CN1113080C - 改性聚烯烃组合物及使用该组合物的层压结构 - Google Patents
改性聚烯烃组合物及使用该组合物的层压结构Info
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Abstract
本发明涉及一种改性聚烯烃组合物以及使用该组合物的层压结构,该层压结构包括由改性聚烯烃组合物构成的组合物层和位于该组合物层的至少一个面的树脂层。管状层压结构的外层由所述改性聚烯烃组合物构成,可由共挤出和冷却的方法制成没有水印的产物。
Description
本发明涉及改性聚烯烃组合物以及使用该组合物的层压结构。更具体讲,本发明涉及在采用共挤出和冷却形成管状层压结构时防止在管的周缘方向发生罗纹状凹凸的改性聚烯烃组合物,以及通过使用该组合物避免发生水印(water marks)的层压结构。
以聚酰胺层成或乙烯/乙烯醇共聚物层为中间层,而以高压加工的低密度聚乙烯和非结晶性或低结晶性乙烯/α-烯烃共聚物作为外层的层压结构是已知的。但这种层压材料的缺点是外观差,这是由于在将上述组合物和树脂共挤出成为管状形式的层压材料后的水冷加工程序中,其外层会产生水印。另一个缺点是熔融状态组合物在心轴的滑动性差,以至于要损害重现性。
本发明的一个目的是提供改性聚烯烃组合物。
本发明的另一个目的是提供适于用作层压材料外层,尤其是以聚酰胺或乙烯/乙烯醇共聚物层作为中间层的层压材料的外层的改性聚烯烃组合物。
本发明的另一个目的是提供具有极佳的对聚酰胺或乙烯/乙烯醇共聚物的粘附能力,而且在用作层压材料的外层时无水印的改性聚烯烃组合物。
本发明的另一个目的是提供这样的改性聚烯烃组合物,该组合的在生产层压材料时熔融态在心轴具有极佳的滑动性,即:所述改性聚烯烃组合物在生产层压材料时具有极佳的重现性。
本发明的另一个目的是提供使用上述改性的聚烯烃组合物的层压结构。
本发明的其它目的和优点将由下面的说明而变得更清楚。
本发明上面的目的和优点将通过包含下列成分的改性聚烯组合物来完成:(A)高压加工的低密度聚乙烯,其熔体流动速率:0.1-10g/分钟,密度:0.915-0.935g/cm3,(B)乙烯均聚物和/或乙烯/α-烯烃共聚物,基熔体流动速率:0.1-30g/10分钟,密度:0.910-0.965/cm3,基本上是线型的,而且通过使用过渡金属催化剂制备,和(c)非结晶的或低结晶性乙烯/α-烯烃共聚物,熔体流动速率:0.1-10g/10分钟,密度小于0.900g/cm3,其中各成分(A)、(B)和(C)的量基于这些成分(A)、(B)和(C)的总重量计分别为50-70%(重量)、20-45%(重量)和5-30%(重量),而且至少这些成分(A)、(B)和(C)的一部分用不饱和羧酸或其衍生物改性了。
本发明的改性聚烯烃组合物包括上述的成分(A)、(B)和(C),而且至少这些成分的一部分用不饱和羧酸或其衍生物进行接枝改性。
成分(A)是高压加工的低密度聚乙烯,其熔体流动速率(按照ASTM D1238在2.16kg载荷下在190℃下测定)为0.1-10g/10分钟,密度0.915-0.935g/cm3。其优选的熔体流动速率为0.2-5g/10分钟,优选的密度为0.910-0.935g/cm3。
成分(B)是乙烯聚合物,它包括乙烯均聚物和乙烯/α-烯烃共聚物,其熔体流动速率(按照ASTM D1238,在2.16kg载荷下在190℃的温度测定)为0.1-30g/10分钟,宽度为0.910-0.965g/cm,它是使用过渡金属催化剂例如齐格勒催化剂生产的。作为成分(B)优选的乙烯/α-烯烃共聚物是乙烯与具有3-20个碳原子的α-烯烃的基本上是线型的无规共聚物。优选的α-烯烃是具有4-10个碳原子的α-烯烃。α-烯烃的实例优选包括丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯和1-癸烯。特别优选的α-烯烃是1-丁烯和4-甲基-1-戊烯。用过渡金属催化剂生产的乙烯/α-烯烃共聚物的优选实例包括乙烯/丙烯无规共聚物、乙烯/1-丁烯无规共聚物和乙烯/4-甲基-1-戊烯无规共聚物。
