專利名稱:熱塑性塑料的制備方法
技術領域:
本發(fā)明涉及制備增韌熱塑性塑料或包含增韌熱塑性塑料的聚合物共混物的新方法,該熱塑性塑料或聚合物共混物包含A)5~95wt%至少1種包含最多60wt%殘留水的水濕彈性體成分A,B)5~95wt%至少1種熱塑性聚合物B,C)0~95wt%至少1種另一聚合物C,D)0~70wt%添加劑D,該方法包括將彈性體成分A與熱塑性聚合物B和(若存在)另一聚合物C以及(若存在)添加劑D置于擠塑機中進行混合,同時使彈性體成分A在機械作用下脫水。
本發(fā)明還涉及用這種方法制備的模塑材料以及該模塑材料在薄膜、纖維及模塑制品生產(chǎn)中的應用。最后,本發(fā)明涉及制備該熱塑性塑料的擠塑機。
可接枝或脫枝(支)的粒狀橡膠常常被用作增韌熱塑性塑料或其他塑料的彈性體成分。此種橡膠通常是在含水體系中,例如通過乳液或懸浮聚合制備的。在懸浮聚合中生成的或在乳液聚合中沉淀(例如通過加入凝聚沉淀劑)出來的粒子,通常用水洗滌并用適當?shù)拿撍椒?,如過篩、擠水、過濾、潷析、沉淀、離心或諸如氣流干燥器之類的部分熱干燥實現(xiàn)脫水。還可以采用噴霧干燥實現(xiàn)部分脫水。在每一種情況下都可獲得部分脫水的產(chǎn)物。
經(jīng)常使用的接枝橡膠例如是在聚丁二烯上接枝苯乙烯/丙烯腈共聚物(SAN)及聚丙烯酸正丁酯上接枝此類共聚物,或者是由多段接枝組成以丁二烯、苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙基己基酯、甲基丙烯酸甲酯和/或丙烯腈為基礎的橡膠。
經(jīng)部分脫水后獲得的橡膠中的殘留含水最高為60wt%并且通常采用能量密集干燥將其脫除。最后將所獲粉末形式的干燥橡膠加入到以粉末或顆粒狀態(tài)存在的熱塑性塑料中并熔融,便制成最終產(chǎn)品。將橡膠聚合物與基質聚合物一起沉淀并干燥的方法也是已知的。由于含有細粉塵,此種橡膠粉在干燥及結合到熱塑性塑料中去的過程中往往容易自燃。
按照ED-A 20 37 784中所描述的建議,部分脫水的接枝橡膠可在超過大氣壓下混入SAN熔體中并通過將水蒸發(fā)可獲得包含該接枝橡膠的熱塑性塑料。該方法需消耗較多的電能。
EP-A 534 235描述了一種制備增韌熱塑性塑料的方法,包括將經(jīng)過部分機械脫水的橡膠在高于熱塑性塑料軟化點的溫度下結合到熱塑性塑料中,其中結合是在主擠塑機中實現(xiàn)的,而橡膠的部分脫水則是在安裝于主擠塑機側面的輔助(側)擠塑機內完成的。橡膠中剩下的殘留水在結合過程中通過位于加料點以前或以后的脫揮發(fā)分孔以蒸汽形式移出。這種方法的缺點是需要使用2臺擠塑機來制備耐沖擊熱塑性塑料。
德國實用標本DE-U 94 21 779公開了一種用于混煉濕物料的擠塑機,其中洗滌的廢塑料由一種填塞裝置(填塞螺桿)推入到擠塑機中。附著在切碎的塑料碎片上的水經(jīng)由擠塑機上的開孔移出,該開孔上裝有螺桿以留住塑料。
美國專利5 151 026描述了一種擠塑機,其中可使含水量最高50wt%的粉碎并洗滌的廢塑料實現(xiàn)脫水。為此目的,在擠出機螺桿中留有一短段左手螺紋,按通常的方式這段本應是右手螺紋。在左手螺紋段的區(qū)域或緊靠左手螺紋前面設有脫揮發(fā)分孔。由于左手螺紋的阻滯效應,這一區(qū)域的擠塑機物料便處于高壓(最高壓力)之下,因此,該脫揮發(fā)分孔必須借助一臺擠塑機封住,以防止聚合物跑料。這種技術上復雜的料封是不利的?;谏鲜雒绹鴮@姆职干暾圲S5 232 649描述了相應的方法。
EP-A 233 371公開了一種制備熱塑性樹脂的方法,其中接枝橡膠的膠乳、水溶性沉淀劑及有機溶劑混合在一起形成兩相混合物并分離掉水相。有機相在擠塑機中經(jīng)過脫氣,與計量加入的苯乙烯/丙烯腈共聚物熔體混合并再次脫氣,最后排出產(chǎn)物。這類高成本方法的缺點在于開始要加入大量的水,隨后又要移出;必須處理蒸發(fā)得快并且昂貴的溶劑;以及在加入SAN熔體之前的脫氣期間,接枝橡膠粒子被外流的氣體大量夾帶而出。
JP01 123 853公開了一種方法,其中接枝橡膠的膠乳、水溶性沉淀劑及有機化學品在捏合機中混合,膠乳被凝聚。凝聚的膠乳從捏合機中分離出來,然后在擠塑機中再次脫水、脫揮發(fā)分。該方法的缺點在于必須處理大量的液體,從而導致產(chǎn)量(單位時間的產(chǎn)品數(shù)量)的降低;膠乳凝聚是過程的一部分,且要在技術上復雜的捏合機(而不是在例如簡單的攪拌容器)中進行;以及沉淀劑溶液可能導致捏合機內的腐蝕。
JP 22 86 208描述了用于熱塑性模塑物料脫水的雙螺桿擠塑機,這2根帶有右手螺紋的螺桿每根都具有2個左手螺紋段。水以液態(tài)形式通過Seiher罩--擠塑機機筒內的篩狀嵌入件--并以蒸汽形式從脫揮發(fā)分孔中冒出。然而,該Seiher罩往往容易被跑出的聚合物質堵塞,譬如涉及合成橡膠脫水的DE 15 79 106中所述。因此,模塑材料的制備過程易于出現(xiàn)問題。必須停下擠塑機以清理被選出聚合物堵死的Seiher罩,然后又不得不拆開、清理并重新組裝Seiher罩。這種停車使得采用Seiher罩的方法不經(jīng)濟(運行時間短)。
同樣JP-A 1/202 406描述了一種方法,其中濕橡膠狀聚合物首先在擠塑機中裝有Seiher罩的區(qū)域內完成部分脫水,剩余的水隨后在1個常壓及3個下游減壓脫揮發(fā)分區(qū)脫除。除了不利的、容易出毛病Seiher罩之外,該方法還包括成本高昂的減壓脫揮發(fā)分區(qū)。
JP-A 57 16 7303描述了一種方法,其中聚合物粒子通過過濾從其水懸浮液(淤漿)中分離出來,并在擠塑機中進一步脫水,水經(jīng)過Seiher罩排出。之后將擠塑機物料加熱、在壓力下熔融、2次脫揮發(fā)分、與添加劑混合并出料。該方法的主要缺點是在擠塑機中使用容易堵塞的Seiher罩,從而導致運行時間短。
JP 4008 754描述了一種制備熱塑性樹脂的方法,其中二烯接枝橡膠的膠乳在雙螺桿擠塑機中脫水,水從Seiher罩中排出。隨后擠塑機物料進行脫揮發(fā)分并熔融,繼而將乙烯基聚合物熔體加入到擠塑機中。該方法同樣需要使用容易出問題的Seiher罩。
美國專利4 802 769描述了一種擠塑機,其中橡膠聚合物的淤漿與苯乙烯/丙烯腈共聚物一起進行加工制成熱塑性塑料。水以液態(tài)形式通過Seiher罩并通過一種3段脫揮發(fā)分過程以蒸汽形式排出。除了容易堵塞的Seiher罩之外,缺點還有裝有Seiher罩的擠出機部分要加熱并且在脫氣部分因種種阻滯元件造成多重憋壓,從而導致聚合材料受到高熱及機械應力的作用。
本發(fā)明的一個目的是提供一種沒有上述缺點的方法。具體而言,本發(fā)明的目的在于提供運樣一種方法,它允許按技術上簡單的方式,盡可能通過一步加工,制備包含至少1種水濕彈性體成分及1種或多種熱塑性、脆性聚合物的耐沖擊熱塑性塑料。
本發(fā)明的另一目的是提供一種方法,采用這種方法,將熱塑性塑料與其他聚合物混合便可一步制備聚合物共混物。具體而言,將提供一種方法,它具有很大的靈活性,允許將彼此極為不同的聚合物摻混在一起,還可以將熱塑性聚合物與彈性體成分按大范圍變化的數(shù)量混合比進行摻混(制成橡膠含量從低到甚高的增韌熱塑性塑料),與此同時運行也可靠。
另外,該方法將允許在不附加操作步驟的情況下將熱塑性塑料或聚合物共混物與常規(guī)添加劑(如穩(wěn)定劑、染料、填料等)進行摻混,還允許以母料形式引入添加劑。
該方法對聚合材料施加的熱及機械應力也將非常小。
最后,該方法將具有高通過量(產(chǎn)量)并保證較長時間運行不出問題。具體而言,將保證即使在較長的加工運行時間內也能無故障地去除殘留水。
我們發(fā)現(xiàn)這些目的可通過文章開頭所規(guī)定的方法實現(xiàn),其中成分A、B、C及D被加入到一種擠塑機中,該擠塑機具有至少2根轉向相同或相反的、螺桿直徑為D螺桿的螺桿,并且沿輸送方向(下游)擠塑機基本由以下部分組成-至少1個計量段,其中彈性體成分A由計量裝置加入擠塑機,-至少1個擠壓段,用于使彈性體成分A脫水并包含至少1個阻滯(元件)且在每種情況下至少1個與之連通的脫水孔,該孔位于距離(第1)阻滯元件一段相當于至少1個螺桿直徑D螺桿的上游,-至少1個進料段,熱塑性聚合物B以熔體形式在此被引入到擠塑機中,-至少1個塑煉段,它配有混合和/或捏合元件,-至少1個脫揮發(fā)分段,它配有至少1個脫揮發(fā)分孔,殘留水以蒸汽形式經(jīng)該孔排出,以及-出料區(qū)。
其中從脫水孔排出的部分或全部水以液相形式存在,并且其中成分C和/或D彼此一起或分別地,或者與成分A和/或B一起或者與A及B分開地,被加入到一個或多個上述擠塑機段之中。
我們還發(fā)現(xiàn)了由該方法制備的熱塑性模塑材料,這種模塑材料在薄膜、纖維及模塑制品生產(chǎn)中的應用。最后,我們發(fā)現(xiàn)了一種制備該熱塑性塑料的擠塑機。
將方法的原理及方法的優(yōu)選實施方案敘述如下,那些被稱之為段或區(qū)的擠塑機組成部分不一定等同于諸如組成擠塑機的機筒部件及各螺桿段的各個組成部分。通常,一個段或區(qū)由多個部分組成。文中聯(lián)系到段或區(qū)提到的數(shù)字是就
圖1而言的,該圖示意性地給出擠塑機可能的實施方案。
在優(yōu)選的實施方案中,擠塑機是雙螺桿擠塑機。然而,也可以使用具有3根或更多根螺桿的擠塑機,或者具有一根大直徑主螺桿以及圍繞主螺桿的小螺桿(行星式排布)的擠塑機。
擠塑機的各個螺桿又優(yōu)選沿相同方向旋轉。然而,沿相反方向旋轉也是可能的。特別優(yōu)選的是具有同向旋轉螺桿的雙螺桿擠塑機。
殘留水含量最高60wt%的水濕彈性體成分A通常是濕固體。例如,它是一種通過乳液聚合,沉淀并部分脫水到殘留水含量最高60wt%而獲得的接枝橡膠,其中部分脫水可通過例如過濾、沉淀、擠水、潷析、離心或熱干燥進行。含有殘留水的彈性體物料A被加入到擠塑機的計量段2。計量段通常由自動計量裝置及實際計量加入口(或多個計量加入口)組成。例如計量裝置是將被輸送的物料送入或強迫送入計量加入口的輸送螺桿形式。成分A還可以借助適當?shù)闹亓τ嬃炕蛉莘e計量裝置在重力作用下計量加入到擠塑機的進料口中。利用計量段內適當?shù)穆輻U幾何構造成分A被吸入并脫揮發(fā)分。
若存在多種彈性體成分A,這些成分可以一起或彼此分別地計量加入到計量段2的同一計量加入口或加入不同的計量加入口。
在一種可能的實施方案中,逆擠塑機輸送方向的上游設有脫揮發(fā)分段1。一般,它具有1個或多個脫揮發(fā)分孔,夾雜在彈性體成分中的空氣可通過這些孔逸出。
在另一種實施方案中,成分C和/或成分D或者成分C和/或D總加入量的一部分被計量加入到脫揮發(fā)分段的脫揮發(fā)分孔,或者加入到1個或多個布置在該段的其他孔中。若加入成分C和D,則可以通過將所述成分由一個孔一起或通過不同的(分別用于C和D的)孔加入。
在另一種優(yōu)選的實施方案中,成分C和/或成分D或者成分C和/或D總加入量的一部分被計量加入到計量段的計量加入口,或者加入到沿計量段排布的1個或多個其他孔中。這由可以在位于第1計量段2下游的另外計量段2’中實現(xiàn),有關計量段2的說明基本上適用于計量段2’。
成分C及D可以與A分開或者按照下列組合之一與A一起加入到擠塑機計量段中A+C+D、A/C+D、A+C/D、A+D/C及A/C/D(其中/表示分開地、每個通過一個單獨的孔來加入,+表示通過共同的孔一起加入)。
在上述兩種實施方案中,成分C和/或D的計量裝置可以是例如與彈性體成分A的計量方式一樣的輸送螺桿,泵或擠塑機,視C和D的聚集狀態(tài)而定。
在計量段以及--若存在--在脫揮發(fā)分段的區(qū)域內,擠塑機螺桿通常制成常規(guī)輸送螺桿的形式。就本申請的目的而言,常規(guī)輸送螺桿,是例如具有泥土混合機輪廓元件(完全自清理)、具有推料邊緣的元件、具有梯形斷面的元件和具有矩形斷面的元件、具有輸送方向上的大螺距(螺距大于螺桿直徑)傳輸螺紋的元件(稱作RGS元件),以及上述諸元件的組合,該段螺桿還可配有數(shù)目小于或大于擠壓段的螺齒。這里還可以采用雙螺齒及單螺齒螺桿元件。輸送螺桿的螺桿元件在上述各段中可以相同或不同;而且,它們還可以具有相同或不同的螺距。
