包括氢化嵌段共聚物的组合物和它的最终应用的制作方法

文档序号:3690237阅读:874来源:国知局
专利名称:包括氢化嵌段共聚物的组合物和它的最终应用的制作方法
技术领域
本发明涉及氢化嵌段共聚物的组合物。
乙烯基芳族和共轭二烯的部分氢化嵌段共聚物如氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物在本领域中是众所周知的。US-A-3,333,024;US-A-3,431,323;US-A-3,598,886;US-A-5,352,744;US-A-3,644,588和EP-505,110公开了各种氢化嵌段共聚物。部分氢化是指嵌段共聚物的二烯部分氢化,芳族部分没有氢化,或者90%或90%以下的芳族部分氢化。虽然这些部分氢化的共聚物已经在各种应用中试验,但它们具有一个或多个缺点,包括低耐热性,不良的物理性能,低劣的加工性能和低劣的光稳定性。通过增加嵌段共聚物的芳族环的氢化,已经做了尝试来改正这些缺点。然而,聚合物科学家们坚持主张,完全氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物在升高的温度下没有有效的性能,即使仅轻度升高。Thermoplastic Elastomer,第二版,1996,304页,8-12行中阐述“因此,聚苯乙烯保留了对任何无定形烃嵌段共聚物的选择”。这最后的事实清楚地得到了证明,在完全氢化的VCH-EB-VCH的情况下。相互作用参数是如此被氢化所严重降低,以致在仅轻度升高的温度下,聚合物失去了所有的强度,似乎在普通熔融温度下被均化混合。
特别是,氢化二嵌段共聚物趋向于具有低的粘度和熔体强度,使得它们很难加工。二嵌段还具有其它缺点,归因于它们低劣的拉伸性能。因为相同的原因,它们不能用于制备柔性材料,而从氢化二嵌段制备的刚性材料趋向于是易碎的。
部分氢化嵌段共聚物与其它聚合物的共混物也是已知的。例如,如在EP-0726291中公开的那样,已经尝试了环状烯烃(共)聚合物的共混物,其中环状烯烃(共)聚合物与乙烯基芳族化合物/共轭二烯嵌段共聚物或它们的氢化形式共混。环状烯烃(共)聚合物(COC)已知具有优异的热变形温度,UV无定形和加工性能。然而,这些共聚物具有低劣的抗冲性能。COC与部分氢化嵌段共聚物的共混物仍然具有物理性能的不平衡性,由于在嵌段共聚物内没有芳族部分的氢化。
因此,对具有充足的粘度和熔体强度以有利于加工性能,能够用于弹性体应用和具有物理性能的理想平衡的完全或基本上氢化的嵌段共聚物存在着需求。
另外,乙烯基芳族和共轭二烯单体的透明、基本或完全氢化的嵌段共聚物,以及它们的聚合物共混物的使用仍然是理想的,其中共聚物可通过普通制造工艺加工,以及在标准和升高的温度下具有有用的物理性能。
本发明的一个方面针对包括完全或基本上氢化的嵌段共聚物的组合物和它们的各种最终用途方面的应用。氢化嵌段共聚物是柔性氢化嵌段共聚物,它包括氢化聚合的乙烯基芳族单体的至少两个不同的嵌段,这里称为氢化乙烯基芳族聚合物嵌段,和氢化聚合的共轭二烯单体的至少一个嵌段,这里称为氢化共轭二烯聚合物嵌段,其中柔性完全或基本上氢化的共聚物特征在于a)氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族聚合物嵌段的重量比大于40∶60;b)30,000-150,000的总数均分子量(Mnt),其中各氢化乙烯基芳族聚合物嵌段(A)具有5,000-45,000的Mna,和各氢化共轭二烯聚合物嵌段(B)具有12,000-110,000的Mnb;和c)氢化水平,它使得各氢化乙烯基芳族聚合物嵌段具有大于90%的氢化水平和各氢化共轭二烯聚合物嵌段具有大于95%的氢化水平。
包括具有这些Mn和氢化特征的氢化嵌段共聚物的组合物对可见光波长范围内的光是透明的,理想地适合用于普通生产和制造工艺,同时在标准和升高的温度下拥有性能的优异平衡。已经发现,包括具有高氢化水平和Mn限制的氢化共聚物的组合物具有优越的性能和加工性能特性,与现有技术的氢化共聚物组合物相比。高玻璃化转变温度、低吸水性和优异的熔体加工性能的结合使得这些聚合物和它们的共混物成为许多应用包括加工制品、热成形制品、挤出制品、注塑制品、纤维和薄膜的理想候选。
附图的描述

图1是发明实施例2、3和4以及对比实施例1、5和6的百分数固定应变对百分数伸长率的曲线。
图2是发明实施例4以及对比实施例1、和5-8的百分数固定应变对百分数伸长率的曲线。
图3是发明实施例3以及对比实施例1、5-6和9的百分数固定应变对百分数伸长率的曲线。
本发明的一个方面是针对柔性氢化嵌段共聚物的应用。氢化嵌段共聚物通过氢化由至少一种乙烯基芳族单体和至少一种共轭二烯单体生产的嵌段共聚物制备。
乙烯基芳族单体一般是以下结构式的单体 其中R’是氢或烷基,Ar是苯基,卤代苯基,烷基苯基,烷基卤代苯基,萘基,吡啶基,或蒽基,其中任一烷基含有1-6个碳原子,它可以是用官能团如卤素、硝基、氨基、羟基、氰基、羰基和羧基单或多取代的。更优选的是Ar是苯基或烷基苯基,其中苯基是最优选的。典型的乙烯基芳族单体包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯,乙烯基甲苯的所有异构体,尤其对乙烯基甲苯,乙基苯乙烯的所有异构体,丙基苯乙烯,丁基苯乙烯,乙烯基联苯,乙烯基萘,乙烯基蒽等,以及它们的混合物。嵌段共聚物能够含有一个以上特定的聚合乙烯基芳族单体。换句话说,嵌段共聚物能够含有聚苯乙烯嵌段和聚-α-甲基苯乙烯嵌段。氢化乙烯基芳族嵌段还可以是共聚物,其中氢化乙烯基芳族部分是共聚物的至少50wt%。
共轭二烯单体可以是具有2个共轭双键的任何单体。这种单体包括例如1,3-丁二烯,2-甲基-1,3-丁二烯,2-甲基-1,3-戊二烯,异戊二烯和类似的化合物,以及它们的混合物。嵌段共聚物能够含有一个以上特定的聚合共轭二烯单体。换句话说,嵌段共聚物能够含有聚丁二烯嵌段和聚异戊二烯嵌段。
共轭二烯聚合物嵌段能够从在氢化方法之后保持无定形的材料制备,或从在氢化之后能够结晶的物质制备。氢化聚异戊二烯嵌段保持无定形的,而氢化聚丁二烯嵌段可以是无定形的或可结晶的,取决于它们的结构。聚丁二烯可以含有1,2-构型,它氢化后得到1-丁烯重复单元的等同物,或1,4-构型,它氢化后得到乙烯重复单元的等同物。具有至少大约40wt%的1,2-丁二烯含量(基于聚丁二烯嵌段的重量)的聚丁二烯嵌段在氢化时提供了具有低玻璃化转变温度的基本无定形嵌段。具有低于大约40wt%的1,2-丁二烯含量的聚丁二烯嵌段(基于聚丁二烯嵌段)在氢化时提供了结晶嵌段。取决于聚合物的最终应用,理想的是,引入结晶嵌段(以改进耐溶剂性),或者无定形、更柔顺(compliant)的嵌段。在一些应用中,嵌段共聚物能够含有一个以上共轭二烯聚合物嵌段,如聚丁二烯嵌段和聚异戊二烯嵌段。共轭二烯聚合物嵌段还可以是共轭二烯的共聚物,其中共聚物的共轭二烯部分是共聚物的至少50wt%。共轭二烯聚合物嵌段还可以是一个以上共轭二烯的共聚物,如丁二烯和异戊二烯的共聚物。
其它聚合物嵌段还可以包括在本发明的氢化嵌段共聚物中。
嵌段这里定义为共聚物的聚合片段,它表现了与共聚物的结构和组成不同聚合片段的微相分离。微相分离是由于在嵌段共聚物内聚合片段的不相容性引起的。嵌段片段的分离能够通过不同的玻璃化转变温度的存在来检测。在“Block Copolymers-Designer Soft Materials”,PHYSICS TODAY,February,1999,pages32-28中广泛论述了微相分离和嵌段共聚物。
柔性氢化嵌段共聚物被定义为氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族聚合物嵌段的重量比高于40∶60;一般高于40∶60到95∶5,优选45∶55到90∶10,更优选50∶50到85∶15,和最优选60∶40到80∶20,基于氢化共轭二烯和氢化乙烯基芳族聚合物嵌段的总重量。氢化乙烯基芳族聚合物嵌段和氢化共轭二烯聚合物嵌段的总重量一般是氢化共聚物总重量的至少80wt%,优选至少90wt%,和更优选至少95wt%。
在本发明中使用的柔性氢化嵌段共聚物通过嵌段共聚物的氢化生产,该共聚物包括三嵌段,多嵌段,组成递变嵌段,和星形嵌段共聚物如SBS,SBSBS,SIS,SISIS和SISBS(其中S是聚苯乙烯,B是聚丁二烯和I是聚异戊二烯)。在各端部,嵌段共聚物含有由乙烯基芳族聚合物嵌段组成的至少一个三嵌段片段。然而,嵌段共聚物可以含有任何数目的其它嵌段,其中这些嵌段可以在任何位置连接于三嵌段聚合物骨架。因此,线性嵌段包括例如SBS,SBSB,SBSBS和SBSBSB。共聚物还可以是支化的,其中聚合物链在沿着共聚物骨架上的任何位置连接。另外,还能够使用任何前述嵌段共聚物的共混物以及嵌段共聚物与它们的氢化均聚物对应物的共混物。换句话说,氢化SBS嵌段共聚物能够与氢化SBSBS嵌段共聚物和/或氢化聚苯乙烯均聚物共混。这里应该注意的是,在嵌段共聚物的生产中,能够生产小量的二嵌段共聚物。
用于本发明中的柔性氢化嵌段共聚物的总数均分子量(Mnt)一般是从30,000,优选从45,000,更优选从55,000和最优选从60,000到150,000,一般到140,000,通常到135,000,优选到130,000,更优选到125,000,和最优选到120,000。在通篇说明书中提到的Mn使用凝胶渗透色谱法(GPC)测定。氢化嵌段共聚物的分子量和所获性能取决于各氢化聚合物嵌段的分子量。
