CN1649948A - 聚丙烯树脂发泡颗粒和使用它的模制品 - Google Patents
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Abstract
含有满足下列要求(a)至(c)的丙烯聚合物作为基础树脂分的可发泡颗粒;树脂组合物;和各自通过模塑加工该可发泡颗粒所获得的模制品和冲击吸收材料。该聚合物包括100-85mol%的从丙烯形成的结构单元和0-15mol%的从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元。在由13C-NMR测量中,以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量是0.005%-0.4%。熔点,Tm[℃],和聚合物膜的水蒸气透过速率,Y[g/m2/24hr],满足特定的关系。
Description
技术领域
本申请的第一相关本发明涉及具有显著均匀的泡孔直径并能够获得具有优异表观等等的聚丙烯型树脂发泡颗粒,和使用该颗粒的模制品。
背景技术
从聚丙烯型树脂发泡颗粒形成的模制品具有优异的耐化学性,抗冲击性,和压缩应变回复性能等,与从聚苯乙烯型树脂发泡颗粒形成的模制品相比。因此,这一模制品适合用作汽车等的缓冲器芯材料或各种包装材料。
作为以上聚丙烯型树脂,从起泡特性考虑,可以使用通过主要将α-烯烃如乙烯或1-丁烯等与丙烯共聚合所获得的丙烯-α-烯烃无规共聚物。这些通过使用由氯化钛和烷基铝组成的所谓的齐格勒-纳塔催化剂来聚合。
近年来,提出了一种建议,其中通过使用所谓的金属茂型催化剂所获得的具有间同立构结构的聚丙烯用于泡沫制品的底物(JP 1992-224832未经审查的专利出版物(Kokai))。对于这一建议,有可能用丙烯均聚物生产泡沫制品。
然而,会遇到一个问题,具有间同立构结构的聚丙烯比具有全同立构结构的聚丙烯有更低的熔点,并在机械性能上也逊色。
此外,在JP1994-240041未经审查的专利出版物(Kokai)(专利文献1)中,建议了聚丙烯型树脂发泡颗粒,其中通过使用金属茂型聚合物催化剂所聚合的全同立构聚丙烯型树脂是作为基础树脂而获得的。
在这种情况下,虽然该发明体现特征于泡沫体颗粒的泡孔直径是比较均匀的,但是均匀性并不总是足够的,并且需要进一步改进。
因此,本申请的第一相关发明的目标是提供聚丙烯型树脂发泡颗粒,它能够获得具有显著均匀的泡孔直径的模制品,和具有优异的表观和机械性能;和它的模制品。
发明内容
根据第一相关发明的第一方面,提供聚丙烯树脂发泡颗粒,它的特征在于包括具有下列要求(a)至(c)的聚丙烯型聚合物作为基础树脂:
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85摩尔%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%存在;
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60…关系式(1)。
在本发明中,具有以上要求(a)-(c)的丙烯型聚合物是作为基础树脂而提供,因此,能够提供具有显著均匀的泡孔直径的聚丙烯型树脂发泡颗粒。另外,能够提供聚丙烯型树脂发泡颗粒,它能够获得在机械性能如表观、压缩强度和拉伸强度上优异的模制品。
根据本发明的第二方面,提供了通过在模具中模塑加工聚丙烯树脂发泡颗粒所制得的并具有0.5g/cm3至0.008g/cm3的密度的模制品,其中该聚丙烯树脂发泡颗粒是在权利要求1至4中任何一项所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒。(权利要求5)
在这种情况下,作为上述聚丙烯型树脂发泡颗粒,在权利要求1-4的任何一项中所要求的聚丙烯型树脂发泡颗粒都可以使用和模塑加工,并且该模制品具有以上密度。
因此,模制品在表观如平滑度或光泽性质上是优异的,并在机械性能如压缩强度或拉伸强度上是优异的。
如果模制品的密度大于0.5g/cm3,则泡沫制品的优选的特性如轻质性质、冲击吸收性能或耐热性不会充分地提供,并且还有一个风险:由于低的发泡放大而降低了成本效率。
另一方面,如果该密度小于0.008g/cm3,则会有闭孔率下降的趋势,和还有机械性能如弯曲强度或压缩强度不够的危险。
因此,以上模制品适合于包装,玩具,汽车零件,头盔,芯材料,或缓冲包装材料等等。
在本发明的第一方面(权利要求1),要求(a)的叙述首先是对用作以上基础树脂的聚丙烯型聚合物。
上述要求(a)是丙烯均聚物(100%)或由丙烯与乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃组成的共聚物。
对于作为与以上丙烯共聚合的共聚用单体的乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃,具体地可以例举乙烯,1-丁烯,1-戊烯,1-己烯,1-辛烯,4-甲基-1-丁烯等等。
以上聚丙烯型聚合物能够通过使用例如所谓的金属茂型催化剂来获得。
另外,在本发明中,通过使用由普通的齐格勒-纳塔催化剂几乎不聚合的单体与丙烯共聚合所获得的聚丙烯型树脂能够用作用于生产发泡颗粒的基础树脂。
作为这些单体,能够例举一种或多种类型的环烯烃,如环戊烯,降冰片烯,1,4,5,8-二桥亚甲基-1,2,3,4,4a,8,8a,5-八氢萘;非共轭的二烯烃如5-甲基-1,4-己二烯,7-甲基-1,6-辛二烯;和芳族不饱和化合物如苯乙烯或二乙烯基苯。
用于本发明的丙烯型聚合物是在丙烯型聚合物中含有85mol%-100mol%的从丙烯形成的结构单元的丙烯型(共)聚合物树脂。另外要求从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量是0mol%到15mol%。
对于共聚用单体的结构单元超出上述范围的情况,基础树脂的机械性能如弯曲强度或拉伸强度大大地降低,和无法获得从其形成的目标发泡颗粒和模制品。
接着,如在以上要求(b)中所示,以上丙烯基单体是0.5%-2.0%的以uC-NMR测量的以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量,和以丙烯单体单元的1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%-0.4%。
对于前者0.5%-2.0%,会有一个问题:如果含量低于0.5%则在发泡颗粒中均匀泡孔直径的有利效果是小的;还有一个问题:如果超过2.0%则基础树脂的机械性能例如弯曲强度或拉伸强度会降低。因此,存在的问题是发泡颗粒和从其形成的模制品的强度会降低。
另外,对于后者0.005%-0.4%,会有一个问题:如果该含量低于0.005%,则在发泡颗粒中均匀泡孔直径的有利效果是小的;还有一个问题:如果超过0.4%,则基础树脂的机械性能例如弯曲强度或拉伸强度会降低,因此,存在的问题是发泡颗粒和从其形成的模制品的强度会降低。
这里在丙烯型聚合物中所含的从丙烯形成的结构单元和/或从具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的分数,以及后面描述的全同三单元组分数是由13C-NMR技术测量的值。
13C-NMR谱测量技术是例如如下所述。即,将350mg-500mg的样品加入到直径10mm的NMR试样管中;通过使用约0.5ml供同步跟踪用的氘代苯和约2.0ml的邻二氯化苯的混合物来完全地溶解溶剂;然后在质子完全去偶合条件下于130℃进行测量。
在测量条件下,选择65度的倒角,5T1或更多的脉冲间隔(假设T1是在甲基的自旋晶格松驰时间中的最长值)。在丙烯聚合物中,亚甲基和次甲基的自旋晶格松驰时间短于甲基的自旋晶格松驰时间,因此,全部碳的磁化的恢复率在测量条件下是99%或更高。
虽然在13C-NMR技术下位置不规则单元的检测灵敏度一般是约0.01%,但是该敏感性能够通过增加扫描时间来增强。
另外,在以上测量中的化学位移被设定如下。在甲基分支的方向上相同的5个丙烯头-尾接单元链节的第三单元的甲基的峰被设定于21.8ppm,和对于这一峰设定的另一个碳峰的化学位移是参考物。
当使用这一参考物时,以在下面结构式(化学式1)的PPP[mm]表示的三个丙烯单元链节的第二单元中的甲基为基础的峰出现在21.3-22.2ppm范围内;以在由PPP[mr]表示的三个丙烯单元链节的第二单元中的甲基为基础的峰出现在20.5ppm-21.3ppm的范围内;和以在由PPP[rr]表示的三个丙烯单元链节的第二单元中的甲基为基础的峰出现在19.7ppm-20.5ppm的范围内。
这里,PPP[mm],PPP[mr],和PPP[rr]分别表示如下。
[化学式1]
此外,本发明的丙烯聚合物含有特定量的下列部分结构(I)和(II),它包括以丙烯的2,1-嵌入和1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
[化学式2]
结构(I)
该部分结构被认为是,当通过使用例如金属茂型催化剂进行聚合反应时,由在丙烯的聚合过程中发生的位置不规则性所产生。
也就是说,丙烯单体一般以一种方式反应,其中亚甲基碳与催化剂中的金属部分键接,即按照“1,2-嵌入”。很少发生“2,1-嵌入”或“1,3-嵌入”。“2,1-嵌入”是其中加成方向是从“1,2-嵌入”颠倒的反应格式,和在聚合物链中形成由以上部分结构(I)表示的结构单元。
另外,“1,3-嵌入”指丙烯单体在聚合物链中采取它们的C-1和C-3构型,结果,产生了直链状结构单元,即,以上部分结构(II)。
在根据本发明的丙烯聚合物的全部聚合物链中的mm分数是由下列数学式1表示的。应该注意到,在部分结构(II)中,由于1,3-嵌入的结果,来源于丙烯单体的甲基会消失一个。
[数学式1]
在这一公式中,∑ICH3表示全部甲基的面积(19ppm-22ppm的化学位移的全部峰)。另外,A<1>,A<2>,A<3>,A<4>,A<5>,A<6>,A<7>,A<8>和A<9>分别是42.3ppm,35.9ppm,38.6ppm,30.6ppm,36.0ppm,31.5ppm,31.0ppm,37.2ppm和27.4ppm的峰的面积,并表示由部分结构(I)和(II)所表示的碳含量。
另外,2,1-嵌入的丙烯相对于全部丙烯嵌入的比率和1,3-嵌入的丙烯的比率都是根据以下数学式2计算的。
[数学式2]
接着,对于要求(c),显示了当作为基础树脂的丙烯型聚合物用作膜时,在水蒸气透过速率和熔点之间的关系。
也就是说,根据本发明的丙烯聚合物,对于聚合物的熔点是Tm[℃]和在聚合物制成膜时水蒸气透过速率是Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足以下关系式(1)。
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60 公式(1)
以上水蒸气透过速率能够由JIS K7129“Stream Transparency TestingMethod of Plastic Film and Sheet”测量。对于水蒸气透过速率的值Y在以上范围内的情况,在发泡颗粒中泡孔尺寸变得极其均匀。
对于Y值超过公式(1)的值的情况和对于它低于公式(1)的范围的情况,在发泡颗粒中泡孔直径的不均匀性会提高。结果,仅仅获得了具有低劣机械性能的发泡颗粒,当在模制品中进行模塑时。
虽然这一理由是不清楚的,但是认为在发泡剂的浸渍和逃逸之间的平衡是相关的,当发泡颗粒是在低压气氛中排出来生产时;和当使用丙烯型聚合物时这一平衡变成优选的,使得熔点(Tm)和水蒸气透过速率(Y)满足公式(1)的关系。
根据本发明的聚丙烯型发泡颗粒被用作当通过将颗粒填充在模具中,加热所填充的颗粒,和将它发泡来获得模制品时的原料。
接着,优选的是以上聚丙烯型聚合物进一步具有下列要求(d)(权利要求2):
(d)由13C-NMR测量的由头对尾键合所组成的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
在这种情况下,获得了有利的效果:含在发泡颗粒中的泡孔的尺寸的均匀性得到进一步改进。
也就是说,除了上述要求(a)-(c)外,作为以上基础树脂的丙烯型聚合物可以使用这样的一种,它的全同三单元组分数(即,其中丙烯单元以头-尾接方式彼此键接的三个丙烯单元在聚合物链中的任意三个丙烯单元当中的比率)是97%或更高。
以下,该全同三单元组分数被描述为mm分数。对于mm分数低于97%的情况,存在一个危险:基础树脂的机械性能降低了,和由使用这一树脂所形成的发泡树脂颗粒组成的模制品的机械性能同样会降低。
进一步优选地,mm分数是98%或更高。
优选的是,以上丙烯型聚合物进一步具有下列要求(e)(权利要求3):
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
在这种情况下,获得了有利的结果:能够生产发泡颗粒而同时它们维持了适宜工业生产的生产能力,和由所形成的泡沫体颗粒组成的模制品的物理性能是优异的。
如果以上熔体流动速率(MFR)低于0.5g/10分钟,会有一个危险:发泡颗粒的生产能力,尤其在下面所述的熔化和捏合工艺中的生产能力,会降低。另外,对于MFR超过如上所述的100g/10分钟的情况,会有一个危险:通过使用作为产物所获得的泡沫体颗粒而得到的模塑元件的动态性能如压缩强度和拉伸强度会降低。优选,该熔体流动速率是1.0g/10分钟-50g/10分钟,和进一步优选是1.0g/10分钟-30g/10分钟。
接着,优选的是以上聚丙烯树脂发泡颗粒含有满足下列要求(f)(权利要求4)的发泡剂:
(f)当发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2):
-90≤Tc≤400 关系式(2)。
在这种情况下,会有一个趋势即所获得的发泡颗粒的泡孔直径是均匀的。结果,使用此类泡沫体颗粒所获得的模制品的动态性能得到改进。如果Tc低于-90℃,则所获得的泡沫体颗粒的泡孔直径的不均匀性变得更突出。虽然这一理由是不清楚的,但据计低Tc会导致突然的发泡。
另一方面,如果Tc高于400℃,会有一个危险:非常难以获得具有例如0.1g/cm3或更低的密度的发泡颗粒。
以上发泡剂的特定例子是如下。对于每一种物质,在物质名称之后跟着临界温度(℃)。可以举例:直链或环状脂肪族烃或类似物,如甲烷(-82);乙烷(32);丙烷(97);丁烷(152);异丁烷(135);戊烷(197);己烷(235);环戊烷(239);或环己烷(280);卤代烃,如二氯二氟甲烷(112),三氯氟代甲烷(198);和无机气体,如二氧化碳(31)。
另外,在满足下列关系式(2)的发泡剂之中,当以下关系式(3)得到满足时,会有一个优点:专用设施或设备是不需要的,尤其当这些发泡剂被运输时。
0≤Tc≤300 关系式(3)
此外,当满足下列关系式(4)时,会有一个有利的效果:除了前述的工程效率,所获得的发泡颗粒的泡孔直径是非常均匀的。
30≤Tc≤200…关系式(4)
以上发泡剂可以单独使用,或以其两种或多种的结合物使用。
另外,在不影响本发明的有利效果的前提下,另一种聚合物组分或添加剂能够与上述的丙烯型聚合物(基础树脂)进行混合。
如上所述的其它聚合物组分包括:例如,乙烯型树脂,如线性低密度聚乙烯,它是乙烯和α-烯烃(4或4个以上碳原子)的共聚物,高密度聚乙烯和低密度聚乙烯;聚丁烯树脂;乙烯-丙烯型橡胶;乙烯-丙烯-二烯型橡胶;苯乙烯型热塑性弹性体,如通过将苯乙烯-二烯烃嵌段共聚物的烯属双键的至少一部分饱和所获得的氢化嵌段共聚物,或苯乙烯-二烯烃嵌段共聚物;和这些树脂、弹性体或橡胶的由丙烯酸型单体的接枝所改性的聚合物。在本发明中,这些树脂,弹性体,橡胶或它们的改性聚合物能够独立地使用或它们中的两种或多种可以结合使用。
作为上述的添加剂,能够使用各种添加剂,如成核剂,着色剂,抗静电剂;润滑剂。这些添加剂通常在后面所述的熔化和捏合过程中一起添加,并包含在树脂粒中。
以上成核剂包括有机成核剂如碳,磷酸盐类成核剂,酚类成核剂,或胺类成核剂,以及无机化合物如滑石,碳酸钙,硅石,二氧化钛,石膏,沸石,硼砂,或氢氧化铝。各种这类添加剂的量是相对于100wt%的本发明的基础树脂而言的15wt%或15wt%以下,优选是8wt%或8wt%以下,和进一步优选5wt%或5wt%以下,这根据添加的目的而可以不同。
虽然以上其它组分混入到基础树脂中的操作能够在聚丙烯基础树脂处于流体状态或固体状态下进行,但一般使用熔化和捏合。也就是说,例如,以上基础树脂和其它组分等通过使用各种捏合机如辊、螺杆挤出机、班伯里密炼机、捏合机、混合器或磨机在所需温度下进行捏合。在捏合后,该产物造粒成适合于发泡颗粒的生产的合适的粒径。
另外,优选使用一种方法,其中在挤出机中进行熔化和捏合之后,捏合物质从在挤出机的尖端具有小孔的口模中以标准方式进行挤出,并通过装有拉丝机的切断机被切成预定的重量或尺寸,据此获得树脂粒。
一般说来,当一个树脂粒的重量是0.1mg到20mg时,发泡颗粒能够没有任何问题地顺利生产。如果一个树脂粒的重量是在0.2mg-10mg范围内和如果在颗粒之间的重量的偏差是小的,则发泡颗粒容易地生产。然后,所获得的发泡颗粒的密度分布是小的,和发泡的树脂粒在模具中的填充性能得到改进。
作为获得发泡颗粒的方法,可以使用在挥发性发泡剂浸渍入树脂粒中之后进行加热和发泡的方法;更具体地说,描述在JP 1974-2183已审查专利出版物(Kokoku);JP1981-1344已审查专利出版物(Kokoku);DE 1285722未经审查的专利出版物(Kokai);和DE2107683未经审查的专利出版物(Kokai)等中的方法当中的任何一种。
在发泡剂已经浸渍在树脂粒中之后,对于进行加热和发泡的情况,树脂粒与挥发性发泡剂一起被加入到能够封闭和打开的压力容器中;在基础树脂的软化温度或软化温度以上进行加热,和挥发性发泡剂浸渍在树脂颗粒中。然后,在容器内的内容物从密封容器中排出到低压气氛中之后,进行干燥。以这一方式获得发泡颗粒。
优选的是,本发明的聚丙烯型树脂发泡颗粒具有在由差示扫描量热法(当2mg-4mg的发泡颗粒利用差示扫描量热计以10℃/min的速率从20℃加热至200℃时获得DSC曲线)获得的DSC曲线中的两个或多个吸热峰。当从以上基础树脂构成的部分形成固有的吸热峰和在比前者更高的温度下的吸热峰时,这一现象会发生。
通过控制当以上树脂粒发泡时的条件,更具体地说,通过控制当排出到低压气氛中时的温度、压力或时间等,能够获得在DSC曲线上出现两个或多个吸热峰的发泡颗粒。
在当分解型发泡剂预先捏合在树脂粒中时通过将容器的内容物排出到低压气氛中来生产发泡颗粒的方法中,有可能获得以上发泡颗粒,即使没有将发泡剂加入到压力容器中。
作为上述的分解型发泡剂,任何试剂都能够使用,只要它在树脂粒的发泡温度下分解并产生气体。具体地说,能够列举碳酸氢钠,碳酸铵,叠氮化合物,偶氮化合物等。
另外,在加热或发泡过程中,优选的是水或醇类等用作树脂粒的分散介质。进一步,优选使用以下物质中的单独一种或以下物质中的两种或多种的结合物:微溶于水的无机物质如氧化铝,磷酸三钙,焦磷酸镁,氧化锌,或高岭土;水溶性的聚合物保护胶体,如聚乙烯基吡咯烷酮,聚乙烯醇,或甲基纤维素;和阴离子型表面活性剂,如十二烷基苯磺酸钠,或链烷磺酸钠,这样该树脂粒均匀地分散在分散介质中。
当树脂粒排出到低压气氛中时,优选的是通过从外部引入无机气体或与以上类似的挥发性发泡剂将容器内的压力保持恒定,以便促进珠粒的排出。
接着,本发明的聚丙烯型树脂泡沫体颗粒能够通过使用模具在各种条件下模塑。例如,在聚丙烯型树脂发泡颗粒在大气压力下或减压下已经填充到由一对凸模和凹模组成的模具腔中之后,该腔被压缩,以使体积减少了5%-70%。在此之后,热介质如蒸汽被引入该腔中以加热和融合聚丙烯型树脂发泡颗粒(例如,JP1971-38359已审查专利出版物(Kokoku))。
另外,还有加压老化方法,其中树脂颗粒首先用挥发性发泡剂或一种或多种无机气体处理以增强树脂颗粒的二级发泡力;让在大气压力或在减压下将泡沫体树脂粒填充到模腔中,同时保持该二级发泡力;然后,将热介质引入到模腔中以加热和融合发泡树脂粒(例如,JP 1976-22951已审查专利出版物(Kokoku))。
另外,还有压缩填装技术,其中已由压缩性气体增压在大气压力或大气压力以上的模腔用已增压在模腔的压力或该压力以上的发泡颗粒填充,随后将热介质如蒸汽引入模腔中来加热和融合该发泡树脂粒(例如,JP1992-46217已审查专利出版物(Kokoku))。
此外,还有通过使用具有在特定条件下获得的高的二级发泡力的发泡颗粒,在大气压力或减压下将发泡树脂粒填充到由一对凸和凹金属口模组成的模腔中,随后将热介质如蒸汽引入到模腔中以加热和融合该泡沫体树脂粒的正常压力填装技术(例如,参见JP 1994-49795已审查专利出版物(Kokoku))。此外,由以上方法的结合来进行模塑(例如,参见JP 1994-22919已审查专利出版物(Kokoku))。
此外,根据需要,膜能够层压到以上泡沫体模制品上。被层压的膜没有特别限制,和例如,可以使用:聚苯乙烯膜,如OPS(双轴取向聚苯乙烯片),耐热的OPS,或HIPS;聚丙烯膜,如CPP(非取向聚丙烯膜),OPP(双轴取向聚丙烯膜)或聚乙烯膜;或聚酯膜等。
另外,虽然对于被层压的膜的厚度没有限制,但是一般说来,使用具有15微米-150微米的厚度的膜。根据需要,可以在这些膜上进行印刷。另外,当发泡颗粒被模塑而加热和融合时,同时进行层压。此外,在模塑的元件上进行层压。根据需要,层压也可以通过使用热熔型粘合剂来进行。
第一相关发明的叙述现在已完成。
[第二相关发明]
现在,描述第二相关发明。
本申请的第二相关发明涉及聚丙烯树脂发泡颗粒,它具有显著均匀的泡孔直径,它显示出优异的融合性能,它能够降低为了获得模制品的模塑温度,而且它能够生产出具有优异表观等的模制品,以及使用该颗粒的模制品。
树脂发泡颗粒因为它的闭孔结构而具有低的热导率。因此,这一颗粒广泛被用作原材料来获得模制品如绝热材料,缓冲材料,或各种芯材料。另外,作为构成以上树脂发泡颗粒的热塑性树脂,一般说来,可以使用聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯等。
在上述的热塑性树脂当中,有一个优点:通过使用采用具有结晶性能的树脂即聚乙烯或聚丙烯制得的树脂发泡颗粒所获得的发泡模制品具有优异的耐化学性或耐热性,与使用聚苯乙烯树脂发泡颗粒所获得的模制品相比。
然而,对于由聚丙烯树脂表示的高熔点的树脂,因为熔点高达135℃或135℃以上,超过0.2MPaG的高压(以下称为G:表压力)蒸汽是为了在模具中模塑过程中提供压力来融合树脂发泡颗粒而需要的。
因此缺点是模塑加工成本提高,而且,模塑周期延长。另外,对于由上述高熔点的树脂组成的树脂发泡颗粒,模塑加工不能在可发聚苯乙烯的模塑机中进行。因此需要具有高压蒸汽控制系统和高模具闭合压力的模塑机。
另一方面,对于聚乙烯树脂,因为熔点低到125℃或125℃以下,如果融合树脂发泡颗粒用的蒸汽压力是低于0.2MPaG的低压则是足够的。因此提供一个优点:该模塑甚至能够利用供可发聚苯乙烯用的模塑机来进行,技术参数几乎无变化。
然而,聚乙烯树脂的发泡模制品具有低耐热性,因为基础树脂具有低熔点。特别地,对于具有高膨胀比的模制品,能量吸收特性是小的。因此,聚乙烯树脂的发泡模制品能够一般以低膨胀率使用,与其它热塑性树脂的另一种发泡模制品相比。
为了解决上述各种问题,在JP 1998-77359未经审查的专利出版物(Kokai)中,建议了具有特定结构的树脂发泡颗粒,该树脂发泡颗粒包括处于发泡状态下的包括结晶性热塑性树脂的芯层和基本上处于非发泡状态下的包括乙烯聚合物的涂层。
在这种情况下,能够获得显示优异的融合(fusion)性能的树脂发泡颗粒,甚至当在模塑中热蒸汽压力是低的时。然而,所获得的模制品的机械强度是不足够的,和希望有进一步的改进。
专利文献2
JP 1998-77359未经审查的专利出版物(Kokai)(2-4页)
所以,本发明的第二相关发明的目标是提供聚丙烯树脂发泡颗粒,它具有显著均匀的泡孔直径和,即使用低模具闭合压力的一般用途的模塑机进行模塑,能够获得在表观,机械性能,在发泡颗粒之间的融合,和耐热性上优异的模制品;和提供它的模制品。
第二相关发明的第一方面是聚丙烯树脂发泡颗粒,其特征在于包括:
包括结晶性热塑性树脂的处于已发泡状态下的芯层;和
覆盖上述芯层的包括热塑性树脂的涂层,
其中上述芯层是具有下列要求(a)-(c)的丙烯聚合物:
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85摩尔%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%存在;
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60…关系式(1)权利要求6)
第二相关发明的第一发明的上述树脂发泡颗粒由以下组成:包括具有上述要求(a)-(c)的丙烯聚合物作为基础树脂的芯层;和涂覆该芯层的涂层。
因此,上述树脂发泡颗粒能够显示显著均匀的泡孔直径和能够,即使用低模具闭合压力的一般用途的模塑机进行模塑,获得在表观,机械性能,在发泡颗粒之间的融合,和耐热性上优异的模制品。
第二相关发明的第二方面是通过在模具中模塑加工聚丙烯树脂发泡颗粒所制得的并具有0.5g/cm3-0.008g/cm3的密度的模制品,其中上述聚丙烯树脂发泡颗粒是第二相关发明的上述发明中描述的聚丙烯树脂发泡颗粒(权利要求6)。(权利要求12)
在这种情况下,作为上述聚丙烯树脂发泡颗粒,使用第二相关发明的第一发明的聚丙烯树脂发泡颗粒,因此,该模制品具有以上密度。
因此,模制品在表观如平滑度或光泽性质上是优异的,并在机械性能如压缩强度或拉伸强度上是优异的。
如果模制品的密度大于0.5g/cm3,则有一种可能性:发泡制品的优选的特性如重量减少、冲击吸收性能或耐热性不会充分地提供,并且由于低的发泡放大而降低了成本效率。
另一方面,如果该密度小于0.008g/cm3,则会有闭孔率下降的可能性,而且机械性能如弯曲强度和压缩强度是不够的。
因此,上述模制品适合于,例如,包装材料,玩具,汽车零件,头盔芯材料,和缓冲包装材料等等。
第二相关发明的聚丙烯树脂发泡颗粒具有由芯层和涂层形成的复合结构。
在第二相关发明的第一发明(权利要求6)中,首先提供了对用作上述芯层的基础树脂的丙烯聚合物所述的要求(a)。
这里所使用的基础树脂指构成芯层的底物树脂组分。该芯层是由上述基础树脂,根据需要添加的其它聚合物组分,和添加剂如催化剂中和剂,润滑剂,成核剂,和任何其它树脂添加剂组成。
上述要求(a)是丙烯均聚物(100%)或由丙烯与乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃组成的共聚物。
作为与以上丙烯共聚合的共聚用单体的乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃,具体地可以例举:乙烯,1-丁烯,1-戊烯,1-己烯,1-辛烯,或4-甲基-1-丁烯等。
以上聚丙烯型聚合物能够通过使用例如所谓的金属茂型催化剂来获得。
另外,在第二相关发明的第一发明中,通过使用由普通的齐格勒-纳塔催化剂几乎不聚合的单体与丙烯共聚合所获得的聚丙烯型树脂能够用作用于生产发泡颗粒的基础树脂。
作为这些单体,能够例举一种或多种类型的环烯烃,如环戊烯,降冰片烯,1,4,5,8-二桥亚甲基-1,2,3,4,4a,8,8a,5-八氢萘;非共轭的二烯烃如5-甲基-1,4-己二烯,7-甲基-1,6-辛二烯;和芳族不饱和化合物如苯乙烯或二乙烯基苯。
用于第二相关发明的第一发明中的丙烯聚合物是含有85mol%到100mol%的包含于丙烯聚合物中的从丙烯形成的结构单元的一种丙烯型(共)聚合物树脂。另外要求从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量是0mol%到15mol%。
对于共聚用单体的结构单元超出上述范围的情况,芯层的机械性能如弯曲强度或拉伸强度大大地降低,和无法获得目标发泡颗粒和从其形成的模制品。
接着,如在以上要求(b)中所示,以上丙烯基单体是0.5%-2.0%的以13C-NMR测量的以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量,和以丙烯单体单元的1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%-0.4%。
对于0.5%-2.0%的前者,会有一个问题:如果低于0.5%则在发泡颗粒中均匀泡孔直径的有利效果是小的,和有一个问题:如果超过2.0%则基础树脂的机械性能例如弯曲强度或拉伸强度会降低。因此,会遇到一个问题:发泡颗粒和从其形成的模制品的强度会降低。
另外,对于0.005%-0.4%的后者,会有一个问题:如果该含量低于0.005%,则在发泡颗粒中均匀泡孔直径的有利效果是小的,和有一个问题:如果超过0.4%,则基础树脂的机械性能例如弯曲强度或拉伸强度会降低,因此,有一个问题即发泡颗粒和从其形成的模制品的强度会降低。
这里,在丙烯聚合物中从丙烯形成的结构单元的含量,在以上丙烯聚合物中从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量,以及下面描述的全同三单元组分数是通过使用13C-NMR技术来测量的。
对于13C-NMR谱测量技术,参阅上述第一相关发明。
此外,第二相关发明的丙烯聚合物含有特定量的以上化学式2部分结构(I)和(II),它包括以丙烯的2,1-嵌入和1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。(参阅第一相关发明)。
在根据第二相关发明的丙烯聚合物的全部聚合物链中的mm分数是由下列数学式1表示的(参阅第一相关发明)。
在根据第二相关发明的第一发明的丙烯聚合物的全部聚合物链中的mm分数是由下列数学式1表示的。应该注意到,在部分结构(II)中,由于1,3-嵌入的结果,来源于丙烯单体的甲基会消失一个。
另外,相对于全部丙烯嵌入的比率,2,1-嵌入的丙烯的含量和1,3-嵌入的丙烯的含量是根据以上数学式2计算的(参见第一相关发明)。
接着,对于要求(c),显示了当作为基础树脂的丙烯型聚合物制成膜时,在水蒸气透过速率和熔点之间的关系。
也就是说,根据第二相关发明的第一发明中的丙烯聚合物,对于聚合物的熔点定义为Tm[℃]和在聚合物制成膜时水蒸气透过速率定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足以下关系式(1)。
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60 关系式(1)
以上水蒸气透过速率能够根据JIS K7129“Testing methods for WaterVapor Transmission Rate of Plastic Film and Sheeting”测量。对于水蒸气透过速率的值Y在以上范围内的情况,在发泡颗粒中泡孔尺寸变得极其均匀。
对于Y值超过公式(1)的范围的情况和对于它低于公式(1)的范围的情况,在发泡颗粒中泡孔尺寸的不均匀性会提高。结果,仅仅获得了具有低劣机械性能的发泡颗粒,当在模制品中进行模塑时。
虽然这一理由是不清楚的,但是认为在发泡剂的浸渍和逃逸之间的平衡是相关的,当发泡颗粒是在低压气氛中排出来生产时;和当使用丙烯型聚合物时这一平衡变成优选的,使得熔点(Tm)和水蒸气透过速率(Y)满足公式(1)的关系。
接着,优选的是在第二相关发明的第一发明中形成涂层的热塑性树脂是由聚烯烃型树脂或聚苯乙烯型树脂组成。在这种情况下,能够获得有利的效果,其中模制品的物理性能是优异的。作为聚烯烃树脂,特别优选的是使用乙烯或丙烯的均聚物或它们的共聚物。
另外,优选的是该涂层处于未发泡的状态或基本上处于未发泡状态。在这种情况下,能够获得有利的效果:获得了在发泡颗粒之间有优异的的融合性能的模制品。
根据第二相关发明的第一发明的聚丙烯树脂发泡颗粒是通过将它加入到模具中并加热来发泡和热融合的,并用作为了获得模制品的原料。
接下来,优选的是上述涂层体现特征于:上述涂层是由熔点比构成上述芯的热塑性树脂的熔点低的烯烃聚合物,或基本上不显示出熔点的烯烃聚合物组成(权利要求7)。在这种情况下,能够获得有利的效果,模制品能够在较低温度下获得。
作为具有比芯层的热塑性树脂更低熔点的烯烃聚合物,可以例举:高压低密度聚乙烯,线性低密度聚乙烯,线性极低密度聚乙烯;乙烯与乙酸乙烯酯、不饱和羧酸类或不饱和羧酸酯等的共聚物;或丙烯与乙烯或α-烯烃或类似物的共聚物。
另外,作为基本上不显示熔点的上述烯烃聚合物,例如,能够例举橡胶或弹性体,如乙烯-丙烯橡胶,乙烯-丙烯-二烯烃橡胶,乙烯-丙烯酸橡胶;氯化聚乙烯橡胶;氯磺化聚乙烯橡胶,等等。这些橡胶或弹性体能够单独使用或以两种或多种的结合物使用。
接着,优选的是上述丙烯聚合物体现特征于:芯层的丙烯聚合物进一步具有下列要求(d)(权利要求8):
(d)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
在这种情况下,获得了有利的效果:含在发泡颗粒中的泡孔的尺寸的均匀性得到进一步改进。
也就是说,除了早已描述的要求(a)-(c)外,作为上述芯层的基础树脂的丙烯聚合物可以使用丙烯聚合物,其中由13C-NNR(核磁共振技术)测量的全同三单元组分数(即,其中丙烯单元以头-尾接方式彼此键接的且在丙烯单元中甲基分支的方向是相同的三个丙烯单元在聚合物链中的任意三个丙烯单元当中的比率)是97%或更高。
以下,该全同三单元组分数被描述为mm分数。对于mm分数低于97%的情况,存在一个危险:基础树脂的机械性能降低了,和由使用这一树脂所形成的发泡树脂颗粒组成的模制品的机械性能同样会降低。
进一步优选地,mm分数是98%或更高。
接着,优选的是芯层的丙烯聚合物体现特征于:以上芯层的丙烯聚合物进一步具有下列要求(e)(权利要求9):
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
在这种情况下,能够获得了有利的结果:能够生产发泡颗粒而同时它们维持了适宜工业生产的生产能力,和由所形成的泡沫体颗粒组成的模制品的动态性能是优异的。
如果以上熔体流动速率(MFR)低于0.5g/10分钟,会有一个危险:发泡颗粒的生产能力,尤其在下面所述的熔化和捏合工艺中的生产能力,会降低。另外,对于MFR超过如上所述的100g/10分钟的情况,会有一个危险:通过使用作为产物所获得的泡沫体颗粒而得到的模制品的动态性能如压缩强度或拉伸强度会降低。优选,该熔体流动速率是1.0g/10分钟-50g/10分钟,和进一步优选是1.0g/10分钟-30g/10分钟。
接下来,优选的是上述涂层体现特征于:上述涂层是一种组成,其中与芯层相同的树脂被共混了1重量份-100重量份,每100重量份的烯烃聚合物(权利要求10)。
根据该组成,芯层和涂层的粘合性能得到改进。结果,在模制品中在发泡颗粒之间的强烈融合能够通过使用以上聚丙烯树脂发泡颗粒来获得。结果,模制品的强度等得到改进。
对于共混了低于1重量份的情况,会有一种可能性:改进在发泡颗粒之间的融合度的有利效果变得不够。另一方面,如果超过了如上所述的100重量份,则有一种可能性:模塑所需要的蒸汽压力变得更高。进一步优选地,上述比率是2重量份-50重量份。更优选地,上述比率是3重量份-10重量份。
接着,优选的是上述聚丙烯树脂发泡颗粒体现特征于:以上聚丙烯树脂发泡颗粒是通过使用满足下列要求(f)(权利要求11)的发泡剂来发泡的:
(f)当以上发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2):
-90℃≤Tc≤400℃…关系式(2)
在这种情况下,会有一个趋势即发泡颗粒的泡孔直径是均匀的。结果,使用此类泡沫体颗粒所获得的模制品的动态性能得到改进。如果Tc低于-90℃,则发泡颗粒的泡孔直径的不均匀性变得更突出。虽然这一理由是不清楚的,但据计低Tc会导致突然的发泡。
另一方面,如果Tc高于400℃,会有一个危险:非常难以获得具有例如0.1g/cm3或更低的密度的发泡颗粒。
对于上述发泡剂的特定例子,参阅第一相关发明。
另外,在满足以上关系式(2)的发泡剂之中,当以下关系式(3)得到满足时,会有一个优点:专用设施或设备是不需要的,尤其当这些发泡剂被运输时。
0℃≤Tc≤300℃ 关系式(3)
此外,当满足下列关系式(4)时,会有一个有利的效果:除了前述的工程效率,所获得的发泡颗粒的泡孔直径是非常均匀的。
30℃≤Tc≤200℃…关系式(4)
以上发泡剂可以单独使用,或以其两种或多种的结合物使用。
另外,在不降低本发明的有利效果的范围内,其它聚合物组分或添加剂能够与根据第二相关发明的上述丙烯聚合物(作为基础树脂)进行混合。
虽然该其它组分与作为基础树脂的丙烯聚合物的混合能够在聚丙烯基础树脂处于流体状态或固体状态下进行,但一般使用熔化和捏合。也就是说,例如,以上基础树脂和其它组分等通过使用各种捏和机如辊、螺杆挤出机、班伯里密炼机、捏合机、混合器或磨机等在所需温度下进行捏合。在捏合后,该产物造粒成适合于发泡颗粒的生产的合适的粒径。
根据第二相关发明的第一发明的聚丙烯树脂发泡颗粒的原材料是由芯层和涂层组成的复合颗粒。
作为复合颗粒的特定生产方法,例如能够使用下面方法。
例如能够使用描述在下列文献中的皮-芯形复合口模:JP 1966-16125已审查专利出版物(Kokoku);JP 1968-23858已审查专利出版物(Kokoku);JP 1969-29522已审查专利出版物(Kokoku);和JP 1985-185816未经审查的专利出版物(Kokai)等。
在这种情况下,使用两台挤出机。构成芯层的热塑性树脂通过一台挤出机熔化和捏合;构成涂层的树脂通过另一台挤出机熔化和捏合;然后,由芯层和涂层组成的皮-芯形复合材料以线条形状从口模中排出。
优选的是使用由线条切粒机将复合材料切成规定重量或尺寸以获得由芯层和涂层组成的圆柱形粒料形状树脂粒。
一般说来,如果一个树脂粒的重量是0.1mg-20mg,则对于通过加热树脂粒和使之发泡所获得的发泡颗粒的生产没有问题。当一个树脂粒的重量在0.2mg-10mg范围内时,如果在颗粒之间的重量偏差是小的,则所获得的发泡颗粒的密度的偏差是小的,和树脂发泡颗粒填充到模具等中的装填性能得到改进。
作为从以上树脂粒获得发泡颗粒的方法,可以使用在如上所述制造的树脂颗粒中的挥发性发泡剂已浸渍入树脂颗粒中之后进行加热和发泡的方法;更具体地说,描述在JP 1974-2183已审查专利出版物(Kokoku);JP1981-1344已审查专利出版物(Kokoku);DE 1285722未经审查的专利出版物(Kokai);和DE2107683未经审查的专利出版物(Kokai)等中的方法当中的任何一种。
在发泡剂已经浸渍在由芯层和涂层组成的树脂粒中之后,当进行加热和发泡时,树脂粒与挥发性发泡剂一起被加入到能够闭合或释放的压力容器中;在芯层中所含的基础树脂的那一软化温度下或高于该温度下进行加热,和该挥发性发泡剂浸渍在树脂颗粒中。
然后,在容器内的内容物从密闭容器中排出到低压气氛中之后,进行干燥。以这一方式获得聚丙烯树脂发泡颗粒。
优选的是,形成第二相关发明的第一发明的聚丙烯树脂发泡颗粒的芯层的丙烯聚合物将在利用差示扫描量热计获得的DSC曲线(当2mg-4mg的发泡颗粒利用差示扫描量热计以10℃/min的速度从20℃加热到200℃时获得DSC曲线)中具有两个或多个吸热峰。当从以上基础树脂构成的部分形成固有的吸热峰和在比前者更高的温度下的吸热峰时,这一现象会发生。
通过控制当以上树脂粒发泡时的条件,更具体地说,通过控制当排出到低压气氛中时的温度、压力或时间等,能够获得在以上DSC曲线上出现两个或多个吸热峰的发泡颗粒。
在当分解型发泡剂预先捏合在由芯层和涂层组成的树脂粒中时通过将容器的内容物排出到低压气氛中来生产发泡颗粒的方法中,发泡剂被加入到压力容器中,有可能获得以上发泡颗粒,即使没有将发泡剂加入到压力容器中。
作为上述的分解型发泡剂,任何试剂都能够使用,只要它在树脂粒的发泡温度下分解并产生气体。具体地说,例如,能够列举碳酸氢钠,碳酸铵,叠氮化合物,偶氮化合物等。
另外,在加热和发泡过程中,优选的是水或醇类等用作树脂粒的分散介质(参阅第一相关发明)。
当树脂粒排出到低压气氛中时,优选的是通过从外部引入无机气体或与以上类似的挥发性发泡剂将容器内的压力保持恒定,以便促进珠粒的排出。
接着,第二相关发明的聚丙烯树脂发泡颗粒通过使用模具在各种条件下模塑(参阅第一相关发明)。
对于上述发泡模制品,根据需要,能够层压一种膜(参阅第一相关发明)
第二相关发明的叙述现在已完成。
[第三相关发明]
接着,第三相关发明描述如下。
第三相关发明涉及具有显著均匀的泡孔直径并能够获得具有优异表观和机械性能的模制品的聚丙烯树脂发泡颗粒;它的模制品;和适合作为模制品和该聚丙烯树脂发泡颗粒的基础树脂的聚丙烯树脂组合物。
从聚丙烯树脂发泡颗粒获得的发泡模制品在耐化学性,抗冲击性,和压缩应变回复性能等上是优异的,与从聚苯乙烯型树脂发泡颗粒形成的模制品相比。因此,这一发泡模制品适合用作汽车等的缓冲器芯材料或作为各种包装材料等。
上述聚丙烯树脂发泡颗粒含有用作基础树脂的聚丙烯树脂组合物和发泡剂。
作为以上聚丙烯树脂组合物,从它的发泡适用性考虑,可以使用通过主要将α-烯烃如乙烯或1-丁烯等与丙烯共聚合所获得的丙烯-α-烯烃无规共聚物。然而,甚至使用这些共聚物仍然具有低动态性能,因为它们是共聚物。
因此,为了改进聚丙烯树脂组合物的动态性能,已经建议了减少在共聚物中共聚用单体的含量的方法,或另外,将线型聚乙烯与丙烯-α-烯烃无规共聚物混合的方法(参阅专利文献3)。然而,同样对于该方法,对于改进模制品的动态性能已经有限制。
