CN1352662A - 在高水平树脂、尤其可用于聚合物改性的母料 - Google Patents
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Abstract
包括至少约65%重量按照ASTM 28-67测定时有R&B软化点的树脂的母料。该母料也包括一种用DSC测定时有可高达该树脂的R&B软化点以上约20℃的峰值熔融温度的载体聚合物。用一种包括使一种按照ASTM 28-67测定时有R&B软化点的树脂与一种用DSC测定时有可高达该树脂的R&B软化点以上约20℃的峰值熔融温度的载体树脂混合以形成包含至少约65%重量树脂的母料组合物的方法,制作一种母料切片。该母料切片的制作方法也包括将该母料组合物切片成母料切片。还涉及母料制作方法、聚合物产品制作方法和聚合物产品。
Description
发明背景
1.发明领域
本发明涉及有高水平树脂(例如至少约65%重量树脂)的树脂母料,和该母料用于制作聚合物物品例如聚烯烃物品的方法。除树脂外,该母料还含有载体聚合物,后者可以是诸如聚乙烯。该载体聚合物是根据该母料的可加工性和对最终产品的影响选择的。具体地说,该载体聚合物较好选择得便于与该树脂混合和/或便于熔融母料的凝固。该母料可以与一种共混聚合物例如一种共混聚烯烃共混,形成一种聚合物共混物例如一种聚烯烃共混物。该共混物可以通过使该母料与该共混聚合物例如聚烯烃混合和将该聚合物共混物加工成成品,直接转化成成品例如聚丙烯薄膜、模塑品、或粘合剂。
2.背景讨论
聚合物可用于种类繁多的产品。例如,聚合物可以用来制作薄膜、模塑品、和粘合剂。
例如,聚烯烃由于其劲度、延性、阻透性能、耐温性、光学性能、可得性、和低成本的组合,是可用来制作种类繁多的有价值产品的塑料材料。由于较好的聚烯烃是半结晶性聚合物,因而其中许多重要性能例如劲度、阻透性能、耐温性、和光学性能取决于该聚烯烃以最有效方式和所希望程度结晶的能力。
聚烯烃产品的成形工艺强烈地影响该材料的结晶行为及其最终性能。例如,当聚丙烯或聚乙烯流延成薄的薄膜时,该聚合物冷却得如此迅速,以致最终结晶度水平因这个“骤冷”过程而降低,结果,该薄膜的劲度下降了。流延聚丙烯薄膜典型地显示出劲度(以拉伸模量衡量)通常为100kpsi。高度取向聚丙烯(OPP)薄膜典型地显示出比流延聚丙烯薄膜数值高2~4倍的模量值,而非取向厚模塑品典型地显示出比流延聚丙烯薄膜通常高50~100%的模量值。此外,当制作流延薄膜时,重要的是该聚丙烯熔体迅速凝固以促进高生产速度,而且,所形成的结晶区尺寸并非如此之大,以致它们使该薄膜产生光雾。
其它模塑聚烯烃物品,尤其通过热成形、注塑成形、或吹塑成形制作的薄厚度产品,也遇到类似限制。使得能迅速脱模和给出更挺产品的较快结晶是所希望的,而且小的结晶微区尺寸也会促进良好的光学性能。
作为改善聚烯烃劲度的一种手段,向聚烯烃例如聚丙烯和聚乙烯中添加高软化点树脂是已知的。该树脂的组成较好使得它能显示出比聚丙烯(Tg在-10℃左右)的无定形区域显著较高的玻璃化温度(Tg),且该树脂较好的是在该聚丙烯中高度兼容的。相信该树脂的效果是要提高该无定形聚丙烯部分的Tg,从而提高它在38℃以下温度的拉伸模量。
以上描述的树脂是酥脆固体,在通常用来加工聚烯烃的温度下显示出非常低的熔体粘度。使树脂共混到聚烯烃中的一种有效途径是在该共混物最终使用之前的一个单独的配混步骤中。由于树脂的粉尘化和低熔体粘度,要在(诸如薄膜流延、片材挤出等)实际转化步骤期间使树脂掺入聚丙烯或聚乙烯中是困难的。
因此,已知含有树脂的母料的使用是使树脂掺入聚丙烯配方中的一种较好途径。其公开文书全文列为本文参考文献的Bossaert美国专利No.5,213,744描述了一种包含聚烯烃和10~90%重量、较好20~60%重量树脂的二元混合物的母料的形成工艺。Bossaert专利的实施例和Bossaert专利中的权利要求全部涉及聚丙烯和树脂的二元成分母料。
通过向呈母料形式的聚烯烃中添加树脂,可以在最终产品的加工和制作期间直接掺入该树脂。因此,母料的使用消除了对一个使该树脂掺入聚烯烃配方中的单独配混步骤的需要。由于经济上的考虑,理想的是在该母料中达到尽可能高的树脂含量而不危及该母料诸如在挤出加工期间均匀地共混到聚烯烃中的能力。
然而,尽管Bossaert公开了有高水平树脂的母料的使用,但Bossaert没有公开如何有效地把如此高树脂含量母料加工成切片。在这一方面,树脂和聚丙烯的二元母料的混合与切片是有困难的。
关于混合困难,对于大多数聚丙烯均聚物来说是约165℃的聚丙烯均聚物的高熔点妨碍了该树脂与聚丙烯均聚物的有效匀化,甚至当使用高剪切力混合时也是如此。对于一些聚丙烯来说,其挤出物会是非常不均匀的,或者若加工到一种均匀状态,则母料的峰值熔融温度可能会太高,以致熔体强度太低而不容易加工。例如,使母料匀化所需要的混合能会使温度提高如此之多,以致难以制成切片。作为这些混合困难的一个结果,一种共混物配混和匀化所需要的能量会是很高的。
关于切片困难,所得到的挤出物可能无法用切刀有效地切成切片状微粒。例如,当聚丙烯均聚物和约50~70%重量的二元成分母料制作时,难以形成切片,因为结晶是如此之慢,以致离开挤出机的材料太软。由于挤出物是软的,因而离开切片机的产品可能是一串破碎的聚合物而不是切片。在这些条件下,该产品可能是大的料团和颗粒,其中一些大得足以使该切片机的切刀和干燥马达过大负荷。当制作聚丙烯均聚物和大于约70%重量树脂的二元成分母料时,可能由于离开挤出机的材料太脆而难以形成切片。由于凝固的挤出物是脆的,因而最终产物是造料材料而不是切片。因此,像Bossaert公开的那些聚丙烯均聚物与树脂的高树脂含量母料的流变学妨碍了切片的有效形成。作为结果,在二元树脂/聚丙烯均聚物母料中,约50%重量的树脂含量是可以达到而不会严重影响母料加工的最大数量。
与涉及聚丙烯均聚物的母料类似的是,难以加工大多数丙烯共聚物和高水平树脂的二元母料。具体地说,丙烯共聚物与高水平树脂的二元母料往往要么太软要么太脆而无法加工。当该母料太软时,母料组合物就不能容易地切成独立的切片。当母料太脆时,最终产品就成为造粒材料。
如以上讨论的,向聚丙烯等聚烯烃中添加高软化点树脂将提高该聚烯烃的无定形相的玻璃化温度(Tg)和改良其性能。树脂添加的一个效果是更大的劲度。为了达到显著的性能改良,树脂的添加水平较好是聚烯烃共混物总量的约2%重量或以上。例如,取向的聚丙烯薄膜较好有约2~30%重量、更好有约5~15%重量的树脂。流延聚丙烯薄膜较好有约2~10%重量、更好有约3~7%重量的树脂。聚乙烯薄膜较好有约2~30%重量、更好有约5~15%重量的树脂。
除聚烯烃外,还可以向其它聚合物中添加树脂母料。例如,可以向粘合剂中添加树脂母料。在粘合剂应用方面,树脂母料给出较少的操作问题并提高了该树脂成分的熔体粘度,使该母料更容易与该粘合剂的共混聚合物共混。
然而,经由有树脂和载体聚合物的母料添加高水平树脂要求添加高水平母料,这意味着添加显著数量的、往往有负面影响的载体聚合物。例如,在薄膜应用方面,载体聚合物可能对聚合物共混物的光雾、延性与冲击性能、配方成本、和结晶速度产生负面影响。在粘合剂应用方面,载体聚合物可能对粘性产生负面影响而可能提高模量。因此,理想的应是,通过在易于加工的母料中达到高树脂浓度,在添加较少量载体聚合物的同时实现树脂添加的有利效果。
发明概要
本发明涉及母料和包括树脂与载体聚合物的母料的制作方法。本发明也涉及包含树脂与载体聚合物的母料切片。进而,本发明还涉及将母料与共混聚合物组合以形成一种聚合物共混物和该聚合物共混物的成形品。
本发明也涉及有高水平树脂(例如至少约65%重量树脂)的树脂母料。除树脂外,该母料还含有载体聚合物。该载体聚合物是根据该母料的可加工性和对最终产物的影响来选择的。具体地说,该载体聚合物较好是根据该载体聚合物与该树脂混合的能力和/或根据该熔融母料的凝固速度来选择的。本发明也涉及高树脂含量母料的制作方法。
本发明也涉及用有高水平树脂的母料制作聚合物物品例如聚烯烃物品的方法。关于这一点,可以让该树脂母料与聚合物例如聚烯烃共混,以形成一种成品。该共混物可以通过使该母料与共混聚合物在挤塑期间混合以产生最终产品,来直接转化成最终产品。
本发明也涉及成品,它们可以是诸如一种薄膜、一种模塑物品、或一种粘合剂。例如,该成品可以是一种取向的聚丙烯薄膜。
按照一个方面,本发明涉及一种母料,包含至少约65%重量具有按照ASTM 28-67测定的R&B软化点的树脂;和峰值熔融温度至多比该树脂的R&B软化点高约20℃的载体聚合物。
按照另一个方面,本发明涉及一种用如下方法制作的母料切片,包含:使具有按照ASTM 28-67测定的R&B软化点的树脂和峰值熔融温度至多比该树脂的R&B软化点高约20℃的载体聚合物混合以形成一种包含至少约65%重量树脂的母料组合物;和把该母料组合物切片成母料切片。
按照又另一个方面,本发明涉及一种母料制作方法,包含:使具有按照ASTM 28-67测定的R&B软化点的树脂和峰值熔融温度至多比该树脂的R&B软化点高约20℃的载体聚合物混合,以形成一种包含至少约65%重量树脂的母料。
按照又另一个方面,本发明涉及一种聚合物产品制作方法,包含:形成一种母料,其中包含至少约65%重量具有按照ASTM 28-67测定的R&B软化点的树脂和峰值熔融温度至多比该树脂的R&B软化点高约20℃的载体聚合物;使该母料与一种共混聚合物组合,以形成聚合物共混物;和使该聚合物共混物成形为聚合物产品。
按照另一个方面,本发明涉及一种母料,包含:至少约65%重量树脂;和这样一种载体聚合物,使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
按照又另一个方面,本发明涉及用一种包含下列步骤的方法制作的母料切片:使按照ASTM 28-67测定时有R&B软化点的树脂与这样一种载体聚合物混合,使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中,形成一种包含至少约65%重量树脂的母料组合物;和将该母料组合物切片成母料切片。
按照又另一个方面,本发明涉及一种母料制作方法,包含:使树脂与这样一种载体聚合物混合,使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
按照又另一个方面,本发明涉及一种聚合物产品制作方法,包含:形成一种包含至少约65%重量树脂和这样一种载体聚合物的母料,使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中;把该母料与共混聚合物组合,形成聚合物共混物;和使该聚合物共混物成形为聚合物产品。
按照另一个方面,该载体聚合物的峰值熔融温度不高于在该树脂的R&B软化点以上约10℃。该载体聚合物的峰值熔融温度可以低于约150℃。该载体聚合物按照ASTM D-1238于190℃和2.16kg负荷测定时可以有约0.5~30dg/分钟的熔体指数。该载体聚合物可以包含伯载体聚合物和仲载体聚合物。该载体聚合物可以包含聚乙烯、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、丙烯-乙烯无规共聚物、或非聚丙烯均聚物。
按照另一个方面,该树脂可以包含加氢树脂、C9烃类树脂、或二环戊二烯烃类树脂。该树脂按照ASTM 28-67测定时可以有至少约70℃的R&B软化度。
按照另一个方面,该树脂与载体聚合物的混合包含在该树脂的R&B软化点的约20℃范围内和在该载体聚合物的峰值熔融温度的约20℃范围内某一温度进行的初步混合。
按照另一个方面,该混合是在一台双螺杆挤塑机中在剪切条件下进行的,其中,该母料组合物的实质性匀化需要的机构能低于约70瓦-小时/磅。
按照又另一个方面,熔融载体聚合物的粘度与该树脂的布洛克菲尔德粘度之比小于约20∶1,其中,这些粘度是在该载体聚合物的峰值熔融温度以上10℃测定的,且该载体聚合物在粘度测定期间是熔融的,其中布洛克菲尔德粘度是按照ASTM D-6267测定的,且其中该载体聚合物的粘度是用毛细管剪切流变法以1000s-1的剪切速率测定的。
按照另一个方面,该母料包含约70~90%重量的树脂。
按照另一个方面,该聚合物包含约2~25%重量的母料。
发明详细描述
这里所示的特例仅作为实施例,而且仅用于本发明各种实施方案的说明性讨论之目的,是旨在提供相信是本发明的原理和概念性方面的最有用和最容易理解的描述的实例而介绍的。关于这一点,无意比对本发明的基本理解所必需的更详细地显示本发明的细节,该描述使业内人士能够清楚本发明的若干种形式在实践上可以怎样具体化。
本申请中的百分率量度,除非另有说明,否则全部以某一给定样品重量的100%重量为基准来衡量。因此,例如,30%代表该样品每100重量份中的30重量份。
除非另有说明,否则对一种化合物或成分的提法包括该化合物或成分本身,以及与其它化合物或成分的组合,例如化合物的混合物。
在进一步讨论之前,下列术语的定义将有助于理解本发明。
母料:2种或更多种组分的一种混合物,这可以用来简化这些组分中至少一种作为一种共混物而不是作为一种单一组分或多种单一组分向某一材料中的添加。
载体聚合物:与树脂组合以形成一种母料的聚合物。例如,一种与树脂组合以形成一种母料的聚烯烃可以简称为载体聚烯烃。例如,该载体聚烯烃可以包含有利于该母料混的任何数目的载体聚合物,为便于陈述,本文中称之为“伯载体聚合物”;和能改善该母料与该共混聚合物的可兼容性的任何数目的载体聚合物,为便于陈述,本文中称之为“仲载体聚合物”。
共混聚合物:与母料组合的聚合物。例如,与母料组合的聚烯烃可以称之为共混聚烯烃。
聚合物共混物:母料与聚合物组合而产生的最终配方。例如,母料与聚烯烃组合而产生的最终配方可以称之为聚烯烃共混物。
树脂:烃类树脂、松香类树脂、和/或萜烯类树脂。
烃类树脂:通过裂解石油馏出物、煤焦油馏分、和/或纯粹烯烃单体、及其加氢产物的热聚合或催化聚合合成的低分子量(即用尺寸排阻色谱法(SEC)测定时数均分子量为约250~2000)热塑性聚合物。
松香类树脂:从松香(例如木松香、树胶松香、和(木浆)浮油松香)及其加氢产物合成的低分子量(即用尺寸排阻色谱法(SEC)测定时数均分子量为约250~2000)热塑性聚合物。
萜烯类树脂:通过萜烯单体(例如α-蒎烯、β-蒎烯、苧烯、和双戊烯)及其加氢产物的催化聚合合成的低分子量(即用尺寸排阻色谱法(SEC)测定时数均分子量为约250~2000)热塑性聚合物。
纯粹单体烃类树脂:通过包含合成发生或高度纯化的单体物种例如来自乙苯的苯乙烯或来自枯烯的α-甲基苯乙烯的单体组合物的热聚合或催化聚合合成的烃类树脂。
C9烃类树脂:通过从石油加工例如裂解衍生的、含有在大气压下沸点范围为约100~300℃的不饱和芳香族C8、C9、和/或C10烯烃物种的单体的热聚合或催化聚合合成的烃类树脂。
C5烃类树脂:通过从石油加工例如裂解衍生的、含有在大气压下沸点范围为约20~100℃的包含C5和/或C6烯烃物种的不饱和烃类的单体的热聚合或催化聚合合成的烃类树脂。
颗粒(prill):可以通过微粒附聚形成的球状微粒或圆球状物。例如,若干个熔融切片可以组合在一起形成一个颗粒。
