CN102124041B - 具有高官能化程度的硅烷改性的聚烯烃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及经改性的聚烯烃,其具有借助于13C-NMR谱测量的至少50ma-%且最大75ma-%的丙烯含量,和具有借助于13C-NMR谱测量的相对于总测出的乙烯含量为最大2.5ma-%的聚(乙烯)三单元组含量,借助于差示量热法测量的至少9和最大20J/g的熔融热,和至少96ma-%的在室温于二甲苯中的溶解性,以及至少67ma-%的在室温于THF中的溶解性,其中一种或多种硅烷接枝在该聚合物上;还涉及制备该聚烯烃的方法,和该聚烯烃的用途,特别地用于或用作粘合剂的用途。
Description
本发明涉及基于具有特定聚(丙烯)含量和特定聚(乙烯)链单元含量的部分结晶聚烯烃聚合物的具有高官能化程度的经改性的聚烯烃,其中一种或多种硅烷接枝在该聚合物上,涉及制备该聚烯烃的方法和该聚烯烃特别地用于或用作粘合剂的用途。
非晶态聚-α-烯烃通常用作用于广泛应用范围的粘合剂原料。应用领域从卫生领域跨越层压领域和包装粘合剂延伸到建筑胶粘和在木材加工中的用途。在这方面,未改性非晶态聚-α-烯烃(所谓的APAO)特点在于完全物理固化,由于它们的热塑性特征,其可任意逆转。然而,它们仅具有受限的拉伸和粘结剪切强度以及相对低的耐热性。此外,
借助它们不能实现在粘合中的反应性表面基团(例如-OH)共价连接。
未改性APAO的所述缺点可以通过随后官能化(改性)消除,其中羧酸和羧酸衍生物和/或硅烷尤其用于改性。
通过聚乙烯与不饱和硅烷反应制备硅烷改性的聚烯烃已长期已知。借助于硅烷化合物使聚(α-烯烃)交联的方法已经描述于EP 0 004 034中,其中据信实现了尽可能高的交联度。交联在接枝后直接进行,并且得到例如用于制造电缆护套和/或成型体的具有低脆化温度的刚性高强度材料。所述聚合物不能用作粘合剂。
US 4,412,042描述了制备由硅烷键交联的聚烯烃的方法,该交联产物具有高机械强度、改进的变形能力和减小的永久伸长率百分比。借助于气相聚合制备的低密度乙烯共聚物用作聚烯烃。根据该发明的聚合物用作用于制造电线或电缆和用于制造成型体、管、片材或膜的包覆材料。所述聚合物不能用作粘合剂。
DE 1 963 571、DE 2 353 783和DE 2 406 844描述了用于包含少量丙烯和/或1-丁烯的聚乙烯聚合物或乙烯共聚物交联的方法。目标产品是基于聚乙烯的交联成型体。
DE 2 554 525和DE 2 642 927描述了制造股线挤出产品的方法,包括:聚合物的硅烷官能化、引入硅烷醇缩合催化剂,和通过使用挤出机以一个工作步骤使聚合物成型和交联。提及了电缆、管和软管作为最终应用。用该方式制备的聚合物可能不能粘结,并且由于在改性后直接进行交联,因此全部的进一步加工也仅能以非常有限的程度进行。
通过将硅烷基团引入聚烯烃而提高官能表面例如玻璃的粘结性的可能性同样长期已知。因此,US 3,075,948已经描述了由不饱和硅烷单体和具有2-6个碳原子的固体聚(α-烯烃)组成的接枝聚合物,该聚合物被描述为具有改进的耐热性和好的对玻璃的粘结性。所述改性是固体聚合物颗粒、聚合物片材或聚合物成型件的纯表面改性,特别优选其中聚合物至少部分初始溶解的溶液改性,或者熔体改性,然而这并不优选。得到的改性聚合物用于制造成型件和容器并且用作玻璃容器用的涂料,并且由于完全不同的要求组合(熔体粘度、未交联状态的材料刚性等),因此它们不适用作热熔粘合剂。
非晶态聚(α-烯烃)用于硅烷交联的应用也是已经已知的。因此例如EP 0 260 103描述了具有饱和碳骨架和低摩尔质量的非晶态硅烷改性聚合物,其用作涂覆剂用于保护免于气候影响。提及的这类聚合物的例子是乙烯和/或α-烯烃的共聚物,特别是EPM和EPDM。所述的基础聚合物是非晶态和橡胶态的,并且具有高弹性。由于它们的橡胶态性质,因此在未交联状态中的加工能力差。该产品不适合于在本申请中预期的粘合剂和密封剂领域中应用。
DE 4 000 695描述了基本非晶态的聚(α-烯烃)在方法中的用途,其中在暴露于剪切力下的同时使APAO与自由基给体和任选的另外可接枝单体(例如乙烯基硅烷)反应。得到的产品适用作地毯涂覆物料或者热熔粘合剂。聚合物实际上具有70-140℃的较低到中等温度范围的软化点,但仅具有低官能度,因为接枝聚合与链分解的比例是不利的。由于低官能度,交联反应缓慢进行并且与反应性表面的粘结仅仅相对弱。此外,未交联和交联改性聚烯烃的拉伸强度仅达到相对低的值,结果是产品被许多应用领域所排除。
在JP 2003-002930 A中,接枝聚合物由非晶态聚(α-烯烃)、不饱和羧酸和任选的另外不饱和芳族物质(例如苯乙烯)制备。使用的聚烯烃是非晶态的并且在DSC测量中不具有> 1 J/g的结晶度。没有论述湿交联单体体系例如乙烯基硅烷,由于它们的基础聚合物和使用的接枝单体的性能,因此接枝的聚烯烃不具有所希望的材料参数,并且特别地它们过软并且表现出过低的拉伸强度。
WO 03/070786描述了制备改性聚(1-丁烯)聚合物的方法、可由其获得的改性聚(1-丁烯)聚合物和包含改性聚(1-丁烯)聚合物的粘合剂组合物。在该文中,用于改性的聚(1-丁烯)基础聚合物具有0-100℃的熔点、<20%的全同立构指数和<4.0的多分散度。不饱和羧酸、羧酸酐和相应的衍生物例如酰胺、酯等被提及作为接枝单体。没有描述乙烯基硅烷。制备的改性聚合物由于它们的低结晶度相对软并且而具有一些蜡状性质,并且在加工期间低多分散度导致困难。低熔点具有粘合剂粘结的差耐热性的影响。该聚合物不适合于本申请中预期的应用。
WO 2006/069205描述了基于具有>50 质量%丙烯含量和高全同立构丙烯序列含量的低粘度聚丙烯聚合物的改性聚烯烃,其也可以尤其通过自由基接枝聚合制备。由于使用的基础聚合物的材料性能,因此得到的产品不适合于本申请中预期的应用领域。
WO 2007/067243描述了通过羧酸官能化并且具有高至非常高的丙烯含量的聚丙烯聚合物。没有描述例如基于硅烷的湿交联体系。由于使用的基础聚合物和使用的接枝单体,因此所述产品不适合于本申请中预期的应用领域。
WO 91/06580描述了在交联状态可例如用作成型体的硅烷改性不饱和非晶态聚合物。作为硅烷改性聚合物的另一些应用例子提及了粘合剂组合物,还有热熔粘合剂。提及的不饱和基础聚合物的例子是橡胶状聚合物,例如苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯/异戊二烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)、腈橡胶、聚氯丁二烯橡胶和丁基橡胶。提及的所有基础聚合物具有橡胶弹性(即还有差的加工能力)或者其它负面材料性能(例如差的耐热性),这使得它们不适合于热熔粘合剂应用。
在热熔粘合剂中使用硅烷改性聚合物同样是已知的。因此例如WO 89/11513中描述了包含至少一种硅烷改性或硅烷接枝的部分结晶聚合物的粘合剂组合物。在该文中,C2-6 α-烯烃的均-、共-和三聚物以及全同立构聚丙烯聚合物和聚丙烯的共混物,特别是如果它们还包含无规立构聚丙烯的话,被特别提及作为基础聚合物。在全同立构聚丙烯(iPP)的接枝中,由于iPP的分子结构,因此出现了聚合物极其迅速和完全的分解,仅可以实现非常低的官能化率,并且接枝产物此外具有高度蜡状性质。与此不同,无规立构聚丙烯本身具有非常低的软化点[参见例如: H.-G. Elias; Makromoleküle; 第III卷; Wiley-VCH: Weinheim;
2001]。WO 89/11513中所述的方法导致加入了这些缺点和就材料性能而言非常差的产品性能。粘合剂组合物的粘度、熔融性能和“粘性”的实现归因于使用较长链(在Si原子与聚合物链之间≥ 3个键合原子)硅烷单体,这据说导致“更多开口的结构”。较长链硅烷单体的使用是缺点,因为由于网状链(即两个交联点之间的单体基础单元)的较高聚合度因此导致较弱的交联,这另外对接枝聚合物的材料性能具有不利影响。
DE 195 16 457描述了由至少50 质量%硅烷接枝聚烯烃和另外的羧酸接枝聚烯烃组成的可交联粘合剂组合物。聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)、聚丙烯、聚乙烯、聚(乙烯-共-甲基丙烯酸酯)和聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)被提及作为用于接枝的基础聚合物。由于使用的基础聚合物和使用的接枝单体,因此所述产品不适合于所希望的应用领域。
EP 1 508 579描述了(硅烷)改性的结晶聚烯烃蜡。使用的蜡借助于茂金属催化制备并且具有高丙烯含量。由于它们的蜡状性能和由此得到的差粘合性能,因此所述聚合物不适合于预期的应用领域。由于使用的基础聚合物的材料性能,因此不能实现根据本发明要求条件的高官能度。
WO 2007/001694描述了包含官能化聚合物(例如硅烷接枝或马来酸酐接枝的丙烯聚合物)的粘合剂组合物。基础聚合物用茂金属催化剂制备并且不具有实现高官能化率所需的材料性能。
WO 2007/002177描述了基于聚(丙烯)无规共聚物和官能化聚烯烃共聚物以及非官能化粘合树脂的粘合剂组合物,其中聚(丙烯)无规共聚物具有0.5-70 J/g的熔融焓和至少75%(特别优选>90%)的全同立构丙烯三单元组含量,并且使用的官能化(间同立构)聚合物具有至少0.1%的官能单体单元含量和在间同立构聚合物的情形中以<5 质量%的含量存在于粘合剂组合物中。所述的聚(丙烯)无规共聚物优选通过茂金属催化制备,多分散度一方面被描述为1.5-40并且另一方面被描述为1.8-5。前一范围具有宽跨度,其对于茂金属催化的聚合物而言是不常见的,其表明多峰摩尔质量分布和同时存在多种催化剂类型。在同一方向上,25-105℃熔程意味着具有多个不同强度的熔融峰,所述105℃的限值具有对于聚丙烯聚合物,特别是对于全同立构聚丙烯聚合物而言不常见的低值。官能化聚烯烃共聚物包括官能化聚(丙烯)无规共聚物、间同立构聚丙烯共聚物和所谓的全同立构-无规立构聚丙烯接枝聚合物。特别提及了马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯以及各种其它官能团例如乙烯基硅烷作为官能单体单元。由于有时非常高的全同立构聚丙烯单元含量(伴随着严重的自由基聚合物分解),因此确立了差的接枝/官能化与链分解的比例。提及的熔程的上限确保了相应粘结的低耐热性。所述间同立构聚丙烯聚合物另外昂贵并且几乎不能在市场上获得。
WO 2007/008765描述了使用低粘度硅烷接枝的聚(乙烯-共-1-烯烃)聚合物作为粘合剂原料。用于改性的聚合物具有至少50 mol%乙烯的乙烯含量和优选1-3.5的多分散度,总的波宽被描述为1-5。它们在177℃具有最小2,000和最大50,000 cP的低熔体粘度。提及的1-烯烃共聚单体是多种高级1-烯烃,例如1-己烯和1-辛烯,以及一些支化的1-烯烃,例如3-甲基-1-戊烯,和各种另外的单体,例如二烯烃、苯乙烯等,其不符合前述“1-烯烃”的要求并且因此导致完全不同材料性能的聚合物。特别地,二烯烃聚合物当用于过氧化物型方法中时容易交联和形成凝胶颗粒。根据该发明,这通过乙烯基端基存在于基础聚合物中而加强。硅烷接枝聚合物具有仅>43℃(PAFT)和>60℃(SAFT)的非常低的失效温度。使用具有高乙烯含量的聚烯烃必然意味着聚合物中存在长的乙烯嵌段。这反过来导致在许多塑料表面上差的润湿和粘结性能,使得非常多的粘结问题不能以最佳方式解决。此外,长的聚乙烯序列容易过氧化物型交联(过氧化物型交联在工业上尤其用于制造电缆护套),结果是凝胶形成不可避免。未支化的基础聚合物具有相对低的摩尔质量和177℃最大50,000 cP的熔体粘度。正如已知的,在过氧化物型诱导的接枝反应中通过链分解,摩尔质量(和因此还有熔体粘度)降低。因此具有高官能化率的相应聚合物必然具有非常低的摩尔质量/熔体粘度,并且不适合于许多应用领域。正如已知的,通过过氧化物型诱导的接枝反应,使用的聚合物的多分散度同样进一步减小。改性的聚合物因此具有显著小于3.5的多分散度,这尤其导致加工性能中各种缺点。相对低分子量基础聚合物的使用通常导致相当低的官能化率。同样描述了已经包含交联聚(乙烯-共-1-烯烃)聚合物的树脂组合物。包含橡胶状组分的这类组合物不适合于视觉上要求苛刻的应用(差的表面结构)和此外不能在粘合剂领域的许多常规施涂装置(例如熔体喷射)中加工(施涂喷嘴堵塞)。作为应用描述的热熔粘合剂主要具有低熔体粘度。同样描述了结晶和部分结晶聚(丙烯-共-1-烯烃)聚合物的使用,该聚合物同样据说适合于接枝。这些具有至少50mol%的丙烯含量和同样优选在177℃下最大50,000 cP的熔体粘度(接枝前和接枝后),以及1-3.5的多分散度。结晶度被描述为最大2-60%(即3-100 J/g)并且因此基本在高结晶度区域。这反过来具有聚烯烃表面差的润湿和差的粘结性影响,并且被许多应用领域所排除。
EP 0827994描述了硅烷接枝的非晶态聚(α-烯烃)作为湿交联粘合剂原料或粘合剂的用途。使用的基础聚合物是无规立构聚丙烯(aPP)、无规立构聚(1-丁烯),或者优选地C4-C10α-烯烃(0 - 95 质量%)、丙烯(5 - 100 质量%)和乙烯(0 - 20 质量%)的共-或三聚物。实施例中描述的硅烷改性APAO具有98℃软化点、15*0.1 mm针入度和6,000 mPa*s的熔体粘度。使用的无规立构聚烯烃和APAO具有相对低的摩尔质量和相对低的结晶度,这在改性期间导致具有低官能度和低拉伸强度的低柔性产品,并且因此不适合于许多应用。
