CN104010808A - 纤维和由其制备的非织造材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含至少一种抗冲共聚物和至少一种基于丙烯的弹性体的共混物的纤维、非织造织物和非织造层压件。所述共混物包含大约45-大约85wt％的抗冲共聚物，其中所述抗冲共聚物包含丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物的共混物。所述共混物进一步包含大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。

Description

纤维和由其制备的非织造材料
优先权
本申请要求于2011年12月22日提交的USSN 13/334,854的优先权和利益，所述文献的公开内容全文引入本文作为参考。
相关申请的交叉引用
本申请涉及于2011年12月2日提交的USSN13/310,146(2011EM293)；2010年11月9日提交的USSN61/411,708(2010EM300)；2011年1月27日提交的USSN13/015,364(2010EM048/2)；2008年11月14日提交的USSN12/271,526(2008EM290)；2008于9月30日提交的USSN61/101,341(2008EM066)；2009年3月4日提交的USSN61/157,524(2008EM066A)；2009年9月24日提交的USSN12/566,564(2008EM066A/2)；2009年2月27日提交的USSN61/156,078(2008EM066B)；2009年9月24日提交的USSN12/566,410(2008EM066B/2)；2009年4月21日提交的USSN61/171,135(2008EM066C)；2009年9月24日提交的USSN12/566,434(2008EM066C/2)；2009年10月2日提交的USSN61/248,254(2009EM208)；2010年9月30日提交的USSN12/894,955(2008EM208/2)；2010年3月12日提交的USSN12/723,317(2010EM070)；2010年3月12日提交的USSN12/723,336(2010EM071)；和2010年3月18日提交的USSN12/726,642(2010EM091)，它们中每一篇全文引入本文供参考。
背景技术
使用各种热塑性树脂制备纤维和织物是众所周知的。特别地，基于丙烯的聚合物和共聚物(有时称为基于丙烯的弹性体)以它们在各种应用(包括非织造织物的制造)中的实用性而在本领域中所熟知。此类织物具有各种各样的用途，例如用于医疗和卫生产品、服装、过滤介质和吸收剂产品。非织造织物尤其可用于卫生产品，例如婴儿尿布、成人失禁产品和女性卫生产品。这些织物的重要方面，尤其在卫生应用中，是以低成本制备具有良好渗漏性能的美学上令人愉悦的织物的能力。
丙烯抗冲共聚物是另一种类型的热塑性树脂，常用于其中需要强度和抗冲击性的应用，例如常用于模塑和挤出汽车部件、家庭用具、提包和家具。丙烯均聚物通常不适合于这些应用，因为它们太脆性且具有低的抗冲击性，尤其在低温下，而丙烯抗冲共聚物是为诸如这些的应用特别设计的。
尽管通常用来制备膜，但是丙烯抗冲共聚物不那么常用于制备纤维和织物，原因在于抗冲击性通常不是这些应用希望的性能。对于纤维和织物，制造商集中于诸如强度、可加工性、软度和透气性之类的性能。美国专利号6,440,882和6,248,833和美国专利申请号2009/0311938和2009/0149605描述了用抗冲共聚物制备的纤维和织物。
在许多卫生应用中，使用具有至少一个弹性芯层和至少一个可延伸面层的多层非织造材料或层压件，其中所述弹性层为产品提供所需顺应性和配合(和因此好的渗漏性能)，而所述可延伸面层提供所需的美观。虽然基于丙烯的弹性体常用于形成此类弹性层，但是面层通常由双组分聚合物共混物构成。此类共混物可以包括丙烯的均聚物、乙烯的均聚物、无规丙烯共聚物及其它基于丙烯或乙烯的聚合物和它们的共混物，其中所述共混物具有芯/鞘结构。然而，此类双组分材料的形成增加了非织造织物制造方法的复杂性。因此，作为本发明的一个实施方案，希望提供具有好的延伸性和在熔纺方法中的好的可纺性的单组分非织造纤维和织物。
我们已经发现，由丙烯抗冲共聚物和基于丙烯的弹性体的共混物制备的非织造纤维和织物在非织造制造方法，特别是配备有单组分喷丝头的那些制造方法中提供高的横向伸长率和好的可纺性。
发明内容
发明概述
本发明涉及包含至少一种丙烯抗冲共聚物(“ICP”)与至少一种基于丙烯的弹性体(“PBE”)的共混物的纤维和非织造组合物(例如，织物)。由这些共混物制备的纤维和非织造材料在熔纺方法中显示高的伸长率和好的可纺性。特别地，这里描述的共混物包含大约45-大约85wt％的ICP和15-55wt％的PBE，其中所述ICP包含(优选多相共混物)丙烯均聚物和具有大约20-大约80wt％的乙烯含量的丙烯乙烯共聚物，且所述PBE包含大约5-大约25wt％的C2和/或C4-C12α-烯烃共聚单体并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。提供了包含所述共混物的纤维、非织造组合物和非织造层压件，以及形成所述共混物的方法和由其制备的纤维和组合物(例如织物)。
发明详述
这里提供了包含至少一种抗冲共聚物和至少一种基于丙烯的弹性体(PBE)的共混物的纤维、非织造织物及其它非织造制品，及其形成方法。
本文所使用的术语“共聚物”旨在包括具有两种或更多种单体，任选地有其它单体的聚合物，并可以是指互聚物、三元共聚物等。本文所使用的术语“聚合物”包括，但不限于，均聚物、共聚物、三元共聚物等和它们的合金和共混物。本文所使用的术语“聚合物”还包括抗冲、嵌段、接枝、无规和交替共聚物。术语“聚合物”还应该包括所有可能的几何构型，除非另外特别说明。此种构型可以包括全同立构、间同立构和无规对称。本文所使用的术语“共混物”是指两种或更多种聚合物的混合物。术语“弹性体”将是指显示一定程度弹性的任何聚合物，其中弹性是已经通过力(例如通过拉伸)而变形的材料在一旦移除所述力时至少部分地恢复其原始尺寸的能力。
本文所使用的术语“单体”或“共聚单体”可以是指用来形成聚合物的单体，即呈聚合之前的形式的未反应的化学化合物，并且还可以是指这样的单体，即在它已经结合到聚合物中后(本文也称作“[单体]-衍生的单元”)，由于聚合反应通常具有比它在聚合反应之前更少的氢原子。本文论述了不同单体，包括丙烯单体、乙烯单体和二烯单体。
本文所使用的"聚丙烯"包括丙烯的均聚物和共聚物或它们的混合物。包括一种或多种与一种或多种附加的单体聚合的丙烯单体的产物可以更通常称为无规共聚物(RCP)或抗冲共聚物(ICP)。抗冲共聚物可以在本领域中还称为多相共聚物。本文所使用的“基于丙烯的”旨在包括仅仅包含丙烯或与一种或多种共聚单体结合的丙烯的任何聚合物，其中丙烯是主要组分(即，大于50wt％丙烯)。
本文所使用的“反应器等级”是指在聚合后没有经化学或机械处理或共混以致改变聚合物的平均分子量、分子量分布或粘度的聚合物。从描述为反应器等级的那些聚合物中特别排除的是已经减粘裂化或以别的方式处理或涂有过氧化物的那些。然而，对于本公开内容的目的，反应器等级聚合物包括是反应器共混物的那些聚合物。
本文所使用的“反应器共混物”是指由于一种或多种单体的顺序或平行聚合以一种聚合物在另一种聚合物存在下形成，或通过将在并联反应器中单独制得的聚合物溶液共混，而原位制备的两种或更多种聚合物的高度分散且机械不可分离的共混物。反应器共混物可以在单个反应器，串联反应器，或并联反应器中制备并且是反应器等级共混物。反应器共混物可以通过任何聚合方法(包括间歇、半连续或连续系统)制备。从“反应器共混物”特别排除这样的聚合物，其包含其中将聚合物外部共混，例如通过在混合器、挤出机或其它相似设备中的物理或机械共混获得的两种或更多种聚合物的共混物。
