CN107073906A - 多层结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多层结构，其包括：(a)基底，其中所述基底任选地在至少一个表面上进行表面处理并且具有在至少32dyn范围内的表面能，(b)源自将一种或多种水性分散体施涂到所述基底的所述至少一个表面的至少一部分上的密封层，并且其中所述一种或多种水性分散体包含以下项的熔融捏合产物：(a)一种或多种选自由以下组成的群组的基础聚合物：乙烯和任选地一种或多种α‑烯烃、丙烯和任选地一种或多种α‑烯烃；(b)一种或多种稳定剂；(c)在中和剂和(d)水的存在下进行。

Description

多层结构
技术领域
本发明涉及一种多层结构，更具体地涉及包装装置。
背景技术
各种类型的热塑性树脂的水性分散体为本领域所知。水性分散体已经广泛用于各种领域，因为考虑到可燃性、工作环境、处理方便等，通过使用水作为其分散介质制备的水性分散体远比使用用于分散介质的有机溶剂制备的分散体更为有利。例如，当在诸如纸、纤维、木材、金属或塑料模塑制品的基底的表面上涂布和干燥水性分散体时，所形成的树脂涂层将为基底提供耐水性、耐油性、耐化学性、耐腐蚀性和热密封性。
由分散体制备的涂层的一个特定施涂是在包装和储存容器施涂中。为了有用，期望性能性质的平衡，例如低热密封起始温度、高热粘着强度、宽热密封窗口、良好的层间粘附和高软化点。
平衡密封剂性质的商业重要性很好理解。也就是说，低热密封起始温度对于提高密封速度和降低能量利用是重要的。宽密封窗口对于确保包装完整性、密封设备灵活性和低包装泄漏率是重要的。
良好的层间粘附对于良好的包装完整性以及良好的包装或容器美观性也是重要的。当在升高的温度下包装商品时，例如在热灌装施涂中，期望高的软化点或温度。传统上，当试图实现平衡的密封剂性质时，一种特定树脂性质的增强需要对另一种重要性质的作出一些牺牲。
易碎密封剂是相当独特的一类密封剂，其在不同的密封温度下表现出非常不同的热密封强度行为。具体而言，它们通常的特征在于双密封平台行为，在较低温度下具有相对低强度的(剥离强度)密封强度，并且在较高温度下具有较高的密封强度。该特性允许包装在包装本身的各个区域中以选择性的密封强度密封。这种情况的一个例子是分离两个部件的低强度密封，这两个部件可以通过施加压力破坏密封而混合，而包装件的其余密封仍然保持完整。
另外，易于打开的包装已知在市场上用于各种施涂。它通常为消费者带来方便，但是它们的额外成本有时是不利的。
虽然在包装装置中有了显著的发展，但仍然需要具有改进性质的易碎密封剂的包装装置。
发明内容
本发明提供了一种多层结构，其包括：(a)基底，其中所述基底任选地在至少一个表面上进行表面处理并且具有在至少32dyn范围内的表面能，(b)源自将一种或多种水性分散体施涂到所述基底的所述至少一个表面上的密封层，并且其中所述一种或多种水性分散体包含以下项的熔融捏合产物：(a)一种或多种选自由以下组成的群组的基础聚合物：乙烯和任选地一种或多种α-烯烃、丙烯和任选地一种或多种α-烯烃；(b)一种或多种稳定剂；(c)在中和剂和(d)水的存在下进行。
附图说明
为了说明本发明的目的，在附图中示出了示例性的形式；然而，应当理解，本发明不限于所示的精确布置和手段。
图1是示出本发明样品和对比样品的性质的图。
具体实施方式
本发明提供了一种多层结构，其包括：(a)基底，其中所述基底任选地在至少一个表面上进行表面处理并且具有在至少32dyn范围内的表面能，(b)源自将一种或多种水性分散体施涂到所述基底的所述至少一个表面上的密封层，并且其中所述一种或多种水性分散体包含以下项的熔融捏合产物：(a)一种或多种选自由以下组成的群组的基础聚合物：乙烯和任选地一种或多种α-烯烃、丙烯和任选地一种或多种α-烯烃；(b)一种或多种稳定剂；(c)在中和剂和(d)水的存在下进行。
在一个实施方案中，本发明的多层结构包括密封层，所述密封层的特征在于以下特征中的一种或多种：(a)在60至100℃的密封温度下具有大于或等于0.6N/15mm的热密封强度；(b)在110至140℃的密封温度下具有大于或等于3N/15mm的热密封强度。
在一个实施方案中，本发明的多层结构包括具有在8至11范围内的pH的分散体。
在一个实施方案中，本发明的多层结构包括具有在0.5至5μm范围内的平均粒度直径的分散体。
在一个实施方案中，本发明的多层结构包括含有40至70重量百分比的水的分散体。
在一个实施方案中，本发明的多层结构包括具有在0.5至10μm范围内的厚度的密封层。
基础聚合物
以水性分散体的固体含量的总重量计，一种或多种水性分散体包含20至70重量百分比的一种或多种基础聚合物。20至70重量百分比的所有单个值和子范围包括在本文中并在本文中公开；例如，重量百分比可以为下限20、25、30或35重量百分比至上限40、50、55、60、65、70或75重量百分比。水性分散体包含至少一种或多种基础聚合物。基础聚合物是热塑性聚合物。在一个实施方案中，基础聚合物选自由以下组成的群组：乙烯和任选地一种或多种α-烯烃、丙烯和任选地一种或多种α-烯烃及其组合。