关于聚丙烯聚合物在芳族溶剂和/或醚中的溶解性,在科学文献中有许多公开物。
由此发现例如,通过茂金属催化获得的全同立构聚(丙烯)均聚物中二甲苯可溶组分的含量常规地显著<1 质量%,并且在与乙烯的无规共聚物中,取决于乙烯含量,发现最大5 质量%的二甲苯可溶含量(W. Spaleck: "Metallocene
based Polyolefins"; J. Scheirs, W. Kaminsky (编辑); J.Wiley & Sons;
Weinheim; 1999)。
因此需要具有改进的材料性能的官能化聚烯烃,特别是具有高官能化度以及与相对高分子性/熔体粘度的组合,和快速反应性粘结在官能表面,特别是玻璃和木材上,对未处理的聚丙烯非常好的粘合性以及快的交联速度和在未交联和交联状态中高的拉伸强度的这类聚烯烃。惊奇地发现,根据本发明的聚烯烃符合复杂的要求组合并且因此特别适用于或适用作粘合剂。
本发明因此首先提供一种经改性的聚烯烃,其具有特定的丙烯链单元和乙烯链单元含量并且特别选自聚(乙烯-共-丙烯)和聚(乙烯-共-丙烯-共-1-丁烯),特征在于其具有特定范围的熔融焓以及室温于二甲苯和四氢呋喃(THF)中最小的溶解性,其中在第二次加热期间借助于差示量热法(DSC)测量的用于改性的基础聚合物的熔融焓为至少9 J/g并且最大20 J/g,在室温其于二甲苯中的溶解性(即在标准化溶解试验中可溶于二甲苯的聚合物样品含量)为至少96 质量%并且在室温于四氢呋喃中的溶解性(即在标准化溶解试验中可溶于四氢呋喃的聚合物样品含量)为至少67 质量%,通过13C-NMR谱测量的丙烯含量为50-75 质量%并且通过13C-NMR谱测量的聚(乙烯)三单元组含量(基于聚合物的乙烯含量)为最大2.5 质量%,其中一种或多种硅烷接枝在聚烯烃上。
特别选择的根据本发明的聚烯烃特别并且优选适合于制造粘结,并且与已知的聚合物相比表现出决定性优点。根据本发明的聚烯烃因此具有非常高的官能化度以及高熔体粘度,对未处理的聚烯烃表面非常好的粘合性和快速反应性粘结在官能表面,和快的交联速度。由于高的接枝度(对应于交联状态中高交联密度),因此在交联后实现高材料内聚力,这导致非常高的拉伸强度和非常高的粘结剪切强度,未交联的改性聚烯烃具有高柔性和适度软化点,即是说也适合于粘结热敏材料。使用的基础聚合物的特定聚合物组成和特定材料性能对于根据本发明的聚烯烃的正面性能而言是必要的。其包含50-75 质量%丙烯,优选52-72 质量%,特别优选55-70 质量%并且尤其优选57-68 质量%。根据本发明的基础聚合物中乙烯三单元组的总含量(同样通过13C-NMR谱测量)基于同样通过13C-NMR谱测量乙烯含量,最大为2.5 质量%,优选最大为2.3 质量%,特别优选最大为2.1 质量%,并且尤其优选0.1-2 质量%,进一步优选的范围是0.15-1 质量%和1.1-1.9 质量%。
根据本发明的改性聚合物的基础物理性能由根据本发明的丙烯含量确定。根据本发明的共聚单体乙烯和/或1-丁烯,在这方面允许细微调节结晶度,特别是乙烯特别适合于此,因为一方面其对聚丙烯结晶度具有特别显著的影响[S.Davison, G.L.Taylor;
Br.Polym.J.; 4 (1972); 从65页起],并且另一方面还不会与聚(1-丁烯)进行共结晶[A. Turner-Jones; Polymer;
7 (1966); 从23页起]。如果共聚单体以嵌段形式(例如作为三单元组)引入,则它们作为干扰结晶的试剂的效力与无规分布相比显著降低。另一方面,特别对于实现根据本发明的未改性聚合物的某一最小柔性而言,少量乙烯嵌段的存在是必要的。根据本发明的未改性基础聚合物的结晶度导致根据本发明改性的聚合物的良好材料内聚力并且同时确保低针入度值。同时,通过限制丙烯含量和特定共聚单体混合物,提供了具有高β-断裂(吸氢后链分解)抗性的聚合物,并且由此得到具有高摩尔质量和高官能化率的改性接枝聚合物。
对于根据本发明的聚合物,共聚单体含量由100 质量%减去丙烯含量得到,其中可以使用一种或两种共聚单体。
在特别优选的实施方案中,基础聚合物是具有至少15 质量%,优选至少17 质量%,特别优选17-20 质量%并且尤其优选19-25 质量%的乙烯含量的聚(乙烯-共-丙烯)。该单体组合具有使得可以制备较高柔性的基础聚合物的优点,其还得到根据本发明改性的较高柔性的聚合物。为了在聚(乙烯-共-丙烯)聚合物的制备中不超过相应的乙烯三单元组含量,必须适配聚合条件。特别地,必须选择伴随着无规引入共聚单体的聚合催化剂,并且必须实现在反应点低的单体浓度。
在另一个特别优选的实施方案中,基础聚合物是具有至少15 质量%,优选至少17 质量%,特别优选17-50 质量%并且尤其优选17-48 质量%的乙烯和1-丁烯组合含量的聚(乙烯-共-丙烯-共-1-丁烯),另外特别优选的实施方案具有20-34 质量%或者36-46 质量%的乙烯和1-丁烯组合含量。
由于聚丙烯的溶解性取决于分子量和其的结晶度,因此相应的分级可以通过溶解实验进行[A. Lehtinen, Macromol.
Chem.Phys.; 195 (1994); 从1539页起]。
长期已知借助于用醚萃取,可由聚丙烯聚合物获得非晶态无规立构含量[J. Boor; "Ziegler
Natta Catalysts and Polymerization"; Academic Press; New York; 1979]和低结晶度的低分子量含量[G. Natta, I. Pasquon, A.
Zambelli, G. Gatti; Makromol. Chem.; 70 (1964); 从191页起]。另一方面,高度结晶全同立构聚合物在脂族溶剂和醚中,并且特别地还在升高的温度下具有非常低的溶解性[B.A. Krentsel, Y.V.
Kissin, V.I. Kleiner, L.L. Stotskaya; "Polymers and Copolymers of higher
1-Olefins"; 第19/20页; Hanser Publ.; 慕尼黑; 1997]。可溶的聚合物内容物通常不具有或仅具有非常低的结晶度并且没有表现出熔点[Y.V.Kissin; "Isospecific
polymerization of olefins"; Springer Verlag; New York; 1985]。可溶于四氢呋喃的聚丙烯低聚物具有显著小于1,500 g/mol的非常低的数均摩尔质量[H. El Mansouri, N.
Yagoubi, D. Scholler, A. Feigenbaum, D. Ferrier; J. Appl. Polym. Sci.; 71
(1999); 从371页起]。
使用的未改性(未接枝)基础聚合物和它们与部分结晶和/或结晶丙烯聚合物的混合物特点在于它们在室温于二甲苯中的溶解性(即在标准化溶解试验中溶于二甲苯的聚合物样品含量)为至少96 质量%,优选至少96.5 质量%,特别优选至少97 质量%并且尤其优选至少97.5 质量%。这具有根据本发明的聚合物包含得自结晶、部分结晶和非结晶聚合物含量的平衡比例的优点,这首先使得根据本发明的改性聚合物的特定材料性能成为可能。
使用的未改性(未接枝)基础聚合物特点在于它们在室温于四氢呋喃(THF)中的溶解性(即在标准化溶解试验中溶于四氢呋喃的聚合物样品含量)为至少67 质量%,优选至少68 质量%,特别优选至少70 质量%并且尤其优选至少72 质量%。这具有根据本发明的聚合物或聚合物混合物包含显著量的无规立构聚合物含量和低至中等链长的聚合物分子的优点,这对于根据本发明的改性聚合物的柔性以及其与许多聚合物基材的内聚性而言是重要的。
使用的未改性(未接枝)基础聚合物特点在于在190℃在1Hz剪切速率和最大1%的形变下通过振荡流变法测量,它们的熔体粘度为50,000-3,000,000 mPa*s,优选55,000-1,500,000 mPa*s,特别优选60,000-1,000,000 mPa*s并且尤其优选75,000-750,000 mPa*s,此外特别优选100,000-200,000 mPa*s,175,000-290,000 mPa*s,300,000-450,000 mPa*s和400,000-720,000 mPa*s的范围。在这方面,根据本发明的基础聚合物的熔体表现出粘弹性和结构粘度行为。
借助于环球方法测量的未改性(未接枝)基础聚合物的软化点为90-130℃,优选93-127℃,特别优选95-125℃并且尤其优选98-122℃,进一步优选的范围是98-105℃,106-117℃和118-121℃。对于基础聚合物改性,尤其是如果这基于聚合物熔体进行而言,这具有只需要相对少量能量的优点,因为改性可以已经在相对低温下进行。
未改性(未接枝)基础聚合物的针入度为10-25 *0.1 mm,优选12-23 *0.1 mm,特别优选13-21 *0.1 mm并且尤其优选14-19 *0.1 mm。这具有在强度(硬度)与柔性之间存在平衡比例的优点。
在第二次加热中通过差示量热法(DSC)测量的未改性(未接枝)基础聚合物的熔融焓为9-20 J/g,优选10-18 J/g,特别优选11-17 J/g并且尤其优选12-15 J/g。这具有存在一定的基础内聚力的优点,基础内聚力可以在稍后的改性或交联期间积累。
通过DSC测量的未改性(未接枝)基础聚合物的玻璃化转变温度为最大-20℃,优选最大-23℃,特别优选最大-25℃并且尤其优选低于-27℃。因此根据本发明的聚合物还适合于在非常低的温度下使用,并且特别具有好的低温柔性,这使它们例如与具有高至非常高的丙烯含量的相应聚合物(Tg > -10℃)区别。
在根据本发明的聚烯烃中,一种或多种硅烷接枝在上述基础聚合物上。有待接枝的硅烷优选具有烯属双键以及1-3个与硅原子直接相连的烷氧基。特别地,一种或多种硅烷选自包括以下的组:乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MEMO; H2C=C(CH3)COO(CH2)3-Si(OCH3)3)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷和/或乙烯基甲基二丁氧基硅烷。硅烷非常特别优选乙烯基三甲氧基硅烷。通过使用各种硅烷单体,根据本发明的经改性的聚烯烃的材料性能可以精确适合于本应用的特定要求。因此例如可以改变交联速度和与其它聚合物(例如制剂组分)的相容性。
用硅烷改性的聚合物具有在其使用期间得到上述优点的特定性能。因此,在190℃在1Hz和最大1%的形变下通过振荡流变法测量,根据本发明的改性(接枝)聚烯烃在未交联状态的熔体粘度为1,000-75,000 mPa*s,优选1,500-65,000 mPa*s,特别优选2,000-60,000 mPa*s并且尤其优选2,500-55,000 mPa*s,进一步优选的范围是3,000-7,500,8,000-15,000,16,000-22,000和25,000-45,000 mPa*s。在这方面,根据本发明的改性聚合物的熔体表现出粘弹性和结构粘度行为。由此提供这样的经改性的聚烯烃:该经改性的聚烯烃由于它们在未交联状态可变化的熔体粘度而因此适合于各种各样的施涂方法,并且因此也可用于各种各样的应用领域(例如热熔粘合剂、密封料、成型物料、底漆等)。根据本发明的经改性的聚烯烃的一个特定特征是在未交联状态,它们的结构粘度(即熔体粘度对剪切速率的相关性)随着增加的分子量而增加。借助于环球方法测量,根据本发明的未交联改性(接枝)聚烯烃的软化点为80-120℃,优选85-117℃,特别优选87-115℃并且尤其优选90-112℃,进一步优选的范围是90-99℃和98-110℃。由此提供这样的经改性的聚烯烃:其一方面具有适度的软化点,即在未交联状态已经导致使用根据本发明的经改性的聚烯烃产生的粘结的足够耐热性,但另一方面还允许在适度的加工和施涂温度下加工(尤其以熔体),并且因此还适合于热敏应用。
未交联的根据本发明的经改性的聚烯烃的针入度为10-40 *0.1 mm,优选12-35 *0.1 mm,特别优选14-32 *0.1 mm并且尤其优选17-30 *0.1 mm。因此提供了在未交联状态在强度/硬度与柔性之间具有良好平衡的经改性的聚烯烃。
根据本发明的经改性的聚烯烃在未交联状态(没有另外的添加剂)的拉伸强度为0.5-7 MPa,优选0.6-6.5 MPa,特别优选0.7-6.0 MPa并且尤其优选0.75-5.5 MPa,进一步优选的范围是0.8-1.5 MPa,1.3-25 MPa,2.0-3.5 MPa和2.5-5.0 MPa。因此特别确保了在未交联状态的高基础内聚力。在拉伸试验中测量,根据本发明的经改性的聚烯烃在未交联状态(没有另外的添加剂)的断裂伸长率为75-1,000 %,优选90-950 %,特别优选100-900 %并且尤其优选110-800 %,进一步优选的范围是200-450 %,350-600 %和500-750 %。由此提供了在未交联状态具有高柔性度的经改性的聚烯烃。