本文所使用的“减粘裂化”是通过使聚合物经历断链而减小聚合物分子量的方法。减粘裂化方法还提高聚合物的MFR并且可以使其分子量分布变窄。数种不同类型的化学反应可以用于将基于丙烯的聚合物减粘裂化。一个实例是热解，其通过使聚合物暴露到高温中，例如在350℃或更高的挤出机中达到。其它途径是暴露到强力氧化剂中和暴露到电离辐射中。在商业实践中的最常用的减粘裂化方法是向聚合物中添加降解助剂。降解助剂是当与聚合物混合时(然后将其在挤出条件下加热)促进断链的物质。用于商业实践中的降解助剂的实例是烷基氢过氧化物和二烷基过氧化物。这些材料在高温下引发自由基链反应，而导致聚丙烯分子的断裂。术语“降解助剂”和“减粘裂化剂”可在这里互换地使用。已经经由减粘裂化过程经历断链的聚合物在这里说成“被减粘裂化”。此种减粘裂化聚合物等级，尤其是聚丙烯等级在工业中通常称作“受控流变性”或“CR”等级。
本文所使用的“催化剂体系”是指一种或多种催化剂与一种或多种活化剂和任选地，一种或多种载体组合物的组合。“活化剂”是能够增强一种或多种催化剂使单体聚合成聚合物的能力的任何化合物或组分，或化合物或组分的组合。
抗冲共聚物
可用于制造本发明的纤维和织物的抗冲共聚物(“ICP”)包含至少两种主要组分，组分A和组分B。在一个或多个实施方案中，组分A是丙烯均聚物，优选全同立构丙烯均聚物，但是少量的共聚单体可用来获得特定的性能。通常，此类共聚物含有少于10wt％，或少于6wt％，或少于4wt％共聚单体例如乙烯、丁烯、己烯或辛烯。最终结果通常是与均聚物组分A相比具有更低劲度但是在冲击强度方面具有一定增益的产物。
在一个或多个实施方案中，组分A具有窄的分子量分布Mw/Mn(“MWD”)，即小于4.5，或小于4.0或小于3.5，或小于3.0。在某些实施方案中，这些分子量分布在没有使用过氧化物的减粘裂化或设计用来减小分子量的其它反应器后处理的情况下获得。组分A可以具有至少100,000，或至少200,000的重均分子量(Mw，通过GPC测定)和至少145℃，优选至少150℃的熔点(Tm)。测定Tm的方法在下面进行了详细描述。
在一个或多个实施方案中，组分B可以是包含丙烯和共聚单体的共聚物。共聚单体优选是乙烯，但是其它丙烯共聚物或三元共聚物可能是适合的，这取决于所需的特定产物性能。例如，可以使用丙烯/丁烯，己烯或辛烯共聚物。在一些实施方案中，组分B是包含至少20wt％全同立构丙烯，或大约20-大约80wt％丙烯，或大约20-大约70wt％丙烯，或大约30-大约60wt％丙烯；和大约20-大约80wt％共聚单体，或大约30-大约80wt％共聚单体，或大约40-大约70wt％共聚单体，例如乙烯的共聚物。在某些实施方案中，组分B可以基本上由丙烯和大约20-大约80wt％乙烯，或大约30-大约70wt％乙烯，或大约40-大约60wt％乙烯组成。
在一个或多个实施方案中，组分B可以具有大于1.00dl/g，或大于1.50dl/g，或大于2.00dl/g的特性粘度。术语“特性粘度”或“IV”在本文中用来是指当聚合物组合物处于无限稀释时聚合物例如组分B在给定溶剂中的溶液在给定温度下的粘度。根据ASTM D1601标准，IV测量使用标准毛细管粘度测量仪器，其中测定一系列浓度的聚合物在溶剂中在给定温度下的粘度。对于组分B，萘烷是适合的溶剂且典型的温度是135℃。从有不同浓度的溶液的粘度的值，可以通过外推法测定处于无限稀释下的粘度。
组分B可以具有大于60％，或大于65％，或大于70％，或大于75％，或大于80％的组成分布宽度指数(CDBI)。CDBI详细描述在美国专利号5,382,630中，所述文献全文引入本文作为参考。CDBI定义为具有在中值总摩尔共聚单体含量的50％内的共聚单体含量的共聚物分子的wt％。
适合于在此使用的ICP的熔体流动速率(“MFR”)取决于所需最终用途，但是对于熔喷纤维和织物，通常在大约10-大约4000g/10min，或大约50-大约3000g/10min，或大约100-大约2000g/10min，或大约400-大约2000g/10min的范围内。MFR通过常规程序例如ASTM-1238(条件L)测定。
对于纺粘纤维和织物，MFR通常在大约5-大约400g/10min，或大约10-大约200g/10min，或大约10-大约100g/10min，或大约15-大约70g/10min，或大约20-大约50g/10min的范围内。
在一个或多个实施方案中，ICP包含大约40-大约95wt％组分A和大约5-大约60wt％组分B，或大约50-大约90wt％组分A和大约10-大约50wt％组分B，或大约60-大约90wt％组分A和大约10-大约40wt％组分B。在一些实施方案中，ICP可以基本上由组分A和B组成。在相同或其它实施方案中，总共聚单体(即，乙烯)含量可以在大约30-大约70wt％，或大约40-大约60wt％的范围内。
在一些实施方案中，适合用于本发明聚合物共混物的ICP可以是反应器共混物，这是指组分A和B在聚合后没有物理或机械地共混在一起，而是在至少一个反应器，通常在两个或更多个串联反应器中互聚合。然而，从一个或多个反应器获得的最终ICP可以与各种其它组分(包括其它聚合物或添加剂)共混。然而，在其它实施方案中，本文描述的ICP可以如下形成：在独立的反应器中制备组分A和B并在它们一旦离开它们各自的反应器时就将这些组分物理共混。
在这里的一个或多个实施方案中，ICP可以描述为“多相的”。本文所使用的多相是指聚合物具有两个或更多个相。通常，多相ICP包含呈一个相的基体组分和分散在所述基体内的第二橡胶组分相。在这里的一个或多个实施方案中，ICP包含包含丙烯均聚物(组分A)的基体相和包含丙烯-乙烯共聚物(组分B)的分散相。共聚物组分(组分B)具有橡胶特性并提供抗冲击性，而基体组分(组分A)提供总体劲度。
可以将各种添加剂结合到ICP中用于各种目的。例如，这些添加剂包括，但不限于稳定剂、抗氧化剂、填料、着色剂、成核剂和脱模剂。主和副抗氧化剂包括，例如，位阻酚、位阻胺和磷酸酯。成核剂包括，例如，苯甲酸钠和滑石。还可以包括分散剂例如Acrowax C。滑爽剂包括，例如，油酰胺和芥酸酰胺。还常用催化剂钝化剂，例如，硬脂酸钙、水滑石和氧化钙。
适合用于本发明的ICP组合物可以通过常规聚合技术，例如使用齐格勒-纳塔催化的两步气相方法制备。参见例如美国专利号4,379,759，所述文献全文引入本文作为参考。虽然有时不切实际，但是可以在单个反应器中制备ICP。用于本发明的ICP也可以在串联操作的反应器中制备。在这些串联操作中，第一聚合(组分A的聚合)优选是液体淤浆或溶液聚合方法，第二聚合(组分B的聚合)优选在气相中进行。在一个或多个实施方案中，可以将氢气添加到一个或两个反应器中以控制分子量、IV和/或MFR。氢气对于此类目的的应用是本领域技术人员熟知的。
基于金属茂的催化剂体系也可以用来制备这里描述的ICP组合物。当前尤其适合的金属茂是属于已知用来制备高分子量、高熔点、高度全同立构丙烯聚合物的桥联的、取代双(环戊二烯基)金属茂，特别是桥联的、取代双(茚基)金属茂的属类中的那些。一般而言，属于美国专利号5,770,753(全文引入本文作为参考)中公开的属类中的那些是适合的。
已经发现，上面描述的ICP当与下述一种或多种基于丙烯的弹性体(PBE)共混时尤其可用于制备非织造织物和多层层压件。本文所使用的“非织造织物”是指个体纤维或长丝互相铺放，但不按如针织物中那样的可识别方式的网幅结构。
基于丙烯的弹性体
在本发明的某些实施方案中，用于形成这里描述的纤维和织物的聚合物共混物包含一种或多种基于丙烯的弹性体(“PBE”)，它们包含丙烯和大约5-大约25wt％的一种或多种选自乙烯和/或C4-C12α-烯烃的共聚单体。在一个或多个实施方案中，α-烯烃共聚单体单元可以衍生自乙烯、丁烯、戊烯、己烯、4-甲基-1-戊烯、辛烯或癸烯。下述实施方案参照作为α-烯烃共聚单体的乙烯进行论述，但是实施方案同样适用于含其它α-烯烃共聚单体的其它共聚物。在这方面，共聚物可以简单地称为基于丙烯的聚合物，而将乙烯视为α-烯烃。
