CN104797635B - 包含低粘度乙烯/α‑烯烃共聚物或低粘度官能化乙烯/α‑烯烃共聚物的组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开提供了一种包括低粘度乙烯/α‑烯烃共聚物或低粘度官能化乙烯/α‑烯烃共聚物和溶剂的组合物。每种共聚物都具有小于或等于20.0Pa‑s(177℃)的熔体粘度。溶剂是非芳香族且不含卤素的溶剂。该溶剂具有100℃到170℃的沸点。基于Hansen溶解性参数,该组合物具有小于或等于1.05(J/cc)1/2的相对能量差(RED)。
Description
相关申请的引用
本申请要求了2012年09月14日提交的国际专利申请No.PCT/CN12/081401的优先权。
技术领域
本发明公开涉及包含低粘度乙烯/α-烯烃共聚物或低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物、以及溶剂的组合物,并且还涉及包括该组合物的制品。
背景技术
烯烃基聚合物因为它们低的成本和容易的聚合物性能设计而在许多应用中具有广泛的用途。已经发现这些聚合物许多相对新的应用,例如在鞋类工业中作为鞋底。目前用于鞋类鞋底夹层用的材料被乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)所占领。与EVA相比,烯烃基聚合物具有多种优点,例如赋予最终制品更少的重量,这是用于鞋类产品的鞋底设计中的总体趋势。
然而,烯烃基聚合物本质上是典型的非极性物质,由于其低的表面能,使得它们难以粘合、涂刷和印刷。例如,在鞋类组装加工中,鞋底夹层典型的与外底(通常由硫化橡胶或热塑性聚氨酯制成)和鞋的上部(通常由天然/人造革制成)粘合在一起。类似的粘合也用于其他应用中,例如玩具和体育用品。
为了增强表面能并且由此改进烯烃基聚合物的粘合能力和涂刷能力,已经使用的技术例如有阻燃处理、等离子体处理和酸处理。然而这些技术复杂、昂贵且对工作人员来说是危险的。需要一种组合物,其安全、有效且易于用于改进烯烃基聚合物的粘合性和涂刷性。
发明概述
本发明公开涉及适合用作应用于由烯烃基聚合物形成的基材的底漆的组合物。本发明公开还提供了包含本发明组合物的制品。
在一个实施方案中,本发明的组合物包括低粘度乙烯/α-烯烃共聚物或低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物。每种聚合物都具有小于或等于20.0Pa·s(177℃)的熔体粘度。该组合物还包括非芳香族且不含卤素的溶剂。该溶剂具有100℃到170℃的沸点。基于Hansen溶解度参数,该组合物具有小于或等于1.05(J/cc)1/2的相对能量差(RED)。
在一个实施方案中,低粘度乙烯/α-烯烃共聚物或低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物每一个都具有以下性质:a)1.5到5.0的Mw/Mn,以及b)0.855到0.900g/cc的密度。
在一个实施方案中,溶剂选自烃、醚、酮、酯以及它们的组合。
本发明公开提供了一种制品。在一个实施方案中,该制品包括由至少一种烯烃基聚合物形成的基材,以及粘合在该基材表面上的层。该层包括低粘度乙烯/α-烯烃共聚物或低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物,每种共聚物都具有小于或等于20.0Pa-s(177℃)的熔体粘度。
附图说明
图1是描述根据本发明公开的实施方案的底漆组合物的抗张剪切应力的曲线图。
详细描述
本发明公开提供了一种组合物。该组合物包括低粘度乙烯/α-烯烃共聚物或低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物和溶剂。每种共聚物都具有小于或等于20.0Pa-s(177℃)的熔体粘度。该溶剂是非芳香族且不含卤素的溶剂。该溶剂具有100℃到170℃的沸点。基于Hansen溶解度参数,组合物具有小于或等于1.05(J/cc)1/2的相对能量差(RED)。本发明的组合物可以包括两种或多种如本发明所述实施方案的组合。
1.低粘度乙烯/α-烯烃共聚物
在一个实施方案中,该组合物包括低粘度乙烯/α-烯烃共聚物。正如本发明中使用的,“低粘度乙烯/α-烯烃共聚物”是具有C3-C10的α-烯烃共聚单体的乙烯基聚合物,具有1.0帕斯卡-秒(Pa-s)到小于20.0Pa-s,或15.0Pa-s,或10.0Pa-s,或8.0Pa-s的熔体粘度的烯烃。熔体粘度使用Brookfield旋转粘度计根据ASTM D 1084(在177℃,350°F下)测量。合适的C3-C10的α-烯烃共聚单体的非限制性的例子包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯和1-辛烯。
低粘度乙烯/α-烯烃共聚物可以具有1.0Pa-s、或2.0Pa-s、或3.0Pa-s、或4.0Pa-s、或5.0Pa-s、或6.0Pa-s到小于20.0Pa-s、或15.0Pa-s、或10.0Pa-s或8.0Pa-s的熔体粘度。
在一个实施方案中,低粘度乙烯/α-烯烃共聚物具有1.5到5.0的Mw/Mn和0.85g/cc到0.90g/cc的密度。
在一个实施方案中,低粘度乙烯/α-烯烃共聚物具有1.0Pa-s到小于10.0Pa-s的熔体粘度。
在一个实施方案中,低粘度乙烯/α-烯烃共聚物具有以下性质中的一种、一些或全部:1.0Pa-s到小于10.0Pa-s的熔体粘度、0.86g/cc到0.88g/cc的密度,以及小于25000的重均分子量(Mw)、1.5到2.5的Mw/Mn、68-70℃(DSC)的熔融温度(Tm)、大于500g/10分钟的熔融指数(I2)、以及小于25%、或5%到小于25%的结晶度(通过DSC测定)。
在一个实施方案中,低粘度乙烯/α-烯烃共聚物是均相支化的实质上线型的乙烯/α-烯烃共聚物。正如本发明中使用的,“均相支化乙烯/α-烯烃共聚物”是乙烯/α-烯烃互聚物,其中α-烯烃共聚单体任意分布在给定的聚合物分子中,并且所有的聚合物分子都具有相同或实质上相同的共聚单体与乙烯比例。
U.S.专利Nos.5,272,236、5,278,272、6,054,544、6,335,410和6,723,810中描述了均相支化实质上线型的乙烯/α-烯烃互聚物,每一篇都通过参考文献并入本发明。实质上线型的乙烯/α-烯烃互聚物具有长链分支。该长链分支具有与聚合物主链相同的共聚单体分布,并且可以具有与聚合物主链的长度大约相同的长度。术语“实质上线型的”典型的指的是平均由“0.01个长链分支/1000个碳”到“3个长链分支/1000个碳”取代的聚合物。长链分支的长度比短链分支的碳长度更长,其由一种共聚单体混合到聚合物主链中形成。
一些聚合物可以由0.01个长链分支/1000个总碳到3个长链分支/1000个总碳取代,进一步由0.01个长链分支/1000个总碳到2个长链分支/1000个总碳取代,并且进一步由0.01个长链分支/1000个总碳到1个长链分支/1000个总碳取代。
