CN106062068B - 基于聚丙烯和聚酰胺接枝的聚烯烃的热塑性组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由聚丙烯和具有聚烯烃主链和聚酰胺接枝体的聚合物、任选地与EPDM和/或功能添加剂组成的组合物。本发明还涉及包含多个相邻层的多层结构,这些相邻层的至少一个由上述组合物组成。
Description
发明领域
本发明主题是基于聚丙烯和聚酰胺接枝的聚烯烃的热塑性组合物,所述共混物理想地是纳米结构化的。更特别地,根据本发明的组合物分为两种变型:在一种中,聚丙烯含量是非常高的(≥60%)和,在另一种中,相反地,聚酰胺接枝的聚烯烃含量是非常高的(≥50%)。
本发明还涉及多层结构,其中至少一个层由根据本发明的组合物组成。
背景技术
在文件WO02/28959中描述了在聚烯烃主链上具有聚酰胺嵌段的接枝共聚物,该主链选自乙烯/马来酸酐和乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯/马来酸酐共聚物,该接枝共聚物形成纳米结构化的共连续合金;这为这种三聚物/共聚物提供特别的热机械性质,这种性质通过使这种接枝共聚物再分散在挠性聚烯烃(如挠性乙烯聚合物)中进行维持。
这种共混物具有应用,如粘合剂、薄膜、防水布、压延产品、电缆或者用于模制物品的方法("溶胶塑料灌注造型")的粉末。在文件WO2006/085007中,这种组合物用来形成经受高于150℃的温度的基材的热防护层。
如在上述的两个专利文件中定义地,这些材料被认为是纳米结构化的,这为它们赋予在它们的低硬度水平方面的有利性质(82至95肖氏A)和它们在高于聚烯烃相的熔点时的优良热机械性能。
不幸地,这些高性能化合物,当它们以大量存在时,即当它们形成热塑性组合物的基质时,更特别地当要求这种组合物具有一定硬度时以及对水的绝对不渗透性或者低水分吸收时,具有缺点。
当这些相同的化合物以低量用在聚烯烃基质中时,不幸地,它们可以为这种基质提供有利的性质不是明显的。一个标准在某些应用中是特别地重要的:蠕变。然而,已经观察到,这些化合物与聚乙烯,更特别地高密度聚乙烯(PEHD)的共混物从这种蠕变标准观点来看不是非常令人满意的,特别地在高于140℃的温度时。这种热塑性组合物从以本申请人公司名义提交的文件EP2196489是已知的。
因此,使这种在聚烯烃主链上包含聚酰胺嵌段的接枝共聚物与另一种聚烯烃共混是非显而易见的,因为获得的组合物经常具有差的物理化学和硬度性质。
还将提到文件FR2918380,其公开了尝试使以上所述共聚物与两种其它聚合物(包括EPDMs(其不具有任何反应性化学官能团))共混,但是这种组合物是挠性的并且具有低于100MPa(兆帕)的杨氏模量,这排除这种类型配制剂用于要求一定硬度的应用。此外,这种具有EPDM的组合物的耐老化性,特别地对紫外辐射的稳定性是非常平庸的。更具体地,在该文件中公开的实施例2不是抗蠕变的,这是由于EPDM将不是交联的。
因此寻求具有在聚烯烃主链上包含聚酰胺嵌段的接枝共聚物和聚烯烃的热塑性组合物,其同时地是刚性的并且在机械和热机械品质/性质方面具有极高的性能。
本发明的简要描述
本申请人在各种实验和处理操作之后已经观察到,与本领域技术人员熟知的教导相反,包含确定量的另一种聚烯烃聚合物的共连续纳米结构化组合物,作为一种相对于另一种的比例的函数,具有特别改善的蠕变性质或者优异的水渗透性,同时保持高杨氏模量(硬度)和非常令人满意的物理化学性质(特别地从经时老化和由于紫外辐射产生的降级的观点来看)。
因此,本发明涉及一种由聚合物的共混物组成的热塑性组合物,其由以下组成:
•由聚丙烯组成的第一种聚合物,其以该共混物的10%至90%重量存在,