本发明涉及有高水平树脂(例如,至少约65%重量树脂)的树脂母料。除树脂外,该母料还含有载体聚合物。该载体聚合物是根据该母料的可加工性和对最终产品的影响来选择的。具体地说,该载体聚合物较好是根据该载体聚合物与该树脂混合的能力和/或该熔融母料的凝固速度来选择的。
该树脂母料可以与聚合物例如聚烯烃共混,形成一种聚合物共混物例如聚烯烃共混物。该聚合物共混物可以通过在生产最终产品的挤塑期间使母料与共混聚合物混合而直接转化成最终产品或成品,例如聚丙烯薄膜、模塑物品、或粘合剂。
本发明的母料之所以有优势是因为它有相对高含量的树脂,因而向该聚合物共混物中添加少量载体聚合物。高树脂含量母料的另一个优点是,向聚合物共混物中添加一给定量树脂所需要的母料不会太多。
本发明的母料涉及多种成分,例如两种、三种、四种、或更多种成分。关于这一点,两种成分母料可以简称为二元母料,而三种成分母料可以简称为三元母料。
按照本发明,该母料包括树脂和载体聚合物。载体聚合物有利于与树脂混合以形成母料和/或有利于该母料与共混聚合物混合。该载体聚合物可以包含任何数目例如一种、两种、三种、或更多种载体聚合物。例如,该载体聚合物可以包含任何数目的、有利于该母料混合的载体聚合物(为便于陈述,在本文中将称之为“伯载体聚合物”)和任何数目的、能改善该母料与共混聚合物的兼容性的载体聚合物(为便于陈述,在本文中将称之为“仲载体聚合物”)。关于这一点,该仲载体聚合物,与伯载体聚合物相比,可以是对共混聚合物更具兼容性的。
该母料中树脂的数量较好是至少约65%重量、更好是至少约70%重量,其范围较好是约65~95%重量、更好是约70~90%重量、最好是约75~85%重量,较好的值是约80%重量,且最好的上限是约85%重量。载体聚合物的数量较好至多约35%重量、更好至多约30%重量,其范围较好是约5~35%重量、更好是约10~30%重量、最好是约15~25%重量,较好的值是约20%重量。在包括伯载体聚合物和仲载体聚合物的母料中,伯载体聚合物的数量较好是约5~20%重量、更好是约10~15%重量,较好的值是约12%重量;而该母料中仲载体聚合物的数量较好是约2~15%重量、更好是约5~10%重量,较好的值是约8%重量。
适合用于该母料中的较好树脂包括烃类树脂、松香类树脂、和萜类树脂。例如,该树脂较好是从松香、萜烯、或烃类原料衍生的一种脂肪族可兼容产物。该树脂较好有低氢键指数,即氢键合不良,此类树脂包括那些只有碳和氢者。进而,该树脂的溶度参数较好是约7.5~9.5(卡/cm3)1/2、更好是约8~9(卡/cm3)1/2。氢键指数和溶度参数的讨论见Brandrup等人Polymer Handbook(1975),其公开内容全部列为本文参考文献,尤其要注意pp.IV-337~IV-359。溶度参数的讨论也见Brown等人“Basic Structures of Polymers”,Principles of PolymerSystems(1982),其公开内容全部列为本文参考文献,尤其要注意pp.23~30。烃类原料烃类树脂的较好实例包括加氢的C9和加氢的二环戊二烯(DCPD)烃类树脂,例如DCPD-芳香族共聚物。
该树脂的环球法(R&B)软化点(按照ASTM 28-67)较好是至少约70℃、更好是至少约100℃、甚至更好是至少约120℃、最好是至少约135℃,其范围较好是70℃~180℃、更好是约100℃~170℃、最好是约135℃~160℃。如以下更详细地讨论的,该树脂的软化点较好类似于或高于该母料的载体聚合物的熔点。关于这一点,该树脂较好有充分的粘度,以利于混合和使挤塑机能对该混合物做功。
该树脂用尺寸排阻色谱法测定的数均分子量(Mn)低于该载体聚合物的分子量。尽管在本申请中已经定义树脂的数均分子量在约250至2000道尔顿之间,但该树脂的数均分子量较好是约300~1500、更好是约300~1200。
在本申请中,数均分子量(Mn)是用以下尺寸排阻色谱法(SEC)测定的。该分析用的一套柱由可购自Waters公司(马萨诸塞州米尔福德)的一系列孔径为500、500、1000、和100的四根Waters“Ultrastyragel”柱(部件号分别为WAT 010571、010571、010572、010570)组成。分子量校准是从一套窄分子量分布聚苯乙烯聚合物标准物的峰洗脱时间计算的。该套校准涵盖峰分子量范围为162~43,900的18种标准物。一种窄分子量标准物的峰分子量定义为等于(MwMn)1/2(ASTM试验方法D3536-76)。校准曲线是用logMW对Vc/Vr作图的1/3度多项式曲线拟合定义的,其中,Vc是该标准物的洗脱时间,而Vr是参考峰的洗脱体积,有氧存在,因为注射溶液中有溶解空气。柱和检测器池(惠普差示折射计)保持在40℃。溶剂(移动相)是含有250ppm丁基化羟基甲苯(BHT,2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)作为稳定剂的四氢呋喃(有BHT的四氢呋喃可购自密歇根州马斯基根的Burdick & Jackson公司)。该移动相储蓄器用氦气吹扫,并保持1ml/分钟的流量率。在这些条件下,BHT在35.86分钟洗脱。样品溶解于THF中,为0.25%(重量/体积),并在注射(200μl)到色谱仪中之前通过一种0.45μm孔径“TEFLON”聚四氟乙烯膜过滤器过滤。因此,该数均分子量是从该校准曲线计算的“聚苯乙烯等效”分子量。
该树脂较好是一种无味石油溶剂油(OMS)最终浊点低于约0℃、较好低于约-40℃的脂肪族可兼容树脂。无味石油溶剂油(OMS)最终浊点是通过以下试验测定的。把10%(重量)的一种树脂置于一支盛有90%重量的一种无味石油溶剂油(OMS)的试管中,该油是可购自壳牌化学公司(得克萨斯州休斯敦)的“Shell-Sol 71”无味石油溶剂油。盛有该样品的试管加热,直至形成一种清澈溶液。然后使该溶液冷却,直至观察到该溶液的浊度。把浊度的开始作为初始浊点记录下来。该溶液的冷却继续进行,直至该溶液完全混浊。最终浊点是观察到总浊度的那一点。
该母料的树脂实例包括“Res A-2468TM”、“MBG 273TM”、“Regalite-125”、“Regalrez 1139”、和“Regalrez 1128”树脂,这些是R&B软化点高于120℃的加氢烃类树脂,全都可购自特拉华州威尔明顿Hercules公司。
也可以使用显示出低分子量、脂肪族兼容性、高软化点、有类似效果的其它树脂,例如下列文献中描述的那些树脂:Bossaert美国专利No.5,213,744;Daughenbaugh等人美国专利No.5,502,140(公开DCPD-芳香族共聚物);和Klosiewicz 1996年3月20日提交的美国专利申请No.08/618,756,题为“聚烯烃应用的母料配方”,其公开内容全文列为本文参考文献。
虽然无意受理论约束,但当该载体聚合物不同于该共混聚合物时,该树脂可以起“稀释剂”的作用,从而可以兼容化和改善该载体聚合物在该共混聚合物中的最终分布。此外,该树脂当添加到聚丙烯共混聚合物中时能与该聚丙烯的无定形相缔合,和提高该聚丙烯无定形相的Tg且最终提高其模量。
该母料中的载体聚合物包含可以类似于该共混聚合物的聚合物,或者若显著不同于该共混聚合物则该载体聚合物是以低水平存在于该母料中的,因此,它是以低水平(较好低于约5%重量)掺入最终聚合物共混物中的。该载体聚合物较好具有低氢键指数,即在该聚合物结构中有少量或没有极性基团,此类载体聚合物包括那些只有碳和氢者。进而,该载体聚合物的溶度参数较好是约7.5~9.5(卡/cm3)1/2、更好是约8~9(卡/cm3)1/2。
该载体聚合物较好能容易地与高水平的树脂混合,且较好确保所得到的共混物会凝固,而且会以高效率方式转化成母料切片。该载体聚合物的峰值熔融温度较好不大大高于该树脂的R&B软化点,以利于该载体聚合物与该树脂的混合。关于这一点,如果能让各组分的实际混合在该树脂保持高熔体粘度和更具弹性特征的温度发生,则该树脂能更高效率地与该载体聚合物匀化。混合不良的挤塑物会显示出非常高的挤塑物溶胀,而且会有比均匀混合挤塑物“更粘”的特征。两个因素都会促进该挤出材料的附聚而不是形成单个切片。
在本发明母料中与该树脂组合的载体聚合物有下列性能中至少一种、更好两种、最好三种:
(1)较好该聚合物是一种半结晶聚合物,当用以下讨论的DSC测定时,其峰值熔融温度低于比该树脂的R&B软化点高约20℃,更好低于比该树脂的R&B软化点高约10℃,最好是实质上不高于该树脂的R&B软化点;
(2)按照ASTM D-1238在190℃和2.16kg负荷下测定时,熔体指数(MI)较好是约0.5~30dg/分钟、更好是约1~20dg/分钟、最好是约2~10dg/分钟;和
(3)当与该树脂混合时,即使在该载体聚合物以低浓度存在于该母料中的情况下,该载体聚合物较好也能形成一种会快速结晶的母料。该结晶速度可以用可再现试验条件测定,这样,所得到的数值是有意义而精确的。具体地说,包含65%重量树脂和35%重量载体聚合物的熔融母料较好会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开一个该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃ 60cm长水浴之后10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂。此类树脂的一个实例是可购自特拉华州威尔明顿Hercules公司的“MBG 273TM”树脂。尽管R&B软化点为140℃的其它加氢C9树脂可能具有与“MBG 273TM”树脂不同的组成,但只要选择一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂作为试验树脂,那么,若其它变量全都保持恒定,诸试验树脂就不应当显著影响试验结果。试验期间,该挤出试验母料线材是在用一台切片机以17cm/秒钟的标称速度拉伸该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速率挤出的,且其中,该挤出试验母料线材有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200℃±10℃的水浴中。在这些条件下,本发明的母料更好是在离开该冷却浴之后约5秒钟内凝固,且最好是在约3秒钟内凝固。与本发明的母料成鲜明对照的是,若使用聚丙烯作为载体聚合物,则该熔融母料在以上所述条件下通常会需要约20秒钟才会凝固。鉴于以上情况,本发明的结晶速度是一个独特的改善,提高了可以用来生产该树脂母料的效率。
如以上所说明的,该载体聚合物的峰值熔融温度较好不高于比该树脂的R&B软化点高约20℃,以便利该载体聚合物与该树脂的混合。虽然不想受理论约束,但如果该载体聚合物的峰值熔融温度太高,则该树脂的熔体粘度将会太低而无法在其峰值熔融温度有效地与该载体聚合物混合。应当注意的是,如果该载体聚合物的峰值熔融温度低于一种树脂的R&B软化点,则该载体聚合物通常在该树脂的R&B软化点有足以允许混合的粘度。然而,如载体聚合物的峰值熔融温度太低,则该母料可能不会足够快地结晶,从而该母料在切片期间是粘的,因此切片是困难的。
考虑到载体聚合物的峰值熔融温度较好不高于该树脂的R&B软化点以上约20℃,该载体聚合物用以下讨论的DSC测定的峰值熔融温度较好低于约150℃、更好低于约140℃、最好低于约135℃,且较好至少约90℃、更好至少约100℃、最好至少约120℃,其范围较好约120~150℃、更好约120~140℃、最好约120~135℃。这些范围依据的基准是,塑料用途上较好利用的树脂最典型地有低于约140℃的R&B软化点。
如以上所指出的,峰值熔融温度是用差示扫描量热法(DSC)测定的。具体地说,利用一台有DuPont Thermal Analyst TA 2000的DuPont DSC 2910差示扫描量热计组件进行测定的。此外,温度是用一种铟标准校准的。该仪器及其一般操作详见TA仪器公司(美国特拉华州纽卡斯尔)1993年出版的《DSC 2910操作员手册》,其公开内容全文列为本文参考文献。
为了得到每个峰值熔融温度测定值,把约10mg±5mg的样品置于一台Perkin-Elmer AM-2 Autobalance的铝样品盘上。以20℃/分钟的加热速度从室温(约20℃)到约200℃进行DSC扫描。热流(毫卡/秒)对温度作图。取该样品的峰值熔点作为吸热峰的最大值。例如,在该扫描包括许多峰的情况下,峰值熔融温度会用该扫描的最高温度峰来确定。
关于载体聚合物的熔体指数(MI),MI是与该聚合物的分子量(MW)成反比的。如以下所讨论的,该载体聚合物的MI是在各相反特征之间平衡的。
对于使该载体聚合物与该树脂混合以形成该母料来说,低MI一般是理想的,因为所得到的共混物将具有高熔体弹性或熔体强度,使得更易于把熔融共混物转化成切片形式。然而,如果MI太低(MW太高),则当用该母料制作一种聚合物共混物时该载体聚合物与该共混聚合物混合就会变得更困难。该载体聚合物的有效性取决于该载体聚合物在整个最终聚合物共混物中充分和微细分散的分布的达到。作为结果,该载体聚合物的有效性取决于该载体聚合物在母料中分布的程度,加之该母料在整个聚合物共混物中分布时该载体聚合物的有效性。例如,在薄膜用途上,若该母料在该共混聚合物中的分布不充分,则所得到的薄膜可能有光雾。记住这一点,不相似聚合物的兼容性是随MW降低而增大的,结果,可能较好的是,该载体聚合物的MI在某一数值以上以促进在最终聚合物共混物中的良好兼容性。
高MI一般是理想的,既有利于该树脂与载体聚合物混合以制造母料,也有利于促进载体聚合物与该共混聚合物在最终聚合物共混物中的更有效混合。有较高MI(较低MW和较高流动性)的载体聚合物是理想的,因为较低的MW和较高的流动性便利该载体聚合物在整个共混聚合物中分布成更微细和数目更多的畴,使得该载体聚合物可以混溶于该共混聚合物中。然而,如果MI太高,则熔体流动性可能会过高,而且该母料的熔体强度将会不足以进行有效地切片和/或不足以促进该母料与该共混聚合物高效率地混合成最终聚合物共混物。
如以上所说明的,该载体聚合物较好能导致一种会以快速度结晶的母料,即使当该载体聚合物以低浓度存在于该母料中时也如此。快结晶速度确保该母料组合物在切片期间不发粘以便利加工。因此,该载体聚合物的一个较好目的是使那些本来会需要一段显著时间才凝固的、包括树脂的母料发生结晶。具体地说,该母料较好在离开挤出机少数几秒内凝固,以使该母料能用切片机切片,或防止当利用模头面切片时切片附聚成团。例如,在包含70%重量树脂和30%重量按照本发明载体聚合物的母料中,该母料可能需要约1~2秒钟就足以凝固,而有本发明范围之外的载体聚合物例如以聚丙烯均聚物为主的载体聚合物的70%重量树脂母料可能需要10~30秒钟才足以凝固。
