CN102015876B - 包含乙烯酸共聚物和官能乙烯共聚物的组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了包含乙烯酸共聚物和官能乙烯共聚物的组合物。所述乙烯酸共聚物包含来源于乙烯和至少一种烯键式不饱和一元羧酸或其衍生物的链中聚合单元。所述官能乙烯共聚物包含来源于乙烯和至少一种烯键式不饱和二元羧酸或其衍生物的链中聚合单元。任选地,所述乙烯酸共聚物或所述官能乙烯共聚物还包括一种或多种共聚的(甲基)丙烯酸烷基酯。所述乙烯酸共聚物和所述官能乙烯共聚物的羧酸官能团可以被至少部分地中和,以形成羧酸根阴离子。优选的抗衡离子包括一种或多种碱金属阳离子、过渡金属阳离子、或碱土金属阳离子。所述组合物可用于制造薄膜、薄片和其他成型制品,例如包装。
Description
发明领域
本发明涉及来源于乙烯酸共聚物和官能乙烯共聚物的组合、以及任选地它们的离聚物的组合物。这些组合物可用于制造薄膜、薄片和模制制品。
背景技术
本说明书中引用了若干个专利、专利申请和公开以便更全面地描述与本发明有关的技术水平。所有这些专利、专利申请和公开的全部公开内容均以引用方式并入本文。
此外,商标和商品名在本文中均以大写体表示。
可商购获得的乙烯酸共聚物和离聚物包括NUCREL酸性共聚物和SURLYN离聚物树脂,两者均得自E.I.duPontdeNemoursandCompany(Wilmington,DE)(下称“杜邦”)。尽管这些酸性共聚物和离聚物对极性基材的粘附力大于聚乙烯对极性基材的粘附力,但是其仍保持了良好的刚度以及对溶剂和水分的抗性。乙烯酸共聚物在例如美国专利4,351,931中有所描述。
离聚物是除了有机链分子以外还包含金属离子的热塑性树脂。如本文所用,术语“离聚物”是指中和或部分中和的乙烯酸共聚物的共轭碱。离聚物具有表征交联聚合物特性的某些固态性质和表征未交联热塑性聚合物特性的某些可熔融制造性质。参见例如美国专利3,262,272。
由于其独特的特征,离聚物用于食品包装应用和其他工业应用的广泛应用中。由于离聚物具有优异的热粘性,因此例如将离聚物用作食品包装应用中的密封层。由于具有高韧性、耐磨性和抗划伤性,离聚物用于高尔夫球、改性剂和地板砖的应用中。随着离聚物的应用范围扩大,人们往往发现,定制某些物理特性并同时定制离聚物的性能特征对于达到预期应用的标准是必要的。除了诸如酸含量、中和度和熔融粘度的典型变量外,一般来讲,难以在不损害离聚物的某些可取属性的情况下改变离聚物性能。例如,离聚物与其他聚合物的共混物可达到期望的韧性和抗性。然而,这些共混物很可能是不透明的。
此外,虽然离聚物对极性基材的粘附力大于聚乙烯对极性基材的粘附力,但是此粘附力水平在多种应用中仍然是不足的。在多层结构中可能需要使用附加的粘合剂层。该方法可导致较高的材料成本和加工成本。
简而言之,一直存在定制离聚物性能以在新应用中提供更多功用的需求。
发明概述
本文描述了一种基本上由以下组分组成的组合物:(1)一种或多种乙烯酸共聚物,其包含来源于以下单体的共聚单元:(a)乙烯,(b)一种或多种包含3至8个碳原子的α,β-烯键式不饱和一元羧酸,以及任选地(c)一种或多种(甲基)丙烯酸烷基酯;和(2)一种或多种官能乙烯共聚物,所述官能乙烯共聚物包含来源于以下单体的共聚单元:(d)乙烯;(e)烯键式不饱和羧酸,所述烯键式不饱和羧酸包含4至8个碳原子并且还包含至少两个羧酸基团或选自酸酐、单酯和二酯的烯键式不饱和羧酸的衍生物;以及任选地(f)乙酸乙烯酯或一种或多种(甲基)丙烯酸烷基酯。这些烷基包含1至8个碳原子并且为支链或非支链的以及饱和或不饱和的。此外,一种或多种乙烯酸共聚物和一种或多种官能乙烯共聚物中存在的羧酸部分的至少一部分被任选地中和。
该组合物可以例如通过挤出或浇注薄片或通过吹膜、或通过吹塑或注塑模制制品来加工。因此,本文还提供了包含上述组合物的成型制品。该制品可为单层或多层膜或薄片、小袋或袋子、管材或模制制品形式。本文还提供了容纳产品的包装。该包装包含上述组合物。
优选地,该制品为包括第一层和直接粘附到第一层上的附加层的多层膜或薄片。附加层包含金属、EVOH或聚酰胺或由这些物质制备,并且第一层包含该组合物。
发明详述
下列定义适用于本说明书自始至终所使用的术语,除非在具体情况中另行限制。
除非另行定义,否则本文所用的所有科技术语的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的一样。如发生矛盾,则以本说明书及其所包括的定义为准。
尽管在本发明的实践或测试中可使用与本文所述的那些方法和材料的类似者或等同者,但合适的方法和材料是本文所描述的那些。本文描述的材料、方法和实例仅仅是例证性的,并且除非明确指明,其并不旨在进行限制。
除非另行指出,否则所有百分比、份数、比率等均按重量计。
当数量、浓度或其他数值或参数以范围、优选范围或优选上限数值和优选下限数值的列表形式给出时,其应理解为具体地公开由任何范围上限或优选数值和任何范围下限或优选数值的任何一对所构成的所有范围,而不管此类范围是否被单独地公开。凡在本文中给出某一数值范围之处,该范围均旨在包括其端点,以及位于该范围内的所有整数、分数和无理数,除非另行指出。此外,当一种组分的含量以具有0下限的范围表示时,此类组分为任选组分。如果存在,此类任选组分以有限量包含,按组合物的总重量计优选为至少约0.1重量%。术语“有限量”是指大于零的量。进一步就此而言,当术语“约”用于描述数值或范围的端点时,本公开的内容应被理解为包括该具体的数值或所涉及的端点。概括地说,当定义一个范围时,本发明的范围并不限于所列举的具体数值。
如本文所用,术语“包含”、“含有”、“包括”、“涵盖”、“特征在于”、“具有”或它们的任何其他变形均旨在涵盖非排他性的包括。例如,包括要素列表的工艺、方法、制品或设备不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的或该工艺、方法、制品或设备所固有的其他要素。
此外,除非另外明确说明,否则“或”是指包含性的“或”,而不是指排他性的“或”。例如,以下任何一种情况均满足条件A或B:A是真实的(或存在的)且B是虚假的(或不存在的),A是虚假的(或不存在的)且B是真实的(或存在的),以及A和B都是真实的(或存在的)。
过渡短语“由...组成”不包括未在权利要求中指定的任何要素、步骤或成分,从而将权利要求限定为只包括列出的那些材料,而不含除杂质外通常与其相关的物项。当短语“由...组成”出现在权利要求项的条款中,而不是立即跟在前序后时,其只限制在该条款中阐述的要素;而其他要素作为整体未被排除在权利要求之外。
过渡短语“基本上由...组成”将权利要求的范围限制在指定的材料或步骤,以及不会对受权利要求书保护的发明所具有的基本特征和新特征造成实质影响的那些材料或步骤。“‘基本上由...组成’的权利要求处于以
‘由...组成’格式书写的封闭式权利要求和以‘包含/包括’格式撰写的全开放式权利要求的范围之间。”然而,如本文所定义,术语“基本上由...组成”并不把任选的、其含量适合此类添加剂的添加剂以及微量杂质排除在组合物之外。
若使用诸如“包含/包括”的可广泛解释的过渡短语描述发明或其子组合时,则除非在具体情况下另外指明,该术语应解释为包括使用过渡短语
“基本上由...组成”和“由...组成”对本发明或子组合进行的描述。同样地,除非另外指明,否则使用过渡短语“基本上由...组成”描述的发明或子组合也包括使用过渡短语“由...组成”对本发明或子组合所进行的描述。
