорее такие варианты осуществления представлены так, чтобы данное раскрытие соответствовало требованиям законодательства.
Определение терминов
Активные ингредиенты в настоящем изобретении относятся к ингредиентам, которые прямо могут влиять на свойства полимера, например, к сорбитовому нуклеатору-просветлителю, который улучшает прозрачность полимера, то есть, 1,3:2,4-бис(п-хлор-бензилиден)-D-сорбит, 1,3:2,4-бис(п-метилбензилиден)-D-сорбит, 1,3:2,4-бис(3,4-диметилбензилиден)-D-сорбит или 1,3:2,4-бис(4'-пропилбензилиден)-1-пропилсорбит все представляют собой активные ингредиенты. Другие вспомогательные вещества для стабильности активных ингредиентов, простоты транспортировки и легкости применения не являются активными ингредиентами в настоящем изобретении.
Для нуклеатора-просветлителя содержание активного ингредиента нуклеатора-просветлителя относится к чистоте нуклеатора. Например, когда содержание активного ингредиента в нуклеаторе-просветлителе равно 98%, чистота нуклеатора-просветлителя равна 98%.
В качестве примера нуклеатора по настоящему изобретению 5000 г нуклеатора-просветлителя, имеющего чистоту выше чем 95%, добавляют в 1250-10000 г воды. Цилиндрические частицы получают в экструзионном грануляторе. Давление экструзии регулируют. Отношение содержания воды в порошке и давление экструзии регулируют, чтобы скорректировать плотность частиц. Полученные частицы сушат, получают нуклеатор-просветлитель в виде частиц. Приведенные далее частицы нуклеатора-просветлителя в виде частиц могут быть произведены способом по настоящему изобретению.
Частица A: 1,3:2,4-бис(п-метилбензилиден)-D-сорбит
Частица B: 1,3:2,4-бис(3,4-диметилбензилиден)-D-сорбит
Частица C: 1,3:2,4-бис(4'-пропилбензилиден)-1-пропилсорбит.
Метод определения объема частиц (метод ситового анализа)
Ситовый поддон, имеющий отверстие 3,5 мм, и подставку, имеющую отверстие 0,25 мм, размещают один за другим, получают три слоя ситовых поддонов. Образец массой 100 г (m) помещают в верхний ситовый поддон, имеющий отверстие 3,5 мм, и верхний ситовый поддон закрывают крышкой. Сито держат в руках и встряхивают 3~5 мин. Затем крышку открывают и верхнее сито снимают, получают материал на сите. Определяют массу материала на сите и обозначают, как массу частиц большого размера (mбольшой размер).
Описанную выше операцию повторяют. После встряхивания сита на каждом уровне в течение одного и того же времени образец на подставке удаляют и взвешивают, получают массу частиц небольшого размера (mнебольшой размер). Операцию повторяют три раза, получают среднее значение. Содержание частиц среднего размера рассчитывают в соответствии со следующей формулой:
Содержание частиц среднего размера=(100-(mбольшой размер+mнебольшой размер))/100.
Метод определения объемной плотности частиц
Метод определения объемной плотности частиц включает стадии: при температуре 20°С и влажности 60% опускание мерного цилиндра объемом 200 мл, имеющего диаметр 38 мм, и 35 г образца, находящегося в нем, с высоты 10~20 мм на резиновую подушку 50 раз; оценивание объема образцов в мерном цилиндре и расчет объемной плотности; и повторение описанных выше стадий три раза с получением среднего значения в качестве объемной плотности.
Испытание на текучесть
Образец (30 г) добавляют в прибор для измерения угла естественного откоса (GB11986-89) медленно через верхнюю воронку. Материал вытекает из нижней части воронки и образует угол наклона конической накопленной массы на горизонтальной плоскости. Измеряют соответственно высоту h и диаметр R конической накопленной массы. Угол естественного откоса рассчитывают в соответствии с формулой:
.
Рассчитанный угол естественного откоса служит в качестве показателя текучести. Чем меньше угол естественного откоса, тем выше текучесть.
