TW202340361A - 用於相容化聚烯烴之組合物及方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於用於經由併入動態共價鍵來交聯聚烯烴之方法，其包括使用自由基引發劑、含有矽醚或矽氧烷之官能化試劑或交聯劑，及二醇或矽氧烷交聯劑。可藉由將自由基引發劑、含有矽醚或矽氧烷之官能化試劑或交聯劑、二醇或矽氧烷交聯劑及載體塑膠樹脂混合來獲得相容劑母料。聚烯烴交聯之反應性處理方法可包括熱壓、壓縮模製、擠出或其他類似技術。可藉由施加包含自由基引發劑、官能化試劑及交聯劑之該相容劑達成相容化及升級改造聚烯烴摻合物。經由動態共價鍵交聯之聚烯烴可再處理多次，其中在添加或不添加額外相容劑之情況下，特性降低最小。該方法可經組態以用於藉由與強化纖維組合來製造具有特定所需材料特性之纖維強化複合物。
Description
由塑膠引起之污染代表現今吾等社會之關鍵問題。塑膠為耐用、輕質且可以低成本獲得，從而帶來極大的社會益處及技術進步。因此，塑膠極難由其他材料替代。聚合物樹脂及纖維之全球生產自1950年之200萬公噸增加至2015年之3.8億公噸。僅＜10%之此等聚合物截至2015年在美國得以再循環，且約79%之此等聚合物(超過60億公噸)最終進入填埋場及自然環境。
儘管塑膠廢料可為用於製備增值材料之重要原料，但大部分塑膠廢料已經由機械方法或煅燒進行了下降改造(downcycled)，具有有限的經濟優勢。
聚烯烴，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚苯乙烯(PS)為使用最廣泛之熱塑性塑膠，其構成接近80%之塑膠廢料流。所有三種主要塑膠PE、PP、PS為熱力學上不可混溶的，且其簡單摻合物具有不良機械效能。
經回收塑膠在其使用壽命期間已經經歷由濕度、UV光、化學氧化及其他環境因素之組合作用導致的熱機械降解。
由於多相聚合系統中之嚴重降解作用，大部分此等塑膠僅可再循環一次。
為改良此等經回收塑膠混合物之效能且將其作為高品質材料回收，已應用各種相容化策略，包括使用預製或原位產生之嵌段共聚物。
仍需要用於升級改造(upcycling)塑膠之快速且有成本效益的方法，其中新的塑膠具有與原始塑膠類似或甚至增強的機械特性。
本發明提供用於經由動態共價交聯使聚烯烴快速升級改造成可延展熱固物之方法及相關使用方法。
根據本發明之某些實施例，經由反應性相容化將動態共價鍵併入至聚烯烴中實現線性鏈之交聯(圖1A)。經由動態共價鍵之聚合物鏈交換不僅可在相同聚合物鏈之間進行，且亦在不同的不相容聚合物鏈之間進行(圖1B)，因此達成具有最小微觀及宏觀相分離之聚合物融合。
在一個實施例中，提供併入可裂解共價交聯(Si-O-Si或Si-O-C)及將聚烯烴轉化為交聯聚合物之方法。此等交聯聚烯烴如常見熱塑性塑膠可延展且可處理，但具有高機械特性及抗蠕變性。動態共價交聯可藉由外部觸發子裂解，且交聯聚合物可降解為線性熱塑性鏈。多次再處理及再循環為可能的。
在一個實施例中，本發明係關於相容化聚烯烴中之矽氧烷(Si-O-Si)及矽醚(Si-O-C)交聯鍵之可逆性及可調節動力學概況。可逆矽氧烷(Si-O-Si)及矽醚(Si-O-C)鍵聯可經由矽醚交換、矽醚複分解及矽氧烷交換實現不同聚合物鏈之間的聚合物鏈重排及強界面相互作用(圖2)。
在一個態樣中，本發明提供自由基介導之熔融處理程序(例如，擠出或壓縮模製)以將各種可容易獲得的含有矽醚或矽氧烷之官能化試劑接枝至常見聚烯烴(PE、PP、PS)中。此類方法提供若干優勢，其包括(但不限於)使用最小量之溶劑、較短反應時間、連續製程及更容易整合至現有基礎結構中。
在一些實施例中，揭示包含第一組分、第二組分及第三組分之聚烯烴組合物。在一個態樣中，第一組分含有選自由以下組成之群的聚合物：一或多種聚乙烯(PE)、一或多種聚丙烯(PP)及一或多種聚苯乙烯(PS)；在另一態樣中，第二組分含有選自由以下組成之群的聚合物：一或多種聚乙烯、一或多種聚丙烯及一或多種聚苯乙烯(PS)。在另一態樣中，第三組分為連接第一組分及第二組分之共價交聯，且共價交聯係選自由以下組成之群：矽氧烷鍵(Si-O-Si)、矽醚鍵(Si-O-C)及其組合。
在一些實施例中，第一組分與第二組分不同。在一個態樣中，第一組分及第二組分可含有不同類型之聚合物。在一個態樣中，第一組分可為一或多種聚乙烯且第二組分可為一或多種聚丙烯或一或多種聚苯乙烯。在另一態樣中，第一組分可為一或多種聚丙烯且第二組分可為一或多種聚乙烯或一或多種聚苯乙烯。在另一態樣中，第一組分可為一或多種聚苯乙烯且第二組分可為一或多種聚乙烯或一或多種聚丙烯。
在一些實施例中，第一組分與第二組分相同。在一個態樣中，第一組分及第二組分可含有選自由以下組成之群的相同類型之聚合物：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚苯乙烯(PS)。舉例而言，第一組分及第二組分可為兩種PE，或兩種PP，或兩種PS。
在一些實施例中，聚烯烴組合物之第三組分之矽醚或矽氧烷鍵可在第一組分或第二組分之相同聚合物鏈內或在不同聚合物鏈之間經歷動態鍵交換反應。
在一些實施例中，本文揭示一種多層薄片，其含有3個或更多個層：包含聚乙烯之第一層、包含聚丙烯之第二層及為黏著層之第三層。在一個態樣中，黏著層為包含含有矽氧烷鍵(Si-O-Si)及/或矽醚鍵(Si-O-C)之共價交聯的薄層，該共價交聯連接第一層之聚乙烯及第二層之聚丙烯。在另一態樣中，黏著層安置於第一層與第二層之間，且與第一層及第二層直接接觸。在一些實施例中，黏著層之厚度為0.5至10 μm (微米)、1至10 μm、1至5 μm、2至5 μm或約2 μm。
在一些實施例中，第一層中之聚乙烯係選自由以下組成之群：高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、極低密度聚乙烯(VLDPE)及聚乙烯聚烯烴嵌段共聚物，且第二層中之聚丙烯係選自由以下組成之群：同排聚丙烯(iPP)、抗衝擊改質聚丙烯(impact modified polypropylene)、聚丙烯纖維及雙軸定向聚丙烯(BOPP)。
在一些實施例中，揭示一種用於製備相容化聚烯烴之方法，其至少包括步驟(a)及步驟(b)。在步驟(a)中，混合聚烯烴、官能化試劑及自由基引發劑，且使混合物中之聚烯烴在自由基引發劑之存在下與官能化試劑反應以形成官能化聚烯烴。在步驟(b)中，將交聯劑添加至來自步驟(a)之官能化聚烯烴中，使得官能化聚烯烴與交聯劑反應以形成相容化聚烯烴。
在一個態樣中，進行步驟(a)及步驟(b)之溫度相同。在另一態樣中，進行步驟(a)及步驟(b)之溫度不同。在另一態樣中，進行步驟(a)之溫度係在100℃與230℃之間、在100℃與200℃之間、在140℃與180℃之間、在150℃與180℃之間或在180℃與200℃之間或處於約170℃，或處於約180℃。在另一態樣中，當步驟(a)之溫度處於180℃時，反應時間為1至3 min、或2 min、或3 min。在另一態樣中，當步驟(a)之溫度處於170℃時，反應時間為8至12 min或約10 min。在另一態樣中，進行步驟(b)之溫度係在100℃與230℃之間、在100℃與200℃之間、在140℃與180℃之間、在150℃與180℃之間、在180℃與200℃之間，或處於約170℃，或處於約180℃。在另一態樣中，當步驟(b)之溫度處於180℃時，反應時間為1至3 min、或2 min、或3 min。在另一態樣中，當步驟(b)之溫度處於170℃時，反應時間為5至12 min或約10 min。
在一些實施例中，聚烯烴及官能化試劑係以5:1 (w/w)與200:1 (w/w)之間的比率或以比率100:1 (w/w)添加至步驟(a)中之反應中，且其中官能化聚烯烴及交聯劑係以5:1 (w/w)與200:1 (w/w)之間的比率或以100:1 (w/w)添加至步驟(b)中之反應中。
在一個實施例中，自由基引發劑用於所揭示之製程中。在另一實施例中，官能化試劑用於所揭示之製程中。在另一實施例中，一或多種自由基引發劑及一或多種官能化試劑用於所揭示之製程中。在一個態樣中，官能化試劑係選自由以下組成之群：三乙氧基乙烯基矽烷(TEVS)、三甲氧基乙烯基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、參(2-甲氧基乙氧基)(乙烯基)矽烷、甲基丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、甲基丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)丙烯酸酯(n = 1-50)、2,4,6,8-四乙烯基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物(Mn = 800-80,000)、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物(Mn = 500-80,000)、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)。