实质上线型均相支化线型乙烯/α-烯烃互聚物形成乙烯聚合物的独特种类。它们实质上与以上讨论的常规、均相支化线型乙烯/α-烯烃互聚物不同,并且此外,它们与常规非均相“Ziegler-Natta催化剂聚合的”线型乙烯聚合物(例如,超低密度聚乙烯(ULDPE),线型低密度聚乙烯(LLDPE)或高密度聚乙烯(HDPE),例如使用Anderson等人的U.S.专利4,076,698中公开的技术制备的)也不在相同的类别中;它们与高压、自由基引发的、高度支化的聚乙烯也不在相同的类别中,例如,举例来说有低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物和乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物。
合适的低密度乙烯/α-烯烃共聚物的非限定性实例包括由The Dow ChemicalCompany,Midland,Michigan,USA获得的AFFINITYTM GA聚烯烃弹性体。
低粘度乙烯/α-烯烃共聚物可以包括两种或多种如本发明所述实施方案的组合。
2.低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物
在一个实施方案中,组合物包括低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物。正如本发明中使用的,“低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物”是经过改性以便引入不是碳和氢的元素的之前描述的低粘度乙烯/α-烯烃共聚物。官能团可以选自伯胺或仲胺、醇、硫醇、醛、羧酸及其衍生物(酸酐),丙烯酸酯,丙烯酸,硅烷和磺酸。
在一个实施方案中,低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物可以具有1.0Pa-s、或2.0Pa-s、或3.0Pa-s、或4.0Pa-s、或5.0Pa-s、或6.0Pa-s到小于20.0Pa-s、或15.0Pa-s、或13Pa-s的熔体粘度。
在一个实施方案中,低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物具有1.5到5.0的Mw/Mn,其进一步为1.8到4.0,进一步为2.0到3.0,并且具有0.85到0.90g/cc的密度,进一步为0.86到0.89g/cc,进一步为0.87到0.88g/cc(1cc=1cm3)。
在一个实施方案中,低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物具有小于15.0Pa-s、或1.0Pa-s到小于15.0Pa-s的熔体粘度。
在一个实施方案中,低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物是马来酸酐(MAH)接枝乙烯/α-烯烃共聚物(MAH-g-乙烯/α-烯烃共聚物)。在进一步的实施方案中,低粘度MAH-g-乙烯/α-烯烃共聚物包含0.5到2.0wt%的马来酸酐,进一步为0.7到1.5wt%,进一步为0.9到1.3wt%。重量百分数均基于MAH-g-乙烯/α-烯烃共聚物的总重量。
在一个实施方案中,低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物具有小于25%的结晶度,或者为5%到小于25%(根据DSC测定)。
在一个实施方案中,低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物具有以下性质中的一种、一些或全部:1.0Pa-s到小于15.0Pa-s的熔体粘度,0.86g/cc到0.88g/cc的密度,以及小于25000的重均分子量(Mw),1.5到3.0,进一步为1.5到2.5的Mw/Mn,68-70℃的熔融温度(Tm)(DSC),大于500g/10分钟的熔融指数(I2)和小于25%、或5%到小于25%的结晶度(根据DSC测定)。在进一步的实施方案中,低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物是马来酸酐(MAH)接枝乙烯/α-烯烃共聚物(MAH-g-乙烯/α-烯烃共聚物)。在进一步的实施方案中,低粘度MAH-g-乙烯/α-烯烃共聚物包含0.5到2.0wt%的马来酸酐,进一步为0.7到1.5wt%,进一步为0.9到1.3wt%。重量百分数均基于MAH-g-乙烯/α-烯烃共聚物的总重量。
本发明组合物的共聚物组分可以是低粘度乙烯/α-烯烃共聚物、低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物,或者是它们的组合。
合适的低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物的非限定性实例包括由The DowChemical Company,Midland,Michigan,USA获得的AFFINITYTM GA聚烯烃弹性体。
低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物可以包括两种或多种如本发明所述实施方案的组合。
3.溶剂
组合物还包括溶剂。该溶剂是非芳香族且不含卤素的。该溶剂具有100℃到170℃的沸点。该溶剂选自烃、醚、酮、酯以及它们的组合。
正如本发明中使用的,“芳香族”化合物是具有共轭双键的闭环烃。最简单的芳香族化合物是苯。正如本发明中使用的,术语“不含卤素”是没有或不存在卤素原子,例如F、Cl、Br和I。因此,本发明的“非芳香族且不含卤素的溶剂”没有芳香族化合物和卤素。
在一个实施方案中,溶剂是具有从100℃或120℃到140℃或170℃的非芳香族且不含卤素的烃。该烃可以是饱和的或不饱和的,并且可以是线型、支化或环状的。在进一步的实施方案中,烃包含从5个到7个、或10个、或12个碳原子。
合适的非芳香族和不含卤素的烃类溶剂的非限定性实例包括乙基环己烷、甲基环己烷、丙基环戊烷、异丙基环戊烷、1,2-二甲基环己烷、1,3-二甲基环己烷、1,4-二甲基环己烷、1,1-二甲基环己烷、1-甲基环己烯、4-甲基环己烯、二己烯以及它们的组合。
在一个实施方案种,溶剂是具有从100℃或120℃到140℃或170℃沸点的非芳香族且不含卤素的醚。该醚可以是饱和的或不饱和的,并且可以是线型、支化或环状的。在进一步的实施方案中,该醚包含从2个、或3个、或4个到6个、或8个、或10个碳原子。
合适的非芳香族且不含卤素的醚的非限定性实例包括1,1-二乙氧基乙烷、二丁基醚以及它们的组合,且优选为1,1-二乙氧基乙烷、二丁基醚以及它们的组合。这些溶剂可以与至少一种取代的或未取代的环烃结合,例如乙基环己烷。
在一个实施方案中,溶剂是具有从100℃或120℃到140℃或170℃沸点的非芳香族且不含卤素的酮。该酮可以是饱和的或不饱和的,并且可以是线型、支化或环状的。在进一步的实施方案中,该酮包含从2个或4个到5个、或6个、或7个、或8个、或9个、或10个碳原子。
合适的非芳香族且不含卤素的酮的非限定性实例包括环丙基甲基酮、二乙基酮、二异丁酮、二丙基酮、乙基丁酮、4-甲基-3-戊-2-酮、甲基异丁酮、甲基正丙酮以及它们的组合,且优选为环丙基甲基酮、二乙基酮、二异丁酮、二丙基酮、乙基丁酮、4-甲基-3-戊-2-酮、甲基异丁酮、甲基正丙酮以及它们的组合。这些溶剂可以与至少一种取代的或未取代的环烃联用,例如乙基环己烷。