热塑性材料的实例包括但不限于，一种或多种α-烯烃诸如乙烯、丙烯、1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯和1-十二碳烯的均聚物和共聚物(包括弹性体)，典型代表为聚乙烯、聚丙烯、聚-1-丁烯、聚-3-甲基-丁烯、聚-3-甲基-1-戊烯、聚-4-甲基-1-戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物和丙烯-1-丁烯共聚物；α-烯烃与共轭或非共轭二烯的共聚物(包括弹性体)，典型代表为乙烯-丁二烯共聚物和乙烯-亚乙基降冰片烯共聚物；和聚烯烃(包括弹性体)，诸如两种或更多种α-烯烃与共轭或非共轭二烯的共聚物，典型代表为乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、乙烯-丙烯-二环戊二烯共聚物、乙烯-丙烯-1,5-己二烯共聚物和乙烯-丙烯-亚乙基降冰片烯共聚物；乙烯-乙烯化合物共聚物，诸如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-氯乙烯共聚物、乙烯丙烯酸或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物和乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物；苯乙烯共聚物(包括弹性体)，诸如聚苯乙烯、ABS、丙烯腈-苯乙烯共聚物、α-甲基苯乙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯醇、苯乙烯丙烯酸酯，诸如苯乙烯甲基丙烯酸酯、苯乙烯丙烯酸丁酯、苯乙烯甲基丙烯酸丁酯、和苯乙烯丁二烯和交联苯乙烯聚合物；和苯乙烯嵌段共聚物(包括弹性体)，诸如苯乙烯-丁二烯共聚物及其水合物，和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物；聚乙烯化合物，诸如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯；聚酰胺，诸如尼龙6、尼龙6,6和尼龙12；热塑性聚酯，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚苯醚等；和玻璃状烃基树脂，包括聚二环戊二烯聚合物和相关聚合物(共聚物，三元共聚物)；饱和单烯烃，诸如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯和丁酸乙烯酯等；乙烯酯，诸如单羧酸酯，包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯等；丙烯腈，甲基丙烯腈，丙烯酰胺，它们的混合物；通过开环复分解和交叉复分解聚合生产的树脂等。这些树脂可以单独使用，也可以两种以上组合使用。
在选择的实施方案中，基础聚合物可以例如包含一种或多种选自以下组成的群组的聚烯烃：乙烯-α-烯烃共聚物、丙烯-α烯烃共聚物和烯烃嵌段共聚物。特别地，在选择的实施方案中，基础聚合物可以包含一种或多种非极性聚烯烃。在一个实施方案中，一种或多种基础聚合物选自以下组成的群组：乙烯和任选地一种或多种α-烯烃，丙烯和任选地一种或多种α-烯烃及其组合。
在具体实施方案中，可以使用聚烯烃诸如聚丙烯、聚乙烯其共聚物及其共混物，以及乙烯-丙烯-二烯三元共聚物。在一些实施方案中，示例性烯烃聚合物包括均相聚合物，如美国专利号3,645,992中描述的；高密度聚乙烯(HDPE)，如美国专利号4,076,698中描述的；非均匀支化线性低密度聚乙烯(LLDPE)；非均匀支化超低线性密度聚乙烯(ULDPE)；均匀支化的线性乙烯/α-烯烃共聚物；均匀支化的基本上线性的乙烯/α-烯烃聚合物，其可以例如通过美国专利号5,272,236和5,278,272中公开的方法制备，其公开内容通过引用并入本文；和高压，自由基聚合的乙烯聚合物和共聚物，诸如低密度聚乙烯(LDPE)或乙烯-乙酸乙烯酯聚合物(EVA)。
在其它具体实施方案中，基础聚合物可以例如是基于乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)的聚合物。在其它实施方案中，基础聚合物可以例如是基于乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)的聚合物。在其它特定实施方案中，乙烯-α-烯烃共聚物可以例如是乙烯-丁烯，乙烯-己烯，或乙烯-辛烯共聚物或互聚物。在其它特定实施方案中，丙烯-α烯烃共聚物可以例如是丙烯-乙烯或丙烯-乙烯-丁烯共聚物或互聚物。
在某些其它实施方案中，基础聚合物可以例如是半结晶聚合物并且可具有小于110℃的熔点。在另一个实施方案中，熔点可以为25至100℃。在另一个实施方案中，熔点可以在40至85℃之间。
