在一个优选的实施方案中,HMPP是抗沖共聚物并且使HMPP/NFP/ 丙烯型塑性体组合物与乙烯型塑性体(尤其是mPE)结合。
增粘剂可以与本发明的组合物共混。有用的增粘剂的实例包括但
不限于脂族烃树脂,芳族改性的脂族烃树脂,氢化聚环戊二烯树脂, 聚环戊二烯树脂,松香,松香酯,木松香,木松香酯,妥尔油松香,
妥尔油松香酯,多碎烯,芳族改性的多辟烯,辟烯酚醛树脂,芳族改 性的氢化聚环戊二烯树脂,氢化脂族树脂,氢化脂族芳族树脂,氢化 辟烯和改性薛烯,以及氢化松香酯。在一些实施方案中,增粘剂是氢 化的。在其它实施方案中,增粘剂是非极性的。(非极性是指增粘剂 基本上不含具有极性基团的单体。优选极性基团不存在,然而如果它
们存在的话,它们优选以不超过5wt。/。,优选不超过2wt"/。,甚至更优选 不超过O. 5wt。/。的量存在,基于该增粘剂的重量)。在一些实施方案中, 增粘剂具有80-14(TC,优选IOO-130'C的软化点(环球法,通过ASTM E-28测量)。如果存在的话,增粘剂通常以约lwt。/D-约50wt9/。,更优选 10-40wt%,甚至更优选20 - 40wt。/D的量存在,基于该共混物的重量。 然而优选的是增粘剂不存在,或如果存在的话,以低于10wt、优选低 于5wt。/。,更优选低于lwt。/。的量存在。
在另 一个实施方案中,本发明的组合物和/或其共混物还包含本领 域中已知的典型的添加剂如填料,成穴剂、抗氧化剂、表面活性剂、 助剂、粘连剂、抗粘连剂、色母料、颜料、染料、加工助剂、UV稳定 剂、中和剂、润滑剂、蜡、和/或成核剂。添加剂可以按本领域中熟知 的通常有效量存在,如O. 001wt%-10wt%,基于该组合物的重量。优选 的抗氧化剂包括酚类抗氧化剂,如Irganox 1010、 Irganox 1076,都 可以从Ciba-Geigy获得。优选的填料、成穴剂和/或成核剂包括二氧化 钛,碳酸钾、疏酸钡,硅石,二氧化硅,炭黑,沙子,玻璃珠,矿质 集料,滑石,粘土等。
交联
可以使用交联或未交联的本发明组合物。交联可以通过本领域中 已知的任何方式例如通过在硫化化学试剂,过氧化物,偶氮,辐射如 电子束、UV、 IR、可见光等存在下进行交联实现。可以通过使用添加 剂和促进剂加速或增强交联。
交联反应(本文还称为硫化)是其中不同的聚合物链通过化学反 应化学连接的反应。可以用于本发明实践的交联剂/体系包括硫型固化 剂、过氧化物固化剂、树脂固化、硅氢化、不稳定的或迁移性固化体 系以及高能辐射中一种或多种。可以用于本发明实践的硫供体化合物 包括秋兰姆多硫化物,如二硫化四曱基秋兰姆、二^t化二异丙基四甲 基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆、四疏化二戊基亚甲基秋兰姆、六硫 化二戊基亚曱基秋兰姆、二硫化二环六亚曱基秋兰姆和二硫化苯乙基 秋兰姆。还包括的是二烷基二硫代氨基甲酸盐如二丁基二疏代氨基曱 酸锌、二曱基二硫代氨基曱酸锌、二乙基二硫代氨基曱酸锌、二曱基 二硫代氨基甲酸铋、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二甲基二硫代氨基甲 酸铋、二丁基二硫代氨基甲酸镍、二曱基二疏代氨基曱酸铜、二乙基 二硫代氨基曱酸硒、二甲基二硫代氨基甲酸铅、二乙基二硫代氨基甲
酸tellerium、 二乙基二硫代氨基甲酸镉等。
除了上述固化剂之外,还可以使用促进剂,包括但不限于硫脲, 如亚乙基石危脲、N,N'-二丁基石克脲和N,N'-二乙基石克脲;石克脲一硫化物, 如四甲基硫脲一硫化物、四乙基硫脲一硫化物和四丁基硫脲一疏化物; 苯并噻唑磺酰胺,如N-氧-二亚乙基-苯并噻唑-2-磺酰胺、N-环己基苯 并噻唑-2-磺酰胺、N,r-二异丙基-苯并噻唑-2-磺酰胺和N-叔丁秦-苯并噻唑-2-磺酰胺;2-巯基咪唑啉;N-二苯基-胍;N,N'-二(2-甲基 苯基)胍;2-巯基-苯并噻唑;2-(吗啉基二硫代)苯并參唑-二硫化 物;和2-巯基-苯并瘗唑锌。可以使用的硫/硫供体化合物或其混合物 的量在上限为6或4 phr,下限为O. 5或1 phr的范围之内。
可以用于本发明实践的有机过氧化物包括但不限于过氧化二叔丁
基;过氧化二枯基;过氧化叔丁基枯基;oc,双(叔丁基过氧)二异丙苯; 2, 5-二甲基-2, 5-二 (叔丁基过氧)己烷;1,卜二 (叔丁基过氧)-3, 3, 5-三甲基环己烷;正丁基-4,4-双(叔丁基过氧)戊酸酯;过氧化苯甲酰; 过氧化月桂酰;过氧化二月桂酰;2,5-二甲基-2,5-二 (叔丁基过氧)己 烯-3;以及过氧化二芳基,过氧化酮,过氧二碳酸盐(酯)过氧化酯, 过氧化二烷基,氢过氧化物,过氧缩酮和它们的组合。偶氮引发剂(如 可以从AT0 Chemical获得的Luazo RTM AP )也可以用作自由基引发剂。 除了过氧化物之外,可以使用其它的固化助剂或活性助剂,例如 三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基磷酸酯、硫、秋 兰姆、N-苯基双马来酰胺、二丙烯酸锌、二甲基丙烯酸锌、二乙烯基 苯、1,2-聚丁二烯、三羟甲基丙烷三曱基丙烯酸酯、二丙烯酸l,4-丁 二醇酯、三官能化丙烯酸酯、五丙烯酸二季戊四醇酯、多官能化丙烯 酸酯、多官能化甲基丙烯酸酯、丙烯酸和甲基丙烯酸金属盐、和肟 (oximer)。活性助剂可以经由加成机理或转移机理改进交联密度。 美国专利号5, 656, 693 (该文献的公开内容在此引入作为参考)描述了 过氧化物固化剂和它们制备疏化橡胶的用途。组合物中过氧化物浓度 可以在具有约l x 10—4摩尔,或约2 x l(T摩尔,或约7 x 10—4摩尔/一百份 橡胶的上限,到约2xl0—2摩尔,或约2xi(T摩尔,或约l. 5 x 10—3摩尔/ 一百份橡胶的下限的范围中。
能够使橡胶聚合物交联的任何酚醛树脂可用于本发明实践,例如 美国专利号2,972, 600、 4, 311, 628和3, 287, 440中描述的那些,该文 献的公开内容在此《1入作为参考。酚醛树脂固化剂的实例是甲阶酚醛 树脂,它是通过使烷基取代的苯酴或未取代的苯酚与醛在碱性介质中 缩合或通过使双官能苯酚二醇缩合制备的。烷基取代的苯酚的烷基取 代基通常包含1-10个碳原子。酚醛树脂固化剂可以是对位被含1-10个 碳原子的烷基取代的二羟曱基苯酚。酚醛树脂固化剂可以与催化剂体 系结合使用。例如,非卤化苯酚固化树脂可以与卣素供体和非必要的 卤化氢清除剂结合使用。当苯酚固化树脂被卣化时,不需要卣素供体, 但是可以使用卣化氢清除剂。
硅氢化可用来使本文描述的组合物交联。有用的含硅固化剂通常 包括含至少两个SiH基团的氢化硅化合物。这些化合物在硅氩化催化剂 存在下与不饱和聚合物的碳-碳双键反应。氢化硅化合物的实例包括但 不限于甲基氢聚硅氧烷,曱基氢二甲基硅氧烷共聚物,烷基甲基聚硅 氧烷,双(二甲基甲硅烷基)烷烃,双(二甲基甲硅烷基)苯和它们 的混合物。硅氢化催化剂的实例包括但不限于包括第VIII族过渡金属
(如钯、铑和柏),和其配合物的催化剂。使用用于固化的硅氢化还
在美国专利号5, 936, 028中进行了描述,该文献的公开内容在此引入作 为参考。在一个特定的实施方案中,使用含硅固化剂,并且该聚合物 组合物包括5-乙烯基-2-降水片烯作为二烯组分。
挥发性或迁移性固化体系可以用来使本文描述的组合物交联。挥发 性固化剂的实例是二氯化硫,其可以从Aldrich Chemical Co. of Milwaukee, WI获得。二氯化硫用作挥发性固化剂在"Rubber Technology Handbook" W. Hoffman, 1988,第42页(Hanser Publ isher, Munich)中进 行了举例说明。挥发性固化体系能够在室温下或稍微升高的温度(<60 °C )下的接触过程中扩散到大部分样品中并容易地经由所引入的二烯的 帮助使聚合物交联。当含聚合物的制品具有至少一个小于2英寸、或小 于1.5英寸、或小于l. 0英寸的尺寸时,这些固化体系对于所述聚合物的 交联是最有效的。满足这一尺寸要求的制品的实例包括纤维和由纤维制 成的纺织/非织造材料,薄膜和由薄膜制成的结构物,以及模塑物品。 较薄的尺寸允许挥发性固化剂容易扩散到成型制品中并完全地和均匀 地使该制品交联。为了在相对较厚的制品中达到相同的结果,可能需要 更长的曝露时间。在挥发性固化剂下的爆露时间可以为数秒至数小时, 这取决于如下因素:如所需的交联度、反应温度、制品的厚度、和该聚 合物上可用于交联反应的二烯的量。