水濕彈性體成分被輸送到下游第1擠壓段。
在第1擠壓段3中,彈性體成分包含的一部分殘留水在機械作用下被去除(擠水)。物料逆著起障礙物作用且通常位于擠壓段末端的阻滯元件被輸送。這樣便造成了憋壓,該壓力迫使水從彈性體成分中跑出來。憋壓可通過螺桿元件、捏合元件或其他阻滯元件的不同排列而造成,視橡膠的流變特性而定。原則上,所有用于構成憋壓的工業(yè)設備元件都適用。
可能的阻滯元件的例子是
-推進的輸送螺桿元件;-具有反輸送方向螺距的螺桿元件,包括具有反輸送方向大螺距(螺距大于螺桿直徑)輸送螺紋的螺桿元件(稱作LGS元件);-具有不同寬度的非輸送捏合圓盤的捏合塊;-具有反向輸送螺距的捏合塊;-具有輸送螺距的捏合塊;-機筒圓盤、偏心圓盤及由它們組配而成的塊;-各種式樣的帶齒混合元件;-中性阻滯圓盤(擋板);-機械可調限流器(滑動機筒、徑向限流器、中心限流器)。
2種或更多種阻滯元件可彼此結合起來。還可通過調節(jié)各個阻滯元件的長度及強度使阻滯作用與相應的彈性體相適應。
在擠壓段中,位于限流區(qū)以前(第1阻滯元件以前)的螺桿元件,一般被制成常規(guī)的輸送螺桿。在一種實施方案中,此處所用的輸送螺桿具有越靠近限流區(qū)越小的螺旋角。這種構造導致升壓較慢,經(jīng)常使用術語“過渡區(qū)”來描述這一區(qū)域,這樣的設計對某類彈性體成分的脫水是有利的。
在另一種優(yōu)選實施方案中,壓力的升高不預先經(jīng)過一個過渡區(qū)(即輸送螺桿一般在擠壓段具有不變的螺距),因而升壓出現(xiàn)在緊靠限流區(qū)的前方或在該區(qū)域中。
在另一種優(yōu)選實施方案中,在脫水孔與第1阻滯元件之間的擠壓段中采用混合元件和/或捏合元件,其例子將在下面關于塑煉段5的一節(jié)中給出。這種實施方案尤其對使彈性體成分達到一定的均一度及形態(tài)是有利的。
在第1擠壓段,擠塑機的所有結構特征及所有運行參數(shù)均優(yōu)選以這樣的方式調節(jié)為彼此匹配,在選定的螺桿速度下,輸送和壓縮彈性體物料,但是僅在很小的程度上發(fā)生塑煉或部分熔融,即便發(fā)生的話,也沒有完全熔融。
為憋壓起見擠塑機的擠壓段3,優(yōu)選包含具有反輸送方向螺距和/或對應的捏合塊的螺桿元件。
第1擠壓段中從彈性體物料中擠出的水以液相而不是蒸汽形式離開擠塑機。在不太優(yōu)選的實施方案中,在該段中擠出的水最多有20wt%以蒸汽形式排出。
擠壓段配有1個或多個脫水孔。脫水孔優(yōu)選位于擠塑機的頂部;然而,朝側面或朝下的布置也是可能的。而且,脫水孔優(yōu)選配有能防止被輸送的彈性體A跑料的設備。為此目的,尤其優(yōu)選采用封料螺桿(retaining Screw)。
脫水孔的設計可采用本身已知的方法,其幾何形狀與用來從擠塑機中排出氣態(tài)物質的已知脫揮發(fā)分孔基本相當。所用脫水孔的形狀及尺寸的選擇應使得該孔不會被擠塑機物料堵塞。在擠塑機機筒上挖去一塊和/或設置孔作為脫水孔則尤其優(yōu)選。合適的脫水孔的例子是圓孔或者臥放的8字形孔(即2個圓孔直接彼此相連),其中8字形的縱軸例如可垂直于(成直角)或平行于(沿著)擠塑機輸送方向排列。而且脫水孔可沿擠塑機縱向軸線排列在中心線上(即對稱地),或者在擠塑機縱向軸線的一側(即非對稱地)。
在優(yōu)選的實施方案中,所使用的脫水孔不是Seiher罩或者諸如篩網(wǎng)之類易于堵塞的類似部件。具體而言且如上述Seiher罩容易堵塞。
按照本發(fā)明,屬于阻滯元件的脫水孔位于阻滯元件的前面,而在有多個阻滯元件的情況下,則位于第1阻滯元件的前面,即位于自后者起朝上游的一段距離,該距離相當于至少1個螺桿直徑D螺桿,優(yōu)選1~4個D螺桿,尤其優(yōu)選1~3.5個D螺桿。該距離應理解為脫水孔的中點與第1阻滯元件開始的那一點之間的距離。
由于在阻滯元件與脫水孔之間存在這樣一段距離,故而脫水孔不處在擠塑機中逆著阻滯元件傳輸?shù)木酆衔锼斐傻臉O高反壓(最高壓力)的區(qū)域。因此,技術上簡單的裝置如封料螺桿足以將孔封住以防止聚合物跑料。
在出口測定的排出水溫度,一般在20~95℃,優(yōu)選在25~70℃。
在第1擠壓段中,通??膳懦鲎畛醢臍埩羲?0~90,優(yōu)選20~80wt%,具體依彈性體成分以及最初殘留水含量而定。
為了改進第1擠壓段內的脫水性能,在計量段內或在計量段與第1脫水孔之間采用阻滯元件和/或捏合元件是有利的。此種阻滯和/或捏合元件的類型及數(shù)目的選擇應保證彈性體成分受到一定程度機械載荷的作用,從而發(fā)生性質改變以變得容易脫水,但又不致或僅在輕微程度上導致其塑煉或引起它開始熔融,并且肯定不使其完全熔融。
在優(yōu)選的實施方案中,擠塑機在彈性體成分A的計量段以及在擠壓段均不進行加熱。在一種實施方案中,擠塑機在上述段中進行冷卻。
部分脫水的彈性體成分A被送過阻滯區(qū)并進入到下一個擠塑機段。
在用于生產(chǎn)許多耐沖擊熱塑性塑料的優(yōu)選實施例中,一個第二擠出段3’緊隨剛描述過的第一擠出段3之后,而且由一輸送區(qū)段和一個起障礙作用的阻滯區(qū)構成。對于這一區(qū)段而言,與對第一擠出區(qū)段所作出的類似解釋也大致成立。
在可選用的第二區(qū)段中,彈性體組分進一步脫水,在此,又把接重量計至高達80%,優(yōu)選至高達65%的起初(擠壓前)含有的水去掉。由于旋轉的擠壓機螺桿引入的機械能,在第二擠出區(qū)段內的彈性體組分的溫度升高到高達250℃的數(shù)值。
優(yōu)選地,此方法這樣被設計即擠壓內容物經(jīng)受盡可能低的溫度。為此擠出機最好這樣地設計和運轉即彈性體組分溫度不超過200℃,最好不超過180℃。上述溫度是就阻滯區(qū)而言的。
在第二擠出區(qū)段去掉的水按重量計高達20%至99%作為液體排出,按重量計,與100%相差的量作為蒸汽排出。優(yōu)選地排水口這樣設計使得在高的物料溫度下排出的液態(tài)水的比例仍達到按重量計的70%或更多。為此,擠出機螺桿和封料螺桿設計成使得水通過出口區(qū)壓力提升或通過其它措施大部分保持為液態(tài)。
通常,離開擠出機的水的溫度處于40至130℃之間,最好50至99℃之間。
部分脫水的彈性體組分在第二擠出區(qū)段的尾部已經(jīng)大量地熔化或溶解,并以大的熔化在一起的結塊形式出現(xiàn)。
擠出機可以在第二擠出區(qū)段之后包含其它的擠出區(qū)段,特別是當彈性體組分A的初始殘余水含量高時。
被擠出的水一般經(jīng)由存在的所有脫水孔離開擠塑機。然而,依彈性體成分的性質以及計量加入的量(擠塑機的填充度)以及殘留水含量的情況,被擠出的水也可以不經(jīng)過全部可供使用的脫水孔排出,其他的脫水孔可以說成是干的,即沒有或基本沒有水通過它們。這已被證明絕非是缺點。
在優(yōu)選的實施方案中,從擠壓段擠出的水,包括它可能夾帶的任何彈性體粒子,可以收集起來,并例如用于制備成分A、B、C和/或D。這樣,被擠出的水便可再次用于例如制備彈性體成分A或用來使橡膠從其膠乳中沉淀出來。水的這種循環(huán)使用可改善生產(chǎn)的成本效益及環(huán)境兼容性,因為產(chǎn)生的廢水減少了。
通過最后一個擠壓段以后,彈性體成分此時已去掉了其殘留水的相當大一部分(變?yōu)槌煞諥’),于是進入到進料段4,在該段中存在1個或多個熱塑性聚合物B的進料口。聚合物B以其熔體形式引入是有利的。若該進料段包括多個進料口,則它們可以是例如沿著擠塑機縱向的假想軸線一個接一個地、沿著擠塑機一周排成一個圓,或者沿著圍繞擠塑機的一條假想螺旋線排列。
聚合物B的熔體可采用擠塑機,或者通過輸送裝置,如熔體泵或計量螺桿之類加入。
在上述進料段4中,除了熱塑性聚合物B的熔體之外,還可向擠塑機中引入成分C和/或成分D或者成分C和/或成分D總加入量的一部分。這些成分可以熔體或液體的形式存在,在這種情況下,一般由同樣也用于加入聚合物B的熔體的計量裝置計量加入,或者,若該成分是液體,則采用液體泵。在成分C和/或D是固體的情況下,其計量加入通常按照如同成分A的情況中所述的方式來實現(xiàn)。
成分C及D可與B分開或一起加入到擠塑機中去,加料方式可按下列的組合之一B+C+D、B/C+D、B+C/D、B+D/C及B/C/D(其中“/”表示與之分開地、每個通過一個單獨的孔來加入,“+”表示通過共同的孔一起加入)。
成分C和/或D或者成分C和/或成分D總加入量的一部分,以未熔融或不完全熔融形式,還可通過正位移計量元件加入到擠塑機的段4或前面所說的段1和2中。此種計量元件,例如是擠塑機,尤其是包括彼此具有反向旋轉的互嚙螺桿的雙螺桿擠塑機。
使用熔體泵、擠塑機(即輔助擠塑機)或計量泵作為成分C和/或D的計量加入裝置是優(yōu)選的。
在其中加入熱塑性聚合物B的熔體以及,若需要成分C和/或D的進料段4的區(qū)域中,螺桿例如可以是能夠使彈性體成分A與熱塑性熔體B,以及若需要成分C和/或D的混合物在很小程度上受到均化作用的輸送螺桿。有關計量段所做的說明適用于該輸送螺桿的設計。
在優(yōu)選的實施方案中,除了位于(最后)擠壓段與(第1)塑煉段5(見下文)之間的段4之外,擠塑機在其另一點還設有向其中類似地加入熱塑性聚合物B熔體的段4’、4”之類的段。具體而言,這些附加的進料段4’、4”等,位于進料段4之后到擠塑機末端之前的下游。
通過多個進料段,即4、4’、4”等加入B的熔體,在要求特殊產(chǎn)物配方的情況下尤其有利。在優(yōu)選的實施方案中,在下游,即在塑煉與脫揮發(fā)分段之間、在2個脫揮發(fā)分段之間、在最后的脫揮發(fā)分段與出料區(qū)之間或在出料區(qū)內,設有附加的熱塑性聚合物B的熔體的進料段4’、4”等。上述諸實施方案中后2種是優(yōu)選的。
若B熔體是通過多個進料段,即4、4’、4”等加入擠塑機的,B的總加入量沿著不同的段4、4’、4”等的分配可在寬范圍內變化。在2個進料段,即4與4’的情況下,重量比[加入段4的B熔體/加入段4’的B熔體]可在9.5∶0.5~0.5∶9.5,優(yōu)選在9∶1~1∶9,尤其優(yōu)選在8.5∶1.5~1.5∶8.5的范圍。本方法的產(chǎn)品性質在一定程度上受B的總加入量沿著各段4、4’、4”等分配的影響。
熱塑性熔體B以及若需要成分C和/或D的進料段之后設有塑煉段5,它配有混合和/或捏合元件。
這些混合和/或捏合元件使聚合物共混物發(fā)生均化,同時伴隨脫水的彈性體成分A’以及若需要成分C和/或D的熔融。
合適的混合及捏合元件是本領域技術人員所熟悉的,例如-具有沿輸送方向的小螺距的螺桿元件;-具有或窄或寬、輸送或非輸送捏合圓盤的捏合塊;-具有反輸送方向螺距的螺桿元件;-機筒圓盤、偏心圓盤以及包括這些圓盤的塊;-帶齒的混合元件;或者
-熔體混合元件,或者以上諸元件的組合。還可以使用,作為阻滯元件的例子給出的螺桿元件,因為每個阻滯元件一般也具有混合作用。優(yōu)選使用捏合塊的不同組合作為塑煉的混合及捏合元件。設有擋板也是有利的。所有上述元件可以按對應于擠塑機機筒直徑的標準式樣使用,或者以直徑縮小的特殊式樣使用。
而且,所有上述元件還可以按另一種方式加以修改,以獲得例如溫和的擠塑機物料加工條件,或更為徹底的混合。輸送螺紋和/或捏合塊可具有帶孔和/或直徑縮小的嚙合元件。
塑煉段中螺桿元件的類型、數(shù)目及尺寸的選擇依賴于聚合物混合物的成分,尤其是粘度及軟化溫度,以及各成分的可混溶性。
例如倘若共混物的均化及熔融在第1塑煉段進行得不完全,在所述的塑煉段之后擠塑機可包括1個或多個附加塑煉段5’。有關第1塑煉段所做的說明,相應地也適用于附加的1個或多個附加塑煉段。
可以將成分C和/或成分D或者成分C和/或D總加入量的一部分加入到諸塑煉段中至少1段中去,這些成分可通過不同的孔彼此分別加入,或者經(jīng)由共同的孔一起加入。
