CN113260744A - 具有自然外观的人造草皮草 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种草皮长丝,该草皮长丝包含按所述长丝的总重量计50重量%至99.5重量%的选自聚烯烃、聚酰胺、聚酯以及它们的组合的基础聚合物、0.1重量%至20重量%的具有核结构和壳结构的聚合物颗粒、0.5重量%至30重量%的相容剂、以及0至10重量%的着色剂,其中,该核包含具有第一折射率的第一聚合物材料,并且该壳包含具有不同于该第一折射率的第二折射率的第二聚合物材料。还公开了包括此类长丝的合成草皮。这些长丝使草皮具有自然的外观。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年1月3日提交的欧洲申请19382003.2的优先权,该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明的领域是用于人造草皮的纤维和具有这种纤维的人造草皮。
背景技术
人造草皮通常用于为体育设施提供地面覆盖物,例如足球场,有时也用于装饰用途。这种人造草皮的常见结构,特别是用于运动场的人造草皮,包括一个片状基底,其中有多个丝状结构或纤维(即合成草叶或草皮纱线或草皮长丝)从基底延伸出来,用于模拟天然草皮的草皮,以及分散在丝状结构之间的颗粒状填充材料或填充物,以便使丝状结构本身处于基本直立的状态。
合成草叶通常由一种或多种聚合物制成,例如聚丙烯、聚乙烯、聚酯和聚酰胺,其可包括添加剂,例如红外线反射剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、消光剂、发光化合物或填料。(参见例如WO2017/211981)。EP 3088575公开了一种人造草皮的制造方法,所述人造草皮包括稳定聚合物,该稳定聚合物是被本体聚合物中的相容剂包围的聚芳酰胺纤维。虽然使用这种聚合物有助于降低成本和提高耐用性,但它会导致外观看起来不像合成的。拥有尽可能接近天然草的外观是合成草皮表面的一个越来越重要的特征。尤其是在园林绿化和住宅应用方面,行业中明显的趋势是让草皮看起来更自然。
一种为表面提供更自然外观的方法是用2或3种不同颜色的纤维束成簇,或者开发新的纤维几何设计。参见例如WO2017/211981、WO2015/175786、US 2014/0193593。另一种策略是在纱线挤出过程中产生熔体断裂,以产生更粗糙的表面,这可以减少光泽的外观(通常与″塑料″或″合成″的感知有关)。参见例如WO2012/164059。然而,熔体断裂通常是以牺牲拉伸比的灵活性甚至耐久性为代价来实现的。尽管做了很多努力使人造草皮看起来更自然,但仍有进一步改进的必要。
因此,需要在不显著降低草皮耐用性或性能的情况下使人造草皮具有更自然的外观。
发明内容
本文公开了一种模拟草结构,包含具有从基底延伸的多个草皮长丝(也称为草皮纱线或丝状体)的基底,其中所述草皮长丝包含按所述长丝的总重量计50重量%至99.5重量%的基础聚合物,0.1重量%至20重量%的具有核结构和壳结构的聚合物颗粒、0.5重量%至30重量%的相容剂、以及0重量%至10重量%的着色剂,其中所述核包含具有第一折射率的第一聚合物材料并且所述壳包含具有不同于该第一折射率的第二折射率的第二聚合物材料。所述基础聚合物可包括聚烯烃。
本文还公开了长丝,包含按所述长丝的总重量计50重量%至99.5重量%的包含聚烯烃的基础聚合物,0.1重量%至20重量%的具有核结构和壳结构的聚合物颗粒、0.5重量%至30重量%的相容剂、以及0重量%至10重量%的着色剂,其中所述核包含具有第一折射率的第一聚合物材料并且所述壳包含具有不同于第一折射率的第二折射率的第二聚合物材料。
上述长丝和用它们制成的草皮草比没有丙烯酸颗粒制成的长丝具有更自然(例如草状)的外观。此外,与只有基础聚合物和丙烯酸聚合物颗粒的长丝相比,相容剂可使长丝保持基础聚合物的机械强度。最后,在丙烯酸聚合物颗粒中除了改善纱线的外观外还可提高纱线的抗紫外线能力。
具体实施方式
本文公开了具有特定组成的草皮叶片或纱线的人造草皮。
人造草皮
人造草皮可以是这种草皮的任何常规结构。