量词“一个”和“一种”用于描述本发明的要素或组分。使用这些量词意在表明存在一种或至少一种这些要素或组分。虽然采用此类量词通常是为了表明被修饰的名词是单数名词,但是如本文所用,量词“一个”和“一种”还包括复数,除非在具体情况下另外指明。同样,如本文所用,指示代词“该”也表示被修饰的名词可以为单数或复数,除非在具体情况下另外指明。
最后,术语“薄片”和“薄膜”是同义词,并且在本文中互换使用以描述具有大致平面形式(单层或多层)的制品。形成制品的加工方法会影响是否使用术语“薄片”和“薄膜”。然而,薄片通常可具有约10密耳(0.25mm)或更大的厚度。更具体地讲,虽然薄片和薄膜可通过其不同的厚度来区分,但是一般来讲,平面制品或平面制品中的层的功能由其组合物而非其厚度来确定。因此,可通过特定组合物的薄片执行的功能也可通过相同或相似组合物的薄膜来执行,反之亦然。本领域内的技术人员应意识到,在执行具体功能的效率方面存在多种变化,从而造成层的厚度发生变化。
如本文所用,术语“共聚物”是指包含由两种或更多种共聚单体进行共聚作用所生成的共聚单元的聚合物。就此而论,本文可能会根据共聚物的组分共聚单体或其组分共聚单体的量,例如“包含乙烯和15重量%丙烯酸的共聚物”或类似的说法来描述共聚物。此类描述可被认为是非正式的,因为其中未将共聚单体视为共聚的单元;其中未包括常规的共聚物命名法,例如国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)命名法;因为它不使用方法限定物品术语;或因为其他原因。然而如本文所用,根据共聚物的组分共聚单体或其组分共聚单体的量进行描述意味着共聚物包含指定共聚单体的共聚的单元(在指定量的情况下具有指定量)。随后作为推论的是,除非在限定的环境下明确表明共聚物是以指定量包含指定共聚单体的反应混合物的产物,则共聚物不是以指定量包含指定共聚单体的反应混合物的产物。术语“二聚物”是指基本上由两种单体组成的聚合物,而术语“三元共聚物”是指基本上由三种单体组成的聚合物。
如本文所用,术语“未改性”是指未与显著影响未共混或未反应离聚物的特性的任何物质进行共混或反应的离聚物。
最后,如本文所用,单独或结合形式的术语“(甲基)丙烯酸类”,例如“(甲基)丙烯酸酯”,是指“丙烯酸类或甲基丙烯酸类”,例如“丙烯酸或甲基丙烯酸”或“丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯”。
本文描述了包含乙烯酸共聚物或其离聚物的组合物,这些组合物具有扩展的性能特性,并且也保持了酸性共聚物或离聚物的许多优异品质。
例如,官能乙烯共聚物,例如乙烯-马来酸单乙酯共聚物(E/EHM)可易于在不损害光学透明度和其他一般属性的情况下与所有组成范围内的乙烯酸共聚物或其离聚物共混。用E/EHM改性的乙烯酸共聚物表现出对金属和其他基材的增强的粘附力。将E/EHM掺入乙烯酸共聚物引入了官能团,这些官能团提供了对极性聚合物(例如,乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和尼龙或其他聚酰胺)的增强的粘附力。因此,在多层片状结构中,共混物可能不需要将接合层粘附到其他极性聚合物上。
优选地,组合物包含约20至约95重量%的组分(1)一种或多种乙烯酸共聚物或离聚物,以及约5至约80重量%的组分(2)一种或多种官能乙烯共聚物。例如,组合物可包含约5至约45重量%的组分(2)。更优选地,组合物包含约60至约80重量%的组分(1)一种或多种乙烯酸共聚物或离聚物,和约20至约40重量%的组分(2)一种或多种官能乙烯共聚物。
包含E/EHM的离聚物可通过中和E/EHM与乙烯酸共聚物的混合物来获得。此外,此方法可用于乙烯酸共聚物与E/EHM的所有组成比例。作为另外一种选择,可将预先制备的一种或多种乙烯酸共聚物的一种或多种离聚物与E/EHM共混以形成改性的离聚物组合物。
改性的离聚物组合物对包括金属和其他聚合物(例如EVOH和尼龙)在内的基材的增强的粘附力可用于例如重叠注塑应用中。E/EHM与离聚物的共混为改变离聚物的熔体流变性提供了一种通用的方法。例如,高熔融粘度的离聚物尤其可用于诸如吹塑的某些方法中。此外,与E/EHM预先共混改善了离聚物向其他聚合物中的分散。该特性实现了可用于聚合物改性的中间步骤。
乙烯酸共聚物
组合物的第一组分包含一种或多种共聚物,所述共聚物包含来源于以下单体的共聚单元:(a)乙烯,(b)一种或多种C3-C8α,β-烯键式不饱和一元羧酸,以及任选地(c)一种或多种共聚单体,所述共聚单体选自丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯。这些烷基包含1至8个碳原子,优选包含1至4个碳原子,可为支链或非支链的,并且其可独立地为饱和或不饱和的。如本文所用,术语“乙烯酸共聚物”和“酸性共聚物”是指这些共聚物。
乙烯酸共聚物优选为其中酸性共聚单体与乙烯直接共聚并且聚合物链中必须存在共聚单元的共聚物。然而,其中酸性共聚单体通过后聚合“接枝”反应添加到现有的聚合物链上的“接枝”酸性共聚物也可适用。优选地,C3-8α,β-烯键式不饱和羧酸包括丙烯酸或甲基丙烯酸;更优选地C3-8α,β-烯键式不饱和羧酸基本上由丙烯酸或甲基丙烯酸组成。
更具体地讲,可将乙烯酸共聚物描述为E/X/Y共聚物,其中E代表来源于乙烯的共聚单元,X代表来源于C3-C8α,β-烯键式不饱和一元羧酸(例如丙烯酸或甲基丙烯酸)的共聚单元,其中X的含量为E/X/Y共聚物的约2至约30重量%;并且Y代表来源于丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的共聚单元,其中Y的含量为E/X/Y共聚物的0至约40重量%。
可将不包含任选的共聚单体丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯(即,Y的量恰好为E/X/Y共聚物的0%)的乙烯酸共聚物描述为乙烯酸二聚物或E/X二聚物。
优选地,酸性共聚物为E/X二聚物,并且更优选为乙烯和(甲基)丙烯酸的共聚物。更优选的二聚物和包含二聚物的组合物为其中C3-C8α,β烯键式不饱和羧酸的共聚的共聚单体在二聚物中的含量为约4重量%、或约5重量%、或约8重量%至约30重量%;或约10重量%至约25重量%的那些。更优选的二聚物和包含二聚物的组合物为其中C3-C8α,β烯键式不饱和羧酸的共聚的共聚单体包括丙烯酸或甲基丙烯酸的那些。此类合适的乙烯酸共聚物的具体实例包括但不限于乙烯/丙烯酸二聚物和乙烯/甲基丙烯酸二聚物。
然而,如上所述,乙烯酸共聚物也可包含第三软化单体Y。所谓“软化”是指晶体被破坏,即,使得聚合物更少结晶。因此,可将包含第三软化单体Y的乙烯酸共聚物描述为E/X/Y三元共聚物。优选的E/X/Y三元共聚物基本上由乙烯的共聚的共聚单体、C3-C8α,β烯键式不饱和羧酸的共聚单体、以及丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的共聚的共聚单体组成。
还优选的是,E/X/Y三元共聚物中X的含量为约2至约25重量%、或约5至约15重量%,并且Y的含量为约0.1至约40重量%,约1至约35重量%,或约5至约35重量%。还优选三元共聚物和包含三元共聚物的组合物,其中C3-C8α,β烯键式不饱和羧酸的共聚的共聚单体包括丙烯酸或甲基丙烯酸。