另一方面,聚丙烯本身基本上是具有优异的动态性能如刚性的合成树脂。因此,当发泡颗粒由聚丙烯均聚物获得时,能够获得具有足够高的刚性的发泡颗粒模制品。然而,当尝试利用由聚丙烯均聚物组成的发泡颗粒获得模制品时,发泡温度范围或模塑范围是极其窄的,和非常难以精确地控制这些条件。因此,会有一个问题:对于所获得的模制品会发生在颗粒之间的融合失败或模制品的外观是差的。因此,在实际的工业生产中,发泡模制品没有成功地由聚丙烯均聚物获得。
然而,近年来,已建议了一种方法,其中通过使用所谓的金属茂催化剂获得的具有间同立构结构的聚丙烯发泡制品作为发泡制品的基础树脂(参阅专利文献4)。对于这一建议,有可能由丙烯均聚物生产发泡制品。
然而,会遇到一个问题,具有间同立构结构的聚丙烯比具有全同立构结构的聚丙烯有更低的熔点,并在机械性能上也逊色。
另外,在下面所述的专利文献5中,已建议了一种聚丙烯树脂发泡颗粒,其中通过使用金属茂聚合物催化剂所聚合的全同立构聚丙烯树脂用作基础树脂。
在这种情况下,虽然发泡颗粒的泡孔直径是比较均匀的,但是通过使用该发泡颗粒获得的模制品的动态性能是不足够的,和希望有进一步改进。
专利文献3
JP1982-90027未经审查的专利出版物(Kokai)(权利要求)
专利文献4
JP1992-224832未经审查的专利出版物(Kokai)(权利要求)
专利文献5
JP1994-240041未经审查的专利出版物(Kokai)(权利要求1)
然而,对于通过使用以上普通发泡颗粒进行发泡模塑的情况,和已经不可能获得同时具有显著均匀的泡孔直径和优异的表观和机械性能的模制品。
鉴于该普通的问题而完成第三相关发明。第三相关发明的目标是提供聚丙烯树脂发泡颗粒,其中泡孔直径是显著均匀的和能够获得具有优异表观和机械性能的模制品;和适合用作模制品的和用作聚丙烯树脂发泡颗粒的基础树脂的聚丙烯树脂组合物。
第三相关发明的第一方面是聚丙烯树脂组合物,其特征在于包括:
5wt%-95wt%的下列丙烯聚合物[A];和
95wt%-5wt%的下列丙烯聚合物[B](丙烯聚合物[A]和[B]的总量是100wt%),
其中丙烯聚合物[A]具有下列要求(a)-(c):
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%的量存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%的量存在;(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%);
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60…关系式(1);和
丙烯聚合物[B]具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a)。(权利要求13)
第三相关发明的聚丙烯树脂组合物含有5wt%-95wt%的具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物[A]和95wt%-5wt%的具有以上要求(a)-(c)中的仅仅要求(a)的丙烯聚合物[B]。
因此,以上聚丙烯树脂组合物在机械性能上是优异的。
另外在第三相关发明的聚丙烯树脂组合物中,当发泡颗粒通过使用以上聚丙烯树脂组合物作为基础树脂来制备时,能够获得具有显著均匀的泡孔直径的发泡颗粒。因此,当发泡颗粒被模塑时,能够获得具有优异的表观和机械性能的模制品。也就是说,第三相关发明的聚丙烯树脂组合物能够用作聚丙烯树脂发泡颗粒的最佳基础树脂。
这里所使用的基础树脂指构成发泡颗粒的底物树脂组分。发泡颗粒是由上述基础树脂,根据需要添加的其它聚合物组分,和添加剂如发泡剂、催化剂中和剂、润滑剂、成核剂和任何其它树脂添加剂组成。
第三相关发明的第二方面是聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于根据权利要求8-11中任何一项所要求的聚丙烯树脂组合物是作为基础树脂而包括(权利要求17)。
在第三相关发明中,本发明的第一方面的聚丙烯树脂组合物用作基础树脂,因此能够获得具有显著均匀的泡孔直径的聚丙烯树脂发泡颗粒。另外,通过使用这一聚丙烯树脂发泡颗粒,能够获得在机械性能如压缩强度或拉伸强度上优异的以及在表观上优异的模制品。
这里所使用的基础树脂指构成以上聚丙烯树脂发泡颗粒的底物树脂组分。以上聚丙烯树脂发泡颗粒是由上述基础树脂,根据需要添加的其它聚合物组分,和添加剂如催化剂中和剂,润滑剂,成核剂,和任何其它树脂添加剂组成。
第三相关发明的第三方面是通过在模具中模塑加工聚丙烯树脂发泡颗粒所制得的并具有0.008g/cm3-0.5g/cm3的密度的模制品,其中以上聚丙烯树脂发泡颗粒是以上第二发明的聚丙烯树脂发泡颗粒。(权利要求19)
第三相关发明的模制品通过使用第二发明的聚丙烯树脂发泡颗粒在模具中模塑而成并具有上述密度。
因此,上述模制品在机械性能如压缩强度或拉伸强度上是优异的,和在表观如平滑度或光泽性能上是优异的。
在第三相关发明的第一方面(权利要求13)中,以上聚丙烯树脂组合物含有丙烯聚合物[A]和丙烯聚合物[B]。首先,以上丙烯聚合物[A]是具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物。现在描述丙烯聚合物[A]。
首先,以上要求(a)是从丙烯形成的结构单元以100mol%-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元以0mol%-15mol%存在。
这里,从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%。
因此,满足要求(a)的聚丙烯聚合物包括丙烯均聚物(100mol%)或丙烯与乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃的共聚物。
作为与以上丙烯共聚合的共聚用单体的乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃,具体地可以例举:乙烯,1-丁烯,1-戊烯,1-己烯,1-辛烯,或4-甲基-1-丁烯等。
另外,在第三相关发明中,通过使用由普通的齐格勒-纳塔催化剂几乎不聚合的单体与丙烯共聚合所获得的聚丙烯树脂能够用作以上丙烯聚合物[A]。
然后,含有此类丙烯聚合物的以上聚丙烯树脂组合物能够作为基础树脂用于生产发泡颗粒。
作为这些单体,能够例举一种或多种类型的环烯烃,如环戊烯,降冰片烯,1,4,5,8-二桥亚甲基-1,2,3,4,4a,8,8a,5-八氢萘;非共轭的二烯烃如5-甲基-1,4-己二烯,7-甲基-1,6-辛二烯;和芳族不饱和化合物如苯乙烯或二乙烯基苯。
用于第三相关发明的丙烯聚合物[A]是,与在以上要求(a)中相同,含有85mol%-100mol%的包含于丙烯聚合物中的从丙烯形成的结构单元的丙烯(共)聚合物树脂,和要求从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量是0mol%-15mol%。
当共聚用单体的结构单元偏出以上范围时,以上聚丙烯树脂组合物的机械性能如弯曲强度或拉伸强度显著地降低。另外,即使发泡颗粒是用属于基础树脂的以上聚丙烯树脂组合物制造,也无法获得具有均匀的泡孔尺寸的所需发泡颗粒。进一步,即使发泡颗粒被模塑,也无法获得所需的模制品。
接着,如在以上要求(b)中所示,以上丙烯聚合物[A]具有0.5%-2.0%的由13C-NMR测量的以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量,和以丙烯单体单元的1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%-0.4%。
该要求(b)涉及丙烯聚合物的位置不规则单元的含量。该不规则性单元的效果是丙烯聚合物的结晶性能会降低,并显示出改进发泡性能的理想效果。
当以上述2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量低于0.5%时,在第三相关发明的聚丙烯树脂组合物中,会有一个问题:当聚丙烯发泡颗粒用作为基础树脂的以上组合物来制造时,使发泡颗粒的泡孔尺寸变均匀的有利效果会减弱。另一方面,当超过2.0%时,作为基础树脂的丙烯树脂组合物的机械性能例如弯曲强度或拉伸强度等会降低。因此,会遇到一个问题:发泡颗粒和从其获得的模制品的强度会降低。
当以上述1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量低于0.005%时,在第三相关发明的聚丙烯树脂组合物中,会有一个问题:当聚丙烯发泡颗粒用作为基础树脂的以上组合物来制造时,使发泡颗粒的泡孔尺寸变均匀的有利效果会减弱。另一方面,当超过0.4%时,作为基础树脂的丙烯树脂组合物的机械性能例如弯曲强度或拉伸强度等会降低。因此,会遇到一个问题:发泡颗粒和从其获得的模制品的强度会降低。
这里,在丙烯聚合物中从丙烯形成的结构单元的含量,在以上丙烯聚合物中从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量,以及下面描述的全同三单元组分数是通过使用13C-NMR技术来测量的。
对于13C-NMR谱测量技术,参阅上述第一相关发明。
此外,在第三相关发明中,以上丙烯聚合物[A]含有特定量的在以上化学式2中的部分结构(I)和(II),它包括以丙烯的2,1-嵌入和1,3-嵌入为基础的位置不规则单元(参阅第一相关发明)。
在根据第三相关发明的丙烯聚合物的全部聚合物链中的mm分数是由以上数学式1表示的(参阅第一相关发明)。
另外,相对于全部丙烯嵌入的比率,2,1-嵌入的丙烯的含量和1,3-嵌入的丙烯的含量是根据以上数学式2计算的(参见第一相关发明)。
接着,对于要求(c),显示了当丙烯聚合物[A]制成膜时在水蒸气透过速率和熔点之间的关系。
也就是说,在以上丙烯聚合物[A]中,当聚合物的熔点被定义为Tm[℃]和当该聚合物被模塑加工成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr],Tm和Y满足以下关系式(1)。
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60 关系式(1)
以上水蒸气透过速率能够由JIS K7129“Testing Method for WaterVapor Transmission Rate of Plastic Film and Sheeting”测量。
对于水蒸气透过速率的Y值在以上范围内的情况,在第三相关发明的聚丙烯树脂组合物中,当聚丙烯树脂发泡颗粒或发泡模制品通过使用以上组合物作为基础树脂来制造时,发泡颗粒和发泡模制品的泡孔尺寸是极其均匀的。
对于水蒸气透过速率的Y值超过公式(1)的范围的情况和对于该值低于公式(1)的范围的情况,会有一种可能性:第三相关发明的聚丙烯树脂组合物的机械性能会降低。当发泡颗粒用属于基础树脂的这一聚丙烯树脂组合物制造时,在发泡颗粒中泡孔尺寸的不均匀性会增大。结果,对于发泡颗粒被模制成模制品的情况,仅仅获得了具有低劣机械性能的模制品。
虽然这一理由是不清楚的,但是估计在发泡剂的浸渍与逃逸之间的平衡与泡孔直径的均匀性有关,当发泡剂在升温和加压下浸渍并排出到低压气氛中,因此生产发泡颗粒时。此外,估计到,对于使用含有丙烯聚合物以使得熔点(Tm)和水蒸气透过速率(Y)满足在式(1)中指示的关系的聚丙烯树脂组合物的情况,这一平衡会变得合适。
以上丙烯聚合物[A]能够通过使用例如所谓的金属茂型催化剂来获得。
现在,下面描述在第三相关发明的第一发明(权利要求13)中的以上丙烯聚合物[B]。
以上丙烯聚合物[B]是具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a)的丙烯聚合物。也就是说,以上丙烯聚合物[B]满足要求(a),即:从丙烯形成的结构单元以100mol%-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元以0mol%-15mol%存在,和无法满足以上要求(b)和(c)中的任何一项。
以上要求(a)与以上丙烯聚合物[A]的要求[a]相同。
接着,优选的是以上丙烯聚合物[A]进一步具有下列要求(d)(权利要求14)。
(d)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
在这种情况下,能够提供有利的效果:在发泡颗粒中泡孔直径的较高均匀性是通过使用以上聚丙烯树脂组合物作为基础树脂而获得的。
也就是说,除了早已描述的要求(a)-(c)外,作为属于树脂组合物的构成组分的丙烯聚合物(A),可以使用一种聚合物,其中具有头对尾键合的丙烯单元邻接链的由13C-NNR(核磁共振技术)测量的全同三单元组分数(即三个丙烯单元的比率,其中在聚合物链中任意3个邻接丙烯单元链的每一个单元是以头对尾方式连接的并且在丙烯单元中甲基分支的方向是相同的)是97%或更高。
以下,该全同三单元组分数被适当地描述为mm分数。当mm分数低于97%时,聚丙烯树脂组合物的机械性能会降低。因此,会遇到一个可能性:由通过使用该组合物作为基础树脂所获得的发泡颗粒组成的模制品的机械性能也会降低。
进一步优选地,以上mm分数是98%或更高。
接着,优选的是以上丙烯聚合物[A]进一步具有下列要求(e)(权利要求15)。
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
在这种情况下,以上聚丙烯树脂组合物能够在工业上有用的生产效率得到维持的同时被生产。此外还能够获得理想的效果:由通过使用这一组合物作为基础树脂所获得的发泡颗粒组成的模制品具有优异的动态性能。
对于以上熔体流动速率(MFR)低于0.5g/10分钟的情况,会有一个可能性:以上聚丙烯树脂组合物的生产效率,尤其在下面所述的熔化和捏合工艺中的生产能力,会降低。另外,对于MFR超过如上所述的100g/10分钟的情况,会有一个可能性:当所获得的聚丙烯树脂组合物用作基础树脂时通过进一步模塑加工发泡颗粒所获得的模制品的动态性能如压缩强度或拉伸强度会降低。优选,该熔体流动速率是1.0g/10分钟-50g/10分钟。进一步优选,它是1.0g/10分钟-30g/10分钟。
接着,优选的是以上聚丙烯树脂组合物在使用差示扫描量热计的测量中显示了基本上单一的熔融峰(权利要求16)。
在这种情况下,这意味着以上丙烯聚合物[A]和以上丙烯聚合物[B]彼此溶解,并且它表明树脂组合物的均匀性是高的。结果,在使用该聚丙烯树脂组合物作为基础树脂所获得的发泡树脂粒中泡孔直径变均匀。
根据第三相关发明的聚丙烯树脂组合物用作获得聚丙烯树脂发泡颗粒的材料的基础树脂。此外,通过将聚丙烯树脂发泡颗粒填充在模具中和加热来进一步使聚丙烯树脂发泡颗粒发泡,据此获得模制品。
接着,优选的是在第三相关发明(权利要求16)中,以上聚丙烯树脂发泡颗粒通过使用满足下列要求(f)的发泡剂来发泡的(权利要求17):
(f)当以上发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2):
-90℃≤Tc≤400℃…关系式(2)
在这种情况下,会有一个趋势即所获得的聚丙烯树脂发泡颗粒的泡孔直径是均匀的。结果,使用此类发泡颗粒获得的发泡模制品的动态性能得到改进。
对于Tc低于-90℃的情况,会有一个可能性即所获得的聚丙烯树脂发泡颗粒的泡孔直径的不均匀性变得更突出。虽然这一理由是不清楚的,但据计这一不均匀性是由发泡的突然促进所引起。
另一方面,对于Tc高于400℃的情况,会有一个可能性即非常难以获得具有高放大比率的丙烯树脂发泡颗粒,例如具有0.1g/cm2或更低的密度。
对于上述发泡剂的特定例子,参阅第一相关发明。
另外,在满足以上关系式(2)的发泡剂之中,当以下关系式(3)得到满足时,会有一个优点:在运输这些发泡剂时不需要专用设施或设备。
0°≤Tc≤300℃ 关系式(3)
此外,对于满足下列关系式(4)的情况,除了前面部分所述的工业效果外,还有一个有利的效果即所获得的发泡颗粒的泡孔直径是极其均匀的。
30℃≤Tc≤200℃ 关系式(4)
以上发泡剂可以单独使用,或以其两种或多种的结合物使用。
在第三相关发明的第二发明的上述聚丙烯树脂发泡颗粒中,在不背离第三相关发明的理想效果的前提下,其它聚合物组分或添加剂可以与由丙烯聚合物[A]和聚丙烯聚合物[B]组成的以上聚丙烯树脂组合物的基础树脂混合。
对于其它聚合物组分和添加剂,参阅第一相关发明。
在第三相关发明中,当作为以上基础树脂的丙烯聚合物[A]和[B]彼此混合和让其它组分与以上基础树脂混合时,虽然这一混合能够在聚丙烯基础树脂处于固态下进行,但一般来说,使用熔化和捏合。也就是说,通过使用各种捏和机如辊,螺杆挤出机,班伯里密炼机,捏合机,混合器或磨机,以上丙烯聚合物或以上基础树脂和其它组分等在所需温度下进行捏合。在捏合后,该产物造粒成适合于发泡颗粒的生产的合适的粒径。
另外,优选使用在挤出机中进行熔化和捏合,随后将捏合的原料以线条形状从安装在挤出机的尖端的具有小孔的口模中挤出,然后由切削机以特定的重量或尺寸进行切削而获得树脂粒的一种方法。
另外,一般说来,当一个树脂粒的重量是0.1mg到20mg时对于发泡颗粒的生产没有问题。当一个树脂粒的重量是在0.2mg-10mg范围内时,和此外,在颗粒之间的重量分散是小的时,发泡颗粒能够容易地生产。此外,所获得的发泡颗粒的密度分布变小,和发泡的树脂粒在模具中的填充性能得到改进。
作为获得发泡颗粒的方法,能够使用将挥发性发泡剂浸渍在树脂粒中,然后加热和使之发泡的一种方法。具体地说,能够使用在JP 1974-2183已审查专利出版物(Kokoku),JP 1981-1344已审查专利出版物(Kokoku),DE 1285722未经审查的专利出版物(Kokai),和DE2107683未经审查的专利出版物(Kokai)中描述的方法。
在发泡剂已经浸渍在树脂粒中后,对于进行加热和使之发泡的情况,树脂粒被加入到能够闭合的压力容器中并与挥发性发泡剂一起释放出来。然后,在基础树脂的软化温度或更高温度下进行加热,和挥发性发泡剂浸渍在树脂颗粒中。其后,在容器内的内容物从密闭容器中排出到到低压气氛中,然后固体部分被处理至干燥。以这一方式获得发泡颗粒。
优选的是,第三相关发明的聚丙烯树脂发泡颗粒在由差示扫描量热法获得的DSC曲线(当2mg到4mg的发泡颗粒以10℃/min的速度由差示扫描量热计从20℃加热到200℃时获得DSC曲线)中显示出了在较高温度下的吸热峰以及为基础树脂所固有的吸热峰。
通过控制使上述树脂粒发泡的条件,具体地说,排出到低压气氛中的温度、压力、时间等,可以获得发泡颗粒,在发泡颗粒的DSC曲线中出现了为基础树脂固有的吸热峰和所处温度比前者更高的吸热峰。
在将密闭容器的内容物从密闭容器中排出到低压气氛中来制备发泡颗粒的方法中,分解型发泡剂能够预先捏合在树脂粒中,因此有可能获得以上发泡颗粒,即使发泡剂没有添加到压力容器中。
作为上述的分解型发泡剂,任何试剂都能够使用,当它在树脂粒的发泡温度下分解并产生气体时。具体地说,例如,能够列举碳酸氢钠,碳酸铵,叠氮化合物,偶氮化合物等。
另外,在加热和发泡过程中,优选的是水或醇类等用作树脂粒的分散介质(参阅第一相关发明)。
当树脂粒被排出到低压气氛中时,为了促进该排料,优选的是无机气体或与以上发泡剂类似的挥发性发泡剂从外部引入到密闭容器中,据此恒定地维持密闭容器的内压力。
接着,第三相关发明的聚丙烯树脂发泡颗粒通过使用模具在各种条件下模塑(参阅第一相关发明)。
对于上述发泡模制品,根据需要,能够层压一种膜(参阅第一相关发明)
在第三相关发明的第三发明的上述模制品中,模制品的密度是0.008g/cm3到0.5g/cm3。如果模制品的密度大于0.5g/cm3,不可能充分地提供发泡制品的优选的性能,如轻质,抗冲击性,或耐热性。此外,会有一种可能性,成本效率得到降低,因为它的低膨胀比率。
另一方面,如果该密度小于0.008g/cm3,则会有闭孔率下降的趋势,而且机械性能如弯曲强度或压缩强度是不够的。
第三相关发明的模制品适合于包装材料,玩具,汽车零件,头盔芯材料,或缓冲包装材料等等。
第三相关发明的叙述现在已完成。
[第四相关发明]
现在,在这里描述第四相关发明。
第四相关发明涉及聚丙烯树脂发泡颗粒,它具有显著均匀的泡孔尺寸,它显示出优异的融合性能,它能够降低为了获得模制品所需要的模塑温度,而且它能够生产出具有优异表观和机械性能的模制品,以及使用该颗粒的模制品。
树脂发泡颗粒因为它的闭孔结构而具有低的热导率。因此,这一颗粒广泛被用作原材料来获得模制品如绝热材料,缓冲材料,或芯材料。另外,作为构成以上树脂发泡颗粒的热塑性树脂,一般说来,可以使用聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯等。
在上述的热塑性树脂当中,有一个优点:通过使用采用具有结晶性能的树脂即聚乙烯或聚丙烯制得的树脂发泡颗粒所获得的发泡模制品具有优异的耐化学性或耐热性,与使用聚苯乙烯树脂发泡颗粒所获得的模制品相比。
然而,对于由聚丙烯树脂表示的高熔点的树脂,因为熔点高达135℃或135℃以上,超过0.2MPaG的高压(以下称为G:表压力)蒸汽是为了在模具中模塑过程中提供压力来融合树脂发泡颗粒而需要的。
因此缺点是模塑加工成本提高,而且,模塑周期延长。另外,对于由上述高熔点的树脂组成的树脂发泡颗粒,模塑加工不能在可发聚苯乙烯的普通模塑机中进行。因此需要具有高压蒸汽控制系统和高模具闭合压力的模塑机。
另一方面,对于聚乙烯树脂,因为熔点低到125℃或125℃以下,如果融合树脂发泡颗粒用的蒸汽压力是低于0.2MPaG的低压则是足够的。因此提供一个优点:该模塑甚至能够利用供可发聚苯乙烯用的模塑机来进行,技术参数几乎无变化。
然而,聚乙烯树脂的发泡模制品具有低耐热性,因为基础树脂具有低熔点。特别地,在具有高膨胀比的模制品中,能量吸收特性是小的。
因此,聚乙烯树脂的发泡模制品能够一般仅仅以低膨胀率使用,与其它热塑性树脂的另一种发泡模制品相比。
为了解决上述各种问题,建议了具有特定结构的树脂发泡颗粒,该树脂发泡颗粒包括处于发泡状态下的包括结晶性热塑性树脂的芯层和基本上处于非发泡状态下的包括乙烯聚合物的涂层。(专利文献6)
在这种情况下,能够获得显示优异的融合(fusion)性能的树脂发泡颗粒,甚至当在模塑中热蒸汽压力是低的时。然而,所获得的模制品的机械强度是不足够的,和希望有进一步的改进。
专利文献6
JP 1998-77359未经审查的专利出版物(Kokai)(2-4页)
所以,本申请的第四相关发明的目标是提供聚丙烯树脂发泡颗粒,它具有显著均匀的泡孔尺寸和,即使用低模具闭合压力的一般用途的模塑机进行模塑,能够获得在表观,机械性能,在发泡颗粒之间的融合,和耐热性上优异的模制品;和提供它的模制品。
第四相关发明的第一方面是聚丙烯树脂发泡颗粒,其特征在于包括:
包括结晶性热塑性树脂的处于已发泡状态下的芯层;和
覆盖上述芯层的包括热塑性树脂的涂层,
其中以上芯层含有树脂组合物作为基础树脂,其特征在于包括:
5wt%-95wt%的下列丙烯聚合物[A];和
95wt%-5wt%的下列丙烯聚合物[B](丙烯聚合物[A]和[B]的总量是100wt%),
其中丙烯聚合物[A]具有下列要求(a)-(c):
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%的量存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%的量存在;(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%);
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60 关系式(1);和
丙烯聚合物[B]具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a)。(权利要求20)
在第四相关发明的聚丙烯树脂发泡颗粒中,含有丙烯聚合物[A]和丙烯聚合物[B]的以上树脂组合物是作为基础树脂而包含。
因此,能够提供以上芯层的具有高机械强度的聚丙烯树脂发泡颗粒。如果该聚丙烯树脂发泡颗粒用低模具闭合压力的一般用途的模塑机进行模塑,能够提供在发泡颗粒之间融合性能优异的模制品并且该模制品在机械性能如压缩强度和拉伸强度上和在表观上是优异的。
另外,第四相关发明的第二方面是通过在模具中模塑加工聚丙烯树脂发泡颗粒所制得的并具有0.5g/cm3-0.008g/cm3的密度的模制品品,其中上述聚丙烯树脂发泡颗粒是在第四相关发明的第一方面中描述的聚丙烯树脂发泡颗粒(权利要求27)。
第四相关发明的模制品具有0.5g/cm3到0.008g/cm3的密度,和使用以上第一发明的颗粒。
因此,以上模制品能够通过用约0.2MPaG的蒸汽加热而获得,在机械性能如压缩强度和拉伸强度上,以及在表观如平滑度和光泽性能上是优异的。
因此,上述模制品适合于包装材料,玩具,汽车零件,头盔,芯材料,和缓冲包装材料等等。
如果模制品的密度大于0.5g/cm3,则有一种可能性:发泡制品的优选的特性如重量减少、冲击吸收性能或耐热性不会充分地提供,并且由于低的发泡放大而降低了成本效率。
另一方面,如果该密度小于0.008g/cm3,则会有闭孔率下降的可能性,而且机械性能如弯曲强度和压缩强度是不够的。
第四相关发明的聚丙烯树脂发泡颗粒具有由芯层和涂层形成的复合结构。
在第四相关发明的以上第一发明(权利要求20)中,以上芯层含有作为基础树脂的树脂组合物,该树脂组合物含有以上丙烯聚合物[A]和以上丙烯聚合物[B]。
这里所使用的基础树脂指构成以上芯层的底物树脂组分。该芯层是由上述基础树脂,根据需要添加的其它聚合物组分,和添加剂如催化剂中和剂,润滑剂,成核剂,和任何其它树脂添加剂组成。
现在,在这里描述以上丙烯聚合物[A]。
以上丙烯聚合物是具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物。
以上要求(a)是从丙烯形成的结构单元以100mol%-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元以0mol%-15mol%存在。
这里,从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%。
因此,满足要求(a)的聚丙烯聚合物包括丙烯均聚物(100mol%)或丙烯与乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃的共聚物。
作为与以上丙烯共聚合的共聚用单体的乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃,具体地可以例举:乙烯,1-丁烯,1-戊烯,1-己烯,1-辛烯,或4-甲基-1-丁烯等。
另外,在第四相关发明中,通过使用由普通的齐格勒-纳塔催化剂几乎不聚合的单体与丙烯共聚合所获得的聚丙烯树脂能够用作以上丙烯聚合物[A]。
作为这些单体,能够例举一种或多种类型的环烯烃,如环戊烯,降冰片烯,1,4,5,8-二桥亚甲基-1,2,3,4,4a,8,8a,5-八氢萘;线性非共轭的二烯烃如5-甲基-1,4-己二烯,7-甲基-1,6-辛二烯,4-乙叉基-8-甲基-1,7-壬二烯或类似物;环状非共轭多烯烃如如5-乙叉基-2-降冰片烯,双环戊二烯,5-乙烯基-2-降冰片烯,降冰片二烯或类似物;或芳族不饱和化合物如苯乙烯或二乙烯基苯。这些单体能够单独使用或以两种或多种的结合物使用。
在用于第四相关发明的以上丙烯聚合物[A]中,与在以上要求(a)中相同,要求在丙烯聚合物中从丙烯形成的结构单元以85mol%-100mol%存在,和要求从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元以0mol%-15mol%存在。
当共聚用单体的结构单元偏出以上范围时,以上基础树脂组合物的机械性能如弯曲强度或拉伸强度显著地降低。另外,即使发泡颗粒是用属于基础树脂的以上聚丙烯树脂组合物制造,也无法获得具有优异的强度和均匀的泡孔尺寸的所需发泡颗粒。进一步,即使发泡颗粒被模塑,也无法获得所需的模制品。
另外在以上丙烯聚合物[A]中,优选的是从丙烯形成的结构单元尤其以98mol%-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元以2mol%-15mol%存在(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%)。
在这种情况下,从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是强制性的组分。另外,能够获得理想的效果即含有丙烯聚合物[A]作为以上芯层的一个组分的以上聚丙烯树脂发泡颗粒具有非常均匀的泡孔尺寸。
此外,在上述丙烯聚合物[A]中,从丙烯形成的结构单元能够确定为100mol%。
在这种情况下,以上丙烯聚合物[A]是所谓的丙烯均聚物。含有该丙烯聚合物[A]作为以上芯层的一个组分的以上聚丙烯树脂发泡颗粒将在通过模塑加工该颗粒所获得的模制品的强度上是更优异的。
接着,如在以上要求(b)中所示,以上丙烯聚合物[A]具有0.5%-2.0%的由13C-NMR测量的以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量,和以丙烯单体单元的1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%-0.4%。
该要求(b)涉及丙烯聚合物的位置不规则单元的含量。该不规则性单元的效果是丙烯聚合物的结晶性能会降低,并显示出改进发泡性能的理想效果。
对于当以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量低于0.5%的情况,在第四相关发明的聚丙烯树脂组合物中,会有一个问题:当聚丙烯发泡颗粒规定为形成该发泡颗粒的芯层的基础树脂的一个组分时,使发泡颗粒的泡孔尺寸变均匀的有利效果会减弱。另一方面,当超过2.0%时,作为基础树脂的丙烯树脂组合物的机械性能例如弯曲强度或拉伸强度等会降低。因此,会遇到一个问题:发泡颗粒和从其获得的模制品的强度会降低。
对于以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量低于0.005%的情况,会有一个问题:当聚丙烯发泡颗粒规定为形成该发泡颗粒的芯层的基础树脂的一个组分时,使发泡颗粒的泡孔尺寸变均匀的有利效果会减弱。另一方面,当含量超过0.4%时,作为基础树脂的丙烯树脂组合物的机械性能例如弯曲强度或拉伸强度等会降低。因此,会遇到一个问题:发泡颗粒和从其获得的模制品的强度会降低。
这里,在丙烯聚合物中从丙烯形成的结构单元的含量,在以上丙烯聚合物中从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量,以及下面描述的全同三单元组分数是通过使用13C-NMR技术来测量的。
对于13C-NMR谱测量技术,参阅上述第一相关发明。
此外,在第四相关发明中,以上丙烯聚合物[A]含有特定量的在以上化学式2中的部分结构(I)和(II),它包括以丙烯的2,1-嵌入和1,3-嵌入为基础的位置不规则单元(参阅第一相关发明)。
在根据第四相关发明的丙烯聚合物的全部聚合物链中的mm分数是由以上数学式1表示的(参阅第一相关发明)。
另外,相对于全部丙烯嵌入的比率,2,1-嵌入的丙烯的含量和1,3-嵌入的丙烯的含量是根据以上数学式2计算的(参见第一相关发明)。
接着,对于要求(c),显示了当以上丙烯聚合物[A]制成膜时在水蒸气透过速率和熔点之间的关系。
也就是说,在以上丙烯聚合物[A]中,当聚合物的熔点被定义为Tm[℃]和当该聚合物被模塑加工成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr],Tm和Y满足以下关系式(1)。
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60 关系式(1)
以上水蒸气透过速率能够由JIS K7129“Testing Method for WaterVapor Transmission Rate of Plastic Film and Sheeting”测量。
对于以上丙烯聚合物[A]的水蒸气透过速率的Y值在以上范围内的情况,第四相关发明的特征在于:第四相关发明的发泡颗粒的泡孔尺寸是非常均匀的,和通过使用发泡颗粒所获得的模制品的动态性能是优异的。
对于Y值超过公式(1)的范围的情况和对于它低于公式(1)的范围的情况,在第四相关发明的聚丙烯发泡颗粒中泡孔尺寸的不均匀性会提高。结果,仅仅获得了具有低劣机械性能的发泡颗粒,当在模制品中模塑加工以上聚丙烯树脂发泡颗粒时。
虽然这一理由是不清楚的,但是认为在发泡剂的浸渍和逃逸之间的平衡与泡孔尺寸的均匀性是相关的,当发泡颗粒是在低压气氛中排出来生产时;和当使用丙烯聚合物作为聚丙烯聚合物[A]时这一平衡变成优选的,使得熔点(Tm)和水蒸气透过速率(Y)满足公式(1)的关系。
以上丙烯聚合物[A]能够通过使用例如所谓的金属茂型催化剂来获得。
现在,下面描述在第四相关发明的第一发明(权利要求20)中的丙烯聚合物[B]。
以上丙烯聚合物[B]是具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a)的丙烯聚合物。也就是说,以上丙烯聚合物[B]满足要求(a),即:从丙烯形成的结构单元以100mol%-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元以0mol%-15mol%存在,和无法满足以上要求(b)和(c)中的任何一项。
以上要求(a)与以上丙烯聚合物[A]的要求[a]相同。
接着,优选的是,以上涂层包括熔点比形成芯层的丙烯聚合物[A]和[B]中任何一种更低的烯烃聚合物或基本上不显示出熔点的烯烃聚合物(权利要求21)。
在这种情况下,能够获得有利的效果,模制品能够在较低温度下获得。
作为具有比以上丙烯聚合物[A]和[B]更低熔点的烯烃聚合物,可以例举:高压低密度聚乙烯,线性低密度聚乙烯,线性极低密度聚乙烯;乙烯与乙酸乙烯酯、不饱和羧酸类或不饱和羧酸酯等的共聚物;或丙烯与乙烯或α-烯烃或类似物的共聚物。
另外,作为基本上不显示熔点的上述烯烃聚合物,例如,能够例举橡胶或弹性体,如乙烯-丙烯橡胶,乙烯-丙烯-二烯烃橡胶,乙烯-丙烯酸橡胶;氯化聚乙烯橡胶;氯磺化聚乙烯橡胶,等等。这些橡胶或弹性体能够单独使用或以两种或多种的结合物使用。
接着,优选的是上述丙烯聚合物体现特征于:芯层的丙烯聚合物进一步具有下列要求(d)(权利要求22):
(d)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
在这种情况下,获得了有利的效果:含在聚丙烯树脂发泡颗粒中的泡孔的尺寸的均匀性得到进一步改进。
也就是说,除了早已描述的要求(a)-(c)外,作为上述芯层的树脂组合物的组成组分的丙烯聚合物[A]可以使用丙烯聚合物,其中由13C-NNR(核磁共振技术)测量的全同三单元组分数(即,其中丙烯单元以头-尾接方式彼此键接的且在丙烯单元中甲基分支的方向是相同的三个丙烯单元在聚合物链中的任意三个丙烯单元当中的比率)是97%或更高。
以下,该全同三单元组分数被描述为mm分数。当mm分数低于97%时,会有一个危险:树脂组合物的机械性能会降低。因此,会遇到一个可能性通过模塑加工该芯层的作为基础树脂的组合物所获得的模制品的机械性能也会降低。
更优选地,以上mm分数是98%或更高。
接着,优选的是以上丙烯聚合物[A]进一步具有下列要求(e)(权利要求23)。
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
在这种情况下,能够获得有利的效果,即,能够生产以上聚丙烯树脂发泡颗粒,同时保持了可用于工业生产中的生产能力。此外还能够获得理想的效果:由通过使用这一组合物所获得的发泡颗粒组成的模制品具有优异的物理性能。
如果以上熔体流动速率(MFR)低于0.5g/10分钟,会有一个危险:在下面所述的熔化和捏合工艺中以上聚丙烯树脂发泡颗粒的生产能力会降低。另外,对于MFR超过如上所述的100g/10分钟的情况,会有一个危险:通过使用以上聚丙烯树脂发泡颗粒所得到的模制品的动态性能如压缩强度或拉伸强度会降低。优选,该熔体流动速率是1.0g/10分钟-50g/10分钟,和进一步优选是1.0g/10分钟-30g/10分钟。
接着,优选的是以上芯层的以上树脂组合物在使用差示扫描量热计的测量中显示了基本上单一的熔融峰(权利要求24)。
在这种情况下,这意味着以上丙烯聚合物[A]和以上丙烯聚合物[B]彼此溶解,并且它表明树脂组合物的均匀性是高的。结果,在使用该树脂组合物作为芯层的基础树脂所获得的聚丙烯树脂发泡颗粒中泡孔直径变均匀。
接下来,优选的是以上涂层,以上丙烯聚合物[A]和/或以上丙烯聚合物[B]是以1重量份-100重量份/每100重量份的烯烃聚合物共混的(权利要求25)。
在这种情况下,在以上芯层和以上涂层之间的粘合性能得到改进。结果,在使用以上聚丙烯树脂发泡颗粒所获得的模制品中在发泡颗粒之间的融合是刚性的,和结果,模制品的强度等得到改进。
对于以上丙烯聚合物[A]和[B]的总量低于1重量份的情况,会有一种可能性:改进在上述发泡颗粒之间的融合度的有利效果不能充分地获得。另一方面,对于总量超过100重量份的情况,会有一种可能性,即需要更高的蒸汽压力来融合以上发泡颗粒,因此获得模制品。更优选地,该总量是2重量份-50重量份。更优选地,上述量是3重量份-10重量份。
接着,优选的是以上聚丙烯树脂发泡颗粒通过使用满足下列要求(f)(权利要求26)的发泡剂来发泡:
(f)当以上发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2)。
-90℃≤Tc≤400℃…关系式(2)
在这种情况下,会有一个趋势即所获得的发泡颗粒的泡孔直径是更均匀的。结果,使用此类发泡颗粒获得的模制品的动态性能得到改进。对于Tc低于-90℃的情况,会有一个可能性即以上聚丙烯树脂发泡颗粒的泡孔直径的不均匀性变得更突出。虽然这一理由是不清楚的,但据计这一不均匀性是由发泡的突然发展所引起。
另一方面,对于Tc高于400℃的情况,会有一个可能性即非常难以获得具有高放大比率的丙烯树脂发泡颗粒,例如具有0.1g/cm2或更低的密度。
对于上述发泡剂的特定例子,参阅第一相关发明。
另外,在满足以上关系式(2)的发泡剂之中,当以下关系式(3)得到满足时,会有一个优点:专用设施或设备是不需要的,尤其当这些发泡剂被运输时。
0℃≤Tc≤300℃ 关系式(3)
此外,当满足下列关系式(4)时,会有一个有利的效果:除了前述的工程效果,所获得的聚丙烯树脂发泡颗粒的泡孔直径是非常均匀的。
30℃≤Tc≤200℃ 关系式(4)
以上发泡剂可以单独使用,或以其两种或多种的结合物使用。
另外,在不降低第四相关发明的有利效果的范围内,其它聚合物组分或添加剂能够与以上树脂组合物进行混合,后者是由形成以上芯层的丙烯聚合物[A]和[B]组成的基础树脂。
对于以上其它聚合物组分和添加剂,参阅第一相关发明。
在第四相关发明中,当作为以上树脂组合物的丙烯聚合物[A]和[B]彼此混合和当其它组分与以上树脂组合物混合时,虽然这一混合能够在聚丙烯基础树脂处于固态下进行,但一般来说,使用熔化和捏合。也就是说,通过使用各种捏和机如辊,螺杆挤出机,班伯里密炼机,捏合机,混合器或磨机,以上丙烯聚合物或以上树脂组合物和其它组分等在所需温度下进行捏合。在捏合后,该产物造粒成适合于聚丙烯树脂发泡颗粒的生产的合适的粒径。
根据第四相关发明的聚丙烯树脂发泡颗粒的原材料是由芯层和涂层组成的复合颗粒。
作为复合颗粒的特定生产方法,例如能够使用下面方法。
例如能够使用描述在下列文献中的皮-芯形复合口模:JP 1966-16125已审查专利出版物(Kokoku);JP 1968-23858已审查专利出版物(Kokoku);JP 1969-29522已审查专利出版物(Kokoku);和JP 1985-185816未经审查的专利出版物(Kokai)等。
在这种情况下,使用两台挤出机。构成芯层的热塑性树脂通过一台挤出机熔化和捏合;构成涂层的树脂通过另一台挤出机熔化和捏合;然后,由芯层和涂层组成的皮-芯形复合材料以线条形状从口模中排出。
优选的是使用由线条切粒机将复合材料切成规定重量或尺寸以获得由芯层和涂层组成的圆柱形粒料形状树脂粒。
一般说来,如果一个树脂粒的重量是0.1mg-20mg,则对于通过加热树脂粒和使之发泡所获得的发泡颗粒的生产没有问题。当一个树脂粒的重量在0.2mg-10mg范围内时,如果在颗粒之间的重量偏差是小的,则所获得的发泡颗粒的密度的偏差是小的,和树脂发泡颗粒填充到模具等中的装填性能得到改进。
作为从以上树脂粒获得发泡颗粒的方法,可以使用在如上所述制造的树脂颗粒中的挥发性发泡剂已浸渍入树脂颗粒中之后进行加热和发泡的方法;更具体地说,描述在JP 1974-2183已审查专利出版物(Kokoku);JP1981-1344已审查专利出版物(Kokoku);DE 1285722未经审查的专利出版物(Kokai);和DE2107683未经审查的专利出版物(Kokai)等中的方法当中的任何一种。
在发泡剂已经浸渍在由芯层和涂层组成的树脂粒中之后,当进行加热和发泡时,树脂粒与挥发性发泡剂一起被加入到能够闭合或释放的压力容器中;在芯层中基础树脂的软化温度下或高于该温度下进行加热,和该挥发性发泡剂浸渍在树脂颗粒中。
然后,在容器内的内容物从密闭容器中排出到低压气氛中之后,进行干燥。以这一方式获得聚丙烯树脂发泡颗粒。