在一个特定实施方案中，基础聚合物是丙烯/α-烯烃共聚物，其特征在于具有基本上全同立构的丙烯序列。“基本上全同立构的丙烯序列”是指该序列通过13C NMR测量具有大于约0.85的全同立构三单元组(mm)；或者，大于约0.90；在另一个可选的实施方案中，大于约0.92；在另一个可选方案中，大于约0.93。全同立构三单元组在本领域中是公知的，并且描述于例如美国专利号5,504,172和国际公开号WO 00/01745中，其指在共聚物分子链中通过13C NMR光谱确定的三单元组单元方面的全同立构序列。
根据ASTMD-1238(在230℃/2.16Kg下)测量，丙烯/α-烯烃共聚物可以具有在0.1至25g/10分钟范围内的熔体流动速率。0.1至25g/10分钟的所有单个值和子范围均包括在本文中并在本文中公开；例如，熔体流动速率可以为从下限0.1g/10分钟、0.2g/10分钟、0.5g/10分钟、2g/10分钟、4g/10分钟、5g/10分钟、10g/10分钟或15g/10分钟至上限25g/10分钟、20g/10分钟、18g/10分钟、15g/10分钟、10g/10分钟、8g/10分钟或5g/10分钟。例如，丙烯/α-烯烃共聚物可具有0.1至20g/10分钟；或0.1至18g/10分钟；或0.1至15g/10分钟；或0.1至12g/10分钟；或0.1至10g/10分钟；或0.1至5g/10分钟范围内的熔体流动速率。
丙烯/α-烯烃共聚物具有至少1重量百分比(熔化热为至少2焦耳/克)至30重量百分比(熔解热小于50焦耳/克)的结晶度。本文包括和公开了1重量百分比(熔化热为至少2焦耳/克)至30重量百分比(熔解热小于50焦耳/克)的所有单个值和子范围；例如，结晶度可以为下限1重量百分比(溶解热为至少2焦耳/克)、2.5％(熔解热为至少4焦耳/克)或3％(热熔融热小于50焦耳/克)至上限30重量百分比(熔解热小于50焦耳/克)、24重量百分比(熔解热小于40焦耳/克)、15重量百分比(熔解热小于24.8焦耳/克)或7重量百分比(熔解热小于11焦耳/克)。例如，丙烯/α-烯烃共聚物可以具有至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)至24重量百分比(熔解热小于40焦耳/克)范围内的结晶度；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物可以具有至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)至15重量百分比(熔解热小于24.8焦耳/克)范围内的结晶度；或者在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物可以具有至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)至7重量百分比(熔解热小于11焦耳/克)范围内的结晶度；或者在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物可具有至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)至5重量百分比(熔解热小于8.3焦耳/克)范围内的结晶度。结晶度通过差示扫描量热法(DSC)方法测量。丙烯/α-烯烃共聚物包含衍生自丙烯的单元和衍生自一种或多种α-烯烃共聚单体的聚合单元。用于制造丙烯/α-烯烃共聚物的示例性共聚单体是C2和C4至C10α-烯烃；例如C2、C4、C6和C8α-烯烃。
丙烯/α-烯烃共聚物包含1至40重量百分比的衍生自一种或多种α-烯烃共聚单体的单元。本文包括和公开了1至40重量百分比的所有单个值和子范围；例如，衍生自一种或多种α-烯烃共聚单体的单元的重量百分比可以为下限1、3、4、5、7或9重量百分比至上限40、35、30、27、20、15、12或9重量百分比。例如，丙烯/α-烯烃共聚物包含1至35重量百分比的衍生自一种或多种α-烯烃共聚单体的单元；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含1至30重量百分比的衍生自一种或多种α-烯烃共聚单体的单元；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含3至27重量百分比的衍生自一种或多种α-烯烃共聚单体的单元；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含3至20重量百分比的衍生自一种或多种α-烯烃共聚单体的单元；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含3至15重量百分比的衍生自一种或多种α-烯烃共聚单体的单元。
丙烯/α-烯烃共聚物具有的定义为重均分子量除以数均分子量(Mw/Mn)的分子量分布为(MWD)3.5或更小；在替代方案中为3.0或更小；或在另一个替代方案中为1.8至3.0。