在一个实施方案中,溶剂是具有从100℃或120℃到140℃或170℃沸点的非芳香族且不含卤素的酯。该酯可以是饱和的或不饱和的,并且可以是线型、支化或环状的。在进一步的实施方案中,该酯包含从3个或4个到5个、或6个、或7个、或8个、或9个、或10个碳原子。
合适的非芳香族且不含卤素的酯的非限定性实例包括2-甲氧基乳酸甲酯、丙酸正丙酯以及它们的组合。
非芳香族且不含卤素的溶剂可以是前述烃、醚、酮和酯的任意组合。
在一个实施方案中,溶剂是具有取代基的环状、C5-C6的烃。在进一步的实施方案中,溶剂是单烷基或二烷基取代的环状、C5-C6的烃。在进一步的实施方案中,溶剂是二烷基取代的环状、C5-C6的烃。
在一个实施方案中,溶剂是具有取代基的脂肪族环状、C5-C6的烃。在进一步的实施方案中,溶剂是单烷基或二烷基取代的脂肪族环状、C5-C6的烃。在进一步的实施方案中,溶剂是二烷基取代的脂肪族环状、C5-C6的烃。
在一个实施方案中,溶剂选自乙基环己烷、顺式/反式-1,3-二甲基环己烷、顺式-1,4-二甲基环己烷、甲基环己烷、顺式/反式-1,2-二甲基环己烷或它们的组合。
在一个实施方案中,溶剂是乙基环己烷。
在一个实施方案中,溶剂是包括乙基环己烷的溶剂共混物。在进一步的实施方案中,溶剂共混物包括选自以下物质的至少一种溶剂:顺式/反式1,3-二甲基环己烷、顺式1,4-二甲基环己烷、甲基环己烷、顺式/反式1,2-二甲基环己烷、环丙基甲基酮、4-戊酮、3-戊酮、乙缩醛或它们的组合。
在一个实施方案中,溶剂是包括乙基环己烷的溶剂共混物。在进一步的实施方案中,溶剂共混物包括选自以下物质的至少一种溶剂:环丙基甲基酮、4-戊酮、3-戊酮、乙缩醛或它们的组合。
在一个实施方案中,基于溶剂的重量,溶剂是包括多于或等于50wt%的、进一步多于或等于70wt%的乙基环己烷的溶剂共混物。在进一步的实施方案中,溶剂共混物包括至少一种选自以下物质的溶剂:环丙基甲基酮、4-戊酮、3-戊酮、乙缩醛或它们的组合。
在一个实施方案中,组合物包括溶解于乙基环己烷的低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物。在进一步的实施方案中,低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物是在环境温度下完全溶解于乙基环己烷的低粘度MAH-g-乙烯/α-烯烃共聚物。正如本发明中使用的,术语“完全溶解”是其中在环境温度下在组合物中没有或实质上没有肉眼可视的低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物的固体相的条件。
4.相对能量差
组合物具有小于或等于1.05(J/cc)1/2的相对能量差(RED)。该RED值基于Hansen溶解性参数。
Hildebrand最先描述了能够描述溶剂或聚合物的溶解性性质的数值溶解性参数的概念。Charles Hansen将Hildebrand溶解性参数分成了三个部分溶解性参数,命名为分散性(δd)、极性(δp)和氢键合(δh),每一种都具有以(J/cc)1/2计的值。这三个Hansen溶解性参数或HSP在三维溶解性空间定义了一个点,其描述了溶剂的溶解性性质。HSP理论陈述了具有相似HSP的溶剂应当相容或彼此溶解。聚合物是大分子,其表现出比纯溶剂更复杂的溶解性行为,并且它们的溶解性性质最好描述为溶解性空间中的球体,根据它的中心坐标具有三种HSP参数,并且仍然以(J/cc)1/2计的半径R定义了溶解性球体的尺寸。溶剂和聚合物之间的相互作用根据能量差(ED)使用等式1计算:
等式1ED=(4(δd1-δd2)2+(δp1–δp2)2+(δh1–δh2)2)1/2,
其中下角标1和2分别表示溶剂和聚合物的HSP。如果ED除以球体的半径R,可以获得相对能量差或RED值(等式2)。
等式2
具有RED≤1(J/cc)1/2的溶剂通过溶胀或溶解聚合物而与它有强的相互作用。理论上,RED越接近0,相互作用越强。实际上,根据溶剂溶解性参数的测定通常具有与之相关的误差,因此并不总是能够观察这点。
为了通过聚合物的HSP和R值表征它,有必要实际上测量或者至少在视觉速度上它在一组溶剂中的溶解性具有已知的溶解性参数。该溶解行为之后与最小化相互作用半径的计算机程序匹配,而保持与经验溶解性观察的最佳一致性。可公共获得的程序SPHERE作为在互联网上获得的Hansen软件(HSPiP)的一部分获得并且可以用于这一目的。
一旦通过其HSP和R值表征聚合物,可以使用RED作为关键条件对溶剂HSP数据库中的合适溶剂进行研究。这种研究可以使用展开的表单型程序进行简化,类似MICROSOFTEXCEL,其包含溶剂数据库并且编程对等式2求解。第二种溶剂模型程序允许估算其他条件,例如溶剂类别和沸点。涉及的单独计算机程序用于进行这些功能。如果缺少数据库,给定溶剂的HSP可以通过Hansen的书“Hansen Solubility Parameters–A User’s Handbook”,2ndEdition,CRC Press,2007描述的多种方法计算。在我们的数据库中不能获得的溶剂HSP值使用包含在商业HSPiP程序中的Yamamoto Molecular Break法(Y-MB)进行计算。这种程序将用于溶剂结构的HSP值返回进入到SMILES格式中(省略了氢原子的分子结构)。
在一个实施方案中,组合物包括如上公开的低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物和溶剂,并且RED值小于或等于1.04(J/cc)1/2,或者小于或等于1.00(J/cc)1/2,或者小于或等于0.90(J/cc)1/2,或者小于或等于0.80(J/cc)1/2。
在一个实施方案中,23℃下5wt%聚合物(基于组合物的重量)的组合物具有0.010Pa-s到0.040Pa-s(Brookfield测试;RPM=30)的溶液粘度。在进一步的实施方案中,组合物包括5wt%的低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物和乙基环己烷且该组合物具有23℃下0.023Pa-s的溶液粘度。
在一个实施方案中,23℃下10wt%聚合物(基于组合物的重量)的组合物具有0.040Pa-s到0.080Pa-s(Brookfield测试;RPM=30)的溶液粘度。在进一步的实施方案中,组合物包括10wt%的低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物和乙基环己烷且该组合物具有23℃下0.063Pa-s的溶液粘度。
5.其他组分
组合物可以包括一种、一些或全部的以下其他组分:非官能化的乙烯/α-烯烃互聚物,氯化聚乙烯,乙烯乙酸乙酯共聚物(28%的VA)、异氰酸酯和颜料。
在一个实施方案中,组合物包括从1wt%或5wt%到10wt%或15wt%的低粘度乙烯/α-烯烃共聚物,或低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物,或者包括它们的组合以及从99wt%到90wt%或85wt%的溶剂。重量百分数均基于组合物的总重量。