优选的是,形成第四相关发明的聚丙烯树脂发泡颗粒的芯层的以上树脂组合物将在利用差示扫描量热计获得的DSC曲线(当2mg-4mg的发泡颗粒利用差示扫描量热计以10℃/min的速度从20℃加热到200℃时获得DSC曲线)中具有两个或多个吸热峰。当从作为以上基础树脂的树脂组合物构成的部分形成固有的吸热峰和在比前者更高的温度下的吸热峰时,这一现象会发生。
通过控制当以上复合树脂粒发泡时的条件,更具体地说,通过控制当排出到低压气氛中时的温度、压力或时间等,能够获得在以上DSC曲线上出现两个或多个吸热峰的发泡颗粒。
在当分解型发泡剂预先捏合在由芯层和涂层组成的树脂粒中时通过将容器的内容物排出到低压气氛中来生产发泡颗粒的方法中,发泡剂被加入到压力容器中,有可能获得以上发泡颗粒,即使没有将发泡剂加入到压力容器中。
作为上述的分解型发泡剂,任何试剂都能够使用,只要它在树脂粒的发泡温度下分解并产生气体。具体地说,例如,能够列举碳酸氢钠,碳酸铵,叠氮化合物,偶氮化合物等。
另外,在加热和发泡过程中,优选的是水或醇类等用作树脂粒的分散介质(参阅第一相关发明)。
当树脂粒排出到低压气氛中时,优选的是通过从外部引入无机气体或与以上类似的挥发性发泡剂将容器内的压力保持恒定,以便促进珠粒的排出。
接着,第四相关发明的聚丙烯树脂发泡颗粒通过使用模具在各种条件下模塑(参阅第一相关发明)。
此外,根据需要,在以上模制品上能够层压一层膜(参阅第一相关发明)。
第四相关发明的叙述现在已完成。
[第五相关发明]
接着,在这里描述第五相关发明。
第五相关发明涉及用于汽车缓冲器的芯材料等的冲击吸收材料和具有该冲击吸收材料的减震制品。
现在,作为汽车缓冲器,广泛地使用由包括合成树脂发泡制品的芯材料和覆盖芯材料的合成树脂表皮材料组成的一种缓冲器。这样,通过将合成树脂发泡制品用于芯材料,能够提供具有优异的冲击吸收性能的汽车缓冲器。
一般说来,在用于汽车缓冲器的冲击吸收材料如芯材料中,要求同时满足下列三个项目。
(1)能量吸收特性必须是优异的;
(2)尺寸恢复速率必须是优异的;和
(3)能够实现低密度和轻重量。
为了实现这一目标,已建议了作为芯材料的基础树脂,使用聚丙烯的技术(参阅专利文献7);使用乙烯-丙烯共聚物的技术(参阅专利文献8);和使用1-丁烯-丙烯共聚物的技术(参阅专利文献9)。
在使用聚丙烯树脂作为基础树脂生产用于汽车缓冲器的冲击吸收材料如芯材料时,一般说来,可以使用所谓的珠粒料模塑技术,其中含有聚丙烯树脂作为基础树脂的发泡颗粒被加入到模具中并加热,因此使之发泡,和颗粒互相地融合,因此获得了模制品。由这一方法获得的聚丙烯树脂发泡颗粒模制品体现特征于它具有优异的冲击缓冲性能或回弹性能,是重量轻的,和在残余应变上是小的。
因此,由聚丙烯树脂发泡颗粒组成的模制品制成的冲击吸收材料具有优异的性能,与由其它原材料树脂组成的冲击吸收材料相比。然而,对于刚性或能量吸收效力,不一定获得满意的结果。
为了解决上述问题,建议了进一步使用特定的丙烯均聚物作为缓冲器的冲击吸收材料如芯材料的基础树脂的技术(参阅专利文献10)。
进一步含有该特定的丙烯均聚物作为基础树脂的发泡颗粒体现特征于由珠粒料模塑获得的冲击吸收材料的能量吸收效力比普通的冲击吸收材料更优异。
专利文献7
JP1983-221745未经审查的专利出版物(Kokai)(权利要求)
专利文献8
JP1985-189660未经审查的专利出版物(Kokai)(权利要求)
专利文献9
JP1990-158441未经审查的专利出版物(Kokai)(权利要求)
专利文献10
国际申请出版物WO98/06777的小册子(权利要求)
然而,在使用以上特定的丙烯均聚物的技术中,3.6kg/cm2到4.0kg/cm2(表压力)的高压是珠粒料模塑用的蒸汽压力所需要的。因此,存在一个问题,对于冲击吸收材料的模塑加工需要更高的成本,而且,模塑周期会延长。
鉴于该普通的问题而完成第五相关发明。第五相关发明的目的是提供冲击吸收材料和减震制品,它能够根据利用低蒸汽压力的珠粒料模塑技术制备和它表明了良好的冲击吸收性能。
第五相关发明的第一方面是通过将发泡颗粒投入到模具中和在其中进行模塑所获得的冲击吸收材料,特征在于以上发泡颗粒包括作为基础树脂的具有下列要求(a)到(c)的丙烯聚合物:
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%的量存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%的量存在;(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%);
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60…关系式(1)(权利要求28)。
第五相关发明的第一方面的冲击吸收材料是通过模塑加工发泡颗粒而获得的,该发泡颗粒含有作为基础树脂的具有以上要求(a)-(c)的特定丙烯聚合物。
因此,以上冲击吸收材料通过利用特定丙烯聚合物所具备的优异性能而具有优异的震动能-吸收效力和刚性。
在以上冲击吸收材料中改进了能量吸收效力的原因被估计如下。
一般说来,当对冲击吸收材料施加冲击时,认为当它们被压缩时泡沫体发生扁瘪,因此吸收了冲击能量。因此,可以估计,在冲击吸收材料中被低能量扁瘪的部分的比率会减少和被冲击吸收材料本身吸收的能量是较高的,因为泡沫的壁的厚度是均匀的。
第五相关发明的冲击吸收材料是通过模塑加工发泡颗粒而获得的,该发泡颗粒含有作为基础树脂的具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物。然后,含有特定丙烯聚合物作为基础树脂的以上发泡颗粒具有非常均匀的泡孔直径。因此会认为,当冲击吸收材料模塑时,具有均匀的泡孔直径的发泡颗粒被发泡,并彼此融合而形成均匀的泡沫壁,和如上所述那样显示了优异的能量吸收效力。
另一方面,在普通的材料中,通过该材料获得的发泡颗粒的泡孔尺寸是不均匀的。即使该发泡颗粒被模塑加工以生产冲击吸收材料,对于泡沫壁的厚度有一个分布,以及泡沫壁的厚部分和薄部分会共存。
当对于该冲击吸收材料施加冲击时,泡沫的破裂会在泡沫壁的薄部分处以低能量开始。结果,冲击吸收材料本身能够吸收的能量的总量会减少。
另外,第五相关发明的冲击吸收材料在能量吸收效力上是优异的,如上所述。因此,在它的模塑过程中,通过增加膨胀率来进行模塑,据此冲击吸收材料的重量能够减少,和冲击吸收材料的厚度能够减少。然后,即使以这种方式尝试减少以上冲击吸收材料的重量,能够维持足够的能量吸收效力。
另外,通过将含有作为基础树脂的特定丙烯聚合物的发泡颗粒投入到模具中和对其模塑加工来获得以上冲击吸收材料,如上所述。因此,当由珠粒料模塑技术等将以上发泡颗粒模塑加工时,例如,所需的蒸汽压力能够降低。另外,在模塑时冷却所需要的时间能够减少。也就是说,为了模塑加工以上冲击吸收材料所需要的能量的量能够减少。
如此,根据第五相关发明,能够提供冲击吸收材料,后者能够根据用低蒸汽压力的珠粒料模塑技术来生产和它显示了良好的冲击吸收性能。
第五相关发明的第二方面是减震制品,其特征在于在第五相关发明的第一方面的以上冲击吸收材料的表面上提供表皮材料(权利要求36)。
第五相关发明的减震制品是例如通过在第五相关发明的冲击吸收材料的表面上提供表皮材料(权利要求28)以覆盖以上冲击吸收材料而获得。
因此,在以上减震制品中,以上冲击吸收剂能够吸收冲击能量,如上所述,和提供在冲击吸收材料的表面上的表皮材料能够改进减震制品的强度。
其它有利的效果与第五相关发明的第一方面的效果相同。
在第五相关发明中,以上发泡颗粒含有具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物作为基础树脂。
这里所使用的基础树脂指构成以上发泡颗粒的底物树脂组分。以上发泡颗粒是由上述基础树脂,根据需要添加的其它聚合物组分,和添加剂如催化剂中和剂,润滑剂,成核剂,和任何其它树脂添加剂组成。
以下首先描述以上要求(a)。
以上要求(a)是从丙烯形成的结构单元以100mol%-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元以0mol%-15mol%存在。
这里,从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%。
因此,满足要求(a)的聚丙烯聚合物包括丙烯均聚物(100mol%)或丙烯与乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃的共聚物。
作为与以上丙烯共聚合的共聚用单体的乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃,具体地可以例举:乙烯,1-丁烯,1-戊烯,1-己烯,1-辛烯,或4-甲基-1-丁烯等。
另外,在第五相关发明中,通过使用由普通的齐格勒-纳塔催化剂几乎不聚合的单体与丙烯共聚合所获得的聚丙烯型聚合物能够用作生产以上发泡颗粒的基础树脂。
作为这些单体,能够例举一种或多种类型的环烯烃,如环戊烯,降冰片烯,1,4,5,8-二桥亚甲基-1,2,3,4,4a,8,8a,5-,八氢萘;线性非共轭的二烯烃如5-甲基-1,4-己二烯,7-甲基-1,6-辛二烯,4-乙叉基-8-甲基-1,7-壬二烯;环状非共轭多烯烃如如5-乙叉基-2-降冰片烯,双环戊二烯,5-乙烯基-2-降冰片烯,和降冰片二烯,和芳族不饱和化合物如苯乙烯或二乙烯基苯。
要求用于第五相关发明的丙烯聚合物是,与在以上要求(a)中相同,含有85mol%-100mol%的包含于丙烯聚合物中的从丙烯形成的结构单元的丙烯(共)聚合物树脂,和要求从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量是0mol%-15mol%。
当丙烯的结构单元和用作共聚单体的乙烯和/或α-烯烃的结构单元偏出以上范围时,以上基础树脂组合物的机械性能如弯曲强度和拉伸强度显著地降低。结果,在冲击吸收材料中刚性和能量吸收效力的改进无法实现。
另外,在以上丙烯聚合物中,尤其,优选的是从丙烯形成的结构单元是以98mol%到85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以2mol%到15mol%存在(从丙烯形成的结构单元和从具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%)。
在这种情况下,从丙烯形成的以上结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的以上结构单元是主要的成分。另外,含有该丙烯聚合物作为以上基础树脂的以上发泡颗粒具有非常均匀的泡孔直径。因此,通过模塑加工这些发泡颗粒所获得的以上冲击吸收材料在其泡沫壁的厚度上是非常均匀的,并且在能量吸收效力上是更优异的。
另外,在上述丙烯聚合物中,从丙烯形成的结构单元能够设定为100mol%。
在这种情况下,以上丙烯聚合物是所谓的丙烯均聚物。然后,通过使用该丙烯聚合物所获得的以上冲击吸收材料在其刚性上是更优异的。
接着,如在以上要求(b)中所示,以上丙烯聚合物具有0.5%-2.0%的由13C-NMR测量的以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量,和以丙烯单体单元的1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%-0.4%。
含有以上所述量的这两种类型的位置不规则单元当中的每一种类型的丙烯聚合物被用作基础树脂,据此提供了有利的效果即从其获得的发泡颗粒的泡孔直径是显著均匀的。然后,通过模塑加工该发泡颗粒所获得的以上冲击吸收材料具有理想的效果,即它在刚性和能量吸收效力上是相当高的。
当以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量低于0.5%时,或另外,当以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量低于0.005%时,有利的效果即上述发泡颗粒的泡孔直径变均匀的效果会减低。结果,会有一个问题,即由模塑加工上述发泡颗粒所获得的冲击吸收材料的刚性和能量吸收效力会降低。
另一方面,当以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量超过2.0%时,或另外,当以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量超过0.4%时,会有一个问题即以上丙烯聚合物的机械性能如抗弯强度或拉伸强度会降低。结果,会有一个问题,即含有以上丙烯聚合物作为基础树脂的以上发泡颗粒的强度和由模塑加工该发泡颗粒所获得的以上冲击吸收材料的强度都会降低。
这里,在丙烯聚合物中从丙烯形成的结构单元的含量,在以上丙烯聚合物中从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量,以及下面描述的全同三单元组分数是通过使用13C-NMR技术来测量的。
对于13C-NMR谱测量技术,参阅上述第一相关发明。
此外,在第五相关发明中,以上丙烯聚合物含有特定量的在以上化学式2中的部分结构(I)和(II),它包括以丙烯的2,1-嵌入和1,3-嵌入为基础的位置不规则单元(参阅第一相关发明)。
在根据第五相关发明的丙烯聚合物的全部聚合物链中的mm分数是由以上数学式1表示的(参阅第一相关发明)。
另外,相对于全部丙烯嵌入的比率,2,1-嵌入的丙烯的含量和1,3-嵌入的丙烯的含量是根据以上数学式2计算的(参见第一相关发明)。
接着,对于要求(c),显示了当丙烯聚合物制成膜时在水蒸气透过速率和熔点之间的关系。
也就是说,在以上丙烯聚合物中,当聚合物的熔点被定义为Tm[℃]和当该聚合物被模塑加工成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr],Tm和Y满足以下关系式(1)。
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60…关系式(1)
以上水蒸气透过速率能够由JIS K7129“Testing Method for WaterVapor Transmission Rate of Plastic Film and Sheeting”测量。
对于以上丙烯聚合物的水蒸气透过速率的值Y在以上范围内的情况,在发泡颗粒中泡孔尺寸变得极其均匀。结果,通过模塑加工这些发泡颗粒所获得的以上冲击吸收材料具有优异的刚性和能量吸收效力。
当水蒸气透过速率的Y值偏出关系式(1)的范围时,在发泡颗粒中泡孔直径的不均匀性会增加。结果,以上冲击吸收材料会降低机械性能和能量吸收效力。
虽然这一理由是不清楚的,但是估计在发泡剂的浸渍与逃逸之间的平衡与泡孔直径的均匀性有关,当发泡剂在升温和加压下浸渍并排出到低压气氛中,因此生产发泡颗粒时。此外,估计到,对于使用丙烯聚合物以使得熔点(Tm)和水蒸气透过速率(Y)满足在式(1)中指示的关系的情况,这一平衡会变得合适。
满足以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物能够通过使用例如所谓的金属茂型催化剂来获得。
另外,第五相关发明的冲击吸收材料能够通过将含有作为基础树脂的具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物的发泡颗粒加入到模具中和加热进行发泡而获得。
接着,优选的是以上丙烯聚合物进一步具有下列要求(d)(权利要求29)
(d)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
也就是说,除了早已描述的要求(a)-(c)外,对于基础树脂的丙烯聚合物,可以使用一种聚合物,其中具有头对尾键合的丙烯单元邻接链部分的由13C-NNR(核磁共振技术)测量的全同三单元组分数(即三个丙烯单元的比率,其中在聚合物链中任意3个邻接丙烯单元链的每一个单元是以头对尾方式连接的并且在丙烯单元中甲基分支的方向是相同的)是97%或更高。
在这种情况下,在上述发泡颗粒中泡孔尺寸的均匀性得到进一步改进。因此,以上冲击吸收材料在能量吸收效力上有改进。
以下,该全同三单元组分数被适当地描述为mm分数。当mm分数低于97%时,以上丙烯聚合物的机械性能会降低。因此,会有一个可能性,即以上冲击吸收材料的机械性能和冲击吸收性能会降低。进一步优选地,以上mm分数是98%或更高。
接着,优选的是以上丙烯聚合物进一步具有下列要求(e)(权利要求30)。
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
在这种情况下,用于获得以上冲击吸收材料的以上发泡颗粒能够在工业上有用的生产效率得到维持的同时被生产。此外,以上冲击吸收材料的物理性能和冲击吸收性能能够改进。
对于以上熔体流动速率(MFR)低于0.5g/10分钟的情况,会有一个可能性:以上发泡颗粒的生产效率,尤其在下面所述的熔化和捏合工艺中的生产能力,会降低。另一方面,对于MFR超过100g/10分钟的情况,会有一个可能性:以上冲击吸收材料的物理性能如压缩强度和拉伸强度和能量吸收效力会降低。因此,更优选的是,以上MFR是1.0g-50g/10分钟。进一步优选,该比率应该是1.0g/10分钟-30g/10分钟。
接着,优选的是以上发泡颗粒通过使用满足下列要求(f)(权利要求31)的发泡剂来发泡:
(f)当以上发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2)。
-90℃≤Tc≤400℃ 关系式(2)
在这种情况下,会有一个趋势即以上发泡颗粒的泡孔直径是更均匀的。结果,使用此类发泡颗粒获得的冲击吸收材料的物理性能得到改进。
对于Tc低于-90℃的情况,所获得的发泡颗粒的泡孔直径的不均匀性变得更突出。虽然这一理由是不清楚的,但据计这一不均匀性是由突然的发泡所引起。
另一方面,对于Tc高于400℃的情况,会有一个可能性即非常难以获得具有高放大比率的发泡颗粒,例如具有0.1g/cm3或更低的密度。
对于上述发泡剂的特定例子,参阅第一相关发明。
另外,在满足以上关系式(2)的发泡剂之中,当以下关系式(3)得到满足时,会有一个优点:在运输这些发泡剂时不需要专用设施或设备。
0℃≤Tc≤300℃ 关系式(3)
此外,对于满足下列关系式(4)的情况,除了前面部分所述的工业效果外,还有一个有利的效果即所获得的发泡颗粒的泡孔直径是极其均匀的。
30℃≤Tc≤200℃ 关系式(4)
因此,会有一个有利的效果即通过使用该发泡颗粒所获得的以上冲击吸收材料在冲击吸收性能上是更优异的。
以上发泡剂可以单独使用,或以其两种或多种的结合物使用。
在第五相关发明中,在不影响第五相关发明的有利效果的前提下,其它聚合物组分或添加剂能够与上述的丙烯聚合物(基础树脂)进行混合。
对于以上其它聚合物组分和添加剂,参阅第一相关发明。
虽然该其它组分或添加剂与以上基础树脂的混合能够在树脂处于流体状态或固体状态下进行,但一般使用熔化和捏合。也就是说,例如,以上基础树脂和其它组分等通过使用各种捏和机如辊、螺杆挤出机、班伯里密炼机、捏合机、混合器或磨机等在所需温度下进行捏合。在捏合后,该产物造粒成适合于发泡颗粒的生产的合适粒径的树脂粒。
通过在挤出机中进行熔化和捏合,随后从安装在挤出机尖端的具有小孔的口模中以线条形式挤出捏合物料,然后由切削机将该材料切成规定重量或尺寸的方法,能够获得以上树脂粒。
一般说来,当一个树脂粒的重量是0.1mg到20mg时对于发泡颗粒的生产没有问题。当一个树脂粒的重量在0.2mg-10mg范围内时,和进一步当在颗粒之间的重量偏差是小的,则发泡颗粒容易地生产,所获得的发泡颗粒的密度分布是小的,和树脂发泡颗粒填充到模具等中的装填性能得到改进。
作为从以上树脂粒获得发泡颗粒的方法,可以使用在挥发性发泡剂已浸渍入如上所述制造的树脂颗粒中之后进行加热和发泡的方法;更具体地说,描述在JP 1974-2183已审查专利出版物(Kokoku);JP1981-1344已审查专利出版物(Kokoku);DE 1285722未经审查的专利出版物(Kokai);和DE2107683未经审查的专利出版物(Kokai)等中的方法。
也就是说,树脂粒被加入到能够封闭并与挥发性发泡剂一起释放的压力容器中。然后,在等于或高于基础树脂的软化温度的温度下进行加热,和挥发性发泡剂浸渍在树脂颗粒中。然后,在密闭容器内的内容物从容器释放到低压气氛中,因此进行干燥处理,从而能够获得发泡颗粒。
在上述方法中,如果分解型发泡剂预先捏合到树脂粒中,那么,即使不将发泡剂加入到压力容器中,仍有可能获得以上发泡颗粒。
作为上述的分解型发泡剂,任何试剂都能够使用,当它在树脂粒的发泡温度下分解并产生气体时。具体地说,例如,能够列举碳酸氢钠,碳酸铵,叠氮化合物,或偶氮化合物等。
另外,在加热和发泡过程中,优选的是水,醇或类似物用作树脂粒的分散介质(参阅第一相关发明)。
当树脂粒释放到低压气氛中时,为了促进该释放,优选的是通过从外部将无机气体或与以上发泡剂类似的挥发性发泡剂引入到密闭容器中来恒定地维持密闭容器的内压力。
接着,优选的是,以上冲击吸收材料具有一种晶体结构,其中基础树脂固有的峰和在比该固有峰更高温度下的峰是作为吸热峰出现在第一DSC曲线上,该曲线是在2mg-4mg的从上述冲击吸收材料上切下的试样利用差示扫描量热计以10℃/分钟的速度加热至220℃而获得的(权利要求32)。
这一现象意味着以上冲击吸收材料在DSC曲线上具有固有的吸热峰和在比该峰更高温度处的吸热峰。
在这种情况下,能提供有利的效果即冲击吸收材料的刚性得到改进。
如上所述,在DSC曲线上出现固有峰和高温峰的冲击吸收材料能够通过预先制造在以上DSC曲线上出现该固有峰和高温峰的发泡颗粒,然后由下面描述的模塑加工方法等模塑加工该发泡颗粒来获得。
另外,如上所述,在DSC曲线上出现固有峰和高温峰的发泡颗粒能够通过控制让以上树脂粒发泡的条件,具体地说,将该颗粒释放到低压气氛中时的温度、压力、时间等,来获得。
当通过模塑加工以上发泡颗粒来制造以上冲击吸收材料时,能够使用符合各种条件的模具(参阅第一相关发明)。
另外,优选的是以上冲击吸收材料的密度是0.02g/cm3到0.45g/cm3(权利要求33)。
在这种情况下,充分的能量吸收特性和轻重量性能够彼此兼顾。
对于以上冲击吸收材料的密度低于0.02g/cm3的情况,会有一种可能性即能量吸收特性变得不够。
另一方面,对于密度超过0.45g/cm3的情况,会有一种可能性即属于发泡制品的优异特征的轻重量特性无法充分地实现。
另外,以上冲击吸收材料能够用作汽车缓冲器的芯材料或汽车内部制品的芯材料等等。这里,作为汽车内部制品,能够举例,例如,隔板(dashboard),控制箱(console box),仪表板,门心板,门贴脸,天花板材料,支柱部分的内部制品,遮光板,靠手,头靠等等。
另外,优选的是以上冲击吸收材料在其表面上具有表皮层,后者的密度大于在其之内的密度(权利要求34)。
在这种情况下,以上冲击吸收材料的强度能够更显著地改进。因此,以上冲击吸收材料能够原样用于汽车缓冲器或汽车内部制品等。
当以上发泡颗粒在模具内模塑加工,因此制造出冲击吸收材料时,以上表皮层能够整体地形成。
例如,当以上发泡颗粒被模塑加工时,通过在与模具壁接触的部分上加热来部分地融合以上发泡颗粒能够形成以上表皮层。因此,以上表皮层的组分等同于以上发泡颗粒的组分。
另外,优选的是以上冲击吸收材料是汽车缓冲器的芯材料(权利要求35)。
在这种情况下,以上冲击吸收材料的优异的冲击吸收性能能够以最高效力被利用。
接着,在第五相关发明的以上第二方面(权利要求36)中,作为以上表皮材料,例如,可以举例:弹性的聚烯烃片;聚苯乙烯树脂膜,如OPS(双轴取向的聚苯乙烯片),耐热的OPS,或HIPS膜;聚丙烯树脂膜如CPP(非取向聚丙烯膜)或OPP(双轴取向聚丙烯膜),或聚乙烯树脂膜;各种膜如聚酯膜;和各种表皮材料如毡或无纺布。
作为上述减震制品,能够列举,例如,汽车缓冲器,汽车内部制品等等。作为例如汽车内部制品,能够列举,例如,隔板(dashboard),控制箱(console box),仪表板,门心板,门贴脸,天花板材料,支柱部分的内部制品,遮光板,靠手,头靠等等。
另外,优选的是以上减震制品是汽车缓冲器(权利要求37)。
在这种情况下,以上减震制品的优异的冲击吸收性能和强度能够以最高效力被利用。
第五相关发明的叙述现在已完成。
[第六相关发明]
接着,在这里描述第六相关发明。
第六相关发明涉及用于汽车缓冲器的芯材料等的冲击吸收材料和具有该冲击吸收材料的减震制品。
对于现有技术,参阅第五相关发明。
鉴于该普通的问题而完成第六相关发明。第六相关发明的目的是提供冲击吸收材料和减震制品,它能够根据利用低蒸汽压力的珠粒料模塑技术制备和它表明了良好的冲击吸收性能。
第六相关发明是通过将发泡颗粒加入到模具中和进行模塑而获得的冲击吸收材料,特征在于,
在以上发泡颗粒中,包括树脂组合物的一种树脂用作基础树脂,该树脂组合物含有5wt%-95wt%的作为基础树脂的下列丙烯聚合物[A]和95wt%-5wt%的下列丙烯聚合物[B](丙烯聚合物[A]和丙烯聚合物[B]的总量是100wt%),和其中
丙烯聚合物[A]具有下列要求(a)-(c):
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%的量存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%的量存在;(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%);
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60…关系式(1);和
丙烯聚合物[B]具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a)(权利要求38)。
第六相关发明的冲击吸收材料是通过模塑加工以上特定的发泡颗粒而获得,和发泡颗粒是通过使用树脂组合物作为以上基础树脂而获得的,该树脂组合物含有:具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物[A];和具有要求(a)-(c)中的仅仅(a)的丙烯聚合物[B]。
因此,以上冲击吸收材料通过利用以上树脂组合物所具备的优异性能而具有优异的震动能-吸收效力和刚性。
在以上冲击吸收材料中改进了能量吸收效力的原因被估计如下。
一般说来,当对冲击吸收材料施加冲击时,认为当它们被压缩时泡沫发生扁瘪,因此吸收了冲击能量。因此,可以估计,在冲击吸收材料中被低能量扁瘪的部分的比率会减少和被冲击吸收材料本身吸收的能量是较高的,因为泡沫的壁的厚度是均匀的。
第六相关发明的冲击吸收材料是通过模塑加工发泡颗粒而获得的,该发泡颗粒通过使用以上特定的树脂组合物作为基础树脂而获得。另外,含有以上特定的树脂组合物作为基础树脂的以上发泡颗粒具有非常均匀的泡孔直径。
因此,当以上冲击吸收材料被模塑加工时,认为具有均匀的泡孔直径的发泡颗粒被发泡和彼此融合,从而形成均匀的泡沫壁,和如上所述那样显示了优异的能量吸收效力。
另一方面,在普通的材料中,通过使用该材料所获得的发泡颗粒的泡孔直径是不均匀的。即使该发泡颗粒被模塑加工以生产冲击吸收材料,对于泡沫壁的厚度有一个分布,以及泡沫壁的厚部分和薄部分会共存。
当对于该冲击吸收材料施加冲击时,泡沫的破裂会在泡沫壁的薄部分处以低能量开始。结果,冲击吸收材料本身能够吸收的能量的总量会减少。
另外,第六相关发明的冲击吸收材料在能量吸收效力上是优异的,如上所述。因此,在它的模塑过程中,通过增加膨胀率来进行模塑,据此冲击吸收材料的重量能够减少,和冲击吸收材料的厚度能够减少。然后,即使以这种方式尝试减少以上冲击吸收材料的重量,能够维持足够的能量吸收效力。
另外,通过将含有作为基础树脂的特定树脂组合物的发泡颗粒投入到模具中和对其模塑加工来获得以上冲击吸收材料,如上所述。因此,当由珠粒料模塑技术等将以上发泡颗粒模塑加工时,例如,所需的蒸汽压力能够降低。另外,在模塑时冷却所需要的时间能够减少。也就是说,为了模塑加工以上冲击吸收材料所需要的能量的量能够减少。
如此,根据第六相关发明,能够提供冲击吸收材料,后者能够根据用低蒸汽压力的珠粒料模塑技术来生产和它显示了良好的冲击吸收性能。
第六相关发明的第二方面是减震制品,其特征在于在第六相关发明的第一方面的以上冲击吸收材料的表面上提供表皮材料(权利要求47)。
第六相关发明的第二方面的减震制品是通过例如在第六相关发明的第一方面的冲击吸收材料的表面上提供表皮材料(权利要求38)以覆盖以上冲击吸收材料而获得。
因此,在以上减震制品中,以上冲击吸收剂能够吸收冲击能量,如上所述,和提供在冲击吸收材料的表面上的表皮材料能够改进减震制品的强度。
其它有利的效果与第六相关发明的第一方面的效果相同。
在第六相关发明中,以上冲击吸收材料通过模塑加工以上发泡颗粒而获得,和该发泡颗粒含有作为基础树脂的树脂组合物,该树脂组合物含有以上丙烯聚合物[A]和丙烯聚合物[B]。
这里所使用的基础树脂指构成以上发泡颗粒的底物树脂组分。以上发泡颗粒是由上述基础树脂,根据需要添加的其它聚合物组分,和添加剂如催化剂中和剂,润滑剂,成核剂,和任何其它树脂添加剂组成。
另外,如上所述,以上树脂组合物含有5wt%-95wt%的以上丙烯聚合物[A]和95wt%-5wt%以上丙烯聚合物[B](丙烯聚合物[A]和丙烯聚合物[B]的总量是100wt%)。
对于丙烯聚合物[A]的含量低于5wt%的情况或对于丙烯聚合物[B]的含量超过95wt%的情况,会有一个问题即以上发泡颗粒的泡孔直径的分布变宽,和冲击吸收材料的能量吸收效力会降低。在这种情况下,高的模塑加工蒸汽压力是获得具有足够的融合度的冲击吸收材料所需要的。因此,会有一个问题,模塑加工时间延长,和模塑成本增加。
另一方面,对于丙烯聚合物[A]的含量超过95wt%的情况或对于丙烯聚合物[B]的含量低于5wt%的情况,会有一个问题即冲击吸收材料的能量吸收效力会降低。
首先,下面描述以上丙烯聚合物[A]。
丙烯聚合物[A]是具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物。
以上要求(a)是从丙烯形成的结构单元以100mol%-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元以0mol%-15mol%存在。
这里,从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%。因此,满足要求(a)的聚丙烯聚合物包括丙烯均聚物(100mol%)或丙烯与乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃的共聚物。
作为与以上丙烯共聚合的共聚用单体的乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃,具体地可以例举:乙烯,1-丁烯,1-戊烯,1-己烯,1-辛烯,或4-甲基-1-丁烯等。
另外,在第六相关发明中,通过使用由普通的齐格勒-纳塔催化剂几乎不聚合的单体与丙烯共聚合所获得的聚丙烯聚合物也能够用作以上丙烯聚合物[A]。
作为这些单体,能够例举一种或多种类型的环烯烃,如环戊烯,降冰片烯,1,4,5,8-二桥亚甲基-1,2,3,4,4a,8,8a,5-八氢萘;线性非共轭的二烯烃如5-甲基-1,4-己二烯,7-甲基-1,6-辛二烯,4-乙叉基-8-甲基-1,7-壬二烯或类似物;环状非共轭多烯烃如如5-乙叉基-2-降冰片烯,双环戊二烯,5-乙烯基-2-降冰片烯,和降冰片二烯;或芳族不饱和化合物如苯乙烯,或二乙烯基苯。
与在以上要求(a)中相同,要求丙烯聚合物[A]是含有85mol%-100mol%的包含于丙烯聚合物中的从丙烯形成的结构单元的丙烯(共)聚合物树脂,和要求从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量是0mol%-15mol%。
当丙烯的结构单元和用作共聚单体的乙烯和/或α-烯烃的结构单元偏出以上范围时,以上基础树脂组合物的机械性能如弯曲强度和拉伸强度显著地降低。结果,在冲击吸收材料中刚性和能量吸收效力的改进无法实现。
另外,在以上丙烯聚合物[A]中,尤其,优选的是从丙烯形成的结构单元是以98mol%到85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以2mol%到15mol%存在(从丙烯形成的结构单元和从具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%)。
在这种情况下,从丙烯形成的以上结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的以上结构单元是主要的成分。另外,含有该丙烯聚合物[A]作为以上基础树脂的以上发泡颗粒具有非常均匀的泡孔直径。因此,通过模塑加工这些发泡颗粒所获得的以上冲击吸收材料在其泡沫壁的厚度上是非常均匀的,并且在能量吸收效力上是更优异的。
另外,在上述丙烯聚合物[A]中,从丙烯形成的结构单元能够设定为100mol%。
在这种情况下,以上丙烯聚合物[A]是所谓的丙烯均聚物。然后,通过使用该丙烯聚合物[A]所获得的以上冲击吸收材料在其刚性上是更优异的。
接着,如在以上要求(b)中所示,以上丙烯聚合物[A]具有0.5%-2.0%的由13C-NMR测量的以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量,和以丙烯单体单元的1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%-0.4%。
这一要求(b)涉及丙烯聚合物的位置不规则单元的含量。该不规则性单元的效果是丙烯聚合物的结晶性能会降低,并显示出改进发泡性能的理想效果。
含有以上所述量的这两种类型的位置不规则单元当中的每一种类型的丙烯聚合物[A]被用作基础树脂的一个组分,据此提供了有利的效果即从其获得的发泡颗粒的泡孔直径是显著均匀的。然后,通过模塑加工该发泡颗粒所获得的以上冲击吸收材料具有理想的效果,即它在刚性和能量吸收效力上是相当高的。
当以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量低于0.5%时,或另外,当以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量低于0.005%时,有利的效果即上述发泡颗粒的泡孔直径变均匀的效果会减低。结果,会有一个问题,即由模塑加工上述发泡颗粒所获得的冲击吸收材料的刚性和能量吸收效力会降低。
另一方面,当以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量超过2.0%时,或另外,当以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量超过0.4%时,会有一个问题即以上丙烯聚合物的机械性能如抗弯强度或拉伸强度会降低。结果,会有一个问题,即含有以上丙烯聚合物作为基础树脂的以上发泡颗粒的强度和由模塑加工该发泡颗粒所获得的以上冲击吸收材料的强度都会降低。
这里,在丙烯聚合物中从丙烯形成的结构单元的含量,在以上丙烯聚合物中从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量,以及下面描述的全同三单元组分数是通过使用13C-NMR技术来测量的。
对于13C-NMR谱测量技术,参阅上述第一相关发明。
此外,在第六相关发明中,以上丙烯聚合物[A]含有特定量的在以上化学式2中的部分结构(I)和(II),它包括以丙烯的2,1-嵌入和1,3-嵌入为基础的位置不规则单元(参阅第一相关发明)。
在根据第六相关发明的丙烯聚合物[A]的全部聚合物链中的mm分数是由以上数学式1表示的(参阅第一相关发明)。
另外,相对于全部丙烯嵌入的比率,2,1-嵌入的丙烯的含量和1,3-嵌入的丙烯的含量是根据以上数学式2计算的(参见第一相关发明)。
接着,对于要求(c),显示了当以上丙烯聚合物[A]制成膜时在水蒸气透过速率和熔点之间的关系。
也就是说,在以上丙烯聚合物[A]中,当聚合物的熔点被定义为Tm[℃]和当该聚合物被模塑加工成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr],Tm和Y满足以下关系式(1)。
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60…关系式(1)
以上水蒸气透过速率能够由JIS K7129“Testing Method for WaterVapor Transmission Rate of Plastic Film and Sheeting”测量。
对于水蒸气透过速率的值Y在以上范围内的情况,在发泡颗粒中泡孔尺寸变得极其均匀。结果,通过模塑加工这些发泡颗粒所获得的以上冲击吸收材料具有优异的刚性和能量吸收效力。
当水蒸气透过速率的Y值偏出关系式(1)的范围时,在发泡颗粒中泡孔直径的不均匀性会增加。结果,以上冲击吸收材料会降低机械性能和能量吸收效力。
虽然这一理由是不清楚的,但是估计在发泡剂的浸渍与逃逸之间的平衡与泡孔直径的均匀性有关,当发泡剂在升温和加压下浸渍,和树脂颗粒排出到低压气氛中,因此生产发泡颗粒时。此外,估计到,对于使用含有丙烯聚合物以使得熔点(Tm)和水蒸气透过速率(Y)满足在式(1)中指示的关系的树脂组合物作为基础树脂的情况,这一平衡会变得合适。
以上丙烯聚合物[A]能够通过使用例如所谓的金属茂型催化剂来获得。
接着,在这里描述以上丙烯聚合物[B]。
以上丙烯聚合物[B]是具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a)的丙烯聚合物。也就是说,以上丙烯聚合物[B]满足要求(a),即:从丙烯形成的结构单元以100mol%-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元以0mol%-15mol%存在,和无法满足以上要求(b)和(c)中的任何一项。
以上要求(a)与以上丙烯聚合物[A]的要求[a]相同。
在以上第六相关发明中,以上冲击吸收材料能够通过将含有作为基础树脂的树脂组合物的发泡颗粒加入到模具中和加热而获得,该树脂组合物含有丙烯聚合物[A]和丙烯聚合物[B]。
接着,优选的是以上丙烯聚合物[A]进一步具有下列要求(d)(权利要求39)。
(d)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
也就是说,除了早已描述的要求(a)-(c)外,作为丙烯聚合物[A],可以使用一种聚合物,其中具有头对尾键合的丙烯单元邻接链部分的由13C-NNR(核磁共振技术)测量的全同三单元组分数(即三个丙烯单元的比率,其中在聚合物链中任意3个邻接丙烯单元链的每一个单元是以头对尾方式连接的并且在丙烯单元中甲基分支的方向是相同的)是97%或更高。
在这种情况下,在上述发泡颗粒中泡孔尺寸的均匀性得到进一步改进。因此,以上冲击吸收材料在能量吸收效力上有改进。
以下,该全同三单元组分数被描述为mm分数。当mm分数低于97%时,作为以上基础树脂的树脂组合物的机械性能会降低。因此,会有一个可能性,即以上冲击吸收材料的机械性能和冲击吸收性能会降低。进一步优选地,以上mm分数是98%或更高。
接着,优选的是以上丙烯聚合物[A]进一步具有下列要求(e)。(权利要求40)
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
在这种情况下,用于获得以上冲击吸收材料的以上发泡颗粒能够在工业上有用的生产效率得到维持的同时被生产。此外,以上冲击吸收材料的物理性能和冲击吸收性能能够改进。
对于以上熔体流动速率(MFR)低于0.5g/10分钟的情况,会有一个可能性:以上发泡颗粒的生产效率,尤其在下面所述的熔化和捏合工艺中的生产能力,会降低。另一方面,对于MFR超过100g/10分钟的情况,会有一个可能性:以上冲击吸收材料的物理性能如压缩强度和拉伸强度和能量吸收效力会降低。因此,更优选的是,以上MFR是1.0g-50g/10分钟。进一步优选,该比率应该是1.0g/10分钟-30g/10分钟。
接着,优选的是以上发泡颗粒通过使用满足下列要求(f)(权利要求41)的发泡剂来发泡:
(f)当以上发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2)。
-90℃≤Tc≤400℃…关系式(2)
在这种情况下,会有一个趋势即以上发泡颗粒的泡孔直径是更均匀的。结果,使用此类发泡颗粒获得的冲击吸收材料的物理性能得到改进。
对于Tc低于-90℃的情况,以上发泡颗粒的泡孔直径的不均匀性变得更突出。虽然这一理由是不清楚的,但据计这一不均匀性是由突然的发泡所引起。
另一方面,对于Tc高于400℃的情况,会有一个可能性即非常难以获得具有高膨胀比的发泡颗粒,例如具有0.1g/cm3或更低的密度。
对于上述发泡剂的特定例子,参阅第一相关发明。
另外,在满足以上关系式(2)的发泡剂之中,当以下关系式(3)得到满足时,会有一个优点:在运输这些发泡剂时不需要专用设施或设备。
0℃≤Tc≤300℃…关系式(3)
此外,对于满足下列关系式(4)的情况,除了前面部分所述的工业效果外,还有一个有利的效果即所获得的发泡颗粒的泡孔直径是极其均匀的。
30℃≤Tc≤200℃…关系式(4)
