CN116888200A - 包含高熔体强度聚丙烯的发泡片材 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包含聚合物组合物的发泡片材，所述聚合物组合物包含高熔体强度聚丙烯，其中所述高熔体强度聚丙烯具有≥有45cN，优选≥50cN、更优选≥更55cN、甚至更优选≥甚60cN、最优选≥65cN的熔体强度，其中所述熔体强度是根据ISO 16790:2005在200℃的温度下使用长20mm和宽2mm的圆柱形毛细管、9.8mm/s的起始速度v0和6mm/s2的加速度测定的。
Description
本发明涉及包含含有高熔体强度聚丙烯的聚合物组合物的发泡片材，包含所述发泡片材的制品，以及用于制备所述发泡片材的方法和所述发泡片材的用途。
聚合物泡沫应用广泛，诸如在建筑和构造、汽车应用、家庭应用(诸如食品包装和保护性包装)和消费者应用中。泡沫因其良好的机械刚性、良好的绝缘性质和对机械冲击的缓冲作用而受欢迎。此外，使用泡沫为减少原材料的使用做出了显著贡献。而且，使用泡沫可以实现轻质解决方案，这不仅从成本角度具有优势，而且从运输角度也具有优势，因为运输较轻的材料所需的能源更少。
由于一些原因，与其它聚合物泡沫相比，聚丙烯泡沫具有优势：聚丙烯具有良好的机械性质，尤其是刚性(刚度)，易于回收(而例如聚苯乙烯在废物分离过程中则需要其它步骤)，具有良好的耐化学(油和酸)性、良好的耐热性和不吸水。
US2019/276653A1公开了可发泡组合物，其包括基于聚丙烯的共聚物和聚烯烃。
US2020/087478A1公开了用于生产具有低有机化合物排放物的泡沫的方法、通过该方法可获得的聚丙烯发泡产品、以及用于制造用于汽车和食品包装的包含泡沫的低有机化合物排放物制品的方法。
US2018/0201752A1公开了基于多层片材的杯子，所述多层片材包含至少一个基于高熔体强度聚丙烯和成核剂的发泡层。
US2004/0258902A1公开了发泡制品，所述发泡制品包括具有至少一个外表面的聚合物泡沫基底层，所述外表面在至少一个区域上包含多个含有空隙的整体发泡的表面微结构，所述微结构具有至少一个大于10微米的尺寸，并且形成泡沫的空隙具有小于微结构的最小横截面尺寸的平均横截面尺寸。
为了使聚丙烯发泡，通常使用长链分支聚丙烯。这种长链分支聚丙烯的实例是可商购获得自Borealis的DaployM WB140HMS。
然而，人们一直期望改进长链分支聚丙烯。例如，期望改进使用长链分支聚丙烯生产的泡沫的加工性、可回收性和/或性质。此外，还有降低聚丙烯泡沫对环境影响的压力，例如通过进一步减量化(downgauging)和/或提高可回收性。
本发明的目的是实现制备出具有更高弯曲刚度的发泡片材，而不增加对环境的影响(即不增加所需的原材料量)。
此目的通过包含聚合物组合物的发泡片材得到了实现，该聚合物组合物包含高熔体强度聚丙烯，其中该高熔体强度聚丙烯具有≥45cN，优选≥50cN、更优选≥优55cN、甚至更优选≥甚60cN、最优选≥65cN的熔体强度，其中熔体强度是根据ISO 16790:2005在200℃的温度下使用长20mm和宽2mm的圆柱形毛细管、9.8mm/s的起始速度v0和6mm/s2的加速度测定的。
本发明的发泡片材显示出增加的整体弯曲刚度。这意味着在本发明的发泡片材中具有≥45cN的熔体强度的高熔体强度聚丙烯允许a)生产具有增加的弯曲刚度(相同厚度)的泡沫，以及b)使用较少的原材料生产泡沫，同时仍然实现相同的弯曲刚度(较低厚度和/或较低泡沫密度)。使用更少的原材料(减量化)从碳足迹方面(更少的材料、更少的运输成本和能源)的环境角度以及从经济(成本)观点来看都是有利的。
本文定义的片材是具有长度大于宽度、宽度大于厚度的形状。片材的厚度原则上并不关键，但可例如为≥例5μm且≤μ100cm。