挥发性固化剂可以作为涂覆到配混聚合物的表面上的在溶剂中的 溶液使用。挥发性固化体系的使用可以具有以下的 一个或多个特征: (l)在已经将组合物加工成型材如纤维或薄膜之后,可以在成型或模 塑阶段之后添加固化剂;(2 )在形成或成型过程中没有固化剂可以允 许使用更高的温度,这可以引起对于成型制品的形成来说的更快加工; 和(3 )在环境和接近环境条件下使用该固化剂可以使在用于固化的正 常温度条件下可能扭曲的型材交联。
在聚合物链上通过脱氢的自由基形成可以引发交联;因此,高能 辐射可以用来使本文描述的组合物交联。辐射的能量需要高于聚合物 的最不稳定碳-氢键的键能。通常用于塑料工业的例如用于使聚乙烯和
聚氯乙烯交联的这种交联原理也可以用来交联该聚合物。可以使用的
辐射源包括但不限于钴-60源,范德格拉夫发生器、共振变压器、级联 加速器、线性加速器和电子感应加速器。在采用高能辐射的辐射过程 中,在聚合物链中产生引起C-C交联的自由基。对于本文描述的组合物 的辐射固化,不需要硫化助剂。用作过氧化物固化的共活化剂的活化 剂如曱基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 (TPTA)可以用于高辐射固化以降低辐射能的需要量或达到增加的固 化状态。在辐射交联过程中,不会产生由任何硫化化学试剂引起的分 解产物,后者可能影响硫化橡胶的性能傳或生理机能。
共混和制造的制品
当用来与本发明的NFP共混时,适合用于本发明的丙烯聚合物可以 呈任何物理形态。在一个实施方案中,使用反应器颗粒(定义为在任 何加工程序之前从聚合反应器分离出的聚合物的颗粒)与本发明的NFP 共混。反应器颗粒具有在一个实施方案中50jam-10mm,在另一个实施 方案中10iam-5 mm的平均直径。在另一个实施方案中,丙烯聚合物呈 粒料形式,例如由反应器聚合物或颗粒的熔融挤出形成的具有l mm-10 mm的平均直径的粒料。
可以通过任何合适的方法将丙烯聚合物、NFP和任何其它的成分共 混,并且通常共混到获得均匀混合物。例如,可以在滚混桶、静态混 合器、间歇式混合器、挤出机或它们的組合中将它们共混。混合步骤 可以作为用来制造制品的加工方法的一部分进行,例如在注塑加工或 成纤生产线上的挤出机中进行。
混合步骤可以包括:首先使用例如桶混机进行干共混,其中使任 何丙烯聚合物和NFP首先在没有均匀混合下接触,然后可以在挤出机中 进行熔融共混。组分的另一种共混方法是直接在挤出机或间歇式混合 机(例如"Banbury"混合器)中将聚合物粒料与NFP熔融共混。在一 个优选的方法中,它包括"母料"方法,其中目标NFP浓度通过将先前以 较高的NFP浓度制备的丙烯聚合物按合适的比率添加到纯丙烯聚合物
中来获得。混合步骤可以作为用于制造制品的加工方法的一部分进4亍, 例如在注塑、薄膜或纤维生产线上的挤出机内进行。
在本发明的一方面中,在设备例如挤出机(单或双螺杆挤出机)
或间歇式混合机中将聚合物和NFP "熔融共混"。也可以使用滚混桶、 双锥共混器、带式共混器或其它适合的共混器将丙烯聚合物与NFP "干 共混"。在又一个实施方案中,通过例如滚混桶接着挤出机的组合方 法将丙烯聚合物和NFP共混。优选的共混方法包括将最终的共混阶段作 为制品制造步骤的一部分,例如在用来为模塑步骤如注塑或吹塑熔融 和输送所述组合物的挤出机中进行。这可以包括在熔融区之前或之后, 将NFP直接注射到挤出机中。挤出技术例如在PLASTICS EXTRUSION TECHNOLOGY 26-37 (FriedhelmHensen编辑,Hanser Publ ishers 1988 ) 中进行了描述。在另一个优选的方法中,首先将第二丙烯聚合物与NFP 共混,然后将该结合物与第一丙烯聚合物共混。
在本发明的另一方面中,可以通过任何合适的方法使用将一种或 两种聚合物组分和/或NFP溶解到显著程度的溶剂而在溶液中将所述组 合物共混。该共混可以在其中NFP和/或丙烯聚合物保持在溶液中的任 何温度或压力下进行。也可能在其中丙烯聚合物保持在溶液中,而NFP 不在溶液中的条件下进行;此时该NFP简单地悬浮在溶剂中。优选的条 件包括在高温下,例如比聚合物的熔点高10X:或更多,优选20。C或更 多的温度下共混。此种溶液共混对于如下工艺会是尤其有用的:其中 聚合物通过溶液方法制备并将NFP直接添加到精加工机组(finishing train)中,而非在另一个共混步骤中一起添加到干燥聚合物中。这种 溶液共混将尤其可用于其中聚烯烃以本体或高压方法制备的工艺。与 溶液方法一样,将NFP直接加入到精加工机组中,而非在另一个共混步 骤中 一起加入到干燥聚合物中。
因此,在使用涉及挤出机的方法例如注塑或吹塑制造制品的情况 下,将聚合物和NFP结合以获得所需组合物的任何手段与完全配制的预 共混粒料同样适合,因为成型工艺包括原材料的再熔融和混合;实例 组合包括纯聚合物粒料和NFP的简单共混,纯聚合物颗粒和NFP的简单
共混,纯聚合物粒料和预共混粒料的简单共混,以及纯聚合物颗粒和 预共混粒料的简单共混。在此,"预共混粒料,,是指以某种浓度包含
丙烯聚合物和NFP的组合物的粒料。然而,在压塑方法中,熔融组分发
生很少的混合,并且预共混粒料相对于成分粒料(或颗粒)和NFP的简
单共混物将是优选的。本领域技术人员将能确定用于共混聚合物的适 当工序,以平衡对组成成分的均匀混合的要求与对工艺经济性的需要。
在一个优选的实施方案中,将本文描述的组合物成型为颗粒或粒 料并将聚烯烃粉末(优选微细聚烯烃粉末)撒在那些颗粒或粒料上。 优选地,基于该组合物的重量,以O. 01-10wt% (优选O. l-5wt%,优选 0.1-lwt°/»)的量使用所述粉末。优选的聚烯烃粉末通常是聚乙烯(包 括低密度PE、线性低密度PE、中密度PE和高密度PE)、聚丙烯或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。优选的聚烯经粉末由具有O. 91-0. 96g/cc (优选 0. 915-0. 925g/cc)的密度和l-100dg/min (优选5-50dg/min )的MI的 聚乙烯制成。该聚烯烃粉末可以具有I-IOO ( 5-100,优选10-70)的粒 度和5-2GQQ微米(优选10-50()微米,优选1Q-1GQ微米,优选15-25微米) 的中值粒径。有用的聚烯烃粉末可以从Equistar Chemical (Lyondell Chemical的一部分)以商品名MicrotheneTM获得,包括MicrotheneTM F 等级和MicrotheneTM G等级如MicrotheneTM FN510、 Microthene™ FN532、 Microthene™ FA?00和MicrotheneTM FP-800。尤其优选的微细粉末是 MicrotheneTMFA709-00,它是具有10dg/min的报道熔融指数、134。C的 报道熔点和20微米的平均颗粒尺寸的高密度聚乙烯粉末(0. 952g/cc)。
本发明的所得组合物可以通过任何适合的方式加工,比如通过压 延,浇铸,涂覆,配混,挤出,发泡,层压,吹塑,压塑,注塑,热 成型,压铸、铸塑,滚塑,流延(比如用于薄膜),纺粘或溶粘(比 如用于纤维),或其它加工形式,例如在PLASTICS PROCESSING( Radian Corporation, Noyes Data Corp. 1986 )中所述的那些力口工。更具体地 说,对于生产共混物的物理方法,应该进行充分的混合以确保在转化 成成品之前形成均匀的共混物。
在一个优选的实施方案中,本发明的组合物具有小于65%,优选小 于50%,优选小于40%,优选小于30%,优选小于20%的永久变形。根据 以下程序测量永久变形(也称作永久拉伸形变)。使用以下试验程序, 对具有所需哑铃几何结构(对于聚丙烯来说,ASTM规定I型试条)进行 滞后测试。在Instron (The Instron Corporat ion, Canton, MA )测试 设备中以20 in/min ( 51cm/min)的变形速率将样品的变形区(2. 54cm 长的部分)拉伸到其原始长度的200%。然后使样品松弛,同时机器回 缩并回到应力为零的点。机器在这一位置重置新的O伸长率点。让试样 仍在夹具内,然后启动第二次循环再次达到200%伸长。再次,使机器 在回缩循环后回到应力为零的点。参照它们各自的零伸长点测定每次 循环的变形。对于每个样品,测试两个试样。经过两个循环的变形值 的平均值作为永久变形。
应用