在另一態樣中，自由基引發劑係選自由以下組成之群：過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化苯甲醯、2,4-過氧化二氯苯甲醯、1,1'-[1,4-伸苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙[2-(1,1-二甲基乙基)過氧化物]、二-三級丁基過氧化物、過氧化三級丁基異丙苯、過氧苯甲酸三級丁酯、過氧化月桂醯、2-過氧化丁酮、2,5-二(三級丁基過氧)-2,5-二甲基-3-己炔、2,5-雙(三級丁基過氧)-2,5-二甲基己烷。
在另一態樣中，交聯劑係選自由以下組成之群：八甲基環四矽氧烷、雙(七甲基環四矽氧烷)-乙烷、脂族二醇、聚乙烯醇(n = 1-20)、三甲基矽烷氧基封端之聚二甲基矽氧烷(n = 1-20)、烷基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、三甲基矽氧烷封端之甲基氫矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、1,2-雙(三甲氧基矽基)烷烴、雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]胺、雙(3-(甲胺基)丙基)三甲氧基矽烷。
在一些實施例中，官能化試劑及交聯劑為相同化學物質，且因此上述步驟(a)及步驟(b)同時在100℃與200℃之間、100℃與140℃之間、140℃與180℃之間、150℃與180℃之間、180℃與200℃之間或處於約170℃或處於約180℃的溫度下進行。在另一態樣中，當步驟(b)之溫度處於180℃時，反應時間為1至3 min、或2 min、或3 min。在另一態樣中，當步驟(b)之溫度處於170℃時，反應時間為5至12 min或約10 min。均可充當官能化試劑及交聯劑之化學物質之實例包括(但不限於)矽氧烷及矽醚，其中矽醚或矽氧烷含有兩個或更多個選自由以下組成之群的基團：乙烯基、丙烯酸酯基及甲基丙烯酸酯基。此類化學物質之特定實例包括(但不限於) 2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基環四矽氧烷(D4V)、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)丙烯酸酯(n = 1-50)、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物(Mn = 800-80,000)、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物(Mn = 500-80,000)、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)。
在一些實施例中，自由基引發劑、官能化試劑及交聯劑分散於基於樹脂之聚合物中以形成複數個固體相容劑粒子，其中基於樹脂之聚合物充當固體載體。在一個態樣中，固體載體為聚合物樹脂(亦稱為「載體樹脂」)。在另一態樣中，複數個固體相容劑粒子在本發明中可稱為母料。在一個態樣中，將複數個固體相容劑粒子添加至複數個固體聚烯烴粒子中以形成混合物，隨後將該混合物加熱至100℃或高於100℃、或100℃至200℃、或100℃至150℃、或100℃至180℃之溫度以形成相容化聚烯烴。在一些實施例中，官能化試劑與交聯劑相同且將自由基引發劑及官能化試劑/交聯劑分散於基於樹脂之聚合物中以形成複數個固體相容劑粒子。在一個態樣中，固體載體為聚合物樹脂(亦稱為「載體樹脂」)。在另一態樣中，將複數個固體相容劑粒子添加至固體聚烯烴粒子中以形成混合物，將該混合物加熱至100℃或高於100℃、或100℃至200℃、或100℃至150℃、或100℃至180℃之溫度以形成相容化聚烯烴。
在一些實施例中，揭示含有自由基引發劑、官能化試劑及交聯劑之相容劑組合物。在一個態樣中，自由基引發劑、官能化試劑及交聯劑構成相容劑組合物之活性成分且此等活性成分分散於固體載體中以形成固體相容劑粒子。在一個態樣中，固體載體由基於樹脂之聚合物製成。在一些實施例中，活性成分與基於樹脂之聚合物之間的重量比大於30%，或大於50%，或大於90%，或大於99%。
在一些實施例中，活性成分(亦即自由基引發劑、官能化試劑及交聯劑)彼此不同。在一些實施例中，官能化試劑及交聯劑為相同化學物質且係選自由矽氧烷及矽醚組成之群，其中矽醚或矽氧烷含有兩個或更多個選自由以下組成之群的基團：乙烯基、丙烯酸酯基及甲基丙烯酸酯基。可充當官能化試劑及交聯劑兩者之此類化學物質之實例包括(但不限於) 2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基環四矽氧烷(D4V)、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)丙烯酸酯(n = 1-50)、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物(Mn = 800-80,000)、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物(Mn = 500-80,000)、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)。
在一些實施例中，相容劑組合物之自由基引發劑之實例包括(但不限於)過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化苯甲醯、2,4-過氧化二氯苯甲醯、1,1'-[1,4-伸苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙[2-(1,1-二甲基乙基)過氧化物]、二-三級丁基過氧化物、過氧化三級丁基異丙苯、過氧苯甲酸三級丁酯、過氧化月桂醯、2-過氧化丁酮、2,5-二(三級丁基過氧)-2,5-二甲基-3-己炔、2,5-雙(三級丁基過氧)-2,5-二甲基己烷。在一些實施例中，相容劑組合物之官能化試劑之實例包括(但不限於)三乙氧基乙烯基矽烷、三甲氧基乙烯基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、參(2-甲氧基乙氧基)(乙烯基)矽烷、甲基丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、甲基丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)丙烯酸酯、2,4,6,8-四乙烯基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(經乙烯基封端)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、乙烯基甲基矽氧烷均聚物、聚二甲基矽氧烷、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物。在一些實施例中，相容劑組合物之交聯劑之實例包括(但不限於)八甲基環四矽氧烷、雙(七甲基環四矽氧烷)-乙烷、脂族二醇、聚乙烯醇、三甲基矽烷氧基封端之聚二甲基矽氧烷、烷基封端之聚二甲基矽氧烷、三甲基矽氧烷封端之甲基氫矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、1,2-雙(三甲氧基矽基)烷烴、雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]胺、雙(3-(甲胺基)丙基)三甲氧基矽烷。
在一些實施例中，基於樹脂之聚合物含有一或多種添加劑。一或多種添加劑之實例可包括UV穩定劑(例如，碳黑、苯并三唑、羥基-苯基三𠯤)、抗靜電劑(例如，四級銨鹽、脂族胺、磷酸酯及乙二醇)、防滑劑(例如，氧化鋁、二氧化矽、經壓碎玻璃、長鏈脂肪酸醯胺)、防結塊劑(例如，二氧化矽或滑石)、抗衝擊改質劑(例如，抗衝擊改質劑樹脂)、處理助劑(例如，金屬皂、烴蠟、醯胺蠟、脂肪酸、脂肪醇及酯，以及含氟聚合物)，及熔融強度增強劑(例如，丙烯酸熔融強度增強劑)。
