CN100567377C - 包含乙烯/α-烯烃共聚物的薄膜和其在医疗或卫生应用上的用途 - Google Patents

包含乙烯/α-烯烃共聚物的薄膜和其在医疗或卫生应用上的用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种薄膜，所述薄膜包含乙烯/α-烯烃共聚物和热塑性弹性体的组合物。所述热塑性弹性体是例如苯乙烯或聚烯烃基热塑性弹性体。优选的是，所述热塑性弹性体是包含聚烯烃和橡胶的聚烯烃基热塑性弹性体，其中，通过使用固化剂将所述橡胶动态硫化。所述乙烯/α-烯烃共聚物具有约0.88到约0.91g/cm3的密度，且包含90-65重量份乙烯和10-35重量份具有3到8个碳原子的α-烯烃。所述薄膜包含35-80重量份乙烯/α-烯烃共聚物和65-20重量份动态硫化热塑性弹性体，其中，所述重量份是基于100重量份所述乙烯/α-烯烃共聚物和所述热塑性弹性体。本发明还涉及所述薄膜在尿布、绷带、手套、手术用帷帘、医院用亚麻布、产后束腰带、场所面板复合材料或场所标签上的用途。

Description

包含乙烯/α-烯烃共聚物的薄膜和其在医疗或卫生应用上的用途
本发明涉及一种包含乙烯/α-烯烃共聚物的薄膜。本发明还涉及包含乙烯/α-烯烃共聚物的薄膜在轻触(soft touch)、医疗或卫生应用上的用途。
由US-A-5464905已知包含乙烯/α-烯烃共聚物的薄膜。US-A-5464905中描述了如果由乙烯/α-烯烃共聚物以高速模制薄膜，那么为了进行高速模制而避免波动或泡沫破裂，不得不使用具有高熔体张力的乙烯/α-烯烃共聚物。而且，已知，如果选择分子量分布(MWD)为2或更窄的乙烯/α-烯烃共聚物，那么得到优异的透明性，但加工效率较低。另一方面，如果选择分子量分布(MWD)为3或更宽的乙烯/α-烯烃共聚物，那么该膜的加工性能较高但透明度较低。实际上，现有技术表明，得到包含乙烯/α-烯烃共聚物、具有优异性能的薄膜很困难。
本发明的目的在于提供一种包含乙烯/α-烯烃共聚物、具有改进性能的薄膜。
由一种包含乙烯/α-烯烃共聚物和包含橡胶和聚烯烃的动态硫化弹性体的组合物的薄膜实现该目的，其中，聚烯烃与乙烯/α-烯烃共聚物的重量比小于或等于0.6。
惊异的是，已经发现，包含这种组合物的薄膜具有改进的弹性性质。该薄膜的拉伸永久变形减小，且应力应变性质更好。
根据本发明的薄膜的另一个优点在于，该薄膜具有非常平坦、柔滑的表面，所以该膜非常适于医疗或卫生应用。根据本发明的薄膜的另一个优点在于，在弄皱后，该薄膜的皱折较少。
根据本发明的薄膜中的乙烯/α-烯烃共聚物例如指一类密度小于约0.93g/cm3，分子量(Mw)大于约20000g/mol的乙烯基共聚物。乙烯/α-烯烃共聚物优选具有约0.86到约0.92g/cm3的密度。更优选的是，乙烯/α-烯烃共聚物的密度为约0.88到约0.91g/cm3。
根据本发明的乙烯/α-烯烃共聚物例如包含95到67重量份的乙烯和5到33重量份具有3到8个碳原子的α-烯烃。优选的是，乙烯/α-烯烃共聚物包含92到65重量份乙烯和8到35重量份具有3到8个碳原子的α-烯烃。更优选的是，乙烯/α-烯烃共聚物包含90到65重量份乙烯和10到35重量份具有3到8个碳原子的α-烯烃。具有3到8个碳原子的α-烯烃的实例包括，丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯和1-辛烯。优选的是，1-丁烯和1-辛烯用作α-烯烃。商业可得共聚物是例如EXACTTM或ENGAGETM。
乙烯/α-烯烃共聚物的实例包括，乙烯/1-丁烯、乙烯/1-戊烯、乙烯/1-己烯、乙烯/1-辛烯和乙烯/2-降冰片烯。乙烯α-烯烃共聚物可以具有例如从1.5到3，优选具有从1.8到3.0，更优选具有从1.9到2.8的窄分子量分布。窄分子量分布可以通过使用一种其中使用单一活性点催化剂(包含例如茂金属催化剂)的聚合体系来实现。
本发明的乙烯/α-烯烃共聚物的熔融峰温度例如小于120℃。更优选的是约55-100℃。
根据本发明的薄膜中的热塑性弹性体是动态硫化的，且包含橡胶和聚烯烃。
