CN112384589B - 聚烯烃基热熔粘合剂组合物 - Google Patents

聚烯烃基热熔粘合剂组合物 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种具有热性能、结晶度、粘度和粘合性能之间的良好平衡的聚烯烃基热熔粘合剂组合物,其包含:(A)28‑75wt.%的丁烯‑1共聚物,其具有根据ISO 1133(190℃,2.16kg)测量的200至1500g/10min的熔体流动速率值;以及(B)25‑72wt.%的选自蜡、树脂、增塑剂、其他聚合物及其混合物的至少一种其他组分,其中A)和B)的量被称为A)+B)的总重量。

Description

聚烯烃基热熔粘合剂组合物
技术领域
本公开涉及一种包含具有非常高熔体流动的丁烯-1共聚物的聚烯烃基热熔粘合剂组合物。
背景技术
包含高度可流动的丁烯-1均聚物或共聚物的热熔粘合剂组合物是本领域已知的,例如从欧洲专利申请第EP671431号(Himont Inc.)或从第EP314495号(Shell OilCompany)已知。
包含在上述引用文献中公开的组合物中的聚丁烯-1用过氧化物减粘裂化以获得低粘度值。本领域还已知过氧化物降解的使用带来一些缺点,如令人不愉快的气味和高黄度指数,这可能妨碍所述组合物在一些技术领域如食品包装中的使用。
还已知离反应器(ex-reactor)低分子量聚烯烃适用于热熔粘合剂组合物。
例如,US2008190541A1公开了含有至少两种茂金属催化制备的丁烯-1共聚物的热熔粘合剂组合物,其熔体流动指数彼此不同。低熔融指数组分是获得热熔胶性能平衡的关键。
US6218457B1公开了包含具有有利的性能平衡的聚丁烯共聚物的热熔粘合剂。所述聚丁烯共聚物可以是高度可流动的,具有约700g/10min的熔体流动速率。
从国际专利申请WO2015/074830中已知含有具有在200至1500g/10min范围内的MFR的丁烯-1共聚物的热熔粘合剂组合物。所述组合物表现出流变性能和热性能之间的良好折衷。
本领域,特别是WO2018/007280中也已知双峰丁烯-1聚合物组合物具有400至2000g/10min的熔体流动速率值。具有出乎意料的特性曲线,这使得它们适用于热熔粘合剂组合物。
在本文中,仍然需要具有宽的工作温度范围、良好的热稳定性和颜色稳定性以及良好的粘合性能的聚烯烃基热熔粘合剂组合物。
发明内容
申请人现已发现具有良好的热和颜色稳定性、高搭接剪切强度、高SAFT以及长的开放时间的聚烯烃基热熔粘合剂组合物。
本公开的热熔粘合剂组合物包含:
(A)28-75wt.%的丁烯-1与选自乙烯、丙烯、C5-C10α-烯烃及其混合物的至少一种共聚单体的共聚物,所述共聚物具有0.5-5.0wt.%的共聚共聚单体含量和根据ISO 1133(190℃,2.16kg)测量的200至1,500g/10min的熔体流动速率(MFR)值;以及
(B)25-72wt.%的选自蜡、树脂、增塑剂、其他聚合物及其混合物的至少一种其他组分,
其中A)和B)的量被称为A)+B)的总重量。
本公开的热熔粘合剂组合物还被赋予热性能、结晶度、粘度和粘合剂性能之间的良好平衡。
附图说明
通过结合附图参考以下描述可以理解所要求保护的主题,在附图中:
图1提供了与对比例5和6的HMA在相同条件下记录的粘度值相比,实施例3和4的热熔粘合剂组合物在不同温度下的粘度值;
图2提供了与对比例9和10的HMA在相同条件下记录的粘度值相比,实施例7和8的热熔粘合剂组合物在不同温度下的粘度值;
图3示出了实施例7-8和对比例9和10的HMA粘合剂在不同基材上的搭接剪切强度值。
具体实施方式
在本公开的上下文中,术语“室温”表示在50%相对湿度下测量的25±2℃的温度。
在本公开的上下文中,术语“固体”表示在室温下具有良好限定的体积和自身形状的材料。
表述“非固体”表示“流变学上为液体”的物质,即具有大于其弹性模量G′的粘性模量G″的物质,或者在定义上等价的tanδ大于1的物质,所述值在室温下测量。所述表述包括这样的情况,即使它可以临时成形为某种形状,它(在相对短的时间段内,典型地不长于一天)永久变形并且自发地流动,甚至仅通过它自身重量的作用,采取容纳它的容器的形状或它所在的固体表面的形状。因此,该表述中不仅包括所有可以描述为“液体”的材料,还包括定义为“奶油状”、“糊状”、“果冻状”、“流体”、“油腻”、“半固体”等的材料。
因此,本公开的目的是热熔粘合剂组合物,其包含:
(A)28-75wt.%的丁烯-1与选自乙烯、丙烯、C5-C10α-烯烃及其混合物的至少一种共聚单体的共聚物,所述共聚物具有0.5-5.0wt.%的(总)共聚共聚单体含量和根据ISO1133(190℃,2.16kg)测量的200至1500g/10min的熔体流动速率(MFR)值;以及