在一些實施例中，本發明係關於過氧化物作為自由基引發劑及含乙烯基或丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯之矽醚及矽氧烷作為官能化試劑的用途，該等官能化試劑可經由自由基反應高效地接枝至聚烯烴上。自由基引發劑(例如過氧化二異丙苯(DCP))之熱分解形成自由基物質，其優先自C-C鏈抽取氫以產生巨自由基。巨自由基添加至含有乙烯基或丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯之分子中且發生接枝。使用乙烯基三烷氧基矽烷作為官能化試劑之優勢中之一者為其由於龐大側基而不容易地均聚。另外，此等單體相較於先前證實之順丁烯二酸酐具有低毒性及揮發性，該順丁烯二酸酐為腐蝕性的、揮發性的及有毒的。
在另一態樣中，本發明提供上述官能化試劑至單一類型聚烯烴，包括(但不限於)高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)及聚苯乙烯(PS)之接枝程序。接枝官能性單體可裝配用於可逆矽醚或矽氧烷交聯鍵形成之矽醚或矽氧烷基團。
在另一態樣中，本發明提供PE、PP及PS之各種組合物之聚合物摻合物的接枝程序。根據本發明之組合物中單一類型之塑膠的量可在3 wt%至97 wt%之間變化。摻合物中每一聚合物類型之官能化密度可藉由調節反應溫度、滯留時間、混合速度、過氧化物類型及量來調節。
在另一態樣中，本發明係關於經由與交聯劑反應使單一組分官能化聚烯烴交聯，其中交聯劑為矽醚、矽氧烷及具有不同長度、可撓性及反應性之二醇(實例展示於圖3A至圖3B中)。交聯劑經由矽醚或矽氧烷交換或複分解反應與聚合物鏈上之矽醚或矽氧烷基團反應。揮發性小分子副產物(例如甲醇、甲氧基三甲基矽烷)可在系統中之矽醚形成期間以少量(＜0.5 wt%)形成。
在另一態樣中，本發明係關於經由與交聯劑反應使官能化聚烯烴摻合物交聯，其中交聯劑為矽醚、矽氧烷及具有不同長度、可撓性及反應性之二醇。交聯劑之實例展示於圖3A至圖3B中。交聯劑經由矽醚或矽氧烷交換或複分解反應與聚合物鏈上之矽醚或矽氧烷基團反應。揮發性小分子副產物(例如甲醇、甲氧基三甲基矽烷)可在系統中之矽醚形成期間以極少量(＜0.5 wt%)形成。
在另一態樣中，本發明係關於經由矽醚/矽氧烷交換/複分解反應使官能化聚合物摻合物交聯。此可產生不同類型之聚合物鏈之間的強界面黏著力及整體形態穩定。交聯熱塑性聚合物之一些優勢包括容易處理、低成本及經處理材料中之有利特性，諸如耐熱性及改良之黏著力。
在另一態樣中，本發明提供一種將過氧化物引發劑及官能性交聯劑用於聚烯烴之相容化方法，其中聚烯烴為一或多種類型之呈不同形式的PP、PE及PS。基於組合物之總量，相容劑之量為1 wt%至10 wt%。
在一個實施例中，本發明涉及聚烯烴摻合物經由聚合物鏈之共價交聯之相容化技術。視官能化試劑及交聯劑之結構而定，聚烯烴摻合物之相容化可以兩種主要合成方法實現。在方法A中，聚烯烴在自由基引發劑(例如DCP)之存在下以預定比率與官能化試劑，諸如三乙氧基乙烯基矽烷(TEVS，圖3B)反應以形成官能化聚烯烴。官能化聚烯烴進一步以預定比率與交聯劑，例如二醇反應以形成相容化聚烯烴。在方法B中，具有多個反應性基團之官能化試劑，例如D4V (圖3B)或乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷(圖3B)可用作官能化試劑及交聯劑兩者。在方法B中，聚烯烴摻合物之相容化可在單一步驟中實現。
在另一實施例中，自由基引發劑及反應性多乙烯基、多丙烯酸酯或多甲基丙烯酸酯取代之矽醚或矽氧烷的混合物可用作聚烯烴相容劑(圖3B)。自由基引發劑及反應性交聯劑之重量比在1:10與1:20之間的範圍內，或為約1:12、或約1:14、或約1:15、或約1:16、或約1:18。
在一些實施例中，本發明係關於經由反應性處理方法，包括熱壓、壓縮模製、擠出或其他類似技術使用某些實施例中所描述之相容劑組合物來升級改造聚烯烴摻合物之主體混合物。聚烯烴摻合物可為一或多種類型之PE、PP及PS。換言之，聚烯烴摻合物可含有單一類型，例如僅PE、僅PP或僅PS，或其可含有兩種或三種選自由PE、PP及PS組成之群的類型。
在一些實施例中，本文揭示一種多層薄片，其包含兩種或更多種類型之聚烯烴膜及兩種或更多種類型之聚烯烴膜之間的相容劑。在一個態樣中，相容劑充當將兩種或更多種類型之聚烯烴膜膠合在一起的黏著劑。舉例而言，多層薄片可含有PE膜及PP膜及位於PE膜與PP膜之間的相容劑，其中相容劑與PE膜及PP膜兩者直接接觸。
在一些實施例中，本發明係關於在各層之間使用相容劑層壓多層聚烯烴，例如不相容的PE膜及PP膜可與相容劑組合物膠合在一起。
在一些實施例中，相容化聚烯烴進一步經受擠出或模製以形成相容化聚烯烴之不同固體形式。在一個態樣中，本文揭示一種藉由將經回收塑膠轉化為本文所描述之相容化聚烯烴組合物來再使用塑膠的方法。在另一態樣中，根據本發明獲得之相容化聚烯烴可製成不同產物。
上述實施例可解決經回收塑膠之降解問題。當聚烯烴摻合物經由動態共價鍵交聯時，交聯之動態性質可實現彈性能量之快速應力鬆弛及耗散，且因此使C-C鍵之斷裂及降解降至最低。含有矽醚或矽氧烷鍵之此等交聯聚烯烴可經歷動態鍵交換反應及聚合物鏈連接之重排以藉由釋放應力來適應外部刺激(此處為加熱及壓力)。
上述實施例藉由減少一些分選步驟來改良聚烯烴再循環。低級混合聚烯烴可經由聚合物鏈之強共價連接而非傳統物理相互擴散及扭結來升級改造至高級塑膠中。可達成廢料流中之常見聚烯烴摻合物之有效升級改造。
來自所揭示實施例中之任一者的特徵及步驟可彼此組合使用而不加以限制。舉例而言，關於一個實施例所描述之組成限制中之任一者可存在於其他所描述實施例中之任一者中。另外，經由考慮以下詳細描述及隨附圖式，本發明之其他特徵及優勢對於一般熟習此項技術者將變得顯而易見。
相關申請案
本申請案主張2022年2月10日申請之美國臨時申請案63/308,895之優先權，該申請案之內容出於所有目的以全文引用之方式併入本文中。
關於聯邦政府資助 的 研究 之 聲明
本發明係在政府支援下，在由能源部(Department of Energy)授與之批准號DE-SC0021849下完成的。政府對本發明可具有某些權利。
應理解，本發明不限於下文所描述之特定實施例及方法，因為特定組分及/或條件可變化。此外，本文所使用之術語僅用於描述特定實施例之目的且並不意欲以任何方式限制本發明。
除在實例中或以其他方式明確地指示的情況之外，在描述本發明之最廣泛範疇時，在本說明書中指示反應及/或使用的材料或條件之量的所有數值量應理解為由字語「約」修飾。此外，除非相反地明確規定，否則化學術語中之組分之描述係指在添加至本說明書中指定之任何組合中時的組分，且未必排除混合後之混合物之組分中的化學相互作用；字首語或其他縮寫之第一定義適用於本文中相同縮寫之所有後續用途；且除非相反地明確規定，否則特性之量測由與先前或隨後針對相同特性參考相同的技術判定。
亦必須指出，除非上下文另外明確指示，否則如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，單數形式「一(a/an)」及「該(the)」可包含複數個參考物。舉例而言，以單數形式提及組分意欲包含複數種組分。
除非另外規定，否則本文所揭示之比率及百分比均以重量計。
組合物中之聚乙烯(PE)可包括(但不限於)極低密度聚乙烯(VLDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)及其混合物。舉例而言，聚乙烯可為HDPE與MDPE之混合物或其可為兩種不同類型之HDPE之混合物。
組合物中之聚丙烯(PP)可包括(但不限於)均聚物聚丙烯、含有介於5%至15%之間的任何位置之乙烯的嵌段共聚物聚丙烯、含有處於1%與7%之間的任何位置之無規圖案之乙烯的無規共聚物丙烯及其混合物。
本發明之實施例提供用於相容化呈不同組成及形式之聚烯烴的方法。用於相容化以其他方式不可混溶的聚烯烴之所揭示方法可使得將所丟棄之低價值聚烯烴混合物升級改造為可取代原生聚合物或原始聚合物之一部分之有價值的次級材料，因此節約吾等有限的油及氣體供應儲備，減少環境中塑膠廢棄物之積聚，且增加化學圓度(chemical circularity)。本發明之實施例包括所得聚烯烴產物、相容劑，以及相關製程及使用方法。
