CS210132B1

CS210132B1 - A method of improving dispersion, regulating and improving the rheological properties of polypropylene

Info

Publication number: CS210132B1
Application number: CS667579A
Authority: CS
Inventors: Nikola Kaloforov
Original assignee: Nikola Kaloforov
Priority date: 1979-10-03
Filing date: 1979-10-03
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Predmetom vynálezu je spósob zlepšenia dispergácie, regulovania a zlepšenia reologických vlastností polypropylénu. Tento spósob sa vyznačuje tým, že k polypropylénu s výhodou práškového alebo jemné pomletého sa přidá zmes stearánov vápenatého a zinoč.natého v množstve 0,05 až 2 % s výhodou 0,1 až 0,3 7 ste.aránu vápenatého a 0,1 až 0,25 % stearánu zinoěnatého. Předkládány vynález je možné použit prí výrobě polypropylénových vlákien alebO hedvábu, ako aj prí dalších tvarovaných výrobkoch, popřípadě pri syntéze polypropylénu pre vláknarské a plastikářské účely.The subject of the invention is a method for improving the dispersion, control and improvement of the rheological properties of polypropylene. This method is characterized in that a mixture of calcium and zinc stearates is added to polypropylene, preferably powdered or finely ground, in an amount of 0.05 to 2%, preferably 0.1 to 0.37 calcium stearate and 0.1 to 0.25% zinc stearate. The present invention can be used in the production of polypropylene fibers or silk, as well as in other shaped products, or in the synthesis of polypropylene for fiber and plastic purposes.

Description

Predmetom vynálezu je spósob zlepšenia dispergácie, regulovania a zlepšenia Teologických polypropylénu pri přidaní mikromnožstiev zmesí stearánov vápenatého a zinočnatého.The subject of the invention is a method for improving the dispersion, control and rheology of polypropylene by adding micro-amounts of mixtures of calcium and zinc stearates.

Zlepšeniu dispergačných a Teologických vlastností polypropylénu sa v poslednej době venuje zvláštna pozornosti. Zlepšenie dispergačných vlastností malopolárneho polypropylénu je zvlášť, žiaduce, pretože tento polymer tažko znáša pigmenty, plnidlá, módifikátory a ďalšie přídavky, váčšina z ktorých sú polárné látky. Pri regulácii Teologických vlastností sa móžu dosiahnut Žiadané tavné indexy a ďalšie ukazovatele potřebné' pre tvarovanie polypropylénu do vlákna aj do plastikářských výrobkov. Pri zlepšení Teologických vlastností sa móžu znížit trvanie dopravy taveniny polypropylénu, pracovně teploty a trvalost posobenia teploty pri dopravných cestách aj cez zvláknovacie hubice, zvýšit prevádzkové výkony, ulahčit tvarovanie polypropylénu do vlákna a do iných výrobkov. Z uvedených dóvodov sa do polypropylénu alebo do jeho koncentrátov s pígmentami i dalšími prídavkamí, v priebehu výroby, spracovania a použitia pridávajú dispergačné činidla, p1 astifikátory v tomto čísle aj mastivá.Recently, special attention has been paid to the improvement of the dispersing and rheological properties of polypropylene. The improvement of the dispersing properties of low-polar polypropylene is particularly desirable, since this polymer does not tolerate pigments, fillers, modifiers and other additives, most of which are polar substances. By regulating the rheological properties, the desired melt indices and other indicators necessary for the shaping of polypropylene into fibers and plastic products can be achieved. By improving the rheological properties, the duration of transportation of the polypropylene melt, working temperatures and the durability of temperature changes in transport routes and through spinning nozzles can be reduced, operating performance can be increased, and the shaping of polypropylene into fibers and other products can be facilitated. For the above reasons, dispersants, thickeners and lubricants are added to polypropylene or its concentrates with pigments and other additives during production, processing and use.