本发明的组合物可以作为底漆组合物施用于烯烃基聚合物以促进粘合和上色。可以将颜料添加到底漆组合物中以生成用于聚烯烃的涂料配方。
本发明的组合物可以包括两个或更多个本发明公开的实施方案。
6.制品
本发明公开提供了一种制品。该制品包括由至少一种烯烃基聚合物形成的基材。该制品还包括在具有小于或等于20.0Pa-s熔体粘度的低粘度乙烯/α-烯烃共聚物或低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物的基材表面上的层。该低粘度乙烯/α-烯烃共聚物是本发明所述的任何低粘度乙烯/α-烯烃共聚物或任何低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物。该低粘度乙烯/α-烯烃共聚物或官能化乙烯/α-烯烃共聚物与基材表面接触并粘合并且在烯烃基聚合物的表面上形成层。低粘度乙烯/α-烯烃共聚物或官能化共聚物的层可以是连续的或不连续的。低粘度乙烯/α-烯烃共聚物或官能化共聚物的层可以是与基材表面共同延展的或非共同延展的。
基材可以由烯烃基聚合物、丙烯基聚合物、乙烯基聚合物、烯烃嵌段共聚物以及它们的共混物形成。基材可以是热塑性烯烃(TPO)。基材可以是挤出的、热成型的、热固性的、注塑的、吹塑的或它们的任意组合。
未处理的制品(即没有低粘度乙烯/α-烯烃共聚物层的制品)可以单独由基材组成。选择性地,未处理的制品是多组分(或多层)物体,其中烯烃基聚合物基材是多个组分中的一个(或多个层中的一个)。合适制品的非限定性实例包括汽车零件(缓冲器、仪表板、内饰/外饰)、泡沫、鞋(外鞋底、内鞋底、顶部鞋底),消费者电子设备(计算机、蜂窝电话、掌上数据设备)、消费者仪器(冰箱、炉灶、搅拌机)、玩具、鞋类、粘合剂、薄膜、层压品和纤维。
本发明提供了包括由本发明的组合物形成的至少一种组成部分的制品。在进一步的实施方案中,该制品还进一步包括至少一种由以下物质形成的组成部分:包括聚氨酯的组合物,或包括异氰酸酯的组合物。在进一步的实施方案中,该制品还进一步包括至少一种包括以下物质的组成部分:a)皮革,b)包括棉的衣物,c)金属,d)木材,e)陶瓷,f)热塑性聚合物(例如烯烃基聚合物)或g)橡胶。
本发明提供了一种制品,该制品包括至少一种由本发明的组合物形成的组成部分。在进一步的实施方案中,该制品还进一步包括聚氨酯涂料、聚氨酯泡沫、聚氨酯粘合剂或它们的组合。在进一步的实施方案中,该制品进一步包括至少一种包括以下物质的组成部分:a)皮革,b)包括棉的衣物,c)金
属,d)木材,e)陶瓷,f)热塑性聚合物(例如烯烃基聚合物)或g)橡胶。
在一个实施方案中,基材表面由烯烃基聚合物形成。将本发明的组合物施用于基材表面。将本发明的组合物施用于基材表面的非限定性技术包括喷雾涂布、浸渍涂布、棒涂布、刷涂、旋转涂布、帘式淋涂以及它们的组合。
在一个实施方案中,本发明的组合物以一定的厚度施用(典型的为20微米到120微米),该厚度将在基材表面上制备具有从1微米、或5微米、或8微米到10微米、或15微米、或20微米厚度的低粘度乙烯/α-烯烃共聚物的干燥层。
在一个实施方案中,将本发明的组合物喷雾到基材的烯烃基聚合物的表面上。
在一个实施方案中,基材表面包括乙烯/α-烯烃共聚物。
在一个实施方案中,基材表面包括烯烃嵌段共聚物。正如本发明中使用的,“烯烃嵌段共聚物”(或“OBC”)是多嵌段或链段共聚物并且包括两种或更多种以线型方式相连的化学上不同的区域或链段(指的是“嵌段”),即聚合物包括尾-尾相连与聚合的烯属官能团相关的化学上不同的单元,而不是以悬垂或接枝的方式相连。在某些实施方案中,嵌段的区别在于混合于其中的共聚单体的量或类型、密度、结晶度的量、归因于这种组合物的聚合物的结晶尺寸、立构规整度的类型或程度(全同立构或间同立构)、区域规则性或区域不规则性、支化的量、包括长链支化或超(hyper)-支化,均一性或任何其他的化学或物理性质不同。烯烃嵌段共聚物的特征在于由于独特的共聚物制备方法而产生的独特的聚合性分散指数(PDI或Mw/Mn)、嵌段长度分布和/或嵌段数量分布。更特别的,当以连续的方法制备时,OBC的实施方案可以拥有在1.7到8范围内的PDI;或者为1.7到3.5;或者为1.7到2.5;并且可以为1.8到2.5;或者为1.8到2.1。当以间歇或半间歇法制备时,OBC的实施方案可以拥有在1.0到2.9范围内的PDI;或者为1.3到2.5;或者为1.4到2.0;或者为1.4到1.8。
在一个实施方案中,OBC是乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。该乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物包括主要摩尔分数的衍生自乙烯的单元,该乙烯包括至少50mol%,或者至少60mol%,或者至少70mol%,或者至少80mol%,且多嵌段共聚物的剩余部分包括共聚单体。乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物进一步以聚合的形式包括乙烯和可共聚合的α-烯烃共聚单体,其特征在于两种或多种聚合单体单元的多重(即两种或多种)嵌段或链段在化学或物理性质上不同(嵌段互聚物),并且其是多嵌段共聚物。在一些实施方案中,多嵌段共聚物可以通过下式表示:
(AB)n
其中n至少为1,优选为大于1的整数,例如2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100或更高,“A”表示硬嵌段或链段;且“B”表示软嵌段或链段。A和B以线型方式,而不是支化或星型方式相连。“硬”链段指的是其中在一些实施方案中乙烯以超过95重量%、并且在其他实施方案中以超过98重量%的量存在的聚合单元的嵌段。换句话说,在一些实施方案中,硬链段中共聚单体的含量少于5重量%,并且在其他实施方案中少于硬链段总重量的2重量%。在一些实施方案中,硬链段全部或实质上全部包括乙烯。
另一方面,在一些实施方案中,“软链段”指的是其中共聚单体含量超过软链段总重量的5重量%、在多个其他的实施方案中超过8重量%、超过10重量%、或超过15重量%的聚合单元的嵌段。在一些实施方案中,软链段中共聚单体的含量可以超过20重量%,在多个其他的实施方案中超过25重量%,超过30重量%,超过35重量%,超过40重量%,超过45重量%,超过50重量%,或者超过60重量%。
由于由两种或更多种单体形成的各自可区分的链段或嵌段连接成单独的聚合物链,聚合物不能使用标准的选择性萃取技术完全分馏。例如,包含相对结晶性(高密度链段)区域和相对无定形(低密度链段)区域的聚合物不能使用不同的溶剂选择性地萃取或分馏。在一个实施方案中,可使用二烷基醚或烷烃溶剂萃取的聚合物的量小于总聚合物重量的10%,或小于7%,或小于5%,或小于2。
