CN101277987A - 由乙烯/α-烯烃共聚体制备的聚合物掺合物以及由其制备的挠性模制品 - Google Patents
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Abstract
聚合物掺合物包含1)至少一种乙烯/α-烯烃共聚体,及2)至少一种聚烯烃,或至少一种苯乙烯系嵌段共聚物,或其混合物。这些聚烯烃不受限地包含高熔体强度高密度聚乙烯,及高熔体强度聚丙烯。乙烯/α-烯烃共聚体是含有至少一硬嵌段及至少一软嵌段的无规嵌段共聚物。聚烯烃可为均聚物或共聚体。形成的聚合物掺合物可用来制备挠性模制品。
Description
技术领域
本发明涉及包含至少一种乙烯/α-烯烃共聚体及至少一种聚烯烃的聚合物掺合物,该掺合物的制备方法,及由该掺合物制得的模制品。
背景技术
仅在美国耐用性物品的制备每年消耗数百万吨的塑料。耐用性物品是在各种市场(例如,汽车、建筑结构、医药、食品及饮料、电、器具、商用机器及消费市场)发现能长期使用的制备产物。在这些市场的某些应用需使用挠性的聚合物或聚合物掺合物。这些应用不受限地包含玩具、把手、软触柄、保险杆磨擦条、地板、汽车地板垫、车轮、脚轮、家具及器具的脚、附属物、密封件、垫片(静态及动态的垫片)、汽车车门、保险杆饰带、烤架组件、摇椅板、软管、衬里、办公室用品、密封件、衬材、隔膜、管件、盖子、栓塞、柱塞顶端、传送系统、厨房制品、鞋子、鞋子气囊,及鞋底。
对于耐用性物品应用,聚合物或聚合物掺合物所需地拥有良好的加工性(例如,可模塑性)、吸引人的外观(例如,透明或可着色)、适合的表面性质(例如,与基材的良好粘着性、橡胶状的感觉,不发粘及良好的印刷性),及良好的机械性质组合(例如,挠性、耐热性、耐磨性及/或耐刮性、韧性、拉伸强度,压缩变定)。拥有用于耐用性物品的适合性质的某些聚合物包含挠性聚氯乙烯(f-PVC)、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(SBS)、聚(苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯)(SEBS)、热塑性硫化物(TPV)、热塑性聚(氨酯)(TPU),及聚烯烃,例如,聚烯烃均聚物,及聚烯烃共聚体。
某些聚烯烃(例如,聚丙烯(PP)及低密度聚乙烯(LDPE))发现因其易于成型、良好耐热性及机械性质而广泛可接受地用于耐用性物品应用。另外,许多以聚烯烃及其它聚合物的掺合物为主的组合物已被发展而符合制备耐用性物品的零件所需的需求。例如,聚丙烯及聚乙烯的掺合物可用来制备用于人造草皮应用的纤维。
另外,包含某些聚烯烃均聚物或聚烯烃共聚体的某些挠性聚合物可能为粘性,其在某些方法或应用中是不需要的性质。一般地,例如脂肪酸酰胺、蜡或其它非粘性聚合物的添加剂可与这些挠性聚合物混合以降低其粘性。但是,这些添加剂仅在一定程度上有效,且已知其本身具有某些不需要的性质。
虽然可获得各种聚烯烃及其掺合物,但仍需要具有改良性质及性能特性的新颖聚合物或新颖的聚合物掺合物。
发明内容
前述需求通过本发明的各种方面来满足。一方面,本发明涉及一种聚合物掺合物,其包含至少一种乙烯/α-烯烃共聚体,及一或多种另外的聚合物。该另外的聚合物可为聚烯烃、苯乙烯系嵌段共聚物、聚氯乙烯、热塑性聚氨酯等。在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体具有约1.7至约3.5的Mw/Mn,至少一个熔点(Tm,℃)及密度(d,克/立方厘米),其中,Tm及d的数值对应于下列关系式:
Tm≥-2002.9+4538.5(d)-2422.2(d)2。
在另一个实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体具有约1.7至约3.5的Mw/Mn,且特征在于熔化热(ΔH,J/g)及以最高DSC峰及最高CRYSTAF峰间的温度差而定义的Δ量(ΔT,℃),其中,ΔT与ΔH的数值具有下列关系式:
对于ΔH大于0且最高达130 J/g时,ΔT>-0.1299(ΔH)+62.81
对于ΔH大于130 J/g时,ΔT≥48℃,
其中,使用至少5%的累积聚合物确定该CRYSTAF峰,且若小于5%的该聚合物具有可辨别的CRTSTAF峰时,则CRYSTAF温度为30℃。
在另一个实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体的特征在于在300%应变及1周期下,以该乙烯/α-烯烃共聚体的压模成型膜测量得到弹性回复(Re,%),且具有密度(d,克/立方厘米),其中,当乙烯/α-烯烃共聚体基本上无交联相时,Re及d的数值满足下列关系式:
Re>1481-1629(d)。
在另一个实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体具有于使用TREF分级时于40℃与130℃间洗脱的分子级分,其特征在于该分子级分具有比在相同温度间洗脱的可比的无规乙烯共聚体级分高至少5%的摩尔共聚单体含量,其中,该可比的无规乙烯共聚体具有相同的共聚单体,且具有乙烯/α-烯烃共聚体的10%以内的熔体指数、密度及摩尔共聚单体含量(以整个聚合物计)。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体的特征在于25℃时的储能模量,G’(25℃),及100℃时的储能模量,G’(100℃),其中,G’(25℃)对G’(100℃)之比为约1∶1至约10∶1。
在另一个实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体具有于使用TREF分级时于40℃与130℃间洗脱的至少一个分子级分,其特征在于该分子级分具有至少0.5至最高达约1的嵌段指数,及大于约1.3的分子量分布(Mw/Mn)。在另一个实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体具有大于0且最高达约1.0的平均嵌段指数,及大于约1.3的分子量分布(Mw/Mn)。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体中的α-烯烃是苯乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯、降冰片烯、1-癸烯、1,5-己二烯,或其混合物。
在另一个实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体以总组合物的约5重量%至约95重量%的范围存在。
在另一个实施方案中,聚烯烃是烯烃均聚物、烯烃共聚物、烯烃三元共聚物,或其混合物。
在另一个实施方案中,另外的聚合物不受限地包含高熔体强度聚丙烯、高熔体强度高密度聚乙烯、乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯/丙烯/二烯的三元共聚物、苯乙烯-乙烯-共-(丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物,或其混合物。
在另一个实施方案中,聚合物掺合物进一步包含至少一种添加剂,其某些例子可为滑动剂、防粘连剂、增塑剂、油、抗氧化剂、紫外线稳定剂、着色剂或颜料、填料、润滑剂、防雾剂、流动性助剂、偶联剂、交联剂、成核剂、表面活性剂、溶剂、阻燃剂、抗静电剂,或其混合物。
另一方面,本发明涉及包含本文揭露的聚合物掺合物的挠性模制品。在某些实施方案中,该挠性模制品包含玩具、把手、软触柄、保险杆磨擦条、地板、汽车地板垫、车轮、脚轮、家具及器具的脚、附属物、密封件、垫片(静态及动态垫片)、汽车车门、保险杆饰带、烤架组件、摇椅板、软管、衬里、办公室用品、密封件、衬材、隔膜、管件、盖子、栓塞、柱塞顶端、传送系统、厨房制品、鞋子、鞋子气囊、鞋底,及其组合的制品。
附图说明
图1显示本发明聚合物(以菱形表示)与传统无规共聚物(以圆形表示)及齐格勒-纳塔共聚物(以三角形表示)的熔点/密度关系。
图2显示作为各种聚合物的DSC熔融焓的函数的ΔDSC-CRYSTAF的作图。菱形表示无规乙烯/辛烯共聚物;矩形表示聚合物实施例1-4;三角形表示聚合物实施例5-9;且圆形表示聚合物实施例10-19。符号”X”表示聚合物比较例A*-F*。
图3显示密度对由本发明共聚体(以矩形及圆形表示)及传统共聚物(以三角形表示,其是各种Dow聚合物)制得的非取向膜的弹性回复的作用。矩形表示本发明的乙烯/丁烯共聚物;且圆形表示本发明的乙烯/辛烯共聚物。
图4是实施例5(以圆形表示)及比较聚合物比较例E*及F*(以符号“X”表示)的以TREF分级的乙烯/1-辛烯共聚物分子级分的辛烯含量对该分子级分的TREF洗脱温度的作图。菱形表示传统无规乙烯/辛烯共聚物。
图5是实施例5(曲线1)及聚合物比较例F*(曲线2)的聚合物的以TREF分级的乙烯/1-辛烯共聚物分子级分的辛烯含量对该分子级分的TREF洗脱温度的作图。矩形表示聚合物比较例F*,且三角形表示实施例5。
图6是作为比较的乙烯/1-辛烯共聚物(曲线2)及丙烯/乙烯-共聚物(曲线3)及以不同量的链梭移剂(chain shuttling agent)制得的本发明的二乙烯/1-辛烯嵌段共聚物(曲线1)的温度函数的储能模量的对数的作图。
图8显示含有组份A(即,G1652,SEBS)及组份B(即,DowEG8100或本发明的聚合物19a、19b或19i)的双组份掺合物的拉伸回复。圆形表示含有G1652及DowEG8100的掺合物(即,比较例Y1-Y5,具有个别为0%,25%,50%,75%及100%的DowEG8100)。菱形表示含有G1652及本发明的聚合物19a的掺合物(即,实施例34-37,其个别具有25%,50%,75%及100%的聚合物19a)。三角形表示含有G1652及本发明的聚合物19b的掺合物(即,实施例38-41,个别具有25%,50%,75%及100%的聚合物19b)。矩形表示含有G1652及本发明的聚合物19i的掺合物。(即,实施例42-45,其个别具有25%,50%,75%及100%的聚合物19i)。
图9显示含有组份A(即,G1652,SEBS)及组份B(即,DowEG8100,或本发明的聚合物19a,19b或19i)的双组份掺合物的耐热性质(即,TMA温度)。圆形表示含有G1652及DowEG8100的掺合物(即,比较例Y1-Y5,其个别具有0%,25%,50%,75%及100%的DowEG8100)。菱形表示含有G1652及本发明的聚合物19a的掺合物(即,实施例34-37,其个别具有25%,50%,75%及100%的聚合物19a)。三角形表示含有G1652及本发明的聚合物19b的掺合物(即,实施例38-41,其个别具有25%,50%,75%及100%的聚合物19b)。矩形表示含有G1652及本发明的聚合物19i的掺合物(即,实施例42-45,其个别具有25%,50%,75%及100%的聚合物19i)。
具体实施方式
发明详细说明
一般定义
“聚合物”意指通过使单体(相同或不同类型)聚合制得的聚合化合物。一般的“聚合物”术语包含“均聚物”、“共聚物”、“三元共聚物”与“共聚体”等术语。
“共聚体”意指通过聚合至少两种不同单体而制备的聚合物。“共聚体”一般术语包含“共聚物”术语(其一般用来指由两种不同单体制备的聚合物)与“三元共聚物”术语(其一般用来指由三种不同单体制备的聚合物)。其也包含通过聚合四或更多种单体而制备的聚合物。
“乙烯/α-烯烃共聚体”术语一般指包含乙烯及具有3或更多个碳原子的α-烯烃的聚合物。优选地,乙烯包含整个聚合物的主要摩尔分数,即,乙烯包含整个聚合物的至少约50摩尔%。更优选地,乙烯包含至少约60摩尔%,至少约70摩尔%,或至少约80摩尔%,且整个聚合物的基本上剩余物包含至少一种其它共聚单体,其优选是具有3或更多个碳原子的α-烯烃。对于许多乙烯/辛烯共聚物,优选的组合物包含大于整个聚合物的约80摩尔%的乙烯含量,及整个聚合物的约10摩尔%至约15摩尔%(优选约15摩尔%至约20摩尔%)的辛烯含量。在某些实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体不包含以低产量或以微量或以化学方法的副产物制备的那些。虽然乙烯/α-烯烃共聚体可与一或多种聚合物掺合,如此制备的乙烯/α-烯烃共聚体基本上是纯的,且一般包含聚合反应方法的反应产物的主要组份。
乙烯/α-烯烃共聚体包含呈聚合类型的乙烯及一或多种可共聚合的α-烯烃共聚单体,特征在于数个化学或物理性质不同的两种或更多种聚合单体单元的嵌段或链段。即,乙烯/α-烯烃共聚体是嵌段共聚体,优选为多嵌段的共聚体或共聚物。“共聚体”及“共聚物”等术语在此可交换使用。在某些实施方案中,多嵌段共聚物可以下列化学式表示:
(AB)n
其中,n至少为1,优选大于1的整数,例如,2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100,或更高。“A”表示硬嵌段或链段,且“B”表示软嵌段或链段。优选地,A及B以基本上线性方式连接,其是与基本上支化或基本上星状的方式相反。在其它实施方案中,A嵌段及B嵌段沿聚合物链无规地分布。换言之,嵌段共聚物一般不具有如下的结构。
AAA-AA-BBB-BB
在其它实施方案中,嵌段共聚物一般不具有包含不同共聚单体的第三种嵌段。在其它实施方案中,A嵌段及B嵌段的每一个具有在嵌段内基本上无规地分布的单体或共聚单体。换言之,A嵌段或B嵌段都不包含两个或更多的不同组成的次链段(或次嵌段),例如,尖部链段,其具有与其余嵌段基本上不同的组成。
多嵌段聚合物典型地包含各种含量的“硬”及“软”链段。“硬”链段指其间乙烯以大于约95重量%且优选大于约98重量%(其以聚合物重量计)的量存在的聚合单元的嵌段。换言之,硬链段的共聚单体含量(非乙烯的单体的含量)小于约5重量%,且优选小于约2重量%(其以聚合物重量计)。在某些实施方案中,硬链段包含所有或基本上所有乙烯。另一方面,“软”链段指其间共聚单体含量(非乙烯的单体的含量)大于约5重量%,优选大于约8重量%,大于约10重量%,或大于约15重量%(其以聚合物重量计)的聚合单元的嵌段。在某些实施方案中,软链段的共聚单体含量可大于约20重量%,大于约25重量%,大于约30重量%,大于约35重量%,大于约40重量%,大于约45重量%,大于约50重量%,或大于约60重量%。
软链段一般可以嵌段共聚体总重量的约1重量%至约99重量%存在于嵌段共聚体,优选嵌段共聚体总重量的约5重量%至约95重量%,约10重量%至约90重量%,约15重量%至约85重量%,约20重量%至约80重量%,约25重量%至约75重量%,约30重量%至约70重量%,约35重量%至约65重量%,约40重量%至约60重量%,或约45重量%至约55重量%。相反地,硬链段可以相似范围存在。软链段的重量百分数及硬链段的重量百分数可以由DSC或NMR获得的数据为基础计算。这些方法及计算揭示于同时申请的美国专利申请案序号______(知道时补入),代理人文件编号385063-999558,发明名称“Ethylene/α-Olefin BlockInterpolymers”,2006年3月15日申请,以Colin L.P.Shan、Lonnie Hazlitt等人的名,且转让给陶氏环球技术公司(Dow Global Technologies Inc.),其揭示内容在此被全部并入以供参考。
“结晶”术语被使用时指拥有一级相转变或结晶熔点(Tm)(其通过差式扫瞄量热法(DSC)或等价技术测定)的聚合物。此术语可与“半结晶”交换使用。“非结晶性”术语指缺乏通过差式扫瞄量热法(DSC)或等价技术测定的结晶熔点的聚合物。
“多嵌段共聚物”或“链段共聚物”术语指含有两种或更多种优选以线性方式连接的化学上不同的区域或链段(称为“嵌段”)的聚合物,即,具有化学上不同的单元且对于聚合乙烯官能度以尾对尾连接(而非侧向或接枝方式)的聚合物。在一个优选的实施方案中,嵌段在并入的共聚单体的量或类型、密度、结晶量、由此组合物的聚合物引起的结晶尺寸、立构规整度(全同立构或间同立构)的类型或程度、区域规则性或区域不规则性、支化量(包含长链支化或超支化)、均质性,或任何其它化学或物理性质上不同。多嵌段共聚物特征在于由于制备共聚物的独特方法造成的两个多分散性指数(PDI或Mw/Mn)的独特分布、嵌段长度分布,及/或嵌段数分布。更特别地,当以连续方法制备时,聚合物所需地拥有1.7至2.9的PDI,优选为1.8至2.5,更优选为1.8至2.2,且最优选为1.8至2.1。当以批式或半批式方法制备时,聚合物拥有1.0至2.9的PDI,优选为1.3至2.5,更优选为1.4至2.0,且最优选为1.4至1.8。
在下列描述中,无论“约”或“大约”等字是否一起使用,本文揭露的所有数值是是大约值。其可以1%、2%、5%,或有时,10%至20%变化。当具有下限RL及上限RU的数值范围被揭示时,落在此范围内的任何数值被特别揭露。特别地,在此范围的下列数值被特别揭露:R=RL+k*(RU-RL),其中,k是1%至100%范围的变量,且以1%为增量,即,k为1%、2%、3%、4%、5%...50%、51%、52%...95%、96%、97%、98%、99%,或100%。另外,以如上定义的两个R值界定的任何数值范围也被特别揭露。
本发明实施方案提供包含至少一种乙烯/α-烯烃嵌段共聚体(如下所描述)及一或多种不同于乙烯/α-烯烃嵌段共聚体的聚合物的聚合物掺合物。另外的聚合物不受限地包含热塑性聚合物、弹性体,及橡胶,例如,聚烯烃、苯乙烯系嵌段共聚物等。″不同″术语当指两种聚合物时,意指此两种聚合物在组成(共聚单体类型、共聚单体含量等)、结构、性质,或此二者的组合不同。例如,嵌段乙烯/辛烯共聚物不同于无规乙烯/辛烯共聚物,即使他们具有相同共聚单体含量。嵌段乙烯/辛烯共聚物不同于乙烯/丁烷共聚物,而无论其是无规或嵌段共聚物,或其是否具有相同共聚单体含量。若具有不同分子量时,两种聚烯烃也被认为不同,即使他们具有相同结构及组成。另外,无规均质的乙烯/辛烯共聚物不同于无规非均质的乙烯/辛烯共聚物,即使所有其它参数可能相同。
聚合物掺合物拥有适于制备用于各种应用的模制品的独特物理及机械性质。掺合物具有相对较低的模量,同时维持相对较高的耐热性。这些性质的平衡使掺合物适于制备挠性模制品。模制品需具有至少40℃,至少50℃,至少60℃,至少80℃,或至少90℃的上限使用或操作温度。掺合物的挠曲模量需小于20,000psi,小于10,000psi,小于5000psi,小于1000psi,小于500psi。
乙烯/α-烯烃共聚体
用于本发明实施方案的乙烯/α-烯烃共聚体(也称为“本发明共聚体”或“本发明聚合物”)包含呈聚合类型的乙烯及一或多种可共聚合的α-烯烃共聚单体,特征在于化学或物理性质不同的数个具有两种或更多种聚合单体单元的嵌段或链段(嵌段共聚体),优选多嵌段共聚物。乙烯/α-烯烃共聚体的特征在于一或多种的如下所述的方面。
一方面,在本发明实施例中使用的乙烯/α-烯烃共聚体具有约1.7至约3.5的Mw/Mn,及至少一个熔点(Tm,℃)及密度(d,克/立方厘米),其中,这些变量的数值对应于下列关系式:
Tm>-2002.9+4538.5(d)-2422.2(d)2,且优选
Tm≥-6288.1+13141(d)-6720.3(d)2,且更优选
Tm≥858.91-1825.3(d)+1112.8(d)2。
这些熔点/密度的关系示例于图1。不同于传统的乙烯/α-烯烃的无规共聚物(其熔点随密度的减少而减少),本发明共聚体(以菱形表示)展现基本上与密度无关的熔点,特别是当密度在约0.87克/立方厘米(g/cc)至约0.95克/立方厘米之间。例如,当密度范围为0.875克/立方厘米至约0.945克/立方厘米时,这些聚合物的熔点在约110℃至约130℃的范围。在某些实施方案中,当密度范围为0.875克/立方厘米至约0.945克/立方厘米时,这些聚合物的熔点在约115℃至约125℃的范围。
另一方面,乙烯/α-烯烃共聚体包含呈聚合类型的乙烯及一或多种的α-烯烃,且特征在于以最高差式扫瞄量热法(“DSC”)峰的温度减去最高结晶化分析分级(“CRYSTAF”)峰的温度而定义的ΔT(℃),及熔化热,J/g,ΔH,且ΔT及ΔH满足下列关系式:
对于ΔH最高达130 J/g时,
ΔT>-0.1299(ΔH)+62.81,且优选
ΔT≥-0.1299(ΔH)+64.38,且更优选
ΔT≥-0.1299(ΔH)+65.95。
另外,对于ΔH大于130J/g时ΔT等于或大于48℃。CRYSTAF峰使用至少5%的累积聚合物确定(即,峰必需表示至少5%的累积聚合物),且若小于5%的聚合物具有可辨别的CRYSTAF峰,则CRYSTAF温度为30℃,且ΔH是熔化热的数值,J/g。更优选地,最高的CRYSTAF峰含有至少10%的累积聚合物。图2显示本发明聚合物及比较例的图式数据。积分峰面积及峰温度以仪器制备商提供的计算机化绘图程序计算。对于无规乙烯辛烯比较聚合物而显示的斜线对应于方程式ΔT=-0.1299(ΔH)+62.81。
另一方面,当使用温度上升洗脱分级(“TREF”)分级时,乙烯/α-烯烃共聚体具有于40℃与130℃间洗脱的分子级分,特征在于该分子级分具有比于相同温度间洗脱的可比无规乙烯共聚体分子级分更高,优选高至少5%,更优选高至少10%的摩尔共聚单体含量,其中,可比的无规乙烯共聚体含有相同共聚单体,且具有在嵌段共聚体的10%以内的熔体指数、密度,及摩尔共聚单体含量(以整个聚合物计)。优选地,可比的共聚体的Mw/Mn也是在嵌段共聚体的10%以内,及/或可比的共聚体具有嵌段共聚体的10重量%以内的总共聚单体含量。
另一方面,乙烯/α-烯烃共聚体特征在于对乙烯/α-烯烃共聚体的压模成型膜测量的在300%应变及1周期下的弹性回复(Re,%),且具有密度(d,克/立方厘米),其中,当乙烯/α-烯烃共聚体基本上无交联相时,Re及d的数值满足下列关系式:
Re>1481-1629(d);且优选
Re≥1491-1629(d);且更优选
Re≥1501-1629(d);且甚至更优选
Re≥1511-1629(d)。