•由聚烯烃主链和多个聚酰胺接枝体组成的第二种聚合物,该聚烯烃主链包含至少一个不饱和单体(X)的残基;聚酰胺接枝体通过该包含能够通过缩合反应与具有至少一个胺末端和/或至少一个羧酸末端的聚酰胺进行反应的官能团的不饱和单体(X)的残基被连接到聚烯烃主链,并且该不饱和单体(X)的残基通过接枝或者共聚合反应与该主链连接,这种第二种聚合物以该共混物的10%至90%重量存在;和
•由官能化的聚烯烃组成的第三种聚合物,为该共混物的0.1%至20%;和
•任选的功能添加剂,为该组合物的0%至30%重量;和
特征在于该组合物在23℃具有大于或等于400MPa的杨氏模量。
在下文中具体说明本发明的其它有利特征:
-有利地,在第二种聚合物中,该不饱和单体(X)是马来酸酐,
-根据本发明的特别有利的方面,上述接枝聚合物,即上述第二种聚合物,是纳米结构化的,
-优选地,关于第二种聚合物,上述接枝聚合物的上述聚酰胺接枝体的数均摩尔质量在1000-10000g/mol,优选地1000-5000g/mol范围之内,
-优选地,关于第二种聚合物,该聚酰胺接枝体包含至少一种共聚酰胺,例如6/11单NH2,和/或至少一种单官能NH2聚酰胺6和/或至少一种单官能NH2聚酰胺11,
-第一种聚合物选自聚丙烯均聚物或者非均一的或者无规的聚丙烯共聚物,
-有利地,上述第一种聚合物以该组合物的15%-40%重量存在而第二种聚合物以该组合物的60%-85%重量存在,
-有利地,上述第一种聚合物以该组合物的60%-90%重量存在而第二种聚合物以该组合物的10%-40%重量存在,
-该功能添加剂由一种或多种增塑剂,粘合增进剂,UV稳定剂和/或UV吸收剂,抗氧化剂,阻燃剂,染料/荧光增白剂,颜料和增强填料组成。
根据本发明的组合物根据聚丙烯相对于该聚酰胺接枝的聚烯烃的比例主要被分为两个部分。
因此,在聚丙烯的量大于或等于该共混物的60%重量的情况下,聚酰胺接枝的聚烯烃为该组合物主要地但排他性地带来(非常)优良的蠕变性,特别地在高于聚丙烯的熔点的温度下的蠕变性,而不损害其它性质/品质。而当是聚酰胺接枝的聚烯烃的量高于共混物的50%重量时,聚丙烯为该组合物主要地但排他性地带来优异的水不渗透性,同时保持优异的抗蠕变性质,而不损害其它性质/品质。
本发明还涉及多层,特别地如光电组件的背层或者电缆涂层(还或者汽油箱,包含多个相邻层的流体输送管),其包含多个相邻层,特征在于这些层至少一个由如在前述权利要求任一项所定义的组合物组成。
应当注意的是,根据本发明的组合物与光电组件的应用有关地存在(特别地由于优异的蠕变性质和水不渗透性以及所要求的特定机械性质),但是,当然这种组合物可以被设想用于任何其它应用,其中这种组合物有利地可以被使用,特别地用在多层结构中,如,例如电缆(特别地用于输送空气或者流体的管道)、鞋类(例如滑雪板)、薄膜或者粘合层。
发明的详细说明
关于第一种聚合物,它由聚丙烯组成,这是聚丙烯均-或者共聚物。
作为共聚单体,可以提到:
- α-烯烃,有利地具有3至30个碳原子的那些。这种α-烯烃的实例与对于第二种聚合物所提到的那些(在下面描述)是相同的,但除了在名单中用乙烯代替丙烯。
- 二烯
第二种聚合物还可以是包含聚丙烯嵌段的共聚物。
作为聚合物的实例,可以提到:
- 聚丙烯
- 本领域技术人员熟知的聚丙烯和EPDM(三元乙丙橡胶)或者EPR(乙烯丙烯橡胶)的共混物,其可以另外包含1%至20%的聚乙烯。
关于第二种聚酰胺接枝的聚合物的聚烯烃主链,这是包含α-烯烃作为单体的聚合物。
优选具有2至30个碳原子的α-烯烃。
作为α-烯烃,可以提到乙烯、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、1-二十碳烯、1-二十二碳烯、1-二十四碳烯、1-二十六碳烯、1-二十八碳烯和1-三十碳烯。