此类丙烯/α-烯烃共聚物在美国专利号6,960,635和6,525,157中进一步详细描述，其通过引用并入本文。此类丙烯/α-烯烃共聚物可以以商品名VERSIFYTM从陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)商购获得，或者以商品名VISTAMAXXTM商购自埃克森美孚化学公司(ExxonMobil Chemical Company)。
在一个实施方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的特征还在于包含(A)60至小于100，优选80至99，更优选85至99重量百分比的衍生自丙烯的单元，和(B)大于0至40，优选1至20，更优选4至16，甚至更优选4至15重量百分比的衍生自乙烯和/或C4-C10烯烃中的至少一种的单元；并且含有平均至少0.001，优选平均至少0.005，更优选平均至少0.01个长链分支/1000个总碳，其中如本文所使用的术语长链分支是指多于短链分支至少一个(1)碳的链长度，且短链分支，如本文所使用的，是指小于共聚单体中碳数两(2)个碳的链长度。例如，丙烯/1-辛烯互聚物具有长度为至少七(7)个碳的长链分支的主链，但这些主链也具有长度仅为六(6)个碳的短链分支。长链分支的最大数目通常不超过3个长链分支/1000个总碳。此类丙烯/α-烯烃共聚物在美国临时专利申请号60/988,999和国际专利申请号PCT/US08/082599中进一步详细描述，其各自通过引用并入本文。
在某些其它实施方案中，基础聚合物，例如丙烯/α-烯烃共聚物可以例如是半结晶聚合物，并且可以具有小于110℃的熔点。在优选的实施方案中，熔点可以为25至100℃。在更优选的实施方案中，熔点可以在40至85℃之间。
在其它选择的实施方案中，烯烃嵌段共聚物，例如乙烯多嵌段共聚物，诸如在国际公开号WO 2005/090427和美国专利申请公开号US 2006/0199930中描述的那些，其通过引用并入本文的程度描述此类烯烃嵌段共聚物可以用作基础聚合物。此类烯烃嵌段共聚物可以是乙烯/α-烯烃互聚物：
(a)具有约1.7至约3.5的Mw/Mn，至少一个以摄氏度计的熔点，Tm，和以克/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；或
(b)具有约1.7至约3.5的Mw/Mn，并且其特征在于以J/g计的溶解热，ΔH，和以摄氏度计的Δ量，ΔT，其定义为最高DSC峰和最高CRYSTAF峰之间的温度差，其中ΔT和ΔH的数值具有以下关系：
ΔT>-0.1299(ΔH)+62.81，对于ΔH大于0且至多130J/g，
ΔT≥48℃，对于ΔH大于130J/g，
其中使用至少5％的累积聚合物确定CRYSTAF峰，且如果小于5％的聚合物具有可识别的CRYSTAF峰，则CRYSTAF温度为30℃；或
(c)特征在于用乙烯/α-烯烃互聚物的压塑膜测量的在300％应变和1个循环时的弹性回复率，Re，且具有以克/立方厘米计的密度，d，其中当乙烯/α-烯烃互聚物基本上不含交联相时，Re和d的数值满足以下关系：
Re>1481-1629(d)；或
(d)当使用TREF分馏时具有在40℃和130℃之间洗脱的分子级分，其特征在于，所述级分具有比在相同温度之间洗脱的类似(comparable)的无规乙烯互聚物级分高至少5％的摩尔共聚单体含量，其中所述类似的无规乙烯互聚物具有相同共聚单体且具有在乙烯/α-烯烃互聚物的熔融指数、密度和摩尔共聚单体含量(基于整个聚合物)的10％以内的熔融指数、密度和摩尔共聚单体含量；或
(e)具有在25℃下的储能模量，G'(25℃)和在100℃下的储能模量，G'(100℃)，其中G'(25℃)与G'(100℃)的比在约1:1至约9:1的范围内。
此类烯烃嵌段共聚物，例如，乙烯/α-烯烃互聚物还可以：
(a)当使用TREF分馏时具有在40℃和130℃之间洗脱的分子级分，其特征在于，所述级分具有至少0.5且至多约1的嵌段指数和大于约1.3的分子量分布，Mw/Mn；或
(b)具有大于0且至多约1.0的平均嵌段指数和大于约1.3的分子量分布，Mw/Mn。
在某些实施方案中，基础聚合物可以例如包含极性聚合物，其具有作为共聚单体或接枝单体的极性基团。在示例性实施方案中，基础聚合物可以例如包含一种或多种极性聚烯烃，其具有作为共聚单体或接枝单体的极性基团。示例性的极性聚烯烃包括但不限于，乙烯-丙烯酸(EAA)和乙烯-甲基丙烯酸共聚物，诸如可以以商品名PRIMACORTM从陶氏化学公司商购获得，以NUCRELTM，从杜邦(E.I.DuPont de Nemours)商购获得，和以ESCORTM从埃克森美孚化学公司商购获得的那些并描述于美国专利号4,599,392、4,988,781和5,938,437中，其各自通过引用全文并入本文。其它示例性基础聚合物包括但不限于，乙烯丙烯酸乙酯(EEA)共聚物，乙烯甲基丙烯酸甲酯(EMMA)和乙烯丙烯酸丁酯(EBA)。
在一个实施方案中，基础聚合物可以例如包含选自由以下组成的群组的极性聚烯烃：乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物及其组合，并且稳定剂可以例如包含选自由以下组成的群组的极性聚烯烃：乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物及其组合；然而，基础聚合物可以例如具有根据ASTMD-974测量的比稳定剂更低的酸值。