Оценка дисперсии
Смешивают в сухом виде 1000 массовых частей гомополимерной полипропиленовой смолы, 2 или 1 массовую часть порошка или нуклеатора в виде частиц в смесителе Хенкеля. Полученную смесь экструдируют в двухшнековом экструдере при 210°С, получают полосу. Полученную полосу охлаждают в воде и затем разрезают на части. Части формуют под давлением при температуре смолы 230°С и температуре формования 60°С, получают квадратный образец размерами 60×60 мм, имеющий толщину 1 мм. Определяют число пятен из-за композиции нуклеатора, не диспергированной в испытываемой полосе, и мутность полосы. Холостые образцы используют в качестве сравнительных примеров.
Метод оценки твердости
Автоматический прибор типа KQ-3 для измерения прочности частиц, имеющий интервал измерения 0-150 мм и чувствительность 12,34, используют для испытания на твердость. Два конца каждого испытуемого образца полируют с помощью наждачной бумаги нулевого номера. После проверки длины частиц с помощью штангенциркуля каждый образец устанавливают в центре испытательного столика и испытывают в соответствии с правилами прибора. Проверяют 40-100 частиц одного и того же образца и рассчитывают среднее значение. Сопротивление радиальному раздавливанию отдельного единичного образца рассчитывают в соответствии с формулой:
,
где Рi? представляет собой сопротивление радиальному раздавливанию отдельного образца (Н/см), Fi представляет собой раздавливающее усилие отдельного образца (N), и L представляет собой длину отдельного образца (см).
Оценку мутности проводят в соответствии со стандартом ASTM D1003.
Примеры
Вариант осуществления 1: Получение нуклеатора-просветлителя в виде частиц и получение полимера с использованием нуклеатора-просветлителя в виде частиц
1. Получение нуклеатора-просветлителя в виде частиц
Одну массовую часть 1,3:2,4-бис(п-метилбензилиден)-D-сорбита, имеющего чистоту 98%, смачивают 0,25-2 массовыми частями воды. Смоченный нуклеатор экструдируют при разных давлениях с получением соответственно смоченных частиц. Смоченные частицы сушат. Определяют объемную плотность и долю частиц среднего размера в нуклеаторе в виде частиц, получают частицу нуклеатора-просветлителя A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A9, A10, A11, A12, A13, A14. Одновременно порошок нуклеатора 1,3:2,4-бис(п-метилбензилиден)-D-сорбита используют в качестве сравнительного образца A15.
Одну массовую часть 1,3:2,4-бис(3,4-диметилбензилиден)-D-сорбита, имеющего чистоту 98%, смачивают 0,25-2 массовыми частями воды. Смоченный нуклеатор экструдируют при разных давлениях с получением соответственно смоченных частиц. Смоченные частицы сушат. Определяют объемную плотность и долю частиц среднего размера в нуклеаторе в виде частиц, получают частицы нуклеатора-просветлителя B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, B10, B11, B12, B13, B14. Одновременно порошок нуклеатора 1,3:2,4-бис(3,4-диметилбензилиден)-D-сорбита используют в качестве сравнительного образца B15.
Одну массовую часть 1,3;2,4-бис(4'-пропилбензилиден)-1-пропилсорбита, имеющего чистоту 98%, смачивают 0,25-2 массовыми частями воды. Смоченный нуклеатор экструдируют при разных давлениях с получением соответственно смоченных частиц. Смоченные частицы сушат. Определяют объемную плотность и долю частиц среднего размера в нуклеаторе в виде частиц, получают частицы нуклеатора-просветлителя C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14. Одновременно порошок нуклеатора 1,3:2,4-бис(4'-пропилбензилиден)-1-пропилсорбита используют в качестве сравнительного образца C15.
