CN1356206A - 泡沫聚烯烃树脂板材 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的为提供一种泡沫聚烯烃树脂板材,当它与由皂化乙烯-乙烯酯类共聚物制成的层层压时,它能显示很高的粘合强度,并且,即使它与如聚烯烃树脂等极性相当低的热塑性树脂层层压时,它仍然能显示很高的粘合强度。通过一类泡沫聚烯烃树脂板材,可以达到该目的,该板材包括泡沫聚烯烃树脂层,和由热塑性树脂组合物制成的非泡沫表层,该组合物具有落于范围1×10-8~1×10-1的A1/A2比值,其中,A1为红外线波数范围在1700~1750cm-1内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值,并且,A2为红外线波数范围在1455~1465cm-1内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值。
Description
发明领域
本发明涉及一类泡沫聚烯烃树脂板材,当它与皂化乙烯-乙烯酯共聚物层层压时,它显示了很高的粘合强度,并且,即使当它与极性相当低的聚烯烃树脂层或者与如聚酰胺树脂、聚酯树脂或聚偏二氯乙烯(PVDC)等极性较高的树脂层层压时,它仍然显示了很高的粘合强度。
发明背景
具有泡沫层的泡沫聚烯烃树脂板材,由于具有优异的绝热性和轻便性,被广泛用于建筑-运土材料、空调设备部件、致冷-冷冻设备部件、车辆-舰船材料、容器包装材料等等。
特别在容器包装领域中,泡沫聚烯烃树脂板材与具有热封性能的非拉伸性的聚丙烯薄膜(CPP薄膜)层压,或与用于长期储存如食品等储藏品而不氧化变质的隔离树脂层层压,这样很有利。
尽管当传统的泡沫聚烯烃树脂板材与聚烯烃簿膜层压时,它显示了足够的粘合强度,但是,当它们与由皂化乙烯-乙烯酯类共聚物形成的层层压时,它们显示出了粘合强度低的缺点。
考虑到上述的难题,本发明一个目的为提供一种泡沫聚烯烃树脂板材,当它与由皂化乙烯-乙烯酯类共聚物形成的层层压时,它能显示很高的粘合强度,并且,即使它与如聚烯烃树脂等极性相当低的热塑性树脂层层压时,它仍然能显示很高的粘合强度。
发明概述
本发明的发明者们发现一类泡沫聚烯烃树脂板材,它包括泡沫聚烯烃树脂层,和由热塑性树脂组合物形成的非泡沫表层,该组合物具有落于范围1×10-8~1×10-1的A1/A2比值,其中,A1为红外线波数范围在1700~1750cm-1内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值,A2为红外线波数范围在1455~1465cm-1内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值,不管是当它与由具有极性很低的聚烯烃树脂形成的层层压时,还是当它与由皂化乙烯-乙烯酯共聚物形成的层层压时,它都显示出很高的粘合强度,即使当它与如聚酰胺树脂、聚酯树脂、或PVDC等极性较高的热塑性树脂层层压时,它仍然显示出高的粘合强度,从而完成了本发明。
因此,本发明提供一种泡沫聚烯烃树脂板材,它包括一类泡沫聚烯烃树脂层,和由热塑性树脂组合物形成的非泡沫表层,该组合物具有落于范围1×10-8~1×10-1的A1/A2比值,其中,A1为红外线波数范围在1700~1750cm-1内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值,A2为红外线波数范围在1455~1465cm-1内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值。
附图简述
图1为显示泡沫聚烯烃树脂板材制造设备的一个优选的构造示意图。
图2为显示泡沫聚烯烃树脂板材制造设备的一个优选的头部构型截面示意图。
发明详述
本发明的泡沫聚烯烃树脂板材特征为,它包括至少一个泡沫聚烯烃树脂层和紧挨着该泡沫层之至少一面的非泡沫的表层,该非泡沫表层由热塑性树脂组合物形成,该组合物具有落于范围1×10-8~1×10-1的A1/A2比值,其中,A1为红外线波数范围在1700~1750cm-1内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值,A2为红外线波数范围在1455~1465cm-1内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值。
本发明的泡沫聚烯烃树脂板材与由任一其它类型的热塑性树脂层之间的粘合强度,可以通过改变A1/A2比值来调节。
本发明中,依据下面的方法来测定试样的红外吸收光谱。首先,把测试样在高于试样内主组分树脂熔点30℃~50℃的温度下(例如,如果主组分树脂为聚丙烯树脂时,大约为200℃),热压3分钟,然后在30℃下冷压5分钟,得到厚度为30~80μm的薄膜。所得到的薄膜被载于红外光谱仪上(例如,由PERKIN ELMER公司制造的型号为1600富立叶红外光谱仪)来测量其红外吸收光谱。