一种或多种载体聚合物可以由符合以上(1)~(3)条中至少一条的任何聚合物组成,例如均聚物或有任何数目的不同单体的共聚物。因此,伯和仲载体聚合物可以是符合以上三个特征中至少一个的均聚物或有任何数目的不同单体的共聚物。按照本发明的载体聚合物的实例包括聚-1-丁烯、聚乙烯、丁烯-乙烯共聚物、丙烯共聚物例如丙烯-乙烯无规共聚物、及其共混物。较好的聚乙烯包括HDPE、LDPE和LLDPE。
关于伯载体聚合物和仲载体聚合物,一种较好伯载体聚合物的实例是LLDPE,尽管可以使用HDPE和LDPE,而且有良好效果。考虑到仲载体聚合物是根据与该共混聚合物的兼容性来选择的,一种较好仲载体聚合物的实例当该共混聚合物是聚丙烯时是丙烯-乙烯无规共聚物。
在LLDPE中,用于生成该聚合物的单体进料包括乙烯和至少一种其它单体物种,较好是1-烯烃、或多种1-烯烃的混合物。这些1-烯烃较好主要是1-丁烯、1-己烯、或1-辛烯。该聚合以线型方式进行,就如同HDPE那样。然而,由于1-烯烃是与乙烯聚合的,因而有许多部位有从该线型分子上粘下来的短烷基支链。这种支链,当使用1-丁烯、1-己烯、或1-辛烯时,分别是乙基链、丁基链、或己基链。有众多类型的LLDPE产品,它们可以通过用来制作该聚合物的1-烯烃的类型和水平、该1-烯烃如何均匀地或不均匀地在各聚合物链之间分配、以及该聚合物的分子量性质来区分。总而言之,LLDPE是一种如同HDPE一样的线型聚合物,只是HDPE是只从乙烯制成的,而LLDPE是从乙烯与某数量的另一种单体、较好是一种1-烯烃的混合物制成的。
LLDPE之所以是该母料的较好载体聚合物,是由于它能与树脂混合,而且由于如以下所讨论的它对最终产品的影响例如最终产品的清晰度。关于这一点,LLDPE是相对惰性的,对最终产品影响不大。LLDPE之所以较好也是由于可以改变共聚用单体含量来改变聚合物的性能。
本发明的LLDPE的密度较好为约0.87~0.93g/cm3、更好约0.890~0.925g/cm3、最好约0.910~0.920g/cm3。本发明的LLDPE较好有以上第(2)条中所讨论的MI值。作为一个实例,含有高水平树脂的母料可以用MI为1.0dg/分钟的LLDPE高效率地制作。然而,当使用含有MI为1.0dg/分钟的LLDPE的母料来改性随后转化成取向聚丙烯薄膜用聚丙烯时,由于有来自母料的MI为1.0dg/分钟的LLDPE的存在,该取向薄膜显示出较高的光雾值。反之,当该母料中MI为1.0dg/分钟的LLDPE代之以MI为6.0dg/分钟的流延薄膜级LLDPE时,该母料可以高效率地制作,而且光学性能得到改善。可疑的是,本发明用最佳LLDPE较好有狭窄分子量分布(MWD),而且较高流量流延薄膜级LLDPE是这种类型聚合物的代表性实例。
LLDPE的实例包括“Dowlex 2035”和“Dow Engage 8100”LLDPE,可购自道化学公司(密歇根州米德兰);“Montell 12C01”LLDPE,可购自Montell公司(特拉华州威尔明顿);“DSM 1016LF”和“DSM 1016”LLDPE,可购自DSM公司(荷兰赫伦)。“Dow Engage8100”LLDPE是一种有高水平1-辛烯共聚用单体、给出非常低结晶性、非常低密度、和低模量的LLDPE。该产品是用一种金属茂催化剂制作的,认为这能给出新型分子量性能和与1-辛烯在聚合物产品中各链之间如何分布有关的新性能,该金属茂催化剂给出了比老一代催化剂更均匀的分布。
在HDPE中,乙烯是以线型方式加成的,即把加成到增长聚合物的尾上,因此,所得到的聚合物链是一种直线型分子。由于该聚合物是结构上非常线型和均匀的,因而它会容易地结晶,结果,HDPE与其它类型聚乙烯相比,有更高的结晶性水平、更高的劲度、和更高的密度。HDPE通常有至少约0.935g/cm3的密度。
HDPE往往不像LLDPE那样理想,因为最终产品往往蒙受由于从HDPE衍生的聚乙烯结晶性而引起的光雾困扰。然而,添加低水平HDPE可以提高最终产品的劲度。具体地说,向一种共混聚合物例如聚丙烯中添加低水平(例如至少约1%重量)HDPE,当该HDPE通过母料与共混聚合物的有效混合而充分分散到该共混聚合物中时,会加速该共混聚合物的结晶速度。显然,在快速冷却条件下,HDPE与该共混聚合物相比核化得更快,而且当HDPE开始结晶时它起到该共混聚合物随后结晶的一种成核剂的作用,如1996年3月20日提交的、题为“供聚烯烃应用的母料配方”的Klosiewicz美国专利申请No.08/618,756中所讨论的,其公开内容全文列为本文参考文献。
HDPE的密度较好是至少约0.935g/cm3、更好是至少约0.950g/cm3、最好是至少约0.960g/cm3,其范围较好是约0.935~0.970g/cm3、更好是约0.950~0.965g/cm3、最好是约0.960~0.965g/cm3。在这一方面,最高的密度显示出最快和最完全的结晶行为。HDPE的%结晶性随着密度提高而提高,因此,密度是HDPE引发结晶的能力的一种粗量度。
HDPE的一个实例是“Alathon M6580”HDPE,可购自EquistarChemicals公司(得克萨斯州休斯顿)。本发明中使用的另一种有效HDPE是“Alathon H6611”HDPE,也可购自Equistar Chemicals公司,该HDPE的MI为11.0dg/分钟、密度为0.965g/cm3。
在LDPE中,聚合物是支化的。在乙烯聚合反应中,增长聚合物始于一种线型分子,但在聚合工艺期间,在该聚合物增长在该分子上发生“反咬”(bite-back)的情况下,活性自由基便终止了。在这种反咬反应中,该末端从该分子上夺取一个氢原子,使得该末端变成非反应性的,而且该部位进一步回到那一条被夺取了氢原子的链上,而该链又变成一种能在该部位上加成乙烯和增长的活性自由基。作为结果,该聚合物是支化的,聚合物增长以线型方式发生直至该反咬反应,此后,该聚合物增长在进一步回到该聚合物链上形成的支化部位上进行。由于该聚合物并非完美地线型的,因而,该LDPE的结晶性、密度、和劲度低于HDPE中的相应性能。
LDPE预期有类似于本发明中LLDPE的功能,因此,预期LDPE会对最终产品产生微不足道的影响。然而,LDPE是更难以加工的,因为它并没有显示出与LLDPE相同的流变学。具体地说,LDPE可供利用的分子量、熔点、和密度等级的范围不像LLDPE那样宽广。
LDPE的一个实例是“Chevron PE1017”LDPE,0.917g/cm3级,MI为7.0dg/分钟,可购自Chevron化学公司(得克萨斯州休斯顿)。
如以上所说明的,该载体聚合物可以包括为改善该母料与该共混聚合物的总体兼容性而选择的仲载体聚合物。例如,当聚丙烯是该共混聚合物时,一种较好的仲聚合物的一个实例是丙烯-乙烯无规共聚物。这样的丙烯-乙烯无规共聚物有利于母料与聚丙烯的兼容性。例如,丙烯-乙烯无规共聚物可以是一种按照ASTM D-1505在23℃测定时密度为约0.88~0.91g/cm3和按照ASTM D-1238(条件为230℃和2.16kg)测定时MI为约2~15dg/分钟的全同立构丙烯-乙烯无规共聚物。该丙烯-乙烯无规共聚物的乙烯含量较好为约1.5~8%重量、更好为约2~5%重量、最好为约2.5~4.5%重量。应当说明的是,增加乙烯含量会使该共聚物的熔点降低。结果,丙烯-乙烯无规共聚物可以像聚乙烯那样熔融,从而有利于与该树脂混合;而且还可以与聚丙烯兼容,从而有利于含有母料的丙烯-乙烯无规共聚物与聚丙烯混合。该丙烯-乙烯无规共聚物可以通过采用齐格勒-纳塔催化剂例如TiCl3来合成。
丙烯-乙烯无规共聚物的实例包括“Solvay KB 4415”共聚物,是一种含有2%重量乙烯即2%重量C2的丙烯-乙烯无规共聚物,可购自Solvay聚合物公司(得克萨斯州休斯顿);和“Fina 7425”共聚物,是一种含有3%重量乙烯即3%重量C2的丙烯-乙烯无规共聚物,可购自Fina石油与化学公司(得克萨斯州达拉斯)。“Solvay KB 4415”丙烯-乙烯无规共聚物与“Fina 7425”丙烯-乙烯无规共聚物之间乙烯含量的这种差异,相当于“Fina 7425”丙烯-乙烯无规共聚物的峰值熔点为145℃,比“Solvay KB 4415”丙烯-乙烯无规共聚物的峰值熔点低约10℃。丙烯-乙烯无规共聚物的另一个实例是含有4.5%重量乙烯即4.5%重量C2、熔点为134℃、可购自Fina石油与化学公司(得克萨斯州达拉斯)的“Fina 8473”。
例如,母料中的LLDPE当用丙烯-乙烯无规共聚物代替时其数量可以减少一半,同时仍保持配混效率。作为结果,母料中的LLDPE含量进一步降低了。因此,三成分母料(例如树脂、LLDPE、和丙烯-乙烯无规共聚物)往往是比二成分母料(例如树脂和LLDPE)更好的改性性。
当该母料要添加到聚丙烯共混聚合物中时,与树脂组合的载体聚合物较好是至少与聚丙烯半兼容的。关于这一点,该载体聚合物较好是一种聚烯烃、更好是一种α-聚烯烃、最好是一种从乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、及其混合物衍生的直链状α-聚烯烃。当与聚丙烯组合时,该载体聚合物较好在与聚丙烯混合时不形成分离相。换言之,该载体聚合物较好至少形成与聚丙烯的半兼容共混物或准均相混合物。关于这一点,当与聚丙烯共混聚合物组合时,该载体聚合物较好有如以上所讨论的氢键指数和溶度参数。
如以上所讨论的,大多数聚丙烯均聚物有大约165℃的峰值熔融温度。聚丙烯的高峰值熔融温度使得难以将聚丙烯均聚物与大多数树脂混合。进而,聚丙烯均聚物的结晶性能使切片变得困难。然而,聚丙烯均聚物可以在本发明的母料中用来作为仲载体聚合物,只要不显著影响伯载体聚合物的效果即可。然而,由于加工困难,该载体聚合物较好是一种非聚丙烯聚合物。因此,该母料可以基本上不由聚丙烯均聚物组成,而且可以不由聚丙烯均聚物组成。
此外,该母料可以包括实质上任何一种其它成分或添加剂。添加剂的实例包括稳定剂、滑动添加剂、着色剂、和成核剂。然而,这些进一步的成分或添加剂较好是以不显著妨碍能使树脂与该载体聚合物(可能还有仲载体聚合物)加工成母料的效率的水平存在。
这些母料成分较好利用干共混、挤塑混合、熔体共混和切片等技术密切组合。在一种较好实施方案中,该母料是通过使这些母料成分熔体共混和切片而以切片形式提供的。这些母料成分可以利用挤塑机或连续混合机、较好是挤塑机进行配混。
为便利良好混合,本发明的初始混合较好在该树脂的R&B软化点附近的温度进行。较好的是,该初始混合在该树脂的R&B软化点的约20℃范围内、更好的是在该树脂的R&B软化点的约10℃范围内某一温度进行。进而,该初始混合温度较好是在该载体聚合物的峰值熔融温度的约20℃范围内。关于这一点,该初始混合温度是特别重要的,因为一旦该树脂与该载体聚合物开始混合,该载体聚合物的粘度就会下降,因而在初始混合之后混合变得更容易。
这些初始混合温度有利于良好混合,因为该载体聚合物与该树脂的粘度是彼此接近的。在混合期间,该树脂的布洛克菲尔德粘度较好大于约200泊、更好大于约2000泊,范围较好为约200~10,000泊、更好为约500~6000泊。在本申请中,布洛克菲尔德粘度是用一台由布洛克菲尔德工程实验室(马萨诸塞州斯妥顿)供应的Model DV-II粘度计和Thermosel加热装置,使用一个能将粘度测定保持在中间量程上的速度并采用7号心轴,按照ASTM D-6267测定的。该载体聚合物的熔体粘度,当该载体聚合物处于该载体聚合物峰值熔融温度以上10℃的熔融状态下以1000s-1的剪切速度测定时,典型地大于约1000泊、更典型地是约10,000~100,000泊。聚合物熔体粘度可以用一台仪器,例如一台可购自Goettfert公司(南卡罗莱纳州洛克希尔)的毛细管剪切流变计测定。因此,熔融载体聚合物的粘度与该树脂在该载体聚合物峰值熔融温度以上10℃的粘度之比,较好低于约20∶1、更好低于约10∶1。
本发明的挤塑工艺可以按照Bossaert美国专利No.5,213,744中所述的挤塑工艺实施,该专利的公开内容全文列为本文参考文献。然而,也应当说明的是,螺杆构型较好严格得足以促进在该挤塑机中的高度混合。具体地说,该挤塑机较好在沿该挤塑机长度的约10~30%部位有交叉捏合元件,而且在这些交叉捏合元件前方较好有回流输送元件例如逆向螺距元件,从而使物料能在这些交叉捏合元件所在的强力混合段滞留较长的时段。因此,该混合较好以在约50~1000秒-1范围内、更好以在约100~500秒-1范围内的剪切速度进行。一台配混挤塑机中混合期间的剪切速度取决于该挤塑机中混合元件的几何形状以及加工期间该挤塑机螺杆的转速(rpm)。
在这种类型的配混设备中,大量的熔融能和混合能来自于马达传递给挤塑机螺杆的机械能。随着增大马达速度,有更大量的机械能输入该物料中,提高了混合程度并提高了熔体温度。物料向该挤塑机中进料的速度可以用一台俄歇螺杆加料器控制。挤塑机产出等于各组分进料到该挤塑机进料喉的速度。对于该挤塑机的任何物料进料速度来说,在一给定进料速度下,提高挤塑机速度就会提高每磅配混料的比混合能。这种技术用来达到一种共混物的所希望匀化水平,或控制配混后的最终熔体温度。含有高负荷树脂的母料配混时一个重要的问题是,这些物料配混和匀化所需要的比能量可能会如此之高,以致使熔体温度提高到一个该熔体粘度太低而无法进行配混产品高效率切片的水平。结果,一些聚合物会比另一些聚合物容易得多地配混到有高负荷树脂的母料中。
由于本发明涉及较易于混合的树脂与载体聚合物的组合,因而本发明母料组合物匀化所需要的机械能并不很多。关于这一点,按照本发明,混合到一种目视均匀状态即实质上均匀的状态所需要的配混能量较好低于约200瓦-小时/磅、更好低于约100瓦-小时/磅、最好低于约70瓦-小时/磅,其范围为约40~200瓦-小时/磅、更好约40~100瓦-小时/磅、最好约40~70瓦-小时/磅。
可以用来配混该母料的挤塑机的实例包括双螺杆挤塑机,例如可购自Davis-Standard公司(康涅狄格州波卡塔克)的Davis-Standard32mm“D-Tex”双螺杆挤塑机,和可购自Warner-Pfleiderer公司(新泽西州拉姆谢)的双螺杆挤塑机。
本发明的一个显著优点是该母料可以快速配混。例如,一台配备以425rpm运行的250马力马达的69mm双螺杆挤塑机可以有约1200~2000磅/小时的额定产出,因所加工的物料而异。典型地说,制造高树脂负荷母料的产出速度会低于这一范围,因为当配混期间粘度严重不匹配而需要高度混合才能达到匀化时难以使聚合物与树脂共混。关于这一点,本发明的母料制造工艺可以在挤塑机和切片机的机械极限进行。本发明的这个优点是特别重要的,因为本发明范围以外的高树脂含量母料组合物一般无法在挤塑机和切片机的机械极限加工。已知的高树脂含量母料组合物要么无法足够快地在挤塑机中混合,要么不能足够快地结晶,使得切片让该工艺变慢。
配混产品通常用一台线材型切片机、水下切片机、或水环式切片机切片。
在线材切片机中,该熔融母料以线材形式离开挤塑机进入一种冷却浴中。离开该冷却浴之后,母料线材进入一台切机。该切机可以包括一个金属唇,用来悬挂该母料线材的一端,直至这一端被一把转刀切掉。
在水下切片机中,挤塑物经由处于水下的模面上各小孔出来。用刀口紧贴模面的旋转刀片切掉挤出物小粒或“滴”。关于这一点,让冷却水通过冷却室循环,冷却室把模面和刀片封闭起来,使得水在模面和刀片上流动。