此外,本发明公开的OBC具有匹配Schulz-Flory分布而不是Poisson分布的PDI。本发明的OBC通过U.S.专利No.7,858,706和U.S.专利No.7,608,668中描述的聚合方法制备,其产生了具有多分散嵌段分布以及多分散嵌段尺寸分布的产品。这导致形成了具有可分辨物理性质的OBC产品。多分散嵌段分布的理论优点之前在Potemkin,Physical Review E(1998)57(6),pp.6902-6912和Dobrynin,J.Chem.Phvs.(1997)107(21),pp 9234-9238中进行了模式化和讨论。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物定义为具有(A)1.7到3.5的Mw/Mn,通过以摄氏度计的至少一个熔点Tm,以及以克/立方厘米计的密度d,其中Tm和d的数值对应于以下关系:
Tm>-2002.9+4538.5(d)-2422.2(d)2。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物定义为具有(B)1.7到3.5的Mw/Mn并且通过以J/g计的熔融热ΔH和以摄氏度计定义为最高DSC峰和最高结晶分析分数(“CRYSTAF”)峰之间的温度差的增量ΔT表征,其中ΔT和ΔH的数值具有以下关系:
ΔH大于0且最高为130J/g时,ΔT>-0.1299(ΔH)+62.81
ΔH大于130J/g时,ΔT≥48℃
其中CRYSTAF峰使用至少5%的累积聚合物测定,并且如果少于5%的聚合物具有可识别的CRYSTAF峰,那么CRYSTAF温度为30℃。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物定义为具有(C)300%的应力下且在1个循环下使用乙烯/α-烯烃互聚物的压模薄膜测量的以百分数计的弹性回复Re,并且具有以克/立方厘米计的密度d,其中当乙烯/α-烯烃互聚物实质上不含交联相时,Re和d的数值满足以下关系:
Re>1481–1629(d)。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃共聚物定义为具有(D)当使用TREF分馏时在40℃和130℃之间洗脱的分子量分数,其特征在于该分数具有比可对比的无规乙烯互聚物在相同温度下分段洗脱时高至少5%的摩尔共聚单体含量,其中所述可对比的无规乙烯互聚物具有相同的共聚单体且具有是乙烯/α-烯烃互聚物的10%的熔融指数、密度和摩尔共聚单体含量(基于全部的聚合物)。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物定义为具有(E)在25℃下的储存模量G’(25℃)和100℃下的储存模量G’(100℃),其中G’(25℃)与G’(100℃)的比在大约1:1到大约9:1的范围内。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物定义为具有(F)当使用TREF分馏时在40℃到130℃之间洗脱的分子分数,其特征在于该分数具有至少0.5到最高大约1的嵌段指数以及大于大约1.3的分子量分布Mw/Mn。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物定义为具有(G)大于0且最高为大约1.0的平均嵌段指数和大于大约1.3的分子量分布Mw/Mn。乙烯/α-烯烃嵌段共聚物可以具有以上设定的性质(A)-(G)的任意组合。合适的共聚单体的非限定性实例包括3到30个碳原子的直连/支链α-烯烃,例如丙烯,1-丁烯,1-戊烯,3-甲基-1-丁烯,1-己烯,4-甲基-1-戊烯,3-甲基-1-戊烯,1-辛烯,1-癸烯,1-十二碳烯,1-十四碳烯,1-十六碳烯,1-十八碳烯和1-二十碳烯;3到30个、或3到20个碳原子的环烯烃,例如环戊烯,环庚烯,降冰片烯,5-甲基-2-降冰片烯,四环十二碳烯和2-甲基-1,4,5,8-二甲醇-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘;二烯和多烯,例如丁二烯,异戊二烯,4-甲基-1,3-戊二烯,1,3-戊二烯,1,4-戊二烯,1,5-己二烯,1,4-己二烯,1,3-己二烯,1,3-辛二烯,1,4-辛二烯,1,5-辛二烯,1,6-辛二烯,1,7-辛二烯,亚乙烯基降冰片烯,乙烯基降冰片烯,二环戊二烯,7-甲基-1,6-辛二烯,4-亚乙烯基-8-甲基-1,7-壬二烯和5,9-二甲基-1,4,8-十二碳三烯;以及3-苯基丙烯,4-苯基丙烯,1,2-二氟乙烯,四氟乙烯和3,3,3-三氟-1-丙烯。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物中的共聚单体选自丙烯,丁烯,己烯和辛烯。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物排除了苯乙烯。
在一个实施方案中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物是乙烯/辛烯多嵌段共聚物。
在一个实施方案中,乙烯/辛烯多嵌段共聚物的软链段包括从5mol%,7mol%,或9mol%,或11mol%,或13mol%,或15mol%到18mol%到20mol%的衍生自辛烯的单元。该乙烯/辛烯多嵌段共聚物具有0.866g/cc到0.877g/cc的密度。该乙烯/辛烯多嵌段共聚物具有从0.5g/10min,或5.0g/10min,或10.0g/10min,或15g/10min到20g/10min,或25g/10min,或30g/10min的熔融指数(MI)。
在一个实施方案中,制品还包括涂料材料层。该涂料材料施用于低粘度乙烯/α-烯烃共聚物层。该涂料材料与低粘度乙烯/α-烯烃共聚物层接触并粘附,由此粘附于基材表面并且形成三个组成结构:基材表面/低粘度乙烯/α-烯烃共聚物/涂料材料(最外层)。施用涂料材料的非限定性技术包括喷雾涂布、浸渍涂布、棒涂布、刷涂、旋转涂布、帘式淋涂以及它们的组合。
在一个实施方案中,涂料材料层是一个低粘度马来酸酐接枝乙烯/α-烯烃共聚物层,其粘附于由烯烃基聚合物,例如OBC形成的基材表面。
在一个实施方案中,本发明的组合物与涂料材料混合以形成混合物。之后将该混合物施用于基材表面以便通过以上公开的任意的应用技术涂覆基材。当涂料材料是干的时,涂料材料、低粘度乙烯/α-烯烃共聚物和基材表面形成具有低粘度乙烯/α-烯烃共聚物将涂料材料粘附于基材的三组分结构(或层结构)。
在一个实施方案中,涂料材料是油漆。该油漆包括溶剂、粘合剂、颜料和任选的添加剂。用于涂料材料的溶剂的非限定性实例包括甲苯、二甲苯、甲乙酮、甲基异丁酮和水。颜料可以包括无机材料,例如二氧化钛(金红石)、云母薄片、氧化铁、氧化硅、铝和类似物质。
用于涂料材料的粘合剂的非限定性实例包括丙烯酸类聚合物,醇酸树脂,纤维素基材料,例如乙酸纤维素丁酸酯,蜜胺树脂,氨基甲酸酯树脂,聚酯树脂,乙酸乙烯酯,聚氨酯树脂以及它们的任意组合。用于涂料材料的添加剂的非限定性实例包括催化剂,增稠剂,稳定剂,乳化剂,组织形成剂,粘合促进剂,UV稳定剂,压平剂(去光亮剂),生物杀灭剂,多元醇,醇以及它们的任意组合。
在一个实施方案中,涂料材料是粘合剂组合物,例如胶水。
本发明的制品可以包括两个或更多个本发明所述的实施方案。
定义
除非另有说明,来自上下文的暗示或现有技术中的惯例,所有的份数和百分数都基于重量,且所有的测试方法相对于本发明的提交日期都是当时存在的。