Změny teeenía polymérov sú monotónně - aditivně na pridanom množstve plastifikátora a podmienené teóriou ozajstných roztokov. Pre.to nie. sú možnosti regulovania reologických vlastností v žíadanom širokom rozsahu, potřebné pri príprave rozmanitých výrobkov a použiti, prídavkov a najma pigmentov, degradačných a stabi1izacných činidiel. Medzi častejšie používané p 1 astifikátory u polypropylénu patria stearany, Avšak nie všetky z nich splňajú žiadané kritéria čo sa týká zlepšenia.dispergácie a zníženia agloraerácie prídavkov v tomto čísle aj pigraentov, regulovania Teologických vlastností, zvýšenia tečenia tavením, přístupnosti, nízkej prchavoati, netoxicite, nefarbiteInosti polypropylénu a pod. Zo všetkých stearánov najprístupnejšie a fyziologicky nezávadné sú stearáu vápenatý a stearán zinočnatý.Changes in the rheological properties of polymers are monotonically - additive on the added amount of plasticizer and are conditioned by the theory of real solutions. Therefore, there are no possibilities for regulating the rheological properties in the desired wide range, necessary for the preparation of various products and the use of additives and especially pigments, degradation and stabilization agents. Stearates are among the more frequently used plasticizers for polypropylene. However, not all of them meet the required criteria in terms of improving dispersion and reducing agglomeration of additives in this number and pigments, regulating rheological properties, increasing melt flow, accessibility, low volatility, non-toxicity, non-staining of polypropylene, etc. Of all stearates, the most accessible and physiologically harmless are calcium stearate and zinc stearate.

Pre zvýšeni.e tečenia taveniny polypropylénu bol použity stearán zinočnatý, ktorého účinok je chráněný Kanadským pat. 857357.Zinc stearate was used to increase the melt flow of polypropylene, the effect of which is protected by Canadian Pat. 857357.

Prí samostatnom použití tohoto plastifikátora polymer sa ťarbí menej intenzívně. Samostatné použitie stearánu vápenatého do roznych obchodných značiek polypropylénu vo váčšine prípadoch viac alebo menej znízuje tečenie ich tavením. Zatial sa bežne používajú 0,4 7, stearánu vápenatého pri príprave niektdrých druhov polypropylénových vláken.When this plasticizer is used alone, the polymer is less intensively worked. The use of calcium stearate alone in various brands of polypropylene in most cases more or less reduces their melt flow. Meanwhile, 0.4-7% calcium stearate is commonly used in the preparation of some types of polypropylene fibers.

Pri našich skúskach sa zistilo, že vhodná kombinácia stearánu vápenatého a stearánu zinočnatého, popřípadě aj dalších stearátxov, sa dispergácia a teologické vlastností polypropylénu zlep.šujú a je možnost regulacie posledných. Přitom nejde o súčet dispergačných a Teologických působení obidvoch stearánov. Pri použiti mikroprídavkov zmesí stea· runu vápenatého a zinočnatého je možné regulovat tečenie polypropylénu v širokom rozsahu. Je to preto, že změny sú výrazné a neaditívne na pridanom množstve plastifikátora a nepodmienené teóriou ozajstných roztokov. Účinok je nový a zakladá sa na vzájomnom posobení viac alebo menej, niekolkých javov: synergizmus, tvorba komplexov, rozdiel v polárností zložiek zmesí, deštrukcia a stabilizácia. Přitom štruktúrna plastifikácía na úroveň nadraolekulových struktur v taveníne polypropylénu sa předpokládá, že móže mať miesto. Všetky tieto javy sa považujú za funkciu množstva a druhu kovu stearánu.ako aj typu polymeru.Our tests have shown that a suitable combination of calcium stearate and zinc stearate, or possibly other stearates, improves the dispersion and rheological properties of polypropylene and allows the latter to be regulated. This is not a sum of the dispersion and rheological effects of both stearates. When using microadditions of mixtures of calcium stearate and zinc, it is possible to regulate the flow of polypropylene in a wide range. This is because the changes are significant and non-additive to the added amount of plasticizer and are not conditioned by the theory of real solutions. The effect is new and is based on the mutual action of several phenomena, more or less: synergism, complex formation, difference in the polarity of the components of the mixtures, destruction and stabilization. In this case, structural plasticization at the level of supramolecular structures in the polypropylene melt is assumed to be possible. All these phenomena are considered to be a function of the amount and type of metal stearate as well as the type of polymer.

Účinok je tým váčší, Čím jemnější je práškový polymér, alebo čím jemnejšie pomletý je granulovaný polypropylén. Prídavok mikroinnoŽ9tiev zmesí stearánu vápenatého a stearánu zinočnatého prek4ža menej intenzívně farbeniu polypropylénu. Přitom je možné v niektorých prípadoch znížiť o 0,1 7>, popřípadě o 0,2 % obsah stearánov v polypropyléne.The effect is greater the finer the powdered polymer or the more finely ground the granulated polypropylene. The addition of microparticles of mixtures of calcium stearate and zinc stearate results in a less intense dyeing of polypropylene. In some cases, it is possible to reduce the stearic content in polypropylene by 0.1% or 0.2%.