图3显示密度对由某些本发明共聚体及传统无规共聚物制得的非取向膜的弹性回复的作用。对于相同密度,本发明共聚体具有基本上较高的弹性回复。
在某些实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体具有高于10MPa的拉伸强度,优选≥11MPa的拉伸强度,更优选≥13MPa的拉伸强度,及/或在11厘米/分钟的十字头分离速率时至少600%的断裂伸长,更优选至少700%,高度优选至少800%,且最高度优选至少900%。
在其它实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体具有(1)1至50的储能模量比例,G’(25℃)/G’(100℃),优选为1至20,更优选为1至10;及/或(2)小于80%的70℃压缩变定,优选小于70%,特别是小于60%,小于50%,或小于40%,至降至0%的压缩定变。
在另外的实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体具有小于80%,小于70%,小于60%,或小于50%的70℃压缩变定。优选地,共聚体的70℃压缩变定小于40%,小于30%,小于20%,且可下降至约0%。
在某些实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体具有小于85 J/g的熔化热,及/或等于或小于100磅/英尺2(4800Pa)的丸粒粘着强度,优选等于或小于50磅/英尺2(2400Pa),特别是等于或小于5磅/英尺2(240Pa),及低至0磅/英尺2(0Pa)。
在其它实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体包含呈聚合类型的至少50摩尔%的乙烯,且具有小于80%(优选小于70%或小于60%,最优选小于40%至50%,及降至接近0%)的70℃压缩变定。
在某些实施方案中,多嵌段共聚物拥有拟合Schultz-Flory分布(而非Poisson分布)的PDI。共聚物进一步特征在于具有多分散嵌段分布及多分散的嵌段尺寸分布,且拥有最可能的嵌段长度分布。优选的多嵌段共聚物含有4或更多的嵌段或链段(包含终端嵌段)。更优选地,共聚物包含至少5、10或20的嵌段或链段(包含终端嵌段)。
共聚单体含量可使用任何适合技术测量,且优选以核磁共振(“NMR”)光谱为主的技术。另外,对于具有相对较宽TREF曲线的聚合物或聚合物掺合物,聚合物所需地先使用TREF分级成数个分子级分,每一个具有10℃或更少的洗脱温度范围。即,每一洗脱分子级分具有10℃或更少的收集温度窗。使用此技术,该嵌段共聚体具有至少一个具有比可比共聚体的相对应分子级分更高摩尔共聚单体含量的此分子级分。
另一方面,本发明聚合物是一种烯烃共聚体,优选包含呈聚合类型的乙烯及一或多种可共聚合的共聚单体,特征在于化学或物理性质不同的具有两种或更多聚合单体单元的多嵌段(即,至少二嵌段)或链段(嵌段共聚体),最优选多嵌段共聚物,该嵌段共聚体具有于40℃与130℃间洗脱的峰(但不仅仅分子级分)(但未收集及/或隔离个别分子级分),特征在于该峰具有当使用全宽度/半最大值(FWHM)面积计算展开时通过红外线光谱法估算的共聚单体含量,具有比于相同洗脱温度及使用全宽度/半最大值(FWHM)面积计算展开时的可比无规乙烯共聚体峰更高,优选高至少5%,更优选高至少10%的平均摩尔共聚单体含量,其中,该可比的无规乙烯共聚体具有相同的共聚单体,且具有嵌段共聚体的10%以内的熔体指数、密度,及摩尔共聚单体含量(以整个聚合物计)。优选地,可比的共聚体的Mw/Mn也在嵌段共聚体的10%以内,及/或可比的共聚体具有嵌段共聚体的10%以内的总共聚单体含量。全宽度/半最大值(FWHM)计算是以ATREF红外线检测器的甲基对亚甲基响应面积[CH3/CH2]的比例为基础,其中,最高峰由基线辨别,然后,决定FWHM面积。由使用ATREF峰测得的分布,FWHM面积被定义为T1及T2间的曲线下的面积,其中,T1及T2是在ATREF峰的左右,通过使峰高度除以2,然后绘一与基线呈水平的线与ATREF曲线的左右部份相交而决定的点。共聚单体含量的校正曲线使用无规乙烯/α-烯烃共聚物,由NMR对TREF峰的FWHM面积比例计算共聚单体含量而得到。对于此红外线方法,计算曲线是对感兴趣的相同共聚单体类型而产生。本发明聚合物的TREF峰的共聚单体含量可通过参考校正曲线使用TREF峰的其FWHM甲基:亚甲基面积比例[CH3/CH2]而决定。
共聚单体含量可使用任何适合技术测量,且优选以核磁共振(NMR)光谱为主的技术。使用此技术,该嵌段共聚体具有比相对应可比拟共聚体更高的摩尔共聚单体含量。
优选地,对于乙烯和1-辛烯的共聚体,嵌段共聚体具有的于40与130℃间洗脱的TREF分子级分的共聚单体含量大于或等于(-0.2013)T+20.07的量,更优选大于或等于(-0.2013)T+21.07的量,其中,T是被比较的TREF分子级分的峰洗脱温度,以℃测量。
图4是图示说明乙烯和1-辛烯的嵌段共聚体的实施方案,其中,数种相比拟的乙烯/1-辛烯共聚体(无规共聚物)的共聚单体含量对TREF洗脱温度的作图被与代表(-0.2013)T+20.07的线(实线)拟合。方程式(-0.2013)T+21.07的线以虚线描述。也描述本发明的数种嵌段乙烯/1-辛烯共聚体(多嵌段共聚物)的分子级分的共聚单体含量。所有嵌段共聚体分子级分具有比于相等洗脱温度的任一线明显更高的1-辛烯含量。此结果是本发明共聚体的特征,且被认为是由于聚合物链内不同嵌段存在的结果,其具有结晶及非结晶性质。
图5是图示如下探讨的实施例5及比较例F的聚合物分子级分的TREF曲线及共聚单体含量。两种聚合物的40至130℃(优选60至95℃)洗脱的峰被分级成三部份,每一部份在小于10℃的温度范围洗脱。实施例5的实际数据以三角形表示。本领域技术人员会了解适合的校正曲线可对含有不同共聚单体的共聚体建构,且作为比较的线与由相同单体使用茂金属或其它均质催化剂组合物制得的比较共聚体(优选无规共聚物)获得的TREF值拟合。本发明的共聚体特征在于比由校正曲线于相同TREF洗脱温度决定的值更大的摩尔共聚单体含量,优选大至少5%,更优选大至少10%。
除本文所述的如上各方面及性质外,本发明聚合物特征可在于一或多种额外特性。一方面,本发明聚合物是一种烯烃共聚体,优选地包含呈聚合类型的乙烯及一或多种可共聚合的共聚单体,特征在于化学或物理性质不同的具有两种或更多聚合单体单元的多嵌段或链段(嵌段共聚体),最优选多嵌段共聚物,当使用TREF增量分馏时,该嵌段共聚体具有于40℃与130℃间洗脱的分子级分,特征在于该分子级分具比于相同温度间洗脱的可比无规乙烯共聚体分子级分更高,优选高至少5%,更优选高至少10%、15%、20%或25%的摩尔共聚单体含量,其中,该可比的无规乙烯共聚体包含相同的共聚单体,优选地,其为相同共聚单体,及嵌段共聚体的10%以内的熔体指数、密度,及摩尔共聚单体含量(以整个聚合物计)。优选地,可比共聚体的Mw/Mn也在嵌段共聚体的10%以内,及/或可比的共聚体具有嵌段共聚体的10重量%以内的总共聚单体含量。
优选地,上述共聚体是乙烯及至少一种α-烯烃的共聚体,特别是具有约0.855至约0.935克/立方厘米的整体聚合物密度的共聚体,且更特别是具有多于约1摩尔%共聚单体的聚合物,嵌段共聚体具有的于40及130℃间洗脱的TREF分子级分的共聚单体含量大于或等于(-0.1356)T+13.89的量,更优选大于或等于(-0.1356)T+14.93的量,且最优选大于或等于(-0.2013)T+21.07的量,其中,T是被比较的TREF分子级分的峰ATREF洗脱温度数值,以℃测量。
优选地,对于上述的乙烯及至少一种α-烯烃的共聚体,特别是具有约0.855至约0.935克/立方厘米的整体聚合物密度的共聚体,且更特别是具有多于约1摩尔%共聚单体的聚合物,嵌段共聚体具有的于40及130℃间洗脱的TREF分子级分的共聚单体含量大于或等于(-0.2013)T+20.07的量,更优选大于或等于(-0.2013)T+21.07,其中,T是被比较的TREF分子级分的峰ATREF洗脱温度数值,以℃测量。
另一方面,本发明聚合物是一种烯烃共聚体,优选地包含呈聚合类型的乙烯及一或多种可共聚合的共聚单体,特征在于化学或物理性质不同的具有两种或更多聚合单体单元的多嵌段或链段(嵌段共聚体),最优选多嵌段共聚物,当使用TREF增量分馏时,该嵌段共聚体具有于40℃与130℃间洗脱的分子级分,特征在于每一分子级分具有至少约6摩尔%的共聚单体含量,具有大于约100℃的熔点。对于具有约3摩尔%至约6摩尔%的共聚单体含量的这些分子级分,每一分子级分具有约110℃或更高的DSC熔点。更优选地,具有至少1摩尔%共聚单体的这些聚合物分子级分具有相对应于如下方程序的DSC熔点:
Tm≥(-5.5926)(分子级分内的摩尔%共聚单体)+135.90。
另一方面,本发明聚合物是一种烯烃共聚体,优选地包含呈聚合类型的乙烯及一或多种可共聚合的共聚单体,特征在于化学或物理性质不同的具有两种或更多聚合单体单元的多嵌段或链段(嵌段共聚体),最优选多嵌段共聚物,当使用TREF增量分馏时,该嵌段共聚体具有于40℃与130℃间洗脱的分子级分,特征在于每一分子级分具有大于或等于约76℃的ATREF洗脱温度,具有相对应于下列方程式的通过DSC测量的熔融焓(熔化热):
熔化热(J/gm)≤(3.1718)(ATREF洗脱温度,℃)-136.58。
本发明嵌段共聚体具有当使用TREF增量分馏时于40℃及130℃间洗脱的分子级分,特征在于具有在40℃且小于约76℃间的ATREFT洗脱温度的每一分子级分具有相对应于下列方程式的通过DSC测量的熔融焓(熔化热):
熔化热(J/gm)≤(1.1312)(ATREF洗脱温度,℃)+22.97。
通过红外线检测器测量ATREF峰共聚单体组成
TREF峰的共聚单体组成可使用可得自Polymer Char,Valencia,Spain(http://www.polymerchar.com/)的IR4红外线检测器测量。
检测器的“组成模式”装设测量感应器(CH2)及组成感应器(CH3),其是2800-3000厘米-1区域的固定式窄谱带红外线过滤器。测量感应器检测聚合物上亚甲基(CH2)的碳(其与溶液内的聚合物浓度直接相关),而组成检测器检测聚合物的甲基(CH3)。组成讯号(CH3)除以测量讯号(CH2)的数学比例对溶液内测量的聚合物的共聚单体含量具有敏感性,且其响应以已知乙烯α-烯烃共聚物标样校正。
检测器当与ATREF仪器使用时提供TREF方法期间洗脱聚合物的浓度(CH2)及组成(CH3)讯号响应。聚合物特定校正可通过具有已知共聚单体含量的聚合物的CH3对CH2的面积比例而产生(优选以NMR测量)。聚合物的ATREF峰的共聚单体含量可通过应用个别CH3及CH2响应的面积比例的参考校正而估算(即,CH3/CH2面积比例对共聚单体含量)。
峰的面积可在应用适当基线后使用全宽度/半最大值(FWHM)计算积分TREF色谱的个别讯号响应而计算。全宽度/半最大值的计算以ATREF红外线检测器的甲基对亚甲基响应面积比例[CH3/CH2]为基础,其中,最高峰由基线辨别,然后,决定FWHM面积。对于使用ATREF峰测量的分布,FWHM面积定义为T1与T2间曲线下的面积,其中,T1及T2是在ATREF峰的左右,通过使峰高度除以2,然后绘一与基线呈水平的线与ATREF曲线的左右部份相交而决定的点。
在该ATREF红外线方法中应用红外线光谱法测量聚合物的共聚单体含量原则上相似于下列参考文献中所述的GPC/FTIR系统:Markovich,Ronald P.;Hazlitt,Lonnie G.;Smith,Linley;“Development ofgel-permeation chromatography-Fourier transform infrared spectroscopyfor characterization of ethylene-based polyolefin copolymers”,PolymericMaterials Science and Engineering(1991),65,98-100;及Deslauriers,P.J.;Rohlfing,D.C.:Shieh,E.T.;“Quantifying short chain branchingmicrostructures in ethylene-1-olefin copolymers using size exclusionchromatography and Fourier transform infrared spectroscopy(SEC-FTIR)”,Polymer(2002),43,59-170,二者在此都被全部并入以供参考。
在其它实施方案中,本发明的乙烯/α-烯烃共聚体特征在于大于0且最高达1.0的平均嵌段指数(ABI),及大于约1.3的分子量分布(Mw/Mn)。平均嵌段指数(ABI)是在20℃至110℃(5℃增量)的制备TREF获得的每一聚合物分子级分嵌段指数(“BI”)的重量平均:
ABI=∑(wiBIi)
其中,BIi是在制备TREF获得的本发明乙烯/α-烯烃共聚体的第i分子级分的嵌段指数,和wi是第i分子级分的重量百分数。
对于每一聚合物分子级分,BI以下列两个方程式(二者都产生相同BI值)之一来定义:
其中,Tx是第i分子级分的制备ATREF洗脱温度(优选以°K(Kelvin)表示),Px是第i分子级分的乙烯摩尔分数,其可通过如上所述的NMR或IR测量。PAB是整个乙烯/α-烯烃共聚体(分级前)的乙烯摩尔分数,其也可通过NMR或IR测量。TA及PA是纯“硬链段”(其是指共聚体的结晶链段)的ATREF洗脱温度及乙烯摩尔分数。以第一级近似法,若“硬链段”的实际值不可获得时,TA及PA值设定为高密度聚乙烯均聚物的那些。对于本文实施的计算,TA是372°K,PA是1。
TAB是相同组成且具有PAB乙烯摩尔分数的无规共聚物的ATREF温度。TAB可由下列方程式计算:
Ln PAB=α/TAB+β
其中,α及β可通过使用数种已知无规乙烯共聚物校正而决定。需注意α及β可随仪器而改变。另外,需以感兴趣的聚合物组成且也在作为分子级分的相似分子重量范围产生其本身的校正曲线。具有些微分子量作用。若校正曲线由相似分子量范围获得,此作用基本上被忽略。在某些实施方案中,无规乙烯共聚物满足下列关系式:
Ln P=-237.83/TATREF+0.639
TXO是相同组成且具有PX乙烯摩尔分数的无规共聚物的ATREF温度。TXO可由Ln Px=α/TXO+β计算。相反地,PXO是相同组成且具有Tx的ATREF温度的无规共聚物的乙烯摩尔分数,其可由Ln PXO=α/TX+β计算。
一旦获得每一制备TREF分子级分的嵌段指数(BI),整个聚合物的重量平均嵌段指数(ABI)可被计算。在某些实施方案中,ABI大于0但小于约0.3,或约0.1至约0.3。在其它实施方案中,ABI大于约0.3且最高达约1.0。优选地,ABI需在约0.4至约0.7,约0.5至约0.7,或约0.6至约0.9,的范围内。在某些实施方案中,ABI在约0.3至约0.9,约0.3至约0.8,或约0.3至约0.7,约0.3至约0.6,约0.3至约0.5,或约0.3至约0.4的范围内。在其它实施方案中,ABI为约0.4至约1.0,约0.5至约1.0,或约0.6至约1.0,约0.7至约1.0,约0.8至约1.0,或约0.9至约1.0的范围。
本发明乙烯/α-烯烃共聚体的另一特征是本发明乙烯/α-烯烃共聚体包含至少一种可通过制备TREF获得的聚合物分子级分,其中,该分子级分具有大于约0.1且最高达约1.0的嵌段指数,及大于约1.3的分子量分布(Mw/Mn)。在某些实施方案中,该聚合物分子级分具有大于约0.6且最高达约1.0,大于约0.7且最高达约1.0,大于约0.8且最高达约1.0,或大于约0.9且最高达约1.0的嵌段指数。在其它实施方案中,该聚合物分子级分具有大于约0.1且最高达约1.0,大于约0.2且最高达约1.0,大于约0.3且最高达约1.0,大于约0.4且最高达约1.0,或大于约0.4且最高达约1.0的嵌段指数。在其它实施方案中,该聚合物分子级分具有大于约0.1且最高达约0.5,大于约0.2且最高达约0.5,大于约0.3且最高达约0.5,或大于约0.4且最高达约0.5的嵌段指数。在其它实施方案中,该聚合物分子级分具有大于约0.2且最高达约0.9,大于约0.3且最高达约0.8,大于约0.4且最高达约0.7,或大于约0.5且最高达约0.6嵌段指数。
对于乙烯及α-烯烃的共聚物,本发明聚合物优选地拥有(1)至少1.3(更优选至少1.5,至少1.7,或至少2.0,且最优选至少2.6),最高达5.0的最大值(更优选最高达3.5的最大值,特别是最高达2.7的最大值)的PDI;(2)80J/g或更少的熔化热;(3)至少50重量%的乙烯含量;(4)小于-25℃(更优选小于-30℃)的玻璃化转变温度(Tg);及/或(5)仅一个Tm。
另外,本发明聚合物可单独或与本文所揭露的任何其它性质结合地,具有在100℃下的储能模量(G’)以使log(G’)大于或等于400kPa,优选大于或等于1.0MPa。另外,本发明聚合物拥有在0至100℃范围为温度的函数的相对较平直的储能模量(图6所示),这是嵌段共聚物的特征,且是烯烃共聚物(特别是乙烯及一或多种C3-8脂族α-烯烃的共聚物)所未知。(此内容中的“相对较平直”术语意指在50与100℃间(优选0与100℃间)logG’(帕斯卡)以小于一个数量级的量减少)。
本发明共聚体进一步特征在于在至少90℃的温度时的1mm热机械分析透入深度,及3kpsi(20MPa)至13kpsi(90MPa)的挠曲模量。另外,本发明共聚体可具有在至少104℃的温度时的1mm热机械分析透入深度,及至少3kpsi(20MPa)的挠曲模量。这些特征可在于具有小于90mm3的耐磨性。图7显示本发明聚合物与其它已知聚合物相比较的TMA(1mm)对挠曲模量。本发明聚合物具有比其它聚合物显著优选的挠性-耐热性平衡。
另外,乙烯/α-烯烃共聚体可具有0.01至2000克/10分钟,优选0.01至1000克/10分钟,更优选0.01至500克/10分钟,且特别是0.01至100克/10分钟的熔体指数(I2)。在某些实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体具有0.01至10克/10分钟,0.5至10克/10分钟,1至30克/10分钟,1至6克/10分钟,或0.3至10克/10分钟的熔体指数(I2)。在某些实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体的熔体指数是1克/10分钟,3克/10分钟,或5克/10分钟。
聚合物可具有1,000克/摩尔至5,000,000克/摩尔,优选1000克/摩尔至1,000,000克/摩尔,更优选10,000克/摩尔至500,000克/摩尔,且特别是10,000克/摩尔至300,000克/摩尔的分子量(Mw)。本发明聚合物的密度可为0.80至0.99克/立方厘米,且对于含乙烯的聚合物优选为0.85克/立方厘米至0.97克/立方厘米。在某些实施方案中,乙烯/α-烯烃聚合物的密度范围为0.860至0.925克/立方厘米,或0.867至0.910克/立方厘米。
制备这些聚合物的方法已描述于下列专利申请案:美国临时申请案第60/553,906号案,2004年3月17日申请;美国临时申请案第60/662,937号案,2005年3月17日申请;美国临时申请案第60/662,939号案,2005年3月17日申请;美国临时申请案第60/5662938号案,2005年3月17日申请;PCT日请案第PCT/US2005/008916号案,2005年3月17日申请;PCT申请案第PCT/US2005/008915号案,2005年3月17日申请;及PCT申请案第PCT/US2005/008917号案,2005年3月17日申请,这些全部在此被完全并入以供参考。例如,该一种方法包含使乙烯及任选的一或多种非乙烯的可加成聚合的单体在加成聚合反应条件下与包含下述的催化剂组合物接触:
由混合下述而形成的混合物或反应产物:
(A)具有高共聚单体并入指数的第一烯烃聚合反应催化剂,
(B)具有催化剂(A)的共聚单体并入指数的小于90%,优选小于50%,最优选小于5%的共聚单体并入指数的第二烯烃聚合反应催化剂,及
(C)链梭移剂。
代表性的催化剂及梭移剂如下。
催化剂(A1)是[N-(2,6-二(1-甲基乙基)苯基)酰胺基](2-异丙基苯基)(α-萘烯-2-二基(6-吡啶-2-二基)甲烷)]铪二甲基,其依据WO03/40195、2003US0204017、USSN 10/429,024(2003年5月2日申请)及WO 04/24740的教示制备。
催化剂(A2)是[N-(2,6-二(1-甲基乙基)苯基)酰胺基](2-甲基苯基)(1,2-苯撑基-(6-吡啶-2-二基)甲基)]铪二甲基,其依据WO 03/40195、2003US0204017、USSN 10/429,024(2003年5月2日申请)及WO 04/24740的教示制备。
催化剂(A3)是双[N,N’”-(2,4,6-三(甲基苯基)酰胺基)苯二胺]铪二苯甲基。
催化剂(A4)是双(2-酰氧基-3-(二苯并-1H-吡咯-1-基)-5-(甲基)苯基)-2-苯氧基甲基)环己烷-1,2-二基锆(IV)二苯甲基,其基本上依据US-A-2004/0010103的教示制备。
催化剂(B1)是1,2-双-(3,5-二-叔丁基苯撑基)(1-(N-(1-甲基乙基)亚胺基)甲基)(2-酰氧基)锆二苯甲基
催化剂(B2)是1,2-双-(3,5-二-叔丁基苯撑基)(1-(N-(2-甲基环己基)-亚胺基)甲基)(2-酰氧基)锆二苯甲基
催化剂(C1)是(叔丁基酰胺基)二甲基(3-N-吡咯基-1,2,3,3a,7a-η-茚-1-基)硅烷钛二甲基,其基本上依据USP 6,268,444号案的教示制备。
催化剂(C2)是(叔丁基酰胺基)二(4-甲基苯基)(2-甲基-1,2,3,3a,7a-η-茚-1-基)硅烷钛二甲基,其基本上依据US-A-2003/004286的教示制备。