正如本发明中使用的,术语“组合物”包括材料的混合物,其包括组合物、以及由组合物的材料形成的反应产物和分解产物。
术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们的衍生词并不排除任何额外组分或过程的存在。术语“实质上由……组成”排除了任何其他的组分或过程,除了对可操作性来说是必需的那些。术语“由……组成”排除了任何未明确说明的任何组分或过程。
正如本发明中使用的,术语“乙烯基聚合物”指的是以聚合形式包括主要量的乙烯单体(基于聚合物的重量),并且任选可以包括一种或多种共聚单体的聚合物。
正如本发明中使用的,术语“乙烯/α-烯烃互聚物”指的是以聚合形式包括主要量的乙烯单体(基于互聚物的重量)以及至少一种α-烯烃的互聚物。
正如本发明中使用的,术语“乙烯/α-烯烃共聚物”指的是以聚合形式包括主要量的乙烯单体(基于共聚物的重量)以及α-烯烃作为仅有的两种单体类型的共聚物。
正如本发明中使用的,术语“互聚物”指的是通过至少两种不同类型的单体聚合制备的聚合物。通用术语互聚物由此包括共聚物(用来指代由两种不同类型的单体制备的聚合物),以及由多于两种不同类型的单体制备的聚合物。
正如本发明中使用的,术语“烯烃基聚合物”指的是以聚合形式包括主要量的烯烃单体,例如乙烯或丙烯(基于聚合物的重量),并且任选可以包括一种或多种共聚单体的聚合物。
正如本发明中使用的,术语“聚合物”指的是通过聚合单体制备的聚合性化合物,无论单体是相同或不同的类型。通用术语聚合物由此包含了术语均聚物(用于指代仅由一种类型的单体制备的聚合物,且理解为有痕量的杂质可以混合到聚合物结构中)和以上定义的术语互聚物。聚合物可以包含痕量的催化剂残基和/或其他与其聚合和/或分离相关的残留物。
测试方法
根据ASTM D-792测量密度。
差示扫描量热(DSC)用于测量聚乙烯(PE)基样品和聚丙烯(PP)基样品的结晶度。称重大约5到8毫克的样品并且将其放置在DSC盘中。在盘上压紧盖子以保证封闭的环境。对于PE来说,将样品盘放置在DSC室中并且以大约10℃/分钟的速率加热到180℃(对于PP加热到230℃)。样品在这一温度下保持3分钟。然后对于PE来说,以10℃/min的速率将样品冷却到-60℃(对于PP冷却到-40℃),并且在该温度下保持恒温3分钟。接下来以10℃/min的速率对样品加热,直到完全熔化(第二次加热)。对于PE来说,通过使由第二加热曲线测定的熔融热(Hf)除以292J/g的理论熔融热(对于PP未165J/g)并且使该数乘以100计算结晶度百分数(例如,对于PE,%结晶度=(Hf/292J/g)x 100;且对于PP,%结晶度=(Hf/165J/g)x 100)。
除非另有说明,每种聚合物的熔点(Tm)都由从DSC获得的第二加热曲线测定,如上所述(Tm峰)。由第一冷却曲线(Tc峰)测量结晶温度(Tc)。
Fourier变换红外光谱(FTIR)分析-马来酸酐含量
马来酸酐的浓度通过波数1791cm-1处马来酸酐的峰高与聚合物参考峰的比值测定,在聚乙烯的情况中为波数2019cm-1处。通过使这一比值乘以合适的校准常数计算马来酸酐的含量。用于马来酸酐接枝聚烯烃(对于聚乙烯来说具有参考峰)的等式具有以下形式,如等式3所示。
MAH(wt%)=A*{[FTIR峰面积@1791cm-1]/[FTIR峰面积2019cm-1]+B*
[FTIR峰面积@1712cm-1]/[FTIR_峰面积@2019cm-1]} (等式3)
校准常数A可以使用13C NMR标准测定。实际校准常数可以取决于设备和聚合物而略有不同。波数1712cm-1处的第二组分说明马来酸的存在,对于刚接枝的物质来说其可以忽略不计。然而随着时间过去,在水分的存在下马来酸酐易于转化为马来酸。取决于表面积,在环境条件下可以仅在几天内发生显著的水解。该酸在波数1712cm-1处具有明显的峰。等式3中的常数B是对酸酐和酸基团之间的消光系数差异的校正。
通过进行压制开始样品的制备过程,典型的在热压下,在两片保护薄膜之间,在150-180℃下压制1小时压成0.05到0.15毫米厚。MYLAR和TEFLON是合适的保护薄膜以便保护样品不被盘压坏。决不能使用铝箔(马来酸酐与铝反应)。盘子应当在压力(~10吨)下压大约5分钟。允许将样品冷却到室温,将其放置在合适样品夹具上,并且之后再FTIR中扫描。背景扫描应当在每个样品扫描之前进行,或者根据需要进行。具有小于±5%的固有可变性则测试的精确度良好。样品应当使用干燥剂储存以防止过度水解。测量产品中的水分含量最高0.1重量%。但是酸酐到酸的转化率随温度可逆,对于完全转化其可以进行1周。该逆转最好在真空烘箱中在150℃下进行;其需要良好的真空(将近30英寸Hg)。如果真空不足,样品倾向于氧化,这会产生大约1740cm-1处的红外峰,其将导致用于接枝水平的值过低。马来酸酐和马来酸分别通过大约1791和1712cm-1处的峰表示。
凝胶渗透色谱
对于乙烯基聚合物,使用色谱体系测定平均分子量和分子量分布,其由PolymerLaboratories Model PL-210或Polymer Laboratories Model PL-220组成。对于乙烯基聚合物,柱子和传送带间隔室在140℃下操作。柱子是3个Polymer Laboratories 10微米、Mixed-B柱。溶剂是1,2,4-三氯苯。将样品制备为“50微升”溶剂中“0.1克聚合物”的浓度。该溶剂用于制备包含200ppm丁酸酯羟基甲苯(BHT)的样品。通过在160℃下轻轻的搅拌2个小时而制备样品。注射体积为“100微升”并且流速为1.0微升/分钟。用从PolymerLaboratories(UK)购买的窄分子量分布的聚苯乙烯标准来进行GPC柱设定的校准。使用以下等式将聚苯乙烯标准峰分子量转化为聚乙烯分子量(根据Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)的描述):
M聚乙烯=A x(M聚苯乙烯)B,
其中M是分子量,A是0.4315的值且B等于1.0。
使用VISCOTEK TriSEC软件Version 3.0进行聚乙烯当量分子量计算。对于聚丙烯基聚合物,其分子量可以根据ASTM D6474.9714-1使用Mark-Houwink比测定,其中,对于聚苯乙烯,a=0.702且log K=-3.9,并且对于聚丙烯,a=0.725且log K=-3.721。对于聚丙烯基样品,柱子和传送带间隔室在160℃下操作。
熔体粘度
根据ASTM D 3236(350°F)使用Brookfield Digital Viscometer(Model DV-III,version 3)和可任意处理的铝样品室测量熔体粘度。通常,使用的锭子是SC-31热熔锭子,其适合测量10到100000厘泊范围内的粘度。样品注入样品室,其反过来嵌入BrookfieldThermosel中并且锁定位置。样品室在底部具有固定Brookfield Thermosel底部的凹槽,以保证当锭子嵌入和旋转时不允许该室翻转。将样品(大约8-10克的树脂)加热到所需温度,直到熔融的样品低于样品室顶部大约1英寸。降低粘度计装置,并且使锭子淹没在样品室中。连续的降低,直到粘度计上的支架对准Thermosel。开启粘度计并且设定剪切速率,基于粘度计的rpm输出,该剪切速率导致扭矩读数在总扭矩容量的40到60%的范围内。大约15分钟内每分钟读取读数,或者直到该值稳定,在该点处记录最终的读数。