例如,所述人造草皮可包括合成草纤维(在本文中也称为草皮长丝、草皮纱线或丝状体)附着其上的基底。所述基底可为片状或薄膜状材料。例如,其可为一种热塑性材料。其可为织造的或非织造的,也可为固体薄膜或片材。丝状体是附着在基底上并从基底向上突出的细长物体、纤维或叶片。合成草纤维可为以是合成挤出纤维(单丝)或(狭缝膜)带。所述纤维可排列成束,优选排列成单丝束。例如,一束可包含4至20根纤维。合成草纤维的横截面可选自但不限于矩形、菱形、圆形、椭圆形、多叶形(Y、X)、C形、V形、W形、S形或Ω形横截面,并且具有例如50微米至500微米厚和0.5毫米至5.0毫米宽的尺寸。所述合成草纤维可进一步包括骨架和/或微纹理表面,以类似于草叶神经,从而进一步改善与天然草叶的相似性。所述合成草纤维通常为绿色,例如单色或绿色和其他颜色的混合色调。所述合成草纤维可以通过背衬簇绒或编织。例如,所述纤维可以穿过背衬基底进行簇绒。所述合成草纤维可形成环绒或割绒。所述丝状体可从基底延伸20毫米或30毫米至60毫米或至50毫米的长度。基底背面上与丝状体延伸侧相对的背板也可用于帮助将纤维、纱线或丝状体保持在适当的位置。
所述人造草皮也可包括小颗粒或颗粒,通常称为填充物。所述填充物可在基底上和纤维之间找到,以帮助纤维保持直立。所述填充物可具有至少1毫米至约最多5毫米、最多4毫米或最多3毫米的尺寸。所述填充物从基底表面延伸至少5毫米或至少10毫米至30毫米或至20毫米以支撑丝状体。所述填充物可为再生橡胶、弹性体、热塑性塑料或其组合。
草皮长丝的组分和结构
本文公开的草皮长丝由包含基础聚合物、丙烯酸聚合物颗粒、相容剂和任选的着色剂的组合物制成。所述组合物可进一步包含一种或多种下列附加任选组分:红外反射剂、紫外稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、发光化合物(磷光或荧光化合物)、填料(例如白垩、滑石)。如果使用这些任选组分中的任何一种,则它们优选以基于长丝总重量不超过10重量%或不超过5重量%的量使用。基于长丝的总重量,对于所有组合的添加剂,如果有的话,任选组分的总量(即合计量)不超过10重量%。
基础聚合物
所述基础聚合物是可形成纤维或长丝的聚合物。其可包括聚烯烃,例如聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE);聚酯,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);或聚酰胺(PA)或其组合。例如,所述基础聚合物可为聚乙烯(PE),例如高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)或线性低密度聚乙烯(LLDPE);或聚丙烯。LLDPE表现出良好的柔软性和弹性。所述基础聚合物可为线性低密度聚乙烯树脂,其密度为0.905克/立方厘米至0.960克/立方厘米,优选0.915克/立方厘米至0.922克/立方厘米;和在190℃下测量的熔融指数为0.5克/10分钟至10克/10分钟,优选1.5克/10分钟至4.5克/10分钟。商业实例有DOWLEXTM2107GC、DOWLEXTM2607GC或ELITETM5230GC,均来自陶氏化学公司(Dow Chemical Company)。LLDPE可与其他基础聚合物材料之一混合。例如,所述基础聚合物可包括LLDPE和HDPE、LDPE、PP、PET或PA中的一种或多种。基于基础聚合物的总重量,此类一种或多种附加聚合物的量可不超过30重量%、不超过20重量%或不超过10重量%。因此,例如,所述基础聚合物可包括70重量%至100重量%的LLDPE,以及0重量%至30重量%的一种或多种此类附加聚合物。基于长丝的总重量,所述长丝可包含至少50重量%、至少60重量%、至少70重量%、至少75重量%、至少80重量%或至少85重量%的基础聚合物。基于长丝的总重量,长丝可包含不超过99.8重量%、不超过99.5重量%、不超过99重量%、不超过95重量%或不超过90重量%的基础聚合物。
核/壳聚合物颗粒
基于长丝的总重量,所述核/壳聚合物颗粒以至少0.1重量%、至少0.5重量%或至少1重量%的量存在。基于长丝的总重量,所述核/壳聚合物颗粒以不超过20重量%、不超过15重量%、不超过10重量%、不超过7重量%或不超过5重量%的量存在。所述颗粒的平均粒径可为至少0.5微米或至少1微米且不超过15微米、不超过12微米或不超过10微米。颗粒尺寸可通过使用常规的方法测定,例如使用布鲁克海文仪器(Brookhaven Instrument)的BI-90型粒度仪。颗粒尺寸可在粉末状态下测量。颗粒尺寸可显示凝聚的核壳颗粒的大小。可按照供应商规定的标称粒径购买核壳颗粒。所述核/壳颗粒可由丙烯酸单体形成,例如丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和甲基丙烯酸月桂酯。