还可以提及具有3至30个碳原子,优选地3至20个碳原子的环烯烃,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-1,4:5,8-二甲桥-1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢萘;二和多烯烃、如丁二烯、异戊二烯、4-甲基-1,3-戊二烯、1,4-戊二烯、1,5-已二烯、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、亚乙基降冰片烯、乙烯基降冰片烯、二环戊二烯、7-甲基-1,6-辛二烯、4-亚乙基-8-甲基-1,7-壬二烯和5,9-二甲基-1,4,8-癸三烯;乙烯基芳族化合物,如单或者多烷基苯乙烯(包含苯乙烯、邻-甲基苯乙烯、间-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯、邻,对-二甲基苯乙烯、邻-乙基苯乙烯、间-乙基苯乙烯和对-乙基苯乙烯)和包含官能团的衍生物,如甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯、乙烯基苯甲酸、苯甲酸甲基乙烯基酯、乙酸苄基乙烯基酯、羟基苯乙烯、邻-氯苯乙烯、对-氯苯乙烯、二乙烯基苯、3-苯基丙烯、4-苯基丙烯、α-甲基苯乙烯、氯乙烯、1,2-二氟乙烯、1,2-二氯乙烯、四氟乙烯和3,3,3-三氟-1-丙烯。
在本发明的背景中,术语α-烯烃还包括苯乙烯。优选丙烯和非常特别地乙烯作为α-烯烃。
当仅仅一种α-烯烃时被聚合在该聚合物链中时,这种聚烯烃可以是均聚物。作为实例,可以提到聚乙烯(PE)或者聚丙烯(PP)。
当至少两种共聚单体被共聚合在该聚合物链中时,这种聚烯烃还可以是共聚物,该两种共聚单体之一,被称为"第一共聚单体",是α-烯烃,和其它共聚单体,被称为"第二共聚单体",是可以与第一共聚单体聚合的单体。
作为第二共聚单体,可以提到:
•已经提到的α-烯烃之一,这与第一α-烯烃共聚单体不同;
•二烯,如,例如,1,4-己二烯,亚乙基降冰片烯,或者丁二烯;
•不饱和羧酸的酯,如,例如,归类在术语"(甲基)丙烯酸烷基酯"下的丙烯酸烷基酯或者甲基丙烯酸烷基酯。这些(甲基)丙烯酸酯的烷基链可以具有最高30个碳原子。作为烷基链,可以提到甲基、乙基、丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十六烷基、二十七烷基、二十八烷基或者二十九烷基。优选(甲基)丙烯酸甲基酯,(甲基)丙烯酸乙基酯和(甲基)丙烯酸丁基酯作为不饱和羧酸酯;
•羧酸乙烯基酯。作为羧酸乙烯基酯的实例,可以提到醋酸乙烯酯,柯赫酸乙烯酯(versatate de vinyle),丙酸乙烯酯,丁酸乙烯酯或者马来酸乙烯酯。优选醋酸乙烯酯作为羧酸乙烯基酯。
有利地,该聚烯烃主链包含至少50mol%的第一共聚单体;它的密度可以有利地为0.91-0.96。
该优选的聚烯烃主链由乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物组成。通过使用这种聚烯烃主链,获得优异的对由于光和温度产生的老化的稳定性
如果不同的"第二共聚单体"被共聚合在聚烯烃主链中,将不脱离本发明的范围。
根据本发明,该聚烯烃主链包含至少一个不饱和单体(X)的残基,其可以通过缩合反应与该聚酰胺接枝体的酸和/或胺官能团进行反应。根据本发明的定义,不饱和单体(X)不是"第二共聚单体"。
作为在聚烯烃主链上包含的不饱和单体(X),可以提到:
•不饱和的环氧化物。在其中,它是例如脂族缩水甘油基酯和醚,如烯丙基缩水甘油醚,乙烯基缩水甘油醚,马来酸缩水甘油基酯和衣康酸缩水甘油基酯,丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。它还是,例如,脂环族缩水甘油基酯和醚,如2-环己烯-1-缩水甘油基醚,环己烯-4,5-二甲酸缩水甘油基酯,环己烯-4-甲酸缩水甘油基酯,5-降冰片烯-2-甲基-2-甲酸缩水甘油基酯和内顺-双环(2,2,1)庚-5-烯-2,3-二甲酸缩水甘油基酯。优选地使用甲基丙烯酸缩水甘油基酯作为不饱和环氧化物,
•不饱和羧酸和它们的盐,例如丙烯酸或者甲基丙烯酸和这些相同酸的盐;
•羧酸酸酐。它们可以选自,例如,马来酸酐、衣康酸酐、柠康酐、烯丙基琥珀酸酐、环己-4-烯-1,2-二甲酸酐、4-亚甲基环己-4-烯-1,2-二甲酸酐、双环(2,2,1)庚-5-烯-2,3-二甲酸酐和x-甲基双环(2,2,1)庚-5-烯-2,2-二甲酸酐。优选地使用马来酸酐作为羧酸酸酐。
该不饱和单体(X)优选地是不饱和羧酸酸酐。
根据本发明的有利版本,在该聚烯烃主链上平均连接的不饱和单体(X)的优选数目为大于或等于1.3和/或优选地小于或等于20。
因此,如果(X)是马来酸酐和聚烯烃的数均摩尔质量是15000g/mol,已经发现这对应于整个聚烯烃主链的按质量计至少0.8%质量并且最多6.5%的酸酐比例。与聚酰胺接枝体的质量有关的这些值确定了聚酰胺和主链在聚酰胺接枝的聚合物中的比例。
包含不饱和单体(X)的残基的聚烯烃主链通过单体(第一共聚单体,任选的第二共聚单体和任选的不饱和单体(X))的聚合反应获得。这种聚合反应可以通过在高压釜或者管式反应器中的高压自由基方法或者溶液方法进行实施,这些方法和反应器对于本领域的技术人员是熟知的。当不饱和单体(X)没有被共聚合在聚烯烃主链中时,它被接枝到聚烯烃主链上。该接枝也是本身已知的操作。如果数种不同的官能单体(X)与聚烯烃主链进行共聚合和/或接枝到聚烯烃主链上,该组合物将符合本发明。
根据单体的类型和比率,该聚烯烃主链可以是半结晶的或者无定形的。在无定形的聚烯烃的情况下,仅仅观察到玻璃化转变温度,而在半结晶聚烯烃的情况下,观察到玻璃化转变温度和熔点(其将必然地是更高的)。对于本领域的技术人员来说选择该聚烯烃主链的单体比率和分子量将足以能够容易地获得对于该聚烯烃主链的玻璃化转变温度的期望值,任选的熔点以及粘度的期望值。
优选地,该聚烯烃具有0.5-400g/10min的熔体流动指数(MFI)(190℃,2.16kg,ASTM D 1238)。
该聚酰胺接枝体可以是均聚酰胺或者共聚酰胺。
由措辞"聚酰胺接枝体"特别地目的指由以下物质的缩聚反应产生的脂肪族均聚酰胺:
•内酰胺,
•或者脂肪族α,ω-氨基羧酸,
•或者脂族二胺和脂族二酸。
作为内酰胺的实例,可以提到己内酰胺、庚内酰胺和十二碳内酰胺。
作为α,ω-氨基羧酸的实例,可以提到氨基己酸、7-氨基庚酸、11-氨基十一烷酸和12-氨基十二烷酸。
作为脂族二胺的实例,可以提到己二胺、十二烷二胺和三甲基己二胺。
作为脂族二酸的实例,可以提到己二酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸和十二烷二甲酸。
脂肪族均聚酰胺中,举例来说并且非限制性地,可以提到以下聚酰胺:聚己内酰胺(PA6);聚十一酰胺(PA11,由Arkema以商标Rilsan®销售);聚月桂内酰胺(PA12,也是由Arkema以Rilsan®商标销售);聚丁二酰己二胺(PA4.6);聚己二酰己二胺(PA6.6);聚己二酰壬二胺(PA6.9);聚己二酰癸二胺(PA6.10);聚己二酰十二烷二胺(PA6.12);聚癸二酰十二烷二胺(PA10.12);聚癸二酰癸二胺(PA10.10)和聚十二烷二酰十二烷二胺(PA12.12)。