熔融指数
根据ASTM D-1238测量乙烯基聚合物的熔融指数(I2或MI),条件为190℃/2.16kg。对于高I2的聚合物(I2大于或等于200g/mol,熔融指数优选根据U.S.专利Nos.6,335,410、6,054,544、6,723,810中的描述由Brookfield粘度计算。I2(190℃/2.16kg)=3.6126[10(log(η)-6.6928)/-1.1363]-9.3185l,其中η=熔体粘度,以cP计,350°F(176.67℃))。
溶液粘度
溶液组合物的Brookfield粘度通过使用装备有No.3锭子的Brookfield DigitalViscometer(Model DV-C)测量。在一次性的塑料烧杯中注入150ml样品。降低粘度计设备,并且将锭子淹没在样品中。连续的降低,直到顶部标记线浸没在样品中。以30rpm的转子速率开启粘度计,并且在该值变得稳定后记录粘度。
通过以下等式计算抗张剪切应力(σ,单位:兆帕(MPa)):σ=Fm/S,其中S是粘合部分的面积(单位:mm2)。
本发明公开的一些实施方案现在将在以下实施例中更详细的进行描述。
实施例
1.材料
下表1中提供了用于本发明实施例和对比样品的材料。
表1:用于实验粘合剂(HMA)配方的聚合物
a)GPC结果。
b)MAH-g-均相支化乙烯/辛烯共聚物。
*I2—熔融指数由以下等式进行计算(参见US专利6,335,410):I2(190℃/2.16kg)=3.6126[10(log(η)-6.6928)/-1.1363]-9.3185l,其中η=350°F下以cP计的熔体粘度。
2.聚合物1
根据以下描述的过程制备聚合物1。
具有6.0到17.0Pa-s熔体粘度范围的低粘度乙烯/辛烯共聚物。标称1000MI,0.87g/cc。
马来酸酐(MAH-DeGussa DHBP或当量)。
Hydrobrite 380-根据需要的加氢处理的石蜡油用于稀释过氧化物(1:1的过氧化物:油的比例)。
Luperox 101—2,5-二(叔丁基过氧化)-2.5-二甲基己烷(290.44g/mol)。
桶、齿轮泵,以及模具温度设定:
进料桶-冷却(49℃)
桶#3:120℃,在注射口3a处注入马来酸酐并且在注射口4a处注入过氧化物
桶#4-11:235℃
输送管线和齿轮泵:150℃
模具:204℃
螺杆速率:386rpm
MAH 16.25lb/hr
MAH%物料1.55%
“1:1的油:过氧化物”3.6lb/hr
“1:1的油:过氧化物”%物料0.34%
纯过氧化物物料0.17%
真空压力20cm Hg
在“92mm”共旋转双螺杆挤出机(TSE)上制备聚合物1。该方法总结为以下步骤:(a)将TSE设定为以选择的圆筒温度轮廓运转,并且螺杆速度设定为期望的RPM;(b)通过重量分析控制的螺旋进料器以期望的聚合物进料速率将聚合物小球进料到挤出机的挤出机料斗中;(c)将熔融的MAH注射到圆筒中;(d)通过1:1的矿物油溶液,以目标进料速率添加过氧化物,并且将其注射到MAH下游的料斗中;(e)啮合块状分散的反应性组分并且通过损耗机械能加热聚合物熔融,在过氧化物引发剂热分解后开始反应;(f)在真空端口处除去挥发性未反应的组分和副产物;(g)在最终的圆筒部分冷却熔体并且将其进料到齿轮泵;(h)齿轮泵向模具进料,由此将熔体输送到水下造粒机中。足够长的小球淤浆冷却管线用于获得大于60秒的停留时间,以便将小球冷却到低于25℃。干燥粒状产品并收集。
3. RED计算
实验过程
聚合物1的初始Hansen溶解性球体(HSS)的测定
这一测定需要在18种具有极性和氢键性质范围内的溶剂中评价聚合物(聚合物1)的溶解性。下表A给出了使用的溶剂列表。
表A
用于聚合物1的初始HSS测定的溶剂
化学名称 | 商标名称或别名 |
乙腈 | 乙腈 |
乙二醇正丁基醚 | Butyl CELLOSOLVETM Glycol Ether |
二丁基醚 | 二丁基醚 |
二甲基甲醛 | 二甲基甲醛 |
二甲基亚砜 | 二甲基亚砜 |
甲醇 | 甲基醇 |
2-丁酮 | 甲乙酮 |
4-甲基-2-戊酮 | 甲基异丁基酮 |
乙酸正丁酯 | 乙酸正丁酯 |
正庚烷 | 正庚烷 |
1-丙醇 | 正丙醇 |
o-二氯苯 | 1,2-二氯苯 |
四氯乙烯 | 全氯乙烯 |
1,2-丙二醇 | 丙二醇 |
四氢呋喃 | 四氢呋喃 |
甲苯 | 甲基苯 |
碳酸丙二酯 | 碳酸丙二酯 |
水 | 水 |
通过在5-dram的小瓶中称重0.5g聚合物小球制备样品。用吸液管将第一种测试溶剂(5.0ml)添加到小瓶中,并且之后用聚乙烯螺纹盖盖住小瓶,并用装载的溶剂进行标识。用剩下的17种测试溶剂重复这一过程。小瓶中最后的聚合物浓度为10%(重量/体积关系)。将小瓶放置在25℃下低设定的Eberbach振动器中。24小时后,从振动器中拿出样品,并且按照表B显示的条件,在对它们以1到6的标准进行视觉评估之前允许其静置30分钟。
表B
溶解性等级
等级 | 等级描述 | 等级解释 |
1 | 完全溶解 | 没有肉眼可视的聚合物颗粒 |
2 | 几乎溶解 | 仅有少量聚合物颗粒残留 |
3 | 强烈溶胀 | 聚合物小球在尺寸上溶胀和/或碎裂为更小的溶胀颗粒 |
4 | 溶胀 | 聚合物小球在尺寸上显著溶胀 |
5 | 轻微溶胀 | 聚合物小球显示出一些溶胀 |
6 | 不溶解 | 聚合物小球未变化 |
然后数值等级进入计算机程序以获得对于聚合物的HSP(Hansen溶解性参数)和R(半径)值,并且生成报告。该报告列出了对于聚合物来说计算的最终的参数和R值。该报告还列出了用于评估的溶剂,它们的HSP值(储存到数据库中),肉眼观察的等级,以及它们与聚合物的RED(相对能量差)值。
下表C提供了包含聚合物1和表A的18种溶剂的组合物的RED值和HSP参数。
表C
包含聚合物1的组合物的RED值和HSP参数结果
溶剂细节:
对潜在的溶剂筛选数据库
一旦对聚合物1进行了表征,它的HSP和R值进入聚合物数据库并且在数据库中对溶剂进行RED检索。该RED值在1.05的最大值处固定,允许溶剂的沸点在100℃到170℃的范围内,并且芳香族且含卤素的溶剂排除在该检索之外。获得以下报告。
下表D提供了具有聚合物1和多种不同溶剂的组合物的RED值和HSP参数。
表D
包含聚合物1的组合物的更多RED值和HSP参数相对能量差(R.E.D.)细节(基于工
作范围的物质列表)
4.潜在溶剂的评价
来自列表的两种溶剂,名称为乙基环己烷和d-柠檬烯,评价它们在10%w/v的浓度下与聚合物1的相容性。根据之前的描述在5-dram小瓶中制备聚合物/溶剂混合物,并且用加热枪温和的加热,以获得聚合物小球熔化。在此期间,以获得内容物混合的时间将小瓶放置在旋风混合器上并且拿下来大约15秒,直到观察到清澈的溶液。小瓶保持立在实验室长椅上过夜。24小时后每个小瓶中仍然存在清澈均匀的溶液,这表明良好的相容性。
由于乙基环己烷和聚合物具有1.03的RED并且形成溶液,这符合表中其他具有相同或更低RED的溶剂也应该溶解聚合物(例如d-柠檬烯溶解聚合物且其RED值为0.94)。