在優(yōu)選的實施方案中,熱塑性聚合物B的熔體以及若需要成分C和/或D可從塑煉段的開始的一點加入到擠塑機中。在該實施方案中,熱塑性聚合物B的熔體的進料段因此也就與塑煉段5的開始點相重合。
在另一個具體的實施方案中,熱塑性聚合物B的熔體以及若需要成分C和/或D,從塑煉段的1個或多個點加入到擠塑機中。因此在該實施方案中進料段4也與塑煉段5相重合。
在另一個具體的擠塑機實施方案中,在向其中加入熱塑性聚合物熔體的進料段4之前設有1個或多個附加塑煉段,也就是位于最后擠壓段的后面。在該塑煉段5”中,基本脫去水的彈性體成分A’,如橡膠粉,首先單獨進行均化及塑煉。在該實施方案中,熱塑性聚合物B的熔體以及若需要成分C和/或D也相應地被引入到彈性體成分A’的粘稠熔體中。在這種情況下,位于熔體B及C和/或D的混合(段4)的下游的塑煉段5就僅僅起到均化已經(jīng)處于塑性狀態(tài)的諸成分混合物的作用。
所述用于將熔體B及任選的成分C和/或D加入到-塑煉段以前的輸送段、-塑煉段開始的一點、-塑煉段中1個或多個點、-2個塑煉段之間的輸送段,的種種變換方案的選擇取決于待混合的成分A、B、C及D的比例以及物理和化學性質。僅作為例子可舉出彈性體成分A’及熱塑性聚合物B以及(若計量加入到擠塑機這部分的話)成分C和/或D的熔體粘度,諸成分的軟化溫度、其熱承受能力或在高溫下分解的傾向,諸成分就可混溶性或可濕性而言的相容性,包含彈性體成分A’及熱塑性聚合物B以及,若需要成分C及D的聚合物共混物的殘留水含量,以及在粒狀成分的情況下,其粒度及粒度分布。
最后塑煉段的后面是1個或多個脫揮發(fā)分段6和/或6’,每段配有1個或多個脫揮發(fā)分孔。在脫揮發(fā)分段中,擠壓段中的機械作用未能除掉的剩余殘留水被部分或全部除去。由于聚合物熔體的溫度一般都高于100℃,水一般以完全的蒸汽形式逸出。蒸發(fā)水所需要的能量通常已經(jīng)引入塑煉段了。然而,還可以按常規(guī)的方式借助加熱擠塑機機筒來提供這部分能量。
脫揮發(fā)分孔優(yōu)選設在擠塑機頂部。然而,其他的布置也是可能的,可參見有關熱塑性聚合物B熔體的進料口位置的說明,該部分的內容也同樣適用于脫揮發(fā)分孔。脫揮發(fā)分孔的側向排列(一側或兩側)也同樣是優(yōu)選的,尤其優(yōu)選脫揮發(fā)分孔的所有表面區(qū)域均朝下的側向排列,這樣已經(jīng)排出去的聚合物成分及冷凝蒸汽不會倒流回擠塑機中。只要擠塑機物料性質允許,脫揮發(fā)分孔還可以位于擠塑機的下面。這種脫揮發(fā)分孔優(yōu)選配有連接件。
脫揮發(fā)分孔可在大氣壓、減壓或超大氣壓之下運行,且所有的脫揮發(fā)分孔可具有相同的壓力或不同的壓力。在減壓的情況下,絕對壓力通常在100~500mbar;在超大氣壓下脫揮發(fā)分的情況下,絕對壓力一般設定在最高20bar。然而,優(yōu)選脫揮發(fā)分段在大氣壓條件下運行。
脫揮發(fā)分段的數(shù)目及脫揮發(fā)分孔的數(shù)目、排列及尺寸取決于進入脫揮發(fā)分段的聚合物含水量及最終產(chǎn)品的要求含水量。在優(yōu)選的實施方案中,使用具有2個脫揮發(fā)分段的擠塑機。
脫揮發(fā)分段的脫揮發(fā)分孔可配有防止被輸送物料經(jīng)這些孔選出擠塑機的裝置,如封料螺桿。然而,優(yōu)選不用此類裝置。
經(jīng)過在擠壓段3及3’中除去彈性體成分A中含有的一部分殘留水之后,擠塑前彈性體成分A中包含的殘留水的約10~80,優(yōu)選20~75wt%要在全部脫揮發(fā)分段6和6’中一起被排出。
在脫揮發(fā)分段的區(qū)域內,擠塑機螺桿一般為常規(guī)輸送螺桿形式,如對計量段所述者。然而,在脫揮發(fā)分孔之間的區(qū)域的螺桿中結合進捏合或混合元件是有用的,可以補充蒸發(fā)水的過程中所消耗掉的能量。
在優(yōu)選的實施方案中,擠塑機在其最后的脫揮發(fā)分段與出料區(qū)8之間具有一個附加的段7,在此段中由至少1種計量裝置將成分C和/或D(或成分C和/或D總加入量的一部分)加入到擠塑機中,既可以一起也可以分別加入。附加段7因此就位于緊靠出料區(qū)8的前面。
該附加的段7配有混合和/或捏合元件,如對塑煉段所舉的例子中描述的那樣。這些元件能使聚合物共混物均化。用于加入C和/或D所需的計量裝置在上面已經(jīng)說明了。
具有非輸送(作用)捏合圓盤的捏合塊和/或具有輸送螺距的捏合塊、具有不同螺頂寬度的捏合塊、帶齒的混合元件及熔體混合元件,均優(yōu)選用作混合和/或捏合元件,而具有1個或2個螺桿的擠塑機(即輔助擠塑機)和/或泵,尤其是熔體泵,則優(yōu)選作為計量裝置使用。
在優(yōu)選的實施方案中,要引入到擠塑機中去的全部數(shù)量的成分C和/或D經(jīng)由1個或多個如下的段加入到擠塑機中脫揮發(fā)分段6、附加段7及計量段2。
成分C和/或D可經(jīng)由至少1個進料口一起加入,或者經(jīng)由多個進料口分別加入。
擠塑機的最后一段是出料區(qū)8。它由輸送螺桿以及(一端)閉合的機筒部分組成,其末端為一規(guī)定的出料口。優(yōu)選將該出料區(qū)加熱。
優(yōu)選使用的出料口是機頭,它由例如口模板或口模帶組成,其中口模可具有圓形(帶孔的口模板或帶)、縫形或其他的形狀。在帶孔的口模板情況下,作為擠出物排出的產(chǎn)品經(jīng)過例如在水中冷卻,然后按通常的方式造粒。特別是在使用縫口模頭的情況下,可能造出立方體的粒子。
在具體的實施方案中,替代上述帶孔口模板或帶以及其余由擠出物的拖出、水浴及造粒機組成的常用組合,采用一種特殊機頭,再配合隨后的水下造粒。這里,聚合物熔體通過優(yōu)選帶有沿圓周排列的許多圓孔的口模板,由旋轉刀片在水下切粒并在水下冷卻,聚合物固化為大致圓形、珠狀的顆粒。但是,關于孔的排列,沿著圓圈排列之外的排列和圓孔之外的孔形也都是經(jīng)常采用的。
在另一種實施方案中,采用一種熱表面切粒的方法來代替通過口模帶出料,在水浴中冷卻,然后造粒的做法;從機頭擠出的聚合物熔體不用液體冷卻,而是從機頭出來以后,在空氣中稍作冷卻,然后趁仍然處于熱的狀態(tài)切碎(造粒)。然后將所獲得的粒子再進行冷卻,或者必要的話,在進一步的加工中冷卻。再有,還可以采取以熱狀態(tài)加工或直接擠出片材、薄膜、管材及型材的做法。
在另一種實施方案中,采用水下的擠出物造粒,其中熔體作為擠出物從口模板擠出,并立即用水蒸汽潤濕并隨后經(jīng)由傾斜平面引入到水浴中,冷卻后造粒。
在又一實施方案中,出料區(qū)8配有用于過濾擠塑機排出熔體的裝置,所述裝置位于沿輸送方向看,機頭以前。此種熔體連續(xù)過濾裝置是本領域技術人員所已知的,且有商品供應。如果需要,可在出料區(qū)與熔體過濾之間設置輸送元件,如熔體泵或螺桿輸送機,以便在熔體中建立起通過過濾單元所需壓力。
如上所述,將由過濾裝置出來的熔體造粒并用另一種方法進一步加工。
排出聚合物的含水量(擠出物含濕量),以該聚合物為基準,通常為0.05~1.5wt%。從出料口排出的聚合物熔體溫度一般在180~350℃,具體依所使用的聚合物種類而定。將該溫度保持在足夠低的水平以便使聚合物受到的熱應力盡量低,而又不影響對所要求產(chǎn)品的滿意制備是有利的。
眾所周知,擠塑機的各個區(qū)可單獨進行加熱或冷卻,以便沿螺桿軸線建立起最佳溫度分布。而且,正如本領域技術人員所熟知的,擠塑機的各個段通??删哂胁煌拈L度。為了獲得特定的產(chǎn)品性質,冷卻擠塑機的特定部分或控制其溫度以使之不同于擠塑機的其余部分的溫度是特別有用的。
具體情況下應選擇的各段溫度及長度隨各個成分的化學及物理性質及其比例而有所不同,所述性質已在上面做了舉例說明。
對螺桿速度也是一樣,它可以在寬范圍內調整。僅作為例子,譬如擠塑機螺桿速度可介于50~1200r/m之間。速度范圍優(yōu)選在100~700rpm。這樣來設計并操作擠塑機是有利的在螺桿速度為50~1200rpm的條件下,在擠壓段區(qū)域內建立起15~450s-1的平均剪切速率。對于100~700rpm這一優(yōu)選的螺桿速度,建立起35~260s-1的剪切速率是有利的。然而,根據(jù)所用成分的種類、用量及性質的需要,在這一范圍以外的平均剪切速率下操作也可能是有利的。
擠塑機螺桿可以是任何有商業(yè)供貨的螺桿,例如外徑在10~1000mm的螺桿。合適的螺桿直徑取決于諸如計量加入到擠塑機中去的各成分的種類和數(shù)量。螺桿的外徑可以沿擠塑機保持不變或在特定范圍內變化。
根據(jù)諸成分的種類和數(shù)量,在擠塑機中可使用具有較小螺槽深度的螺桿或具有較大螺槽深度的螺桿(即深螺棱螺桿)。優(yōu)選使用螺槽深度比D螺桿外徑/D螺桿內徑為1.2~1.8,更優(yōu)選1.4~1.6,尤其優(yōu)選1.45~1.58的螺桿。譬如,一種適用于本發(fā)明方法的市售擠塑機的實例具有1.55的螺槽深度比,即大螺槽深度的。
在另一實施方案中,使用中等螺槽深度的螺桿,具體地說,螺槽深度比在1.4~1.48的螺桿。這一擠塑機實施例也有商品供應,并有利于某些成分及某些成分用量。螺槽深度比大于2的螺桿也是合適的。
螺桿的螺紋頭數(shù)n可有所變化,具體地說,n可為1、2或3。雙螺線螺桿是優(yōu)選使用的。然而,頭數(shù)為其他數(shù)目的螺桿或某些段具有不同頭數(shù)的螺桿也都可以使用。
尤其可使用那些螺槽深度比沿著螺桿變化的擠塑機螺桿,其中頭數(shù)與螺槽深度比之間存在一定的關系(多段螺桿)。優(yōu)選使用,隨著頭數(shù)由3頭變?yōu)?頭,螺槽深度比由低變到高的螺桿。
任何具有彈性體性質且可加入到擠塑機中的聚合物均可作為彈性體成分A。也可使用不同彈性體成分A的混合物。
具體而言,可使用粒狀橡膠作為成分A,這在文章開頭時已提到。尤其優(yōu)選那些接枝上了外殼的橡膠,其中該外殼包含其他的,一般為非彈性體的聚合物。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中,以部分脫水物料形式被加入到擠塑機中去的接枝型橡膠包含最高50,尤其優(yōu)選25~40wt%的殘留水。
本發(fā)明的一種實施方案是這樣一種方法,其中所使用的彈性體成分A是具有2段或多段結構的接枝橡膠,其中彈性體的基底段或接枝段由下列單體中的1種或多種經(jīng)聚合獲得,這些單體是丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯、苯乙烯、烷基苯乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸的C1~C10烷基酯,以及少量其他單體,其中包括交聯(lián)單體;而橡膠中的硬接枝段則由苯乙烯、烷基苯乙烯、丙烯腈及甲基丙烯酸甲酯中的1種或多種單體經(jīng)聚合獲得。
優(yōu)選以下列成分為基礎的聚合物的接枝粒子A,這些成分是丁二烯/苯乙烯/丙烯腈、丙烯酸正丁酯/苯乙烯/丙烯腈、丁二烯/丙烯酸正丁酯/苯乙烯/丙烯腈、丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯/苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯、丁二烯/苯乙烯/丙烯腈/甲基丙烯酸甲酯,以及丁二烯/丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯腈。帶有最高10wt%官能團的極性單體或交聯(lián)單體可作為聚合單元存在于核心或外殼中。
在該實施方案中,使用苯乙烯/丙烯腈(SAN)共聚物、α-甲基苯乙烯與丙烯腈的共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯或上述聚合物的混合物作為熱塑性聚合物B。