形成本发明的泡沫聚烯烃树脂板材中的非泡沫表层的热塑性树脂组合物有如下特征,A1/A2比值的范围落于1×10-8~1×10-1,其中,A1为红外线波数范围在1700~1750cm-1内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值,A2为红外线波数范围在1455~1465cm-1内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值。优选A1/A2比值的范围为1×10-6~1×10-1,更优选其范围为1×10-4~1×10-1。
A1/A2比值落于上述范围的这类热塑性树脂组合物的一个例子为,含有聚烯烃树脂与羧酸改性的聚烯烃树脂的一类热塑性树脂组合物。
考虑到本发明的泡沫板材与如皂化乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等具有高极性的树脂层压后所获得的粘合强度,优选该组合物里的这类羧酸改性的聚烯烃树脂用量,基于100重量份聚烯烃树脂,为不小于约0.1重量份,更优选不小于约0.5重量份,特别优选不小于约5重量份。考虑到本发明的泡沫板材与具有较低极性的聚烯烃树脂层压后所得到的粘合强度,优选组合物里的这类羧酸改性的聚烯烃树脂用量不大于约100重量份。
本发明中,泡沫层的发泡比通常不小于约2倍。考虑到绝热性,泡沫层的发泡比不小于约3倍。尽管对发泡比的上限没有特别的限制,发泡比通常不大于约40倍。考虑到强度,优选发泡比不大于约10倍。泡沫层的发泡比可以通过如下方法来调节,即调节所用的发泡剂的用量,或调节实施模塑以成型泡沫板材的模塑条件。
非泡沫层的发泡比通常不小于约1.0倍且不大于约1.5倍,优选不小于约1.0倍但不大于约1.1倍。
只要所得的泡沫聚烯烃板材的表面光滑,非泡沫表层的厚度不必加以特别限制,并且其厚度取决于板材应用场合或诸如此类的考虑。从板材的刚性考虑,非泡沫表层的厚度通常不小于约1μm,优选不小于约10μm,更优选不小于约50μm。从轻便性考虑,优选非泡沫表层不要太厚。
从板材的刚性考虑,优选泡沫聚烯烃树脂板材的厚度通常不小于约0.1mm,从可处理性考虑,优选其厚度通常不大于约3mm。从绝热性考虑,泡沫层越厚越好。
对于制备本发明泡沫聚烯烃树脂板材的泡沫层所用的聚烯烃树脂,并没有特别的限制。这类聚烯烃树脂的例子包括含2~6个碳原子,如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯等烯烃的均聚物,以及由至少两类选自于含2~10个碳原子烯烃单体所形成的烯烃其聚物。这类共聚物可以为嵌段共聚物,无规共聚物或接枝共聚物。泡沫层可以由只有一种聚烯烃树脂所形成,或多种聚烯烃树脂所形成。从耐热性考虑,优选聚烯烃树脂为聚丙烯树脂,优选把它与少量的聚乙烯共混以提高模压加工性。
特别优选的聚丙烯树脂包括一类丙烯的均聚物,以及含不少于50mol%量的丙烯单元的丙烯共聚物。在这类丙烯共聚物中,与丙烯共聚组分的优选例子包括乙烯以及含4~10个碳原子的α-烯烃。
含4~10个碳原子的α-烯烃的例子包括1-丁烯、4-甲基戊烯-1、1-己烯、和1-辛烯。对于丙烯共聚物中除丙烯以外的单体单元含量,优选乙烯单元的含量不大于10重量%,同时优选α-烯烃单元的含量不大于30重量%。
在这类聚丙烯树脂中,优选的树脂为:(a)长支链聚丙烯,和(b)由下述方法所得的聚丙烯,该方法包括,第一步,生产特性粘度不小于5dl/g的晶态聚丙烯,第二步,连续生产特性粘度小于3dl/g的晶态聚丙烯,其中,得于第一步的聚丙烯含量为0.05~25重量%;作为整体的聚丙烯的特性粘度小于3dl/g;并且Mw/Mn小于10。
任何一种所谓的化学发泡剂和物理发泡剂都可以被用于形成泡沫层的发泡剂。可用的化学发泡剂例子包括,如偶氮二酰胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺、对甲苯磺酰肼、对-氧-双苯磺酰肼等产生氮气的热分解型发泡剂,如碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵等产生二氧化碳的热分解型无机发泡剂。可用的物理发泡剂例子包括,丙烷、丁烷、水、二氧化碳气体等。它们当中,对于高温条件与火的惰性物质,如水和二氧化碳气体是合适的。当聚丙烯树脂用于泡沫层时,使用二氧化碳气体特别合适。
本发明中,所用发泡剂的用量不是很关键,根据发泡剂的类型,要发泡的树脂类型或诸如此类,可以适当地调节其用量以获得理想的发泡比。
对于制备本发明泡沫聚烯烃树脂板材的非泡沫表层所用的聚烯烃树脂,并没有特别的限制。这类聚烯烃树脂的例子包括含2~6个碳原子,如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯等烯烃的均聚物,以及由至少两类选自于含2~10个碳原子的烯烃单体所形成的烯烃共聚物。这类其聚物可以为嵌段共聚物,无规共聚物或接枝共聚物。泡沫层可以由只有一种聚烯烃树脂所形成,或多种聚烯烃树脂所形成。在这类聚烯烃树脂中,因为长支链聚烯烃能压制泡沫破裂而被优选,从而能得到具有悦目外型的泡沫聚烯烃树脂板材。从耐热性考虑,长支链聚丙烯树脂为特别优选的。
用于本发明泡沫聚烯烃树脂板材的非泡沫表层中的羧酸改性的聚烯烃树脂,可以举出用不饱和羧酸或其酸酐接枝改性的聚烯烃聚合物。这类接枝改性的烯烃聚合物例子包括,马来酸酐接枝改性的聚烯烃,例如,马来酸酐接枝改性的乙烯聚合物和马来酸酐接枝改性的丙烯聚合物。从耐热性考虑,马来酸酐接枝改性的丙烯聚合物是特别优选的。商用产品的例子包括,由MITSUI KAGAKU公司出品的,商标为ADMER(聚丙烯基型QF糸列)的产品。