A.表E和F显示了优选的溶剂
表E和F列出了多种优选的溶剂以及聚合物1在每一种中的溶解性。
表E
聚合物1在10重量%下的溶解性
溶剂 | 1分钟后 | 1小时后 | 12小时后 | 3天后 |
顺式-/反式-1,3-二甲基环己烷 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 |
顺式-1,4-二甲基环己烷 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 |
甲基环己烷 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 |
顺式-/反式-1,2-二甲基环己烷 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 |
表F
聚合物1在5重量%下的溶解性
溶剂 | 1小时后 | 12小时后 |
顺式-/反式-1,3-二甲基环己烷 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 |
顺式-1,4-二甲基环己烷 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 |
甲基环己烷 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 |
顺式-/反式-1,2-二甲基环己烷 | 清澈的溶液 | 清澈的溶液 |
乙基环己烷与其他较不优选的溶剂一起使用以增加聚合物1的溶解性。例如,参见表G。
表G
聚合物1在溶剂共混物中在5重量%下的溶解性
本发明的实施例1(IE1)
在烧杯中用磁力搅拌大约10分钟将乙基环己烷(90g)和具有13Pa·S的熔体粘度,660g/10min的熔融指数和0.87g/ml的密度的低粘度MAH-g-乙烯/辛烯共聚物(10g的聚合物1)混合到一起,并且将其加热到90℃,以便总体溶解小球,并且形成均匀的溶液。冷却到室温后,获得的溶液保持液态形式。根据实验室测试数据和肉眼检查,该溶液保持稳定30天(或更长)。
比较样品1(CS1)
在烧杯中用磁力搅拌大约30分钟将二甲基甲酰胺(90g)和具有13Pa·S的熔体粘度,660g/10min的熔融指数和0.87g/ml的密度的低粘度MAH-g-乙烯/辛烯共聚物(10g的聚合物1)混合到一起,并且将其加热到90℃。小球熔化并且粘在一起。小球不能溶解以获得均匀的溶液,这是不期望的。
对比样品2(CS2)
在烧杯中用磁力搅拌大约30分钟将乙基环己烷(90g)和具有0.3g/10min熔融指数和0.87g/ml的密度的乙烯/辛烯共聚物接枝马来酸酐(10g)混合到一起,并且将其加热到90℃。CS2的乙烯/辛烯共聚物接枝马来酸酐不是本发明公开定义的低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物。CS2的乙烯/辛烯共聚物接枝马来酸酐具有1620Pa-s的熔体粘度。小球熔化并且粘在烧杯底部。小球不能溶解以获得均匀的溶液,这是不期望的。
以上提及的IE1用于改进两种矩形基材的粘合强度,每种基材都由聚丙烯/OBC共混物形成。每种基材都具有1cm的宽度。每种基材首先都用丙酮手动清洗。然后将基材放置在通风橱中几分钟以出去丙酮。施用于基材表面作为薄膜之前,将IE1中制备的底漆组合物加热到70℃。将底漆组合物手动刷在基材表面上。底漆干燥后,将双组份粘合剂(LOCTITE3038)施用在涂过底漆的表面上(图1中表示为“底漆”)。然后,压制两块矩形基材并且将它们粘在一起使其具有大约1~2cm2的交叠面积。
图1中,对照是LOCTITE 3038(仅胶粘)。
剥离强度测试
在测试剥离强度之前,在室温下调节粘住的样品至少24小时。在INSTRON 5566机器上测试剥离强度。记录最大拉伸力(Fm,单位:N)并且通过以下等式计算抗张剪切应力(σ,单位:MPa):σ=Fm/S,其中S是粘合部分的面积(单位:mm2)。从图1中看到,对于底漆处理的表面,其抗张剪切应力大于仅用胶粘处理的表面的抗张剪切应力。图1表明,将IE1底漆组合物应用于聚丙烯/OBC基材后显著的改进了粘合强度。
本发明公开特别意在并不限制于本发明包含的实施方案和解释说明,而是包括包含在以下权利要求书范围内的实施方案部分和不同实施方案的要素组合的这些实施方案的改进形式。
Claims (11)
1.一种组合物,其包括:
低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物,所述低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物具有小于或等于20.0Pa-s的在177℃的熔体粘度;以及
非芳香族且不含卤素的溶剂,其具有100℃到170℃的沸点,并且其中基于Hansen溶解性参数,所述组合物具有小于或等于1.05(J/cc)1/2的相对能量差(RED)。
2.权利要求1的组合物,其中所述低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物具有以下性质:
a)1.5到5.0的Mw/Mn;和
b)0.855到0.900g/cc的密度。
3.权利要求1-2中任一项的组合物,其中所述低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物具有1.0Pa-s到小于15.0Pa-s的熔体粘度。
4.权利要求1-2中任一项的组合物,其中所述低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物具有1.0Pa-s至小于13.0Pa-s的在177℃的熔体粘度;
a)2.0到3.0的Mw/Mn;以及
b)0.87g/cc到0.88g/cc的密度。
5.权利要求1-2中任一项的组合物,其中所述低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物具有小于15.0Pa-s的熔体粘度。
6.权利要求1-2中任一项的组合物,其中所述溶剂选自乙基环己烷、甲基环己烷、丙基环戊烷、异丙基环戊烷、1,2-二甲基环己烷、1,3-二甲基环己烷、1,4-二甲基环己烷、1,1-二甲基环己烷、1-甲基环己烯、4-甲基环己烯、二戊烯以及它们的组合。
7.权利要求6的组合物,其中所述溶剂是乙基环己烷。
8.权利要求1的组合物,其包括所述低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物,所述低粘度官能化乙烯/α-烯烃共聚物为溶解于乙基环己烷中的低粘度马来酸酐接枝乙烯/α-烯烃共聚物。
9.权利要求8的组合物,其中所述低粘度马来酸酐接枝乙烯/α-烯烃共聚物在环境温度下完全溶解于乙基环己烷中。
10.权利要求1-2中任一项的组合物,其进一步包括颜料。
11.一种制品,其包括由前述权利要求中任一项的组合物形成的至少一个组成部分。
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