在一个或多个实施方案中，PBE可以包括至少大约5wt％，至少大约6wt％，至少大约7wt％，或至少大约8wt％，或至少大约9wt％，或至少大约10wt％，或至少大约12wt％乙烯衍生的单元。在那些或其它实施方案中，PBE可以包括至多大约30wt％，或至多大约25wt％，或至多大约22wt％，或至多大约20wt％，或至多大约19wt％，或至多大约18wt％，或至多大约17wt％乙烯衍生的单元，其中所述重量百分率基于丙烯衍生的单元和α-烯烃衍生的单元的总重量。换言之，PBE可以包括至少大约70wt％，或至少大约75wt％，或至少大约80wt％，或至少大约81wt％丙烯衍生的单元，或至少大约82wt％丙烯衍生的单元，或至少大约83wt％丙烯衍生的单元；在这些或其它实施方案中，PBE可以包括至多大约95wt％，或至多大约94wt％，或至多大约93wt％，或至多大约92wt％，或至多大约90wt％，或至多大约88wt％丙烯衍生的单元，其中所述重量百分率基于丙烯衍生和α-烯烃衍生的单元的总重量。在某些实施方案中，PBE可以包含大约5-大约25wt％乙烯衍生的单元，或大约9-大约18wt％乙烯衍生的单元。
一个或多个实施方案的PBE的特征在于熔点(Tm)，其可以通过差示扫描量热法(DSC)测定。对于本文目的，最高温度峰的最大值认为是聚合物的熔点。"峰"在本上下文中定义为DSC曲线(热流相对温度)从正到负的总体斜率的改变，从而形成在没有基线位移情况下的最大值，其中绘制所述DSC曲线以致吸热反应将显示有正峰。
在一个或多个实施方案中，PBE的Tm(通过DSC测定)小于大约115℃，或小于大约110℃，或小于大约100℃，或小于大约95℃，或小于大约90℃。
在一个或多个实施方案中，PBE可以由其通过DSC测定的熔化热(Hf)表征。在一个或多个实施方案中，PBE可以具有至少大约0.5J/g，或至少大约1.0J/g，或至少大约1.5J/g，或至少大约3.0J/g，或至少大约4.0J/g，或至少大约5.0J/g，或至少大约6.0J/g，或至少大约7.0J/g的Hf。在这些或其它实施方案中，PBE可以由小于大约75J/g，或小于大约70J/g，或小于大约60J/g，或小于大约50J/g，或小于大约45J/g，或小于大约40J/g，或小于大约35J/g，或小于大约30J/g的Hf表征。
本说明书内使用的测定Tm和Hf的DSC程序包括以下。在热压机中在大约200℃-大约230℃的温度下压制聚合物，并在环境条件下在空气中悬挂所得的聚合物片材以冷却。用冲模取出大约6-10mg聚合物片材。在室温下将这种6-10mg样品退火大约80-100小时。在此阶段结束时，将样品放置在DSC(Perkin Elmer Pyris One ThermalAnalysis System)中并冷却至大约-50℃至大约-70℃。以10℃/min加热所述样品以达到大约200℃的最终温度。在200℃下保持样品5分钟，并进行第二次冷却-加热循环。记录来自这两个循环的结果。热输出记录为样品熔融峰下的面积，这通常出现在大约0℃和大约200℃之间。它以焦耳测量并且是聚合物的Hf的量度。
PBE可以具有75％或更大，80％或更大，85％或更大，90％或更大，92％或更大，95％或更大，或97％或更大的通过13C NMR测量的三个丙烯单元的三单元组立构规整度。在一个或多个实施方案中，三单元组立构规整度可以为大约75-大约99％，或大约80-大约99％，或大约85-大约99％，或大约90-大约99％，或大约90-大约97％，或大约80-大约97％。三单元组立构规整度通过美国专利号7,232,871中描述的方法测定。
PBE可以具有从4或6的下限到8或10或12的上限的立构规整度指数。这里表示为“m/r”的立构规整度指数通过13C核磁共振(“NMR”)测定。立构规整度指数m/r由H.N.Cheng在17MACROMOLECULES1950(1984)中限定的那样计算，这引入本文供参考。名称“m”或“r”描述邻接亚丙基对的立体化学，“m”涉及内消旋且“r”涉及外消旋。1.0的m/r比值一般描述间同立构聚合物，2.0的m/r比值描述无规立构材料。全同立构材料理论上可以具有接近无穷大的比值，并且许多副产物无规聚合物具有足够的全同立构含量以导致大于50的比值。
在一个或多个实施方案中，PBE可以具有大约0.5％-大约40％，或大约1％-大约30％，或大约5％-大约25％的％结晶度，根据DSC程序测定。结晶度可以通过用样品的Hf除以100％结晶聚合物的Hf测定，所述100％结晶聚合物的Hf对于全同立构聚丙烯被认为是189焦耳/克或对于聚乙烯被认为是350焦耳/克。
在一个或多个实施方案中，PBE可以具有大约0.85g/cm3-大约0.92g/cm3，或大约0.86g/cm3-大约0.90g/cm3，或大约0.86g/cm3-大约0.89g/cm3的在室温下的密度，根据ASTM D-792试验方法测量。
在一个或多个实施方案中，PBE可以具有小于或等于大约100g/10min，或小于或等于大约50g/10min，或小于或等于大约25g/10min，或小于或等于大约10g/10min，或小于或等于大约9.0g/10min，或小于或等于大约8.0g/10min，或小于或等于大约7.0g/10min的熔体指数(MI)(ASTM D-1238，2.16kg190℃)。
在一个或多个实施方案中，PBE可以具有大于大约1g/10min，或大于大约2g/10min，或大于大约5g/10min，或大于大约8g/10min，或大于大约10g/10min的根据ASTM D-1238(2.16kg重量230℃)测量的熔体流动速率(MFR)。在相同或其它实施方案中，PBE可以具有小于大约500g/10min，或小于大约400g/10min，或小于大约300g/10min，或小于大约200g/10min，或小于大约100g/10min，或小于大约75g/10min，或小于大约50g/10min的MFR。在某些实施方案中，PBE可以具有大约1-大约100g/10min，或大约2-大约75g/10min，或大约5-大约50g/10min的MFR。
在一个或多个实施方案中，PBE可以是上述反应器等级聚合物。在其它实施方案中，PBE可以是在离开反应器后已经减粘裂化以增加MFR的聚合物。本文所使用的“减粘裂化”是通过使聚合物经历断链而减小聚合物分子量的方法。减粘裂化方法还提高聚合物的MFR并且可以使其分子量分布变窄。
在一个或多个实施方案中，PBE可以具有小于大约100，或小于大约75，或小于大约50，或小于大约30的根据ASTM D-1646测定的门尼粘度[ML(1+4)125℃]。
在一个或多个实施方案中，所述PBE可以具有0.95或更大，优选至少0.97，或至少0.99的g'指数值，其中g'是使用全同立构聚丙烯的特性粘度作为基准以所述聚合物的Mw测量的。对于在本文中的使用，g’指数定义为：
g ′ = η b η l
其中ηb是聚合物的特性粘度，ηl是与所述聚合物具有相同粘均分子量(Mv)的直链聚合物的特性粘度，ηl＝KMv α，K和α是直链聚合物的测量值并且应该在与用于g'指数测量的直链聚合物相同的仪器上获得。
在一个或多个实施方案中，PBE可以具有大约50,000-大约5,000,000g/mol，或大约75,000-大约1,000,000g/mol，或大约100,000-大约500,000g/mol，或大约125,000-大约300,000g/mol的重均分子量(Mw)。在相同或其它实施方案中，PBE可以具有大约2,500-大约2,500,000g/mol，或大约5,000-大约500,000g/mol，或大约10,000-大约250,000g/mol，或大约25,000-大约200,000g/mol的数均分子量(Mn)。在相同或其它实施方案中，PBE可以具有大约10,000-大约7,000,000g/mol，或大约50,000-大约1,000,000g/mol，或大约80,000-大约700,000g/mol，或大约100,000-大约500,000g/mol的Z-均分子量(Mz)。在某些实施方案中，PBE的分子量分布(MWD，等于Mw/Mn)可以为大约1-大约40，或大约1-大约15，或大约1.8-大约5，或大约1.8-大约3。