SAN聚合物、α-甲基苯乙烯與丙烯腈的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或上述聚合物的混合物是優(yōu)選的。
還可使用聚碳酸酯;聚對苯二甲酸亞烷基酯,如聚對苯二甲酸丁二酯及聚對苯二甲酸乙二酯;聚甲醛;聚甲基丙烯酸甲酯;聚苯硫醚;聚砜;聚醚砜;及聚酰胺;以及上述熱塑性塑料的混合物作為成分B。諸如熱塑性聚氨酯(TPU)之類的熱塑性彈性體也可以作為聚合物B來使用。
作為成分B,還可使用以下列成分為基礎的共聚物苯乙烯/馬來酐、苯乙烯/酰亞胺化馬來酐、苯乙烯/馬來酐/酰亞胺化馬來酐、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/酰亞胺化馬來酐、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/馬來酐、甲基丙烯酸甲酯/酰亞胺化馬來酐、苯乙烯/酰亞胺化甲基丙烯酸甲酯、酰亞胺化PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或上述聚合物的混合物。
在所有上面列舉的熱塑性聚合物B中,部分或全部的苯乙烯可替換為α-甲基苯乙烯或核上烷基化的苯乙烯,或者丙烯腈。
上面最后提到的聚合物B中,以α-苯乙烯/丙烯腈、苯乙烯/馬來酐、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯以及包含酰亞胺化馬來酐的共聚物為基礎者是優(yōu)選的。
彈性體成分A的已知例子是諸如丁二烯之類的共軛二烯聚合物,其帶有以乙烯基芳族化合物如SAN共聚物為基礎的接枝外殼。以諸如丙烯酸正丁酯或丙烯酸乙基己基酯之類的丙烯酸C1~C10烷基酯的交聯(lián)聚合物為基礎的接枝橡膠也是已知的,其上接枝了以乙烯基芳族化合物如SAN共聚物為基礎的聚合物。主要包含共軛二烯與丙烯酸C1~C10烷基酯的共聚物,如丁二烯/丙烯酸正丁酯共聚物,及含SAN共聚物、聚苯乙烯或PMMA的外層接枝段的接枝橡膠也是經(jīng)常使用的。
采用一般方法,尤其是乳液或懸浮聚合來制備此類接枝橡膠是已知的。
以SAN-接枝的聚丁二烯為基礎的接枝橡膠可見諸于,例如DT24 27 960及EP-A 25 8 741;以SAN-接枝的聚丙烯酸正丁酯為基礎的接枝橡膠可見諸于德國申請DAS 1,260,135及德國公開申請DOS 3,149,358。有關SAN-接枝的聚(丁二烯/丙烯酸正丁酯)混合橡膠的更詳細描述公開在EP-A 62 901中。
在上面最后一段提到的接枝橡膠的情況下,例如使用苯乙烯與丙烯腈的共聚物作為熱塑性聚合物B。它們是已知的,并且其中某些還有商品供應,通常其粘數(shù)VN(按照DIN 53 726,在25℃,以在二甲基甲酰胺中濃度為0.5wt%的溶液測定)在40~160ml/g的范圍,對應的平均分子量MW為約40 000~2 000 000。
熱塑性聚合物B的優(yōu)選通過連續(xù)的本體或溶液聚合方法制備,得到的熔體由例如熔體泵連續(xù)或直接加入到擠塑機中,必要的話在加入前除去溶劑。然而,也可以采用乳液、懸浮或沉淀聚合,然后在另外的操作中將聚合物從液相中分離出來。
制備方法的細節(jié),例如可見諸于《塑料手冊》,R.Vieweg及GDaumiller主編,卷V“聚苯乙烯”,Carl-Hanser-Verlag出版社,慕尼黑,1969,自118頁起。
若彈性體成分A是SAN-接枝的聚丁二烯,則通過結合進SAN可制成一種叫做ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)的已知模塑材料。若以SAN-接枝的丙烯酸烷基酯作為成分A,則制成ASA模塑材料(丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯)。
在另一種實施方案中,使用殘留水含量最高為60wt%、以聚二烯和/或聚丙烯酸烷基酯以及SAN和/或PMMA為基礎的接枝橡膠,所述橡膠由2種以上的接枝段組成。
此類多段接枝顆粒的例子有這樣一些粒子它包含聚二烯和/或聚丙烯酸烷基酯作為核心,聚苯乙烯或SAN聚合物作為第1層殼,以及另外的苯乙烯與丙烯腈重量比不同的ASN聚合物作為第2層殼;或者該粒子包含聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或SAN聚合物的核心,由聚二烯和/或聚丙烯酸烷基酯構成的第1層殼,以及聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或SAN聚合物組成的第2層殼。進一步的例子是這樣的接枝橡膠,它包含聚二烯核心,1或多層聚丙烯酸烷基酯殼以及1或多層由聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或SAN聚合物構成的聚合物殼,或者類似地,以丙烯酸酯為核心,聚二烯作外殼組成的接枝橡膠。
由交聯(lián)的丙烯酸烷基酯、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯(為核心),與PMMA外殼組成的多段核-殼結構的共聚物也是經(jīng)常使用的。此類多段接枝橡膠可見諸于,例如德國公開申請DOS 3,149,046。以丙烯酸正丁酯/苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯為基底并具有PMMA外殼的接枝橡膠,例如可見諸于EP-A 512,333,而這類接枝橡膠的任何其他先有技術組合物則也是可能的。此類橡膠可用作聚氯乙烯且優(yōu)選作耐沖擊PMMA的抗沖擊改性劑。所述SAN共聚物和/或PMMA同樣也可被用作熱塑性聚合物B。若彈性體成分A是以丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸甲酯為基礎的多層殼的核/殼聚合物且聚合物B是PMMA,則相應地獲得耐沖擊PMMA。在此實施方案中,優(yōu)選的成分B仍為所述的SAN共聚物、聚苯乙烯和/或PMMA。
粒狀接枝橡膠A的直徑一般在0.05~20μm。如果它們是通常已知的小直徑接枝橡膠,則該直徑優(yōu)選在0.08~1.5μm,尤其優(yōu)選在0.1~0.8μm。
在例如采用懸浮聚合制備的大顆粒接枝橡膠中,該直徑優(yōu)選在1.8~18μm,尤其在2~15μm。此種大直徑接枝橡膠,可見例如德國公開申請DOS 4,443,886。
接枝橡膠粒子的粒度分布可窄可寬且可具有1個最大值(單峰)或2個最大值(雙峰)。具有2個以上最大值的粒度分布也是可能的。
成分C是另外的聚合物,具體地說是熱塑性聚合物。合適的成分C是涉及到熱塑性聚合物B時所提到的所有聚合物。若成分B與C相同,則成分C應經(jīng)由不同于成分B的另一點加入到擠塑機中。
若組成聚合物B和C的單體屬同一種,則成分B與C可在單體含量上有差異--例如聚合物B與C可以是在苯乙烯∶丙烯腈的比例上不同的苯乙烯/丙烯腈共聚物。若單體含量也一樣,則聚合物B與C可以具有不同的平均分子量,MW(B)及MW(C),例如可由具有不同的粘數(shù),VN(B)及VN(C)測定出來。
除了特別提到用作成分B的單體,即苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯及氯乙烯之外,下列的其他化合物也可用作制備C的主要單體-α-甲基苯乙烯及各自在核上取代了C1~C8烷基的苯乙烯或α-甲基苯乙烯-甲基丙烯腈-丙烯酸及甲基丙烯酸酯的C1~C20烷基酯-馬來酸、馬來酐及馬來酰亞胺-乙烯基醚及乙烯基甲酰胺。
成分C的例子是以α-甲基苯乙烯/丙烯腈及甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸烷基酯為基礎的聚合物,以及丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯與苯乙烯或丙烯腈或者與苯乙烯及丙烯腈的共聚物。
另一些優(yōu)選的聚合物C是-單體含量或平均分子量MW不同于成分B的苯乙烯/丙烯腈共聚物,-α-甲基苯乙烯與丙烯腈的共聚物,-聚甲基丙烯酸甲酯,-聚碳酸酯,-聚對苯二甲酸丁二酯及聚對苯二甲酸乙二酯,-聚酰胺,-苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、馬來酐、丙烯腈及馬來酰亞胺的至少2種的共聚物,例如苯乙烯、馬來酐及苯基馬來酰亞胺的共聚物,-沖擊性改善的聚苯乙烯(HIPS)、所用HIPS中的橡膠成分特別是聚丁二烯,-用本體聚合或溶液聚合制備的ABS,-熱塑性聚氨酯(TPU)。
這些聚合物的制備對于本領域技術人員來說是已知的,因此,下面僅簡要地加以討論。
聚甲基丙烯酸甲酯應理解為特別是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及以甲基丙烯酸甲酯與最多40wt%其他單體為基礎的共聚物,例如可按商品名Lucryl由巴斯夫股份公司或按Plexiglas由Rohm公司獲得。僅作為例子可舉出由98wt%甲基丙烯酸甲酯與2wt%丙烯酸甲酯作為共聚單體構成的共聚物(Plexiglas8N,Rhm生產(chǎn))。甲基丙烯酸甲酯與作為共聚單體的苯乙烯及馬來酐的共聚物也是合適的(PlexiglasHW55,Rhm生產(chǎn))。
合適的聚碳酸酯本身是已知的。它們可通過界面縮聚獲得,例如采用DE-B-1 300 266的方法,或者通過二苯基碳酸酯與雙酚類按照DE-A-14 95 730的方法起反應制備。優(yōu)選的雙酚是2,2-二(4-羥苯基)丙烷,通常被稱之為雙酚A。
替代雙酚A,還可以使用其他芳族二羥基化合物,特別是2,2-二(4-羥苯基)-戊烷、2,6-二羥基萘、4,4’-二羥基二苯基砜、4,4’-二羥基二苯基醚、亞硫酸4,4’-二羥基二苯基酯、4,4’-二羥基二苯基基甲烷、1,1-二(4-羥苯基)乙烷或4,4’-二羥基聯(lián)苯,或者上述二羥基化合物的混合物。
特別優(yōu)選的聚碳酸酯是以雙酚A為基礎的那些,或以雙酚A與最多30mol%上述芳族二羥基化合物為基礎的那些。
聚碳酸酯例如可按商品名Makrolon(由拜耳公司)、Lexan(由通用電氣公司)、Panlite(由Tejin)或Calibre(由陶氏化學公司)獲得。這些聚碳酸酯的相對粘度一般在1.1~1.5,尤其是1.28~1.4(于25℃,在二氯甲烷中濃度為0.5wt%的溶液中測定)。
聚對苯二甲酸丁二酯及聚對苯二甲酸乙二酯通??砂幢旧硪阎姆椒?,通過對苯二甲酸或其酯與丁二醇或乙二醇在催化作用下進行縮合制備??s合反應以分2個階段(預縮及縮聚)實施為有利。細節(jié)例如可見諸于《Ullmann技術化學大全》,第4版,第19卷,61~88頁。聚對苯二甲酸丁二酯的市售品例如是Ultradur(巴斯夫出品)。
優(yōu)選的聚酰胺一般是具有任何類型的脂族半結晶或部分芳族并為無定形結構的那些,以及它們的共混物。合適的產(chǎn)品例如可按商品名Ultramid(巴斯夫出品BASF)獲得。
橡膠改性、沖擊性改善的聚苯乙烯(HIPS)的制備對于本領域技術人員來說是已知的。一般將聚丁二烯橡膠溶解在單體苯乙烯中,然后形成的聚丁二烯在苯乙烯中的溶液進行聚合。該聚合反應例如可分2步進行,通常被稱之為預聚的步驟在第1反應器中進行,隨后的主要聚合在隨后的一個反應器中進行。所用的聚合引發(fā)劑是一般的自由基生成劑,然而氧化還原體系也可以使用。另外,例如分子量調節(jié)劑可在諸成分中。該制備一般按連續(xù)溶液法(2個步驟均在溶液中),或者間歇地,按一般被稱之為本體/懸浮法(第1步在本體中,第2步在懸浮體中)實施。細節(jié)可見諸于例如US-A 4,362,850以及《Ullmann技術化學大全》,第A21卷,644~647頁。ABS的連續(xù)溶液聚合法還公開在EP-A 477 764中。
由溶液聚合制備的聚合物本身是已知的。由溶液ABS組成的接枝聚合物一般的平均粒子直徑d50在700~20,000nm,優(yōu)選在1000~15,000nm,因此顯著大于由另外常用的乳液聚合法或由其他聚合方法制備的ABS接枝粒子。