措辞"半结晶聚酰胺"的目标还指示脂环族均聚酰胺。
特别地可以提及脂环族均聚酰胺,其由脂环族二胺和脂族二酸的缩合产生。
作为脂环族二胺的实例,可以提到4,4'-亚甲基双(环己胺),亦被称为对-双(氨基环己基)甲烷或者PACM,或者2,2'-二甲基-4,4'-亚甲基双(环己胺),亦被称为双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷或者BMACM。
因此,在脂环族均聚酰胺中可以提到聚酰胺PACM.12,其由PACM与C12二酸缩合产生,和BMACM.10和BMACM.12,其由BMACM分别地与C10和C12脂族二酸的缩合产生。
措辞"聚酰胺接枝体"目标还指由缩合产生的半芳香族均聚酰胺:
•脂族二胺和芳香族二酸,如对苯二酸(T)和间苯二酸(I)。获得的聚酰胺这时通常被称为"聚邻苯二甲酰胺"或者PPA;
•芳族二胺,如二甲苯二胺,更特别地间二甲苯二胺(MXD),和脂族二酸。
因此,非限制地,可以提到聚酰胺6.T,6.I,MXD.6或者MXD.10。
在根据本发明的组合物中采用的聚酰胺接枝体还可以是共聚酰胺。后者由上面对于获得均聚酰胺所陈列的单体种类的至少两种的缩聚反应产生。在本说明书中共聚酰胺的术语"单体"应该取"重复单元"的意义。事实上,其中PA的重复单元由二酸与二胺组合组成的情况是特定的。据认为,它是二胺和二酸的组合,即二胺-二酸对(以等摩尔量),其对应于单体。这通过二酸或者二胺仅仅是结构单元的事实进行解释,该结构单元本身单独不足以进行聚合以产生聚酰胺。
因此,该共聚酰胺特别地包括以下物质的缩合反应的产物:
•至少两种内酰胺的缩合反应,
•至少两种脂肪族α,ω-氨基羧酸的缩合反应,
•至少一种内酰胺和至少一种脂肪族α,ω-氨基羧酸的缩合反应,
•至少两种二胺和至少两种二酸的缩合反应,
•至少一种内酰胺与至少一种二胺和至少一种二酸的缩合反应,
•至少一种脂肪族α,ω-氨基羧酸与至少一种二胺和至少一种二酸的缩合反应,
所述二胺和二酸,可以彼此独立地是脂肪族、脂环族或者芳香族。
根据单体的类型和比率,该共聚酰胺可以是半结晶的或者无定形的。在无定形共聚酰胺的情况下,仅仅观察到玻璃化转变温度,而在半结晶共聚酰胺的情况下,观察到玻璃化转变温度和熔点(其将必然地是更高的)。
在本发明的范围中可以使用的无定形共聚酰胺中,可以提到例如包含半芳族单体的共聚酰胺。
在共聚酰胺中,还可以使用半结晶共聚酰胺,特别地PA6/11,PA6/12和PA6/11/12类型的那些。
该聚合度可以在大比例中变化;根据它的值,这是聚酰胺或者聚酰胺低聚物。
有利地,该聚酰胺接枝体是单官能的。
为了使聚酰胺接枝体具有单胺末端,使用下式的链限制剂是足够的:
其中:
•R1是氢原子或者包含最高20个碳原子的线性或支化烷基,
•R2是具有最高至20个碳原子的线性或支化烷基或者链烯基,饱和或者不饱和的脂环族基团,芳基或者上述这些的组合。该链限制剂可以例如是月桂胺或者油胺。
为了使聚酰胺接枝体具有单羧酸末端,使用式R'1-COOH或R'1-CO-O-CO-R'2的链限制剂或者二羧酸是足够的。
R'1和R'2是包含最高20个碳原子的线性或支化烷基。
有利地,该聚酰胺接枝体具有包含胺官能团的末端。优选的单官能的聚合反应链限制剂是月桂胺和油胺。
该聚酰胺接枝体具有1000-10000g/mol,优选地1000-5000g/mol的摩尔质量。
该缩聚反应可用于实施聚酰胺接枝体的接枝并且根据通常已知的方法进行实施,例如在通常为200至300℃的温度,在真空下或者在惰性气氛下,同时搅拌反应混合物。接枝体的平均链长通过在可缩聚单体或者内酰胺与单官能的聚合反应链限制剂的初始摩尔比进行确定。为了计算平均链长,对于一个接枝链通常考虑一个链限制剂分子。