催化剂(C3)是(叔丁基酰胺基)二(4-甲基苯基)(2-甲基-1,2,3,3a,8a-η-s-茚烯基-1-基)硅烷钛二甲基,其基本上依据US-A-2003/004286的教示制备。
催化剂(D1)是双(二甲基二硅氧烷)(茚-1-基)锆二氯化物,可得自Sigma-Aldrich:
梭移剂使用的梭移剂包含二乙基锌、二(异丁基)锌、二(正己基)锌、三乙基铝、三辛基铝、三乙基镓、异-丁基铝双(二甲基(叔丁基)硅氧烷)、异丁基铝双(二(三甲基甲硅烷基)酰胺)、正辛基铝二(吡啶-2-甲氧化物)、双(正十八烷基)异丁基铝、异丁基铝双(二(正戊基)酰胺)、正辛基铝双(2,6-二-叔丁基苯氧化物、正-辛基铝二(乙基(1-萘基)酰胺)、乙基铝双(叔丁基二甲基硅氧化物)、乙基铝二(双(三甲基甲硅烷基)酰胺)、乙基铝双(2,3,6,7-二苯并-1-氮杂环庚烷酰胺)、正辛基铝双(2,3,6,7-二苯并-1-氮杂环庚烷酰胺)、正辛基铝双(二甲基(叔丁基)硅氧化物、乙基锌(2,6-二苯基苯氧化物),及乙基锌(叔丁氧化物)。
优选地,前述方法采用连续溶液方法,使用不能相互转化的数种催化剂形成嵌段共聚物,特别是多嵌段共聚物,优选两种或更多种单体(特别是乙烯及C3-20烯烃或环烯烃,且最特别是乙烯及C4-20α-烯烃)的线性多嵌段共聚物。即,催化剂在化学上不同。在连续溶液聚合反应条件下,此方法理想上是适于以高单体转化率聚合单体混合物。在这些聚合反应条件下,与链增长相比,自链梭移剂至催化剂的梭移变有利,且多嵌段共聚物(特别是线性多嵌段共聚物)以高效率形成。
本发明共聚体可与通过依序的单体添加、流动性催化剂、阴离子性或阳离子性活聚合反应技术制备的传统无规共聚物、聚合物的物理掺合物,及嵌段共聚物不同。特别地,与相等结晶性或模量的相同单体及单体含量的无规共聚物相比,本发明共聚体具有优选(较高)的耐热性(以熔点测量)、较高TMA透入温度、较高的高温拉伸强度,及/或较高的高温扭矩储能模量(通过动态机械分析决定)。与含有相同单体及单体含量的无规共聚物相比,本发明共聚体具有较低的压缩变定(特别是在高温时)、较低的应力松弛、较高的耐蠕变性、较高的撕裂强度、较高的耐粘着性、由于较高结晶化(固化)温度造成的较快变定、较高回复性(特别是在高温时)、较好的耐磨性、较高的回缩力,及较好的油及填料接受性。
本发明共聚体也展现独特的结晶化及支化分布的关系。即,本发明共聚体在使用CRYSTAF及DSC测量的最高峰温度(其是熔化热的函数)间具有相对较大的差异,特别是与相等整体密度的含有相同单体及单体含量的无规共聚物或聚合物的物理掺合物(例如,高密度聚合物及较低密度共聚物的掺合物)相比时。认为本发明共聚体的独特特征是由于聚合物主链内嵌段中的共聚单体的独特分布。特别地,本发明共聚体可包含交错的具有不同共聚单体含量的嵌段(包含均聚物嵌段)。本发明共聚体也可包含具有不同密度或共聚单体含量的聚合物嵌段的数量及/或嵌段尺寸的分布,其为Schultz-Flory型分布。此外,本发明共聚体也具有独特的峰熔点及结晶温度分布,其基本上是与聚合物密度、模量及形态无关。在一个优选的实施方案中,聚合物的微结晶顺序证明可与无规或嵌段共聚物可区别的特性球晶及薄片,即使在小于1.7或甚至小于1.5,降至小于1.3的PDI值时。
另外,本发明共聚体可使用影响嵌段程度或量的技术制备。即,每一聚合物嵌段或链段的共聚单体量及长度可通过控制催化剂及梭移剂的比例及类型与聚合反应温度及其它聚合反应变量而改变。此现象的一惊人益处是发现当嵌段度增加时,形成聚合物的光学性质、撕裂强度,及高温回复性质被改良。特别地,当聚合物的平均嵌段数增加时,浊度减少,而清晰度、撕裂强度及高温回复性质增加。通过选择具有所需链转移能力(高梭移速率具有低链终止度)的梭移剂及催化剂的组合,其它类型的聚合物终止可有效地被抑制。因此,在依据本发明实施例的乙烯/α-烯烃共聚单体混合物的聚合反应中观察到极少(若有的话)的β-氢化物去除,且形成的结晶嵌段是高度(或基本上完全)的线性,拥有极少或无长链支化。
具有高结晶链端部的聚合物可依据本发明实施方案任选地制备。在弹性体的应用中,降低以非结晶性嵌段终止的聚合物量会降低结晶区域上的分子间稀释作用。此结果可通过选择对氢或其它链终止剂具有适当响应的链梭移剂及催化剂而获得。特别地,若产生高结晶性聚合物的催化剂比造成产生较低结晶性聚合物链段(例如,通过较高共聚单体并入,区域性错误,或无规立构聚合物的形成)的聚合物更易链终止(例如,通过使用氢),高度结晶的聚合物链段会优先位于聚合物的终端部份。不仅形成的端基是结晶,而且在终止时,形成高结晶性聚合物的催化剂位置再次可用于重新起始聚合物形成。因此,起始形成的聚合物是另一高结晶性的聚合物链段。因此,形成的多嵌段共聚物的两端优先地是高结晶性。
用于本发明实施方案的乙烯α-烯烃共聚体优选乙烯与至少一种C3-C20α-烯烃的共聚体。特别优选乙烯与C3-C20α-烯烃的共聚物。共聚体可进一步包含C4-C18二烯烃及/或烯基苯。用于与乙烯进行聚合反应的适当不饱和共聚单体包含,例如,乙烯不饱和单体、共轭或非共轭的二烯、聚烯、烯基苯等。这些共聚单体的例子包含C3-C20α-烯烃,例如,丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-己烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等。特别优选1-丁烯及1-辛烯。其它适合的单体包含苯乙烯、以卤基或烷基取代的苯乙烯、乙烯基苯并环丁烷、1,4-己二烯、1,7-辛二烯,及环烷(例如,环戊烯、环己烯,及环辛烯)。
虽然乙烯/α-烯烃共聚体是优选聚合物,但其它的乙烯/烯烃聚合物也可被使用。本文使用的烯烃指具有至少一个碳-碳双键的以不饱和烃为主的化合物家族。依催化剂选择而定,任何烯烃都可用于本发明实施方案。优选地,适当的烯烃是含有乙烯基不饱和的C3-C20脂族及芳香族化合物,与环状化合物,例如,环丁烯、环戊烯、二环戊二烯,及降冰片烯,不受限地包含在5及6位置以C1-C20烃基或环烃基取代的降冰片烯。也包含这些烯烃的混合物,与这些烯烃与C4-C40二烯烃化合物的混合物。
烯烃单体的例子不受限地包含丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯,及1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4,6-二甲基-1-庚烯、4-乙烯基环己烯、乙烯基环己烷、降冰片二烯、乙叉基降冰片烯、环戊烯、环己烯、二环戊二烯、环辛烯、C4-C40二烯,不受限地包含1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、1,4-己二烯、1,5-己二烯、1,7-辛二烯、1,9-癸二烯,其它C4-C40α-烯烃等。在某些实施方案中,α-烯烃是丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯,或其混合物。虽然任何含有乙烯基的烃可能可用于本发明实施方案,但实际上的问题(例如,单体可获得性、成本,及使未反应单体轻易从形成聚合物移除的能力)在单体的分子量变太高时会变得更有问题。
本文所述的聚合反应方法适于制备包含单偏乙烯基芳香族单体(包含苯乙烯、邻-甲基苯乙烯基、对-甲基苯乙烯基、叔丁基苯乙烯等)的烯烃聚合物。特别地,包含乙烯及苯乙烯的共聚体可依循本文的技术制备。任选地,具有改良性质的包含乙烯、苯乙烯及C3-C20α烯烃,任选地包含C4-C20二烯的共聚物可被制备。
适合的非共轭二烯单体可为具有6至15个碳原子的直链、支化或环状的烃二烯。适合的非共轭二烯的例子不受限地包含直链非环状二烯,例如,1,4-己二烯、1,6-辛二烯、1,7-辛二烯、1,9-癸二烯,支链非环状二烯,例如,5-甲基-1,4-己二烯;3,7-二甲基-1,6-辛二烯;3,7-二甲基-1,7-辛二烯,及二氢杨梅烯及二氢薴烯的混合异构体,单环脂环二烯,例如,1,3-环戊二烯;1,4-环己二烯;1,5-环辛二烯,及1,5-环十二碳二烯,多环脂环稠合及桥接的环二烯,例如,四氢茚、甲基四氢茚、二环戊二烯、二环-(2,2,1)-庚-2,5-二烯;烯基、亚烷基、环烯基及环亚烷基的降冰片烯,例如,5-亚甲基-2-降冰片烯(MNB);5-丙烯基-2-降冰片烯、5-异亚丙基-2-降冰片烯、5-(4-环戊烯基)-2-降冰片烯、5-环亚己基-2-降冰片烯、5-乙烯基-2-降冰片烯,及降冰片二烯。典型地用来制备EPDM的二烯中,特别优选的二烯是1,4-己二烯(HD)、5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)、5-偏乙烯基-2-降冰片烯(VNB)、5-亚甲基-2-降冰片烯(MNB),及二环戊二烯(DCPD)。特别优选的二烯是5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB),及1,4-己二烯(HD)。
一类可依据本发明实施方案制备的所需聚合物是乙烯、C3-C20α-烯烃(特别是丙烯)及任选地一或多种二烯单体的弹性体共聚体。用于本发明实施方案的优选α-烯烃是以化学式CH2=CHR*指示,其中,R*是1至12个碳原子的线性或支化的烷基。适合的α-烯烃的例子不受限地包含丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯,及1-辛烯。特别优选的α-烯烃是丙烯。以丙烯为主的聚合物在本领域一般称为EP或EPDM聚合物。用于制备这些聚合物(特别是多嵌段EPDM型聚合物)的适合二烯包含含有4至20个碳原子的共轭或非共轭的直链或支链状、环状,或多环状的二烯。优选的二烯包含1,4-戊二烯、1,4-己二烯、5-亚乙基-2-降冰片烯、二环戊二烯、环己二烯,及5-亚丁基-2-降冰片烯。特别优选的二烯是5-亚乙基-2-降冰片烯。
因为含有二烯的聚合物包含交替式的含有较大或较小量的二烯(包含无)及α-烯烃(包含无)的链段或嵌段,二烯及α-烯烃的总量可于未损失其后聚合物性质而被降低。即,因为二烯及α-烯烃单体优先被并入在聚合物的一类型嵌段内,而非均匀或随机地并入在整个聚合物内,因此,可被更有效率地利用,接下来,聚合物的交联密度可被较好地控制。这些可交联弹性体及固化产物具有有利性质,包含较高的拉伸强度及较好的弹性回复。
在某些实施方案中,以两种催化剂制备的并入不同共聚单体量的本发明共聚体具有95∶5至5∶95的由其形成的嵌段重量比例。弹性体聚合物所需地具有20%至90%的乙烯含量,0.1%至10%的二烯含量,及10%至80%的α-烯烃含量,其以聚合物总重量计。进一步优选地,多嵌段弹性体聚合物具有60%至90%的乙烯含量,0.1%至10%的二烯含量,及10%至40%的α-烯烃含量,其以聚合物总重量计。优选的聚合物是高分子量聚合物,其具有10,000至约2,500,000,优选20,000至500,000,更优选20,000至350,000的重量平均分子量(Mw),及小于3.5,更优选小于3.0的多分散性,及1至250的门尼(Mooney)粘度(ML(1+4)125℃)。更优选地,这些聚合物具有65%至75%的乙烯含量,0至6%的二烯含量,及20%至35%的α-烯烃含量。
乙烯/α-烯烃共聚体可通过在其聚合物结构内并入至少一官能团而官能化。示例的官能团可不受限地包含乙烯不饱和单及二官能性的羧酸、乙烯不饱和单及二官能性羧酸酐、其盐及其酯。这些官能团可接枝至乙烯/α-烯烃共聚体,或可与乙烯及任选的额外共聚单体共聚合形成乙烯、官能性共聚单体及任选的其它共聚单体的共聚体。用于使官能团接枝至聚乙烯上的手段描述于,例如,美国专利第4,762,890、4,927,888及4,950,541号案,这些专利案的揭示内容在此被全部并入以供参考。一特别有用的官能团是马来酸酐。
存在于官能性共聚体内的官能团的量可改变。官能团典型地可以至少约1.0重量%,优选至少约5重量%,且更优选至少约7重量%的量存在于共聚物型的官能化共聚体。官能团典型地以小于约40重量%,优选小于约30重量%,且更优选小于约25重量%的量存在于共聚物类型的官能化共聚体。
本文揭露的聚合物掺合物内的乙烯/α-烯烃共聚体的量可为聚合物掺合物总重量的约5重量%至约95重量%,约10重量%至约90重量%,约20重量%至约80重量%,约30重量%至约70重量%,约10重量%至约50重量%,约50重量%至约90重量%,约60重量%至约90重量%,或约70重量%至约90重量%。
聚烯烃
本文揭露的聚合物掺合物可包含至少一种聚烯烃。优选地,适合的聚烯烃需具有至少约6cN的熔体强度(“MS”)。在某些实施方案中,聚烯烃的MS至少约7cN,至少约8cN,至少约9cN,至少约10cN,至少约13cN,至少约15cN,至少约17cN,或至少约20cN。一般聚烯烃的MS小于约200cN,优选小于约150cN,小于约100cN,或小于约50cN。典型地,这些聚烯经在70℃的压缩变定大于约50%。在某些实施方案中,在70℃的压缩变定大于约60%,大于约70%,大于约80%,或大于约90%。
聚烯烃是由两种或更多种的烯烃(即,烯)衍生的聚合物。烯烃(即,烯)是含有至少一个碳-碳双键的烃。烯烃可为单烯(即,具有单一碳-碳双键的烯烃)、二烯(即,具有二个碳-碳双键的烯烃)、三烯(即,具有三个碳-碳双键的烯烃)、四烯(即,具有四个碳-碳双键的烯烃),及其它烯。烯烃或烯(例如,单烯、二烯、三烯、四烯,及其它聚烯)可具有3或更多个碳原子,4或更多个碳原子,6或更多个碳原子,8或更多个碳原子。在某些实施方案中,烯烃具有3至约100个碳原子,4至约100个碳原子,6至约100个碳原子,8至约100个碳原子,3至约50个碳原子,3至约25个碳原子,4至约25个碳原子,6至约25个碳原子,8至约25个碳原子,或3至约10个碳原子。在某些实施方案中,烯烃是具有2至约20个碳原子的线性或支化、环状或非环状的单烯。在其它实施方案中,烯是二烯,例如,丁二烯及1,5-己二烯。在进一步的实施方案中,烯的至少一氢原子是以烷基或芳基取代。在特别的实施方案中,烯是乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、4-甲基-1-戊烯、降冰片烯、1-癸烯、丁二烯、1,5-己二烯、苯乙烯,或其混合物。
聚合物掺合物内的聚烯烃的量可为聚合物掺合物总重量的约0.5重量%至约99重量%,约1重量%至约95重量%,约10重量%至约90重量%,约20重量%至约80重量%,约30重量%至约70重量%,约5重量%至约50重量%,约50重量%至约95重量%,约10重量%至约50重量%,约10重量%至约30重量%,或约50重量%至约90重量%。在某些实施方案中,聚合物掺合物内的聚烯烃的量可为聚合物掺合物总重量的约1重量%至约25重量%,约5重量%至约15重量%,约7.5重量%至约12.5重量%,或约10重量%。
本领域技术人员所知的任何聚烯烃可用于制备本文揭露的聚合物掺合物。聚烯烃可为烯烃均聚物、烯烃共聚物、烯烃三元共聚物、烯烃四元共聚物等,及其混合物。
在某些实施方案中,聚烯烃是烯烃均聚物。烯烃均聚物可由一种烯烃衍生。本领域技术人员所知的任何烯烃均聚物可被使用。烯烃均聚物的非限制性例子包含聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯-1、聚己烯-1、聚辛烯-1、聚癸烯-1、聚-3-甲基丁烯-1、聚-4-甲基戊烯-1、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚-1,5-己二烯。
在其它实施方案中,烯烃均聚物是聚乙烯。本领域技术人员所知的任何聚乙烯可用来制备本文揭露的聚合物掺合物。聚丙烯的非限制性例子包含超低密度聚乙烯(ULDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性高密度低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、高熔体强度高密度聚乙烯(HMS-HDPE),及超高密度聚乙烯(UHDPE)等,及其混合物。在某些实施方案中,烯烃均聚物是HMS-HDPE,例如,DowHDPE 2492(可得自DowChemical,Midland,MI)。在其它实施方案中,聚合物掺合物内的HMS-HDPE的量可为聚合物掺合物总重量的约1重量%至约25重量%,约5重量%至约15重量%,约7.5重量%至约12.5重量%,或约10重量%。
在其它实施方案中,烯烃均聚物是聚丙烯。本领域技术人员所知的任何聚丙烯可用来制备本文揭露的聚合物掺合物。聚丙烯非限制性例子包含低密度聚丙烯(LDPP)、高密度聚丙烯(HDPP)、高熔体强度聚丙烯(HMS-PP)、高冲击聚丙烯(HIPP)、全同立构聚丙烯(iPP)、间同立构聚丙烯(sPP)等,及其混合物。在某些实施方案中,烯烃均聚物是HMS-PP,例如,DowD114(可得自Dow Chemical,Midland,MI)、PF814(可得自Basell Polyolefins,Elkton,MD)、WB130及WB260(可得自Borealis A/S,Lyngby,Denmark)。在其它实施方案中,聚合物掺合物内的HMS-PP的量可为聚合物掺合物总重量的约1重量%至约25重量%,约5重量%至约15重量%,约7.5重量%至约12.5重量%,或约10重量%。
在其它实施方案中,聚烯烃是烯烃共聚物。烯烃共聚物可由两种不同烯烃衍生。本领域技术人员所知的任何烯烃共聚物可用于本文揭露的聚合物掺合物。烯烃共聚物的非限制性例子包含自乙烯及具有3或更多个碳原子的单烯衍生的共聚物。具有3或更多个碳原子的单烯的非限制性例子包含丙烯;丁烯(例如,1-丁烯、2-丁烯,及异丁烯),及以烷基取代的丁烯;戊烯(例如,1-戊烯及2-戊烯),及以烷基取代的戊烯(例如,4-甲基-1-戊烯);己烯(例如,1-己烯、2-己烯,及3-己烯),及以烷基取代的己烯;庚烯(例如,1-庚烯、2-庚烯,及3-庚烯),及其烷基取代的庚烯;辛烯(例如,1-辛烯、2-辛烯、3-辛烯,及4-辛烯),及以烷基取代的辛烯;壬烯(例如,1-壬烯、2-壬烯、3-壬烯,及4-壬烯),及以烷基取代的壬烯;癸烯(例如,1-癸烯、2-癸烯、3-癸烯、4-癸烯,及5-癸烯),及以烷基取代的癸烯;十二碳烯,及以烷基取代的十二碳烯;及丁二烯。在某些实施方案中,烯烃共聚物是乙烯/α-烯烃(EAO)共聚物,或乙烯/丙烯共聚物(EPM)。
在其它实施方案中,聚烯烃是烯烃三元共聚物。烯烃三元共聚物可由三种不同烯烃衍生。本领域技术人员所知的任何烯烃三元共聚物可用于本文揭露的聚合物掺合物。烯烃三元共聚物的非限制性例子包含由(i)乙烯、(ii)具有3或更多个碳原子的单烯,及(iii)二烯衍生的三元共聚物。在某些实施方案中,烯烃三元共聚物是乙烯/α-烯烃/二烯三元共聚物(EAODM),及乙烯/丙烯/二烯三元共聚物(EPDM)。
适合聚烯烃的一些重要性质包含拉伸强度、撕裂强度、模量、上限操作温度、耐刮性及耐擦伤性等。聚丙烯均聚物、丙烯-α-烯烃共聚物、丙烯冲击共聚物、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯及乙烯-α-烯烃共聚物的高拉伸强度、耐热性及加工性的组合使这些聚合物成为优选的掺合物组份。另外,苯乙烯系嵌段共聚物(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)可被掺合而获得弹性回复及耐热性的独特平衡(见下述)。
苯乙烯系嵌段共聚物
除如上所述的至少一聚烯烃外或其替代,聚合物掺合物也可包含至少一种苯乙烯系嵌段共聚物。聚合物掺合物内的苯乙烯系嵌段共聚物的量可为聚合物掺合物总重量的约0.5重量%至约99重量%,约1重量%至约95重量%,约10重量%至约90重量%,约20重量%至约80重量%,约30重量%至约70重量%,约5重量%至约50重量%,约50重量%至约95重量%,约10重量%至约50重量%,约10重量%至约30重量%,或约50重量%至约90重量%。在某些实施方案中,聚合物掺合物内的苯乙烯系嵌段共聚物的量可为聚合物掺合物总重量的约1重量%至约25重量%,约5重量%至约15重量%,约7.5重量%至约12.5重量%,或约10重量%。
一般而言,苯乙烯系嵌段共聚物含有至少两个单烯基芳烯嵌段,优选两个聚苯乙烯嵌段,其是以饱和共轭二烯(优选饱和聚丁二烯嵌段)分隔。优选的苯乙烯系嵌段共聚物具有线性结构,即使支化或辐射状的聚合物或官能化的嵌段共聚物为有用的化合物。若共聚物具有线性结构,苯乙烯系嵌段共聚物的总数均分子量优选为30,000至约250,000。此嵌段共聚物可具有10重量%至40重量%的平均聚苯乙烯含量。
适合的不饱和嵌段共聚物不受限地包含以下列化学式表示:
A-B-R(-B-A)n 化学式I
或
Ax-(BA-)y-BA 化学式II
其中,每一A是包含乙烯基芳香族单体(优选苯乙烯)的聚合物嵌段,且每一B是含有共轭二烯(优选异戊二烯或丁二烯)及任选的乙烯基芳香族单体(优选苯乙烯)的聚合物嵌段;R是多官能性偶联剂的剩余物(若R存在,嵌段共聚物可为星状或支化状的嵌段共聚物);n是1至5的整数;x是0或1;且y是0至4的实数。
制备这些嵌段共聚物的方法在本领域是已知的。例如,见美国专利第5,418,290号案。用于制备具有不饱和橡胶单体单元的有用嵌段共聚物的适合催化剂包含以锂为主的催化剂,且特别烷基锂。美国专利第3,595,942号案描述用于氢化具有不饱和橡胶单体单元的嵌段共聚物形成具有饱和橡胶单体单元的嵌段共聚物的适合方法。聚合物的结构是通过其聚合反应方法决定。例如,线性聚合物是通过在使用例如烷基锂或二锂芘等的引发剂时通过依序引入所需橡胶单体至反应容器内,或通过使二链段嵌段共聚物与二官能性偶联剂偶合而形成。另一方面,支化结构可通过使用对于具有三或更多不饱和橡胶单体单元的嵌段共聚物具有官能性的适合偶联剂而获得。偶合可以多官能性偶联剂(例如,二卤烷或烯及二乙烯基苯)与某些极性化合物(例如,卤化硅、硅氧烷或单羟基醇与羧酸的酯)而产生。聚合物中的任何偶合残质的存在为了嵌段共聚物的适当描述被忽略。