(B)25-72wt.%的选自蜡、树脂、增塑剂、其他聚合物及其混合物的至少一种其他组分,
其中A)和B)的量被称为A)+B)的总重量。
在一个实施方案中,丁烯-1共聚物组分(A)可具有根据ISO 1133(190℃,2.16kg)测量的200至小于1500g/10min,优选400至小于1500g/10min,更优选500至1300g/10min的MFR。
所述至少一种共聚单体选自乙烯、丙烯、C5-C10α-烯烃及其混合物,优选地所述至少一种共聚单体可选自乙烯、丙烯、己烯-1、辛烯-1及其混合物。
更优选地,所述至少一种共聚单体可以是乙烯。
在一个实施方案中,丁烯-1共聚物组分(A)可具有0.5-3.0wt.%,优选0.7至小于2.0wt.%,更优选0.7-1.5wt.%的共聚共聚单体含量,特别是共聚乙烯含量。
在一个进一步的实施方案中,丁烯-1组分(A)可以是丁烯-1共聚物组合物,其包含:
(A1)丁烯-1均聚物或丁烯-1与选自乙烯、丙烯、C5-C10α-烯烃及其混合物的至少一种共聚单体的共聚物,其共聚共聚单体含量(CA1)为至多3wt.%;
(A2)丁烯-1与选自乙烯、丙烯、C5-C10α-烯烃及其混合物的至少一种共聚单体的共聚物,其共聚共聚单体含量(CA2)为3-10wt.%;
所述组合物具有相对于(A1)+(A2)的总和为0.5wt.%-5.0wt.%的总共聚共聚单体含量,并且优选地具有基于(A1)+(A2)的总重量测定的等于或小于60wt.%的在0℃下可溶于二甲苯的部分的含量。
组分(A1)和(A2)的相对量可以为(A1)的10wt.%至40wt.%,特别是15wt.%至35wt.%和(A2)的90wt.%至60wt.%,特别是85wt.%至65wt.%,所述量被称为(A1)和(A2)的总和。
所述丁烯-1共聚物组合物在专利申请WO2018/007280中描述,其通过引用并入本文。
优选地,丁烯-1共聚物组分(A)可具有以下附加特征中的至少一个:
(a)低于4,优选低于3;更优选低于2.5,在所有情况下下限为1.5的分子量分布(Mw/Mn);和/或
(b)低于110℃,优选低于100℃,更优选低于90℃的熔点(TmII);和/或
(c)高于80℃的熔点(TmII);和/或
(d)在-40℃至-10℃,优选-30℃至-10℃的范围内的玻璃化转变温度(Tg);和/或
(e)在180℃(剪切速率100s-1)下的5,000至50,000mPa.sec,特别是8,000至20,000mPa.sec的旋转(Brookfield)粘度;和/或
(f)在25-60%的范围内的X-射线结晶度。
在一个实施方案中,丁烯-1共聚物(A)可具有所有附加特征(a)-(f)。
任选地,丁烯-1共聚物组分(A)可具有以下附加特征中的至少一个:
(i)在135℃下在四氢化萘(THN)中测量的等于或低于0.8dl/g,优选地包含在0.2与0.6dl/g之间的特性粘度(IV);和/或
(ii)高于0.885-0.925g/cm3,特别是0.890-0.920g/cm3的密度;和/或
(iii)小于0的;特别是在-1至-5的范围内的黄度指数。
在一个实施方案中,丁烯-1共聚物(A)可具有所有附加特征(i)-(iii)。
在进一步的实施方案中,丁烯-1共聚物(A)可具有全部附加特征(a)-(f)以及(i)至(iii)的全部附加特征。
所述丁烯-1共聚物组分(A)可通过在催化剂体系的存在下使丁烯-1和所述至少一种共聚单体共聚而获得,所述催化剂体系可通过使以下物质接触而获得:
-立体刚性茂金属化合物;
-铝氧烷或能够形成烷基茂金属阳离子的化合物;和任选地,
-有机铝化合物。
通过引用并入本文的专利申请WO2004/099269、WO2006/045687和WO2018/007280描述了适于制备丁烯-1共聚物组分(A)的方法和催化剂体系。
所述丁烯-1共聚物组分(A)可通过在一个或多个串联连接的反应器中进行的聚合工艺获得。在后一种情况下,催化剂可以仅加入第一反应器中,或加入多于一个反应器中。如WO2004/099269中所解释的,聚合工艺可以在液相中,任选在惰性烃溶剂存在下,或在气相中,使用流化床或机械搅拌气相反应器进行。优选地,通过使用液体丁烯-1作为聚合介质进行聚合工艺。聚合温度为20℃至150℃,优选50℃至90℃,更优选为65℃至82℃。
如WO2006/045687中所述,氢气可有利地用于调节丁烯-1共聚物的分子量。在液相中进行的聚合反应期间氢的浓度高于1800摩尔ppm且低于6000摩尔ppm,优选其范围为2000摩尔ppm至6000摩尔ppm。