根据本发明的经改性的聚烯烃在交联状态在没有另外添加剂的情况下和在20℃和65%相对大气湿度的空气调节箱(Klimaschrank)中标准试验样品40天储存时间后,拉伸强度比未交联状态高至少50%,优选高至少60%,特别优选高至少75%,并且尤其优选高至少100%,在储存40天后,达到至少2.0 MPa,优选至少2.5 MPa,特别优选2.75 MPa和尤其优选至少3.0 MPa的值作为拉伸强度。
在特别的实施方案中,特别是如果通过X-射线荧光光谱(RFA光谱)测量的硅含量> 0.5 质量%,优选> 0.6 质量%并且特别优选> 0.7 质量%,和在190℃(1 Hz、1 %形变)通过振荡流变法测量的未交联聚合物的熔体粘度< 10,000 mPa*s,优选< 7,500 mPa*s,特别优选< 5,000 mPa*s并且尤其优选< 4,000 mPa*s,则根据本发明的经改性的聚烯烃在交联状态在没有另外添加剂的情况下和在20℃和65%相对大气湿度的空气调节箱中标准试验样品40天储存时间后,拉伸强度高于在未交联状态实现的值至少150%,优选至少200%,特别优选至少250%并且尤其优选超过300%。在该情形中,根据本发明的经改性的聚烯烃(没有另外添加剂)在交联状态下在20℃和65%相对大气湿度的空气调节箱中标准试验样品40天储存时间后,拉伸强度优选为至少3.5 MPa。因此提供了这样的经改性的聚烯烃:由于它们的特定材料特性例如非常高的接枝度(同时在未交联状态的低熔体粘度),因此可以通过反应性基团交联固化得到具有非常高强度的化合物。
在特别的实施方案中,在拉伸试验中在没有另外添加剂情况下和在20℃和65%相对大气湿度的空气调节箱中40天储存时间后,根据本发明的经改性的聚烯烃(标准试验样品)的断裂伸长率尽管交联但仍然增加,并且在交联状态为在未交联状态实现的值的至少110 %,优选至少120 %,特别优选130-500 %并且尤其优选150-400 %。因此尽管在储存期间出现交联和伴随的材料内聚力(参见拉伸强度)增加,但根据本发明的聚合物在交联后还具有高柔性,其中通过使用的引发剂或使用的引发剂-接枝单体组合,通过引发剂与接枝单体的量比例和通过反应条件(特别是停留时间和反应温度),能够通过使用的基础聚合物的共聚物组合物单独地与给出的要求相匹配。在另一个特别优选实施方案中,当交联进行(储存时间)时,断裂伸长率连续降低,在20℃和65%相对大气湿度的空气调节箱中标准试验样品40天储存后,实现了对应于在未交联状态实现的值的至少50%,优选至少55%,特别优选至少60%,并且尤其优选至少65%的断裂伸长率。
通过交联,根据本发明的改性聚合物的柔性因此可以取决于存在的要求组合而增加和降低。通过RFA光谱(X-射线荧光光谱)测量,根据本发明的经改性的聚烯烃具有(在未反应的残余单体完全分离后)至少0.3 质量%,优选至少0.35 %,特别优选至少0.4 质量%和尤其优选0.45 - 2 质量%的硅含量,进一步特别优选的范围是0.5-0.75 质量%,0.7-0.95 质量%,0.8-1.25 质量%和1.1-2 质量%。
具有提及的优选性能的聚烯烃非常特别适合于粘结料,特别地用作或用于热熔粘合剂,并且与已知体系表现出有利的性能。这特别适合于它们在未处理的聚烯烃,特别是在未处理的聚丙烯和纸张/纸板、木材、玻璃和或金属,特别是铝上的优良粘合性。
本发明还提供制备根据本发明的经改性的聚烯烃的方法,特征在于使部分结晶聚烯烃与至少一种自由基引发剂和一种或多种硅烷接触,之后进行所述一种或多种硅烷在该聚烯烃上的接枝反应,该聚烯烃具有通过13C-NMR谱测量的50-75 质量%的丙烯含量,和通过13C-NMR谱测量的基于同样通过13C-NMR谱测出的乙烯含量为最大2.5 质量%的乙烯三单元组含量,以及借助于DSC(第二次加热)测量的9-20 J/g的熔融焓,和至少96 质量%的在室温于二甲苯中的溶解性(即在标准化溶解试验中溶于二甲苯的聚合物样品的含量),和至少67 质量%的在室温于四氢呋喃(THF)中的溶解性(即在标准化溶解试验中溶于四氢呋喃的聚合物样品的含量)。
根据本发明的基础聚合物通过提及的单体聚合制备。
根据本发明的聚合物可以例如通过使用TiCl3·(AlCl3)n混合催化剂(n = 0.2-0.5),使用三烷基铝化合物作为助催化剂,使丙烯可选地与乙烯和/或1-丁烯聚合获得。单体乙烯以气体形式使用,而单体丙烯和1-丁烯既可以气体也可以以液体形式使用。气态氢可以例如用作摩尔质量调节剂。聚合优选在惰性溶剂中进行,惰性溶剂例如选自脂族烃。在预先置入的单体中聚合也是可能的。聚合在搅拌釜或级联搅拌釜中进行。反应温度为30-200℃。根据现有技术,根据本发明的聚合物可以它们的反应溶液的形式或者在稍后的时间点化学稳定,以保护它们免于例如日晒、大气湿度和氧气的有害影响。在这方面,可以使用例如包含位阻胺(HALS稳定剂)、位阻酚、亚磷酸酯和/或芳族胺的稳定剂(例如四(亚甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基氢肉桂酸酯)和/或2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺-3,9-双(十八烷基)[5,5]十一烷)。特别优选仅使用仅含一个水解活性端基的那些稳定剂。在这方面,基于聚合物,稳定剂的有效量为0.1-2质量%。
用于接枝的合适硅烷在上面烯烃的描述中提及,并且它们优选为选自包括以下的组的那些: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、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷和/或乙烯基甲基二丁氧基硅烷,特别为乙烯基三甲氧基硅烷。基于基础聚合物,硅烷常规地以0.1-20 质量%,优选0.5-17 质量%,特别优选0.75-15 质量%和尤其优选1-14 质量%的量用于接枝,进一步特别优选的范围是0.75-5.5 质量%,3.5-7.5 质量%,7-9.75 质量%和9.5-13.75 质量%。
一种或多种硅烷可以通过现有技术的所有方法,例如以溶液或优选以熔体接枝到基础聚合物上,其中一种或多种自由基给体以足够的量使用。合适的工作方法可以在DE-OS 40 00 695中找到,其特别地作为参考。例如可以使用以下自由基给体:二酰基过氧化物,例如过氧化二月桂酰或过氧化二癸酰,烷基过酸酯,例如叔丁基过氧-2-乙基己酸酯,过缩酮例如1,1-二(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷或1,1-二(叔丁基过氧)环己烷,二烷基过氧化物,例如叔丁基枯基过氧化物、二(叔丁基)过氧化物或二枯基过氧化物,C-自由基给体例如3,4-二甲基-3,4-二苯基己烷或2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷,以及偶氮化合物,例如偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮-二(2-乙酰氧基丙烷)等。接枝特别地在30-250℃的温度进行。
在特别的实施方案中,其是溶液方法,其中可以使用脂族和/或芳族烃以及环状醚作为溶剂。特别优选地,使用至少一种芳族烃作为溶剂。合适的芳族烃特别为三氯苯、二氯苯、甲苯和二甲苯,并且特别优选使用二甲苯。特别优选的脂族烃是例如丙烷、正丁烷、己烷、庚烷、环己烷和辛烷。特别优选的环状醚是四氢呋喃(THF)。
如果醚,特别是环状醚用作溶剂,则使用的引发剂以及反应条件必须特别小心地选择以抑制和/或控制所使用的醚的爆炸性过氧化物的形成。特别地,将考虑额外使用特殊抑制剂(例如IONOL)。
在溶液中的接枝工艺的情形中,使用的基础聚合物的浓度为至少10 质量%,优选至少15 质量%,特别优选至少20 质量%并且尤其优选至少22.5 质量%。溶液中的接枝工艺的反应温度为30-200℃,优选40-190℃,特别优选50-180℃并且尤其优选55-140℃。溶液接枝以非连续或连续的方式进行。在非连续反应进程的情形中,首先使固体聚合物(例如作为颗粒、粉末等)溶于所使用的溶剂。作为选择,直接使用得自基础聚合物的制备工艺的调节的聚合溶液,并且将其带至反应温度。之后加入一种或多种单体和自由基引发剂。在特别优选的实施方案中,预先置入溶剂、基础聚合物和单体并且将其带至反应温度,同时在指定的时间内连续计量添加自由基引发剂。这具有稳态自由基浓度低并且因此接枝反应与链分解的比例特别有利(即更多的接枝反应和更少的链分解)的优点。在另外特别优选的实施方案中,预先置入溶剂和基础聚合物并且将其带至反应温度,同时在指定的时间内将一种或多种单体和自由基引发剂-一起(例如混合物的形式)或彼此单独-连续计量添加。这具有稳态自由基浓度以及反应点的单体浓度低的优点,这抑制了链分解以及均聚物的形成。这是重要的,特别是如果使用在反应温度下极其趋向于热引发(均)聚合的单体的话。非常特别优选地,在不同定义的计量时间后计量加入另外数量的自由基引发剂,以使反应溶液中残余单体的含量最小化。优选使用搅拌釜作为反应器,并且使用作为替代的反应容器例如非连续捏合反应器也是可能的,并且在低反应温度和/或高聚合物浓度下特别优选。
在连续反应进程的情形中,首先在一个或多个接收容器(例如搅拌釜)中使固体聚合物溶于至少一种溶剂,并且然后将溶液连续计量添加到反应容器中。在作为选择的同样特别优选的实施方案中,直接使用得自基础聚合物的制备工艺的调节的聚合物溶液。在另外的同样特别优选的实施方案中,将固体聚合物(例如粉末、颗粒、粒料等形式)与至少一种溶剂一起连续计量添加到(单或多螺杆)蜗杆机或连续捏合机中,并且在热和/或剪切力作用下溶解,并且然后将溶液连续计量添加到反应容器中。用于实施溶液中的连续接枝反应的可能的反应容器或反应器是连续搅拌釜、搅拌釜级联、流管、具有强制输送的流管(例如蜗杆机)、反应捏合机以及其的任何希望的组合。如果使用具有强制输送的流管,则这些优选为挤出机,可以使用单、双以及多螺杆挤出机。特别优选使用双和/或多螺杆挤出机。为了在溶液中连续制备根据本发明的改性聚合物,特别优选使用流管、具有强制输送的流管和连续搅拌釜以任何希望的顺序的反应器组合,残余单体和挥发性副产物/分解产物的除去也优选在具有强制输送的流管或连续搅拌釜中进行。
作为选择,方法优选为熔体方法,其中将至少一种自由基引发剂直接计量添加到熔体中。特别地,在该方法变型方案中,在计量加入至少一种自由基引发剂的时刻,聚合物物料的温度高于至少一种计量加入的自由基引发剂的SADT(自加速分解温度=在其之上可能出现自加速分解的温度)。熔体中的接枝方法的反应温度为160-250℃,优选165-240℃,特别优选168-235℃并且尤其优选170-230℃。
熔体接枝以非连续或连续的运行方式进行。在非连续反应进程的情形中,首先使固体聚合物(例如作为颗粒、粉末、粒料等)熔融并且任选地均化。作为选择,使用得自聚合工艺的调节的聚合物熔体,并且将其带至反应温度。之后加入(一种或多种)单体和自由基引发剂。
在特别的实施方案中,使(一种或多种)单体和聚合物熔体均匀彻底混合并且带至反应温度,同时在指定的时间内连续计量添加自由基引发剂。这具有稳态自由基浓度低并且因此接枝反应与链分解的比例特别有利(即更多的接枝反应和更少的链分解)的优点。
在另一个特别优选的实施方案中,预先置入聚合物熔体并且均化,同时在指定的时间内将(一种或多种)单体和自由基引发剂一起(例如混合物形式)或单独连续计量添加。这具有稳态自由基浓度以及反应点的单体浓度保持低的优点,这抑制了链分解以及均聚物的形成。如果使用在现有的反应温度下具有进行热(均)聚合趋势的单体,则后者特别重要。优选使用具有壁可拆卸的搅拌装置的搅拌釜或反应捏合机作为反应器。
在连续反应进程的情形中,首先将固体聚合物计量添加到一个或多个接收容器(例如搅拌釜)中,并且然后连续计量添加到反应容器中。在作为选择的同样特别优选的实施方案中,直接使用得自聚合工艺的调节的聚合物熔体。在另外的同样特别优选的实施方案中,将固体聚合物(例如粉末、颗粒、粒料等形式)连续计量添加到(单或多螺杆)蜗杆机或连续捏合机中,在热和/或剪切力作用下熔融,并且然后连续计量添加到反应容器中。用于在熔体中进行连续接枝反应的可能的反应容器或反应器是连续搅拌釜、搅拌釜级联、流管、具有强制输送的流管(例如蜗杆机)、反应捏合机以及其的任意所希望的组合。如果使用具有强制输送的流管,则这些优选为挤出机,使用单、双以及多螺杆挤出机。特别优选使用双和/或多螺杆挤出机。为了在熔体中连续制备根据本发明的改性聚合物,特别优选使用流管、具有强制输送的流管和连续搅拌釜以任何希望的顺序的反应器组合,残余单体和挥发性副产物/分解产物的除去也优选在具有强制输送的流管或连续搅拌釜中进行。
根据本发明的改性聚合物在交联或未交联状态适合用于或用作成型物料、保护性物料、粘合剂、标记物料、涂覆物料、密封条幅(Dichtungsbahn)或屋顶条幅(Dachbahn)、底漆、底漆制剂、粘结促进剂制剂、分散体、悬浮液和/或乳液。本发明还因此提供了根据本发明的经改性的聚烯烃在提及的应用领域和包含根据本发明的聚烯烃的相应成型物料、保护性物料、粘合剂、标记物料、涂覆物料、密封条幅或屋顶条幅、底漆或底漆制剂、粘结促进剂制剂、分散体、悬浮液和/或乳液中的用途。
根据本发明的聚烯烃特别适合用作和/或用于成型物料。成型物料可以另外包含另外的组分。另外的组分可以特别包括其它聚合物,这些其它聚合物可以是一种或多种乙烯聚合物,和/或全同立构丙烯聚合物和/或间同立构丙烯聚合物和/或全同立构聚-1-丁烯聚合物和/或间同立构聚-1-丁烯聚合物。