所述核/壳聚合物颗粒的特征在于核中聚合物具有与壳中聚合物不同的折射率。例如,核中聚合物的折射率可与壳中聚合物的折射率相差至少0.02或至少0.03。例如,可以使用折射计并按照ASTMD542来测量折射率。核壳材料可以通过热压压制成薄膜,以方便测量。
所述核/壳颗粒可具有带热塑性壳的弹性体核。例如,所述颗粒可具有橡胶颗粒核,由包括弹性体或橡胶状聚合物为主要成分的聚合物形成,任选具有中间层,由具有两个或多个双键的单体形成并涂覆在核层上,以及壳层,由在核上或中间层上接枝聚合的聚合物形成。通过将单体接枝聚合到核上,壳层部分或完全覆盖橡胶颗粒核的表面。颗粒重量的至少30%、至少40%、至少50%或至少60%至最高95%、最高90%、最高85%或最高80%可为核。
通常,构成橡胶颗粒核的聚合物可具有0℃或更低或-30℃或更低的玻璃化转变温度(Tg)。Tg可以通过DSC测量确定,或者可使用Fox方程【美国物理学会公报(Bulletin ofthe American Physical Society)1、3第123页(1956)】计算共聚物的Tg,如下所示:1Tg=w1xTg(1)+w2Tg(2)。对于共聚物来说,w1和w2指的是两种共聚单体的重量分数,Tg(1)和Tg(2)指的是两种相应均聚物的玻璃化转变温度,单位是开尔文。对于包含三种或更多单体的聚合物,添加了附加术语(wn/Tg(n))。聚合物相的Tg也可通过使用均聚物玻璃化转变温度的适当值来计算,例如,可以在《聚合物手册(Polymer Handbook)》中找到,由J.Brandrup和E.H.Immergut编辑,国际科学出版社(Interscience Publishers)。
构成橡胶颗粒核的聚合物可由弹性体材料制成,所述弹性体材料包含50重量%至100重量%的至少一种选自二烯单体(共轭二烯单体)和(甲基)丙烯酸酯单体的组分,以及0重量%至50重量%的其它可共聚的乙烯基单体、聚硅氧烷型弹性体或其组合,其中重量百分比基于弹性体材料的总重量。术语“(甲基)丙烯酰基”定义为丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基。
用于制造弹性体材料的二烯单体(共轭二烯单体)可包括但不限于例如丁二烯、异戊二烯和氯丁二烯。可使用丁二烯。此外,(甲基)丙烯酸酯单体可包括例如丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和甲基丙烯酸月桂酯,它们可单独使用或组合使用。
此外,上述二烯单体或(甲基)丙烯酸酯单体的弹性体材料也可为可与之共聚的乙烯基单体的共聚物。可与二烯单体或(甲基)丙烯酸酯单体共聚的乙烯基单体可包括例如芳香族乙烯基单体和乙烯基氰酸酯单体。可使用的芳香族乙烯基单体的例子包括但不限于苯乙烯、α-甲基苯乙烯和乙烯基萘,而可使用的乙烯基氰酸酯单体的例子包括但不限于(甲基)丙烯腈和取代的丙烯腈。芳香族乙烯基单体和乙烯基氰酸酯单体可单独使用或组合使用。
基于弹性体材料的总重量,二烯单体或(甲基)丙烯酸酯单体的用量可在50重量%至100重量%或60重量%至100重量%的范围内。如果用于整个橡胶弹性体的二烯单体或(甲基)丙烯酸酯单体的量小于50重量%,则聚合物颗粒增韧聚合物网络(例如固化的环氧基质)的能力降低。基于弹性体材料的总重量,可与之共聚的单体的量可为50%或更少或40%或更少。
此外,作为构成弹性体材料的组分,还可包括多官能单体以控制交联度。所述多官能单体可包括例如二乙烯基苯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、三烯丙基(异)氰尿酸酯、烯丙基(甲基)丙烯酸酯、衣康酸二烯丙酯和邻苯二甲酸二烯丙酯。基于弹性体材料的总重量,多官能单体的用量可在0重量%至10重量%、0重量%至3重量%或0重量%至0.3重量%的范围内。在多官能单体的量超过10重量%的情况下,聚合物颗粒增韧聚合物网络的能力会降低。
任选地,可使用链转移剂来控制构成弹性体材料的聚合物的分子量或交联密度。所述链转移剂可包括例如含有5至20个碳原子的烷基硫醇。基于弹性体材料的总重量,配方中链转移剂的量可在0重量%至5重量%或0重量%至3重量%的范围内。在该量超过5重量%的情况下,橡胶颗粒核中的未交联部分的量增加,这可能导致在将该组合物加入环氧树脂组合物中时对其耐热性、刚性等产生不利影响。
