CN103608174A - 多层流延膜 - Google Patents
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Abstract
包含核心层和密封层的多层聚合物膜,所述密封层包含丙烯共聚物组合物,所述丙烯共聚物组合物具有在3.0重量%到8.0重量%范围内的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,包含聚丙烯(A)和聚丙烯(B),重量比[(A)/(B)]为20/80到80/20,其中所述聚丙烯(A)具有等于或低于4.0重量%的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,并且所述丙烯共聚物(B)具有4.0重量%到20.0重量%的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃。
Description
本发明涉及新的包含具有良好光学和密封性质的密封层的未取向的多层聚合物膜以及其制造。
聚丙烯适宜于许多应用。例如,聚丙烯可应用于密封性质起重要作用的领域,如应用于食物包装工业。不论何种聚合物类型,聚合物必须至少满足所有希望的成品性质,并且另外必须易于加工,即必须经得起应力。然而成品性质和加工性质常以相互冲突的方式表现。
在许多情形下,当在欲密封的表面之间形成的封口仍较热的时候,将其放在负载之下。这意味着聚丙烯的热粘性质对于确保甚至在冷却之前就形成强密封至关重要。但不仅热粘强度应当相当高,而且热密封起始温度应当相当低。通过在较低温度下操作,有欲密封的制品不会暴露到高温中的益处。还有经济优点,这是因为较低温度当然对于生成和维持来说更便宜。此外,所有挤出产品都具有在其内可发生密封的窗口,即其中密封层变得部分熔融。传统上,此密封窗口一直相当窄,这意味着热密封工艺期间的温度控制是关键的。因此,会想要宽的密封窗口,这是因为在所述情形下,热密封期间的温度控制不那么重要。
另外,所用聚丙烯的熔融温度应当相当高,以避免在膜材料制造期间粘着和阻塞。
最后,对于许多应用来说,膜材料还应当具有良好光学性质。
因此,本发明的一个目的是提供使本领域技术人员能够制备具有高的热粘强度、低的密封起始温度(SIT)、宽的加工窗口、低的粘着性和良好光学性质的多层聚合物膜的材料。
本发明的发现是提供包含核心层(CL)和密封层(SL)的多层膜,所述密封层包含具有相当高共聚单体含量的丙烯共聚物组合物(P),所述共聚单体是长链α-烯烃,并且所述丙烯共聚物组合物(P)包含两个不同部分,所述部分在共聚单体含量方面不同。
因此,在第一实施方案中,本发明涉及多层聚合物膜,优选地涉及未取向的多层聚合物膜,其包含
(a)核心层(CL),其选自聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚烯烃(PO)及其混合物,和
(b)密封层(SL),所述密封层(SL)包含丙烯共聚物组合物(P),所述丙烯共聚物组合物(P)
(c1)具有在3.0重量%到8.0重量%范围内的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,
(c2)包含聚丙烯(A)和聚丙烯(B),重量比[(A)/(B)]为20/80到80/20、优选地25/75到75/25、更优选地30/70到70/30、仍更优选地35/65到50/50,
其中
·所述聚丙烯(A)具有等于或低于4.0重量%的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,并且
·所述丙烯共聚物(B)具有4.0重量%到20.0重量%的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃。
作为替代方案(第二实施方案),本发明可定义为多层聚合物膜、优选地未取向的多层聚合物膜,其包含
(a)核心层(CL),其选自聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚烯烃(PO)及其混合物,和
(b)密封层(SL),
所述密封层(SL)包含丙烯共聚物组合物(P),所述丙烯共聚物组合物(P)具有
(c1)在3.0重量%到8.0重量%范围内的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,
(c2)通过差示扫描量热法(DSC)确定的至少135℃的熔融温度Tm,和
(c3)等于或低于112℃、优选地等于或低于110℃的热密封起始温度(SIT)。
术语“未取向的”应指示多层聚合物膜没有如同双轴取向的膜或吹塑膜一样在维度上进行拉伸。因此,优选地,多层聚合物膜,即多层聚合物膜的聚合物层未经双轴拉伸或单轴拉伸。因此,应了解,多层聚合物膜未经拉伸。因此,特别优选地,多层聚合物膜的所有聚合物层都是在流延膜生产线上挤出的。因此,在一个特定方面,本发明涉及多层聚合物流延膜、即未取向的多层聚合物流延膜。
已出人意料地发现,这样的多层聚合物膜具有低的热密封起始温度(SIT)、宽的密封窗口、高的热粘强度和良好的光学性质(参见实例部分)。
在下文中,更详细地定义本发明。
根据本发明的多层聚合物膜包含核心层(CL)和至少一个密封层(SL)。因此,所述多层聚合物膜可包含其它层,如外层(OL)和/或金属层(ML)。在挤出聚合物层、特别是核心层(CL)、密封层(SL)和任选地外层(OL)之后,施加金属层(ML)。
在一个优选实施方案中,多层聚合物膜包含至少三个层,即至少一个核心层(CL)和两个密封层(SL)(即第一密封层(SL)和第二密封层(SL)),其中多层聚合物膜具有第一密封层(SL)–核心层(CL)–第二密封层(SL)的叠置顺序。因此,在一个优选实施方案中,所述(两个)密封层直接与核心层(CL)共挤出。因此,在一个特定的优选实施方案中,多层聚合物膜由两个密封层(SL)和一个核心层(CL)组成,其具有第一密封层(SL)–核心层(CL)–第二密封层(SL)的叠置顺序。第一密封层(SL)和第二密封层(SL)可在化学上不同或相同。在一个实施方案中,第一密封层(SL)和第二密封层(SL)在化学上相同。
在另一个优选实施方案中,多层聚合物膜包含至少三个层,即核心层(CL)、密封层(SL)和金属层(ML),其中密封层(SL)定位,即接合于核心层(CL)的一侧(表面)上,并且金属层(ML)定位,即接合于核心层(CL)的另一侧(表面)上。因此,多层聚合物膜具有密封层(SL)–核心层(CL)–金属层(ML)的叠置顺序。优选地,密封层(SL)与核心层(CL)共挤出,然后使核心层(CL)金属化,从而获得金属层(ML)。
在另一个优选实施方案中,多层聚合物膜包含至少三个层,即核心层(CL)、密封层(SL)和外层(OL),其中密封层(SL)定位,即接合于核心层(CL)的一侧(表面)上,并且外层(OL)定位,即接合于核心层(CL)的另一侧(表面)上。因此,多层聚合物膜具有密封层(SL)–核心层(CL)–外层(OL)的叠置顺序。优选地,密封层(SL)和外层(OL)是与核心层(CL)共挤出。
核心层(CL)的厚度优选地在5μm到500μm范围内、更优选地在20μm到100μm范围内。
优选地,密封层(SL)的厚度明显小于核心层(CL)的厚度并且明显小于整个多层聚合物膜的厚度。在一个实施方案中,密封层(SL)的厚度明显较小,通常小于核心层(CL)的厚度的20%。因此,应了解,密封层(SL)具有在0.5μm到30μm范围内、更优选地在2μm到15μm范围内的厚度。
外层(OL),如果存在,可具有在2μm到50μm范围内、更优选地在2μm到20μm范围内的厚度。
优选地,通过共挤出获得多层聚合物膜。挤出层合可在流延膜生产线上完成。在下文中更详细地描述用于制备本发明多层膜的一种尤其优选的工艺。
本文所用的短语“核心层”虽然前面没有数量词限定但是可以指形成多层聚合物膜的核心的一个或更多个层,如2个到5个层,即2个、3个、4个或5个层。核心层(CL)通常会由选自聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酯(如聚(对苯二甲酸乙二醇酯))、聚烯烃(PO)及其混合物的聚合物形成,所述聚合物具有希望的性质或特性,例如良好刚性或阻隔性。因此,特别优选地,核心层(CL)是聚烯烃(PO)、更优选地聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、仍更优选地丙烯共聚物(C-PP)或丙烯均聚物(H-PP),后者为优选的。在丙烯共聚物的情形下,所述共聚物优选地具有介于0.1重量%与5重量%之间的共聚单体含量,所述共聚单体是乙烯和/或C4到C8α-烯烃、优选地乙烯、1-丁烯或1-己烯。
在一个优选实施方案中,核心层(CL)的聚丙烯(PP)、优选地丙烯均聚物(H-PP)具有根据ISO1133测量的在1.0克/10分钟到15.0克/10分钟范围内、更优选地在1.0克/10分钟到10.0克/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2(230℃)。