現參考圖1A，示意性地展示形成根據本發明之一實施例的交聯聚合物摻合物的方法。該方法可包括提供交聯劑作為相容劑之一部分。高溫及高壓可應用於聚烯烴以用於經由交聯進行反應性相容化。該方法可實現聚烯烴鏈之強「非永久」共價連接而非物理相互擴散及扭結，且可解決不可混溶性問題。聚合物鏈之間的共價交聯可宏觀上增強摻合物形態之界面黏著及長期穩定。網路聚合物之形成可增強機械特性及熱/化學穩定性，此可補償經回收塑膠效能由於降解而退化。
現參考圖1B，經由動態共價鍵之聚合物鏈交換不僅可在相同聚合物鏈之間進行，且亦在不同的不相容聚合物鏈之間進行。聚合物鏈之間的動態共價交聯產生有利的混合焓，其可在具有最小微觀及宏觀相分離之情況下導致完全混溶性。聚合物摻合物之間的共價相互作用比非共價超分子相互作用強得多，但其在外部刺激(例如熱)下仍可逆。藉由強動態鍵相互作用使摻合物形態穩定藉由增加動力學障壁來防止宏觀標度上之總體相分離及分層。
現參考圖2，聚烯烴中引入之矽氧烷(Si-O-Si)及矽醚(Si-O-C)鍵聯可在某些實施例中所描述之熔融處理條件(例如，擠出、熱壓或壓縮模製)下為可逆的。矽氧烷(Si-O-Si)及矽醚(Si-O-C)鍵聯之鍵交換之機制可為矽醚交換、矽醚複分解或矽氧烷交換。術語「動態鍵交換(dynamic bond exchange)」係指聚合材料中之Si-O鍵之此交換，其可實現聚合物鏈改組、應力鬆弛、自復原特性及經回收聚烯烴之進一步升級改造。
在圖3A中說明之反應流程中，在方法A中，聚烯烴可在自由基引發劑(諸如過氧化二異丙苯(DCP))之存在下以預定比率與官能化試劑(諸如三乙氧基乙烯基矽烷(TEVS))反應，以形成官能化聚烯烴。官能化聚烯烴可進一步以預定比率與交聯劑(諸如二醇)反應以形成交聯聚烯烴。反應可在溶液中或在不具有所添加之任何溶劑的情況下進行。可施加高溫及高壓。擠出或壓縮模製可適合於反應。圖3B中所列之各種聚烯烴、過氧化物引發劑、官能化試劑及交聯劑可基於交聯聚烯烴之所需材料特性來選擇及以不同比率使用。在一些實施例中，聚苯乙烯(PS)可由於其在各種有機溶劑中之良好溶解度而較佳，使得可更精確地表徵產物之化學組成。
在一些實施例中，官能化試劑可具有多個反應性基團(諸如D4V)，且可充當官能化試劑及交聯劑兩者。在該情況下，可使用圖3A中之方法B，且可在單一步驟中實現聚烯烴之交聯。
擠出、熱壓或壓縮模製可適合於圖3A中之方法A及方法B中之反應。聚烯烴、引發劑及官能化試劑之比率可視聚烯烴之類型、聚烯烴摻合物之組分及交聯聚合物摻合物之所需材料特性而變化。聚烯烴組合物可包含一或多種聚乙烯、一或多種聚丙烯、一或多種聚苯乙烯、兩種或更多種不同類型之聚烯烴的摻合物。根據各種實施例，聚烯烴可呈丸粒、粉末或膜形式。在一個實例中，聚烯烴可以粉末形式提供且與引發劑、官能化試劑及交聯劑一起壓縮模製。
交聯聚烯烴摻合物之機械特性可有利地藉由在反應性處理期間添加之引發劑、官能化試劑及交聯劑之質量比控制。引發劑、官能化試劑及交聯劑可依序添加且其質量分數可改變。在本發明之不同實例中，引發劑、官能性單體及交聯劑之組合質量可為聚烯烴之總質量的1重量%至15重量%、2重量%至12重量%、5重量%至10重量%或8重量%至10重量%、或約10重量%、或約15重量%。
反應可經由擠出或壓縮模製方法進行以將側位反應性基團接枝至聚烯烴上。可調節反應溫度、時間、自由基引發劑之量、官能基密度及總體黏度以獲得最佳條件，以確保接枝效率且最小化游離未反應之單體及大分子自由基再結合。交聯劑可與引發劑及官能化試劑一起引入，或在獲得官能化聚烯烴之後的分離步驟中引入以交聯官能化聚烯烴。交聯步驟亦可經由擠出或壓縮模製進行。根據反應性處理之變化形式，聚烯烴、引發劑、官能化試劑及交聯劑可使用經加熱之按壓機、壓縮模具、擠出機或使用與由本發明告知之一般熟習此項技術者將認識的類似裝置加熱、壓縮及擠出。
在一些實施例中，反應溫度、滯留時間、擠出或壓縮模製中之混合速度的選擇對於實現一些實施例之優勢至關重要。在擠出或壓縮模製中，處理溫度對於使具有不同熔點之混合塑膠再循環可為更至關重要的。其可設定為與處理具有最高熔點之聚烯烴所需一樣高之溫度，但不會過高以致於造成顯著的聚合物降解。較高混合速度或較長混合時間可引起充分混合，但同時可造成聚烯烴之機械降解。處理溫度可在100℃至140℃、140℃至200℃、160℃至200℃或180℃至200℃之範圍內。滯留時間可在1 min至15 min、2 min至12 min或4 min至8 min之範圍內。混合速度可在40 rpm至150 rpm或60 rpm至120 rpm或80 rpm至100 rpm之範圍內。在一些實施例中，反應參數包括140℃至200℃之處理溫度、1 min至15 min之滯留時間及40 rpm至150 rpm之混合速度。在一些實施例中，反應參數包括160℃至200℃之處理溫度、4 min至8 min之滯留時間及60 rpm至120 rpm之混合速度。
在一些實施例中，預混合之官能化試劑及引發劑可直接用作聚烯烴之相容劑。在一實施例中，根據本發明之相容劑可藉由在將官能化試劑添加至聚烯烴中之前將其與引發劑混合來獲得。可在聚烯烴摻合物之相容化期間添加1%至15%之相容劑。
在一些實施例中，可藉由將母料載體與相容劑熔融混合來製備相容劑母料。添加至母料中之相容劑的量可為10%至99%。
在一些實施例中，含有動態Si-O鍵之交聯聚烯烴可再處理多次。聚合物摻合物之再處理通常由於熱及機械降解而造成其機械特性顯著降低，此伴有分子量、分子量分佈及交聯之變化。經回收塑膠對降解較敏感且再處理之多個循環導致材料失效。當塑膠摻合物由動態共價鍵交聯時，預期交聯之動態性質實現彈性能量之快速應力鬆弛及耗散，且因此使C-C鍵之斷裂及降解降至最低。在所施加之壓力及高溫下，動態鍵經歷交換反應及聚合物鏈連接之重排以藉由釋放應力而適應於此處之外部加熱及壓力。可反覆地再處理藉由動態共價鍵交聯之聚烯烴摻合物而不損失其機械特性。
所揭示之方法可應用於含有PP、PE及PS之消費後或工業後廢料塑膠。在一些實施例中，相較於不經受本發明之交聯製程之彼等聚烯烴，根據本發明製備之交聯的經回收聚烯烴在機械特性方面顯示110%至200%，或至少120%、至少150%或至少180%或約200%增加。在一些實施例中，相較於不經受本發明之交聯製程之彼等聚烯烴，根據本發明製備之交聯的經回收聚烯烴在抗蠕變性方面顯示110%至200%，或至少120%、至少150%或至少180%或約200%增加。在一些實施例中，相較於不經受本發明之交聯製程之彼等聚烯烴，根據本發明製備之交聯的經回收聚烯烴在熔融強度方面顯示110%至200%，或至少120%、至少150%或至少180%或約200%增加。在一些實施例中，相較於不經受本發明之交聯製程之彼等聚烯烴，根據本發明製備之交聯的經回收聚烯烴在尺寸、化學及熱穩定性方面顯示110%至200%，或至少120%、至少150%或至少180%或約200%增加。機械特性之實例包括(但不限於)拉伸強度、拉伸模數、抗衝擊強度、撓曲強度及模數。可藉由化學方法裂解Si-O鍵以將交聯聚烯烴轉化回線性聚合物。
在一實施例中，交聯聚烯烴可與各種形式之強化添加劑，例如滑石、黏土、碳纖維及天然纖維(大麻、皮線(flex)等)、玻璃纖維或其他添加劑(例如阻燃劑、表面改質劑、染料、顏料及脫模劑)組合。強化添加劑之量可為20%至70%，且其他添加劑之量可較佳為＜5%。此類添加、修飾及排列對於熟習此項技術者而言自基礎發明將為顯而易見的。
可由以下條項進一步說明本發明：
條項1：一種聚烯烴組合物，其包含第一組分、第二組分及第三組分，
該第一組分包含選自由以下組成之群的聚合物：一或多種聚乙烯(PE)、一或多種聚丙烯(PP)及一或多種聚苯乙烯(PS)，
該第二組分包含選自由以下組成之群的聚合物：一或多種聚乙烯、一或多種聚丙烯及一或多種聚苯乙烯(PS)，及
該第三組分為共價交聯，
其中該共價交聯連接該第一組分及該第二組分，且該共價交聯係選自由矽氧烷鍵(Si-O-Si)、矽醚鍵(Si-O-C)及其組合組成之群。
條項2：如條項1之聚烯烴組合物，其中由該共價交聯連接之該第一組分及該第二組分中之聚合物的百分比在5%與50%之間，在5%與40%之間，在10%與30%之間或在20%與30%之間。
條項3：如任何前述條項之聚烯烴組合物，其中該第一組分與該第二組分不同，該第一組分為一或多種聚乙烯且該第二組分係選自由一或多種聚丙烯及一或多種聚苯乙烯組成之群。
條項4：如條項1至2中任一項之聚烯烴組合物，其中該第一組分與該第二組分不同，該第一組分為一或多種聚丙烯且該第二組分係選自由一或多種聚乙烯及一或多種聚苯乙烯組成之群。