测定分子量(Mn、Mw和Mz)和MWD的技术可以参见美国专利号4,540,753(Cozewith,Ju and Ver Strate)(所述文献在此引入供美国实践目的参考)和其中引用的参考文献，和Macromolecules,1988,21卷，3360-3371页(Ver Strate等)，其在此引入供美国实践目的参考和其中引用的参考文献。例如，分子量可以通过尺寸排阻色谱(SEC)通过使用配备有差示折光指数检测器并使用聚苯乙烯标准样品校准的Waters150凝胶渗透色谱测定。
任选地，PBE还可以包括一种或多种二烯。术语"二烯"定义为具有两个不饱和位点的烃化合物，即具有连接碳原子的两个双键的化合物。取决于上下文，术语"二烯"在本专利中宽广地指在聚合之前的二烯单体，例如，形成为聚合介质的一部分，或在聚合已经开始后的二烯单体(也称为二烯单体单元或二烯衍生的单元)。适合用于本发明的示例性的二烯包括，但不限于，丁二烯、戊二烯、己二烯(例如1,4-己二烯)、庚二烯(例如1,6-庚二烯)、辛二烯(例如1,7-辛二烯)、壬二烯(例如1,8-壬二烯)、癸二烯(例如1,9-癸二烯)、十一碳二烯(例如1,10-十一碳二烯)、十二碳二烯(例如1,11-十二碳二烯)、十三碳二烯(例如1,12-十三碳二烯)、十四碳二烯(例如1,13-十四碳二烯)、十五碳二烯、十六碳二烯、十七碳二烯、十八碳二烯、十九碳二烯、二十碳二烯、二十一碳二烯、二十二碳二烯、二十三碳二烯、二十四碳二烯、二十五碳二烯、二十六碳二烯、二十七碳二烯、二十八碳二烯、二十九碳二烯、三十碳二烯和具有小于1000g/mol的分子量(Mw)的聚丁二烯。直链无环二烯的实例包括，但不限于1,4-己二烯和1,6-辛二烯。支链无环二烯的实例包括，但不限于5-甲基-1,4-己二烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯和3,7-二甲基-1,7-辛二烯。单环脂环族二烯的实例包括，但不限于1,4-环己二烯、1,5-环辛二烯和1,7-环十二碳二烯。多环脂环族稠合和桥联环二烯的实例包括，但不限于四氢茚；降冰片二烯；甲基四氢茚；双环戊二烯；双环(2.2.1)庚-2,5-二烯；和烯基-、烷叉基-、环烯基-和环烷叉基降冰片烯[包括，例如5-亚甲基-2-降冰片烯、5-乙叉基-2-降冰片烯、5-丙烯基-2-降冰片烯、5-异丙叉基-2-降冰片烯、5-(4-环戊烯基)-2-降冰片烯、5-环己叉基-2-降冰片烯和5-乙烯基-2-降冰片烯]。环烯基取代的烯烃的实例包括，但不限于乙烯基环己烯、烯丙基环己烯、乙烯基环辛烯、4-乙烯基环己烯、烯丙基环癸烯、乙烯基环十二碳烯和四环十二碳二烯。在本发明的一些实施方案中，二烯选自5-乙叉基-2-降冰片烯(ENB)；1,4-己二烯；5-亚甲基-2-降冰片烯(MNB)；1,6-辛二烯；5-甲基-1,4-己二烯；3,7-二甲基-1,6-辛二烯；1,3-环戊二烯；1,4-环己二烯；乙烯基降冰片烯(VNB)；双环戊二烯(DCPD)和它们的组合。在一个或多个实施方案中，二烯是ENB。
在一些实施方案中，PBE可以任选地包含0.05-大约6wt％二烯衍生的单元。在其它实施方案中，聚合物包含大约0.1-大约5.0wt％二烯衍生的单元，或大约0.25-大约3.0wt％二烯衍生的单元，或大约0.5-大约1.5wt％二烯衍生的单元。
在一个或多个实施方案中，可以使用一种或多种接枝用单体将PBE任选地接枝(即“官能化”)。本文所使用的术语“接枝”表示接枝用单体共价键接到PBE的聚合物链上。
接枝用单体可以是或包括至少一种烯属不饱和羧酸或酸衍生物，例如酸酐、酯、盐、酰胺、酰亚胺、丙烯酸酯等。示例性的单体包括但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、中康酸、马来酸酐、4-甲基环己烯-1,2-二羧酸酐、双环(2.2.2)辛烯-2,3-二羧酸酐、1,2,3,4,5,8,9,10-八氢萘-2,3-二羧酸酐、2-氧杂-1,3-二酮螺(4.4)壬烯、双环(2.2.1)庚烯-2,3-二羧酸酐、马来海松酸(maleopimaric acid)、四氢邻苯二甲酸酐、降冰片烯-2,3-二羧酸酐、桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、himic酸酐、甲基himic酸酐和5-甲基双环(2.2.1)庚烯-2,3-二羧酸酐。其它适合的接枝用单体包括丙烯酸甲酯和丙烯酸更高级烷基酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸更高级烷基酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸更高级羟烷基酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。马来酸酐是优选的接枝用单体。
在一个或多个实施方案中，接枝的PBE包含大约0.5-大约10wt％烯属不饱和羧酸或酸衍生物，更优选大约0.5-大约6wt％，更优选大约0.5-大约3wt％；在其它实施方案中，大约1-大约6wt％，更优选大约1-大约3wt％。在其中接枝单体是马来酸酐的一个优选的实施方案中，所述接枝聚合物中的马来酸酐浓度优选为大约1-大约6wt％，优选至少大约0.5wt％，高度优选大约1.5wt％。
基于丙烯的弹性体的制备
PBE的聚合如下进行：使单体在本文描述的催化剂体系存在下在0℃-200℃的温度下反应1秒-10小时。优选地，使用均匀条件，例如连续溶液方法或本体聚合方法，使用过量的单体用作稀释剂。连续方法可以使用某种形式的搅拌以减小反应器中的浓度差和维持稳态聚合条件。优选通过聚合进料的冷却并允许聚合来加热聚合反应以除去聚合反应的热，但是也可以使用内部冷却系统。
适合于制备这里描述的PBE的示例性方法的进一步描述可以参见美国专利号6,881,800，所述文献出于美国专利实践目的引入本文供参考。
PBE的三单元组立构规整度和立构规整度指数可以通过催化剂、聚合温度和共聚单体的类型和量控制，催化剂影响丙烯布局的立构规整度，根据聚合温度可以通过增加温度降低立构规整度，共聚单体的类型和量往往减少更长丙烯衍生的序列的含量。
太多共聚单体可能将由立构规整丙烯衍生的序列的结晶提供的结晶度降低到材料缺乏强度的程度；如果共聚单体太少，则材料可能太过结晶。可以使用13C核磁共振(NMR)通过本领域技术人员熟知的方法测量聚合物的共聚单体含量和序列分布。具有离散的分子量范围的共聚单体含量可以使用本领域技术人员熟知的方法测量，包括傅里叶变换红外光谱学(FTIR)连同通过GPC收集的样品，如Wheeler和Willis，Applied Spectroscopy，1993，Vol.47,pp.1128-1130所述。对于包含大于75wt％丙烯的丙烯乙烯共聚物，此种聚合物的共聚单体含量(乙烯含量)可以如下测量：将均匀薄膜在大约150℃或更高的温度下压制，并安装在Perkin Elmer PE1760红外光谱仪上。记录从600cm-1到4000cm-1的样品的全谱，乙烯的单体wt％可以根据下列公式计算：乙烯wt％＝82.585-111.987X+30.045X2，其中X是在1155cm-1处的峰高度和在722cm-1或732cm-1处的峰高度(按两者中较高者)的比例。对于具有75wt％或更小丙烯含量的丙烯乙烯共聚物，可以使用Wheeler and Willis中描述的程序测量共聚单体(乙烯)含量。
参考美国专利号6,525,157，其试验方法也完全适用于本说明书和权利要求中涉及的各种测量并且其含有关于GPC测量、乙烯含量通过NMR的测定和DSC测量的更多细节.