聚丙烯(PP)、更优选地丙烯均聚物(H-PP)的通过差示扫描量热法(DSC)确定的熔融温度Tm是至少150℃、优选地至少155℃、更优选地在150℃到166℃范围内、如在160℃到164℃范围内。
外层(OL),如果存在,优选地为聚烯烃(PO)。外层(OL)的聚烯烃(PO)可与核心层(CL)的聚烯烃(PO)相同或不同。因此,关于用作外层(OL)的优选聚烯烃(PO),参见上文针对用作核心层(CL)的聚烯烃(PO)所提供的信息。在一个实施方案中,外层(OL)是聚酰胺、聚酯、聚乙烯醇、聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。
在一个实施方案中,核心层(CL)和外层(OL)的聚烯烃(PO)是相同的,更优选地为如上文所定义的丙烯均聚物(H-PP)。
作为另一要求,多层聚合物膜的密封层(SL)必须包含丙烯共聚物组合物(P)。在一个优选实施方案中,密封层(SL)包含丙烯共聚物组合物(P)作为唯一的聚合物组分。因此,优选地,密封层(SL)内丙烯共聚物组合物(P)的量是至少70重量%、更优选地至少80重量%、仍更优选地至少90重量%、仍再更优选地至少95重量%、如至少99重量%。在一个优选实施方案中,密封层(SL)由丙烯共聚物组合物(P)构成。
根据本发明的丙烯共聚物组合物(P)的特征为相当高的共聚单体含量。本发明的“共聚单体”是与丙烯不同的可聚合单元。因此,本发明的丙烯共聚物组合物(P)应具有至少2.5重量%、更优选地至少3.0重量%、更优选地至少3.3重量%、仍更优选地至少3.5重量%、如至少3.8重量%的共聚单体含量。因此优选地,本发明的丙烯共聚物组合物(P)具有在2.0重量%到10.0重量%范围内、更优选地在3.0重量%到8.0重量%范围内、仍更优选地在3.2重量%到7.5重量%范围内、仍更优选地在3.3重量%到7.5重量%范围内、如在3.5重量%到6.5重量%范围内的共聚单体含量。
在一个优选实施方案中,密封层(SL)内共聚单体的量与丙烯共聚物组合物(P)的相同。
丙烯共聚物组合物(P)的共聚单体是C5到C12α-烯烃、例如1-己烯和/或1-辛烯。本发明的丙烯共聚物组合物(P)可含有一种以上类型的共聚单体。因此,本发明的丙烯共聚物组合物(P)可含有一种、两种或三种不同的共聚单体,所述共聚单体选自C5α-烯烃、C6α-烯烃、C7α-烯烃、C8α-烯烃、C9α-烯烃、C10α-烯烃、C11α-烯烃和C12α-烯烃。然而优选地,丙烯共聚物组合物(P)仅含有一种类型的共聚单体。优选地,丙烯共聚物组合物(P)除丙烯以外仅包含1-己烯和/或1-辛烯。在一个尤其优选的实施方案中,丙烯共聚物组合物(P)的共聚单体仅为1-己烯。
本发明的丙烯共聚物组合物(P)以及丙烯共聚物(B)和丙烯共聚物(C-A)优选地为无规丙烯共聚物。术语“无规共聚物”必须优选地根据IUPAC(PureAppl.Chem.,第68卷,第8册,第1591-1595页,1996)来理解。优选地,共聚单体二单元组(如1-己烯二单元组)的摩尔浓度符合如下关系式:
[HH]<[H]2
其中
[HH]是所述聚合物中相邻共聚单体单元如相邻1-己烯单元的摩尔分数,并且
[H]是总共聚单体单元如总1-己烯单元的摩尔分数。
优选地,如下文所详定义的丙烯共聚物组合物(P)以及丙烯共聚物(C-A)和丙烯共聚物(B)是全同立构的。因此,应了解,丙烯共聚物组合物(P)、丙烯共聚物(C-A)和丙烯共聚物(B)具有相当高的全同立构三单元组浓度,即高于90%、更优选地高于92%、仍更优选地高于93%并且再更优选地高于95%,如高于97%。
分子量分布(MWD)是聚合物中分子的数量与各个链长度之间的关系。分子量分布(MWD)是表示为重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比率。数均分子量(Mn)是聚合物的平均分子量,表示为每个分子量范围内的分子数量对分子量的图的一阶矩。实际上,其是所有分子的总分子量除以分子数量。相应地,重均分子量(Mw)是在每个分子量范围内的聚合物的重量对分子量的图的一阶矩。
数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)以及分子量分布(MWD)是通过尺寸排阻色谱法(SEC)使用具有在线粘度计的Waters Alliance GPCV2000仪器来确定的。烘箱温度是140℃。使用三氯苯作为溶剂(ISO16014)。
因此,优选地,本发明的丙烯共聚物组合物(P)具有100千克/摩尔到700千克/摩尔、更优选地150千克/摩尔到400千克/摩尔的重均分子量(Mw)。
聚丙烯的数均分子量(Mn)优选地在25千克/摩尔到200千克/摩尔范围内、更优选地30千克/摩尔到150千克/摩尔。
此外应了解,根据ISO16014测量的分子量分布(MWD)是至少2.5、优选地至少3、更优选地2.5到8、更优选地3到5。
另外,优选地,本发明的丙烯共聚物组合物(P)具有在特定范围内所给出的熔体流动速率(MFR)。在2.16kg的负荷和230℃下(ISO1133)测量的熔体流动速率表示为MFR2。因此,优选地,在本发明中,丙烯共聚物组合物(P)具有根据ISO1133测量的在2.0克/10分钟到50.0克/10分钟范围内、更优选地在3.0克/10分钟到25.0克/10分钟范围内、仍更优选地在3.0克/10分钟到20.0克/10分钟范围内、再仍更优选地在4.0克/10分钟到15.0克/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2。
在一个优选实施方案中,密封层(SL)的分子量分布(MWD)、重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)和熔体流动速率(MFR)与上文所指示的丙烯共聚物组合物(P)的相同。
如上文所提及的,多层聚合物膜应尤其适于包装工业。因此,期望良好密封性质,如相当低的热密封起始温度(SIT)和宽的密封窗口以及低的粘着性。
因此,优选地,密封层(SL)并且因此还有丙烯共聚物组合物(P)具有不超过115℃、更优选地等于或低于110℃、仍更优选地在90℃到115℃范围内、再更优选地在93℃到等于或低于110℃范围内的热密封起始温度(SIT)。
作为替代方案或另外,多层聚合物膜具有不超过115℃、更优选地等于或低于110℃、仍更优选地在90℃到115℃范围内、再更优选地在93℃到等于或低于110℃范围内的热密封起始温度(SIT)。
此外,应了解,密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)具有宽的热密封范围。因此,优选地,密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)具有至少20℃、更优选地至少25℃、再更优选地至少28℃、仍更优选地在20℃到50℃范围内、仍再更优选地在25℃到45℃范围内的热密封范围。热密封范围定义为热密封终止温度(SET)[℃]与热密封起始温度(SIT)[℃]之差,[(SET)–(SIT)]。
作为替代方案或另外,多层聚合物膜具有至少20℃、更优选地至少25℃、再更优选地至少28℃、仍更优选地在20℃到50℃范围内、仍再更优选地在25℃到45℃范围内的热密封范围。
但不仅热密封起始温度(SIT)应相当低,而且熔融温度(Tm)应相当高。因此,熔融温度(Tm)与热密封起始温度(SIT)之差应相当高。因此,优选地,密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)满足式(I)、更优选地式(Ia)、仍更优选地式(Ib),
Tm–SIT≥22℃ (I)
Tm–SIT≥24℃ (Ia)
Tm–SIT≥27℃ (Ib)
其中
Tm是密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)的熔融温度(以摄氏度[℃]给出),
SIT是密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)的热密封起始温度(SIT)(以摄氏度[℃]给出)。
密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)的根据ISO11357-3测量的熔融温度(Tm)优选地为至少125.0℃、更优选地至少128℃、仍更优选地至少135℃、如至少140℃。因此,特别应了解,密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)的根据ISO11357-3测量的熔融温度(Tm)在120℃到155℃范围内、更优选地在122℃到150℃范围内、仍更优选地在125℃到155℃范围内、仍再更优选地在120℃到150℃范围内、如在125℃到150℃范围内。
