CN101657504B - 包含聚烯烃和脂族-芳族共聚聚酯的聚合物组合物 - Google Patents

包含聚烯烃和脂族-芳族共聚聚酯的聚合物组合物 Download PDF

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Abstract

包含聚烯烃和二酸二醇脂族-芳族共聚聚酯的聚合物组合物，其中芳族部分主要由对苯二甲酸或其衍生物组成，脂族部分由壬二酸、癸二酸和十三烷二酸和C2-C13二醇组成。在没有增容剂存在的情况下，所述共聚聚酯尤其与聚烯烃相容，特别是与全同立构聚丙烯相容。

Description

包含聚烯烃和脂族-芳族共聚聚酯的聚合物组合物
技术领域
本发明涉及一种包含聚烯烃和芳族-脂族共聚聚酯的聚合物组合物，其具有改进的可染色性、可涂饰性和本体着色性能(mass colourability)。
特别地，本发明涉及全同立构聚丙烯与二酸二醇型脂族-芳族共聚聚酯的二元组合物，所述共聚聚酯在模制组件的可涂饰性、纤维着色性能和纤维强度提高方面能够改进聚烯烃的性能。
从所述组合物得到的产物尤其可用于纤维和织物领域，但是在注塑和发泡材料领域也有许多应用。此外本发明组合物还可用于获得用于双取向薄膜和许多其它应用的吹塑薄膜。
背景技术
已知聚烯烃是与大多数聚合物不相容的聚合物。由于它们低的表面张力，它们与大多数已知的聚合物具有差的相容性，并因此难以涂饰和着色。例如聚丙烯纤维通常是本体着色的。不同于中性纺织(woven neutral)和然后着色的聚酯纤维，因为聚丙烯纤维是本体着色的，它们导致仓库管理问题严重。此外，已知上述不相容性代表聚烯烃的可循环性的最大问题之一。
增加表面张力并因此提高聚烯烃的可涂饰性或着色性能的技术尤其在于利用共聚技术时它们进行改性，其中涉及插入例如乙烯-丙烯酸乙烯酯的极性嵌段，而在聚丙烯的情况下涉及用聚丙烯酸酯进行接枝。这些改性限制了聚烯烃的性能。另一种方法是在特定增容剂例如聚乙烯乙酸乙烯酯的存在下与非烯属聚合物共混(WO06-064732)。
发明内容
现在已经发现在没有增容剂存在的情况下，二酸二醇型脂族-芳族共聚聚酯与聚烯烃(特别是与全同立构聚丙烯)特别相容，该共聚聚酯中的芳族部分主要由对苯二甲酸或其衍生物组成，脂族部分由二酸单体和C2-C13二醇，优选C2-C4二醇，更加优选C4二醇组成，该二酸单体选自C9-C13二酸，特别是壬二酸、癸二酸和十三烷二酸或它们的混合物。
特别地，脂族-芳族共聚聚酯具有相对于全部酸含量为30至80％的芳族酸含量，优选45至60％。
特别地，本发明涉及一种聚合物组合物，其相对于组合物总重量包含：
-60-99.5％，优选80-99％的聚烯烃；
-0.5-40％，优选1-20％的二酸二醇型的可生物降解的脂族-芳族共聚聚酯；
其特征在于所述可生物降解的脂族-芳族共聚聚酯包含主要由对苯二甲酸或其衍生物组成的芳族部分，以及由二酸单体和C2-C13二醇、优选C2-C4二醇、更加优选C4二醇例如丁二醇组成的脂族部分，其中该二酸单体选自C9-C13二酸，特别是壬二酸、癸二酸和十三烷二酸以及它们的混合物。
根据本发明的组合物中，优选聚烯烃是全同立构聚丙烯。
本发明优选的实施方案中，可生物降解的脂族-芳族共聚聚酯具有相对于全部酸含量为30至80％的芳族酸含量，优选45至60％。
共聚聚酯和聚丙烯之间的相容性如此之高，以至于允许在类似于按原样使用的聚丙烯的条件的条件下对聚丙烯和共聚聚酯的二元混合物进行纺丝。
此外所述纤维出乎意料地可以用各种类型的染料染色，表现出相当于聚酯的可染色性。该着色的纤维还具有优异的耐光色牢度。特别显著的是这些纤维的染色操作可以在小于130℃，优选小于100℃的温度下进行。
此外，因为根据本发明的组合物的共聚聚酯本身具有自熄灭性能，该组合物可以是自熄灭性的，不必加入阻燃添加剂。
形成根据本发明的组合物一部分的可生物降解共聚聚酯可以通过缩聚聚合。此外，共聚聚酯可以通过引入多官能单体而支化，其中多官能单体例如为甘油、环氧化大豆油、三羟甲基丙烷和类似物或多羧酸例如丁烷四甲酸。还可以用扩链剂和聚环氧化物、脂族和芳族异氰酸酯补充共聚聚酯，其中扩链剂例如为双官能、三官能或四官能酸酐如马来酸酐、偏苯三酸酐或均苯四酸酐。
根据本发明的组合物或其单独组分可以在聚合反应结束时或在挤出阶段中用处于熔融状态的异氰酸酯再分级(regrade)，或用处于固态的异氰酸酯再分级，如专利申请Novamont WO 99/28367中所描述。还可以用以上类型的扩链剂或交联剂在混合阶段中补充二元组合物或其单独组分。