优选地,在这方面成型物料是除了至少一种根据本发明的聚合物外,还包含另外的改性和/或未改性聚烯烃,特别是聚丙烯,和/或填料和/或增强材料例如玻璃纤维的那些。
根据本发明的经改性的聚烯烃特别适合用作和/或用于保护性物料。优选地,在这方面保护性物料是除了至少一种根据本发明的聚合物外,还包含另外的改性和/或未改性聚烯烃,特别是聚丙烯,和/或填料和/或增强材料例如玻璃纤维的那些。特别地,根据本发明的保护性物料是用于汽车领域的那些。它们非常特别优选为车底护板物料(PVC塑料溶胶替代物)。
根据本发明的经改性的聚烯烃特别适合用作和/或用于粘合剂。
为了确立粘合剂使用者所需的性能,例如粘合强度、初始粘合性、交联速度、交联密度、粘度、硬度、弹性、热稳定性和氧化稳定性等,可以将常规用于确立所希望的粘合剂性能的另外物质加入根据本发明的聚烯烃。在这方面,当然将记得添加剂中含有的水可以增加根据本发明的粘合剂的交联速度。本发明的特定特征是与使用的添加剂反应性粘结可以通过根据本发明的聚合物的硅烷基团进行。特别地,使用的填料和/或增强材料(例如纤维)通过含于根据本发明的聚合物中的硅烷基团与聚合物基质反应性连接,这导致特别有利的材料性能,特别是高材料内聚力(拉伸强度)和非常高的纤维增强物撕裂抗性。
根据本发明的经改性的聚烯烃的另一个基本特征是除了填料外,也可以进行粘合剂/粘合剂组分与待粘结的表面的化学连接。这导致在具有相应的反应性基团(例如-OH)的表面上特别好的粘合性和粘合强度。除了反应性连接外,在具有与根据本发明的经改性的聚烯烃类似表面极性的表面(例如聚(1-丁烯)、聚丙烯、聚乙烯等)上另外将实现特别高的粘合力。
除了根据本发明的经改性的聚烯烃,根据本发明的粘合剂制剂可以包含另外的组分。特别地在溶液制剂中,另外的组分可以是具有或不具有杂原子的环状和/或线型脂族和/或芳族烃,以及相应的卤代烃。然而优选地,不使用卤代烃。在室温为液体的粘合剂制剂中,提及的烃优选在制剂中具有最大90 质量%,优选最大80 质量%,特别优选最大75 质量%和尤其优选最大50 质量%的含量。
根据本发明的粘合剂制剂非常特别优选为热熔粘合剂制剂,其可以用于本领域技术人员已知的所有类型的粘结。
根据本发明的热熔粘合剂制剂可以包含实现特定性能例如变形性、粘结性、加工性、交联速度、交联密度、(熔体或溶液)粘度、强度、结晶速度、粘性、储存稳定性等所需的另外组分。在本发明的特定实施方案中,另外组分的含量特别优选为最大10 质量%。这具有粘合剂制剂的材料性能基本是使用的根据本发明聚合物的那些的优点。这类粘合剂制剂可用非常低的费用制备。
作为选择,在本发明的另一个实施方案中,另外组分的含量为> 10 质量%。在该情形中,另外组分占总制剂最多为80 质量%,优选最多60 质量%,特别优选最多50 质量%,尤其优选最多40 质量%。
另外组分可以是交联促进剂,特别是硅烷醇缩合催化剂,无机和/或有机填料,其可以可选地导电或绝缘,无机和/或有机颜料,其可以可选地导电或绝缘,合成和/或天然树脂,特别是粘合树脂,合成和/或天然油,无机和/或有机、合成和/或天然的聚合物,其可以可选地导电或绝缘,无机和/或有机、合成和/或天然的纤维,其可以任选地导电或绝缘,无机和/或有机稳定剂和/或无机和/或有机阻燃剂。
特别地,另外的组分包括树脂,树脂用于使粘合层的某些性能,特别是粘合层的粘性和/或附着力、流动行为和蠕变行为和/或粘结粘度与特定要求适配。它们可以是天然树脂和/或合成树脂。在天然树脂的情形中,这些天然树脂包含松香酸(例如松香)作为主要组分。另外,树脂可以是萜烯或聚萜烯树脂、石油树脂和/或香豆酮-茚树脂,特别是所谓的C5树脂和/或C9 树脂和/或C5/C9树脂的共聚物。在根据本发明的热熔粘合剂制剂中,树脂的含量特别为最大45 质量%,优选1-40 质量%,特别优选2-30 质量%并且尤其优选3-20 质量%,基于总制剂。
此外,根据本发明的热熔粘合剂制剂可以包含常规的非晶态(或部分结晶)聚(α-烯烃) (所谓的APAO)作为另外组分。提及的非晶态(或部分结晶)聚(α-烯烃)可以是乙烯、丙烯、1-丁烯或者具有5-20个碳原子的线型和/或支化1-烯烃的均聚物/共聚物和/或三聚物,其可以例如通过常规的齐格勒-纳塔催化或茂金属催化获得。基于总制剂,非晶态聚(α-烯烃)的含量特别为最大50 质量%,优选最大40 质量%并且特别优选最大30 质量%。另外组分优选是结晶或部分结晶的聚烯烃,其特别包含全同立构聚丙烯、间同立构聚丙烯、聚乙烯(HDPE、LDPE和/或LLDPE)、全同立构聚(1-丁烯)、间同立构聚(1-丁烯)、它们的共聚物和/或它们与具有5-10个碳原子的线型和/或支化1-烯烃的共聚物。此外,优选结晶或部分结晶的聚烯烃是化学改性的聚烯烃,化学改性特别包括通过马来酸酐、衣康酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、不饱和环氧化合物、硅烷丙烯酸酯、硅烷和羟基烷基硅烷的这类改性。
此外,另外组分可以包括具有极性基团的聚合物。具有极性基团的聚合物包括聚苯乙烯共聚物(例如与马来酸酐、丙烯腈等)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、(共)聚酯、聚氨酯、(共)聚酰胺、聚醚酮、聚丙烯酸、聚碳酸酯以及化学改性的聚烯烃(例如聚(丙烯接枝马来酸酐)或聚(丙烯接枝烷氧基乙烯基硅烷))。在这方面,根据本发明的聚合物与含极性基团的聚合物混合可以导致立即和/或时间延迟的聚合物链的反应性连接,这优选导致两个聚合物相之间出现改进的相容性,这可以例如在使用的聚合物的玻璃化转变温度迁移中看出。特别优选地,反应性连接导致聚合物相表现出共同的玻璃化转变温度,即宏观可混性。
此外,所述另外的组分可以包括基于乙烯、丙烯、丁二烯、苯乙烯和/或丙烯腈的均聚物和/或共聚物(以及低聚物),这些可以包括二烯烃和/或环状二烯烃、丁二烯、苯乙烯和/或异戊二烯作为另外的共聚单体,并且特别地这些聚合物是嵌段共聚物,特别是橡胶例如天然和合成橡胶、聚(丁二烯)、聚(异戊二烯)、苯乙烯-丁二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯橡胶和腈橡胶。基于热熔粘合剂制剂,基于丁二烯、苯乙烯和/或异戊二烯的聚合物的含量为最大20 质量%,优选1-15 质量%,特别优选1.5-10 质量%并且特别为2-9 质量%。低聚物优选为丁二烯低聚物。
此外,另外组分可以是基于乙烯、丙烯、二烯和/或顺式,顺式-1,5-环辛二烯、外-二环戊二烯、内-二环戊二烯、1,4-己二烯和5-亚乙基-2-降冰片烯的弹性体聚合物,并且特别地这些为乙丙橡胶、EPM (不含双键、乙烯含量40-75 质量%)和/或EPDM。基于热熔粘合剂制剂,基于乙烯、丙烯、二烯和/或顺式,顺式-1,5-环辛二烯、外-二环戊二烯、内-二环戊二烯、1,4-己二烯和5-亚乙基-2-降冰片烯的聚合物的含量常规地为最大20 质量%,优选1-15 质量%,特别优选1.5-10 质量%并且特别为2-9 质量%。
作为选择,另外组分可以包括蜡,特别是改性和未改性的蜡,这些优选是基于聚乙烯、聚丙烯和/或聚(1-丁烯)的结晶、部分结晶和/或非晶态的聚烯烃蜡,石蜡,茂金属蜡,微晶蜡,聚酰胺蜡,聚四氟乙烯蜡和/或费-托蜡。基于热熔粘合剂制剂,蜡的含量为最大50 质量%,优选1-40 质量%,特别优选2-30 质量%并且尤其优选3-20 质量%。
此外,所述另外的组分可以包括填料,填料用于使粘结层的特定性能形态例如温度应用范围、强度、收缩率、导电性、磁和/或热导率以目标方式与特定要求适应。填料通常是无机和/或有机填料。无机填料特别选自硅石(包括疏水化硅石)、石英粉、白垩、二氧化钛、氧化锌、氧化锆(后三种优选为纳米级形式)、重晶石、玻璃颗粒(特别是球形颗粒以增加光反射)、玻璃纤维、碳纤维、石棉颗粒、石棉纤维和/或金属粉末。有机填料为例如炭黑、沥青、交联聚乙烯、交联的橡胶或树胶混合物,合成纤维例如聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳族聚酰胺纤维、莎纶纤维、MP纤维或者天然纤维例如稻草、木材、羊毛、棉、丝、亚麻、大麻、黄麻和/或剑麻。基于热熔粘合剂制剂,填料的含量为最大80 质量%,优选1-60 质量%,特别优选5-40 质量%并且尤其优选7-30 质量%。
同样,另外组分可以包括交联促进剂。如果根据本发明的聚合物用于粘结,以在连接后短时间达到其的最大负荷,则是特别优选的。合适的交联促进剂是大量化学化合物,特别是布朗斯台德和/或路易斯酸,例如乙酸、衣康酸、乙酸锌(II)、乙酸镉、氧化锌、硬脂酸锌、氯化锌(II)、氯化锡(IV)、二丁基氧化锡、二月桂酸二丁基锡、柠檬酸铋、氧化铋(III)、钛酸铋、四丁基锗、四丁基锡、溴化钛、氧化钛(IV)、乙酰丙酮化钛、钛酸三丁酯、氯化钠、氯化镁(II)、乙酰丙酮化锌、甲基丙烯酸锌、铌酸锌、氧化锡(II)、氧化锡(IV)、乙酰丙酮化锆(IV)、氧化锆(IV)和/或硅酸锆(V)。
同样,另外组分可以包括稳定剂,这些用于保护粘合剂制剂免于外部影响例如(加工)热、暴露于剪切力、日晒、大气湿度和氧气的影响。合适的稳定剂为例如位阻胺(HALS稳定剂)、位阻酚、亚磷酸酯和/或芳族胺(例如在商品名IRGANOX、KINOX、DOVERNOX、WESTON、IRGAPHOS、DOVERPHOS和/或IONOL下商购获得)。特别优选地,根据本发明使用的稳定剂每分子仅含一个水解活性的端基。基于热熔粘合剂制剂,在提及的制剂中稳定剂的含量为最大3 质量%,优选0.05-2.5 质量%并且尤其优选0.1-2 质量%。在特别的实施方案中,进行稳定剂与根据本发明改性的聚合物的反应性连接,结果是防止稳定剂从粘合剂粘结中迁移。
此外,所述另外的组分可以包括一种或多种油,这些可以是天然和/或合成油。这些一种或多种油优选在加工温度下具有0.1-1,000 mPa*s,优选1-750 mPa*s,最优选2-500 mPa*s的粘度。合适的油为例如矿物油、(医学)白油、异丁烯油、丁二烯油、氢化丁二烯油和/或石蜡油。基于热熔粘合剂制剂,一种或多种油的含量为最大50 质量%,优选1-45 质量%,特别优选3-40 质量%并且特别为5-38 质量%。
此外,热熔粘合剂制剂可以包含无机和/或有机颜料、UV活性物质、加快聚合物结晶和因此减少粘结的敞开时间(“敞开时间”=待粘结的部件可以彼此连接的时间跨度)的有机和/或无机成核剂。
在根据本发明的热熔粘合剂制剂的另一个优选形式中,上述制剂是多相共混物。
本发明还提供了包含一种或多种本发明的经改性的聚烯烃的粘结料。特别地,粘结料是包装粘结料、卫生制品上的粘结料、木材粘结料、玻璃表面上的粘结料和/或密封、标签粘结料、层压粘结料、地毯或人造草坪粘结料、鞋粘结料、压敏粘结料、书籍粘结料或织物粘结料。
本发明的特定特征是当根据本发明的经改性的聚烯烃用于粘结聚烯烃表面和/或玻璃表面时,可以省略例如通过火焰处理、等离子体处理、电晕处理、磺化、蚀刻、施涂底漆等的聚烯烃表面和/或玻璃表面的能量和/或化学预处理,并且仍然实现对这些表面非常好的内聚性。
在包装粘结料的情形中,包装材料可以包括这些材料:木材、纸板、纸张、塑料、金属、陶瓷、玻璃、合成和/或天然纤维和/或织物。包装材料优选为非极性塑料,特别是聚乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)或者它们与线型和/或支化C2-20 1-烯烃的共聚物,例如未交联的聚乙烯,例如LDPE、LLDPE和/或HDPE,和/或(例如硅烷)交联的聚烯烃,特别是硅烷交联的聚乙烯。此外,非极性塑料可以特别为聚苯乙烯、聚丁二烯或聚异戊二烯均和/或共聚物和/或它们与线型和/或支化C2-20 1-烯烃或二烯烃的共聚物,例如EPDM、EPM或EPR,和/或合成或天然橡胶。
根据本发明的改性聚合物特点在于在空气调节箱中(20℃/ 65 %相对大气湿度)至少14天储存时间后,在纯的聚丙烯粘结料(材料:未处理的全同立构聚丙烯)中,它们具有(没有另外的添加剂)至少1.25 N/mm2,优选至少1.5 N/mm2,特别优选至少1.75 N/mm2和尤其优选至少2.0 N/mm2的粘结剪切强度。在42天储存时间(没有另外的添加剂)后,在未处理的聚丙烯上实现至少1.75 N/mm2,优选至少2.0 N/mm2和尤其优选至少2.25 N/mm2的粘结剪切强度。
在极性塑料的情形中,这些特别为聚丙烯酸酯,特别是聚烷基甲基丙烯酸酯,聚乙酸乙烯酯,聚酯和/或共聚酯,特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯,聚酰胺和/或共聚酰胺,丙烯腈共聚物,特别是丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物和/或苯乙烯/丙烯腈共聚物,马来酸酐共聚物,特别是S/MSA共聚物和/或MSA接枝聚烯烃,例如聚丙烯和/或聚乙烯、聚氯乙烯和/或聚碳酸酯。
一般而言,包装材料可以为硬纸盒、箱、容器、片材、盘、膜和/或箔片的形式。例如,相应的塑料膜可以通过挤出、压延、吹塑、流延、由溶液牵拉、深拉或者这些技术中的多种的组合制备。例如,塑料膜是单层膜,其取向或非取向。在单层膜取向的情形中,可以存在单、二或多轴取向,取向轴可与膜牵引方向成任何希望的角度。