另外,应了解,本发明的密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)具有根据ISO11357-3测量的至少88℃、更优选地至少90℃的结晶温度(Tc)。因此,密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)优选地具有根据ISO11357-3测量的在88℃到115℃范围内、更优选地在90℃到110℃范围内的结晶温度(Tc)。
另外,密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)可通过二甲苯冷可溶物(XCS)含量来定义。因此,密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)的优选特征为低于25.0重量%、更优选地低于22.0重量%、再更优选地等于或低于20.0重量%、仍更优选地低于16.0重量%的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。因此,特别地,应了解,本发明的密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)具有在0.5重量%到25.0重量%范围内、更优选地在0.5重量%到20.0重量%范围内、再更优选地在0.5重量%到16.0重量%范围内的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。
二甲苯冷可溶物(XCS)的量另外指示,密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)优选地不含任何弹性体聚合物组分、如乙烯丙烯橡胶。换句话说,密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)应不是多相聚丙烯,即其中由分散有弹性体相的聚丙烯基体组成的体系。这样的体系的特征为相当高的二甲苯冷可溶物含量。因此,在一个优选实施方案中,丙烯共聚物组合物(P)包含聚丙烯(A)和丙烯共聚物(B)作为仅有的聚合物组分。
与二甲苯冷可溶物(XCS)类似,己烷热可溶物(HHS)指示聚合物中具有低结晶度并且在50℃可溶于己烷的部分。
因此,优选地,密封层(SL)和/或丙烯共聚物组合物(P)具有根据FDA177.1520测量的不超过2.5重量%、更优选地不超过2.0重量%、如不超过1.5重量%的己烷热可溶物(HHS)。
本发明的丙烯共聚物组合物(P)进一步通过其存在的聚合物部分来定义。因此,本发明的丙烯共聚物组合物(P)至少包含两个部分,即聚丙烯(A)和丙烯共聚物(B),优选地由其组成。进一步地,聚丙烯(A)优选地为贫共聚单体部分,而丙烯共聚物(B)是富共聚单体部分。
因此,应了解,聚丙烯(A)具有等于或低于5.0重量%、更优选地等于或低于4.0重量%的共聚单体含量。因此,聚丙烯(A)可以为丙烯均聚物(H-A)或丙烯共聚物(C-A)。
本发明中所用的表述均聚物涉及由至少99.5重量%、更优选地至少99.8重量%的丙烯单元组成的聚丙烯。在一个优选实施方案中,仅可检测到丙烯均聚物中的丙烯单元。
如果聚丙烯(A)是丙烯共聚物(C-A),则共聚单体含量在0.2重量%到等于或低于5.0重量%范围内、优选地在0.5重量%到等于或低于4.0重量%范围内。更优选地,丙烯共聚物(C-A)是无规丙烯共聚物。丙烯共聚物(C-A)的共聚单体是C5到C12α-烯烃,更优选地,丙烯共聚物(C-A)的共聚单体选自C5α-烯烃、C6α-烯烃、C7α-烯烃、C8α-烯烃、C9α-烯烃、C10α-烯烃、C11α-烯烃和C12α-烯烃,仍更优选地,丙烯共聚物(C-A)的共聚单体是1-己烯和/或1-辛烯。丙烯共聚物(C-A)可含有一种以上类型的共聚单体。因此,本发明的丙烯共聚物(C-A)可含有一种、两种或三种不同的共聚单体。然而优选地,丙烯共聚物(C-A)仅含有一种类型的共聚单体。优选地,丙烯共聚物(C-A)除丙烯以外仅包含1-己烯和/或1-辛烯。在一个尤其优选的实施方案中,丙烯共聚物(C-A)的共聚单体仅为1-己烯。
因此,在一个优选实施方案中,丙烯共聚物(C-A)是丙烯与仅1-己烯的丙烯共聚物,其中1-己烯含量在0.2重量%到5.0重量%范围内、优选地在0.5重量%到等于或低于4.0重量%范围内。
丙烯共聚物(B)优选地具有高于聚丙烯(A)的共聚单体含量。因此,丙烯共聚物(B)具有等于或超过2.5重量%到20.0重量%、更优选地等于或超过3.0到15.0重量%、仍更优选地等于或超过4.0到10.0重量%的共聚单体含量。
更优选地,丙烯共聚物(B)为无规丙烯共聚物。
丙烯共聚物(B)的共聚单体是C5到C12α-烯烃,更优选地,丙烯共聚物(B)的共聚单体选自C5α-烯烃、C6α-烯烃、C7α-烯烃、C8α-烯烃、C9α-烯烃、C10α-烯烃、C11α-烯烃和C12α-烯烃,仍更优选地,丙烯共聚物(B)的共聚单体是1-己烯和/或1-辛烯。丙烯共聚物(B)可含有一种以上类型的共聚单体。因此,本发明的丙烯共聚物(B)可含有一种、两种或三种不同的共聚单体。然而,优选地,丙烯共聚物(B)仅含有一种类型的共聚单体。优选地,丙烯共聚物(B)除丙烯以外仅包含1-己烯和/或1-辛烯。在一个尤其优选的实施方案中,丙烯共聚物(B)的共聚单体仅为1-己烯。
因此,在一个优选实施方案中,丙烯共聚物(C-A)是丙烯与仅1-己烯的丙烯共聚物,其中1-己烯含量在0.2重量%到5.0重量%范围内、优选地在0.5重量%到等于或低于4.0重量%范围内。
丙烯共聚物(B)优选地具有高于聚丙烯(A)的共聚单体含量。因此,丙烯共聚物(B)具有等于或超过2.5重量%到20.0重量%、更优选地等于或超过3.0到15.0重量%、仍更优选地等于或超过4.0到12.0重量%的共聚单体含量。
更优选地,丙烯共聚物(B)为无规丙烯共聚物。
丙烯共聚物(B)的共聚单体是C5到C12α-烯烃,更优选地,丙烯共聚物(B)的共聚单体选自C5α-烯烃、C6α-烯烃、C7α-烯烃、C8α-烯烃、C9α-烯烃、C10α-烯烃、C11α-烯烃和C12α-烯烃,仍更优选地,丙烯共聚物(B)的共聚单体是1-己烯和/或1-辛烯。丙烯共聚物(B)可含有一种以上类型的共聚单体。因此,本发明的丙烯共聚物(B)可含有一种、两种或三种不同的共聚单体。然而,优选地,丙烯共聚物(B)仅含有一种类型的共聚单体。优选地,丙烯共聚物(B)除丙烯以外仅包含1-己烯和/或1-辛烯。在一个尤其优选的实施方案中,丙烯共聚物(B)的共聚单体仅为1-己烯。
因此,在一个优选实施方案中,丙烯共聚物(B)是丙烯与仅1-己烯的丙烯共聚物,其中1-己烯含量在等于或超过2.5重量%到20.0重量%、更优选地等于或超过3.0重量%到15.0重量%、仍更优选地等于或超过4.0重量%到12.0重量%范围内。
特别优选地,丙烯共聚物(C-A)与丙烯共聚物(B)的共聚单体是相同的。因此,在一个优选实施方案中,本发明的丙烯共聚物组合物(P)包含,优选地仅包含丙烯共聚物(C-A)和丙烯共聚物(B),在两种聚合物中所述共聚单体仅为1-己烯。
在另一个优选实施方案中,本发明的丙烯共聚物组合物(P)包含,优选地仅包含丙烯均聚物(H-A)和丙烯共聚物(B),其中丙烯共聚物(B)的共聚单体选自C5α-烯烃、C6α-烯烃、C7α-烯烃、C8α-烯烃、C9α-烯烃、C10α-烯烃、C11α-烯烃和C12α-烯烃,优选地,丙烯共聚物(B)的共聚单体是1-己烯和/或1-辛烯,更优选地,丙烯共聚物(B)的共聚单体仅为1-己烯。
如上文所提及的,聚丙烯(A)优选地为贫共聚单体部分,而丙烯共聚物(B)是富共聚单体部分。因此,聚丙烯(A)中的共聚单体含量与丙烯共聚物(B)的共聚单体含量相比较低。因此,应了解,丙烯共聚物组合物(P)和聚丙烯(A)一起满足关系式[com(P)-com(A)]为至少1.0、即在1.0到6.0范围内、更优选地在1.0到4.5范围内、仍更优选地在1.5到4.0范围内,
其中
com(A)是以重量百分比[重量%]给出的聚丙烯(A)的共聚单体含量,
com(P)是以重量百分比[重量%]给出的丙烯共聚物组合物(P)的共聚单体含量。
如果聚丙烯(A)是如上文所定义的丙烯共聚物(C-A),则该式是特别适用的。
本发明的一个重要方面在于,丙烯共聚物组合物(P)的聚丙烯(A)和丙烯共聚物(B)在共聚单体含量方面不同。另外,丙烯共聚物组合物(P)的聚丙烯(A)和丙烯共聚物(B)还可在熔体流动速率方面不同。因此,比率MFR(A)/MFR(P)等于或低于1.0、更优选地等于或低于0.70、再更优选地等于或低于0.60、仍更优选地等于或低于0.55,
其中
MFR(A)是聚丙烯(A)的根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃)[克/10分钟],
MFR(P)是丙烯共聚物组合物(P)的根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃)[克/10分钟]。