合适的三元共聚物的具体实例包括但不限于乙烯/丙烯酸/丙烯酸正丁酯、乙烯/丙烯酸/丙烯酸异丁酯、乙烯/丙烯酸/丙烯酸甲酯、以及乙烯/丙烯酸/丙烯酸乙酯三元共聚物;乙烯/丙烯酸/甲基丙烯酸正丁酯、乙烯/丙烯酸/甲基丙烯酸异丁酯、乙烯/丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯、以及乙烯/丙烯酸/甲基丙烯酸乙酯三元共聚物;乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸正丁酯、乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸异丁酯、乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸甲酯、以及乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸乙酯三元共聚物;以及乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸正丁酯、乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸异丁酯、乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯、以及乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸乙酯三元共聚物。
乙烯酸共聚物可以通过任何合适的方法制备。可通过使用如美国专利5,028,674中所述的“共溶剂技术”在连续聚合机中制备含有高量酸的乙烯酸共聚物,或者通过采用稍高于制备酸含量较低的共聚物的压力在连续聚合机中制备含有高量酸的乙烯酸共聚物。
官能乙烯共聚物
共混物的第二组分包含至少一种官能乙烯共聚物,该共聚物具有来源于以下单体的共聚单元:(d)乙烯;(e)一种或多种官能共聚单体,所述官能共聚单体选自包含至少两个羧基(-C(O)OH)和4至8个碳原子的烯键式不饱和羧酸,或其衍生物,例如酸酐,优选为烷基酯的单酯或二酯;以及任选地(f)一种或多种单体,所述单体选自乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯;其中烷基为如上文针对乙烯酸共聚物所定义。
再次申明,官能乙烯共聚物可以为二聚物或高阶共聚物,例如三元共聚物或四元共聚物。优选地,官能乙烯共聚物包含来源于以下物质的共聚单元:(d)乙烯;(e)至少一种官能共聚单体,其为烯键式不饱和二元羧酸或其衍生物,其中官能单体的含量为官能乙烯共聚物的约5至约20重量%、或约4至约15重量%;以及(f)选自乙酸乙烯酯和(甲基)丙烯酸烷基酯的一种或多种单体,所述单体的含量为官能乙烯共聚物的0至约10重量%。
有利的是,组分(e)的含量可在所述共聚物的约6至约15重量%,或约6至约10重量%的范围内。优选地,组分(e)来源于二元羧酸,并且更优选来源于马来酸的C1-C4烷基单酯。还优选的是,组分(e)的含量为官能乙烯共聚物总重量的约8至约12重量%,或约6至约8重量%。
当组分(f)存在于官能乙烯共聚物中时,其含量按官能乙烯共聚物的总重量计优选地为约1至约35重量%,更优选约5至约35重量%,还更优选约0.1至约10重量%,或约0.1至约5重量%。
合适的官能共聚单体的具体实例包括但不限于不饱和酸酐,例如马来酸酐和衣康酸酐;丁烯二酸(例如马来酸、富马酸、衣康酸和柠康酸)的烷基单酯,包括马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、富马酸单丙酯、以及富马酸单2-乙基己基酯;丁烯二酸的烷基二酯,例如马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、以及柠康酸二丁酯、马来酸二辛酯和富马酸二(2-乙基己基)酯。在这些物质中,优选的是马来酸酐、马来酸单乙酯和马来酸单甲酯。更优选的是马来酸酐和马来酸单乙酯,还更优选马来酸单乙酯。
作为官能共聚物实例的高阶共聚物包括三元共聚物,例如乙烯/丙烯酸甲酯/马来酸单乙酯、乙烯/丙烯酸丁酯/马来酸单乙酯和乙烯/丙烯酸辛酯/马来酸单乙酯。
官能乙烯共聚物可通过高压自由基聚合法获得,在该方法中所有单体是同时添加的以使得共聚单体单元彼此反应形成聚合物链。适于制备此类共聚物的高压方法在例如美国专利4,351,931中有所描述。该方法所提供的聚合物中酸性共聚单体直接与乙烯共聚并且共聚单元对聚合物链而言是必须的。因此,这些共聚单元被掺入到聚合物主链或聚合物链上,并且未作为侧基掺入到之前形成的聚合物主链上。因此,通过直接共聚方法制备的共聚物不同于接枝共聚物,其中往往通过随后的自由基反应将单体接枝在现有的聚合物上。在本文所述的组合物中,官能乙烯共聚物为直接共聚物。然而,其还可任选地与一种或多种附加的官能共聚单体接枝,这些附加的官能共聚单体可以与一种或多种直接共聚的官能共聚单体相同或不同。
离聚物
组分(1)和(2)中的一者或两者可在组合物中作为离聚物存在。离聚物为通过中和酸性共聚物获得的离子型共聚物。酸性共聚物可以为E/X或E/X/Y共聚物,例如以上描述的那些。
在本文对离聚物进行的任何讨论中,术语“酸性共聚物”包括官能乙烯共聚物,这些官能乙烯共聚物包含羧基或可以脱酯化形成羧基的酯。
具有至少一个阳离子(例如碱金属阳离子、过渡金属阳离子、或碱土金属阳离子)的碱性化合物或中和剂用于中和酸性共聚物中酸性基团的至少一部分,从而得到热塑性离聚物树脂。值得注意的碱性化合物包括碱金属离子的甲酸盐、乙酸盐、硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氧化物、氢氧化物或醇盐,以及碱土金属和过渡金属离子的甲酸盐、乙酸盐、硝酸盐、氧化物、氢氧化物或醇盐。优选的阳离子包括锂离子、钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、钡离子或锌离子,或者这些阳离子中的两种或更多种的组合。更优选的是钠离子、钙离子、镁离子或锌阳离子,或者这些阳离子中的两种或更多种的组合。
可将离聚物中和至不生成难处理的聚合物(例如,不可熔融加工的材料或不具有可用的物理特性的材料)的任何程度。例如,可将酸性共聚物的酸部分的约10%至约90%、约10%至约70%、或约50%至约75%中和至其共轭碱的形式。
合适的离聚物可通过本领域中已知的方法(例如,特别是美国专利3,262,272中所描述的那些方法)由上述酸性共聚物制备。例如,可将一种或多种纯碱性化合物添加到酸性共聚物中。这些碱性化合物也可与聚合材料(例如具有更高熔融指数的不同酸性共聚物)预先混合以形成可添加至要中和的酸性共聚物中的“母料”。通常,中和作为挤出方法的一部分发生。
显然,本体酸性共聚物的中和不像溶液法一样可在数分钟、数秒或甚至更短的时间内达到稳定的平衡。鉴于此现象,当将一定数量的中和酸性共聚物中所需量的酸性基团必需的碱性化合物(其可以通过基本化学计量原理来计算)添加到酸性共聚物中时,据称离聚物具有期望的“标称中和度%”或据称被“标称中和”至期望的程度,同时应理解,实际的中和度可以不同,或可以随时间变化。
使用红外光谱,通过比较1530至1630cm-1处归属于羧酸根阴离子拉伸振动的吸收峰的强度与1690至1710cm-1处归属于羰基拉伸振动的吸收峰的强度,来确定实际中和度。
离聚物的非限制性示例实例包括E/15MAA/Na、E/19MAA/Na、E/15AA/Na、E/19AA/Na、E/15MAA/Mg和E/19MAA/Li(其中E代表乙烯,MAA代表甲基丙烯酸,AA代表丙烯酸,数字代表存在于该共聚物中的一元羧酸的重量%,并且原子符号代表中和阳离子)。
来源于乙烯酸共聚物的某些合适的离聚物可以商标从杜邦商购获得。
用于制造组合物的方法