作为选择,塑料膜可以是多层膜,膜层可由相同或不同材料制成。根据本发明的改性聚合物特别适合于改进对聚烯烃膜的粘合性。在这方面,特别可以通过根据本发明的改性聚合物改进两个聚烯烃层之间的粘合性和改进聚烯烃顶层(例如涂料/涂漆等)的粘合性。多层膜可以取向或未取向。在多层塑料膜取向的情形中,可以存在单、二或多轴取向,取向轴可与膜牵引方向成任何希望的角度。在特别的实施方案中,多层塑料膜是复合膜。在这方面,根据本发明的改性聚合物显著适合于确立和/或改进聚合物膜与复合材料之间的粘合性。特别地,用聚烯烃-铝、聚烯烃-玻璃、聚烯烃-纸张/纸板和聚烯烃/天然纤维复合材料将实现显著的粘结性能。在复合膜的粘结中,一个或多个膜层可由复合材料制成,复合材料可以为连续形式(例如纸张、铝箔等)和/或非连续形式(例如颗粒和/或纤维)。
特别地,在根据本发明的塑料包装材料的粘结中,通常不需要塑料表面的化学和/或能量预处理(例如等离子体、电晕处理、蚀刻、磺化等)以实现粘结。
在木材包装材料上粘结的情形中,木材包装可以是实心实木、实木层压物、塑料层压物、MDF板和/或类似的木材状物质。在这方面,可以使用低树脂或油的木材,例如山毛榉、橡木等,和富含树脂或油的木材,例如柚木、松木等。特别地,粘结不会由于油和/或树脂或其的组分在与根据本发明的聚合物的粘结界面扩散到木材外而显著变弱,即是说它们即使在长储存时间后仍然具有高粘结剪切值。由于大多数常用类型木材中含有的天然水分,因此实现粘合层快速和完全的交联(取决于粘合层的厚度),这使得在使用根据本发明的聚合物的木材粘结中特别高的粘结剪切强度。
原则上对卫生制品上的粘结没有限制,例如这些可以是尿布、绷带、嵌体等。通常,通过根据本发明的粘结料构造包括各种材料例如聚合物膜和非织物的多层结构。此外,粘结料可以包含吸水物质,例如聚丙烯酸颗粒(特别是未交联或部分交联的),其也可以通过根据本发明的经改性的聚烯烃反应性地粘结在粘合层上,并且根据本发明的经改性的聚烯烃也特别适合作为用于吸收层的基质和/或基材。
根据本发明的粘结料的另一个应用领域是结构木材粘结,特别是镶边条和/或装饰纸护套和/或装饰膜层压物和/或组合粘结料(例如家具结构中)。在这方面,通过根据本发明的聚合物交联,与未改性的聚烯烃相反,必须承受对高温暴露的这类粘结料(例如厨房领域中的层压工作面)也是可能的。在木材粘结料的情形中,使用的木材可以是实心实木、实木层压物、塑料层压物、MDF板和/或类似的木材状物质。在这方面,可以使用低树脂或低油的木材,例如山毛榉、橡木等,和富含树脂或油的木材,例如柚木、松木等。特别地,粘结不会由于油和/或树脂或其的组分在与根据本发明的聚合物的粘结界面扩散到木材外而显著变弱,即是说它们即使在长储存时间后仍然具有高粘结剪切值。由于木材中天然存在的水分,因此在涉及木材的粘结中实现特别完全的交联,这导致极其抗性的粘结。
根据本发明的改性聚合物特点在于:在纯的木材粘结料中(木材类型:未处理的山毛榉),在空气调节箱(20℃/65%相对大气湿度)中至少14天储存后,它们具有(没有另外的添加剂)至少1.5 N/mm2,优选至少2.0 N/mm2,特别优选至少2.5 N/mm2和尤其优选至少3.0 N/mm2的粘结剪切强度。在42天储存时间后(没有另外的添加剂),在未处理的木材试验样品(山毛榉)上实现了至少2.5 N/mm2,优选至少3.5 N/mm2,特别优选至少3.75 N/mm2和尤其优选至少4 N/mm2的粘结剪切强度。
根据本发明的粘结料的另一个基本应用领域是涉及玻璃表面的粘结。在这方面,粘结料可以包含吸水物质,例如硅胶、分子筛、聚丙烯酸颗粒等。这里优选多层绝缘玻璃(Mehrscheibenisolierglasverbund)。本领域技术人员已知的所有类型的多层绝缘玻璃适用于此,这与例如有或没有另外的隔离物的单个结构无关。
此外,可以用根据本发明的涉及玻璃表面的粘结料进行层压。
此外,玻璃表面可以是玻璃纤维的表面,例如用于数据线和/或电话线的玻璃纤维缆线的表面。
由于它们在未交联状态的塑性变形性,因此根据本发明的经改性的聚烯烃可以特别容易地用于或用作密封料,特别是用于全部或部分施涂于玻璃表面的这类密封料。
在本发明的另一个实施方案中,待粘结的物体是标签。这里,标签可由纸、塑料或金属的膜和/或多层膜制成,并且可以特别用于标记被涂漆、涂覆、阳极电镀和/或以另外的方式表面处理的金属罐,特别是镀锡铁皮罐,和玻璃或塑料(特别是PET)瓶。特别地,用于标签粘结的粘合剂可以是所谓的“压敏”粘合剂(PSA)。
在本发明的另一个实施方案中,粘结是层压,待层压的表面可以是无机和/或有机物质的表面,优选金属(例如钢、铝、黄铜、铜、锡、锌、搪瓷),玻璃,陶瓷和/或无机建筑材料例如开孔或闭孔混凝土的表面。此外,表面可以是木材、纸张、纸板和/或塑料。表面本身可以是无机和有机材料的复合材料(例如玻璃纤维复合材料)。在这方面,相对层压的(gegenkaschiert)层压材料可以是无机和/或有机性质的。相对层压的无机层压材料的例子是超薄的玻璃板、陶瓷膜和/或金属箔(例如铝箔)。相对层压的有机层压材料的相应例子是纸张、纸板、薄木片、塑料(例如作为塑料膜)、天然和/或合成织物、非织物、人造皮革和/或天然皮革。
特别地,根据本发明的粘结料是机动车内部(例如遮光板(Sichtblende)、遮阳蓬顶、行李舱盖板、内部衬里等)中的粘结料。
在本发明的另一个特定实施方案中,粘结料是用于制造地毯和/或人造草坪的粘结料。特别地,粘结料用于粘结绒头和长丝。在这方面,待捆扎(einbinden)的纤维或复合纤维可以是天然和/或合成纤维。天然纤维和复合纤维的例子是羊毛、棉、剑麻、黄麻、稻草、大麻、亚麻、丝和/或这些纤维的混合物。
待捆扎的合成纤维或复合纤维的例子是(共)聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、(共)聚酯纤维、聚丙烯纤维和/或这些纤维的混合物。在人造草坪粘结料的情形中,通过粘结料捆扎的长丝优选选自聚丙烯长丝、聚乙烯长丝、聚酰胺长丝、聚酯长丝或列出的塑料的混合长丝。特别优选聚乙烯长丝和/或聚丙烯长丝。在粘结人造草坪的领域中,将提及根据本发明的经改性的聚烯烃对未处理的聚乙烯和/或丙烯的良好粘合性,以及长丝的高抗撕裂强度(并且当施加低重量时)和未交联和交联聚合物的高柔性作为特别的优点。
优选地,粘结料用于涂覆地毯背面。此外,织物基材可以另外相对层压。
得到的地毯元件是例如所谓的按米出售的织物(Meterware)、组合地毯或随后可变形的汽车地毯。在提及用于粘结绒头和长丝的用途中,粘结料中含有的根据本发明的经改性的聚烯烃在190℃具有最大10,000 mPa*s,优选最大8,000 mPa*s,特别优选1,000-7,000 mPa*s并且尤其优选1,250-6,500 mPa*s的熔体粘度。施加的重量特别为20-1,500 g/m2。在这方面,热熔粘合剂物料的施涂可以优选为喷涂、刀片施涂和/或滚涂或者辊涂的形式。另外的例子处于本领域技术人员的技能内。
此外,根据本发明的粘结料可以是鞋粘结料,其可以例如用于运动鞋领域和/或用于制造所谓的割成薄片的皮革。
所谓的“压敏粘结料”(PSA)也是根据本发明的粘结料。这里,如果粘结料中包含的至少一种聚合物和/或制剂组分具有“冷流动性(kalten Fluss)”(即没有熔点或者熔点低于室温),则是有利的。具有冷流动性的制剂组分是例如聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-己烯-共-1-辛烯)、聚丙烯酸酯等。通过根据本发明的经改性的聚烯烃在相应的压敏粘合剂制剂内交联,制得特别弹性的粘合性粘结。
在书籍粘结的情形中,这些通常是在书籍装订操作期间进行的粘结。
在织物粘结中,多个织物层可以在点或区域上彼此连接,待粘结的织物元件可以包括天然或合成材料。特别地,天然织物成分是羊毛、马鬃、棉、麻织物、大麻、黄麻、剑麻、亚麻、稻草和/或皮革。优选的合成织物成分包含聚丙烯、聚乙烯、(共)聚酰胺、(共)聚酯、尼龙、贝纶和/或Keflar®作为组分。特别地,一个或多个待粘结的元件可以是结构嵌体。在特别的实施方案中,根据本发明的粘合剂制剂以粉末形式引入待粘结的织物层之间,并且通过热能(例如借助于熨烫工艺)活化。
在同样根据本发明的本发明的实施方案中,根据本发明的经改性的聚烯烃用于标记物料、涂覆物料、密封条幅或屋顶条幅。
根据本发明的标记物料可以包含已经在成型物料或粘合剂制剂的描述中提及的另外组分。例如,根据本发明的标记物料可用作道路标记物料。
在涂覆物料的情形中,这些可以是例如用于涂覆纸板或纸张的涂覆物料,和包含纸板或纸张的复合材料的涂料,复合材料还可以包含金属箔/金属层(例如基于铝)和/或塑料膜作为另外的材料组分。
此外,根据本发明的聚合物适合用于密封条幅(Dichtungsbahn)。除了根据本发明的聚合物,密封条幅可以包含另外的组分,并且另外组分特别为其它聚合物、填料和沥青。在密封条幅的情形中,基于密封条幅,根据本发明的改性聚合物的含量为最大30 质量%,优选最大27 质量%,特别优选最大25 质量%和尤其优选最大22 质量%。特别地,密封条幅是屋顶条幅(Dachbahn)。
此外,根据本发明的经改性的聚烯烃适合用作底漆、粘合促进剂或者用于底漆制剂和/或粘合促进剂制剂,特别地,不存在卤代有机组分是优点。特别地,使用包含根据本发明的聚合物的底漆和粘合促进剂制剂以实现有机涂料和/或粘合剂粘结于未处理的聚烯烃表面,特别地粘结于未处理的聚乙烯和/或聚丙烯,和粘结于玻璃表面。在特定情形中,底漆和/或粘合促进剂制剂用作聚丙烯成型体(Formkörper)例如机动车保险杠和/或衬里部件上的底漆涂层,以实现随后涂漆的更好粘合性。
除了根据本发明的经改性的聚烯烃,根据本发明的底漆和底漆制剂可以包含另外的组分。特别地,在室温为液体的底漆/底漆制剂可以包含有或没有杂原子的环状和/或线型的脂族和/或芳族的烃,以及使用相应的卤代烃也是可能的。然而优选地,不使用卤代烃。在室温为液体的底漆/底漆制剂中,提及的烃在配方中优选具有最大95 质量%,优选最大93 质量%,特别优选最大90 质量%和尤其优选最大85 质量%的含量。
此外,根据本发明的经改性的聚烯烃适合用于分散体、悬浮液和/或乳液中。在提及的分散体、悬浮液和/或乳液中,基于总制剂,根据本发明的聚烯烃的含量优选超过10 质量%。
根据本发明的经改性的聚烯烃作为纯的物质或者以上述制剂的形式(在室温为固体的制剂情形下),优选以熔体形式在50℃-300℃,优选100℃-285℃,特别优选130℃-260℃并且尤其优选140℃-250℃的温度下施涂于待粘结的基材。在加热或熔融期间推荐用保护气体(例如氮气、氩气等)遮盖/覆盖以防止在表面形成凝胶颗粒。各种各样的施涂技术可用于此,例如辊涂或滚涂、宽缝喷嘴、刀涂、点涂、多线施涂、Rototherm施涂、在涡流工艺中喷涂,或者在宽阔面积上用熔体吹制或空气辅助的喷射工艺。如果在喷涂中使用根据本发明的改性聚合物,则特别优选使用保护气体(例如氮气、氩气等)作为喷射介质。然后在所谓的“开放时间”内将基材连接在一起,所述开放时间的持续时间取决于施涂的混合物的组成。如果通过预热的基材、辊等或者辐射将施涂的粘合剂保持在施涂温度,则当然可为将基材连接在一起提供较长的时间。
体系的交联借助于水进行;取决于使用者的要求和基材的性能,这借助于来自环境空气的水蒸气,通过蒸气或热水处理,或者通过含于制剂组分和/或基材中的水进行。
即使在不进一步论述的情况下,从上述内容出发,本领域技术人员仍可以将上述描述以其最宽范围加以利用。因此,优选的实施方案和实施例将被解释为仅仅是说明性的公开,决不以任何方式限制。
下面借助于实施例更详细解释本发明。本发明的选择性实施方案可以类似的方式获得。
分析
:
a) 高温13C-NMR
聚合物组成、(共聚)单体立构规整度和单体嵌段数目通过高温13C- NMR确定。聚合物的13C-NMR谱例如描述于以下公开物中:
[1] S.
Berger, S. Braun, H.-O. Kalinowski, 13C-NMR-Spektroskopie, Georg
Thieme Verlag Stuttgart 1985
[2] A.E.
Tonelli, NMR Spectroscopy and Polymer Microstructure, Verlag Chemie Weinheim
1989
[3] J.L.
Koenig, Spectroscopy of Polymers, ACS Professional Reference Books, Washington
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[4] J.C.
Randall, Polymer Sequence Determination, Academic Press, New York 1977
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Zambelli等人: Macomolecules, 8, 687
(1975)
[6] A.
Filho, G.Galland: J.Appl.Polym.Sci., 80, 1880 (2001)
b) 流变性