在水环式切片机中,挤出物经由挤出机圆模板上各模孔出来。用刀口紧贴模面的旋转刀片切掉挤出物小粒或“滴”。用刀片把熔融挤出物“滴”甩到沿着圆模板圆周向下流动的圆筒状水帘中。当挤出物碰到该水时,表面就冷却而形成切片,这些切片随着向下流到一个筛网分离器而进一步冷却,在此使大部分水与切片分离。一种较好的水环式切片机是“WRP-12V”水环式切片机,可购自Berringer Division公司(马萨诸塞州马布尔黑德)。切片期间,切刀速度较好大于约2000rpm、更好约3000rpm。在较慢速度下,含有高水平树脂的挤出物倾向于比刀片以较高速度旋转时更多地粘到刀片上。模孔的数目典型地是以提供约10~40(磅/小时-模孔)的挤出速度来规定的,模孔直径典型地是约0.100英寸,除非为适合所加工材料的流变学而缩小或放大尺寸。
由于切片的切割过程,一旦该熔融母料组合物成形为切片形状,该母料组合物较好如以上第(3)条中讨论的那样足够快地凝固,这样,切片就不会附聚成团。
切片之后,这些切片可以进行干燥。例如,可以让这些切片脱水,诸如让切片从筛网上通过、然后进一步干燥。尽管可以用其它干燥机进一步干燥,但离心式干燥机既常用于水环式切片设备也常用于水下切片设备。在立式离心干燥机中,切片滞留于干燥机筛网内,而水经由筛网脱出。离心干燥机通常包括干燥机内表面上有角度的桨叶,这些桨叶当干燥机旋转时撞击切片。因此,离心干燥机对这些切片施加相当大的冲击力,这些切片较好有合理的韧性,以便在干燥机之后依然完好而没有粉碎成小碎片。一些高负荷树脂母料若该母料的聚合物使切片变得非常脆,就难以干燥而不破损。其它聚合物是更容易加工的,因为该切片通过干燥机时变得更有韧性。因此,该母料组合物较好在冷却后显示出充分的韧性,这样,所形成的切片在该母料制作的干燥与包装阶段期间就不会粉碎。
鉴于以上观点,虽然重要的是达到母料挤出物中良好的熔体均匀性,但该挤出物也有必要显示出离开模头时的恰当熔体粘度或熔体强度才能制成良好切片。关于这一点,为了使熔融母料成形为切片形状,例如,如以上讨论的那样在该熔融母料离开模头时将其切断,该熔融母料较好不要太具流动性而无法切片。具体地说,使用熔体指数(或熔体流动速率)低的聚合物提高了熔体粘度和强度,但使树脂与载体聚合物的物理混合变得更困难,而且也会使该配混共混物的流变学变得不适合于形成切片。进而,一旦该熔融母料组合物成形为切片形状,该母料组合物较好能足够快地凝固,以致这些切片不会附聚成团。此外,该母料组合物较好在冷却之后显示出充分韧性,这样,所形成的切片在该母料制作的干燥和包装阶段期间就不会粉碎。
本发明也涉及改性的聚合物共混组合物,是以上所述母料各组分与一种共混聚合物诸如用一台双螺杆挤塑机共混制成的。所得到的母料可以用来制作聚合物共混物,例如聚烯烃共混物。
母料和共混聚合物的粘度有助于确定该母料分布到该共混聚合物中的效率。该共混聚合物的熔体粘度较好不大于该母料在该共混聚合物的峰值熔融温度以上10℃的熔体粘度的10倍。熔体粘度是用一台以上所述的毛细管流变计测定的。
该母料添加于其中的共混聚合物可以是诸如聚丙烯,例如全同立构聚丙烯、或聚乙烯。在粘合剂应用上,该共混聚合物可以是诸如SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、SEBS(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯)、SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)、低结晶度LDPE、乙烯共聚物例如EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)、和低结晶度LLDPE。
用来作为共混聚合物的较好聚丙烯的实例包括“AristechFF020T”聚丙烯均聚物,可购自Aristech化学公司(宾夕法尼亚州匹兹堡);“Borealis HD601F”聚丙烯均聚物,可购自Borealis公司(丹麦哥本哈根);和“Escorene 4292”聚丙烯,可购自Exxon化学公司(得克萨斯州体斯顿)。
在薄膜应用上,该母料较好以约2~30%重量、更好以约4~20%重量、最好以5~15%重量添加到该聚合物共混物中。在粘合剂应用上,该母料较好以约12.5~75%重量、更好以约25~62.5%重量、最好以约37.5~62.5%重量添加到该聚合物共混物中。
该树脂较好以约2~25%重量、更好以约3~20%重量、最好以约4~15%重量结合到该聚合物共混物中。在流延聚丙烯薄膜中,树脂较好以约3~8%重量添加到该聚合物共混物中。在取向聚丙烯薄膜中,树脂较好以约3~20%重量添加到该聚合物共混物中,因所希望的性能而异。在粘合剂中,树脂较好以约10~60%重量、更好以约20~50%重量、最好以约30~50%重量结合到该聚合物共混物中。
在薄膜应用上,该载体聚合物较好以低于约5%重量、更好以低于约3%重量、最好以低于约2%重量的水平结合到该聚合物共混物中。
然后,可以用该聚合物共混物来形成最终产品或成品。该成品可以从显示出提高机械性能和光学性能的、含有树脂的一系列聚合物共混组合物制造。该共混物可以通过在生产最终产品的挤塑期间使该母料与该共混聚合物混合而直接转化成最终产品或成品。成品的实例包括薄膜、纤维、模塑物品、和粘合剂。例如,该成品可以是一种取向的聚丙烯薄膜。
如以上所讨论的,向共混聚合物中添加树脂母料导致最终产品性能改良。在薄膜应用上,这些改良的性能包括提高光泽、减少光雾、增大劲度、改善阻透性能、改善取向期间的加工、和改善收缩性能。
光雾和光泽等光学性能是非常依赖于薄膜厚度、薄膜加工程序、聚合物结晶特征、和不可兼容或部分可兼容添加剂的存在的。一般来说,本发明的薄膜较好显示出光泽值等于或大于不用树脂母料制造的薄膜的数值,其光泽值典型地大于约80%、更好大于约90%、最好大于约95%。
类似地,薄膜光雾取决于许多因素。该薄膜利用一台由Byk-Gardner公司(马里兰州哥伦比亚)制造的Haze-Gard测试仪测定的光雾较好为约5%、更好小于3%、最好小于约1.5%。预料使用聚乙烯作为聚丙烯薄膜生产用母料中的载体聚合物会提高光雾。然而,意外地发现的是,若通过达到该母料中至少约75%重量树脂的水平来最大限度降低该母料中聚乙烯的水平,则过多光雾不是一个问题。
薄膜劲度非常依赖于用来制造该薄膜的聚合物类型和工艺。在一种用途上,本发明母料可以用来改性取向聚丙烯(OPP)薄膜,在这种情况下,该薄膜的拉伸模量较好为约250~500psi、更好为约300~500psi、最好为约350~500psi。
这些OPP薄膜按照ASTM E96测定的湿气渗透率(透潮率)较好为小于约4.5(gH2O-密耳/日·m2)、更好为小于约4.0(gH2O-密耳/日·m2)、最好为小于约3.0(gH2O-密耳/日·m2)。
关于除光学品质以外的特征,与聚丙烯相反,在母料中使用LLDPE没有显著影响聚丙烯物品的特征。由于LLDPE与聚丙烯相比没有显著改变最终物品的性能,因而LLDPE是一种较好的聚丙烯物品用聚乙烯。预料LDPE也不会显著影响聚丙烯物品的特征。
与添加LLDPE和LDPE成鲜明对照,在该物品挤塑之前向聚丙烯均聚物中添加含有HDPE和树脂的母料,导致最终物品有改性的特征。例如,低水平树脂和HDPE的添加使聚丙烯共混物的拉伸模量值提高到比聚丙烯本身的数值高15%~70%。更典型地是,这种改性达到20%~50%的提高。这种类型配方的主要但非排他的用在于流延薄膜,其中,较高的劲度是理想的品质。
本发明将借助于随后的实施例作进一步说明。但这些实施例是非限制性的而且不限制本发明的范围。
除非另有说明,否则这些实施例中出现的百分率、份等均以重量计。
实施例1和比较例1
本实施例涉及由树脂和聚乙烯形成的母料,而本比较例涉及由树脂和聚丙烯形成的母料。本实施例显示,本发明的母料可以用线材切片来制作,其效率类似于或优于由45%重量树脂和55%重量聚丙烯形成的比较例的母料。
实施例1的母料组成为78%重量“Res A-2468TM”树脂,即一种可购自Hercules公司(特拉华州威尔明顿)的加氢DCPD树脂,和22%重量“DSM 1016”LLDPE,可购自DSM公司(荷兰赫伦)。实施例1是用一台32mm Davis-Standard“D-Tex”双螺杆挤塑机配混的,该机器的L/D比(螺杆长度与螺杆直径之比)为36/1和15马力马达,可购自Davis-Standard公司(康涅狄格州波卡塔克)。螺杆构型是非常严密的,以促进在该挤塑机中的高度混合。具体地说,这是通过如下完成的:利用螺杆设计上的捏合元件以及这些捏合元件前方的回流输送元件,使物料能在这些捏合块所在的强力混合段中滞留更长的时段。
该树脂和LLDPE是以树脂速率为55磅/小时、LLDPE速率为约15磅/小时添加到该挤塑机中的。各组分都是从制造商那里收到的货物原样使用的,树脂和聚合物是用一台Maguire Products公司(宾夕法尼亚州阿斯顿)制造的Model 222秤式共混机连续配料和干混的。共混物[树脂+载体聚合物]用一台由Maguire Products公司(宾夕法尼亚州阿斯顿)制造的Model MSF螺旋式配量计以约70磅/小时的标称速率计量到该配混挤塑机的进料喉中。该物料用250°F~280°F范围内的挤塑机机筒温度挤塑。熔融共混物经由一个有(4个)0.100英寸直径小孔的模头以320rpm挤塑机速度挤出。该熔体的温度实测为约300°F,且该模头压力低,低于100psi。该熔体挤塑成4根线材,在一个10英尺长水浴中冷却,然后用一台3″线材切片机切片,切片机可购自Wayne Machine and Die公司(新泽西州托托瓦)。
结果表明,用不到10英尺冷却浴长度把该线材冷却到容易切片的固态,便以70磅/小时的非常良好速率高效率地生产均匀透明的切片。利用更长的冷却浴以更快的牵引速度提供相同的冷却时间,就能以更高的速率配混该母料。因此,把55磅/小时的树脂配混成母料形式。
比较例1涉及用与实施例1中相同的Davis-Standard双螺杆挤塑机和辅助设备制作的、在55%重量可购自Montell Polymers公司(特拉华州威尔明顿)的“Montell PDC 1120”聚丙烯中有45%重量“Res A-2468TM”树脂的母料。该树脂的进料速率是27磅/小时,而该聚丙烯的进料速率是33磅/小时。在这个比较例中,挤塑机机筒温度设定在350°F~360°F才能容纳更高熔点的聚丙烯。该共混物是用325rpm挤塑机速度配混的,最终熔体温度是约380°F、模头压力为约100psi。使用与实施例1中一样的10英尺冷却浴,所不同的是,在比较例1中,该线材两次通过该水浴,以提供除额外10英尺空气中冷却长度外的额外5英尺水中冷却长度。使用与实施例1中使用的相同设备,只能以比实施例1所需要的多约50%的冷却时间、以60磅/小时制作比较例1的母料。比较例1的冷却时间是通过使挤塑机到切片机的线材长度相对于实施例1而言增加50%来增加的。因此,树脂配混的速率是27磅/小时,或实施例1速率的大约一半。当比较例1的母料组合物以更快的速率挤塑时,该线材仍然是软的和能伸长的,不好切割,而且会阻塞切片机。在50%重量树脂水平时,该线材凝固得甚至更慢。
鉴于以上情况,本发明的母料可以用线材切片来制作,其效率类似或优于由45%重量树脂和55%重量聚丙烯形成的可比母料。
实施例2~8
这些实施例涉及包括可购自Hercules公司(特拉华州威尔明顿)的“Res A-2468TM”树脂的母料。该母料也包括聚乙烯和/或丙烯-乙烯无规共聚物。
在这些实施例中,“Res A-2468TM”树脂,即一种加氢的DCPD树脂,是以80%重量水平与是另一种聚合物的其余部分配混的。另一种聚合物是LLDPE、丙烯-乙烯无规共聚物、或LLDPE与丙烯-乙烯无规共聚物的一种组合,如以下表1中所列出的。
在表1中,“Montell 12C01”是一种MI为1.0dg/分钟的LLDPE,可购自Equistar Chemicals公司(得克萨斯州休斯敦)。“Dowlex 2035”是一种MI为6.0dg/分钟的LLDPE,可购自密歇根州米德兰的道化学公司。“Solvay KB 4415”是一种含有2%重量乙烯即2%重量C2的丙烯-乙烯无规共聚物,可购自Solvay Polymers公司(得克萨斯州休斯敦)。“Fina 7425”是一种含有3%重量乙烯即3%(重量)C2的丙烯-乙烯无规共聚物,可购自Fina石油与化学公司(得克萨斯州达拉斯)。“Solvay KB 4415”丙烯-乙烯无规共聚物与“Fina 7425”丙烯-乙烯无规共聚物之间乙烯含量的差异意味着“Fina 7425”丙烯-乙烯无规共聚物的峰值熔点为145℃,比“Solvay KB 4415”丙烯-乙烯无规共聚物的峰值熔点低约10℃。
表1
实施例 | 聚乙烯 | 丙烯-乙烯共聚物 | PP类型 |
2 | 20%重量“Montell 12C01” | ||
3 | 20%重量“Dowlex 2035” | ||
4 | 12%重量“Dowlex 2035” | 8%重量“Solvay KB 4415” | 2%C2 |
5 | 12%重量“Dowlex 2035” | 8%重量“Fina 7425” | 3%C2 |
6 | 14%重量“Dowlex 2035” | 6%重量“Fina 7425” | 3%C2 |
7 | 20%重量“Solvay KB 4415” | 2%C2 | |
8 | 20%重量“Fina 7425” | 3%C2 |
把树脂和载体聚合物送入一台如实施例1中所述的Davis-Standard 32mm“D-Tex”同向旋转双螺杆挤塑机中,从这些组合物制作母料切片。树脂和载体聚合物进入该挤塑机中的速率可以从以下表2中的配方计算。例如,在实施例2中,总进料速率是82磅/小时,这意味着为了制作80%重量树脂和20%重量聚乙烯母料,该树脂以约66磅/小时的速率、该聚乙烯以约16磅/小时的速率添加到该挤塑机中配混成该共混物。使用与实施例1中相同的配混设备。[树脂+载体聚合物]共混物利用一台实施例1中那样的Maguire Model 222秤式共混机以正确的比例混合,这种共混物向挤塑机中进料的速率用一台Maguire螺旋喂料机经由一台挤塑机和一台水环式切片机像以下所述那样控制。
该Davis-Standard 32mm“D-Tex”双螺杆挤塑机有一个水环式切片机模头,模头上有4个0.100英寸直径小孔。该挤塑机的L/D比(螺杆长度与螺杆直径之比)为36/1。该螺杆构型非常严密,以促进该挤塑机中的高度混合。具体地说,这里通过利用该螺杆设计上的捏合元件以及这些捏合元件前方的回流输送元件使物料在这些捏合块所在的强力混合段中滞留更长的时段来完成的。
该挤塑机有11个机筒温度区,设定到下列温度:Z1=120°F,Z2=230°F,Z3=320°F,Z4=320°F,Z5=300°F,Z6=285°F,Z7=275°F,Z8=225°F,Z9=225°F,Z10=225°F,和Z11=225°F。该挤塑机也有下列温度设定点:适配器=300°F,模头(顶)=335°F,和模头(底)=300°F。