具有低熔点的丁烯-1共聚物可以通过适当地选择共聚共聚单体含量,特别是乙烯含量来获得。因此,丁烯-1共聚物组分(A)可以通过聚合工艺获得,其中共聚单体,特别是乙烯的(总)量,在液相中,相对于聚合反应器中存在的丁烯-1单体的总重量,为0.1wt.%至8wt.%,优选0.2wt.%至6wt.%。
当丁烯-1共聚物(A)为包含如上所述的组分(A1)和(A2)的丁烯-1共聚物组合物时,聚合工艺包含在两个或更多个串联连接的反应器中进行的至少两个聚合阶段。当组分(A1)为共聚物时,对于组分(A1)的制备,液相中共聚单体的量可以为0.1wt.%-1.2wt.%,而对于组分(A2)的制备,液相中共聚单体的量可以为1wt.%-8wt.%。
本发明的热熔粘合剂组合物进一步包含选自蜡(1)、树脂(2)、增塑剂(3)、其他聚合物(4)及其混合物的至少一种其他组分(B)。
根据一个实施方案,至少一种其他组分(B)在室温下可以是固体。
在进一步的实施方案中,其他组分(B)可以不是“非固体”粘度改性剂。
在一个实施方案中,所述至少一种其他组分(B)可以选自蜡(1)、树脂(2)、其他聚合物(4)及其混合物,优选选自蜡(1)、树脂(2)及其混合物。
合适的蜡(1)可选自聚烯烃蜡;天然(植物、动物或矿物)蜡;石油蜡,例如石蜡;通过聚合CO和H2制得的合成蜡,例如Fischer-Tropsch蜡;萘蜡及其混合物,优选Fischer-Tropsch蜡。
适合作为本公开的热熔粘合剂组合物中的组分(B)的树脂(2)为增粘剂,其可选自氢化烃树脂及其衍生物,如脂族烃树脂、芳族烃树脂和脂族/芳族烃树脂;萜烯衍生的树脂,例如多萜、萜烯/酚醛树脂;天然树脂和天然树脂酯,例如松香、松香酯和妥尔油松香酯;及其混合物,优选氢化烃树脂。
该树脂(2)可以具有根据ASTM标准E 28测量的高于120℃,优选地等于或高于125℃的环球软化点。
增塑剂(3)可选自增塑油,例如矿物油;烯烃低聚物或低分子量聚烯烃,例如液体聚丁烯;及其混合物。
所述热熔粘合剂组合物的所述至少一种其他组分(B)可以是不同于所述丁烯-1共聚物(A)的其他聚合物(4),并且所述其他聚合物(4)可选自无定形聚-α-烯烃、热塑性聚氨酯、乙烯/(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物及其混合物。
可以定制本公开的热熔粘合剂组合物的粘度和粘合性能,从而优化用于不同应用的组合物。因此,所述热熔粘合剂组合物适用于木材加工,用于包装,一般组装领域等,特别是组装电气设备设备、陶瓷、家具、纺织品、室内装饰、皮革、塑料、纸和纸板的部件。
在一个第一实施方案中,本公开的热熔粘合剂组合物可以优选为组合物(i),其包含:
(A)30-40wt.%的丁烯-1的共聚物;
(B.1)15-25wt.%的至少一种蜡,
(B.2)42-52wt.%的至少一种树脂;以及
其中(A)、(B.1)和(B.2)的量被称为(A)+(B.1)+(B.2)的总重量,并且其中组分(A)、(B.1)和(B.2)如上所述。
所述组合物(i)特别适用于包装领域以组装纸、纸板等。
所述第一实施方案的热熔粘合剂组合物可以具有在180℃(剪切速率100s-1)下低于7,000mPa.s,或等于或低于5,000mPa.s,或等于或低于3,000mPa.s,在所有情况下下限均为1,000mPa.s的旋转(Brookfield)粘度。
根据该实施方案,在170℃(剪切速率100s-1)下的Brookfield粘度可以为4,000mPa.s至1,500mPa.s。
根据另一个实施方案,本公开的热熔粘合剂组合物可为组合物(ii),其包含:
(A)65-75wt.%的丁烯-1的共聚物;以及
(B.2)25-35wt.%的至少一种树脂,
其中(A)和(B.2)的量被称为(A)+(B.2)的总重量,并且其中组分(A)和(B.2)如上所述。
在所述进一步的实施方案中,本公开的热熔粘合剂组合物可以具有在180℃(剪切速率100s-1)下5,000-25,000mPa.s,或7,000-25,000mPa.s,或7,000-20,000mPa.s,或10,000-20,000mPa.s的旋转(Brookfield)粘度。
在该实施方案中,在170℃(剪切速率100s-1)下的Brookfield粘度可等于或高于7,000mPa.s,优选等于或高于10,000mPa.s,在所有情况下上限为30,000mPa.s。
优选地,树脂(B.2)可以具有根据ASTM标准E 28测量的高于120℃,优选等于或高于125℃的环球软化点。