当使用羧酸改性的聚烯烃树脂时,考虑到泡沫板材与上述的具有高极性的树脂层压所形成的粘合强度,和考虑到泡沫板材与具有低极性的聚烯烃树脂层压所形成的粘合强度,优选树脂里的羧酸基团重量比为0.01~1重量%。
非泡沫表层可以包含一种或多种具有较高极性的热塑性树脂,例如,除上述的聚烯烃树脂和羧酸改性的聚烯烃树脂外,还有皂化的乙烯-乙烯酯类共聚物、聚乙烯醇、聚酯树脂、聚酰胺树脂、及聚偏二氯乙烯等等。
通过把具有较高极性的这类混于非泡沫表层,有可能进一步提高本发明的泡沫聚烯烃树脂板材与由相同的树脂,或具有与共混于非泡沫表层的树脂相当极性的树脂材料所形成的层层压后所取得的粘合强度。例如,当皂化的乙烯-乙烯酯类共聚物混于非泡沫表层时,如果本发明的板材与由乙烯-乙烯酯类共聚物所形成的层层压,粘合强度更高。
如皂化的乙烯-乙烯酯类共聚物、聚乙烯醇、聚酯树脂、聚酰胺树脂、或聚偏1,1-二氯乙烯等树脂掺于非泡沫表层中时,考虑到非泡沫表层与聚烯烃树脂层层压后的粘合强度,用于非泡沫表层这类树脂用量,基于100重量份的包含于非泡沫表层的聚烯烃树脂,优选不低于0.1份,并且,不多于40份。
形成本发明的泡沫聚烯烃树脂板材的非泡沫表层的树脂,可与如下一类树脂共混,这类树脂回收于泡沫聚烯烃树脂板材、泡沫热塑性树脂板材、热塑性树脂薄膜等,或回收于制备这类树脂板材或薄膜的生产残料等。这类回收于板材或薄膜的边角料的树脂用量没有特别受到限制,但基于形成非泡沫表层树脂总量,优选30~100重量%。
通过把这类回收的边角料加入到非泡沫表层内,能降低用于制造本发明泡沫聚烯烃树脂板材的成本。
这类泡沫聚烯烃树脂板材并没有限制于其层结构,只要它包括至少一个泡沫层,和在该泡沫层至少一面上的非泡沫表层。从易于加工的角度考虑,优选泡沫聚烯烃树脂板材具有三层,其结构被安排为:非泡沫表层/泡沫层/非泡沫表层,或者具有五层,其结构被安排为:非泡沫表层/泡沫层/非泡沫层/泡沫层/非泡沫表层。
本发明的泡沫聚烯烃树脂板材,也可能在泡沫聚烯烃层与非泡沫表层之间包括一层含长支链的聚烯烃树脂的非泡沫层。提供一个含长支链的聚烯烃树脂的非泡沫层,有可能压制由于泡沫层的泡沫破裂而导致板材的表面状况破败,从而提供具有悦目外观的板材。
即使那种在具有于泡沫层与非泡沫表层之间含长支链的聚烯烃树脂的非泡沫层的板材里,其大于1×10-1的A1/A2比值不优选,因为含紧挨着非泡沫表层的长支链的聚烯烃树脂的非泡沫层的粘合强度会降低。
特别优选长支链聚烯烃树脂为那类其支化度指数[A]能满足0.20≤[A]≤0.98的长支链聚烯烃树脂。因为这类其支化度指数[A]能满足,0.20≤[A]≤0.98,的长支链聚烯烃树脂在熔融态显示出高强度,所以包含这类紧挨着泡沫聚烯烃树脂层的树脂的非泡沫层的出现,使之能够阻止由于泡沫破裂,特别是那些邻近于泡沫层表面的气室破裂而带来的表面光洁度不好,从而防止泡沫聚烯烃树脂板材的表面变得粗糙,这样导致板材具有悦目的外观。这类优选的长支链聚烯烃树脂的一个例子为,可从MONTEL公司购得的,商用聚丙烯PF-814的产品。
支化度指数[A]指示支链支化程度,并且为下式所定义的值:
支化度指数[A]=[η]支/[η]线
其中,[η]支为长支链聚烯烃树脂的特性粘度,而[η]线为具有与所述长支链聚烯烃树脂同样的重复单元和相同分子量的直链聚烯烃的特性粘度。
“特性粘度”又被称为“特性粘数”,它尤其依赖于聚合物分子的分子量和支化度。因此,通过比较具有相同分子量的长支链聚合物与直链聚合物,将特性粘度用于测量聚合物的支化度。因此,上述的特性粘度之比值被用作支化度指数。测量聚丙烯特性粘度的方法被描述于Elliot等人所著的文献[J.Appl.Polym.Sci.,14,2947-2963(1970)]中。例如,在135℃下,把聚丙烯溶解于四氢化萘或邻二氯苯,所制得的样品被用来测量聚丙烯特性粘度。可以通过多种方法来测量树脂的重均分子量(Mw),其中,由M.L.McConnel发表于“AmericanLaboratory,May,63-75(1978)”的方法,即,小角激光散射强度测量法,为特别优选的方法。
本发明的泡沫聚烯烃树脂板材在其表层上可与热塑性树脂层层压。一类皂化的乙烯-乙烯酯类共聚物,特别适于用作待层压于泡沫板材上的此类热塑性树脂。
其它的热塑性树脂包括,由相当低极性的树脂所形成的聚烯烃树脂,如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、或聚丙烯等低极性树脂;以及具有较高极性的树脂,如聚乙烯醇、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚偏二氯乙烯等含卤树脂、乙烯-乙烯酯类共聚物、如乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物等丙烯酸类树脂、丙烯腈树脂、及离子交联聚合物树脂等等。通过把这些树脂经过接枝改性、交联或分子链端基改性等方法获得的所谓的改性树脂也可被使用。
要层压于本发明的泡沫聚烯烃树脂板材上的热塑性树脂层可为任何的形式,如薄膜、板材、无纺布或网,而不加特定的限制。