本文描述的组合物的增强性能可用于各式各样的应用,包括透明 制品如蒸煮和储存器皿,以及可用于其它制品如家具、汽车部件、玩 具、运动装、医疗器材、可灭菌的医疗器材、灭菌容器、纤维、纺织 物、非织造织物、布帘、长袍、过滤器、医疗制品、尿布和薄膜,取 向膜、片材、软管、管道、电线护套、电缆护套、农用薄膜、地质处 理用膜、运动装备、流延薄膜、吹塑薄膜、型材、船和筏部件,及其 它这样的制品。具体来说,所述组合物适合于汽车部件如保险杠,护 栅,装饰部件,仪表盘和仪表板,外门和发动机罩部件,阻流板,挡 风板,毂盖,反射镜外罩,车身板,防护性侧面模制品,以及与汽车、 卡车、船和其它交通工具有关的其它内部和外部部件。
其它有用的制品和物品可以经济地通过实施本发明来形成,包括: 板条箱,容器,包装物,实验室器皿,如用于培养物生长的滚瓶和培 养瓶,办公室地板毡,仪器试样夹和采样窗口;液体贮藏容器如用于 血液或溶液的储存和IV输注的袋子,小包和瓶子;包装材料,包括用 于任何医疗器材或药物的那些,包括单位剂量容器,或其它的泡軍或 泡沫包装,以及用于包封或贮存在辐射下保藏的食品。其它有用的制
品包括用于任何医疗器材的医用软管和阀门,包括输注用具,导管和 呼吸性治疗设备,以及用于被辐射的医疗器材或食品的包装材料,包 括托盘,以及储存液体(尤其水、牛奶或果汁)的容器,包括单份食 品容器和大容量储存容器以及输送工具如软管,管道等等。
这些设备可以通过用于成型聚烯烃的任何有用的成型方式来制备
或成型。这至少涵盖了模塑,包括压塑,注塑,吹塑和压铸;薄膜吹 塑或流延;挤出和热成型;以及层压,拉挤成型,推出成型 (protrusion),拉伸变形(draw reduction),滚塑,纺粘,熔体 纺丝,熔体喷射;或它们的组合。至少热成型或成膜法的使用使所述 材料的单轴或双轴取向的益处成为可能并产生。 薄膜
上述组合物和它们的共混物可以成型为单层或多层薄膜。这些薄膜 可以通过本领域已知的任何常规技术来形成,包括挤出、共挤出、挤出 涂覆、层压、吹塑和流延。薄膜可以通过平膜或管膜方法,随后在薄膜 的平面上按单轴方向或两个相互垂直的方向取向来获得。薄膜的一个或 多个层可以在横向和/或纵向上以相同或不同的程度取向。该取向可以在 将各个层集合在一起之前或之后进行。例如,富聚乙烯层可挤出涂覆或 层压到取向的富聚丙烯层上,或聚乙烯和聚丙烯可一起共挤出为薄膜, 然后取向。同样,取向聚丙烯可以层压到取向聚乙烯上,或者取向聚乙 烯可以层压到聚丙烯上,然后任选可对该结合物进行甚至进一步取向。 通常,所述薄膜以至多15的比率,优选5-7的比率在纵向(MD)上取向, 并以至多15,优选7-9的比率在横向(TD)上取向。然而,在另一个实 施方案中,薄膜在MD和TD方向上以相同的程度取向。
在另一个实施方案中,包含本发明的组合物(和/或它们的共混物) 的层可以与一个或多个其它层结合。该其它层可以是通常在多层薄膜 结构中包括的任何层。例如,该其它层可以是:
l.聚烯烃
优选的聚烯烃包括C厂G烯烃,优选C广C2。烯烃的均聚物或共聚物, 优选cc-烯烃和另一烯烃或ot-烯烃的共聚物(对于本发明来说,乙烯
定义为a-烯烃)。优选均聚乙烯,均聚丙烯,丙烯与乙烯和/或丁烯 的共聚物,乙烯与丙烯、丁烯或己烯中的一种或多种和任选的二烯的 共聚物。优选的实例包括热塑性聚合物,例如超低密度聚乙烯,极低 密度聚乙烯,线性低密度聚乙烯,低密度聚乙烯,中密度聚乙烯,高 密度聚乙烯,聚丙烯,全同立构聚丙烯,高度全同立构聚丙烯,间同 立构聚丙烯,丙烯和乙烯和/或丁烯和/或己烯的无规共聚物,弹性体 例如乙烯丙烯橡胶、乙烯丙烯二烯单体橡胶、氯丁橡胶,以及热塑性 聚合物和弹性体的共混物,例如热塑性弹性体和橡胶增韧的塑料。
2. 极性聚合物
优选的极性聚合物包括酯、酰胺、乙酸酯、酸酐的均聚物和共聚 物,C厂C2。烯烃例如乙烯和/或丙烯和/或丁烯与一种或多种极性单体例 如乙酸酯、酸酐、酯、醇和/或丙烯酸类的共聚物。优选的实例包括聚 酯、聚酰胺、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,和聚氯乙烯。
3. 阳离子聚合物
优选的阳离子聚合物包括偕(geminally) 二取代的烯烃,ot-杂原子 烯经和/或苯乙烯类单体的聚合物或共聚物。优选的偕二取代的烯烂包括
异丁烯,异戊烯,异庚烯,异己烯,异辛烯,异癸烯和异十一碳烯。优 选的oc-杂原子烯烃包括乙烯基醚和乙烯基啼唑,优选的苯乙烯类单体包 括苯乙烯,烷基苯乙烯,对烷基苯乙烯,a-曱基苯乙烯,氯苯乙烯和溴-对曱基苯乙烯。优选的阳离子聚合物的实例包括丁基橡胶,异丁烯与对 曱基苯乙烯的共聚物,聚苯乙烯和聚a-甲基苯乙烯。
4. 混杂物
其它优选的层可以是纸,木材,纸板,金属,金属箔(例如铝箔 和锡箔),镀金属的表面,玻璃(包括通过将氧化硅蒸发到薄膜表面 上所施涂的氧化硅(Si0x)涂层),织物,纺粘纤维,和非织造织物 (尤其聚丙烯纺粘纤维或非织造织物),以及用油墨、染料、颜料等 涂布的基材。
取决于预期应用,薄膜的厚度可以改变,然而厚度为l- 250 ym 的薄膜通常是适宜的。打算用于包装的薄膜通常具有10-60jam厚。密
封层的厚度通常是O. 2 - 50 Hi m。在薄膜或密封层的内表面和外表面上 可以具有密封层,或者密封层可以仅仅存在于内表面或外表面上。
添加剂例如粘连剂、抗粘连剂、抗氧化剂、颜料、填料、加工助 剂、UV稳定剂、中和剂、润滑剂、表面活性剂和/或成核剂也可以存在 于薄膜中的一层或多层中。优选的添加剂包括二氧化硅,二氧化钛, 聚二甲基硅氧烷,滑石,染料,蜡,硬脂酸钙,炭黑,低分子量树脂 和玻璃珠。
在另一个实施方案中, 一个或多个层可以用电晕处理、电子束辐 射、Y射线辐射或微波辐射来改性。在一个优选的实施方案中,表层 的一个或两个用电晕处理来改性。
本文所述的薄膜还可以包括基于聚合物和树脂重量的5 - 60wt。/。的 烃树脂。所述树脂可以与密封层的聚合物结合,或者可以与芯层中的 聚合物结合。所述树脂优选具有大于10(TC,甚至更优选130 - 180匸的 软化点。优选的烃树脂包括上述那些。含有烃树脂的薄膜可以在单轴 或双轴方向上以相同或不同程度取向。
上述的薄膜可以用作弹性薄膜和/或粘着薄膜。弹性薄膜/粘着薄 膜用于各种集束、包装和托盘操作中。
模制品
上述组合物还可以用于通过任何模塑方法制备本发明的模制品, 这些方法包括但不限于注塑、气助注塑、挤坯吹塑、注坯吹塑、注坯 拉伸吹塑、压塑、滚塑、发泡成型、热成型、片材挤出和型材挤出。 这些模塑方法对于本领域的普通技术人员来说是公知的。
本文所述的组合物可通过本领域已知的任何适当方式成型为合乎 需要的终用途制品。热成型、真空成型、吹塑、滚塑、搪塑、压铸、 湿铺料或触压成型、铸塑、冷成型对模成型、注塑、喷雾技术、型材 共挤出或它们的组合是常用的方法。
热成型是将至少一种柔韧的塑料片材成型为所需形状的方法。这 里描述了热成型程序的一个实施方案,然而这不应认为是限制本发明 组合物所能使用的热成型方法。首先,将本发明组合物的挤出薄膜(和
任何其它层或材料)置于穿梭架上,以在加热过程中支撑它。将该穿 梭架转位到烘箱内,该烘箱将薄膜在成型之前预热。 一旦薄膜被加热, 就将该穿梭架重新转回到成型模具中。然后通过抽真空将该薄膜吸引 到成型模具上,以使其处于适当位置并关闭成型模具。该成型模具可 以是"阳模"或"阴模"类模具。使模具保持关闭,以冷却薄膜,然 后打开该模具。然后从模具中取出成型的层压件。
一旦片材达到热成型温度,通常140 - 185X:或更高时,通过真空、
正气压、模塞助压真空成型或它们的组合和变型来完成热成型。使用 预拉伸膜泡步骤(尤其对于大型部件),以改进材料分布。在一个实 施方案中,绞接架将加热的层压件向成型阳模提升,通过从成型阳模 中的孔口施加真空来助推。 一旦该层压件在成型阳模内牢固地成型, 然后冷却该热成型的层压件(通常用鼓风机)。模塞助压成型通常用 于小的深拉部件。模塞材料、设计和用时对于该工艺的优化可能是关 键的。由绝缘泡沫制备的模塞避免了塑料的过早骤冷。模塞形状通常 类似于模腔,但更小并没有部件细节。圆的模塞底部通常促进了平均 材料分布和均匀的侧壁厚度。对于半结晶聚合物例如聚丙烯,快的模 塞速度通常在部件中提供了最佳的材料分布。
然后在模具内冷却成型的层压件。保持30 - 65。C的模具温度的足 够冷却是合乎需要的。在一个实施方案中,在顶出之前,部件温度低
于90-ioox:。为了获得良好的热成型行为,最低熔体流动速率的聚合 物是合乎需要的。然后从该成型的层压件上修剪掉过量的层压材料。 吹塑是另一种适合的成型方式,它包括注坯吹塑,多层吹塑,挤 坯吹塑和拉坯吹塑,并且尤其适合于基本上封闭或中空的物品,例如