在本发明的上下文中，“发泡”或“泡沫”意指形状因存在气泡(诸如空气)而具有与无气泡的相同材料的密度相比更低的密度。
高熔体强度聚丙烯组合物
具有≥45cN的熔体强度的高熔体强度聚丙烯可例如通过WO2009/003930A1中公开的方法获得。WO2009/003930A1公开了一种包含至少一种聚烯烃树脂和至少一种非酚类稳定剂的辐照聚合物组合物，其中辐照聚合物组合物是通过包括将聚烯烃树脂与非酚类稳定剂混合和在低氧环境中辐照该混合物的方法来生产的。此外，具有≥45cN的熔体强度的高熔体强度聚丙烯可作为PP UMS 561P购自SABIC(截至2021年2月18日)。
优选地，高熔体强度聚丙烯是通过以下方法制备的：
a)辐照具有至少一种非酚类稳定剂的聚丙烯，优选其中非酚类稳定剂选自受阻胺的组，其中在低氧环境中用≥优2.0且≤优20兆拉德电子束辐射进行辐照持续足以获得长链分支聚丙烯的时间，其中活性氧的量为相对于低氧环境的总体积计≤德15体积％，并且
b)使长链分支聚丙烯中的自由基失活以形成高熔体强度聚丙烯。
使自由基失活的方式是本领域已知的，例如通过加热、如WO2009003930A1中所描述的。
非酚类稳定剂的实例是本领域已知的，并且例如公开于特此以引用方式并入的WO2009/003930A1的第37-60页。优选地，非酚类稳定剂选自受阻胺的组。更优选地，非酚类稳定剂包含选自944、/>622、/>2020、119、/>770和它们的混合物的组的至少一种受阻胺，单独的或与选自N,N-二(氢化牛脂)胺(/>FS-042)、通过直接氧化N,N-二(氢化牛脂)胺(FS-042)产生的N,N-二烷基羟胺、N-十八烷基-α-十七烷基硝酮、GenoxTM EP、二(C16-C18)烷基甲基氧化胺、3-(3,4-二甲基苯基)-5,7-二叔丁基-苯并呋喃-2-酮、HP-136(BFl)和它们的混合物的至少一种羟胺、硝酮、氧化胺或苯并呋喃酮组合，以及单独的或与选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(/>168)的至少一种有机亚磷酸酯或亚膦酸酯组合。甚至更优选地，本主题的非酚类稳定剂可包括以引用方式整体并入本文的美国专利6,664,317和6,872,764中描述的那些。
优选地，高熔体强度聚丙烯的熔体强度为≥50cN，更优选≥55cN，甚至更优选≥60cN，最优选≥65cN，和/或优选地，该高熔体强度聚丙烯的熔体强度为≤95cN，例如≤90cN，例如≤87cN。
高熔体强度聚丙烯的熔体强度是根据ISO 16790:2005在200℃的温度下使用长20mm和宽2mm的圆柱形毛细管、9.8mm/s的起始速度v0和6mm/s2的加速度测定的。
本文中所使用的聚丙烯意指丙烯均聚物、丙烯与α-烯烃的共聚物或多相丙烯共聚物。
优选地，高熔体强度聚丙烯是选自丙烯均聚物和丙烯共聚物的组的聚丙烯，所述丙烯共聚物包含衍生自丙烯以及选自乙烯和具有≥4且≤12个碳原子的α-烯烃的组的一种或多种共聚单体的结构部分。
优选地，丙烯共聚物包含基于丙烯共聚物计≤10重量％、例如≥1.0且≤7.0重量％的量的衍生自选自乙烯和具有≥4且≤12个碳原子的α-烯烃的组的一种或多种共聚单体的结构部分，其中重量％是使用13CNMR测定的。例如，丙烯共聚物包含衍生自选自乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯和1-十二烯的组的一种或多种共聚单体的结构部分，优选衍生自乙烯的结构部分。
聚丙烯和合成聚丙烯的方法是已知的。丙烯均聚物是通过在合适的聚合条件下使丙烯聚合获得的。丙烯共聚物是通过在合适的聚合条件下使丙烯和一种或多种其它共聚单体、例如乙烯共聚获得的。丙烯均聚物和共聚物的制备例如描述于Moore E.P.(1996)，Polypropylene Handbook.Polymerization,Characterization,Properties,Processing,Applications，纽约Hanser Publishers中。