Таблица 1. Свойства нуклеатора-просветлителя в виде частиц и свойства сравнительного порошкового нуклеатора-просветлителя
| Нуклеатор | До производства | После производства | |||
| Объемная плотность г/см3 |
Объемная плотность г/см3 |
Доля частиц среднего размера (% масс.) |
Среднее сопротивление радиальному раздавливанию (Н/см) |
Текучесть | |
| Частица A1 | 0,18 | 0,22 | 55,6 | 0,13 | Плохая |
| Частица A2 | 0,20 | 0,23 | 71,8 | 0,22 | Немного хуже |
| Частица A3 | 0,17 | 0,24 | 75,5 | 0,56 | Немного хуже |
| Частица A4 | 0,18 | 0,26 | 79,3 | 0,82 | Немного хуже |
| Частица A5 | 0,20 | 0,34 | 85,5 | 1,95 | Хорошая |
| Частица A6 | 0,19 | 0,36 | 88,2 | 3,64 | Хорошая |
| Частица A7 | 0,20 | 0,37 | 90,4 | 5,18 | Хорошая |
| Частица A8 | 0,18 | 0,39 | 90,8 | 9,52 | Хорошая |
| Частица A9 | 0,19 | 0,45 | 91,5 | 12,32 | Хорошая |
| Частица A10 | 0,18 | 0,48 | 92,3 | 14,20 | Хорошая |
| Частица A11 | 0,18 | 0,51 | 93,8 | 19,55 | Хорошая |
| Частица A12 | 0,19 | 0,52 | 94,5 | 22,10 | Хорошая |
| Частица A13 | 0,20 | 0,55 | 94,9 | 24,41 | Хорошая |
| Частица A14 | 0,18 | 0,57 | 95,6 | 27,31 | Хорошая |
| Частица A15 | 0,19 | - | - | - | Плохая |
| Частица B1 | 0,18 | 0,22 | 53,5 | 0,13 | Плохая |
| Частица B2 | 0,20 | 0,24 | 0,69 | 0,21 | Немного хуже |
| Частица B3 | 0,20 | 0,25 | 71,4 | 0,56 | Немного хуже |
| Частица B4 | 0,21 | 0,27 | 76,8 | 0,74 | Немного хуже |
| Частица B5 | 0,20 | 0,34 | 82,3 | 1,64 | Хорошая |
| Частица B6 | 0,18 | 0,36 | 85,6 | 3,87 | Хорошая |
| Частица B7 | 0,20 | 0,38 | 88,6 | 5,65 | Хорошая |
| Частица B8 | 0,19 | 0,42 | 90,2 | 8,96 | Хорошая |
| Частица B9 | 0,18 | 0,46 | 91,5 | 11,22 | Хорошая |
| Частица B10 | 0,20 | 0,48 | 92,0 | 14,85 | Хорошая |
| Частица B11 | 0,18 | 0,53 | 93,6 | 19,05 | Хорошая |
| Частица B12 | 0,18 | 0,54 | 94,2 | 21,31 | Хорошая |
| Частица B13 | 0,19 | 0,56 | 95,8 | 24,58 | Хорошая |
| Частица B14 | 0,20 | 0,58 | 97,5 | 28,26 | Хорошая |
| Порошок B15 | 0,19 | - | - | - | Плохая |
| Порошок C1 | 0,29 | 0,28 | 55,6 | 0,17 | Плохая |
| Порошок C2 | 0,28 | 0,29 | 71,8 | 0,28 | Немного хуже |
| Порошок C3 | 0,30 | 0,30 | 75,5 | 0,76 | Немного хуже |
| Порошок C4 | 0,31 | 0,31 | 79,3 | 0,88 | Немного хуже |
| Порошок C5 | 0,30 | 0,32 | 85,5 | 2,05 | Хорошая |
| Порошок C6 | 0,31 | 0,33 | 88,2 | 5,43 | Хорошая |
| Порошок C7 | 0,30 | 0,35 | 90,4 | 5,76 | Хорошая |
| Порошок C8 | 0,31 | 0,39 | 90,8 | 10,19 | Хорошая |
| Порошок C9 | 0,29 | 0,45 | 91,5 | 13,81 | Хорошая |
| Порошок C10 | 0,30 | 0,48 | 92,3 | 15,11 | Хорошая |
| Порошок C11 | 0,31 | 0,54 | 93,8 | 18,94 | Хорошая |
| Порошок C12 | 0,32 | 0,55 | 94,5 | 21,88 | Хорошая |
| Порошок C13 | 0,32 | 0,56 | 94,9 | 25,08 | Хорошая |
| Порошок C14 | 0,30 | 0,57 | 95,6 | 28,71 | Хорошая |
| Порошок C15 | 0,31 | - | - | - | Плохая |
Во время получения частицы A5, A6, A7, A8, A9, A10, A11, частицы B5, B6, B7, B8, B9, B10, B11, частицы C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11 отношение содержания воды и давления экструзии регулируют в пределах интервала 0,15-0,40.