对于把这类热塑性树脂层层压于本发明的泡沫聚烯烃树脂板材上的方法的例子包括,挤塑层合,夹心层压法,即通过在两层之间熔体挤出如聚丙烯等另一种热塑性树脂,把泡沫聚烯烃树脂板材与热塑性树脂的板材或薄膜层压的方法,及使用热空气或红外加热器,通过热熔泡沫板材与热塑性树脂板材或薄膜之中的至少一个表面,把泡沫聚烯烃板材与热塑性树脂板材或薄膜层压的方法。
考虑到轻便性和泡沫板材的成本,特别优选的层压方法为一类热层压方法,它把泡沫板材与热塑性树脂层按如下方法层压,即将它们通过由两个或更多的辊形成的轧辊,将来自气刀等的热空气施加在两辊之间的辊隙,来热熔泡沫板材与热塑性树脂板材或薄膜之中的至少一个表面,再借轧辊把它们压缩接合起来。
本发明的泡沫聚烯烃树脂板材与热塑性树脂层压而得到的粘合强度由例如下述方法测定。
使用由泡沫聚烯烃树脂板材与另一热塑性树脂形成的层压材料。从层压材料切出一预定尺寸的样品,使用如AUTOGRAPH,以恒定速度,通过把热塑性树脂层从泡沫聚烯烃树脂板材剥离的方法,测定该样品的粘合强度。
本发明的泡沫聚烯烃树脂板材可以包含合适的添加剂。这些添加剂包括抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、防雾剂、防雾剂、增塑剂、抗静电剂、润滑剂、着色剂、二氧(杂)芑类化合物抑制剂、乙烯气体吸收剂、除臭剂、保鲜剂、及防霉剂等等。
这些添加剂可被加入到或者泡沫层里或非泡沫表层里,或者两者都加。
生产本发明的泡沫聚烯烃树脂板材过程中,这些添加剂可通过使用由如下方式事先制备的树脂组合物,被加入到泡沫板材里,即通过捏和本发明的泡沫聚烯烃树脂板材的组分树脂与添加剂,或使用添加剂的母炼胶或干混添加剂本身来事先制备的。
抗氧剂的例子包括酚类抗氧剂,例如,2,5-二叔丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基-对-甲酚、4,4’-硫代双(6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、3-十八烷基丙酸(3’,5’-二-叔丁基-4’-羟基苯基)酯和4,4’-硫代双(6-叔丁基苯酚);含磷的抗氧剂,例如,亚磷酸苯基二异癸酯、亚磷酸二苯基异辛酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯、亚磷酸4,4’-异亚丙基二苯酚烷基酯、亚磷酸[1,1,3-三(2-甲基-4-二-十三烷基)]酯和亚磷酸[5-叔丁基苯基丁烷苯基]二[十三烷基]酯;含硫的抗氧剂,例如,3,3’-硫代二丙酸二月桂酯、3,3’-硫代二丙酸二[十三烷基]酯、3,3’-硫代二丙酸二[十四烷基]酯、3,3’-硫代二丙酸二硬脂酰酯、3,3’-硫代二丙酸[月桂,硬脂酰]酯、双[2-甲基-4-(3-正烷基硫代丙酸基-5-叔丁基苯)]硫醚、四(硫代二丙酸-月桂)季戊四醇酯、2-巯基苯并咪唑、2-巯基-6-甲基苯并咪唑等等。
本发明的泡沫聚烯烃树脂板材可以包含无机填料以增强它的刚性。这类填料可以包含于泡沫层,非泡沫层,以及非泡沫表层之一层或两层或多层中,为了提高泡沫聚烯烃树脂板材的刚性而不增加泡沫板材的重量,特别优选填料只包含于非泡沫表层。
无机填料的例子包括二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、氧化镁、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸钡、硫酸镁、滑石粉、粘土、和云母等等。考虑到刚性和弯曲模量,滑石粉与硫酸镁特别优选。
所用这类填料的用量范围,基于100份树脂重量,优选在5~150重量份。当它少于5份重量,则达不到足够改进其刚性的目的,当它多于150份重量,所得到的泡沫聚烯烃树脂板材可能重量增加得太多。为达到板材的重量与刚性均衡,基于100份树脂重量,所用这类填料的用量范围特别优选在40~70重量份。
对生产本发明的泡沫聚烯烃树脂板材的方法,并没有特别的限制。然而,如下方法被优选地使用,它包括:通过扁平模头(T-模头,衣架式模头等等)、直模头、圆形模头(直角模头等等)等模头挤出熔体树脂;并且在树脂发泡时,拉伸被挤出的树脂。同样优选的方法包括:通过模头挤出熔体树脂;发泡该树脂;并在发泡后拉伸树脂。
拉伸被挤出的板材的方法例子,包括延着心轴卷取被挤出的板材的方法,或通过气冲吹涨从圆形模头挤出的板材的方法。
优选圆形模头的内径不小于50mmφ,更优选不小于80mmφ。
在拉伸从圆形模头挤出的板材时,优选拉伸比为2倍~10倍,更优选2.5倍~10倍,特别优选3倍~10倍。如果拉伸比小于2倍,板材表面上会起皱。另一方面,如果拉伸比大于10倍,拉伸时,板材可能会断裂。这里所用的“拉伸比”,指板材在延心轴被拉伸,或通过气冲圆形模头的内腔被吹涨前后的内径比。
在生产一种发泡比为3~40倍的泡沫聚烯烃树脂板材过程中,为取得理想的发泡比,适当地调节要用的发泡剂用量就已足够。同时,也可以通过选择具有合适的熔体粘度的热塑性树脂,作为形成泡沫层的树脂,来调节室壁的密度和泡沫层气室的平均直径。
参考附图,生产本发明的泡沫聚烯烃树脂板材的方法的例子被描述如下。
这个例子中,使用聚丙烯为泡沫层,树脂混合物为非泡沫表层,二氧化碳为发泡剂,来生产具有非泡沫表层/泡沫层/非泡沫表层,这样的三层结构的泡沫聚烯烃树脂板材,其中,该树脂混合物包括100重量份的聚丙烯和20重量份的马来酸酐改性的聚丙烯。