因此,会有一个有利的效果即通过使用该发泡颗粒所获得的以上冲击吸收材料在冲击吸收性能上是更优异的。
以上发泡剂可以单独使用,或以其两种或多种的结合物使用。
在第六相关发明中,在不影响第六相关发明的有利效果的前提下,其它聚合物组分或添加剂能够与含有丙烯聚合物[A]和丙烯聚合物[B]的上述丙烯树脂组合物进行混合。
对于以上其它聚合物组分和添加剂,参阅第一相关发明。
虽然以上丙烯聚合物[A]与以上丙烯聚合物[B]的混合或其它聚合物组分或添加剂与以上基础树脂的混合能够在树脂处于流体状态或固体状态下进行,但是,一般说来,使用熔化和捏合。也就是说,例如,以上基础树脂和其它组分等通过使用各种捏和机如辊、螺杆挤出机、班伯里密炼机、捏合机、混合器或磨机等在所需温度下进行捏合。在捏合后,该产物造粒成适合于发泡颗粒的生产的合适粒径的树脂粒。
通过在挤出机中进行熔化和捏合,随后从安装在挤出机尖端的具有细小孔的口模中以线条形式挤出捏合物料,然后由切削机将该材料切成规定重量或尺寸的方法,能够获得以上树脂粒。
一般说来,当一个树脂粒的重量是0.1mg到20mg时对于发泡颗粒的生产没有问题。当一个树脂粒的重量在0.2mg-10mg范围内时,和进一步当在颗粒之间的重量偏差是小的,则发泡颗粒容易地生产,所获得的发泡颗粒的密度分布是小的,和树脂发泡颗粒填充到模具等中的装填性能得到改进。
作为从以上树脂粒获得发泡颗粒的方法,可以使用在挥发性发泡剂已浸渍入如上所述制造的树脂颗粒中之后进行加热和发泡的方法;更具体地说,描述在JP 1974-2183已审查专利出版物(Kokoku);JP1981-1344已审查专利出版物(Kokoku);DE 1285722未经审查的专利出版物(Kokai);和DE2107683未经审查的专利出版物(Kokai)等中的方法。
也就是说,树脂粒被加入到能够封闭并与挥发性发泡剂一起释放的压力容器中。然后,在等于或高于基础树脂的软化温度的温度下进行加热,和挥发性发泡剂浸渍在树脂颗粒中。然后,在密闭容器内的内容物从容器释放到低压气氛中,因此进行干燥处理,从而能够获得发泡颗粒。
在上述方法中,如果分解型发泡剂预先捏合到树脂粒中,那么,即使不将发泡剂加入到压力容器中,仍有可能获得以上发泡颗粒。
作为上述的分解型发泡剂,任何试剂都能够使用,当它在树脂粒的发泡温度下分解并产生气体时。具体地说,例如,能够列举碳酸氢钠,碳酸铵,叠氮化合物,或偶氮化合物等。
另外,在加热和发泡过程中,优选的是水,醇或类似物用作树脂粒的分散介质(参阅第一相关发明)。
当树脂粒释放到低压气氛中时,为了促进该释放,优选的是通过从外部将无机气体或与以上发泡剂类似的挥发性发泡剂引入到密闭容器中来恒定地维持密闭容器的内压力。
接着,优选的是,以上冲击吸收材料具有一种晶体结构,其中基础树脂固有的峰和在比该固有峰更高温度下的峰是作为吸热峰出现在第一DSC曲线上,该曲线是在2mg-4mg的从上述冲击吸收材料上切下的试样利用差示扫描量热计以10℃/分钟的速度加热至220℃而获得的。(权利要求42)。
这一现象意味着以上冲击吸收材料在DSC曲线上具有固有的吸热峰和在比该峰更高温度处的吸热峰。
在这种情况下,能够提供有利的效果,即与高温吸热峰不存在的冲击吸收材料相比,冲击吸收材料的刚性和冲击吸收特性得到改进。
如上所述,在DSC曲线上出现固有峰和高温峰的冲击吸收材料能够通过预先制造在以上DSC曲线上出现该固有峰和高温峰的发泡颗粒,然后由下面描述的模塑加工方法等模塑加工该发泡颗粒来获得。
另外,如上所述,在DSC曲线上出现固有峰和高温峰的发泡颗粒能够通过控制让以上树脂粒发泡的条件,具体地说,将该颗粒释放到低压气氛中时的温度、压力、时间等,来获得。
接着,优选的是以上固有的峰是基本上单峰(权利要求43)。
这意味着以上丙烯聚合物[A]和以上丙烯聚合物[B]彼此溶解,并且它表明树脂组合物的均匀性是高的。在这种情况下,以上冲击吸收材料的能量吸收效力能够更显著地改进。
接着,当通过模塑加工以上发泡颗粒来制造以上冲击吸收材料时,能够使用符合各种条件的模具(参阅第一相关发明)。
另外,优选的是以上冲击吸收材料的密度是0.02g/cm3到0.45g/cm3(权利要求44)。
在这种情况下,充分的能量吸收特性和轻重量性能够彼此兼顾。
对于以上冲击吸收材料的密度低于0.02g/cm3的情况,会有一种可能性即能量吸收特性变得不够。
另一方面,对于密度超过0.45g/cm3的情况,会有一种可能性即属于发泡制品的优异特征的轻重量特性无法充分地实现。
另外,以上冲击吸收材料能够用作汽车缓冲器的芯材料或汽车内部制品的芯材料等等。这里,作为汽车内部制品,能够举例,例如,隔板(dashboard),控制箱(console box),仪表板,门心板,门贴脸,天花板材料,支柱部分的内部制品,遮光板,靠手,头靠等等。
另外,优选的是以上冲击吸收材料在其表面上具有表皮层,后者的密度大于在其之内的密度(权利要求45)。
在这种情况下,以上冲击吸收材料的强度能够更显著地改进。因此,以上冲击吸收材料能够原样用于汽车缓冲器或汽车内部制品等。
当以上发泡颗粒在模具内模塑加工,因此制造出冲击吸收材料时,以上表皮层能够整体地形成。
例如,当以上发泡颗粒被模塑加工时,通过在与模具壁接触的部分上加热来部分地融合以上发泡颗粒能够形成以上表皮层。因此,以上表皮层的组分等同于以上发泡颗粒的组分。
另外,优选的是以上冲击吸收材料是汽车缓冲器的芯材料(权利要求46)。
在这种情况下,以上冲击吸收材料的优异的冲击吸收性能能够以最高效力被利用。
接着,在第六相关发明的以上第二方面(权利要求47)中,作为以上表皮材料,例如,可以举例:弹性的聚烯烃片;聚苯乙烯树脂膜,如OPS(双轴取向的聚苯乙烯片),耐热的OPS,或HIPS膜;聚丙烯树脂膜如CPP(非取向聚丙烯膜)或OPP(双轴取向聚丙烯膜),或聚乙烯树脂膜;各种膜如聚酯膜;和各种表皮材料如毡或无纺布。
作为上述减震制品,能够列举,例如,汽车缓冲器,汽车内部制品等等。作为例如汽车内部制品,能够列举,例如,隔板(dashboard),控制箱(console box),仪表板,门心板,门贴脸,天花板材料,支柱部分的内部制品,遮光板,靠手,头靠等等。
另外,优选的是以上减震制品是汽车缓冲器(权利要求48)。
在这种情况下,以上减震制品的优异的冲击吸收性能和强度能够以最高效力被利用。
第六相关发明的叙述现在已完成。
[第七相关发明]
现在,下面描述第七相关发明。
第七相关发明涉及用于绝热材料的聚丙烯树脂模制品,缓冲性包装材料,输送容器,汽车的缓冲器芯材料,和一汽车部件等。
以聚丙烯树脂为基础的发泡模制品在耐化学性,耐热性,和在压缩后的应变回复率是优异的,与从聚苯乙烯型树脂的发泡模制品相比。这一发泡模制品广泛用于:缓冲性包装材料和输送容器;汽车构件如汽车缓冲器芯材料,支柱,刈台,和侧面防碰撞材料;输送模制品,如粒料原料和工具箱。另外,聚丙烯树脂发泡模制品在耐热性和压缩强度上是优异的,与以聚乙烯树脂为基础的发泡模制品相比。
因此,聚丙烯树脂发泡模制品,尤其,用于需要在高的温度或强度下使用的构件。
在各种上述应用之中,尤其,在用作绝热材料或结构零件时,要求水蒸气透过性特性是低的,同时兼有以下事实:耐热性和压缩强度是高的。
为了实现这一目的,例如,建议了在模制品的表面上融合一层具有耐湿性的膜的技术(参阅专利文献11)。
专利文献11
JP1988-212543未经审查的专利出版物(Kokai)(权利要求)
然而,在使用具有耐湿性能的膜的上述技术中,用于融合该膜的附加过程是需要的,因此,会有一个问题即发生更高的成本。进一步,因为以上膜本身的存在,最终的模制品的抗破坏性会降低。结果,会有一个缺点即模制品的外观变差。因此,需求一种材料,对于单个发泡模制品它表现出低的水蒸气透过特性。
鉴于该普通的问题而完成第七相关发明。第七相关发明的目的是提供丙烯树脂发泡模制品,它在耐热性和强度上是优异的和在水蒸气透过性和透湿性上是低的,和在耐湿性上是优异的。
第七相关发明的第一方面是通过加热和模塑加工发泡颗粒所获得的聚丙烯树脂发泡模制品,该发泡颗粒包括作为基础树脂的具有下列要求(a)-(c)的丙烯聚合物,特征在于以上聚丙烯树脂发泡模制品具有下列要求(d)(权利要求49):
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%的量存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%的量存在;(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%);
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量(由13C-NMR测量)是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为A[g/m2/24hr]的情况,Tm和A满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤A≤(-0.33)·Tm+60…关系式(1);和
丙烯聚合物[B]具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a);和
(d)根据ASTM E-96测量的水蒸气透过速率Y[g/m2/小时]和聚丙烯树脂发泡模制品的密度X[g/cm3]满足下列关系式(2):
Y≤(43.6)·X2-(4.5)·X+0.15… 关系式(2)
第七相关发明的聚丙烯树脂发泡模制品是通过使用当具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物用作基础树脂时的发泡颗粒而获得的。另外,水蒸气透过速率Y和密度X满足以上关系式(2)。
因此,以上聚丙烯树脂发泡模制品显示出极低的透湿性和水蒸气透过特性,同时它保持了为丙烯树脂所特有的优异的耐热性和强度。
因此,以上聚丙烯树脂发泡模制品适合用于例如绝热材料,建筑结构件,或包装材料等。
另外,以上聚丙烯树脂发泡模制品具有优异的特征,即水蒸气透过性和透湿性是低的。因此,有可能减少为了实现预定的耐湿性所需要的聚丙烯树脂发泡模制品的厚度和密度,与普通的那些相比。
在上述聚丙烯树脂发泡模制品中,虽然与使用普通原材料的模制品相比,水蒸气透过速率降低的原因是不清楚的,但是该原因被估计如下。
也就是说,如上所述,第七相关发明的聚丙烯树脂发泡模制品是通过将含有特定的丙烯聚合物作为基础树脂的以上发泡颗粒模塑加工而获得的。因此,以上聚丙烯树脂发泡模制品在其泡孔直径的尺寸上是显著均匀的。也就是说,泡沫的壁的厚度的均匀性是高的。
对于该聚丙烯树脂发泡模制品用于建筑应用等中的情况,聚丙烯树脂发泡模制品被插在结构件之间,并用作绝热材料等等。在这时,对于在以上聚丙烯树脂发泡模制品的两面上有水蒸汽压力的差异的情况,水蒸汽的输送会发生。这一水蒸汽主要地被认为是透过以上聚丙烯树脂发泡模制品的泡沫壁扩散而通过。
因此,如果厚的部分和薄的部分都共存于泡沫壁,则蒸汽更容易地透过薄的部分,与厚的部分相比。因此,蒸汽透过该薄的部分。
另一方面,第七相关发明的聚丙烯树脂发泡模制品具有均匀的泡沫壁厚度。因此,没有多少部分能够让蒸汽容易地透过。结果据计,整个模制品的水蒸气透过性降低了。
另外,以上聚丙烯树脂发泡模制品能够由例如一般的珠粒料模塑技术来制造。因此,以上聚丙烯树脂发泡模制品能够容易地以低成本获得,无需特定的设备等等。
此外,如上所述,通过将含有特定的丙烯聚合物作为基础树脂的发泡颗粒进行模塑加工而获得以上聚丙烯树脂发泡模制品。因此,当例如由珠粒料模塑技术等将以上发泡颗粒模塑加工时,所需的蒸汽压力能够降低。另外,在模塑时冷却所需要的时间能够减少。也就是说,为了模塑加工以上聚丙烯树脂发泡模制品所需要的能量的量能够减少。
以这一方式,根据第七相关发明,能够提供丙烯树脂发泡模制品,它在耐热性和强度上是优异的和在水蒸气透过性和透湿性上是低的,和在耐湿性上是优异的。
在第七相关发明中,以上发泡颗粒含有具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物作为基础树脂。
这里所使用的基础树脂指构成以上发泡颗粒的基础树脂组分。以上发泡颗粒可以含有根据需要而添加的其它聚合物组分,和添加剂,如发泡剂、催化剂中和剂、润滑剂、成核剂和任何其它树脂添加剂。
现在,这些首先描述以上要求(a)。
首先,以上要求(a)是从丙烯形成的结构单元以100mol%-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元以0mol%-15mol%存在。
这里,从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%。
因此,满足要求(a)的聚丙烯聚合物包括丙烯均聚物(100mol%)或丙烯与乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃的共聚物。
作为与以上丙烯共聚合的共聚用单体的乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃,具体地可以例举:乙烯,1-丁烯,1-戊烯,1-己烯,1-辛烯,或4-甲基-1-丁烯等。
另外,在第七相关发明中,通过使用由普通的齐格勒-纳塔催化剂几乎不聚合的单体与丙烯共聚合所获得的丙烯聚合物能够用作生产以上发泡颗粒的基础树脂。
作为这些单体,能够例举至少一种或多种类型的下列物质:环戊烯,降冰片烯,1,4,5,8-二桥亚甲基-1,2,3,4,4a,8,8a,5-八氢萘;线性非共轭的二烯烃如5-甲基-1,4-己二烯,7-甲基-1,6-辛二烯,4-乙叉基-8-甲基-1,7-壬二烯或类似物;环状非共轭多烯烃如如5-乙叉基-2-降冰片烯,双环戊二烯,5-乙烯基-2-降冰片烯,降冰片二烯或类似物;或芳族不饱和化合物如苯乙烯或二乙烯基苯。
用于第七相关发明的丙烯聚合物是丙烯(共)聚合物树脂,它含有85mol%到100mol%的包含于丙烯聚合物中的如在以上要求(a)中所述的从丙烯形成的结构单元。另外要求从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量是0mol%到15mol%。
当共聚用单体的结构单元偏出以上范围时,以上丙烯聚合物的机械性能如弯曲强度或拉伸强度显著地降低。另外,即使发泡颗粒是用属于基础树脂的以上丙烯聚合物制造,也无法获得具有高的强度和均匀的泡孔尺寸的所需发泡颗粒。进一步,即使发泡颗粒被模塑,也无法获得所需的聚丙烯型树脂模制品。
另外,在以上丙烯聚合物中,尤其,优选的是从丙烯形成的结构单元是以99.5mol%到85.0mol%存在,和/或从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0.5mol%到15.0mol%存在(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%)。
在这种情况下,从丙烯形成的以上结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的以上结构单元是必需的组分。另外,含有该丙烯聚合物作为以上基础树脂的以上发泡颗粒具有非常均匀的泡孔尺寸。因此,通过模塑加工该发泡颗粒所获得的以上聚丙烯树脂发泡模制品在其泡沫壁的厚度上是非常均匀的,并且在水蒸气透过性上是低的。
另外,在上述丙烯聚合物中,从丙烯形成的结构单元能够设定为100mol%。
在这种情况下,以上丙烯聚合物是作为所谓的丙烯均聚物而获得的。通过使用该丙烯聚合物所获得的以上聚丙烯树脂发泡模制品在其强度上是更优异的。
接着,如在以上要求(b)中所示,以上丙烯聚合物具有0.5%-2.0%的由13C-NMR测量的以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量,和以丙烯单体单元的1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%-0.4%。
该要求(b)涉及丙烯聚合物的位置不规则单元的含量。该不规则性单元的效果是丙烯聚合物的结晶性能会降低,并显示出改进发泡性能的理想效果。
当以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量低于0.5%时或当以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量低于0.005%时,让发泡颗粒的泡孔尺寸变均匀的有利效果会减低。结果,会有一个问题,即由模塑加工以上发泡颗粒所获得的以上聚丙烯树脂发泡模制品的耐湿性得到改进。
另一方面,当以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量超过2.0%时或当以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的上述含量超过0.4%时,会有一个问题即以上丙烯聚合物的机械性能如抗弯强度或拉伸强度会降低。
这里,在丙烯聚合物中从丙烯形成的结构单元的含量,在以上丙烯聚合物中从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的含量,以及下面描述的全同三单元组分数是通过使用13C-NMR技术来测量的。
对于13C-NMR谱测量技术,参阅上述第一相关发明。
此外,在第七相关发明中,以上丙烯聚合物含有特定量的在以上化学式2中的部分结构(I)和(II),它包括以丙烯的2,1-嵌入和1,3-嵌入为基础的位置不规则单元(参阅第一相关发明)。
在根据第七相关发明的丙烯聚合物的全部聚合物链中的mm分数是由以上数学式1表示的(参阅第一相关发明)。
另外,相对于全部丙烯嵌入的比率,2,1-嵌入的丙烯的含量和1,3-嵌入的丙烯的含量是根据以上数学式2计算的(参见第一相关发明)。
接着,在要求(c)中,显示了当以上丙烯聚合物制成膜时在水蒸气透过速率和熔点之间的关系。
也就是说,在以上丙烯聚合物中,当聚合物的熔点被定义为Tm[℃]或当该聚合物被模塑加工成膜时的水蒸气透过速率被定义为A[g/m2/24hr],Tm和A满足以下关系式(1)。
(-0.20)·Tm+35≤A≤(-0.33)·Tm+60…关系式(1)
以上水蒸气透过速率能够由JIS K7129“Testing Method for WaterVapor Transmission Rate of Plastic Film and Sheeting”测量。
对于以上丙烯聚合物的水蒸气透过速率的值A在以上范围内的情况,在上述发泡颗粒中泡孔直径是极其均匀的。结果,通过使用发泡颗粒所获得的以上聚丙烯树脂发泡模制品在动态性能如耐热性和强度上是优异的。
当水蒸气透过速率的A值偏离关系式(1)的范围时,在上述发泡颗粒中泡沫的尺寸的不均匀性会增加。结果,以上聚丙烯树脂发泡模制品的机械性能会降低。
虽然这一理由是不清楚的,但是估计在发泡剂的浸渍与逃逸之间的平衡与泡孔尺寸的均匀性有关,当发泡剂在升温和加压下浸渍,和树脂颗粒排出到低压气氛中,因此生产发泡颗粒时。此外,估计到,对于使用丙烯聚合物以使得熔点(Tm)和水蒸气透过速率(A)满足在式(1)中指示的关系的情况,这一平衡会变得合适。
满足以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物能够通过使用例如所谓的金属茂型催化剂来获得。
另外,第七相关发明的聚丙烯树脂发泡模制品能够通过将含有作为基础树脂的具有以上要求(a)-(c)的丙烯聚合物的发泡颗粒加入到模具中和加热进行发泡而获得。
另外,第七相关发明的聚丙烯树脂发泡模制品具有以上要求(d)。
以上要求(d)显示了在上述聚丙烯树脂发泡模制品中在透湿性和密度之间的关系。
也就是说,在上述聚丙烯树脂发泡模制品中,当根据ATSM E-96测量的透湿度被定义为Y[g/m2/hr],和发泡模制品的密度被定义为X[g/cm3]时,Y和X满足下列关系式(2)
Y≤(43.6)·X2-(4.5)·X+0.15…关系式(2)
当以上聚丙烯树脂发泡模制品的水蒸气透过速率Y和密度X满足以上关系式(2)的关系时,会有一种可能性即以上聚丙烯树脂发泡模制品的水蒸气透过速率会提高,和该模制品不能用于绝热材料,建筑构件,包装材料等等。
接着,优选的是以上丙烯聚合物体现特征于该丙烯聚合物进一步具有下列要求(e)。(权利要求50)
(e)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
也就是说,除了早已描述的要求(a)-(c)外,作为基础树脂的以上丙烯聚合物,可以使用丙烯聚合物,其中由13C-NNR(核磁共振技术)测量的全同三单元组分数(即,其中丙烯单元以头-尾接方式彼此键接的且在丙烯单元中甲基分支的方向是相同的三个丙烯单元在聚合物链中的任意三个丙烯单元当中的比率)是97%或更高。
在这种情况下,在发泡颗粒中泡孔直径的均匀性得到进一步提高。因此,当从其获得的模制品用作结构材料时,能够获得有益的效果即热绝缘特性或防湿特性是优异的。
以下,该全同三单元组分数被描述为mm分数。当mm分数低于97%时,以上丙烯聚合物的机械性能会降低。因此,会有一个可能性,即以上聚丙烯树脂发泡模制品的机械性能也会降低。因此,更优选的是,以上mm分数是98%或更高。
接着,优选的是该丙烯聚合物体现特征于:芯层的丙烯聚合物进一步具有下列要求(f)(权利要求51):
(f)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
在这种情况下,能够获得有利的效果,即,能够生产发泡颗粒,同时保持了可用于工业生产中的生产能力。此外,从发泡颗粒获得的以上聚丙烯树脂发泡模制品能够提供有利的效果,即它的动态性能是优异的。
对于以上熔体流动速率(MFR)低于0.5g/10分钟的情况,会有一个可能性:以上发泡颗粒的生产效率,尤其在进行下面所述的熔化和捏合工艺中的生产能力,会降低。另外,对于MFR超过100g/10分钟的情况,会有一个可能性:通过模塑加工发泡颗粒所获得的以上聚丙烯树脂发泡模制品的动态性能如压缩强度或拉伸强度会降低。优选,该熔体流动速率是1.0g/10分钟-50g/10分钟。进一步优选,它是1.0g/10分钟-30g/10分钟。
接着,优选的是,以上聚丙烯树脂发泡模制品包括一种晶体结构,其中基础树脂固有的峰和在比该固有峰更高温度下的峰是作为吸热峰出现在第一DSC曲线上,该曲线是在2mg-4mg的从上述聚丙烯树脂发泡模制品上切下的试样利用差示扫描量热计以10℃/分钟的速度加热至220℃而获得的(权利要求52)。
这一现象意味着以上聚丙烯树脂发泡模制品在上述DSC曲线上具有固有的吸热峰和在比该峰更高温度处的吸热峰。
在这种情况下,以上丙烯型树脂发泡模制品在机械性能如压缩强度或拉伸强度上是更优异。
虽然在以上两个吸热峰温度之间的关系没有特别限制,但是优选的是,从模塑和加热过程中融合的容易性考虑,在这两个吸热峰温度之间的差异是在10℃-25℃范围内。两个吸热峰的温度将根据基础树脂的分子结构,树脂的热历史,发泡剂的量,发泡温度,和发泡压力等来变化。一般说来,如果在高温侧进行发泡,在两个吸热峰之间的差异会增大。
另外,在第七相关发明中,其它聚合物组分或添加剂能够与属于基础树脂的以上丙烯树脂混合,在第七相关发明的有利效果不受影响的范围内。
对于其它聚合物组分和添加剂,参阅第一相关发明。
以上其它聚合物组分或添加剂与以上基础树脂的混合能够在聚丙烯基础树脂处于流体状态或固体状态下进行。一般说来,使用模塑和捏合。也就是说,通过使用各种捏和机如辊,螺杆挤出机,班伯里密炼机,捏合机,混合器或磨机,以上基础树脂和其它组分等在所需温度下进行捏合。在捏合后,该产物造粒成适合于以上发泡颗粒的生产的合适的粒径。
以上树脂粒在挤出机中进行模塑和捏合,然后,捏合材料是以线条形式从具有细小孔的口模中挤出。其后,所获得的捏合材料利用切削机被切成规定重量或尺寸,据此能够获得圆柱形的粒料形材料。
一般说来,对于通过加热和发泡该树脂颗粒所获得的发泡颗粒的生产没有任何问题,当一个树脂粒的重量是0.1mg到20mg时。当一个树脂粒的重量是在0.2mg-10mg范围内时,和此外,在颗粒之间的重量偏差是小的时,发泡颗粒能够容易地生产。此外,所获得的发泡颗粒的密度分布变小,和发泡的树脂粒在模具中的填充性能得到改进。
作为从以上树脂粒获得发泡颗粒的方法,能够使用将挥发性发泡剂浸渍在如上所述那样制造的树脂粒中,然后加热和使之发泡的一种方法。具体地说,例如,能够使用在JP 1974-2183已审查专利出版物(Kokoku),JP1981-1344已审查专利出版物(Kokoku),DE 1285722未经审查的专利出版物(Kokai),和DE2107683未经审查的专利出版物(Kokai)中描述的方法。
也就是说,树脂粒被加入到能够封闭并与挥发性发泡剂一起释放的压力容器中。然后,在等于或高于基础树脂的软化温度的温度下进行加热,和挥发性发泡剂浸渍在树脂颗粒中。
其后,在容器内的内容物从密闭容器中排出到到低压气氛中,然后固体部分被处理至干燥。以这一方式获得发泡颗粒。
在制备发泡颗粒的以上方法中,分解型发泡剂能够预先捏合在树脂粒中,因此有可能获得以上发泡颗粒,即使发泡剂没有添加到压力容器中。
作为上述的分解型发泡剂,任何试剂都能够使用,当它在树脂粒的发泡温度下分解并产生气体时。具体地说,例如,能够列举碳酸氢钠,碳酸铵,叠氮化合物,偶氮化合物等。
另外,在加热和发泡过程中,优选的是水,醇或类似物用作树脂粒的分散介质(参阅第一相关发明)。
当树脂粒被排出到低压气氛中时,为了促进该排料,优选的是无机气体或与以上发泡剂类似的挥发性发泡剂从外部引入到密闭容器中,据此恒定地维持密闭容器的内压力。
接着,通过加热以上发泡颗粒以它们经历二次发泡和融合,随后冷却,能够获得第七相关发明的模制品。
在这种情况下,使用在各种条件下的模具(参阅第一相关发明)。
接着,优选的是,聚丙烯树脂发泡模制品的密度是0.020g/cm3到0.080g/cm3(权利要求53)。
在这种情况下,以上聚丙烯树脂发泡模制品具有优异的机械强度和重量减轻。另外,能够获得有利的效果,即模制品在表观如平滑度或光泽度上是优异的。因此,在这种情况下,以上丙烯树脂发泡模制品特别适合于,例如,建筑用绝热材料,汽车部分,头盔芯材料,缓冲包装材料等等。
当以上聚丙烯树脂发泡模制品的密度超过0.080g/cm3时,不可能充分地显示出发泡颗粒的所述性能,如轻重量,冲击吸收性能,或热绝缘性能。此外,由于低的膨胀倍数,导致与成本相关的缺点。
另一方面,如果该密度小于0.020g/cm3,则会有闭孔率下降的趋势,和还有机械性能如弯曲强度或压缩强度不够的可能性。
另外,作为以上聚丙烯树脂发泡模制品的用途,虽然在建筑领域中的绝热材料能够举例为代表性的一个,但是聚丙烯树脂发泡模制品优选独立地用作汽车内部材料或与各种表皮材料结合使用。
这里,作为以上汽车内部材料,能够举例,例如,隔板(dashboard),控制箱(console box),仪表板,门心板,门贴脸,天花板材料,支柱部分的内部材料,遮光板,靠手,头靠等等。另外,除了汽车应用外,这一模制品能够广泛地用于结构材料如头盔芯材料,船舶或飞机,或铁路车辆和各种缓冲材料。
对于上述表皮材料没有特殊的限制,和例如能够列举:弹性的聚烯烃片;聚苯乙烯树脂膜,如OPS(双轴取向的聚苯乙烯片),耐热的OPS,或HIPS膜;聚丙烯树脂膜如CPP(非取向聚丙烯膜)或OPP(双轴取向聚丙烯膜),或聚乙烯树脂膜;各种膜如聚乙烯树脂膜或聚酯树脂膜;或各种表皮材料如毡或无纺布。
第七相关发明的叙述现在已完成。
附图的简述
图1是根据实施例21的聚丙烯树脂发泡颗粒的透视图。
图2是示意图,显示了根据第五相关发明的实施例51的整个冲击吸收材料。
图3是根据第五相关发明的实施例51的冲击吸收材料的举例性质的横截面。
图4是说明了根据第五相关发明的实施例51的冲击吸收材料的应力-应变曲线的示意图。
图5是显示了根据第五相关发明的实施例55的整个减震制品的示意图。
图6是根据第五相关发明的实施例55的减震制品的举例性质的横截面。
实施本发明的最佳方式
(实施例)
现在,下面描述本发明的实施例。
[基础树脂的生产1]
根据下列制备实施例1到4来合成用作基础树脂的聚丙烯型聚合物。
制备实施例1
(i)[二氯·二甲基亚甲硅烷基双{1,1’-(2-甲基-4-苯基-4-氢奥基)}合锆]的合成
全部的下列反应是在惰性气体气氛中进行,和溶剂在用于该反应中之前进行干燥和提纯。
(a)外消旋/内消旋混合物的合成
将2.22g的根据在JP 1987-207232未经审查的专利出版物(Kokai)中描述的方法合成的2-甲基奥溶于30ml的己烷中,和15.6ml(1.0当量)的苯基锂的环己烷-二乙醚溶液在0℃下少量多次地添加。
这一溶液在室温下搅拌1小时,和冷却到-78℃,和添加30ml的四氢呋喃。
接着,在添加0.95ml的二甲基氯硅烷后,该温度升高至室温,和进一步,在50℃下加热90分钟。然后,添加饱和氯化铵水溶液,和分离有机层。然后,通过使用硫酸钠进行干燥,和溶剂在减压下除去。
通过用硅胶柱色谱分析(己烷∶二氯甲烷=5∶1)提纯所获得的粗产物,获得了1.48g的双(1,1’-(2-甲基-4-苯基-1,4-二氢奥基)二甲基硅烷。
将786mg的所获得的双(1,1’-(2-甲基-4-苯基-1,4-二氢奥基)二甲基硅烷溶于15mL的二乙醚中;添加1.98mL的正丁基锂的己烷溶液(1.68mol/L);该温度逐渐地升至室温;然后,溶液在室温下搅拌12小时。通过除去溶剂的固体用己烷洗涤,和在真空下干燥。
此外,添加20mL的甲苯-二乙醚混合物(40∶1);325mg的在-60℃下的四氯化锆;该温度逐渐地升高;和混合物在室温下搅拌15分钟。
所获得的溶液在减压下冷凝,和添加己烷来沉淀150mg的由二甲基亚甲硅烷基双{1,1’-(2-甲基-4-苯基-4-氢奥基)}合锆组成的外消旋/内消旋混合物。
(b)外消旋体的分离
将通过重复以上程序所获得的887mg的外消旋/内消旋混合物加入到玻璃容器中;混合物溶于30mL的二氯甲烷中和溶液由高电压汞灯辐射30分钟。然后,二氯甲烷在减压下除去,和获得黄色固体。
在将7mL的甲苯添加到这一固体中并搅拌该混合物之后,据此黄色的固体作为沉降物被分离。该上层清液被除去和固体在减压下干燥而获得437mg的外消旋二氯·二甲基亚甲硅烷基双{1,1’-(2-甲基-4-苯基-4-氢奥基)合锆。
(ii)催化剂的合成
(a)处理
将135mL的脱盐水和16g的硫酸镁加入到玻璃容器中,并搅拌制备溶液。22.2g的蒙脱土(“Kunipia-F”,可以从Kuminine Kogyo Co.,Ltd.获得)被加入到这一溶液中,提高温度,和溶液在80℃下保持1小时。
接着,在添加300mL的脱盐水后,通过过滤分离固体组分。在添加46mL的脱盐水,23.4g的硫酸,和29.2g的硫酸镁到固体组分中之后,升高温度,和混合物在回流下加热。然后,添加200mL的脱盐水,和进行过滤。
此外,400mL的脱盐水的添加和过滤的程序进行两次。然后,固体在100℃下干燥,和化学处理过的蒙脱土是作为催化剂载体而获得的。
(b)催化组分的制备
在装有搅拌器的1升高压釜的内部被丙烯替代之后,引入230mL的脱水庚烷,和温度维持在40℃。
将悬浮在200mL甲苯中的如上所述那样制备的10g的作为催化载体的化学处理过的蒙脱土加入到高压釜中。
此外,将外消旋二氯·二甲基亚甲硅烷基双{1,1’-(2-甲基-4-苯基-4-氢奥基)}合锆(0.15mmol),三异丁基铝(3mmol)和甲苯的混合物(总共20mL)加入到高压釜中。
然后,丙烯以10g/hr的速率引入达到120分钟,和进一步,聚合反应然后继续进行另外120分钟。其后,溶剂在氮气气氛下被除去,留下催化组分。因此,所获得的催化组分含有1.9g的聚合物/每1g的固体组分。
(iii)丙烯的聚合
在将具有200L内部容积的装有搅拌器的高压釜的内部用丙烯充分置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到70℃。
然后,借助于氩气的压力将以上固体催化剂组分(1.7g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得14.1kg的聚合物。
这一聚合物具有下列性能:MFR=10;99.7%的全同三单元组分数;由DSC技术测得的146℃的熔点(温度以10℃/每分钟从30℃升高);1.32%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;0.08%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
(iv)水蒸气透过速率的测量
所获得的聚合物被模塑加工成25微米厚度的膜,和根据JIS K7129的方法(这适用于下列制备实施例)测量水蒸气透过速率Y。结果是10.5(g/m2/24hr)。
对于这一基础树脂,因为熔点Tm是146℃,Y应该在以上公式(1)的5.8℃≤Y≤11.8围内。以上取代的树脂满足以上要求(c),因为它在以上范围内。
制备实施例2(丙烯均聚)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯完全置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到40℃。
然后,借助于氩气的压力将以上固体催化剂组分(3.0g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得4.4kg的聚合物。
该聚合物具有下列性能:MFR=2;99.8%的全同三单元组分数;由DSC技术测得的152℃的熔点(温度以10℃/每分钟从30℃升高);0.89%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;0.005%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
水蒸气透过速率的测量
另外,在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是9.5(g/m2/24hr)。
对于这一基础树脂,因为熔点Tm是152℃,Y应该在以上公式(1)的4.6≤Y≤9.8范围内。以上基础树脂满足以上要求(c),因为它在以上范围内。
制备实施例3(丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯完全置换之后,引入60L的提纯正庚烷。然后,添加500mL的三异丁基铝(0.12mol)的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加以上固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和乙烯的混合气体(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)以使压力是0.7MPa,聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后;将100mL的乙醇加入到高压釜中停止反应;和残留气体组分被清洗掉;然后获得9.3kg的聚合物。这一聚合物具有下列性能:MFR=14;乙烯含量=2.0wt%;99.2%的全同三单元组分数;熔点141℃;1.06%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0.16%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
另外,在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是12.0(g/m2/24hr)。
对于这一基础树脂,因为熔点Tm是141℃,Y应该在6.8≤Y≤13.5范围内。以上基础树脂满足以上要求(c),因为它在以上范围内。
制备实施例4(丙烯/1-丁烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯完全置换之后,引入60L的提纯正庚烷。然后,添加500mL的三异丁基铝(0.12mol)的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加以上固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和1-丁烯的混合气体(丙烯∶1-丁烯=90∶10重量比)以使压力是0.6MPa,聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得8.6kg的聚合物。这一聚合物具有下列性能:MFR=6;1-丁烯含量=6.0wt%;熔点142℃;99.3%的全同三单元组分数;1.23%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0.09%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是11.5(g/m2/24hr)。
对于这一基础树脂,因为熔点Tm是142℃,Y应该在6.6≤Y≤13.1范围内。以上基础树脂满足以上要求(c),因为它在以上范围内。
制备实施例5
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯完全置换之后,引入60L的提纯正庚烷,和在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(45g)和11.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持到7.0wt%的同时,丙烯在65℃的高压釜内部温度下以9kg/hr的速度被引入到高压釜中达4小时。
在停止丙烯引入后,反应进一步继续进行1小时,将100mL的丁醇加入到反应混合物中以停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得30kg的聚合物。
这一聚合物具有下列性能:MFR=10;熔点160℃;97%的全同三单元组分数;0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是10.0(g/m2/24hr)。
因为这一基础树脂的熔点Tm是160℃,Y应该在以上公式(1)的3.0≤Y≤7.2范围内。然而,以上基础树脂的结果不在上述范围内。
也就是说,这一树脂无法满足第一相关发明的权利要求1的要求(c)。
制备实施例6
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯完全置换之后,引入60L的提纯正庚烷。然后,在丙烯气氛中引入二乙基氯化铝(40g)和7.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持在7.0wt%下的同时,在60℃的高压釜中引入丙烯和乙烯的混合气体(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比),以使压力是0.7MPa。
在停止混合气体引入后,反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇加入到反应混合物中以停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得32kg的聚合物。
这一聚合物具有下列性能:MFR=12;熔点146℃;96%的全同三单元组分数;0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是15.0(g/m2/24hr)。
因为这一基础树脂的熔点Tm是146℃,Y应该在以上公式(1)的5.8≤Y≤11.8范围内。然而,以上基础树脂的结果不在上述范围内。
也就是说,这一树脂无法满足第一相关发明的权利要求1的要求(c)。
现在描述实施例,其中聚丙烯型树脂泡沫颗粒是通过使用由上述制备实施例1-6获得的基础树脂来生产的。
实施例1
两种抗氧化剂,0.05wt%的(商品名“Yoshinox BHT”,可以从Yoshitomi Pharmaceuticals,Co.,Ltd获得,和0.10wt%的商品名“Irganox1010”,可以从Ciba-Geigy Co.,Ltd.获得),被加入到在制备实施例1中获得的作为基础树脂的丙烯均聚物中,然后混合物通过使用65mm直径的单轴挤出机挤出成1mm直径的线条形式。在水中冷却之后,该线条被切成2mm长度的粒料。
将1,000g的这一粒料与2,500g的水,200g的三代磷酸盐三磷酸钙和0.2g的十二烷基苯磺酸钠一起加入到5升高压釜中。此外,添加120g的异丁烷,和温度经60分钟升高至135℃。然后,反应混合物在这一温度下维持30分钟。
然后,在将氮气供应到高压釜中以维持压力在2.3MPa下的同时,在高压釜的底部的阀门被打开。然后,该内容物被排出到空气气氛中。
在干燥由以上操作获得的发泡颗粒之后,测量体积密度,测量结果是32g/L。另外,颗粒的泡沫体的平均粒度是280微米直径,它是非常均匀的。
然后,所获得的聚丙烯型发泡颗粒通过使用压缩空气在加压下从进料斗中顺序地加入到铝模具中。其后,通过将0.25MPa表压力的蒸汽引入到模具的腔中来进行加热和模塑,因此获得模制品。
该模制品具有0.058g/cm3的密度,300mm垂直尺寸,300mm水平尺寸,和50mm厚度。该模制品在表面上具有小的空隙,具有不合不规则性的优异表观。另外,当横截面的融合度通过在制品的中心破裂该制品来测量时,结果是80%。