聚硅氧烷型弹性体可代替上述弹性体材料作为橡胶颗粒核,或者与之结合使用。在聚硅氧烷型弹性体用作橡胶颗粒核的情况下,可使用由二烷基或二芳香基取代的甲硅烷氧基单元构成的聚硅氧烷型弹性体,例如二甲基甲硅烷氧基、甲基苯基甲硅烷氧基和二苯基甲硅烷氧基。当使用这种聚硅氧烷型弹性体时,可通过使用多官能烷氧基硅烷化合物或通过具有乙烯基反应性基团的硅烷化合物的径向聚合来引入交联结构。
所述聚合物颗粒可被构造成在弹性核层和壳层之间具有中间层。中间层通过使用在单个分子中具有两个或多个可聚合(可自由聚合的)双键的单体(下文中,有时称为“用于中间层形成的单体”)来形成。通过其中一个双键,用于中间层形成的单体与形成弹性核层的聚合物进行接枝聚合,使中间层和壳层基本化学键合,同时,通过剩余的双键,可以交联弹性核层的表面或可与壳层结合。由于弹性核层中有许多双键,因此可提高壳层的接枝效率。中间层以聚合物颗粒的0重量%或0.2重量%至7重量%的量存在。所述单体具有两个或更多的双键,并且可选自由(甲基、)丙烯酸酯型多官能单体、异氰脲酸衍生物、芳香族乙烯基型多官能单体和芳香族聚羧酸酯组成的组。可自由聚合的双键能更有效地形成覆盖弹性核层表面的交联层。假设添加到配方中的所有单体都参与了形成中间层的反应,则形成中间层的单体的质量等于中间层的质量。
壳层可与构成橡胶颗粒核的聚合物接枝聚合,直接或通过中间层与构成核的聚合物基本上形成化学键。构成壳层的聚合物的至少70重量%、至少80重量%或至少90重量%可与核结合。
构成壳层的聚合物可为通过聚合或共聚选自(甲基)丙烯酸酯、芳香族乙烯基化合物、乙烯基氰酸酯化合物、不饱和酸衍生物、(甲基)丙烯酰胺衍生物和马来酰亚胺衍生物中的一种或多种组分组成的组而得到的聚合物或共聚物。
可使用的(甲基)丙烯酸酯的例子包括但不限于(甲基)丙烯酸烷基酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸2-乙基己酯。芳香族乙烯基化合物的例子包括但不限于苯乙烯、α-甲基苯乙烯、烷基取代的苯乙烯和卤素取代的苯乙烯,例如溴代苯乙烯或氯代苯乙烯。
乙烯基氰酸酯化合物的例子包括但不限于(甲基)丙烯腈和取代的丙烯腈。含有反应性官能团的单体的例子包括但不限于2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和具有反应性侧链的(甲基)丙烯酸酯。含有反应性基团的乙烯基醚的例子包括但不限于缩水甘油基乙烯基醚和烯丙基乙烯基醚。不饱和羧酸衍生物的例子包括但不限于(甲基)丙烯酸、衣康酸、巴豆酸和马来酸酐。(甲基)丙烯酰胺衍生物的例子包括但不限于(甲基)丙烯酰胺(包括N-取代产物)。
马来酰亚胺衍生物的例子包括但不限于马来酸酰亚胺(包括N-取代产物)。
基于颗粒的总重量,壳聚合物可包含至少5重量%、至少10重量%、至少15重量%或至少20重量%至最多70重量%、最多60重量%或最多50重量%。
优选橡胶颗粒的核层与壳层的重量比可在至少30∶70、至少40∶60、或至少50∶50至最多95∶5、最多90∶10、最多85∶15或最多80∶20的范围内。
所述壳可具有至少50℃、至少70℃或至少100℃的Tg。
核/壳聚合物颗粒可通过公知的方法生产,例如乳液聚合、悬浮聚合或微悬浮聚合。其中,从易于设计核/壳聚合物颗粒的组成,并且易于以工业规模生产颗粒并保持适合于本发明方法的橡胶状聚合物颗粒的质量的角度点来看,通过乳液聚合的方法生产是合适的。作为水性介质中的乳化剂或分散剂,优选使用即使在水性胶乳的pH为中性的情况下也能保持乳化或分散稳定性的乳化剂或分散剂。具体地,它们包括例如非离子乳化剂或分散剂(例如各种酸的碱金属盐或铵盐),例如烷基或芳香基磺酸通常以二辛基磺基丁二酸或十二烷基苯磺酸为代表,烷基或芳香基磺酸通常以十二烷基磺酸为代表,烷基或芳香基醚磺酸、烷基或芳香基取代的磷酸、烷基或芳香基醚取代的磷酸或N-烷基或芳香基肌苷酸通常以十二烷基肌苷酸为代表,烷基或芳香基羧酸通常以油酸或硬脂酸为代表,烷基或芳香基醚羧酸,以及烷基或芳香基取代的聚乙二醇,以及分散剂(例如聚乙烯醇、烷基取代的纤维素、聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯酸衍生物)。它们可以单独使用,也可以两种或多种组合使用。