丙烯均聚物、丙烯共聚物和多相丙烯共聚物可通过任何已知的聚合技术以及利用任何已知的聚合催化剂体系来制得。关于技术，可提及淤浆、溶液或气相聚合；关于催化剂体系，可提及齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)、茂金属或单位点催化剂体系。全部是自身在本领域已知的。
优选地，高熔体强度聚丙烯具有根据VDA278(2011-10)测定的≤250μg/g的VOC值，优选≤50μg/g的VOC值，和/或根据VDA278(2011-10)测定的≤500μg/g的FOG值，优选≤100μg/g的FOG值。
优选地，根据ASTM D1238(2013)在230℃的温度下以2.16kg的载荷测定，高熔体强度聚丙烯具有≥0.5且≤8.0g/10min、更优选≥0.70且≤5.0g/10min、最优选地≥1.0且≤4.0g/10min、最优选≥1.5且≤4.0的熔体流动速率。
优选地，高熔体强度聚丙烯以基于聚合物组合物计≥10重量％的量存在，优选地，其中高熔体强度聚丙烯以基于聚合物组合物计≥10重量％的量、更优选地以基于聚合物组合物计≤99.5重量％的量存在。例如，高熔体强度聚丙烯基于聚合物组合物计的量为≥15重量％、≥20重量％、≥25重量％、优选≥30重量％、优选≥40重量％、优选≥50重量％、优选≥60重量％、优选≥70重量％、优选≥80重量％、优选≥90重量％和/或≤99.5重量％、≤99重量％、≤98.5重量％、≤98.0重量％、≤97.0重量％、≤96.0重量％、≤95.0重量％。
聚合物组合物还可包含添加剂，诸如像阻燃剂、颜料、润滑剂、增滑剂、流动性促进剂、抗静电剂、加工稳定剂、长期稳定剂和/或UV稳定剂。添加剂可以由本领域技术人员决定的任何所需量存在，但优选以基于聚合物组合物计≥0.001重量％且≤5.0重量％、更优选≥0.01重量％且≤4.0重量％、甚至更优选≥0.01重量％且≤3.0重量％、甚至更优选≥0.01重量％且≤2.0重量％存在。
在一个实施方案中，聚合物组合物还包含另外的聚丙烯，优选基于发泡片材计≥10重量％且≤40重量％的量的另外的聚丙烯。另外的聚丙烯可为丙烯均聚物、丙烯共聚物，例如丙烯与本文所述的α-烯烃的共聚物或多相丙烯共聚物，例如本文所述的多相丙烯共聚物。
聚合物组合物还可包含成核剂。可期望成核剂提高泡孔密度以及调节气泡形成和生长的动力学(Gendron，Thermoplastic foam Processing，2005，第209页)。成核剂的量可为基于聚合物组合物计例如≥0.010重量％且≤5.0重量％，例如≥0.030重量％且≤4.0重量％，例如≥0.050重量％且≤3.0重量％，优选≥0.10重量％且≤2.5重量％，更优选≥0.30重量％且≤1.5重量％，最优选基于聚合物组合物计≥0.50重量％且≤1.2重量％。
合适的成核剂包括但不限于滑石、硅石以及碳酸氢钠和柠檬酸的混合物。其它合适的成核剂包括酰胺、例如偶氮二甲酰胺，胺和/或饱和或不饱和脂族(C10-C34)羧酸的酯。合适的酰胺的实例包括脂肪酸(双)酰胺，诸如像硬脂酰胺，己酰胺，辛酰胺，十一酰胺，月桂酰胺，肉豆蔻酰胺，棕榈酰胺，山嵛酰胺和花生酰胺，羟基硬脂酰胺和亚烷基二基-双-链烷酰胺，优选(C2-C32)亚烷基二基-双-(C2-C32)链烷酰胺，诸如像亚乙基双硬脂酰胺(EBS)，亚丁基双硬脂酰胺，六亚甲基双硬脂酰胺，亚乙基双山嵛酰胺，和它们的混合物。合适的胺包括例如(C2-C18)亚烷基二胺，诸如像亚乙基双己胺和六亚甲基双己胺。优选的饱和或不饱和脂族(C10-C34)羧酸的酯是脂族(C16-C24)羧酸的酯。优选地，成核剂选自滑石、碳酸氢钠、柠檬酸、偶氮二甲酰胺和它们的混合物的组，更优选成核剂是滑石。