具有不饱和橡胶单体单元的适合嵌段共聚物不受限地包含苯乙烯-丁二烯(SB)、苯乙烯-乙烯/丁二烯(SEB)、苯乙烯-异戊二烯(SI)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、α-甲基苯乙烯-丁二烯-α-甲基苯乙烯,及α-甲基苯乙烯-异戊二烯-α-甲基苯乙烯。
嵌段共聚物的苯乙烯部份优选是苯乙烯的聚合物或共聚体,及其包含α-甲基苯乙烯及环取代的苯乙烯(特别是环甲基化苯乙烯)的相似物及同系物。优选的苯乙烯类是苯乙烯及α-甲基苯乙烯,且特别优选苯乙烯。
具不饱和橡胶单体单元的嵌段共聚物可包含丁二烯或异戊二烯的均聚物,或其可包含此二烯烃的一或二者及小量苯乙烯类单体的共聚物。于某些实施例,嵌段共聚物是衍生自(i)以烷基或芳基取代的C3-20烯烃(例如,4-甲基-1-戊烯,及苯乙烯),及(ii)二烯(例如,丁二烯、1,5-己二烯、1,7-辛二烯,及1,9-癸二烯)。这些烯烃共聚物的非限制性例子包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物。
优选的具饱和橡胶单体单元的嵌段共聚物包含至少一苯乙烯单元链段,及至少一乙烯-丁烯或乙烯-丙烯共聚物的链段。这些具饱和橡胶单体单元的嵌段共聚物的优选例子包含苯乙烯/乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯/乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯(SEBS)共聚物、苯乙烯/乙烯-丙烯/苯乙烯(SEPS)共聚物。
具不饱和橡胶单体单元的嵌段共聚物的氢化反应优选通过使用包含烷基铝化合物与镍或钴的羧酸盐或烷氧化物的反应产物的催化剂,在基本上完全氢化至少80%的脂族双键且氢化不多于25%的苯乙烯系芳香族双键的条件下产生。优选的嵌段共聚物是其间至少99%的脂族双键被氢化,且小于5%的芳香族双键被氢化。
苯乙烯系嵌段的比例一般是嵌段共聚物总重量的8重量%与65重量%之间。优选地,嵌段共聚物含有10重量%至35重量%的苯乙烯系嵌段链段,及90重量%至65重量%的橡胶单体嵌段链段,其以嵌段共聚物总重量计。
个别嵌段的平均分子量可于特定极限内变化。在大部份的例子中,苯乙烯系嵌段链段具有5,000至125,000(优选7,000至60,000)范围的数均分子量,而橡胶单体嵌段链段具有10,000至300,000(优选30,000至150,000)范围的数均分子量。嵌段共聚物的总平均分子量典型地是25,000至250,000(优选35,000至200,000)的范围。
另外,适用于本发明实施例的各种嵌段共聚物可通过以任何本领域所知的方法接枝并入微小量的官能团(例如,马来酸酐)而改性。
适合的嵌段共聚物不受限地包含可购得的那些,例如,KRATONTM(由KRATON Polymers LLC in Houston,Texas提供)及VECTORTM(由Dexco Polymers,L.P.in Houston,Texas提供)。
添加剂
任选地,本文揭露的聚合物掺合物可包含至少一种用于改良及/或控制聚合物掺合物的加工性、外观、物理、化学及/或机械性质的添加剂。在某些实施方案中,聚合物掺合物不包含添加剂。本领域技术人员所知的任何塑料添加剂可用于本文揭露的聚合物掺合物。适合添加剂的非限制性例子包含滑动剂、防粘连剂、增塑剂、油、抗氧化剂、紫外线稳定剂、着色剂或颜料、填料、润滑剂、防雾剂、流动性助剂、偶联剂、交联剂、成核剂、表面活性剂、溶剂、阻燃剂、抗静电剂,或其混合物。添加剂总量范围可为聚合物掺合物总重量的约大于0至约80%,约0.001%至约70%,约0.01%至约60%,约0.1%至约50%,约1%至约40%,或约10%至约50%。某些聚合物添加剂已描述于Zweifel Hans等人的“塑料添加剂手册(Plastics Additives Handbook)”,Hanser GardnerPublications,Cincinnati,Ohio,第5版(2001),其在此被全部并入以供参考。
在某些实施方案中,本文揭露的聚合物掺合物包含滑动剂。在其它实施方案中,本文揭露的聚合物掺合物不包含滑动剂。滑动是膜表面彼此或在某些其它基材上的滑动。膜的滑动性能可通过ASTM D1894,塑料膜及片材的静态及动态磨擦系数(Static and KineticCoefficients of Friction of Plastic Film and Sheeting,在此被并入以供参考)测量。一般滑动剂可通过改性膜的表面性质;及降低膜层间及与其接触的其它表面间的磨擦而传递滑动性质。
本领域技术人员所知的任何滑动剂可添加至本文揭露的聚合物掺合物。滑动剂的非限制性例子包含具有约12至约40个碳原子的伯酰胺(例如,芥酰胺、油酰胺、硬脂酰胺,及山嵛酰胺);具有约18至约80个碳原子的仲酰胺(例如,硬脂基芥酰胺、山嵛基芥酰胺、甲基芥酰胺,及乙基芥酰胺);具有约18至约80个碳原子的仲-双-酰胺(例如,乙烯-双-硬脂酰胺,及乙烯-双-油酰胺);及其混合物。在一特别实施方案中,用于本文揭露的聚合物掺合物的滑动剂是以下列化学式(I)表示的酰胺:
其中,R1及R2的每一个独立地为H、烷基、环烷基、烯基、环烯基,或芳基;且R3是烷基或烯基,每一个具有约11至约39个碳原子,约13至约37个碳原子,约15至约35个碳原子,约17至约33个碳原子,或约19至约33个碳原子。在某些实施方案中,R3是烷基或烯基,每一个具有至少19至约39个碳原子。在其它实施方案中,R3是十五烷基、十七烷基、十九烷基、二十一烷基、二十三烷基、二十五烷基、二十七烷基、二十九烷基、三十一烷基、三十三烷基、三十九烷基,或其混合物。在进一步的实施方案中,R3是十五碳烯基、十七碳烯基、十九碳烯基、二十一碳烯基、二十三碳烯基、二十五碳烯基、二十七碳烯基、二十九碳烯基、三十一碳烯基、三十三碳烯基、三十九碳烯基,或其混合物。
在进一步的实施方案中,用于本文揭露的聚合物掺合物的滑动剂是以如下化学式(II)表示的酰胺:
CH3-(CH2)m-(CH=CH)p-(CH2)n-C(=O)-NR1R2 (II)
其中,m及n的每一个独立地为约1与约37间的整数;p是0与3间的整数,R1及R2的每一个独立地为H、烷基、环烷基、烯基、环烯基,或芳基;且m、n及p的总和至少为8。在某些实施方案中,化学式(I)及(II)的R1及R2的每一个是含有1与约40个碳原子间的烷基,或含有2至约40个碳原子间的烯基。在进一步的实施方案中,化学式(I)及(II)的R1及R2的每一个是H。在某些实施方案中,m、n及p的总和至少为18。
化学式(I)或(II)的酰胺可通过化学式H-NR1R2的胺(其中,R1及R2的每一个独立地为H、烷基、环烷基、烯基、环烯基,或芳基)与化学式R3-CO2H或CH3-(CH2)m-(CH=CH)p-(CH2)n-CO2H的羧酸(其中,R3是烷基或烯基,每一个具有至少19至约39个碳原子;m及n的每一个独立地为约1及约37间的整数;且p是0或1)反应而制备。化学式H-NR1R2的胺可为氨(即,R1及R2每一个是H)、伯胺(即,R1是烷基、环烷基、烯基、环烯基,或芳基,且R2是H),或仲胺(即,R1及R2的每一个独立地为烷基、环烷基、烯基、环烯基,或芳基)。伯胺的某些非限制性例子包含甲基胺、乙基胺、十八烷基胺、山嵛基胺、二十四烷基胺、二十六烷基胺、二十八烷基胺、三十烷基胺、三十二烷基胺、三十四烷基胺、二十四烷基胺、环己基胺,及其混合物。仲胺的某些非限制性例子包含二甲基胺、二乙基胺、二(十六烷基)胺、二(十八烷基)胺、二(二十烷基)胺、二(二十二烷基)胺、二(十六烷基)胺、二硬脂基胺、二(二十烷基)胺、二山嵛基胺、二氢化牛脂胺,及其混合物。伯胺及仲胺可通过本领域技术人员所知的方法制备,或从商业供应者获得,例如,AldrichChemicals,Milwaukee,WI;ICC Chemical Corporation,New York,NY;Chemos GmbH,Regenstauf,Germany;ABCR GmbH & Co.KG,Karlsruhe,Germany;及Acros Organics,Geel,Belgium。
伯胺或仲胺可通过还原胺化反应制备。还原胺化是通过使氨或伯胺以醛或酮缩合形成相对应亚胺,其接着被还原成胺的方法。接下来的亚胺还原成胺可通过使亚胺与氢及适合的氢化催化剂(例如,Raney镍或氧化铂、铝-汞的汞合金,或氢化物,例如,氢化锂铝、氰基硼氢化钠,及硼氢化钠)反应而完成。还原胺化描述于美国专利第3,187,047号案;及Haskelberg于“酮的胺还原(Aminative Reduction of Ketones)”文献,J.Am.Chem.Soc.,70(1948)2811-2;Mastagi等人的“某些酮及醛的胺解研究(Study of the Aminolysis of Some Ketones and Aldehydes)”,Bull.soc.chim.France(1950)1045-8;B.J.Hazzard,有机化学实用手册(Practical Handbook of Organic Chemistry),Addison-Wesley PublishingCo.,Inc.,458-9及686页(1973);及Alexander等人的“用于使酮转化成伯胺的低压还原烷基化方法(A Low Pressure Reductive Alkylation Method forthe Conversion of Ketones to Primary Amines)”,J.Am.Chem.Soc.,70,1315-6(1948)。上述美国专利号案及文献在此被并入以供参考。
羧酸的非限制性例子包含直链饱和脂族酸,例如,十四碳酸、十五碳酸、十六碳酸.十七碳酸、十八碳酸、十九碳酸、二十碳酸、二十一碳酸、二十二碳酸、二十三碳酸、二十四碳酸、二十五碳酸、二十六碳酸、二十七碳酸、二十八碳酸、二十九碳酸、三十碳酸.三十一碳酸、三十二碳酸、三十四碳酸、三十六碳酸、三十八碳酸,及四十碳酸;支链饱和脂肪酸,例如,16-甲基十七碳酸、3-甲基-2-辛基壬酸、2,3-二甲基十八碳酸、2-甲基二十四碳酸、11-甲基二十四碳酸、2-十五烷基-十七碳酸;不饱和脂肪酸,例如,反-3-十八碳烯酸、反-11-二十碳烯酸、2-甲基-2-二十碳烯酸、2-甲基-2-二十六碳烯酸、β-桐酸、α-杷荏酸、9-十九碳烯酸,及22-二十三碳烯酸、油酸,及芥酸。羧酸可通过本领域技术人员所知的方法制备,或从商业供应者获得,例如,Aldrich Chemicals,Milwaukee,WI;ICC Chemical Corporation,New York,NY;Chemos GmbH,Regenstauf,Germany;ABCR GmbH & Co.KG,Karlsruhe,Germany;及Acros Organics,Geel,Belgium。一些己知的制备羧酸的方法包含使相对应的一级醇与氧化剂(例如,金属铬酸盐、金属重铬酸盐,及锰酸钾)的氧化反应。醇氧化成羧酸描述于,Carey等人的“进阶有机化学,B部份:反应及合成(Advance Organic Chemistry,Part B:Reactionsand Synthesis)”,Plenum Press,New York,第2版,481-491页(1983),其在此被并入以供参考。
酰胺化反应可在对羧酸不具反应性的溶剂中发生。适合溶剂的非限制性例子包含醚(即,二乙基醚,及四氢呋喃)、酮(例如,丙酮,及甲基乙基酮)、丙烯腈、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺等。酰胺化反应可通过碱性催化剂促进。碱性催化剂的非限制性例子包含无机碱,例如,氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、乙酸钠、乙酸铵等,金属烷氧化物,例如,甲氧化钠、乙氧化钠等,胺,例如,三乙基胺、二异丙基乙基胺等。在某些实施方案中,催化剂是胺或金属烷氧化物。
在某些实施方案中,滑动剂是具有含18与约40个碳原子的饱和脂族基的伯酰胺(例如,硬脂酰胺,及山嵛酰胺)。在其它实施方案中,滑动剂是具有含至少一个碳-碳双键及18至约40个碳原子间的不饱和脂族基的伯酰胺(例如,芥酰胺,及油酰胺)。在进一步的实施方案中,滑动剂是具有至少20个碳原子的伯酰胺。在进一步实施方案中,滑动剂是芥酰胺、油酰胺、硬脂酰胺、山嵛酰胺、乙烯-双-硬脂酰胺、乙烯-双-油酰胺、硬脂基芥酰胺、山嵛基芥酰胺,或其混合物。在特别的实施方案中,滑动剂是芥酰胺。在进一步的实施方案中,滑动剂可购得的具有商品名的那些,例如,ATMERTM SA,其得自Uniqema,Everberg,Belgium;,其得自Akzo Nobel Polymer Chemicals,Chicago,IL;,其得自Witco,Greenwich,CT;及其得自Croda,Edison,NJ。若被使用时,聚合物掺合物中的滑动剂量可为聚合物掺合物总重量的约大于0至约3重量%,约0.0001重量%至约2重量%,约0.001重量%至约1重量%,约0.001重量%至约0.5重量%,或约0.05重量%至约0.25重量%。某些滑动剂已描述于Zweifel Hans等人的“塑料添加剂手册(Plastics Additives Handbook)”,Hanser GardnerPublications,Cincinnati,Ohio,第5版,第8章,601-608页(2001),其在此被并入以供参考。
任选地,本文揭露的聚合物掺合物可包含防粘连剂。在某些实施方案中,本文揭露的聚合物掺合物不包含防粘连剂。防粘连剂可用来避免自聚合物掺合物制得的物品的接触层间的非所需粘着,特别是在贮存、制备或使用期间的中等压力及热下。本领域技术人员所知的任何防粘连剂可添加至本文揭露的聚合物掺合物。防粘连剂的非限制性例子包含矿物(例如,粘土、白垩,及碳酸钙)、合成硅石凝胶(例如,,其得自Grace Davison,Columbia,MD)、天然硅石(例如,,其得自Celite Corporation,Santa Barbara,CA)、滑石(例如,,其得自Luzenac,Centennial,CO)、沸石(例如,,其得自Degussa,Parsippany,NJ)、铝硅酸盐(例如,,其得自Mizusawa Industrial Chemicals,Tokyo,Japan)、石灰石(例如,,其得自Omya,Atlanta,GA)、球形聚合物颗粒(例如,,聚(甲基丙烯酸甲酯)颗粒,其得自Nippon Shokubai,Tokyo,Japan,及,硅酮颗粒,其得自GE Silicones,Wilton,CT)、蜡、酰胺(例如,芥酰胺、油酰胺、硬脂酰胺、山嵛酰胺、乙烯-双-硬脂酰胺、乙烯-双-油酰胺、硬脂基芥酰胺,及其它滑动剂)、分子筛,及其混合物。矿物颗粒可通过在物品间产生物理间隙而降低粘着,而有机防粘连剂可迁移至表面以限制表面粘着。被使用时,聚合物掺合物内的防粘连剂的量可为聚合物掺合物总重量的约大于0至约3重量%,约0.0001重量%至约2重量%,约0.001重量%至约1重量%,或约0.001重量%至约0.5重量%。某些防粘连剂已描述于Zweifel Hans等人的“塑料粘加剂手册(Plastics Additives Handbook)”,Hanser GardnerPublications,Cincinnati,Ohio,第5版,第7章,585-600页(2001),在此被并入以供参考。
任选地,本文揭露的聚合物掺合物可包含增塑剂。一般增塑剂是可增加挠性且降低聚合物的玻璃化转变温度的化学品。本领域技术人员所知的任何增塑剂可添加至本文揭露的聚合物掺合物。增塑剂的非限制性例子包含矿物油、松香酸酯、己二酸酯、烷基磺酸酯、壬二酸酯、苯甲酸酯、氯化石蜡、柠檬酸酯、环氧化物、二醇醚及其酯、戊二酸酯、烃油、异丁酸酯、油酸酯、季戊四醇衍生物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、酯、聚丁烯、蓖麻酸酯、癸二酸酯、磺酰胺、三-及均苯四甲酸酯、联苯衍生物、硬脂酸酯、二呋喃二酯、含氟增塑剂、羟基苯甲酸酯、异氰酸酯加成物、多环芳香族化合物、天然产物衍生物、腈类、以硅氧烷为主的增塑剂、以柏油为主的产物、硫酯,及其混合物。若被使用,聚合物掺合物中的增塑剂含量可为聚合物掺合物总重量的大于0至约15重量%,约0.5重量%至约10重量%,或约1重量%至约5重量%。一些增塑剂已描述于George Wypych的“增塑剂手册(Handbook ofPlasticizers)”,ChemTec Publishing,Toronto-Scarborough,Ontario(2004),在此被并入以供参考。
在某些实施方案中,本文揭露的聚合物掺合物任选地包含抗氧化剂,其可避免聚合物掺合物中的聚合物组份及有机添加剂氧化。本领域技术人员所知的任何抗氧化剂可添加至本文揭露的聚合物掺合物。适合抗氧化剂的非限制性例子包含芳香族或位阻胺,例如,烷基二苯基胺、苯基-α-萘基胺、以烷基或芳烷基取代的苯基-α-萘基胺、烷基化的对-苯二胺、四甲基-二胺基二苯基胺等;酚,例如,2,6-二-叔丁基-4-甲基酚;1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3′,5′-二-叔丁基-4′-羟基苯甲基)苯;四[(亚甲基(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢肉桂酸酯)]甲烷(例如,IRGANOXTM 1010,得自Ciba Geigy,New York);丙烯酰基改性的酚;十八烷基-3,5-二-叔丁基-4-羟基肉桂酸酯(例如,IRGANOXTM 1076,其可购自Ciba Geigy);亚磷酸酯及亚膦酸酯;羟基胺;苯并呋喃酮衍生物;及其混合物。若被使用,聚合物掺合物中的抗氧化剂量可为聚合物掺合物总重量的约大于0至约5重量%,约0.0001重量%至约2.5重量%,约0.001重量%至约1重量%,或约0.001重量%至约0.5重量%。某些抗氧化剂已描述于Zweifel Hans等人的“塑料添加剂手册(Plastics Additives Handbook)”,Hanser Gardner Publications,Cincinnati,Ohio,第5版,第1章,1-140页(2001),其在此被并入以供参考。
在其它实施方案中,本文揭露的聚合物掺合物包含紫外线稳定剂,其可避免或降低聚合物掺合物受紫外线辐射而降解。本领域技术人员所知的任何紫外线稳定剂可添加至本文揭露的聚合物掺合物。适合的紫外线稳定剂的非限制性例子包含二苯酮、苯并三唑、芳基酯、N,N’-草酰二苯胺、丙烯酯、甲脒、碳黑、位阻胺、镍猝灭剂、位阻胺、酚醛抗氧化剂、金属盐、锌化合物,及其混合物。使用时,聚合物掺合物内的紫外线稳定剂的量可为聚合物掺合物总重量的约大于0至约5重量%,约0.01重量%至约3重量%,约0.1重量%至约2重量%,或约0.1重量%至约1重量%。某些紫外线稳定剂描述于Zweifel Hans等人的“塑料添加剂手册(Plastics Additives Handbook)”,Hanser Gardner Publications,Cincinnati,Ohio,第5版,第2章,141-426页(2001),在此被并入以供参考。
在进一步的实施方案中,本文揭露的聚合物掺合物任选地含有着色剂或颜料,其可改变聚合物掺合物对人类眼睛的外观。本领域技术人员所知的任何着色剂或颜料可添加至本文揭露的聚合物掺合物。适合的着色剂或颜料的非限制性例子包含无机颜料,例如,金属氧化物,例如,氧化铁、氧化锌,及二氧化钛,混合的金属氧化物、碳黑,有机颜料,例如,蒽醌、二苯并[cd,jk]芘-5,10-二酮、偶氮及单偶氮化合物、芳基酰胺、苯并咪唑酮、BONA色淀、二酮吡咯并吡咯、二恶嗪、二偶氮化合物、二芳基化物、黄烷土酮、阴丹酮、异吲哚啉酮、异吲哚啉、金属络合物、单偶氮盐、萘酚、b-萘酚、萘酚AS、萘酚色淀、芘、紫环酮、酞菁、皮蒽酮、喹吖啶酮,及喹呔酮类,及其混合物。若使用时,聚合物掺合物中的着色剂或颜料的量可为聚合物掺合物总重量的大于约0至约10重量%,约0.1重量%至约5重量%,或约0.25重量%至约2重量%。某些着色剂描述于Zweifel Hans等人的“塑料添加剂手册(Plastics Additives Handbook)”,Hanser Gardner Publications,Cincinnati,Ohio,第5版,第15章,813-882页(2001),在此被并入以供参考。
任选地,本文揭露的聚合物掺合物可包含填料,其可用来调整体积、重量、费用及/或技术性能等。本领域技术人员所知的任何填料可添加至本文揭露的聚合物掺合物。适合填料的非限制性例子包含滑石、碳酸钙、白垩、硫酸钙、粘土、高岭土、硅石、玻璃、热解法二氧化硅、云母、硅灰石、长石、硅酸铝、硅酸钙、氧化铝、水合氧化铝(例如,氧化铝三水合物)、玻璃微球、陶瓷微球、热塑物微球、重晶石、木粉、玻璃纤维、碳纤维、大理石粉、水泥粉、氧化镁、氢氧化镁、氧化锑、氧化锌、硫酸钡、二氧化钛、钛酸盐,及其混合物。在某些实施方案中,填料是硫酸钡、滑石、碳酸钙、硅石、玻璃、玻璃纤维、氧化铝、二氧化钛,或其混合物。在其它实施方案中,填料是滑石、碳酸钙、硫酸钡、玻璃纤维,或其混合物。若使用,聚合物掺合物中的填料含量可为聚合物掺合物总重量的约大于0至约80重量%,约0.1重量%至约60重量%,约0.5重量%至约40重量%,约1重量%至约30重量%,或约10重量%或约40重量%。某些填料已揭示于美国专利第6,103,803号案及Zweifel Hans等人的“塑料添加剂手册(Plastics AdditivesHandbook)”,Hanser Gardner Publications,Cincinnati,Ohio,第5版,第17章,901-948页(2001),二者在此被并入以供参考。