所述热熔粘合剂组合物(ii)可另外具有以下性能中的至少一种:
-等于或高于2MPa,优选高于3MPa的对选自聚丙烯、铝合金和木材的至少一种材料的搭接剪切强度(OLS)值。在一个优选的实施方案中,热熔粘合剂组合物(ii)在所有上述材料上可具有等于或高于2MPa的OLS值;和/或
-高于250秒,优选高于270秒的开放时间。
在优选的实施方案中,热熔粘合剂组合物(ii)可具有如上所述的OLS值和开放时间值。
所述热熔粘合剂组合物(ii)特别适用于木材加工和一般组装领域,例如组装电气设备、陶瓷、家具、纺织品、室内装饰、皮革、塑料等的部件。
本公开的热熔粘合剂组合物还显示出非常好的热稳定性和降低的颜色变化。
本公开的热熔粘合剂组合物提供宽的工作温度范围。
除了上述组分(A)和(B)之外,本公开的热熔粘合剂组合物还可任选地,但优选地包含选自抗氧化剂、UV稳定剂、老化保护剂、成核剂及其混合物的添加剂。成核剂可以选自全同立构聚丙烯、聚乙烯、酰胺和滑石。优选地,相对于热熔粘合剂组合物的总重量,添加剂的总量可以为0.01至1wt.%。
本发明的组合物可以通过已知的方法和设备制备,例如在单螺杆或双螺杆挤出机中共混处于熔融状态的组分。
以下实施例仅是说明性的,无论如何不以任何方式限制本发明的范围。
实施例
以下分析方法用于确定说明书和实施例中报道的性能。
熔体流动速率(MFR)是根据ISO 1133(190℃,2.16kg,指定了不同的负载和温度)测量的。
共聚单体含量(wt.%),通过IR光谱法测量。
聚合物压制膜的光谱以吸光度相对于波数(cm-1)记录。使用以下测量来计算乙烯含量:a)4482-3950em-1组合吸收带的面积(At),用于膜厚度的光谱标准化;
b)由于亚甲基基团(CH2摇摆振动)的序列BEE和BEB(B:1-丁烯单元,E:乙烯单元),聚合物样品的光谱和吸收带之间的数字减法因子(FCRC2)。
c)减去C2PB频谱后剩余频带的面积(AC2,块)。它来自亚甲基的EEE序列(CH2摇摆振动)。
装置
使用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR),其能够提供以上报道的光谱测量。使用具有可加热至200℃(雕刻器或等同物)的压板的液压机。
方法
(BEB+BEE)序列的校准
通过绘制(BEB+BEE)wt%相对于FCRC2/At得到校准直线。斜率Gr和截距Lr由线性回归计算。
EEE序列的校准
通过绘制(EEE)wt%相对于AC2,块/At得到校准直线。斜率GH和截距IH由线性回归计算。
样品制备
使用液压机,通过在两个铝箔之间压制约1.5g样品获得厚片材。如果讨论均匀性,则推荐最少两次压制操作。从该片材上切下一小部分以模塑薄膜。推荐的膜厚度为0.1-0.3mm。压制温度为140±10℃。晶相改变随时间发生,因此推荐一旦模塑样品膜就收集样品膜的IR光谱。
过程
仪器数据采集参数为:
吹扫时间:30秒最小。
收集时间:3分钟最小。
切趾法:Happ-Genzel。
分辨率:2em-1
收集样品相对于空气背景的IR光谱。
计算
计算乙烯单元的BEE+BEB序列的重量浓度:
Figure BDA0002887357850000111
使用剩余频带的肩部之间的基线,在上述减法之后计算剩余面积(AC2,块)。
计算乙烯单元的EEE序列的重量浓度:
Figure BDA0002887357850000112
计算乙烯的总重量百分比:
%C2wt=[%(BEE+BEB)wt+%(EEE)wt]
Mw/Mn测定。通过凝胶渗透色谱法(GPC)在1,2,4-三氯苯(TCB)中测量。使用PolymerChar的GPC-IR装置测量所有样品的分子量参数(Mn、Mw、Mz)和分子量分布Mw/Mn,所述GPC-IR装置配备有四个PLgel Olexis混合床(聚合物实验室)的柱组和IR5红外检测器(PolymerChar)。柱的尺寸为300×7.5mm并且它们的粒度为13μm。流动相流速保持在1.0mL/min。所有测量均在150℃下进行。溶液浓度为2.0mg/mL(150℃)并加入0.3g/L的2,6-二丁酰基-p-氯醚(2,6-diterbuthyl-p-chresole)以防止降解。对于GPC计算,使用由PolymerChar提供的12个聚苯乙烯(PS)标准样品(峰分子量为266-1220000)获得通用校准曲线。用三次多项式拟合对实验数据进行插值,得到相应的校准曲线。通过使用Empower 3(Waters)进行数据采集和处理。用Mark-Houwink关系确定分子量分布和相关的平均分子量:PS和聚丁烯(PB)的K值分别为KPS=1.21×10-4dL/g和KPB=1.78×10-4dL/g,PS和PB的Mark-Houwink指数分别为α=0.706和α=0.725。