对于本领域的技术人员来说,选择单体的类型和比率以及选择聚酰胺接枝体的摩尔质量将足以能够容易地获得该聚酰胺接枝体的玻璃化转变温度的期望值,任选的熔点以及粘度的期望值。
聚酰胺接枝体在包含X的残基(或者用于第二种接枝共聚物,即弹性体共聚物的官能化单体)的聚烯烃主链上的缩合反应通过聚酰胺接枝体的胺或者酸官能团与X的残基的反应进行实施。有利地,使用单胺聚酰胺接枝体并且通过使胺官能团与X的残基的官能团反应来产生酰胺或者酰亚胺键。
这种缩合反应优选地以熔融状态进行实施。为了制备根据本发明的组合物,可以使用常规的混合和/或挤出技术。该组合物的组分因此进行共混以形成配混物,其可以任选地在模具出口进行成粒。有利地,在配混期间加入偶联剂。
为了获得纳米结构化组合物,因此可以在挤出机中在通常为200-300℃的温度下使该聚酰胺接枝体和该主链进行共混。熔融材料在挤出机中的平均停留时间可以是5秒至5分钟,优选地20秒至1分钟。这种缩合反应的收率通过选择性提取游离的聚酰胺接枝体,即还没有反应以形成聚酰胺接枝的聚合物的聚酰胺接枝体进行评估。
包含胺末端的聚酰胺接枝体的制备以及它们在包含(X)的或者官能化单体(第二共聚物)的残基的聚烯烃主链上的加成反应在专利US3976720、US3963799、US5342886和FR2291225中进行描述。本发明的聚酰胺接枝的聚合物有利地具有纳米结构化组织。
关于该第三种任选的聚合物,它由能够用作为用于在聚丙烯和聚酰胺接枝的聚烯烃之间的相容试剂的官能化的聚烯烃组成。这种接枝的聚烯烃的描述与在聚酰胺接枝的聚烯烃中使用的聚烯烃主链的描述相似。
该措辞"功能聚烯烃"理解为表示聚烯烃,其包括,在它的链中,一个或多个反应性化学官能团,通常如环氧化物,马来酸和马来酸酐。这种措辞对于能鉴别聚烯烃是否属于这类的本领域技术人员来说是熟知的。EPDM不符合于这种定义。
有利地,该官能化的聚烯烃是马来酸酐接枝的聚丙烯。
关于任选的功能添加剂,它可以以该组合物的30%重量的最大含量存在于该组合物中并且将限制性地选自以下提及的化合物或者这些化合物的混合物。
增塑剂可以被加入到根据本发明的组合物中以促进该加工并且改善该用于制备该组合物和该结构的方法的生产率。作为实例,将提到石蜡矿物油、芳族矿物油或者环烷矿物油,它们还允许改善根据本发明的组合物的粘合性。作为增塑剂,还可以提到邻苯二甲酸酯,壬二酸酯,己二酸酯或者磷酸三甲苯酯。
同样地,虽然不是必要的,粘合增进剂可以有利地被加入以改善该组合物的粘合性,当该粘合性必须是特别高时。粘合增进剂是非聚合物成分;它可以是有机的、晶体的,无机的更优选地半无机半有机的。尤其可以提到有机硅烷或者钛酸酯,如,例如钛酸单烷基酯、三氯硅烷和三烷氧基硅烷,trialcooxysilane。还将可以规定这些粘合增进剂通过本领域技术人员熟知的技术,例如经由反应性挤出,直接地被接枝到第一或者第二共聚物上。
由于紫外辐射可以引起该热塑性组合物的轻微黄化,在其中必须避免这种现象的应用中,可以加入紫外稳定剂和UV吸收剂(这些化合物通常被称为抗UV剂),如苯并三唑、二苯酮和另一种位阻胺。这些化合物可以例如基于二苯酮或者苯并三唑。它们可以以该组合物总重量的低于10%重量,优选地0.1%至5%重量的量被加入。
还将可以加入抗氧化剂,如含磷化合物(亚膦酸盐和/或亚磷酸盐)和受阻酚类(phénoliques encombrés)以限制在制备该组合物期间的这种变黄。这些抗氧化剂可以以该组合物总重量的低于10%重量,优选地0.05%至5%重量的量被加入。