对于发泡片材的制备，可期望使用泡孔稳定剂。泡孔稳定剂是渗透性调节剂，其延缓例如烃、诸如异丁烷的扩散以形成尺寸稳定的泡沫(Gendron，Thermoplastic foamProcessing，2005，第31和149页)。优选的泡孔稳定剂包括但不限于单硬脂酸甘油酯(GMS)、单棕榈酸甘油酯(GMP)、棕榈酰胺和/或酰胺。合适的酰胺例如是十八烷基硬脂酰胺、棕榈酰胺和/或硬脂酰胺。合适的混合物包括例如包含GMS和GMP的混合物或包含硬脂酰胺和棕榈酰胺的混合物。优选地，在使用泡孔稳定剂的情况下，泡孔稳定剂是单硬脂酸甘油酯或硬脂酰胺。
所添加泡孔稳定剂的量取决于所需泡孔尺寸和用于制备发泡片材的聚合物组合物。一般而言，泡孔稳定剂可以相对于聚合物组合物计≥0.10且≤3.0重量％的量添加。优选地，聚合物组合物以基于发泡片材计≥95重量％的量存在于发泡片材中。例如，聚合物组合物以基于发泡片材计≥96重量％、≥97重量％、≥98重量％、≥99重量％、≥99.5重量％的量存在于发泡片材中。发泡片材也可以由聚合物组合物组成。
优选地，发泡片材的密度为≤650kg/m3且≥k20 kg/m3、优选≤500kg/m3且≥k30kg/m3，其中密度是根据ISO 845(2006)测定的。
优选地，发泡片材具有≤15.0％、优选≤12.0％、更优选≤10.0％、甚至更优选≤7.0％、甚至更优选≤5.0％、甚至更优选≤4.0％、甚至更优选≤3.0％、甚至更优选≤2.0％的开放泡孔含量，其中开放泡孔含量是根据ASTM D6226-10测定的。
制备聚丙烯泡沫和发泡片材的方法在本领域技术人员的知识范围内。在这种方法中，与气体或液体起泡剂混合的高熔体强度聚丙烯的组合物的熔体通过压降而突然膨胀。可应用连续发泡法以及不连续法。在连续发泡法中，在挤出机中在通常高于20巴的压力下使聚合物组合物熔化并充满气体，之后经过口模挤出，在该处压降引起泡沫的形成。在这种泡沫挤出法中发泡聚丙烯的机制解释于例如H.E.Naguib，C.B.Park，N.Reichelt，Fundamental foaming mechanisms governing the volume expansion of extrudedpolypropylene foams，Journal of Applied Polymer Science，91，2661-2668(2004)中。发泡的方法概述于S.T.Lee，Foam Extrusion，Technomic Publishing(2000)中。在不连续发泡法中，聚丙烯组合物(微)粒料在压力下被充满发泡剂，并且在低于熔化温度下加热，之后高压釜中的压力突然放松。溶解的发泡剂形成气泡并且产生泡沫结构。
优选地，本发明的发泡片材是通过泡沫挤出法制备的。
在另一个方面中，本发明涉及一种制备本发明的发泡片材的方法。具体而言，本发明还涉及一种制备本发明的发泡片材的方法，其包括以下顺序步骤：
a)提供根据权利要求1-9中任一项所述的聚合物组合物，并且
b)将起泡剂添加至聚合物组合物，例如其中起泡剂以基于聚合物组合物计≥0.10重量％且≤20重量％的量添加，并且
c)使聚合物组合物和起泡剂的混合物经受发泡法，优选泡沫挤出法以形成发泡片材。
起泡剂的量例如取决于所需密度和使用的聚合物组合物。例如，起泡剂可以基于聚合物组合物计≥0.10重量％且≤20重量％的量使用。
合适的物理起泡剂的实例包括但不限于异丁烷、CO2、戊烷、丁烷、氮气和/或氟代烃。优选地，物理起泡剂是异丁烷和/或CO2，最优选异丁烷。
合适的化学起泡剂的实例包括但不限于柠檬酸或基于柠檬酸的物质(例如柠檬酸和碳酸氢钠的混合物)和偶氮二甲酰胺。这类化学起泡剂例如可从Clariant公司例如以名称HydrocerolTM CF-40ETM或HydrocerolTM CF-05ETM商购获得。