催化剂还可以与共聚单体和聚合温度结合控制立构规整度。这里描述的PBE是使用一种或多种催化剂体系制备的。本文所使用的“催化剂体系”至少包含过渡金属化合物，也称为催化剂前体，和活化剂。使过渡金属化合物(催化剂前体)和活化剂在聚合反应器上游或在所公开方法的聚合反应器中在溶液中接触以产生催化剂体系的催化活性组分(催化剂)。任何给定的过渡金属化合物或催化剂前体可以与各种活化剂产生催化活性组分(催化剂)，从而提供可在本发明方法中展现的宽系列的催化剂。本发明的催化剂体系包含至少一种过渡金属化合物和至少一种活化剂。然而，本公开内容的催化剂体系还可以包含多于一种过渡金属化合物连同一种或多种活化剂。此类催化剂体系可以任选地包括杂质清除剂。这些组分中的每一种在下面进行了详细描述。
在本发明的一个或多个实施方案中，用于制备PBE的催化剂体系包含金属茂化合物。在一些实施方案中，金属茂化合物是具有通式(In1)Y(In2)MX2的桥联双茚基金属茂,其中In1和In2是(优选相同)与M键接并通过Y桥联的取代或未取代的茚基，Y是桥联基团，其中将In1与In2连接的直链中的原子的数目是1-8且所述直链包含C或Si，M是第3、4、5或6族过渡金属。In1和In2可以是取代或未取代的。如果In1和In2被一个或多个取代基取代，则所述取代基选自卤素原子、C1-C10烷基、C5-C15芳基、C6-C25烷芳基和含N-或P-的烷基或芳基。这种类型的示例性的金属茂化合物包括，但不限于，μ-二甲基甲硅烷基·双(茚基)二甲基合铪和μ-二甲基甲硅烷基·双(茚基)二甲基合锆。
在其它实施方案中，金属茂化合物可以是具有通式(In1)Y(In2)MX2的桥联双茚基金属茂,其中In1和In2是(优选相同)与M键接并通过Y桥联的2,4-取代的茚基，Y是桥联基团，其中将In1与In2连接的直链中的原子的数目为1-8且所述直链包含C或Si，M是第3，4、5或6族过渡金属。In1和In2在2位被甲基且在4位被选自C5-C15芳基、C6-C25烷芳基和含N-或P-的烷基或芳基的取代基取代。这种类型的示例性的金属茂化合物包括，但不限于，(μ-二甲基甲硅烷基)双(2-甲基-4-(3',5'-二-叔丁基苯基)茚基)二甲基合锆、(μ-二甲基甲硅烷基)双(2-甲基-4-(3',5'-二-叔丁基苯基)茚基)二甲基合铪、(μ-二甲基甲硅烷基)双(2-甲基-4-萘基茚基)二甲基合锆、(μ-二甲基甲硅烷基)双(2-甲基-4-萘基茚基)二甲基合铪、(μ-二甲基甲硅烷基)双(2-甲基-4-(N-咔唑基)茚基)二甲基合锆和(μ-二甲基甲硅烷基)双(2-甲基-4-(N-咔唑基)茚基)二甲基合铪。
另外，在本发明的一个或多个实施方案中，金属茂化合物可以对应于美国专利号7,601,666中公开的通式中的一个或多个。此类金属茂化合物包括，但不限于，二甲基甲硅烷基·双(2-(甲基)-5,5,8,8-四甲基-5,6,7,8-四氢苯并(f)茚基)二甲基合铪、二苯基甲硅烷基·双(2-(甲基)-5,5,8,8-四甲基-5,6,7,8-四氢苯并(f)茚基)二甲基合铪、二苯基甲硅烷基·双(5,5,8,8-四甲基-5,6,7,8-四氢苯并(f)茚基)二甲基合铪、二苯基甲硅烷基·双(2-(甲基)-5,5,8,8-四甲基-5,6,7,8-四氢苯并(f)茚基)二氯合锆和环丙基甲硅烷基·双(2-(甲基)-5,5,8,8-四甲基-5,6,7,8-四氢苯并(f)茚基)二甲基合铪。
在本发明的一个或多个实施方案中，用于制备PBE的催化剂体系的活化剂包含阳离子组分。在一些实施方案中，阳离子组分具有式[R1R2R3AH]+，其中A是氮，R1和R2一起是-(CH2)a-基团，其中a是3、4、5或6并且与所述氮原子一起形成4-、5-、6-或7-元非芳族环，任选的一个或多个芳族环或杂芳环可以经由相邻的环碳原子与所述非芳族环稠合，R3是C1、C2、C3、C4或C5烷基，或N-甲基吡咯烷盐或N-甲基哌啶。在其它实施方案中，阳离子组分具有式[RnAH]+，其中A是氮，n是2或3，所有R是相同的并且是C1-C3烷基，例如三甲基铵、三甲基苯铵、三乙基铵、二甲基苯铵或二甲基铵。
在本发明的一个或多个实施方案中，用于制备PBE的催化剂体系的活化剂包含阴离子组分，[Y]-。在一些实施方案中，阴离子组分是非配位阴离子(NCA)，具有式[B(R4)4]-，其中R4是芳基或取代的芳基，其中一个或多个取代基是相同的或不同的并选自烷基、芳基、卤素原子、卤化芳基和卤代烷芳基。在一个或多个实施方案中，取代基是全卤化的芳基，或全氟化的芳基，包括但不限于全氟苯基、全氟萘基和全氟联苯基。
这里描述的催化剂体系的阳离子和阴离子组分一起形成活化剂化合物。在本发明的一个或多个实施方案中，活化剂可以是四(全氟苯基)硼酸N,N-二甲基苯铵、四(全氟萘基)硼酸N,N-二甲基苯铵、四(全氟-联苯基)硼酸N,N-二甲基苯铵、四(3,5-双(三氟甲基)苯基)硼酸N,N-二甲基苯铵、四(全氟苯基)硼酸三苯基碳、四(全氟-萘基)硼酸三苯基碳、四(全氟联苯基)硼酸三苯基碳或四(3,5-双(三氟甲基)苯基)硼酸三苯基碳。
由前述段落中提到的金属茂化合物、阳离子活化剂组分和阴离子活化剂组分的任何组合产生的任何催化剂体系应该认为在这里进行了明确地公开，并且可以根据本发明用于聚合一种或多种烯烃单体。此外，两种不同活化剂的组合可以与相同或不同的金属茂一起使用。
对本发明方法适合的活化剂还包括alominoxanes(或铝氧烷)和烷基铝。不希望受到理论束缚，铝氧烷通常认为是由通式(Rx-Al-O)n表示的低聚铝化合物，其是环状化合物，或由Rx(Rx-Al-O)nAlRx 2表示的低聚铝化合物，其是直链化合物。铝氧烷最通常认为是环状和直链化合物的混合物。在所述铝氧烷通式中，Rx独立地是C1-C20烷基，例如，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、它们的异构体等，n是1-50的整数。在一个或多个实施方案中，Rx是甲基且n是至少4。甲基铝氧烷(MAO)，以及含某些更高级烷基以改进溶解性的改性MAO，乙基铝氧烷，异丁基铝氧烷和类似物可用于这里所公开的方法。
此外，适合用于本发明的催化剂体系除了上面描述的过渡金属化合物和活化剂之外还可以含有额外的活化剂(助活化剂)和/或清除剂。助活化剂是能够与过渡金属配合物反应，以致于当与活化剂联合使用时，形成活性催化剂的化合物。助活化剂包括铝氧烷和烷基铝。
在本发明的一些实施方案中，清除剂可用来“清理”任何毒物的反应，如果不这样则毒物将与催化剂反应并使它钝化。可用作清除剂的典型的铝或硼烷基组分由通式RxJZ2表示，其中J是铝或硼，Rx是C1-C20烷基，例如，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和它们的异构体，每个Z独立地是Rx或不同的一价阴离子配体例如卤素(Cl、Br、I)，烷氧根(ORx)和类似物。示例性的烷基铝包括三乙基铝、氯化二乙基铝、二氯化乙基铝、三-异丁基铝、三-正辛基铝、三-正己基铝、三甲基铝和它们的组合。示例性的硼烷基化物包括三乙基硼。清除性化合物还可以是铝氧烷和包括甲基铝氧烷和改性甲基铝氧烷的改性铝氧烷。
在一些实施方案中，用来制备这里描述的PBE的催化剂体系包括过渡金属组分，其是具有通式(In1)Y(In2)MX2的桥联双茚基金属茂,其中In1和In2是与M键接并通过Y桥联的相同的取代或未取代的茚基，Y是桥联基团，其中将In1与In2连接的直链中的原子的数目为1-8且所述直链包含C或Si，M是第3，4、5或6族过渡金属。In1和In2可以是取代或未取代的。如果In1和In2被一个或多个取代基取代，则所述取代基选自卤素原子、C1-C10烷基、C5-C15芳基、C6-C25烷芳基和含N-或P-的烷基或芳基。在一个或多个实施方案中，用来制备基于丙烯的聚合物的过渡金属组分是μ-二甲基甲硅烷基·双(茚基)二甲基合铪。
聚合物共混物
根据本发明的聚合物共混物包含前述的至少一种抗冲共聚物(ICP)和至少一种基于丙烯的弹性体(PBE)。在一个或多个实施方案中，共混物可以包含大约40-大约85wt％ICP，或大约40-大约80wt％ICP，或大约45-大约80wt％ICP，或大约45-大约75wt％ICP，或大约45-大约70wt％ICP，或大约50-大约65wt％ICP。在相同或其它实施方案中，共混物可以包含大约15-大约60wt％PBE，或大约20-大约60wt％PBE，或大约20-大约55wt％PBE，或大约25-大约55wt％PBE，或大约30-大约55wt％PBE，或大约35-大约50wt％PBE。换句话说，共混物可以包含大于大约10wt％PBE，或大于大约15wt％PBE，或大于大约20wt％PBE，或大于大约25wt％PBE，或大于大约30wt％PBE，或大于大约35wt％PBE。