成分(B)的乙烯聚合物包含的衍生自乙烯的重复单元,优选100-80%(重量),更优选100-90%(重量)。
成分(B)可以是乙烯均物和乙烯/α-烯烃共聚物的组合。例如:成分(B)可以是0.5-40重量份的乙烯均聚物和60-99.5重量份的乙烯/α-烯烃的共聚物的组合,以上重量份均基于两种聚合物的总量计算。
成分(B)的乙烯聚合物的熔体流动速率优选0.2-5g/10分钟。其密度优选为0.920-0.950g/cm3,更优选0.930-0.950g/cm3。
成分(C)是非结晶的或低结晶性的乙烯/α-烯烃基聚物,其熔体流动速率(按照ASTM D1238,在载荷2.16kg,温度190℃下测定)为0.1-10g/10分钟,密度小于0.900g/cm3。
乙烯/α-烯烃共聚物(C)优选是乙烯与具有3-20个碳原子的α-烯烃的无规共聚物。对于α-烯烃可提到的是上面对于成分(B)乙烯/α-烯烃共聚物所提到的那些,其中优选3-4个碳原子的α-烯烃。乙烯/α-烯烃共聚物(C)的优选实例包括乙烯/丙烯无规共聚物,乙烯/1-丁烯无规共聚物。
乙烯/α-烯烃共聚物(C)包括优选50-90%(摩尔),更优选60-80%(重量)的衍生自乙烯的重复单元。
乙烯/α-烯烃共聚物(C)的熔体流动速率优选为0.1-10g/10分钟,其密度优选0.85-0.89g/cm3。
具有这样的物理性质的乙烯/α-烯烃共聚物(C)由X射线方法测得通常为非结晶性共聚物或结晶度少于40%的低结晶性共聚物。
本发明的改性聚烯烃组合物包含50-70%(重量)的成分(A)、20-45%(重量)的成分(B)和5-30%(重量)的成分(C),优选的组合物包含52-60(重量)的成分(A)、25-40%(重量)的成分(B)和10-20%(重量)的成分(C),以上百分数均基于成分(A)、(B)和(C)的总重量计算。
在本发明的组合物中,至少成分(A)、(B)和(C)的一部分是用不饱和羧酸或其衍生物接枝改性的。成分(A)、(B)和(C)的某一种成分的一部分或全部可以是接枝改性的,或数种成分的混合物的一部分或全部可以是接枝改性的。换句话说,可对于一个成分或成分的混合物进行接枝改性。成分(B)优选是接枝改性的。
不饱和羧酸及其衍生物的实例包括:不饱和羧酸例如丙烯酸、马来酸、富马酸、四氢邻苯二甲酸、衣康酸、柠康酸、巴豆酸、异巴豆酸和Nadic酸(桥顺-二环[2,2,1]庚-5-烯-2,3-二羧酸)以及衍生物例如酰卤、酰胺、酰亚胺、酸酐和酯。
这样的衍生物的具体实例包括:马来酐(malenyl anhydride)、马来酸单甲酯、马来酸二甲酯和马来酸缩水甘油酯。
其中,优选不饱和二羧酸或其酸酐,更优选使用马来酸、Nadic酸及基酸酐。它们可单独使用或两种或更多种结合使用。接枝比优选0.01-5%(重量),更优选0.01-3%(重量)。
为进行接枝反应,可使用多种已知的常规方法。例如:可提到的方法有:通过将聚合物熔融并向其中加入接枝单体(不饱和羧酸或其衍生物)来进行接枝反应的方法以及通过将聚合物溶于溶剂中形成溶液并向其中加入接枝单体来进行接枝反应的方法。在上述任何一种情况下,均优选在自由基引发剂存在下进行接枝反应,以有效地进行接枝反应。
接枝反应通常在60-350℃间的温度下进行。自由基引发剂通常用量为0.01-1重量份(基于100重量份聚合物计)。