可采用标准混合技术将组分(1)与组分(2)以任何比率混合在一起。例如,可将组分(1)的酸性共聚物与组分(2)的官能共聚物混合以制备共混物。根据具体应用的要求,可控制组分(1)与组分(2)的比率以提供诸如透明度、韧性和低温冲击强度之类特性的适度平衡。相比组分(1)的纯酸性共聚物或组分(2)的纯官能乙烯共聚物,这些共混物通常表现出对基材(例如铝箔)的改善的粘附力。此外,共混物通常表现出对极性聚合物(例如EVOH和尼龙或其他聚酰胺)的改善的粘附力。
任选地,可采用类似于上述制备离聚物的方法用碱性化合物来中和包含组分(1)和组分(2)的组合物,从而提供至少部分地被一种或多种阳离子(例如碱金属阳离子、过渡金属阳离子、或碱土金属阳离子)中和的组合物。当包含组分(1)和组分(2)的组合物被中和后,得到改性的离聚物组合物。作为另外一种选择,可将未改性的离聚物与官能乙烯共聚物混合以提供类似的改性离聚物共混物。可通过例如改变中和程度或阻离子类型来控制改性的离聚物组合物的特性。
更具体地讲,可通过加热以下组分的混合物来制备本文所述的可熔融加工的、改性的离聚物组合物:一种或多种酸性共聚物或一种或多种离聚物、一种或多种官能乙烯共聚物、以及至少一种能够中和酸性共聚物和官能共聚物的酸部分的碱性化合物。例如,组合物的组分可
(a)通过将一种或多种乙烯α,β-烯键式不饱和羧酸共聚物或其一种或多种可熔融加工的离聚物与一种或多种官能乙烯共聚物熔融共混来混合,并且同时或随后
(b)以足以达到所需中和度的量,添加一种或多种能够中和酸性共聚物中的酸部分和官能共聚物中的酸部分的碱性化合物。
将酸性共聚物与官能共聚物熔融共混并(同时或随后)中和,使得中性组合物在未使用惰性稀释剂的情况下得以制备,同时保持了预期中和范围内的可熔融加工性。
任选组分
这些组合物可任选包含附加的热塑性材料,这些热塑性材料与组分(1)和组分(2)共混。共混附加组分可为改变组合物特性提供可供选择的方法,例如通过控制存在于组合物中的附加组分的量和类型。此外,共混附加热塑性材料使技术人员通过制备较少的随后被改性的基料树脂而能够获得所需的特性,使聚合物组合物的制备更简单、成本更低。
除了组分(1)和组分(2)之外可用的其他热塑性材料的实例包括非离聚型热塑性共聚物。附加的非离子热塑性聚合物组分可选自聚酰胺、共聚醚酯、共聚醚酰胺、弹性体聚烯烃、苯乙烯二烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、马来酸酐接枝聚合物等,这些类型的聚合物是本领域熟知的。
聚烯烃也适于作为其他热塑性材料。聚烯烃包括但不限于烯烃的均聚物以及两种或更多种烯烃的共聚物。合适的聚烯烃的实例包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯以及聚辛烯。聚乙烯为优选的聚烯烃。合适的聚乙烯的实例包括但不限于高分子量聚乙烯(HMWPE);高密度聚乙烯(HDPE);中等密度聚乙烯(MDPE);低密度聚乙烯(LDPE);线性低密度聚乙烯(LLDPE);以及极低密度聚乙烯(VLDPE)。
特别值得注意的是还含有马来酸酐接枝聚合物(马来酸化聚合物)的共混物。马来酸酐接枝聚合物包括马来酸化聚乙烯、马来酸化聚丙烯、马来酸化聚乙烯/聚丙烯橡胶、马来酸化苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物、以及马来酸化聚丁二烯。有关马来酸化聚乙烯的制备和使用的其他详细信息在美国专利6,545,091中有所描述。马来酸酐改性的线性高密度聚乙烯的一个实例为以商品名POLYBOND3009得自CromptonCorporation的产品。类似的马来酸化聚烯烃可以商标从杜邦商购获得。优选的马来酸化聚乙烯包括密度小于0.90g/cm3的那些。这些较低密度的马来酸化聚乙烯被认为是“软化”改性剂。
这些组合物可另外包含诸如用于聚合材料的常规添加剂之类的其他任选材料,包括增塑剂、稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、水解稳定剂、抗静电剂、染料或颜料、填料、防火剂、润滑剂、增强剂(如玻璃纤维和薄片)、加工助剂、防结块剂、隔离剂、和/或它们的混合物。当使用时,任选添加剂的量可在较大的范围内变化。其含量通常为聚合物组合物的最多约20重量%。该量并不是确定不变的,并且可通过常规实验法或通过参考标准文本来测定。合适的量为不损害聚合物组合物基本特性和新特性的那些量。
成型制品及其制造方法
本文所述的组合物可用于多种成型制品中。优选的制品和值得注意的制品包含上述优选的组合物和值得注意的组合物。这些制品适于要求高透明度、良好阻隔性能、或良好冲击强度的最终用途中。
这些成型制品包括但不限于瓶子、燃料箱、以及其他类似的容器。可使用诸如由Bekum、Sig等生产的标准吹塑设备,通过(共)挤坯吹塑来制造瓶子、燃料箱、以及其他类似的容器。尤其适于用Weiler或Rommelag吹塑-成形-填充(BFF)机在无菌环境下生产瓶子。这些瓶子可为单层结构或多层结构,所述单层结构或多层结构包括至少一层本文所述的改性的乙烯酸共聚物组合物或改性的离聚物组合物。
成型制品的另一个实例为型材。型材由特定的形状及其制造方法限定,该制造方法称为型材挤出。型材不是薄膜或薄片,因此用于制备型材的方法不包括使用压延辊或冷硬辊。型材也不通过注塑方法来制备。型材通过熔融挤塑方法制备,该方法最开始通过挤压使热塑性熔融物通过模具孔口以形成能够保持所需形状的挤出物。通常将挤出物拉成其最终尺寸,同时保持所需形状,然后在空气或水浴中淬火以使形状固定,从而制得型材。在制备简单型材时,挤出物优选在无任何结构辅助物的情况下保持形状。对于某些形状,可使用支撑装置诸如纤维或金属加固件来辅助形状保持。
型材的通常形状是管状。用于液体和蒸汽传送的管材组合件是本领域熟知的。在医疗应用中或在流体诸如饮料传送中,可使用管材来进行流体传送。这些应用需要良好的水分阻隔特性、耐化学品性、韧度和柔韧性。管材的透明度对于目视观察所传送的流体是重要的。此外,根据管材的应用,可能接触极低的温度和/或极高的温度。如本文所述的组合物提供了韧度、柔韧性和透明性的良好组合,使得它们适于制造诸如管材的型材。
也可将这些组合物重叠注塑为之前形成的基材。重叠注塑涉及将基材置于模具腔体中,并且模塑熔融的组合物,使其粘附到该基材的至少一部分上。可采用注塑方法或压塑方法进行重叠注塑。
作为另外一种选择,可通过本领域的技术人员已知的多种方法,将这些组合物形成成型制品。例如,这些组合物可被挤出、注塑、压模、吹模、重叠注塑、层压、切割、铣制等,以提供所需形状和尺寸的制品。任选地,可对包含这些组合物的制品进行进一步处理。例如,可使组合物的部分(例如但不限于粒料、料块、棒、绳、薄片和模制的或挤出的制品)经受热成型操作,其中使组合物经受高温、高压和/或其他机械力以生产成型的制品。
薄膜、薄片和包装
优选的成型制品包括薄膜和薄片。薄膜和薄片可用于包装。薄膜或薄片可以具有单层结构或多层结构。优选地,薄膜或薄片包括第一层和直接粘附到第一层上的附加层。附加层包含金属、EVOH或聚酰胺或由其制备,而第一层包含本文所述的组合物。
通常,当多层聚合物膜用于包装中时,其包括至少三种类别的层,包括但不限于最外结构层或保护层、内阻挡层和最内层、以及任选地设置在这些层之间的一个或多个粘合剂层或接合层。此外,与小袋的预期内容物接触并相容的最内层优选地能够形成锁定周边的密封件(即,密合强度通常大于1,500克/英寸)以容纳包装的内容物。最优选地,最内层也可热密封。
最外结构层或保护层可包含金属、聚乙烯、聚酯、聚酰胺、或聚丙烯,并且其可以任选地取向。该层可被反向印刷,并且有利的是不受用于制得包装的密封温度的影响,因为该包装在多层结构的整个厚度上被完全密封。通常选择该层的厚度来调节包装的硬度,并且该厚度可在约10至约60μm,或约10至约50μm的范围内。