应该注意的是,在低于氢化乙烯基芳族聚合物的缠结分子量的氢化乙烯基芳族聚合物分子量下获得了良好的性能。聚合物的缠结分子量与既定聚合物由于链缠结而显示熔体粘度急剧增加所需的链长度相关。已经测量了许多普通聚合物的缠结分子量,并在Macromolecules,1994,Volume27,page4639中报道。通常发现,玻璃状聚合物的强度和韧性的最大值在大约10倍缠结分子量下获得(例如参见,StyrenePolymers in the Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,2ndedition,Volume16,pages62-71,1989)。氢化聚苯乙烯(聚乙烯基环己烷)的缠结分子量是大约38,000。我们已经测定,在0.2-1.2倍氢化乙烯基芳族聚合物的缠结分子量的氢化乙烯基芳族聚合物嵌段分子量(Mn)下,能够获得性能和加工性能的最佳平衡。
柔性氢化嵌段共聚物一般具有从6,000,优选从9,000,更优选从11,000,和最优选从12,000到45,000,优选到35,000,更优选到25,000和最优选到20,000的氢化乙烯基芳族聚合物嵌段Mna。氢化二烯聚合物嵌段一般具有从12,000,优选从27,000,更优选从33,000和最优选从36,000到110,000,优选到100,000,更优选到90,000和最优选到80,000的Mnb。
重要的是应注意,用于本发明的柔性氢化嵌段共聚物的各单独嵌段能够具有它本身不同的Mn。换句话说,例如,在氢化嵌段共聚物内的两个氢化乙烯基芳族聚合物嵌段可以各自具有不同的Mn。
制备嵌段共聚物的方法在本领域中是众所周知的。一般,嵌段共聚物通过阴离子聚合物来制备,它的实例在Anionic PolymerizationPrinciples and Practical Applications,H.L.Hsieh and R.P.Quik,Marcel Dekker,New York,1996中列举。在一个实施方案中,嵌段共聚物通过按序单体加成到阴碳离子引发剂如仲丁基锂或正丁基锂中来制备。在另一个实施方案中,共聚物通过用二价偶联剂如1,2-二溴乙烷、二氯二甲基硅烷、或苯甲酸苯酯偶联三嵌段材料来制备。在该实施方案中,短链(低于10单体重复单元)的共轭二烯聚合物能够与乙烯基芳族聚合物偶联端反应以有利于偶联反应。乙烯基芳族聚合物嵌段一般很难偶联,因此,本工艺通常用于获得乙烯基芳族聚合物末端的偶联。短链的二烯聚合物不构成不同的嵌段,因为没有获得微相分离。在Hsieh and Quirk,Chapter 12,pgs.307-331中论述了已经证实用于阴离子聚合的偶联剂和策略。在另一个实施方案中,二官能阴离子引发剂用于从嵌段体系的中心引发聚合,其中随后的单体添加物同样地加成到生长的聚合物链的两端。这种二官能引发剂的实例是用有机锂化合物处理的1,3-双(1-苯基乙烯基)苯,如在US-A-4,200,718和US-A-4,196,154中描述的那些。
在嵌段共聚物的制备之后,共聚物被氢化,以便在共聚物的共轭二烯聚合物嵌段和乙烯基芳族聚合物嵌段片段中除去不饱和位点。能够使用任何氢化方法,这些方法一般包括使用在无机基质上承载的金属催化剂,如在BaSO4上的Pd(US-A-5,352,744)和在硅藻土上的Ni(US-A-3,333,024)。另外,能够使用可溶性、均相催化剂如从2-乙基己酸的过渡金属盐和烷基锂的结合物制备的那些来完全充填(fullysaturate)嵌段共聚物,如在Die Makromolekulare Chemie,Volume160,pp.291,1972中描述的那样。共聚物氢化还能够通过使用氢和多相催化剂如在US-A-5,352,744,US-A-5,612,422和US-A-5,645,253中描述的那些。这里描述的催化剂是由在多孔硅石基质上承载的金属微晶组成的多相催化剂。尤其可用于聚合物氢化的硅石载体上的催化剂的实例是具有至少10m2/g的表面积的硅石,应使得它含有直径在3000和6000埃之间的孔来合成。该硅石然后用能够催化聚合物氢化的金属如镍、钴、铑、钌、钯、铂、其它VIII族金属、它们的结合物或合金浸渍。还能够使用平均孔径在500-3,000埃范围内的其它多相催化剂。
供选择的是,氢化能够在混合氢化催化剂的存在下进行,特征在于它包括至少两种组分的混合物。第一组分包括将增加氢化速度的任何金属,包括镍、钴、铑、钌、钯、铂、其它VIII族金属或它们的结合物。优选使用铑和/或钯。在混合氢化催化剂中使用的第二组分包括助催化剂,它抑制VIII族金属在接触极性物质时的去活化,这里被称为抗失活组分。这种组分优选包括铼、钼、钨、钽或铌或它们的混合物。
抗失活组分在混合催化剂中的量至少是当接触在聚合物组合物内的极性杂质时显著抑制VIII族金属组分的失活的量,这里称之为失活抑制量。VIII族金属的失活通过氢化反应速度的显著下降来证明。这在混合氢化催化剂和仅含有VIII族金属组分在极性杂质的存在下在相同的条件下的比较得到例证,其中仅含有VIII族金属组分的催化剂表现了低于用混合氢化催化剂获得的速度的75%的氢化反应速度。
优选的是,抗失活组分的量应使得VIII族金属组分与抗失活组分的比率是0.5∶1到10∶1,更优选1∶1到7∶1,和最优选1∶1到5∶1。
混合催化剂能够单独由各组分组成,但优选催化剂另外包括各组分沉积在其上的载体。在一个实施方案中,金属沉积在载体,如硅石、氧化铝或碳上。在更特定的实施方案中,使用具有窄孔径分布和表面积大于10平方米/克(m2/g)的硅石载体。
按照ASTM D-4284-83的程序通过汞孔隙率测定法,能够获得载体的孔径分布、孔体积和平均孔径。
孔径分布典型使用汞孔隙率测定法测量。然而,该方法仅足以用于测量大于60埃的孔。因此,其它方法必须用于测量低于60埃的孔。一种这样的方法是根据ASTM D-4641-87的氮气吸收法,用于低于大约600埃的孔径。因此,狭窄的孔径分布被定义为一种要求,其中孔体积的至少98%通过具有高于300埃的孔径的孔来定义,和通过用于低于300埃的孔的氮气吸收法测量的孔体积低于用汞孔隙率测量法测量的总孔体积的2%。
表面积能够根据ASTM D-3663-84来测量。表面积一般是在10和100m2/g之间,优选在15和90m2/g之间,最优选在50和85m2/g之间。
混合催化剂载体的所需的平均孔径取决于所要氢化的聚合物和它的分子量(Mn)。优选使用具有较高平均孔径的载体用于具有较高分子量的聚合物的氢化,以获得所需量的氢化。对于高分子量聚合物(例如Mn>200,000),典型的所需表面积能够从15到25m2/g变化,和所需平均孔径从3,000到4,000埃变化。对于较低分子量聚合物(例如Mn<100,000),典型所需表面积能够从45到85m2/g变化,所需平均孔径从300到700埃变化。
硅石载体是优选的,并能够通过将硅酸钾与凝胶化剂如甲酰胺在水中混合、聚合和沥干来制备,如在US-A-4,112,032中例举的那样。该硅石然后如在Iler,R.K.,The Chemistry of Silica,John Wiley andSons,1979,pp.539-544中那样进行水热煅烧,它一般包括加热硅石,同时在600℃到850℃的温度下让用水饱和的气体在硅石上经过大约2小时或2小时以上。水热煅烧导致了孔径分布的狭窄以及增加了平均孔径。另外,载体能够公开在Iler,R.K.,The Chemistry of Silica,John Wiley and Sons,1979,pp.510-581中公开的方法来制备。
硅石载体上的催化剂能够使用在US-A-5,110,779中描述的方法来制备。通过汽相沉积,水或非水浸渍随后煅烧,升华或任何其它普通方法,如在Studies in Surface and Catalysis,“Successful Designof Catalysts”V.44,pg.146-158,1989和Applied HeterogeneousCatalysis pgs.75-123,Institute Francais du PetrolePublications,1987中举例的那些方法,适宜的金属、金属组分、含金属的化合物或它们的混合物能够沉积在载体上。在浸渍方法中,含适宜金属的化合物可以是含如前面所述金属的任何化合物,它将产生耐失活的可用的氢化催化剂。这些化合物可以是盐、配位配合物、有机金属化合物或共价配合物。
一般,混合载体上的催化剂的总金属含量是从0.1到10wt%,基于硅石载体上催化剂的总重量。优选的量是2-8wt%,更优选0.5-5wt%,基于总金属催化剂重量。
还能够使用助催化剂,如含碱、碱土金属或镧系元素的化合物帮助金属组分分散到硅石载体上或在反应的过程中稳定化,虽然它们的使用不是优选的。
用于氢化方法的混合载体上的催化剂的量比在普通不饱和聚合物氢化反应中要求的量小得多,由于氢化催化剂的高反应性。一般,使用低于1克的载体上的催化剂/克不饱和聚合物的量,其中低于0.1克是优选的,和低于0.05克是更优选的。所使用的载体上催化剂的量取决于方法的类型,是否它是连续的、半连续的或间歇的,和工艺条件,如温度,压力和反应时间,其中典型反应时间可用从5分钟到5小时变化。连续操作能够一般每200,000份或200,000份以上不饱和聚合物含有1重量份的载体上催化剂,因为在连续操作的过程中载体上的催化剂重新使用许多次。典型间歇方法能够使用1重量份载体上的催化剂/5,000份不饱和聚合物。较高的温度和压力也使得能够使用较小量的载体上催化剂。
氢化反应能够在没有溶剂的情况下进行,但优选在烃溶剂中进行,其中聚合物是可溶性的和不会阻碍氢化反应。优选的是,溶剂饱和溶剂如环己烷,甲基环己烷,乙基环己烷,环辛烷,环庚烷,十二烷,二噁烷,二甘醇二甲基醚,四氢呋喃,异戊烷,十氢化萘或它们的混合物,其中环己烷是最优选的。
典型氢化温度是从40℃,优选从100℃,更优选从110℃,和最优选从120℃到250℃,优选到200℃,更优选到180℃,和最优选到170℃。
氢化反应的压力不是关键的,虽然氢化速度随压力增加而增加。典型压力是从大气压到70Mpa内变化,其中0.7-10.3Mpa是优选的。
反应容器用惰性气体吹扫以从反应区中除去氧。惰性气体包括但不限于氮、氦、和氢气,其中氮是优选的。