作为自由基引发剂可使用的有机过氧化物和有机聚酯包括过氧化苯甲酰、过氧化二氯苯甲酰、过氧化二枯基、过氧化叔丁基、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化苯甲酸酯基)己炔-3、1,4-二(叔丁基过氧基异丙基)己炔-3、2,5-二甲基-2,5-(过氧化叔丁基)苯、过氧化月桂基、过乙酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化叔丁基)已烷、过苯甲酸叔丁酯、过苯乙酸叔丁酯、过异丁酸叔丁酯、过仲辛酸叔丁酯、过新戊酸叔丁酯、过新戊酸叔丁酯,过新戊酸枯酯和过二乙基乙酸叔丁酯,及其它偶氮化合物包括:偶氮二异丁腈和偶氮二异丁酸二甲酯。
其中优选包括过氧化二烷基例如过氧化二枯基、过氧化二叔丁基、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化叔丁基)己炔-3、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化叔丁基)己烷和1,4-二(叔丁基过氧基异丙基)苯。
为得到本发明的改性聚烯烃组合物,可对于成分(A)、(B)和(C)的混合物进行接枝反应。或者,将一种或两种成(A)、(B)和(C)一部分或全部进行接枝改性,然后得到的改性的成分与未改性的成分一起熔融捏和,得到本发明的组合物。为得到所述组合物,优选的方法包括:对成分(B)进行接枝改性,然后将得到的改性产物与成分(A)和成分(C)一起熔融混合。
对于工业生产,优选的是将改性成分(A)、(B)或(C)与未改性成分用挤出机熔融捏和的方法。
这里,接枝比定义为接枝的不饱和羧酸或其衍生物基于接枝前成分(A)、(B)和(C)的总重量计的重量百分比(%)。
这样得到的本发明的改性聚烯烃组合物的熔体流动速率为0.1-5g/分钟。
本发明的改性聚烯烃组合物可适合地用作层压结构的外层,尤其是以聚酰胺或乙烯/乙烯醇共聚物作为中间层的层压结构的外层。
因而,本发明提供包含下列成分的层压结构:按照本发明的改性聚烯烃组合物(以后,将包含按照本发明的改性聚烯烃组合物的组合物简称作“组合物层”)和至少一侧具有组合物层的树脂层。
作为构成层压结构的树脂层的树脂可使用各种热塑性树脂例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺和乙烯/乙烯醇共聚物。其中,更优选使用聚酰胺和乙烯/乙烯醇共聚物。
作为聚酰胺,例如可使用尼龙6、尼龙66和MMD尼龙(间二亚甲苯基二胺共聚物聚酰胺)。
乙烯/乙烯醇共聚物优选含有20-50%(摩尔),优选25-48%(摩尔)的衍生自乙烯的单元。
它们可通过常规方式将相应的乙烯/乙酸乙烯酸共聚物皂化制得。
在本发明的层压结构中,存在于组合物层的至少一侧的上述树脂层优选包含选自聚酰胺和乙烯/乙烯醇共聚物的树脂。
此外,本发明的层压结构优选具有下面顺序的层:组合物层、上述树脂层、组合物层。
不会在生产层压结构的冷却阶段造成水印的产物可通过用组合物层作为层压结构的最外层来得到。
按照本发明的层压结构可通过将改性聚烯烃组合物和树脂熔融,并将其以熔融状态层压制得。
层压结构可通过挤塑、铸塑、吹塑等方法成型为所需形式。本发明的层压结构可通过共挤出有利地成型为管状。将这种成型为管状的层压结构进行加工,例如成为食品包装膜、化妆品的管式容器等。
本发明将参照实施例更详细地说明,但本发明不为这些实施例所限。
实施例1
在下列条件下将具有下列组成的层共挤出成为3层管。外层和内层
成分(A)、(B)和(C)为:
52%(重量)的高压加工的低密度聚乙烯(HPLDE-1)熔体流动速率为4,密度为0.918g/cm3,成分(A),
52%(重量)乙烯/丙烯共聚物(LLDPE-1),用过渡金属催化剂制得,熔体流动速率为1,密度为0.953g/cm3,成分(B-1),
8%(重量)接枝改性的聚乙烯(MAH-PE);可将通过使用过渡金属催化剂制得的线型乙烯均聚物用2%(重量)马来酸酐接枝得到,熔体流动速率4,密度为0.965g/cm3,成分(B-2),和
15%(重量)乙烯/1-丁烯共聚物(EBR-1),熔体流动速率3.5,密度0.885g/cm3,结晶度小于5%,成分(C),