如此制备的发泡片材可使用本身已知的方式单轴或双轴拉伸。
因此，本发明还涉及一种制备本发明的发泡片材的方法，其包括以下顺序步骤：
a)提供本发明的聚合物组合物，并且
b)将起泡剂添加至聚合物组合物，例如其中起泡剂以基于聚合物组合物计≥0.10重量％且≤20重量％的量添加，并且
c)使聚合物组合物和起泡剂的混合物经受发泡法，优选泡沫挤出法以形成发泡片材，并且
d)在至少一个方向上拉伸发泡片材。
本发明还涉及本发明的发泡片材，所述发泡片材在至少一个方向上被拉伸，例如本发明涉及本发明的发泡片材，其中发泡片材被单轴(例如在纵向上)拉伸；或例如本发明涉及本发明的发泡片材，其中发泡片材被双轴、例如在纵向(MD)和横向(TD)上拉伸。如本领域技术人员已知的，在MD和TD上的拉伸可同时或在连续步骤中进行。
MD上的拉伸比可为例如≥1.1且≤7.0，例如≥1.1且≤3.0。横向上的拉伸比可为例如≥1.1且≤7.0，例如≥1.1且≤3.0。
本发明的片材可适用于诸如建筑和构造、汽车应用、家庭应用(诸如食品包装和保护性包装)和消费者应用的应用。例如，片材可用于制备杯子、托盘、容器、瓶子、密封件、可回收的箱子。本发明的片材的其它应用例如为：夹层板，管道绝缘体，混凝土接缝填料，房屋、水箱或地板(地板衬垫)用绝缘材料。
本发明的泡沫的非常良好的缓冲性质为用户提供了安全感和舒适感。该泡沫可应用于需要防滑性能的多种应用，诸如鞋类、防护装置、运动地板垫和泡沫滚筒。
因此，在另一个方面中，本发明涉及包含本发明的发泡片材的制品。在又一个方面中，本发明涉及本发明的发泡片材在诸如建筑和构造、汽车应用、家庭应用(诸如食品包装和保护性包装)和消费者应用的应用中的用途。
本发明还涉及本发明的发泡片材用于制备制品的用途，例如其中该制品为杯子，托盘，容器，瓶子，密封件，可重复使用的箱子，夹层板，管道绝缘体，混凝土接缝填料，房屋、水箱或地板(地板衬垫)用绝缘材料，鞋类，防护装置，(运动)地板垫或泡沫滚筒。
片材可用作其中通常使用聚苯乙烯泡沫的应用、诸如一次性食品容器的代替。
要注意，本发明涉及在独立权利要求中单独定义或组合了本文所述特征的任何可能组合、优选特别是权利要求书中呈现特征的那些组合的主题。因此，要理解的是，在本文描述了涉及根据本发明的组合物的特征的所有组合，涉及根据本发明的方法的特征的所有组合，以及涉及根据本发明的组合物的特征和涉及根据本发明的方法的特征的所有组合。
要进一步注意术语“包含”、“包括”和“含有”不排除其它要素的存在。然而，还要理解关于包含某些组分的产物/组合物的描述也公开了由这些组分组成的产物/组合物。由这些组分组成的产物/组合物可能是有利的，因为它提供了用于制备产物/组合物的更简单更经济的方法。类似地，还要理解关于包括某些步骤的方法的描述也公开了由这些步骤组成的方法。由这些步骤组成的方法可能是有利的，因为它提供了更简单更经济的方法。
现借助于以下实施例来阐明本发明，但本发明不局限于此。
实施例
使用的方法：
熔体流动速率
聚合物的熔体流动速率是根据ASTM D1238(2013)在230℃(MFR230)的温度下以2.16kg的载荷测定的。
熔体强度
熔体强度是根据ISO标准16790:2005测量的。熔体强度被定义为例如在Rheotens测量期间熔化的线材在断裂前可被拉伸的最大(牵伸)力(单位为cN)。测量是在Rheograph 6000上在200℃的温度下利用如ISO标准16790:2005的图1中所示的设置进行的。流变仪具有直径为12mm的烘炉。使用长20mm和宽2mm的毛细管。毛细管的进入角为180°(扁平)。流变仪中的活塞以0.272mm/s的速度移动以获得9.8mm/s的出口速度v0。在填充流变仪后，熔体被保持在流变仪中5分钟，以稳定温度并使聚合物完全熔化。离开毛细管的股线用Goettfert的Rheotens II以6mm/s2的加速度拉伸直至出现断裂。毛细管的出口与Rheotens II的吸收轮之间的距离(＝拉伸长度)为100mm。