图1示出生产本发明的泡沫聚烯烃树脂板材设备的例子。设备1包括一个能挤出泡沫层的生产材料的挤出机3,一个能挤出非泡沫表层的生产材料的挤出机5,一个模头7,一个心轴9,及卷带设备11。
挤出机3装备有用于提供用作发泡剂的二氧化碳的泵6。从漏斗引入挤出机3滚筒里的聚丙烯树脂被熔化,同时通过螺杆进料至模头7。当树脂被足够地熔化后,向熔体树脂提供二氧化碳气体,并使其均匀地分散在树脂中。把这样加入了发泡剂的聚丙烯树脂进料至模头7中。不需要对已知的、带通气孔的、通过通气孔强迫供给二氧化碳的挤出机做任何改动,这样的挤出机是优选的。
将包含有相对于100重量份的用作生产非泡沫表层的聚丙烯,20重量份的马来酸酐的树脂混合物熔化,并且通过挤出机5进料至模头7中。模头7可以为任一类型,而没有任何特别的限制,它具有适于多层板材成型的内部构造。这类模头的例子为扁平模头(T-模头,衣架式模头等等)、直模头、圆形模头(直角模头等等)。
泡沫层形成材料与非泡沫层形成材料,在熔态下,在模头7内,相互层压,然后被挤出。层压后,所述材料在挤出模头7内的停留时间优选为0.1~20秒,更优选为0.5~15秒。
从模头7挤出的管状的三层泡沫板材,通过一个心轴9成型为具有事先预定直径的管15,冷却后,通过卷带轴11折叠卷取。当沿着相反的折叠方向切开,得到一对三层板材。另外,当沿着一个折叠切开并展开,得到单个更宽的三层板材。
如果两个这样三层板材被层压在一块,得到具有非泡沫表层/泡沫层/非泡沫层/泡沫层/非泡沫表层,这样的五层结构。通过进一步层压,可以形成具有多层结构的板材。
一个优选的模头构造以截面方式显示于图2中。用于该例的模头为圆形模头。模头7界定了用于将要形成泡沫层的树脂的流路23a和23b,以及将要形成非泡沫表层的树脂流路24,24a,24b,24c,及24d。
挤出机3的头部21与模头7的尾部,在树脂流路进料端处相连,而挤出机5的头部22与模头7的侧部,在树脂流路进料端处相连。从头部21进料的用于形成泡沫层的熔态树脂首先进入流路23a,然后流向模头7的出料口。在通道中部,树脂物流通过路径P分叉,并流向流路23b。
另一方面,用于形成非泡沫表层的熔态树脂,从挤出机5的头部22进料,进入流路24,在这里树脂物流分为流路24a和24b,然后,为了覆盖泡沫层的两面,紧贴着流路23b的两侧进料,在流路25a处层压。流入流路24a和24b的熔态树脂流过与路径P类似的分叉路(这里没有示出),流入流路24c和24d,以覆盖从流路23b流过的泡沫层的两面,在流路25b处层压。
在流路25a和25b成型为三层管子的熔态树脂,从模头出料口26处挤出。通过这样把管子暴露于大气压力下,包含于泡沫层用于成型树脂的二氧化碳膨胀,形成气室,从而形成泡沫层。
在生产本发明聚烯烃树脂板材的过程中,熔态树脂流出量(Q:kg/h·mm)与模头7内径(D:mm)之间的关系优选满足Q/D≥0.3kg/h·mm,更优选Q/D≥0.6kg/h·mm。模头出料口26的唇板间隙优选在约0.5~约3mm范围内,更优选在约1~约2mm范围内。模头出料口的锥角优选在约0°~约5°范围内,更优选在约0°~约1°范围内。锥形成型段的长度优选不大于约10mm,更优选不大于约5mm。模头中心的中央部分与模头出口处之间的角度优选在约45°~约80°范围内,更优选在约50°~约70°范围内。
为了增加发泡比,优选从模头挤出的板材应该通过真空室。在真空室内泡沫层被进一步发泡,因此提供了一种其泡沫层发泡至更高的发泡比的泡沫聚烯烃板材。
尽管用于上述例子的任一个挤出机是单螺杆挤出机,然而也可以用双螺杆挤出机或诸如此类的挤出机。使用双螺杆挤出机作为挤出泡沫层的形成材料的挤出机,是特别优选的。
本发明的泡沫聚烯烃板材可以经受如模塑等任选的加工。具体地,本发明的板材可被用于如微波炉即用的容器(HMR)等食品容器,绝热体,用于体育用品的抗震性材料和绝热体,包装材料等等,车顶棚材料的车辆部件,封装材料,建筑材料,应用于航天器和外层空间用的树脂材料,这类材料需要绝热性能。特别是本发明的板材可用于与隔离树脂层层压形成的如微波炉即用的容器等食品容器。这类食品容器的例子包括盘子、杯子、碗、及盒子等等。
本发明的泡沫聚烯烃板材的模塑方法的实例包括步骤如下的一类方法:通过用红外加热器等加热工具加热软化泡沫聚烯烃板材;通过真空成型、空气-加压成型、真空空气-加压成型等方法,使用如阳模、阴模、或阳模与阴模对等模具,成型上步软化了的板材;并且通过冷却使该产品固化,还包括不依赖于真空技术或空气-加压技术的一类方法,它包括如下步骤:把泡沫聚烯烃板材置于一对咬模的空隙间;通过加压来成型该板材。
实施例
下面,通过实施例以及本发明的构成和效果的例子等等,来更具体地描述本发明,但是,它们不应该被解释成限制本发明。红外吸收光谱
在200℃下,热压树脂3分钟,然后在30℃下冷压树脂5分钟,该树脂被用于形成泡沫板材的表层,得到厚度为60μm的薄膜。把该薄膜装载在富立叶-红外光谱仪(型号:1600,由PERKIN ELMER有限公司制造)上,测量它的红外吸收光谱。
计算A1/A2,即红外线波数范围在1700~1750cm-1内,红外吸收光谱的最大吸收值A1与红外线波数范围在1455~1465cm-1内,红外吸收光谱的最大吸收值A2之间的比值。粘合强度