氢化剂可以是有效氢化不饱和聚合物的任何产氢化合物。氢化剂包括但不限于氢气,肼和氢硼化钠。在优选的实施方案中,氢化剂是氢气。
用于本发明的氢化柔性嵌段共聚物也被定义为被基本上或完全氢化,其中嵌段共聚物的芳族环的至少90%被氢化,可用称之为基本氢化的柔性嵌段共聚物。氢化水平优选高于共轭二烯聚合物嵌段的95%和高于乙烯基芳族聚合物嵌段片段的90%,更优选高于共轭二烯聚合物嵌段的99%和高于乙烯基芳族聚合物嵌段片段的95%,甚至更优选高于共轭二烯聚合物嵌段的99.5%和高于乙烯基芳族聚合物嵌段片段的98%,和最优选高于共轭二烯聚合物嵌段的99.9%和乙烯基芳族聚合物嵌段片段的99.5%。术语“氢化水平”是指在氢化时变成饱和的最初不饱和键的百分数。在氢化乙烯基芳族聚合物中氢化的水平使用UV-VIS分光光度法测定,而在氢化二烯聚合物中氢化的水平使用质子NMR测定。
阴离子聚合嵌段共聚物一般微相分离成清楚的形态,其中几何形态尺寸一般是具有在5-50纳米范围内的大小。典型形态包括一种氢化聚合物的连续基质相与分散在基质内的清楚的球形、圆柱形或螺旋形的次要相氢化聚合物嵌段,以及片状共连续(cocontinuous)相,其中两种氢化聚合物嵌段是在彼此散布的连续相中。这些不同的形态产生了不同的物理性能。其中氢化共轭二烯聚合物嵌段是连续的氢化嵌段共聚物一般是弹性体、高回弹性材料。相反,其中氢化乙烯基芳族聚合物嵌段片段是连续相的材料一般是刚性、韧性塑料。其中两种氢化聚合物嵌段是共连续的的氢化嵌段共聚物趋向于具有中间性能。
在一个实施方案中,组合物包括氢化嵌段共聚物该共聚物包括低于80wt%的氢化乙烯基芳族聚合物嵌段,基于氢化嵌段共聚物的总重量,和具有高于90%的芳族氢化水平。
在另一个实施方案中,组合物包括乙烯基芳族化合物和共轭二烯的氢化嵌段共聚物,其中嵌段共聚物是五嵌段共聚物,包括氢化乙烯基芳族聚合物的3个嵌段和共轭二烯聚合物的两个嵌段。氢化五嵌段共聚物包括低于80wt%的氢化乙烯基芳族聚合物嵌段,基于氢化嵌段共聚物的总重量,和具有高于90%的芳族氢化水平。
本发明的另一个方面涉及柔性氢化嵌段共聚物的聚合物共混物。
包括柔性氢化嵌段共聚物的组合物可用另外包括至少一种其它天然或合成聚合物。适合的聚合材料包括但不限于氢化乙烯基芳族均聚物,其它氢化嵌段共聚物,包括氢化苯乙烯/丁二烯或苯乙烯/异戊二烯嵌段共聚物,热塑性聚氨酯,聚碳酸酯(PC),聚酰胺,聚醚,聚氯乙烯聚合物,聚偏二氯乙烯聚合物,聚酯,含有乳酸残基的聚合物,部分或非氢化嵌段共聚物,热塑塑料如苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物,聚苯乙烯(包括高抗冲聚苯乙烯),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物,苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN),ABS/PC组合物,聚对苯二甲酸乙二醇酯,环氧树脂,乙烯乙烯基醇共聚物,乙烯丙烯酸共聚物,聚烯烃一氧化碳共聚体,氯化聚乙烯,环状烯烃共聚物(COC),烯烃共聚物(尤其聚乙烯共聚物如乙烯-苯乙烯共聚体)和均聚物(例如,使用普通多相催化剂制备的那些)。实例包括通过US-A-4,076,698的方法制备的聚合物。
在一个实施方案中,组合物另外包括聚烯烃弹性体或塑性体,尤其使用单位点催化剂体系制备的聚烯烃弹性体或塑性体(例如均匀支化乙烯聚合物,如基本上线性的乙烯共聚体或均匀支化的线性乙烯共聚体)。
一般,适合的聚烯烃包括例如聚乙烯(乙烯均聚物),乙烯/α-烯烃共聚体,α-烯烃均聚物,如聚丙烯(丙烯均聚物),α-烯烃共聚体,如聚丙烯和具有至少4个碳原子的α-烯烃的共聚体。
代表性聚烯烃例如包括,但不限于基本上线性的乙烯聚合物,均匀支化的线性乙烯聚合物,不均匀支化的线性乙烯(包括线性低密度聚乙烯(LLDPE),超或极低密度聚乙烯(ULDPE或VLDPE),中等密度聚乙烯(MDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)),高压低密度聚乙烯(LDPE),乙烯/丙烯酸(EAA)共聚物,乙烯/甲基丙烯酸(EMAA)共聚物,乙烯/丙烯酸(EAA)离聚物,乙烯/甲基丙烯酸(EMAA)离聚物,乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物,乙烯/乙烯基醇(EVOH)共聚物,聚丙烯均聚物和共聚物,乙烯/丙烯聚合物,乙烯/苯乙烯共聚体,接枝改性的聚合物(例如,马来酸酐接枝的聚乙烯如LLDPE-g-MAH),乙烯丙烯酸酯共聚物(例如,乙烯/乙酸乙酯(EEA)共聚物,乙烯/乙酸甲酯(EMA),和乙烯/甲基丙烯酸甲酯(EMMA)共聚物),聚丁烯(PB),乙烯一氧化碳共聚体(例如,乙烯/一氧化碳(ECO)共聚物,乙烯/丙烯酸/一氧化碳(EAACO)三聚物,乙烯/甲基丙烯酸/一氧化碳(EMAACO)三聚物,乙烯/乙酸乙烯酯/一氧化碳(EVACO)三聚物)和苯乙烯/一氧化碳(SCO),氯化聚乙烯和它们的混合物。
乙烯/苯乙烯共聚体通过聚合i)乙烯或者一种或多种α-烯烃单体和ii)一种或多种乙烯基或亚乙烯基芳族单体和/或一种或多种位阻脂族或环脂族乙烯基或亚乙烯基单体,和任选iii)其它可聚合的烯属不饱和单体。
乙烯/苯乙烯共聚体可以是基本上无规、假无规、无规、交替、二单元组、三单元组、四单元组或它们的任何的结合物。即,共聚体产物能够易变地引入和任选易变地排序。优选的乙烯/苯乙烯共聚体是基本上无规乙烯/苯乙烯共聚体。
这里使用的术语“可变地引入”是指使用至少两种催化剂体系生产的乙烯/苯乙烯共聚体,其中在共聚过程中,催化剂体系是在不同的引入或反应率下操作。例如,可变引入具有36wt%的总苯乙烯含量的共聚体产物,其中一种催化剂体系引入22wt%苯乙烯和另一种催化剂体系引入48wt%苯乙烯,在两种催化剂体系之间分配(split)的生产量是47/53wt%。
“假无规”乙烯/苯乙烯共聚体描述在US-A-5,703,187中。
“无规”共聚体是那些共聚体,其中单体单元被引入到链上,在那里能够存在次序的各种结合,包括其中脂族α-烯烃单体(A)或受阻亚乙烯基单体(B)或二者能够以彼此邻接方式重复的嵌段模式(blockiness)。
“交替”乙烯/苯乙烯共聚体是那些共聚体,其中脂族α-烯烃单体(A)和受阻亚乙烯基单体(B)以无规立构或有规立构结构(如全同立构或间同立构)或以通式(AB)n的结合形式以重复交替的顺序出现在聚合物链上,其中n是1-4000的整数。这里关于乙烯/苯乙烯共聚体所使用的术语“基本上无规”通常指共聚体单体的分布能够伯努力统计模型或通过一级或二级Markovian统计模型来描述,如由J.C.Randall在POLYMER SEQUENCE DETERMINATION,Carbon-13 NMRMethod,Academic Press New York,1977,pp.71-78中描述的那样。在多于3个单元的乙烯基或亚乙烯基芳族单体的嵌段中,基本上无规共聚体不含有超过15mol%的乙烯基或亚乙烯基芳族单体总量。
优选的是,基本上无规共聚体不以高度(高于50mol%)的全同立构规整度或间同立构规整度为特征。这意味着,在基本上无规共聚体的C13NMR谱中,对应于表示内消旋二单元组序列或外消旋二单元组序列的主链亚甲基和次甲基碳的峰面积,应该不超过主链亚甲基和次甲基碳的总峰面积的75%。后续使用的术语“基本上无规共聚体”意思是从上述单体生产的基本上无规共聚体。
可用于制备基本上无规乙烯/苯乙烯共聚体的适合的α-烯烃单体包括例如含有2-20,优选2-12,更优选2-8个碳原子的α-烯烃单体。优选的这种单体包括乙烯、丙烯、丁烯-1,4-甲基-1-戊烯,己烯-1和辛烯-1。最优选的是乙烯或者乙烯与C3-C8α-烯烃的结合物。这些α-烯烃不含有芳族化合物部分。
能够用于制备基本上无规乙烯/苯乙烯共聚体的适合乙烯基或亚乙烯基芳族单体包括例如用以下结构式表示的那些 其中R1选自基团氢或含有1-4个碳原子的烷基,优选氢或甲基;各R2独立选自氢和含有1-4个碳原子的烷基,优选氢或甲基;Ar是苯基或用1-5个取代基取代的苯基,取代基选自卤素、C1-4烷基和C1-4卤代烷基;和n具有0-4的值,优选从0-2,最优选0。尤其适合的这种单体包括苯乙烯和它的低级烷基或卤素取代的衍生物。示例性单乙烯基或单亚乙烯基芳族单体包括苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯或氯苯乙烯,包括这些化合物的所有异构体。优选的单体包括苯乙烯,α-甲基苯乙烯,苯乙烯的低级烷基-(C1-C4)或苯基环取代的衍生物,例如邻、间和对-甲基苯乙烯,环卤化苯乙烯,对乙烯基甲苯或它们的混合物。更优选的芳族单乙烯基单体是苯乙烯。
关于基本上无规乙烯/苯乙烯共聚体的术语“位阻脂族或环脂族乙烯基或亚乙烯基单体”,它是指对应于以下结构式的加成可聚合的乙烯基或亚乙烯基单体 其中A是至多20个碳的空间庞大的脂族或环脂族取代基,R1选自基团氢或含有1-4个碳原子的烷基,优选氢或甲基;各R2独立选自氢和含有1-4个碳原子的烷基,优选氢或甲基;或替而代之,R1和A1一起形成环系。
关于基本上无规乙烯/苯乙烯共聚体所使用的术语“空间庞大的”是指带有该取代基的单体正常不能通过标准齐格勒-纳塔聚合催化剂在与乙烯聚合可比的速度下进行加聚。
含有2-20个碳原子和具有线性脂族结构的α-烯烃单体如乙烯、丙烯、丁烯-1,己烯-1和辛烯-1不被认为是位阻脂族单体。对于基本上无规乙烯/苯乙烯共聚体,优选的位阻脂族或环脂族乙烯基或亚乙烯基化合物是其中带有烯属不饱和的碳原子是三或四取代的单体。这些取代基的实例包括环脂族基如环己基,环己烯基,环辛烯基,或者它们的环烷基或芳基取代的衍生物,叔丁基或降冰片基。最优选的位阻脂族或环脂族乙烯基或亚乙烯基化合物是环己烯和取代的环己烯的各种异构乙烯基环取代的衍生物,和5-亚乙烯基-2-降冰片烯。尤其适合的是1-,3-和4-乙烯基环己烯。