对于丁烯/乙烯共聚物,就数据评估而言,假定对于每个样品,组成在整个分子量范围内是恒定的,并且使用如下报告的线性组合计算Mark-Houwink关系的K值:
其中KEB为共聚物的常数,KEB(4.06×10-4,dL/g)和KEB(1.78×10-4dL/g)为聚乙烯(PE)和PB的常数,xE和xB为乙烯和丁烯的重量相对量,其中xE+xB=1。Mark-Houwink指数α=0.725独立地用于所有丁烯/乙烯共聚物的组成。将所有样品的最终加工数据处理固定为包括分子量当量高达1000的部分。通过GC研究低于1000的部分。
热性能在Perkin Elmer DSC-7仪器上通过差示扫描量热法(D.S.C.)测定。根据以下方法测定丁烯-1共聚物和HMA组合物的熔融温度:
-TmII(在第二次加热运行中测量的熔融温度):将获自聚合的称重样品(5-10mg)(或HMA组合物的称重样品)密封到铝盘中并以对应于10℃/分钟的扫描速度在200℃下加热。将样品在200℃下保持5分钟以使所有微晶完全熔融,从而消除样品的热历史。接着,在以对应于10℃/分钟的扫描速度冷却至-20℃之后,将峰值温度作为结晶温度(Tc)。在20℃下静置5分钟后,将样品在200℃下以对应于10℃/min的扫描速度第二次加热。在此第二次加热运行中,将所测量的峰值温度标记为(TmII)并且将峰值(或多个峰值)下的面积标记为总熔融焓(DH TmII)。
-还如下通过使用差示扫描量热法(D.S.C.)在Perkin Elmer DSC-7仪器上在老化(不消除热历史)之后测量熔融焓和熔融温度。将获自聚合的称重样品(5-10mg)(或HMA组合物的称重样品)密封到铝盘中并以对应于10℃/分钟的扫描速度在200℃下加热。将样品在200℃下保持5分钟以使所有微晶完全熔融。然后将样品在室温下储存10天。10天后,使样品经受DSC,其冷却至-20℃,然后以对应于10℃/min的扫描速度在200℃下加热。在该加热运行中,峰值温度(或当存在多于一个峰值时的温度)记录为熔融温度(TmI),并且峰值(或多个峰值)下的面积记录为10天后的总熔融焓(DH TmI)。
通过动态机械热分析(DMTA)的玻璃化转变温度(Tg)。将76mm×13mm×1mm的模制试样固定到DMTA机上用于拉伸应力。张力的频率和样品的依赖性固定在1Hz。DMTA将试样的弹性响应从-100℃转换为130℃。这样,可以绘制弹性响应相对于温度的曲线。粘弹性材料的弹性模量定义为E=E′+iE″。DMTA可以通过它们的共振将两种组分E′和E″分开并绘制E’相对于温度的曲线,和E/E″=tan(δ)相对于温度的曲线。假设玻璃化转变温度Tg是曲线E/E″=tan(δ)相对于温度的最大值处的温度。
旋转(Brookfield)粘度
-对于这样的聚合物:使用RheolabQC仪器在180℃和100s-1的变形速率下测量,所述RheolabQC仪器是旋转流变仪,由高精度编码器和动态EC电动机组成。可以在受控剪切速率(CR)和受控剪切应力(CS)测试设置之间进行选择。它适用于采用同心圆筒系统、双间隙系统和不同的叶片几何形状和心轴来研究乳状液和分散体与糊状物的混合和搅拌行为。在测试期间,以1s-1至1000s-1的变形速率扫描样品。对每个变形速率测量扭矩,并通过仪器软件计算相应的粘度;
-对于热熔组合物:使用Bohlin Gemini粘度计(Malvem)和以下操作条件测定:锥/板1°/20mm;间隙30微米;温度范围:110°-190℃;剪切速率100s-1
结晶度根据以下方法通过X射线衍射测量:用于测量结晶度的仪器是X射线衍射粉末衍射仪(XDPD),所述X-射线衍射粉末衍射仪使用具有固定狭缝的Cu-Kα1辐射,并且能够以每6秒0.1°的步长收集衍射角2Θ=5°和2Θ=35°之间的光谱。
样品是通过压缩模塑制备的约1.5-2.5mm厚和2.5-4.0cm直径的圆盘。圆盘在23℃老化96小时。
在该制备之后,将试样插入XDPD样品保持器中。XRPD仪器设置成通过使用6秒的计数时间以0.1°的步长从衍射角2Θ=5°至2Θ=35°收集样品的XRPD谱,在最后收集最终谱。
将Ta定义为以计数/秒·2Θ表示的光谱轮廓和基线之间的总面积,并且将Aa定义为以计数/秒·2Θ表示的总无定形面积。Ca是以计数/秒·2Θ表示的总结晶面积。
通过以下步骤分析光谱或衍射图:
1)为整个光谱定义合适的线性基线并计算光谱曲线和基线之间的总面积(Ta);
2)沿着整个光谱定义合适的非晶曲线,其根据两相模型将非晶区域与结晶区域分开;
3)将非晶面积(Aa)计算为非晶曲线与基线之间的面积;