使用一种由一泡沫聚烯烃树脂板材与由热塑性树脂形成的层所形成的压制件。把层压制件切为15mm宽和20mm长的试样,使用AUTOGRAPH(商标名)(型号:AGS-500D,由SHIMAZU SEISAKUSHO公司生产),以300mm/min的剥离速度把热塑性树脂层从泡沫聚烯烃树脂板材剥离下来,来测量它的粘合强度。
如果所测的粘合强度小于5kg/15mm,那么层压制件粘结性低劣。如果所测的粘合强度大于5kg/15mm,那么层压制件具有恰当的粘结性。
外观
肉眼可观测泡沫板材的非泡沫表层的外观,并且可评估它,使用下列符号,评估的所有结果被显示于表1中:
◎:特别优秀○:优秀实例1
通过下述方法,生产三层泡沫聚烯烃树脂板材,该板材包括两种安排为非泡沫表层/泡沫层/非泡沫表层这样的结构层。如此得到的泡沫板材,由其表层与皂化乙烯-乙烯酯类共聚物或聚丙烯层,进一步层压,对所得到的层压制件的物理性质进行评估。评估的所有结果被显示于表1中。
泡沫层形成材料
对于泡沫层形成材料,使用一种由两步聚合法制备的聚丙烯和聚乙烯形成的粒料掺混混合物,它们的重量比为70/30。所用的聚合法被描述如下。(1)合成固体催化剂
向200L装备有搅拌器的,内部空气已被氮气替代的不锈钢反应器里,加入80L己烷,6.55mol四丁氧基钛,2.8mol邻苯二甲酸二异丁酯,和98.9mol四乙氧基硅烷,得到均匀的溶液。随后,5个小时内,向反应器的溶液中逐步滴加51L浓度为2.1mol/L的丁基氯化镁的二异丁醚溶液,与此同时,反应器内的温度被保持在5℃。滴加完毕后,把反应器的混合物在室温下搅拌1个小时,然后分离该混合物为固体和液体,接着用70L的甲苯冲洗3次。然后,把甲苯加入反应器中,得到浓度为0.6Kg/L的浆料,然后向其中,加入8.9mol正丁醚和274mol四氯化钛的混合溶液,接着,进一步加入20.8mol的邻苯二甲酰氯。在110℃下,所得到的混合物反应3小时,接着在95℃下,用甲苯冲洗两次。随后,把浆料浓度调至0.6Kg/L后,把3.13mol邻苯二甲酸二异丁酯,8.9mol正丁醚和137mol四氯化钛加入至浆料中,并且在105℃下,所得的浆料反应1小时。反应完毕后,在相同的温度下,分离所得到的混合物为固体和液体,接着在95℃下,用90L的甲苯冲洗两次。随后,把浆料浓度调至0.6Kg/L后,把8.9mol正丁醚和137mol四氯化钛加入至浆料中,并且在95℃下,所得的浆料反应1小时。反应完毕后,在相同的温度下,分离所得到的混合物为固体和液体,接着在同一温度下,用90L的甲苯冲洗三次。此后,把浆料浓度调至0.6Kg/L后,把8.9mol正丁醚和137mol四氯化钛加入至浆料中,并且在95℃下,所得的浆料反应1小时。反应完毕后,在相同的温度下,分离所得到的混合物为固体和液体,接着在同一温度下,用90L的甲苯冲洗三次。进一步用90L的己烷冲洗产物三次,然后减压干燥,得到11.0Kg的固体催化剂组分。
固体催化剂组分包含1.9重量%的钛原子,20重量%的镁原子,8.6重量%的邻苯二甲酸酯,0.05重量%的乙氧基基团,以及0.2重量%的丁氧基基团,并且具有良好的、不带细粉末的粒状性质。(2)预活化该固体催化剂组分
向内部体积为3L,且装备有搅拌器的不锈钢高压釜里,加入1.5L经过充分脱水、脱气的正己烷,37.5mmol的三乙基铝,3.75mmol的叔丁基正丙基二甲氧硅烷,以及15g该固体催化剂组分。高压釜内部的温度保持在5℃~15℃,30分钟内,连续通入15g丙烯至高压釜中,这样来预活化该固体催化剂组分。(3)聚合成丙烯聚合物第一步
以57kg/h的速率,把液体丙烯加料至内部体积为300L的不锈钢聚合反应器里,使聚合温度维持在60℃,聚合压力保持在27Kg/cm2G,与此同时,分别以1.3mmol/h、0.13mmol/h、及0.51g/h的速率,连续进料三乙基铝、叔丁基正丙基二甲氧硅烷以及预活化过的固体催化剂组分至反应器里,在基本上没有氢气的条件下,实施丙烯聚合。这样以2.0Kg/h的速率得到聚合物。每1g催化剂制备的聚合物量为3920g。依据对聚合物部分的抽样分析,聚合物的特性粘度为7.7dl/g。不经去活化,所得到的聚合物被连续进料至第二个反应器中。第二步
把丙烯和氢气加料至内部体积为1m3的流化床合反应器里,使聚合温度维持在80℃,聚合压力保持在18Kg/cm2G,气相的氢气体积浓度为8vol%,与此同时,并且以60mmol/h、6mmol/h的速率,分别将三乙基铝、叔丁基正丙基二甲氧硅烷,与来自于第一个反应器的含催化剂的聚合物一起连续进料至第二个反应器里,不用中断实施丙烯聚合。这样以18.2Kg/h的速率得到聚合物。这样得到的聚合物的特性粘度为1.9dl/g。
从所得的结果发现,第二步聚合中每1g催化剂制备的聚合物量为31760g,第一个聚合反应器与第二个聚合反应器里所得的聚合重量比为11/89,由第二步聚合反应所生成的部分聚合物的特性粘度为1.2dl/g。(4)聚合物的造粒
把由上述的两步法反应得到的100重量份的聚合物粉末,与0.1重量份的硬脂酸钙,0.05重量份的苯酚类抗氧剂(商标:IRUGANOX1010,由汽巴精化化学品公司生产)及0.2重量份的苯酚类抗氧剂(商标:SUMIRISER BHT,由Sumitomo化学品有限公司生产)等添加剂混合,在230℃下,所得到的混合物被熔体捏合,形成具有MFR为12的粒料。(5)掺合泡沫层形成材料