此外,应了解,聚丙烯(A)具有根据ISO1133测量的至少0.5克/10分钟、更优选地至少1.5克/10分钟、仍更优选地在1.0克/10分钟到8.0克/10分钟范围内、仍更优选地在1.5克/10分钟到7.0克/10分钟范围内、再更优选地在2.0克/10分钟到5.0克/10分钟范围内、如在2.5克/10分钟到5.0克/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2(230℃)。
由于高的熔体流动速率指示低的分子量,因此,应了解,聚丙烯(A)具有低于450千克/摩尔、仍更优选地低于400千克/摩尔、再更优选地在150千克/摩尔到低于450千克/摩尔范围内、如在180千克/摩尔到400千克/摩尔范围内的重均分子量(Mw)。
此外,聚丙烯(A)优选地具有低于2.5重量%、更优选地低于2.0重量%、仍更优选地在0.3重量%到2.5重量%范围内、再更优选地在0.3重量%到2.0重量%范围内的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。特别优选地,丙烯共聚物(A)具有低于丙烯共聚物(B)的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。
丙烯共聚物组合物(P)可含有本领域已知的添加剂,如抗氧化剂、成核剂、爽滑剂和抗静电剂。聚合物分数、优选地聚丙烯(A)和丙烯共聚物(B)分数的总和是至少90重量%、更优选地至少95重量%、仍更优选地至少98重量%、如至少99重量%。
在下文中,更详细地定义多层膜的制备。
用于核心层(CL)的聚合物为本领域已知的,并且并非本发明的中心。典型市售聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚烯烃(PO)(如丙烯均聚物(H-PP))可用于核心层(CL)。
丙烯共聚物组合物(P)优选地是通过包含至少两个串联连接的反应器的序列聚合工艺获得的,其中所述工艺包括下列步骤:
(A)在为浆料反应器(SR)、优选地环式反应器(LR)的第一反应器(R-1)中,使丙烯和任选地至少一种C5到C12α-烯烃、优选地1-己烯聚合,从而获得如本发明中所定义的聚丙烯(A),
(B)将第一反应器的所述聚丙烯(A)和未反应的共聚单体转移到为气相反应器(GPR-1)的第二反应器(R-2)中,
(C)将丙烯和至少一种C5到C12α-烯烃进料到所述第二反应器(R-2),
(D)在所述第二反应器(R-2)中并在所述第一聚丙烯(A)的存在下,使丙烯和至少一种C5到C12α-烯烃聚合,从而获得如本发明中所定义的丙烯共聚物(B),所述聚丙烯(A)和所述丙烯共聚物(B)形成如本发明中所定义的丙烯共聚物组合物(P),
其中进一步地
在第一反应器(R-1)和第二反应器(R-2)中,在固体催化剂体系(SCS)的存在下发生聚合,所述固体催化剂体系(SCS)包含
(i)式(I)的过渡金属化合物
Rn(Cp’)2MX2 (I)
其中
“M”是锆(Zr)或铪(Hf),
每个“X”独立地为单价阴离子σ-配体,
每个“Cp’”是独立地选自经取代的环戊二烯基、经取代的茚基、经取代的四氢茚基和经取代的或未经取代的芴基的环戊二烯基型有机配体,所述有机配体配位到过渡金属(M),
“R”是连接所述有机配体(Cp’)的二价桥连基团,
“n”是1或2、优选为1,和
(ii)任选地包含周期表(IUPAC)的第13族的元素(E)的助催化剂(Co)、优选地包含Al的化合物的助催化剂(Co)。
关于丙烯共聚物组合物(P)、聚丙烯(A)和丙烯共聚物(B)的定义,参照上文所给的定义。
术语“序列聚合工艺”指示丙烯共聚物组合物(P)是在至少两个串联连接的反应器中制备。因此,本发明工艺的决定性方面是丙烯共聚物组合物(P)在两个不同反应器中的制备。因此,本发明工艺至少包含第一反应器(R-1)和第二反应器(R-2)。在一个特定实施方案中,本发明工艺由两个聚合反应器(R-1)和(R-2)组成。术语“聚合反应器”应指示发生主要聚合。因此,如果所述工艺由两个聚合反应器组成,则此定义不排除如下选择:总体工艺包含例如在预聚合反应器中的预聚合步骤。鉴于主要聚合反应器,术语“由……组成”仅为封闭式表达方式。
第一反应器(R-1)优选地为浆料反应器(SR),并且可以为以本体或浆料形式操作的任何连续或简单间歇搅拌槽式反应器或环式反应器。本体意指在包含至少60%(重量/重量)、优选地100%单体的反应介质中的聚合。根据本发明,浆料反应器(SR)优选地为(本体)环式反应器(LR)。
第二反应器(R-2)和任何后续反应器优选地为气相反应器(GPR)。这样的气相反应器(GPR)可为任何机械混合或流化床反应器。优选地,气相反应器(GPR)包含气体速度为至少0.2米/秒的机械搅动式流化床反应器。因此,应了解,气相反应器为优选地具有机械搅拌器的流化床型反应器。
每个反应器中的条件(温度、压力、反应时间、单体进料)取决于在本领域技术人员的知识内的所希望的产物。如上文已指示的,第一反应器(R-1)优选地为浆料反应器(SR)、如环式反应器(LR),而第二反应器(R-2)优选地为气相反应器(GPR-1)。后续反应器,如果存在,也优选地为气相反应器(GPR)。
多峰聚合物可根据描述于例如WO92/12182、EP0887379和WO98/58976中的几种工艺来制备。这些文件的内容以引用的方式包括于本文。
优选地,在本发明用于制备如上文所定义的丙烯共聚物组合物(P)的工艺中,用于步骤(A)的第一反应器(R-1),即浆料反应器(SR)如环式反应器(LR)的条件可以为如下:
-温度在40℃到110℃范围内、优选地在60℃与100℃之间、70℃到90℃,
-压力在20巴到80巴范围内、优选地介于40巴到70巴之间,
-可添加氢以本身已知的方式控制摩尔质量。
然后,将来自步骤(A)的反应混合物转移到第二反应器(R-2),即气相反应器(GPR-1),即步骤(D),其中步骤(D)中的条件优选地为如下:
-温度在50℃到130℃范围内、优选地介于60℃与100℃之间,
-压力在5巴到50巴范围内、优选地介于15巴到40巴之间,
-可添加氢以本身已知的方式控制摩尔质量。
停留时间在两个反应器区域中可以有所不同。
在用于制备丙烯共聚物组合物(P)的工艺的一个实施方案中,本体反应器例如环式中的停留时间在0.2小时到4小时、例如0.3小时到1.5小时范围内,并且气相反应器中的停留时间通常会为0.2小时到6.0小时、如0.5小时到4.0小时。
根据需要,可以以已知方式在超临界条件下在第一反应器(R-1)中,即在浆料反应器(SR)中,如在环式反应器(LR)中和/或以凝结模式在气相反应器(GPR-1)中实现聚合。
其它气相反应器(GPR)(如果存在)中的条件与第二反应器(R-2)类似。
本发明工艺还可涵盖在第一反应器(R-1)中的聚合之前的预聚合。预聚合可在第一反应器(R-1)中实施,然而优选地,在单独的反应器,即所谓的预聚合反应器中进行预聚合。
在一个特定实施方案中,固体催化剂体系(SCS)具有根据ASTM4641测量的小于1.40ml/g的孔隙度和/或根据ASTM D3663测量的低于25m2/g的表面积。
优选地,固体催化剂体系(SCS)具有低于15m2/g、再仍低于10m2/g并且最优选的低于5m2/g的表面积,5m2/g是最低测量限。本发明的表面积是根据ASTM D3663(N2)测量的。
作为替代方案或另外,应了解,固体催化剂体系(SCS)具有小于1.30ml/g并且更优选地小于1.00ml/g的孔隙度。已根据ASTM4641(N2)测量孔隙度。在另一个优选实施方案中,当利用根据ASTM4641(N2)应用的方法确定时,孔隙度是检测不到的。
另外,固体催化剂体系(SCS)通常具有不超过500μm、即优选地在2μm到500μm范围内、更优选地5μm到200μm的平均粒径。特别优选地,平均粒径低于80μm,仍更优选地低于70μm。平均粒径的优选范围是5μm到70μm或甚至10μm到60μm。
如上所述,过渡金属(M)是锆(Zr)或铪(Hf),优选地锆(Zr)。
术语“σ-配体”在整个说明中以已知方式理解,即通过σ键键合到金属的基团。因此,阴离子配体“X”可独立地为卤素或选自R’、OR’、SiR’3、OSiR’3、OSO2CF3、OCOR’、SR’、NR’2或PR’2基团,其中R’独立地为氢、直链或支化、环状或非环状C1到C20烷基、C2到C20烯基、C2到C20炔基、C3到C12环烷基、C6到C20芳基、C7到C20芳基烷基、C7到C20烷基芳基、C8到C20芳基烯基,其中R’基团可任选地含有一个或更多个属于第14族到第16族的杂原子。在一个优选实施方案中,阴离子配体“X”是相同的,并且为卤素(如Cl)或甲基或苄基。
优选的单价阴离子配体为卤素、特别是氯(Cl)。