條項5：如條項1至2中任一項之聚烯烴組合物，其中該第一組分及該第二組分包含選自由以下組成之群的相同類型之聚合物：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚苯乙烯(PS)。
條項6：如任何前述條項之聚烯烴組合物，其中該等矽醚或矽氧烷鍵在該第一組分或該第二組分之相同聚合物鏈內或在不同聚合物鏈之間經歷動態鍵交換反應。
條項7：一種多層薄片，其包含
包含聚乙烯之第一層；
包含聚丙烯之第二層；及
第三層，其中該第三層為包含連接該第一層之該聚乙烯及該第二層之該聚丙烯之共價交聯的黏著層，該共價交聯選自由矽氧烷鍵(Si-O-Si)、矽醚鍵(Si-O-C)及其組合組成之群，
其中該黏著層安置於該第一層與該第二層之間，且與該第一層及該第二層直接接觸。
條項8：如條項7之多層薄片，其中該第一層中之該聚乙烯係選自由以下組成之群：高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、極低密度聚乙烯(VLDPE)及聚乙烯聚烯烴嵌段共聚物，且其中該第二層中之該聚丙烯係選自由以下組成之群：同排聚丙烯(iPP)、抗衝擊改質聚丙烯、聚丙烯纖維及雙軸定向聚丙烯(BOPP)。
條項9：如條項7至8中任一項之多層薄片，其中該黏著層為0.5至10 μm (微米)厚。
條項10：一種用於製備相容化聚烯烴之方法，其包含
a)將聚烯烴與官能化試劑及自由基引發劑混合，使得該聚烯烴在該自由基引發劑之存在下與該官能化試劑反應以形成官能化聚烯烴，及
b)將交聯劑添加至來自步驟(a)之該官能化聚烯烴中，使得該官能化聚烯烴與該交聯劑反應以形成該相容化聚烯烴。
條項11：如條項10之方法，其中該聚烯烴及該官能化試劑係以5:1 (w/w)與200:1 (w/w)之間的比率添加至步驟(a)中之反應中，且其中該官能化聚烯烴及該交聯劑係以5:1 (w/w)與200:1 (w/w)之間的比率添加至步驟(b)中之反應中。
條項12：如條項10至11中任一項之方法，其中該官能化試劑係選自由以下組成之群：三乙氧基乙烯基矽烷(TEVS)、三甲氧基乙烯基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、參(2-甲氧基乙氧基)(乙烯基)矽烷、甲基丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、甲基丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)丙烯酸酯(n = 1-50)、2,4,6,8-四乙烯基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物(Mn = 800-80,000)、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物(Mn = 500-80,000)、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)。
條項13：如條項10至12中任一項之方法，其中該自由基引發劑係選自由以下組成之群：過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化苯甲醯、2,4-過氧化二氯苯甲醯、1,1'-[1,4-伸苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙[2-(1,1-二甲基乙基)過氧化物]、二-三級丁基過氧化物、過氧化三級丁基異丙苯、過氧苯甲酸三級丁酯、過氧化月桂醯、2-過氧化丁酮、2,5-二(三級丁基過氧)-2,5-二甲基-3-己炔、2,5-雙(三級丁基過氧)-2,5-二甲基己烷。
條項14：如條項10至13中任一項之方法，其中該交聯劑係選自由以下組成之群：八甲基環四矽氧烷、雙(七甲基環四矽氧烷)-乙烷、脂族二醇、聚乙烯醇(n = 1-20)、三甲基矽烷氧基封端之聚二甲基矽氧烷(n = 1-20)、烷基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、三甲基矽氧烷封端之甲基氫矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、1,2-雙(三甲氧基矽基)烷烴、雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]胺、雙(3-(甲胺基)丙基)三甲氧基矽烷。
條項15：如條項10至14中任一項之方法，其中該官能化試劑及該交聯劑為相同化學物質且該步驟(a)及該步驟(b)在介於100℃與200℃之間的溫度下同時發生。
條項16：如條項10至15中任一項之方法，其中該官能化試劑及該交聯劑為相同化學物質且該化學物質係選自由矽氧烷及矽醚組成之群，其中該矽醚或該矽氧烷含有兩個或更多個選自由以下組成之群的基團：乙烯基、丙烯酸酯基及甲基丙烯酸酯基。
條項17：如條項10至16中任一項之方法，其中該官能化試劑及該交聯劑為相同化學物質，該化學物質選自由以下組成之群：2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基環四矽氧烷(D4V)、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)丙烯酸酯(n = 1-50)、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物(Mn = 800-80,000)、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物(Mn = 500-80,000)、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)。
條項18：如條項10至17中任一項之方法，其中該等自由基引發劑及該等官能化試劑/交聯劑分散於基於樹脂之聚合物中以形成複數個固體相容劑粒子，且將該複數個固體相容劑粒子添加至固體聚烯烴粒子中以形成混合物，將該混合物加熱至100℃或高於100℃之溫度以形成該相容化聚烯烴。
條項19：如條項10至18中任一項之方法，其中該相容化聚烯烴進一步經受擠出或模製製程以形成相容化聚烯烴之不同固體形式。
條項20：一種組合物，其包含自由基引發劑、官能化試劑及交聯劑。
條項21：如條項20之組合物，其中該自由基引發劑、該官能化試劑及該交聯劑彼此不同。
條項22：如條項20之組合物，其中該官能化試劑及該交聯劑為相同化學物質，該化學物質選自由矽氧烷及矽醚組成之群，其中該矽醚或該矽氧烷含有兩個或更多個選自由以下組成之群的基團：乙烯基、丙烯酸酯基及甲基丙烯酸酯基。
條項23：如條項20至22中任一項之組合物，其中該官能化試劑及該交聯劑為相同化學物質，該化學物質為選自由以下組成之群的成員：2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基環四矽氧烷(D4V)、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)丙烯酸酯(n = 1-50)、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物(Mn = 800-80,000)、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物(Mn = 500-80,000)、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)。