基本上无规乙烯/苯乙烯共聚体通常含有5-65,优选5-55,更优选10-50mol%的至少一种乙烯基或亚乙烯基芳族单体;或位阻脂族或环脂族乙烯基或亚乙烯基单体;或二者;和从35-大约95,优选从45-95,更优选从50-90mol%的至少一种具有2-20个碳原子的脂族α-烯烃。
用于基本无规乙烯/苯乙烯共聚体的其它任选可聚合的烯属不饱和单体包括应变环(strained ring)烯烃如降冰片烯和C1-C10烷基或C6-C10芳基取代的降冰片烯,示例性基本上无规共聚体是乙烯/苯乙烯/降冰片烯。
用于与柔性氢化嵌段共聚物共混的优选聚合材料是聚烯烃弹性体或塑性体,特征在于具有低于45wt%,优选低于30wt%,更优选低于或等于20wt%,和最优选低于或等于16wt%的DSC结晶度。
聚烯烃弹性体或塑性体一般以具有低于1000g/10分钟,优选低于500g/10分钟,最优选低于或等于50g/10分钟的熔体指数,根据ASTMD-1238,条件190℃/2.16千克(kg)测定。然而,在某些实施方案中,理想的是利用超低分子量聚烯烃弹性体或塑性体。尤其,超低分子量乙烯聚合物,如在US-A-6,054,544中公开的那些,可以应用于所要求的本发明的实施。
可用于本发明的实施的超低分子量乙烯聚合物特征在于具有低于8200,优选低于6000厘泊的在350°F的熔体粘度,其中低于600厘泊的在350°F的熔体粘度是容易获得的。熔体粘度根据所需结果来选择。尤其,超低分子量乙烯聚合物的熔体粘度越低,它趋向于减小本发明组合物的总粘度越多。
使用Brookfield Laboratories DVII+粘度计,在一次性的铝样品室中根据以下程序来测定熔体粘度。所使用的芯轴是SC-31热熔体芯轴,适合于测量在10-100,000厘泊范围内的粘度。使用切削刀片将样品切削成小得足以放入1英寸宽、5英寸长的样品室的小件。将样品放入室中,转而插入到Brookfield Thermosel中,再用弯曲针头钳(needle-nose)固定位置。样品室在底部具有与Brookfield Thermosel的底部适配的缺口,以确保当插入芯轴和旋转时,样品室不转动。将样品加热到350°F,再加入其它样品,直到熔融的样品是在样品室顶部以下大约1英寸处。降低粘度计装置,芯轴浸没于样品室中。继续降低,直到在粘度计上的支架对准Thermosel为止。开启粘度计,设定导致扭矩读数是在30-60%范围内的剪切速度。每分钟读取读数,进行大约15分钟,或者直到值稳定为止,记录最终读数。
当利用超低分子量乙烯聚合物时,它一般具有从0.850到0.970g/cm3的密度。所使用的密度随所设想的最终应用而变化。例如,超低分子量乙烯聚合物欲用作蜡代替物时,密度高于0.910,优选高于0.920g/cm3将是适宜的。相反,当该聚合物欲用于赋予组合物一些弹性体特性时,密度低于0.900g/cm3,优选低于0.895g/cm3将是适宜的。当超低分子量乙烯聚合物是乙烯和芳族共聚单体如苯乙烯的共聚体时,共聚体的密度将低于1.10g/cm3。
还有,优选的是,用于与柔性氢化嵌段共聚物共混的聚合物材料特征在于具有在23℃低于75,优选在23℃低于或等于60,更优选在23℃低于或等于30和最优选在23℃和38℃低于或等于15的百分数永久变形和200%应变,当使用英斯特朗张力计在2密耳厚度下测量时;或者优选在23℃低于或等于25,更优选20,最优选15的百分变形伸长率(set elongation)和100%应变。
这里使用的术语“聚合物”是指通过聚合相同或不同类型的单体制备的聚合化合物。这里使用的通用术语“聚合物”包括术语“均聚物”,“共聚物”,“三元共聚物”以及“共聚体”。
这里所使用的术语“共聚体”是指通过至少两种不同类型的单体的聚合制备的聚合物。这里所使用的通用术语“共聚体”包括术语“共聚物”(它通常用来指由两种不同的单体制备的聚合物)以及术语“三元共聚物”(它通常用于指由三种不同类型的单体制备的聚合物)。
这里使用的术语“均匀支化的乙烯聚合物”在通常意义上指其中共聚单体无规分布于既定聚合物分子内和其中基本上所有聚合物分子具有相同的乙烯与共聚单体摩尔比的乙烯共聚体。该术语指使用本领域中已知的所谓均相或单位点催化剂体系如齐格勒钒、铪和锆催化剂体系和金属茂催化剂体系,例如本文以下进一步描述的几何受限催化剂体系制造的乙烯共聚体。
用于本发明的均匀支化乙烯聚合物还能够被描述为具有低于15wt%,优选低于10wt%,更优选低于5wt%和最优选0wt%的具有低于或等于10个甲基/1000个碳的短链支化度的聚合物。即,该聚合物不含有可测量的高密度聚合物级分(例如,没有密度等于或高于0.94g/cm3的级分),例如使用升温洗脱分馏(TRFE)工艺和红外或13C核磁共振(NMR)分析测定。
优选的是,均匀支化的乙烯聚合物特征在于具有狭窄、基本单一熔化TREF分布/曲线和基本缺乏可测量的高密度聚合物部分,如使用升温洗脱分馏工艺(这里缩写为“TREF”)测定。
乙烯共聚体的组成分布能够方便地从TREF测定,例如由Wild等人,Journal of Polymer Science,Poly.Phys.Ed.,Vol.20,p.441(1982),或在US-A-4,798,081;US-A-5,008,204中;或通过L.D.Cady,“The Role of Comonomer Type and Distribution in LLDPEProduct Performance,”SPE Regional Technical Conference,Quaker Square Hilton,Akron,Ohio,Octoberl-2,pp.107-119(1985)描述的那样。
共聚体的组成(单体)分布还能够使用13C NMR分析根据在US-A-5,292,845;US-A-4,798,081;US-A-5,089,321中,和由J.C.Randall,Rev.Macromol.Chem.Phvs.,C29,pp.201-317(1989)描述的工艺测定。
在分析型的升温洗脱分馏分析中(如在US-A-4,798,081中所述和这里缩写为“ATREF”),所有分析的薄膜或组合物溶解在适合的热溶剂(例如,三氯苯)和通过缓慢降低温度使得在含有惰性载体(不锈钢珠)的柱中结晶。柱中装有折射指数检测器和差示粘度(DV)检测器。然后通过缓慢增加洗脱溶剂(三氯苯)的温度从柱中洗脱结晶聚合物样品来产生ATREF-DV色谱曲线。ATREF曲线还通常被称为短链支化分布(SCBD)或组成分布(CD)曲线,因为它表明共聚单体(例如辛烯)怎样均匀分布在整个样品中,因为当洗脱温度降低时,共聚单体含量增加。折射指数检测器提供了短链分布信息,而差示粘合剂检测器提供了粘度平均分子量的估计值。使用结晶分析分级法如从PolymerChar,Valencia,Spain商购的CRYSTAF分级分析包,还能够测定组成分布和其它组成信息。
优选的均匀支化的乙烯聚合物(如,但不限于基本上线性乙烯聚合物)具有在-30和150℃之间的单一熔融峰,使用差示扫描量热法(DSG)测定,与传统齐格勒聚合的不均匀支化乙烯聚合物(LLDPE和ULDPE或VLDPE)相反,它们具有两个或多个熔点。
单一熔化峰采用用铟和去离子水标准化的差示扫描量热法测定。该方法用大约5-7mg样品规模,“第一次加热”到大约180℃,保持4分钟,以10℃/min冷却到-30℃,保持3分钟,再以10℃/min加热到150℃以提供“第二次加热”热流/温度曲线,由此获得熔化峰。聚合物的总熔化热从在曲线下的面积计算。
用于本发明的均匀支化的乙烯聚合物可以是基本上线性的乙烯聚合物或均匀支化的线性乙烯聚合物。
这里使用的术语“线性”是指乙烯聚合物没有长链分支。即,包含庞大线性乙烯聚合物的聚合物链不存在长链分支,如在使用齐格勒聚合方法制备的传统线性低密度聚乙烯聚合物或线性高密度聚乙烯聚合物(例如,US-A-4,076,698(Anderson等人))的情况下那样,有时被称为非均相聚合物。术语“线性”不是指本体高压支化聚乙烯、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物,或乙烯/乙烯基醇共聚物,本领域中的那些熟练人员已知这些聚合物具有许多长链分支。
术语“均匀支化的线性乙烯聚合物”是指具有狭窄的短链支化分布和没有长链分支的聚合物。这种“线性”均匀支化或均相聚合物包括如在US-A-3,645,992(Elston)所述制备的那些和使用所谓的单位点催化剂在具有相对高乙烯浓度的间歇反应器中制备的那些(如在US-A-5,026,798(Canich)或在US-A-5,055,438(Canich)中所述那样)或者使用几何受限催化剂在也具有相对高烯烃浓度的间歇反应器中制备的那些(如在US-A-5,064,802(Stevens等人)或在EP 0 416 815A2(Stevens等人)中描述的那样)。
典型地,均相支化线性乙烯聚合物是乙烯/α-烯烃共聚体,其中α-烯烃是至少一种C3-C20α-烯烃(例如,丙烯,1-丁烯,1-戊烯,4-甲基-1-戊烯,1-己烯,和1-辛烯),优选该至少一种C3-C20α-烯烃是1-丁烯,1-己烯或1-辛烯。最优选的是,乙烯/α-烯烃共聚体是乙烯和C3-C20α-烯烃的共聚物,尤其乙烯/C4-C8α-烯烃共聚物,如乙烯/1-辛烯共聚物,乙烯/1-丁烯共聚物,乙烯/1-戊烯共聚物或乙烯/1-己烯共聚物。
用于本发明的适合的均匀支化的线性乙烯聚合物是由MitsuiChemical Corporation以名称TAFMERTM销售和由Exxon ChemicalCompany以名称EXACTTM和EXCEEDTM树脂来销售。