稳定剂
根据本发明的分散体还可以包含至少一种或多种稳定剂，在本文中也称为分散剂，以促进稳定分散体的形成。稳定剂可以优选是外部稳定剂。本发明的分散体以分散体的固体含量的总重量计包含1至45重量百分比的一种或多种稳定剂。本文中包括和公开了1至45重量百分比的所有单个值和子范围；例如，重量百分比可以为从下限1、3、5、10重量百分比至上限15、25、35或45重量百分比。例如，以分散体的固体含量的总重量计，分散体可以包含1至15重量百分比，或在替代方案中1至25重量百分比，或在替代方案中1至35重量百分比，或在替代方案中1至45重量百分比的一种或多种稳定剂。在选择的实施方案中，稳定剂可以是表面活性剂、聚合物或其混合物。在某些实施方案中，稳定剂可以是极性聚合物，其具有作为共聚单体或接枝单体的极性基团。在示例性实施方案中，稳定剂包含一种或多种极性聚烯烃，其具有作为共聚单体或接枝单体的极性基团。示例性的聚合物稳定剂包括但不限于，乙烯-丙烯酸(EAA)和乙烯-甲基丙烯酸共聚物，例如可以以商品名PRIMACORTM从陶氏化学公司商购获得，以NUCRELTM，从杜邦商购获得，和以ESCORTM从埃克森美孚化学公司商购获得的那些并描述于美国专利号4,599,392、4,988,781和5,938,437中，其各自通过引用全文并入本文。其它示例性聚合物稳定剂包括但不限于，乙烯丙烯酸乙酯(EEA)共聚物，乙烯甲基丙烯酸甲酯(EMMA)和乙烯丙烯酸丁酯(EBA)。也可以使用其它乙烯-羧酸共聚物。
可以使用的其它稳定剂包括但不限于，具有12至60个碳原子的长链脂肪酸、脂肪酸盐或脂肪酸烷基酯。在其它实施方案中，长链脂肪酸或脂肪酸盐可以具有12至40个碳原子。
稳定剂可以用中和剂部分或完全中和。在某些实施方案中，稳定剂(例如长链脂肪酸或EAA)的中和可以是基于摩尔量的25至200％；或者在替代方案中，其可以是以摩尔量计的50至110％。例如，对于EAA，中和剂可以是碱，例如氢氧化铵或氢氧化钾。其它中和剂可包括例如氢氧化锂或氢氧化钠。在另一个替代方案中，中和剂可以是例如碳酸盐。在另一个替代方案中，中和剂可以是例如任何胺，例如单乙醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)。在本文公开的实施方案中有用的胺可包括单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和TRIS AMINO(各自得自Angus)，NEUTROL TE(得自巴斯夫(BASF))，以及三异丙醇胺、二异丙醇胺和N,N-二甲基乙醇胺(各自得自陶氏化学公司、Midland、MI)。其它有用的胺可包括氨、单甲胺、二甲胺、三甲胺、单乙胺、二乙胺、三乙胺、单正丙胺、二甲基正丙胺、N-甲醇胺、N-氨基乙基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺、N,N-二甲基丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三(羟甲基)-氨基甲烷、N,N,N',N'-四(2-羟基丙基)乙二胺、1,2-二氨基丙烷。在一些实施方案中，可以使用胺的混合物或胺与表面活性剂的混合物。在一些实施方案中，胺是二甲基乙醇胺。
可用于本发明实践的另外的稳定剂包括但不限于，阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。阴离子表面活性剂的实例包括但不限于，磺酸酯盐、羧酸酯盐和磷酸酯盐。阳离子表面活性剂的实例包括但不限于，季胺。非离子表面活性剂的实例包括但不限于，含有环氧乙烷和硅树脂表面活性剂的嵌段共聚物。用于本发明实践的稳定剂可以是外部表面活性剂或内部表面活性剂。外部表面活性剂是在分散体制备期间不会发生化学反应成为基础聚合物的表面活性剂。可用于本文的外部表面活性剂的实例包括但不限于，十二烷基苯磺酸的盐和十二烷基磺酸盐。内部表面活性剂是在分散体制备期间确实变成化学反应成基础聚合物的表面活性剂。可用于本文的内部表面活性剂的实例包括2,2-二羟甲基丙酸及其盐。可用于本发明实践的另外的表面活性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或其组合。
流体介质
分散体还包含流体介质。流体介质可以是任何介质；例如，流体介质可以是水。本发明的分散体以分散体的总重量计包含25至85重量百分比的流体介质。在具体实施方案中，以分散体的总重量计，水含量可以为流体介质的35至75重量百分比，或在替代方案中35至70重量百分比，或在在替代方案中45至60重量百分比。
形成分散体
根据本发明的分散体可以通过本领域技术人员公认的任何数量的方法形成。在一个实施方案中，一种或多种基础聚合物，一种或多种稳定剂在挤出机中与水和中和剂(如氨、氢氧化钾或两者的组合)一起熔融捏合以形成分散体。在一些实施方案中，首先将分散体稀释以包含约1至约3重量％的水，然后进一步稀释以包含大于约25重量％的水。