该内层可包括一个或多个阻挡层,这取决于潜在影响小袋内产品的大气条件(氧气、湿度、光线等)。阻挡层组合物可为金属化聚丙烯(PP)、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、乙烯-乙烯醇(EVOH)、铝箔、这些组分的共混物或复合材料及其相关的共聚物。阻挡层厚度取决于产品的敏感性和所需的储存寿命。
EVOH聚合物的乙烯含量一般介于约15摩尔%至约60摩尔%之间,更优选介于约20摩尔%至约50摩尔%之间。可商购得到的EVOH的密度范围一般介于约1.12g/cm3至约1.20gm/cm3之间,该聚合物具有介于约142℃和191℃之间的熔融温度。EVOH聚合物可以由熟知的方法制备或者可以通过商业途径得到。EVOH共聚物可以通过皂化或水解乙烯乙酸乙烯酯共聚物来制备。因此,EVOH也可以称为水解的乙烯乙酸乙烯酯(HEVA)共聚物。水解度优选为约50至100摩尔%,更优选为约85至100摩尔%。合适的EVOH聚合物可以商品名EVAL得自美国Eval公司或日本Kuraray公司。EVOH还可以商品名SOARNOL得自NoltexL.L.C。此类EVOH树脂的实例包括EVALF101、EVALE105、EVALJ102以及SOARNOLDT2903、SOARNOLDC3203和SOARNOLET3803。值得注意的是以商品名EVALSP出售的得自美国Eval公司或日本Kuraray公司的EVOH树脂。EVALSP为一类显示出增强的塑性的EVOH,这类EVOH适用于包括收缩薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)型防渗性瓶、以及深拉伸杯盘的包装应用。此类EVOH树脂的实例包括EVALSP521、EVALSP292以及EVALSP482。
包装的最内层为密封剂。所选择的密封剂对内容物的味道、颜色或稳定性具有最小的影响,并且将不受产品的影响,并且可经得住密封条件(诸如液滴、油脂、灰尘等)的作用。该密封剂通常为在显著低于最外层熔融温度的温度下能够自身粘合(密封)的树脂,以便最外层的外观不受密封加工的影响并且不会粘在熔接棒的夹具上。用于多层小袋中的典型密封剂包括乙烯共聚物,例如低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、茂金属聚乙烯(mPE)、或乙烯与乙酸乙烯酯或丙烯酸甲酯的共聚物、或任选被离聚(即用诸如钠离子、锌离子、镁离子或锂离子的金属离子部分中和)的乙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物。该密封剂可为多种聚合物,但是优选为聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物或离聚物。这些密封剂适于包装多种食品和其他物品,例如医疗保健产品、医疗设备。典型的密封剂还可包括聚丙烯共聚物。密封剂层通常为25至100μm厚。
多层结构(尤其是薄膜形式的多层结构)的代表性实例包括以下描述的那些。在这些多层结构,符号“/”表示层之间的边界。“EAC共混物”表示包含乙烯酸共聚物和官能乙烯共聚物的组合物;“离聚物共混物”表示包含离聚物和官能乙烯共聚物的组合物。在这些结构中,设计用于包装的多层结构的外层到内层按从左到右的顺序列出。以下结构列表并非本发明结构的详尽列表,而是仅列出了优选的结构的一些实例。各结构在具体的包装最终用途中将具有特定的优点。
离聚物共混物/EVOH/乙烯-乙酸乙烯酯;
离聚物共混物/EVOH/乙烯-甲基丙烯酸烷基酯;
EAC共混物/EVOH/乙烯-乙酸乙烯酯;
EAC共混物/EVOH/EAC共混物/乙烯-丙烯酸烷基酯;
EAC共混物/EVOH/乙烯-甲基丙烯酸烷基酯;
离聚物共混物/EVOH/离聚物共混物/乙烯-乙酸乙烯酯;
离聚物/离聚物共混物/EVOH/乙烯-丙烯酸烷基酯;
乙烯丙烯酸/离聚物共混物/EVOH/离聚物共混物/乙烯-乙酸乙烯酯;
乙烯甲基丙烯酸/EAC共混物/EVOH/EAC共混物/乙烯-丙烯酸烷基酯;
离聚物共混物/EVOH/离聚物共混物/聚乙烯;
EAC共混物/EVOH/EAC共混物/乙烯-乙酸乙烯酯;
EAC共混物/EVOH/EAC共混物/聚乙烯;
离聚物共混物/聚酰胺/离聚物共混物/聚乙烯;
离聚物共混物/聚酰胺/乙烯-乙酸乙烯酯;
离聚物共混物/聚酰胺/离聚物共混物/乙烯-丙烯酸烷基酯;
离聚物共混物/聚酰胺/乙烯-甲基丙烯酸烷基酯;
EAC共混物/聚酰胺/聚乙烯;
EAC共混物/聚酰胺/乙烯-乙酸乙烯酯;
EAC共混物/聚酰胺/乙烯-丙烯酸烷基酯;
EAC共混物/聚酰胺/乙烯-甲基丙烯酸烷基酯;
离聚物共混物/聚酰胺/离聚物共混物/乙烯-乙酸乙烯酯;
离聚物/离聚物共混物/聚酰胺/乙烯-丙烯酸烷基酯;
乙烯丙烯酸/离聚物共混物/聚酰胺/离聚物共混物/乙烯-乙酸乙烯酯;
乙烯甲基丙烯酸/EAC共混物/聚酰胺/EAC共混物/乙烯-丙烯酸烷基酯;
EAC共混物/聚酰胺/EAC共混物/乙烯-乙酸乙烯酯;
EAC共混物/聚酰胺/EAC共混物/聚乙烯;
离聚物共混物/铝箔/离聚物共混物/聚乙烯;
离聚物共混物/铝箔/离聚物共混物/乙烯-丙烯酸烷基酯;
EAC共混物/铝箔/乙烯-乙酸乙烯酯;
EAC共混物/铝箔/EAC共混物/乙烯-丙烯酸烷基酯;
EAC共混物/铝箔/EAC共混物/乙烯-甲基丙烯酸烷基酯;
离聚物共混物/铝箔/离聚物共混物/乙烯-乙酸乙烯酯;
离聚物/离聚物共混物/铝箔/离聚物共混物/乙烯-丙烯酸烷基酯;
乙烯丙烯酸/离聚物共混物/铝箔/离聚物共混物/乙烯-乙酸乙烯酯;
乙烯甲基丙烯酸/EAC共混物/铝箔/EAC共混物/乙烯-丙烯酸烷基酯;
离聚物共混物/铝箔/离聚物共混物/乙烯-乙酸乙烯酯;
EAC共混物/铝箔/EAC共混物/乙烯-乙酸乙烯酯;并且
EAC共混物/铝箔/EAC共混物/聚乙烯。
包含本文所述组合物的包装可用作包装肉类和其他食品(例如在低温下储存的那些食品)的薄膜和小袋;用于容纳和分配保健溶液或其他流体的小袋和瓶子;以及用于传送保健溶液或其他流体的管材。目前,普遍的实施方式是以一次性柔性袋的形式提供供非肠道给药(例如静脉内(“IV”)给药)的医用流体或溶液。一类这些小袋通常被称为“IV袋”。可包装于小袋中的其他流体包括饮料。饮料可以是供饮用的任何液体,例如水、果汁或蔬菜汁或果汁饮品、基于大豆的产品、乳制品、其他风味饮品等,任选包含适于人类食用的附加成分,诸如营养物质、电解质、维生素、纤维、调味剂、着色剂、防腐剂、抗氧化剂等。
用于制造薄膜、薄片和包装的方法
可通过多种成膜方法将本文所述的组合物(共)挤出并形成薄膜。合适的薄膜和制造方法包括例如但不限于吹塑薄膜、流延薄膜、层压薄膜以及挤出涂布薄膜。采用任何合适的转换加工技术,可将熔融挤塑的聚合物转变成薄膜。例如,可通过如下所述的共挤坯来制得多层膜:在挤出机中熔融用于不同层的组合物颗粒。使熔融聚合物通过一个模头或一组模头以形成作为成层流加工的熔融聚合物层。使熔融聚合物冷却以形成多层结构。还可通过共挤出,然后层压到一个或多个其他层上,来制得薄膜。其他合适的转换加工技术为例如吹塑薄膜挤出、流延薄膜挤出、流延薄片挤出和挤压涂布。
在一些优选的薄片和薄膜中,可包含这些组合物作为多层聚合结构的一层或更多层,其中可包含热塑性树脂附加层以提供功能层以向所述制品提供附加功能。值得注意的是在至少一个附加层中包含离聚物材料的此类多层结构。可独立地形成酸性共聚物组合物层和其他聚合物层,然后将其彼此粘附形成制品。也可通过将层中的一些或全部挤压涂布或层压到基材上来制得该制品。可通过共挤出来同时形成制品中的某些组分,尤其是当组分相对共面时。因此,制品可以是薄膜或薄片,在多层共挤出薄膜或薄片中包含改性的酸性共聚物组合物层,以及不同热塑性材料的一个或多个附加层。
