JP2015535311A - 官能化ポリマー組成物およびそれから形成されるフィルム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2012年11月5日に出願された米国仮出願第61/722,274号の利益を主張するものである。
A) 無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーであって、以下の特性:
i) 200,000cP以下の溶融粘度(177℃)と、
ii) 0.855〜0.930g/ccの密度と、を有する、無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、
B) エチレン系ポリマーと、
C) 極性ポリマーと、
を含む組成物を提供する。
A) 無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーであって、以下の特性:
i) 200,000cP以下の溶融粘度(177℃)と、
ii) 0.855〜0.930g/ccの密度と、を有する、無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、
B) エチレン系ポリマーと、
C) 極性ポリマーと、
を含む組成物を提供する。
一実施形態では、無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンコポリマーである。好ましいα−オレフィンとしては、C3−C20α−オレフィン、および好ましくはC3−C10α−オレフィンが挙げられるが、これらに限定されない。より好ましいα−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテンおよび1−オクテンが挙げられ、より好ましくは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンが挙げられる。
無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーを形成するために使用される基本ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーである。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、0.5〜50g/10分の、更には0.5〜20g/10分の、更には0.5〜10g/10分のメルトインデックス(I2)を有する。
特に断らない限り、全ての試験法は、本開示の提出日の現行のものである。
溶融粘度
溶融粘度は、Brookfield Digital Viscometer(Model DV−III、バージョン3)および使い捨てアルミニウム試料チャンバを用いて、ASTM D 3236(350°F、177℃)に従って測定される。一般に使用されるスピンドルは、10〜100,000センチポイズの範囲の粘度を測定するために好適なSC−31ホットメルトスピンドルである。試料をチャンバに注ぎ、これが今度はBrookfield Thermoselに挿入され、定位置にロックされる。スピンドルが挿入され回転するとき、チャンバを回転させないために、試料チャンバは、Brookfield Thermoselの底部に嵌合する底部上のノッチを有する。溶融した試料が、試料チャンバの頂部より約1インチ下になるまで、試料(約8〜10グラムの樹脂)を必要な温度まで加熱させる。粘度計装置を下降させて、スピンドルを試料チャンバ内に浸す。粘度計上のブラケットがThermosel上に位置合わせするまで下降が続けられる。粘度計をオンにして、粘度計のrpm出力に基づいて、全トルク容量の40〜60パーセントの範囲のトルク読み取りに至るせん断速度で動作するよう粘度計を設定する。約15分の間毎分読み取りが行われるか、または数値が安定化するまで読み取りが行われ、この時点で、最終読み取りが記録される。
エチレン系ポリマーのメルトインデックス(I2、またはMI)は、ASTM D−1238に従い、190℃/2.16kgの条件で測定される。高I2ポリマー(200g/モル以上のI2)の場合、メルトインデックスは、米国特許第6,335,410号、同第6,054,544号、同第6,723,810号に記載されるBrookfield粘度から算出されることが好ましい。I2(190℃/2.16kg)=3.6126[10(log(η)−6.6928)/−1.1363]−9.3185lであり、式中ηは、350°FにおけるcPでの溶融粘度である。
エチレン系ポリマーについての平均分子量分布は、Polymer Laboratories Model PL−210またはPolymer Laboratories Model PL−220のいずれかからなるクロマトグラフィーシステムで決定される。カラムおよび回転ラックコンパートメントは、エチレン系ポリマーの場合、140℃で作動される。カラムは、3つのPolymer Laboratories 10−ミクロン、Mixed−Bカラムである。溶媒は、1,2,4−トリクロロ−ベンゼンである。試料を「50ミリリットル」の溶媒中「0.1グラムのポリマー」の濃度で調製する。試料を調製するために使用される溶媒は、「200ppm」のブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する。試料を、160℃で2時間にわたって軽く撹拌することによって調製する。注入容量は、「100マイクロリットル」であり、流速は1.0ミリリットル/分である。GPCカラムセットの校正は、Polymer Laboratories(英国)から購入された狭い分子量分布のポリスチレン標準で実施される。以下の等式(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に記載)を用いてポリスチレン標準ピーク分子量がポリエチレン分子量に変換される:
Mポリエチレン=Ax(Mポリスチレン)B、
式中、Mは分子量であり、Aは0.4315の値を有し、Bは1.0に等しい。
ポリエチレン当量分子量の計算を、VISCOTEK TriSECソフトウェアバージョン3.0を用いて行った。ポリプロピレン系ポリマーについての分子量は、ASTM D6474.9714−1に従うMark−Houwink比を用いて決定することができ、ここでは、ポリスチレンの場合、a=0.702およびlogK=−3.9であり、ポリプロピレンの場合、a=0.725およびlogK=−3.721である。ポリプロピレン系試料の場合、カラムおよび回転ラックコンパートメントは、160℃で作動される。
示差走査熱量測定(DSC)を用いて、ポリエチレン(PE)系試料およびポリプロピレン(PP)系試料中の結晶化度を測定する。約5〜8ミリグラムの試料を秤量し、DSCパンに配置する。閉鎖的な雰囲気を確保するために、蓋をパンに圧着する。試料用パンをDSCセル内に配置し、次いで約10℃/分の速度でPEの場合は180℃(PPの場合は230℃)の温度まで加熱する。試料をこの温度で3分間保持する。次いで試料を10℃/分の速度でPEの場合は−60℃(PPの場合は−40℃)まで冷却し、この温度で3分間、等温で保持する。次に、溶融が完了するまで試料を10℃/分の速度で加熱する(第2の加熱)。第2の加熱曲線から決定された融解熱(Hf)をPEについての292J/gの理論的融解熱(PPの場合は165J/g)で割り、この量に100を乗じてパーセント結晶化度を算出する(例えば、PEの場合、%結晶化度=(Hf/292J/g)×100であり、PPの場合、%結晶化度=(Hf/165J/g)×100である)。
密度は、ASTM D−792に従って測定される。
無水マレイン酸の濃度は、波数1791cm−1における無水マレイン酸のピーク高さのポリマー基準ピーク(ポリエチレンの場合には、波数2019cm−1における)に対する比によって決定される。無水マレイン酸含量は、この比に適切な校正定数を乗じることにより算出される。マレイン酸グラフト化ポリオレフィンに使用された等式(ポリエチレンについてのピークを参照のこと)は、等式1Aに示す以下の形式を有する:
MAH(重量%)=A*{[1791cm−1でのFTIRピーク面積]/[2019cm−1でのFTIRピーク面積]+B*[1712cm−1でのFTIRピーク面積]/[2019cm−1でのFTIRピーク面積]} (等式1A)
材料
材料を以下の表1に示す。
Brookfield粘度計を用いて350°Fで測定された6,000〜17,000cpsの範囲の粘度を有する低分子量エチレン−オクテンコポリマー。公称1000MI(計算値−表2の脚注を参照のこと)、0.87g/cc密度のエチレン−オクテンコポリマー。
バレル、ギアポンプ、およびダイ温度設定:供給用バレル−冷却する(49℃);バレル番号3:120℃、注入口3aでマレイン酸を、注入口4aで過酸化物を注入;バレル番号4−11:235℃;移送ラインおよびギアポンプ:150℃;ダイ:204℃;スクリュー速度386rpm;MAH 16.25lb/時;MAH%供給1.55%;「1:1のオイル:過酸化物」3.6lb/時;「1:1のオイル:過酸化物」%供給0.34%;純粋な過酸化物供給0.17%;真空圧20cmHg。
全てのブレンド配合物は、Coperion ZSK 26 2軸押出機で配合された。モーターは、2,650RPMの最大速度で、40馬力とみなされた。変速機減速比は、1:89であり、最大スクリュー速度は1,200RPMであった。このラインの最大トルクは106Nmであった。供給速度は30lbs/時間であり、スクリューRPMは350であった。ダイ温度は、190℃に設定した。サイドアームフィーダーはなく、真空にはされなかった。配合された材料を2つの穴のダイを通して、16フィートの長さの冷水浴に押し出した。次いでストランドをBERLYN Air Knifeを通過させて、過剰な水を除去した。一旦ストランドが冷却され乾燥されると、これらはLab Techサイドカットペレタイザーでペレット化された。次いで切断されたペレットは、プラスチックで内貼りを施した50lbのバッグに落とされた。このブレンドを、周囲雰囲気で60℃にて12時間にわたって更に乾燥させた。
単層フィルム(2ミルの厚さ)を、Lab Techブローンフィルムラインを用いて生成した。バレル温度は、450°Fのダイ温度で、400°F/450°F/450°Fに設定した。折り径は13インチであった。
表3は、エチレン/オクテンコポリマー(LLDPE)、EVOHおよびMAH−g−EO1または他の官能化ポリマーのブレンドによる実験のセットを示す。EVOHは、27モル%のエチレンを有するEVAL L171Bであった。比較実施例Aは、対照ブレンドであった。比較実施例Bおよび発明実施例1は、それぞれAMPLIFY TY 1053HおよびMAH−g−EO1を含有する相溶化ブレンドであった。ブレンド中の全無水マレイン酸は、比較実施例Bおよび発明実施例1の場合、0.12重量%で一定に保持された。発明実施例2は、ブレンド中0.186重量%の全無水マレイン酸を有するより高い装填でのMAH−g−EO1との相溶化ブレンドであった。ブレンドを配合し、上述のように単層フィルムを調製した。