在溶液聚合方法中,與懸浮或乳液聚合不同,單體以及由單體生成的聚合物均溶解在選擇的溶劑中。溶液ABS一般按類似于橡膠改性、沖擊性改善的聚苯乙烯的制備方式來制備。一般將聚丁二烯橡膠溶解在單體苯乙烯及單體丙烯腈的混合物中,形成的聚丁二烯在苯乙烯/丙烯腈中的溶液隨后進行聚合。該聚合反應,例如可分2步進行,通常被稱之為預聚的步驟在第1反應器中進行,隨后的主要聚合在隨后的一個反應器中進行。采用的聚合引發(fā)劑是一般的自由基生成劑,然而氧化還原體系也可以使用。另外,例如分子量調節(jié)劑可在諸成分中。制備通常按連續(xù)溶液法(2個步驟均在溶液中),或者間歇地,按一般被稱之為本體/懸浮法(第1步在本體中,第2步在懸浮體中)實施。細節(jié)可見諸于例如US-A 4,362,850以及《Ullmann技術化學大全》,第A21卷,644~647頁。ABS的連續(xù)溶液聚合還公開在EP-A 477 764中。
熱塑性聚氨酯的一般制備方法是,讓有機,優(yōu)選芳族的二異氰酸酯,如二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯,與優(yōu)選基本為線型的多羥基化合物,例如聚醚醇或聚酯醇如聚己二酸聚亞烷基二醇酯,以及作為增鏈劑的二醇如1,4-丁二醇,在諸如叔胺(如三乙胺)或有機金屬化合物之類催化劑的存在下進行反應。
二異氰酸酯的NCO基團對OH基團總和(來自多羥基化合物加上增鏈二醇)的比例優(yōu)選為約1∶1。
TPU的制備優(yōu)選采用輸送帶法,其中所述成分及催化劑借助混合頭連續(xù)地進行混合,然后反應混合物被加到輸送帶上。輸送帶穿過被加熱到60~200℃的區(qū),混合物發(fā)生反應并固化。
TPU的細節(jié)例如可見諸于EP-A 443 432。TPU例如可按商品名Elastollan(來自Elastogran公司)獲得。
成分C也可主要包含C2~C8鏈烯,如乙烯、丙烯及丁烯與下列成分的共聚物-乙烯基芳烴,-極性共聚單體,如丙烯酸及甲基丙烯酸、丙烯酸及甲基丙烯酸的C1~C10烷基酯,-其他單或多官能烯鍵不飽和酸,如馬來酸、馬來酐、富馬酸、衣康酸及其酯,特別是縮水甘油基的酯、與C1~C8鏈烷醇的酯以及與芳基取代的C1~C8鏈烷醇的酯,-一氧化碳,-非芳族乙烯基化合物,如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯及乙烯基烷基醚,-堿性單體,如丙烯酸羥乙酯、丙烯酸二甲氨基乙基酯、乙烯基咔唑、乙烯基苯胺、乙烯基己內酰胺、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑及乙烯基甲酰胺,-丙烯腈、甲基丙烯腈,以上成分均按普遍已知的方法制備。
在優(yōu)選的實施方案中,所采用的聚合物C可由40~75wt%乙烯、5~20wt%一氧化碳及20~40wt%丙烯酸正丁酯來制備(以ElvaloyHP-4051有售(杜邦公司出品)),或者所采用的聚合物C可由50~98.9wt%乙烯、1~45wt%丙烯酸正丁酯及0.1~20wt%選自丙烯酸、甲基丙烯酸及馬來酐的1種或多種化合物來制備。最后提到的實施例的制備通常按自由基聚合實施,并可見US 2 897 183及US 5 057 593。
丁二烯(或取代的丁二烯)與共聚單體,優(yōu)選如苯乙烯、甲基丙烯酸酯甲酯或丙烯腈的共聚物則也是合適的,例如丁腈橡膠(NBR)或苯乙烯/丁二烯橡膠(SBR)。這些共聚物中的部分或全部烯烴雙鍵可以是已被氫化了的。
其他合適的成分C是具有嵌段結構且未氫化的、氫化的或部分氫化的丁二烯/苯乙烯共聚物。它們優(yōu)選采用有機金屬化合物,如仲丁基鋰由溶液中的陰離子聚合方法制備,結果生成的線型嵌段橡膠是具有,例如苯乙烯/丁二烯(二嵌段)或苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(三嵌段)結構的那些。這些嵌段可被無規(guī)分布的聚合物相互分開,而且這些嵌段還可包含少量各自情況下的其他(次要)單體單元。
除引發(fā)劑之外,少量醚,尤其是四氫呋喃(THF)的存在能導致所生成的聚合物鏈,從富含丁二烯的引發(fā)鏈段開始,沿分子鏈包含越來越多的苯乙烯,最后以均聚聚苯乙烯終止鏈段結束。制備方法細節(jié)見DE-A 31 06 959。具有如此組成的聚合物C,可以是氫化的或部分氫化的,也是合適的。
其他合適的成分C是具有星形結構的聚合物,可利用多官能分子將多個聚合物鏈,主要是苯乙烯/丁二烯/苯乙烯3-嵌段聚合物,連接起來得到。合適的連接劑例如是多環(huán)氧化合物,如環(huán)氧化的亞麻子油;多異氰酸酯,如1,2,4-三異氰酸根合苯;多酮,如1,3,6-己三酮;和多酐;以及二羧酸酯,如己二酸二乙基酯;以及鹵化硅,如SiCl4;金屬鹵化物,如TiCl4;以及多乙烯基芳烴,如二乙烯基苯。此類聚合物制備的進一步細節(jié)可見諸于例如DE-A 26 10068。
還可以使用前面提到可作為成分C的各種聚合物中的至少2種的混合物。
除了彈性體成分A及聚合物B和C之外,按新方法制備的模塑材料還可包含作為其他成分D的添加劑,如蠟、增塑劑、潤滑劑及脫模劑,顏料、染料、消光劑、防火劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑及熱穩(wěn)定劑,纖維狀或粉碎填料,以及增強劑及抗靜電劑,各自的用量按照這類添加劑的通常用量。
添加劑D可以純凈形式存在并呈固、液或氣狀態(tài),或者以其純凈物質彼此間的混合物形式使用。它們還可用于便于計量的制劑中,如配成溶液或分散體(乳液或懸浮體)。母料形式的制劑,即與和擠塑機物料相容的熱塑性聚合物形成的濃縮混合物,也是合適的且在許多情況下還是優(yōu)選的。
聚合物C及添加劑D可經(jīng)由所述擠塑機段中的1段或多段加入到擠塑機中。在優(yōu)選的實施方案中,可將成分C和D與彈性體成分A及熱塑性聚合物B分別地從脫揮發(fā)分段1、計量段2和/或將聚合物加入擠塑機中的段4加入到擠塑機中。在另一優(yōu)選的實施方案中,成分C和/或D經(jīng)由附加的段7加入到擠塑機中。
成分C和D可一起計量加入到相同的1段或多段中,或者分別加入到不同的擠塑機段中,而且可將100%的C及100%的D經(jīng)由1段加入到擠塑機中,或者沿著多個段分配加入。
C和D的具體加入方案取決于成分A至D的所述物理和化學性質及各自的比例。例如,耐熱性差的添加劑D可直至出料區(qū)再加入,這樣做的結果,物料D的熱降解可基本得到防止。
用本發(fā)明方法制備的熱塑性模塑材料可采用一般常規(guī)方法加工制成模塑制品。其例子是擠塑(如管材、型材、纖維、薄膜和片材)、注塑(如各種成形制品)以及壓延及軋光(片材及薄膜)。
該新方法的重要優(yōu)點是,存在于部分脫水的彈性體成分A中的殘留水的相當一部分早在擠壓區(qū)就通過機械方法除掉了,因此在下游擠塑機各段中為蒸發(fā)其余的水所需熱能就減少了。顯著地節(jié)省了能量。
該新方法的另一優(yōu)點在于擠塑機可在例如比EP-A 534 235所述的方法更低的[sic]溫度下運行,因此可以更溫和的方式加工彈性體成分A及由成分A、B、C及D組成的聚合物。而且,一般地還可以在脫揮發(fā)分部分不采用造成壓力的螺桿元件,而采用此種元件會使聚合物受到相當大的熱和機械應力。
通過將部分脫水彈性體成分A結合到熱塑性聚合物B的熔體中,再混入另一聚合物C及添加劑D,可在一步加工中高產(chǎn)量地制備出種類極為不同且包含極為不同添加劑的橡膠改性熱塑性模塑材料,(假定)條件是彈性體成分與其他成分之間相容或至少部分相容并具有足夠的熱穩(wěn)定性。特別是通過混入另一聚合物C可制備出范圍非常寬廣的聚合物共混物。由于該方法允許經(jīng)由1個或多個點將聚合物B加入到擠塑機中,因此便利了對產(chǎn)品性能的改變。
與現(xiàn)有技術相比,新方法的另一個優(yōu)點是不使用容易堵塞的Seiher罩。這樣,生產(chǎn)便可長時間運轉而不會出現(xiàn)由于脫水區(qū)堵塞而不得不關掉擠塑機,清理并重新開車的麻煩。
擠塑機的這種新穎配置允許利用符合模塊原則的市售擠塑機零部件按經(jīng)濟的方式組裝而成。這類零部件可根據(jù)不同式樣的螺桿段及與之配合的機筒段的形式從市場購得,并使得擠塑機恰好適合具體混煉問題的需要。
實例每種情況中所使用的螺桿應理解為同向旋轉的雙螺桿。說明書中所使用的擠塑機各段的代號寫在括號中。
a)擠塑機構造Ⅰ采用ZSK 40型雙螺桿擠塑機,Werner and Pfleiderer公司制造,斯圖加特,所述擠塑機由12段組成。從上游到下游其排列情況如下段1長度4D,不加熱,頂部設有計量加入口,該計量加入口配有Werner and Pfleiderer公司制造的計量裝置ESB 45,及中心輸送螺桿(加入彈性體成分A的計量段2)。
段2長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的8字形,其長軸沿著輸送方向),該脫水孔配有封料螺桿,及輸送螺桿(擠壓段3的前部)。
段3長度4D,不加熱,不設孔,包括捏合塊及反輸送方向螺紋作為阻滯元件;其第1阻滯元件同與之連通的段2內的脫水孔之間距離為3D(擠壓段3的尾部)。
段4長度4D,不加熱,不設孔,并帶有輸送螺桿。
段5長度4D,加熱,帶側孔,聚合物B的熔體通過該孔由ZSK53輔助擠塑機(Werner and Pfleiderer制造)引入;主擠塑機螺桿包括輸送元件及捏合塊(段4,熱塑性聚合物B的熔體經(jīng)由該段加入)。
段6長度4D,加熱,不設孔,帶有包括捏合塊的螺桿段(塑煉段5)。
段7長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔及輸送螺桿,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第1脫揮發(fā)分段6)。
段8長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第2脫揮發(fā)分段6’)。
段9~12長度各4D,加熱,不設孔,帶有輸送螺桿(出料區(qū)8的前部)末端口模帶,帶有圓柱形孔(出料區(qū)8的尾部)。
螺桿直徑為D=40mm。螺桿為深螺槽式(大螺槽深度),螺槽深度比D螺桿外徑/D螺桿內徑為1.55。螺桿為雙螺線式樣的。
b)擠塑機構造Ⅱ采用ZSK 40型雙螺桿擠塑機,Werner and Pfleiderer公司制造,斯圖加特,所述擠塑機由12段組成。從上游到下游其排列情況如下段1長度4D,不加熱,頂部設有計量加入口,該計量加入口配有Werner and Pfleiderer公司制造的計量裝置ESB 45及中心輸送螺桿。
(加入彈性體成分A的計量段2)。
段2長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的“8”字形,其長軸沿著輸送方向),該脫水孔配有封料螺桿,及輸送螺桿(擠壓段3的前部)。
段3長度4D,不加熱,不設孔,包括捏合塊及反輸送方向的螺紋作為阻滯元件;其第1阻滯元件同與之連通的段2內的脫水孔之間距離為3D(擠壓段3的尾部)。
段4長度4D,不加熱,不設孔,并配有輸送螺桿。
段5長度4D,加熱,帶側孔,聚合物B的熔體通過該孔由ZSK53輔助擠塑機(Werner and Pfleiderer制造)引入;主擠塑機螺桿包括輸送元件及捏合塊(段4,熱塑性聚合物B的熔體經(jīng)由該段加入)。
段6長度4D,加熱,不設孔,沒有包括捏合塊的螺桿段(塑煉段5)。
段7長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第1脫揮發(fā)分段6)。
段8長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第2脫揮發(fā)分段6’)。