气罐和其它流体容器。吹塑例如在CONCISE ENCYCLOPEDIA OF POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING 90-92 (Jacqueline I. Kroschwitz编辑, John Wiley & Sons 1990 )中更详细地进行了描述。
在成形和成型方法的又一个实施方案中,可以使用型材共挤出。型 材共挤工艺参数如以上对于吹塑方法所述,只是模头温度(双区顶部和 底部)是150 - 235°C,供料头为90 - 250。C,而水冷罐温度为10 - 40°C 。
注塑方法的一个实施方案如下所述。将成型的层压件放入到注塑 模具内。关闭模具并将基材注入到模具内。该基材在一个实施方案中
具有200 - 300X:或215 - 250。C的熔融温度,并且以2 - IO秒的注射速度 注入到模具内。在注射后,将所述材料在预定时间和压力下保压或保 持,以使该部件具有适当的尺寸和美观性。典型时间是5-25秒,压力 是l, 380kPa- 10, 400kPa。将模具在IO - 70"下冷却,以冷却该基材。 所述温度将取决于所需的光泽和外观。取决于部件的厚度,典型的冷 却时间为10-30秒。最后,打开模具,顶出成型的复合制品。
同样,模制品可以通过将熔融聚合物注射到模具内来制备,该模 具将熔融聚合物成型和固化为所需几何形状和厚度的模制品。片材可 以通过由模头将基本上平整的型材挤出到骤冷辊上,或者可供选择地 通过压延来制备。片材一般被认为具有10-IOO密尔(254 - 2540 nm) 的厚度,但是片材可以比这厚很多。可以通过型材挤出获得用于医疗、 饮用水、土地排水应用等的软管或管道。型材挤出方法包括通过模头 挤出熔融聚合物。然后用冷却水或冷却空气将该挤出的软管或管道固 化为连续的挤出制品。软管的外径通常为O. 31 - 2. 54cm,壁厚为254 jum到0.5cm。管道的外径通常为2. 54 - 254cm,壁厚为0. 5 - 15cm。由 本发明的一个变型的实施方案的产物制备的片材可以用来形成容器。 这种容器可以通过热成型、固相压力成型、沖压和其它成型技术来形 成。还可以将片材成型,用于覆盖地面或墙壁或其它表面。
在热成型方法的一个实施方案中,烘箱温度是160 - 195匸,在烘 箱中的时间为10-20秒,模头温度(通常阳模)为10-71。C。冷却(室 温)成型的层压件的最终厚度在一个实施方案中为10 - 6000jam,在另 一个实施方案中为200 - 6000 Mm,在又一个实施方案中为250 - 3000 jam,在还一个实施方案中为500 - 1550jam,合乎需要的范围是任何厚 度上限与任何厚度下限的任意组合。
在注塑方法的一个实施方案中,其中基材被注塑到包括成型的层压 件的模具内,基材的熔融温度在一个实施方案中是230 - 255。C,在另一 个实施方案中是235 - 250。C,填充时间在一个实施方案中为2-10秒,在
另一个实施方案中为2 - 8秒,模具温度在一个实施方案中为25 - 65"C, 在另一个实施方案中为27 - 60'C。在一个理想的实施方案中,基材处于 热到足以熔融任何粘结层材料或背衬层的温度下,以达到层间粘结。
在本发明的又一个实施方案中,本发明的组合物可以使用吹塑操 作固定于基材上。吹塑尤其可用于制备密封制品例如燃料罐和其它流 体容器,运动场设备,室外家具和小的封闭结构的这类应用。在该方 法的一个实施方案中,本发明的组合物通过多层模头挤出,随后将未 冷却的层压件放入到模具的型坯内。然后关闭具有阳型或阴型内部的 模具,将空气吹入到模具内,形成部件。
本领域的那些技术人员理解,取决于所需的结果,以上列举的步 骤可以改变。例如,本发明组合物的挤出片材可以直接热成型或吹塑 而不用冷却,因此省去了冷却步骤。其它参数也可以改变,以便获得 具有所需特征的最终复合制品。
非织造织物和纤维
非织造织物和纤维,这些方法包括但不限于熔喷、纺粘、薄膜开孔 (aperturing),和短纤维梳理。还可以使用连续长丝方法。优选使 用纺粘方法。纺粘方法在本领域中是为人熟知的。它通常包括通过喷 丝头挤出纤维。这些纤维然后使用高速空气拉伸,再铺设在连续带上。 然后通常使用轧光辊来加热该纤维网并使纤维彼此粘结,但可以使用 其它技术,例如声波粘结和粘合剂粘结。 纤维制备
从本文描述的聚烯烃/NFP共混物形成织造和非织造制品通常需要 挤出制造纤维接着编织或粘结。挤出过程通常伴有纤维的机械或空气 动力拉伸。在挤出过程中以及在非织造制品的制造过程中基本上所有 纤维都是取向的。
a.常规细旦尼尔PP纤维
三个以上常规的PP纤维操作(连续长丝、膨化连续长丝和短纤维) 可用作制备本发明共混物的纤维的手段。通常,通过模头(喷丝头)
中直径为O. 3mm-0. 8mm (10-30密耳)的孔挤出熔融共混物。聚合物共 混物的低的熔体粘度是优选的并且通常通过采用高熔体温度(230匸 -280^C )和高熔体流动速率(15g/10min-40g/10min)实现。较大挤出 机通常装备有歧管将高输出量的熔融共混物分配到具有8-20个纺丝头 的管組中。每个纺丝头通常装备有单独的齿轮泵以调节穿过该纺丝头 的输出量;由"多孔板"支撑的过滤组合件;和在该纺丝头内的喷丝 板。喷丝板中孔的数量决定纱中长丝的数量并且随不同的纱线结构而 显著地变化,但是通常为50-250个。那些孔通常集合成圆形、环形或 矩形图案以有助于骤冷空气流的良好分布。
b. 连续长丝
连续长丝纱通常为40旦尼尔-2, 000旦尼尔(旦尼尔-克数 /9000yd)。长丝通常为1-20 dpf,而是可以更大。纺丝速度通常为 800m/min-5000m/min ( 2500f t/min-5000ft/min)。以3:1或更高的拉 伸比(一或二阶段拉伸)将长丝拉伸并巻绕到包装上。二阶段拉伸允 许达到更高的拉伸比。巻绕速度是2,000 m/min-3, 500 m/min ( 6, 600 ft/min-11, 500 ft/min)。超过900 m/min ( 3000 ft/min)的纺丝速 度需要NMWD以达到最佳的可纺性,得到更细的长丝。
c. 膨化连续长丝
膨化连续长丝制造工艺分成两种基本类型, 一步法和两步法。例 如,在较旧的两步法中,在小于l, 000m/min ( 3, 300ft/min),通常 750m/min下将未拉伸纱纺丝,并置于包装上。将该纱拉伸(通常按二 个阶段)并在称作巻曲变形机的机器上"膨化"。巻绕和拉伸速度被 膨松或巻曲设备限制到2, 500m/min ( 8, 200f t/min )或更小。通常如果 在两步CF法中发生二次结晶,则人们通常迅速地使用拉伸巻曲。目前 最常用的方法是一步纺丝/拉伸/巻曲(SDT)法。这一方法提供比两步 法更好的经济性、效率和质量。它与一步CF法相似,不同之处在于膨 松设备是在线的。膨松或巻曲会改变纱线外观,分离开长丝并增加足 够平緩的弯曲和褶皱以使纱线看起来更丰满(更膨松)。
d. 短纤维
存在两种基本的短纤维制造工艺:传统纺丝和紧凑纺丝。传统的 方法包括两个步骤:l)生产、涂覆整饰剂并且巻绕,接着2)拉伸、 二次整饰剂涂覆、巻曲和切成短纤维。长丝可以例如从l. 5dpf到 >70dpf ,这取决于应用。短纤维长度可以短至7 mm或长达200 mm( 0. 25-8 英寸)以适合于应用。对于许多应用,纤维是巻曲的。巻曲是通过采 用一对轧辊将丝束超喂到蒸汽加热的填塞箱来完成的。超喂使丝束在 填塞箱中褶皱,形成长丝中的弯曲或巻曲。这些弯曲通过注入填塞箱 的蒸汽进行热定形。
e. 熔喷纤维
熔喷纤维可以制造非常细的长丝并且制备具有优异均匀性的非常 轻质的织物。结果通常是具有优异"阻隔"性能的软质织物。在熔喷 方法中,熔融聚合物从挤出机移动到特殊的熔喷模头。随着熔融长丝 离开模头,它们接触到高温、高速空气(称作加工空气或初级空气)。 该空气迅速地拉伸并与骤冷空气结合使长丝固化。整个成纤过程通常 在7 mm(O. 25英寸)的模头内进行。织物如下形成:从喷丝头将长丝 直接地喷吹到通常200 mm-400 mm ( 8-15英寸)的成形网上。