这些实施例中每一个的挤塑机速度都像以下表2中所列的那样设定。关于这一点,将挤塑速度设定在使这些物料配混成一种均匀状态所需要的最低实用速度,以使最终熔体温度最低化和使熔体粘度最大化。应当说明的是,熔体粘度非常低的物料是难以用水环式切片机切片的。如同从表2中看到的,进料速率即挤塑机速度,对于这些实例中大多数来说,都保持在约80磅/小时。在实施例6中,通过了该干燥机的切片略显太脆,因而使进料速率提高约20%,以使切片规模增大20%,这又会使切片在干燥机中稍显温暖和有稍低的脆性。
配混产物用一台“WRP-12V”水环式切片机切片,该机器可购自Berringer Division公司(马萨诸塞州马布尔黑德)。挤出物经由4个模头孔挤出(即,这些实施例中大多数的速率为约20磅/小时/孔),用2个刀刃紧贴模面的旋转刀片切掉挤出物的小不点或“滴”。切刀速度保持在约3000rpm的最大速度。切片在一股流动的水中冷却,然后用筛网水分离接着离心干燥的组合脱水。该切片机的干燥器部分是用Berringer公司供给的标准条件操作的。
如表2中所示,对于可以制成切片产品的实施例全都测定了切片的规模。在表2中,颗粒(prills)系指可能通过微粒附聚形成的球形微粒或圆形小球。在切刀转速为3000rpm的80磅/小时挤塑产出下,40个切片/克的切片尺寸表明4个模孔全都开通。实施例3和6的切片规模较小,因为4个模孔中有一个是封闭的。
表2
实施例 | 进料器设定 | 速率(磅/小时) | 切刀速度(rpm) | 挤塑机速度(rpm) | 马达负荷(%) | 模头压力(psi) | 切片规模(个切片/g) | 切片品质 |
2 | 25 | 82 | 3000 | 225 | 73 | 210 | 40 | 良好 |
3 | 25 | 82 | 3000 | 180 | 75 | 140 | 30 | 良好 |
4 | 25 | 81 | 3000 | 225 | 71 | 360 | - | 不良 |
5 | 25 | 82 | 3000 | 180 | 70 | 200 | 41 | 良好 |
6 | 32 | 100 | 3000 | 210 | 75 | 230 | 32 | 良好 |
7 | 25 | 79 | 3000 | 260 | 69 | 200 | - | 不良 |
8 | 25 | 83 | 3000 | 215 | 71 | 190 | - | 不良 |
以下表3描述了从Berringer切片机收集的材料。在其中若干实例中,母料挤出物的特征对于制作切片来说是不能令人满意的,而且由于这个理由,无法制作有恰当切片外观的可接受母料产品,如同在表3中看到的。
表3
实施例 | 切片外观和品质 | 可加工性 |
2 | 圆形薄板样切片,透明,40个切片/g;无附聚物,有一些多个联片。切片非常良好。 | 优异 |
3 | 圆形、透明、料丸状切片,30个切片/g;比实施例6厚30%;无附聚物,无多个联片,无破损,有少许微细粉末。切片优异。 | 优异 |
4 | 一部分材料是有光雾状外观的切片;很多附聚颗粒,粒度为1/4″~1/2″,有许多小破损材料。切片不良。 | 不良 |
5 | 大多数不圆、有光雾、扁平状切片,41个切片/g;少量多个联片、相当大量的破损材料。除破损切片和微细粉末外,是相当良好的切片。 | 良好 |
6 | 小、偏平、圆形、稍有光雾、有规则形状的切片,32个切片/g;切片破损或微细粉末很少。切片品质很好~优异。 | 优异 |
7 | 非常少的材料有切片样形状,相当透明;大多数是粒度为1/4″~1/2″的大型附聚颗粒,也有大量破损粉末。切片很差。 | 很差 |
8 | 大多数不圆、切片样材料,有许多多个联片和附聚物存在,也有拉丝状材料;切片形状非常不规则。 | 尚可 |
从表3中可以看出,含有“Res A-2468TM”树脂和“Solvay KB4415”丙烯-乙烯无规共聚物的母料,作为二成分共混物(实施例7)和与“Dowlex 2035”LLDPE组合(实施例4)时的加工性均劣于用“Fina7425”丙烯-乙烯共聚物代替Solvay共聚物的类似母料(实施例5、6、和8)。“Fina 7425”丙烯-乙烯无规共聚物的较好可加工性是与这种共聚物在熔融树脂本身有较高粘度的较低温度熔融并变成塑料有关的。如以上所讨论的,如果能使各组分的初始混合在较低温度下进行,使得该树脂仍保留高熔体粘度和更具弹性特征,就能更高效率地使该树脂与该载体聚合物匀化。
再次参照表3,由于LLDPE的结晶熔点较低,MI为1.0dg/分钟的“Montell 12C01”LLDPE(实施例2)和MI为6.0dg/分钟的“Dowlex2035”LLDPE(实施例3~6)两者均容易和有效地配混并以80%重量树脂负荷匀化到“Res A-2468TM”树脂中。据观察,使用熔体指数更高的“Dowlex 2035”LLDPE,实际上更容易实现各组分在该挤塑机中的物理混合。然而,所得到的、包括“Dowlex 2035”LLDPE的挤出物有较低的熔体粘度和较小的熔体强度。作为结果,更难以成形为切片,除非像在实施例3中那样通过控制挤塑机温度设定点和通过控制挤塑机速度来控制和最大限度降低最终挤出物的温度。成鲜明对照的是,当“Montell 12C01”LLDPE包括在该母料中时,切片形成步骤是更容易的,因为有“Montell 12C01”LLDPE的配混物的熔体粘度较高(实施例2)。
从这些实施例清楚地看出,当以一种高度有效的方式制备含有高水平树脂的母料时,下列因素是重要的:
(1)该树脂与该载体聚合物的不良匀化导致形成挤出物的大型附聚物或颗粒而不是切片(此外,当需要高熔体温度才能使该载体聚合物与树脂匀化时,由于熔融共混物的熔体强度降低也难以形成良好切片);
(2)降低与该树脂配混的载体聚合物的熔点,使得更容易使该载体聚合物和树脂物理地熔融和混合,因为在该树脂有较高熔体粘度的温度下该载体聚合物发生塑化;和
(3)在相同熔点下,提高该载体聚合物的熔体指数(或熔体流动速率)改善了该载体聚合物可以与该树脂匀化的效率。
具体地说,当在母料中也使用下列载体聚合物时,非常有效地生产了含有80%重量“Res A-2468TM”树脂的母料:
(1)“Montell 12C01”LLDPE;
(2)“Dowlex 2035”LLDPE;
(3)14%重量“Dowlex 2035”LLDPE和6%重量“Fina 7425”丙烯-乙烯无规共聚物(当“Fina 7425”丙烯-乙烯无规共聚物的数量增加且“Dowlex 2035”LLDPE水平降低时,加工变得更困难)。
成鲜明对照的是,使用下列载体聚合物没有制成含有80%重量“ResA-2468TM”树脂的可接受切片母料材料:
(1)“Solvay KB 4415”丙烯-乙烯无规共聚物;和
(2)“Fina 7425”丙烯-乙烯无规共聚物。
总而言之,这些实施例显示,使用LLDPE或与较少量的某些丙烯-乙烯无规共聚物组合的LLDPE,可以高效率地制作含有高水平“Res A-2468TM”树脂的母料。在类似条件下,用聚丙烯均聚物本身或对于很多丙烯-乙烯无规共聚物本身来说,是不可能高效率地制作有良好共混均匀性或良好切片品质的高树脂含量母料的。其困难缘于这些载体聚合物的熔点较高,以及含有低水平丙烯聚合物和“Res A-2468TM”树脂的母料的流变学与结晶特征。
比较例2
本比较例涉及以与实施例2~8中相同的方式制作树脂和聚丙烯均聚物母料,不同之处说明如下。具体地说,本比较例涉及在配混期间从一种聚丙烯均聚物向另一种聚丙烯均聚物的切换。
从80%重量“Res A-2468TM”树脂[可购自特拉华州威尔明顿Hercules公司]和20%重量“Aristech FF020T”聚丙烯均聚物[其MFR(ASTM D-1238,230℃/2.16kg负荷)为2.0dg/分钟,可购自宾夕法尼亚州匹兹堡Aristech化学公司]形成一种母料。配混挤塑机和辅助共混设备与实施例1中相同。在本比较例中,挤塑机机筒温度在挤塑机进料端设定为330°F~340°F以促进物料熔融,但在模头端降低到280°F~300°F以便离开该模头的熔体的温度保持尽可能低以便于切片。
挤塑机设定于310rpm以促进该树脂和载体聚合物的强力混合,[树脂+载体聚合物]共混物以75磅/小时向该挤塑机中进料。与实施例2~8的挤塑机速度比较,需要更高的挤塑机速度才能提供该共混物熔融和匀化所需要的混合能量。所得到的挤出物不能有效地用Berringer切片机切成切片状微粒。相反,形成了大的料团和颗粒,其中一些大到足以部分地阻塞该Berringer切片机的切刀和干燥器马达。
当把进料变成80%重量“Res A-2468TM”树脂和20%重量“Borealis HD 601F”聚丙烯均聚物,即一种可购自丹麦哥本哈根Borealis公司的、MFR(ASTM D-1238,230℃/2.16kg负荷)为8.0dg/分钟的流延薄膜级聚丙烯时,挤出物大敞口模和颗粒的问题迅速消失了。该进料组成是通过用Borealis聚合物取代Maguire共混机进料漏斗中的Aristech聚合物来改变的。然而,包括Borealis聚合物的进料没有产生良好结果,反而产生更细小、无规则、粒状的凝固挤出物碎片,而不是像初始进料那样的大敞口模和颗粒。
该均聚物的高熔点妨碍了该树脂与聚丙烯的有效匀化,即使当使用高挤塑机速度以促进混合时也是如此。然而,当使用有高MFR的“Borealis HD61F”聚丙烯均聚物时,改善了配混期间达到的匀化程度,且该共混物的流变学变得更适合于制作切片。作为结果,归因于匀化不良和挤出物流变学不当的大型附聚物与颗粒问题减少了。然而,这后一种共混物在冷却之后是如此脆和酥,以致该母料切片在干燥和搬运期间容易颗粒化。
鉴于如上所述,无论用“Aristech FF020T”聚丙烯均聚物还是用“Borealis HD601F”,都无法制作含有80%重量“Res A-2468TM”树脂的可接受切片母料材料。
实施例9~12和比较例3
这些实施例涉及从可购自Hercules公司(特拉华州威尔明顿)的“MBG 273TM”形成的母料。这些母料也包括聚乙烯和/或丙烯-乙烯无规共聚物。
在这些实施例中,“MBG 273TM”树脂是以80%重量水平与是另一种聚合物的其余部分配混的。另一种聚合物是LLDPE、丙烯-乙烯无规共聚物、或LLDPE与丙烯-乙烯无规共聚物的组合,如以下表4中所列。
表4
实施例 | 聚乙烯 | 丙烯 | PP类型 |
9 | 20%重量“Montell 12C01” | ||
10 | 20%重量“Dowlex 2035” | ||
11 | 13%重量“Dowlex 2035” | 7%重量“Fina 7425” | 3%C2 |
12 | 20%重量“Fina 7425” | 3%C2 | |
比较例3 | 20%重量“Borealis HD601F” | 均聚物 |
参照以上表4,“Montell 12C01”是MI为1.0dg/分钟的LLDPE,可购自Montell公司(特拉华州威尔明顿)。“Dowlex 2035”是MI为6.0dg/分钟的LLDPE,可购自道化学公司(密歇根州米德兰)。“SolvayKB 4415”是一种含有2%乙烯即2%C2的丙烯-乙烯无规共聚物,可购自Solvay Polymers公司(得克萨斯州休斯敦)。“Fina 7425”是一种含有3%乙烯即3%C2的丙烯-乙烯无规共聚物,可购自Fina石油与化学公司(得克萨斯州达拉斯)。如以上所说明的,“BorealisHD601F”聚丙烯均聚物是一种流延薄膜级聚丙烯,其MFR(ASTM D-1238,230℃/2.16kg负荷)为8.0dg/分钟,可购自Borealis公司(丹麦哥本哈根)。
按照与实施例2~8中相同的方式,让树脂和载体聚合物通过实施例2~8中使用的挤塑机和水环式切片机,从这些组合物制作了母料切片,不同之处说明如下。该树脂和载体聚合物添加到该挤塑机中的速率可以从以下表5中的信息计算。例如,在实施例9中,总进料速率是86磅/小时,这意味着,为了制作80%重量树脂和20%重量聚乙烯母料,该树脂是以约69磅/小时的速率添加的,而该聚乙烯是以约17磅/小时的速率添加的。用一台Maguire Model 222秤式共混机制作有正确比例的[树脂+载体聚合物]混合物,该共混物像实施例1中那样用一台螺旋进料机以所希望的速率进料到该挤塑机中。
该挤塑机有与切片机温度区组合的11个机筒温度区,设定于下列温度:Z1=110°F,Z2=230°F,Z3=320°F,Z4=320°F,Z5=280°F,Z6=280°F,Z7=270°F,Z8=250°F,Z9=250°F,Z10=250°F,Z11=250°F,适配器=310°F,模头(顶)=335°F,和模头(底)=330°F。
这些实施例和比较例中每一个的挤塑机速度像以下表5中所列的那样设定。水环式切片机使用4个0.100英寸直径模孔和2个以所指出速度旋转的切刀刀片在标准条件下运行。表5也列出可以制作切片产品的所有实施例的实测切片规模。在表5中,颗粒系指可以通过微粒附聚形成的球形微粒或圆形小球。
表5
实施例 | 进料机设定 | 速率(磅/小时) | 切刀速度(rpm) | 挤塑机(rpm) | 马达负荷(%) | 模头压力(psi) | 切片规模(切片/克) |
9 | 25 | 86 | 3000 | 270 | 78 | 220 | 36 |
10 | 25 | 87 | 3000 | 240 | 74 | 135 | 38 |
11 | 30 | 108 | 3000 | 270 | 77 | 200 | 32 |
12 | 30 | 90 | 3000 | 240 | 76 | 130 | 颗粒 |
比较例3 | 30 | 80 | 3000 | 280 | 77 | 170 | 细粉末 |
以下表6描述了从Berringer切片机收集到的资料。在其中若干个实施例中,母料挤出物的特征对于制作切片来说不能令人满意,因此,没有制成有恰当切片外观的可接受母料产品,如同在表6中看到的。
表6
实施例 | 切片外观和品质 | 可加工性 |
9 | 小、不圆、轻微光雾、透镜形切片,36个切片/克;有少量破损和细粉末,无附聚物;切片品质非常好。 | 优异 |
10 | 小、轻微光雾、圆柱状切片、38个切片/克;无附聚物、极少量的破损和细粉末。切片品质非常好,有独特的圆柱形状。 | 很好 |
11 | 小、透明、不圆、扁透镜形切片;无附聚作用和极少量破损和粉碎。切片品质优异。 | 优异 |
12 | 拉扯和附聚成1/4″~1/2″大小,许多拉丝状材料、附聚物、颗粒、和微细粉末;几乎没有一个材料相似的切片。切片非常不良。 | 很差 |
比较例3 | 材料在水浴中是透明的、偏圆、无规则形状的小球,大多数为多球状切片;材料在干燥机中全部成颗粒状,并成为造粒的粉尘和粉末。切片非常不良。 | 不良 |
