[发明专利]用于挤出聚合物的方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2009年12月30日提交的美国临时专利申请61/291,250和2009年12月31日提交的美国临时专利申请61/291,407的权益，每一个申请都通过参考全部并入本发明中。

背景技术

由具有高分子量的聚合物制成的管材树脂生产出具有高性能特性的管材。但是，挤出问题（例如熔体破裂/粗糙的表面外观、低的管材输出速率等）通常引起对管材制造者的关注。每一种问题的程度各自取决于使用的加工装置（例如模头设计、设备年龄、挤出条件等）而不同。有时候，在挤出仅仅满足最低标准的可接受的管材之前，管材制造者会在几个小时或者甚至是几天内制备出废品管（例如由于差的表面外观而无法接受的管材）。这些废品管需要重新研磨和回收，这需要额外的成本和额外的资源。用于挤出机清洗和模头调理的多种材料经实验其成效有限。对快速、有效且较少花费的解决方案存在需要，以便显著地降低在管材挤出的初始阶段产生的废品的数量，并且减少在制备出可接受的管材之前所需要的时间。

国际公开WO 2004/076151公开了一种用于在热塑性聚合物，例如线型低密度聚乙烯挤出期间通过使用在其与模头出口相邻的内表面上具有弹性涂层的模头充分消除表面熔体破裂的方法和设备。该方法包括将热塑性聚合物加热到熔融温度以上并且通过模头间隙挤出熔融的聚合物的步骤。该模头具有限定相对表面的模头成型段，且热塑性聚合物具有与所述相对表面相接触的表面。在与模孔相邻的区域内，相对表面中的至少一个表面涂布有弹性材料。这一参考文献公开了在模头设计中的聚合橡胶涂层或橡胶环。

美国公开2008/0308967公开了聚烯烃树脂特别是聚乙烯树脂的挤出，并且公开了无缺陷挤出的增加的速率。在挤出期间，包括弹性体添加剂和弹性层的熔融的热塑性聚合物材料实质上涂布在与模头出口相邻的模腔内壁的至少一部分上。热塑性聚合物材料的组合物包括聚烯烃和弹性体，且该弹性体选自基于嵌段共聚物或生橡胶的热塑性弹性体，其在模头内壁原位固化。在一个特殊的实施方案中，模头内壁对合适的橡胶硫化具有催化活性。

国际公开WO 2007/053051公开了一种通过挤出模头加工热塑性聚合物材料（热塑性塑料）的方法，其限定了用粘弹性物质(例如通过硼酸盐固化的硅烷醇或多元醇)层涂布模头壁。这种热塑性塑料可以包括加工添加剂，例如硅烷醇或多元醇，其与固化剂(例如硼酸盐)联用，或者它可以包括通过硼酸盐固化的硅烷醇或多元醇。硅烷醇和多元醇与固化剂之间的反应会受到催化剂(例如磷酸盐)的存在的影响。但是，用粘弹性物质层涂布模头壁是缓慢加工的，且依赖于热塑性塑料和固化剂之间反应的速率。

以下参考文献中讨论了用于HDPE管材成型的含氟聚合物加工添加剂：Amos等人的Benefits of Using Fluoropolymer Based Polymer Processing Additives in HDPE Pipe Formulations,a Dynamar publication,2001；Papp等人的DYNAMAR Fluoropolymer Processing Additives(PPAs)in Applications of HDPE Pipes,a Dynamar publication,2001。

不同树脂的加工添加剂得到了开发并且用于和用在许多具有不同程度成功的塑料应用上，这取决于加工条件和加工装置的设计。典型地，对于管材挤出，加工条件倾向于低剪切一侧，特别是对于一些较大直径的管材，其中剪切速率可以低至10s^-1或更低。在这些低剪切条件下，树脂中加工添加剂有效地完全涂布模头间隙所需要的时间量非常长，且有时候为几天。典型地，基于他们的客户订单，管材制造者将加工装置设定为制备不同的管材尺寸。有时加工装置需要每天改变以满足较小的订单。制造者想要管材尽可能快地看上去很好，不用等待几小时或几天来收集少量的管材。在起始阶段在管材树脂中掺杂高浓度的加工添加剂以便快速地调理模头有时候是有效的，但是缺点在于模头漏料增加，这通常会导致无法预料的过早破坏，例如以延性模式和/或脆性模式。