Текучесть в значительной степени связана со средним сопротивлением радиальному раздавливанию и долей частиц среднего размера в нуклеаторе в виде частиц. Когда прочность на раздавливание слишком мала (меньше чем 0,2 Н/см) и доля частиц среднего размера невелика, текучесть становится очень плохой. Когда прочность на раздавливание меньше чем 1 Н/см, текучесть немного хуже. Когда прочность на раздавливание постепенно растет, доля частиц среднего размера и текучесть могут расти соответственно.
2. Получение полимера с использованием нуклеатора-просветлителя в виде частиц
Частицу A1, частицу A2, частицу A3, частицу A4, частицу A5, частицу A6, частицу A7, частицу A8, частицу A9, Порошок A10, частицу A11, частицу A12, частицу A13, частицу A14, Порошок A15, частицу B1, частицу B2, частицу B3, частицу B4, частицу B5, частицу B6, частицу B7, частицу B8, частицу B9, Порошок B10, частицу B11, частицу B12, частицу B13, частицу B14, Порошок B15, частицу C1, частицу C2, частицу C3, частицу C4, частицу C5, частицу C6, частицу C7, частицу C8, частицу C9, частицу C10, частицу C11, частицу C12, частицу C13, частицу C14, Порошок C15 нуклеатора соответственно добавляют в полимерный базовый материал, получают полимер, причем добавляемая масса каждой частицы нуклеатора равна 2% масс. относительно полимера. Оценивают мутность, белую точку, температуру кристаллизации и равномерность прозрачности полимера, где базовым материалом является гомополимер полипропилена, имеющей индекс расплава (MI) 10 г/10 мин.
Таблица 2. Характеристики полимера, полученного с использованием нуклеатора/просветлителя в виде частиц и порошкового нуклеатора/просветлителя
| Нуклеатор | Свойства полимера, полученного с добавлением порошкового нуклеатора в базовый материал полимера | Свойства полимера, полученного с добавлением нуклеатора в виде частиц в базовый материал полимера | |||
| Мутность | Белая точка/Температура кристаллизации | Мутность | Белая точка/Температура кристаллизации | Равномерность прозрачности полимера | |
| Частица A1 | 13,0 | Нет | 12,9 | Нет | Местами частично неравномерная |
| Частица A2 | 13,4 | Нет | 13,0 | Нет | Равномерная |
| Частица A3 | 13,3 | Нет | 13,0 | Нет | Равномерная |
| Частица A4 | 13,4 | Нет | 13,1 | Нет | Равномерная |
| Частица A5 | 13,2 | Нет | 13,0 | Нет | Равномерная |
| Частица A6 | 13,3 | Нет | 13,1 | Нет | Равномерная |
| Частица A7 | 13,3 | Нет | 13,2 | Нет | Равномерная |
| Частица A8 | 13,4 | Нет | 13,2 | Нет | Равномерная |
| Частица A9 | 13,1 | Нет | 13,1 | Нет | Равномерная |
| Частица A10 | 13,2 | Нет | 13,0 | Нет | Равномерная |
| Частица A11 | 13,2 | Нет | 13,2 | Нет | Частично неравномерная |
| Частица A12 | 13,3 | Нет | 13,2 | Нет | Частично неравномерная |
| Частица A13 | 13,4 | Нет | 13,3 | Нет | Частично неравномерная |
| Частица A14 | 13,2 | Есть | 14,3 | Есть | Частично неравномерная |
| Частица A15 | 13,2 | Нет | 13,1 | Нет | Частично неравномерная |
| Частица B1 | 13,4 | Нет | 13,3 | Нет | Местами частично неравномерная |
| Частица B2 | 13,2 | Нет | 13,1 | Нет | Равномерная |
| Частица B3 | 13,4 | Нет | 13,3 | Нет | Равномерная |
| Частица B4 | 13,0 | Нет | 13,0 | Нет | Равномерная |
| Частица B5 | 13,1 | Нет | 13,2 | Нет | Равномерная |
| Частица B6 | 13,2 | Нет | 13,2 | Нет | Равномерная |
| Частица B7 | 13,1 | Нет | 13,1 | Нет | Равномерная |
| Частица B8 | 13,3 | Нет | 13,2 | Нет | Равномерная |
| Частица B9 | 13,2 | Нет | 13,1 | Нет | Равномерная |
| Частица B10 | 13,3 | Нет | 13,0 | Нет | Равномерная |
| Частица B11 | 13,4 | Нет | 13,1 | Нет | Частично неравномерная |
| Частица B12 | 13,4 | Нет | 13,2 | Нет | Частично неравномерная |
| Частица B13 | 13,3 | Нет | 13,2 | Нет | Частично неравномерная |
| Частица B14 | 13,2 | Есть | 14,2 | Есть | Частично неравномерная |