另外,从在相同模塑条件下模塑加工的另一个模制品制备具有50mm垂直尺寸,50mm水平尺寸,和25mm厚度的试样,和根据JIS K6767进行压缩试验。结果,在50%压缩过程中的应力是7.2kg/cm2。此外,通过使用小尺寸的试样,当在压缩之后的永久形变由JIS K6767中描述的方法测量时,测量结果是11%。
结果示于表1中。
(表1)
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 | ||
基础树脂 | 制备例 | 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | 制备例4 | 制备例4 | 制备制5 | 制备例6 |
MFR(g/10min) | 10 | 2 | 14 | 6 | 6 | 10 | 12 | |
共聚用单体 | - | - | 乙烯 | 1-丁烯 | 1-丁烯 | - | 乙烯 | |
共聚用单体的含量(wt%) | - | - | 2.0 | 6 | 6 | - | 2.6 | |
熔点(℃) | 146 | 152 | 141 | 142 | 142 | 160 | 146 | |
水蒸气透过速率(g/m2/24hr) | 10.5 | 9.5 | 12.0 | 11.5 | 11.5 | 10.0 | 15.0 | |
[mm]分数(%) | 99.7 | 99.8 | 99.2 | 99.3 | 99.3 | 97 | 96 | |
[2,1]嵌入率(%) | 1.32 | 0.89 | 1.06 | 1.23 | 1.23 | 0 | 0 | |
[1,3]嵌入率(%) | 0.08 | 0.005 | 0.16 | 0.09 | 0.09 | 0 | 0 | |
发泡温度(℃) | 135 | 140 | 130 | 130 | 132 | 150 | 135 | |
发泡颗粒的堆积密度(g/L) | 32 | 29 | 30 | 27 | 20 | 0.46 | 39 | |
泡沫体的状况 | 平均280μ;充分均匀 | 平均240μ;充分均匀 | 平均250μ;充分均匀 | 平均230μ;充分均匀 | 平均300μ;充分均匀 | 平均200μ;变化大 | 平均180μ;变化大 | |
颗粒密度(g/L) | 58 | 55 | 56 | 58 | 35 | 67 | 61 | |
融合度(%) | 90 | 85 | 95 | 95 | 95 | 40 | 60 | |
模制品的外观 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × | ×~△ | |
压缩试验(kg/cm2) | 7.2 | 8.0 | 6.9 | 7.5 | 7.4 | 4.5 | 5.3 | |
在压缩之后的永久形变(%) | 11 | 12 | 9 | 10 | 9 | 16 | 15 |
附注:
1)在该表中,“共聚用单体”和“共聚用单体的含量”部分的“-”是指在没有共聚用单体参与下进行聚合反应
2)模制品的外观
○:优异,△:可接受,×:差
(实施例2到5)和(对比实施例1和2)
按照与实施例1中同样的方式进行试验,只是使用在表1中描述的基础树脂(以上制备实施例1到6)。
结果示于表1中。
如表1中的数据所显示,当使用从以上制备实施例5和6获得的无法满足以上要求(c)的基础树脂时(在对比实施例1和2中),所获得的聚丙烯型树脂发泡颗粒以宽的泡孔尺寸分布进行发泡。另外,通过使用聚丙烯型树脂发泡颗粒所模塑加工的模制品具有低内部融合度,和此外,模制品的表观是差的。另外,机械性能是不够的。
相反,在根据本发明的实施例1到5中,可以证实聚丙烯树脂发泡颗粒的泡沫是非常均匀的,使用该颗粒的模制品的融合度也是高的,和该表观是优异的。另外,同样对于机械性能,该压缩强度是高的,和在压缩之后的永久形变是小的。
现在描述第二相关发明的实施例。
[基础树脂的制备例1]
根据下列制备实施例1到4来合成构成芯层的作为基础树脂的丙烯聚合物。
制备实施例1
(i)[二氯·二甲基亚甲硅烷基双{1,1’-(2-甲基-4-苯基-4-氢奥基)}合锆]的合成
全部的下列反应是在惰性气体气氛中进行,和溶剂在用于该反应中之前进行干燥和提纯。
(a)外消旋/内消旋混合物的合成
(b)外消旋异构体的分离
(ii)催化剂的合成
(a)催化剂载体的处理
(b)催化剂组分的制备
以上叙述类似于第一相关发明的制备实施例1的叙述。
(iii)丙烯的聚合
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。
然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到70℃。
然后,借助于氩气的压力将以上固体催化剂组分(1.7g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到反应混合物中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得14.1kg的聚合物,作为芯层的丙烯聚合物。
这一聚合物具有下列性能:MFR=10;99.7%的全同三单元组分数;由DSC技术测得的146℃的熔点(温度以10℃/每分钟的速度从30℃升高);1.32%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;0.08%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
(iv)水蒸气透过速率的测量
以上所获得的聚合物被模塑加工成25微米厚度的膜,和根据JIS K7129的方法(这适用于下列制备实施例)测量水蒸气透过速率Y。结果是10.5(g/m2/24hr)。
在这一丙烯聚合物中,熔点Tm是146℃。因此,从以上公式(1),Y应该在5.8≤Y≤11.8范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第二相关发明的以上要求(c)。
制备实施例2(丙烯均聚)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯彻底地置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到40℃。
然后,借助于氩气的压力将以上固体催化剂组分(3.0g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到反应混合物中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得4.4kg的聚合物,作为芯层的丙烯聚合物。
这一聚合物具有下列性能:MFR=2;99.8%的全同三单元组分数;由DSC技术测得的152℃的熔点(温度以10℃/每分钟从30℃升高);0.89%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;0.005%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
水蒸气透过速率的测量
另外,在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是9.5(g/m2/24hr)。
在这一丙烯聚合物中,熔点Tm是152℃。因此,从以上公式(1),Y应该在4.6≤Y≤9.8范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第二相关发明的以上要求(c)。
制备实施例3(丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。
其后,添加以上固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和乙烯的混合气体(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)以使压力是0.7MPa,聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到反应混合物中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得9.3kg的聚合物,作为芯层的丙烯聚合物。这一聚合物具有下列性能:MFR=14;乙烯含量=2.0wt%;99.2%的全同三单元组分数;熔点141℃;1.06%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0.16%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
另外,在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是12.0(g/m2/24hr)。
在这一丙烯聚合物中,熔点Tm是141℃。因此,从以上公式(1),Y应该在6.8≤Y≤13.5范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第二相关发明的以上要求(c)。
制备实施例4(丙烯/1-丁烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷;添加500mL的三异丁基铝的己烷溶液;和高压釜的内部温度升高至70℃。其后,添加以上固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和1-丁烯的混合气体(丙烯∶1-丁烯=90∶10重量比)以使压力是0.6MPa,聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到反应混合物中;停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得8.6kg的聚合物,作为芯层的丙烯聚合物。这一聚合物具有下列性能:MFR=6;1-丁烯含量=6.0wt%;熔点142℃;99.3%的全同三单元组分数;1.23%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0.09%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是11.5(g/m2/24hr)。
在这一丙烯聚合物中,熔点Tm是142℃。因此,从以上公式(1),Y应该在6.6≤Y≤13.1范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第二相关发明的以上要求(c)。
制备实施例5
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷;在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(45g)和11.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持到7.0体积%的同时,丙烯在65℃的高压釜内部温度下以9kg/hr的速度经4小时被引入到高压釜中。
在丙烯引入停止后,1小时反应进一步继续进行。将100mL的丁醇加入到高压釜中和停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得30kg的聚合物,作为芯层的丙烯聚合物。
这一聚合物具有下列性能:MFR=10;熔点160℃;97%的全同三单元组分数;0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是10.0(g/m2/24hr)。
在这一丙烯聚合物中,熔点Tm是160℃。因此,从以上公式(1),Y应该在3.0≤Y≤7.2范围内,然而,不是在该范围内。
也就是说,这一聚合物没有满足第二相关发明的第一发明的要求(c)(权利要求6)。
制备实施例6
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷;在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(40g)和7.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持在7.0体积%下的同时,将丙烯和乙烯的混合气体(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)引入到在60℃下的高压釜中,以使压力是0.7MPa。
在混合气体的引入停止后,该反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇添加到高压釜中和停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得32kg的聚合物,作为芯层的丙烯聚合物。
这一聚合物具有下列性能:MFR=12;熔点146℃;96%的全同三单元组分数;0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是15.0(g/m2/24hr)。
在这一丙烯聚合物中,熔点Tm是146℃。因此,从以上公式(1),Y应该在5.8≤Y≤11.8范围内,然而,不是在该范围内。
也就是说,这一聚合物没有满足第二相关发明的第一发明的要求(c)(权利要求6)。
接着,描述一些实施例,其中聚丙烯树脂发泡颗粒是通过使用根据如上所述的制备实施例1到6所获得的丙烯聚合物来生产的。
在下列实施例中,该性能是如下获得的。
<熔点>;通过使用差示扫描量热计(DSC),由根据上述制备实施例1-6中每一个实施例所获得的丙烯聚合物组成的或由下述表1和2中所述的涂层的树脂组成的3mg-5mg的样品的温度是以10℃/分钟的速度从20℃升高到220℃。然后,该温度以10℃/分钟的速度降低至20℃,和进一步,利用在以10℃/分钟的速度再次升高温度至220℃所获得的吸热曲线上的峰值温度来确定熔点。
<融合试验>;下面所述的由芯层和涂层组成的丙烯树脂发泡颗粒是通过使用以上丙烯聚合物制造的。接着,在利用压缩填充法将颗粒加入到模具中之后,该颗粒通过引入高压蒸汽来加热和模塑;生产模制品。然后,所生产的模制品被切开,制造具有200mm长度,30mm宽度,和12.5mm厚度的试样。
这一试样沿着50mm直径的圆筒的周边弯曲到90度,并以下列标准为基础进行评判。
○:试样总量中的80%或80%以上没有破裂。
×:试样总量中的20%以上发生破裂。
<耐热性试验>;在110℃下加热之后的尺寸变化的程度是根据JISK6767测量的,并以下列标准为基础进行评判。
根据与早已在<融合试验>部分中描述的方法的程序类似的程序来制造这一试样。
○:在加热之后尺寸变化的程度低于3%。
△:在加热之后尺寸变化的程度是3%-6%。
×:在加热之后尺寸变化的程度超过6%。
实施例21
通过使用65mm内径的单螺杆挤出机,将抗氧化剂(0.05wt%的商品名“Yoshinox BHT”,可从Yoshitomi Pharmaceuticals,Co.,Ltd.获得)和0.10wt%的商品名“Irganox 1010”,可以从Ciba Geigy Co.,Ltd.获得,加入到在制备实施例1中获得的丙烯均聚物中,然后捏合,和然后,具有0.920的低密度的线性聚乙烯通过使用具有30mm内径的单螺杆挤出机进行捏合。
接着,从具有1.5mm直径的口模孔的口模中,以上丙烯均聚物用作芯层的材料,具有0.92g/cm3密度和121℃熔点的线性低密度聚乙烯用作涂层的材料,和这些层是以线条形状挤出。
此外,这一线条通过水箱被冷却;该冷却了的线条被切断,以使一个粒料的重量是1.0mg,和获得细粒料,作为树脂粒。当这些树脂粒由相差显微镜观察时,作为芯层的丙烯聚合物涂有作为涂层的30微米厚度的线性低密度聚乙烯。
接着,为了获得作为发泡颗粒的以上树脂粒,将1000g的以上细粒料与2500g的水,200g的三代磷酸钙的10%水分散体,和30g的十二烷基苯磺酸钠(2%水溶液)一起加入到5升高压釜中。此外,添加200g的异丁烷,该温度经60分钟升高至135℃,和反应混合物在这一温度下维持30分钟。
然后,在将氮气供应到高压釜中以维持压力在2.3MPa下的同时,在高压釜的底部的阀门被打开。然后,将内容物排出到空气的气氛中,和进行发泡。
在干燥由以上操作获得的发泡颗粒之后,测量聚丙烯树脂发泡颗粒的体积密度,测量结果是24kg/m3。另外,聚丙烯树脂发泡颗粒的泡沫的平均尺寸是340微米,它是非常均匀的。
如图1中所示,上述的聚丙烯树脂发泡颗粒1是由以上芯层11和覆盖该芯层的外周边的涂层12组成的圆柱形的细粒料。
接着,以上所获得的丙烯树脂发泡颗粒通过使用压缩空气在加压下从进料斗中顺序地加入到铝模具中。其后,通过将0.15MPa(表压力)的蒸汽引入到模具的腔中来进行加热和模塑,因此获得模制品。
该模制品具有45kg/m3的密度,300mm垂直尺寸,300mm水平尺寸,和50mm厚度。该模制品在表面上具有小的空隙,具有的优异表观。另外,当通过在制品的中心破裂该制品来测量横截面的融合度时,结果是80%。
另外,从在相同模塑条件下模塑加工的另一个模制品制备具有50mm垂直尺寸,50mm水平尺寸,和25mm厚度的试样,和根据JIS K7220进行压缩试验。结果,在50%压缩率下的应力是0.52MPa。此外,通过使用小尺寸的试样,当在压缩之后的永久形变由JIS K6767中描述的方法测量时,测量结果是11%。
结果示于表2中。
(实施例22到28)和(对比实施例21到23)
按照与实施例21中同样的方式进行以上实施例和对比实施例,只是使用在以上制备实施例1-6中的每一个中描述的构成芯层的基础树脂,和使用在表2到4中的每一个中描述的构成涂层的树脂。
结果在表2-4中给出。
如表2到4中的数据所显示,当使用从以上制备实施例5和6获得的无法满足以上要求(c)的基础树脂时(对比实施例21,22和23),所获得的聚丙烯树脂发泡颗粒以宽的泡孔尺寸分布进行发泡。
另外,通过使用聚丙烯树脂发泡颗粒所模塑加工的模制品具有低内部融合度,和此外,模制品的表观是差的。另外,机械性能是不够的。
相反,在根据本发明的实施例21到28中,可以证实聚丙烯树脂发泡颗粒的泡沫是非常均匀的;使用该颗粒的模制品的融合度也是高的,和此外,该表观是优异的。另外,对于机械性能,该压缩强度是高的,和在压缩之后的永久形变是小的,和此外,耐热性是优异的。
(表2)
实施例 | 实施例21 | 实施例22 | 实施例23 | 实施例24 | ||
芯层的树脂的制备例 | 制备例1 | 制备例1 | 制备例1 | 制备例2 | ||
聚丙烯树脂发泡粒子 | 芯层 | MFR(g/10分钟) | 10 | 10 | 10 | 2 |
熔点(℃) | 146 | 146 | 146 | 152 | ||
水蒸气透过速率(g/m2/24hr) | 10.5 | 10.5 | 10.5 | 9.5 | ||
[mm]分数(%) | 99.7 | 99.7 | 99.7 | 99.8 | ||
[2,1]嵌入率(%) | 1.32 | 132 | 1.32 | 0.89 | ||
[1,3]嵌入率 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.005 | ||
涂层 | 涂层的树脂 | LLDPE | LLDPE | HIPS | LLDPE | |
密度(g/m3) | 0.92 | 0.92 | 1.05 | 0.92 | ||
熔点(℃) | 121 | 121 | 无 | 121 | ||
涂层的厚度(μ) | 30 | 70 | 30 | 30 | ||
复合颗粒的重量(mg) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | ||
发泡温度(℃) | 135 | 135 | 135 | 140 | ||
发泡颗粒的平均堆积密度(kg/m3) | 25 | 25 | 25 | 25 | ||
泡孔的平均尺寸(μ) | 340 | 300 | 340 | 340 | ||
泡沫体的状况 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | ||
发泡的模制品 | 模塑的蒸气压力(MPa) | 0.15 | 0.15 | 0.12 | 0.15 | |
模制品的密度(kg/m3) | 45 | 45 | 45 | 45 | ||
模制品的外观 | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
Mold-to-part contraction(%) | 1.6 | 1.9 | 1.6 | 1.7 | ||
融合试验 | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
压缩试验(MPa) | 0.52 | 0.50 | 0.55 | 0.58 | ||
压缩之后的永久形变(%) | 11 | 11 | 12 | 11 | ||
耐热性试验 | ○ | ○ | ○ | ○ |
LLDPE:线性低密度聚乙烯;HIPS:HIPS等级名称“HT60”,可从A and M Polystyrene Co.,Ltd.商购
(表3)
实施例 | 实施例25 | 实施例26 | 对比例21 | 对比例22 | ||
芯层的树脂的制备例 | 制备例3 | 制备例4 | 制备例5 | 制备例6 | ||
聚丙烯树脂发泡粒子 | 芯层 | MFR(g/10分钟) | 10 | 6 | 10 | 2 |
熔点(℃) | 141 | 142 | 160 | 146 | ||
水蒸气透过速率(g/m2/24hr) | 12.0 | 11.5 | 10.0 | 15.0 | ||
[mm]分数(%) | 99.2 | 99.3 | 97.0 | 96.0 | ||
[2,1]嵌入率(%) | 1.06 | 1.23 | 0 | 0 | ||
[1,3]嵌入率 | 0.16 | 0.09 | 0 | 0 | ||
涂层 | 涂层的树脂 | LLDPE | LLDPE | LLDPE | LLDPE | |
密度(g/m3) | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 | ||
熔点(℃) | 121 | 121 | 121 | 121 | ||
涂层的厚度(μ) | 30 | 30 | 30 | 30 | ||
复合预粒的重量(mg) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | ||
发泡颗粒的平均堆积密度(kg/m3) | 19 | 20 | 24 | 24 | ||
泡孔的平均尺寸(μ) | 320 | 300 | 120 | 260 | ||
泡沫体的状况 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | ||
发泡模制品 | 模塑的蒸气压力(MPa) | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | |
模制品的密度(kg/m3) | 45 | 45 | 45 | 45 | ||
模制品的外观 | ○ | ○ | × | × | ||
模具-部件收缩(%) | 1.6 | 1.6 | 2.2 | 2.3 | ||
融合试验 | ○ | ○ | × | × | ||
压缩试验(MPa) | 0.47 | 0.48 | 0.51 | 0.44 | ||
压缩之后的永久形变(%) | 11 | 11 | 17 | 16 | ||
耐热性试验 | ○ | ○ | △ | △ |
LLDPE:线性低密度聚乙烯
(表4)
实施例 | 实施例27 | 实施例28 | 对比例23 | |
芯层的树脂的制备例 | 制备例1 | 制备例1 | 制备例1 | |
聚丙烯树脂发泡颗粒 | 涂层的树脂 | 组合物A | LLDPE2 | 组合物B |
涂层的厚度(μ) | 30 | 30 | 30 | |
复合颗粒的重量(mg) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | |
发泡颗粒的平均堆积密度(kg/m3) | 25 | 24 | 21 | |
发泡模制品 | 模塑用的蒸气压力(MPa) | 0.17 | 0.1 | 0.17 |
模制品的密度(kg/m3) | 40 | 40 | 40 | |
模具-部件收缩(%) | 1.6 | 1.6 | 1.6 | |
融合试验 | ○ | ○ | × | |
压缩试验(MPa) | 0.47 | 0.45 | 无法进行 | |
耐热性试验 | ○ | ○ | 无法进行 |
组合物A:
(1)线性低密度聚乙烯(密度0.920和熔点120℃)[100重量份] (2)在制备例1中获得的丙烯聚合物[20重量份]
组合物B:
(1)线性低密度聚乙烯(密度0.920和熔点120℃)[100重量份] (2)在制备例1中获得的丙烯聚合物[150重量份]
LLDPE2:线性低密度聚乙烯(密度0.907和熔点100℃)
现在描述第三相关发明的实施例。
[丙烯聚合物的生产]
首先,由在下列制备实施例1到6中所示的方法中的任何一种来合成构成聚丙烯树脂组合物的丙烯聚合物[A]和[B]。
制备实施例1
(i)[二氯·二甲基亚甲硅烷基双{1,1’-(2-甲基-4-苯基-4-氢奥基)}合锆]的合成
全部的下列反应是在惰性气体气氛中进行,和溶剂在用于该反应中之前进行干燥和提纯。
(a)外消旋/内消旋混合物的合成
(b)外消旋异构体的分离
(ii)催化剂的合成
(a)催化剂载体的处理
(b)催化剂组分的制备
以上叙述类似于第一相关发明的制备实施例1的叙述。
(iii)丙烯的聚合(丙烯聚合物A的生产)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯充分置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到70℃。
然后,在氩气的压力将以上固体催化剂组分(1.7g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得14.1kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第三相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR(熔体流动速率)=10g/10分钟;99.7%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的146℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第三相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.32%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.08%;和第三相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物1”。
(iv)水蒸气透过速率的测量
以上所获得的聚合物1被模塑加工成25微米厚度的膜,和根据JIS K7129的方法(这适用于下列制备实施例)测量水蒸气透过速率Y。结果是10.5(g/m2/24hr)。
在聚合物1中,如上所述,熔点Tm是146℃。从以上公式(1),Y应该在5.8≤Y≤11.8范围内。Y是在这一范围内,和满足了第三相关发明的以上要求(c)。
制备实施例2(丙烯聚合物[A]的生产;丙烯均聚)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯彻底地置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到40℃。
然后,借助于氩气的压力将以上固体催化剂组分(3.0g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得4.4kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第三相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=2;99.8%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的152℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第三相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.89%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%;和第三相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物2”。
水蒸气透过速率的测量
另外,对于聚合物2,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1中一样考察水蒸气透过速率Y,透过性是9.5(g/m2/24hr)。
在聚合物2中,如上所述,熔点Tm是152℃。因此,从以上公式(1),Y应该在4.6≤Y≤9.8范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第三相关发明的以上要求(c)。
制备实施例3(丙烯聚合物[A]的生产和丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。然后,添加500mL的三异丁基铝(0.12mol)的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加以上固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和乙烯的混合气体(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)以使压力是0.7MPa;聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得9.3kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元的含量是97.0mol%,和从乙烯形成的结构单元的含量是3.0mol%。这些值满足第三相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=14;乙烯含量=2.0wt%;99.2%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的141℃的熔点(该温度以10℃/分钟的速度从30℃升高)。聚合物满足第三相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.06%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.16%;和第三相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物3”。
另外,对于聚合物3,当在模塑加工成膜时与以上聚合物1和2中一样考察水蒸气透过速率Y,该速率是12.0(g/m2/24hr)。
在聚合物3中,如上所述,熔点Tm是141℃。因此,从以上公式(1),Y应该在6.8≤Y≤13.5范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第三相关发明的以上要求(c)。
制备实施例4(丙烯聚合物[A]的生产和丙烯/1-丁烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。然后,添加500mL的三异丁基铝(0.12mol)的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加以上固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和1-丁烯的混合气体(丙烯∶1-丁烯=90∶10重量比)以使压力是0.6MPa;聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得8.6kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元的含量是95.4mol%,和从1-丁烯形成的结构单元的含量是4.6mol%。这些值满足第三相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=6;1-丁烯含量=6.0wt%;由DSC技术测量的142℃的熔点(该温度以10℃/分钟的速度从30℃升高);99.3%的全同三单元组分数。聚合物满足第三相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.23%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.09%;和第三相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物4”。
另外,对于聚合物4,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1到3中一样考察水蒸气透过速率Y,透过性是11.5(g/m2/24hr)。
在聚合物4中,如上所述,熔点Tm是142℃。因此,从以上公式(1),Y应该在6.6≤Y≤13.1范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第三相关发明的以上要求(c)。
制备实施例5(丙烯聚合物[B]的生产和丙烯均聚)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯完全置换之后,引入60L的提纯正庚烷,和在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(45g)和11.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持到7.0体积%的同时,丙烯在60℃的高压釜内部温度下以9kg/hr的速度经4小时被引入到高压釜中。
在停止丙烯引入后,反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇加入到反应混合物中以停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得26kg的聚合物。如此获得的聚合物称为“聚合物5”。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第三相关发明的以上要求(a)。
这一聚合物具有下列性能:MFR=7;熔点165℃;97.6%的全同三单元组分数;0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
也就是说,这一聚合物无法满足第三相关发明的以上要求(b)。
对于聚合物5,与在上述实施例1-4中一样,当考察在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y,结果是7.8(g/m2/24hr)。
在聚合物5中,如上所述,该熔点Tm是165℃,因此,Y应该在2.0≤Y≤5.6范围内。然而,Y不在该范围内。
也就是说,聚合物5无法满足第三相关发明的以上要求(c)。
制备实施例6(丙烯聚合物[B]的生产和丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯完全置换之后,引入60L的提纯正庚烷,然后在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(40g)和7.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持在7.0体积%下的同时,将丙烯和乙烯的混合气体(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)引入,以使在60℃下的压力是0.7MPa。
在停止混合气体引入后,反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇加入到反应混合物中以停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得32kg的聚合物。如此获得的聚合物称为“聚合物6”。
这一聚合物具有96.1mol%的从丙烯形成的结构单元,和3.9mol%的从乙烯形成的结构单元。这一聚合物满足第三相关发明的以上要求(a)。
这一聚合物6具有下列性能:MFR=12;熔点146℃;96%的全同三单元组分数;0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
也就是说,这一聚合物6无法满足第三相关发明的以上要求(b)。
在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y是15.0(g/m2/24hr)。
在聚合物6中,该熔点Tm是146℃,因此,Y应该在5.8≤Y≤11.8范围内。然而,Y不在该范围内。
也就是说,聚合物6无法满足第三相关发明的以上要求(c)。
以上制备实施例1到6的结果示于表5中。
(表5)
丙烯聚合物的分类 | 聚合物1(丙烯聚合物[A]) | 聚合物2(丙烯聚合物[A]) | 聚合物3(丙烯聚合物[A]) | 聚合物4(丙烯聚合物[A]) | 聚合物5(丙烯聚合物[B]) | 聚合物6(丙烯聚合物[B]) | |
制备例 | 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | 制备例4 | 制备例5 | 制备例6 | |
聚合物的组成 | 丙烯(mol%) | 100 | 100 | 97 | 95.4 | 100 | 96.1 |
乙烯(mol%) | - | - | 3 | - | - | 3.9 | |
1-丁烯(mol%) | - | - | - | 4.6 | - | - | |
位置不规则单元的含量(%) | [2,1]嵌入率 | 1.32 | 0.89 | 1.06 | 1.23 | 0 | 0 |
[1,3]嵌入率 | 0.08 | 0.005 | 0.16 | 0.09 | 0 | 0 | |
熔点Tm(℃) | 146 | 152 | 141 | 142 | 165 | 146 | |
水蒸气透过速率(g/m2/24hr) | 10.5 | 9.5 | 12 | 11.5 | 7.8 | 8.3 | |
mm分数(%) | 99.7 | 99.8 | 99.2 | 99.3 | 97.6 | 97 | |
MFR(g/10min) | 10 | 2 | 14 | 6 | 7 | 12 |
在该表中,在“乙烯”和“1-丁烯”部分中的“-”指不使用“乙烯”或“1-丁烯”所生产的聚合物。
如表5中数据所显示,聚合物1-4满足了第三相关发明的以上要求(a)到(c),和等同于以上丙烯聚合物[A]。另外,聚合物1-4满足第三相关发明的以上要求(d)和(e)。
另一方面,聚合物5和6满足第三相关发明的以上要求(a),但无法满足以上要求(b)和(c)。也就是说,聚合物5和6等同于以上丙烯聚合物[B]。
接着描述一些实施例,其中聚丙烯树脂组合物和聚丙烯树脂发泡颗粒是通过使用由以上制备实施例1-6获得的各种丙烯聚合物(聚合物1-6)生产的,和进一步,模制品是通过使用聚丙烯树脂发泡颗粒生产的。
实施例31
在制备实施例1中获得的聚合物1(丙烯聚合物[A])和在制备实施例5中获得的聚合物5(聚丙烯聚合物[B])按90∶10(重量比)进行混合。然后,两种抗氧化剂(0.05wt%的商品名“Yoshinox BHT”,可以从YoshitomiPharmaceuticals,Co.,Ltd获得,和0.10wt%的商品名“Irganox 1010”,可以从Ciba-Geigy Co.,Ltd.获得)被加入到这一混合物中,和所获得的聚合物通过使用65mm尺寸的单轴挤出机挤出成1mm直径的线条形式。然后,挤出的聚合物在水箱中冷却;和被切成2mm长度,据此获得了聚丙烯树脂组合物的细粒料。
当对于所获得的聚丙烯树脂组合物进行DSC测量时,显示出一个吸热峰,和峰温度是153℃。
接着,通过使用这一聚丙烯树脂组合物作为基础树脂,聚丙烯树脂发泡颗粒如下制造。
首先,将1,000g的粒料形式的聚丙烯树脂组合物与2500g的水,200g的三代磷酸钙和0.2g的十二烷基苯磺酸钠一起加入到5升高压釜中。此外,添加120g的异丁烷作为以上发泡剂,和温度经60分钟升高至140℃。其后,反应混合物在这一温度下维持30分钟。
然后,在将氮气供应到高压釜中以维持压力在2.3MPa下的同时,在高压釜的底部的阀门被打开。然后,该内容物被排出到空气气氛中。
由以上操作获得聚丙烯树脂发泡颗粒。
另外,在干燥该聚丙烯树脂颗粒之后,测量体积密度,结果是42g/L。另外,聚丙烯树脂发泡颗粒的平均泡沫尺寸是250微米的平均尺寸,它是非常均匀的。