任选地,本文揭露的聚合物掺合物可包含滑润剂。一般润滑剂可用来改性熔融聚合物掺合物的流变性,改良模制品的表面光洁度,及/或促进填料或颜料的分散等。本领域技术人员所知的任何润滑剂可添加至本文揭露的聚合物掺合物。适合润滑剂的非限制性例子包含脂肪醇及其二羧酸酯、短链醇的脂肪酸酯、脂肪酸、脂肪酸酰胺、金属皂、低聚脂肪酸酯、长链醇的脂肪酸酯、褐煤蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、天然及合成的石蜡、氟聚合物,及其混合物。使用时,聚合物掺合物内的润滑剂量可为聚合物掺合物总重量的约大于0至约5重量%,约0.1重量%至约4重量%,或约0.1重量%至约3重量%。某些适合的润滑剂已揭示于Zweifel Hans等人的“塑料添加剂手册(Plastics AdditivesHandbook)”,Hanser Gardner Publications,Cincinnati,Ohio,第5版,第5章,511-552页(2001),在此被并入以供参考。
任选地,本文揭露的聚合物掺合物可包含抗静电剂。一般抗静电剂可增加聚合物掺合物的导性及避免静电荷累积。本领域技术人员所知的任何抗静电剂可添加至本文揭露的聚合物掺合物。适合的抗静电剂的非限制性例子包含导电性填料(例如,碳黑、金属颗粒,及其它导电性颗粒)、脂肪酸酯(例如,丙三醇单硬脂酸酯)、乙氧基化烷基胺、二乙醇酰胺、乙氧基化醇、烷基磺酸盐、烷基磷酸盐、四级铵盐、烷基甜菜碱,及其混合物。使用时,聚合物掺合物中的抗静电剂量可为聚合物掺合物总重量的约大于0至约5重量%,约0.01重量%至约3重量%,,或约0.1重量%至约2重量%。一些适合的抗静电剂已揭示于ZweifelHans等人的“塑料添加剂手册(Plastics Additives Handbook)”,HanserGardner Publications,Cincinnati,Ohio,第5版,第10章,627-646页(2001),在此被并入以供参考。
任选地,聚合物掺合物可部份或完全地交联。当交联是所需时,本文揭露的聚合物掺合物包含交联剂,其可用来使聚合物掺合物产生交联作用,借此增加其模量及劲度等。本领域技术人员所知的任何交联剂可添加至本文揭露的聚合物掺合物。适合交联剂的非限制性例子包含有机过氧化物(例如,烷基过氧化物、芳基过氧化物、过氧酯、过氧碳酸酯、二酰基过氧化物、过氧缩酮,及环状过氧化物),及硅烷(例如,乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷,及3-甲基丙烯酰基氧丙基三甲氧基硅烷)。使用时,聚合物掺合物中的交联剂含量可为聚合物掺合物总重量的约大于0至约20重量%,约0.1重量%至约15重量%,或约1重量%至约10重量%。一些适合的交联剂已揭示于Zweifel Hans等人的“塑料添加剂手册(Plastics AdditivesHandbook)”,Hanser Gardner Publications,Cincinnati,Ohio,第5版,第14章,725-812页(2001),在此被并入以供参考。
聚合物掺合物的交联作用也可通过本领域所知的任何辐射手段起始,不受限地包含电子束照射、β照射、γ照射、电晕照射,及紫外线辐射,其可具有或不具有交联催化剂。美国专利申请案第10/086,057号案(以US2002/0132923 A1公告)及美国专利第6,803,014号案揭示可用于本发明实施例的电子束照射方法。
照射可通过使用高能量、离子化电子、紫外射繌、X-射线、γ射线、β粒子等,及其组合。优选地,电子可以最高达70兆拉德剂量使用。照射源可为在约150千伏特至约6兆伏特范围操作及具有能提供所需剂量的动力输出的的任何电子束产生器。电压可调整至适当量,可为,例如,100,000、300,000、1,000,000,或2,000,000或3,000,000或6,000,000,或更高或更低。用于照射聚合物材料的许多其它装置是本领域已知的。照射一般以约3兆拉德至约35兆拉德的剂量进行,优选约8至约20兆拉德。另外,照射可在室温方便地进行,即使更高或更低的温度(例如,0℃至约60℃)也可被使用。优选地,照射可在制品成型或制备后进行。另外,在一个优选的实施方案中,被并入前辐射(pro-rad)添加剂的乙烯共聚体是以约8至约20兆拉德的电子束辐射照射。
交联作用可以交联催化剂促进,且会提供此功能的任何催化剂可被使用。适合的催化剂一般包含有机碱、羧酸,及有机金属化合物(包含有机钛酸盐),及铅、钴、铁、镍、锌及锡的络合物或羧酸盐。二丁基锡二月桂酸盐、二辛基锡马来酸盐、二丁基锡二乙酸盐、二丁基锡二辛酸盐、乙酸亚锡、辛酸亚锡、环烷酸铅、辛酸锌、环烷酸钴等。羧酸盐(特别是二丁基锡二月桂酸盐及二辛基锡马来酸盐)对于本发明特别有效。催化剂(或催化剂混合物)是以催化量存在,典型为约0.015与约0.035phr之间。
代表性的前辐射添加剂不受限地包含偶氮化合物、有机过氧化物,及多官能性的乙烯基或烯丙基化合物,例如,氰酸三烯丙酯、异氰酸三烯丙酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、戊二醛、乙二醇二甲基丙烯酸酯、马来酸二烯丙酯、马来酸二炔丙酯、二炔丙基单烯丙基氰酸酯、二枯基过氧化物、二-叔丁基过氧化物、过苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、枯烯过氧化氢、过辛酸叔丁酯、甲基乙基酮过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、月桂基过氧化物、过乙酸叔丁酯、偶氮双异丁基腈等,及其混合物。用于本发明的优选前辐射添加剂是具有多官能性(即,至少二)部份(例如,C=C、C=N或C=O)的化合物。
至少一种前辐射添加剂可通过本领域所知的任何方法引至乙烯共聚体。但是,优选地,前辐射添加剂是通过包含与乙烯共聚体相同或相异的基本树脂的母料浓缩物引入。优选地,用于母料的前辐射添加剂的浓度相对较高,例如,约25重量%(以浓缩物总重量计)。
此至少一种前辐射添加剂是以有效量引至乙烯聚合物。优选地,此至少一种前辐射添加剂的引入量是约0.001重量%至约5重量%,更优选约0.005重量%至约2.5重量%,且最优选约0.015重量%至约1重量%(其以乙烯共聚体总重量计)。
除电子束照射外,交联作用也可通过紫外线照射产生。美国专利第6,709,742号案揭示一种通过紫外线照射的交联方法,其可用于本发明的实施方案。此方法包含在纤维形成之前、期间或之后使具有或不具有光交联剂的光引发剂与聚合物混合,然后,使具有光引发剂的纤维曝光至足够的紫外线辐射,以使聚合物交联至所需程度。用于实施本发明的光引发剂是芳香族酮,例如,二苯酮,或1,2-二酮的单乙缩醛。单乙缩醛的主要光反应是α-键的均裂解而产生酰基及二烷氧基烷基。此类型的α-裂解被称为Norrish I型反应,其是于W.Horspool及D.Armesto,Organic Photochemistry:A Comprehensive Treatment,EllisHorwood Limited,Chichester,England,1992;J.Kopecky,Organic Photochemistry:A Visual Approach,VCH Publishers,Inc.,New York,NY 1992;N.J.Turro等人,Acc.Chem.Res.,1972,5,92;及J.T.Banks等人,J.Am.Chem.Soc.,1993,115,2473更完整地描述。芳香族1,2二酮(Ar-CO-C(OR)2-Ar′)的单乙缩醛合成描述于USP 4,190,602及Ger.Offen.2,337,813。此类的优选化合物是2,2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯(C6H5-CO-C(OCH3)2-C6H5),其可购自Ciba-Geigy的Irgacure 651。可用于实施本发明作为光引发剂的其它芳香族酮的例子是Irgacure 184,369,819,907及2959,都可得自Ciba-Geigy。
在本发明的一个实施方案中,光引发剂是与光交联剂混合使用。在产生自由基时使两个或更多的聚烯烃主链通过与主链形成共价键而连接在一起的任何光交联剂可用于本发明。优选地,这些光交联剂是多官能性的,即,其包含二或更多个在活化时会与共聚物主链上的位置形成共价键的位置。代表性的光交联剂不受限地包含多官能性的乙烯基或烯丙基化合物,例如,氰酸三烯丙酯、异氰酸三烯丙酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、马来酸二烯丙酯、马来酸二炔丙酯、二炔丙基单烯丙基氰酸酯等。用于本发明的优选光交联剂是具有多官能性(即,至少二)部份的化合物。特别优选的光交联剂是氰酸三烯丙酯(TAC)及异氰酸三烯丙酯(TAIC)。
某些化合物在本发明的实施是作为光引发剂及光交联剂。这些化合物特征在于在曝光于紫外线时产生二或更多的反应性物种(例如,自由基、碳烯、氮烯等)且其后与两个聚合物链共价键结的能力。可实施该两个功能的任何化合物可用于本发明的实施,且代表性的化合物包含美国专利第6,211,302及6,284,842号案中揭示的磺酰基叠氮化合物。
在本发明的另一实施方案中,共聚物接受第二交联作用,即,非光交联及除此之外的交联作用。在此实施方案中,光引发剂是与非光交联剂(例如,硅烷)混合使用,或共聚物接受第二交联程序(例如,曝光于电子束辐射)。硅烷交联剂的代表性例子描述于美国专利第5,824,718号案,且通过曝光于电子束辐射的交联作用是描述于美国专利第5,525,257及5,324,576号案。在此实施方案中使用光引发剂是任选的。
至少一种光添加剂(即,光引发剂及任选的光交联剂)可通过本领域所知的任何方法引至共聚物。但是,优选地,光添加剂通过包含与共聚物相同或相异的基本树脂的母料浓缩物引入。优选地,母料的光添加剂浓度相对较高,例如,约25重量%(以浓缩物总重量计)。
该至少一种光添加剂是以任何有效量引至共聚物。优选地,该至少一种光添加剂的引入量是约0.001重量%至约5重量%(更优选约0.005重量%至约2.5重量%,且最优选0.015重量%至约1重量%)(其以共聚物总重量计)。
光引发剂及任选的光交联剂可在纤维或膜制备方法期间的不同阶段期间添加。若光添加剂可耐挤出温度,聚烯烃树脂可在供应至挤出机(例如,通过母料添加)前与添加剂混合。另外,添加剂可在槽缝模具前引至挤出机内,但在此情况下,挤出前各组份的有效率混合是重要的。另一方式,聚烯烃纤维可在无光添加剂时被拉伸,且光引发剂及/或光交联剂可通过轻触辊、喷洒、浸渍于具有添加剂的溶液内或通过使用其它产业上用于后处理的方法而涂敷至挤出纤维。然后,形成的具有光添加剂的纤维通过连续或批式方法的电磁辐射而固化。光添加剂可使用传统的化合设备(包含单及双螺杆的挤出机)与聚烯烃掺合。
电磁辐射功率及照射时间被选择以产生有效交联且无聚合物降解及/或尺寸缺失。优选方法描述于EP 0 490 854 B1。具有足够热稳定性的光添加剂与聚烯烃树脂预混合,挤出成纤维,及以连续方法使用一能源或数个呈串联式连接的数个单元照射。使收集在卷线筒上的针织织物的纤维或片材固化,与批式方法相比,使用连续方法具有数个优点。
照射可通过使用紫外线辐射完成。优选地,紫外线辐射可以最高达100J/cm2的强度使用。照射源可为在约50瓦至约25000瓦的范围操作且具有能提供所需剂量的功率输出的任何紫外线产生器。瓦数可被调整至适当量,其可为,例如,1000瓦或4800瓦或6000瓦,或更高或更低。用于紫外线照射聚合物材料的许多其它装置是本领域已知的。照射一般是以约3J/cm2至约500J/scm2’间的剂量进行,优选约5J/cm2至约100J/cm2的间。另外,照射可在室温方便地进行,即使更高或更低的温度(例如,0℃至约60℃)也可被使用。光交联方法在较高温度时是较快速的。优选地,照射是在制品成型或制备之后进行。在一个优选的实施方案中,已并入光添加剂的共聚物以约10J/cm2至约50J/cm2的紫外线辐射照射。
聚合物掺合物的制备
聚合物掺合物的成份(即,乙烯/α-烯烃共聚体、聚烯烃,及任选的添加剂)可使用本领域技术人员所知的方法混合或掺合,优选是能在乙烯/α-烯烃共聚体内提供聚烯烃及/或添加剂的基本上均匀分布的方法。适合掺合方法的非限制性例子包含熔融掺合、溶剂掺合、挤出等。
在某些实施方案中,聚合物掺合物的成份是通过Guerin等人在美国专利第4,152,189号案所述的方法熔融掺合。首先,所有溶剂(若有)通过在约5托(667Pa)至约10托(1333Pa)的压力时加热至约100℃至约200℃或约150℃至约175℃的适当高温,而从这些成份移除。其次,这些成份以所需比例称重于容器内,且聚合物掺合物是通过使容器的内容物在搅拌时加热至熔融态而形成。
在其它实施方案中,聚合物掺合物的成份使用溶剂掺合而处理。首先,所需聚合物掺合物的成份溶于适当溶剂,然后,混合物被混合或掺合。其次,溶剂被移除而提供此聚合物掺合物。
在进一步实施方案中,提供分散混合、分布混合,或分散及分布混合的组合的物理掺合装置可用于制备均质掺合物。批式及连续式的物理性掺合方法都可被使用。批式方法的非限制性例子包含使用混合设备(例如,BRABENDER PREP,可得自C.W.Brabender Instruments,Inc.,South Hackensack,N.J.)或内部混合及轧式研磨(可得自Farrel Company,Ansonia,Conn.)设备的方法。连续方法的非限制性例子包含单螺杆挤出、双螺杆挤出、碟式挤出、梭移式单螺杆挤出,及带针套筒单螺杆挤出的方法。在某些实施方案中,添加剂可在乙烯/α-烯烃共聚体、聚烯烃或聚合物掺合物挤出期间通过供料斗或供料喉添加至挤出机。通过挤出而混合或掺合聚合物己描述于C.Rauwendaal,“聚合物挤出(PolymerExtrusion)”,Hanser Publishers,New York,NY,322-334页(1986),其在此被并入以供参考。
当聚合物掺合物需要一或多种添加剂时,添加剂的所需量可以一批料或数个批料添加至乙烯/α-烯烃共聚体、聚烯烃,或聚合物掺合物。另外,添加可以任何顺序发生。在某些实施方案中,添加剂先添加且与乙烯/α-烯烃共聚体混合或掺合,然后,含添加剂的共聚体与聚烯烃掺合。在其它实施方案中,添加剂先被添加及与聚烯烃混合或掺合,然后,含添加剂的聚烯烃与乙烯/α-烯烃共聚体掺合。在进一步的实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚体先与聚烯烃掺合,然后,添加剂与聚合物掺合物掺合。聚合物掺合物也可以在制备设备中以干燥掺合物(无需预化先化)而实施。
另外,含有高浓度添加剂的母炼胶可被使用。一般,母炼胶通过使乙烯/α-烯烃共聚体、聚烯烃或聚合物掺合物与高浓度的添加剂掺合而制备。母炼胶可具有聚合物掺合物总重量的约1重量%至约50重量%,约1重量%至约40重量%,约1重量%至约30重量%,或约1重量%至约20重量%的添加剂浓度。然后,母炼胶可以在最终产物中提供所需添加剂浓度而决定的量添加至聚合物掺合物。在某些实施方案中,母炼胶含有滑动剂、防粘连剂、增塑剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂、着色剂或颜料、填料、润滑剂、防雾剂、流动性助剂、偶联剂、交联剂、成核剂、表面活性剂、溶剂、阻燃剂、抗静电剂,或其混合物。在其它实施方案中,母炼胶含有滑动剂、防粘连剂,或其混合物。在其它实施方案中,母炼胶含有滑动剂。
聚合物掺合物的应用
本文揭露的聚合物掺合物可用来制备用于汽车、建筑结构、医药、食品及饮料、电、器具、事务机器及消费市场的耐用制品。在某些实施方案中,聚合物掺合物可用来制备选自玩具、把手、软触柄、保险杆磨擦条、地板、汽车地板垫、车轮、脚轮、家具及器具的脚、附属物、密封件、垫片(静态及动态的垫片)、汽车车门、保险杆饰带、烤架组件、摇椅板、软管、衬里、办公室用品、密封件、衬材、隔膜、管件、盖子、栓塞、柱塞顶端、传送系统、厨房制品、鞋子、鞋子气囊,及鞋底的挠性耐用零件或制品。在其它实施方案中,聚合物掺合物可用来制备需要高拉伸强度及低压缩变定的耐用性零件或制品。在进一步的实施方案中,聚合物掺合物可用来制备需要高的上限操作温度及低模量的耐用性零件或制品。
聚合物掺合物可以已知的聚合物方法制备这些耐用性零件或制品,例如,挤出(例如,片材挤出及型材挤出);成型(例如,射出成型、旋转成型,及吹制成型);纤维纺丝;及吹制膜及铸制膜方法。一般,挤出是一种聚合物沿着螺杆通过高温度及压力的区域(其间被熔融及密实化)连续螺旋且最后迫使经过模具的方法。挤出机可为单螺杆挤出机、数螺杆挤出机、碟式挤出机,或锤体挤出机。模具可为膜材模具、吹制膜模具、片材模具、管模具、管件模具或型材挤出模具。聚合物的挤出已描述于C.Rauwendaal,“聚合物挤出(Polymer Extrusion)”,HanserPublishers,New York,NY(1986);及M.J.Stevens,“挤出原理及操作(Extruder Principals and Operation)”,Ellsevier Applied SciencePublishers,New York,NY(1985),二者在此被全部并入以供参考。
射出成型也广泛用于制备用于各种应用的各种塑料零件。一般,注出成型是一种通过聚合物在高压熔融及注射至与所需形状相反的模具内而形成所需形状及尺寸的零件的方法。模具可由金属(例如,钢及铝)制备。聚合物的射出成型描述于Beaumont等人的“成功的射出成型:方法、设计及模拟(Successful Injection Molding:Process,Design,andSimulation)”,Hanser Gardner Publications,Cincinnati,Ohio(2002),其在此被全部并入以供参考。
成型一般是一种通过聚合物被熔融且导致与所需形状相反的模具内形成所需形状及尺寸的零件的方法。成型可为未加压或加压辅助。聚合物的成型描述于Hans-Georg Elias的“塑料导论(An Introduction toPlastics)”,Wiley-VCH,Weinhei,Germany,161-165页(2003),在此被并入以供参考。
旋转成型是一种一般用于制备中空塑料产物的方法。通过使用另外的后成型操作,复杂的组件可如其它成型及挤出技术般有效地生产。旋转成型不同于其它加工处理方法,因为加热、熔融、成形,及冷却阶段都在聚合物被置于模具内之后发生,因此,在成型期间未施加外部压力。聚合物的旋转成型描述于Glenn Beall的“旋转成型:设计、材料及加工处理(Rotational Molding:Design,Materials & Processing)”,Hanser Gardner Publications,Cincinnati,Ohio(1998),在此被全部并入以供参考。
吹制成型可用于制备中空塑料容器。此方法包含使软化聚合物置于模具中央,以吹针使聚合物膨胀抵顶模具壁,及通过冷却而固化产物。一般具有三种吹制成型:挤出吹制成型、注射吹制成型,及拉伸吹制成型。注射吹制成型可用来处理不能被挤出的聚合物。拉伸吹制成型可用于难以吹制的结晶及可结晶的聚合物(例如,聚丙烯)。聚合物的吹制成型已描述于Norman C.Lee的“了解吹制成型(UnderstandingBlow Molding)”,Hanser Gardner Publications,Cincinnati,Ohio(2000),其在此被全部并入以供参考。
下列实施例被呈现以示例本发明实施例。所有数值是大约值。当表示数值范围时,需了解所述范围外的实施例可仍落于本发明范围内。每一实施例所述的特别细节可在需要时解释为本发明的特征。
实施例
测试方法
在下列实施例中,使用下列分析技术:
用于样品1-4及A-C的GPC方法
配备设定为160℃的加热针的自动化处理液体的机械臂被用来添加足够的以300ppm Ionol稳定化的1,2,4-三氯苯至每一干燥的聚合物样品,产生30毫克/毫升的最后浓度。小的玻璃搅拌棒被置入每一管内,且样品在以250rpm旋转的加热轨道摇动器上加热至160℃持续2小时。然后,浓缩的聚合物溶液使用自动化处理液体的机械臂及设定为160℃的加热针稀释至1毫克/毫升。
Symyx Rapid GPC系统被用来决定每一样品的分子量数据。设定为2.0毫升/分钟流速的Gilson 350泵被用来通过呈串联式放置且加热至160℃的三个Plgel 10微米(μm)混合式B 300mm×7.5mm管柱,泵取作为移动相的以300ppm Ionol稳定化以氦吹扫的1,2-二氯苯。Polymer LabsELS 1000检测器与设定为250℃的蒸发器、设定为165℃的喷雾器,及于60-80psi(400-600kPa)压力设定为1.8 SLM的氮流速使用。聚合物样品加热至160℃,且每一样品使用处理液体的机械臂及加热针注射至250μl回路内。使用二切换式回路及重迭注射的一系列分析聚合物样品被使用。样品数据被收集且使用Symyx EpochTM软件分析。峰以手工积分且分子量信息是以对聚苯乙烯标样校正曲线未经校正地报导。
标准CRYSTAF方法
支化分布是通过结晶化分析分级(CRYSTAF)使用可购得PolymerChar,Valencia,Spain的CRYSTAF 200单元决定。样品溶于160℃的1,2,4三氯苯(0.66毫克/毫升)持续1小时,且于95℃稳定化45分钟。以0.2℃/分钟的冷却速率,取样温度范围为95至30℃。红外线检测器用于测量聚合物溶液浓度。累积的可溶性浓度是在温度下降聚合物结晶时测量。累积分布的分析衍化反映聚合物的短链分布。
CRYSTAF峰温度及面积通过包含在CRYSTAF软件(2001.b.版,PolymerChar,Valencia,Spain)中的峰分析模块辨别。CRYSTAF峰发现惯例以dW/dT曲线的最大值及衍化曲线的辨别峰的任一侧上的最大正弯曲间的面积而辨别峰温度。为计算CRYSTAF曲线,优选的处理参数是以70℃的温度极限及高于0.1温度极限且低于0.3温度极限的平滑参数。
DSC标准方法(排除样品1-4及A-C)