从表6可以看出,两种LLDPE聚合物(实施例9~10)都能非常有效地与“MBG 273TM”树脂配混并产生良好的切片。在涉及较低熔体指数“Montell 12C01”LLDPE的实施例9中,切片形状典型地是一扁料丸形状。从“Dowlex 2035”LLDPE制成的切片(实施例10)有不同的形状。具体地说,用“Dowlex 2035”LLDPE时,母料挤出物在离开模头时有一点胀大,导致圆柱形切片,其圆柱直径不比模孔直径大多少。
在实施例11中,“Fina 7425”丙烯-乙烯无规共聚物与“Dowlex2035”LLDPE共混导致一种充分匀化的产品,能产生优异的、典型地有薄而圆的透镜形状的透明切片。聚合物的这种组合改变了该共混物的流变学,因此,相对于实施例10而言,挤出物胀大程度显著增大,从而产生偏平透镜形状而不是圆柱形状。这些切片的清晰度表明均匀性良好。
在实施例12中,掺入20%重量“Fina 7425”丙烯-乙烯无规共聚物使得加工不良,形成细小粉末和颗粒而不是切片。据预料,低熔点“Fina 7425”丙烯-乙烯无规其聚物会像在实施例11中那样均匀地与该树脂共混。然而,实施例12的80/20%重量挤出物没有恰好的流变学来形成切片。该挤出物的流变学引起该材料在离开模头之后立即附聚。
在比较例3中,将“MBG 273TM”树脂与“Borealis HD601F”聚丙烯均聚物配混。从这种高熔体流动速率聚丙烯均聚物制成的母料不形成大型附聚物,而且似乎是匀化的,如同在挤塑材料进入Berringer切片机的离心干燥器之前它在水流中的透明外观所证实的。该材料大部分由相互连接的多个小不点无规则形状小球或颗粒组成。该材料如此之脆,以致当它通过离心干燥器时就颗粒化成粉尘。
从这些实施例和比较例,得出了关于从“MBG 273TM”树脂制成的母料的下列观察:
(1)有LLDPE的母料很好加工但切片不理想;
(2)LLDPE与丙烯-乙烯无规共聚物的共混物比LLDPE单独更好加工,所得到的产品更透明,表明树脂与载体聚合物之间的兼容性优于LLDPE单独的情况;和
(3)“MBG 273TM”树脂与聚丙烯均聚物或丙烯-乙烯无规共聚物的共混物无法成形为切片。然而,这些载体聚合物与“MBG 273TM”树脂的兼容性优于与“Res A-2468TM”树脂的兼容性,而且与“MBG273TM”树脂的物理混合易于与“Res A-2468TM”树脂的物理混合。配混问题更多地与由于该挤出物的流变学和结晶特征而引起的制作切片的困难有关。
实施例13~15和比较例4~7
这些实施例和比较例显示各种母料组合物所需要的冷却时间的差异。如以上所说明的,快冷却速度因便利切割而便利该母料的切片。
表7中所列的树脂和载体聚合物是通过向C.W.Brabender仪器公司(新泽西州南哈肯萨克)制造的Model D-6逆向旋转双螺杆挤塑机中添加这些组合物而共混的。这种挤塑机是小型实验室规模型号,而且这些实施例中加工的物料数量是足够小的,以致每个试验的各组分都进行预混,再将共混的混合物向该挤塑机中进料。树脂和载体聚合物向该挤塑机中进料的速度与表7中所指出的该物料的挤塑速度相同。
这些实施例中每一个的挤塑机速度都像以下表7中所列的那样设定。该速度是各异的,以利用形成一种均匀挤出物所需要的最小速度。挤塑机温度区通常是120℃(进料)/175℃(中间)/190℃(模头)。当需要改善该挤出线材的熔体强度时,就把温度降低10℃~20℃。
温度为约200℃的挤出物进入一个温度约25℃的60em长水浴中,形成一种有表7中所列直径的母料线材。该组合物利用实施例1和比较例1的切片机以表7中所列的速度牵引。
参照表7,“2468”系指“Res A-2468TM”树脂,“FF020T”系指可购自宾夕法尼亚州匹兹堡Aristech化学公司的“FF020T”聚丙烯,“Dow 2035”系指可购自密歇根州米德兰道化学公司的“Dowlex 2035”LLDPE,“M6580”系指可购自得克萨斯州休斯敦Lyondell Polymers公司的“Alathon M6580”HDPE,而“Fina 8473”系指可购自得克萨斯州达拉斯Fina石油与化学公司的“Fina 8473”丙烯-乙烯无规共聚物。在这些实施例中,切片机速度设定保持恒定,而该线材的实测牵引速度由于该线材在张力下的微小拉伸而稍有变化。
表7
实施例 | 树脂 | 聚合物 | 挤出速率(kg/hr) | 挤塑机速度(RPM) | 切片机速度设定 | 实测牵引速度(cm/s) | 标称线材直径(英寸) |
比较例4 | 50%重量2468 | 50%重量FF020T PP | 2.3 | 100 | 46 | 16 | 0.055 |
比较例5 | 65%重量2468 | 35%重量FF020T PP | 2.0 | 100 | 46 | 17 | 0.055-0.060 |
13 | 65%重量2468 | 35%重量Dow 2035 | 2.5 | 75 | 46 | 14.5 | 0.060 |
14 | 65%重量2468 | 35%重量M6580 | 2.1 | 75 | 46 | 14 | 0.055 |
比较例6 | 50%重量MBG 273 | 50%重量FF020T PP | 2.3 | 80 | 46 | 15 | 0.055-0.060 |
比较例7 | 65%重量MBG 273 | 35%重量FF020T PP | 2.4 | 85 | 46 | 15.5 | 0.060 |
15 | 65%重量MBG 273 | 20%重量Dow 2035+15%重量Fina 8473 | 2.5 | 100 | 46 | 15 | 0.052 |
以下表8表征了挤出物、线材、和冷却多少是使母料组合物凝固所必需的。挤出物外观是在该挤出物进入水浴之前表征的。该线材外观是在该挤出物离开水浴之后表征的。
为了表征该母料线材是否已凝固,在该过程期间的不同时间施加5lbf的力。如果当施加5lbf时该母料线材拉伸不到5%,就认为该母料线材已经变刚性了。如果当施加5lbf时该母料线材拉伸大于5%,就认为该母料线材是有伸缩性的。在比表8中所列的那些稍短的冷却时间,该线材的刚性显著低于表8中所述。在表8中所列的冷却时间,已发育了足够的结晶度来使该线材从橡胶样无定形状态转化成刚性半结晶状态。
表8
实施例 | 树脂 | 聚合物 | 挤出物外观 | 线材外观 | 所需要冷却时间 | 冷却后线材刚性 | |
水浴(s) | 水浴后(s) | ||||||
比较例4 | 50%重量2468 | 50%重量FF020T PP | 光雾 | 光雾 | 4 | 24 | 坚固、能伸缩 |
比较例5 | 65%重量2468 | 35%重量FF020T PP | 光雾 | 光雾 | 4 | 12 | 僵而能伸缩 |
13 | 65%重量2468 | 35%重量Dow 2035 | 透明 | 透明 | 4 | 2.5 | 刚性 |
14 | 65%重量2468 | 35%重量M6580 | 透明 | 光雾 | 1 | 4 | 刚性 |
比较例6 | 50%重量MBG 273 | 50%重量FF020T PP | 透明 | 透明 | 4 | 25 | 坚固、能伸缩 |
比较例7 | 65%重量MBG 273 | 35%重量FF020T PP | 透明 | 透明 | 4 | 13 | 僵而能伸缩 |
15 | 65%重量MBG 273 | 20%重量Dow 2035+15%重量Fina 8473 | 光雾 | 透明 | 4 | 2.5 | 刚性 |
如同从表8中看到的,与包括35%重量聚丙烯或55%重量聚丙烯的母料组合物相比,按照本发明的母料组合物有快得多的冷却时间。
实施例16~18和比较例8~9
这些实施例和比较例涉及以可购自联合碳化物公司(康涅狄格州丹伯里)的“Union Carbide DX5E98”聚丙烯为基础的流延薄膜制作。在比较例之一中,不向该薄膜中添加树脂。另一个比较例和实施例涉及用“Res A-2468TM”树脂改性的流延薄膜,其中,该树脂是利用母料掺入的。这些实施例和比较例的组合物全都在如以下所讨论的基本上等效的条件下加工成薄膜。
比较例8是从可购自联合碳化物公司(康涅狄格州丹伯里)的“Union Carbide DX5E98”聚丙烯生产的,不使用额外的添加剂。在表9和10中的这个实施例及其它实施例中,聚丙烯用一台由C.W.Brabender仪器公司(新泽西州南哈肯萨克)制造的3/4″单螺杆实验室挤塑机连接一个6″宽缝口薄膜模头,流延成2密耳薄膜。该物料以30rpm挤塑机速度挤塑,对应于挤出产出为约3磅/小时。离开薄膜模头的挤出物流延到以适当速度旋转的4英寸直径流延辊上,以使该薄膜牵引到标称2.0密耳厚度。使该薄膜流延辊冷却的循环水是45℃,该流延辊表面的温度实测,对表9和10中的实施例来说,在53℃~57℃的范围内。性能,尤其薄膜光雾,取决于流延辊温度,关于这一点,表9和10中的实施例是用相同薄膜流延程序制作的,以得到与薄膜流延程序无关的、树脂母料对薄膜性能的影响的良好比较。
比较例9和实施例16~18是用母料生产的。在比较例9中,该母料包含在“Montell PDC 1208”聚丙烯中50%重量水平“Res A-2468TM”树脂。实施例16~18的母料包含高水平“Res A-2468TM”树脂和各种聚乙烯。表9的母料是用一台可购自C.W.Brabender仪器公司(新泽西州南哈肯萨克)的“Brabender D-6”双螺杆挤塑机配混的。观察到这些配混物给出视觉上均匀的挤出物,其熔体弹性足以使该母料组合物能进行线材切片。
在以下表9中,“树脂”系指“Res A-2468TM”树脂,可购自Hercules公司(特拉华州威尔明顿)。“PP”系指“PDC 1120”聚丙烯均聚物,可购自Montell Polvolefins公司(特拉华州威尔明顿)。“Dow-LLDPE”系指“Dow Engage 8100”LLDPE,可购自道化学公司(密歇根州米德兰)。“HDPE”系指“Alathon M6580”HDPE,可购自Equistar化学公司(得克萨斯州休斯敦)。“DSM-LLDPE”系指“DSM 1016LF”LLDPE,可购自DSM公司(荷兰赫伦)。
表9
实施例 | 树脂 | PP | Dow-LLDPE | HDPE | DSM-LLDPE |
比较例9 | 50%重量 | 50%重量 | |||
16 | 75%重量 | 15%重量 | 10%重量 | ||
17 | 75%重量 | 10%重量 | 15%重量 | ||
18 | 78%重量 | 22%重量 |
这些母料每一种都以足以使10%重量“树脂”掺入该共混物中的水平添加到“Union Carbide DX5E98”聚丙烯中。该母料和聚丙烯预共混到正确组成,并将预混的共混物转移到用来流延薄膜的3/4″挤塑机的进料漏斗中。挤塑机的温度设定是140℃(进料)/200℃/240℃/250℃(模头)。每一种预混的共混物都直接流延成2密耳薄膜,使用的是与用来制备比较例8的薄膜相同的6″宽流延薄膜装置。
得到的薄膜有利于以下表10中的光学性能和湿气阻透性能。表10中,光雾和清晰度是通过使用一台可购自Byk-Gardner USA公司(马里兰州哥伦比亚)的“Haze-Gard+”光学测试仪测定的。再参照表10,“MVTR”系指水蒸汽透过速率,是按照ASTM E96测定的,单位为(gH2O-密耳/日-m2)。
表10
实施例 | 光雾(%) | 清晰度(%) | MVTR | |
平均值 | %降低 | |||
比较例8 | 6.65 | 98.3 | 10.5 | 无数据可用 |
比较例9 | 2.80 | 99.1 | 6.9 | 34% |
16 | 2.37 | 99.1 | 6.9 | 34% |
17 | 3.02 | 98.8 | 6.0 | 43% |
18 | 3.97 | 96.4 | 7.2 | 32% |
从表10可以看到,实施例16~18的流延聚丙烯薄膜显示出光雾值大致相当于比较例9的聚丙烯薄膜的光雾值。换言之,从含有聚乙烯的高树脂含量母料制作的流延聚丙烯薄膜,当与用50%重量树脂/50%重量聚丙烯母料制作的聚丙烯薄膜(见诸如以下比较例10)的光雾值比较时,有类似的光雾值。因此,通过添加树脂与聚乙烯母料来向聚丙烯薄膜中添加聚乙烯,对改性聚丙烯薄膜的光学性能的影响极小。
表10也显示,向聚丙烯薄膜中添加“Res A-2468TM”树脂改善了MVTR。关于这一点,比较例9的聚丙烯薄膜在MVTR方面降低了34%。类似地,实施例16~18的聚丙烯薄膜当与比较例9比较时显示出等效或相同的MVTR降低。
鉴于以上所述,作为通过实施例16~18的母料配方向流延聚丙烯薄膜中添加聚乙烯的结果,观察到微不足道的负面影响。尽管以上提到的性能是用流延聚丙烯薄膜测定的,但预料在取向的聚丙烯薄膜中会观察到相同的结果。
实施例19~26和比较例10~11
这些实施例和比较例涉及从可购自Montell公司(特拉华州威尔明顿)的“Montell PDC 1120”聚丙烯均聚物制作流延聚丙烯薄膜。在比较例之一中,没有向该薄膜中添加树脂。另一个比较例和这些实施例涉及用含有“Res A-2468TM”树脂的母料改性的流延薄膜。这些实施例和比较例的组合物全都在与以下所讨论的基本上等效的条件下加工成薄膜。
比较例10的薄膜是从这种聚丙烯制作的,没有添加树脂。利用像比较例8中所述的那样配备了薄膜流延模头和流延辊的3/4″单螺杆挤塑机,把聚丙烯流延成一种1.7密耳薄膜。表11和12中所列的比较例10及其它实施例的配混物是在基本上相同的条件下挤出的。流延辊的速度加以调整,以达到所希望的1.7密耳标称薄膜厚度。在表11和12中所述的实施例中,通入薄膜流延辊中的循环水是35℃,在薄膜流延期间流延辊表面实测是39℃。相对于以上实施例而言,较低的流延温度和降低的薄膜厚度意味着最终薄膜中的光雾减少了。表11和12中的实施例全都在相同的条件下流延成薄膜,因此,可以测定与薄膜流延条件无关的、树脂母料对薄膜性能的影响。
在比较例11和实施例19~26中,树脂是通过与“Montell PDC1120”聚丙烯以能在最终薄膜中达到10%重量树脂含量的适当水平预共混到有表11中所列组成的母料中来添加到该聚丙烯中的。在这些实施例和比较例11中,树脂母料是通过利用一台由Davis-Standard公司(康涅狄格州波卡塔克)制造的32mm逆向旋转“D-Tex”双螺杆挤塑机以类似于实施例2~8中使用的配混程序的方式使该树脂与该载体聚合物配混来制作的。像实施例2~8中所述那样,该挤塑机连接一台由Berringer Division公司(马萨诸塞州马布尔黑德)制造的“WRP-12V”水环式切片机。