记录推动熔化的聚合物经过毛细管所需的压力、最大拉伸力(＝熔体强度)和断裂时的最大拉伸比。
挠曲模量
发泡片材的样品的挠曲模量是根据ISO1209-2硬质泡沫塑料-挠曲性质的测定(Rigid cellular plastics—Determination of flexural properties)，使用20mm/min的测试速率用三点弯曲测试测定的。从发泡片材上切割出跨度60mm、宽度20mm的样品。沿纵向(MD，挤出方向)和横向(TD，垂直于挤出方向和垂直于厚度方向的方向)切割样品，如此以保持发泡片材的厚度(如表2所示)。本文所使用的厚度方向是发泡片材尺寸最小的方向。平均挠曲模量是挠曲模量MD和挠曲模量TD的平均值。
泡沫密度
泡沫的密度(kg/m3)是表面外观总体密度，并且是根据ISO 845:2006测定的。
厚度和宽度
发泡片材的厚度和宽度是在不向片材施加压力下测定的。
开放泡孔含量
开放泡孔含量是通过使用Quantachrome Pentapyc 5200e气体比重计，使用基于ASTM D6226-10的方法测定的。样品的外形尺寸的体积是通过使用阿基米德原理将样品浸没于水中测定的。假设样品的吸水可被忽略。在使样品的吸着水干燥后，通过比重计根据ASTM D6226-10在不同压力下测定样品体积(VSPEC)。
所有施加压力都低于0.1巴以使泡沫的压缩减到最少。
其中：
VSPEC＝样品体积
VCHAMBER＝样品室体积
VEXP＝膨胀体积
相对于施加的压力(0.090巴，0.075巴，0.060巴，0.045巴，0.035巴，0.020巴和0.010巴)对泡沫的样品体积作图。使用线性回归经过测量点拟合直线。在p＝0巴处线性回归线与Y轴的截距是下面等式中所用的体积(VSPEC_0)。
使用下式计算开放泡孔含量Vopen(％)：
OV＝[(V-VSPEC_0)/V]*100
其中：
OV＝开放泡孔含量[％]
V＝几何体积
VSPEC_0＝内插至0巴压力的样品体积
使用的材料：
PP-UMS1是长链分支丙烯均聚物，可从SABIC作为PPUMS 561P商购获得(截至2021年2月18日没有保密限制)，具有2.5g/10min的熔体流动速率MFR230和71cN的熔体强度。/>PPUMS 561P在其生产后7天内具有根据VDA278(2011-10)测量的10.9μg/g的VOC值。/>PPUMS 561P在其生产后7天内具有根据VDA278(2011-10)测量的56.4μg/g的FOG值。
PP-HMS是一种长链分支丙烯均聚物，可从Borealis以DaployTM WB140HMS商购获得。其具有2.2g/10min的熔体流动速率MFR230和42cN的熔体强度。
PP-UMS2是一种实验性长链分支丙烯均聚物，具有0.23g/10min的熔体流动速率MFR230和62cN的熔体强度。此PP-UMS2是按照WO2009/003930A1中描述的样品11(聚合物B)利用0.05pph Genox EP制备的。
滑石为TALCOLIN PP70+，这是一种具有70重量％滑石(d50为9μm)的丙烯均聚物母料，可从JM Polymers商购获得。
起泡剂为异丁烷。
发泡片材的制备
发泡片材的制备是在来自Theysohn的具有40的长径比(l/d)的30mm双螺杆泡沫挤出机上进行的。该挤出机由配备有水冷却的九个电加热区域、之后是冷却区段、静态混合器和口模组成。对于CE5，相对于用PP-UMS1的实验，预期冷却区段前面的温度增加约5却。将异丁烷作为物理起泡剂以基于表1的组合物计2.5重量％的量加入，并引入到挤出机第8区域的聚合物熔体中。厚度可调的狭缝口模用于生产发泡片材。通过调整狭缝口模的厚度来调节口模压力，使得口模压力为50巴。使用具有35mm宽度的狭缝口模。