可以将各种添加剂结合到这里描述的聚合物共混物中，这取决于预计的目的。例如，当共混物用来形成纤维和非织造织物时，此类添加剂可以包括但不限于稳定剂、抗氧化剂、填料、着色剂、成核剂、分散剂、脱模剂、滑爽剂、阻燃剂、增塑剂、颜料、硫化或固化剂、硫化或固化促进剂、固化迟延剂、加工助剂、增粘性树脂等。其它添加剂可以包括填料和/或增强材料，例如炭黑、粘土、滑石、碳酸钙、云母、二氧化硅、硅酸盐、它们的组合等。主和副抗氧化剂包括，例如，位阻酚、位阻胺和磷酸酯。成核剂包括，例如，苯甲酸钠和滑石。此外，为了改进结晶速率，其它成核剂也可以使用，如齐格勒-纳塔烯烃产物或其它高度结晶聚合物。其它添加剂如分散剂，例如Acrowax C，也可以包括在内。滑爽剂包括，例如，油酰胺和芥酸酰胺。还通常使用催化剂钝化剂，例如硬脂酸钙、水滑石和氧化钙，和/或在现有技术中已知的其它酸中和剂。
此外，在某些示例性的实施方案中，可以将添加剂直接地或作为母料(即含有待一次按预定比例添加的数种添加剂的添加剂包装料)的一部分结合到聚合物共混物中。在这里的一个或多个实施方案中，本发明的纤维进一步包含含滑爽剂的母料。所述母料可以按任何适合的量添加以达到所需结果。例如，含滑爽添加剂的母料可以按大约0.1-大约10wt％，或大约0.25-大约7.5wt％，或大约0.5-大约5wt％，或大约1-大约5wt％，或大约2-大约4wt％的量使用，基于聚合物共混物和母料的总重量。在一个实施方案中，母料包含芥酸酰胺作为滑爽添加剂。
由聚合物共混物制备的纤维、非织造组合物和层压件
在一个或多个实施方案中，本发明涉及包含上述聚合物共混物的熔纺(例如，熔喷或纺粘)纤维和非织造组合物(例如织物)。本文所使用的“熔纺非织造组合物”是指具有至少一个熔纺层，并且不要求整个组合物被熔纺或非织造的组合物。在一些实施方案中，非织造组合物还包括布置在包含ICP/PBE共混物的非织造层(一个或多个)的一面或两面上的一个或多个层。本文所使用的“非织造”是指已经通过除纺织以外的方法制备的织物材料。在非织造织物中，将纤维直接地加工成平面片状织物结构，然后化学、热或机械联锁(或这两者)粘结以获得粘着的织物。
本发明不但涉及纤维和非织造组合物，而且涉及形成包含这里描述的聚合物共混物的非织造组合物的方法。在一个或多个实施方案中，此种方法包括以下步骤：形成包含上述至少一种ICP和至少一种PBE的共混物的熔融聚合物组合物，并形成包含所述聚合物共混物的纤维。在某些实施方案中，纤维可以具有大约1-大约10旦尼尔，或大约2-大约8旦尼尔或大约4-大约6旦尼尔的厚度。虽然在本领域中和在本文中通常为方便起见称作厚度的指标，但是旦尼尔更精确地描述为纤维的线性质量密度。旦尼尔是每9,000米的纤维的质量(克)。在实践中，测量9,000米可能既是耗时的又是浪费的。通常，称量较小长度(即，900米、90米或任何其它适合的长度)的样品并将结果乘以合适的倍数以获得纤维的旦尼尔。在相同或其它实施方案中，纤维可以是单组分纤维或双组分纤维。优选，纤维是单组分纤维，这是指所述纤维在它们的整个横截面具有一致的组成。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括由所述纤维形成非织造组合物。在其它实施方案中，由ICP/PBE共混物形成的非织造组合物用作面层，并且所述方法可以进一步包括以下步骤：形成一个或多个非织造弹性层，并将包含ICP/PBE共混物的面层布置在所述弹性层上。任选地，可以将两个或更多个面层布置在相对面上的一个或多个弹性层上，以致所述弹性层夹在面层之间。在一个或多个实施方案中，一个或多个弹性层可以包含具有上述组成和性能的PBE。在某些实施方案中，包含ICP/PBE共混物的非织造组合物可以描述为可延伸的。本文所使用的“可延伸的”是指在施加力时屈服或变形(即，伸展)的任何纤维或非织造组合物。虽然许多可延伸材料也是弹性的，但是术语可延伸还涵盖在除去力后保持延伸或变形的那些材料。当可延伸面层与弹性芯层结合使用时，可以得到合乎需要的美学性能，原因在于当与可延伸层附贴的弹性层伸展和缩回时，所述可延伸层永久地变形。这得到具有软触感觉的起皱或有纹理的外表面，其尤其适合于其中面层与穿戴者的皮肤接触的制品。
本发明的纤维和非织造组合物可以通过在本领域中已知的任何方法形成。例如，非织造组合物可以通过熔喷或纺粘方法制备。在这里的某些实施方案中，本发明的非织造组合物的一个或多个层通过纺粘方法制备。当组合物进一步包括一个或多个弹性层时，所述弹性层可以通过熔喷方法，通过纺粘或射流喷网方法，或通过任何其它适合的非织造方法制备。
这里描述的一个或多个非织造层可以主要由此前描述的ICP和PBE的共混物组成。在一个或多个实施方案中，非织造组合物可以具有大约10-大约75g/m2(“gsm”)，或大约15-大约65gsm，或大约20-大约55gsm，或大约22-大约53gsm，或大约24-大约51gsm，或大约25-大约50gsm的基重(base weight)。在相同或其它实施方案中，非织造物可以具有大约5-大约65N/5cm，或大约7-大约60N/5cm，或大约10-大约55N/5cm，或大约10-大约50N/5cm，或大约15-大约45N/5cm的沿纵向(MD)的拉伸强度。换句话说，非织造物可以具有大于大约5N/5cm，或大于大约10N/5cm，或大于大约15N/5cm，或大于大约20N/5cm的MD拉伸强度。在相同或其它实施方案中，非织造物可以具有大约5-大约55N/5cm，或大约7-大约50N/5cm，或大约10-大约45N/5cm，或大约10-大约40N/5cm，或大约15-大约35N/5cm的沿横向(CD)的拉伸强度。换句话说，非织造物可以具有大于大约5N/5cm，或大于大约10N/5cm，或大于大约15N/5cm，或大于大约20N/5cm的MD拉伸强度。
在一个或多个实施方案中，非织造组合物可以具有大于大约70％，或大于大约75％，或大于大约80％，或大于大约85％，或大于大约90％，或大于大约95％，或大于大约100％的沿纵向(MD)的峰值伸长率。在相同或其它实施方案中，非织造组合物可以具有大于大约80％，或大于大约85％，或大于大约90％，或大于大约100％，或大于大约105％，或大于大约110％，或大于大约115％，或大于大约120％的沿横向(CD)的峰值伸长率。拉伸强度和伸长率根据ASTM D882测定。
本文所使用的“熔喷纤维”和“熔喷组合物”(或“熔喷织物”)是指如下形成的纤维：经由许多细小、通常圆形的模头毛细管在某个加工温度下将熔融热塑性材料作为熔融线或长丝挤出进入高速，通常热的气流中，所述气流使熔融热塑性材料的长丝变细而减小它们的直径，这可以是减小到微纤维直径。此后，通过高速气流载运所述熔喷纤维并沉积在收集表面上以形成具有随机分散的熔喷纤维的网幅或非织造织物。此种方法通常描述在例如，美国专利号3,849,241和6,268,203中。熔喷纤维是连续或不连续的微纤维，并且取决于树脂，可以小于大约10微米(例如，对于高MFR全同立构聚丙烯树脂例如PP3746G或AchieveTM6936G1，可以从ExxonMobil Chemical Company获得)；而对于某些树脂(例如，VistamaxxTM基于丙烯的弹性体，可以从ExxonMobil Chemical Company获得)或某些高通量方法例如这里描述的那些，熔喷纤维可以具有大于10微米，例如大约10-大约30微米，或大约10-大约15微米的直径。本文所使用的术语熔喷旨在涵盖熔体喷涂(meltspray)方法。
商业熔喷方法使用具有超过0.3克/孔/分钟(“ghm”)，或超过0.4ghm，或超过0.5ghm，或超过0.6ghm，或超过0.7ghm的较高通量的挤出系统。本发明的非织造组合物可以使用商业熔喷方法，优选可以从Biax-Fiber film Corporation获得的高压熔喷方法，或以试验或中试规模方法制备。在本发明的一个或多个实施方案中，使用具有大约0.01-大约3.0ghm，或大约0.1-大约2.0ghm，或大约0.3-大约1.0ghm的生产率的挤出系统形成用于形成非织造组合物的纤维。