在表11中,“树脂”系指“Res A-2468TM”树脂,可购自Hercules公司(特拉华州威尔明顿)。“PP”系指“Escorene 4292”聚丙烯,可购自Exxon化学公司(得克萨斯州休斯敦)。“Dow”系指“Dowlex2035”LLDPE,可购自道化学公司(密歇根州米德兰)。“Montell”系指“Montell 12C01” LLDPE,可购自Montell Polyolefins公司(特拉华州威尔明顿)。“HS-7001”系指“Union Carbide HS-7001”LLDPE,而“DFDB 9042”系指“Union Carbide DFDB 9042”,两者均可购自联合碳化物公司(康涅狄格州丹伯里)。“M6580 HDPE”系指“Alathon M6580”HDPE,可购自Lyondell Polymers公司(得克萨斯州休斯敦)。“Fina 8473”系指含有4.5%重量乙烯的“Fina 8473”丙烯-乙烯无规共聚物,而“Fina 7425”系指含有3%重量乙烯的“Fina7425”丙烯-乙烯无规共聚物,两者均可购自Fina石油与化学公司(得克萨斯州达拉斯)。
表11
母料 | 树脂 | PP | LLDPE | M6580HDPE | 丙烯-乙烯共聚物 | ||||
Dow | Montell | HS-7001 | DFDB 9042 | Fina 8473 | Fina 7425 | ||||
比较例A | 50%重量 | 50%重量 | |||||||
A | 80%重量 | 20%重量 | |||||||
B | 80%重量 | 20%重量 | |||||||
C | 80%重量 | 20%重量 | |||||||
D | 80%重量 | 20%重量 | |||||||
E | 80%重量 | 13%重量 | 7%重量 | ||||||
F | 80%重量 | 13%重量 | 7%重量 | ||||||
G | 80%重量 | 13%重量 | 7%重量 | ||||||
H | 80%重量 | 12%重量 | 8%重量 |
在使用树脂母料的实施例19~26和比较例11中,添加足够的母料,使得如以前所述那样有10%(重量)树脂掺入“Montell PDC 1120”聚丙烯薄膜中。这些薄膜是在与比较例10相同的条件下流延的,即利用3/4″Brabender单螺杆挤塑机连接6″可调节模唇缝口薄膜模头,采用一个有39℃表面温度的流延辊,把聚合物共混组合物流延成1.7密耳薄膜。
所得到的薄膜有以下表12中所列的光学性能和拉伸性能。在表12中,光雾和清晰度是通过使用一台可购自Byk-Gardner USA公司(马里兰州哥伦比亚)的“Haze-Gard+”光学测试仪测定的。进而,“MB”系指母料。拉伸性能是按照ASTM D-638试验程序测定的。
表12
实施例 | MB | 光雾(%) | 清晰度(%) | 模量(kpsi) | 拉伸强度(psi) | 伸长率(%) | |||
MD | TD | MD | TD | MD | TD | ||||
比较例10 | 无 | 2.48 | 97.2 | 118.1 | 90.6 | 7794 | 3587 | 321 | 668 |
比较例11 | 比较例A | 1.56 | 98.7 | 108.1 | 116.5 | 3995 | 3633 | 456 | 682 |
19 | A | 1.24 | 99.1 | 123.5 | 116.0 | 4070 | 3603 | 484 | 559 |
20 | B | 4.29 | 93.9 | 119.8 | 123.3 | 3918 | 3580 | 455 | 658 |
21 | C | 1.61 | 98.5 | 111.1 | 111.4 | 4322 | 3243 | 447 | 640 |
22 | D | 1.49 | 99.2 | 121.1 | 125.0 | 4153 | 3477 | 467 | 651 |
23 | E | 1.47 | 98.9 | 116.3 | 123.2 | 4139 | 3673 | 444 | 674 |
24 | F | 1.67 | 98.7 | 123.9 | 133.6 | 4373 | 3532 | 473 | 663 |
25 | G | 1.74 | 98.9 | 122.1 | 121.8 | 4515 | 3745 | 472 | 696 |
26 | H | 2.50 | 98.8 | 134.4 | 137.4 | 4482 | 3469 | 509 | 612 |
从表12可以看出,所有树脂改性薄膜的光雾和清晰度均优于或相当于比较例10的未改性聚丙烯对照薄膜的数值,所不同的是实施例20的薄膜是以含有MI为1.0dg/分钟的“Montell 12C01”LLDPE的母料为基础的。含有按照本发明其它母料的薄膜显示出与比较例11中用50%重量聚丙烯母料比较例A改性的那些薄膜类似的光学性能。含有HDPE的薄膜(实施例26)与从其它三元母料制成的薄膜相比显示出稍高的光雾。
产生了有良好光学性能的薄膜的LLDPE母料可以表征为密度低于0.92g/cm3的高清晰度流延薄膜级LLDPE。产生了有较差光学性能的薄膜的“Montell 12C01”LLDPE可以表征为吹塑薄膜级LLDPE,其MI为1.0dg/分钟,这对吹塑薄膜级LLDPE是典型的。
总而言之,用这些母料改性的薄膜的光学性能类似于用50%重量聚丙烯母料比较例A改性的薄膜,所不同的是其中该母料含有MI为1.0dg/分钟的LLDPE(母料B)或HDPE(母料H)。
注意到在用50%重量聚丙烯母料比较例A改性的薄膜与用按照本发明的母料改性的薄膜之间,拉伸模量没有降低。尽管担心向聚丙烯薄膜中添加LLDPE可能导致劲度降低,但没有发生由母料引起的对拉伸性能的突出影响。关于这一点,应当注意到,用含有HDPE的母料改性的薄膜显示出较高的模量值,如所预期的那样。
实施例27~35和比较例12~17
这些实施例和比较例涉及从三种不同级别聚丙烯制备取向聚丙烯薄膜(OPP薄膜)。对于每一种聚丙烯类型,都做了一个比较例,其中没有向OPP薄膜中添加树脂。同样,对于每一种聚丙烯类型,都准备了另一个比较例,其中利用在聚丙烯中包含60%重量“Res A-2468TM”树脂的母料向该薄膜中掺入树脂。这些实施例涉及从三种不同聚丙烯类型和由树脂和聚丙烯形成的三种不同母料的组合制作的薄膜。在通过添加树脂进行薄膜改性的所有情况下,都添加足够的母料,使得能在该薄膜中掺入10%重量树脂。
表13中所列的母料是通过向挤塑机中添加树脂和载体聚合物来制备的。考虑到这些实施例的进料速率是大约80磅/小时,可以从表13中的信息计算向该挤塑机中添加树脂和载体聚合物的速率。例如,在实施例27中,总进料速率是约80磅/小时,这意味着为了制备80%重量树脂和20%聚乙烯母料,该树脂是以约64磅/小时的速率添加的,而该聚乙烯是以约16磅/小时的速率添加的。这些母料是用一台购自Davis-Standard公司(康涅狄格州波卡塔克)的32mm逆向旋转“D-Tex”双螺杆挤塑机以实施例2~8中所述的相同方式配混的。这些母料共混物用一台如以前实施例2~8中所述的、以4个模孔运行的Berringer水环式切片机切片。
在表13中,“2468”系指“Res A-2468TM”树脂,而“MBG 273”系指“MBG 273TM”树脂,两者均可购自Hercules公司(特拉华州威尔明顿)。表13中母料比较例B的聚丙烯是“FF020T”聚丙烯,可购自Aristech化学公司(宾夕法尼亚州匹兹堡)。LLDPE是“Dowlex2035”LLDPE,可购自道化学公司(密歇根州米德兰)。丙烯-乙烯无规共聚物是“Escorene PD 9272”,可购自Exxon化学公司(得克萨斯州休斯敦)。
表13
母料 | 树脂 | 聚丙烯 | LLDPE | 丙烯-乙烯共聚物 | |
2468 | MBG 273 | ||||
比较例B | 60%重量 | 40%重量 | |||
I | 80%重量 | 20%重量 | |||
J | 80%重量 | 12%重量 | 8%重量 | ||
K | 80%重量 | 12%重量 | 8%重量 |
以上母料中每一种都添加到聚丙烯中,使得有10重量树脂进入该共混物中。该母料以与实施例19~26中相同的方式与聚丙烯预共混,而且如实施例19~26中所述那样用一台有薄膜模头和流延辊的3/4″Brabender单螺杆挤塑机将该混合物直接流延成厚膜。表14中所列的实施例和比较例中制作的薄膜在拉伸成OPP薄膜样本之前原来是约24密耳厚。为了制作这些厚膜(相对于实施例19~26而言),将挤出速度提高到90~100rpm,并降低流延辊速度(相对于实施例19~26中的条件而言),以制作有标称24密耳厚度的薄膜。如以下表14中所列的,该聚丙烯是以上所述的“Aristech FF020T”聚丙烯均聚物,可购自Montell公司(特拉华州威尔明顿)的“Montell PH384”聚丙烯均聚物,或可购自Borealis公司(丹麦哥本哈根)的“Borealis HC 100F”聚丙烯均聚物。
当含有12.5%重量包含80%重量树脂的母料的共混物挤塑时,没有观察到任何困难。每种共混物都使用一台如以上所述的、与一个6″宽可调节模唇缝口薄膜流延模头连接的3/4″单螺杆挤塑机,挤出流延成25密耳薄膜。该薄膜在一个有4英寸直径流延辊的薄膜引出组件上冷却。
该厚膜用一台可购自T.M.Long公司(新泽西州萨默维尔)的T.M.Long绷架式拉幅机拉伸6×6倍而成为取向的聚丙烯薄膜。这意味着该原始厚膜在两个方向上都拉伸到其原始长度的6倍。这种绷架式拉幅机是该实验室中一种用来制作有取向聚丙烯薄膜小样品的装置,它把2.25″见方的流延薄膜预热并双轴拉伸成(修边后)有标称12″×12″最终尺寸的取向聚丙烯薄膜。
这些薄膜是用145℃机器温度设定和加热该薄膜所需要的最低限度预热时间拉伸的,因此,它拉伸时不会破裂。拉伸这些改性薄膜所需要的预热时间范围是25~33秒。比较例12、14、和16的未改性对照薄膜需要比改性薄膜更长的预热时间、长若干秒,才能使未改性样本令人满意地拉伸。所需要的预热时间也取决于起始薄膜样本的厚度,这在各样品之间差异不大,在23~27密耳的范围内。在样本预热之后,启动夹住该样本边缘的一系列气动夹具,以便在两个方向上以相同速率同时牵引该样本,以1~2秒时间进行6×6倍取向过程。
所得到的薄膜有以下表14中所列的光雾性能。光雾是通过用一台可购自Byk-Gardner USA公司(马里兰州哥伦比亚)的“Haze-Gard+”光学测试仪测定的。光雾测定是通过在该薄膜的5个随机区域上的光雾值取平均来进行的,结果包括由于起始厚膜中厚度微小差异和预热时间短而未能均匀拉伸的该薄膜的较厚区域中测定的一些较高数值。其中一些薄膜显示出这些瑕疵。作为结果,调整的光雾测定是通过在排除了该薄膜的微小厚膜段的贡献的该薄膜的5个区域上光雾值取平均来进行的,如表14中“调整光雾”栏中所指出的。
参照表14,“Aristech”系指“Aristech FF020T”聚丙烯均聚物,“Montell”系指“Montell PH384”聚丙烯均聚物,而“Borealis”系指“Borealis HC 100F”聚丙烯均聚物,这些全都是以上描述的。再参照表14,“MVTR”系指水蒸汽透过速率,是按照ASTM E96测定的。拉伸性能是按照ASTM D-638试验程序测定的。
表14
实施例 | 母料 | PP | 光雾(%) | 调整光雾(%) | 厚度(密耳) | 拉伸模量(kpsi) | 拉伸强度(kpsi) | 最大应变(%) | MVTR(g·密耳日m3) | AMVTR(对照值的%) | ||||
MD | TD | MD | TD | MD | TD | MD | TD | |||||||
比较例12 | 无 | Aristech | 0.35 | 0.35 | 0.63 | 0.64 | 370 | 360 | 31.3 | 31.2 | 80 | 94 | 4.47 | - |
比较例13 | 比较例B | Aristech | 0.73 | 0.73 | 0.78 | 0.75 | 410 | 418 | 28.4 | 27.2 | 107 | 102 | 3.23 | 28 |
27 | I | Aristech | 1.08 | 0.96 | 0.59 | 0.70 | 430 | 447 | 30.0 | 29.5 | 100 | 114 | 3.39 | 24 |
28 | J | Aristech | 1.07 | 0.78 | 0.64 | 0.77 | 416 | 419 | 28.3 | 26.2 | 107 | 118 | 3.43 | 23 |
29 | K | Aristech | 0.56 | 0.56 | 0.74 | 0.71 | 420 | 481 | 27.5 | 29.2 | 109 | 103 | - | - |
比较例14 | 无 | Montell | 0.65 | 0.65 | 0.70 | 0.74 | 339 | 343 | 27.6 | 28.2 | 98 | 101 | 5.28 | - |
比较例15 | 比较例B | Montell | 0.98 | 0.98 | 0.70 | 0.79 | 433 | 428 | 27.6 | 25.7 | 105 | 116 | 3.60 | 32 |
30 | I | Montell | 1.21 | 1.20 | 0.75 | 0.72 | 392 | 411 | 24.2 | 24.3 | 117 | 121 | 3.60 | 32 |
31 | J | Montell | 1.09 | 1.01 | 0.77 | 0.82 | 400 | 361 | 24.6 | 22.4 | 127 | 137 | 3.71 | 30 |
32 | K | Montell | 0.78 | 0.78 | 0.70 | 0.65 | 418 | 408 | 24.7 | 24.4 | 128 | 135 | - | - |
比较例16 | 无 | Borealis | 0.96 | 0.96 | 0.66 | 0.70 | 414 | 421 | 31.6 | 30.9 | 99 | 96 | 3.87 | - |
比较例17 | 比较例B | Borealis | 1.06 | 1.06 | 0.69 | 0.70 | 506 | 527 | 30.9 | 32.5 | 100 | 94 | 2.69 | 30 |
33 | I | Borealis | 1.51 | 1.26 | 0.72 | 0.73 | 503 | 537 | 31.4 | 31.1 | 87 | 99 | 2.42 | 37 |
34 | J | Borealis | 1.37 | 1.17 | 0.81 | 0.91 | 397 | 503 | 29.9 | 30.0 | 109 | 120 | 2.45 | 37 |
35 | K | Borealis | 0.77 | 0.77 | 0.64 | 0.60 | 491 | 547 | 31.4 | 32.6 | 94 | 90 | - | - |
从表14可以看出,按照本发明的母料相对于母料比较例B即一种其载体聚合物为聚丙烯的母料而言没有使光雾值显著增大。相对于用母料比较例B制作的比较例的数值而言,用母料I或J制作的实施例测到稍高的光雾值。然而,通过比较表14中的调整光雾值观察到,当扣除由于其中若干薄膜中厚度不完美引起的贡献时,这种光雾上的差异减少到最低限度。成鲜明对照的是,对用母料K即一种包括“MBG273TM”树脂的三成分母料改性的实施例29、32、和35的薄膜测定的光雾值低于对掺入母料比较例B的比较例测定的可比值。