利用通过用显微镜观察在发泡颗粒的基本上中心部分上切开的发泡颗粒剖面所获得的显微照片(或将剖面投影在屏幕上所获得的图像)随机地选择50个泡沫,以上聚丙烯树脂发泡颗粒的泡沫的平均尺寸给出了尺寸的平均值。
接着,通过使用以上聚丙烯树脂发泡颗粒,模制品如下制造。
首先,以上所获得的聚丙烯树脂发泡颗粒通过使用压缩空气在加压下从进料斗中顺序地加入到铝模具中。然后,通过将0.30MPa(表压力)的蒸汽引入到模具的腔中来进行加热和模塑,因此获得模制品。
这一模制品具有0.060g/cm3的密度,300mm垂直尺寸,300mm水平尺寸,和50mm厚度。该模制品在表面上具有小的空隙,具有不含不规则性的优异表观。另外,当横截面的融合度通过在制品的中心破裂该制品来测量时,结果是90%。
对于以上融合度,在模制品破裂之后,用肉眼计数在剖面上的颗粒破裂的数量和颗粒间破裂的数量,和计数的破裂率是由破裂颗粒的数量相对于两者的总数量的比率来表达。
另外,从在相同模塑条件下模塑加工的另一个模制品制备具有50mm垂直尺寸,50mm水平尺寸,和25mm厚度的试样。然后,根据JIS K6767进行压缩试验。在50%压缩过程中的应力是7.5kg/cm2。此外,通过使用小尺寸的试样,当在压缩之后的永久形变由JIS K6767中描述的方法测量时,测量结果是11%。
这些结果在下表6中给出。
(实施例32到37)和(对比实施例31和32)
接着,用作丙烯树脂发泡颗粒的基础树脂的聚丙烯树脂组合物的组成加以改变,以及聚丙烯树脂发泡颗粒和模制品按照与在实施例31同样的方法制造。
作为基础树脂可以使用聚丙烯树脂组合物,其中在制备实施例1-6中获得的聚合物1-6是按照在表6中所述的组成来制备的。
然后,该聚丙烯树脂发泡颗粒和模制品通过使用以上聚丙烯树脂组合物来制造,并按照与实施例31中同样的方式进行这些评价。
结果在表6和7中给出。
(表6)
实施例 | 实施例31 | 实施例32 | 实施例33 | 实施例34 | 实施例35 | 实施例36 | 实施例37 |
组成(重量比) | 聚合物1/聚合物5=90/10 | 聚合物1/聚合物5=50/50 | 聚合物1/聚合物5=10/90 | 聚合物2/聚合物5=95/5 | 聚合物3/聚合物5=30/70 | 聚合物4/聚合物5=50/50 | 聚合物2/聚合物6=90/10 |
树脂组合物的熔点(℃) | 153 | 158 | 161 | 157 | 159 | 156 | 156 |
发泡温度(℃) | 140 | 145 | 150 | 145 | 150 | 145 | 146 |
发泡颗粒的堆积密度(g/L) | 42 | 45 | 47 | 40 | 45 | 45 | 45 |
泡沫体的状况 | 平均尺寸280μm;高度均匀 | 平均尺寸220μm;高度均匀 | 平均尺寸250μm;高度均匀 | 平均尺寸300μm;高度均匀 | 平均尺寸250μm;高度均匀 | 平均尺寸220μm;高度均匀 | 平均尺寸250μm;高度均匀 |
发泡颗粒的密度(g/L) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
模塑的蒸气压(MPa) | 0.3 | 0.3 | 0.35 | 0.3 | 0.35 | 0.35 | 0.35 |
融合度(%) | 90 | 80 | 90 | 80 | 90 | 95 | 85 |
模制品的外观 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
压缩试验(kg/cm2) | 7.5 | 8.3 | 9.1 | 8.4 | 8.8 | 8.5 | 12 |
在压缩之后的永久形变(%) | 11 | 12 | 13 | 12 | 13 | 12 | 11 |
(表7)
对比例31 | 对比例32 | |
组成(重量比) | 聚合物1=100 | 聚合物5=100 |
树脂组合物的熔点(℃) | 146 | 165 |
发泡温度(℃) | 135 | 150 |
发泡颗粒的堆积密度(g/L) | 45 | 46 |
泡沫体的状况 | 平均尺寸210μm;均匀 | 平均尺寸170μm;变化大 |
发泡颗粒的密度(g/L) | 60 | 60 |
模塑的蒸气压(MPa) | 0.3 | 0.3 |
融合度(%) | 90 | 40 |
模制品的外观 | ×~△ | × |
压缩试验(kg/cm2) | 7.3 | 4.5 |
压缩之后的永久形变(%) | 11 | 16 |
如表6和7中的数据所示,在根据本发明的实施例31到37中已发现,聚丙烯树脂发泡颗粒的泡沫是非常均匀的;使用它们所获得的模制品具有高的融合度;和此外,表观是优异的。另外,对于机械性能,压缩强度是高的,和在压缩应变之后的永久形变是小的。
相反,当由制备实施例1获得的以上聚合物1单独使用时,通过使用所获得的聚丙烯树脂发泡颗粒模塑加工的模制品的表观是差的(对比实施例31)。另外,当由制备实施例5获得的以上聚合物5单独使用时,所获得的聚丙烯树脂发泡颗粒在泡沫尺寸的偏差上是大的(对比实施例32)。另外,通过使用该聚丙烯树脂发泡颗粒所模塑加工的模制品具有低内部融合度,和此外,模制品的表观是差的。此外,机械性能是不够的(对比实施例32)。
现在描述第四相关发明的实施例。
[丙烯聚合物的生产1]
首先,由在下列制备实施例1到6中所示的方法中的任何一种来合成构成聚丙烯树脂组合物的丙烯聚合物[A]和[B]。
制备实施例1
(i)[二氯·二甲基亚甲硅烷基双{1,1’-(2-甲基-4-苯基-4-氢奥基)}合锆]的合成
全部的下列反应是在惰性气体气氛中进行,和溶剂在用于该反应中之前进行干燥和提纯。
(a)外消旋/内消旋混合物的合成
(b)消旋体的分离
(ii)催化剂的合成
(a)催化剂载体的处理
(b)催化剂组分的制备
以上叙述类似于第一相关发明的制备实施例1的叙述。
(iii)丙烯的聚合(丙烯聚合物A的生产)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯彻底地置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到70℃。
然后,在氩气的压力将以上固体催化剂组分(1.7g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得14.1kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第四相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR(熔体流动速率)=10g/10分钟;99.7%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的146℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第四相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.32%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.08%;和第四相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物1”。
(iv)水蒸气透过速率的测量
以上所获得的聚合物1被模塑加工成25微米厚度的膜,和根据JISK7129描述的方法(这适用于下列制备实施例)测量水蒸气透过速率Y。结果是10.5(g/m2/24hr)。
在聚合物1中,如上所述,熔点Tm是146℃。从以上公式(1),Y应该在5.8≤Y≤11.8范围内。Y是在这一范围内,和满足了第四相关发明的以上要求(c)。
制备实施例2(丙烯聚合物[A]的生产和丙烯均聚)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯彻底地置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到40℃。
然后,在氩气的压力下将以上固体催化剂组分(3.0g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得4.4kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第四相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=2;99.8%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的152℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第四相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.89%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%;和第四相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物2”。
另外,对于聚合物2,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1中一样考察水蒸气透过速率Y,比率Y是9.5(g/m2/24hr)。
在聚合物2中,如上所述,熔点Tm是152℃。因此,从以上公式(1),Y应该在4.6≤Y≤9.8范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第四相关发明的以上要求(c)。
制备实施例3(丙烯聚合物[A]的生产和丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。添加500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加以上固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和乙烯的气体混合物(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)以使压力是0.7MPa;和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得9.3kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元的含量是97.0mol%,和从乙烯形成的结构单元的含量是3.0mol%。这一数值满足第四相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=14;99.2%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的141℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第四相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.06%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.16%;和第四相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物3”。
另外,对于聚合物3,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1和2中一样考察水蒸气透过速率Y,比率Y是12.0(g/m2/24hr)。
在聚合物3中,如上所述,熔点Tm是141℃。因此,从以上公式(1),Y应该在6.8≤Y≤13.5范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第四相关发明的以上要求(c)。
制备实施例4(丙烯聚合物[A]的生产和丙烯/1-丁烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。添加500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和1-丁烯的气体混合物(丙烯∶1-丁烯=90∶10重量比)以使压力是0.6MPa;聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得8.6kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元的含量是95.4mol%,和从乙烯形成的结构单元的含量是4.6mol%。这一数值满足第四相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=6;由DSC技术测量的142℃的熔点(该温度以10℃/分钟的速度从30℃升高);99.3%的全同三单元组分数。据此,聚合物满足第四相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.23%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.09%;和第四相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物4”。
另外,对于聚合物4,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1到3中一样考察水蒸气透过速率Y,比率Y是11.5(g/m2/24hr)。
在聚合物4中,如上所述,熔点Tm是142℃。因此,从以上公式(1),Y应该在6.6≤Y≤13.1范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第四相关发明的以上要求(c)。
制备实施例5(丙烯聚合物[B]的生产和丙烯均聚)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯完全置换之后,引入60L的提纯正庚烷,然后在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(45g)和11.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持到7.0体积%的同时,丙烯在60℃的高压釜内部温度下以9kg/hr的速度经4小时被引入到高压釜中。
在丙烯的引入停止后,该反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇添加到高压釜中;停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得26kg的聚合物。如此获得的聚合物称为“聚合物5”。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第四相关发明的以上要求(a)。
这一聚合物具有下列性能:MFR=7;熔点165℃;97.6%的全同三单元组分数;0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
也就是说,这一聚合物无法满足第四相关发明的以上要求(b)。以下,所获得的聚合物定义为“聚合物5”。
对于聚合物5,与在上述实施例1-4中一样,当考察在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y时,结果是7.8(g/m2/24hr)。在聚合物5中,如上所述,该熔点Tm是165℃,因此,Y应该在2.0≤Y≤5.6范围内。然而,Y不在该范围内。
也就是说,聚合物5无法满足第四相关发明的以上要求(c)。
制备实施例6(丙烯聚合物[B]的生产和丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯完全置换之后,引入60L的提纯正庚烷,然后在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(40g)和7.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持在7.0体积%下的同时,将丙烯和乙烯的气体混合物(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)在60℃的高压釜内部温度下引入,以使压力变成0.7MPa。
在气体混合物的引入停止后,该反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇添加到高压釜中;停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得32kg的聚合物。如此获得的聚合物称为“聚合物6”。
这一聚合物具有96.4mol%的从丙烯形成的结构单元,和3.9mol%的从乙烯形成的结构单元。这一聚合物满足第四相关发明的以上要求(a)。
这一聚合物6具有下列性能:MFR=12;熔点146℃;97.0%的全同三单元组分数;0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元;和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
也就是说,这一聚合物6无法满足第四相关发明的以上要求(b)。
在被模塑加工成膜之后与以上聚合物1-5中一样考察水蒸气透过速率Y,和比率Y是15.0(g/m2/24hr)。在聚合物6中,该熔点Tm是146℃,因此,Y应该在5.8≤Y≤11.8范围内。然而,Y不在该范围内。
也就是说,聚合物6无法满足第四相关发明的以上要求(c)。
以上制备实施例1到6的结果示于表8中。
表8
丙烯聚合物的分类 | 聚合物1丙烯聚合物[A] | 聚合物2丙烯聚合物[A] | 聚合物3丙烯聚合物[A] | 聚合物4丙烯聚合物[A] | 聚合物5丙烯聚合物[B] | 聚合物6丙烯聚合物[B] | |
制备例 | 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | 制备例4 | 制备例5 | 制备例6 | |
聚合物的组成 | 丙烯(mol%) | 100.0 | 100.0 | 97.0 | 95.4 | 100.0 | 96.4 |
乙烯(mol%) | - | - | 3.0 | - | - | 3.6 | |
1-丁烯(mol%) | - | - | - | 4.6 | - | - | |
位置不规则单元的含量(%) | [2,1]嵌入率 | 1.32 | 0.89 | 1.06 | 1.23 | 0 | 0 |
[1,3]嵌入率 | 0.08 | 0.005 | 0.16 | 0.09 | 0 | 0 | |
熔点Tm(℃) | 146 | 152 | 141 | 142 | 165 | 146 | |
水蒸气透过速率(g/m2/24hr) | 10.5 | 9.5 | 12.0 | 11.5 | 7.8 | 15.0 | |
[mm]分数(%) | 99.7 | 99.8 | 99.2 | 99.3 | 97.6 | 97.0 | |
MFR(g/10min) | 10 | 2 | 14 | 6 | 7 | 12 |
在该表中,在“乙烯”和“1-丁烯”部分中的“-”指不使用“乙烯”或“1-丁烯”所生产的聚合物
如表8中数据所显示,聚合物1-4满足了第四相关发明的以上要求(a)到(c),和等同于以上丙烯聚合物[A]。另外,聚合物1-4进一步满足第四相关发明的以上要求(d)和(e)。
另一方面,聚合物5和6满足第四相关发明的以上要求(a),但无法满足以上要求(b)和(c)。也就是说,聚合物5和6等同于以上丙烯聚合物[B]。
接着描述一些实施例,其中聚丙烯树脂组合物和聚丙烯树脂发泡颗粒是通过使用由以上制备实施例1-6获得的各种丙烯聚合物(聚合物1-6)生产的,和进一步,模制品是通过使用聚丙烯树脂发泡颗粒生产的。
应该指出的是,在下面实施例的每一个中,熔点如下测定:
<熔点>;通过使用差示扫描量热计(DSC),由根据上述制备实施例1-6中每一个实施例所获得的丙烯聚合物组成的或由下述表9和10中所述的涂层的树脂组成的3mg-5mg的样品的温度是以10℃/分钟的速度从30℃升高到220℃。然后,该温度以10℃/分钟的速度降低至30℃,和进一步,利用在以10℃/分钟的速度再次升高温度至220℃所获得的吸热曲线上的峰值温度来确定熔点。
实施例41
通过使用65mm内径的单螺杆挤出机,在制备实施例1中获得的聚合物1和在制备实施例5中获得的聚合物5按90∶10的重量比进行混合;然后添加两种抗氧化剂(0.05wt%的商品名“Yoshinox BHT”,可从YoshitomiPharmaceuticals,Co.,Ltd.获得和0.10wt%的商品名“Irganox 1010”,可从Ciba Geigy Co.,Ltd.获得)进行捏合。同时通过使用30mm内径的单螺杆挤出机将具有0.920g/cm3密度和121℃的熔点的线性低密度聚乙烯(LLDPE)进行捏合。
接着,从具有1.5mm直径的口模孔的口模中,以上捏合聚合物1和5用作芯层的材料,线性低密度聚乙烯用作涂层,和这些层是以线条形状挤出。
此外,这一线条通过水箱被冷却;该冷却了的线条被切断,以使一个粒料的重量是1.0mg,和获得细粒料,作为树脂粒。当这些树脂粒由相差显微镜观察时,它们的结构是芯层涂有30微米厚度的涂层(参阅第一相关发明的图1)。
当所获得的细粒料的DSC测量进行时,从丙烯聚合物获得的一部分显示出一个吸热峰,和它的峰值温度是153℃。
接着,为了获得作为发泡颗粒的以上树脂粒,将1000g的以上细粒料与2500g的水,36g的三代磷酸钙,和40g的十二烷基苯磺酸钠(2%水溶液)一起加入到5L高压釜中。此外,添加180g的异丁烷,该温度经60分钟升高至140℃,和反应混合物在这一温度下维持30分钟。
然后,在将氮气供应到高压釜中以维持压力在2.3MPa下的同时,在高压釜的底部的阀门被打开。将内容物排出到空气的气氛中,和进行发泡。
在干燥由以上操作获得的发泡颗粒之后,测量体积密度,测量结果是45g/L。另外,颗粒的泡沫的平均尺寸是270微米,它是非常均匀的。
利用通过用显微镜观察在随机选择的发泡颗粒的基本上中心部分上切开的发泡颗粒剖面所获得的显微照片(或将剖面投影在屏幕上所获得的图像)随机地选择50个泡沫,以上聚丙烯树脂发泡颗粒的泡沫的平均尺寸给出了尺寸的平均值。
接着,以上所获得的丙烯树脂发泡颗粒通过使用压缩空气在加压下从进料斗中顺序地加入到铝模具中。其后,通过将0.16MPa(表压力)的蒸汽引入到模具的腔中来进行加热和模塑,因此获得模制品。
该模制品具有60kg/m3的密度,300mm垂直尺寸,300mm水平尺寸,和50mm厚度。该模制品在表面上具有小的空隙,具有不含不规则性的优异表观。另外,融合度是90%,和模具尺寸的收缩百分比是1.6%。
另外,在从在相同模塑条件下模塑加工的另一个模制品制备具有50mm垂直尺寸,50mm水平尺寸,和25mm厚度的试样之后,当根据JISK7220进行压缩试验时,在50%压缩过程中的应力是0.73MPa。此外,通过使用小尺寸的试样,当在压缩之后的永久形变由JIS K6767中描述的方法测量时,测量结果是11%。
另外,从在相同模塑条件下模塑加工的另一个模制品制备具有200mm垂直尺寸,30mm水平尺寸,和12.5mm厚度的试样。这一试样被切开,肉眼测量在其剖面上的颗粒破裂的数量和颗粒间破裂的数量,以及颗粒破裂的数量相对于两种破裂的总数的比率(%)被定义为融合度。
此外,在110℃下加热之后的尺寸变化的程度是根据JIS K6767测量的,并以下列标准为基础进行评判(耐热性试验)。
○:在加热之后尺寸变化的程度低于3%。
△:在加热之后尺寸变化的程度是3%-6%。
×:在加热之后尺寸变化的程度超过6%。
结果也示于下表9中。
(实施例42到50)和(对比实施例41和42)
按照与实施例41中同样的方法制备聚丙烯树脂发泡颗粒和它的模制品,只是在表8中所述的聚合物1-6是由表9到11中所示的组合物制备的,和构成涂层的树脂用作在表9到11中描述的那些。结果示于表9到11中。
(表9)
实施例 | 实施例41 | 实施例42 | 实施例43 | 实施例44 | 实施例45 | 实施例46 | ||
聚丙烯树脂发泡颗粒 | 芯层 | 组成(重量比) | 聚合物1/聚合物5=90/10 | 聚合物1/聚合物5=50/50 | 聚合物1/聚合物5=10/90 | 聚合物1/聚合物5=10/90 | 聚合物2/聚合物5=95/5 | 聚合物3/聚合物5=30/70 |
复合物的熔点(℃) | 153 | 158 | 161 | 161 | 96.4 | 159 | ||
涂层 | 涂层的树脂 | LLDPE | LLDPE | LLDPE | HIPS | LLDPE | LLDPE | |
密度(g/m3) | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 1.05 | 0.92 | 0.92 | ||
熔点(℃) | 121 | 121 | 121 | 无 | 121 | 121 | ||
涂层的厚度(μ) | 30 | 30 | 60 | 30 | 30 | 30 | ||
每种颗粒的复合颗粒的重量(mg) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
发泡温度(℃) | 140 | 145 | 150 | 150 | 145 | 150 | ||
发泡颗粒的平均堆积密度(kg/m3) | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | ||
泡孔的平均尺寸(μ) | 270 | 250 | 240 | 240 | 280 | 270 | ||
泡沫体的状况 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | ||
发泡的模制品 | 模塑的蒸气压力(MPa) | 0.16 | 0.17 | 0.19 | 0.17 | 0.17 | 0.19 | |
模制品的密度(kg/m3) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | ||
模制品的外观 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
模具-部件收缩(%) | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.8 | 1.7 | 1.8 | ||
融合度(%)t | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | ||
压缩试验(MPa) | 0.73 | 0.86 | 0.91 | 0.92 | 0.84 | 0.87 | ||
压缩之后的永久形变(%) | 11 | 11 | 12 | 12 | 11 | 11 | ||
耐热性试验 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
LLDPE:线性低密度聚乙烯[密度:0.920g/cm3和熔点121℃]
HIPS:HIPA等级名称“HT60”,可从A and M Polystyrene Co.,Ltd.商购
(表10)
实施例 | 实施例47 | 实施例48 | 对比例41 | 对比例42 | ||
聚丙烯树脂发泡颗粒 | 芯层 | 组成(重量比) | 聚合物4/聚合物5=50/50 | 聚合物2/聚合物6=90/10 | 聚合物1=100 | 聚合物5=100 |
复合物的熔点(℃) | 156 | 156 | 146 | 165 | ||
涂层 | 涂层的树脂 | LLDPE | LLDPE | LLDPE | LLDPE | |
密度(g/m3) | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 | ||
熔点(℃) | 121 | 121 | 121 | 121 | ||
涂层的厚度(μ) | 30 | 30 | 30 | 30 | ||
每种颗粒的复合颗粒的重量(mg) | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
发泡温度(℃) | 145 | 145 | 135 | 150 | ||
发泡颗粒的平均堆积密度(kg/m3) | 45 | 45 | 45 | 45 | ||
泡孔的平均尺寸(μ) | 260 | 280 | 210 | 170 | ||
泡沫体的状况 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | ||
发泡的模制品 | 模塑的蒸气压力(MPa) | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | |
模制品的密度(kg/m3) | 60 | 60 | 60 | 60 | ||
模制品的外观 | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
模具-部件收缩(%) | 1.8 | 1.8 | 2 | 2 | ||
融合度(%) | 90 | 90 | 90 | 40 | ||
压缩试验(MPa) | 0.83 | 0.84 | 0.68 | 0.41 | ||
压缩之后的永久形变(%) | 11 | 12 | 12 | 17 | ||
耐热性试验 | ○ | ○ | △ | ○ |
LLDPE:线性低密度聚乙烯[密度:0.920g/cm3和熔点121℃]
(表11)
实施例 | 实施例49 | 实施例50 | ||
聚丙烯树脂发泡颗粒 | 芯层 | 组成(重量比) | 聚合物1/聚合物5=90/10 | 聚合物1/聚合物5=90/10 |
复合物的熔点(℃) | 153 | 153 | ||
涂层 | 涂层的树脂 | 组合物A | LLDPE2 | |
涂层的厚度(μ) | 30 | 30 | ||
每种颗粒的复合颗粒的重量(mg) | 1 | 1 | ||
发泡温度(℃) | 140 | 140 | ||
发泡颗粒的平均堆积密度(kg/m3) | 45 | 45 | ||
泡孔的平均尺寸(μ) | 270 | 270 | ||
泡沫体的状况 | 高度均匀 | 高度均匀 | ||
发泡的模制品 | 模塑的蒸气压力(MPa) | 0.18 | 0.12 | |
模制品的密度(kg/m3) | 60 | 60 | ||
模制品的外观 | ○ | ○ | ||
模具-部件收缩(%) | 1.6 | 1.6 | ||
融合度(%) | 90 | 90 | ||
压缩试验(MPa) | 0.72 | 0.69 | ||
压缩之后的永久形变(%) | 11 | 11 | ||
耐热性试验 | ○ | ○ |
组合物A:
(1)线性低密度聚乙烯(密度0.920和熔点120℃)[100重量份]
(2)在制备例1中获得的“聚合物1”[10重量份]
(3)在制备例5中获得的“聚合物5”[10重量份]
LLDPE2:线性低密度聚乙烯(密度0.907和熔点100℃)
如表9到11中的数据所显示,当作为以上芯层的材料而仅仅使用从以上制备实施例1和5获得的树脂时(对比实施例41到42),由所获得的聚丙烯树脂发泡颗粒模塑加工的模制品具有差的耐热性(对比实施例41)和差的表观(对比实施例42)。
对于从以上对比实施例42获得的聚丙烯树脂发泡颗粒,泡沫的尺寸是不均匀的。另外,通过使用聚丙烯树脂颗粒模塑加工的模制品具有差的表观和不够的机械性能。
相反,在根据本发明的实施例41到50中,可以发现聚丙烯树脂发泡颗粒的泡沫的尺寸是非常均匀的;使用该颗粒的模制品的融合度是高的,和此外,该表观是优异的。另外,对于机械性能,该压缩强度是高的,和压缩形变是小的,和此外,耐热性是优异的。
现在描述第五相关发明的实施例。
[丙烯聚合物的生产1]
首先,由在下列制备实施例1到4中所示的方法中的任何一种来合成作为基础树脂的丙烯聚合物。
制备实施例1
(i)[二氯·二甲基亚甲硅烷基双{1,1’-(2-甲基-4-苯基-4-氢奥基)}合锆]的合成
全部的下列反应是在惰性气体气氛中进行,和溶剂在用于该反应中之前进行干燥和提纯。
(a)外消旋/内消旋混合物的合成
(b)外消旋异构体的分离
(ii)催化剂的合成
(a)催化剂载体的处理
(b)催化剂组分的制备
以上叙述类似于第一相关发明的制备实施例1的叙述。
(iii)丙烯的聚合
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到70℃。
然后,在氩气的压力将以上固体催化剂组分(1.7g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得14.1kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第五相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR(熔体流动速率)=10g/10分钟;99.7%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的146℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第五相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.32%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.08%;和第五相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚合物称为“聚合物1”。
(iv)水蒸气透过速率的测量
以上所获得的聚合物1被模塑加工成25微米厚度的膜,和根据,JISK7129的方法(这适用于下列制备实施例)测量水蒸气透过速率Y。结果是10.5(g/m2/24hr)。
在这一聚合物1中,如上所述,熔点Tm是146℃。从以上公式(1),Y应该在5.8≤Y≤11.8范围内。Y是在这一范围内,和满足了第五相关发明的以上要求(c)。
制备实施例2(丙烯均聚)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯完全置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到40℃。
然后,在氩气的压力下将以上固体催化剂组分(3.0g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得4.4kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第五相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=2;99.8%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的152℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第五相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.89%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%;和第五相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物2”。
另外,对于聚合物2,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1中一样考察水蒸气透过速率Y,比率是9.5(g/m2/24hr)。
在聚合物2中,如上所述,熔点Tm是152℃。因此,从以上公式(1),Y应该在4.6≤Y≤9.8范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第五相关发明的以上要求(c)。
制备实施例3(丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。添加500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和乙烯的混合气体(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)以使压力是0.7MPa;聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得9.3kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元的含量是97.0mol%,和从乙烯形成的结构单元的含量是3.0mol%。这一数值满足第五相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=14g/10分钟;99.2%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的141℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第五相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.06%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.16%;和第五相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚合物称为“聚合物3”。
另外,对于聚合物3,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1和2中一样考察水蒸气透过速率Y,比率Y是12.0(g/m2/24hr)。
在聚合物3中,如上所述,熔点Tm是141℃。因此,从以上公式(1),Y应该在6.8≤Y≤13.5范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第五相关发明的以上要求(c)。
制备实施例4(丙烯/1-丁烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。添加500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和1-丁烯的混合气体(丙烯∶1-丁烯=90∶10重量比)以使压力是0.6MPa;聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得8.6kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元的含量是95.4mol%,和从丁烯形成的结构单元的含量是4.6mol%。这一数值满足第五相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=6g/10分钟;由DSC技术测量的142℃的熔点(该温度以10℃/分钟的速度从30℃升高);99.3%的全同三单元组分数。聚合物满足第五相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.23%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.09%;和第五相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯称为“聚合物4”。
另外,对于聚合物4,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1到3中一样考察水蒸气透过速率Y,比率是11.5(g/m2/24hr)。
在聚合物4中,如上所述,熔点Tm是142℃。因此,从以上公式(1),Y应该在6.6≤Y≤13.1范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第五相关发明的以上要求(c)。
制备实施例5
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷,和在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(45g)和11.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持到7.0体积%的同时,丙烯在65℃的高压釜内部温度下以9kg/hr的速度被引入到高压釜中达4小时。
在丙烯的引入停止后,该反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇添加到反应混合物中停止反应;和残留气体含量被清洗掉,据此获得30kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第五相关发明的以上要求(a)。