| Порошок B15 | 13,4 | Нет | 13,1 | Нет | Частично неравномерная |
| Частица C1 | 14,1 | Нет | 14,2 | Нет | Местами частично неравномерная |
| Частица C2 | 14,2 | Нет | 14,1 | Нет | Равномерная |
| Частица C3 | 14,1 | Нет | 14,2 | Нет | Равномерная |
| Частица C4 | 14,3 | Нет | 14,3 | Нет | Равномерная |
| Частица C5 | 14,2 | Нет | 14,1 | Нет | Равномерная |
Таблица 2. (продолжение)
| Зародыше-образователь | Свойства полимера, полученного с добавлением порошкового нуклеатора в базовый материал полимера | Свойства полимера, полученного с добавлением нуклеатора в виде частиц в базовый материал полимера | |||
| Мутность | Белая точка/Температура кристаллизации | Мутность | Белая точка/Температура кристаллизации | Равномерность прозрачности полимера | |
| Частица C6 | 14,3 | Нет | 14,2 | Нет | Равномерная |
| Частица C7 | 14,2 | Нет | 14,3 | Нет | Равномерная |
| Частица C8 | 14,1 | Нет | 14,1 | Нет | Равномерная |
| Частица C9 | 14,1 | Нет | 14,2 | Нет | Равномерная |
| Частица C10 | 14,3 | Нет | 14,1 | Нет | Равномерная |
| Частица C11 | 14,1 | Нет | 14,2 | Нет | Частично неравномерная |
| Частица C12 | 14,2 | Нет | 14,8 | Есть | Частично неравномерная |
| Частица C13 | 14,2 | Нет | 15,1 | Есть | Частично неравномерная |
| Частица C14 | 14,3 | Нет | 15,6 | Есть | Частично неравномерная |
| Порошок C15 | 14,2 | Нет | 13,9 | Нет | Частично неравномерная |
Равномерность прозрачности полимера определяют путем оценки мутности в разных точках полимера, полученных в соответствии с многоточечной перекрестной выборкой. Если мутность соседних 1-5 точек выборки на 5 выше, чем наименьшая мутность, это обозначают как «местами частично неравномерная». Если мутность более чем 5 точек выборки на 5 выше, чем наименьшая мутность, это обозначают как «частично неравномерная». Если случаи, упомянутые выше отсутствуют, это обозначают как «равномерная».
Результаты испытания показывают, что, если прочность на раздавливание слишком большая, например, выше чем 25 Н/см, белые точки увеличиваются и мутность является неприемлемой. Если прочность на раздавливание выше чем 15 Н/см, полимер имеет плохую равномерность прозрачности вследствие медленного диспергирования частиц. Таким образом, прочность на раздавливание меньше чем 25 Н/см может соответствовать требованиям по техническим характеристикам полученного полимера. Прочность на раздавливание меньше чем 15 Н/см может исключить неравномерность прозрачности полимера.
При получении полимера, когда массовое отношение удерживания нуклеатора к общей подаче нуклеатора составляет 0,5%, полученный полимер имеет равномерно распределенные технические характеристики.
При получении нуклеатора-просветлителя посредством регулирования количества добавленной воды и величины давления для экструзионного гранулирования, могут быть получены частицы, имеющие разное среднее сопротивление радиальному раздавливанию. Во время испытания влияния частиц на характеристики полимера установлено, что среднее радиальное сопротивление раздавливанию 0,2-25,0 Н/см может соответствовать требованиям по текучести при получении полимера и соответствовать основным требованиям с точки зрения технических характеристик полимера. Когда среднее сопротивление радиальному раздавливанию частиц равно 1,0-15,0 Н/см, приемлемая текучесть частиц нуклеатора-просветлителя в виде частиц во время производства полимера может быть гарантирована, и характеристики прозрачности полимера могут быть улучшены, особенно равномерность прозрачности полимера. Следовательно, за счет преобразования нуклеатора/просветлителя в частицы, имеющие определенную прочность, способ применения нуклеатора/просветлителя может быть оптимизирован и эффект применения нуклеатора/просветлителя может быть улучшен.