经取代的环戊二烯基型配体可具有一个或更多个选自以下的取代基:卤素;烃基,例如C1到C20烷基、C2到C20烯基、C2到C20炔基、C3到C20环烷基(如经C1到C20烷基取代的C5到C20环烷基)、C6到C20芳基、经C5到C20环烷基取代的C1到C20烷基(其中环烷基残基是经C1到C20烷基取代的)、C7到C20芳基烷基、在环部分含有1个、2个、3个或4个杂原子的C3到C12环烷基、C6到C20-杂芳基、C1到C20-卤代烷基;-SiR’’3;-SR’’;-PR’’2或-NR’’2,每个R’’独立地为氢或烃基(例如C1到C20烷基、C1到C20烯基、C2到C20炔基、C3到C12环烷基或C6到C20芳基),或例如在-NR’’2的情形下,两个取代基R’’可连同其所附接的氮原子一起形成环、例如五元或六元环。
此外,式(I)的“R”优选地为1个到4个原子的桥,这样的原子独立地为碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)或氧(O)原子,其中每个桥原子可独立携带取代基,例如C1到C20-烃基、三(C1到C20-烷基)硅烷基、三(C1到C20-烷基)硅氧基,并且更优选地“R”为单原子桥,例如-SiR’’’2-,其中每个R’’’独立地为C1到C20-烷基、C2到C20-烯基、C2到C20-炔基、C3到C12环烷基、C6到C20-芳基、烷基芳基或芳基烷基或三(C1到C20烷基)硅烷基残基-例如三甲基硅烷基-,或两个R’’’可以是包括Si桥连原子的环体系的一部分。
在一个优选实施方案中,过渡金属化合物具有式(II)
其中
M是锆(Zr)或铪(Hf)、优选地锆(Zr),
X是以σ-键键合到金属“M”的配体,优选地是上文针对式(I)定义的那些,
优选地氯(Cl)或甲基(CH3),前者尤其优选,
R1彼此相同或不同、优选地彼此相同,并且选自直链饱和C1到C20烷基、直链不饱和C1到C20烷基、支化饱和C1-C20烷基、支化不饱和C1到C20烷基、C3到C20环烷基、C6到C20芳基、C7到C20烷基芳基和C7到C20芳基烷基,任选地含有一个或更多个周期表(IUPAC)中第14族到第16族的杂原子,
优选地彼此相同或不同、优选地相同,并且是C1到C10直链或支化烃基,更优选地彼此相同或不同、优选地相同,并且是C1到C6直链或支化烷基,
R2到R6彼此相同或不同,并且选自氢、直链饱和C1-C20烷基、直链不饱和C1-C20烷基、支化饱和C1-C20烷基、支化不饱和C1-C20烷基、C3-C20环烷基、C6-C20芳基、C7-C20烷基芳基和C7-C20芳基烷基,任选地含有一个或更多个周期表(IUPAC)中第14族到第16族的杂原子,
优选地彼此相同或不同并且是C1到C10直链或支化烃基,
更优选地彼此相同或不同并且是C1到C6直链或支化烷基,
R7和R8彼此相同或不同,并且选自氢、直链饱和C1到C20烷基、直链不饱和C1到C20烷基、支化饱和C1到C20烷基、支化不饱和C1到C20烷基、C3到C20环烷基、C6到C20芳基、C7到C20烷基芳基、C7到C20芳基烷基,任选地含有一个或更多个周期表(IUPAC)中第14族到第16族的杂原子,SiR10 3、GeR10 3、OR10、SR10和NR10 2,
其中
R10选自直链饱和C1-C20烷基、直链不饱和C1到C20烷基、支化饱和C1到C20烷基、支化不饱和C1到C20烷基、C3到C20环烷基、C6到C20芳基、C7到C20烷基芳基和C7到C20芳基烷基(任选地含有一个或更多个元素周期表中第14族到第16族的杂原子(IUPAC)),
和/或
R7和R8任选地与其所附接的茚基碳一起为C4到C20碳环体系、优选地C5环的一部分,任选地一个碳原子可被氮、硫或氧原子替代,
R9彼此相同或不同,并且选自氢、直链饱和C1到C20烷基、直链不饱和C1到C20烷基、支化饱和C1到C20烷基、支化不饱和C1到C20烷基、C3到C20环烷基、C6到C20芳基、C7到C20烷基芳基、C7到C20芳基烷基、OR10和SR10,优选地R9彼此相同或不同,并且是H或CH3,
其中
R10如前文所定义,
L是桥连两个茚基配体的二价基团,优选地是C2R11 4单元或SiR11 2或GeR11 2,其中,
R11选自H、直链饱和C1到C20烷基、直链不饱和C1到C20烷基、支化饱和C1到C20烷基、支化不饱和C1到C20烷基、C3到C20环烷基、C6到C20芳基、C7到C20烷基芳基或C7到C20芳基烷基,任选地含有一个或更多个周期表(IUPAC)中第14族到第16族的杂原子,
优选地Si(CH3)2、SiCH3C6H11或SiPh2,
其中C6H11是环己基。
优选地,式(II)的过渡金属化合物是C2-对称的或伪-C2-对称的。关于对称性的定义,参见Resconi等人Chemical Reviews,2000,第100卷,第4期,1263和其中所引用的参考文献。
优选地残基R1彼此相同或不同、更优选地相同,并且选自直链饱和C1到C10烷基、直链不饱和C1到C10烷基、支化饱和C1到C10烷基、支化不饱和C1到C10烷基和C7到C12芳基烷基。甚至更优选地,残基R1彼此相同或不同、更优选地相同,并且选自直链饱和C1到C6烷基、直链不饱和C1到C6烷基、支化饱和C1到C6烷基、支化不饱和C1到C6烷基和C7到C10芳基烷基。再更优选地,残基R1彼此相同或不同、更优选地相同,并且选自直链或支化C1到C4烃基,例如甲基或乙基。
优选地,残基R2到R6彼此相同或不同,并且是直链饱和C1到C4烷基或支化饱和C1到C4烷基。甚至更优选地,残基R2到R6彼此相同或不同、更优选地相同,并且选自甲基、乙基、异丙基和叔丁基。
优选地,R7和R8彼此相同或不同并且选自氢和甲基,或者其是包括两个其所附接的茚基环碳的5-亚甲基环的一部分。在另一个优选实施方案中,R7选自OCH3和OC2H5,并且R8是叔丁基。
在一个优选实施方案中,过渡金属化合物是外消旋-甲基(环己基)硅烷二基双(2-甲基-4-(4-叔丁基苯基)茚基)二氯化锆。
在第二优选实施方案中,过渡金属化合物是外消旋-二甲基硅烷二基双(2-甲基-4-苯基-1,5,6,7-四氢-s-二环戊二烯并苯-1-基)二氯化锆。
在第三优选实施方案中,过渡金属化合物是外消旋-二甲基硅烷二基双(2-甲基-4-苯基-5-甲氧基-6-叔丁基茚基)二氯化锆。
作为另一要求,本发明的固体催化剂体系(SCS)必须包含含有周期表(IUPAC)的第13族的元素(E)的助催化剂(Co),例如包含Al的化合物的助催化剂(Co)。
所述助催化剂(Co)的实例是有机铝化合物,例如铝氧烷化合物。
所述Al化合物、优选地铝氧烷可用作助催化剂(Co)中的唯一化合物或与其它助催化剂化合物一起使用。因此,此外或除了Al的化合物(即铝氧烷)以外,还可以使用其它形成助催化剂化合物的阳离子复合物,如硼化合物。所述助催化剂市面有售或可根据现有技术文献制备。然而,优选地,在固体催化剂体系的制备中,仅采用Al化合物作为助催化剂。
特别优选的助催化剂(Co)是铝氧烷、特别地C1到C10-烷基铝氧烷、最特别地甲基铝氧烷(MAO)。
优选地,固体催化剂体系(SCS)的式(I)的有机锆化合物和助催化剂(Co)占固体催化剂体系的至少70重量%、更优选地至少80重量%、甚至更优选地至少90重量%、甚至进一步优选地至少95重量%。因此,应了解,固体催化剂体系的特征为事实上其为自负载的,即其不包含任何催化惰性的载体材料例如二氧化硅、氧化铝或MgCl2或多孔聚合物材料,所述材料在其它情况下常用于多相催化剂体系,即,所述催化剂并不负载于外部载体或载体材料上。因此,固体催化剂体系(SCS)是自负载的,并且其具有相当低的表面积。
在一个实施方案中,固体茂金属催化剂体系(SCS)是通过乳液固化技术获得的,所述技术的基本原理描述于WO03/051934中。所述文件以引用的方式全文包括于本文中。
因此,固体催化剂体系(SCS)优选地呈固体催化剂颗粒的形式,可通过包括下列步骤的工艺获得:
a)制备一种或更多种催化剂组分的溶液;
b)将所述溶液分散于第二溶剂中,以形成其中所述一种或更多种催化剂组分存在于分散相的液滴中的乳液,
c)使所述分散相固化,以将所述液滴转变成固体颗粒,并任选地回收所述颗粒以获得所述催化剂。
优选地使用第一溶剂、更优选地第一有机溶剂形成所述溶液。仍更优选地,有机溶剂选自直链烷烃、环状烷烃、芳香族烃和含卤素的烃。
此外,形成连续相的第二溶剂是对催化剂组分惰性的溶剂,第二溶剂可以至少在分散步骤期间的条件(如温度)下对催化剂组分的溶液不混溶。术语“与催化剂溶液不混溶”意指第二溶剂(连续相)与分散相溶液完全不混溶或部分不混溶,即不完全混溶。
优选地,不混溶的溶剂包含氟化有机溶剂和/或其官能化衍生物,仍更优选地不混溶的溶剂包含半-、高-或全氟化烃和/或其官能化衍生物。特别优选地,所述不混溶的溶剂包含全氟烃或其官能化衍生物,优选地C3到C30全氟烷烃、-烯烃或-环烷烃,更优选的C4到C10全氟烷烃、-烯烃或-环烷烃,特别优选的全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷或全氟(甲基环己烷)、全氟(1,3-二甲基环己烷)或其混合物。
另外,优选地,如本领域已知的,包含所述连续相和所述分散相的乳液是两相或多相体系。可使用乳化剂来形成并稳定所述乳液。在形成乳液体系后,自所述溶液中的催化剂组分原位形成所述催化剂。