段9長度4D,加熱,帶有側面計量加入口,該計量加入口配有ZSK25或ZSK53輔助擠塑機(規(guī)格依產(chǎn)量而定,Werner andPfleierer制造);主擠塑機螺桿包括輸送元件及捏合塊(附加段7的前部,成分C和/或D經(jīng)由該段加入)段10長度4D,加熱,頂部設孔,該孔配有進口連接;螺桿帶有捏合塊(附加段7的尾部,成分C和/或D經(jīng)由該段加入)段11~12長度各4D,加熱,不設孔,沒有輸送螺桿
(出料區(qū)8的前部)。
末端口模帶,帶有圓柱形孔(出料區(qū)8的尾部)。
螺桿直徑為D=40mm。螺桿為深螺槽式(大螺槽深度),螺槽深度比D螺桿外徑/D螺桿內徑為1.55。螺桿為雙螺線式樣的。
c)擠塑機構造Ⅲ采用ZSK40型雙螺桿擠塑機,Werner and Pfleiderer公司制造,斯圖加特,所述擠塑機由12段組成。從上游到下游其排列情況如下段1長度4D,不加熱,頂部設有計量加入口,該計量加入口配有Werner and Pfleiderer公司制造的計量裝置ESB45,及中心輸送螺桿(加入彈性體成分A的計量段2)。
段2長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的“8”字形,其長軸沿著輸送方向),該脫水孔配有封料螺桿,及輸送螺桿(第1擠壓段3的前部)。
段3長度4D,不加熱,不設孔,包括捏合塊及反輸送方向的螺紋作為阻滯元件;其第1阻滯元件同與之連通的段2內的脫水孔之間距離為3D(第1擠壓段3的尾部)。
段4長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的“8”字形,其長軸沿著輸送方向),該脫水孔配有封料螺桿,及輸送螺桿(第2擠壓段3’的前部)。
段5長度4D,不加熱,不設孔,包括捏合塊及反輸送方向的螺紋作為阻滯元件;其第1阻滯元件同與之連通的段4內的脫水孔之間距離為3D(第2擠壓段3’的尾部)。
段6長度4D,加熱,帶側孔,聚合物B的熔體通過該孔由ZSK53輔助擠塑機(Werner and Pfleiderer制造)引入;主擠塑機螺桿包括輸送元件及捏合塊
(段4,熱塑性聚合物B的熔體經(jīng)由該段加入)。
段7長度4D,加熱,不設孔,設有包括捏合塊的螺桿段(塑煉段5)。
段8長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第2脫揮發(fā)分段6)。
段9長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第2脫揮發(fā)分段6’)。
段10長度4D,加熱,帶有側面計量加入口,該計量加入口配有ZSK 25輔助擠塑機(Werner and Pfleiderer制造);主段螺桿包括輸送元件及捏合塊(附加段7的前部,成分C和/或D經(jīng)由該段加入)段11長度4D,加熱,頂部設孔,該孔配有進口連接;帶有捏合塊的螺桿(附加段7的尾部,成分C和/或D經(jīng)由該段加入)段12長度各4D,加熱,不設孔設有輸送螺桿(出料區(qū)8的前部)。
末端口模帶,帶有圓柱形孔(出料區(qū)8的尾部)。
螺桿直徑為D=40mm。螺桿為深螺槽式(大螺槽深度),螺槽深度比D螺桿外徑/D螺桿內徑為1.55。螺桿為雙螺線式樣的。
d)擠塑機構造Ⅳ采用ZSK40型雙螺桿擠塑機,Werner and Pfleiderer公司制造,斯圖加特,所述擠塑機由12段組成。從上游到下游其排列情況如下段1長度4D,不加熱,頂部設有計量加入口,該計量加入口配有Werner and Pfleiderer公司制造的計量裝置ESB45,及中心輸送螺桿(加入彈性體成分A的計量段2的前部)。
段2長度4D,不加熱,不設孔,設有輸送螺桿(加入彈性體成分A的計量段2的尾部)。
段3長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的“8”字形,其長軸沿著輸送方向),包括捏合塊及反輸送方向的螺紋作為阻滯元件;其第1阻滯元件同與之連通的脫水孔之間距離為1.5D(第1擠壓段3)。
段4長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的“8”字形,其長軸沿著輸送方向),該脫水孔配有封料螺桿,主螺桿包括輸送螺桿以及作為阻滯元件的捏合塊及反輸送方向的螺紋;其第1阻滯元件同與之連通的脫水孔之間距離為1.5D(第2擠壓段3’)。
段5長度4D,加熱,帶側孔,聚合物B的熔體通過該孔由ZSK53輔助擠塑機(Werner and Pfleiderer制造)引入;主擠塑機螺桿包括輸送元件及捏合塊(段4,熱塑性聚合物B的熔體經(jīng)由該段加入)。
段6長度4D,加熱,不設孔,設有包括捏合塊的螺桿段(塑煉段5)。
段7長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第1脫揮發(fā)分段6)。
段8長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,及2個脫揮發(fā)分孔之間的捏合塊,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第2脫揮發(fā)分段6’)。
段9長度4D,加熱,帶有側面計量加入口,該計量加入口配有ZSK 25或ZSK 53輔助擠塑機(規(guī)格依產(chǎn)量而定,Werner andPfleiderer制造);主擠塑機螺桿包括輸送元件及捏合塊(附加段7的前部,成分C和/或D經(jīng)由該段加入)段10長度4D,加熱,頂部設孔,該孔配有進口連接;帶有捏合塊的螺桿(附加段7的尾部,成分C和/或D經(jīng)由該段加入)段11~12長度各4D,加熱,不設孔,設有輸送螺桿(出料區(qū)8的前部)。
末端口模帶,帶有圓柱形孔
(出料區(qū)8的尾部)。
螺桿直徑為D=40mm。螺桿為深螺槽式(大螺槽深度),螺槽深度比D螺桿外徑/D螺桿內徑為1.55。螺桿為雙螺線式樣的。
e)擠塑機構造Ⅴ采用ZSK58型雙螺桿擠塑機,Werner and Pfleiderer公司制造,斯圖加特,所述擠塑機由10段組成。從上游到下游其排列情況如下段1長度4D,不加熱,頂部設有計量加入口,該計量加入口配有Werner and Pfleiderer公司制造的計量裝置ESB45,及中心輸送螺桿(加入彈性體成分A的計量段2)。
段2長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的“8”字形,其長軸沿著輸送方向),配有封料螺桿,輸送螺桿以及作為阻滯元件的捏合塊及反輸送方向的螺紋;其第1阻滯元件同與之連通的段2內的脫水孔之間距離為1D(第1擠壓段3)。
段3長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的“8”字形,其長軸沿著輸送方向),該脫水孔配有封料螺桿,及輸送螺桿(第2擠壓段3’前部)。
段4長度4D,不加熱,不設孔,包括捏合塊及反輸送方向的螺紋作為阻滯元件;其第1阻滯元件同與之連通的段3內的脫水孔之間距離為3D(第2擠壓段3’的尾部)。
段5長度4D,加熱,帶側孔,聚合物B的熔體通過該孔由ZSK53輔助擠塑機(Werner and Pfleiderer制造)引入;主擠塑機螺桿包括中心輸送元件及捏合塊(段4,熱塑性聚合物B的熔體經(jīng)由該段加入)。
段6長度4D,加熱,不設孔,設有包括捏合塊的螺桿段(塑煉段5)。
段7長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行
(第1脫揮發(fā)分段6)。
段8長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,及2個脫揮發(fā)分孔之間的捏合塊,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第2脫揮發(fā)分段6’)。
段9+10長度各4D,加熱,不設孔,設有輸送螺桿(出料區(qū)8的前部)。
末端口模帶,帶有圓柱形孔(出料區(qū)8的尾部)。
螺桿直徑為D=58mm。螺桿為深螺槽式(大螺槽深度),螺槽深度比D螺桿外徑/D螺桿內徑為1.55。螺桿為雙螺線式樣的。
f)擠塑機構造Ⅵ采用ZSK40型雙螺桿擠塑機,Werner and Pfleiderer公司制造,斯圖加特,所述擠塑機由12段組成。從上游到下游其排列情況如下段1長度4D,不加熱,頂部設有計量加入口,該計量加入口配有Werner and Pfleiderer公司制造的計量裝置ESB45,及中心輸送螺桿(加入彈性體成分A的計量段2的前部)。
段2長度4D,不加熱,不設孔,設有輸送螺桿及帶有反向輸送螺距的捏合塊(加入彈性體成分A的計量段2的尾部)。
段3長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的“8”字形,其長軸沿著輸送方向),包括長度為0.6D的短過渡區(qū)以及作為阻滯元件的捏合塊及反輸送方向螺紋;其第1阻滯元件與連通的脫水孔之間距離為1.6D(第1擠壓段3)。
段4長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的“8”字形,其長軸沿著輸送方向),該脫水孔配有封料螺桿,包括輸送螺桿以及作為阻滯元件的捏合塊及反輸送方向的螺紋;其第1阻滯元件與連通的脫水孔之間距離為1.5D(第2擠壓段3’)。
段5長度4D,加熱,帶側孔,聚合物B的熔體通過該孔由ZSK53輔助擠塑機(Werner and Pfleiderer制造)引入;主擠塑機螺桿包括輸送元件及捏合塊(段4,熱塑性聚合物B的熔體經(jīng)由該段加入)。
段6長度4D,加熱,不設孔,設有包括捏合塊的螺桿段(塑煉段5)。
段7長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第1脫揮發(fā)分段6)。
段8長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,及2個脫揮發(fā)分孔之間的捏合塊,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第2脫揮發(fā)分段6’)。
段9長度4D,加熱,帶有側面計量加入口,該計量加入口配有ZSK 25或ZSK 53輔助擠塑機(規(guī)格依產(chǎn)量而定,Werner andPfleiderer制造);主擠塑機螺桿包括輸送元件及帶齒的混合元件(附加段7的前部,成分C和/或D經(jīng)由該段加入)段10~12長度各4D,加熱,不設孔,設有輸送螺桿(出料區(qū)8的前部)。
末端口模帶,帶有圓柱形孔(出料區(qū)8的尾部)。
螺桿直徑為D=40mm。螺桿為深螺槽式(大螺槽深度),螺槽深度比D螺桿外徑/D螺桿內徑為1.55。螺桿為雙螺線式樣的。
g)擠塑機構造Ⅶ采用ZSK40型雙螺桿擠塑機,Werner and Pfleiderer公司制造,斯圖加特,所述擠塑機由12段組成。從上游到下游其排列情況如下段1長度4D,不加熱,頂部設有計量加入口,該計量加入口配有Werner and Pfleiderer公司制造的計量裝置ESB45,及中心輸送螺桿(加入彈性體成分A的計量段2的前部)。
段2長度4D,不加熱,頂部設脫水孔(擠塑機機筒上開孔,呈水平放置的“8”字形,其長軸沿著輸送方向),配有封料螺桿及輸送螺桿(擠壓段3的前部)。
段3長度4D,不加熱,不設孔,包括作為阻滯元件的捏合塊及反輸送方向的螺紋;其第1阻滯元件同與之連通的段2內的脫水孔之間距離為3D(擠壓段3的尾部)。段4長度4D,加熱,帶側孔,聚合物B的熔體通過該孔由ZSK53輔助擠塑機(Werner and Pfleiderer制造)引入;主擠塑機螺桿包括輸送元件及捏合塊(段4,熱塑性聚合物B的熔體經(jīng)由該段加入)。