在典型的纺粘方法中，将聚合物供给热挤出机以使聚合物熔融和均化。挤出机将熔融聚合物供给喷丝头，其中聚合物在穿过以一排或多排安排在喷丝头中的细小开口而纤维化，形成长丝幕。通常用处于低温的空气将长丝淬火，拉伸，通常气动拉伸，并沉积在移动的垫、带或"成型线"上而形成非织造组合物。参见例如，美国专利号4,340,563；3,692,618；3,802,817；3,338,992；3,341,394；3,502,763和美国专利号3,542,615。本文所使用的术语纺粘旨在包括射流喷网方法，其中使用高速的水射流使长丝缠绕而形成网幅(称为“水力缠结”)。
对于纺粘方法中制备的纤维，通常直径在大约10-大约50微米的范围内，这取决于工艺条件和待由此类纤维制备的织物的所需最终用途。例如，增加聚合物分子量或降低加工温度导致更大直径的纤维。淬火空气温度和气动拉伸压力的改变也对纤维直径有影响。
这里描述的非织造组合物可以是单层，或可以是多层层压件。一种应用是由熔喷(“M”)和纺粘(“S”)非织造组合物制备层压件(或“复合材料”)，其结合来自纺粘组分的强度和熔喷组分的更大阻隔性能的优点。典型的层压件或复合材料具有三个或更多层，夹在两个或更多个纺粘层之间的熔喷层(一个或多个)，或“SMS”非织造复合材料。其它组合的实例是SSMMSS、SMMS和SMMSS复合材料。复合材料还可以由本发明的熔喷或纺粘非织造物与其它合成或天然材料构成，以制备有用的制品。
在某些实施方案中，本发明的熔喷或纺粘非织造组合物包括含PBE的一个或多个弹性层，并进一步包括一个或多个含这里描述的ICP/PBE共混物的布置在所述弹性层(一个或多个)的一面或两面上的面层。在一些实施方案中，弹性层和面层可以按单个集成方法，优选连续方法制备。例如，熔纺工艺生产线可以包括熔喷技术以致制备多层非织造层压件，所述非织造层压件含有以单个连续集成方法层压到一个或多个其它纺粘层(可以是弹性或非弹性的)上的一个或多个熔喷弹性层。
上述非织造产物可以用于许多制品例如卫生产品，包括但不限于尿布、女性护理品和成人失禁产品。所述非织造产物还可以用于医疗产品例如无菌包裹、隔离袍、手术室袍、手术袍、手术单、急救敷料及其它处理品。
实施例
根据本发明的包含ICP和PBE的聚合物共混物(称为样品1-18)如表1所示制备。所述ICP具有通过ASTM D1238(230℃，2.16kg)测定的35g/10min的MFR，并且可从ExxonMobil Chemical Co.作为ICP等级PP7035商购。所述PBE具有15wt％的乙烯含量和18g/10min的MFR，并且可从ExxonMobil Chemical Co.以商品名称VistamaxxTM6202商购。除了上面表示的ICP和PBE之外，样品1-18中的每一个还包括含芥酸酰胺作为滑爽添加剂的母料，表示为S1428并可从Polyvel Inc.商购。
表1
样品号 ICP，Wt％ PBE，Wt％ 母料，Wt％
1 74 23 3
2 69 28 3
3 64 33 3
4 64 33 3
5 64 33 3
6 64 33 3
7 59 38 3
8 59 38 3
9 59 38 3
10 54 43 3
11 54 43 3
12 54 43 3
13 54 43 3
14 54 43 3
15 54 43 3
16 49 48 3
17 49 48 3
18 49 48 3
然后由样品1-18形成纤维和纺粘织物。纤维是在连续长丝纺丝设备上制备的部分取向纱线。在可以从Reifenhauser GmbH and Co.获得的Reicofil4纺粘工艺设备上制备所述织物。以54-136m/min的生产线速度，173-221kg/hr的生产率，37-43巴的模头压力，216-217℃的模头熔体温度，140-145℃的平均压延机温度和100N/mm的辊隙压力制备所述织物。除了样品1-18之外，还由两种对比材料(称为C1和C2)形成纤维和织物。C1包含100wt％可从ExxonMobilChemical Co.作为PP3155商购的丙烯均聚物。C2包含100wt％样品1-18中使用的相同ICP。所得的纤维和织物的所选性能示于下表2中。
根据ASTM D882评价由样品C1、C2和1-18制备的纺粘非织造织物沿纵向和横向的拉伸强度和伸长率。结果报道在下表3中。
表3
如表3中反映的那样，将ICP与PBE共混导致织物具有高伸长率，尤其沿横向，和与对比织物相当或更好的拉伸强度。织物具有合乎需要的美感性，包括柔软、类似于布的感觉。此外，当在纺粘束(aspunbond beam)上加工时，对于所述聚合物共混物观察到单组分纤维的改进的可纺性。
为了方便，上面给出各种特定试验程序用于测定某些性能。然而，当普通技术人员阅读了本专利并希望测定组合物或聚合物是否具有权利要求中给出的特定性能时，则可以遵循任何公开或成熟的方法或试验程序来测定所述性能，但是特别给出的程序是优选的。每个权利要求应该解释为涵盖任何这些程序的结果，甚至到不同程序可能产生不同结果或测量值的程度。因此，本领域中的普通技术人员应预期反映在权利要求中的测得的性能的实验偏差。
虽然已经描述了本文的组合物的各种方面，但是本发明其它特定实施方案包括以下字母标记段落中给出的那些：
A.纤维，包含大约45-大约85wt％的抗冲共聚物和大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体，其中所述抗冲共聚物包含(优选作为共混物)丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。
B.段A的纤维，其中所述纤维包含大约25-大约50wt％的所述基于丙烯的弹性体。
C.段A和B中任一段的纤维，还包含滑爽添加剂。
D.段A至C中任一段的纤维，其中所述纤维具有大约4-大约6旦尼尔的厚度。
E.段A至D中任一段的纤维，其中所述抗冲共聚物具有大约20-大约50g/10min的熔体流动速率。
F.段A至E中任一段的纤维，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约9-大约18wt％乙烯衍生的单元。
G.段A至F中任一段的纤维，其中所述纤维具有单组分结构。
H.包含一种或多种根据段A至G中任一段的纤维的纺粘织物。
I.非织造组合物，包含大约45-大约85wt％的抗冲共聚物，和大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体，其中所述抗冲共聚物包含丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物的共混物，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。
J.段I的组合物，其中所述组合物包含大约25-大约50wt％的所述基于丙烯的弹性体。
K.段I和J中任一段的组合物，还包含大约1-大约5wt％的含滑爽添加剂的母料。
L.段I至K中任一段的组合物，其中所述组合物是纺粘的。
M.段I至L中任一段的组合物，其中所述抗冲共聚物具有大约20-大约50g/10min的熔体流动速率。
N.段I至M中任一段的组合物，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约9-大约18wt％乙烯衍生的单元。
O.段I至N中任一段的组合物，其中所述组合物具有大约20-大约55g/m2的基重。
P.段I至O中任一段的组合物，其中所述组合物具有大于大约100％的横向伸长率。
Q.段I至P中任一段的组合物，其中所述组合物具有大于大约85％的纵向伸长率。
R.包含弹性层和至少一个面层的非织造层压件，其中所述面层包含根据段A至H中任一段的纤维。
S.包含弹性层和至少一个面层的非织造层压件，其中所述面层包含根据段I至Q中任一段的非织造组合物。
T.非织造层压件，包含：(i)弹性层；和(ii)一个或多个面层，其中所述面层包含大约45-大约85wt％的抗冲共聚物，其中所述抗冲共聚物包含(优选作为共混物)丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物；和其中所述面层还包含大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。
U.段T的非织造层压件，其中所述面层包含大约25-大约50wt％的所述基于丙烯的弹性体。
V.段T和U中任一段的非织造层压件，其中所述面层还包含大约1-大约5wt％的含滑爽添加剂的母料。
W.段T至V中任一段的非织造层压件，其中所述面层由具有大约4-大约6旦尼尔的厚度的单组分纤维形成。