原则上,乳化剂可为任何有助于形成和/或稳定乳液并且对催化剂的催化活性不具有任何副作用的适宜试剂。如本领域已知的,乳化剂可为例如基于任选地插有杂原子的烃、优选地任选地具有官能团的卤化烃、优选地半-、高-或全氟化烃的表面活性剂。作为替代方案,乳化剂可在乳液制备期间通过例如使表面活性剂前体与催化剂溶液的化合物反应来制备。所述表面活性剂前体可为具有至少一个官能团的卤化烃例如高氟化C1-n(适宜地C4-30-或C5-15)醇(例如高氟化庚醇、辛醇或壬醇)、氧化物(例如氧化丙烯)或丙烯酸酯,其例如与助催化剂组分(例如铝氧烷)反应以形成“实际”表面活性剂。
原则上,可使用任何固化方法由所分散液滴形成固体颗粒。根据一个优选实施方案,固化是通过温度变化处理来实现的。因此,使乳液经受最高10℃/分钟、优选地0.5℃/分钟到6℃/分钟并且更优选地1℃/分钟到5℃/分钟的逐渐温度变化。甚至更优选的,使乳液经受在小于10秒、优选地小于6秒内超过40℃、优选地超过50℃的温度变化。
对于连续相和分散相体系、乳液形成方法、乳化剂和固化方法的其它细节、实施方案和实例,参见例如上文所引用的国际专利申请WO03/051934。
所有或一部分制备步骤可以以连续方式进行。参见WO2006/069733,其描述了通过乳液/固化方法制备的固体催化剂类型的这类连续或半连续制备方法的原则。
上文所描述的催化剂组分是根据WO01/48034中所描述的方法制备的。
本发明的多层聚合物膜是通过将核心层(CL)于一侧上与丙烯共聚物组合物(P)共挤出从而获得密封层(SL)来获得的。任选地,在核心层(CL)的另一侧上可放置外层(OL),例如外层(OL)、第二密封层(SL)或金属层(ML)。第二密封层(SL)优选地也是由本发明的丙烯共聚物组合物(P)制得的,而外层(OL)优选地为聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)。
本发明的多层聚合物膜的分层结构可通过任何常规膜形成工艺包括挤出程序,例如流延膜挤出来制备。优选方法是在流延膜生产线上共挤出。
特别优选地,多层聚合物膜不经受拉伸步骤。
如果通过流延膜技术制备多层聚合物膜,则将熔融聚合物穿过狭槽挤出模头挤出在冷却辊上,以将聚合物冷却成至少两个层的固体膜。对于多层聚合物膜的制备,通过以下方式实施所述工艺:共挤出聚合物组合物(即用于核心层(CL)的聚合物、用于密封层(SL)的丙烯共聚物组合物(P)和任选地用于外层(OL)或另一密封层(SL)的聚合物)的熔体,与穿过平坦膜多层模头的多层聚合物膜的各个层相对应,从一个或更多个用于固化的辊上取下所得多层聚合物膜。由于其在共挤出工艺中是常规的,因此先在挤出机中将每个各单个层的聚合物压缩并液化,可能已将任何添加剂添加到所述聚合物中或在此阶段通过母粒引入。然后迫使熔体同时穿过平坦膜模头(狭槽模头),并且在一个或更多个引离辊上引离经挤出的多层聚合物膜,在此期间其冷却并固化。已证明将借以使经挤出膜冷却并固化的引离辊保持在10℃到50℃、优选地15℃到40℃的温度下特别有利。然后施加金属层(ML)(如果存在)。
任选地,可通过一种已知方法对多层聚合物膜的一个或两个表面进行电晕-或火焰处理。对于电晕处理,使膜在用作电极的两个导体元件之间穿过,其中在可发生喷雾或电晕放电的电极之间施加这样的高电压,通常是交流电压(约10000V和10000Hz)。由于喷雾或电晕放电,使在膜表面上方的空气电离,并与膜表面的分子反应,从而在基本上非极性的聚合物基体中形成极性内含物。在制备后,处理强度在常见范围内,优选地38达因/cm到45达因/cm。
另外,本发明还涉及本发明多层聚合物膜作为包装材料、特别地作为包装材料、特别地作为食物和/或非食物产品如纺织品、花、含有烟草产品的纸盒或香料的包装材料的用途。
在下文中,通过举例描述本发明。
实施例
A.测量方法
除非另有定义,否则术语的下列定义和测定方法适用于本发明的上文一般说明以及以下实施例。
通过NMR光谱法量化微观结构
使用定量核磁共振(NMR)光谱法来量化聚合物的全同立构规整度、区域规则度和共聚单体含量。
于熔融状态使用分别针对1H和13C在500.13MHz和125.76MHz下操作的Bruker Advance III500NMR光谱仪来记录定量13C{1H}NMR光谱。在180℃使用氮气并使用13C最佳化的7mm魔角旋转(MAS)探针头针对所有气体力学记录所有光谱。将大约200mg的材料填充到7mm外直径氧化锆MAS转子中,并在4kHz下旋转。利用NOE在较短循环延迟下(如Pollard,M.,Klimke,K.,Graf,R.,Spiess,H.W.,Wilhelm,M.,Sperber,O.,Piel,C.,Kaminsky,W.,Macromolecules2004,37,813和Klimke,K.,Parkinson,M.,Piel,C.,Kaminsky,W.,Spiess,H.W.,Wilhelm,M.,Macromol.Chem.Phys.2006,207,382中所描述的)和RS-HEPT去耦合方案(如Filip,X.,Tripon,C.,Filip,C.,J.Mag.Resn.2005,176,239和Griffin,J.M.,Tripon,C.,Samoson,A.,Filip,C.,and Brown,S.P.,Mag.Res.in Chem.2007,45,S1,S198中所描述的)采用标准单脉冲激发。每个光谱需要1024(1k)个瞬态。
加工、积分定量13C{1H}NMR光谱,并自积分确定相关定量性质。所有化学位移在内部参照21.85ppm处的甲基全同立构五单元组(mmmm)。
凭借13C{1H}光谱中的甲基区域的积分并针对任何与一级(1,2)插入丙烯立体序列无关的信号校正来量化立构规整度分布,如Busico,V.,Cipullo,R.,Prog.Polym.Sci.2001,26,443和Busico,V.,Cipullo,R.,Monaco,G.,Vacatello,M.,Segre,A.L.,Macromolecules1997,30,6251中所描述的。
观测到与区域缺陷相应对的特征信号(Resconi,L.,Cavallo,L.,Fait,A.,Piemontesi,F.,Chem.Rev.2000,100,1253)。通过自立体序列的具体积分减去代表性区域缺陷积分来校正区域缺陷对立构规整度分布的量化的影响。
在三单元组水平确定全同立构规整度,并报道为全同立构三单元组(mm)相对于所有三单元组序列的百分比:
mm%=(mm/(mm+mr+rr))×100
观测到与1-乙烯的并入相对应的特征信号,其根据下式将1-己烯含量计算为聚合物中1-己烯的摩尔百分比(H(摩尔%)):
[H]=Htot/(Ptot+Htot)
其中:
Htot=I(αB4)/2+I(ααB4)×2
其中I(αB4)是在44.1ppm下αB4位点的积分,其识别PPHPP序列中并入的单独1-己烯,其I(ααB4)是在41.6ppm下ααB4位点的积分,其识别PPHHPP序列中所连续并入的1-己烯。
Ptot=甲基区域上的所有CH3面积的积分,其中针对此区域中未考虑的其它丙烯单元的低估和因此区域中所发现的其它位点导致的高估施加校正。
H(摩尔%)=100×[H]
然后使用下列关系式将其转变成重量%:
H(重量%)=(100×H摩尔%×84.16)/(H摩尔%×84.16+(100-H摩尔%)×42.08)
统计分布自单独(PPHPP)与连续(PPHHPP)并入共聚单体序列中所存在的己烯含量之间的关系暗示:
[HH]<[H]2
丙烯共聚物(B)的共聚单体含量的计算:
其中
w(A)是聚丙烯(A)的重量分数,
w(B)是丙烯共聚物(B)的重量分数,
C(A)是通过13C NMR光谱法测量的聚丙烯(A)(即第一反应器(R1)的产物)的共聚单体含量[重量%],
C(P)是通过13C NMR光谱法测量的丙烯共聚物组合物(P)]的共聚单体含量[重量%],
C(B)是计算得到的丙烯共聚物(B)的共聚单体含量[重量%]
Mw、Mn、MWD
通过凝胶渗透色谱(GPC)根据下列方法测量Mw/Mn/MWD:
重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)和分子量分布(MWD=Mw/Mn)是通过基于ISO16014-1:2003和ISO16014-4:2003的方法测量的。利用来自TosoHaas的3×TSK凝胶柱(GMHXL-HT)和作为溶剂的1,2,4-三氯苯(TCB,经200mg/L2,6-二叔丁基-4-甲基-苯酚稳定)在145℃并以1mL/分钟的恒定流速来使用配备有折射率检测器和在线粘度计的Waters Alliance GPCV2000仪器。每次分析注入216.5μL的样品溶液。使用相对校准利用19种在0.5千克/摩尔到11500千克/摩尔范围内的窄MWD聚苯乙烯(PS)标准物和一组经充分表征的宽聚丙烯标准物来校准所述柱组。通过将5mg到10mg的聚合物溶解于10mL(在160℃)的经稳定TCB(与流动相相同)中并在取样到GPC仪器中之前在连续摇动下保持3小时来制备所有样品。
熔体流动速率(MFR)