这里使用的术语“基本上线性乙烯聚合物”是指本体乙烯聚合物平均用0.01个长链分支/1000个总碳到3个长链分支/1000个总碳所取代(其中“总碳”包括骨架和分支碳)。优选的聚合物是用0.01个长链分支/1000个总碳到1个长链分支/1000个总碳,更优选0.05个长链分支/1000个总碳到1个长链分支/1000个总碳,和尤其从0.3个长链分支/1000个总碳到1个长链分支/1000个总碳所取代。
这里所使用的术语“骨架”是指分立的分子,和术语“聚合物”或“本体聚合物”在通常意义上是指在反应器中形成的聚合物。对于属于“基本上线性乙烯聚合物”的聚合物,该聚合物必须具有至少充足的带长链分支的分子,以使得在本体聚合物中的平均长链分支至少是0.01个长链分支/1000个总碳到3个长链分支/1000个总碳的均数。
这里所使用的术语“本体聚合物”是指作为聚合物分子的混合物从聚合方法中得到的聚合物,对于基本上线性的乙烯聚合物,包括不带长链分支的分子以及带有长链分支的分子。因此,“本体聚合物”包括在聚合过程中形成的所有分子。应该理解的是,对于基本上线性聚合物,不是所有分子都具有长链分支,而是足够量分子如此,本体聚合物的平均长链分支含量如本文以下和在文献中的其它地方所述那样正影响熔体流变学(即,剪切粘度和熔体破裂性能)。
长链分支(LCB)这里被定义为比共聚单体中碳数少至少一个(1)碳的链长度,而短链分支(SCB)这里被定义为在被引入到聚合物分子骨架中之后在共聚单体中的残基中相同数目碳的链长度。例如,基本上线性乙烯/1-辛烯聚合物具有带至少七个(7)碳长度的长链分支的骨架,而它还具有仅六个(6)碳长度的短链分支。
通过使用13C核磁共振(NMR)谱法,长链分支能够与短链分支区别开来,和在有限的程度上,例如,对于乙烯均聚物,它能够使用Randall,(Rev.Macromol.Chem.Phys.,C29(2&3),p.285-297(1989))的方法进行定量。然而,实际上,目前13C核磁共振谱法不能够测定超过大约六个(6)碳原子的长链分支的长度,照此,该分析工艺在七个(7)碳分支和七十个(70)碳分支之间不能区分。长链分支能够长达大约聚合物骨架长度的相同长度。
虽然普通13C核磁共振谱法不能够测定超过六个碳原子的长链分支的长度,但还没有其它已知的工艺用于定量或测定在乙烯聚合物(包括乙烯/1-辛烯共聚体)中长链分支的存在。例如,US-A-4,500,648教导了长链分支(LCB)频率能够用等式LCB=b/Mw来表示,其中b是长链分支/分子的重量均值和Mw是重均分子量。分子量均值和长链分支特性分别通过凝胶渗透色谱法和特性粘度方法测定。
用于定量或测定长链分支在乙烯聚合物(包括乙烯/1-辛烯共聚体)中的存在的两种其它有用的方法是与低角度激光散射检测器结合的凝胶渗透色谱法(GPC-LALLS)和与差示粘度检测器结合的凝胶渗透色谱法(GPC-DV)。这些技术有用长链分支检测的用途和基本理论已经在文献中充分证明。参见例如,Zimm,G.H.and Stockmayer,W.H.,J.Chem.Phys.,17,1301(1949)and Rudin,A.,Modern Methods ofPolymer Characterization,John Wiley & Sons,NewYork(1991)pp.103-112。
此外,deGroot和Chum发现,辛烯的存在不会改变聚乙烯样品在溶液中流体力学体积,照此,人们能够通过了解在样品中的摩尔百分数辛烯来计算可归因于辛烯短链分支的分子量增加。通过反褶积(deconvoluting)对可归因于1-辛烯短链分支的分子量增加的贡献,deGroot和Chum表示,GPC-DV可以用于在基本上线性的乙烯/辛烯共聚物中定量长链分支的水平。
DeGroot和Chum还表示,根据GPC-DV测定的Log(I2,熔体指数)作为Log(GPC重均分子量)的函数的曲线说明,基本上线性的乙烯聚合物的长链分支形状(aspect)(但不是长链分支的程度)与高压、高度支化低密度聚乙烯(LDPE)相差不大,但明显不同于使用齐格勒型催化剂如钛配合物和普通均相催化剂如铪和钒配合物生产的乙烯聚合物。
对于基本上线性的乙烯聚合物,长链分支存在的实验效果表现为增强的流变学性能,它根据气体挤出流变测定法(GER)结果和/或熔体流动,I10/I2增加来定量和表示。
用于本发明的基本上线性的乙烯聚合物是在US-A-5,272,236;US-A-5,278,272;和US-A-5,665,800中进一步定义的独特类型的化合物。
基本上线性的乙烯聚合物显著不同于以上和例如Elston在US-A-3,645,992中所述的通常称为均匀支化的线性乙烯聚合物的聚合物类型。作为重要的区别,在术语“线性”的通常意义上,基本上线性的乙烯聚合物不具有线性聚合物骨架,这和均匀支化的线性乙烯聚合物情况相同。
基本上线性的乙烯聚合物还明显不同于通常称为不均匀支化的传统齐格勒聚合线性乙烯共聚体(如,例如使用Anderson等在US-A-4,076,698中公开的技术制备的超低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯)的聚合物类型,在于基本上线性的乙烯共聚体是均匀支化的聚合物。此外,基本上线性的乙烯聚合物还不同于不均匀支化的乙烯聚合物的类型,在于基本上线性的乙烯聚合物以本质上缺乏可测量的高密度或结晶聚合物级分为特征,使用温度上升洗脱分馏工艺来测定。
用于本发明的基本上线性的乙烯弹性体和塑性体特征在于具有(a)熔体流动比率I10/I2≥5.63,(b)分子量分布,Mw/Mn,通过凝胶渗透色谱法测定和用以下等式来定义(Mw/Mn)≤(I10/I2)-4.63,(c)使得在基本上线性的乙烯聚合物的表面熔体破裂的开始时的临界剪切速率比线性乙烯聚合物在表面熔体破裂的开始时的临界剪切速度高至少50%的气体挤出流变性能,其中基本上线性的乙烯聚合物和线性乙烯聚合物包括相同的共聚单体,线性乙烯聚合物具有在基本上线性的乙烯聚合物的10%内的I2和Mw/Mn,和其中基本上线性乙烯聚合物和线性乙烯聚合物的各自临界剪切速率是在相同的熔化温度下使用气体挤出流变仪测量,(d)单一差示扫描量热法,DSC,在-30℃和150℃之间的熔化峰,和(e)低于或等于0.865g/cm3的密度。
关于熔体破裂的临界剪切速度和临界剪切应力以及其它流变学性能如“流变加工指数”(PI)的测定使用气体挤出流变仪(GER)来进行。气体挤出流变仪由M.Shida,R.N.Shroff和L.V.Cancio描述在Polymer Engineering Science,Vol.17,No.11,p.770(1977)以及由John Dealy描述在Rheometers for Molten Plastics,VanNostrand Reinhold Co.出版(1982),97-99页中。
在190℃的温度,在2500psig(17.2Mpa)的氮压力下使用具有180°的进入角的0.0296英寸(752微米)直径(优选0.0143英寸直径模头用于高流动聚合物,例如50-100 I2熔体指数或更高)、20∶1 L/D模头来测量加工指数(PI)。GER加工指数以厘泊为单位从以下等式计算PI=2.15×106达因/cm2/(1000×剪切速率)其中2.15×106达因/cm2是在2500psi(17.2Mpa)的剪切应力,和剪切速率是如用以下等式表示的在壁处的剪切速率32Q’/(60sec/min)(0.745)(直径×2.54cm/in)3,其中Q’是挤出速度(gms/min),0.745是聚乙烯的熔体密度(gm/cm3),和直径是毛细管的孔口直径(英寸)。
PI是在2.15×106达因/cm2的表观剪切应力下测量的材料的表观粘度。
对于基本上线性的乙烯聚合物,PI低于或等于具有各在基本上线性乙烯聚合物的10%内的I2、Mw/Mn和密度的普通线性乙烯聚合物PI的70%。
表观剪切应力对表观剪切速度曲线用于在5250-500psig(36-3.4Mpa)的氮压力范围内使用前述GER试验仪器的模头来识别熔体破裂现象。根据Ramamurthy在Journal of Rheology,30(2),337-357,1986中的描述,在一定的临界流速以上,所观测到的挤出物不规则性可以广义地被分为两种主类型表面熔体破裂和总熔体破裂。
表面熔体破裂在表面稳定的流动条件下发生,以及详细地来说在从镜面光泽的损失到“鲨鱼皮”的更严重形式变化。在该公开中,表面熔体破裂的开始特征在于是在损失挤出物光泽的开始,此时挤出物的表面粗糙度仅能够通过40倍放大来检测。与在具有大约相同的I2和Mw/Mn的线性乙烯聚合物的表面熔体破裂开始时的临界剪切速率相比,在基本上线性的乙烯聚合物的表面熔体破裂开始时的临界剪切速率高至少50%。优选的是,在本发明基本上线性的乙烯聚合物的表面熔体破裂开始时的临界剪切应力高于大约2.8×106达因/cm2。
总熔体破裂发生在不稳定的流动条件下,以及详细在从规则(粗糙和平滑交替、螺旋形等)到无规扭曲变化。对于商业可接受性,(例如在吹膜产品中),表面缺陷应该是最小的,如果不是没有的话。这里使用在表面熔体破裂的开始时的临界剪切速率(OSMF)和在总熔体破裂开始时的临界剪切速率(OGMF),根据由GER挤出的挤出物的表面粗糙度和构型的改变来计算。对于在本发明中使用的基本上线性的乙烯聚合物,在总熔体破裂开始时的临界剪切应力优选高于大约4×106达因/cm2。
对于加工指数测定和对于GER熔体破裂测定,基本上线性的乙烯聚合物在没有无机填料的情况下试验,且不会有高于20ppm(份/一百万份)铝催化剂残留物。然而,优选的是,对于加工指数和熔体破裂试验,基本上线性的乙烯聚合物含有抗氧化剂如酚类,受阻酚,亚磷酸盐或亚膦酸盐,优选酚或受阻酚和亚磷酸盐或亚膦酸盐的结合物。