聚烯烃的实例是乙烯或丙烯的均聚物、乙烯和丙烯的共聚物、乙烯和具有4-20个碳原子的α-烯烃的共聚物或丙烯和具有4-20个碳原子的α-烯烃的共聚物。在共聚物的情况下，所述共聚物中的丙烯含量优选的是至少75wt％。可以采用Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂或采用其它单一活性点催化剂制备聚烯烃均聚物和共聚物。优选的是，聚丙烯、聚乙烯或其混合物用作聚烯烃。更优选的是，聚丙烯用作聚烯烃。聚丙烯可以是线性的或枝化的。优选的是，使用线性聚丙烯。聚丙烯的熔体流动指数(MFI)优选的是在0.1和50之间，更优选的是在0.3-20之间(根据ISO标准1133(230℃；2.16kg负载))。
聚烯烃的量相对于热塑性弹性体的总重量例如小于15重量％。优选的是，聚烯烃的量相对于热塑性弹性体的总重量在1-12重量％之间，更优选的是在5-9重量％之间。
适用于根据本发明的聚烯烃基热塑性弹性体中的橡胶的实例是乙烯-丙烯共聚物(此后称为EPM)、乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物(此后称为EPDM)、苯乙烯丁二烯橡胶、腈丁二烯橡胶、异丁烯-异戊二烯橡胶、苯乙烯-乙烯/苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、丁基橡胶、异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物或溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物、天然橡胶或这些的混合物。
优选的是，EPDM或EPM用作橡胶。最优选的是，EPDM用作橡胶。EPDM优选包含50-70重量份乙烯单体单元，48-30重量份得自α-烯烃的单体单元和2-12重量份得自非共扼二烯烃的单体单元。优选使用丙烯作为α-烯烃。优选使用二环戊二烯(DCPD)、5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)或乙烯基降冰片烯(VNB)作为非共轭二烯烃。
在例如硫、含硫化合物、金属氧化物、马来酰亚胺、苯酚树脂或过氧化物的固化剂的存在下动态硫化橡胶。这些固化剂是本领域所已知的，且在例如US-A-5100947中有描述。还可以使用硅氧烷化合物作为固化剂，实例是氢硅烷或乙烯基烷氧基硅烷。根据本发明的薄膜中的橡胶优选采用过氧化物作为固化剂硫化。合适的过氧化物的实例是有机过氧化物，例如二枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-(2，5-叔丁基过氧)己烷、1，3-二(叔丁基过氧异丙基)苯、1，1-二(叔丁基过氧)-2，3，5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酰、2，4-二氯苯甲酰过氧化物、过苯甲酸叔丁酯、过氧异丙基碳酸叔丁酯、过氧化二乙酰、过氧化月桂酰、叔丁基枯基过氧化物。
过氧化物的量相对于热塑性弹性体的总重量优选的是0.02-5重量％，更优选的是0.05-2重量％。由过氧化物硫化热塑性弹性体制备的薄膜具有良好的透明度。
橡胶的硫化度可以由凝胶含量表示。凝胶含量是浸泡在橡胶的有机溶剂中的样品的未溶橡胶和橡胶总量(以重量计)的比率。US-A-5100947中描述了测量凝胶含量的方法。此处，室温下，将样品浸泡在橡胶的有机溶剂中48小时。在将浸泡之前的样品和其残余物称重以后，可以根据已知的在热塑性弹性体组合物中的所有组分的相对量计算不溶弹性体量和弹性体总量。在根据本发明的动态硫化聚烯烃基热塑性弹性体中的橡胶至少部分硫化，且具有例如60和100％之间的凝胶含量。
优选的是，橡胶硫化到凝胶含量高于70％。更优选的是，硫化到凝胶含量高于90％。甚至更优选的是，橡胶硫化到凝胶含量至少95％。最优选的是，橡胶硫化到凝胶含量约100％。