所述颗粒可具有被甲基丙烯酸甲酯共聚物壳包围的丙烯酸烷基酯共聚物核。所述颗粒可具有Tg低于0℃的核和Tg至少为100℃的壳。根据可商购获得的合适的颗粒包括来自陶氏化学公司的ParaloidTM EXL 5136。
光学改性剂可包含一种以上(例如2或3种)类型的如上所述的聚合物颗粒。
相容剂
相容剂是一种聚合物,其特征在于它具有与基础聚合物相似的化学结构,并且具有对核/壳聚合物颗粒具有亲和力的侧基和/或端基。因此,在基础聚合物是聚烯烃时,相容剂可为相同种类的聚烯烃(例如,如果基础聚合物是聚乙烯,则相容剂最好使用对壳材料具有亲和力的基团官能化的聚乙烯)。相容剂可为聚烯烃/丙烯酸酯共聚物(例如聚乙烯/丙烯酸酯、例如来自杜邦的ELVALOYACTM)或聚烯烃/丙烯酸共聚物(例如聚乙烯/丙烯酸,例如来自杜邦的NUCRELTM)或聚烯烃/羧酸共聚物聚烯烃/马来酸酐酯共聚物。聚烯烃相容剂可与一个或多个酸酐基团或丙烯酸酯基团或丙烯酸基团进行接枝。例如,如果基础聚合物包含LLDPE作为其唯一或主要组分,相容剂可为聚乙烯(例如接枝有酸酐基团例如马来酸酐的LDPE或HDPE)。一个例子是陶氏化学公司的FusabondTM E265。基于长丝的总重量,相容剂的量可为0.5重量%或1重量%至最多30重量%、最多20重量%、最多15重量%或最多10重量%。相容剂的量可随着丙烯酸聚合物颗粒量的增加而增加。所述增容剂可为如上所述作为增容剂的聚合物的混合物。
着色剂和其他添加剂
根据本发明的细丝可包括着色剂。着色剂通常是颜料。所述颜料可以纯的形式或在聚合物载体或基质材料中提供。基于长丝的总重量,着色剂的量为0重量%、0.5重量%或1重量%至最多10重量%或最多5重量%。所述颜料可在载体聚合物(例如聚乙烯或聚丙烯)中提供。
任选地,长丝可进一步包括一种或多种添加剂。适合的添加剂的非限制性例子包括红外反射剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、发光化合物、加工助剂(例如含氟聚合物或含氟弹性体,包括3M公司的DynamarTM)、填料、抗静电剂、成核剂、增滑剂、增塑剂、润滑剂、粘度控制剂、增粘剂、防堵剂、表面活性剂、填充油、酸清除剂和金属钝化剂。如果使用任选的添加剂,其含量可小于5重量%、小于4重量%、小于3重量%、小于2重量%或小于1重量%,并且所有添加剂的总量小于10重量%、小于8重量%、小于6重量%、小于4重量%或小于2重量%。它们可以至少0.001重量%、至少0.01重量%或至少0.1重量%的量使用。
长丝结构
草皮长丝可为单组分纤维,其中上述组分形成整个纤维。或者,长丝可为双组分纤维。例如,所述双组分纤维可具有核/皮结构,其中上述组合物形成纤维的皮。纤维的核可为其他聚合物例如其他聚烯烃,例如聚丙烯或其他聚乙烯(例如,如LDPE)聚酯,例如PET,或聚酰胺。
所述长丝可通过常规纤维制造方法制造,例如熔融纺丝和/或分切膜挤出。这些过程可包括拉伸挤出或纺成的长丝。拉伸量可为原始长度的至少1、2、3或4倍,最多为原始长度的6倍。纺丝或挤出温度可在至少150℃或170℃或190℃至270℃或250℃的范围内。该处理可包括在拉伸后对细丝进行退火。
除非相反地陈述、由上下文暗示或在本领域中惯用,否则所有份数和百分比都按重量计,所有温度都以℃为单位,并且截至本公开的提交日期,所有测试方法都是现行方法。
如本文所使用的术语“组合物”是指包括组合物的材料的混合物以及由组合物的材料形成的反应产物和分解产物。
“聚合物”意指通过使不论相同类型或不同类型的单体聚合而制备的聚合化合物。因此,通用术语聚合物涵盖如下文定义的术语均聚物(用于指仅由一种类型的单体制备的聚合物,应理解,痕量杂质可以并入到聚合物结构中)和术语互聚物。痕量杂质(例如,催化剂残余物)可以并入到聚合物中和/或聚合物内。聚合物可以是单一聚合物、聚合物共混物或聚合物混合物,包含在聚合期间原位形成的聚合物的混合物。
如本文所使用的,术语“互聚物”是指通过聚合至少两种不同类型的单体而制备的聚合物。通用术语互聚物因此包含共聚物(用于指由两种不同类型的单体制备的聚合物)和由多于两种不同类型的单体制备的聚合物。
如本文所使用的,术语“烯烃类聚合物”或“聚烯烃”是指包括呈聚合形式的大部分量的烯烃单体,例如乙烯或丙烯(按聚合物的重量计)并且任选地可以包括一种或多种共聚单体的聚合物。
如本文所使用的,术语“乙烯/α-烯烃互聚物”是指包括呈聚合形式的大部分量(>50mol%)的衍生自乙烯单体的单元和衍生自一种或多种α-烯烃的其余单元的互聚物。用于形成乙烯/α-烯烃互聚物的典型的α-烯烃是C3-C10烯烃。