同样地,在一些应用中,还可以将阻燃剂加入到根据本发明的组合物中。这些试剂可以是卤化的或者非卤化的。在卤化的试剂中,可以提到溴化产品。作为非卤化试剂,可以使用基于磷的添加剂,如聚磷酸铵,亚膦酸铝或者膦酸铝,三聚氰胺氰尿酸盐,季戊四醇,沸石和这些试剂的混合物。该组合物可以以相对于该组合物的总重量的3%至30%的比例包含这些试剂。还将可以加入染色或者增亮化合物。
还可以按通常相对于该组合物的总重量的5%至15%的比例将颜料,如,例如二氧化钛或者氧化锌加入到该组合物中。
还可以按通常为相对于组合物的总重量的2.5%至30%的比例将增强填料,如滑石,玻璃纤维,碳纤维,蒙脱石,碳纳米管或者炭黑,加入到该组合物中。
根据本发明的组合物的制备
如上所述地,用于使该聚酰胺接枝体在聚烯烃主链上接枝以获得根据本发明的聚酰胺接枝的聚烯烃的技术是本领域技术人员熟知的,特别地从上述文件FR2912150、FR2918150或者EP21966489已知。
该聚丙烯,该功能添加剂(上述的添加剂)以及该官能化的聚烯烃以及其制备是本领域技术人员完全已知的。这些化合物的混合是完全常规的并且对于本领域的技术人员来说不要求任何特定的解释。
因此,如果加入交联剂,它不脱离本发明的范围。作为实例,可以提到有机过氧化物或者异氰酸酯。这种交联还可以通过已知的辐照技术进行实施。这种交联可以通过本领域的技术人员已知的许多方法之一进行实施,特别地通过使用热活化引发剂,例如过氧化物和偶氮化合物,或者光引发剂,如二苯酮,通过包括光线、紫外线、电子束和X射线的放射技术,通过使用携带反应性官能团的硅烷,如氨基硅烷、环氧硅烷或者乙烯基硅烷,如,例如乙烯基三乙氧基硅烷或者乙烯基三甲氧基硅烷,和湿法交联。上述名为"Handbook ofPolymer Foams and Technology"的手册,在第198-204页,提供了本领域的技术人员可以参考的附加教导。
用于形成测试配制剂的材料:
Lotader® 4210:由Arkema制备的乙烯、丙烯酸乙酯(6.5%重量)和马来酸酐(3.6%重量)的三聚物,具有9g/10min的MFI(190℃在2.16kg下,根据ISO1133测量)。
PPH 4060:由Total销售的聚丙烯均聚物,其具有3g/10min的MFI(230℃在2.16kg下,根据ISO1133进行测量)。
PPC 3650:由Total销售的多相聚丙烯共聚物(polypropylène copolymère hétérophasique),其具有1.3g/10min的MFI(230℃在2.16kg下,根据ISO1133进行测量)。
Orevac® CA100:由Arkema销售的马来酸酐-官能化的聚丙烯,其具有10g/10min的MFI(190℃在0.325kg下,根据ISO1133进行测量)。
Talc HAR T77:由Imerys销售。
CSX 3J-451 WD玻璃纤维:由Nittobo销售。
Kronos 2073氧化钛:由Kronos销售。
TPV PP/交联EPDM:热塑性弹性体,其由35%重量的具有2g/10min的MFI(在230℃在2.16kg下)聚丙烯和65%重量的使用基于酚醛树脂的体系进行交联的EPDM组成并且包含150pcr脂肪族油。EPDM的精确组成被描述在专利申请FR 2918380的实施例1的组合物中。
PEHD M40053S:由SABIC公司销售的高密度聚乙烯,其具有4.0g/10min的MFI(190℃在2.16kg下,根据ISO 1133进行测量)。
聚酰胺预聚物:具有2500g/mol的Mn的单NH2聚酰胺-6预聚物,由申请人制备。这种预聚物通过从内酰胺-6开始的缩聚反应进行合成。月桂胺用作为链限制剂以便在链端具有单个伯胺官能团。预聚物的数均摩尔质量是2500g/mol。
试验配方和膜的制备:
该配制剂使用Leistritz®型同向旋转的双螺杆挤出机(L/D=35)通过"配混"进行了制备,其柱体元件根据在240℃平坦曲线进行加热;该旋转速度是300rpm(转/分)具有15kg/h(千克/小时)的流速。
该组合物的350μm(微米)单层薄膜通过流延薄膜挤出在小型实验室挤出作业线上进行制备。该挤出机是Haake1型的逆向旋转的双螺杆挤出机,配备有具有10cm(厘米)宽度的平模和0.5mm(毫米)的开口。该柱体元件根据在230℃的平坦曲线进行加热,该螺杆的旋转速度是60rpm(转/分)。
对薄膜实施的测试:
对组合物1至16主要实施三种类型测试,以测试上述的技术问题的可能解决方案,但是应当注意的是,根据本发明的组合物此外显示出其它特别有利的性质。
这三种测试一方面在于测量在23℃的杨氏模量,用兆帕(MPa)表示,测量在环境温度的水渗透性和最后测定蠕变性。
"杨氏模量"的测试:
为了测量组合物的试样的杨氏模量,根据标准NF EN ISO 527实施拉伸试验。
水不渗透性的测试:
这种测试使用水蒸汽根据1999年的标准ISO 1663的(例如NF T 56-105)(相当于标准ASTM E96-80)进行实施。这种方法在该所考虑的试样中产生相对湿度含量。
蠕变试验:
抗蠕变性由从薄膜中剪裁的IFC型试样进行测定。将重量施用于该试样的一端,其对应于2巴(即0.2MPa)的应力。根据该组合物,在150℃、160℃或者170℃的温度下施加该应力15分钟。在使返回到环境温度之后测量残余应变。
对每种组合物实施的三次测试的结果清楚地显示,一方面根据本发明的组合物的技术优势,然而该技术优势完全不可预见到的,和另一方面,对于这种组合物的优选范围(重量%)。
Claims (7)
1.一种由聚合物的共混物组成的热塑性组合物,其由以下组成:
•由聚丙烯组成的第一种聚合物;
•由聚烯烃主链和多个聚酰胺接枝体组成的第二种聚合物,该聚烯烃主链包含至少一个不饱和单体(X)的残基,聚酰胺接枝体通过不饱和单体(X)的残基被连接到聚烯烃主链上,该不饱和单体(X)包含能够通过缩合反应与具有至少一个胺末端和/或至少一个羧酸末端的聚酰胺进行反应的官能团,并且该不饱和单体(X)的残基通过接枝或者共聚合反应与该主链连接,其中在第二种聚合物中,该不饱和单体(X)是马来酸酐;和
•由官能化的聚烯烃组成的第三种聚合物,在它的链中,具有一个或多个选自环氧化物,马来酸和马来酸酐的反应性化学官能团,第三种聚合物为该共混物的0.1%至20%;和
•任选的功能添加剂,为该组合物重量的0%至30%;和
特征在于该组合物在23℃具有大于或等于400MPa的杨氏模量,
其中,上述第一种聚合物以该组合物重量的15%-40%存在,而第二种聚合物以该组合物重量的50%-85%存在;
其中所有组分的总量为100重量%。
2.根据权利要求1的组合物,特征在于第二种聚合物是纳米结构化的。
3.根据权利要求1或2的组合物,特征在于关于第二种聚合物,所述聚酰胺接枝体的数均摩尔质量在1000-10000g/mol范围之内。
4.根据权利要求1或2的组合物,特征在于关于第二种聚合物,该聚酰胺接枝体包含至少一种共聚酰胺,和/或至少一种单官能NH2聚酰胺6和/或至少一种单官能NH2聚酰胺11。
5.根据权利要求1或2的组合物,特征在于第一种聚合物选自聚丙烯均聚物或者无规的聚丙烯共聚物。
6.根据权利要求1或2的组合物,特征在于该功能添加剂是一种或多种选自如下物质的功能添加剂:增塑剂,粘合增进剂,UV稳定剂,抗氧化剂,阻燃剂,染料/荧光增白剂,颜料和增强填料。
7.包含多个相邻层的多层结构,特征在于这些层至少一个由在前述权利要求任一项所定义的组合物组成。
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