段5~6長度各4D,加熱,不設孔,設有包括捏合塊的螺桿段(塑煉段5)。
段7長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第1脫揮發(fā)分段6)。
段8長度4D,加熱,頂部設脫揮發(fā)分孔和輸送螺桿及2個脫揮發(fā)分孔之間的捏合塊,脫揮發(fā)分操作在大氣壓壓力下進行(第2脫揮發(fā)分段6’的前部)。
段9長度4D,加熱,不設孔,螺桿包括輸送元件及捏合塊(第2脫揮發(fā)分段6’的尾部)。
段10~11長度各4D,加熱,不設孔,設有包括捏合塊的螺桿(出料區(qū)8的前部)。
段12長度4D,加熱,不設孔,設有輸送螺桿(出料區(qū)8的中間部分)。
末端口模帶,帶有圓柱形孔(出料區(qū)8的尾部)。
螺桿直徑為D=40mm。螺桿為深螺槽式(大螺槽深度),螺槽深度比D螺桿外徑/D螺桿內徑為1.55。螺桿為雙螺線式樣的。
h)使用的聚合物成分使用下列接枝橡膠作為彈性體成分AA-1包含5段以甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸正丁酯為基礎的接枝共聚物由5種不同的硬或軟段在乳液中制備接枝共聚物。具體制備過程描述在EP-A 512 333,實例1,第8頁的表1中。
第1段(硬核)甲基丙烯酸甲酯+丙烯酸乙酯+甲基丙烯酸烷基酯第2段(第1層軟殼)丙烯酸正丁酯+苯乙烯+甲基丙烯酸烷基酯第3段(第2層硬殼)甲基丙烯酸甲酯+丙烯酸乙酯+甲基丙烯酸烯丙基酯第4段(第3層軟殼)丙烯酸正丁酯+苯乙烯+甲基丙烯酸烯丙基酯第5段(第4層硬殼)甲基丙烯酸甲酯+丙烯酸乙酯。
對每段而言,排在第1位的單體是就數(shù)量而言的主要單體。將沉淀出的接枝聚合物抽濾并用中試規(guī)模的離心設備脫水至表中所列的含水量。
A-2以丁二烯和丙烯酸正丁酯為基礎接枝上SAN的接枝聚合物乙烯基甲基醚、丙烯酸正丁酯及丁二烯的混合物在乳液中進行聚合,膠乳進行附聚(平均粒度d50:310nm)。隨后與苯乙烯/丙烯腈混合物進行接枝聚合。更詳細的說明可見諸于EP-A 62 901,第11頁,第1行~第12頁,第14行(實例2),將沉淀出的接枝聚合物抽濾,并用中試規(guī)模的離心設備脫水至表中所列的含水量。
A-3以丁二烯為基礎接枝上SAN的接枝聚合物丁二烯在乳液中進行聚合,獲得的膠乳進行附聚,生成平均粒度d50為238nm的膠乳,然后與苯乙烯和丙烯腈的混合物進行接枝聚合。更詳細的說明可見諸于德國公開申請DAS 2,427,960,第6欄,第17行~第7欄,第27行,沉淀出的接枝聚合物用中試規(guī)模的離心設備脫水至表中所列的含水量。
A-4以丙烯酸正丁酯為基礎接枝上SAN的接枝聚合物丙烯酸正丁酯與交聯(lián)劑在乳液中進行聚合,生成平均粒子直徑d50為123nm的膠乳。將苯乙烯/丙烯腈的混合物接枝到該膠乳上。更詳細的說明可見諸于EP-A 450 485,第7欄,第10~24行(實例A),然后用離心設備脫水至表中所列的含水量。
A-5以丙烯酸正丁酯為基礎接枝上苯乙烯及SAN的接枝橡膠丙烯酸正丁酯與交聯(lián)劑在乳液中分2段進行聚合,生成平均粒子直徑d50為410nm的膠乳。包含聚苯乙烯的第1段及包含苯乙烯/丙烯腈共聚物的第2段被接枝聚合到該膠乳上。更詳細說明可參見德國公開申請DOS 3,149,358,第15頁,第12行~第16頁,第24行,然后用離心設備脫水至表中所列的含水量。
下列聚合物用作熱塑性聚合物BB-1聚甲基丙烯酸甲酯99wt%甲基丙烯酸甲酯與1wt%丙烯酸甲酯按照如EP-A 489318,第4頁,第52行起所述并按照實例6(第7頁表格)在懸浮體系中進行聚合。粘數(shù)VN(按DIN 53726,25℃,0.26wt%在氯仿中的溶液測定)為74ml/g。
B-2聚甲基丙烯酸甲酯96wt%甲基丙烯酸甲酯與4wt%丙烯酸甲酯按照如同B-1中所述進行聚合。粘數(shù)VN(按如同B-1中的方式測定)為56ml/g。
B-3苯乙烯/丙烯腈共聚物75wt%苯乙烯與25wt%丙烯腈的混合物,采用連續(xù)溶液聚合方法進行聚合,方法詳見《塑料手冊》,Vieweg及Daumiller主編,卷V“聚苯乙烯”,Hanser-Verlag出版社,慕尼黑,1969,122~124頁。粘數(shù)VN(按DIN 53726,25℃,0.5wt%在二甲基甲酰胺中的溶液測定)為70ml/g。
B-4苯乙烯/丙烯腈共聚物制備過程如B-3所述,不同的是,達到的聚合度不同。粘數(shù)(按B-3中的方法測定)為100ml/g。
B-5苯乙烯/丙烯腈共聚物65wt%苯乙烯與35wt%丙烯腈的混合物按如同B-3中所述進行聚合。粘數(shù)(按B-3中的方法測定)為80ml/g。
B-6苯乙烯/丙烯腈共聚物制備過程如B-5所述,不同的是,達到的聚合度不同。粘數(shù)(按B-3中的方法測定)為60ml/g。
B-7與成分C-1的α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物相同。
B-8與成分C-3的聚碳酸酯相同。
B-9與溶液ABS成分C-8相同。
使用下列聚合物作為另一聚合物C
C-1α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物按照如同聚合物B的方法制備70wt%α-甲基苯乙烯與30wt%丙烯腈的共聚物。粘數(shù)VN(按B-3中的方法測定)為56ml/g。
C-2乙烯/丙烯酸正丁酯/一氧化碳共聚物使用由約55wt%乙烯、約15wt%一氧化碳及約30wt%丙烯酸正丁酯構成的共聚物,所述共聚物為市售品,商品名ElvaloyHP-4051(杜邦公司提供)。
C-3聚碳酸酯使用以雙酚A為基礎的市售品(MakrolonR2800,拜耳公司提供)。粘數(shù)(按DIN 53726,23℃,0.5wt%在二氯甲烷中的溶液測定)為61.4ml/g。
C-4苯乙烯/馬來酐的酰亞胺化的共聚物使用一種市售品。它由58mol%苯乙烯及42mol%馬來酐組成,并用苯胺進行酰亞胺化,結果得到的產(chǎn)物包含1wt%游離馬來酐基團。使用的是市售品MalekkaMS-NA(Denka化學公司提供)。其平均分子量MW為135 000。
C-5與成分B-6的苯乙烯/丙烯腈共聚物相同。
C-6與成分B-2的聚甲基丙烯酸甲酯相同。
C-7與成分B-5的苯乙烯/丙烯腈共聚物相同。
C-8溶液聚合制備的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯聚合物(溶液ABS),該聚合物包含23.3wt%共聚丙烯腈、69.7wt%共聚苯乙烯及7wt%聚丁二烯橡膠。平均粒度d50為8.7μm。
C-9溶液聚合制備的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯聚合物(溶液ABS),該聚合物包含22.8wt%共聚丙烯腈、70.7wt%共聚苯乙烯及7wt%聚丁二烯橡膠。平均粒度d50為9μm。
使用下列物質作為添加劑DD-1亞磷酸三(壬基苯基)酯(TNPP)。使用商品IrgafosTNPP(由Ciba-Geigy提供)。
D-2十八烷醇3-(3,5-二-叔丁基-4-羥苯基)-丙酸酯。
使用商品Irganox1076(由Ciba-Geigy提供)。
D-3著色劑母料,包含20wt%碳黑及80wt%成分B-1的苯乙烯/丙烯腈共聚物。
D-4穩(wěn)定劑母料,包含1wt%雙(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯(diphosphite)(商品Ultranox626,通用電氣塑料公司提供)、1wt%十八烷醇3-(3,5-二-叔丁基-4-羥苯基)-丙酸酯(Irganox1076,由Ciba-Geigy提供)以及98wt%成分B-1的聚甲基丙烯酸甲酯。
D-5穩(wěn)定劑母料,包含10wt%空間受阻胺(商品Uvinul4050H,巴斯夫公司提供)、10wt%2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸乙酯(商品Uvinul3035,巴斯夫公司提供)及80wt%成分B-1的聚甲基丙烯酸甲酯。
D-6甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯及馬來酐的共聚物。
使用包含75wt%甲基丙烯酸甲酯、15wt%苯乙烯及10wt%馬來酐的商品(PlexiglasHW55,Rohm公司提供,或DegalanHT120,Degussa公司提供)。
D-7一種母料,包含5wt%1,1,3-三(2’-甲基-4’-羥基-5’-叔丁基(苯基)丁烷、10wt%β,β’-硫二丙酸二月桂基酯及85wt%成分B-5的苯乙烯/丙烯腈共聚物。
D-8鄰苯二甲酸二異癸酯濕粉末形式的成分A經(jīng)固體計量裝置ESB-45加入到擠塑機中,并由輔助擠塑機ZSK53(Werner and Pfleiderer制造)加入熱塑性聚合物B的熔體。呈粉末或顆粒形式的成分C和/或D,以同樣的方式由輔助擠塑機(ZSK53或ZSK25,同一公司制造)或者由顆粒計量裝置加入到該主擠塑機中。液態(tài)成分D-1及D-8通過泵加入。
由成分B-5及D-2制備了一種包含95wt%B-1和5wt%D-2的混合物D*。該混合物以同樣的方式由輔助擠塑機(ZSK25)加入到擠塑機中。
ⅰ)測量測定了第1及第2擠壓區(qū)的水排出量及橡膠排出量以及作為最終產(chǎn)物擠出的擠出物含濕量。這些測定均按重量分析法實施。
以蒸汽形式排出的水量是通過計算原始殘留水量與液態(tài)水排出量總和之差確定的。
各個百分率是根據(jù)以kg/h為單位的水、蒸汽及橡膠的排出量計算的。所述百分率是重量百分率,且對水和蒸汽而言,是以加入到擠塑機中的橡膠含水量(作為100)為基礎的(標有*的行),而對于橡膠而言,則以加入的濕橡膠(作為100)為基準(標有**的行)。擠出物含濕量是以獲得的最終產(chǎn)品為基準的。
表1-擠塑機構造Ⅰ
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)GM粒料計量表2-擠塑機構造Ⅱ<
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機表2(續(xù))
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機,MP計量泵表2(續(xù)
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機,GM粒料計量裝置4)段9的擠塑機(主擠塑機)280℃;輔助擠塑機280℃
表3-擠塑機構造Ⅲ
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率5)D*是B-5與D-2的混合物6)對應于3.8kg/h B-5及0.2kg/h D-2的混合進料7)SE輔助擠塑機,MP計量泵表3(續(xù))<
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機,GM粒料計量表3(續(xù)
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機;MP計量泵表3(續(xù))
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機;MP計量泵表4-擠塑機構造Ⅳ<
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機表4(續(xù))-擠塑機構造Ⅳ
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機表5-擠塑機構造Ⅴ<
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率表6-擠塑機構造Ⅵ