差式扫瞄量热法结果使用装设RCS冷却附件及自动取样器的TAIQ1000型DSC决定。50毫升/分钟的氮吹扫气体流被使用。样品在压制机内于约175℃压成薄膜并熔融,然后,以空气冷却至室温(25℃)。然后,3-10毫克的材料切成6mm直径的碟状物,准确地称重,置于轻铝锅内(约50毫克),然后,卷曲关闭。样品的热行为以下列温度分布研究。样品快速加热至180℃,且维持等温3分钟以移除任何先前的热历史。然后,样品以10℃/分钟的冷却速率冷却至-40℃,且于-40℃维持3分钟。然后,样品以10℃/分钟加热速率加热至150℃。冷却及第二次加热曲线被记录。
DSC熔融峰以相对于-30℃与熔融终止之间绘出的线性基线的热流速(W/g)最大值测量。熔化热使用线性基线以-30℃及熔融终止间的熔融曲线下的面积测量。
GPC方法(排除样品1-4及A-C)
凝胶渗透色谱系统是由Polymer Laboratories PL-210型或PolymerLaboratories PL-220型仪器的任一所组成。管柱及旋转格室于140℃操作。三个Polymer Laboratories 10-微米混合式-B管柱被使用。溶剂是1,2,4-三氯苯。样品在50毫升的含有200ppm丁基化羟基甲苯(BHT)的溶剂内以0.1克聚合物的浓度制备。样品通过于160℃轻微搅拌2小时而制备。所用的注射体积为100微升,且流速为1.0毫升/分钟。
GPC管柱组的校正以21个窄分子量分布的聚苯乙烯标样(分子量范围为580至8,400,000,且以6个”鸡尾酒式”混合物配置,且个别分子量间具有至少10个分隔)实施。标样购自Polymer Laboratories(Shropshire,UK)。聚苯乙烯标样对于等于或大于1,000,000的分子量是在50毫升溶剂内以0.025克制备,且对于小于1,000,000分子量是在50毫升溶剂内以0.05克制备。聚苯乙烯标样在80℃溶解,并温和搅拌30分钟。窄标样混合物先操作,且为了减少最高分子量组份以使降解最小。聚苯乙烯标样的峰分子量使用下列方程式(如Williams及Ward,J.Polym, Sci,Polym.Let.,6,621(1968)所述)转化成聚乙烯分子量:
M聚乙烯=0.431(M聚苯乙烯)
聚乙烯等价分子量计算使用Viscotek TriSEC软件3.0版实施。
压缩变定
压缩变定依据ASTM D 395测量。样品通过堆栈3.2mm、2.0mm及0.25mm厚的25.4mm直径的圆碟形物至达成12.7mm总厚度为止而制备。碟形物由在下列条件下以热压机成型的12.7厘米x12.7厘米的压模成型板材切割:于190℃以0压力持续3分钟,其后于190℃以86MPa持续2分钟,其后以86MPa的冷流水冷却压制机内部。
密度
用于测量密度的样品依据ASTM D 1928制备。测量使用ASTMD792,方法B在1小时的样品压制内进行。
挠曲/割线模量/储能模量
样品使用ASTM D 1928压模成型。挠曲及2%割线模量依据ASTMD-790测量。储能模量依据ASTM D 5026-01或等价技术测量。
光学性质
0.4mm厚的膜使用热压机(Carver #4095-4PR1001R型)压模成型。丸粒被置于聚四氟乙烯片材的间,在55psi(380kPa)和190℃下加热3分钟,其后在1.3MPa下进行3分钟,然后,在2.6MPa下进行3分钟。然后,膜在压制机内以1.3MPa的流动冷水冷却1分钟。经压模成型的膜被用于光学测量、拉伸行为、回复,及应力松弛。
透明度使用ASTM D 1746指定的BYK Gardner Haze-gard测量。
45°光泽使用ASTM D-2457指定的BYK Gardner GlossmeterMicrogloss 45°测量。
内部浊度使用以ASTM D 1003程序A为基础的BYK GardnerHaze-gard测量。矿物油被施用于膜表面以移除表面刮痕。
机械性质-拉伸,滞后现象,撕裂
单轴张力的应力-应变行为使用ASTM D 1708微拉伸样本而测量。样品以Instron于21℃以500%分-1拉伸。拉伸强度及断裂伸长以5个样品的平均报导。
100%及300%的滞后现象使用ASTM D 1708微拉伸样品以InstronTM仪器自周期性载荷至100%及300%应变而决定。样品是在21℃时以267%分钟-1载荷及卸荷3周期。于300%及80℃的周期性实验使用环境室进行。在80℃下实验,在测试前,样品在测试温度下平衡45分钟。在21℃下,300%应变的周期性实验,第一次卸荷周期的150%应变的收缩应力被记录。所有实验的回复百分数由第一次卸荷周期使用载荷回至基线时的应变计算。回复百分数定义为:
其中,εf为周期性载荷取得的应变,且εs为第一次卸荷周期期间载荷回至基线时的应变。
应力松弛使用装设环境室的InstronTM仪器在50%应变及37℃下测量12小时。计量几何是76mm×25mm×0.4mm。在环境室内于37℃平衡45分钟后,样品以333%分钟-1拉伸至50%应变。应力以时间的函数记录12小时。12小时后的应力松弛百分数使用下列方程式计算:
其中,L0是时间为0时50%应变的载荷,且L12是在12小时后50%应变的载荷。
拉伸切口撕裂实验是在具有0.88克/立方厘米或更少的密度的样品上使用InstronTM仪器进行。几何是由76mm×13mm×0.4mm的计量段组成,且在样品长度一半处具有切入样品内的2mm切口。样品于21℃以508mm分钟-1拉伸至断裂。撕裂能量以应力-延伸曲线最高达最大载荷时的应变下的面积计算。至少3个样品的平均被报导。
TMA
热机械分析(透入温度)是在30mm直径x3.3mm厚的压模成型碟状物(于180℃及10MPa成型压力进行5分钟,然后以空气骤冷而形成)上进行。所用仪器是TMA 7,其是Perkin-Elmer的TMA 7的品牌。在此测试中,具有1.5mm半径尖部的探针(P/N N519-0416)以1N力量施用至样品碟形物表面。温度是以5℃/分钟自25℃上升。探针透入距离以温度的函数测量。实验在探针已透入样品内1mm时结束。
DMA
动态机械分析(DMA)是在压模成型的碟状物(其是在热压制机内以180℃及10MPa压力进行5分钟,然后,在压制机内以90℃/分钟的水冷却而形成)上测量。测试使用装设用于扭力测试的双悬臂梁设备的ARES控制式应变流变计(TA Instruments)进行。
1.5mm的板材被压制并切成32×12mm尺寸的条材。样品二端部夹置于间隔10mm(夹持间隔ΔL)的装置间,且接受-100℃至200℃的连续温度阶段(每阶段是5℃)。在每一温度,扭力模量G’以10拉德/秒(rad/s)的角度频率测量,应变振幅维持在0.1%与4%之间,以确保扭矩足够且测量维持于线性系统。
10克的起始静态力被维持(自动张力模式)以避免在热膨胀发生时样品内松弛。因此,夹持间隔ΔL随温度而增加,特别是高于聚合物样品的熔点或软化点时。测试在最大温度时或当装置间的间隙达65mm时停止。
熔体指数
熔体指数,或I2,依据ASTM D 1238,条件190℃/2.16千克测量。熔体指数,或I10,也依据ASTM D 1238,条件190℃/10千克测量。
ATREF
分析温度上升洗脱分级(ATREF)分析依据美国专利第4,798,081号案及Wilde,L.;Ryle,T.R.;10 Knobeloch,D.C.;Peat,I.R.;聚乙烯及乙烯共聚物内的支化分布的决定(“Determination of Branching Distributionsin Polyethylene and Ethylene Copolymers”),J.Polym.Sci.,20,441-455(1982)(其在此被全部并入以供参考)所述的方法进行。欲被分析的组合物溶于三氯苯,且在含有惰性载体(不锈钢丸粒)的管柱内通过以0.1℃/分钟的冷却速率使温度缓慢降至20℃而结晶。管柱装设红外线检测器。然后,ATREF色谱曲线通过使洗脱溶剂(三氯苯)的温度以1.5℃/分钟的速率从20℃缓慢增加至120℃使结晶的聚合物样品自管柱洗脱出而产生。
13C NMR分析
样品通过使约3克的四氯乙烷-d2/邻二氯苯的50/50混合物添加至在10mm NMR管件内的0.4克样品而制备。样品通过使管件及其内容物加热至150℃而溶解及均质化。数据使用JEOL EclipseTM 400MHz光谱计或Varian Unity PlusTM 400MHz光谱计(相对应于100.5 MHz的13C共振频率)收集。数据使用每一数据文件4000个瞬变且具有6秒脉冲重复延迟而获得。为达成用于量化分析的最小信噪比,数个数据文件被一起添加。光谱宽度为25,000Hz,且最小文件尺寸为32 K数据点。样品于130℃以10mm宽谱带探针分析。共聚单体并入是使用Randall三单元组方法(Randall,J.C.;JMS-Rev.Macromol.Chem.Phys.,C29,201-317(1989),在此被全部并入以供参考)决定。
通过TREF的聚合物分级
大尺度的TREF分级通过于160℃搅拌4小时使15-20克的聚合物溶于2升1,2,4-三氯苯(TCB)而进行。聚合物溶液通过15psig(100kPa)氮气而迫使其至以30-40筛目(600-425μm)球状技术质量的玻璃珠(可得自Potters Industries,HC 30 Box 20,Brownwood,TX,76801)及不锈钢,0.028”(0.7mm)直径的切线丸粒(可得自Pellets,Inc.63 Industrial Drive,North Tonawanda,NY,14120)的60∶40(v∶v)混合物充填的3英寸x4英尺(7.6厘米x12厘米)钢管柱。管柱浸渍于起始设定为160℃的热控制油套管内。管柱先弹道式冷却至125℃,然后,以0.04℃/分钟缓慢冷却至20℃,且维持1小时。新的TCB以约65毫升/分钟引入,同时温度以0.167℃/分钟增加。
来自制备TREF管柱的约2000毫升的多份洗脱物收集于16个站(热分子级分收集器)内。聚合物在每一分子级分内使用旋转式蒸发器浓缩至约50至100毫升的聚合物溶液留下为止。浓缩的溶液在添加过量甲醇、过滤及冲洗(约300-500毫升的甲醇,包含最终冲洗)前静置隔夜。过滤步骤在3位置真空辅助过滤站使用5.0μm聚四氟乙烯涂覆的滤纸(可得自Osmonics Inc.,Cat# Z50WP04750)而实施。经过滤的分子级分在60℃真空炉内干燥隔夜,且在进一步测试前在分析天平上称重。
熔体强度
熔体强度(MS)通过使用装设具约45度入口角度的2.1mm直径的20∶1模具的毛细流变计测量。样品在190℃平衡10分钟后,活塞以1英寸/分钟(2.54厘米/分钟)的速度操作。标准测试温度为190℃。样品以2.4mm/秒2的加速度单轴向地拉伸至位于模具下100mm的一组加速夹。所需的拉伸力以夹辊的导出速度的函数而记录。测试期间达到的最大拉伸力以熔体强度定义。在展现拉伸共振的聚合物熔融物的情况,拉伸共振开始前的拉伸力被取得作为熔体强度。熔体强度以厘牛顿(“cN”)记录。
催化剂
“隔夜”术语被使用时是指约16-18小时的时间,“室温”术语指20-25℃的温度,且“混合烷”术语指可得自ExxonMobil ChemicalCompany的商品名为的可购得的C6-9脂族烃的混合物。在此情况下,本文的化合物名称不与其结构代表式相合,结构代表式为准。所有金属络合物的合成及所有筛选实验的制备是在干燥氮氛围内使用干燥箱技术进行。使用的所有溶剂为HPLC等级,且在使用前干燥。
MMAO指经改性的甲基铝恶烷,可购自Akzo-Noble Corporation的以三异丁基铝改性的甲基铝恶烷。
催化剂(B1)的制备以如下进行。
a)制备(1-甲基乙基)(2-羟基-3,5-二(叔丁基)苯基)甲基亚胺
3,5-二-叔丁基水杨醛(3.00克)添加至10毫升的异丙基胺。溶液快速变成亮黄色。在环境温度下搅拌3小时后,挥发性物质在真空下移除,产生亮黄色结晶固体(97%产率)。
b)制备1,2-双(3,5-二-叔丁基苯撑基)(1-(N-(1-甲基乙基)亚胺基)甲
基)(2-酰氧基)锆二苯甲基
在5毫升甲苯内的(1-甲基乙基)(2-羟基-3,5-二(叔丁基)苯基)亚胺(605毫克,2.2毫摩尔)的溶液缓慢添加至在50毫升甲苯内的Zr(CH2Ph)4(500毫克,1.1毫摩尔)的溶液。形成的暗黄色溶液搅拌30分钟。溶液于减压下移除,产生呈红棕色固体的所需产物。
催化剂(B2)的制备以如下进行。
a)制备(1-(2-甲基环己基)乙基)(2-酰氧基-3,5-二(叔丁基)苯基)亚胺
2-甲基环己基胺(8.44毫升,64.0毫摩尔)溶于甲醇(90毫升),且二-叔丁基水杨醛(10.00克,42.67毫摩尔)被添加。反应混合物搅拌3小时,然后,冷却至-25℃持续12小时。形成的黄色固体沈淀物通过过滤收集,且以冷甲醇(2×15毫升)清洗,然后,于减压下干燥,产量为11.17克的黄色固体。1H NMR与呈异构体混合物的所需产物一致。
b)制备双-(1-(2-甲基环己基)乙基)(2-酰氧基-3,5-二(叔丁基)苯基)
亚胺基)锆二苯甲基
在200毫升甲苯内的(1-(2-甲基环己基)乙基(2-酰氧基-3,5-二(叔丁基)苯基)亚胺(7.63克,23.2毫摩尔)的溶液缓慢添加至在600毫升甲苯内的Zr(CH2Ph)4(5.28克,11.6毫摩尔)的溶液。形成的暗黄色溶液于25℃搅拌1小时。溶液以680毫升甲苯进一步稀释,产生具有0.00783M浓度的溶液。
共催化剂1四(五氟苯基)硼酸盐的甲基二(C14-18烷基)铵盐(其后称为脂肪族伯胺硼酸盐)的混合物,其基本上如美国专利第5,919,9883号案的实施例2所揭示,通过长链三烷基胺(ArmeenTMM2HT,可得自Akzo-Nobel,Inc.)、HCl及Li[B(C6F5)4]反应而制备。
共催化剂2双(三(五氟苯基)-铝烷)-2-十一烷基咪唑烷的混合C14-18烷基二甲基铝盐,依据美国专利第6,395,671号案的实施例16制备。
梭移剂所用的梭移剂包含二乙基锌(DEZ,SA1)、二(异丁基)锌(SA2)、二(正己基)锌(SA3)、三乙基铝(TEA,SA4)、三辛基铝(SA5)、三乙基镓(SA6)、异丁基铝双(二甲基(叔丁基)硅氧烷)(SA7)、异丁基铝双(二(三甲基甲硅烷基)酰胺)(SA8)、正辛基铝二(吡啶-2-甲氧化物)(SA9)、双(正十八烷基)异丁基铝(SA10)、异丁基铝双(二(正戊基)酰胺)(SA11)、正辛基铝双(2,6-二-叔丁基苯氧化物)(SA12)、正辛基铝二(乙基(1-萘基)酰胺)(SA13)、乙基铝双(叔丁基二甲基硅氧化物)(SA14)、乙基铝二(双(三甲基甲硅烷基)酰胺)(SA15)、乙基铝双(2,3,6,7-二苯并-1-氮杂环庚烷酰胺)(SA16)、正辛基铝双(2,3,6,7-二苯并-1-氮杂环庚烷酰胺)(SA17)、正辛基铝双(二甲基(叔丁基)硅氧化物(SA18)、乙基锌(2,6-二苯基苯氧化物)(SA19),及乙基锌(叔丁氧化物)(SA20)。
实施例1-4,比较例A-C
一般的高物料通过量的平行聚合反应条件
聚合反应使用可得自Symyx technologies,Inc.的高物料通过量的平行聚合反应反应器进行,且基本上依据美国专利第6,248,540、6,030,917、6,362,309、6,306,658,及6,316,663号案而操作。乙烯共聚合反应在130℃且在200psi(1.4MPa)以依需要的乙烯且使用1.2当量的共催化剂1(以所用的总催化剂计)(当MMAO存在时为1.1当量)进行。一系列的聚合反应在含有48个呈6x8数组的个别反应器单元(其装设预先称重的玻璃管)的平行压力反应器(PPR)内进行。每一反应器单元内的操作体积为6000μL。每一单元控制温度及压力,且通过个别搅拌桨提供搅拌。单体气体及骤灭气体直接以管线送入PPR单元内,且通过自动阀控制。液体试剂以机械臂通过注射器添加至每一反应器单元,且贮存器溶剂是混合烷。添加顺序是混合烷溶剂(4毫升)、乙烯、1-辛烯共聚单体(1毫升)、共催化剂1或共催化剂1/MMAO混合物、梭移剂,及催化剂或催化剂混合物。当共催化剂及MMAO的混合物或两种催化剂的混合物被使用时,试剂在添加至反应器前立即在小玻璃瓶内预混合。当试剂在实验中省略时,上述添加顺序其它被维持。聚合反应进行约1-2分钟,至预定的乙烯消耗达成为止。以CO骤灭后,反应器被冷却,且玻璃管被拆卸。管件被转移至离心/真空干燥单元,且于60℃干燥12小时。含有干燥聚合物的管件被称重,且此重量与容器重量间的差产生聚合物净产量。结果包含于表1。在表1及此申请案的其它处,比较化合物以星号(*)表示。
实施例1-4证明通过本发明合成线性嵌段共聚物,其由形成极窄的MWD证实,当DEZ存在时基本上是单峰共聚物,且缺乏DEZ时是双峰宽分子量分布的产物(个别制备的聚合物的混合物)。由于催化剂(A1)已知并入比催化剂(B1)更多的辛烯,本发明的形成共聚物的不同嵌段或链段是可以支化或密度为基础而区别。
表1
实施例 | 催化剂(A1)(μmol) | 催化剂(B1)(μmol) | 共催化剂(μmol) | MMAO(μmol) | 梭移剂(μmol) | 产率(g) | Mn | Mw/Mn | 己基1 |
A*B*C*1234 | 0.06-0.060.060.060.060.06 | -0.10.10.10.10.10.1 | 0.0660.1100.1760.1920.1920.1920.192 | 0.30.50.8---- | ---DEZ(8.0)DEZ(80.0)TEA(8.0)TEA(80.0) | 0.13630.15810.20380.19740.14680.2080.1879 | 3005023695745526287152161226753338 | 3.321.225.3021.191.121.711.54 | -2.55.54.814.44.69.4 |
1每1000个碳的C6或更高链的含量
2双峰分子量分布
发现相较与以缺乏梭移剂而制得的聚合物,依据本发明制备的聚合物具有相对较窄的多分散性(Mw/Mn),及较大的嵌段共聚物含量(三聚物、四聚物,或更大)。
表1的聚合物的进一步特性数据参考图式决定。更特别地,DSC及ATREF结果显示下述:
实施例1的聚合物的DSC曲线显示115.7℃的熔点(Tm),且具有158.1J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于34.5℃显示最高峰,且具有52.9%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为81.2℃。
实施例2的聚合物的DSC曲线显示具109.7℃熔点(Tm)的峰,且具有214.0J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于46.2℃显示最高峰,且具有57.0%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为63.5℃。
实施例3的聚合物的DSC曲线显示具120.7℃熔点(Tm)的峰,且具有160.1J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于66.1℃显示最高峰,且具有71.8%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为54.6℃。
实施例4的聚合物的DSC曲线显示具104.5℃熔点(Tm)的峰,且具有170.7J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于30℃显示最高峰,且具有18.2%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为74.5℃。
比较例A*的DSC曲线显示90.0℃的熔点(Tm),且具有86.7J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于48.5℃显示最高峰,且具有29.4%的峰面积。这些数值都与低密度的树脂一致。DSC Tm与Tcrystaf间的差为41.8℃。
比较例B*的DSC曲线显示129.8℃的熔点(Tm),且具有237.0J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于82.4℃显示最高峰,且具有83.7%的峰面积。这些数值都与高密度的树脂一致。DSC Tm与Tcrystaf间的差为47.4℃。
比较例C*的DSC曲线显示125.3℃的熔点(Tm),且具有143.0J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于81.8℃显示最高峰,且具有34.7%的峰面积,且于52.4℃具有较低结晶峰。此二峰间的间隔与高结晶及低结晶聚合物的存在一致。DSC Tm与Tcrystaf间的差为43.5℃。
实施例5-19,比较例D
*
-F
*
,连续溶液聚合反应,催化剂A1/B2+DEZ
连续溶液聚合反应是在装设内部搅拌器的计算机控制的高压釜反应器进行。纯化的混合烷溶液(IsoparTM E,可得自ExxonMobil ChemicalCompany)、2.70磅/小时(1.22千克/小时)的乙烯、1-辛烯及氢(若使用)供应至装设用于温度控制的套管及内部热偶的3.8升反应器。至反应器的溶剂供料通过质流控制器测量。变速隔膜泵控制至反应器的溶剂流速及压力。在泵排放时,侧流被取得以提供用于催化剂及共催化剂1注射管线及反应器搅拌器的冲洗流。这些流动通过Micro-Motion质流计测量,且通过控制阀或通过手工调整针阀而测量。剩余溶剂与1-辛烯、乙烯,及氢(若被使用)混合,且供应至反应器。质流控制器被用使氢在需要时传送至反应器。在进入反应器前,溶剂/单体溶液的温度通过使用热交换器控制。此液流进入反应器底部。催化剂组份溶液使用泵及质流计计量,且与催化剂冲洗溶剂混合并引入反应器底部。反应器于500psig(3.45Mpa)以满液体操作,并剧烈搅拌。产品通过反应器顶部的出口管线移除。反应器的所有出口管线是以水蒸气示踪且被隔绝。聚合反应通过与任何稳定剂或其它添加剂一起添加小量的水至出口管线且使混合物通过静式混合物而停止。然后,产物流于脱挥发前通过热交换器而加热。聚合物产物通过使用脱挥发挤出器及水冷式粒化器挤出而回收。方法细节及结果包含于表2。选择的聚合物性质在表3提供。