还可以将多种添加剂例如抗氧化剂、紫外线(UV)稳定剂、热稳定剂和抗水解稳定剂、阻燃剂、缓释剂、无机和有机填料，例如天然纤维、抗静电剂、润湿剂、着色剂和润滑剂加入组合物。
特别地，在通过吹塑或平片模头生产薄膜的过程中，这些薄膜是按原样的或双取向的，可以加入下列物质：二氧化硅、碳酸钙、滑石、高岭土、高岭石、氧化锌、各种硅灰石和通常层状的无机物质，官能化的或另外地采用有机分子官能化，并且能够在与聚合物混合物或与该混合物的各种聚合物之一混合期间分裂成薄层，从而产生具有改进的抗粘连和阻隔性能的纳米复合材料。可以混合物形式或作为单独的产品使用所述各种无机物质。无机添加剂的浓度通常是0.05至70％，优选0.5至50％，更加优选1至30％。
在天然纤维和填料例如纤维素纤维、剑麻、榛子粉、玉米穗轴、米糠、大豆和类似物以及它们的混合物的情况下，优选浓度范围为0.5至70％，更优选1至50％。还可以用混合的无机和植物性填料填充所述二元混合物。
为了改进成膜特征，可以加入脂族酸的酰胺，例如油酰胺、硬脂酰胺、芥酸酰胺、山萮酸酰胺、N-油烯基棕榈酸酰胺、N-硬脂基-芥酸酰胺和其它酰胺，脂肪酸盐例如硬脂酸铝、硬脂酸锌和硬脂酸钙，以及类似物。这些添加剂的量为0.05至7份，优选0.1至5份，相对于聚烯烃和共聚聚酯组合物。
根据本发明的组合物还可以用于得到用于织物和无纺织物的纤维，或用于渔网的纤维。此外，所述无纺织物可以用于尿布、卫生巾、地毯纤维中的部分，用于填充等。所述纤维还可以用作特殊纸张中的增强纤维。
根据本发明的组合物还可以有利地用于生产片材，用于热成型、单挤出或与其它聚合物层进行共挤出，和然后热成形为食品托盘，农业用容器和其它。
实施例
实施例1
在下列条件下，将90％的均聚物全同立构聚丙烯(MFI＝25)，10％的聚丁二醇癸二酸酯-共-对苯二甲酸酯(39％癸二酸-61％对苯二甲酸；MFR＝10，在190℃，2.16kg)进料到聚丙烯纺丝设备：
挤出机热分布：230-230-230-230℃
输送管(duct)：230℃
头部：230℃
导丝辊A：525米/分钟(加热至50℃)
导丝辊B：780米/分钟(加热至120℃)
导丝辊C：1653米/分钟(加热至125℃)
导丝辊D：1517米/分钟(该络纱机中继导丝辊(spooler relay godet)不加热)
络纱机速度(spooler speed)：1500米/分钟
工作压力：70巴
挤出机速度：17.7RPM
挤出机马达吸收(extruder motor absorption)：12.7A
纺丝泵：6.5RPM
3个螺纹板(threading die)具有2×25圆孔，直径0.65毫米(6den/长丝纱线(filament yarn))
利用1.5％ blu foron E5R作为着色剂，对得到的纤维(1千克纤维在20千克着色溶液中)进行染色。
使用的染色温度是115℃，表现出相当于纯的聚丁二醇癸二酸酯-共-对苯二甲酸酯纤维的最佳染色性和优异的耐光色牢度。
实施例2
在与实施例1相同的条件下，将94％的均聚物全同立构聚丙烯(MFI＝25)，6％的聚丁二醇癸二酸酯-共-对苯二甲酸酯(39-61％癸二酸-对苯二甲酸；MFR＝10，在190℃和2.16kg下)进料到聚丙烯纺丝设备。
利用1.5％ blu foron E5R作为着色剂，对得到的纤维(1千克纤维在20千克着色溶液中)进行染色。
使用的染色温度是98℃，表现出相当于纯的聚丁二醇癸二酸酯-共-对苯二甲酸酯纤维的最佳染色性和优异的耐光色牢度。
用实施例1和2的组合物生产片材。
将实施例1和2的组合物提供给双螺杆挤出机，在挤出机的出口造粒，然后进料至注塑压机型号Sandretto S/7。
该片材具有约1毫米的厚度和70毫米×80毫米的尺寸。
用普通喷雾染料Arexons“fai tu color”对这些片材进行涂色。染料的厚度是约10μm。为了保证染料的良好粘附，施加染料之前对片材进行脱脂。在室温和50％RH下保持着色片材4小时。
然后利用折皱试验和划痕试验测试着色片材的颜料粘附性。
折皱试验包括三次沿着它们的中轴连续折叠片材。
对于每次折叠，强迫片材两个没有着色的半部分吻合。
划痕试验包括用小金属板(例如硬币)的边缘以相对于片材着色表面倾斜45°连续三次刮片材着色表面。
为了比较根据本发明的组合物的性能，制备了丙烯(均聚物全同立构聚丙烯，MFI＝25)片材，并按照上述内容着色。
结果列于于表1。
表1
  实施例   折皱试验   划痕试验
  1   是   是
  2   是   是
  对比例(聚丙烯)   否   否
相对于被除去的染料数量目测评估结果。
是：在试验结束时没有从片材表面除去染料层；
否：在试验结束时从片材表面完全除去染料层。