可用于本发明的熔喷孩史纤维可以如Van A.Wente, "Superfine Thermoplastic Fibers," Industrial Engineering Chemistry, 第48 巻,第1342-1346页中和Van A. Wente等人于1954年5月25日公开的Report No. 4364 of the Naval Research Laboratories,标题为 "Manufacture of Super Fine Organic Fibers"中所述那样制备。在一些优选的实施方案 中,将微纤维用于过滤器。此类熔喷微纤维通常具有约3-30微米,优选 约7-15微米的有效纤维直径,根据Davies,C.N. , "The Separation of Airborne Dust and Particles ,, Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings IB, 1952中给出的方法计算。
f. 纺粘纤维
纤维形成还可以如下实现:通过从具有数千个孔的大型喷丝头挤出 熔融聚合物或用数组较小喷丝头(含有少至40个孔)挤出熔融聚合物。 在离开喷丝头之后,通过横吹空气骤冷系统使熔融纤维骤冷,然后从喷 丝头拉出并通过高压空气拉细(拉伸)。存在两种空气拉细方法,两者 都使用文丘里效应。第 一种使用吸气器槽缝(槽缝拉伸)将长丝拉伸, 该槽缝横跨机器的宽度。第二种方法穿过喷嘴或吸枪将长丝拉伸。在丝 网("金属丝")或多孔成形带上收集这样形成的长丝以形成织物。然 后让该织物穿过压缩辊,然后在加热的轧光辊之间穿过,在那里, 一根
辊上的提升平台在覆盖其面积的20%到40%的各点处粘结该织物。 退火
在附加的实施方案中,含本发明共混物的纤维的机械性能可以通 过将由本发明共混物制成的纤维或非织造材料退火来改进。退火通常 与机械取向相结合,但是退火是优选的。退火部分地使受拉纤维中内
应力减轻并且使纤维中共混物的弹性回复性能恢复。退火已经表明引 起晶体结构的内部组织中的显著变化以及无定形和半结晶相的相对有
序化。退火通常产生改进的弹性。优选在比室温大至少40下,优选至 少20下的温度下(但是稍小于共混物的晶体熔点)将纤维或织物退火。 共混物的热退火如下进行:将聚合物共混物或由此类共混物制成的制 品在室温到最高160r或更优选到最高130。C之间维持5分钟到小于7天 的时间。典型的退火时间是50。C下3天或100'C下5分钟。虽然在没有机 械取向的情况下进行退火,但是机械取向可以是对(经过挤出操作的) 纤维进行的退火过程的一部分。机械取向可以通过暂时性地将纤维强 制拉伸一个短时期然后允许它在没有拉伸力的情况下松弛来进行。通 过将取向的纤维或所制备的制品在100°/广700%的伸长下维持().1秒-24 小时来处理该纤维。典型的取向是在室温下伸长200。/。保持片刻时间。
为了取向,让在升高的温度下(但是小于聚合物的晶体熔点)的 纤维从纤维的喂料辊通过在不同表面速度驱动下的两个辊子并最终到 巻取辊。最靠近巻取辊的驱动辊比最靠近喂料辊的驱动辊驱动得更快, 以致该纤维在该驱动辊之间被拉伸。该组件可以包括在第二辊和巻取 辊中间的辊子以冷却该纤维。可以在相同的圆周速度下驱动第二辊和 巻取辊以维持该纤维处于伸张状态。如果不使用补充冷却,则该纤维 将在该巻取辊上冷却到环境温度。 对于与纤维和非织造织物制备有关的更多信息,请参见
Polypropylene Handbook,E. P. Moore, Jr. 等人,Hanser/Gardner Publications, Inc. New York, 1996,第314-322页,该文献在此引入作
为参考资料。
非织造纤维网
在一个优选的实施方案中,由本发明的聚烯烃/NFP共混物制备非 织造纤维纤维网。用于此种纤维网的纤维通常并优选具有约O. 5-约10 (约O. 06-约11特)的旦尼尔,但是更高旦尼尔的纤维也可以使用。具 有约O. 5-3 (0. 06-约3. 33特)旦尼尔的纤维是尤其优选的。("旦尼 尔"是指9000米纤维的克重量,而"特"是指每千米纤维的克重量。) 具有约O. 5-约10 cm的长度的纤维原料优选用作起始材料,尤其是约3-约8 cra的纤维长度。纤维的非织造纤维网可以使用非织造文献中详细 记载的方法制备(例如参见Turbak, A. "Nonwovens: An Advanced Tutorial" ,Tappi Press, Atlanta, Ga. , ( 1989 )。未涂覆的(即, 在涂覆任何粘结剂之前)纤维网应该具有约10-100密耳(0.254-2.54 mm),优选30-70密耳(0. 762-1. 778 mm),更优选40-60密耳(1. 02-1. 524 mm)的厚度。这些优选的厚度可以通过梳理/交叉铺网操作或经由纤维 缠结(例如,水力缠结、针刺等)达到。未涂覆纤维网的基重优选为 约20g/m2至约250g/m2。在一些实施方案中,人们可以通过缠结(如通 过针刺粘合、水力缠结等)非织造纤维网,或轧光未涂覆和/或涂覆的 和固化的非织造纤维网改进本发明制品的拉伸和撕裂强度,以及减少 该制品表面上的棉绒。如果纤维是水不溶性的,则可以使用水力缠结。 在纤维熔点以下约5-约40t;的温度下轧光非织造纤维网可以降低棉绒 附着于最终制品表面的可能性和提供光滑表面。可以同时采用轧光, 或在后续步骤中将紋理图案压印到非织造纤维网上。
除了本发明的聚烯烃和NFP之外,将着色剂(尤其是颜料)、软化 剂(如醚和醇)、香料、填料(例如硅石、氧化铝和二氧化钛颗粒) 和杀菌剂(例如碘、季铵盐等)添加到共混物中也可能是合乎需要的。
同样地,可以用其它材料如粘结剂、粘合剂、反射剂(reflectant)
等涂覆非织造纤维网和纤维。非织造纤维网或纤维的涂覆可以通过本 领域中已知的方法进行,包括辊涂、喷涂、浸涂、凹版涂覆或转移涂
覆。按总擦拭制品的百分率计,涂层重量可以为约1%-约95%,优选约 10%-约60%,更优选20-40°/。。
短纤维也可以存在于非织造纤维网中。短纤维的存在通常提供比仅熔 喷的微纤维的纤维网更蓬松、更低密度的纤维网。优选地,存在不多于约 90wt。/。的短纤维,更优选不多于约70wt。/。。含短纤维的此类纤维网在美国专 利号4,118,531 (Hauser)中进行了公开,该文献在此引入作为参考。
吸附性颗粒材料如活性炭或氧化铝也可以包括在纤维网中。此类 颗粒可以按纤维网内容物的至多约80体积%的量存在。此类颗粒加载的 纤维网例如在美国专利号3, 971, 373 (Braun)、美国专利号4, 100, 324 (Anderson)和美国专利号4, 429, 001 (Kolpin等人)中进行了描述, 这些文献在此引入作为参考。
使用本发明的共混物制备的纤维和非织造纤维网可以形成:织物、 服装、衣服、医用服装、外科长袍、手术单、尿布,训练裤、卫生巾、 内裤衬垫、失禁服、床垫、袋子、包装材料、包装、泳衣、体液防渗 背衬板、体液防渗层、体液渗透层、体液渗透覆盖物、吸附剂、薄纱 织品、非织造复合材料、衬垫、布衬、擦洗垫、面具、呼吸器、空气 过滤器、真空袋、油和化学溢出物吸附剂、隔热物、急救服装、医用 包裹、纤维填塞物、外衣、床被子填充料、家具衬垫、过滤介质、擦 洗垫、擦拭材料、针织品、汽车座套、装潢家具、地毯、地毯背衬、 过滤介质、 一次性擦拭品、尿布覆盖物、庭园织物、地质处理用膜、 土工布、麻布袋、家用包裹、隔汽层、透气衣服、信封、防盗织物(tamper evident fabrics)、寸呆护性包装和垫子。
使用本发明的共混物制备的纤维可以形成:纱线、纺织物、非织造 织物、吊钩和线圏紧固件、织物、服装、衣服、医用服装、外科长袍、 手术单、尿布,训练裤、卫生巾、内裤衬垫、失禁服、床垫、袋子、包
装材料、包装、泳衣、体液防渗背衬板、体液防渗层、体液渗透层、体 液渗透覆盖物、吸附剂、薄纱织品、非织造复合材料、衬垫、布衬、擦洗垫、面具、呼吸器、空气过滤器、真空袋、油和化学溢出物吸附剂、 隔热物、急救服装、医用包裹、纤维填塞物、外衣、床被子填充料、家 具衬垫、过滤介质、擦洗垫、擦拭材料、针织品、汽车座套、装潢家具、 地毯、地毯背衬、过滤介质、 一次性擦拭品、尿布覆盖物、庭园织物、 地质处理用膜、土工布、麻布袋、家用包裏、隔汽层、透气衣服、信封、 防盗织物、保护性包装和垫子。
试验方法
流体性能
通过ASTMD97测量倾点。通过ASTMD445测量运动粘度(KV)。通 过ASTM D2270测定粘度指数(VI)。通过ASTM D1209测定色度(APHA 尺度)。通过ASTM D4052测定比重。通过ASTM D92测定闪点。