流变测量根据ASTM D 4440-01 (“塑料的标准测试方法: 动态机械性能熔体流变性”)使用得自Anton Paar的具有板-板几何形状(板直径:50 mm)的MCR 501流变仪作为振荡测量进行。在所有测量中,使用1%作为最大样品形变,并且在1 Hz的测量频率和1.5K/min的冷却速率下进行温度相关的测量。
样品的最大形变被选择为使得贯穿整个测量时间,样品处于线性粘弹性范围内。因此根据本发明的聚合物尤其特点在于它们的熔体展现出粘弹性能。粘弹性材料与虎克(Hooksch)固体的区别在于,通过在一定时间内耗散,使由形变产生的应力降低的能力(松弛)。与在剪切/伸长作用下经历专有的不可逆形变的牛顿液体相反,在除去剪切力后粘弹性流体可以恢复一些形变能(所谓的“记忆效应”) [N.P.Cheremisinoff;
"An Introduction to Polymer Rheology and Processing"; CRC Press;
London; 1993]。根据本发明的聚合物熔体的另一个特征是出现所谓的结构粘度。其中作为产生的力的剪切应力使材料的原始结构取决于剪切速率而分解的性能被称为结构粘度。由于该分解过程的前提是最小剪切速率,因此在低于该剪切速率时材料类似牛顿液体流动。Le Chatelier原理给出了解释,结构粘度的液体(在机械应力面前)“回避”在于沿着剪切面对齐,以减小摩擦阻力。后者导致原始状态的平衡结构分解和剪切取向的结构分解,这反过来导致促进的流动(粘度降低)。在聚合物熔体中,牛顿区域只有在非常小的剪切速率或低的剪切幅度下观察到。其的测定可以通过流变测试方法(幅度“扫描”,即在作为剪切幅度函数的固定频率下测量),并且必须的是应在可逆即可重现的范围内进行测量,[R.S.Lenk;
"Rheologie der Kunststoffe"; C.Hanser Verlag; 慕尼黑 ; 1971; J.Meissner;
"Rheologisches Verhalten von Kunststoff-Schmelzen und -Lösungen" in:
"Praktische Rheologie der Kunststoffe"; VDI-Verlag; D ü sseldorf; 1978; J.-F.
Jansson; Proc.8th.Int.Congr.Rheol.; 1980; 第 3 卷]。由于其低的力影响、其的低形变和因此对样品形态的低影响,因此振荡流变法特别适合于分析表现出结构粘度行为的材料。在本情形中,改性聚合物总是在没有另外添加剂情况下在未交联状态测量,在测量期间有利地用干燥保护或惰性气体(例如氮气、氩气等)进行覆盖。由于根据本发明的经改性的聚烯烃交联,因此出现摩尔质量增加(每个分子观察),这导致熔体粘度增加。在这方面,增加程度尤其取决于使用的单体、试验样品的厚度、交联促进剂的浓度和接枝度(即接枝的湿气交联基团的量)。具有高接枝度的完全交联的根据本发明改性的聚合物只有在非常高温下熔融或者完全不熔融,并且具有一定程度的橡胶弹性(即储存模量存在于显著高于损耗模量的非常宽的温度范围内)。
c) 针入度(PEN)
针入度根据DIN EN 1426测量。
在本情形中,改性聚合物总是在没有另外添加剂情况下在未交联状态测量,在测量期间有利地用干燥保护或惰性气体(例如氮气、氩气等)进行覆盖。由于根据本发明的聚烯烃交联,因此在聚合物分子之间出现连接,这具有改变材料性能例如还有针入度的影响。在这方面,增加程度尤其取决于使用的单体、交联促进剂的浓度和接枝度(即接枝的湿气交联基团的量)。在这方面,针入度通常随着增加的交联进程而降低。
d) DSC
结晶内容物的熔融焓、玻璃化转变温度和熔程的测量根据DIN 53 765通过差示量热法(DSC)由第二次加热曲线在10 K/min的加热速率下进行。热流曲线的拐点被评价为玻璃化转变温度。在本情形中,改性聚合物总是在没有另外添加剂情况下在未交联状态测量,在测量期间有利地用干燥保护或惰性气体(例如氮气、氩气等)进行覆盖。由于根据本发明的聚烯烃交联,因此在聚合物分子之间出现连接,这具有改变材料性能例如还有玻璃化转变温度、熔点和熔融焓的影响。在这方面,变化程度尤其取决于使用的单体、样品厚度、交联促进剂的浓度和接枝度(即接枝的湿气交联基团的量)。一般而言对于根据本发明的经改性的聚烯烃,随着增加的交联,将设想玻璃化转变温度增加、熔点增加和熔融焓降低。具有高接枝度的完全交联的根据本发明改性的聚合物只有在非常高温下熔融或者完全不熔融,并且与未交联改性以及非根据本发明改性的聚烯烃相比,仅具有非常弱显著性的或没有玻璃化转变和仅仅非常少的熔融焓或者没有熔融焓。
e) 拉伸强度和断裂伸长率
拉伸强度和断裂伸长率的测量根据DIN EN ISO 527-3进行。由于根据本发明的聚烯烃交联,因此在聚合物分子之间出现连接,这具有改变材料性能例如还有拉伸强度和断裂伸长率的影响。在这方面,变化程度尤其取决于使用的单体、样品厚度、交联促进剂的浓度和接枝度(即接枝的湿气交联基团的量)。通常在根据本发明的经改性的聚烯烃中,当交联增加时,拉伸强度增加。断裂伸长率原则上可以随着增加的交联而增加或者还取决于使用的接枝单体和使用的反应条件而降低。
f) 软化点(环球)
通过环球方法的软化点测量根据DIN EN 1427进行。在本情形中,改性聚合物总是在没有另外添加剂情况下在未交联状态测量,在测量期间有利地用干燥保护或惰性气体(例如氮气、氩气等)进行覆盖。由于根据本发明的聚烯烃交联,因此在聚合物分子之间出现连接,这具有改变材料性能例如还有软化温度的影响。在这方面,变化程度尤其取决于使用的接枝单体、样品厚度、交联促进剂的浓度和接枝度(即接枝的湿气交联基团的量)。通常在根据本发明的经改性的聚烯烃中,当交联增加时,软化点升高。具有高接枝度的完全交联的根据本发明改性的聚合物只有在非常高温下软化或者完全不软化(根据定义)。
g) 粘结剪切强度
粘结剪切强度的测量根据DIN EN 1465进行。在制备样品前,将所有使用的测试样品清洁并且除去灰尘。在制备样品前,将所有塑料测试样品另外用合适的清洁剂脱脂。在使用前,将所有清洁、除尘和脱脂的测试样品储存在20℃和20%相对大气湿度的空气调节箱中。由此例如在木材测试样品情形中实现均匀水含量。例如在亲水或水解敏感聚合物的情形中由增加的湿度造成的独特效应以该方式消除或者最小化。由于根据本发明的聚烯烃交联,因此在聚合物分子之间出现连接,这具有改变材料性能例如还有粘结剪切强度的影响。这尤其适用于其中在未交联状态在粘结剪切强度的测试中发现内聚断裂(材料在粘合层内失效)的情形。在这方面,变化程度尤其取决于使用的(一种或多种)接枝单体、粘结层厚度、交联促进剂的浓度和接枝度(即接枝的湿气交联基团的量)。通常在根据本发明的经改性的聚烯烃中,由于一方面与样品表面反应性连接(改进的内聚性)和另一方面出现摩尔质量增加(改进的内聚力),因此当交联增加时,粘结剪切强度增加。
h) RFA光谱
将倒入铝盘并且固化的样品用冲压烙铁(Stanzeisen)(直径30 mm)切出。测量作为双重测量进行。聚合物样品的层厚为>5 mm。将样品放入样品夹具并且测量(测量仪器: PANalytical PW 2404)。在硼砂片中相对于Si外部校正进行定量测量。
i) 于二甲苯中的溶解性
使用二甲苯异构体混合物,在回流下使聚合物溶解并且然后将溶液冷却至室温。在搅拌并且加热至二甲苯的沸点的同时使2g聚烯烃溶于250ml二甲苯。在回流下使聚合物溶液沸腾20 min后,使其冷却至25℃。将未溶解或沉淀的聚烯烃滤出(15 cm吸滤器,Sartorius 390滤纸)并且干燥。使剩余的聚合物溶液沉淀在5倍过量的甲醇中(其中加入一滴37%浓度的含水HCl)。将形成的沉淀滤出并且在干燥箱在80℃(真空)干燥。在本情形中,改性聚合物在没有另外添加剂情况下在未交联状态有利地测量,用于溶解试验的改性聚合物的储存同样在干燥保护/保护气体下有利地进行。由于根据本发明的聚烯烃交联,因此在聚合物分子之间出现连接,这具有改变材料性能例如还有溶解性的影响。在这方面,变化程度尤其取决于使用的接枝单体、用于溶解试验的聚合物颗粒的厚度、交联促进剂的浓度和接枝度(即接枝的湿气交联基团的量)。通常在根据本发明的经改性的聚烯烃中,当交联增加时,溶解性显著降低。在具有高接枝度的完全交联的根据本发明改性的聚合物情形中,通常观察到比一定的溶胀能力相比更小的溶解性。
j) 于THF中的溶解性
于THF中的溶解性是部分结晶聚烯烃的特征。试验与二甲苯中的溶解试验类似进行。对于二甲苯所述的关于交联的影响同样至少逐步适用于THF。
在这方面,所述测量方法涉及本发明上下文中的任何测量,与其是待接枝的基础聚合物还是根据本发明的聚烯烃无关。
实施例:
根据本发明的基础聚合物和非根据本发明的比较例
使用用铝还原的TiCl4 (TiCl3
* 0.33 AlCl3)形式的结晶三氯化钛和三异丁基铝(重量比1:4)混合接触剂,制备基础聚合物(根据本发明的实施例No.3-6)。使表1中所示的单体在实验室高压釜中在70℃在溶剂正丁烷中聚合,取决于目标摩尔质量,使用不同量的氢作为摩尔质量调节剂。压力从10升至36巴。在3h反应时间内连续计量添加单体乙烯和丙烯,并且将单体1-丁烯与使用的溶剂一起初始置入。3h后,将异丙醇加入反应混合物,结果是反应停止。使未反应的单体和溶剂正丁烷在蒸发器中蒸发。使聚合物熔融并且在190℃温度装填(abfüllen)。
表
1
2. 根据本发明的改性聚合物:
以熔体制备根据本发明的经改性的聚烯烃:
在双螺杆挤出机(Berstorff ZE40)中将部分结晶的聚烯烃(组成和材料参数参见表1)与单体乙烯基三甲氧基硅烷和引发剂二枯基过氧化物(量参见表2)在一定反应温度(参见表2)下混合约90秒(VWZ)。过量的单体在挤出机的最后一个区中在约20毫巴真空下蒸发。然后通过约0.3 质量% IRGANOX 1076进行稳定化。
表
2
表
2 (
续
)
* : 未交联状态,未储存
**: 交联状态,40天储存后(20℃/ 65 %相对大气湿度)
3. 以溶液制备根据本发明的改性聚合物
在实验室反应器中将150 g部分结晶的聚烯烃(组成和材料参数参见表1)溶于750 g溶剂(性质参见表3),并且将溶液带至一定的反应温度(表3)。然后连续计量添加1.85 g引发剂和18.75 g单体(性质参见表3)120分钟反应时间。计量添加之后是30分钟后反应阶段。通过蒸发器分离溶剂和残余单体。
表
3
* : 未交联状态,未储存
**: 交联状态,40天储存后(20℃/ 65 %相对大气湿度)
4.
没有另外添加剂的粘结
a) 木材粘结
使根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在保护气氛(例如氮气、氩气等)下在190℃熔融1小时,并且然后在170℃温度下(借助于热传感器)施涂于木材试验样品(木材类型:实心山毛榉)。在20秒内将其与另一个木材试验样品(木材类型:实心山毛榉)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存一定天数,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。
图1表示关于根据本发明的体系与现有技术相比的拉伸剪切强度的结果。与非根据本发明的实施例7和8相比,在显著更短的储存或交联时间后已经实现显著更高的(高达+700%)粘结剪切值,这可能归因于对木材表面显著更好的粘结和粘结层内更高的交联密度。
b) 聚丙烯粘结:
使根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在保护气氛(例如氮气、氩气等)下在190℃熔融1小时,并且然后在170℃温度下(借助于热传感器)施涂于聚丙烯试验样品(全同立构聚丙烯,"PP-DWST"/ 生产商: Simona AG)。在20秒内将其与另一个聚丙烯试验样品(全同立构聚丙烯,"PP-DWST"/ 生产商: Simona AG)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存一定天数,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。
图2表示关于根据本发明的体系与现有技术相比的拉伸剪切强度的结果。
5. 用交联催化剂粘结
a) PMMA的粘结/涂覆
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至聚甲基丙烯酸甲酯试验样品(成型物料"7N", Evonik Röhm GmbH)。在20秒内将其与另一个聚甲基丙烯酸甲酯试验样品(成型物料"7N", Evonik
Röhm GmbH)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。
以下结果在170℃粘结温度下实现:
根据实施例9的根据本发明改性的聚烯烃: 0.55 N/mm2
根据实施例10的根据本发明改性的聚烯烃: 0.80 N/mm2
试验后,粘结膜可从PMMA表面无残留地剥离。
以下结果在240℃粘结温度下实现:
根据实施例9的根据本发明改性的聚烯烃: 0.70 N/mm2
根据实施例10的根据本发明改性的聚烯烃: 1.1 N/mm2
试验后,粘结膜可从PMMA表面无残留地剥离。
通过增加粘结温度,当使用根据本发明的经改性的聚烯烃时可以因此实现粘结剪切强度显著增加(高达+40%),其中PMMA表面没有受侵蚀。