这一聚合物具有下列性能:MFR=10g/10分钟;由DSC技术测量的160℃的熔点(该温度以10℃/分钟的速度从30℃升高);97.0%的全同三单元组分数。
另外,这一聚合物具有0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
也就是说,这一聚合物无法满足第五相关发明的以上要求(b)。
以下,如此获得的聚合物称为“聚合物5”。
对于聚合物5,与在上述实施例1-4中一样,当考察在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y时,结果是10.0(g/m2/24hr)。
在聚合物5中,如上所述,该熔点Tm是160℃,因此,Y应该在3.0≤Y≤7.2范围内。然而,Y不在该范围内。
也就是说,聚合物5无法满足第五相关发明的以上要求(c)。
制备实施例6
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷,和在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(40g)和7.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持在7.0体积%下的同时,将丙烯和乙烯的混合气体(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)引入到在60℃下的高压釜中,以使压力是0.7MPa。
在混合气体的引入停止后,该反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇添加到反应混合物中停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得32kg的聚合物。
这一聚合物具有下列性能:MFR=12g/10分钟;由DSC技术测量的146℃的熔点(该温度以10℃/分钟的速度从30℃升高);和96.0%的全同三单元组分数。
另外,这一聚合物具有0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。也就是说,这一聚合物6无法满足第五相关发明的以上要求(b)。
以下,如此获得的聚合物称为“聚合物6”。
对于以上聚合物6,与在上述聚合物1-5中一样,当考察在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y时,结果是15.0(g/m2/24hr)。
在聚合物6中,该熔点Tm是146℃,因此,Y应该在5.8≤Y≤11.8范围内。然而,Y不在该范围内。
也就是说,聚合物6无法满足第五相关发明的以上要求(c)。
以上制备实施例1到6的结果示于表12中。
(表12)
丙烯聚合物的分类 | 聚合物1 | 聚合物2 | 聚合物3 | 聚合物4 | 聚合物5 | 聚合物6 | |
制备例 | 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | 制备例4 | 制备例5 | 制备例6 | |
聚合物的组成 | 丙烯(mol%) | 100.0 | 100.0 | 97.0 | 95.4 | 100.0 | 96.4 |
乙烯(mol%) | - | - | 3.0 | - | - | 3.6 | |
1-丁烯(mol%) | - | - | - | 4.6 | - | - | |
位置不规则单元的含量(%) | [2,1]嵌入率 | 1.32 | 0.89 | 1.06 | 1.23 | 0 | 0 |
[1,3]嵌入率 | 0.08 | 0.005 | 0.16 | 0.09 | 0 | 0 | |
熔点Tm(℃) | 146 | 152 | 141 | 142 | 160 | 146 | |
水蒸气透过速率(g/m2/24hr) | 10.5 | 9.5 | 12.0 | 11.5 | 10.0 | 15.0 | |
[mm]分数(%) | 99.7 | 99.8 | 99.2 | 99.3 | 97.0 | 96.0 | |
MFR(g/10min) | 10 | 2 | 14 | 6 | 10 | 12 |
在表中,在“乙烯”和“1-丁烯”部分中的“-”表示在不使用“乙烯”或“1-丁烯”的情况下生产的聚合物
如表12中数据所显示,聚合物1-4满足了第五相关发明的以上要求(a)到(c),和等同于作为以上基础树脂的丙烯聚合物。另外,聚合物1-4满足第五相关发明的以上要求(d)和(e)。
另一方面,聚合物5和6满足第五相关发明的以上要求(a),但无法满足第五相关发明的以上要求(b)和(c)。
下面描述实施例51到56,其中冲击吸收材料是通过使用由以上制备实施例1到6获得的聚合物1到6来生产的。
实施例51
如图2和3中所示,这一实施例的冲击吸收材料1经过模塑加工用于汽车缓冲器的芯材料,以使截面图在垂直于其纵向的平面上基本上呈现U形。
另外,该冲击吸收材料1具有高密度的表皮层15以覆盖它的表面。
现在,描述冲击吸收材料1的生产方法。
首先,属于冲击吸收材料的原材料的发泡颗粒是如下生产的。
两种抗氧化剂(0.05wt%的商品名“Yoshinox BHT”,可以从YoshitomiPharmaceuticals,Co.,Ltd获得,和0.10wt%的商品名“Irganox 1010”,可以从Ciba-Geigy Co.,Ltd.获得)被加入到在制备实施例1中获得的作为基础树脂的丙烯均聚物(聚合物1)中,然后混合物通过使用65mm直径的单轴挤出机挤出成1mm直径的线条形式。然后,挤出的聚合物在水中冷却;和被切成2mm长度的粒料,据此获得了聚丙烯树脂组合物的细粒料。
将1,000g的这一粒料与2500g的水,200g的三代磷酸钙和0.2g的十二烷基苯磺酸钠一起加入到5升高压釜中。此外,添加85g的异丁烷,和温度经60分钟升高至135℃。其后,反应混合物在这一温度下维持30分钟。
然后,在将氮气供应到高压釜中以维持压力在2.3MPa下的同时,在高压釜的底部的阀门被打开。然后,该内容物被排出到空气气氛中。
另外,在干燥由以上操作获得的发泡颗粒之后,测量体积密度,和结果是48g/L。另外,聚丙烯树脂发泡颗粒的泡沫的平均尺寸是310微米,它是非常均匀的。
利用通过用显微镜观察在随机选择的发泡颗粒的基本上中心部分上切开的发泡颗粒剖面所获得的显微照片(或将剖面投影在屏幕上所获得的图像)随机地选择50个泡沫,以上聚丙烯树脂发泡颗粒的泡沫的平均尺寸给出了尺寸的平均值。
接着,在图2和3中所示的冲击吸收材料1是通过模塑加工以上所获得的发泡颗粒来制造的。
具体地说,在将上述的发泡颗粒加入到铝模具的空腔内之后,通过将0.28MPa(表压力)的蒸汽引入到模具的腔内来进行加热和模塑,据此获得了在图2中所示的冲击吸收材料1。
在这时,在以上发泡颗粒接触到以上模具的部分上,发泡颗粒部分地熔化,据此它们彼此融合。如图3中所示,在冲击吸收材料1的表面上形成表皮层15,后者的密度高于它的内部。
冲击吸收材料1在其内部(与表皮层不同的部分)具有60g/L的密度,在其表面上具有较少的空隙,没有不规则性,和在表观上是优异的。
另外,当冲击吸收材料1在中心部分上破裂,和测量这一部分的融合度时,结果是80%。
通过切开以上冲击吸收材料,和然后肉眼计数在截面上颗粒破裂的数量和颗粒间破裂的数量,以上融合度是以颗粒破裂的数量相对于两种破裂的总数的比率表达的。
从在相同模塑条件下模塑加工的另一个冲击吸收材料1的内部部分(不同于表皮层的部分)处制备具有50mm垂直尺寸,50mm水平尺寸,和25mm厚度的试样,和根据JIS K6767进行压缩试验。以所获得的结果为基础,获得应力-应变曲线(它的一个实例示于图4中)。从这一图解中,在这一实施例中在50%压缩下的应力是0.73MPa。
另外,能量吸收效力(%)是由下面公式获得的。
能量吸收效力(%)={(OAB的面积)/(OABC的面积)}×100
即,对于能量吸收效力(%),在图4中所示的应力-应变曲线中,通过将在被连线点O、A和B包围的部分上的面积(在图中阴影部分的面积)除以该图形(它的O、A、B和C点构成顶点)的面积所获得的值是以百分数给出。
此外,通过使用小尺寸的试样,当在压缩之后的永久形变由JIS K6767中描述的方法测量时,测量结果是11%。
结果示于下述的表13中。在表13中的模塑用蒸汽压力是指获得具有80%融合度的模制品(冲击吸收材料)的蒸汽压力。
(实施例52到54)和(对比实施例51和52)
按照与实施例51同样的方法进行以上实施例和对比实施例,只是在表13中描述的聚合物(以上聚合物2到6)用作基础树脂。
结果示于下表13中。
(表13)
实施例 | 实施例51 | 实施例52 | 实施例53 | 实施例54 | 对比例51 | 对比例52 | |
发泡颗粒 | 基础树脂 | polymer1 | polymer2 | polymer3 | polymer4 | polymer5 | polymer6 |
发泡温度(℃) | 135 | 141 | 130 | 130 | 150 | 135 | |
堆积密度(g/L) | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | |
泡孔的平均尺寸(μ) | 310 | 280 | 300 | 300 | 200 | 180 | |
泡沫体的状况 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 变化大 | 变化大 | |
冲击吸收材料 | 模塑的蒸气压(MPa) | 0.28 | 0.30 | 0.26 | 0.26 | 0.40 | 035 |
密度(g/L) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | |
压缩应力(MPa) | 0.73 | 0.81 | 0.69 | 0.76 | 0.52 | 0.43 | |
能量吸收效率(%) | 73.1 | 74.9 | 71.5 | 72.9 | 67.3 | 61.6 | |
在压缩之后的永久形变(%) | 11 | 12 | 9 | 10 | 16 | 15 |
如表13中的数据所显示,当将无法满足第五相关发明的以上要求(b)和(c)的聚合物5和6,即由以上制备实施例5和6获得的聚合物,用作基础树脂时(在对比实施例51和52中),所获得的发泡颗粒以宽的泡孔尺寸分布进行发泡。因此,高的模塑加工蒸汽压力是从这些发泡颗粒获得具有足够的融合度的冲击吸收材料所需要的。
另外,对于这些冲击吸收材料,能量吸收效力是低的,冲击吸收材料的特性不是令人满意的,和此外,在压缩之后的永久形变是大的。
相反,当根据制备实施例1到4所获得的丙烯聚合物(聚合物1到4)各自用作基础树脂时(在实施例51到54中),所获得的发泡颗粒的泡孔的尺寸是非常均匀的,和使用这些颗粒制成的冲击吸收材料在低的模塑蒸汽压力下显示出足够的融合。
此外,实施例51到54的冲击吸收材料在能量吸收效力和压缩应力上是高的,和在压缩之后的永久形变是小的。
因此,实施例51到54的冲击吸收材料能够用作汽车缓冲器的优异的芯材料。
另外,如图2和3中所示,实施例51到54的冲击吸收材料1各自具有表皮层15。这一冲击吸收材料1能够用作汽车缓冲器等。
(实施例55)
这一实施例显示了生产减震制品的实例,其中表皮材料提供在冲击吸收材料的表面上。
这一实施例的减震制品是汽车隔板,如图5和6中所示。
另外,如图5和6中所示,该减震制品3具有表皮材料37,以便覆盖在模塑加工成多个的不规则形状的冲击吸收材料35的一侧上的表面。在这一减震制品3中,冲击吸收材料35是由发泡的丙烯树脂颗粒组成,和该表皮材料37是由聚烯烃弹性体片组成。
现在,下面描述生产这一实施例的减震制品的方法。
首先制备与实施例51的发泡颗粒类似的发泡颗粒。发泡颗粒的制造方法等同于如上所述的制备实施例1和实施例51的那些。
接着,表皮材料安放在模具的一面上,和填充发泡颗粒。
接着,对于安置在构成了模塑工具的两个模具上的中间模具,在图6中所示的减震制品中,用于形成表皮材料的片被配置在模具(凹型模具)中形成该表皮材料37的一面,和模具被固紧。此外,将发泡颗粒填充在以上模塑模具中。
其后,通过将0.28MPa(表压力)的蒸汽引入到模具腔中来加热和模塑所形成的发泡颗粒,获得了在图5和6中所示的减震制品3。
所获得的减震制品3是60g/L密度的冲击吸收材料35,在表面间隙上是小的,没有不规则性,和在表观上是优异的。
如图5和6中所示,该减震制品3具有表皮材料37,以便覆盖在与实施例51的冲击吸收材料类似的冲击吸收材料35的一侧上的表面。
因此,在上述减震制品3中,提供了有利的效果即以上冲击吸收材料35吸收冲击能量,如上所述;和提供在以上冲击吸收材料35的表面上的表皮材料37改进了减震制品3的强度,和美化了减震制品3的表面。
现在描述第六相关发明的实施例。
[丙烯聚合物的生产1]
首先,由在下列制备实施例1到6中所示的方法中的任何一种来合成丙烯聚合物[A]和[B]。
制备实施例1
(i)[二氯·二甲基亚甲硅烷基双{1,1’-(2-甲基-4-苯基-4-氢奥基)}合锆]的合成
全部的下列反应是在惰性气体气氛中进行,和溶剂在用于该反应中之前进行干燥和提纯。
(a)外消旋/内消旋混合物的合成
(b)外消旋异构体的分离
(ii)催化剂的合成
(a)催化剂载体的处理
(b)催化剂组分的制备
以上叙述类似于第一相关发明的制备实施例1的叙述。
(iii)丙烯的聚合
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯彻底地置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到70℃。
然后,在氩气的压力将以上固体催化剂组分(1.7g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得14.1kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第六相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR(熔体流动速率)=10g/10分钟;99.7%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的146℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第六相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.32%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.08%;和第六相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物1”。
(iv)水蒸气透过速率的测量
以上所获得的聚合物1被模塑加工成25微米厚度的膜,和根据JISK7129的方法(这适用于下列制备实施例)测量水蒸气透过速率Y。结果是10.5(g/m2/24hr)。
对于这一聚合物1,如上所述,熔点Tm是146℃。从以上公式(1),Y应该在5.8≤Y≤11.8范围内。Y是在这一范围内,和满足了第六相关发明的以上要求(c)。
制备实施例2(丙烯均聚)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯彻底地置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到40℃。
然后,在氩气的压力将以上固体催化剂组分(3.0g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得4.4kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第六相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=2g/10分钟;99.8%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的152℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第六相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.89%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.005%;和第六相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物2”。
另外,对于聚合物2,当在被模塑加工成膜之后与以上聚合物1中一样考察水蒸气透过速率Y,结果是9.5(g/m2/24hr)。
在聚合物2中,如上所述,熔点Tm是152℃。因此,从以上公式(1),Y应该在4.6≤Y≤9.8范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第六相关发明的以上要求(c)。
制备实施例3(丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。添加500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和乙烯的混合气体(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)以使压力是0.7MPa;聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得9.3kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元的含量是97.0mol%,和从乙烯形成的结构单元的含量是3.0mol%。这些值满足第六相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=14g/10分钟;99.2%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的141℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第六相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.06%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.16%;和第六相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物3”。
另外,对于聚合物3,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1和2中一样考察水蒸气透过速率Y,结果是12.0(g/m2/24hr)。
在聚合物3中,如上所述,熔点Tm是141℃。因此,从以上公式(1),Y应该在6.8≤Y≤13.5范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第六相关发明的以上要求(c)。
制备实施例4(丙烯/1-丁烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。添加500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加该固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和1-丁烯的混合气体(丙烯∶1-丁烯=90∶10重量比)以使压力是0.6MPa;聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得8.6kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元的含量是95.4mol%,和从乙烯形成的结构单元的含量是4.6mol%。这些值满足第六相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=6g/10分钟;由DSC技术测量的142℃的熔点(该温度以10℃/分钟的速度从30℃升高);99.3%的全同三单元组分数。聚合物满足第六相关发明的以上要求(d)和(e)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.23%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.09%;和第六相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯称为“聚合物4”。
另外,对于聚合物4,在聚合物被模塑加工成膜之后与以上聚合物1到3中一样考察水蒸气透过速率Y,结果是11.5(g/m2/24hr)。
在聚合物3中,如上所述,熔点Tm是142℃。因此,从以上公式(1),Y应该在6.6≤Y≤13.1范围内。Y是在这一范围内,因此,满足了第六相关发明的以上要求(c)。
制备实施例5(丙烯聚合物[B]的生产和丙烯均聚)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷,和在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(45g)和11.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持到7.0体积%的同时,丙烯在65℃的高压釜内部温度下以9kg/hr的速度经4小时被引入到高压釜中。
在丙烯的引入停止后,该反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇添加到反应混合物中;停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得30kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足第六相关发明的以上要求(a)。
这一聚合物具有下列性能:MFR=7g/10分钟;由DSC技术测量的165℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高);97.6%的全同三单元组分数。
另外,这一聚合物具有0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
也就是说,这一聚合物无法满足第六相关发明的以上要求(b)。
以下,如此获得的聚合物称为“聚合物5”。
对于聚合物5,与在上述实施例1-4中一样,当考察在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y,结果是7.8(g/m2/24hr)。在聚合物5中,如上所述,该熔点Tm是165℃,因此,从以上公式(1)可知,Y应该在2.0≤Y≤5.6范围内。然而,Y不在该范围内。
也就是说,聚合物5无法满足第六相关发明的以上要求(c)。
制备实施例6(丙烯聚合物[B]的生产和丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷,和在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(40g)和7.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持在7.0体积%下的同时,将丙烯和乙烯的混合气体(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)在60℃的高压釜内部温度下引入,以使压力变成0.7MPa。
在混合气体的引入停止后,该反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇添加到反应混合物中;停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得32kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元的含量是96.4mol%,和从乙烯形成的结构单元的含量是3.6mol%。这些值满足第六相关发明的以上要求(a)。
这一聚合物具有下列性能:MFR=12g/10分钟;由DSC技术测量的146℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高);96.0%的全同三单元组分数。
另外,这一聚合物具有0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。也就是说,这一聚合物无法满足第六相关发明的以上要求(b)。
以下,如此获得的聚合物称为“聚合物6”。
对于以上聚合物6,与在上述聚合物1-5中一样,当考察在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率Y时,结果是15.0(g/m2/24hr)。
在聚合物6中,该熔点Tm是146℃,因此,从以上公式可知,Y应该在5.8≤Y≤11.8范围内。然而,Y不在该范围内。
也就是说,聚合物6无法满足第六相关发明的以上要求(c)。以上制备实施例1到6的结果示于表14中。
(表14)
丙烯聚合物的分类 | 聚合物1(丙烯聚合物[A]) | 聚合物2(丙烯聚合物[A]) | 聚合物3(丙烯聚合物[A]) | 聚合物4(丙烯聚合物[A]) | 聚合物5(丙烯聚合物[B]) | 聚合物6(丙烯聚合物[B]) | |
制备例 | 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | 制备例4 | 制备例5 | 制备例6 | |
聚合物的组成 | 丙烯(mol%) | 100.0 | 100.0 | 97.0 | 95.4 | 100.0 | 96.4 |
乙烯(mol%) | - | - | 3.0 | - | - | 3.6 | |
1-丁烯(mol%) | - | - | - | 4.6 | - | - | |
位置不规则单元的含量(%) | [2,1]嵌入率 | 1.32 | 0.89 | 1.06 | 1.23 | 0 | 0 |
[1,3]嵌入率 | 0.08 | 0.005 | 0.16 | 0.09 | 0 | 0 | |
熔点Tm(℃) | 146 | 152 | 141 | 142 | 165 | 146 | |
水蒸气透过速率(g/m2/24hr) | 10.5 | 9.5 | 12.0 | 11.5 | 7.8 | 15.0 | |
[mm]分数(%) | 99.7 | 99.8 | 99.2 | 99.3 | 97.6 | 96.0 | |
MFR(g/10min) | 10 | 2 | 14 | 6 | 7 | 12 |
在表中,在“乙烯”和“1-丁烯”部分中的“-”表示在不使用“乙烯”或“1-丁烯”的情况下生产的聚合物
如表14中数据所显示,聚合物1-4满足了第六相关发明的以上要求(a)到(c),和等同于以上丙烯聚合物[A]。另外,聚合物1-4满足第六相关发明的以上要求(d)和(e)。
另一方面,聚合物5和6满足第六相关发明的以上要求(a),但无法满足以上要求(b)和(c)。也就是说,聚合物5和6等同于以上丙烯聚合物[B]。
现在描述实施例61到66,其中冲击吸收材料是通过使用由上述制备实施例1到6获得的聚合物1到6来生产的。
实施例61
如第五相关发明的图2和3中所示,这一实施例的冲击吸收材料1经过模塑加工用于汽车缓冲器的芯材料,以使截面图在垂直于其纵向的平面上基本上呈现U形。另外,该冲击吸收材料1具有高密度的表皮层15以覆盖它的表面。
现在,描述冲击吸收材料1的生产方法。
首先,属于冲击吸收材料的原材料的发泡颗粒是如下生产的。
由制备实施例1获得的以上聚合物1(等同于丙烯聚合物[A])与由制备实施例5获得的以上聚合物5(等同于丙烯聚合物[B])按90∶10(重量比)混合,和两种抗氧化剂(0.05wt%的商品名“Yoshinox BHT”,可从YoshitomiPharmaceuticals Co.,Ltd.获得,和0.10wt%的商品名“Irganox 1010”,可从Ciba Geigy Co.,Ltd.获得)被添加到这一混合物中,所添加的混合物通过使用65mm单螺杆挤出机被挤出成1mm直径的线条形式。然后,在水中冷却之后,该线条被切成2mm长度的粒料。
当对所获得的粒料进行DSC测量时,显示出一个吸热峰,和峰温度是153℃。
将1,000g的这一粒料与2500g的水,200g的三代磷酸钙和0.2g的十二烷基苯磺酸钠一起加入到5升高压釜中。此外,添加85g的异丁烷,和温度经60分钟升高至140℃。其后,反应混合物在这一温度下维持30分钟。
然后,在将氮气供应到高压釜中以维持压力在2.3MPa下的同时,在高压釜的底部的阀门被打开。然后,该内容物被排出到空气气氛中。
在干燥由以上操作获得的发泡颗粒之后,测量体积密度,测量结果是42g/L。另外,颗粒的泡沫的平均尺寸是250微米,它是非常均匀的。
利用通过用显微镜观察在随机选择的发泡颗粒的基本上中心部分上切开的发泡颗粒剖面所获得的显微照片(或将剖面投影在屏幕上所获得的图像)随机地选择50个泡沫,以上聚丙烯树脂发泡颗粒的泡沫的平均尺寸给出了尺寸的平均值。
接着,冲击吸收材料1是通过模塑加工以上所获得的发泡颗粒来制造的。
具体地说,在将上述的发泡颗粒加入到铝模具的空腔内之后,通过将0.30MPa(表压力)的蒸汽引入到模具的腔内来进行加热和模塑,据此获得了在图2中所示的冲击吸收材料1。
在这时,在以上发泡颗粒接触到以上模具的部分上,发泡颗粒部分地熔化,据此它们彼此融合。如图2和3中所示,在冲击吸收材料1的表面上形成表皮层15,后者的密度高于它的内部。
冲击吸收材料1在其内部(与表皮层不同的部分)具有0.06g/cm3的密度,在其表面上具有较少的空隙,具有优异的表观,没有不规则性。
另外,当冲击吸收材料1在中心部分上破裂,和测量这一部分的融合度时,测量结果是90%。
通过切开以上冲击吸收材料,和然后肉眼计数在截面上颗粒破裂的数量和颗粒间破裂的数量,以上融合度是以颗粒破裂的数量相对于两种破裂的总数的比率表达的。
另外,从在相同模塑条件下模塑加工的另一个冲击吸收材料1的内部部分(不同于表皮层的部分)制备具有50mm垂直尺寸,50mm水平尺寸,和25mm厚度的试样,和根据JIS K6767进行压缩试验。以所获得的结果为基础,获得应力-应变曲线(它的一个实例示于图4中)。从这一图解中,在这一实施例中在50%压缩下的应力是0.75MPa。
另外,能量吸收效力(%)是由下面公式获得的。
能量吸收效力(%)={(OAB的面积)/(OABC的面积)}×100
即,对于能量吸收效力(%),在图4中所示的应力-应变曲线中,通过将在被连线点O、A和B包围的部分上的面积(在图中阴影部分的面积)除以该图形(它的O、A、B和C点构成顶点)的面积所获得的值是以百分数给出。
此外,通过使用小尺寸的试样,当在压缩之后的永久形变由JIS K6767中描述的方法测量时,测量结果是11%。
结果示于下述的表15中。在表15中的模塑用蒸汽压力是指获得具有80%融合度的模制品(冲击吸收材料)的蒸汽压力。
(实施例62到67)和(对比实施例61和62)
按照与实施例61中同样的方式进行试验,只是使用在表15中描述的基础树脂。
结果示于下面的表15和表16中。
(表15)
实施例 | 实施例61 | 实施例62 | 实施例63 | 实施例64 | 实施例65 | 实施例66 | 实施例67 | |
发泡颗粒 | 基础树脂的组成 | 聚合物1/聚合物5=90/10 | 聚合物1/聚合物5=50/50 | 聚合物1/聚合物5=10/90 | 聚合物2/聚合物5=95/5 | 聚合物3/聚合物5=30/70 | 聚合物4/聚合物5=50/50 | 聚合物2/聚合物6=90/10 |
基础树脂的熔点 | 153 | 158 | 161 | 157 | 159 | 156 | 156 | |
发泡温度(℃) | 140 | 145 | 150 | 145 | 150 | 145 | 146 | |
堆积密度(g/L) | 42 | 45 | 47 | 40 | 45 | 45 | 45 | |
泡孔的平均尺寸(μ) | 250 | 220 | 250 | 300 | 250 | 220 | 250 | |
泡沫体的状况 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | |
冲击吸收材料 | 模塑的蒸气压(MPa) | 0.30 | 0.30 | 0.35 | 0.30 | 0.35 | 0.35 | 0.35 |
密度(g/cm3) | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | |
压缩应力(MPa) | 0.75 | 0.83 | 0.91 | 0.84 | 0.88 | 0.85 | 0.81 | |
能量吸收效率(%) | 74.2 | 75.1 | 76.4 | 75.7 | 76.1 | 75.8 | 74.9 | |
在压缩之后的永久形变(%) | 11 | 12 | 13 | 12 | 13 | 12 | 11 |
(表16)
实施例 | 对比例61 | 对比例62 | |
发泡颗粒 | 基础树脂的组成 | 聚合物1(唯一) | 聚合物5(唯一) |
基础树脂的熔点 | 146 | 165 | |
发泡温度(℃) | 135 | 150 | |
堆积密度(g/L) | 48 | 48 | |
泡孔的平均尺寸(μ) | 310 | 200 | |
泡沫体的状况 | 均匀 | 变化大 | |
冲击吸收材料 | 模塑的蒸气压(MPa) | 0.28 | 0.40 |
密度(g/cm3) | 60 | 60 | |
压缩应力(MPa) | 0.73 | 0.52 | |
能量吸收效率(%) | 73.1 | 67.3 | |
在压缩之后的永久形变(%) | 11 | 16 |
如表15中的数据所显示,当等同于以上丙烯聚合物[A]的聚合物1-4和等同于丙烯聚合物[B]的聚合物5和6被用作基础树脂时(实施例61到67),所获得的发泡颗粒的泡沫具有非常均匀的尺寸,和使用它们的冲击吸收材料在低模塑加工蒸汽压力下显示出足够的融合。
此外,实施例61到67的冲击吸收材料在能量吸收效力和压缩应力上是高的,和在压缩之后的永久形变是小的。
因此,实施例61到67的冲击吸收材料能够用作汽车缓冲器的优异的芯材料。
另外,如第五相关发明的图2和3中所示,实施例61到67的冲击吸收材料1各自具有表皮层15。这一冲击吸收材料1能够用作汽车缓冲器等。
相反,如表16中数据所示,当等同于以上丙烯聚合物[A]的聚合物1单独地用作基础树脂时(对比实施例61),所获得的发泡颗粒在泡沫尺寸的均匀性上是不够的,和减震制品的能量吸收效力是不够的。
另外,当等同于以上丙烯聚合物[B]的聚合物5用作基础树脂时(对比实施例62),所获得的发泡颗粒在泡沫尺寸的偏差上是大的。为了使用这些发泡颗粒获得显示出令人满意的融合度的冲击吸收材料,需要高的模塑蒸汽压力。另外,对比实施例62的冲击吸收材料具有低的能量吸收效力,在冲击吸收材料的特性是不令人满意的,而且,在压缩之后的永久形变是大的。
(实施例68)
这一实施例显示了生产减震制品的实例,其中表皮材料提供在冲击吸收材料的表面上。
这一实施例的减震制品是汽车隔板,如第六相关发明的图5和6中所示。
另外,如图5和6中所示,该减震制品3具有表皮材料37,以便覆盖在模塑加工成多个的不规则形状的冲击吸收材料35的一侧上的表面。在这一减震制品3中,冲击吸收材料35是由发泡的聚丙烯组成,和该表皮材料37是由聚烯烃弹性体片组成。
现在,下面描述生产这一实施例的减震制品的方法。
首先制备与如上所述的实施例61的发泡颗粒类似的发泡颗粒。发泡颗粒的生产方法与如上所述的实施例61的生产方法类似。也就是说,作为基础树脂,在这一实施例中的发泡颗粒含有属于丙烯聚合物[A]的聚合物1和属于以上丙烯聚合物[B]的聚合物5。
接着,对于安置在构成了模塑工具的两个模具上的中间模具,在图6中所示的减震制品中,用于形成表皮材料的片被配置在模具(凹型模具)中形成该表皮材料37的一面,和模具被固紧。此外,将发泡颗粒填充在以上模具中。
其后,通过将0.30MPa(表压力)的蒸汽引入到模具的腔中来进行加热和模塑,因此获得在图5和6中所示的冲击吸收材料3。
所获得的冲击吸收材料3在其内部的冲击吸收材料35具有0.06g/cm3的密度,在其表面上具有较少的空隙,具有优异的表观,没有不规则性。
如图5和6中所示,该减震制品3具有表皮材料37,以便覆盖在与实施例61的冲击吸收材料类似的冲击吸收材料35的一侧上的表面。
因此,在上述减震制品3中,提供了有利的效果即以上冲击吸收材料35吸收冲击能量,如上所述;和提供在以上冲击吸收材料35的表面上的表皮材料37改进了减震制品3的强度,和美化了减震制品3的表面。
现在描述第七相关发明的实施例。
[基础树脂的生产]
首先,由在下列制备实施例1到4中所示的下列方法来合成作为基础树脂的丙烯聚合物。
制备实施例1
(i)[二氯·二甲基亚甲硅烷基双{1,1’-(2-甲基-4-苯基-4-氢奥基)}合锆]的合成
全部的下列反应是在惰性气体气氛中进行,和溶剂在用于该反应中之前进行干燥和提纯。
(a)外消旋/内消旋混合物的合成
(b)外消旋异构体的分离
(ii)催化剂的合成
(a)催化剂载体的处理
(b)催化剂组分的制备
以上叙述类似于第一相关发明的制备实施例1的叙述。
(iii)丙烯的聚合(丙烯聚合物A的生产)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部用丙烯彻底地置换之后,引入45kg的脱水液体丙烯。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液和氢气(3NL),和高压釜的内部温度升高到70℃。
然后,在氩气的压力将以上固体催化剂组分(1.7g)加入到高压釜中,聚合开始,和聚合反应进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得14.1kg的聚合物。
这一聚合物具有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,丙烯均聚物。这一聚合物满足涉及上述丙烯聚合物的第七相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR(熔体流动速率)=10g/10分钟;99.7%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的146℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第七相关发明的以上要求(e)和(f)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.32%;以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.08%;和第七相关发明的以上要求(b)得到满足。
以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物1”。
(iv)水蒸气透过速率的测量
以上所获得的聚合物1被模塑加工成25微米厚度的膜,和根据JISK7129描述的方法(这适用于下列制备实施例)测量水蒸气透过速率A。结果是10.5(g/m2/24hr)。
在聚合物1中,如上所述,熔点Tm是146℃。从以上公式(1),A应该在5.8≤A≤11.8范围内。A是在这一范围内,和满足了第七相关发明的以上要求(c)。
制备实施例2(丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。然后,引入500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加以上固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和乙烯的气体混合物(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)以使压力是0.7MPa;聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得9.3kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元以97.0mol%的量存在,和从乙烯形成的结构单元以3.0mol%的量存在。这一聚合物满足第七相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=14g/10分钟;99.2%的全同三单元组分数;由DSC技术测量的141℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高)。聚合物满足第七相关发明的以上要求(e)和(f)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.06%;和以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.16%;这满足第七相关发明的以上要求(b)。以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物2”。