可以使用本领域已知的任何熔融捏合装置。在一些实施方案中，使用捏合机、混合器、单螺杆挤出机或多螺杆挤出机，例如，双螺杆挤出机。根据本发明的分散体的制备方法没有特别限制。例如，挤出机，在某些实施方案中，例如双螺杆挤出机，联接到背压调节器、熔体泵或齿轮泵。在一个实施方案中，用于制备根据本发明的分散体的方法不含加压控制容器。示例性实施方案还提供了一种碱储存器和初始水储存器，每个储存器包括泵。碱和初始水所需的量分别由碱储存器和初始水储存器提供。可以使用任何合适的泵，但是在一些实施方案中，例如，使用在240巴的压力下提供约150cc/min流量的泵向挤出机提供碱和初始水。在其它实施方案中，液体注射泵提供在200巴下300cc/min或在133巴下600cc/min的流量。在一些实施方案中，碱和初始水在预热器中预热。
一种或多种颗粒、粉末或薄片形式的基础聚合物从进料器进料到挤出机的入口，在其中树脂被熔融或复合。在一些实施方案中，分散剂通过树脂并与树脂一起加入到一种或多种基础聚合物中，在其它实施方案中，分散剂单独提供给双螺杆挤出机。然后将树脂熔体从混合和输送区域输送到挤出机的乳化区域，其中通过入口加入来自水和碱储存器的初始量的水和碱。在一些实施方案中，可以将分散剂另外或排他地添加到水流中。在一些实施方案中，可以在挤出机的稀释和冷却区中，经由水储存器的水入口加入另外的稀释水。通常，将分散体在冷却区中稀释至至少30重量百分比的水。此外，稀释的混合物可以稀释任何次数，直到达到所需的稀释水平。在一些实施方案中，水不加入到双螺杆挤出机中，而是在熔体从挤出机出来后加入到含有树脂熔体的流中。以这种方式，消除了挤出机中的蒸汽压力累积，并且在诸如转子定子混合器的次级混合装置中形成分散体
最终用途应用
本发明的分散体可用于例如不同的涂层应用中，诸如包装应用，例如包括基底和源自此类分散体的密封层的多层结构。此类基材包含聚合物材料，诸如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯，它们的组合。此类基底可以是膜，例如单轴取向膜或双轴取向膜，层压结构。此类多层结构可以具有任何厚度，例如在10至170微米的范围内。10至100微米的所有单个值和子范围均包括在本文中并在本文中公开；例如，厚度可以为从下限10、20、30、40、50、60、70、80、100、120、140或160微米至上限15、25、35、45、55、65、75、85、95、100、110、130、150或170微米。例如，多层结构厚度可以为10至170微米，或者在替代方案中，多层结构厚度可以为10至50微米，或者在替代方案中，多层结构厚度可以为100至170微米，或者在替代方案中，多层结构厚度可以为20至80微米，或者在替代方案中，多层结构厚度可以为30至70微米，或者在替代方案中，多层结构厚度可以为40至60微米。
由本发明的分散体制备的包装可以用于包装液体，例如饮料，微粒，此类小球，和/或固体，例如食品。
在一个实施方案中，本发明提供了一种多层结构，其包括：(a)基底，其中所述基底任选地在至少一个表面上进行表面处理，并且具有至少32dyn范围的表面能，(b)源自将一种或多种水性分散体施涂到所述基材的所述至少一个表面上的密封层，并且其中所述一种或多种水性分散体包含以下项的熔融捏合产物：(a)一种或多种选自由以下组成的群组的基础聚合物：乙烯和任选地一种或多种α-烯烃、丙烯和任选地一种或多种α-烯烃；(b)一种或多种稳定剂；(c)在中和剂和(d)水的存在下进行。
在一个实施方案中，本发明的多层结构包括密封层，所述密封层的特征在于以下特征中的一个或多个：(a)在60至100℃的密封温度下具有大于或等于0.6N/15mm的热密封强度；(b)在110至140℃的密封温度下具有大于或等于3N/15mm的热密封强度。
在一个实施方案中，本发明的多层结构包括pH在8至11范围内的分散体。
在一个实施方案中，本发明的多层结构包括平均粒度直径在0.5至5μm范围内的分散体。
在一个实施方案中，本发明的多层结构包括含有40至70重量百分比的水的分散体。
在一个实施方案中，本发明的多层结构包括厚度为0.5至10微米(μm)范围内的密封层。
本公开提供了一种柔性容器。在一个实施方案中，柔性容器包括第一膜和第二膜。或者，柔性容器可由折叠的单个片形成，所述折叠限定第一膜和第二膜。第一膜和第二膜中的每一个可以包括由本发明的分散体制成的密封层。
在一个实施方案中，柔性容器是以下形式中的一种或多种：袋、小袋和直立袋，并且可以具有周边热密封，其是硬密封和易碎密封的组合。
在另一个实施方案中，柔性容器是袋、小袋、直立袋的形式，并且周边热密封限定容器内部。柔性容器还包括位于周边热密封内部并限定第一隔室和第二或更多隔室的易碎密封。
适合于通过柔性容器容纳的内含物的非限制性实例包括食品(饮料、汤、奶酪、谷物)、液体、洗发剂、油、蜡、软化剂、洗剂、润湿剂、药物、膏剂、表面活性剂、凝胶剂、粘合剂、悬浮液、溶液、酶、肥皂、化妆品、搽剂、可流动的微粒及其组合。