然后，使用双带拉伸装置，以表2所示的拉伸比沿纵向拉伸发泡片材。然后，将由此获得的片材在水冷校准装置中冷却，以固定所制备的发泡片材的尺寸。通过调整双带装置的速度至在自由膨胀时泡沫的出口速度来调整拉伸比。在拉伸比为1时，自由膨胀时泡沫的出口速度(v出口)等于双带装置的速度(v线速度)。
表1记录了聚合物组合物、发泡挤出条件和结果。
结论
从表1中可以看出，当制备根据本发明的发泡片材时，获得较高的平均挠曲模量。平均挠曲模量是整体弯曲刚度的量度。
含有基于具有≥45cN的熔体强度的高熔体强度聚丙烯的聚合物组合物的本发明发泡片材(E1-E4)显示出比那些包含基于具有<45cN的熔体强度的高熔体强度聚丙烯的聚合物组合物的片材(CE1-CE4)更高的整体弯曲刚度。
因此，本发明的发泡片材可用于需要更高的整体弯曲刚度的应用。对于需要相同整体弯曲刚度的应用，可以使用较薄的本发明的发泡片材和/或具有较低泡沫密度的片材。这种所谓的“减量化”从碳足迹方面(更少的材料、更少的运输成本和能源)的环境角度以及从经济(成本)观点来看都是有利的。
此外，与由具有<1.0g/10min的熔体流动速率的高熔体强度聚丙烯制备的片材(参见具有0.23g/10min的熔体流动速率的CE5)相比，由具有根据ASTM D1238(2013)在230℃的温度下以2.16kg的载荷测定的≥1.0且≤4.0g/10min、优选≥1.5且≤4.0g/10min的熔体流动速率的高熔体强度聚丙烯制备的本发明的发泡片材使得片材的表面外观更好(参见实施例E1-E4)。
使用具有根据ASTM D1238(2013)在230℃的温度下以2.16kg的载荷测定的≥0.5且≤8.0g/10min的熔体流动速率、优选≥0.70且≤5.0g/10min的熔体流动速率，更优选≥1.0且≤4.0g/10min的熔体流动速率、最优选≥1.5且≤4.0g/10min的熔体流动速率的高熔体强度聚丙烯组合物的另一个优点在于，与CE5(其中冷却区段前面的温度与E1-E4和CE1-CE4相比，预期升高大约5℃)相比，挤出机可在较低的温度下运行。在商用泡沫挤出机中，这种温度升高是不期望的，因为这限制了最大产量。
表1：所用聚合物组合物、发泡条件和结果
+：片材的表面光滑
-：预期片材表面不均匀
Claims (16)
1.包含聚合物组合物的发泡片材，所述聚合物组合物包含高熔体强度聚丙烯，其中所述高熔体强度聚丙烯具有≥45cN、优选≥50cN、更优选≥55cN、甚至更优选≥60cN、最优选≥65cN的熔体强度，其中所述熔体强度是根据ISO 16790:2005在200℃的温度下使用长20mm和宽2mm的圆柱形毛细管、9.8mm/s的起始速度v0和6mm/s2的加速度测定的。
2.根据权利要求1所述的发泡片材，其中所述高熔体强度聚丙烯的熔体强度为≤95cN，例如≤90cN，例如≤87cN。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的发泡片材，其中所述高熔体强度聚丙烯选自丙烯均聚物和丙烯共聚物的组，所述丙烯共聚物包含衍生自丙烯以及选自乙烯和具有≥4且≤12个碳原子的α-烯烃的组的一种或多种共聚单体的结构部分。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的发泡片材，其中根据ASTM D1238(2013)在230℃的温度下以2.16kg的载荷测定，所述高熔体强度聚丙烯具有≥0.5且≤8.0g/10min的熔体流动速率，优选≥0.70且≤5.0g/10min的熔体流动速率，最优选≥1.0且≤4.0g/10min的熔体流动速率。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的发泡片材，其中所述高熔体强度聚丙烯是通过以下方法制备的：