條項24：如條項20至23中任一項之組合物，其中該自由基引發劑係選自由以下組成之群：過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化苯甲醯、2,4-過氧化二氯苯甲醯、1,1'-[1,4-伸苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙[2-(1,1-二甲基乙基)過氧化物]、二-三級丁基過氧化物、過氧化三級丁基異丙苯、過氧苯甲酸三級丁酯、過氧化月桂醯、2-過氧化丁酮、2,5-二(三級丁基過氧)-2,5-二甲基-3-己炔、2,5-雙(三級丁基過氧)-2,5-二甲基己烷，其中該官能化試劑係選自由以下組成之群：三乙氧基乙烯基矽烷、三甲氧基乙烯基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、參(2-甲氧基乙氧基)(乙烯基)矽烷、甲基丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、甲基丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)丙烯酸酯、2,4,6,8-四乙烯基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(經乙烯基封端)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、乙烯基甲基矽氧烷均聚物、聚二甲基矽氧烷、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物，且其中該交聯劑係選自由以下組成之群：八甲基環四矽氧烷、雙(七甲基環四矽氧烷)-乙烷、脂族二醇、聚乙烯醇、三甲基矽烷氧基封端之聚二甲基矽氧烷、烷基封端之聚二甲基矽氧烷、三甲基矽氧烷封端之甲基氫矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、1,2-雙(三甲氧基矽基)烷烴、雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]胺、雙(3-(甲胺基)丙基)三甲氧基矽烷。
條項25：如條項20至24中任一項之組合物，其中該自由基引發劑、該官能化試劑及該交聯劑構成該組合物之活性成分，其中該等活性成分分散於基於樹脂之聚合物中以形成固體粒子。
條項26：如條項25之組合物，其中該基於樹脂之聚合物進一步包含一或多種添加劑，該一或多種添加劑選自由以下組成之群：UV穩定劑、抗靜電劑及助滑劑、防結塊劑、抗衝擊改質劑、處理助劑及熔融強度增強劑。
條項27：如條項25至26中任一項之組合物，其中該等活性成分與該基於樹脂之聚合物之間的重量比大於30%，或大於50%，或大於90%，或大於99%。
條項28：一種藉由將經回收塑膠轉化為如條項1之聚烯烴組合物來再使用塑膠之方法。
條項29：如條項28之方法，其進一步包含藉由使用如條項1之聚烯烴組合物來製造產物。
實例
提供以下實例以說明本發明之特定實施例且表明該等實施例之特徵及優勢，但不意欲限制其範疇。實際上，實例導引一般熟習此項技術者理解及應用本發明之發明性概念。
使用以下材料：高密度聚乙烯，熔融指數12 g/10 min (190℃/2.16 Kg)，Sigma-Aldrich；同排聚丙烯，平均Mw~190,000，平均Mn~50,000，Sigma-Aldrich；聚苯乙烯，平均Mw~192,000，Sigma-Aldrich；乙烯基三乙氧基矽烷(TEVS)，Gelest；過氧化二異丙苯(DCP)，Sigma-Aldrich；2,4,6,8-四乙烯基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷(D4V)，Gelest；乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷，Gelest；CDCl
3，Sigma-Aldrich；四氫呋喃(THF)，不含抑制劑，Fisher。
在Burker-300 Ultrashield NMR儀器上獲得
1H-NMR及
13C-NMR光譜。在Agilent Cary 630 FTIR光譜儀上獲得傅立葉變換紅外(Fourier transform Infrared；FT-IR)光譜。使用JSM-6480LV (LVSEM)在30 kV下記錄掃描電子顯微法影像(SEM)。使用Instron 5965，由單軸拉伸測試評估聚合物之機械特性(拉伸模數、強度及伸長率)。
實例1
方法A (圖4)：將PS研磨成細粒(大小約1 mm)。混合DCP及TEVS (1:10重量比)以形成澄清溶液。將溶液(PS量之10 wt%)與PS粒子混合。將混合物置放於兩塊聚四氟乙烯(PTFE)紙之間且在180℃下以最小壓力熱壓15 min以形成官能化PS。官能化PS可完全溶於THF中且形成無任何明顯不溶性物質之澄清均質溶液。添加二醇(PS量之10 wt%)且在真空下移除所有揮發物。將固體在180℃下以最小壓力熱壓15 min以形成初合成之交聯PS (在圖4B中標記為「初合成」)。將初合成之交聯PS浸沒於THF中且將不溶性物質收集，乾燥且熱壓。初合成之樣品之IR光譜顯示1,6-己二醇吸收峰。在浸沒後獲得之不溶性物質之IR光譜不顯示殘餘1,6-己二醇吸收。樣品(所收集之多個樣品)之IR光譜顯示Si-O吸收峰以及O-H拉伸吸收峰。此等結果證實，若應用適合的反應溫度、壓力及時間，則兩步驟交聯在壓縮模製條件下可為成功的。
實例2
方法B (圖5)：將PS研磨成細粒(大小約1 mm)。混合DCP及D4V (1:10重量比)以形成澄清溶液，其在後續情況下可用作相容劑。將溶液與PS粒子混合。將混合物置放於兩塊PTFE紙之間且在180℃下以最小壓力熱壓15 min以形成交聯PS。添加至PS中之相容劑溶液之量在1.25 wt%至50 wt%之間變化。交聯後之凝膠分率範圍介於5%至50%。將使用50 wt%相容劑製備之交聯PS溶解於CDCl
3中，且分離不溶性溶離份及可溶性溶離份。可溶性溶離份之
1H NMR光譜顯示不存在D4V及存在微量之經分解DCP，指示D4V與PS之成功反應。熱壓前的混合物之
1H NMR光譜顯示D4V及DCP之質子信號。交聯後之PS混合物及不溶性溶離份之IR光譜幾乎相同且顯示PS組分及Si-O拉伸之吸收峰。此等結果證實經由壓縮模製方法將Si-O鍵成功併入至PS中。亦探索較短處理時間，且發現3 min對於此類反應可足夠。
實例3
熱壓(180℃，5秒)商業PE丸粒以形成PE膜。熱壓(180℃，5秒)商業PP丸粒以形成PP膜。混合DCP及D4V (1:10重量比)以形成澄清溶液且用作相容劑。將相容劑溶液滴注至PE及PP膜之表面上。將兩個膜(1:1重量比)與相容劑一起堆疊於兩個膜之間且在180℃下熱壓3 min。作為對照樣品，堆疊兩個PE及PP膜，且在不添加任何相容劑溶液之情況下在180℃下熱壓3 min。藉由相容劑達成PP/PE界面之間的強黏著力。具有相容劑之樣品表現類似於商業PE或PP且伸長超過原始長度之6倍，而不具有相容劑之樣品為脆性的且具有＜0.5%之斷裂伸長率。樣品之橫截面之SEM影像(圖6A、圖6B、圖6C及圖6D)顯示在具有相容劑之情況下製備之樣品具有無縫橫截面，指示良好的界面黏著力。在無相容劑之情況下製備之樣品顯示PP膜與PE膜之間的明顯可見空隙，顯示出不良界面黏著力及不相容性。
實例4
將PE及PP研磨成細粒(粒度約1 mm)。將DCP溶解於D4V中以形成相容劑溶液。將50:50重量比之PP及PE粒子之混合物與相容劑溶液(PE及PP之總量之10 wt%)混合。在180℃下熱壓混合物3 min以形成膜。篩選溫度及加壓時間。170℃持續5 min或180℃持續3 min足以獲得具有良好機械特性之膜。對於各試驗，測試多個樣品，且代表性拉伸曲線展示於圖7中。
實例5
將PE及PP研磨成細粒(粒度約1 mm)。將DCP溶解於D4V中以形成相容劑溶液。將70:30重量比之PE及PP之混合物與相容劑溶液(PE及PP之總量之1 wt%)混合。在180℃下熱壓混合物3 min以形成膜。篩選溫度及加壓時間。對於各試驗，測試多個樣品，且代表性拉伸曲線展示於圖8中。
實例6
將70:30重量比之商業PE及PP丸粒與相容劑混合物混合。對於相容化樣品1及樣品3 (圖9)，藉由將DCP及具有不同分子量的乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷混合來製備相容劑混合物。對於相容化樣品2及樣品4，藉由將DCP及乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷與LDPE載體樹脂(總相容劑混合物之77wt%)混合來製備相容劑混合物。在一些實施例中，由載體樹脂組成之相容劑混合物稱為母料。亦在無相容劑混合物之情況下由70:30重量比之商業HDPE及PP製備對照樣品。出於比較原因，由商業PE及PP製備HDPE及PP樣品。對於相容化樣品1及樣品3，添加1 wt%之相容劑混合物。對於相容化樣品2及樣品4，添加3 wt%之相容劑混合物。所有樣品經由擠出及後續注塑模製製備成具有2 mm之厚度及50 mm之長度的犬骨式形狀。以25 rpm之混合速度及150℃/180℃/180℃之區域溫度擠出材料。在200℃下在40℃之模具溫度下對材料進行後續注塑模製。所有樣品之拉伸應力-應變曲線展示於圖9中。相較於無相容化之對照樣品，觀測到所有相容化樣品之拉伸屈服強度及斷裂伸長率(斷裂應變)兩者之顯著改良。對照樣品(圖6F)及相容化樣品1 (圖6E)之斷裂表面之SEM影像展示於圖6中。非相容化對照樣品顯示斷裂表面上之粒子之銳邊及粗糙形態，指示界面處之不良黏著力及不相容性(圖6F)。相反，具有相容劑之摻合物(例如，圖6E)顯示更均勻的形態，且相之間的區別幾乎不可偵測，指示低界面張力及良好相容性。