将成分(A)、(B)和(C)用单轴挤出机在200℃熔融捏和得到改性聚烯烃组合物。组合物的熔体流动速率为1.7,其密度为0.921g/cm3。将这样得到的改性的聚烯烃的组合物用具有40mm直径、100mm有效长度的螺杆的挤出机共挤出。中间层
交Kuraray Co.,Ltd.生产的Eval EP-F(商品名,熔体流动速率1.3)用作乙烯/乙烯醇共聚物(以后称作EVOH),将其在225℃用具有30mm直径,有效长度750mm的挤出机共挤出。
口模的温度为220℃,以5m/分钟的速度将树脂挤出,在口膜后面的50cm的水槽中水冷,并成型为管材。至于每层的厚度可定为外层/中间层/内层=150/50/250μm。管材的外层与中间层之间的粘着强度、动摩擦系数和水印的存在情况示于表1。
通过180℃剥离法测定粘着强度。
动摩擦系数是通过将管切开,在其上施以200g载荷,在不锈钢板上以50mm/分钟的速率拉伸测得的。
水印存在情况的评估通过水冷后观察管的外观来评估罗纹状凹凸(水印)在管的外周缘方向发生的情况。在表1中,○代表无水印,×代表发生水印。
实施例2-4
重复与实施例1相同的程序,只是构成外层和内层的改性聚烯烃组合物的组成变为表1所示的组成,并得到表1所示的结果。比较例1-2
按与实施例1相同的方法进行,只是构成外层和内层的改性聚烯烃组合物的组成变为表1所示组成,得到表1所示的结果。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例1 | 比较例2 | |
内层组合物和外层组合物(重量份)熔体流动速率(g/10min)密度(g/cm3) | HPLDPE-1 52LLDPE-1 25MAH-PE 8EBR-1 151.70.921 | HPLDPE-2 52LLDPE-2 25MAH-PE 8EPR-1 151.90.923 | HPLDPE-3 52LLDPE-2 25MAH-PE 5EBR-1 151.10.919 | HPLDPE-4 52LLDPE-2 25MAH-PE 8EPR-1 152.30.923 | HPLDPE-2 77MAH-PE 8EPR-1 152.60.923 | HPLDPE-3 80MAH-PE 5EBR-1 151.30.918 |
中间层 | EVOH | EVOH | EVOH | EVOH | EVOH | EVOH |
动摩擦系统数 | 0.52 | 0.65 | 0.60 | 0.65 | 0.80 | 1.00 |
外层和内层之间的粘着强度(g/15mm) | 990 | 1000 | 400 | 860 | 660 | 450 |
水印 | ○ | ○ | ○ | ○ | × | × |
表1中缩写代表下列意思:
HPLDPE-1:高压加工的低密度聚乙烯(熔体流动速率:4,密度:0.918g/cm3)
HPLDPE-2:高压加工的低密度聚乙烯(熔体流动速率:2,5,密度:0.932g/cm3)
HPLDPE-3:高压加工的低密度聚乙烯(熔体流动速率:3,密度:0.927g/cm3)
HPLDPE-4:高压加工的低密度聚乙烯(熔体流动速率:1,密度:0.918g/cm3)
LLDPE-1:基本上是线型的乙烯/丁烯-1共聚物(熔体流动速率:1,密度:0.953g/cm3)
LLDPE-2:基本上是线型的乙烯/丁烯-1共聚物(熔体流动速率:1,密度:0.935g/cm3)
MAH-PE:接枝有2%(重量)马来酸酐的改性的乙烯均聚物,基本上是线型的(熔体流动速率:4,密度:0.965g/cm3)
BER-1:乙烯/丁烯-1共聚物(熔体流动速率:3.5,密度:0.885g/cm3)
EPR-2:乙烯/丙烯共聚物(熔体流动速率3,密度:0.870g/cm3)
实施例5
用Toray co.,Ltd生产的Aimiran(商品名)CM1021XF作为聚酰胺,在250℃用具有直径为30mm、有效长度为750mm的螺杆的挤出机,按与实施例1中相同的方法挤出。