另外,对于聚合物2,在按照与以上聚合物1同样的方式将该聚合物模塑加工成膜之后所获得的水蒸气透过速率A是12.0(g/m2/24hr)。
在这一聚合物2中,如上所述,熔点Tm是141℃。因此,从以上公式(1)可知,A应该在6.8≤A≤13.5范围内。A是在这一范围内,因此,满足了第七相关发明的以上要求(c)。
制备实施例3(丙烯/1-丁烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。添加500mL(0.12mol)的三异丁基铝的己烷溶液,和高压釜的内部温度升高到70℃。其后,添加该固体催化剂组分(9.0g);引入丙烯和1-丁烯的气体混合物(丙烯∶1-丁烯=90∶10重量比)以使压力是0.6MPa;聚合开始,和聚合反应在这一条件下进行3小时。
然后,将100mL的乙醇加入到高压釜中,停止反应,和残留气体组分被清洗掉,据此获得8.6kg的聚合物。
在这一聚合物中,从丙烯形成的结构单元的含量是95.4mol%,和从1-丁烯形成的结构单元的含量是4.6mol%。这一数值满足第七相关发明的以上要求(a)。
另外,这一聚合物具有下列性能:MFR=6g/10分钟;由DSC技术测量的142℃的熔点(该温度以10℃/分钟的速度从30℃升高);99.3%的全同三单元组分数。聚合物满足丙烯聚合物的第七相关发明的以上要求(e)和(f)。此外,以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是1.23%;和以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元的含量是0.09%;这满足第七相关发明的以上要求(b)。以下,如此获得的聚丙烯聚合物称为“聚合物3”。
另外,对于聚合物3,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1和2中一样考察水蒸气透过速率A,比率A是11.5(g/m2/24hr)。
在聚合物3中,如上所述,熔点Tm是142℃。因此,从以上公式(1),A应该在6.6≤A≤13.1范围内。A是在这一范围内,因此,满足了第七相关发明的以上要求(c)。
制备实施例4(丙烯聚合物的生产和丙烯均聚)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷。45g的二乙基氯化铝和11.5g的三氯化钛是在丙烯气氛下添加。此外,在气相部分的氢气浓度维持到7.0体积%的同时,丙烯在65℃的高压釜内部温度下以9kg/hr的速度经4小时被引入到高压釜中。
在混合气体的引入停止后,反应进一步继续进行1小时,100mL的丁醇被加入到高压釜中停止该反应,和该残留气体组分被清洗掉,据此获得30kg的聚合物。以下,如此获得的聚合物称为“聚合物4”。
这一聚合物4含有100mol%的从丙烯形成的结构单元,即,获得了丙烯均聚物。这一聚合物满足丙烯聚合物的第七相关发明的以上要求(a)。
另外,聚合物4具有下列性能:MFR=7g/10分钟;由DSC技术测量的160℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高);和97.0%的全同三单元组分数。
聚合物4具有0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。也就是说,聚合物4没有满足涉及上述丙烯聚合物的第七相关发明的以上要求(b)。
另外,对于聚合物4,当聚合物被模塑加工成膜时与以上聚合物1到3中一样考察水蒸气透过速率A,该速率是10.0(g/m2/24hr)。
在聚合物4中,如上所述,熔点Tm是160℃。因此,从以上公式(1)可知,A应该在3.0≤A≤7.2范围内。Y不在这一范围内,因此,没有满足了第七相关发明的以上要求(c)。
制备实施例5(丙烯聚合物的生产和丙烯/乙烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷,和在丙烯气氛下加入二乙基氯化铝(40g)和7.5g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持在7.0体积%下的同时,将丙烯和乙烯的气体混合物(丙烯∶乙烯=97.5∶2.5重量比)引入到在60℃的内部温度下的高压釜中,以使压力是0.7MPa。
在混合气体的引入停止后,反应进一步继续进行1小时;100mL的丁醇被加入到高压釜中;停止该反应;和该残留气体组分被清洗掉,据此获得32kg的聚合物。以下,如此获得的聚合物称为“聚合物5”。
在这一聚合物5中,从丙烯形成的结构单元的含量是96.4mol%,和从乙烯形成的结构单元的含量是3.6mol%。这些值满足丙烯聚合物的第七相关发明的以上要求(a)。
这一聚合物具有下列性能:MFR=12g/10分钟;由DSC技术测量的146℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高);和96.0%的全同三单元组分数。
另外,聚合物5有0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。
也就是说,这一聚合物5无法满足第七相关发明的以上要求(b)。
对于聚合物5,与在上述实施例1-4中一样,当考察在模塑加工成膜之后的水蒸气透过速率A时,结果是15.0(g/m2/24hr)。在聚合物5中,如上所述,该熔点Tm是146℃,因此,A应该在5.8≤A≤11.8范围内。然而,A不在该范围内。
也就是说,聚合物5无法满足第七相关发明的以上要求(c)。
制备实施例6(丙烯聚合物的生产和丙烯/1-丁烯共聚合)
在装有搅拌器的200L高压釜的内部被丙烯彻底地置换之后,引入60L的提纯正庚烷,和在丙烯气氛下加入45g的二乙基氯化铝和15.0g的可从Marubeni Solvay Co.,Ltd.获得的三氯化钛催化剂。此外,在气相部分的氢气浓度维持在7.0体积%下的同时,将丙烯和1-丁烯的气体混合物(丙烯∶1-丁烯=90∶10重量比)在60℃的高压釜内部温度下引入,以使压力变成0.6MPa。
在气体混合物的引入停止后,该反应进一步继续进行1小时;将100mL的丁醇添加到高压釜中;停止反应;和残留气体组分被清洗掉,据此获得24kg的聚合物。如此获得的聚合物称为“聚合物6”。
聚合物6具有96.9mol%的从丙烯形成的结构单元,和3.1mol%的从1-丁烯形成的结构单元。这一聚合物满足丙烯聚合物的第七相关发明的以上要求(a)。
另外,聚合物6具有下列性能:MFR=8g/10分钟;由DSC技术测量的150℃的熔点(该温度以10℃/分钟从30℃升高);和95.4%的全同三单元组分数。聚合物6具有0%的以2,1-嵌入为基础的位置不规则单元和0%的以1,3-嵌入为基础的位置不规则单元。也就是说,聚合物6没有满足涉及上述丙烯聚合物的第七相关发明的以上要求(b)。
另外,与在上述实施例1-5中一样,考察当聚合物6模塑加工成膜时的水蒸气透过速率A时,和测量结果是16.2(g/m2/24hr)。
在聚合物6中,该熔点Tm是150℃,因此,从以上公式(1)可知,蒸气渗透度A应该在5.0≤A≤10.5范围内。然而,A不在该范围内。
也就是说,聚合物6无法满足第七相关发明的以上要求(c)。
[发泡颗粒的生产]
现在,描述一些实施例,其中发泡颗粒是通过使用由制备实施例1-6所获得的以上聚合物1-6来生产的。
实施例71
两种抗氧化剂(0.05wt%的商品名“Yoshinox BHT”,可以从YoshitomiCo.,Ltd.获得,和0.10wt%的商品名“Irganox 1010”,可以从Ciba Geigy获得)被加入到在制备实施例1中获得的聚合物1中;和所添加的聚合物通过使用65mm单轴挤出机挤出成1mm直径的线条形式。然后,挤出的聚合物在水箱中冷却;和被切成2mm长度,据此获得了细粒料。
将1,000g的这一粒料与2500g的水,200g的三代磷酸钙和0.2g的十二烷基苯磺酸钠一起加入到5升高压釜中。此外,添加130g的异丁烷,该温度经60分钟升高至137℃,和反应混合物在这一温度下维持30分钟。
然后,在将氮气供应到高压釜中以维持压力在2.3MPa下的同时,在高压釜的底部的阀门被打开。然后,该内容物被排出到空气气氛中。
在干燥由以上操作获得的发泡颗粒之后,测量体积密度,测量结果是21g/L。另外,发泡颗粒的泡沫具有310微米的平均尺寸,它是非常均匀的。以下,发泡颗粒称为“发泡颗粒A”。
对于以上发泡颗粒的泡沫的平均尺寸,在用显微镜观察在随机选择的发泡颗粒的基本上中心部分上切开的发泡颗粒剖面所获得的显微照片(或将剖面投影在屏幕上所获得的图像)上随机地选择50个泡沫,和给出这些尺寸的平均值。
实施例72
通过使用由制备实施例1获得的聚合物1,按照与以上实施例71中同样的方式制造发泡颗粒,只是发泡温度设定于135℃和异丁烷的添加量设定于118g。
发泡颗粒的体积密度是48g/L。另外,发泡颗粒的泡沫具有280微米的平均尺寸,它是非常均匀的。以下,这一发泡颗粒称为“发泡颗粒B”。
实施例73
通过使用由制备实施例2获得的聚合物2,按照与以上实施例71中同样的方式制造发泡颗粒,只是发泡温度设定于130℃和异丁烷的添加量设定于118g。
发泡颗粒的体积密度是48g/L。另外,发泡颗粒的泡沫具有300微米的平均尺寸,它是非常均匀的。以下,这一发泡颗粒称为“发泡颗粒C”。
实施例74
通过使用由制备实施例3获得的聚合物3,按照与以上实施例71中同样的方式制造发泡颗粒,只是发泡温度设定于132℃和异丁烷的添加量设定于120g。
发泡颗粒的体积密度是22g/L。另外,发泡颗粒的泡沫具有300微米的平均尺寸,它是非常均匀的。以下,这一发泡颗粒称为“发泡颗粒D”。
对比实施例71
通过使用由制备实施例4获得的聚合物4,按照与以上实施例71中同样的方式制造发泡颗粒,只是发泡温度设定于150℃。
发泡颗粒的体积密度是22g/L。另外,发泡颗粒的泡沫具有200微米的平均尺寸,它在偏差上是大的。以下,这一发泡颗粒称为“发泡颗粒E”。
对比实施例72
通过使用由制备实施例5获得的聚合物5,按照与以上实施例71中同样的方式制造发泡颗粒,只是发泡温度设定于135℃。
发泡颗粒的体积密度是21g/L。另外,发泡颗粒的泡沫具有180微米的平均尺寸,它在偏差上是大的。以下,这一发泡颗粒称为“发泡颗粒F”。
对比实施例73
按照与以上对比实施例72同样的方法制造发泡颗粒,只是异丁烷的添加量设定于118g。
发泡颗粒的体积密度是48g/L。另外,发泡颗粒的泡沫具有200微米的平均尺寸,它在偏差上是大的。以下,这一发泡颗粒称为“发泡颗粒G”。
对比实施例74
通过使用由制备实施例6获得的聚合物6,按照与以上实施例71中同样的方式制造发泡颗粒,只是发泡温度设定于140℃。
发泡颗粒的体积密度是22g/L。以下,这一发泡颗粒称为“发泡颗粒H”。
以上结果在表17和表18中给出。
(表17)
实施例 | 实施例71 | 实施例72 | 实施例73 | 实施例74 | |
发泡颗粒的分类 | 发泡颗粒A | 发泡颗粒B | 发泡颗粒C | 发泡颗粒D | |
基础树脂 | 基础树脂(制备例) | 聚合物1(制备例1) | 聚合物1(制备例1) | 聚合物2(制备例2) | 聚合物3(制备例3) |
MFR(g/10min) | 10 | 10 | 14 | 6 | |
共聚用单体 | - | - | 乙烯 | 1-丁烯 | |
共聚用单体的含量(mol%) | - | - | 3.0 | 4.6 | |
熔点(℃) | 146 | 146 | 141 | 142 | |
水蒸气透过速率(g/m2/24hr) | 10.5 | 10.5 | 12.0 | 11.5 | |
[mm]分数(%) | 99.7 | 99.7 | 99.2 | 99.3 | |
[2,1]嵌入率(%) | 1.32 | 1.32 | 1.06 | 1.23 | |
[1,3]嵌入率 | 0.08 | 0.08 | 0.16 | 0.09 | |
发泡颗粒 | 发泡温度(℃) | 137 | 135 | 130 | 132 |
堆积密度(g/L) | 21 | 48 | 48 | 22 | |
泡孔的平均尺寸(μ) | 310 | 280 | 300 | 300 | |
泡沫体的状况 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 | 高度均匀 |
在表中,在“共聚用单体”和“共聚用单体的含量”部分中的“-”指没有共聚用单体参与所进行的聚合反应
(表18)
对比例71 | 对比例72 | 对比例73 | 对比例74 | ||
发泡颗粒的分类 | 发泡颗粒E | 发泡颗粒F | 发泡颗粒G | 发泡颗粒H | |
基础树脂 | 基础树脂(制备例) | 聚合物4(制备例4) | 聚合物5(制备例5) | 聚合物5(制备例5) | 聚合物6(制备例6) |
MFR(g/10min) | 7 | 12 | 12 | 8 | |
共聚用单体 | - | 乙烯 | 乙烯 | 1-丁烯 | |
共聚用单体的含量(mol%) | - | 3.6 | 3.6 | 3.1 | |
熔点(℃) | 160 | 146 | 146 | 150 | |
水蒸气透过速率(g/m2/24hr) | 10.0 | 15.0 | 15.0 | 16.2 | |
[mm]分数(%) | 97.0 | 96.0 | 96.0 | 95.4 | |
[2,1]嵌入率(%) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
[1,3]嵌入率 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
发泡颗粒 | 发泡温度(℃) | 150 | 135 | 135 | 140 |
堆积密度(g/L) | 22 | 21 | 48 | 22 | |
泡孔的平均尺寸(μ) | 200 | 180 | 200 | 180 | |
泡沫体的状况 | 变化大 | 变化大 | 变化大 | 变化大 |
在表中,在“共聚用单体”和“共聚用单体的含量”部分中的“-”指没有共聚用单体参与所进行的聚合反应
[聚丙烯树脂发泡模制品的生产]
现在,通过使用由上述实施例71-74和对比实施例71-74获得的以上发泡颗粒A-H来制造聚丙烯树脂发泡模制品。
实施例75
在使用压缩比规定为24%的压缩空气将由实施例71获得的发泡颗粒A从进料斗中顺序地加压填充到铝模具中之后,通过将0.28MPa(表压力)的蒸汽引入到模具腔内来进行加热和模塑。然后,制造0.028g/cm3密度的聚丙烯树脂发泡模制品。
另外,从该聚丙烯树脂发泡模制品制备具有290mm垂直尺寸,290mm水平尺寸,和10mm厚度的试样,和根据ASTM E96测量水分透过速率。
另外,从在相同模塑条件下模塑加工的另一个模制品制备具有50mm垂直尺寸,50mm水平尺寸,和25mm厚度的试样,根据JIS K7220进行压缩试验时,和测量在50%压缩过程中的应力。
另外,从在相同模塑条件下模塑加工的另一个模制品制备具有200mm垂直尺寸,30mm水平尺寸,和12.5mm厚度的试样,根据JIS K6767进行耐热性试验。此外,测量在110℃下加热之后的尺寸变化的程度,并根据下列标准评判耐热性。
○:在加热之后尺寸变化的程度低于3%。
△:在加热之后尺寸变化的程度是3%-6%。
×:在加热之后尺寸变化的程度超过6%。
以上结果在表19中给出。
(实施例76到86)和(对比实施例73到86)
发泡颗粒的类型和模塑加工条件是按照下述的表19到22中所示来改变,然后,按照与如上所述的实施例75中同样的方法来制造聚丙烯树脂发泡模制品。
另外,按照与如上所述的实施例75中同样的方法从这些丙烯树脂发泡模制品制造试样,测量水分透过速率,和进一步进行压缩试验和耐热性试验。
以上结果示于表19到22中。
在如上所述的表19到22中的模塑用蒸汽压力是指获得具有80%融合度的模制品的蒸汽压力。
对于融合度,从分成两部分的模制品制造试样,用肉眼计数在剖面上的颗粒破裂的数量和颗粒间破裂的数量,以及给出颗粒破裂的数量相对于两种破裂的总数的比率(%)。
(表19)
实施例 | 实施例75 | 实施例76 | 实施例77 | 实施例78 | 实施例79 | 实施例80 | |
模塑条件 | 发泡颗粒的分类 | 发泡颗粒A | 发泡颗粒A | 发泡颗粒A | 发泡颗粒B | 发泡颗粒B | 发泡颗粒B |
压缩比(%) | 24 | 48 | 75 | 13 | 21 | 35 | |
评价结果 | 模塑的蒸气压(MPa) | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 |
模制品的密度(g/cm3) | 0.028 | 0.035 | 0.040 | 0.056 | 0.060 | 0.070 | |
水分渗透性(g/m2/hr) | 0.054 | 0.041 | 0.035 | 0.033 | 0.032 | 0.030 | |
压缩试验(MPa) | 0.28 | 0.40 | 0.43 | 0.60 | 0.73 | 0.95 | |
耐热性试验 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
(表20)
实施例 | 实施例81 | 实施例82 | 实施例83 | 实施例84 | 实施例85 | 实施例86 | |
模塑条件 | 发泡颗粒的分类 | 发泡颗粒C | 发泡颗粒C | 发泡颗粒C | 发泡颗粒D | 发泡颗粒D | 发泡颗粒D |
压缩比(%) | 13 | 21 | 35 | 20 | 48 | 70 | |
评价结果 | 模塑的蒸气压(MPa) | 0.26 | 0.26 | 0.26 | 0.26 | 0.26 | 0.26 |
模制品的密度(g/cm3) | 0.056 | 0.060 | 0.070 | 0.028 | 0.035 | 0.040 | |
水分渗透性(g/m2/hr) | 0.033 | 0.031 | 0.029 | 0.053 | 0.041 | 0.0035 | |
压缩试验(MPa) | 0.57 | 0.69 | 0.90 | 0.29 | 0.42 | 0.45 | |
耐热性试验 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
(表21)
实施例 | 对比例75 | 对比例76 | 对比例77 | 对比例78 | 对比例79 | 对比例80 | |
模塑条件 | 发泡颗粒的分类 | 发泡颗粒E | 发泡颗粒E | 发泡颗粒E | 发泡颗粒F | 发泡颗粒F | 发泡颗粒F |
压缩比(%) | 20 | 48 | 70 | 24 | 48 | 75 | |
评价结果 | 模塑的蒸气压(MPa) | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.35 | 0.35 | 0.35 |
模制品的密度(g/cm3) | 0.028 | 0.035 | 0.040 | 0.028 | 0.035 | 0.040 | |
水分渗透性(g/m2/hr) | 0.059 | 0.049 | 0.042 | 0.059 | 0.051 | 0.045 | |
压缩试验(MPa) | 0.24 | 0.33 | 0.36 | 0.23 | 0.31 | 0.34 | |
耐热性试验 | △ | △ | △ | △ | △ | △ |
(表22)
实施例 | 对比例81 | 对比例82 | 对比例83 | 对比例84 | 对比例85 | 对比例86 | |
模塑条件 | 发泡颗粒的分类 | 发泡颗粒G | 发泡颗粒G | 发泡颗粒G | 发泡颗粒H | 发泡颗粒H | 发泡颗粒H |
压缩比(%) | 13 | 21 | 35 | 20 | 48 | 70 | |
评价结果 | 模塑的蒸气压(MPa) | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.30 | 0.30 | 0.30 |
模制品的密度(g/cm3) | 0.056 | 0.060 | 0.070 | 0.028 | 0.035 | 0.040 | |
水分渗透性(g/m2/hr) | 0.051 | 0.051 | 0.050 | 0.059 | 0.048 | 0.043 | |
压缩试验(MPa) | 0.48 | 0.59 | 0.76 | 0.27 | 0.37 | 0.40 | |
耐热性试验 | △ | △ | △ | ○ | ○ | ○ |
如在表19到22中的数据所显示,在由实施例75到86获得的聚丙烯树脂发泡模制品中,在水分透过速率Y(g/m2/hr)与密度X(g/cm3)之间的关系满足以上关系式(2)的关系,水分透过速率是低的,和防湿性能是优异的。另外,耐热性和强度是优异的。因此,这一制品对于作为建筑构件或车辆构件等是优异的。
此外,将实施例75到80的聚丙烯树脂发泡模制品与对比实施例75到77的那些对比,这些制品各自含有聚丙烯均聚物作为基础树脂。然而,在对比实施例75到77的聚丙烯树脂发泡模制品中,在水分透过速率Y(g/m2/hr)与密度X(g/cm3)之间的关系没有满足以上关系式(2)的关系。当实施例75到80与对比实施例75到77在基本上相同的模塑条件下对比时,实施例75到80的聚丙烯树脂在耐热性和强度上是优异的。另外,水分透过速率是较低的,和与对比实施例75到77相比,防湿性能是更优异的。
将实施例81到83的聚丙烯树脂发泡模制品与对比实施例78到83的那些对比,这些制品各自含有丙烯和乙烯的共聚物作为基础树脂。然而,在对比实施例78到83的聚丙烯树脂发泡模制品中,在水分透过速率Y(g/m2/hr)与密度X(g/cm3)之间的关系没有满足以上关系式(2)的关系。另外,当实施例81到83与对比实施例78到83分别地在基本上相同的模塑条件下对比时,实施例81到83的聚丙烯树脂发泡模制品在耐热性和强度上是优异的,在水分透过速率上是较低的,和在防湿性能上是更优异的,与对比实施例78到83相比。
将实施例84到86的聚丙烯树脂发泡模制品与对比实施例84到86的那些对比,这些制品各自含有丙烯和1-丁烯的共聚物。然而,在对比实施例84到86的聚丙烯树脂发泡模制品中,在水分透过速率Y(g/m2/hr)与密度X(g/m3)之间的关系没有满足以上关系式(2)的关系。另外,当实施例84到86与对比实施例84到86分别地在基本上相同的模塑条件下对比时,实施例84到86的聚丙烯树脂发泡模制品在耐热性和强度上是优异的,在水分透过速率上是较低的,和在防湿性能上是优异的,与对比实施例84到86的那些相比。
Claims (53)
1.聚丙烯树脂发泡颗粒,其特征在于包括具有下列要求(a)至(c)的聚丙烯型聚合物作为基础树脂:
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%存在;
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60...关系式(1)。
2.根据权利要求1所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,其中以上聚丙烯型聚合物进一步具有下列要求(d):
(d)由13C-NMR测量的由头对尾键合所组成的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
3.根据权利要求1或权利要求2所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,其中以上丙烯型聚合物进一步具有下列要求(e):
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
4.根据权利要求1-3中任何一项的聚丙烯树脂发泡颗粒,其中以上聚丙烯树脂发泡颗粒含有满足以下要求(f)的发泡剂:
(f)当发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2):
-90≤Tc≤400... 关系式(2)。
5.模制品,它通过在模具中模塑加工聚丙烯树脂发泡颗粒而制造并具有0.5g/cm3到0.008g/cm3的密度,
其中该聚丙烯树脂发泡颗粒是在权利要求1到4中任何一项所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒。
6.聚丙烯树脂发泡颗粒,其特征在于包括:
包括结晶性热塑性树脂的处于已发泡状态下的芯层;和
覆盖上述芯层的包括热塑性树脂的涂层,
其中上述芯层是具有下列要求(a)-(c)的丙烯聚合物:
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%存在;
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60...关系式(1)。
7.根据权利要求6所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于以上涂层包括:熔点比构成以上芯层的热塑性树脂的熔点更低的烯烃聚合物,或基本上不显示出熔点的烯烃聚合物
8.根据权利要求6或7所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于芯层的丙烯聚合物进一步具有下列要求(d):
(d)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
9.根据权利要求6-8中任何一项的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于以上芯层的丙烯聚合物进一步具有下列要求(e):
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
10.根据权利要求6-9中任何一项所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于以上涂层是一种组合物,其中与芯层相同的树脂共混了1重量份-100重量份/每100重量份的烯烃聚合物。
11.根据权利要求6-10中任何一项的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于以上聚丙烯树脂发泡颗粒是通过使用满足下列要求(f)的发泡剂进行发泡:
(f)当以上发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2):
-90℃≤Tc≤400℃...关系式(2)
12.模制品,它通过在模具中模塑加工聚丙烯树脂发泡颗粒而制造并具有0.5g/cm3到0.008g/cm3的密度,
其中以上聚丙烯树脂发泡颗粒是在权利要求6到11中任何一项所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒。
13.聚丙烯树脂组合物,其特征在于包括:
5wt%-95wt%的下列丙烯聚合物[A];和
95wt%-5wt%的下列丙烯聚合物[B](丙烯聚合物[A]和[B]的总量是100wt%),
其中丙烯聚合物[A]具有下列要求(a)-(c):
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%的量存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%的量存在;(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%);
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60...关系式(1);和
丙烯聚合物[B]具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a)。
14.根据权利要求13所要求的聚丙烯树脂组合物,特征在于以上丙烯聚合物(A)进一步具有下列要求(d):
(d)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
15.根据权利要求13或权利要求14所要求的聚丙烯树脂组合物,特征在于以上丙烯聚合物[A]进一步具有下列要求(e):
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
16.根据权利要求13-15中任何一项所要求的聚丙烯树脂组合物,特征在于聚丙烯树脂组合物在使用差示扫描量热计的测量中显示出基本上单个熔融峰。
17.聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于根据权利要求13到16中任何一项的聚丙烯树脂组合物是作为基础树脂而被包括。
18.根据权利要求17所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于以上聚丙烯树脂发泡颗粒是通过使用满足下列要求(f)的发泡剂进行发泡:
(f)当以上发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2):
-90℃≤Tc≤400℃...关系式(2)
19.模制品,它通过在模具中模塑加工聚丙烯树脂发泡颗粒而制造并具有0.008g/cm3到0.5g/cm3的密度,
其中聚丙烯树脂发泡颗粒是在权利要求17或18所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒。
20.聚丙烯树脂发泡颗粒,其特征在于包括:
包括结晶性热塑性树脂的处于已发泡状态下的芯层;和
覆盖上述芯层的包括热塑性树脂的涂层,
其中以上芯层含有作为基础树脂的树脂组合物,该树脂组合物含有5wt%-95wt%的下列丙烯聚合物[A]和95wt%-5wt%下列丙烯聚合物[B](丙烯聚合物[A]和丙烯聚合物[B]的总量是100wt%),和其中
以上丙烯聚合物[A]具有下列要求(a)-(c):
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%的量存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%的量存在;(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%);
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60...关系式(1),和
以上丙烯聚合物[B]具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a)。
21.根据权利要求20所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于以上涂层包括:熔点比构成芯层的丙烯聚合物[A]和[B]任何一种的熔点更低的烯烃聚合物或基本上不显示出熔点的烯烃聚合物。
22.根据权利要求20或21所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于以上丙烯聚合物[A]进一步具有下列要求(d):
(d)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
23.根据权利要求20-22中任何一项所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于以上丙烯聚合物[A]进一步具有下列要求(e):
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
24.根据权利要求20-23中任何一项所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于以上芯层的树脂组合物在使用差示扫描量热计的测量中显示出基本上单个熔融峰。
25.根据权利要求20-24中任何一项所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于在以上涂层中,丙烯聚合物[A]和/或聚丙烯聚合物[B]共混了1重量份-100重量份/每100重量份的烯烃聚合物。
26.根据权利要求20-25中任何一项的聚丙烯树脂发泡颗粒,特征在于以上聚丙烯树脂发泡颗粒是通过使用满足下列要求(f)的发泡剂进行发泡:
(f)当以上发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2):
-90℃≤Tc≤400℃...关系式(2)
27.模制品,它通过在模具中模塑加工聚丙烯树脂发泡颗粒而制造并具有0.008g/cm3到0.5g/cm3的密度,
其中以上聚丙烯树脂发泡颗粒是在权利要求20到26中任何一项所要求的聚丙烯树脂发泡颗粒。
28.通过将发泡颗粒投入到模具中和在其中进行模塑所获得的冲击吸收材料,特征在于以上发泡颗粒包括作为基础树脂的具有下列要求(a)到(c)的丙烯聚合物:
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%的量存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%的量存在;(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%);
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60...关系式(1)。
29.根据权利要求28所要求的冲击吸收材料,特征在于以上丙烯聚合物进一步具有下列要求(d):
(d)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
30.根据权利要求28或29所要求的冲击吸收材料,特征在于以上丙烯聚合物进一步具有下列要求(e):
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
31.根据权利要求28-30中任何一项的冲击吸收材料,特征在于以上发泡颗粒是通过使用满足下列要求(f)的发泡剂进行发泡:
(f)当以上发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2):
-90℃≤Tc≤400℃...关系式(2)
32.根据权利要求28到31中任何一项的冲击吸收材料,特征在于,以上冲击吸收材料具有一种晶体结构,其中基础树脂固有的峰和在比该固有峰更高温度下的峰是作为吸热峰出现在第一DSC曲线上,该曲线是在2mg-4mg的从上述冲击吸收材料上切下的试样利用差示扫描量热计以10℃/分钟的速度加热至220℃而获得的。
33.根据权利要求28到32中任何一项的冲击吸收材料,特征在于以上冲击吸收材料的密度是0.02g/cm3到0.45g/cm3。
34.根据权利要求28到33中任何一项的冲击吸收材料,特征在于以上冲击吸收材料在其表面上具有表皮层,后者的密度高于其内部的密度。
35.根据权利要求28到34中任何一项的冲击吸收材料,特征在于以上冲击吸收材料是汽车缓冲器的芯材料。
36.减震制品,特征在于表皮材料提供在权利要求28到35中任何一项所要求的冲击吸收材料的表面上。
37.根据权利要求36所要求的减震制品,特征在于以上减震制品是汽车缓冲器。
38.通过将发泡颗粒加入到模具中和进行模塑而获得的冲击吸收材料,特征在于,
在以上发泡颗粒中,包括树脂组合物的一种树脂用作基础树脂,该树脂组合物含有5wt%-95wt%的作为基础树脂的下列丙烯聚合物[A]和95wt%-5wt%的下列丙烯聚合物[B](丙烯聚合物[A]和丙烯聚合物[B]的总量是100wt%),和其中
丙烯聚合物[A]具有下列要求(a)-(c):
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%的量存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%的量存在;(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%);
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为Y[g/m2/24hr]的情况,Tm和Y满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤Y≤(-0.33)·Tm+60...关系式(1);和
丙烯聚合物[B]具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a)。
39.根据权利要求38所要求的冲击吸收材料,特征在于以上丙烯聚合物[A]进一步具有下列要求(d):
(d)由13C-NMR测量的具有头对尾键合的丙烯单元链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
40.根据权利要求38或39所要求的冲击吸收材料,特征在于以上丙烯聚合物[A]进一步具有下列要求(e):
(e)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
41.根据权利要求38-40中任何一项的冲击吸收材料,特征在于以上发泡颗粒是通过使用满足下列要求(f)的发泡剂进行发泡:
(f)当以上发泡剂的临界温度定义为Tc[℃]时,Tc满足下列关系式(2):
-90℃≤Tc≤400℃...关系式(2)。
42.根据权利要求38到41中任何一项的冲击吸收材料,特征在于以上冲击吸收材料具有一种晶体结构,其中基础树脂固有的峰和在比该固有峰更高温度下的峰是作为吸热峰出现在第一DSC曲线上,该曲线是在2mg-4mg的从上述冲击吸收材料上切下的试样利用差示扫描量热计以10℃/分钟的速度加热至220℃而获得的。
43.根据权利要求42所要求的冲击吸收材料,特征在于以上固有的峰是基本上单峰。
44.根据权利要求38到43中任何一项的冲击吸收材料,特征在于以上冲击吸收材料的密度是0.02g/cm3到0.45g/cm3。
45.根据权利要求38到44中任何一项的冲击吸收材料,特征在于以上冲击吸收材料在其表面上具有表皮层,后者的密度高于其内部的密度。
46.根据权利要求38到45中任何一项的冲击吸收材料,特征在于以上冲击吸收材料是汽车缓冲器的芯材料。
47.减震制品,特征在于表皮材料提供在权利要求38到46中任何一项所要求的冲击吸收材料的表面上。
48.根据权利要求47所要求的减震制品,特征在于以上减震制品是汽车缓冲器。
49.通过加热和模塑加工发泡颗粒所获得的聚丙烯树脂发泡模制品,该发泡颗粒包括作为基础树脂的具有下列要求(a)到(c)的丙烯聚合物,特征在于以上聚丙烯树脂发泡模制品具有下列要求(d):
(a)从丙烯形成的结构单元是以100-85mol%的量存在,和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元是以0-15mol%的量存在;(从丙烯形成的结构单元和从乙烯和/或具有4-20个碳原子的α-烯烃形成的结构单元的总量是100mol%);
(b)以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的2,1-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.5%-2.0%和以在全部丙烯嵌入率中的丙烯单体单元的1,3-嵌入为基准的位置不规则单元的含量,由13C-NMR测量,是0.005%-0.4%;和
(c)对于熔点被定义为Tm[℃]和当制成膜时的水蒸气透过速率被定义为A[g/m2/24hr]的情况,Tm和A满足下列关系式(1)
(-0.20)·Tm+35≤A≤(-0.33)·Tm+60...关系式(1);和
丙烯聚合物[B]具有以上要求(a)-(c)中的仅仅(a);和
(d)根据ASTM E-96测量的水蒸气透过速率Y[g/m2/小时]和聚丙烯树脂发泡模制品的密度X[g/cm3]满足下列关系式(2):
Y≤(43.6)·X2-(4.5)·X+0.15... 关系式(2)。
50.根据权利要求49所要求的聚丙烯树脂发泡模制品,特征在于以上丙烯聚合物进一步具有下列要求(e):
(e)由13C-NMR测量的由头对尾键合所组成的丙烯单元邻接链部分的全同三单元组分数是97%或更高。
51.根据权利要求49或50所要求的聚丙烯树脂发泡模制品,特征在于以上丙烯聚合物进一步具有下列要求(f):
(f)熔体流动速率是0.5g/10分钟-100g/10分钟。
52.根据权利要求49到51中任何一项的聚丙烯树脂发泡模制品,特征在于,以上聚丙烯树脂发泡模制品具有一种晶体结构,其中基础树脂固有的峰和在比该固有峰更高温度下的峰是作为吸热峰出现在第一DSC曲线上,该曲线是在2mg-4mg的从上述聚丙烯树脂发泡模制品上切下的试样利用差示扫描量热计以10℃/分钟的速度加热至220℃而获得的。
53.根据权利要求49到52中任何一项的聚丙烯树脂发泡模制品,特征在于以上聚丙烯树脂发泡模制品的密度是0.020g/cm3到0.080g/cm3。
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