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機表6(續(xù))-擠塑機構造Ⅵ
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機表6(續(xù))-擠塑機構造Ⅵ
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)SE輔助擠塑機表7-擠塑機構造Ⅶ
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率表7(續(xù))-擠塑機構造
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率3)GD粒料加入表7(續(xù))-擠塑機構造Ⅶ
1)以帶*的行為100算出的百分率2)以帶**的行為100算出的百分率以上46個實例證明了本新方法的多功能適應性。按范圍非常寬的組合物使用了5種不同的彈性體成分A、8種不同的熱塑性聚合物B、7種不同的另一聚合物C以及8種不同的添加劑D,結果制備出種類極為不同的增韌熱塑性塑料或聚合物共混物。
在這些實例中,最初包含在部分脫水橡膠中的殘留水的26wt%(實例Ⅱ-2)~74wt%(實例Ⅲ-5,2個擠壓段之和)是以液態(tài)水形式在擠壓段除掉的。所有這46例在擠壓段中除掉的殘留水量的算術平均值為46wt%。直至100wt%的其余部分則是以蒸汽形式在脫揮發(fā)分段除掉的(除了少量的擠出物含濕不計之外)。擠出的排水加蒸汽排出量之和對應的百分數(shù)與100wt%之間的差值主要是圓整誤差所致。
橡膠排出量(跑料)很少,平均占濕橡膠重量的約2wt%,且不超過約5wt%(實例Ⅴ-1)。
這些實例顯示,即使就通過量而言,本發(fā)明方法也具有很大的靈活性。每種成分的流率可在很寬的范圍內變化-彈性體成分A:25.0kg/h(實例Ⅱ-6)至159.1kg/h(實例Ⅴ-1),-熱塑性聚合物B:10kg/h(實例Ⅲ-4)至124.2kg/h(實例Ⅴ-1及Ⅴ-2),-另一聚合物C:5kg/h(實例Ⅶ-4及Ⅶ-6)至60kg/h(實例Ⅳ-6),-添加劑D:0.5kg/h(實例Ⅲ-7)至8kg/h(實例Ⅱ-4)。
具體而言,既可以制備低彈性體含量的產(chǎn)品,也可以制備高彈性體含量的產(chǎn)品。
各成分可經(jīng)由不同的段加入到擠塑機中,在上述實例中,-成分B被加入到段4(實例Ⅶ)、加入到段5(實例Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ及Ⅵ)中,或者加入到段6(實例Ⅲ)中;-成分C被加入到段1(實例Ⅲ-4、Ⅶ-4及Ⅶ-6)、加入到段9(實例Ⅱ-4、Ⅱ-6~Ⅱ-9、Ⅳ-2~Ⅳ-6、Ⅵ-2~Ⅵ-9)或者加入到段10(實例Ⅲ-1、Ⅲ-5~Ⅲ-7、Ⅲ-9及Ⅲ-10)中;成分D被加入到段1(實例Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅱ-7及Ⅲ-3)、加入到段9(實例Ⅱ-1~Ⅱ-4、Ⅱ-8及Ⅱ-9)、加入到段10(實例Ⅱ-5、Ⅲ-6及Ⅲ-9)、加入到段11(實例Ⅲ-7)或者加入到段10及11(實例Ⅲ-2、Ⅲ-8及Ⅲ-10)中。
因此,加入位置也可以變化。
本發(fā)明方法采用了不同螺桿直徑(40mm及58mm)的擠塑機。螺桿的轉速也同樣可改變,在上述實例中被設定在300到220r/m:300r/m、285r/m(實例Ⅴ),從220到300r/m(實例Ⅶ)。
還可以在第2擠壓段處于“干態(tài)”的條件下(無水排出)沒有困難地運行擠塑機(實例Ⅳ、Ⅵ及Ⅶ)。
擠塑機可按其7種構造中的任何一種無故障長時間運轉,在改變產(chǎn)品的條件下無故障運轉時間可長達數(shù)百小時。
權利要求
1.一種制備增韌熱塑性塑料或包含增韌熱塑性塑料的聚合物共混物的方法,該熱塑性塑料或聚合物共混物包含A)5~95wt%至少1種包含最多60wt%殘留水的水濕彈性體(water-moist elastomer)成分A,B)5~95wt%至少1種熱塑性聚合物B,C)0~95wt%至少1種另一聚合物C,以及D)0~70wt%添加劑D,該方法包括將彈性體成分A與熱塑性聚合物B以及若存在,另一聚合物C以及若存在,添加劑D在擠塑機中進行混合,使彈性體成分A在機械作用下脫水,其中成分A、B、C及D被加入到一種擠塑機中,該擠塑機具有至少2個轉向相同或相反的、螺桿直徑為D螺桿的螺桿,沿輸送方向(順物流而下),擠塑機基本由以下部分組成-至少1個計量段,彈性體成分A由計量裝置經(jīng)該段加入擠塑機,-至少1個擠壓段,用于使彈性體成分A脫水,并包含至少1個阻滯元件,以及在每種情況下至少1個與之連通的脫水孔,該孔位于(第1)阻滯元件的上游,與)第一阻滯元件的距離相當于至少1個螺桿直徑D螺桿,-至少1個進料段,熱塑性聚合物B以熔體形式經(jīng)該段引入到擠塑機中,-至少1個塑煉段,它配有混合和/或捏合元件,-至少1個脫揮發(fā)分段,它配有至少1個脫揮發(fā)分孔并且剩余的水以蒸汽形式經(jīng)該孔排出,以及-出料區(qū),其中從脫水孔排出的水的部分或全部以液相形式存在,以及其中成分C和/或D一起或彼此分別地,或者與成分A和/或B一起或者與A及B分開地,加入到上述擠塑機段的一段或多段中。
2.如權利要求1中所要求的方法,其中擠塑機是具有同向旋轉螺桿的雙螺桿擠塑機。
3.如權利要求1或2中所要求的方法,其中在擠塑機的最后脫揮發(fā)分段與出料區(qū)之間設有附加的段,經(jīng)由該附加段成分C和/或D由至少1個計量裝置一起或彼此分別地加入到擠塑機中,且該附加段配有混合和/或捏合元件。
4.如權利要求1~3中任何一項所要求的方法,其中用于成分C和/或D的計量裝置是擠塑機。
5.如權利要求1~4中任何一項所要求的方法,其中出料區(qū)的末端是模頭,且沿著輸送方向看,在模頭前面設有熔體過濾裝置。
6.如權利要求1~5中任何一項所要求的方法,其中在模頭的后面設有熔體造粒設備。
7.如權利要求1~6中任何一項所要求的方法,其中熔體造粒設備在水下操作(水下切粒)。
8.如權利要求1~7中任何一項所要求的方法,其中在擠壓段中不用Seiher罩作為脫水孔。
9.如權利要求1~8中任何一項所要求的方法,其中在彈性體成分A的計量加入段及擠壓段中擠塑機不進行加熱。
10.如權利要求1~9中任何一項所要求的方法,其中在用于熱塑性聚合物B的熔體進料段后面,順物流而下至擠塑機末端前面這一區(qū)域,擠塑機配有至少1個用于熱塑性聚合物B熔體的附加進料段。
11.如權利要求1~10中任何一項所要求的方法,其中用于熱塑性聚合物B熔體的附加進料段位于最后脫揮發(fā)分段與出料區(qū)之間,或位于出料區(qū)內。
12.如權利要求1~11中任何一項所要求的方法,其中在脫揮發(fā)分段內,脫揮發(fā)分孔排列在擠塑機的側面。
13.如權利要求1~12中任何一項所要求的方法,其中成分C或D被加入到擠塑機中及加入脫揮發(fā)分段中。
14.如權利要求1~13中任何一項所要求的方法,其中成分C和/或D也在熱塑性聚合物B加入擠塑機的那一段加入到擠塑機中。
15.如權利要求1~14中任何一項所要求的方法,其中成分C或D也經(jīng)由計量段加入到擠塑機中。
16.如權利要求1~15中任何一項所要求的方法,其中雙螺桿擠塑機的螺桿是雙螺線的。
17.如權利要求1~16中任何一項所要求的方法,其中成分C或D經(jīng)由脫揮發(fā)分段或經(jīng)由緊靠出料區(qū)前面的附加段加入到擠塑機中。
18.如權利要求1~17中任何一項所要求的方法,其中擠塑機螺桿的螺槽深度比D螺桿外徑/D螺桿內徑為1.2~1.8。
19.如權利要求1~18中任何一項所要求的方法,其中擠塑機在50~1200rpm的螺桿速度以及以螺桿螺槽深度的一半處為基準15~450s-1的平均剪切速率下運行。
20.如權利要求1~19中任何一項所要求的方法,其中使用至少1種殘留水含量最高60wt%的接枝橡膠作為彈性體成分A。
21.如權利要求1~20中任何一項所要求的方法,其中使用2段或多段接枝橡膠作為彈性體成分A,該橡膠包含基底段以及接枝段,基底段包含選自單體丁二烯、苯乙烯、烷基苯乙烯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯中的一種或多種及少量包括交聯(lián)單體在內的其他單體,接枝段包含苯乙烯、烷基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯或這些單體的混合物;而使用苯乙烯/丙烯腈共聚物、α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯或這些聚合物的混合物作為熱塑性聚合物B。
22.如權利要求1~21中任何一項所要求的方法,其中使用基于以聚丁二烯或聚丙烯酸烷基酯作基底段并以苯乙烯與丙烯腈的共聚物作接枝段的接枝橡膠作為彈性體成分A;使用苯乙烯/丙烯腈共聚物作為熱塑性聚合物B。
23.如權利要求1~22中任何一項所要求的方法,其中使用2段或多段接枝橡膠作為彈性體成分A,該橡膠主要包含聚丙烯酸烷基酯及苯乙烯與丙烯腈的共聚物;使用苯乙烯/丙烯腈共聚物作為熱塑性聚合物B。
24.如權利要求1~23中任何一項所要求的方法,其中成分C是-與成分B相同,只是經(jīng)由不同于成分B的另一點加入到擠塑機中,或者-以制備熱塑性聚合物B所使用的單體為基礎的、具有總體相同的組成但平均分子量MW不同或單體含量不同的熱塑性聚合物,或者-由C2~C8鏈烯與乙烯基芳烴、與極性共聚單體、與一氧化碳、與非芳族乙烯基化合物或與堿性單體進行共聚制備的聚合物,或者-以α-甲基苯乙烯/丙烯腈或甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸烷基酯為基礎的聚合物,或者-以包含丁二烯以及,若適當,共聚單體的橡膠為基礎的聚合物,或者-由丁二烯與苯乙烯經(jīng)陰離子聚合制備的聚合物,其中部分或全部烯烴雙鍵可已被氫化,或者-以熱塑性聚氨酯為基礎的聚合物,或者-以聚碳酸酯為基礎的聚合物,或者-以苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、馬來酐及馬來酰亞胺為基礎的聚合物,或者-上述聚合物中至少2種的混合物。
25.如權利要求1~24中任何一項所要求的方法,其中接枝橡膠是粒狀的并且接枝橡膠粒子的直徑在0.05~20μm。
26.如權利要求1~25中任何一項所要求的方法,其中接枝橡膠粒子的粒度分布具有1個最大值(單峰)、2個最大值(雙峰)或2個以上最大值。
27.由權利要求1~26中任何一項所要求的方法制備的增韌熱塑性模塑材料。
28.如權利要求1~27中任何一項所要求的模塑材料在薄膜、纖維及模塑制品生產(chǎn)中的應用。
29.一種擠塑機,它具有至少2根同向或反向旋轉的螺桿且螺桿直徑為D螺桿,該螺桿由權利要求1~26中任何一項所要求的段組成。
全文摘要
在制備增韌熱塑性塑料或包含增韌熱塑性塑料的聚合物共混物的過程中;該熱塑性塑料或聚合物共混物包含A)5~95wt%至少1種包含最多60wt%殘留水的水濕彈性體成分A,B)5~95wt%至少1種熱塑性聚合物B,C)0~95wt%至少1種另一聚合物C,D)0~70wt%添加劑D;該方法包括:將彈性體成分A與熱塑性聚合物B以及若存在,另一聚合物C以及若存在,添加劑D在擠塑機中進行混合,使彈性體成分A在機械作用下脫水,成分A、B、C及D被加入到一種擠塑機中,該擠塑機具有至少2根轉向相同或相反的、螺桿直徑為D
文檔編號C08L51/04GK1238791SQ97180067
公開日1999年12月15日 申請日期1997年9月12日 優(yōu)先權日1996年9月26日
發(fā)明者N·京特伯格, J·霍夫曼, E·梅拉哈恩, H·奧利格, B·切扎德納, S·格拉布斯基, K·布斯 申請人:Basf公司