分子量和分子量分布通过凝胶渗透色谱法(GPC)来测定。适合的装置是Waters 150℃高温色谱装置,配备有差示折射仪和混合孔隙度的三根柱,其中柱子由Polymer Laboratories供应,通常装满103、104、105和106的孔径。对于乙烯聚合物,装置操作温度是140℃和溶剂是1,2,4-三氯苯,由此制备样品的0.3wt%溶液用于注入。相反,对于柔性氢化嵌段共聚物,装置操作温度是25℃和四氢呋喃用作溶剂。适合的流动速度是1.0毫升/分钟和注入量一般为100微升。
对于用于本发明的乙烯聚合物,聚合物骨架的分子量测定通过使用窄分子量分布聚苯乙烯标准(来自Polymer Laboratories)结合它们的洗脱体积来推算。通过使用聚乙烯和聚苯乙烯的适宜Mark-Houwink系数(如Williams和Ward在Journal of Polymer Science,PolymerLetters,Vol.6,p.621,1968中所述那样)以得出以下等式来测定当量聚乙烯分子量M聚乙烯=a·(M聚苯乙烯)b在该等式中,a=0.4316和b=1.0。重均分子量Mw根据下式按通常方式来计算Mj=(∑wi(Mij))j。其中wi是在部分i中从GPC柱中洗脱的具有分子量Mi的分子的重量分数,当计算Mw时,j=1,和当计算Mn时,j=-1。
对于用于本发明的至少一种均匀支化的乙烯聚合物,Mw/Mn优选低于3.5,更优选低于3.0,最优选低于2.5,和尤其是在1.5-2.5的范围内和最尤其是在1.8-2.3的范围内。
基本上线性的乙烯聚合物已知具有优异的加工性能,虽然具有相对窄的分子量分布(即,Mw/Mn比率一般低于3.5)。令人惊奇的是,不象均匀和不均匀支化的线性乙烯聚合物那样,本质上能够改变基本上线性的乙烯聚合物的熔体流动比(I10/I2),不用考虑分子量分布Mw/Mn。因此,尤其当需要良好的挤出加工性能时,用于本发明的优选的乙烯聚合物是均匀支化的基本上线性的乙烯共聚体。
用于生产基本上线性的乙烯聚合物的适合几何受限催化剂包括如公开在1990年7月3日提出的U.S.申请号07/545/403;1991年9月12日提出的U.S.申请号07/758,654;US-A-5,132,380;US-A-5,064,802;US-A-470,993;US-A-5,453,410;US-A-5,374,696;US-A-5,532,394;US-A-5,494,874和US-A-5,189,192中的几何受限催化剂。
适合的催化剂配合物还可以根据WO93/08199和由此引出的专利的教导来制备。此外,在US-A-5,026,798中教导的单环戊二烯基过渡金属烯烃聚合催化剂也据信适合用于制备本发明的聚合物,只要聚合条件基本上遵循在US-A-5,272,236;US-A-5,278,272和US-A-5,665,800中描述的那些,尤其要严格注意连续聚合的要求。这种聚合方法也描述在PCT/US92/08812中。
前述催化剂可以进一步描述为包括金属配位配合物,包括元素周期表的3-10族金属或镧系元素和用限制诱导(constrain-inducing)结构部分取代的离域β-键接的结构部分,所述配合物具有对金属原子的几何受限,使得在离域、取代的π键接部分的质心和至少一个剩余的取代基的中心之间的金属处的角低于在含有缺乏这种限制诱导取代基的类似π键接结构部分的类似配合物中的这种角,和进一步的条件是,对于包括一个以上离域、取代的π键接结构部分的这种配合物,配合物各金属原子的仅一个是环状、离域、取代的π键接结构部分。催化剂进一步包括活化助催化剂。
这里使用的适合助催化剂包括聚合或低聚铝氧烷,尤其甲基铝氧烷,以及惰性、相容性、非配位、成离子化合物。所谓的改性甲基铝氧烷(MMAO)也适合用作助催化剂。制备这种改性铝氧烷的一种工艺公开在US-A-5,041,584。铝氧烷还能够如在US-A-5,218,071;US-A-5,086,024;US-A-5,041,585;US-A-5,041,583;US-A-5,015,749;US-A-4,960,878;和US-A-4,544,762。
当用于聚合时,优选使用铝氧烷,包括改性甲基铝氧烷,以使得保留在(成品)聚合物中的催化剂残留物优选是在0-20ppm铝,尤其0-10ppm铝,和更优选0-5ppm的范围内。为了测量本体聚合物性能(例如,PI或熔体破裂),盐酸水溶液用于从聚合物中萃取铝氧烷。然而,优选的助催化剂是惰性的,非配位,硼化合物如在EP520732中描述的那些。
基本上线性乙烯经连续(与间歇相反)控制的聚合方法使用至少一个反应器(象例如在WO93/07187,WO93/07188和WO93/07189中公开的那样)生产,但也能够使用多个反应器(例如,如在US-A-3,914,342中所述使用多个反应器配置)在足以产生具有所需性能的共聚体的聚合温度和压力下生产。多个反应器能够串联或并联操作,其中在至少一个反应器中使用至少一种几何受限催化剂。
能够在几何受限催化剂的存在下由连续溶液、淤浆、或气相聚合,如在EP416,815-A中公开的方法,制备基本上线性的乙烯聚合物。聚合一般能够在本领域中已知的任何反应器系统中,包括但不限于罐式反应器、球罐反应器、再循环环管反应器或它们的结合物等,任何反应器或所有反应器以部分或完全绝热、非绝热或它们的结合形式来操作。优选的是,连续环管反应器溶液聚合方法用于生产在本发明中使用的基本上线性的乙烯聚合物。
一般,制造基本上线性乙烯聚合物所需的连续聚合可以在现有技术中公知用于齐格勒-纳塔或Kaminsky-Sinn型聚合反应的条件,即,0-250℃的温度和大气压到1000大气压(100Mpa)的压力下来完成。如果需要,可以使用悬浮液、溶液、淤浆、气相或其它工艺条件。
载体可以在聚合中使用,但优选的是,催化剂以均相(即,可溶性的)方式使用。当然,应该体会,活性催化剂体系就地形成,如果催化剂和它的助催化剂组分直接加入到聚合方法中,以及适合的溶剂或稀释剂(包括缩合单体)在所述聚合方法中使用。然而,优选的是在被添加到聚合混合物中之前,在单独的步骤中在适合的溶剂中形成活性催化剂。
用于本发明的基本上线性的乙烯聚合物是乙烯与至少一种C3-C20α-烯烃和/或C4-C8二烯的共聚体。乙烯和C3-C20碳原子的α-烯烃的共聚物尤其是优选的。如上所述的术语“共聚体”这里用于表示共聚物,或三元共聚物,或类似物,其中至少一种其它共聚单体与乙烯或丙烯聚合以制备共聚体。
用于与乙烯聚合的适合的不饱和共聚单体包括例如烯属不饱和单体,共轭或非共轭二烯,多烯等。这些共聚单体的实例包括C3-C20α-烯烃如丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-己烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等。优选的共聚单体包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯和1-辛烯,其中1-辛烯是特别优选的。其它适合的单体包括苯乙烯、卤素-或烷基-取代的苯乙烯、乙烯基苯并环丁烷、1,4-己二烯、1,7-辛二烯和脂环烃(例如,环戊烯,环己烯和环辛烯)。
在一个实施方案中,用于本发明的组合物包括至少一种氢化嵌段聚合物和至少一种聚丙烯聚合物。用于本发明的适合聚丙烯聚合物(包括无规嵌段丙烯乙烯聚合物)可从许多生产商,例如MontellPolyolefins和Exxon Chemical Company购得。Exxon的适合聚丙烯聚合物是以名称ESCORENETM和ACHIEVETM供应。
用于本发明的适合聚乳酸(PLA)聚合物在文献中是公知的(例如,参见D.M.Bigg等人,“Effect of Copolymer Ratio on theCrystallinity and Properties of Polylactic Acid Copolymers”,ANTEC 96,pp.2028-2039;WO90/01521;EP 0 515203A;和EP0748846A2)。适合的聚乳酸聚合物由Cargill Dow以名称EcoPLATM销售。
用于本发明的适合热塑性聚氨酯聚合物可从The Dow ChemicalCompany以名称PELLATHANETM商购。
适合的聚烯烃一氧化碳共聚体能够使用众所周知的高压自由基聚合方法来生产。然而,它们还可以使用传统齐格勒-纳塔催化法来制造,甚至使用所谓的均相催化剂体系如本文以上描述和参照的那些。
能够通过本领域已知的任何工艺,包括由Thomson和Waples在US-3,520,861和由McKinney等在US-A-4,988,781;US-A-4,599,392;和US-A-5,384,373中教导的方法,来生产适合的自由基引发的高压含羰基的乙烯聚合物,如乙烯丙烯酸共聚体。
用于本发明的适合的乙烯-乙酸乙烯酯共聚体可从许多供应商,包括Exxon Chemical Company和E.I.du Pont de Nemours and Company商购。
适合的乙烯/丙烯酸烷基酯共聚体可从许多供应商那里商购。适合的乙烯/丙烯酸共聚体可从The Dow Chemical Company以名称PRIMACORTM商购。适合的乙烯/甲基丙烯酸共聚体可从E.I.du Pont deNemours and Company以名称NUCRELTM商购。
适合的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物包括可从The Dow ChemicalCompany购得的LIGHTERTM。
氯化聚乙烯(CPE),尤其氯化基本上线性的乙烯聚合物能够根据众所周知的工艺通过对聚乙烯进行氯化来制备。优选的是,氯化聚乙烯包括等于或高于30wt%的氯。用于本发明的适合的氯化聚乙烯可从Dupont Dow Elastomers L.L.C以名称TYRIN销售。
适合聚碳酸酯可从许多供应商,包括从The Dow Chemical Company以名称CALIBRE商购。