形成的聚合物如先前实施例以DSC及ATREF测试。结果如下:
实施例5的聚合物的DSC曲线显示具有119.6℃熔点(Tm)的峰,且具有60.0J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于47.6℃显示最高峰,且具有59.5%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为72.0℃。
实施例6的聚合物的DSC曲线显示具有115.2℃熔点(Tm)的峰,且具有60.4J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于44.2℃显示最高峰,且具有62.7%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为71.0℃。
实施例7的聚合物的DSC曲线显示具121.3℃熔点(Tm)的峰,且具69.1J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于49.2℃显示最高峰,且具有29.4%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为72.1℃。
实施例8的聚合物的DSC曲线显示具有123.5℃熔点(Tm)的峰,且具有67.9J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于80.1℃显示最高峰,且具有12.7%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为43.4℃。
实施例9的聚合物的DSC曲线显示具有124.6℃熔点(Tm)的峰,且具有73.5J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于80.8℃显示最高峰,且具有16.0%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为43.8℃。
实施例10的聚合物的DSC曲线显示具有115.6℃熔点(Tm)的峰,且具有60.7J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于40.9℃显示最高峰,且具有52.4%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为74.7℃。
实施例11的聚合物的DSC曲线显示具有113.6℃熔点(Tm)的峰,且具有70.4J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于39.6℃显示最高峰,且具有25.2%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为74.1℃。
实施例12的聚合物的DSC曲线显示具有113.2℃熔点(Tm)的峰,且具有48.9J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线显示无等于或高于30℃的峰。(用在进一步计算目的的Tcrystaf因此设定为30℃)。DSC Tm与Tcrystaf间的差为83.2℃。
实施例13的聚合物的DSC曲线显示具有114.4℃熔点(Tm)的峰,且具有49.4J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于33.8℃显示最高峰,且具有7.7%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为84.4℃。
实施例14的聚合物的DSC曲线显示具有120.8℃熔点(Tm)的峰,且具有127.9J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于72.9℃显示最高峰,且具有92.2%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为47.9℃。
实施例15的聚合物的DSC曲线显示具有114.3℃熔点(Tm)的峰,且具有36.2J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于32.3℃显示最高峰,且具有9.8%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为82.0℃。
实施例16的聚合物的DSC曲线显示具有116.6℃熔点(Tm)的峰,且具有44.9J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于48.0℃显示最高峰,且具有65.0%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为68.6℃。
实施例17的聚合物的DSC曲线显示具有116.0℃熔点(Tm)的峰,且具有47.0J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于43.1℃显示最高峰,且具有56.8%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为72.9℃。
实施例18的聚合物的DSC曲线显示具有120.5℃熔点(Tm)的峰,且具有141.8J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于70.0℃显示最高峰,且具有94.0%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为50.5℃。
实施例19的聚合物的DSC曲线显示具有124.8℃熔点(Tm)的峰,且具有174.8J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于79.9℃显示最高峰,且具有87.9%的峰面积。DSC Tm与Tcrystaf间的差为45.0℃。
比较例D*的聚合物的DSC曲线显示具有37.3℃熔点(Tm)的峰,且具有31.6J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线显示无等于或高于30℃的峰。这些数值都是与低密度的树脂一致。DSC Tm与Tcrystaf间的差为7.3℃。
比较例E*的聚合物的DSC曲线显示具有124.0℃熔点(Tm)的峰,且具有179.3J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于79.3℃显示最高峰,且具94.6%峰面积。这些数值都与高密度的树脂一致。DSC Tm与Tcrystaf间的差为44.6℃。
比较例F*的聚合物的DSC曲线显示124.8℃的熔点(Tm),且具有90.4J/g的熔化热。相对应的CRYSTAF曲线于77.6℃显示最高峰,且具有19.5%的峰面积。此二峰间的间隔与高结晶及低结晶聚合物的存在一致。DSC Tm与Tcrystaf间的差为47.2℃。
物理性质测试
聚合物样品被评估例如耐高温性质(以TMA温度测试证实)、丸粒粘着强度、高温回复性、高温压缩变定及储能模量比例(G’(25℃)/G’(100℃))的物理性质。数种可购得的产品被包含于此测试:比较例G*是基本上线性的乙烯/1-辛烯共聚物(,可得自陶氏化学公司),比较例H*是弹性体的实质线性的乙烯/1-辛烯共聚物(EG8100,可得自陶氏化学公司),比较例I*是实质线性的乙烯/1-辛烯共聚物(PL1840,可得自陶氏化学公司),比较例J*是氢化的苯乙烯/丁二烯/苯乙烯的三嵌段共聚物(KRATONTMG1652,可得自KRATON Polymers),比较例K*是热塑性硫化物(TPV,含有分散于其内的聚烯烃掺合物的交联弹性体)。结果列于表4。
表4高温机械性质
实施例 | TMA-1mm透入(℃) | 丸粒粘着强度lb/ft2(kPa) | G’(25℃)/G’(100℃) | 300%应变回复(80℃)(%) | 压缩变定(70℃)(%) |
D* | 51 | - | 9 | 失败 | - |
E* | 130 | - | 18 | - | - |
F* | 70 | 141(6.8) | 9 | 失败 | 100 |
5 | 104 | 0(0) | 6 | 81 | 49 |
6 | 110 | - | 5 | - | 52 |
7 | 113 | - | 4 | 84 | 43 |
8 | 111 | - | 4 | 失败 | 41 |
9 | 97 | - | 4 | - | 66 |
10 | 108 | - | 5 | 81 | 55 |
11 | 100 | - | 8 | - | 68 |
12 | 88 | - | 8 | - | 79 |
13 | 95 | - | 6 | 84 | 71 |
14 | 125 | - | 7 | - | - |
15 | 96 | - | 5 | - | 58 |
16 | 113 | - | 4 | - | 42 |
17 | 108 | 0(0) | 4 | 82 | 47 |
18 | 125 | - | 10 | - | - |
19 | 133 | - | 9 | - | - |
G* | 75 | 463(22.2) | 89 | 失败 | 100 |
H* | 70 | 213(10.2) | 29 | 失败 | 100 |
I* | 111 | - | 11 | - | - |
J* | 107 | - | 5 | 失败 | 100 |
K* | 152 | - | 3 | - | 40 |
在表4中,比较例F*(其是由使用催化剂A1及B1的同时聚合反应形成的二聚合物的物理掺合物)具有约70℃的1mm透入温度,而实施例5-9具有100℃或更高的1mm透入温度。另外,实施例10-19都具有大于85℃的1mm透入温度,且大部份具有大于90℃或甚至大于100℃的1mmTMA温度。此显示相较与物理掺合物,新颖聚合物具有在较高温度时的较好尺寸稳定性。比较例J*(商用SEBS)具有约107℃的良好1mmTMA温度,但其具有约100%的极差(高温70℃)压缩变定,且在高温(80℃)的300%应变回复也无法回复(样品破坏)。因此,此示例的聚合物具有即使在某些可购得的高性能热塑性弹性体中也不可获得的独特的性质组合。
相似地,表4对于本发明聚合物显示6或更少的低(良好)的储能模量比例,G’(25℃)/G’(100℃),而物理掺合物(比较例F*)具有9的储能模量比例,相似密度的无规乙烯/辛烯共聚物(比较例G*)具有大于(89)数量级的储能模量比例。所需地,聚合物的储能模量比例尽可能接近1。这些聚合物相对不受温度影响,且由这些聚合物制得的制备制品可在广泛温度范围内有用地使用。此低储能模量比例及与温度无关的特征在弹性体应用中特别有用,例如,在压敏性粘着组合物中。
表4的数据也证明本发明聚合物拥有改良的丸粒粘着强度。特别地,实施例5具有0MPa的丸粒粘着强度,意指与显示相当大粘着的比较例F*及G*相比,其在测试条件下自由流动。粘着强度是重要的,因为具有大粘着强度的聚合物的大量运送可造成产品在贮存或运送时结块或粘结在一起,造成差的处理性质。
本发明聚合物的高温(70℃)压缩变定一般良好,意指一般小于约80%,优选小于约70%,且特别是小于约60%。相反地,比较例F*、G*、H*及J*都具有100%的70℃压缩变定(最大可能值,表示无回复)。良好的高温压缩变定(低数值)对于例如垫片、窗框、O-型环等的应用特别需要。
表5显示新颖聚合物与各种比较聚合物在环境温度时的机械性质结果。可看出本发明聚合物依据ISO 4649测试时具有良好耐磨性,一般显示小于约90mm3,优选小于约80mm3,且特别是小于约50mm3的体积损失。在此测试中,较高数值表示较高体积损失,且因而是较低耐磨性。
本发明聚合物的通过拉伸切口撕裂强度测量的撕裂强度一般是1000mJ或更高,如表5所示。本发明聚合物的撕裂强度可高达3000mJ,或甚至高达5000mJ。比较聚合物一般具有不高于750mJ的撕裂强度。
表5也显示本发明聚合物具有比某些比较样品更好的在150%应变时的回缩应力(由更高的回缩应力值证明)。比较例F*、G*及H*具有400kPa或更少的在150%应变时的回缩应力值,而本发明聚合物具有500kPa(实施例11)至高达约1100kPa(实施例17)的在150%应变时的回缩应力值。具有高于150%回缩应力值的聚合物对弹性应用相当有用,例如,弹性纤维及织物,特别是非织造的织物。其它应用包含尿片、卫生用品及医疗用衣物的束腰带应用,例如,垂悬带及弹性带。
表5也显示,例如,与比较例G*相比较,本发明聚合物的应力松弛(50%应变)也被改良(更少)。较低的应力松弛意指聚合物在体温时长时间维持弹性是所需的例如尿片及其它衣物的应用更好地维持其弹力。
光学测试
表6聚合物光学性质
实施例 | 内部浊度(%) | 清晰度(%) | 45°光泽(%) |
F* | 84 | 22 | 49 |
G* | 5 | 73 | 56 |
5 | 13 | 72 | 60 |
6 | 33 | 69 | 53 |
7 | 28 | 57 | 59 |
8 | 20 | 65 | 62 |
9 | 61 | 38 | 49 |
10 | 15 | 73 | 67 |
11 | 13 | 69 | 67 |
12 | 8 | 75 | 72 |
13 | 7 | 74 | 69 |
14 | 59 | 15 | 62 |
15 | 11 | 74 | 66 |
16 | 39 | 70 | 65 |
17 | 29 | 73 | 66 |
18 | 61 | 22 | 60 |
19 | 74 | 11 | 52 |
G* | 5 | 73 | 56 |
H* | 12 | 76 | 59 |
I* | 20 | 75 | 59 |
表6中报导的光学性质是以实质缺乏定向的压模成型膜为基础。聚合物的光学性质由于自聚合反应中使用的链梭移剂量变化而造成的结晶尺寸变化而可于广范围变化。
多嵌段共聚物的萃取
实施例5、7及比较例E*的聚合物的萃取研究被进行。在实验中,聚合物样品被称重于多孔玻璃萃取套管内,且装配于Kumagawa型萃取器内。具样品的萃取器以氮气吹扫,且500毫升圆底烧瓶被注入350毫升的二乙基醚。然后,烧瓶装配至萃取器。搅拌时加热醚。醚开始在套管内冷凝时记录时间,且萃取在氮气下进行24小时。此时,停止加热,且使溶液冷却。留于萃取器内的任何醚回到烧瓶。烧瓶内的醚在环境温度时真空下蒸发,且形成的固体以氮气吹干。任何残质使用己烷连续清洗而转移至经称重的瓶内。然后,混合的己烷清洗物以另外的氮气吹扫而蒸发,且残质于40℃的真空下干燥隔夜。萃取器内的任何剩余醚以氮气吹干。
然后,注入350毫升己烷的第二个干净圆底烧瓶与萃取器连接。己烷被加热回流并搅拌,且在己烷第一次被注意到冷凝至套管内后在回流下维持24小时。然后,停止加热,并使烧瓶冷却。萃取器内剩余的任何己烷转移回到烧瓶。己烷通过在环境温度时真空下蒸发而移除,且烧瓶内剩余的任何残质使用连续的己烷清洗而转移至经称重的瓶内。烧瓶内的己烷通过氮气吹扫而蒸发,且残质在40℃时真空干燥隔夜。
萃取后留于套管内的聚合物样品自套管转移至经称重的瓶内,且在40℃真空干燥隔夜。结果列于表7。
表7
样品 | 重量(克) | 醚可溶物(克) | 醚可溶物(%) | C8摩尔%1 | 己烷可溶物(克) | 己烷可溶物(%) | C8摩尔%1 | 残余C8摩尔%1 |
比较例F* | 1.097 | 0.063 | 5.69 | 12.2 | 0.245 | 22.35 | 13.6 | 6.5 |
实施例5 | 1.006 | 0.041 | 4.08 | - | 0.040 | 3.98 | 14.2 | 11.6 |
实施例7 | 1.092 | 0.017 | 1.59 | 13.3 | 0.012 | 1.10 | 11.7 | 9.9 |
1通过13C NMR决定
另外的聚合物实施例19A-F,连续溶液聚合反应,催化剂
A1/B2+DEZ
连续溶液聚合反应在计算机控制的充份混合反应器内进行。纯化的混合烷溶剂(IsoparTME,可得自ExxonMobil Chemical Company)、乙烯、1-辛烯,及氢(若使用)被混合且供应至27加仑的反应器。至反应器的供料通过质流控制器测量。进入反应器前,供料流的温度通过使用来乙二醇冷却的热交换器控制。催化剂组份溶液使用泵及质流计计量。反应器在约550psig压力以满液体进行。离开反应器时,水及添加剂注射至聚合物溶液内。水使催化剂水解,并终止聚合反应。然后,后反应器溶液在二阶段脱挥发的制备中加热。溶剂及未反应的单体在脱挥发处理期间移除。聚合物熔融物被泵取至用于水下丸粒切割的模具。
处理细节及结果列于表8。选定的聚合物性质列于表9中。
比较例L-P
比较例L是f-PVC,即,挠性聚(氯乙烯),(得自Wofoo Plastics,HongKong,China)。比较例M是SBS共聚物,VECTORTM 7400(得自DexcoPolymers,Houston,TX)。比较例N是部份交联的TPV,VYRAMTM TPV9271-65(得自Advanced Elastomer Systems,Akron,Ohio)。比较例O是SEBS共聚物,G2705(得自Kraton Polymers,Houston,TX)。比较例P是SBS共聚物,G3202(得自Kraton Polymers,Houston,TX)。
实施例20-26
实施例20是100%的实施例19f。实施例21是相似于实施例20,但30%的实施例19f以高密度聚乙烯(HDPE),DMDA-8007(得自The DowChemical Company,Midland,MI)替代。实施例22是相似于实施例20,但20%的实施例19f以DMDA-8007替代。实施例23是相似于实施例20,但10%的实施例19f以DMDA-8007替代。实施例24是相似于实施例20,但30%的实施例19f以均聚物聚丙烯,H700-12(得自The Dow ChemicalCompany,Midland,MI)替代。实施例25是相似于实施例20,但20%的实施例19f以H700-12替代。实施例26是相似于实施例20,但10%的实施例19f是以H700-12替代。
比较例Q-X
比较例Q是相似于实施例21,但实施例19f以聚烯烃弹性体,ENR 7380(得自DuPont Dow Elastomers,Wilmington,DE)替代。比较例R是相似于实施例24,但实施例19f是以ENR7380替代。比较例S是相似于实施例20,但实施例19f是以聚烯烃弹性体,8407(得自DuPont Dow Elastomers,Wilmington,DE)替代,且样品是30密耳(0.762mm)厚。比较例T是相似于实施例20,但实施例19f是以聚烯烃弹性体,8967(得自DuPont DowElastomers,Wilmington,DE)替代。比较例U是相似于实施例24,但实施例19f是以丙烯-乙烯共聚物,DE3300(得自The DowChemical Company,Midland,MI)替代。比较例V是相似于实施例24,但实施例19f是以丙烯-乙烯共聚物,DE3400(得自The DowChemical Company,Midland,MI)替代。比较例W是相似于实施例22,但实施例19f是以DE3300替代。比较例X是相似于实施例322,但实施例19f是以DE3400替代。
实施例27-33
实施例27是56%的实施例19f、16%的H700-12,及28%的625(得自Renkert Oil Elversony,PA的油)的混合物。实施例28是相似于实施例27,但此混合物是33%的实施例19f、17%的H700-12,及50%的625。实施例29是相似于实施例27,但此混合物是56%的实施例19f、16%的DMDA-8007,及28%的625。实施例30是相似于实施例27,但此混合物是33%的实施例19f、17%的DMDA-8007,及50%的625。实施例31是相似于实施例27,但此混合物是17%的实施例19f、16%的H700-12、16%的G2705,及50%的625。实施例32是相似于实施例20,但1%的10090(芥酰胺浓缩物,得自Ampacet Corporation,Tarrytown,NY)被添加作为滑动/防粘连剂。实施例33是相似于实施例32,但5%的10090被添加作为滑动/防粘连剂。
机械及物理性质测量
比较例L-X及实施例20-33的热机械(TMA)性质、硬度、压缩变定性质、挠曲模量、鸥翼式撕裂强度、维卡(Vicat)软化点、粘着性质、耐刮擦伤性、最终伸长、100%模量、300%模量、最终拉伸强度,及屈服强度被测量,且结果显示在下列的表10及表11中。
热机械分析(TMA)技术的透入温度是在30mm直径x3.3mm厚的压模成型的盘片(其是于180℃且10MPa成型压力持续5分钟且其后以空气骤冷而形成)进行。所用仪器是Perkin-Elmer TMA 7。于TMA测试,具1.5mm半径尖部(P/N N519-0416)的探针是以1N的力量施加至样品盘片表面。温度以5℃/分钟从25℃升高。探针的透入距离以温度的函数而测量。实验在探针己个别透入样品内0.1mm及1mm时终止。每一实施例的0.1mm及1mm透入温度列于下表10。
每一样品的肖氏D硬度依据ASTM D 2240(其在此被并入以供参考)测量。
每一样品在23℃及70℃的压缩变定性质依据ASTM D 4703(其在此被并入以供参考)测量。
每一样品的挠曲模量依据ASTM D 790(其在此被并入以供参考)所述的方法测量。
每一样品的鸥翼式撕裂强度依据ASTM D 1004(其在此被并入以供参考)所述的方法测量。
每一样品的维卡软化点依据ASTM D1525(其在此被并入以供参考)所述的方法测量。