口模的温度为250℃,以5m/分钟的速度将树脂挤出,在口膜后面的50cm的水槽中水冷,并成型为管材。至于每层的厚度可定为外层/中间层/内层=150/50/250μm。管材的外层与中间层之间的粘着强度、动摩擦系数和水印的存在情况示于表2。
实施例6和比较例3-4
重复与实施例5相同的程序,只是构成外层和内层的改性聚烯烃组合物的组成变为表2所示的组成,评定得到表2所示的结果。
表2
实施例5 | 实施例6 | 比较例3 | 比较例4 | |
内层组合物和外层组合物(重量份)熔体流动速率(g/10min)密度(g/cm3) | HPLDPE-1 52LLDPE-1 25MAH-PE 8EBR-1 151.70.921 | HPLDPE-2 52LLDPE-2 25MAH-PE 8EPR-1 151.90.923 | HPLDPE-2 77MAH-PE 8EPR-1 152.60.923 | HPLDPE-3 80MAH-PE 5EBR-1 151.30.918 |
中间层 | 聚酰胺 | 聚酰胺 | 聚酰胺 | 聚酰胺 |
动摩擦系统数 | 0.58 | 0.62 | 0.85 | 1.05 |
外层和内层之间的粘着强度(g/15mm) | 不能剥离 | 不能剥离 | 不能剥离 | 不能剥离 |
水印 | ○ | ○ | × | × |
表2中缩写代表下列意思:
HPLDPE-1:高压加工的低密度聚乙烯(熔体流动速率:4,密度:0.918g/cm3)
HPLDPE-2:高压加工的低密度聚乙烯(熔体流动速率:2.5,密度:0.932g/cm3)
HPLDPE-3:高压加工的低密度聚乙烯(熔体流动速率:3,密度:0.927g/cm3)
LLDPE-1:基本上是线型的乙烯/丁烯-1共聚物(熔体流动速率:1,密度:0.953g/cm3)
LLDPE-2:基本上是线型的乙烯/丁烯-1共聚物(熔体流动速率:1,密度:0.935g/cm3)
MAH-PE:接枝有2%(重量)马来酸酐的改性的乙烯均聚物,基本上是线型的(熔体流动速率:4,密度:0.965g/cm3)
BER-1:乙烯/丁烯-1共聚物(熔体流动速率:3.5,密度:0.885g/cm3)
EPR-2:乙烯/丙烯共聚物(熔体流动速率:3,密度:0.870g/cm3)
Claims (7)
1.包含下列成分的改性聚烯烃组合物:(A)高压加工的低密度聚乙烯,其熔体流动速率:0.1-10g/10分钟,密度:0.915-0.935g/cm3,(B)乙烯均聚物和/或乙烯/α-烯烃共聚物,其熔体流动速率:0.1-30g/10分钟,密度:0.910-0.965g/cm3,基本上是线型的,而且通过使用过渡金属催化剂制备,和(c)非结晶的或低结晶性的乙烯/α-烯烃共聚物,熔体流动速率:0.1-10g/10分钟,密度小于0.900g/cm3,其中各成分(A)、(B)和(C)的量基于这些成分(A)、(B)和(C)的总重量计分别为50-70%(重量)、20-45%(重量)和5-30%(重量),而且其中成分(B)中的一部分经不饱和羧酸或其衍生物接枝改性。
2.按照权利要求1的改性聚烯烃组合物,其中成分(B)是乙烯均聚物与乙烯/α-烯烃共聚物的组合。
3.按照权利要求2的改性聚烯烃组合物,其中所述乙烯均聚物是接枝改性的。
4.按照权利要求1的改性聚烯烃组合物,其中不饱和羧酸或其衍生物的接枝比为成分(A)、(B)和(C)总重量的0.001-5%(重量)。
5.包含组合物层的层压结构,它含有权利要求1的改性聚烯烃组合物和至少存在于所述组合物层一侧的树脂层,该树脂层是选自聚酰胺和乙烯/乙烯醇共聚物的树脂。
6.按照权利要求5的层压结构,其中将所述组合物、树脂层和组合物层依次层压。
7.按照权利要求5的层压结构,是管状形式。
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