b) 含树脂/含油的木材上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至木材试验样品(木材类型:松木或柚木)。在20秒内将其与另一个在每一情形下相同木材类型(即松木或柚木)的木材试验样品结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14或28天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能(参见表格)。
c) 聚氯乙烯上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至聚氯乙烯试验样品(Kömadur, 生产商: Profine GmbH Kömmerling
Kunststoffe)。在20秒内将其与另一个聚氯乙烯试验样品(Kömadur, 生产商: Profine GmbH Kömmerling
Kunststoffe)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。
当使用未改性的VESTOPLAST 750 (非根据本发明,Evonik Degussa GmbH)时,测得0.62 N/mm2的粘结剪切强度。
当使用根据实施例9的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得1.14 N/mm2的粘结剪切强度。当使用根据实施例10的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得1.34 N/mm2的粘结剪切强度。
d) 聚乙烯上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至聚乙烯试验样品("PE-HWST",生产商: Simona AG)。在20秒内将其与另一个聚乙烯试验样品("PE-HWST",生产商: Simona AG)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。
当使用未改性的VESTOPLAST 750 (非根据本发明,Evonik Degussa GmbH)时,测得0.69 N/mm2的粘结剪切强度。
当使用根据实施例9的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得0.83 N/mm2的粘结剪切强度。当使用根据实施例10的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得1.20 N/mm2的粘结剪切强度。
e) 聚(对苯二甲酸乙二醇酯)上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至聚对苯二甲酸乙二醇酯试验样品("Axpet clear 099", 生产商: Bayer Polymers) 。在20秒内将其与另一个聚对苯二甲酸乙二醇酯试验样品("Axpet clear
099", 生产商: Bayer Polymers)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。当使用未改性的VESTOPLAST 750 (非根据本发明,Evonik Degussa GmbH)时,测得0.4 N/mm2的粘结剪切强度。
当使用根据实施例9的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得1.23 N/mm2的粘结剪切强度。当使用根据实施例10的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得1.54 N/mm2的粘结剪切强度。
f) 在聚碳酸酯上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至聚碳酸酯试验样品("Makrolon mono", 生产商: Bayer Polymers)。在20秒内将其与另一个聚碳酸酯试验样品("Makrolon mono",
生产商: Bayer Polymers)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。当使用未改性的VESTOPLAST 750 (非根据本发明,Evonik Degussa GmbH)时,测得0.21 N/mm2的粘结剪切强度。
当使用根据实施例9的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得0.68 N/mm2的粘结剪切强度。当使用根据实施例10的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得1.15 N/mm2的粘结剪切强度。
g) 聚酰胺6上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至聚酰胺6试验样品("Sustamid 6", 生产商: Cadillac Plastic)。在20秒内将其与另一个聚酰胺6试验样品("Sustamid 6", 生产商: Cadillac Plastic)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。当使用未改性的VESTOPLAST 750 (非根据本发明,Evonik Degussa GmbH)时,测得0.62 N/mm2的粘结剪切强度。
当使用根据实施例9的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得1.29 N/mm2的粘结剪切强度。当使用根据实施例10的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得2.04 N/mm2的粘结剪切强度。
h) 在高冲击聚苯乙烯上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至聚苯乙烯试验样品("METZO®Plast SB/HK", 生产商: Metzeler Plastics GmbH)。在20秒内将其与另一个聚苯乙烯试验样品("METZO®Plast
SB/HK", 生产商: Metzeler Plastics GmbH)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。当使用未改性的VESTOPLAST 750 (非根据本发明,Evonik Degussa GmbH)时,测得0.31 N/mm2的粘结剪切强度。
当使用根据实施例9的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得0.82 N/mm2的粘结剪切强度。当使用根据实施例10的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得1.62 N/mm2的粘结剪切强度。
k) 在ABS上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至ABS试验样品("METZO®PLAST ABS/G", 生产商: Metzeler Plastics GmbH)。在20秒内将其与另一个ABS试验样品("METZO®Plast
SB/HK", 生产商: Metzeler Plastics GmbH)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。
当使用未改性的VESTOPLAST 750 (非根据本发明,Evonik Degussa GmbH)时,测得0.23 N/mm2的粘结剪切强度。
当使用根据实施例9的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得1.19 N/mm2的粘结剪切强度。当使用根据实施例10的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得2.0 N/mm2的粘结剪切强度。
l) 在钢上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至钢试验样品(精炼钢1.4301, 尺寸: 100 mm x 20 mm x 1.5 mm)。在20秒内将其与另一个钢试验样品(精炼钢1.4301, 尺寸: 100 mm x 20 mm x 1.5 mm)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。
当使用未改性的VESTOPLAST 750 (非根据本发明,Evonik Degussa GmbH)时,测得0.36 N/mm2的粘结剪切强度。
当使用根据实施例9的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得0.41 N/mm2的粘结剪切强度。当使用根据实施例10的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得0.66 N/mm2的粘结剪切强度。
m) 在铝上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至铝试验样品(99.5, 尺寸: 100 mm x 20 mm x 1.5 mm)。在20秒内将其与另一个铝试验样品(99.5, 尺寸: 100 mm x 20 mm x 1.5 mm)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。
当使用未改性的VESTOPLAST 750 (非根据本发明,Evonik Degussa GmbH)时,测得0.26 N/mm2的粘结剪切强度。
当使用根据实施例9的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得0.3 N/mm2的粘结剪切强度。当使用根据实施例10的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得0.36 N/mm2的粘结剪切强度。
n) 在铜上的粘结
在每一情形下,使100 g根据本发明改性的聚烯烃在干燥箱中在180℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时。然后将包含热熔体的罐在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机搅拌。在170℃加入5 g DBTL母料(由98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,和2 质量%二月桂酸二丁基锡组成)并且将混合物均化15 min。然后在一定的粘结温度下(借助于热传感器)将聚合物熔体施加至铜试验样品(SF-CUF24, 尺寸: 100 mm x 20 mm x 1.5 mm)。在20秒内将其与另一个铜试验样品(SF-CUF24, 尺寸: 100 mm x 20 mm x 1.5 mm)结合在一起,样品在4cm2面积上重叠并且用2kg重量将样品彼此压制5分钟。除去突出的粘结聚合物。然后将粘结样品在空气调节箱中在20℃/65%相对大气湿度下储存14天,并且然后借助于拉伸试验测试其的机械性能。
当使用未改性的VESTOPLAST 750 (非根据本发明,Evonik Degussa GmbH)时,测得0.27 N/mm2的粘结剪切强度。
当使用根据实施例9的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得0.30 N/mm2的粘结剪切强度。当使用根据实施例10的改性聚烯烃(根据本发明)时,测得0.36 N/mm2的粘结剪切强度。
6. 具有根据本发明的聚合物的用于粘合剂/密封料的示例制剂
步骤:
根据本发明的经改性的聚烯烃在干燥箱中在190℃在保护气氛(例如氮气、氩气等)下熔融1小时后,加入制剂组分,任选地熔融,然后用合适的混合装置(例如在加热板上用具有捏合机的IKA搅拌机)将组分均匀混合:
未增强的成型物料
74.8重量份根据实施例15的根据本发明的经改性的聚烯烃
5重量份DBTL母料(98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,2 质量%二月桂酸二丁基锡)
20重量份全同立构聚丙烯(例如SABIC PP 520 P. Sabic)
0.2重量份IRGANOX 1076 (十八烷基 3,5-二-(叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯, Ciba)
纤维增强成型物料
59.8重量份根据实施例16的根据本发明的经改性的聚烯烃
5重量份玻璃纤维(例如Owen Corning CS429YZ)
5重量份DBTL母料(98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,2 质量%二月桂酸二丁基锡)
30重量份全同立构聚丙烯(例如SABIC PP 520 P, Sabic)