圖1A至圖1B展示根據本發明之一實施例的經由聚合物鏈之間的動態鍵交換反應之聚合物融合製程的示意圖。
圖2展示涉及Si-O鍵之可能動態反應。
圖3A展示聚烯烴官能化及交聯之兩種方法(方法A及方法B)的示意圖。圖3B展示官能化試劑、自由基引發劑及交聯劑之代表性結構。
圖4A展示PS、過氧化二異丙苯(DCP)及2,4,6,8-四乙烯基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷(D4V)形成交聯PS的反應。圖4B展示混合物剛好在混合之後及在180℃下加熱20 min之後的核磁共振(NMR)光譜。圖4C展示PS、DCP、D4V及PS在交聯(交聯PS)之後的紅外(IR)光譜及在將交聯PS浸沒於CDCl
3中持續15小時之後的不溶性溶離份。
圖5A展示PS、DCP及三乙氧基乙烯基矽烷(TEVS)形成官能化線性PS及隨後交聯形成交聯PS的反應。圖5B展示官能化PS、1,6-己二醇、初合成(as-synthesized)交聯PS及在將初合成交聯PS浸沒於甲苯中之後獲得之不溶性物質的IR光譜。圖5C展示在熱壓圖5B中所描述之不溶性物質後獲得之三個樣品的IR光譜。
圖6A及圖6C展示在兩個膜之間具有相容劑混合物之實施例的情況下，商業PE及PP主體膜之橫截面的掃描電子顯微法(SEM)影像。圖6B及圖6D展示在兩個膜之間無相容劑混合物之實施例的情況下，商業PE及PP主體膜之橫截面的掃描電子顯微法(SEM)影像。圖6E展示在具有相容劑混合物之實施例的情況下，70:30重量比之商業PE及PP摻合物之斷裂表面的SEM影像。經由雙螺桿擠出製備樣品。圖6F展示在不具有相容劑混合物之實施例的情況下，70:30重量比之商業PE及PP摻合物之斷裂表面的SEM影像。經由雙螺桿擠出製備樣品。
圖7展示在具有及不具有相容劑混合物之實施例的情況下，由50:50重量比之商業PE及PP之混合物製備之聚烯烴膜的應力-應變曲線。亦出於比較原因而展示商業PE及PP膜之應力-應變曲線。所有樣品均經由在具有或不具有相容劑混合物之實施例的情況下熱壓塑膠粒子來製備。
圖8展示在具有及不具有相容劑溶液之實施例的情況下，由70:30重量比之商業PE及PP之混合物製備之聚烯烴膜的應力-應變曲線。亦出於比較原因而展示商業PE及PP膜之應力-應變曲線。所有樣品均經由在具有或不具有相容劑混合物之實施例的情況下熱壓塑膠粒子來製備。
圖9展示在具有(對照樣品)及不具有相容劑混合物之實施例的情況下，由70:30重量比之商業PE及PP之混合物製備之聚烯烴膜的應力-應變曲線。亦出於比較原因而展示商業PE及PP膜之應力-應變曲線。所有樣品均經由在具有或不具有相容劑混合物之實施例的情況下塑膠樹脂之雙螺桿擠出製程來製備。
包括圖式以提供本發明之較佳理解，且不意欲限制範疇，但提供例示性說明。
Claims (29)
- 一種聚烯烴組合物，其包含第一組分、第二組分及第三組分， 該第一組分包含選自由以下組成之群的聚合物：一或多種聚乙烯(PE)、一或多種聚丙烯(PP)及一或多種聚苯乙烯(PS)， 該第二組分包含選自由以下組成之群的聚合物：一或多種聚乙烯、一或多種聚丙烯及一或多種聚苯乙烯(PS)，及 該第三組分為共價交聯， 其中該共價交聯連接該第一組分及該第二組分，且該共價交聯係選自由矽氧烷鍵(Si-O-Si)、矽醚鍵(Si-O-C)及其組合組成之群。
- 如請求項1之聚烯烴組合物，其中由該共價交聯連接之該第一組分及該第二組分中之聚合物的百分比在5%與50%之間。
- 如請求項1之聚烯烴組合物，其中該第一組分與該第二組分不同，該第一組分為一或多種聚乙烯且該第二組分係選自由一或多種聚丙烯及一或多種聚苯乙烯組成之群。
- 如請求項1之聚烯烴組合物，其中該第一組分與該第二組分不同，該第一組分為一或多種聚丙烯且該第二組分係選自由一或多種聚乙烯及一或多種聚苯乙烯組成之群。
- 如請求項1之聚烯烴組合物，其中該第一組分及該第二組分包含選自由以下組成之群的相同類型之聚合物：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚苯乙烯(PS)。
- 如請求項1之聚烯烴組合物，其中該等矽醚或矽氧烷鍵在該第一組分或該第二組分之相同聚合物鏈內或在不同聚合物鏈之間經歷動態鍵交換反應。
- 一種多層薄片，其包含 包含聚乙烯之第一層； 包含聚丙烯之第二層；及 第三層，其中該第三層為包含連接該第一層之該聚乙烯及該第二層之該聚丙烯之共價交聯的黏著層，該共價交聯選自由矽氧烷鍵(Si-O-Si)、矽醚鍵(Si-O-C)及其組合組成之群， 其中該黏著層安置於該第一層與該第二層之間，且與該第一層及該第二層直接接觸。
- 如請求項7之多層薄片，其中該第一層中之該聚乙烯係選自由以下組成之群：高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、極低密度聚乙烯(VLDPE)及聚乙烯聚烯烴嵌段共聚物，且其中該第二層中之該聚丙烯係選自由以下組成之群：同排聚丙烯(iPP)、抗衝擊改質聚丙烯(impact modified polypropylene)、聚丙烯纖維及雙軸定向聚丙烯(BOPP)。
- 如請求項7之多層薄片，其中該黏著層為0.5至10 μm (微米)厚。
- 一種用於製備相容化聚烯烴之方法，其包含 a)將聚烯烴與官能化試劑及自由基引發劑混合，使得該聚烯烴在該自由基引發劑之存在下與該官能化試劑反應以形成官能化聚烯烴，及 b)將交聯劑添加至來自步驟(a)之該官能化聚烯烴中，使得該官能化聚烯烴與該交聯劑反應以形成該相容化聚烯烴。
- 如請求項10之方法，其中該聚烯烴及該官能化試劑係以5:1 (w/w)與200:1 (w/w)之間的比率添加至步驟(a)中之反應中，且其中該官能化聚烯烴及該交聯劑係以5:1 (w/w)與200:1 (w/w)之間的比率添加至步驟(b)中之反應中。
- 如請求項10之方法，其中該官能化試劑係選自由以下組成之群：三乙氧基乙烯基矽烷(TEVS)、三甲氧基乙烯基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、參(2-甲氧基乙氧基)(乙烯基)矽烷、甲基丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、甲基丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)丙烯酸酯(n = 1-50)、2,4,6,8-四乙烯基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物(Mn = 800-80,000)、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物(Mn = 500-80,000)、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)。
- 如請求項10之方法，其中該自由基引發劑係選自由以下組成之群：過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化苯甲醯、2,4-過氧化二氯苯甲醯、1,1'-[1,4-伸苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙[2-(1,1-二甲基乙基)過氧化物]、二-三級丁基過氧化物、過氧化三級丁基異丙苯、過氧苯甲酸三級丁酯、過氧化月桂醯、2-過氧化丁酮、2,5-二(三級丁基過氧)-2,5-二甲基-3-己炔、2,5-雙(三級丁基過氧)-2,5-二甲基己烷。
- 如請求項10之方法，其中該交聯劑係選自由以下組成之群：八甲基環四矽氧烷、雙(七甲基環四矽氧烷)-乙烷、脂族二醇、聚乙烯醇(n = 1-20)、三甲基矽烷氧基封端之聚二甲基矽氧烷(n = 1-20)、烷基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、三甲基矽氧烷封端之甲基氫矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、1,2-雙(三甲氧基矽基)烷烴、雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]胺、雙(3-(甲胺基)丙基)三甲氧基矽烷。