以重量比为70/30,把由上述方法得到的聚丙烯粒料与聚乙烯粒料(商标:SUMIKACENE,由Sumitomo化学品有限公司生产)干态掺合。非泡沫表层形成材料
对于非泡沫表层形成材料,使用如下制备的树脂混合物的:把100重量份的聚丙烯(商标:PF814,由MONTEL公司生产,熔点:159.0℃,结晶温度:130.1℃,MFR:2.2g/10min)与20重量份的马来酸酐改性的聚丙烯(商标:ADMER QF551,由MITSUI KAGAKU有限公司生产,熔点:135℃,MFR:5.7g/10min)干态掺合。挤出发泡
所用的设备包括,一个50mmφ双螺杆挤出机(3),一个32mmφ单螺杆挤出机(5),其上带有90mmφ的圆形模头(7)。向挤出机(3)的加料斗中供入如下制备的原材料,即把100重量份,重量比为70/30的丙烯聚合物/乙烯聚合物的混合物作为泡沫层形成材料,与1重量份的成核剂(商标:HYDROCEROL,由BERLINGUER INGERHEIM化学品公司生产)掺合制得的原材料。将1重量份的二氧化碳气体,在熔体原材料行进处注入挤出机(3),再将与二氧化碳气体如此混合的原材料充分捏合,熔融,进料至模头(7)。待成型为泡沫层的熔融混合物,与来源于挤出机(5)的待成型为非泡沫表层的熔融树脂,在模头内相互层合,所形成的层合制件从模头挤出,然后,沿着紧依着模头下游的210mmφ的冷心轴(9)拉伸至2.3倍。用切刀切开如此得到的泡沫管状板材,以把管状板材展开为平面的泡沫板材,它接着被卷带设备(11)卷起。泡沫聚烯烃树脂板材与热塑性树脂层的层合
使由上述方法得到的泡沫聚烯烃树脂板材(12)与一类皂化的乙烯-乙烯酯类共聚物(EVOH)薄膜(商标:EVAL EF-E FILM,由KURURE有限公司生产,厚度:15μm),或一类非拉伸的聚丙烯薄膜(CPP)(商标:TOYOBO“PAILENE”FILM-CT P1146,由TOYOBO SEKI有限公司生产,厚度:80μm),以1m/min的线速度,一起通过调节至120℃的一对轧辊(14),与此同时,将来源于与热空气发生器(15)相连的气刀(16)的热空气施加在两辊之间的辊隙,这样使得轧辊处的热空气温度为190℃。这样,得到了泡沫聚烯烃树脂板材与乙烯-乙烯酯类共聚物薄膜热层合的层压制件(17)。
实施例2
通过如实例1相同的方法,生产泡沫聚烯烃树脂板材以及包含该板材的层压制件,只不过下列树脂混合物被用于非泡沫表层的形成材料,并对所得到的层压制件的物理性质进行评估。评估的所有结果被显示于表1中。非泡沫表层的形成材料
对于非泡沫表层的形成材料,使用如下方法制备的树脂混合物:把100重量份的聚丙烯(商标:PF814,由MONTEL公司生产,熔点:159.0℃,结晶温度:130.1℃,MFR:2.2g/10min(230℃))与20重量份的马来酸酐改性的聚丙烯(商标:ADMER QF551,由MITSUI KAGAKU有限公司生产,熔点:135℃,MFR:5.7g/10min(230℃))以及30重量份的皂化的乙烯-乙烯酯类共聚物薄膜(商标:EVAL EPE-105,由KURURE有限公司生产,熔点:165℃,MFR:5.5g/10min(190℃)),干态掺合。
实施例3
通过如实例1相同的方法,生产泡沫聚烯烃树脂板材以及包含该板材的层压制件,只不过下列树脂组合物被用于非泡沫表层的形成材料,并对所得到的层压制件的物理性质进行评估。评估的所有结果被显示于表1中。非泡沫表层的形成材料
对于非泡沫表层的形成材料,使用如下制备的树脂混合物:把100重量份的聚丙烯(商标:PF814,由MONTEL公司生产,熔点:159.0℃,结晶温度:130.1℃,MFR:2.2g/10min(230℃))与20重量份的马来酸酐改性的聚丙烯(商标:ADMER QF551,由MITSUI KAGAKU有限公司生产,熔点:135℃,MFR:5.7g/10min(230℃))以及80重量份的滑石粉(商标:MICRON WHITE #5000,由HAYASHI KASEI有限公司生产,主组分:硅酸镁)干态掺合,使用一个单向的双螺杆挤出机(商标:PCM45,由IKEGAI公司生产,45mmφ,L/D:30),在200rpm,模头温度为240℃,使该共混物造粒,接着干燥。
实施例4
通过如实例1相同的方法,生产泡沫聚烯烃树脂板材以及包含该板材的层压制件,只不过,下列树脂混合物(A)与树脂(B)分别被用于非泡沫表层的形成材料及非泡沫层的形成材料,并且该泡沫聚烯烃树脂板材包括三种类型的层,而且被安排为非泡沫表层/泡沫层/非泡沫层/泡沫层/非泡沫表层这样五层的结构,并对所得到的层压制件的物理性质进行评估。评估的所有结果被显示于表1中。非泡沫表层的形成材料树脂混合物(A)
对于非泡沫表层(A)的形成材料,使用如下制备的树脂混合物:把100重量份的聚丙烯(商标:PF814,由MONTEL公司生产,熔点:159.0℃,结晶温度:130.1℃,MFR:2.2g/10min)与20重量份的马来酸酐改性的聚丙烯(商标:ADMER QF551,由MITSUI KAGAKU有限公司生产,熔点:135℃,MFR:5.7g/10min(230℃))干态掺合。树脂(B)