Claims (18)

1.包含聚合物组合物的制品，其中所述聚合物组合物包含：
80-99wt％的全同立构聚丙烯；
20-1wt％的二酸二醇型的可生物降解的脂族-芳族共聚聚酯；
其特征在于所述可生物降解的脂族-芳族共聚聚酯包含主要由对苯二甲酸或其衍生物组成的芳族部分，以及由二酸单体和C2-C4二醇组成的脂族部分，所述二酸单体选自C9-C13二酸，和其中所述可生物降解的脂族-芳族共聚聚酯具有相对于全部酸含量为30％至80％的芳族酸含量，
所述制品选自薄膜、纤维、织物、无纺织物、片材。
2.根据权利要求1的制品，其特征在于所述可生物降解的脂族-芳族共聚聚酯具有相对于全部酸含量为45至60％的芳族酸含量。
3.根据权利要求1的制品，其特征在于所述二醇是丁二醇。
4.根据权利要求1或2所述的制品，其特征在于其包含一种或多种添加剂，所述添加剂选自抗氧化剂、紫外线稳定剂、热稳定剂和抗水解稳定剂、阻燃剂、缓释剂、无机和有机填料、抗静电剂、润湿剂、着色剂和润滑剂。
5.根据权利要求1所述的制品，其特征在于所述二酸单体选自壬二酸、癸二酸、十三烷二酸和它们的混合物。
6.根据权利要求1所述的制品，其中所述制品是选自吹塑薄膜或平片模头薄膜的薄膜，所述薄膜为按原样的、取向或双取向的。
7.根据权利要求6所述的制品，其特征在于其包含一种或多种添加剂，该添加剂选自二氧化硅、碳酸钙、滑石、高岭土、高岭石、氧化锌、硅灰石、任选地采用有机分子官能化并且能够在与所述聚合物组合物或所述混合物的各种聚合物之一混合期间分裂成薄层以产生纳米复合材料的层状无机物质。
8.根据权利要求7所述的制品，其特征在于无机添加剂的浓度相对于聚烯烃和脂族-芳族共聚聚酯总量为0.05至70wt％。
9.根据权利要求8所述的制品，其特征在于无机添加剂的浓度相对于聚烯烃和脂族-芳族共聚聚酯总量为0.5至50wt％。
10.根据权利要求9所述的制品，其特征在于无机添加剂的浓度相对于聚烯烃和脂族-芳族共聚聚酯总量为1至30wt％。
11.根据权利要求10所述的制品，包含一种或多种添加剂。
12.根据权利要求11所述的制品，其中所述添加剂选自天然纤维和填料。
13.根据权利要求12所述的制品，其中所述天然纤维或填料是纤维素纤维、剑麻、榛子粉、玉米穗轴、米糠和大豆。
14.根据权利要求13所述的制品，其中天然纤维或填充料的浓度相对于聚烯烃和脂族-芳族共聚聚酯总量为0.5至70wt％。
15.根据权利要求14所述的制品，其中天然纤维或填充料的浓度相对于聚烯烃和脂族-芳族共聚聚酯总量为1至50wt％。
16.权利要求1所述制品作为尿布、卫生巾和一次性卫生制品的组分的用途，其中所述制品是无纺织物。
17.权利要求1所述制品用于热成型、单挤出或与其它聚合物层共挤出的用途，其中所述制品是片材。
18.权利要求17所述的用途，用于热成型食品托盘和农业用容器。
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