Predmetom vynálezu je spósob zlepšenia dispergácie regulovania a zlepšenia teologických vlastností polypropy1énu vyznačujúci sa tým, že k polypropylénu s výhodou práškovému alebo jemne pomletému sa přidá zmes stearánov vápenatého a zinočnatého v množstve 0,05 až 2 7 s výhodou 0,1 až 0,3 percent stearánu vápenatého a 0,05 až 0,5 % s výhodou 0,1 až 0,35 7_O stearánu zinočnatého.The subject of the invention is a method for improving dispersion control and improving the rheological properties of polypropylene, characterized in that a mixture of calcium and zinc stearates is added to polypropylene, preferably powdered or finely ground, in an amount of 0.05 to 2%, preferably 0.1 to 0.3% calcium stearate and 0.05 to 0.5%, preferably 0.1 to 0.35% zinc _stearate .

Podlá vynálezu sa zvyšuje tavný index o 4 až 1 1 g/10 min. popřípadě o 0,2 až 30 g/10 min., zlepšuje stupeň dispergácie o 0,7 až 1,6 jednotíek, popřípadě o 0,1 až 3 jednotky, znižuje maximálna aglomerácia o 10 až 2 5 /ira popřípadě o 0,1 až 90 um v porovnaní so súčtora dispergačných a Teologických posobení obidvoch stearánov izolované. Uvedené efekty pri účinku zmesí stearánov dodatečné sú ovplyvnené od obchodného druhu polypropylénu, od přidaných přísad k němu vrátane aj pigmentov a od podmienok přípravy výrobkov.According to the invention, the melt index increases by 4 to 1 1 g/10 min. or by 0.2 to 30 g/10 min., the degree of dispersion improves by 0.7 to 1.6 units, or by 0.1 to 3 units, the maximum agglomeration decreases by 10 to 2 5 /ira or by 0.1 to 90 μm compared to the sum of the dispersion and rheological effects of both stearates isolated. The effects of the stearate mixtures are additionally influenced by the commercial type of polypropylene, by the additives added to it, including pigments, and by the conditions of product preparation.

Předkládaný vynález je možné použit pri výrobě polypropylenových vlákien alebo hodvábu ako aj prí dalších tvarovaných výrobkoch, popřípadě pri syntéze polypropylénu pre vláknarske a plastikářské účely.The present invention can be used in the production of polypropylene fibers or silk as well as in other shaped products, or in the synthesis of polypropylene for fiber and plastic purposes.

Příklad 1Example 1

Na hodnotenie účinností sa použil granulovaný polypropylén, ktorý bol dvakrát pomletý na mlynceku Apex s priemerom oka na sítku 1,96 mm. Mechanické miešania s ingredientami vrátane stearánmi sa previedlo v laboratórnom mixeri v priebehu 10 min. Pomletie bolo potřebné na to, aby sa mohol polypropylén lepšie zmiešat s ingredientami. Zhomogenizovaná vzorka sa tavila v extrúderi s priemerom šneku 16 mm a zvlákňovala. Podmienky tavenia a zvlákňovania boli: teplota taviacich zón a zvlákňovacej hlavy 300 °C, tlak před čerpadlem 8 MPa, tlak za čerpadlom 2 MPa, dávkovanie 20 g/min., zv1ákňovaeia rychlost 130 m/min., počet otvorov v hubicí 20, priemer otvoru hubice 0,3 m, dížka kapiláry hubice 6 mm. Tavné indexy sa stanovili na plastoraeri Gottfert podlá normy. Stupeň dispergácie a maximálna aglomerácia sa hodnotili mikroskopicky, podobné ako je to uvedené v Katalogu analyticko-fyzikálnych metod, vydaného Výskumným ústavem chemických vlákien vo Svite v roku 1977 str. 79 až 82. Sledovala sa účinnost mikroprídavkov samostatných stearánov vápenatého /A/ zinočnatého /8/ a ich kombinaci! v roznych pomeroch v zmesi polypropylén + + 0,2 titanová bíeloba + 0,2 Z trilauryltritiofosfit. Získané hodnoty sa porovnávali s hodnotami zmesí polypropylén + 0,2 %, titanová bieloba + 0,2 Z trilaury1tritiofosfit bez akýchkolvek stearánov a hodnotami polypropylénu bez aj s prídavkamí jednotlivých stearánov.For the evaluation of the efficiency, granulated polypropylene was used, which was ground twice on an Apex mill with a mesh diameter of 1.96 mm. Mechanical mixing with ingredients, including stearates, was carried out in a laboratory mixer for 10 min. Grinding was necessary to allow polypropylene to be better mixed with ingredients. The homogenized sample was melted in an extruder with a screw diameter of 16 mm and spun. The melting and spinning conditions were: temperature of the melting zones and spinning head 300 °C, pressure before the pump 8 MPa, pressure after the pump 2 MPa, dosage 20 g/min., spinning speed 130 m/min., number of holes in the nozzle 20, diameter of the nozzle opening 0.3 m, length of the nozzle capillary 6 mm. Melt indices were determined on a Gottfert plastoraer according to the standard. The degree of dispersion and maximum agglomeration were evaluated microscopically, similar to that given in the Catalogue of Analytical-Physical Methods, published by the Research Institute of Chemical Fibers in Svita in 1977, pp. 79 to 82. The effectiveness of microadditions of individual calcium /A/ zinc stearates /8/ and their combinations in various proportions in the mixture polypropylene + + 0.2 titanium white + 0.2 Z trilauryl trithiophosphite was monitored. The obtained values were compared with the values of the mixtures polypropylene + 0.2%, titanium white + 0.2 Z trilauryl trithiophosphite without any stearates and the values of polypropylene without and with the addition of individual stearates.