4)将结晶面积(Ca)计算为光谱曲线和无定形曲线之间的面积,为Ca=Ta-Aa;以及
5)使用下式计算样品的结晶度:
%Cr=100x Ca/Ta
特性粘度:根据标准ASTM D 2857在135℃的四氢化萘中测定。
密度:根据标准ISO 1183-1,方法A,第1部分:浸渍法测定。通过压塑板获得测试试样。在10天调节后测量密度。
在0℃下溶于和不溶于二甲苯的部分。将2.5g聚合物组合物和250cm3邻二甲苯引入装配有冰箱和磁力搅拌器的玻璃烧瓶中。在30分钟内将温度升高至溶剂的沸点。然后将如此获得的澄清溶液保持回流并再搅拌30分钟。然后在搅拌下将封闭的烧瓶在空气中10-15分钟冷却至100℃,然后在0℃的恒温水浴中保持30分钟60分钟。将如此形成的固体在0℃下在快速滤纸上过滤。将100cm3的过滤液体倒入预先称重的铝容器中,该铝容器在氮气流下在加热板上加热,以通过蒸发除去溶剂。因此,可溶于二甲苯的聚合物(XS)的部分(重量%)由残余物的平均重量计算。在0℃(XI)不溶于邻二甲苯的聚合物部分计算为:XI(%)=100-XS(%)。
黄度指数根据ASTM方法D1925测量。
挠曲模量根据ISO 178测量。从在200℃下压制的压塑板切下挠曲测试的试样,并通过RT在2kbar下通过高压釜老化10分钟。试样厚度为4mm。
催化剂组分的制备:根据WO01/47939的实施例32制备二甲基甲硅烷基{(2,4,7-三甲基-1-茚基)-7-(2,5-二甲基-环戊[1,2-b:4,3-b′]-二噻吩)}二氯化锆(茂金属A-1)。
热熔粘合剂组合物的制备:将丁烯-1共聚物(PB-1)或对比例的市售聚合物和树脂在通风烘箱中在170℃下熔融,随后在高速混合器(Thinky)中以1200rpm混合。混合过程分2/3步进行:
-步骤1:将约一半量的丁烯-1共聚物,约一半量的树脂和全部量的添加剂装入混合器中并混合8分钟;
-步骤2:将剩余的聚合物和树脂装入混合器中并混合8分钟;以及任选地
-步骤3:将组合物放置10分钟,随后加入蜡。将所得共混物混合8分钟。
在完全混合之后,将该共混物倾倒在涂覆有机硅的离型纸上并且用辊压机生产300μm的粘合剂膜。
搭接剪切强度(OLS)。通过将尺寸为25×75×1.5mm的不同材料的试样的搭接端的300±50mm2与待测试的热熔粘合剂组合物层粘合,使得试样的自由端在相反方向上延伸,从而测定热熔粘合剂组合物的搭接剪切强度。将试样在800kPa=80N/cm2的压力下压30秒。在室温(25°±2℃)下储存24小时之后测试样品。将试样的自由端插入根据DIN EN 51220,Zwick GmbH&Co.KG 89079 Ulm制造的Zwick Roll Universal test system型号UTS 20kN表模块的夹具中。负载单元型号U2A,20kN,Hottinger Baldwin Messtechnik,64293Darmstadt。试样以180°的角度分离,以2mm/min的速率拉动夹具。由此获得的搭接剪切强度值以兆帕(MPa)记录。使用以下经调节的材料:
-用高级刚玉F100喷砂的铝合金AlMg3;根据ISO 8501-1清洗标准SA1/2;
-将聚丙烯(PP)用MEK清洁,干燥时间5分钟;
-木材(山毛榉):用压缩空气除尘,用砂纸(80粒度)表面粗糙化,磨后用压缩空气除尘。
剪切粘合破坏温度。根据测试方法PSTC-17测量(发布日期12/12)。
开放时间。开放时间定义为粘合剂材料在其已从熔体冷却至室温之后保持能够粘合的最长时间。将1.5g/m的在170℃熔融的热熔组合物的均匀珠粒在环境温度下施加到纸板基底试样200x24.8mm上(一侧涂覆,400g/m2彩色双面纸板GD2),然后通过2kg辊将第二纸板试样压在其上。在5秒的固定间隔之后,将第二纸板试样缓慢拉开。记录直到没有发生纤维撕裂的总时间作为该样品试样的粘合剂的开放时间。从三次这样的记录取平均开放时间。相对开放时间表示为相对于最低值的%。
实施例1
催化溶液的制备:在氮气气氛下,将6400g的33g/L的三异丁基铝(TIBA)的异十二烷溶液和567g的30wt/wt%的甲基铝氧烷(MAO)的甲苯溶液装入20L夹套玻璃反应器中,通过锚式搅拌器搅拌,并使其在搅拌下在室温反应约1小时。
此后,加入1.27g茂金属A-1并在搅拌下溶解约30分钟。
最终溶液通过过滤器从反应器排入圆筒以除去最终的固体残留物。
所得溶液的组成为:
Figure BDA0002887357850000171
丁烯-1共聚物的聚合。聚合在两个串联操作的搅拌反应器中进行,其中液体丁烯-1构成液体介质。将上述催化剂体系进料到两个反应器中。聚合条件报告于表1中。丁烯-1共聚物作为熔体从溶液中回收并切成粒料。进一步表征该共聚物并将数据记录在表2中。