可在淬火或浇注后对薄膜进行取向。可以对薄膜进行单向取向,或可以通过在薄膜平面中两个互相垂直的方向上拉伸来对薄膜进行双向取向,以获得满意的机械性能和物理特性的组合。该薄膜在取向后可任选被退火。
取向和拉伸设备是本领域已知的,并且可被本领域的技术人员改装以制备本文所述的薄膜。薄膜取向设备和方法的实例包括例如美国专利3,278,663;3,337,665;3,456,044;4,590,106;4,760,116;4,769,421;4,797,235和4,886,634中所公开的那些。
作为另外一种选择,可使用双泡挤出方法将薄膜取向,其中通过挤出初级管,随后将其淬火,再加热,然后在内部气体压力下膨胀,以促使横向取向,并且在可促使纵向取向的速率下由差速夹辊或输送辊拉伸,来实现双轴取向。双泡技术可按照例如美国专利3,456,044中所描述的方法来实施。
用作包装材料的薄膜还可经由例如印刷、压花、和/或着色而被进一步处理以提供包装材料,向消费者提供关于其中产品方面的信息,或提供令人满意的包装外观。
作为另外一种选择或除此之外,可将薄膜和薄片进一步加工成成型制品,这些成型制品可包括在包装(例如,诸如泡罩包装、盘碟和杯子之类的多层容器)中。进一步加工可包括单轴或双轴拉伸、轴向热密封、热成型、真空成形、薄片折叠和热密封(成形-填充-密封)、压塑或类似的模塑方法或成形方法。
在热成型方法中,将薄膜或薄片加热至其软化温度以上并且形成所需的形状。通常将此成形的薄片称为成型网。有多种体系和装置可用于热成型方法中,通常与真空助力组件和柱塞辅助组件一起,使成型网适当形成预定的形状。热成型方法和体系是本领域熟知的。包含酸性共聚物共混物的薄膜可在约100℃至约180℃的温度范围内热成型。通常使热成型制品的形状与待容纳于包装中的产品的形状相符合。热成型包装可用于容纳加工的肉制品,例如热狗、香肠等。
薄膜也可用作要形成小袋的纤维网原料。通过将单独的纤维网原料片切割并粘附(例如使用粘合剂或通过热密封)、或通过折叠和粘附与切割的组合,由纤维网原料形成小袋。通过提供包装膜的连续纤维网可制得小袋,其中薄膜被设置在U形或V形槽中。通过提供包装膜的连续纤维网可制得立式袋,其中薄膜包含角撑板或褶绉以提供W形槽。
用于制得柔性袋的包装膜连续纤维网可包含单片薄膜,该单片薄膜被设置在如上所述的槽中。作为另外一种选择,该纤维网可包含两片或三片在槽底部经由例如热密封接合粘合在一起的包装膜。在该可供选择的方法中,这些薄片可相同或不同。立式袋的具体形式包括三片包装膜,其中一片形成袋底并且打褶,而两片形成袋的侧面。这些片经由槽底部的两条接缝接合在一起。所述接缝向小袋提供了足够的刚度,使它能够竖直站立。
通常经由热密封制得的横向密封件,将槽成型纤维网分成具有单独小袋尺寸的容器。小袋可任选包括接合件以能够在填充后获取小袋内容物。所述接合件插在薄膜纤维网边缘之间,并且通过将所述接合件与纤维网边缘密封,并且将边缘彼此密封来实施小袋的顶部密封。采用横向切割器,由纤维网切割出单独的小袋。通过同时和/或相继实施上述步骤来进行小袋的成形、填充和密封操作。
在特定实施方案中、制备小袋,插入接合件,然后填充小袋。一般可如上所述制得此实施方案的“预成形”小袋,其中使一个或多个挠性包装膜形成小袋形状,将接合件插入在薄膜末端之间,并且通过例如热密封与薄膜接合。在该实施方案中,薄膜边缘部分未被密封在一起,从而提供开口以供随后填充小袋。例如,插入接合件,并且在小袋横向密封与开口端的接合处与小袋接合,而开口端的其余部分保持不密封。还可使小袋成型以便插入接合件,并且在与小袋开口端成对角的角落密封。可收集此实施方案中制备的小袋并且传送至单独填充操作中以填充内容物。在填充操作中,将所需量的小袋内容物通常经由计量阀通过开口放入到小袋中。通过将形成开口的薄膜边缘结合(例如通过热密封)以形成顶部密封来密封所述开口。
可使用小袋制备设备,例如由TotaniCorporation(Kyoto,Japan)或KlocknerBarleltCo.(Gordonsville,Va)制造的那些。
这些容器和包装材料可具有多种其他形状,包括由薄片通过真空或加压成形制得的盘碟、杯子、顶盖或封盖;通过将未拉伸薄片深拉伸(即热成型)获得的形状;通过压塑或其他模制方法获得的形状;以及通过将薄片折叠并且热密封其边缘获得的形状,例如三角形顶纸盒。
成型制品的其他组分
包含本文所述组合物的制品可进一步包含其他组分。可用于在多组分或多层结构(例如薄膜或薄片)中形成除了由酸性共聚物组合物形成的组分外的制品组分的其他热塑性材料的实例可选自非离聚型热塑性共聚物和/或常规的离聚型热塑性共聚物。
非离子热塑性树脂以非限制性示例性实例的方式包括热塑性弹性体例如聚氨酯、聚醚酯、聚酰胺醚、聚醚脲、PEBAX(一类基于聚醚嵌段酰胺的嵌段共聚物,由Atochem市售)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物、苯乙烯(乙烯-丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物等、聚酰胺(低聚的和聚合的)、聚酰胺、聚酯、聚烯烃(包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物等)、乙烯与各种共聚单体通过共聚或通过接枝的共聚物(共聚单体例如乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、环氧官能化单体、CO等、用马来酸酐官能化的聚合物、环氧化物等)、弹性体例如EPDM、以及茂金属催化的PE以及共聚物。
合适的聚酰胺(尼龙)是本领域的技术人员所熟知的。聚酰胺通常由内酰胺或氨基酸来制备(例如尼龙6或尼龙11)、或由二胺(例如己二胺)和二元酸(例如琥珀酸、己二酸或癸二酸)缩合来制备。还包括这些聚酰胺的二元共聚物和三元共聚物。优选的聚酰胺包括聚己内酰胺(尼龙6)、聚己二酰己二胺(尼龙6,6)、尼龙11、尼龙12、尼龙12,12以及诸如尼龙6/6,6、尼龙6,10、尼龙6,12、尼龙6,6/12、尼龙6/6,10和尼龙6/6T的二元共聚物和三元共聚物。更优选的聚酰胺为聚己内酰胺(尼龙6)、聚己二酰己二胺(尼龙6,6),并且最优选的为尼龙6。虽然上述这些聚酰胺为优选的聚酰胺,但是也可使用诸如无定形聚酰胺的其他聚酰胺。
弹性体聚烯烃为由乙烯和更高级伯烯烃(例如丙烯、己烯、辛烯)以及任选的1,4-己二烯和/或亚乙基降冰片烯或降冰片二烯组成的聚合物。这些弹性体聚烯烃可用马来酸酐官能化。
提供以下实施例以便更详细地描述本发明。这些实施例将阐述当前设想的用于实施本发明的优选形式,这些实施例旨在阐释而非限制本发明。
实施例
熔融指数(MI)是聚合物在受控的温度和压力条件下通过指定毛细管的质量流量率。其通常根据ASTM1238,采用2160克的重量在190℃下测得。
使用的材料
EAC-1:乙烯甲基丙烯酸共聚物,其具有9重量%的共聚甲基丙烯酸和2.5的熔融指数。
F-1:乙烯马来酸单乙酯共聚物,其具有9.5重量%的共聚马来酸单乙酯和40的熔融指数。
离聚物-1:乙烯甲基丙烯酸共聚物,其具有10重量%的共聚甲基丙烯酸,经1.47重量%的钠阳离子中和,并具有1.3的熔融指数。
离聚物-2:乙烯甲基丙烯酸共聚物,其具有10.5重量%的共聚甲基丙烯酸,经2.7重量%的锌阳离子中和,并具有1.1的熔融指数。
采用具有螺旋混合器的30mm直径的双螺杆挤出机在180℃至230℃的熔融温度下经熔融共混来制备表1中列出的实施例的组合物。