X.段T至W中任一段的非织造层压件，其中所述面层是具有大约20-大约55g/m2的基重的纺粘非织造织物。
Y.段T至X中任一段的非织造层压件，其中所述弹性层包含基于丙烯的弹性体，所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。
Z.段T至Y中任一段的非织造层压件，其中所述层压件包含布置在所述弹性层的相对面上的两个面层。
AA.段T至Z中任一段的非织造层压件，其中所述弹性层是熔喷的和每个面层是纺粘的。
AB.熔纺，优选熔喷或纺粘纤维的制备方法，包括：(i)形成包含大约45-大约85wt％的抗冲共聚物和大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体的聚合物共混物，其中所述抗冲共聚物包含(优选作为共混物)丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物；其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热；和(ii)形成包含所述聚合物共混物的纤维。
AC.熔纺，优选熔喷或纺粘非织造组合物的制备方法，包括：(i)形成包含大约45-大约85wt％的抗冲共聚物和大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体的聚合物共混物，其中所述抗冲共聚物包含(优选作为共混物)丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物；其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热；(ii)形成包含所述聚合物共混物的纤维；和(iii)由所述纤维形成非织造层。
AD.段AC的方法，其中所述可延伸非织造层是面层。
AE.段AD的方法，其中所述方法还包括形成弹性非织造层和将所述弹性非织造层与所述非织造面层结合以形成非织造层压件。
AF.段AE的方法，其中所述弹性非织造层包含丙烯和大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。
AG.段AE和AF中任一段的方法，其中所述可延伸非织造面层和弹性非织造层是在单个集成方法中制备的。
AH.段A-AG中任一段的纤维、组合物、层压件或方法，其中所述抗冲共聚物包含大约50-大约90wt％的所述丙烯均聚物，和大约5-大约60wt％的所述共聚物，按所述抗冲共聚物的重量计。
已经使用一组数值上限和一组数值下限描述了某些实施方案和特征。不言而喻的是，从任何下限到任何上限的范围应被考虑，除非另有说明。某些下限、上限和范围出现在下面一个或多个权利要求中。所有数值是"大约"或"大致"指示值，并且考虑本领域中普通技术人员将预计的实验误差和偏差。
本文所使用的短语“基本上没有”和“基本上不含”旨在表示主题项目不故意地使用或按任何量添加，但是可以按作为环境或工艺条件引起的杂质存在的非常小的量存在。
如果权利要求中使用的术语没有在上面限定，则应该为它赋予最宽的定义，因为相关领域人员已经知道所述术语反映在至少一篇印刷的出版物或发布的专利中。另外，本申请中引用的所有专利、试验程序和其它文献在此公开物与本发明一致并且针对允许这种引入的所有权限的程度上充分引入供参考。
虽然上述内容涉及本发明的实施方案，但是可以在不脱离本发明基本范围的情况下设计本发明的其它和另外的实施方案，并且本发明的范围由随后的权利要求确定。

Claims (25)

1.纤维，包含：
a.大约45-大约85wt％的抗冲共聚物，其中所述抗冲共聚物包含丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物的共混物；和
b.大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。
2.权利要求1的纤维，其中所述纤维包含大约25-大约50wt％的所述基于丙烯的弹性体。
3.权利要求1或2的纤维，还包含滑爽添加剂。
4.权利要求1-3中任一项的纤维，其中所述纤维具有大约4-大约6旦尼尔的厚度。
5.权利要求1-4中任一项的纤维，其中所述抗冲共聚物具有大约20-大约50g/10min的熔体流动速率。
6.权利要求1-5中任一项的纤维，其中所述纤维具有单组分结构。
7.权利要求1-6中任一项的纤维，其中所述抗冲共聚物包含大约50-大约90wt％的所述丙烯均聚物，和大约5-大约60wt％的所述共聚物，按所述抗冲共聚物的重量计。
8.包含一种或多种根据权利要求1-7中任一项的纤维的纺粘织物。
9.非织造组合物，包含：
a.大约45-大约85wt％的抗冲共聚物，其中所述抗冲共聚物包含丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物的共混物；和
b.大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。
10.权利要求9的组合物，其中所述组合物包含大约25-大约50wt％的所述基于丙烯的弹性体。
11.权利要求9或10的组合物，还包含大约1-大约5wt％的含滑爽添加剂的母料。
12.权利要求9-11中任一项的组合物，其中所述组合物是纺粘的。
13.权利要求9-12中任一项的组合物，其中所述组合物具有大约20-大约55g/m2的基重。
14.权利要求9-13中任一项的组合物，其中所述组合物具有(a)大于大约100％的横向伸长率和(b)大于大约85％的纵向伸长率中的至少一种。
15.非织造层压件，包含：
a.弹性层；和
b.一个或多个面层，其中所述面层包含：
i.大约45-大约85wt％的抗冲共聚物，其中所述抗冲共聚物包含丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物的共混物；和
ii.大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。
16.权利要求15的非织造层压件，其中所述面层包含大约25-大约50wt％的所述基于丙烯的弹性体。
17.权利要求15或16的非织造层压件，其中所述面层由具有大约4-大约6旦尼尔的厚度的单组分纤维形成。
18.权利要求15-17中任一项的非织造层压件，其中所述面层是具有大约20-大约55g/m2的基重的纺粘非织造组合物。
19.权利要求15-18中任一项的非织造层压件，其中所述弹性层包含基于丙烯的弹性体，所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热。
20.权利要求15-19中任一项的非织造层压件，其中所述层压件包含布置在所述弹性层的相对面上的两个面层。
21.权利要求20的非织造层压件，其中所述弹性层是熔喷的和每个面层是纺粘的。
22.制备纤维的方法，包括：
a.形成聚合物共混物，所述聚合物共混物包含：
i.大约45-大约85wt％的抗冲共聚物，其中所述抗冲共聚物包含丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物的共混物；和
ii.大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热；和
b.形成包含所述聚合物共混物的纤维。
23.非织造组合物的制备方法，包括：
a.形成聚合物共混物，所述聚合物共混物包含：
i.大约45-大约85wt％的抗冲共聚物，其中所述抗冲共聚物包含丙烯均聚物和含大约20-大约80wt％丙烯衍生的单元和大约20-大约80wt％乙烯衍生的单元的共聚物的共混物；和
ii.大约15-大约55wt％的基于丙烯的弹性体，其中所述基于丙烯的弹性体包含大约5-大约25wt％衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元并具有大于大约90％的三单元组立构规整度和小于大约75J/g的熔化热；
b.形成包含所述聚合物共混物的纤维；和
c.由所述纤维形成非织造层。
24.权利要求23的方法，其中所述非织造层是面层。
25.权利要求24的方法，其中所述方法还包括形成弹性非织造层和将所述弹性非织造层与所述非织造面层结合以形成非织造层压件。
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