如本文所使用的,术语“乙烯/α-烯烃共聚物”或“乙烯/α-烯烃”是指包括呈聚合形式的大部分量(>50mol%)的乙烯单体和α-烯烃作为仅有的两种单体类型的共聚物。
如本文所使用的,术语“α-烯烃”是指在伯位或α(alpha)位处具有双键的烯烃。
术语“包括(comprising)”、“包含(including)”、“具有(having)”和其衍生词并不旨在排除任何额外组分、步骤或程序的存在,无论是否具体地公开了所述组分、步骤或程序。为了避免任何疑问,除非相反地陈述,否则通过使用术语“包括”所要求保护的所有组合物可以包含任何另外的添加剂、佐剂或化合物,无论是聚合的还是其它的。相反,术语“基本上由......组成(consisting essentially of)”从任何随后列举的范围中排除任何其它组分、步骤或程序,除对可操作性来说并非必不可少的那些之外。术语“由......组成(consisting of)”排除未明确描绘或列出的任何组分、步骤或程序。本文所讨论的组合物可为基本上由所列组分组成或由所列组分组成的组合物。
“聚乙烯”或“乙烯类聚合物”应意指包括大部分量(>50mol%)的衍生自乙烯单体的单元的聚合物。这包含聚乙烯均聚物或共聚物(意指衍生自两种或更多种共聚单体的单元)。本领域已知的聚乙烯的常见形式包含:低密度聚乙烯(LDPE);线性低密度聚乙烯(LLDPE);超低密度聚乙烯(ULDPE);极低密度聚乙烯(VLDPE);单一位点催化的线性低密度聚乙烯,其包含线性低密度树脂和基本上线性低密度树脂(m-LLDPE)两者;中密度聚乙烯(MDPE);和高密度聚乙烯(HDPE)。这些聚乙烯材料通常是本领域已知的,然而,以下描述可能有助于理解这些不同聚乙烯树脂中的一些之间的差异。
术语“LDPE”也可以被称为“高压乙烯聚合物”或“高度支化的聚乙烯”,并且其被定义成意指所述聚合物在使用自由基引发剂(如过氧化物)的情况下在高于14,500psi(100MPa)的压力下的高压釜或管式反应器中部分地或全部地均聚或共聚(参见例如US4,599,392,所述文献特此通过引用并入本文)。LDPE树脂的密度通常在0.916到0.935g/cm3的范围内。
术语“LLDPE包含使用传统的齐格勒-纳塔催化剂系统(Ziegler-Nattacatalystsystem)和铬基催化剂系统以及单一位点催化剂(包含但不限于双茂金属催化剂(有时被称为“m-LLDPE”)和限定几何构型的催化剂)制得的两种树脂,并且包含线性、基本上线性或非均质聚乙烯共聚物或均聚物。与LDPE相比,LLDPE含有较少的长链支化并且包含基本上线性的乙烯聚合物,其在美国专利5,272,236、美国专利5,278,272、美国专利5,582,923和美国专利5,733,155中进一步定义;均质支化的线性乙烯聚合物组合物,如美国专利第3,645,992号中的那些;非均质支化的乙烯聚合物,如根据美国专利第4,076,698号中公开的工艺制备的那些;和/或其共混物(如US 3,914,342或US 5,854,045中公开的那些)。LLDPE可以使用本领域已知的任何类型的反应器或反应器配置通过气相、液相或浆料聚合或其任何组合制备。
术语“HDPE”是指密度大于约0.935g/cm3且至多约0.970g/cm3的聚乙烯,其一般用齐格勒-纳塔催化剂、铬催化剂或单一位点催化剂(包含但不限于双茂金属催化剂和限制几何构型的催化剂)制备。
“共混物”、“聚合物共混物”和类似术语意指两种或更多种聚合物的组合物。这类共混物可以是或可以不是可混溶的。这类共混物可以是或可以不是相分离的。如由透射电子光谱法、光散射、x-射线散射以及本领域中已知的任何其它方法所确定的,这类共混物可以含有或可以不含有一种或多种域配置。共混物不是层压物,但层压物的一个或多个层可以含有共混物。此类共混物可制备为干共混物、原位形成(例如,在反应器中)、熔融共混物或使用本领域技术人员已知的其它技术。
“聚丙烯”意指包括大于50重量%的已经衍生自丙烯单体的单元的聚合物。这包含聚丙烯均聚物或共聚物(意指衍生自两种或更多种共聚单体的单元)。本领域已知的聚丙烯的常见形式包含均聚物聚丙烯(hPP)、无规共聚物聚丙烯(rcPP)、抗冲共聚物聚丙烯(hPP+至少一种弹性体抗冲改性剂)(ICPP)或高抗冲聚丙烯(HIPP)、高熔体强度聚丙烯(HMS-PP)、全同立构聚丙烯(iPP)、间同立构聚丙烯(sPP)和其组合。