В соответствии со способом, подробно описанным выше, регулируют содержание воды в порошке и давление экструзии при проведении процесса экструзии. Когда отношение содержания воды в порошке к давлению экструзии равно 0,15-0,40, получают частицы, которые имеют приемлемое среднее сопротивление радиальному раздавливанию с тем, чтобы обеспечить свойства частиц в полимере.
Изучение добавления в воду водорастворимого линейного полимера
При получении частиц нуклеатора-просветлителя в воду добавляют 0,01-2,00% масс. водорастворимого линейного полимера относительно общей массы нуклеатора/просветлителя и воды. Результаты испытания показывают, что добавление небольшого количества связующего может играть некоторую роль в улучшении гладкости поверхности и твердости частиц, так как небольшое количество связующего не будет влиять на чистоту нуклеатора/просветлителя в частицах и не будет влиять на характеристики нуклеатора/просветлителя в полимере.
Следовательно, небольшое количество связующего, предпочтительно водорастворимого линейного полимера, может быть добавлено при получении нуклеатора в виде частиц. За счет добавления связующего прочность на раздавливание нуклеатора в виде частиц может быть улучшена. Таким образом, во время процесса производства за счет регулирования давления экструзии прочность на раздавление также можно регулировать с тем, чтобы обеспечить соответствие требованиям по свойствам продукта.
1. Нуклеатор полипропилена в виде частиц, содержащий активные ингредиенты нуклеатора-просветлителя при массовом содержании 98 мас.%, где нуклеатор-просветлитель представляет собой 1,3:2,4-бис(п-метилбензилиден)-D-сорбит, и где нуклеатор-просветлитель содержит
частицы нуклеатора большого размера со средним объемом более 200 мм3,
частицы среднего размера со средним объемом 0,5-200 мм3, и
частицы порошкового нуклеатора со средним объемом менее 0,5 мм3, и
массовое содержание частиц нуклеатора среднего размера во всем нуклеаторе составляет от 85,5 до 92,3%.
2. Нуклеатор полипропилена в виде частиц, содержащий активные ингредиенты нуклеатора-просветлителя при массовом содержании 98 мас.%, где нуклеатор-просветлитель представляет собой 1,3:2,4-бис(3,4-диметилбензилиден)-D-сорбит, и где нуклеатор-просветлитель содержит
частицы нуклеатора большого размера со средним объемом более 200 мм3,
частицы среднего размера со средним объемом 0,5-200 мм3, и
частицы порошкового нуклеатора со средним объемом менее 0,5 мм3, и
массовое содержание частиц нуклеатора среднего размера во всем нуклеаторе в виде частиц составляет от 82,3 до 92,0%.
3. Нуклеатор полипропилена в виде частиц, содержащий активные ингредиенты нуклеатора-просветлителя при массовом содержании 98% масс., где нуклеатор-просветлитель представляет собой 1,3:2,4-бис(4'-пропилбензилиден)-1-пропилсорбит, и где нуклеатор-просветлитель содержит
частицы нуклеатора большого размера со средним объемом более 200 мм3,
частицы среднего размера со средним объемом 0,5-200 мм3, и
частицы порошкового нуклеатора со средним объемом менее 0,5 мм3, и
массовое содержание частиц нуклеатора среднего размера во всем нуклеаторе в виде частиц составляет от 85,5 до 92,3%.
4. Нуклеатор в виде частиц по любому из пп. 1-3, в котором частицы нуклеатора в виде частиц каждая имеет форму столбика, усеченного конуса, усеченной пирамиды, сферы или эллипсоида.
5. Нуклеатор в виде частиц по п. 4, в котором частицы нуклеатора в виде частиц каждая имеет форму цилиндра, имеющего средний радиус 0,25-3,5 мм и среднюю длину 1-12 мм.
6. Нуклеатор в виде частиц по п. 5, в котором средний радиус цилиндра равен 0,50-2,5 мм.
7. Полипропилен, произведенный с использованием нуклеатора в виде частиц по любому из пп. 1-6, в котором нуклеатор в виде частиц добавляют в гомополимер полипропилена при массовом содержании 1-4 мас.% во время производства полимера.