实施例2
催化溶液的制备:在氮气气氛下,将6400g的33g/L的TIBA的异十二烷溶液和567g的30wt/wt%的MAO的甲苯溶液装入20L夹套玻璃反应器中,通过锚式搅拌器搅拌,并在搅拌下在室温反应约1小时。
此后,加入1.27g茂金属A-1并在搅拌下溶解约30分钟。
最终溶液通过过滤器从反应器排入圆筒以除去最终的固体残留物。
所得溶液的组成为:
Figure BDA0002887357850000172
丁烯-1共聚物的聚合。聚合在两个串联操作的搅拌反应器中进行,其中液体丁烯-1构成液体介质。将上述催化剂体系进料到两个反应器中。聚合条件报告于表1中。丁烯-1共聚物作为熔体从溶液中回收并切成粒料。进一步表征该共聚物并将数据记录在表2中。
表1
Figure BDA0002887357850000173
/>
Figure BDA0002887357850000181
注:kg/g Me=每克茂金属A-1的聚合物千克数;分裂=在相关反应器中产生的聚合物的量。
表2
Figure BDA0002887357850000191
实施例3-4和对比例5-6
如上所述制备热熔粘合剂组合物,其配方示于表3中。测试HMA组合物的热性能,其记录在相同的表3中。
表3
Figure BDA0002887357850000192
Figure BDA0002887357850000201
/>
(*)=检测不到
EvataneTM28-420是由Arkema销售的具有28wt.%的乙酸乙烯酯含量的EVA共聚物。
AffinityTMGA 1900是由Dow Chemicals销售的聚烯烃弹性体。
EastotacTMH-130L是由Eastman化学公司销售的氢化烃树脂,具有130℃的环球软化点。
Sasol Wax H1是由Sasol销售的Fischer-Tropsch蜡。
IrganoxTM1010是空间位阻酚类抗氧化剂。
实施例3和4的组合物在敞开玻璃烧杯中在180℃的通风烘箱中储存48h之后显示出非常好的热稳定性:没有观察到凝胶形成或结皮。与对比例5和6的组合物相比,这些样品显示出良好的颜色保持性。
在不同温度下记录的HMA组合物的粘度值示于图1中。通过实施例3和4的组合物实现的低粘度确保了多孔基材(纸或纸板)的良好润湿性。
实施例7-8和对比例9-10
如上所述制备热熔粘合剂组合物,其配方示于表4中。测试HMA组合物的热性能,其记录在相同的表4中。
表4
Figure BDA0002887357850000202
Figure BDA0002887357850000211
Vestoplast 608、Vestoplast 703、Vestoplast 708和Vestoplast 750是由Evonik销售的无定形α-烯烃聚合物,其根据DIN EN 1427测量的环球软化点分别为157℃、124℃、106℃和107℃。
在第一次熔融之后,实施例7和8的组合物在冷却期间未显示任何结晶峰。
实施例7和8的组合物在敞开玻璃烧杯中在180℃的通风烘箱中储存48h之后显示出非常好的热稳定性:没有观察到凝胶形成或结皮。与对比例9和10的组合物相比,观察到较少的颜色变化。
在不同温度下记录的HMA组合物的粘度值示于图2中。
不同基材上的搭接剪切强度值示于图3中。
在表5中报道了实施例7和8以及对比例9的热熔组合物的绝对开放时间和相对开放时间以及SAFT值。
表5
Figure BDA0002887357850000212
Figure BDA0002887357850000221
/>

Claims (23)

1.一种热熔粘合剂组合物,其包含:
(A)28-75 wt.%的共聚物组合物,所述共聚物组合物包含:
(A1)丁烯-1与乙烯的共聚物,其共聚共聚单体含量(CA1)为至多3 wt.%;
(A2)丁烯-1与乙烯的共聚物,其共聚共聚单体含量(CA2)为3-10 wt.%;
所述组合物具有相对于(A1)+(A2)的总和为0.7-1.5 wt.%的总共聚共聚单体含量,并且具有基于(A1)+(A2)的总重量测定的等于或小于60 wt.%的在0℃下可溶于二甲苯的部分的含量,根据ISO 1133,190℃,2.16 kg,测量的200至1500 g/10 min的熔体流动速率(MFR)值和通过差示扫描量热法以10℃/分钟的扫描速度测定的高于80℃和低于90℃的熔点(TmII);以及
(B)25-72 wt.%的选自蜡、树脂、增塑剂、其他聚合物及其混合物的至少一种其他组分,
其中A)和B)的量被称为A)+B)的总重量。