适合的聚酰胺,如尼龙可从许多供应商那里商购,包括可从DuPont购得的ZYTELTM,可从Allied购得的CAPRONTM和可从BASF购得的ULTAMIDTM。
适合聚醚可从许多供应商那里商购,包括购自GE Plastics的ULTEMTM。
适合的聚氯乙烯聚合物可从多个供应商那里商购,包括购自AlphaChemical and Plastics的ALPHA DURALTMAND ALPHA,购自ColoritePlastics的UNICHEMTM,购自B.F.Goodrich的GEONTM。
适合聚偏二氯乙烯聚合物可从多个供应商那里商购,包括购自TheDow Chemical Company的SARANTM。
适合聚酯可从许多供应商那里商购,包括购自American Cyanamid的FIBERCORETM;购自Ashland Chemical Company的AROPOLTM和购自Interplastic的COREZYNTM。
适合的非氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物从许多供应商那里商购,包括在名称VectorTM下的Dexco。另外,还能够使用部分氢化的嵌段共聚物,它们在本领域中是众所周知的。使用本领域中公知的氢化催化剂很容易制备这些聚合物。部分氢化的嵌段共聚物包括具有至多100%二烯不饱和度和0-低于90%芳族氢化的嵌段共聚物。
适合的苯乙烯聚合物包括间同立构和全同立构聚苯乙烯和高抗冲聚苯乙烯树脂,它们可从多个供应商那里商购,包括购自The DowChemical Company的QUESTRA,STYRON和STYRON-A-TECH。
适合的ABS树脂可从许多供应商那里商购,包括购自The DowChemical Company的MAGNUM。
适合的ABS/PC组合物可从许多供应商那里商购,包括购自购自TheDow Chemical Company的PULSE。
适合的SAN共聚物可从许多供应商那里商购,包括购自购自TheDow Chemical Company的TYRIL。
适合的乙烯-乙烯基醇共聚物可从许多供应商那里商购,包括购自DuPont的ELVANOLTM和购自美国Eval Company的EVA聚合物。
适合的环氧树脂可从许多供应商那里商购,包括购自The DowChemical的D.E.R树脂和D.E.N树脂。
适合的环状烯烃聚合物和共聚物使用环烯烃单体聚合,可以降冰片烯类聚合物为例,如在US-A-5,115,041,US-A-5,142,007,US-A-5,143,979中描述的那些。环烯烃结构部分可以是取代或未取代的。适合的环烯烃单体包括取代和未取代的降冰片烯,二环戊二烯,二氢二环戊二烯,环戊二烯的三聚体,四环十二碳烯,六环十七碳烯,乙叉基降冰片烯和乙烯基降冰片烯。在环烯烃单体上的取代基包括氢,1-20个碳原子的烷基烯基和芳基和3-12个碳原子的饱和和不饱和环基,它们能够用一个或多个,优选两个环碳原子形成。在环烯烃单体上的取代基可以是不毒害或失活聚合催化剂的任何取代基。优选单体的实例包括但不限于二环戊二烯,甲基四环十二碳烯,2-降冰片烯,和其它降冰片烯单体如5-甲基-2-降冰片烯,5,6-二甲基-2-降冰片烯,5-乙基-2-降冰片烯,5-乙叉基-2-降冰片烯,5-丁基-2-降冰片烯,5-己基-2-降冰片烯,5-辛基-2-降冰片烯,5-苯基-2-降冰片烯,5-十二烷基-2-降冰片烯,5-异丁基-2-降冰片烯,5-十八烷基-2-降冰片烯,5-异丙基-2-降冰片烯,5-对甲苯甲酰基-2-降冰片烯,5-α-萘基-2-降冰片烯,5-环己基-2-降冰片烯,5-异丙烯基-2-降冰片烯,5-乙烯基-2-降冰片烯,5,5-二甲基-2-降冰片烯,三环戊二烯(或环戊二烯三聚体)四环戊二烯(或环戊二烯四聚体),二氢二环戊二烯(或环戊烯-环戊二烯共二聚体),甲基-环戊二烯二聚体,乙基-环戊二烯二聚体,四环十二碳烯,9-甲基-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4(或甲基-四环十二碳烯),9-乙基-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4,9-己基-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4,9-癸基-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4,9-癸基-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4,9,10-二甲基-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4,9-甲基-10-乙基-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4,9-环己基-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4,9-氯-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4,9-溴-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4,9-氟-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4,9-异丁基-四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4和9,10-二氯四环[6,2,1,13,602,7]十二碳烯-4。
包括两种或多种不同类型的环状烯烃单体单元的聚合物也是适合的。例如,甲基四环十二碳烯(MTD)和甲基降冰片烯(MNB)的共聚物是特别适合的。更优选的是,该聚合物包括三种或三种以上不同类型的单体单元,例如包括MTD、MNB和二环戊二烯(DCPD)的三元共聚物。
另外,氢化乙烯基芳族均聚物能够与氢化嵌段共聚物结合使用。氢化乙烯基芳族均聚物一般也具有高芳族氢化水平(高于80%,优选高于90%)。还能够使用其它氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物,条件是它是与在1)中选择的氢化嵌段共聚物不同的聚合物。
增强氢化嵌段共聚物性能或通过氢化嵌段共聚物的存在得到增强的任何聚合材料可用于本发明中使用的组合物。
任选的是,在本发明的聚合物共混物中还能够使用增容剂。增容剂一般含有与柔性氢化嵌段共聚物相容的官能团以及与其它合成或天然聚合物相容的其它官能团。增容剂在本领域中是众所周知的,本领域的熟练人员容易确认适合用于所需组合物的增容剂的类型,如果需要的话。例如,柔性氢化嵌段共聚物与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或其它苯乙烯聚合物的共混物可以另外包括作为增容剂的苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。另外,柔性氢化嵌段共聚物与聚碳酸酯的共混物可以另外包括聚酰胺-马来酸酐接枝的聚乙烯作为增容剂。
聚合物共混物组合物一般含有从0.5wt%,一般从1wt%,优选从3wt%,更优选从5wt%和最优选从10wt%到99.5wt%,一般到99wt%,优选到97wt%,更优选到95wt%和最优选到90wt%柔性氢化嵌段共聚物,基于组合物的总重量。
在一个实施方案中,其它聚合物占包括氢化嵌段共聚物的组合物的从5,一般从10,通常从15,优选从25,更优选从30和最优选从40到95,一般到90,通常到95,优选到75,更优选到70和最优选到60wt%。
在本发明的一个实施方案中,组合物包括一种以上氢化嵌段共聚物。组合物可以包括刚性氢化嵌段共聚物或另一种柔性氢化嵌段共聚物。刚性氢化嵌段共聚物被定义为具有氢化乙烯基芳族聚合物的至少两个不同的嵌段,和氢化共轭二烯聚合物的至少一个嵌段,和进一步特征在于a)氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族聚合物嵌段的重量比为40∶60或更低;b)30,000-150,000的总数均分子量(Mnt),其中各氢化乙烯基芳族聚合物嵌段(A)具有6,000-60,000的Mna,和各氢化共轭二烯聚合物嵌段(B)具有3,000-30,000的Mnb;和c)一种氢化水平,它使得各氢化乙烯基芳族聚合物嵌段具有高于90%的氢化水平和各氢化共轭二烯聚合物嵌段具有高于95%的氢化水平。
可以通过本领域中已知的任何适合方式,例如,但不限于,按照所需的比例以粒状的形式干燥共混,随后在螺杆挤出机、Banbury混合机或类似物中熔融共混,来制备柔性嵌段共聚物和其它聚合材料的组合物。干燥共混粒料可以直接熔化加工成最终固体状态的制品,例如通过注塑。另外,组合物可以通过溶液混合单独的聚合物组分来制备。
添加剂如抗氧化剂(例如,受阻酚,如Irganox1010),亚磷酸盐(例如,Irgafos168),UV稳定剂,粘着添加剂(例如,聚异丁烯),抗粘连添加剂,增滑剂,着色剂,颜料,填料,阻燃剂,光和热稳定剂,增量油等,也能够包括在本发明的组合物中,到它们不妨碍由申请人所发现的增强性能的程度。在加工助剂中,例如还可以使用硬脂酸钙,水和氟聚合物,如用于残留催化剂的失活或用于进一步改进加工性能。
在本发明的另一个方面,柔性氢化嵌段共聚物,或它们的共混物还能够以水分散体的形式使用,用于涂料和浸渍制品中。这种分散体包括氢化嵌段共聚物,任选共混的聚合物,水和表面活性剂。这种分散体能够使用普通间歇或连续方法如本领域那些熟练人员已知的相反转或直接分散工艺来生产。