0.2重量份IRGANOX 1076 (十八烷基 3,5-二-(叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯, Ciba)
使用前,将玻璃纤维在烘箱中在550℃热解脱浆1小时。
保护性物料(机动车车底护板)
40重量份根据实施例9的根据本发明改性的聚烯烃
39.3重量份部分结晶聚烯烃(例如VESTOPLAST 708, Evonik
Degussa GmbH)
5重量份DBTL母料(98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,2 质量%二月桂酸二丁基锡)
10重量份低粘度聚丁二烯油(例如polyöl 110)
5重量份玻璃纤维(例如Owen Corning CS429YZ)
0.5重量份炭黑(例如Printex 60)
0.2重量份IRGANOX 1076 (十八烷基 3,5-二-(叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯, Ciba)
用于绝缘玻璃的密封料
46.3重量份根据实施例10的根据本发明改性的聚烯烃
5重量份DBTL母料(98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,2 质量%二月桂酸二丁基锡)
20重量份丁基橡胶
20重量份沸石,3A
5重量份部分结晶聚烯烃(例如VESTOPLAST®
750, Evonik Degussa GmbH)
3重量份炭黑(例如Printex 60)
0.5重量份有机硅烷(例如Dynasilan GLYMO, Evonik
Degussa GmbH)
0.2重量份IRGANOX 1076 (十八烷基 3,5-二-(叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯, Ciba)
用于机动车内部空间的热熔粘合剂
72.8重量份根据实施例9的根据本发明改性的聚烯烃
5重量份DBTL母料(98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,2 质量%二月桂酸二丁基锡)
15重量份烃树脂(例如: ESCOREZ 5300, ExxonMobil
Chemical)
2重量份松香酯(例如FORAL 105)
5重量份聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯) (例如ESCORENE MV02514)
0.2重量份IRGANOX 1076 (十八烷基 3,5-二-(叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯, Ciba)
用于鞋粘结的热熔粘合剂
49.8重量份根据实施例14的根据本发明改性的聚烯烃
5重量份DBTL母料(98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,2 质量%二月桂酸二丁基锡)
20重量份部分结晶聚烯烃(例如VESTOPLAST®
408, Evonik Degussa GmbH)
15重量份烃树脂(例如: ESCOREZ 5300, ExxonMobil
Chemical)
5重量份聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯) (例如ESCORENE UL15028)
2重量份聚乙烯蜡(例如VESTOWAX® A227,
Evonik Degussa GmbH)
3重量份方解石
0.2重量份IRGANOX 1076 (十八烷基 3,5-二-(叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯, Ciba)
用于书籍粘结的热熔粘合剂
45.7重量份VESTOPLAST 408,
Evonik Degussa GmbH
30重量份根据实施例11的根据本发明改性的聚烯烃
5重量份DBTL母料(98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,2 质量%二月桂酸二丁基锡)
10重量份饱和烃树脂(例如ARKON P90)
7重量份聚烯烃蜡(例如LICOWAX PP230)
2重量份MSA接枝的聚丙烯蜡(例如LICOMONT TPAR504)
0.3重量份IRGANOX 1076 (十八烷基 3,5-二-(叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯, Ciba)
用于包装的热熔粘合剂(材料:聚丙烯)
44.7重量份部分结晶聚烯烃(例如VESTOPLAST®
828, Evonik Degussa GmbH)
40重量份根据实施例12的根据本发明改性的聚烯烃
5重量份DBTL母料(98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,2 质量%二月桂酸二丁基锡)
10重量份烃树脂(例如: ESCOREZ 1102, ExxonMonil
Chemical)
0.3重量份IRGANOX 1076 (十八烷基 3,5-二-(叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯, Ciba)
具有广泛应用形式的通用热熔粘合剂
84.7重量份根据实施例9的根据本发明改性的聚烯烃
5重量份DBTL母料(98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,2 质量%二月桂酸二丁基锡)
2重量份MSA接枝的聚丙烯共聚物(例如EXXELOR PO1015)
3重量份聚烯烃蜡(例如VESTOWAX A616, Evonik
Degussa GmbH)
5重量份烃树脂(例如: ESCOREZ 1102, ExxonMobil
Chemical)
0.3重量份IRGANOX 1076 (十八烷基 3,5-二-(叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯, Ciba)
用于镶边条(Kantenumleimung)的热熔粘合剂
24.7重量份根据实施例16的根据本发明改性的聚烯烃
5重量份DBTL母料(98 质量% VESTOPLAST
708, Evonik Degussa GmbH,2 质量%二月桂酸二丁基锡)
15重量份部分结晶聚烯烃VESTOPLAST 891,
Evonik Degussa GmbH
10重量份部分结晶聚烯烃VESTOPLAST 792,
Evonik Degussa GmbH
3重量份全同立构聚丙烯(例如SABIC PP 579S, Sabic)
2重量份MSA接枝的聚丙烯蜡(例如LICOMONT TPAR504)
12重量份氢化脂族烃树脂(例如EASTOTAC H-130)
4重量份芳族烃树脂(例如NOVARES TN150)
12重量份聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)共聚物(例如ELVAX210)
12重量份方解石
0.3重量份IRGANOX 1076 (十八烷基 3,5-二-(叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯, Ciba)
用于聚丙烯/聚乙烯的底漆(配方1)
80重量份二甲苯
20重量份根据实施例9的根据本发明改性的聚烯烃。
Claims (29)
1.经改性的聚烯烃,其中一种或多种硅烷接枝在该聚烯烃上,尚未改性的聚烯烃选自聚(乙烯-共-丙烯-共-1-丁烯),具有通过13C-NMR谱测量的50-75 质量%的丙烯含量,和通过13C-NMR谱测量的基于全部测得的乙烯含量最大2.5 质量%的聚(乙烯)三单元组含量,其中尚未改性的聚烯烃具有借助于差示量热法测量的至少9和最大20 J/g的熔融焓,至少96 质量%的在室温于二甲苯中的溶解性,和至少67 质量%的在室温于四氢呋喃中的溶解性。
2.权利要求1所述的经改性的聚烯烃,特征在于通过DSC测量,未改性聚烯烃的玻璃化转变温度为最大-20℃。
3.权利要求1或2的所述的聚烯烃,特征在于在190℃,改性的未交联聚烯烃的熔体粘度为1,000-75,000 mPa*s。
4.权利要求1或2所述的聚烯烃,特征在于借助于环球方法测量,改性的未交联聚烯烃的软化点为80-120℃。
5.权利要求1或2所述的聚烯烃,特征在于改性的未交联聚烯烃的针入度为10-40 *0.1 mm。
6.权利要求1或2所述的聚烯烃,特征在于在未交联状态,改性聚烯烃的拉伸强度为至少0.5 MPa。
7.权利要求1或2所述的聚烯烃,特征在于在拉伸试验中测量,在未交联状态,改性聚烯烃的断裂伸长率为至少75 %。
8.权利要求1或2所述的聚烯烃,特征在于所述一种或多种硅烷选自包括以下的组: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、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷和/或乙烯基甲基二丁氧基硅烷。
9.权利要求1或2所述的聚烯烃,特征在于通过X-射线荧光光谱测量,硅含量为至少0.3 质量%。
10.用于制备权利要求1所述的经改性的聚烯烃的方法,特征在于使聚烯烃与至少一种自由基引发剂和一种或多种硅烷接触,之后进行所述一种或多种硅烷在该聚烯烃上的接枝反应,该聚烯烃选自聚(乙烯-共-丙烯-共-1-丁烯),具有通过13C-NMR谱测量的至少50 质量%且最大75 质量%的丙烯含量,和通过13C-NMR谱测量的基于全部测得的乙烯含量最大2.5 质量%的聚(乙烯)三单元组含量,以及借助于差示量热法测量的9-20 J/g的熔融焓,该聚烯烃具有至少96 质量%的在室温于二甲苯中的溶解性,和至少60 质量%的在室温于四氢呋喃中的溶解性。
11.权利要求10所述的方法,特征在于所述一种或多种硅烷选自包括以下的组: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、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷和/或乙烯基甲基二丁氧基硅烷。
12.权利要求10或11所述的方法,特征在于所述一种或多种硅烷的接枝在溶液或熔体中进行。
13.权利要求10或11所述的方法,特征在于所述接枝在30-250℃的温度进行。
14.权利要求10或11所述的方法,特征在于在计量加入至少一种自由基引发剂的时刻,包含至少一种未经改性的聚烯烃的反应物料的温度高于计量加入的自由基引发剂的自加速分解温度。
15.权利要求1所述的经改性的聚烯烃用作或用于成型物料,用于保护性物料,用作或用于粘合剂,用于密封料,用于标记物料、涂覆物料、密封条幅或屋顶条幅,用作底漆或用于底漆制剂和/或粘结促进剂制剂和/或用于分散体、悬浮液或乳液的用途。
16.成型物料、保护性物料、粘合剂、密封料、标记物料、涂覆物料、密封条幅或屋顶条幅、底漆、底漆制剂、粘结促进剂制剂、分散体、悬浮液和/或乳液,它们包含一种或多种权利要求1的经改性的聚烯烃。
17.权利要求16所述的粘合剂,特征在于所述粘合剂是热熔粘合剂制剂。
18.权利要求16或17所述的粘合剂,特征在于所述粘合剂另外包含交联促进剂,无机和/或有机填料,无机和/或有机颜料,无机和/或有机、合成和/或天然的聚合物,无机和/或有机、合成和/或天然的纤维,无机和/或有机稳定剂,无机和/或有机阻燃剂,苯乙烯,蜡,一种或多种合成或天然油和/或UV活性物质。
19.权利要求16或17所述的粘合剂,特征在于所述粘合剂另外包含合成和/或天然树脂。
20.权利要求16或17所述的粘合剂,特征在于所述粘合剂另外包含基于乙烯、丙烯、丙烯腈、二烯烃和/或环状二烯烃的弹性体聚合物。
21.权利要求16或17所述的粘合剂,特征在于所述粘合剂另外包含树脂。
22.权利要求16或17所述的粘合剂,特征在于所述粘合剂另外包含非晶态聚(α-烯烃),具有极性基团的聚合物,基于乙烯、丁二烯、苯乙烯和/或异戊二烯的聚合物。
23.权利要求16所述的密封条幅,特征在于该密封条幅另外包含其它的聚合物、填料和/或沥青。
24.包含一种或多种权利要求1的经改性的聚烯烃的粘结料。
25.权利要求24所述的粘结料,特征在于所述粘结料是包装粘结料、卫生制品的粘结料、木材粘结料、玻璃表面的粘结料、标签粘结料、层压粘结料、地毯或人造草坪粘结料、鞋粘结料、压敏粘结料、书籍粘结料或织物粘结料。
26.权利要求25所述的粘结料,用于粘结地毯的绒头和长丝,特征在于使用20-1,500 g/m2的施加重量。
27.权利要求25所述的粘结料,用于人造草坪,特征在于通过粘结料粘结的长丝选自聚丙烯长丝、聚乙烯长丝、聚酰胺长丝、聚酯长丝或者所列出的塑料的混合长丝。
28.权利要求16所述的底漆制剂和/或粘结促进剂制剂,其包含一种或多种权利要求1所述的聚烯烃,特征在于其用于聚烯烃表面的处理。
29.权利要求16所述的分散体、悬浮液和/或乳液,其包含一种或多种权利要求1所述的聚烯烃,特征在于基于总制剂,聚合物的含量多于10 质量%。
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