实施例1
采用具有螺旋混合器的30mm直径的双螺杆挤出机在190℃至210℃的熔融温度下经熔融共混来制备60重量%的EAC-1与40重量%的F-1的共混物。在190℃下制备厚度为0.025cm的模压薄膜。比较薄膜在相同的条件下由纯EAC-1和纯F-1制备。
根据下列方法测定各薄膜对铝箔的粘附强度。通过依次层叠:铝箔/模压薄膜/铝箔来装配三层复合材料。铝箔为5密耳(127μm)厚。在125℃下,将层叠的层在层压装置中预热5分钟,然后在44psi(3.1kg/cm2)下压制30秒,以形成层压的复合结构。在该结构冷却至室温后,从3层的复合材料上切割宽1英寸(2.54cm)的条。在INSTRON中(90度剥离测试;在50mm/min速度下),测定剥离强度条的粘附特性。实施例1显示出1.16千克/厘米的剥离粘附强度。由纯EAC-1或纯F-1制备的薄膜在这些条件下对铝箔的粘附力小得多。
表1
实施例2
在30mm直径的Werner和Pflederer双螺杆挤出机中,采用螺旋混合器在230℃的熔融温度下经熔融共混来制备80重量%的离聚物-1与20重量%的F-1的共混物。
与未改性的离聚物-1的1.3的熔融指数和F-1的40的熔融指数相比,该组合物具有0.09的熔融指数。具有较高熔融粘度(此处通过较低的熔融指数来间接表征)的组合物在吹塑方法中更为有用。
实施例3
在30mm直径的Werner和Pflederer双螺杆挤出机中,采用螺旋混合器在230℃的熔融温度下经熔融共混来制备30重量%的离聚物-1、40重量%的离聚物-2以及30重量%的F-1的共混物。该组合物显示出0.7的熔融指数。通过熔融指数表征的熔融粘度可用于诸如薄膜成形、型材挤塑或注塑之类的挤出技术。
实施例2和实施例3表明,离聚物的熔融流变性可通过添加E/EHM来定制。此外,实施例1表明,掺入E/EHM引入了用以达到对其他基材的高粘附力的活性官能团。
虽然上文描述了本发明的某些优选实施方案,并且具体地进行了举例说明,但并不旨在将本发明限制于此类实施方案。在不脱离所附权利要求书中所述的本发明的范围和精神的前提下,可以对本发明进行各种修改。
Claims (36)
1.制品,所述制品为包括第一层和直接粘附到所述第一层上的附加层的多层膜或片,其中所述附加层包含金属、EVOH或聚酰胺或由它们制备,其中所述第一层包含基本上由下列物质组成的组合物:
(1)60至80重量%的一种或多种乙烯酸共聚物,所述乙烯酸共聚物为E/X二聚物或E/X/Y三元共聚物;其中E表示来源于乙烯的共聚单元;X表示来源于丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚单元;并且Y表示来源于丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的共聚单元;并且其中X的含量为所述E/X/Y共聚物的2至30重量%;并且Y的含量为所述E/X/Y共聚物的0至40重量%;和
(2)20至40重量%的一种或多种官能乙烯共聚物,所述官能乙烯共聚物包含来源于以下单体的共聚单元:(d)乙烯;(e)丁烯二酸的烷基单酯;以及任选地(f)按所述官能乙烯共聚物的总重量计0至5重量%的乙酸乙烯酯或一种或多种(甲基)丙烯酸烷基酯;
其中所述烷基包含1至8个碳原子并且为支链或非支链的以及饱和或不饱和的;并且
其中在所述一种或多种乙烯酸共聚物和所述一种或多种官能乙烯共聚物中存在的羧酸部分的至少一部分被任选地中和。
2.权利要求1的制品,所述制品为用于容纳产品的瓶子、管材、袋子或包装。
3.权利要求2的制品,其中所述袋子为小袋。
4.权利要求1至3任一项的制品,其中所述乙烯酸共聚物为E/X二聚物,所述E/X二聚物由乙烯的共聚单元和4重量%至30重量%的丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚单元组成;或其中所述乙烯酸共聚物为E/X/Y三元共聚物,所述E/X/Y三元共聚物由乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸和丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的共聚的共聚单体组成,其中按所述E/X/Y三元共聚物的总重量计,X的含量为2至25重量%,并且Y的含量为0.1至40重量%。
5.权利要求1至3任一项的制品,其中所述来源于(e)丁烯二酸的烷基单酯的共聚单元的含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为5至20重量%;并且其中所述共聚单元来源于(f)一种或多种单体,所述一种或多种单体选自乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯并且其含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为0至5重量%。
6.权利要求4的制品,其中所述来源于(e)丁烯二酸的烷基单酯的共聚单元的含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为5至20重量%;并且其中所述共聚单元来源于(f)一种或多种单体,所述一种或多种单体选自乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯并且其含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为0至5重量%。
7.权利要求5的制品,其中所述共聚的丁烯二酸的烷基单酯的含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为5至15重量%;或其中所述共聚的丁烯二酸的烷基单酯的含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为8至12重量%;或其中所述丁烯二酸为来源于马来酸单乙酯或马来酸单甲酯的共聚单元;或其中乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的一种或多种在所述官能共聚物中的含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为0.1至5重量%。
8.权利要求6的制品,其中所述共聚的丁烯二酸的烷基单酯的含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为5至15重量%;或其中所述共聚的丁烯二酸的烷基单酯的含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为8至12重量%;或其中所述丁烯二酸为来源于马来酸单乙酯或马来酸单甲酯的共聚单元;或其中乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的一种或多种在所述官能共聚物中的含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为0.1至5重量%。
9.权利要求1至3任一项的制品,其中存在于所述乙烯酸共聚物和所述官能乙烯共聚物中的羧酸部分的至少一部分被中和,并且抗衡离子包括一种或多种碱金属阳离子、过渡金属阳离子、或碱土金属阳离子。
10.权利要求4的制品,其中存在于所述乙烯酸共聚物和所述官能乙烯共聚物中的羧酸部分的至少一部分被中和,并且抗衡离子包括一种或多种碱金属阳离子、过渡金属阳离子、或碱土金属阳离子。