对于范围,可以将规定的上限和下限组合以形成范围(例如,“至少1重量%或至少2重量%”和“多达10重量%或5重量%”可以组合为范围“1重量%至10重量%”或“1重量%至5重量%”或“2重量%至10重量%”或“2重量%至5重量%”)。除非本文另有说明或者与上下文明显矛盾,否则术语“一个(a)”和“一种(an)”和“所述(the)”不表示对数量的限制并且应被解释为涵盖单数和复数两者。
本公开另外涵盖以下方面。
方面1。一种草皮长丝,包含按所述长丝的总重量计50重量%至99.5重量%的选自聚烯烃、聚酰胺、聚酯以及它们的组合的基础聚合物、0.1重量%至20重量%的具有核结构和壳结构的聚合物颗粒、0.5重量%至30重量%的相容剂、以及0重量%至10重量%的着色剂,其中,所述核包含具有第一折射率的第一聚合物材料,并且所述壳包含具有不同于该第一折射率的第二折射率的第二聚合物材料。
方面2。如权利要求1所述的长丝,其中,所述基础聚合物包括线性低密度聚乙烯。
方面3。如方面1或2所述的长丝,其中,所述聚合物颗粒的所述核的所述第一聚合物材料是弹性体的,并且所述聚合物颗粒的所述壳的所述第二聚合物材料是热塑性塑料。
方面4。如前任一方面所述的长丝,其中,所述壳包含丙烯酸聚合物。
方面5。如前任一方面所述的长丝,其中,相容剂是具有丙烯酸官能团的聚烯烃共聚物、具有丙烯酸酯官能团的聚烯烃共聚物、具有马来酸酐酯官能团的聚烯烃共聚物,或者接枝有一种或多种酸酐基团、丙烯酸酯基团或羧酸基团。
方面6。如前任一方面所述的长丝,其中,所述颗粒具有在1微米至10微米范围内的平均尺寸。
方面7。如前任一方面所述的长丝,按所述长丝的总重量计,具有0.5重量%至10重量%的颗粒、0.5重量%至10重量%的相容剂和0.5重量%至10重量%的着色剂。
方面8。如前任一方面所述的长丝,还包括红外线反射剂、紫外线稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、发光化合物、加工助剂和填料中的一种或多种。
方面9。如前任一方面所述的长丝,其中,所述第一折射率和所述第二折射率相差至少0.02。
方面10。如前任一方面所述的长丝,包含
50重量%至99.5重量%、优选地80重量%至98重量%的聚烯烃,优选地,所述聚烯烃包含线性低密度聚乙烯;
0.1重量%至20重量%、优选地0.5重量%至10重量%、更优选地1重量%至7重量%的具有弹性体核和丙烯酸聚合物壳的核壳聚合物颗粒,优选地具有1微米至10微米的颗粒尺寸;
0.5重量%至30重量%、优选地0.5重量%至15重量%的相容剂,包含具有羧酸、丙烯酸酯官能团或马来酸酐官能团(优选地包含马来酸酐官能团)的聚烯烃:
0重量%至10重量%、优选地0至5重量%、更优选地0.5重量%至5重量%的着色剂。
方面11。一种合成草皮,包括基底,所述基底具有从所述基底延伸的多根如前述权利要求中任一项所述的草皮长丝。
方面12。如权利要求11所述的合成草皮,还包括位于所述基底之上和所述长丝周围的填充颗粒。
方面13。如权利要求11或12所述的合成草皮,还包括用于将所述长丝保持在适当位置的背片。
实施例
配制组合物
所用的材料:
·DOWLEXTM2107GC LLDPE树脂,密度=0.917g/cm3,熔融指数=2.3g/10min(190℃,2.16kg)。
·PARALOIDTMEXL-5136粉末形式的核/壳聚合物。
·FUSABONDTME265作为相容剂。该组分是接枝有马来酸酐的HDPE。密度为0.950g/cm3,熔体指数=12g/10min(190℃,2.16kg)。
·使用BASF的Sicolen green 85-125345作为色母。
材料按照120rpm捏合机速度在布斯捏合机(Buss Kneader Compounder)上混合并熔融共混,并在110/130/140/120/125℃的温度分布下以8kg/hr的速度进行挤出。下表1总结了不同薄膜的配方以及制造条件。所有共混物在挤出前在布斯捏合机上以120rpm(捏合机速度)、3A(电机电流)、8kg/h、60rpm(螺杆速度)和110/130/140/120/125℃的温度分布进行熔融共混。表中所列的配方按照表1规定的条件挤出。
表1。样品配方和加工条件
根据ASTM D2457测量光泽度45度,根据ASTM D1003评估雾度。薄膜的机械性能也通过撕裂强度测量(ASTMD1922)进行评估,这可以与最终草皮应用的耐久性相关联。结果在表2中示出。
表2