在230℃利用2.16kg的负荷测量熔体流动速率(MFR2)。熔体流动速率是标准化到ISO1133的测试装置在230℃的温度和2.16kg的负荷下于10分钟内挤出的以克计的聚合物的量。
丙烯共聚物(B)的熔体流动速率MFR2(230℃)的计算:
其中
w(A)是聚丙烯(A)的重量分数,
w(B)是丙烯共聚物(B)的重量分数,
MFR(A)是聚丙烯(A)的根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃)[克/10分钟],
MFR(P)是丙烯共聚物组合物(P)的根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃)[克/10分钟],
MFR(B)是丙烯共聚物(B)的计算熔体流动速率MFR2(230℃)[克/10分钟]。
二甲苯冷可溶物部分(XCS重量%)
二甲苯冷可溶物(XCS)的含量是在25℃根据ISO16152(第一版;2005-07-01)确定的。
己烷可溶物
FDA章节177.1520
在50℃将1g厚度为100μm的聚合物膜添加到400ml己烷中并持续2小时,同时利用回流冷却器搅拌。
2小时后,立即于滤纸N°41上过滤混合物。
将沉淀物收集于铝容器中,并且在N2流动下于蒸汽浴上蒸发残余己烷。
通过下式确定己烷可溶物的量
((样品重量+坩埚重量)-(坩埚重量))/(样品重量)×100。
熔融温度Tm、结晶温度Tc利用Mettler TA820差示扫描量热法(DSC)对5mg到10mg样品进行测量。在介于30℃与225℃之间的10℃/分钟冷却和加热扫描期间获得结晶和熔融曲线二者。将吸热曲线和放热曲线的峰取为熔融和结晶温度。
还通过DSC方法根据ISO11357-3测量熔融焓和结晶焓(Hm和Hc)。
孔隙度:利用N2气体的BET,ASTM4641,设备Micromeritics Tristar3000;
样品制备:在50℃的温度下,在真空中6小时。
表面积:利用N2气体的BET,ASTM D3663,设备Micromeritics Tristar3000:样品制备:在50℃的温度下,在真空中6小时。
平均粒径利用库尔特计数仪LS200(Coulter Counter LS200)在室温下利用正庚烷作为介质进行测量;通过投射电子显微术粒径低于100nm。
密封起始温度(SIT);密封终止温度(SET)、密封范围:
所述方法确定聚丙烯膜的密封温度范围(密封范围)。密封温度范围是其中可根据下文所给条件密封膜的温度范围。
下限(热密封起始温度(SIT))是达到>1N的密封强度的密封温度。当膜粘到密封装置时,达到上限(密封终止温度(SET))。
于DTC热粘测试仪52-F/201型号上利用25μm厚度的膜并利用下列其它参数确定密封范围:
试样宽度:25mm
密封压力:0.66N/mm2
密封时间:1秒
冷却时间:30秒
剥离速度:42mm/秒
起始温度:80℃
终止温度:150℃
在每个密封棒温度下密封试样密封层(SL)到密封层(SL),并且在每一步均确定密封强度(力)。对多层膜(如实施例中所使用的三层膜)测量SIT和SET的所有值。在SIT和SET涉及丙烯共聚物组合物(P)或密封层(SL)本身的情况下,如申请案第10160631.7号和申请案第10160611.9号中所描述对分别具有100μm厚度的丙烯共聚物组合物(P)和密封层(SL)的单层流延膜测量SIT和SET。
热粘力:
于DTC热粘测试仪52-F/201型号上利用25μm厚度的膜并利用下列其它参数确定热粘力:
试样宽度:25mm
密封压力:1.2N/mm2
密封时间:0.5秒
冷却时间:0.2秒
剥离速度:200mm/秒
起始温度:90℃
终止温度:140℃
确定并报道最大热粘力,即力/温度图的最大值。
热粘起始温度:是由力超过1N的点处的热粘曲线确定的。
光泽度是根据DIN67530以20℃的角度对多层膜确定的。
透明度、雾度和清晰度是根据ASTM D1003-00对多层膜确定的。
B.实施例
表1的丙烯共聚物组合物(P)已于Borstar PP中试设备中在两步骤聚合工艺中制备,所述两步骤聚合工艺于本体相环式反应器中开始,接着是于气相反应器中聚合,通过适当氢和共单体进料改变分子量以及己烯含量。所述聚合工艺中所使用的催化剂是WO2010/052263A1的实施例10中所描述的茂金属催化剂。
表1:丙烯共聚物组合物(P)的制备
P1 | P2 | P3 | ||
环式 | ||||
MFR2 | [克/10分钟] | 4.0 | 4.3 | 4.1 |
C6 | [重量%] | 1.2 | 0.0 | 3.5 |
XCS | [重量%] | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
GPR | ||||
C6 | [重量%] | 7.4 | 5.8 | 6.6 |
分配比例:环式/GPR | [%] | 45/55 | 34/66 | 58/42 |
最终 | ||||
C6 | [重量%] | 4.8 | 3.8 | 5.3 |
XCS | [重量%] | 15.4 | 1.9 | 11.0 |
HHS | [重量%] | 0.9 | 0.8 | 1.0 |
MFR2 | [克/10分钟] | 7.9 | 10.0 | 11.0 |
Mw | [千克/摩尔] | 210 | 211 | nm |
MWD | [-] | 2.9 | 3.0 | nm |
SIT | [℃] | 102 | 108 | 98 |
Tm | [℃] | 141 | 149 | 126 |
Tc | [℃] | 100.4 | 101.2 | 90.9 |
环式定义聚丙烯(A)
GPR 定义丙烯共聚物(B)
最终 定义丙烯共聚物(P)
C6 是1-己烯含量
HHS 己烷热可溶物
nm 未测量
SIT 如申请案第10160631.7号和申请案第10160611.9号中所描述对单层膜[100μm]测量的密封起始温度
P4 是Borealis AG的熔体流动速率MFR2(230℃)为6克/10分钟并且熔融温度Tm为130℃的市售丙烯-乙烯-1-丁烯三元共聚物TD215BF。
P5 是Borealis AG的熔体流动速率MFR2(230℃)为6克/10分钟并且熔融温度Tm为132℃的市售丙烯-乙烯-1-丁烯三元共聚物TD220BF。
P6 是Borealis AG的熔体流动速率MFR2(230℃)为11克/10分钟并且熔融温度Tm为140℃的市售无规乙烯-丙烯共聚物RE239CF。
H-PP 是Borealis AG的熔体流动速率MFR2(230℃)为8克/10分钟并且熔融温度Tm为162℃的市售聚丙烯均聚物HD234CF。
在三层coex生产线上制备三层膜,膜结构为具有33μm的核心层(CL)和8.5μm的外层(OL)和一个8.5μm的密封层(SL)的OL-CL-SL。对于核心层(CL)和外层(OL)使用H-PP,而对于密封层(SL)使用聚合物P1到P6中的一者。聚合物的熔体温度在挤出机模头中在247℃到252℃范围内。所有三层的生产量总体上为60kg/h。膜的引离速度为27.5米/分钟到31米/分钟,并且膜宽度为60cm。冷却辊的温度在13℃到20℃范围内。水浴的温度在15℃到20℃范围内。
表2:多层聚合物膜的性质
CE1 | CE2 | CE3 | IE1 | IE2 | IE3 | ||
P4 | P5 | P6 | P1 | P2 | P3 | ||
SIT | [℃] | 105 | 106 | 112 | 104 | 107 | 99 |
SET | [℃] | 140 | 140 | 140 | 140 | 140 | 140 |
SET-SIT | [℃] | 35 | 34 | 28 | 36 | 33 | 41 |
HTF | [N] | 7.4 | 6.9 | 7 | 5.9 | 4.7 | 7.3 |
ST | [℃] | 115 | 120 | 135 | 120 | 110 | 115 |
T | [%] | 93.7 | 93.7 | 93.6 | 93.7 | 93.7 | 93.7 |
H | [%] | 1.7 | 2.2 | 2.6 | 1.6 | 1.9 | 1.6 |
C | [%] | 96.7 | 96.4 | 95.9 | 97.2 | 97.1 | 97 |
TH | [μm] | 49 | 50 | 50 | 50 | 51 | 50 |
G | [%] | 139.9 | 139.8 | 135.6 | 142 | 141.5 | 142.9 |
SIT 是热密封起始温度
SET 是热密封终止温度
SET–SIT 是SET与SIT之差
ST 是密封温度
HTF 是热粘力
T 透明度
H 雾度
C 清晰度
TH 厚度
G 光泽度20°
Claims (18)
1.一种多层聚合物膜,其包含
(a)核心层(CL),其选自聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚烯烃(PO)及其混合物,