根据ASTMD2007测定饱和物含量(wt%)。根据ASTM D2622测定减^ 含量(wt%)。通过液态质子NMR光谱测定包含在烯键(即,烯属碳) 中的碳的百分率。将约50 mg流体溶于l g氘化氯仿中,所述氘化氯仿 用作NMR锁定溶剂。质子的弛豫时间约为数秒,这允许6-IO秒的再循环 延迟。使用一小时的采集时间在30'C下获得谱线,但是温度和采集时 间的增加可能产生信噪比的边缘改进。通过取得烯属碳与总碳数(烯 属+脂族)的比率测定烯属碳的分数。它们又可以在每种碳类型的质子 峰裂数(proton multiplicity)的校正之后由质子积分测定。将烯烃 分成四种结构:乙烯基、1,2-二取代的、三取代的和乙烯叉基(l,l-二取代的),它们分别具有三个、两个、 一个和两个质子。将这些结 构的近似化学位移范围(镨带)以及对每种烯烃类型的区域有贡献的 质子数目列于下表中。
table see original document page 79每种镨带的真实化学位移可能与以上列举的那些稍有不同;合适 的积分限制可以由本领域技术人员根据语线的目测检查看出。每种烯
制定。如下将i的三取代的+乙烯基区域相对于乙烯基含量进行校正: 扣除两次在5. 9-5. 65 ppm范围内的积分并将余数赋予三取代的烯烃。 脂族积分(从约3 ppm至O. 5 ppm)假定完全地由CH2基团产生,因为大 部分脂族碳在CH2基团中并且通过CH基团(平均)中的脂族碳平衡CH3 基团中的每个脂族碳。脂族积分除以2得到脂族碳的数目。烯烃基团浓 度的之和乘以100除以脂族和烯属碳之和得到烯烃浓度(以每100个碳 的烯键数目表示)。然后将该值乘以2得到每100个碳的烯属碳数目, 或包含在烯键中的碳的百分率。
通过气相色谱法(GC,如下所述)测定数均分子量(Mn),除了 在10(TC下运动粘度大于10cSt的情况之外,在这种情况下,通过凝胶 渗透色傳法(GPC,如下所述)测定。
气相色语法(GC )的原理在"Modern Practice of Gas Chromatography" , R丄Grob和E. F. Barry, Wiley-Interscience,第 3版(1995年7月)中进行了描述。对于本发明的烃改性剂,色谱停留 时间和分子量的相关性通过使用非极性毛细管GC柱和线性烃标准样品 来获得。以约l体积。/。的浓度将样品溶于戊烷中以制备样品溶液。将至 少5种线性烃标准样品(化学式CA+2,分子量=14xn+ 2g/mol)溶于 戊烷(各自以2mg/mL的浓度)以制备标准样品溶液。标准样品的选择 通过样品的分子量如下决定:至少一种标准样品必须在样品之前洗脱 并且至少一种标准样品必须在样品之后洗脱,然而其它的标准样品在 这两个界限之间。气相色i普仪安装有火焰离子化探测器和O. 52 mmx 16 m熔融硅石毛细管柱,该毛细管柱涂有O.l mm "G2"固定相(二甲基 聚硅氧烷胶)。运载气体是以约IO mL/min的流量流动的氦气。最初, 将该柱维持在35。C的温度下,然后在注入之后立即将温度以5X:/min 的速度增加到5(TC的温度,然后以12'C/min的速度增加到17()iC,然后 以10'C/min的速度从170"C增加到31(TC,并在31(TC下维持18分钟。将
注射口温度维持在约35X:,并且维持该探测器温度在约320'C下。将约 2 p L标准样品溶液注入到色镨仪中,并且记录色谦(随洗脱时间变化 的相对重量分数);对于每个样品溶液重复这一过程。使用对于标准 样品的峰值洗脱时间产生分子量对洗脱时间的校准曲线。然后将这一 校准曲线应用于样品色语以测定分子量分布;Mn是由这一分布计算的 数均分子量。
凝胶渗透色语法(GPC )的原理在"Modern Size Exclusion Liquid Chromatographs" , W. W. Yan, J丄Kirkland和D. D. Bly, J. Wi ley & Sons (1979 )中进行了描述。本发明的烃改性剂的具体规程遵循ASTM D359 3 。 Mn是使用聚苯乙烯标准样品通过应用所制定的校准曲线(分子 量对洗脱时间)计算的数均分子量。流动相是甲苯;对柱设置进行选 择以在样品的整个有价值的洗脱范围内产生线性校准曲线;并将GPC 仪器的温度维持在35。C下。 熔体流动速率
除非另作说明,根据ASTMD 1238在230。C下在2. 16 kg的载荷下测 量熔体流动速率(MFR ) 。 MFR的单位是"g/10 min"或等效的"dg/min"。 密度
通过密度梯度柱如ASTM D1505所述对压塑试样测量密度,该压塑试 样已经^f皮緩慢地冷却到室温(即,在10分钟或更长的时间内)并使其熟 化足够的时间以致密度在+/-0. 001g/cn^内恒定。密度的单位是g/cm3。
机械性能
根据ASTM D2240测定肖氏硬度,包括肖氏A和肖氏D硬度。
室温下的拉伸性能(23土2'C )根据ASTM D638测定,包括拉伸强 度,10、 50、 100和300%模量和断裂能。注塑或压塑拉伸试条是ASTM D638 I型或IV型几何形状,在2英寸/分钟的速度下测试。
室温下的挠曲性能(包括1%正割模量)根据ASTM D790A采用2英 寸支撑间距测定。
缺口艾佐德沖击强度根据由ASTM D256修改的ExxonMobil方法在-18 或-40。C下测定。使用TMI艾佐德沖击试验机。通过将压塑的试条切割成
两半或从注塑ASTM D638 I型拉伸试条中切割出中间部分来制备试样。 维卡软化温度根据ASTM D648在200克载荷下测定。 对伸长至100%或200%伸长率然后使其松弛的样品测定包括50%应 变下的载荷损失和永久变形的弹性。将对应于无载荷变化(或名义上 零栽荷)的十字头之间的距离视为长度L2。夹具之间的原始距离是变 形区的原始长度(Ll)。通过以下公式获得拉伸形变: 拉伸形变- 100 x (L2-Ll) /Ll。
载荷损失定义为在加载和卸载循环的5 0%应变处应力的百分率降低。 色度
采用Hunter Color Quest XE色度计CQX 2391 ( Hunter Associates Laboratories, Inc.)对压塑圆盘测量色度。该试验按照由仪器制造商 开发的规程,参考ASTME1164来进行。测量使用D/65发光体(光源), 10。观察器和处于封闭位置的端口来进行。具有可比的相对结果的其它 色标和测量仪器可以取代这种类型的色度计。关于这里使用的Hunter "B,,标度,0. 0被认为是纯白色。负值表示较蓝的颜色;正值表示较 黄的颜色。与纯白色的偏离随Hunter "B,,标度的绝对值而增加。 一般, 白色聚合物比黄色聚合物更理想。
排放测试
流体在树脂中的持久性采用TGA保留试验来评价。采用 Perkin-Elmer TGA 7来测量样品在氮气氛围中的失重。通过压塑制备 厚度10密尔和重量5毫克的试样,然后放入样品持器内(其位于测试腔 室内,在测试的整个过程中用氮气吹扫)。然后以200X:/min将测试腔 室内的温度从室温陡升到20(TC,然后在200t:下保持120分钟。记录随 时间的重量改变。通过TGA保留率。/。=(总重量%损失)/ (流体的初 始重量分数)来测定120分钟后在树脂中保留的流体的百分率。
动态力学热分析
DMTA (动态力学热分析)研究在熔融之前在包括粘弹区的温度范 围内固态样品随温度的小应变力学响应(松弛行为)。输出是储能模 量(E')和损耗模量(E〃)。储能模量量度弹性响应或材料储存能量
的能力,而损耗模量量度粘性响应或材料耗散能量的能力。E〃/E' (-tan[5])的比率提供了材料的阻尼能力的衡量标准。能量耗散机 理(即松弛模式)显示为tan [ 5 ]中的峰,并且与作为温度的函数的E' 的降低有关。与E'的报道值有关的误差预计约为±10%,这归因于压塑 方法引入的差异度。
使用DMTA测量聚合物组合物的玻璃化转变温度(Tg),这根据损 耗正切最大值的位置来测定。使用的仪器是在拉伸模式下(0. 1%应变, 1 Hz频率和2"C/min力口热速率)的Rheometrics Solid Analyzer RSA II。 该样品在加载之后具有约23 mm x 6. 42 mm x 0. 7 mm的尺寸。在模塑之 后,在环境条件下调理该样品两个星期,然后进行DMTA试验。
熔体流变性
通过配备有25 mm直径平行板的ARES分析器(1998 )测量在190匸 下的动态熔体粘度。在约176。C下模塑厚度为约2mm的样品总共17分钟 的时间(在25吨下,5分钟加热和12分钟冷却)。大多数试验使用具有 10%初始应变的自应变特征。频率为O. 01-100 rad/s。
使用Cross model (例如参见,C.W. Macosco, RHE0L0GY : PRINCIPLES, MEASUREMENTS, AND APPLICATIONS, Wiley-VCH, 1994) 拟合动态剪切粘度(tT)对频率(w )的曲线:
