[發明專利]用于聚合物材料的成核劑添加劑組合物

在審

• 申請號: 201580053573.3
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN107075216A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: J·萊邵
• 申請（專利權）人: 色彩矩陣控股股份有限公司
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08K5/09;C08K3/22;C08K5/098;C08K3/26;C08L101/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 樂洪詠,沙永生

優先權聲明

本申請要求2014年10月1日提交的美國臨時專利申請系列第62/058,452號的優先權，該申請的代理機構案卷號為12014014，其內容通過參考結合于此。

發明領域

本發明涉及用于聚合物材料的成核劑添加劑組合物，更具體地涉及成核劑添加劑組合物用于聚合物熔體組合物，以通過熔融成型工藝如注射成型藝生產聚合物制品。

發明背景

聚合物廣泛用于生產功能性和裝飾性制品。這些聚合物制品主要通過熔融成型工藝生產，如注射成型、擠出成型、擠出吹塑、壓延、熱成型或3D打印。

成核劑可用作包含熱塑性聚合物樹脂的聚合物熔體組合物的添加劑，通過前述熔融成型工藝制造聚合物制品。一般而言，在塑性熔體固化過程中，成核劑可用來在聚合物中誘導產生晶體結構。不僅如此，成核劑能提高聚合物樹脂的結晶溫度(T_c)和結晶速率(R_c)。這種效果在經濟上是有用的。如Stuart Fairgrieve在“Nucleating Agents”(成核劑),Rapra Review Reports(拉普拉綜述報告),第16卷,第7期(2005)中所述，舉例來說，由于成核劑的使用，注射成型制品的生產速率有可能提高，因為T_c越高，冷卻模具的要求越低，并且R_c越高，制品能夠越快地從模具取出。根據Fairgrieve(2005)的揭示，在商業工藝中，添加“低含量”[Fairgrieve(2005)將其一般性地表征為約0.01-1重量％]的專門為此目的挑選的某些添加劑，能夠影響聚合物結晶過程的成核。

能夠提高至少一些聚合物制品的生產速率的一類成核劑是飽和二羧酸鹽。這類化合物包括例如飽和二環二羧酸鹽，具體有二環[2.2.1]庚烷二羧酸二鈉，可以商標HYPERFORM HPN-68購自美利肯公司(Milliken&Company)。例如，趙(Zhao)等人的美國專利第6,465,551號和第6,534,574號公開了此類化合物。一般而言，飽和二羧酸鹽是設計用作諸如聚丙烯這樣的聚烯烴的成核劑。此外，飽和二羧酸鹽較為昂貴。因此，對于聚烯烴以外的聚合物材料，使用飽和二羧酸鹽可能在技術上不合適；或者對于低成本或日用品類型的聚合物材料如聚氯乙烯，使用飽和二羧酸鹽可能不合算。

其他類型的添加劑也可能稱作“成核劑”。然而，此類添加劑通常用于不同的目的，用來生產不同類型的產品，而不是上面所討論的成核劑通常用來生產的產品。也就是說，也可稱作“成核劑”的此類添加劑更準確地說是在發泡或膨脹型塑料的生產中用作發泡劑和/或泡孔調節劑。在此情況中，所謂的“成核劑”是添加用于誘導和/或調解細小氣泡的形成，以提供所需的發泡。

例如，Spicuzza,Jr.等人的美國專利第4,048,208號公開了膨脹型聚苯乙烯片材可由包含成核劑體系的混合物制備，所述成核體系基于聚合物總重量的含量為0.01-5％，優選0.05-3％。Spicuzza所公開的發明中有用的成核體系包括二氧化碳、氮氣，分解產生二氧化碳或氮氣的化合物，以及反應產生二氧化碳或氮氣的混合物，如堿金屬或堿土金屬碳酸鹽與有機酸的混合物(例如碳酸氫鈉和檸檬酸)。一種示例性混合物包含0.2％碳酸氫鈉和0.2％檸檬酸，以及5.5％正戊烷、0.1％親水性氧化硅、0.1％氧化鎂和余量的擠出級可膨脹聚苯乙烯顆粒。該混合物用于生產擠出膨脹型片材產品，其據報道具有直徑通常在2-3密耳范圍內的泡孔。

作為更多的例子，Kretzschmann等人的美國專利第4,572,740號和第5,225,107號公開道：已知采用檸檬酸和碳酸氫鈉作為發泡劑或者作為所謂的“活性成核劑”，在發泡塑料的生產中用作調孔劑。美國專利第4,572,740號還公開了0.4％的由碳酸氫鈉和檸檬酸組成的標準市售發泡劑的使用，0.1-10％的某些檸檬酸酯作為發泡劑的使用，以及0.05-5.0％的某些檸檬酸酯作為成核劑的使用，它們均用于生產發泡塑料。美國專利第5,225,107號還公開了檸檬酸和碳酸氫鈉體系以0.4-1.0％的量添加時，在發泡塑料的生產中是有效的調孔劑；低至0.09％的檸檬酸單鈉和0.07％的碳酸氫鈉可與0.25％的滑石一起用來使直接加氣的熱塑性泡沫成核。