- 如請求項10之方法，其中該官能化試劑及該交聯劑為相同化學物質且該步驟(a)及該步驟(b)在介於100℃與230℃之間的溫度下同時發生。
- 如請求項15之方法，其中該官能化試劑及該交聯劑為相同化學物質且該化學物質係選自由矽氧烷及矽醚組成之群，其中該矽醚或該矽氧烷含有兩個或更多個選自由以下組成之群的基團：乙烯基、丙烯酸酯基及甲基丙烯酸酯基。
- 如請求項15之方法，其中該官能化試劑及該交聯劑為相同化學物質，該化學物質選自由以下組成之群：2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基環四矽氧烷(D4V)、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)丙烯酸酯(n = 1-50)、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物(Mn = 800-80,000)、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物(Mn = 500-80,000)、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)。
- 如請求項16之方法，其中該等自由基引發劑及該等官能化試劑/交聯劑分散於基於樹脂之聚合物中以形成複數個固體相容劑粒子，且將該複數個固體相容劑粒子添加至固體聚烯烴粒子中以形成混合物，將該混合物加熱至100℃或高於100℃之溫度以形成該相容化聚烯烴。
- 如請求項18之方法，其中該相容化聚烯烴進一步經受擠出或模製製程以形成相容化聚烯烴之不同固體形式。
- 一種組合物，其包含自由基引發劑、官能化試劑及交聯劑。
- 如請求項20之組合物，其中該自由基引發劑、該官能化試劑及該交聯劑彼此不同。
- 如請求項20之組合物，其中該官能化試劑及該交聯劑為相同化學物質，該化學物質選自由矽氧烷及矽醚組成之群，其中該矽醚或該矽氧烷含有兩個或更多個選自由以下組成之群的基團：乙烯基、丙烯酸酯基及甲基丙烯酸酯基。
- 如請求項20之組合物，其中該官能化試劑及該交聯劑為相同化學物質，該化學物質為選自由以下組成之群的成員：2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基環四矽氧烷(D4V)、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(n = 1-50)、聚(乙二醇)丙烯酸酯(n = 1-50)、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物(Mn = 800-80,000)、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基封端之二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、乙烯基甲基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、聚二甲基矽氧烷(Mn = 150-80,000)、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷(Mn = 500-80,000)、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物(Mn = 500-80,000)、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(Mn = 500-80,000)。
- 如請求項20之組合物，其中該自由基引發劑係選自由以下組成之群：過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化苯甲醯、2,4-過氧化二氯苯甲醯、1,1'-[1,4-伸苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙[2-(1,1-二甲基乙基)過氧化物]、二-三級丁基過氧化物、過氧化三級丁基異丙苯、過氧苯甲酸三級丁酯、過氧化月桂醯、2-過氧化丁酮、2,5-二(三級丁基過氧)-2,5-二甲基-3-己炔、2,5-雙(三級丁基過氧)-2,5-二甲基己烷， 其中該官能化試劑係選自由以下組成之群：三乙氧基乙烯基矽烷、三甲氧基乙烯基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、參(2-甲氧基乙氧基)(乙烯基)矽烷、甲基丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三甲氧基矽基)烷基酯、甲基丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、丙烯酸3-(三乙氧基矽基)烷基酯、聚(乙二醇)矽醚二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)矽醚二丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)丙烯酸酯、2,4,6,8-四乙烯基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷、乙烯基封端之聚二甲基矽氧烷、乙烯基封端之二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、乙烯基封端之聚苯甲基矽氧烷、乙烯基苯甲基封端之乙烯基苯基矽氧烷-苯甲基矽氧烷共聚物、乙烯基封端之三氟丙基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、二乙基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物(經乙烯基封端)、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、乙烯基甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、乙烯基甲基矽氧烷均聚物、聚二甲基矽氧烷、雙(二乙烯基)封端之乙烯基烷氧基矽氧烷均聚物、甲基丙烯醯氧基丙基封端之聚二甲基矽氧烷、甲基丙烯醯氧基丙基封端之分支鏈聚二甲基矽氧烷、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)封端之聚二甲基矽氧烷、丙烯醯氧基封端之環氧乙烷-二甲基矽氧烷-環氧乙烷ABA嵌段共聚物、(甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、(丙烯醯氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基丙基)甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物，及 其中該交聯劑係選自由以下組成之群：八甲基環四矽氧烷、雙(七甲基環四矽氧烷)-乙烷、脂族二醇、聚乙烯醇、三甲基矽烷氧基封端之聚二甲基矽氧烷、烷基封端之聚二甲基矽氧烷、三甲基矽氧烷封端之甲基氫矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物、1,2-雙(三甲氧基矽基)烷烴、雙[3-(三甲氧基矽基)丙基]胺、雙(3-(甲胺基)丙基)三甲氧基矽烷。
- 如請求項20之組合物，其中該自由基引發劑、該官能化試劑及該交聯劑構成該組合物之活性成分，其中該等活性成分分散於基於樹脂之聚合物中以形成固體粒子。
- 如請求項25之組合物，其中該基於樹脂之聚合物進一步包含一或多種添加劑，該一或多種添加劑選自由以下組成之群：UV穩定劑、抗靜電劑及助滑劑、防結塊劑、抗衝擊改質劑、處理助劑及熔融強度增強劑。
- 如請求項25之組合物，其中該等活性成分與該基於樹脂之聚合物之間的重量比大於30%，或大於50%，或大於90%，或大於99%。
- 一種藉由將經回收塑膠轉化為如請求項1之聚烯烴組合物來再使用塑膠之方法。
- 如請求項28之方法，其進一步包含藉由使用如請求項1之聚烯烴組合物來製造產物。
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