长支链聚丙烯(商标:PF814,由MONTEL公司生产,熔点:159.0℃,结晶温度:130.1℃,MFR:2.2g/10min)被用于非泡沫表层的形成材料。挤出发泡
所用的设备包括,一个用于泡沫层挤出的50mmφ双螺杆挤出机(3),一个用于非泡沫表层挤出的32mmφ单螺杆挤出机(5),一个用于非泡沫层挤出的32mmφ单螺杆挤出机(5’),其上带有90mmφ的圆形模头(7)。向挤出机(3)的加料斗中供入如下制备的原材料,即把100重量份重量比为70/30的丙烯聚合物/乙烯聚合物的混合物作为泡沫层的形成材料,与1重量份的成核剂(商标:HYDROCEROL,由BERLINGUER INGERHEIM化学品公司生产)掺合制得的原材料。将1重量份的二氧化碳气体,在熔体原材料行进处注入挤出机(3),再将与二氧化碳气体如此混合的原材料充分捏合,熔融,进料至模头(7)。待成型为泡沫层的熔融混合物,与来源于挤出机(5)的待成型为非泡沫表层的熔融树脂,及来源于挤出机(5‘)的待成型为非泡沫层的熔融树脂在模头内相互层合,所形成的层合制件从模头挤出,然后,沿着紧依着模头下游的,210mmφ的冷心轴拉伸至2.3倍。用切刀切开如此得到的泡沫管状板材,以把管状板材展开为平面的泡沫板材,它接着被卷带设备(11)卷起。
实施例5
通过如实例1相同的方法,生产泡沫聚烯烃树脂板材以及包含该板材的层压制件,只不过下列树脂组合物被用于非泡沫表层的形成材料,并对所得到的层压制件的物理性质进行评估。评估的所有结果被显示于表1中。非泡沫表层的形成材料
对于非泡沫表层的形成材料,使用如下制备的树脂混合物:把100重量份的聚丙烯(商标:PF814,由MONTEL公司生产,熔点:159.0℃,结晶温度:130.1℃,MFR:2.2g/10min(230℃))与100重量份的从一泡沫聚烯烃树脂板材的边角料回收的树脂掺合,所述板材是把包括从聚丙烯树脂制得的非泡沫表层和泡沫层的多层泡沫板材与一100μm厚的多层薄膜层压而成,其中,该多层泡沫板材安排为具有如下结构:非泡沫表层(80μm)/泡沫层(2200μm)/非泡沫表层(80μm);该薄膜包括非拉伸的聚丙烯(以后缩略为“CPP”)层(25μm)/马来酸酐改性的聚丙烯层(10μm)/皂化的乙烯-乙烯基酯类共聚物层(30μm)/马来酸酐改性的聚丙烯层(10μm)/CPP层(25μm)。比较例1
通过如实例1相同的方法,生产泡沫聚烯烃树脂板材以及包含该板材的层压制件,只不过将下列树脂组合物用于非泡沫表层的形成材料,并对所得到的层压制件的物理性质进行评估。评估的所有结果被显示于表1中。非泡沫表层的形成材料
100重量份的聚丙烯(熔点:159.0℃,结晶温度:130.1℃,MFR:2.2g/10min(230℃))被用于非泡沫表层的形成材料。
表1
项目 | 实施例 | 比较例 | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | |
板材总厚度(mm) | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 |
非泡沫表层厚度(mm) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
红外吸收光谱A1A2A1/A2 | 0.132.20.06 | 0.142.70.05 | 0.042.20.02 | 0.022.10.01 | 0.0142.70.005 | 02.90 |
非泡沫层厚度(mm)(除泡沫层及非泡沫表层之外的层) | 0 | 0 | 0 | 0.1 | 0 | 0 |
非泡沫表层的发泡比(倍) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
泡沫层的发泡比(倍) | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 |
EVOH粘合强度(kg) | 6.2 | 6.8 | 5.6 | 6.4 | 5.9 | 4.1 |
CPP粘合强度(kg) | 8.2 | 8.8 | 7.7 | 8.4 | 7.9 | 8.2 |
外观 | ○ | ○ | ◎ | ◎ | ○ | ○ |
◎:特别优秀○:优秀
Claims (4)
1.一种泡沫聚烯烃树脂板材,它包括一个泡沫聚烯烃树脂层和一个非泡沫表面层,该非泡沫表面层由一类热塑性树脂组合物形成,该组合物具有落于范围1×10-8~1×10-1的A1/A2比值,其中,A1为红外线波数1700~1750cm-1的范围内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值,A2为红外线波数在1455~1465cm-1范围内,该热塑性树脂组合物的红外吸收光谱的最大吸收值。
2.权利要求1的泡沫聚烯烃树脂板材,其中,热塑性树脂组合物包括100重量份的聚烯烃树脂,和0.1~100重量份的羧酸改性聚烯烃树脂。
3.权利要求1的泡沫聚烯烃树脂板材,进一步包括,在泡沫层与非泡沫表层之间,由长支链聚烯烃树脂形成的非泡沫层。
4.权利要求2的泡沫聚烯烃树脂板材,其中,羧酸改性聚烯烃树脂为一类马来酸酐接枝改性的聚烯烃。
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