样品ID | 光泽度45度 | 雾度% | MD撕裂(g) | CD撕裂(g) | Gels/m<sup>2</sup> |
比较实施例1 | 84 | 7.5 | 4144 | 4103 | -- |
实施例1 | 62 | 35.1 | 4218 | 4225 | 5091 |
实施例2 | 34 | 80.6 | 4125 | 4203 | -- |
实施例3 | 61 | 31.7 | 4089 | 4237 | 3665 |
实施例4 | 30 | 78.2 | 3634 | 3862 | -- |
比较实施例2 | 50 | -- | 4337 | 4392 | -- |
实施例5 | 46 | -- | 4425 | 4485 | -- |
实施例6 | 29 | -- | 4459 | 4551 | -- |
比较实施例3 | -- | -- | -- | -- | 26417 |
添加1%的光学改性剂(实施例1、实施例3)导致光泽度降低约27%,雾度增加约340%。将光学改性剂的浓度增加到5%(实施例2、实施例4)导致进一步改善,光泽度降低62%,雾度增加950%。在含有着色剂的配方中,添加ParaloidTM材料也会导致光泽度下降。
通过纵向(MD)和横向(CD)的撕裂强度测试来评估光学改性剂对机械性能的影响。与含和不含着色剂但不含其他添加剂的LLDPE相比,含有相容剂的ParaloidTM颗粒对撕裂强度没有显著影响。
针对通过使用照相机目测观察到的凝胶数量,对实施例1、实施例3和比较实施例3的薄膜(不含相容剂)进行评估,该照相机指示每平方米的缺陷数量。在没有相容剂的情况下,含有ParaloidTM颗粒的组合物会出现大量凝胶或缺陷。这可能导致拉伸和/或使用过程中纱线断裂。
Claims (13)
1.一种草皮长丝,包含按所述长丝的总重量计50重量%至99.5重量%的选自聚烯烃、聚酰胺、聚酯以及它们的组合的基础聚合物、0.1重量%至20重量%的具有核结构和壳结构的聚合物颗粒、0.5重量%至30重量%的相容剂、以及0重量%至10重量%的着色剂,其中,所述核包含具有第一折射率的第一聚合物材料,并且所述壳包含具有不同于该第一折射率的第二折射率的第二聚合物材料。
2.如权利要求1所述的长丝,其中,所述基础聚合物包括线性低密度聚乙烯。
3.如权利要求1或2所述的长丝,其中,所述聚合物颗粒的所述核的所述第一聚合物材料是弹性体的,并且所述聚合物颗粒的所述壳的所述第二聚合物材料是热塑性塑料。
4.如权利要求3所述的细丝,其中,所述壳包含丙烯酸聚合物。
5.如前述权利要求中任一项所述的长丝,其中,相容剂是具有丙烯酸的聚烯烃共聚物、具有丙烯酸酯的聚烯烃共聚物、具有马来酸酐酯的聚烯烃共聚物,或者接枝有一种或多种酸酐基团、丙烯酸酯基团或羧酸基团。
6.如前述权利要求中任一项所述的长丝,其中,所述颗粒具有在1微米至10微米范围内的平均尺寸。
7.如前述权利要求中任一项所述的长丝,按所述长丝的总重量计,具有0.5重量%至10重量%的颗粒、0.5重量%至10重量%的相容剂和0.5重量%至10重量%的着色剂。
8.如前述权利要求中任一项所述的长丝,还包括红外线反射剂、紫外线稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、发光化合物、加工助剂和填料中的一种或多种。
9.如前述权利要求中任一项所述的长丝,其中所述第一折射率和所述第二折射率相差至少0.02。
10.一种草皮长丝,包含
50重量%至99.5重量%、优选地80重量%至98重量%的聚烯烃,优选地,所述聚烯烃包含线性低密度聚乙烯,
0.1重量%至20重量%、优选地0.5重量%至10重量%、更优选地1重量%至7重量%的具有弹性体核和丙烯酸聚合物壳的核壳聚合物颗粒,优选地具有1微米至10微米的颗粒尺寸,
0.5重量%至30重量%、优选地0.5重量%至15重量%的相容剂,包含具有羧酸、丙烯酸酯官能团或马来酸酐官能团(优选地包含马来酸酐官能团)的聚烯烃
0重量%至10重量%、优选地0至5重量%、更优选地0.5重量%至5重量%的着色剂。
11.一种合成草皮,包括基底,所述基底具有从所述基底延伸的多根如前述权利要求中任一项所述的草皮长丝。
12.如权利要求8所述的合成草皮,还包括位于所述基底之上和所述长丝周围的填充颗粒。
13.如权利要求9或10所述的合成草皮,还包括用于将所述长丝保持在适当位置的背片。
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