透過型電子顕微鏡法:フィルム(単層フィルム)の薄いストリップをカミソリで切断し、エポキシ/硬化剤系に埋め込んだ。各フィルム検体のブロック面を研磨し、適当なサイズに仕上げ加工した。スミアリングを防止するために、染色前に、平坦な検体表面を、LEICA UCTミクロトーム上でダイヤモンドナイフを用いて、−60℃で最終研磨した。研磨された検体を両面テープの補助でスライドガラスに接着させ、ねじ込み式の蓋を備えたガラス製広口瓶内に配置した。ブロックを染色溶液の約1インチ上に吊るすために、スライドを広口瓶の中に配置した。研磨されたブロックを、四酸化ルテニウム水溶液の蒸気相を用いて、周囲温度で2時間にわたって染色した。
単層フィルムを以下の特性について検討した:
明澄度(ASTM D1746)、
明澄度(Zebedee;ASTM D1746)、
曇度(ASTM D1003)、
エルメンドルフ引裂強さ(ASTM D1922)および
引張試験(ASTM D882)。
表6は、エチレン/オクテンコポリマー(LLDPE)、EVOHおよびMAH−g−EO1、または他の官能化ポリマーのブレンドを用いる実験のセットを示す。EVOHは、38モル%のエチレンを有するEVAL H171Bであった。ブレンドは、上記の通りに調製された。単層フィルムは上述の通りに形成された。
表9は、エチレン/オクテンコポリマー(LLDPE)、ポリアミドおよびMAH−g−EO1、または他の官能化ポリマーのブレンドを用いる実験のセットを示す。ポリアミドは、ULTRAMID B40L(ポリアミド6)であった。ブレンドは、上記の通りに調製された。単層フィルムは上述の通りに形成された。
Claims (15)
- 少なくとも以下のものを含む組成物であって:
A) 無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーであって、以下の特性:
i) 200,000cP以下の溶融粘度(177℃)と、
ii) 0.855〜0.900g/ccの密度と、を有する、無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、
B) エチレン系ポリマーと、
C) 極性ポリマーと、を含む、組成物。 - 前記無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーが、i)50,000cP以下の溶融粘度(177℃)を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記極性ポリマーが、エチレンビニルアルコールポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリエステルグリコール、またはこれらの組み合わせから選択される、請求項1または2に記載の組成物。
- 前記極性ポリマーが、エチレンビニルアルコールポリマー、ポリアミド、またはこれらの組み合わせから選択される、請求項3に記載の組成物。
- 前記無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーが、1.5〜3.5のMWDを有する、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
- 前記無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーが、0.860g/cm3〜0.890g/cm3の密度を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。
- 前記無水物および/またはカルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーが、4,000〜30,000g/モルの重量平均分子量(Mw)を有する、請求項1〜6のいずれかに記載の組成物。
- 前記エチレン系ポリマー(成分B)が、0.5〜50g/10分のメルトインデックス(I2)を有する、請求項1〜7のいずれかに記載の組成物。
- 成分Aが、前記組成物の重量に基づいて、0.5〜30重量パーセントの量で存在する、請求項1〜8のいずれかに記載の組成物。
- 成分Cが、前記組成物の重量に基づいて、0.5〜70重量パーセントの量で存在する、請求項1〜9のいずれかに記載の組成物。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の前記組成物から形成される少なくとも1つの成分を含む物品。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の前記組成物から形成される少なくとも1つの層を含むフィルム。
- 極性ポリマーを含む組成物から形成される少なくとも1つの層を更に含む、請求項12に記載のフィルム。
- オレフィン系ポリマーを含む組成物から形成される少なくとも1つの層を更に含む、請求項12または請求項13に記載のフィルム。
- フィルムを作製する方法であって、請求項1〜10のいずれか一項に記載の前記組成物を押し出すことを含む、方法。
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