柔性容器可以包括本文公开的两个或更多个实施方案。
实施例
以下实施例说明本发明，但不意在限制本发明的范围。以下实施例展示包括一个或多个具有改进性质的密封层的多层结构。
制剂组分：
组分A是熔体指数(I2)为约2g/10分钟，密度为约0.87g/cm3的乙烯-辛烯共聚物，其可以以商标AFFINITYTM 8200从陶氏化学公司商购获得。
组分B是熔体指数(I2)为约300g/10分钟，丙烯酸含量为约9.6％的乙烯-丙烯酸共聚物，其可以以商标PRIMACORTM 5980从陶氏化学公司商购获得。
组分C是熔体指数(I2)为约8g/10分钟，密度为约0.876g/cm3的丙烯-乙烯共聚物，其可以以商标VERSIFYTM 3200从陶氏化学公司商购获得。
组分D是熔体指数(I2)为约25g/10分钟，密度为约0.866g/cm3的丙烯-乙烯共聚物，其可以以商标VERSIFYTM 4301从陶氏化学公司商购获得。
组分E是熔融指数(I2)为约109g/10分钟的过氧化物裂化的丙烯-乙烯共聚物，其由陶氏化学公司提供。
组分F是熔体指数(I2)为约30g/10分钟，密度为约0.87g/cm3的乙烯-辛烯共聚物，其可以以商标ENGAGETM 8407从陶氏化学公司商购获得。
组分G是用酸值为约100的马来酸酐接枝的丙烯-乙烯共聚物，其可以以商标BHX10075从BakerPetrolite商购获得。
KOH是CAS号1310-58-3的氢氧化钾。
DMEA是CAS号108-01-0的二甲基乙醇胺
本发明的聚烯烃分散体1-2(IPOD 1-2)
IPOD 1-2是根据表1中记载的配方组分基于以下方法制备的。在中和剂(DMEA)和水存在下，在双螺杆挤出机中将基础聚合物和稳定剂在约150℃下连续熔融捏合，并通过加入补充水进一步稀释。IPOD 1-2的性质包括以下：通过Coulter LS230粒度分析仪测量的平均体积直径为约0.5至1.5微米，pH为约8.5至10.5，以及固体含量以分散体的重量计为约40％至55％。
对比聚烯烃分散体1-5(CPOD 1-5)
CPOD 1-5是根据表1中记载的配方组分基于以下方法制备的。在中和剂(氢氧化钾)和水存在下，在双螺杆挤出机中将基础聚合物和稳定剂在约150℃下连续熔融捏合，并通过加入补充水进一步稀释。CPOD 1-5的性质包括以下：通过Coulter LS230粒度分析仪测量的平均体积直径为约0.5至1.5微米，pH为约8.5至10.5，以及固体含量以分散体的重量计为约40％至55％。
本发明的样品1-2和对比样品1-5(IS 1-2和CS 1-5)
将每个IPOD 1-2和CPOD 1-5通过棒式涂布机施涂到具有约1微米厚度的双轴取向聚丙烯膜的电晕处理侧，其中棒具有4微米目标涂层。样品在80℃下在标准通风烘箱中干燥4分钟。测量密封强度，热粘性和光学性质，记录在表2中。特别地，通过在3巴的压力下在指定温度(上下钳口)密封1秒停留时间来评价密封强度。
表1
基础聚合物(W％) 稳定剂(W％) 中和剂
IPOD-1 组分D(80w％) 组分B(10w％)和组分G(10w％) DMEA
IPOD-2 组分F(85w％) 组分B(15w％) DMEA
CPOD-1 组分A(60w％) 组分B(40w％) KOH
CPOD-2 组分A(85w％) 组分B(15w％) KOH
CPOD-3 组分C(70w％) 组分B(30w％) KOH
CPOD-4 组分D(85w％) 组分B(15w％) KOH
CPOD-5 组分E(80w％) 组分B(10w％)和组分G(10w％) KOH
表2
*BOPP是用于没有任何涂层(未涂覆膜)的其它实施例的基底。
本发明的样品2A和对比样品2A(IS A2和CS 2A)
使用凹版滚筒经由来自Nordmeccanica的实验室规模的层压机将IPOD2施加在BOPP膜的电晕处理侧上，随后将涂布膜自身卷绕，退绕，切割，然后密封。48小时后，测量其性质并记载在表3中。优化实验条件诸如涂布辊的压力，主网格的速度，干燥隧道的设置，并且涂层厚度在1-2微米的范围内。特别地，使用类似于用于水基粘合剂层压的烘箱分布，涂布辊的压力保持在2.5和3.5巴之间，网格速度从35至50m/min变化。
表3
*通过在上述温度下密封来评估密封强度，同时上下钳口在3巴的压力下施加压力1次约2秒的停留时间。
本发明的聚烯烃分散体3(IPOD 3)
IPOD 3是根据表1中记载的配方组分基于以下方法制备的。在中和剂(氢氧化钾)和水存在下，在双螺杆挤出机中1-2的性质包括以下：通过Coulter LS230粒度分析仪测量的平均体积直径为约0.5至1.5微米，pH为约9，以及固体含量以分散体的重量计为约45％。
本发明样品3-4(IS 3-4)
将由基于45微米PE膜上层压12微米PET膜的层压结构(总厚度67微米)组成的膜样品用作IS 3和4的基底。将聚乙烯表面进行电晕处理直至达到42达因/cm，并将IPOD 3(IS 3为2g/m2，IS 4为5g/m2)通过棒式涂布机施加到具有约1微米厚度的聚乙烯侧面上。测量IS3-4的热密封性质并报告于图1中。