Tabulka 1Table 1

Použitý stearán v 7. Used stearin in 7. Tavný index pri Melting index at A A B B 230 °C 230°C v g/10 min in g/10 min

0 0 0 0 5,1 5.1 0.1 0.1 0 0 3,3 3.3 0,2 0.2 0 0 4,7 4.7 0,3 0.3 0 0 3,3 3.3 0,4 0.4 0 0 3,2 3.2 0,5 0.5 0 0 2,9 2.9 0 0 0,1 0.1 20,4 20.4 0 0 0,2 0.2 21,0 21.0 0 0 0,3 0.3 28,3 28.3 0 0 0,4 0.4 17,3 17.3 0 0 0,5 0.5 16,9 16.9 0,2 0.2 0,1 0.1 29,6 29.6 0,2 0.2 0, 1 5 0, 1 5 31,9 31.9 0,2 0.2 0,2 0.2 36,2 36.2 0,2 0.2 0,3 0.3 29,6 29.6 0,2 0.2 0,35 0.35 26,3 26.3 0, 1 0, 1 0,1 0.1 25,6 25.6 0,15 0.15 0,1 0.1 32,9 32.9 0,3 0.3 0, 1 0, 1 22,1 22.1 polypropylén polypropylene 1,4 1.4 > r i k 1 > r i k 1 ad 2 ad 2

Obdobný postup ako v příklade 1. Rozdiel je len v tom, že účinnost stearánov sa ďalej sledovala pri přidaní tažko dispergovatelného pigmentu Chromophtal Rot A3B - 0,3 %Similar procedure as in example 1. The only difference is that the effectiveness of stearates was further monitored with the addition of the difficultly dispersible pigment Chromophtal Rot A3B - 0.3%

Dispergácia pigmentu v polypropyléne Pigment dispersion in polypropylene Stupeň díspergáeie Degree of dispersion Maximálna aglo meráeia v um Maximum agglomeration in um 2 2 18 18 2 2 1 3 1 3 3,5 3.5 34 34 3,5 3.5 34 34 5 5 89 89 1 ,3 1 .3 1 1 1 1 2 2 20 20 2 2 27 27 2 2 1 1 1 1 2 2 9 9 1 1 2 2 1 ,3 1 .3 4 4 1 ,3 1 .3 4 4 2 2 7 7 1 1 0 0 1 1 2 2

do práškového nestabilizovanéno polypropylé nu pri teplóte taviacích zón a zvlákňovacej hlavy 240 °C. Titanová bieloba a degradačné Činidlo trilyuryltritioťosfit neboli přidané do polypropylénu.into powdered unstabilized polypropylene at a melting zone and spinneret temperature of 240°C. Titanium white and the degradation agent trilyuryl trithiophosphite were not added to the polypropylene.

TabulkaTable

Λ Λ 0 0 0,2 0.2 0,4 0.4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 B B 0 0 0 0 0 0 0,1 0.1 0,2 0.2 0,3 0.3 0,4 0.4 0,5 0.5 0,1 0.1 0,2 0.2 0,4 0.4 Maximálna aglomerácia v ,um Maximum agglomeration in ,um 7 7 20 20 20 20 1 3 1 3 1 6 1 6 1 1 1 1 8,9 8.9 9 9 2 2 4 4 4 4

P R E i) >í V '£P R E i) >í V '£

Claims

A method for improving the dispersing, controlling and improving the rheological properties of polypropylene, characterized in that a mixture of calcium stearates is added to the propylene, preferably powdered or finely ground.

VYNÁ Ε E

2 U and zinc in an amount of 0.05 to 2%, preferably 0.1 to 0.3%. calcium stearate and 0.05 to 0.5, preferably 0.1 to 0.35, 2 wt. at e and w in zinc.

Severoprafia. n. p .. aivod 7. Most