a)辐照具有至少一种非酚类稳定剂的聚丙烯，优选其中所述非酚类稳定剂选自受阻胺的组，其中在低氧环境中用≥2.0且≤20兆拉德电子束辐射进行所述辐照持续足以获得长链分支聚丙烯的时间，其中活性氧的量为相对于所述低氧环境的总体积计≤15体积％，并且
b)使所述长链分支聚丙烯中的自由基失活以形成所述高熔体强度聚丙烯。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的发泡片材，其中所述高熔体强度聚丙烯以基于所述聚合物组合物计≥10重量％的量存在，优选其中所述高熔体强度聚丙烯以基于所述聚合物组合物计≥10重量％的量、例如基于所述聚合物组合物计≤99.5重量％的量存在。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的发泡片材，其中所述聚合物组合物还包含另外的聚丙烯。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的发泡片材，其中所述聚合物组合物还包含成核剂，优选其中所述成核剂以基于所述组合物计≥0.01重量％且≤5.0重量％的量存在，和/或优选其中所述成核剂选自滑石、碳酸氢钠、柠檬酸、偶氮二甲酰胺和它们的混合物的组。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的发泡片材，其中所述聚合物组合物还包含基于所述聚合物组合物计≥0.001重量％且≤5.0重量％的添加剂。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的发泡片材，其中所述聚合物组合物以基于所述发泡片材计≥95重量％的量存在于所述发泡片材中。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的发泡片材，其中所述发泡片材的密度为≤650kg/m3且≥20kg/m3，其中所述密度是根据ISO 845(2006)测定的，和/或其中所述发泡片材具有≤15.0％的开放泡孔含量，其中所述开放泡孔含量是根据ASTM D6226-10测定的。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的发泡片材，其中所述发泡片材是通过泡沫挤出法制备的。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的发泡片材，其中所述聚合物组合物以基于所述发泡片材计≥95重量％的量存在于所述发泡片材中，和/或其中高熔体强度聚丙烯的量为基于所述聚合物组合物计≥15重量％、≥20重量％、≥25重量％、优选≥30重量％、优选≥40重量％、优选≥50重量％、优选≥60重量％、优选≥70重量％、优选≥80重量％、优选≥90重量％。
14.包含根据权利要求1-13中任一项所述的发泡片材的制品。
15.用于制备根据权利要求1-13中任一项所述的发泡片材的方法，其包括以下顺序步骤：
a)提供根据权利要求1-9中任一项所述的聚合物组合物，并且
b)将起泡剂添加至所述聚合物组合物，例如其中所述起泡剂以基于所述聚合物组合物计≥0.10重量％且≤20重量％的量添加，并且
c)使所述聚合物组合物和所述起泡剂的混合物经受发泡法，优选泡沫挤出法以形成所述发泡片材，并且任选地
d)在至少一个方向上拉伸所述发泡片材。
16.根据权利要求1-13中任一项所述的发泡片材用于制备制品的用途。
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