对比样品6-7(CS 6-7)
对比样品6是用于制备IS 3和4的PET/PE层压膜，没有任何POD涂层也没有电晕处理，总厚度为67微米。
对比样品7是用于制备IS 3和4的PET/PE层压膜，没有任何POD涂层和电晕处理直至达到42达因/cm，总厚度为67微米。
测量CS 6-7的热密封性质并报告于图1中。
测试方法
测试方法包括以下：
按照ASTM F2029-00(方法B，网格密封性)通过在3巴的压力下在指定温度(上下钳口两者)密封1秒停留时间来评估密封强度。
根据ASTM D-1928测量密度。
根据ASTM D-1238在190℃和2.16kg下测量基于乙烯的聚合物的熔体指数(I2)。
根据ASTM D-1238在230℃下对基于丙烯的聚合物用2.16kg重量测量熔体流动速率(MFR)。
根据ASTM D1003-11测量雾度％。
根据ASTM D1003-11测量透明度％。
根据ASTM F1921-98测量热粘性范围。
使用ARCOTEC测量表面能，测试油墨和测试笔可从Lotar Enterprises获得。作为每项检查的起始点，应当施加具有中间值的测试油墨或测试笔，例如38mN/m(达因/cm)。如果油墨线在材料的表面上至少2秒保持不变，而不变成液滴，则材料的表面能与流体的表面张力相同或更高。在这种情况下，具有次高值的测试油墨/测试笔被施加到表面，例如40mN/m(达因/cm)。用次高的表面张力值重复该检查，直到在2秒内流体线变成单独的液滴的点。如果已经在起始点(38mN/m(达因/cm))从流体线形成液滴，则用较低值的测试油墨/测试笔继续检查。
在不脱离本发明的精神和本质属性的情况下，可以以其它形式实施本发明，因此，作为指示本发明的范围，应当参考所附权利要求而不是前述说明书。

Claims (12)

1.一种多层结构，其包括：
基底，其中所述基底任选地在至少一个表面上进行表面处理并且具有在至少32dyn范围内的表面能，
源自将一种或多种水性分散体施涂到所述基底的至少一个表面的所述至少一部分上的密封层，并且其中所述一种或多种水性分散体包含以下项的熔融捏合产物：(a)一种或多种选自由以下组成的群组的基础聚合物：乙烯和任选地一种或多种α-烯烃、丙烯和任选地一种或多种α-烯烃；(b)一种或多种稳定剂；(c)在中和剂和(d)水的存在下进行。
2.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述密封层的特征在于以下特征中的一种或多种：(a)在60至100℃的密封温度下大于或等于0.6N/15mm的热密封强度；和(b)在110至140℃的密封温度下大于或等于3N/15mm的热密封强度。
3.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的多层结构，其中所述密封层的特征在于以下特征中的一个或多个：(a)具有比纯净基底更低的热密封初始温度；(b)具有比纯净基底更低的热密封强度。
4.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的多层结构，其中所述分散体具有在8至11范围内的pH。
5.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的多层结构，其中所述分散体具有在0.5至5μm范围内的平均粒度直径。
6.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的多层结构，其中所述分散体包含40至70重量％的水。
7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的多层结构，其中所述密封层具有在0.5至10μm范围内的厚度。
8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的多层结构，其中所述基础聚合物是具有在0.860至0.920g/cm3范围内的密度和在5至100g/10分钟范围内的熔体指数(I2)的乙烯α-烯烃共聚物。
9.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的多层结构，其中所述基础聚合物是具有范围的密度、在5至100g/10分钟范围内的熔体流动速率以及在小于85g/焦耳范围内的溶解热的丙烯α-烯烃共聚物。
10.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的多层结构，其中所述结构为包装。
11.根据权利要求10所述的包装，其中所述包装是袋、小袋或直立袋的形式。
12.根据权利要求10至11中任一项权利要求所述的包装，其中所述包装用于保存选自由以下组成的群组的一种或多种的内含物：食品、液体、洗发剂、油、蜡、软化剂、洗剂、润湿剂、药物、膏剂、表面活性剂、凝胶剂、粘合剂、悬浮液、溶液、酶、肥皂、化妆品、搽剂、可流动微粒及其组合。
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