可以通过将聚烯烃、橡胶和任选的本领域技术人员通常采用的添加剂熔融混合和捏合制备动态硫化热塑性弹性体。熔融混合和捏合可以在传统的混合装置中实施，例如辊炼机、Banbury混合器、Brabender混合器、例如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机的连续混合器等。优选的是，熔融混合在双螺杆挤出机中实施。在将聚烯烃、橡胶和任选的添加剂适当分散以后，添加硫化剂开始动态硫化。在本发明的薄膜中的动态硫化热塑性弹性体还可以通过将聚烯烃、橡胶和任选的添加剂熔融混合通过一步制备。通过一步意味着，用加料器将聚烯烃、橡胶、固化剂和任选的其它添加剂同时加到连续混合器中。在硫化之前、期间或以后，例如可以加入油。然而，油也可以一部分在硫化以前和一部分在硫化后添加。优选的是，在硫化以后添加油。动态硫化热塑性弹性体的硬度例如小于55 shore A。优选的是，硬度小于50shore A。更优选的是，硬度小于45shore A。
可以通过将热塑性弹性体和乙烯/α-烯烃共聚物的母料熔融混合并捏合来制备包含乙烯/α-烯烃共聚物和动态硫化热塑性弹性体的组合物。还可以通过制备动态硫化热塑性弹性体并在硫化之前、期间或以后添加乙烯/α-烯烃共聚物来制备组合物。
在根据本发明的薄膜中的热塑性弹性体任选包含常用添加剂。这些添加剂的实例是增强和非增强填料、增塑剂、抗氧剂、稳定剂、油、抗静电剂、石蜡、发泡剂、颜料、阻燃剂和其它已知试剂，在Rubber WorldMagazine Blue Book和Gaether等的Plastics Additives Handbook(Hanser1990)中描述了这些添加剂。合适的填料的实例是碳酸钙、粘土、硅土、云母、二氧化钛和碳。
合适油的实例是由石油馏分得到的石蜡油、环烷油、芳族油。可以使用例如SunparTM油作为石蜡油。也可以使用高氢化油，其中，芳族化合物的浓度优选的是小于4wt％，极性化合物的浓度小于0.3wt％。这种油的实例是由美国的Pennzoil提供的PennzUltraTM 1199。可以任选添加的另一种添加剂是Lewis碱，例如金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐、或水滑石。
可以在制备热塑性弹性体期间任选地添加添加剂。待添加的添加剂用量是本领域技术人员所已知的。优选的是，以添加剂的用量不损坏薄膜性质的方式来选择用量。
根据本发明的薄膜可以通过例如吹塑膜或铸膜工艺的传统方法来加工。
薄膜例如包括具有单层结构或者具有通过共挤出或层压或挤出涂覆所形成的多层结构的吹塑膜或铸膜。将乙烯/α-烯烃共聚物和热塑性弹性体的组合物优选以熔融状态通过平模挤出，然后将其冷却形成片材或铸膜。可替换的是，将组合物以熔融状态通过环模挤出，然后将其吹制并冷却形成管膜。可以将该管膜沿轴向切开，并将其展开形成平膜。本发明的膜可以是非取向、单轴取向或双轴取向的。
本发明的薄膜可以是单层或多层膜。多层膜可以包括一层或多层由本发明的组合物形成膜。通常，根据本发明的薄膜的厚度范围为20-500微米。优选的是，薄膜的厚度范围为35-200微米。
可以通过本领域所公知的方法形成多层膜。如果全部各层是聚合物，那么可以通过共挤出供料块和模具组件共挤出聚合物以产生具有两层或多层粘合到一起但组分不同的薄膜。挤出涂覆也可以形成多层膜，其中通过挤出涂覆，当聚合物从模具中出来以后，基材与热熔融聚合物接触。
组合两层或多层如以上所描述制备的单层膜也可以形成多层膜。可以用粘合剂或通过施加热和压力，将所形成的膜的各层粘合到一起。
根据本发明的薄膜可以包含30-90重量份乙烯/α-烯烃共聚物和70-10重量份热塑性弹性体，其中，所述重量份是基于100重量份的乙烯/α-烯烃共聚物和热塑性弹性体。优选的是，薄膜包含40-85重量份乙烯/α-烯烃共聚物和60-15重量份热塑性弹性体，其中，所述重量份是基于100重量份的乙烯/α-烯烃共聚物和热塑性弹性体。甚至更优选的是，薄膜可以包含50-80重量份乙烯/α-烯烃共聚物和50-20重量份热塑性弹性体，其中，所述重量份是基于100重量份的乙烯/α-烯烃共聚物和热塑性弹性体。
本发明的优选实施方案是包含乙烯/α-烯烃共聚物和含橡胶和聚丙烯的动态硫化热塑性弹性体的组合物的薄膜，其中聚丙烯与乙烯/α-烯烃共聚物的重量比小于或等于0.6。甚至更优选的是包含乙烯/α-烯烃共聚物和含橡胶和聚丙烯的动态硫化热塑性弹性体的组合物的薄膜，其中聚丙烯与乙烯/α-烯烃共聚物的重量比小于或等于0.5。已经发现，该组合物给薄膜提供了非常优异的性质，例如撕裂强度、良好的密封性能、优异的透明度和减小的伸长永久形变。