2.根据权利要求1所述的热熔粘合剂组合物,其中所述丁烯-1共聚物组分(A)具有400至小于1500 g/10 min的根据ISO 1133,190℃,2.16 kg,测量的熔体流动速率MFR。
3.根据权利要求1所述的热熔粘合剂组合物,其中所述丁烯-1共聚物组分(A)具有500至1300 g/10 min的根据ISO 1133,190℃,2.16 kg,测量的熔体流动速率MFR。
4.根据权利要求1或2所述的热熔粘合剂组合物,其中所述丁烯-1共聚物组分(A)具有以下附加特征中的至少一个:
(a)低于4,下限为1.5的分子量分布(Mw/Mn);和/或
(c)在-40℃至-10℃的范围内的玻璃化转变温度(Tg);和/或
(d)在180℃,剪切速率100 s-1下的5,000至50,000 mPa.sec的旋转(Brookfield)粘度;和/或
(e)在25-60%的范围内的X-射线结晶度。
5.根据权利要求1或2所述的热熔粘合剂组合物,其中所述丁烯-1共聚物组分(A)具有低于3,下限为1.5的分子量分布(Mw/Mn)。
6.根据权利要求1或2所述的热熔粘合剂组合物,其中所述丁烯-1共聚物组分(A)具有低于2.5,下限为1.5的分子量分布(Mw/Mn)。
7.根据权利要求1或2所述的热熔粘合剂组合物,其中所述丁烯-1共聚物组分(A)具有在-30℃至-10℃的范围内的玻璃化转变温度(Tg)。
8.根据权利要求1或2所述的热熔粘合剂组合物,其中所述丁烯-1共聚物组分(A)具有在180℃,剪切速率100 s-1下的8,000至20,000 mPa.sec的旋转(Brookfield)粘度。
9.根据权利要求1或2所述的热熔粘合剂组合物,其中所述组合物包含:
(A)30-40 wt.%的丁烯-1的共聚物;
(B.1)15-25 wt.%的至少一种蜡,
(B.2)42-52 wt.%的至少一种树脂;
其中(A)、(B.1)和(B.2)的量被称为(A)+(B.1)+(B.2)的总重量。
10.根据权利要求9所述的热熔粘合剂组合物,其中所述组合物具有在180℃,剪切速率100 s-1下低于7,000 mPa.s,下限为1,000 mPa.s的旋转(Brookfield)粘度。
11.根据权利要求9所述的热熔粘合剂组合物,其中所述组合物具有在180℃,剪切速率100 s-1下等于或低于5,000 mPa.s,下限为1,000 mPa.s的旋转(Brookfield)粘度。
12.根据权利要求9所述的热熔粘合剂组合物,其中所述组合物具有在180℃,剪切速率100 s-1下等于或低于3,000 mPa.s,下限为1,000 mPa.s的旋转(Brookfield)粘度。
13.根据权利要求1或2所述的热熔粘合剂组合物,其中所述组合物包含:
(A)65-75 wt.%的丁烯-1的共聚物;以及
(B.2)25-35 wt.%的至少一种树脂,
其中(A)和(B.2)的量被称为(A)+(B.2)的总重量。
14.根据权利要求13所述的热熔粘合剂组合物,其中所述组合物具有在180℃,剪切速率100 s-1下5,000-25,000 mPa.s的旋转(Brookfield)粘度。
15.根据权利要求13所述的热熔粘合剂组合物,其中所述组合物具有在180℃,剪切速率100 s-1下7,000-25,000 mPa.s的旋转(Brookfield)粘度。
16.根据权利要求13所述的热熔粘合剂组合物,其中所述组合物具有在180℃,剪切速率100 s-1下7,000-20,000 mPa.s的旋转(Brookfield)粘度。
17.根据权利要求13所述的热熔粘合剂组合物,其中所述组合物具有在180℃,剪切速率100 s-1下10,000-20,000 mPa.s的旋转(Brookfield)粘度。
18.根据权利要求1或2所述的热熔粘合剂组合物在木材加工,用于包装和用于一般组装领域中的用途。
19.根据权利要求1或2所述的热熔粘合剂组合物在木材加工,用于包装和用于组装电气设备、陶瓷、家具、纺织品、室内装饰、皮革、塑料、纸和纸板的部件的一般组装领域中的用途。
20.根据权利要求9所述的热熔粘合剂组合物在包装领域中的用途。
21.根据权利要求9所述的热熔粘合剂组合物在组装纸和/或纸板的包装领域中的用途。
22.根据权利要求13所述的热熔粘合剂组合物在木材加工和一般组装领域中的用途。
23.根据权利要求13所述的热熔粘合剂组合物在木材加工和组装电气设备、陶瓷、家具、纺织品、室内装饰、皮革和/或塑料的部件的一般组装领域中的用途。
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