这一模型中的三个参数是:ti。,零剪切粘度;入,平均松弛时间; n。幂定律指数。零剪切粘度是在低频率下流动曲线的牛顿区中平稳状 态下的值,其中动态粘度与频率无关。平均松弛时间对应于剪切变稀 开始时频率的倒数。幂定律指数描述剪切变稀的程度,因为在高频下 流动曲线的斜率的量度接近log ( tT) -log ( co )曲线上的l-n。对于 牛顿流体,n-l并且动态粘度与频率无关。对于在此有价值的聚合物, n差示扫描量热法
使用差示扫描量热法(DCS )测定结晶温度(T。)和熔融温度(Tra)。
使用TA仪器MDSC 2920或PerkinElmer进行这一分析。通常,将6-10mg 模塑聚合物或增塑聚合物封入铝盘中并在室温下装入仪器。通过以IO t7min的加热速率将样品加热到其熔化温度之上至少30X:而获得熔融 数据(第一次加热)。这提供与在模塑条件下熔融行为有关的信息, 这可受热历史以及任何模内取向或应力的影响。然后在这一温度下保 持样品10分钟以破坏其热历史。通过在10'C/min的冷却速率下将样品 从熔融冷却到低于结晶温度至少50。C而获得结晶数据。然后在25'C下 保持样品10分钟,最后在10'C/min下加热以获得附加的熔融数据(第 二次加热)。这提供了在控制热历史后并且不具有潜在模内取向和应 力效应的熔融行为的信息。分析转变开始时和峰温度的吸热熔融转变 (第一次和第二次加热)和放热结晶转变。除非另有规定,在表中报 道的熔融温度是来自第二次加热的峰熔融温度。对于显示了多个峰的 聚合物,报道较高的熔融峰温度。
将(基线校正的)热解曲线下的面积用来测定熔化热(Hf),它 然后可用来计算结晶度。使用189J/g的值作为100。/。的结晶聚丙烯的平 衡熔化热,使用公式[%结晶度-曲线下面积(J/g) /189 ( J/g) ] xioo 来计算百分率结晶度。
尺寸排阻色谱法
分子量分布使用尺寸排阻色谱法(SEC)来表征。分子量(重均分 子量Mw和数均分子量Mn)使用高温尺寸排阻色谱仪(得自Vfaters Corporation或Polymer Laboratories)来观'J定,该色i脊仪安装了差 示折射指数检测器(DRI)、在线光散射检测器和粘度计。以下没有说 明的实验细节(包括怎样校准检测器)在T. Sun, P.Brant,R.R. Chance 和W.W.Graessley,Macromolecules,第34巻,第19期,6812-6820 (2001 )中有述。
使用三根Polymer Laboratories PLgel 10mm Mixed-B柱。标称 流量是O. 5cmVmin,而标称注射体积是300 u L。各输送管线、柱和差 示折射计(DRI检测器)被装在保持于135'C的烘箱内。
用于SEC实验的溶剂通过将6g的丁基化羟基曱苯作为抗氧化剂溶解于4L的Aldrich试剂级l,2,4-三氯苯(TCB)中来制备。该TCB混合物 然后用O. 7Mm玻璃预滤器过滤,随后用O. 1 ym特氟隆过滤器过滤。然 后将TCB在进入SEC之前用在线脱气器脱气。
聚合物溶液通过将干燥聚合物投入到玻璃容器内,添加所需量的 TCB,然后在连续搅拌下将该混合物在160'C下加热约2小时来制备。所 有量按重量测定。用于表示聚合物浓度的TCB密度(质量/单位体积) 在室温下是l. 463g/ml,在135。C下是1. 324g/ml。注射浓度是l. 0-2. Omg/ml,其中下限浓度用于较高分子量样品。
在测试各样品之前,吹扫DRI检测器和注射器。然后将装置中的流 量增加到O, 5ml/min,并且在注入第一样品之前让DRI稳定8 - 9小时。 LS激光器在测试样品之前打开1 - 1. 5小时。
在色谱仪的每一位置处的浓度c使用以下方程式由即基线减去的 DRI信号I,来计算:
formula see original document page 85其中K则是通过校准DRI确定的常数,以及(dn/dc)与以下对于LS 分析所述的相同。在SEC方法的该说明中的参数单位应使得浓度以 g/cii^表示,分子量以g/mol表示,和特性粘度以dL/g表示。
所使用的光散射检测器是Wyatt Technology High Temperature mini-DAWN。在色i普仪的各个位置处的聚合物分子量M通过使用静态光 散射的Zimm模型分析LS输出来测定(M. B. Huglin, LIGHT SCATTERING FROM POLYMER SOLUTIONS,Academic Press,1971)
formula see original document page 85
其中AR( 6 )是测定的在散射角e下的超瑞利散射强度,c是由DRI
分析测定的聚合物浓度,A2是第二位力系数,p ( e )是(在以上参考
文献中所述的)单分散无规巻曲的形态因子,以及K。是系统的光学常 数:
formula see original document page 85
其中Na是阿伏伽徳罗数值,以及(dn/dc )是系统的折射指数增量。 在135。C和入- 69011111的情况下,TCB的折射指数n- 1. 500。另外,丙烯 聚合物的A2 = 0. 0006和(dn/dc ) - 0. 104。
使用Viscotek Corporation高温粘度计,其具有以带有两个压力 传感器的惠斯通电桥构型配置的四根毛细管。 一个传感器测量横跨检 测器的总压降,位于桥两侧的另一个传感器用于测定压差。流经粘度 计的溶液的比粘度n油它们的输出来计算。在色谦仪的各个位置处的 特性粘度[ti ]由以下方程式计算:
Tis = c[n] +0.3(c[ti〗)2
其中c由DRI输出来测定。
支化指数(g')使用SEC-DRI-LS-VIS方法的输出如下所示进行计 算。样品的平均特性粘度[t1]^通过下式计算:
其中总和是在积分界限之间的色谱层(s 1 i ce) i上进行的。支化指 数g'被定义为:
,—h]avg
其中丙烯聚合物的k- 0. 0002288, a = 0. 705;以及丁烯聚合物的 k-0. 00018和a = 0. 7。 Mv是基于由LS分析测定的分子量的粘均分子量。 "C-NMR光镨
聚合物微结构通过"C-NMR光镨法测定,包括全同立构和间同立构 二单元组([m]和[r]),三单元组([mm]和[rr])和五单元組([mmmm] 和[rrrr])的浓度。将样品溶解在d广l, 1, 2, 2-四氯乙烷中。使用75或 100MHz的NMR光镨仪在125 C下记录光语。聚合物共振峰定位在 rammm=2l. 8ppm。在聚合物用NMR的表征中涉及的计算按照F. A. Bovey在
"Polymer Conformation and Configuration" (Academic Press, New York 1969 )中的著作和J. Randal 1在 "Polymer Sequence Determination, 13C—NMR Method" ( Academic Press, New York, 1977 ) 中的著作进行。长度为2的亚甲基序列的百分率((CH2) 2% )如下计 算:在14-18ppm之间的甲基碳的积分(它们在浓度上等于长度为2的序 列中的亚甲基数)除以在45-49ppm之间的长度为l的亚曱基序列的积分 和在14-18ppm之间的甲基碳的积分的总和,再乘以IOO。这是在2或2 以上的序列中含有的亚甲基的量的最小计算值,因为大于2的亚曱基序 列已经被排除。以H. N. Cheng和J. A. Ewen , Mak顧ol. Chem. 1989, 190, 1931为基础来确定。
测定共混物中NFP含量的方法
使用下述NMR方法测定共混物中NFP含量(wt% )。这是溶液型方法, 该方法包括构造测量参数随NFP浓度的校准曲线(或标定曲线组)。使
备校准共混物。这组校准物必须具有至少五个,并且包括纯聚合物以 及至少一种NFP浓度,该浓度大于对于所研究的共混物而言的最大值但 是不大于50wt。/。的NFP。在与校准物相同的条件下分析所研究的共混物, 通过应用模型来测定NFP含量。