关于拉伸模量,含有树脂的实施例和比较例的OPP薄膜,与比较例12、14、和16的未改性薄膜相比,显示出显著较高的拉伸模量。这些未改性实例的模量值按如下顺序从高到低变化:“Borealis HC 100F”聚丙烯>“Aristech FF 020T”聚丙烯>“Montell PH 384”聚丙烯。对应地,从这些相同聚合物制作的树脂改性薄膜显示出相同趋势,而且相对于比较例的未改性薄膜的模量值而言,树脂添加引起了类似的增加。由母料比较例B引起的模量增加类似于母料I、J、和K的效果。在其中若干实例中,由母料I、J、和K引起的模量增加相当于或大于由母料比较例B引起的增加,而在一些实例,尤其那些涉及Montell聚合物的实例中,模量增加似乎略少一点。总之,新型母料I、J、和K中载体聚合物的影响,相对于用这些母料改性的OPP薄膜的劲度而言,显得微不足道。按照本发明的母料I~K中每一种都给出拉伸模量上几乎相同的增加和拉伸强度上的略微降低,这与有60%重量树脂的母料比较例B的效果是一致的。
关于水蒸汽阻透性能,“Res A-2468TM”树脂在显著程度上改善了取向聚丙烯薄膜的水蒸汽阻透性能,而且在这一方面比“MBG273TM”树脂更有效。
参照表14,在每一种情况下,用“Res A-2468TM”树脂改性、即经由母料比较例B、I、和J添加的薄膜,相对于比较例12、14、和16的未改性薄膜而言,都显示出水蒸汽阻透方面的显著改善即MVTR降低。薄膜的水蒸汽阻透性取决于所使用的聚丙烯,但对于每一个聚丙烯等级来说,不同母料的效果是类似的。基于“Borealis HC 100F”聚丙烯的薄膜显示出最好的水蒸汽阻透性,而基于“Montell PH 384”聚丙烯的薄膜显示出最差的阻透性能。
在从“Aristech FF 020T”聚丙烯制成的薄膜中,40%重量聚丙烯母料比较例B显然给出比母料J(-24%)和K(-23%)稍好的MVTR降低(-28%)。对于“Borealis HC 100F”聚丙烯薄膜观察到相反的效果,其中,母料J和K两者均使MVTR改善-37%,而母料比较例B仅使MVTR改善-30%。在从“Montell PH 384”聚丙烯制成的薄膜中,三种母料全都给出近似相同的MVTR降低(-30%~32%)。
总而言之,显然,所有三种母料类型在其对聚丙烯薄膜的水蒸汽阻透性的影响方面都是相当的。添加能掺入10%重量“Res A-2468TM”树脂的母料使MVTR降低了约30%,降低的程度在微小程度上受到用来制作薄膜的聚丙烯影响。
比较例18~19
在比较例18中,一种包含由Hercules公司制造的“Regalrez1139”树脂和可购自Himont公司的“Himont PD-403”聚丙烯均聚物的50/50混合物,使用一台Brabender D-6型双螺杆挤塑机配混,该挤塑机含有两个反向旋转啮合、以大约100rpm运行的双螺杆。该挤塑机在进料喉的温度是大约150℃,该挤塑机在注嘴端的温度是大约220℃。该挤塑机在喂料不足的条件下运行,以期使在该挤塑机中的滞留时间最大化,和在随后的切片之前达到最佳混合。
在比较例19中,按照比较例18的工艺制造一种母料,所不同的是,所使用的聚丙烯是Exxon化学公司制造的“Escorene 4292”聚丙烯,即一种2.0MFR级聚丙烯。
比较例18和19的产品充分挤塑成为一种线材,进入一个2英尺长水浴中,以在切片之前使该熔体凝固。要说明的是,比较例18和19中高水平的“Regalrez 1139”树脂减缓了结晶/凝固过程,使得该线材直到离开该冷却浴后又经过40秒时间才硬得足以干净利落地切断。
表15
实施例 | RR 1139树脂含量 | PP含量 | 线材速度(英尺/秒) | (冷却浴-切片机)所需要的线材长度(英尺) | (切片机-冷却浴)所需要的凝固时间(秒) |
比较例18 | 50%重量 | 50%重量“HimontPD-403” | 15 | 10 | 40 |
比较例19 | 50%重量 | 50%重量“Escorene4292” | 15 | 10 | 40 |
比较例18和19的缓慢凝固使得难以高效率地将这些混合物转化成切片形式。这种困难强烈地冲击聚丙烯中树脂母料的制作工艺,并进一步用来说明以上实施例中所述新型母料组合物的优点。
虽然本发明已经与某些较好实施方案联系起来说明,从而可以更充分地理解和认识其各个方面,但无意将本发明限定于这些特定实施方案。相反,意图是要涵盖一切可以纳入所附权利要求书所界定的本发明范围之内的替代物、改进物和等效物。
Claims (59)
1.一种母料,包含
至少约65%重量具有按照ASTM 28-67测定的一个环球法(R&B)软化点的树脂;和
用差示扫描量热法(DSC)测定时其峰值熔融温度至多比该树脂的环球法软化点高约20℃的载体聚合物。
2.权利要求1的母料,其中,该载体聚合物用DSC测定的峰值熔融温度不高于该树脂的R&B软化点以上约10℃。
3.权利要求1的母料,其中,该载体聚合物按照ASTM D-1238在190℃和2.16kg负荷下测定的熔体指数为约0.5~30dg/分钟。
4.权利要求1的母料,其中,该载体聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
5.权利要求3的母料,其中,该载体聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不列5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
6.用一种方法制作的母料切片,该方法包含:
将下列成分混合:
具有按照ASTM 28-67测定的一个环球法软化点的树脂,和
用差示扫描法测定时其峰值熔融温度至多比该树脂的环球法软化点高约20℃的载体聚合物,以形成包含至少约65%重量树脂的母料组合物;和
将该母料组合物切片成母料切片。
7.权利要求6的母料,其中,该载体聚合物用DSC测定的峰值熔融温度不高于该树脂的环球法软化点以上约10℃。
8.权利要求6的母料切片,其中,该载体聚合物按照ASTM D-1238在190℃和2.16kg负荷下测定的熔体指数为约0.5~30dg/分钟。
9.权利要求6的母料切片,其中,该载体聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
10.权利要求8的母料切片,其中,该载体聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
11.权利要求6的母料切片,其中,该树脂按照ASTM 28-67测定的环球法软化点为至少约70℃。
12.权利要求6的母料切片,其中,该母料包含约70~90%重量树脂。
13.权利要求6的母料切片,其中,该载体聚合物包含伯载体聚合物和仲载体聚合物。
14.权利要求6的母料切片,其中,该载体聚合物包含聚乙烯。
15.权利要求6的母料切片,其中,该聚乙烯包含线型低密度聚乙烯(LLDPE)。
16.权利要求6的母料切片,其中,该混合包含一种在该树脂的环球法软化点的约20℃之内并在该载体聚合物用DSC测定的峰值熔融温度的约20℃之内的母料温度进行的初始混合。
17.权利要求6的母料切片,其中,该混合是在一台双螺杆挤塑机中在需要不到约70瓦-小时/磅机械能就可达到该母料组合物的实质性匀化的剪切条件下进行的。
18.权利要求6的母料切片,其中,熔融载体聚合物的粘度与该树脂的布洛克菲尔德粘度之比小于约20∶1,其中,这些粘度是在该载体聚合物用DSC测定的峰值熔融温度以上10℃测定的而且该载体聚合物在粘度测定期间是熔融的,其中,布洛克菲尔德粘度是按照ASTM D-6267测定的,且其中,该载体聚合物粘度是用毛细管剪切流变法以1000s-1的剪切速率测定的。
19.一种制作母料的方法,包含:
将下列成分混合:
具有按照ASTM 28-67测定的一个环球法软化点的树脂,和
用DSC测定时其峰值熔融温度至多比该树脂的环球法软化点高约20℃的载体聚合物,
以形成一种包含至少约65%重量树脂的母料。
20.权利要求19的方法,其中,该载体聚合物用DSC测定时其峰值熔融温度不高于该树脂的环球法软化点以上约10℃。
21.权利要求19的方法,其中,该载体聚合物按照ASTM D-1238在190℃和2.16kg负荷下测定的熔体指数为约0.5~30dg/分钟。
22.权利要求19的方法,其中,该载体聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
23.权利要求21的方法,其中,该载体聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
24.权利要求19的方法,其中,该母料包含约70~90%重量树脂。
25.权利要求19的方法,其中,该树脂包含加氢树脂。
26.权利要求19的方法,其中,该树脂包含C9烃类树脂。
27.权利要求19的方法,其中,该树脂包含二环戊二烯烃类树脂。
28.权利要求19的方法,其中,该载体聚合物包含伯载体聚合物和仲载体聚合物。
29.权利要求19的方法,其中,该载体聚合物按DSC测定的峰值熔融温度低于约150℃。
30.权利要求19的方法,其中,该载体聚合物包含聚乙烯。
31.权利要求30的方法,其中,该聚乙烯包含线型低密度聚乙烯(LLDPE)。
32.权利要求19的方法,其中,该载体聚合物包含丙烯-乙烯无规共聚物。
33.权利要求19的方法,其中,该混合包含一种在该树脂的环球法软化点的约20℃之内并在该载体聚合物用DSC测定的峰值熔融温度的约20℃之内的母料温度进行的初始混合。
34.权利要求19的方法,其中,该混合是在一台双螺杆挤塑机中在需要不到约70瓦-小时/磅机械能就可达到该母料组合物的实质性匀化的剪切条件下进行的。
35.权利要求19的方法,其中,熔融载体聚合物的粘度与该树脂的布洛克菲尔德粘度之比小于约20∶1,其中,这些粘度是在该载体聚合物用DSC测定的峰值熔融温度以上10℃测定的而且该载体聚合物在粘度测定期间是熔融的,其中,布洛克菲尔德粘度是按照ASTM D-6267测定的,且其中,该载体聚合物粘度是用毛细管剪切流变法以1000s-1的剪切速率测定的。
36.权利要求19的方法,其中,该母料的形成包含将该树脂和该载体混合以形成一种母料组合物和将该母料组合物切片。
37.聚合物产品的制作方法,包含
形成一种母料,包含
至少约65%重量具有按照ASTM 28-67测定的一个环球法软化点的树脂,和
用DSC测定时其峰值熔融温度至多比该树脂的环球法软化点高约20℃的载体聚合物;
将该母料与共混聚合物合并以形成聚合物共混物;和
使该聚合物共混物成形为聚合物产品。
38.权利要求37的方法,其中,该载体聚合物用DSC测定时其峰值熔融温度不高于该树脂的环球法软化点以上约10℃。
39.权利要求37的方法,其中,该载体聚合物按照ASTM D-1238在190℃和2.16kg负荷下测定的熔体指数为约0.5~30dg/分钟。
40.权利要求37的方法,其中,该载体聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
41.权利要求39的方法,其中,该载体聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
42.权利要求37的方法,其中,该母料包含约70~90%重量树脂。
43.权利要求37的方法,其中,该载体聚合物包含伯载体聚合物和仲载体聚合物。
44.权利要求37的方法,其中,该载体聚合物按DSC测定的峰值熔融温度低于约150℃。
45.权利要求37的方法,其中,该载体聚合物包含聚乙烯。
46.权利要求45的方法,其中,该聚乙烯包含线型低密度聚乙烯(LLDPE)。
47.权利要求37的方法,其中,该载体聚合物包含丙烯-乙烯无规共聚物。
48.权利要求37的方法,其中,该母料的形成包含一种在该树脂的环球法软化点的约20℃之内并在该载体聚合物用DSC测定的峰值熔融温度的约20℃之内的温度进行的初始混合。
49.权利要求37的方法,其中,该母料的形成包含在一台双螺杆挤塑机中在需要不到约70瓦-小时/磅机械能就可达到该母料组合物的实质性匀化的剪切条件下混合。
50.权利要求37的方法,其中,熔融载体聚合物的粘度与该树脂的布洛克菲尔德粘度之比小于约20∶1,其中,这些粘度是在该载体聚合物用DSC测定的峰值熔融温度以上10℃测定的而且该载体聚合物在粘度测定期间是熔融的,其中,布洛克菲尔德粘度是按照ASTM D-6267测定的,且其中,该载体聚合物粘度是用毛细管剪切流变法以1000s-1的剪切速率测定的。
51.权利要求37的方法,其中,该母料的形成包含将该树脂和该载体混合以形成一种母料组合物和将该母料组合物切片。
52.权利要求37的方法,其中,该聚合物共混物包含约2~25%重量母料。
53.权利要求37的方法,其中,使该聚合物共混物成形为聚合物产品的步骤包含将该聚合物共混物进行挤塑。
54.一种母料,包含
至少约65%重量树脂;和
载体聚合物,该聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
55.用一种方法制作的母料切片,该方法包含:
将下列成分混合:
具有按照ASTM 28-67测定的一个环球法软化点的树脂,和
载体聚合物,该聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中以形成包含至少约65%重量树脂的母料组合物;和
把该母料组合物切片成母料切片。
56.一种制作母料的方法,包含:
将下列成分混合:
树脂,和
载体聚合物,该聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中。
57.一种聚合物产品制作方法,包含:
形成一种母料,包含
至少约65%重量树脂,和
载体聚合物,该聚合物使得一种包含65%重量试验树脂和35%重量载体聚合物的试验母料会凝固,即当一种挤出试验母料线材在离开该挤出试验母料线材于其中浸没可长达4秒钟的25℃水浴之后约10秒钟内受到5磅力(lbf)作用时拉伸不到5%,其中该试验树脂是一种R&B软化点为140℃的加氢C9烃类树脂,且其中该挤出试验母料线材是在用切片机以17cm/秒的标称速度牵引该线材的同时以1.0~1.2kg/小时/根线材的速度挤出的,有0.05~0.06英寸直径,并进入温度为200±10℃的水浴中;
将该母料与共混聚合物合并,以形成聚合物共混物;和
使该聚合物共混物成形为聚合物产品。
58.权利要求57的聚合物产品制作方法,其中,该聚合物产品包含一种薄膜。
59.按照权利要求57的方法制作的聚合物产品,其中,该聚合物产品包含一种薄膜。
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