11.权利要求5的制品,其中存在于所述乙烯酸共聚物和所述官能乙烯共聚物中的羧酸部分的至少一部分被中和,并且抗衡离子包括一种或多种碱金属阳离子、过渡金属阳离子、或碱土金属阳离子。
12.权利要求6至8任一项的制品,其中存在于所述乙烯酸共聚物和所述官能乙烯共聚物中的羧酸部分的至少一部分被中和,并且抗衡离子包括一种或多种碱金属阳离子、过渡金属阳离子、或碱土金属阳离子。
13.权利要求1至3任一项的制品,所述制品还包含非离聚型热塑性材料,所述非离聚型热塑性材料选自聚酰胺、共聚醚酯、共聚醚酰胺、苯乙烯二烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯烃、和马来酸酐接枝聚合物。
14.权利要求4的制品,所述制品还包含非离聚型热塑性材料,所述非离聚型热塑性材料选自聚酰胺、共聚醚酯、共聚醚酰胺、苯乙烯二烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯烃、和马来酸酐接枝聚合物。
15.权利要求5的制品,所述制品还包含非离聚型热塑性材料,所述非离聚型热塑性材料选自聚酰胺、共聚醚酯、共聚醚酰胺、苯乙烯二烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯烃、和马来酸酐接枝聚合物。
16.权利要求6至8任一项的制品,所述制品还包含非离聚型热塑性材料,所述非离聚型热塑性材料选自聚酰胺、共聚醚酯、共聚醚酰胺、苯乙烯二烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯烃、和马来酸酐接枝聚合物。
17.权利要求9的制品,所述制品还包含非离聚型热塑性材料,所述非离聚型热塑性材料选自聚酰胺、共聚醚酯、共聚醚酰胺、苯乙烯二烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯烃、和马来酸酐接枝聚合物。
18.权利要求10或11的制品,所述制品还包含非离聚型热塑性材料,所述非离聚型热塑性材料选自聚酰胺、共聚醚酯、共聚醚酰胺、苯乙烯二烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯烃、和马来酸酐接枝聚合物。
19.权利要求12的制品,所述制品还包含非离聚型热塑性材料,所述非离聚型热塑性材料选自聚酰胺、共聚醚酯、共聚醚酰胺、苯乙烯二烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯烃、和马来酸酐接枝聚合物。
20.权利要求13的制品,其中所述聚烯烃为弹性体聚烯烃。
21.权利要求14、15、17或19的制品,其中所述聚烯烃为弹性体聚烯烃。
22.权利要求16的制品,其中所述聚烯烃为弹性体聚烯烃。
23.权利要求18的制品,其中所述聚烯烃为弹性体聚烯烃。
24.权利要求13的制品,其中所述马来酸酐接枝聚合物为马来酸化聚乙烯、马来酸化聚丙烯、马来酸化聚乙烯/聚丙烯橡胶、马来酸化苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物、或马来酸化聚丁二烯。
25.权利要求14、15、17或19的制品,其中所述马来酸酐接枝聚合物为马来酸化聚乙烯、马来酸化聚丙烯、马来酸化聚乙烯/聚丙烯橡胶、马来酸化苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物、或马来酸化聚丁二烯。
26.权利要求16的制品,其中所述马来酸酐接枝聚合物为马来酸化聚乙烯、马来酸化聚丙烯、马来酸化聚乙烯/聚丙烯橡胶、马来酸化苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物、或马来酸化聚丁二烯。
27.权利要求18的制品,其中所述马来酸酐接枝聚合物为马来酸化聚乙烯、马来酸化聚丙烯、马来酸化聚乙烯/聚丙烯橡胶、马来酸化苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物、或马来酸化聚丁二烯。
28.组合物,所述组合物基本上由下列组分组成:
(1)60至80重量%的一种或多种乙烯酸共聚物,所述乙烯酸共聚物为E/X二聚物或E/X/Y三元共聚物;其中E表示来源于乙烯的共聚单元;X表示来源于丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚单元;并且Y表示来源于丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的共聚单元;并且其中X的含量为所述E/X/Y共聚物的2至30重量%;并且Y的含量为所述E/X/Y共聚物的0至40重量%;或其中所述乙烯酸共聚物为E/X二聚物,所述E/X二聚物由乙烯的共聚单元和4重量%至30重量%的丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚单元组成,或者其中所述乙烯酸共聚物为E/X/Y三元共聚物,所述E/X/Y三元共聚物由乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸和丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的共聚的共聚单体组成,其中按所述E/X/Y三元共聚物的总重量计,X的含量为2至25重量%,并且Y的含量为0.1至40重量%;和
(2)20至40重量%的一种或多种官能乙烯共聚物,所述官能乙烯共聚物包含来源于以下物质的共聚单元:(d)乙烯;(e)丁烯二酸的烷基单酯;以及任选地(f)乙酸乙烯酯或一种或多种(甲基)丙烯酸烷基酯;
其中所述烷基包含1至8个碳原子并且为支链或非支链的以及饱和或不饱和的;并且
其中所述一种或多种乙烯酸共聚物和所述一种或多种官能乙烯共聚物中存在的羧酸部分的至少一部分被任选地中和。
29.权利要求28的组合物,其中所述官能乙烯共聚物包含来源于以下物质的共聚单元:(d)乙烯;(e)所述丁烯二酸的烷基单酯,所述丁烯二酸的烷基单酯的含量按所述官能乙烯共聚物的总重量计为5至20重量%;以及(f)一种或多种单体,所述一种或多种单体选自乙酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯并且其含量按述官能乙烯共聚物的总重量计为0至5重量%;或其中存在于所述乙烯酸共聚物和所述官能乙烯共聚物中的所述羧酸部分的至少一部分被一种或多种碱金属阳离子、过渡金属阳离子或碱土金属阳离子中和;或其中所述组合物还包含非离聚型热塑性材料,所述非离聚型热塑性材料选自聚酰胺、共聚醚酯、共聚醚酰胺、苯乙烯二烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯烃、以及马来酸酐接枝聚合物。
30.权利要求29的组合物,其中所述聚烯烃为弹性体聚烯烃。
31.包含权利要求28-30任一项的组合物的成型制品。
32.权利要求31的成型制品,所述成型制品由选自以下的一种或多种方法形成:熔融挤塑、挤坯吹塑、热成型、型材挤塑、注塑、压塑、层压、切割和铣削。
33.权利要求32的成型制品,其中所述注塑为重叠注塑。
34.权利要求32的成型制品,其中所述挤坯吹塑为共挤坯吹塑。
35.权利要求31-34任一项的成型制品,所述成型制品选自容器、型材、粒料、料块、棒和绳。
36.权利要求35的成型制品,其中所述容器为瓶子或燃料箱,并且所述型材为管材。
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