和
(b)密封层(SL),
所述密封层(SL)包含丙烯共聚物组合物(P),所述丙烯共聚物组合物(P)(c1)具有在3.0重量%到8.0重量%范围内的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,
(c2)包含聚丙烯(A)和聚丙烯(B),重量比[(A)/(B)]为20/80到80/20,
其中
所述聚丙烯(A)具有等于或低于4.0重量%的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,并且
所述丙烯共聚物(B)具有4.0重量%到20.0重量%的共聚单体含量,
所述共聚单体是C5到C12α-烯烃。
2.根据权利要求1所述的多层聚合物膜,其中所述密封层(SL)和/或所述丙烯共聚物组合物(P)具有
(a)通过差示扫描量热法(DSC)确定的至少135℃的熔融温度Tm,和
(b)等于或低于115℃的热密封起始温度(SIT)。
3.一种多层聚合物膜,其包含
(a)核心层(CL),其选自聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚烯烃(PO)及其混合物,
和
(b)密封层(SL),
所述密封层(SL)包含丙烯共聚物组合物(P),所述丙烯共聚物组合物(P)具有
(c1)在3.0重量%到8.0重量%范围内的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,
(c2)通过差示扫描量热法(DSC)确定的至少135℃的熔融温度Tm,和
(c3)等于或低于115℃的热密封起始温度(SIT)。
4.根据权利要求3所述的多层聚合物膜,其中所述丙烯共聚物组合物(P)包含聚丙烯(A)和聚丙烯(B),重量比[(A)/(B)]为20/80到80/20,
其中
所述聚丙烯(A)具有等于或低于4.0重量%的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,并且
所述丙烯共聚物(B)具有4.0重量%到20.0重量%的共聚单体含量,
所述共聚单体是C5到C12α-烯烃。
5.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中所述多层聚合物膜是未取向的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中所述多层聚合物膜具有等于或低于115℃的热密封起始温度(SIT)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中所述密封层(SL)和/或所述丙烯共聚物组合物(P)具有
(a)在23℃根据ISO6427确定的低于20.0重量%的二甲苯可溶物含量(XCS),
和/或
(b)通过凝胶渗透色谱(GPC)测量的至少2.5的分子量分布(MWD),
和/或
(c)根据ISO1133测量的在2.0克/10分钟到50.0克/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2(230℃)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中
(a)所述聚丙烯(A)中的共聚单体含量与所述丙烯共聚物(B)中的共聚单体含量相比较低,
和/或
(b)com(P)-com(A)是至少1.0
其中
com(A)是以重量百分比[重量%]给出的所述聚丙烯(A)的共聚单体含量,
com(P)是以重量百分比[重量%]给出的所述丙烯共聚物组合物(P)的共聚单体含量,
和/或
(c)所述共聚单体选自C5α-烯烃、C6α-烯烃、C7α-烯烃、C8α-烯烃、C9α-烯烃、C10α-烯烃、C11α-烯烃和C12α-烯烃,优选地所述丙烯共聚物组合物(P)是丙烯-1-己烯共聚物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中所述密封层(SL)和/或所述丙烯共聚物组合物(P)满足式(I)
Tm–SIT≥22℃ (I)
其中
Tm是所述密封层(SL)和/或所述丙烯共聚物组合物(P)的通过差示扫描量热法(DSC)确定并以摄氏度[℃]给出的熔融温度,
SIT是所述密封层(SL)和/或所述丙烯共聚物组合物(P)的以摄氏度[℃]给出的热密封起始温度(SIT)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中所述丙烯共聚物组合物(P)满足比率
MFR(A)/MFR(P)≤1.0
其中
MFR(A)是所述聚丙烯(A)的根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃)[克/10分钟],
MFR(P)是所述丙烯共聚物组合物(P)的根据ISO1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃)[克/10分钟]。
11.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中所述丙烯共聚物组合物(P)的所述聚丙烯(A)
(a)是共聚单体含量在0.5重量%到等于或低于4.0重量%范围内的丙烯共聚物(C-A),
和/或
(b)具有根据ISO1133测量的至少1.5克/10分钟的熔体流动速率MFR2(230℃),
和/或
(c)具有低于2.5重量%的二甲苯可溶物含量(XCS)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中所述核心层(CL)包含丙烯均聚物,优选地为丙烯均聚物。
13.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中所述核心层(CL)是聚丙烯(PP)、优选丙烯均聚物,其具有
(a)根据ISO1133测量的在1.0克/10分钟到15.0克/10分钟范围内的熔体流动速率MFR2(230℃),
和/或
(b)通过差示扫描量热法(DSC)确定的至少155℃的熔融温度Tm。
14.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中
(a)核心层(CL)具有在20μm到100μm范围内的厚度,
和/或
(b)所述密封层(SL)具有在2μm到15μm范围内的厚度。
15.根据前述权利要求中任一项所述的多层聚合物膜,其中所述多层聚合物膜包含三个层,即核心层(CL)、密封层(SL)和以下层,优选地由其构成,
(a)外层(OL),其为聚烯烃(PO),
或
(b)另一密封层(SL),
或
(c)金属层(ML),
其中所述多层聚合物膜具有如下叠置顺序
(a1)密封层(SL)-核心层(CL)-外层(OL),
或
(b1)密封层(SL)-核心层(CL)-密封层(SL),
或
(c1)密封层(SL)-核心层(CL)-金属层(ML)。
16.一种用于制备多层聚合物膜的方法,所述多层聚合物膜包含核心层(CL)、密封层(SL)、和任选地外层(OL)、另一密封层(SL)或金属层(ML),所述核心层(CL)选自聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚烯烃(PO)及其混合物,
其中
(a)所述核心层(CL)
(a1)在一侧上用丙烯共聚物组合物(P)涂覆,获得密封层(SL),并且
(a2)任选地
(a2-i)在另一侧上用聚烯烃(PO)涂覆,获得外层(OL),
或
(a2-ii)在另一侧上用丙烯共聚物组合物(P)涂覆,获得第二密封层(SL),
或
(a2-iii)在另一侧上金属化,获得金属层(ML),
其中
所述丙烯共聚物组合物(P)具有在3.0重量%到8.0重量%范围内的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,
其中进一步地
(c1)所述丙烯共聚物组合物(P)包含聚丙烯(A)和聚丙烯(B),重量比[(A)/(B)]为20/80到80/20,其中
所述聚丙烯(A)具有等于或低于4.0重量%的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,并且
所述丙烯共聚物(B)具有4.0重量%到20.0重量%的共聚单体含量,所述共聚单体是C5到C12α-烯烃,
或
(c2)所述丙烯共聚物组合物(P)具有在3.0重量%到8.0重量%范围内的共聚单体含量、通过差示扫描量热法(DSC)确定的至少135℃的熔融温度Tm、和等于或低于112℃的热密封起始温度(SIT),所述共聚单体是C5到C12α-烯烃。
17.根据权利要求16所述的方法,其中共挤出所述聚合物层,优选地在流延膜生产线上共挤出所述聚合物层。
18.根据权利要求14或15所述的方法,其中所述丙烯共聚物组合物(P)和/或所述聚烯烃(PO)是根据前述权利要求1到13中任一项进一步限定的。
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