测定共混物中NFP的量的方法是高温溶液相13C核磁共振 (HTS-CNMR)。使用纯聚合物和纯NFP的基准镨线以及一组校准共混物 (即,由纯聚合物和NFP在已知的NFP w"下制备)的i普线来对组合物进 行测定。分析该谦线以测定一组随改性剂含量的增加强度单调增加或降 低的一个或多个判断共振或共振群。将相应的峰积分并计算它们随NFP 含量(wt%)对总积分的比例贡献以产生一组标定曲线。使用这些标定曲 线开发化学统计学模型以提供计算改性剂含量的方法。i^择判断共振的 数目以允许该模型来预计在校准范围内精度为lwty。或更高的NFP含量。对 于化学统计学和如何开发化学统计学模型的概述,参见Richard Kramer 的Chemometric Techniques for Quantitative Analysis ( Marcel Dekker,1998 )。然后对未知浓度的共混物进行与对校准物使用的相同 HTS-CNMR程序并根据该模型分析结果以测定NFP wt%。
典型的HTS-CNMR程序如下。在l, 1, 2, 2-四氯乙烷-^中制备样品, 其中添加乙酰丙酮合铬[Cr(acac)3]作为松弛剂以加速数据釆集。原料
溶剂中Cr(acac)3浓度约为15tng/ml。样品浓度为10-15wt%。在Varian UnityPlus 500上使用10mm宽带探针在120X:下累积15, OOO个瞬态的自 由感应衰变。用90。碳激发脉沖和反相栅WALTZ-16质子脱偶合获得镨 线。使用约1秒的采集时间和3. 5秒的再循环延迟以允许定量积分。可 以调节溶剂选择和样品浓度来适应不同的溶解度和使基于共混物特定 组成的光镨干扰减小到最低。用于CNMR技术的概述,参见Carbon-13 画R Spectroscopy: High—Resolution Methods and Applications in Organic Chemistry and Biochemistry,第三版,Eberhard Breitmaier 和Wolfgang Voelter (VCH, 1990 )。
实施例
参考以下实施例和表格可以更好地理解本发明,但不意在对本发 明进行限制。用于这些实施例的聚合物和NFP在表1和2中进行了描述。 样品制备方法
通过将所需的组合物共混,接着压塑或注塑制备样品。 共混
使用Brabender将本发明的组分共混。程序包括:在加热的 C.W. Brabender Instruments Plasticorder中将聚合物粒料与增塑剂混 合,以获得具有所需增塑剂浓度的均匀熔体。该Brabender安装了 Prep-Mixer头(约200cW体积)和辊式叶片。操作温度在聚合物的熔点 之上,通常在180 - 200'C的范围内。聚合物首先在Brabender中在60RPM 下熔融。然后,在混合的同时,緩慢添加增塑剂,以防止在熔融聚合物 中汇集。然后在氮气吹扫下,将共混物在60RPM下混合5分钟。打开 Brabender,从混合头和叶片中尽可能快地排出熔体,并使之固化。对于 后来进行注塑的那些共混物,采用铡断机将由Brabender获得的物料碎片 切割成更小的碎片,然后采用WUey Mill研磨成甚至更小的碎片。
压塑
以下是典型压塑规程的说明。将所要模制的材料在350下(177。C ) 下在没有压缩载荷的情况下预热5分钟。然后施加25吨压缩载荷并保持
6分钟,然后根据ASTM D4703-03在15'C/min下开始控制冷却。 注塑
按照ASTM D4101采用Nissei (20吨)注塑设备模制ASTM系列拉伸 试条、挠曲试条和沖击圆盘,其中具有以下偏差:ASTM D638 IV型拉 伸试条和ASTM D790挠曲试条采用40。C的模塑温度和30秒的注塑时间 来模制。
实施例1-16
增塑丙烯塑性体1和2的压塑部件性能在表3、 4和5中示出。 实施例16-61
由聚丙烯(HPP、 mPP或ICP)、丙烯塑性体和增塑剂构成的组合物 的压塑部件性能在表6、 7、 8、 9和10中示出。
三组分组合物在设计最终产品中带来较大的柔韧性。如表7-l0所 示,通过改变组合物,可以配制具有各种拉伸强度、刚性、上限工作 温度和拉伸形变值同时维持相同硬度的共混物。可以选择性能的组合 以达到特定的终端使用要求。
实施例62-65
表ll给出用SpectraSyn IO增塑的从HPP为主的HPP/丙烯塑性体1 共混物的注塑部件性能。提高增塑剂含量,增加该共混物的柔韧性和 改进了该共混物的低温沖击。
实施例66-68
表12比较了具有60°/。的SpectraSyn 10、 Sunpar 150和Sunpar 2280 的丙烯塑性体l的性能。表l.实施例中使用的丙烯聚合物
table see original document page 90表2.实施例中使用的NFP和它们的性能
table see original document page 91表4.实施例9-13的压塑部件性能
table see original document page 92表5.实施例14-16的压塑部件性能
table see original document page 93 表6.实施例17-21的压塑部件性能table see original document page 94表7.实施例22-31的压塑部件性能实施例 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
金属茂pp 28.3 20.0 36.7 20.0 53.3 45.0 28.3 70-0 45.0 20.0
丙烯塑性体1 28,3 70.0 36.7 20.0 28.3 45.0 53.3 20.0 20.0 45.0
SpectraSyn 10 43.3 10.0 26,7 60.0 18.3 10.0 18.3 10.0 35.0 35.0
熔体流动速率 130.0 5.4 26.0 866.0 19.1 8.4 12.8 13.6 944 47.8
(dg/min)
肖氏A硬度 73 70 85 51 86 87 74 86 84 55
拉伸性能
拉伸强度(MPa) 6.3 15,9 13.5 1.4 15.3 19.6 15.5 21.0 8.6 8.3
断裂应变(W 809 1561 1164 174 747 1177 1415 205 303 1377
10%模量(MPa ) 1.5 1.1 4.1 0.4 10.0 7.8 2.0 20.3 5.1 0.5
50%模量(MPa) 2.8 2.2 6.0 U 11.9 9.6 3.4 17.5 7.4 1.2
100%模量(MPa) 3.3 2.6 6.6 1.4 11.6 9.9 4.2 16.4 8.0 1.6
300%才莫量(MPa) 4.4 4.2 7.7 - 11.9 10.8 6.2 - 7.0 2.6
挠曲性能
1%正割模量 4402 2736 13390 753 42007 31784 5014 91017 17116 1416
(psi)
在200克载荷下 88.8 48.2 130 47.1 144.2 140.8 54.5 148.3 137.8 43.7
的维卡软化温度
(x:)
冲击性能
在-18iC的缺口艾佐德- - - - 3.60 15.30 - 0.72 2.30 -
在-40X:下的缺口 - 0.62 12.54 - 1.72 1.99 15.14 Q.46 1,64 -
艾佐德(fWb/in)
弹性
奉50%应变下的 92.4 69.9 90.8 92.6 97.8 95.0 83.4 100.0 97.2 79.9
栽荷损失(%)
永久形变(%) 27.7 12.5 30.3 25.3 59.2 37.4 23.0 57.8 39.1 16.6
表8.实施例32-41的压塑部件性能
table see original document page 96表9.实施例42-51的压塑部件性能table see original document page 97table see original document page 98表ll.实施例62-65的注塑部件性能table see original document page 99table see original document page 100本文描述的所有文件,包括任何优先权文件和/或试验程序都在与 本文一致的程度下引入供参考。从上述概述和特定的实施方案可以明 白,虽然已经说明并描述了本发明的形式,但是不脱离本发明精神和 范围的情况下可以作出各种修改。因此,不希望本发明由此受到限制。
高效检索全球专利
专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。
申请试用
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。
申请试用
该功能需要专业版企业版VIP权限,您可以:
您也可以联系官方QQ: 2157717237 电话: 13264338900