本发明还涉及根据本发明的薄膜在轻触应用，例如尿布、绷带、手套、手术用帷帘、医院用亚麻布、产后束腰带的卫生或医疗应用，场所面板(site panel)复合材料，场所标签(site taps)，把手，按钮，汽车零件，牙刷柄，鞋底，皮革，玩具，酒瓶塞子，衬垫，设备模型等中的用途。
通过以下实施例和对比实验阐明本发明，但不局限于此。
使用ASTM D 5459测试确定拉伸缠绕膜的弹性回复和永久形变，该测试使用以下条件：
负载施加循环点：100％
等候时间：60s
负载去除点的回复周期：180s
循环速度：127mm/min。
实施例I
将硬度为30shore A(SARLINK 6135EF)的动态硫化热塑性弹性体与乙烯/丁烯共聚物(EXACT 8201)以60∶40重量比共混。通过吹塑将该共混物加工形成厚度为60微米的弹性薄膜。在将薄膜沿X和Y向拉伸100％后，测量停留300s后的永久变形。同时测量拉伸所需的拉伸应力。结果示于在表1中。
实施例II
将硬度为30shore A(SARLINK 6135EF)的动态硫化热塑性弹性体与乙烯/丁烯共聚物(EXACT 8201)以80∶20重量比共混。通过吹塑将该共混物加工形成厚度为60微米的弹性薄膜。在将薄膜沿X和Y向拉伸100％后，测量停留300s后的永久变形。同时测量拉伸所需的拉伸应力。结果示于在表1中。
对比实验A
通过吹塑将乙烯-丁烯共聚物EXACT 8201加工形成厚度为60微米的弹性薄膜。在将薄膜沿X和Y向拉伸100％后，测量停留300s后的永久变形。同时测量拉伸所需的拉伸应力。结果示于在表1中。
表1
 实施例I   实施例II  对比实验A
  永久变形X(％)  10   15  20
  永久变形Y(％)  15   20  30
  拉伸应变X(MPa)  10   30  100
  拉伸应变Y(MPa)  7   20  80
由上表可以看出，添加动态硫化热塑性弹性体使沿X和Y向的永久变形与对比实验A相比分别改善了100％(实施例I)和50％(实施例II)。而且，拉伸包含动态硫化热塑性弹性体的薄膜所需的力相当小。即使在将薄膜一起弄皱数次后，实施例1和2所制造的薄膜仍具有优异的柔滑感和平滑的外观。

Claims (9)

1.一种薄膜，所述薄膜包含乙烯/α-烯烃共聚物和含橡胶和聚烯烃的动态硫化热塑性弹性体的组合物，其中，聚烯烃与乙烯/α-烯烃共聚物的重量比小于或等于0.6，其中，所述聚烯烃是乙烯或丙烯的均聚物、乙烯和丙烯的共聚物、乙烯和具有4-20个碳原子的α-烯烃的共聚物或丙烯和具有4-20个碳原子的α-烯烃的共聚物，所述橡胶是乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物、或苯乙烯-乙烯/苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。
2.如权利要求1所述的薄膜，其中，所述聚烯烃与乙烯/α-烯烃共聚物的重量比小于或等于0.5。
3.如权利要求1-2中任意一项所述的包含组合物的薄膜，其中，所述动态硫化热塑性弹性体的硬度小于55shore A。
4.如权利要求1所述的包含组合物的薄膜，其中，所述聚烯烃的量相对于所述热塑性弹性体的总重量小于15重量％。
5.如权利要求4所述的包含组合物的薄膜，其中，所述聚烯烃是聚丙烯。
6.如权利要求1或2所述的薄膜，所述薄膜包含35-80重量份的乙烯/α-烯烃共聚物和65-20重量份动态硫化热塑性弹性体。
7.如权利要求1所述的薄膜，其中，所述乙烯/α-烯烃共聚物的密度为0.86到0.92g/cm3。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的薄膜在轻触应用、消费品应用、医疗应用和卫生应用中的用途。
9.如权利要求1-7中任意一项所述的薄膜在尿布、绷带、手套、手术用帷帘、医院用亚麻布、产后束腰带、场所面板复合材料或场所标签中的用途。
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