每一样品的粘着通过使六个每一个为4”X4’X0.125”的射出成型板材堆栈,使这些板材留置在环境条件(73F)持续24小时,然后,使这些板材去堆栈而测量。粘着分级是1与5之间,且5是最优异(所有聚合物是轻易去堆栈),1是不可接受(其中,6个板材彼此粘着,而使板材无一可通过手分离)。
每一样品的耐刮擦伤性通过以圆形塑料尖笔以人工书写方式在4x4x0.125英寸的板材上从一角落至另一角落书写出X而测量。耐刮擦伤性的分级是1与5之间,且5是最优异(其中,无X痕迹被看出),且1是不可接受(其间,X是可高度见到,且不能被擦拭掉)。
每一样品的100%模量、300%模量、最终拉伸强度、最终伸长,及屈服强度依据ASTM D 412(其在此被并入以供参考)测量。
表10
样品 | 0.1mmTMA(℃) | 1.0mmTMA(℃) | 肖氏D | 70℃的压缩变定 | 23℃的压缩变定 | 挠曲模量(psi) | 撕裂强度(磅/英寸) | 维卡软化点(℃) | 粘着 | 耐刮擦伤性 |
比较例L | 49 | 129 | 53 | 67 | 49 | 26654 | 391 | 69 | 5 | 4 |
比较例M | 25 | 78 | 10 | 91 | 17 | 1525 | / | 58 | 5 | 4 |
比较例N | 60 | 146 | 15 | 51 | 30 | 4613 | 149 | 65 | 4 | 4 |
比较例O | 71 | 137 | / | 40 | 21 | 2781 | 169 | / | 3 | 1 |
比较例P | 53 | 71 | / | 106 | 15 | 2043 | 149 | / | 1 | 1 |
实施例20 | 67 | 99 | 17 | 57 | 21 | 4256 | 206 | 44 | 1 | 1 |
实施例21 | 94 | 111 | 34 | 55 | 43 | 22071 | 441 | 66 | 1 | 1 |
实施例22 | 98 | 113 | 33 | 56 | 31 | 14261 | 323 | 59 | 1 | 1 |
实施例23 | 74 | 103 | 25 | 52 | 28 | 6943 | 254 | 50 | 1 | 1 |
实施例24 | 99 | 111 | 36 | 66 | 37 | 24667 | 421 | 67 | 1 | 1 |
实施例25 | 84 | 104 | 30 | 61 | 29 | 12325 | 331 | 55 | 1 | 1 |
实施例26 | 81 | 104 | 24 | 61 | 23 | / | 257 | 47 | 1 | 1 |
比较例Q | 101 | 119 | 41 | 63 | 10 | 21358 | 426 | 59 | 1 | 1 |
比较例R | 101 | 146 | 41 | 97 | 27 | 20267 | / | 58 | 3 | 3 |
比较例S | 35 | 52 | 16 | 112 | 35 | 2116 | 186 | / | 1 | 1 |
比较例T | 48 | 95 | 22 | 83 | 37 | 6475 | 234 | / | 2 | 1 |
比较例U | 116 | 142 | 40 | / | / | / | / | / | 3 | 4 |
比较例V | 53 | 113 | 33 | / | / | 21348 | / | / | 1 | 3 |
比较例W | 68 | 95 | 33 | 76 | 44 | 11497 | 328 | / | 2 | 3 |
比较例X | 40 | 64 | 25 | 87 | 40 | 11384 | 281 | / | 1 | 1 |
实施例27 | 76 | 105 | 18 | 48 | 28 | / | 252 | / | 2 | 1 |
实施例28 | 49 | 95 | 13 | 57 | 27 | / | 177 | / | 2 | 2 |
实施例29 | 63 | 106 | 18 | 42 | 30 | / | 215 | 47 | 2 | 1 |
实施例30 | 54 | 99 | 10 | / | / | / | / | 48 | 2 | 2 |
实施例31 | 48 | 99 | 12 | 55 | 41 | / | / | 57 | 3 | 2 |
实施例32 | 69 | 99 | 20 | 54 | 21 | / | / | 44 | 5 | 4 |
实施例33 | 74 | 99 | 19 | 52 | 19 | / | / | 44 | 5 | 5 |
表11
样品 | 100%模量(psi) | 300%模量(psi) | 最终拉伸强度(psi) | 最终伸长(%) | 屈服强度(psi) |
比较例L | 1934 | 0 | 2522 | 224 | 607 |
比较例M | 198 | 140 | 549 | 505 | 45 |
比较例N | 336 | 175 | 604 | 459 | 122 |
比较例O | 213 | 118 | 1038 | 656 | 82 |
比较例P | 613 | 0 | 563 | 97 | 253 |
实施例20 | 333 | 130 | 672 | 1039 | 162 |
实施例21 | 795 | 258 | 1430 | 1007 | 652 |
实施例22 | 589 | 198 | 1062 | 1026 | 443 |
比较例L、M、N、O及P是可购得的挠曲模制品树脂,其不以烯烃为主。实施例20-26是本发明的各种实施例(作为基本树脂或作为基本树脂与PP及/或HDPE的掺合物),其证明低模量及高的上限操作温度的改良平衡。比较例Q-X是可购得的挠曲模制品树脂,其是以烯烃为主。实施例20-26证明优于比较例Q-X的低模量及高的上限操作温度的改良平衡。
SEBS/本发明的共聚体掺合物
乙烯/α-烯烃嵌段共聚物及氢化苯乙烯系嵌段共聚物的掺合物(OBC/SEBS)是使用Haake Rheomix 300流变计制备。取样碗的温度设定为190℃,且转子的速度是40rpm。添加所有组份后,混合持续约5分钟或至建立稳定扭矩为止。用于进一步测试及评估的样品是以Garver自动压制机于190℃且于44.45kN的力量下3分钟而压缩成型。其后使用电子冷却浴以在室温平衡的压制机骤冷熔融材料。
比较例Y1-Y5
比较例Y1是100%的G1652,苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物,可得自Shell Chemical Company,Houston,TX。比较例Y1与比较例J*相同。比较例Y2是75%的G1652及25%的EG8100的掺合物。比较例Y3是50%的G1652及50%的EG8100的掺合物。比较例Y4是25%的G1652及75%的EG8100的掺合物。比较例Y5是100%的EG8100。比较例Y5与比较例H*相同。
实施例34-45
实施例34是75%的G1652及25%的实施例或聚合物19a的掺合物。实施例35是50%的G1652及50%的实施例19a的掺合物。实施例36是25%的G1652及75%的实施例19a的掺合物。实施例37是与实施例19a相同。实施例38是75%的G1652及25%的实施例19b的掺合物。实施例39是50%的G1652及50%的实施例19b的掺合物。实施例40是25%的G1652及75%的实施例19b的掺合物。实施例41是与实施例19b相同。实施例42是75%的G1652及25%的聚合物19i的掺合物。聚合物19i是基本上相似于实施例1-19及实施例19a-19h制得的共聚体。本领域技术人员知道如何操作处理条件(例如,梭移剂比例、氢流速、单体浓度等),以使用本申请案已详述的处理条件制备目标聚合物。实施例43是50%的G1652及50%的聚合物19i的掺合物。实施例44是25%的G1652及75%的聚合物19i的掺合物。实施例45是100%的聚合物19i。
机械及物理性质的测量
比较例Y1-Y5及实施例34-45的热机械(TMA)性质、300%应变的弹性回复、断裂伸长、拉伸强度,及艾尔曼多夫(Elmendorf)撕裂强度是通过本文揭露及本领域技术人员所知的方法测量,且结果显示于下表12中。
掺合物中具各种不同含量的SEBS(即G1652)的示例掺合物(即,实施例34-45)及比较例Y1-Y5的弹性回复性质显示于图8中。掺合物中具有各种不同含量的SEBS的示例掺合物及比较例1-5的TMA温度显示于图9中。由表12及图8-9看出,示例的掺合物(即,实施例34-45)展现优于相对应的比较例Y1-Y5的改良耐热性及弹性回复性质。
HMS-HDPE/本发明共聚体或HMS-PP/本发明共聚体掺合物
比较例Z1-Z4
比较例Z1是100%的聚合物19j。聚合物19j是本发明的乙烯/辛烯共聚物,其具有517ppm的Zn量,0.877克/立方厘米的密度,及5的熔体指数(I2)。比较例Z2是100%的聚合物19k。聚合物19k是本发明的乙烯/辛烯共聚物,其具有693ppm的Zn量,0.877克/立方厘米的密度,及5的熔体指数(I2)。比较例Z3是100%的聚合物19l。聚合物19l是本发明的乙烯/辛烯共聚物,其具有0.877克/立方厘米的密度,及30的熔体指数(I2)。比较例Z4是100%的聚合物19m。聚合物19m是本发明的乙烯/辛烯共聚物,其具有255ppm的Zn量,0.866克/立方厘米的密度,及5的熔体指数(I2)。聚合物19j、19k、19l及19m是基本上相似于实施例1-19及实施例19a-19h而制备。本领域技术人员知道如何使用本申请案中已详述的处理条件而操作这些处理条件(例如,梭移剂比例、氢流速、单体浓度等)制备目标聚合物。
实施例46-57
实施例46是90%的聚合物19m及10%的PF814(HMS-PP,得自Basell Polyolefins,Elkton,MD)的掺合物。实施例47是85%的聚合物19m及15%的PF814的掺合物。实施例48是95%的聚合物19m及5%的PF814的掺合物。实施例49是95%的聚合物19j及5%的PF814的掺合物。实施例50是90%的聚合物19j及10%的PF814的掺合物。实施例51是85%的聚合物19j及15%的PF814的掺合物。实施例52是85%的聚合物19k及15%的PF814的掺合物。实施例53是90%的聚合物19k及10%的PF814的掺合物。实施例54是95%的聚合物19k及5%的PF814的掺合物。实施例55是95%的聚合物19l及5%的PF814的掺合物。实施例56是90%的聚合物19l及10%的PF814的掺合物。实施例57是85%的聚合物19l及15%的PF814的掺合物。
比较例Z1-Z4及实施例46-57被干式掺合(若是掺合物),然后使用80吨Arburg 370C射出成型机器(可得自ARBURG GmbH+Co KG,Lossburg,Germany)注出成型为4英寸x6英寸x0.125英寸的测试板材。模具具有抛光的平滑表面,且使用通过风扇闸的冷流道。成型条件于23秒的总循环时间维持固定(以测试树脂快速固化的能力)。
比较例Z1-Z4及实施例46-57是如上所述般射出成型为板材或零件,其后接受“模具内的零件粘着”测试、“零件起始粘着在一起”测试、肖氏A硬度、“零件质量”测试,及“老化零件粘性”测试。
“模具内的零件粘着”测试包含观察成型零件是否与模具表面粘着及是否不能自模具射出。“是”的分级是不利的,且意指模具零件确实于模具内粘着且需以人工提取。“否”是有利的,且意指成型零件于模具内未粘着且于未以人工提取下落至输送系统。于“零件起始粘着在一起”的测试,每一样品的二成型零件于射出成型后立即地置于彼此的顶部上;施加手部压力;然后,成型零件彼此被拉开。用来使此二零件彼此移开所需的力量被测量。每一对的分级是3(最优选,无粘着,无需力量移除此二样品)至1(差,极度粘着,需要大量的手部力量移开此二样品)。然后,成型零件被保留且平置放24小时。24小时后,每一成型零件的肖氏A硬度依据ASTM D2240(其在此被并入以供参考的用)测量。每一样品的二肖氏A硬度读数的平均值被记录。进一步地,每一成型零件进行“零件质量”及“老化零件粘性”的分级。“零件质量”是分级成5(最优选,无空隙、翘曲、收缩的绝对完全的零件)至1(较差,极度的空隙,翘曲的零件,极度收缩)。“老化零件粘性”是通过使二成型零件置于彼此的顶部上;施加手部压力;及使零件彼此拉开而测试。使此二零件彼此移开所需的力量被测量。每对的分级是5(最优选,无粘着,无需力量使此二样品移除)至1(较差,极度粘着,需大量力量移开此二样品)。比较例Z1-Z4及实施例46-57的测试结果是显示于下表13中。
表13
注:(1)“零件起始粘着在一起”测试的等级是3=最好,1=最差;(2)“零件质量”测试的等级是5=最好(无粘性),1=较差(极度粘性);(3)“老化零件粘性”的等级是5=最好(最小收缩,无气泡,无卷曲,平零件),1=较差(极度收缩,气泡,卷曲的零件)。
表13的测试数据指示本发明的乙烯/α-烯烃共聚体(例如,聚合物19j,19k,19l,及19m)的粘性及硬度可通过使其等的每一个与HMS-PP(例如,PF814)掺合而改良。
本文揭露的某些聚合物掺合物可提供比聚合物掺合物的单独组份更优选的可模塑性、动人外观、无粘着性及机械性质的组合。对于实施例,实施例21-26(其是聚合物19f及至少一其它聚合物的聚合物掺合物)证明比单独的聚合物19f(即,实施例20)或比较例M-P(其非聚合物掺合物)更好的挠曲模量、撕裂强度及TMA的0.1mm透入温度的平衡。相似地,包含聚合物19a、19b或19i的聚合物掺合物(即,实施例34-36、38-40,及42-44)具有比G1652、EG8100或单独的相对应聚合物19a、19b或19i更好的TMA的1mm透入温度及弹性回复的平衡。相似地,包含聚合物19j、19k、19l或19m(即,实施例46-57)的聚合物掺合物具有比单独的相对应聚合物19j、19k、19l或19m的更好的粘性(即,较低粘性)及硬度(即,较高硬度)的平衡。
如上所证实,本发明实施例提供拥有适于制备用于各种应用的模制品的独特物理及机械性质的各种聚合物掺合物。掺合物具有相对较低的模量,但维持相对较高的耐热性。这些性质的平衡使掺合物适于制备挠性模制品。另外,某些掺合物于表面展现极少或无粘性。
虽然本发明已关于有限数量的实施例作说明,但一实施例的特别特征不应被归于本发明的其它实施例。单一实施例并非本发明所有方面的代表。在某些实施方案中,组合物及方法可包含本文未被述及的数种化合物或步骤。在其它实施方案中,组合物或方法并不包含,或基本上无,本文未列举出的任何化合物或步骤。所需实施例的变化及改良是存在。最后,无论“约”或“大约”等术语是否被用来描述数值,本文揭露的任何数值需被阐释为意指大约值。所附申请专利范围欲涵盖落于本发明范围内的所有这些改良及变化。
Claims (22)
1. 一种聚合物掺合物,其包含:
(i)至少一种乙烯/α-烯烃共聚体,其中,该乙烯/α-烯烃共聚体:
(a)具有约1.7至约3.5的Mw/Mn,至少一个以℃表示熔点Tm,及以克/立方厘米表示的密度d,其中,Tm及d的数值以及对应关系式如下:
Tm≥-2002.9+4538.5(d)-2422.2(d)2;或
(b)具有约1.7至约3.5的Mw/Mn,其特征在于以J/g表示的熔化热ΔH,及以最高DSC峰与最高CRYSTAF峰之间的温度差定义的以℃表示的Δ量ΔT,其中,ΔT与ΔH的数值具有下列关系式:
当ΔH大于0且最高达130J/g时,ΔT>-0.1299(ΔH)+62.81,
当ΔH大于130J/g时,ΔT≥48℃,
其中,使用至少5%的累积聚合物确定该CRYSTAF峰,且若少于5%的该聚合物具有可辨别的CRTSTAF峰时,则该CRYSTAF温度为30℃;或
(c)其特征在于于300%应变及1个周期下,以该乙烯/α-烯烃共聚体的压模成型膜测量得到以百分数表示的弹性回复Re,且具有以克/立方厘米表示的密度d,其中,当该乙烯/α-烯烃共聚体基本无交联相时,Re及d的数值满足下列关系式:
Re>1481-1629(d);或
(d)具有于使用TREF分级时,于40℃与130℃之间洗脱的分子级分,其特征在于该分子级分具有比于相同温度间洗脱的可比的无规乙烯共聚体级分高至少5%的摩尔共聚单体含量,其中,该可比的无规乙烯共聚体具有相同的共聚单体,且具有该乙烯/α-烯烃共聚体的10%以内的熔体指数、密度及以整个聚合物计的摩尔共聚单体含量;或
(e)其特征在于25℃时的储能模量G’(25℃),以及100℃时的储能模量G’(100℃),其中G’(25℃)对G’(100℃)之比为约1∶1至约10∶1;及
(ii)至少一种聚烯烃,或至少一种苯乙烯嵌段共聚物,或其混合物。
2. 根据权利要求1所述的聚合物掺合物,其中,该乙烯/α-烯烃共聚体具有约1.7至约3.5的Mw/Mn,至少一个以℃表示的熔点Tm,以及以克/立方厘米表示的密度d,其中,Tm及d的数值对应于下列关系式:
Tm≥858.91-1825.3(d)+1112.8(d)2。
3. 根据权利要求1所述的聚合物掺合物,其中,该乙烯/α-烯烃共聚体具有约1.7至约3.5的Mw/Mn,其特征在于以J/g表示的熔化热ΔH,及以最高DSC峰和最高CRYSTAF峰之间的温度差而定义的,以℃表示的Δ量ΔT,其中,ΔT与ΔH的数值具有下列关系式:
当ΔH大于0且最高达130J/g时,ΔT>-0.1299(ΔH)+62.81,
当ΔH大于130J/g时,ΔT≥48℃,
其中,使用至少5%的累积聚合物确定该CRYSTAF峰,若少于5%的该聚合物具有可辨别的CRYSTAF峰时,则该CRYSTAF温度为30℃。
4. 根据权利要求1所述的聚合物掺合物,其中,该乙烯/α-烯烃共聚体的特征在于在300%应变及1个周期下,以该乙烯/α-烯烃共聚体的压模成型膜测量得到以百分比表示的弹性回复Re,且具有以克/立方厘米计的密度d,其中,当该乙烯/α-烯烃共聚体基本无交联相时,Re及d的数值满足下列关系式:
Re>1481-1629(d)。
5. 根据权利要求4所述的聚合物掺合物,其中,Re及d的数值满足下列关系式:
Re>1491-1629(d)。
6. 根据权利要求4所述的聚合物掺合物,其中,Re及d的数值满足下列关系式:
Re>1501-1629(d)。
7. 根据权利要求4所述的聚合物掺合物,其中,Re及d的数值满足下列关系式:
Re>1511-1629(d)。
8. 一种聚合物掺合物,其包含:
(i)至少一种乙烯/α-烯烃共聚体,其中,该乙烯/α-烯烃共聚体具有:
(a)使用TREF分级,于40℃与130℃之间洗脱的至少一种分子级分,其特征在于该级分具有至少0.5且最高达约1的嵌段指数,以及大于约1.3的分子量分布,Mw/Mn;或
(b)大于0且最高达约1.0的平均嵌段指数,以及大于约1.3的分子量分布,Mw/Mn;及
(ii)至少一种聚烯烃,或至少一种苯乙烯嵌段共聚物,或其混合物。
9. 根据权利要求1或8所述的聚合物掺合物,其中,该乙烯/α-烯烃共聚体具有使用TREF分级时,于40℃与130℃之间洗脱的分子级分,其特征在于该级分具有比相同温度间洗脱的可比的无规乙烯共聚体级分高至少5%的摩尔共聚单体含量,其中,该可比的无规乙烯共聚体具有相同的共聚单体,且具有该乙烯/α-烯烃共聚体的10%以内的熔融指数、密度及以整个聚合物计的摩尔共聚单体含量。
10. 根据权利要求1或8所述的聚合物掺合物,其中,该乙烯/α-烯烃共聚体的特征在于25℃时的储能模量G’(25℃),及100℃时的储能模量G’(100℃),其中,G’(25℃)对G’(100℃)之比为约1∶1至约10∶1。
11. 根据权利要求1或8所述的聚合物掺合物,其中,该乙烯/α-烯烃共聚体中的该α-烯烃为苯乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯、降冰片烯、1-癸烯、1,5-己二烯,或其混合物。
12. 根据权利要求1或8所述的聚合物掺合物,其中,该乙烯/α-烯烃共聚体以总组合物的约5重量%至约95重量%的范围存在。
13. 根据权利要求1或8所述的聚合物掺合物,其中,该聚烯烃为烯烃均聚物、烯烃共聚物、烯烃三元共聚物,或其混合物。
14. 根据权利要求13所述的聚合物掺合物,其中,该聚烯烃为高熔体强度聚丙烯、高熔体强度高密度聚乙烯、乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯/丙烯/二烯三元共聚物、苯乙烯-乙烯-共-(丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物,或其混合物。
15. 根据权利要求1或8所述的聚合物掺合物,进一步包含至少一种添加剂。
16. 根据权利要求15所述的聚合物掺合物,其中,该添加剂为滑动剂、防粘连剂、增塑剂、油、抗氧化剂、紫外线稳定剂、着色剂或颜料、填料、润滑剂、防雾剂、流动性助剂、偶联剂、交联剂、成核剂、表面活性剂、溶剂、阻燃剂、抗静电剂,或其混合物。
17. 一种挠性模制品,包包括如权利要求1或8所述的聚合物掺合物。
18. 根据权利要求17所述的挠性模制品,其中,该挠性模制品选自玩具、把手、软触柄、保险杠磨擦条、地板、汽车地板垫、车轮、脚轮、家具及器具的脚、附属物、密封件、垫片,诸如静态及动态垫片,汽车车门、保险杠饰带、烤架组件、摇椅板、软管、衬里、办公室用品、密封件、衬材、隔膜、管件、盖子、栓塞、柱塞顶端、传送系统、厨房制品、鞋子、鞋子气囊、鞋底,及其组合的制品。
19. 根据权利要求1或8所述的聚合物掺合物,其中,该聚烯烃为具有至少6cN的熔体强度的聚丙烯。
20. 根据权利要求1或8所述的聚合物掺合物,其中,该聚烯烃为具有至少10cN的熔体强度的聚丙烯。
21. 根据权利要求1或8所述的聚合物掺合物,其中,该苯乙烯嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
22. 根据权利要求1或8所述的聚合物掺合物,其中,该苯乙烯嵌段共聚物为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
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