另外,如在US-A-5,539,021中描述的高内相比(HIPR)乳液能够通过以下步骤产生在乳化和稳定量的表面活性剂的存在下,具有流速R1的连续相液体流,和具有流速R2的分散相液体流两者被连续合并到分散混合器中;用足量的剪切来混合该合并流,其中R2∶R1充分恒定,以形成没有相反转或内相逐步分布到外相的HIPR乳液;其中R2∶R1是在其中高内相比乳液的多分散性低于2的范围内。
连续相和分散相液体流是彼此充分不混溶的而能够被乳化。在一个方面,R2∶R1定义在其中HIPR乳液的颗粒的多分散性低于2的范围内。术语多分散性用于表示颗粒的体积平均直径和数均直径的比率,或Dv/Dn。
优选的是,R2∶R1应使得多分散性低于1.5,更优选低于1.2,和最优选不高于1.1。各料流的速度的可允许变化部分取决于分散和连续相的性质,和用于制备HIPR乳液的分散混合器。优选的是,该变化不大于10,更优选不大于5,和最优选小于1%。优选的是,HIPR乳液的平均粒度低于大于2微米,更优选低于1微米。
连续相和分散相是充分不混溶以在足量的表面活性剂的存在下形成稳定乳液的一种液体。该液体可以是纯的,熔融的,或溶解在溶剂中固体或不可泵抽的液体。
优选的是,连续相是水性的,分散相包括氢化嵌段共聚物,和任选的溶剂。适合溶剂包括如这里教导的在氢化嵌段共聚物的生产中使用的那些。
适合的表面活性剂包括阴离子、阳离子、非离子、或它们的结合物。一般,高表面活性剂浓度导致小直径颗粒,但太高的表面活性剂浓度趋向于有害地影响从乳液制备的终产物的性能。典型的是,表面活性剂浓度是在0.1,更优选0.5,和最优选2到15,优选到8,更优选到6和最优选4wt%的范围内,基于分散聚合物的重量。表面活性剂可以最初加入到连续相或分散相中,在两个相的混合之前,或单独加入到混合设备中作为第三料流。表面活性剂优选在混合两个相之前最初加入到分散相中。
尤其重要的是表面活性剂的类型,包括碱或胺脂肪酸盐如碱金属油酸盐(油酸钠),和硬脂酸盐;聚氧乙烯非离子表面活性剂;碱金属月桂基硫酸盐,季铵表面活性剂;碱金属烷基苯磺酸盐,如十二烷基苯磺酸钠;和改性树脂的碱金属皂。
一般,所生产的分散体含有以至多60%固体的量的分散相的浓度,以便具有适合用于加工的粘度。连续方法,如在US-A-5,539,021中的方法产生了高固体浓度,但一般在使用前稀释。
适合用于形成这些水分散体的连续方法的实例包括US-A-4,123,403;US-A-5,539,021和US-A-5,688,842。
通过合并乳液与适量的构成连续相液体的液体,或与连续相相容,但不干扰颗粒的整体性的液体,从HIPR乳液制备胶乳。其中水是连续相的情况下,胶乳通过将水加到HIPR乳液中来制备。更优选的是,通过将HIPR乳液和水通入任何适合的稀释装置,如离心泵压头,以连续方式制备胶乳。
柔性氢化嵌段共聚物组合物具有许多优点,包括高强度,低模量,和弹性回复。以下最终应用有利地利用了这些柔性氢化嵌段共聚物和它们的共混物。
本发明的一个实施方案涉及由包括柔性氢化嵌段共聚物的组合物生产的薄膜。薄膜一般具有低于20密耳的厚度。薄膜包括但不限于单和多层薄膜以及单轴、双轴和多轴取向薄膜。能够通过各种方法,包括但不限于流延,吹塑、层压、溶液流延、挤出、具有或不具有粘结层共挤出、压延和从水性或流延分散体来制备薄膜。这样膜包括,但不局限于,流延薄膜如用于生产汽车腰袋的那些薄膜,透皮贴片,垫层膜,标签,医用包,例如,静脉输液袋,血液贮袋和渗析袋,和药品起泡包装膜,玻璃层板贴膜;吹塑薄膜如用于生产食品包装袋例如肉包裹膜和生产织物层压材料的那些吹塑膜;溶剂流延薄膜或从水分散体或乳液形成的膜,如用于生产医用手套的那些薄膜。
从聚合材料生产薄膜的方法是现有技术中为大家所熟知的并描述在<塑料工业协会的塑料工程手册(Plastics EngineeringHandbook of the Society of the Plastics Industry,Inc.)>,第四版,1976年,156,174,180和183页中。
本发明的另一方面涉及从包括柔性氢化嵌段共聚物的组合物生产的片材。片材典型地具有20密耳或更高的厚度。柔性氢化嵌段共聚物片材可用于生产一些制品,它们包括,但是不局限于,薄膜,汽车仪表和门心板或座位的表皮,屋顶材料,农用薄膜,池塘和水池衬层,模塑片材如旋转/涂凝模塑片材,层压的、挤出或共挤出的片材,单或多层-片材,涂层薄板,盖封片材,结构板材,多层片材,和压延片材。
从聚合材料生产片材的方法是现有技术中为大家所熟知的并包括挤出和压延方法,所有这些被描述在<塑料工业协会的塑料工程手册>,第四版,1976年,183,348和357页中。
膜材和片材的附加应用包括包装材料,瓶盖垫,纸尿布,成人失禁用品和女性纸巾和卫生保健用品,一次性使用的外科睡衣,被单和覆盖膜,阻隔膜,专用胶纸,标签和包封应用,池塘衬层,粮库用材,沙袋,防汽膜,漏风防护膜,房屋包覆材,混凝土养护覆盖膜,缓解用品,室外贮存盖膜子,出口商品木箱衬垫,厂内隔板,盐堆和砂桩覆盖膜,路障和警告胶纸带,铺砌石板胶带,烟熏覆盖膜,蒸汽消毒膜,阴暗和明亮控制膜,管外套,地膜衬层和覆层,工厂预制住房覆膜,油田机坑里衬,打包膜,运输膜,纠正衬层和覆膜,平板下防汽层,池塘衬层,侵蚀防治覆膜,氡阻滞膜,地板和地毯膜,每日和暂时的填埋覆盖物,分隔减速帘,铅和石棉隔离膜,RV地板贴膜,填埋封盖,覆盖层,户外覆板,谷物覆盖膜,烟熏覆盖膜,青贮饲料和干草覆膜,天花板,储料堆覆膜,废物处理衬层,铁路车皮贴膜,纺织品背片,手术单,小袋和袋,拉伸包裹膜,信号牌如交通工具指示牌,广告牌和现场展销牌,和其它持久的、长期的应用,制图用膜,食品杂货店用袋和垃圾袋,医用膜,人造革,软质铺地材料如在地板应用中的砑光层,食物包裹膜,牙膏管筒,汽车安全玻璃夹层膜,安全玻璃复合薄膜,医用包装袋,蒸器包装材,取向的收缩薄膜,软的收缩薄膜,直立式小袋,弹性掩蔽膜,反射性窗户膜,各向异性的胶带,弹性医用被单膜,止血器,在伸展粘紧膜中的粘紧层,抗刮膜,双轴取向膜,毛边标题,棚膜,大尺寸隔离袋,热装罐封装应用,顶置透明薄膜,生产包装材,电脑屏蔽保护膜,平板置换板,和气象用的气球。
这些膜和片材可以具有单层或多层结构。附加层可以是其它聚合材料,其中包括但不限于对于与柔性氢化嵌段共聚物共混的可用聚合物所列举的那些聚合物。
本发明的另一方面涉及从包括柔性氢化嵌段共聚物的组合物生产的挤出、共挤出或层压的型材。此类型材包括,但不局限于,汽车型材,密封条,窗户封条,衬垫,软管,管材(工业,医用,汽车,食品加工等用),导管,电线,电缆型材,挡风雨条,滑门滑行装置,护边物,包装和转送保护材,窗口系统,家具(功能和装饰型材),窗户(光学设计用的观赏植物横档,墙接缝型材,饰面型材),塑料木材,板壁(室内或外,商业,乙烯基板壁替代材及其它建筑和结构应用)密封带,医用管材,热水管,工业用导管,棒材,耐热的电线与电缆外壳,和带材。
从聚合材料生产型材的方法是现有技术中为大家所熟知的并描述在<塑料工业协会的塑料工程手册>,第四版,1976年,191页中。
本发明的另一方面涉及使用包括柔性氢化嵌段共聚物的涂料生产的涂层制品。柔性氢化嵌段共聚物涂料可用于生产一些制品,这些制品包括包括,但不局限于,有涂层的聚合材料,涂敷的织物,涂敷的无机材料如混凝土,和玻璃,铜版纸或薄纸板,有涂层的木制品,和有涂层的金属制品。例子包括地毯垫面,椅布,遮光织物,户内和户外的遮日光屏,墙布,食品包装,多微孔的防水机织材料,篷帐织物,和旅行伸缩布,庭园家具包皮,安全和给予保护机织物,膜,纤维,衣服,绷带,镀膜透镜,和带涂层的软触桌布。该柔性氢化嵌段共聚物也可以用于油漆配制剂中。另外,涂敷制品能够使用旋涂工艺来生产,其中柔性氢化嵌段共聚物被旋转涂敷到模具中生产制品;例如旋涂光学介质圆盘或旋涂到光学介质圆盘上。另外,也能够使用氢化嵌段共聚物的涂料来制造浸涂产品。尤其,通过使用氢化嵌段共聚物或其共混物的水分散体生产浸渍制品。浸渍制品包括手套,避孕套,医用包,血管成形术气球,医用风箱,面具,血压计套箍,导管,医用管材,衬垫和O形环,非医用手套,游泳帽子,工具手柄,工业用封盖和塞子,风挡刮水器行李箱,玩具气球,玩具,电子零件,套件和衬垫。
用聚合材料进行涂敷的方法是现有技术中为大家所熟知的并包括挤出,溶剂流延和从水分散体/乳液进行涂敷,所有这些被描述在<塑料工业协会的塑料工程手册>,第四版,1976年,185页中,和旋涂技术描述在US-A-5,635,114;US-A-5,468,324;和US-A-5,663,016中。
本发明的另一方面涉及从包括柔性氢化嵌段共聚物的组合物生产的注塑制品。注塑制品包括,但不局限于,汽车制品如减震装置、外部装饰、衬垫和密封条,内部装修,工业橡胶制品,薄壁注塑制品,共注塑模塑或外模塑制品如双硬度计物品(dual durometer items),例如,刷子,柄和汽车内部组件。共注塑是指至少两种聚合物材料的同时注塑。在本发明中,共注塑材料典型地包括与柔性氢化嵌段共聚物并用的硬质氢化嵌段共聚物,或其它烯烃聚合物。其它的注塑应用包括主要的电气用具(空穴密封材,机油盘,马达防振垫,缓冲器,减震器,衬垫,封条,缓冲垫,直接驱动轮,装水管接头,门封条),可携带的和小型的电气用具(缓冲器,底座,柄,夹具,马达防振垫,减震器,轮子,主销后倾,辊轴支架,密封条,垫环,封盖,塞子,衬垫,隔套,止动机构),工业和电子设备(减震器,底座,缓冲垫层,支架,辊轴,走纸系统,压盘,衬垫,保护覆膜,垫环,防振垫,风箱,隔振器),鞋类(模塑上去的鞋底,鞋跟,鞋底/鞋跟组合体),体育用品(柄,抓具,缓冲垫层,定位板,供气组件,洗涤器,密封材,电缆吊架),玩具,活动数字,机械的洋娃娃(齿轮,凸轮,挠曲零件),硬件(车轮,外胎面,辊轴,马达防振垫,柄,安全罩,夹具,踏板,缓冲垫,减震器,零件固定架,管材外套,隔离板,喷嘴),工业设备(车轮,主销后倾,辊轴,柄,连结器,夹具,风箱,衬垫,缓冲器,保护覆膜),油和气生产(注入管线零件,衬垫,擦拭器,密封材,堵塞器),液体输送(发射器,封盖,密封材,衬垫,隔膜,O形环,管隔离器,减震器),建筑玻璃装配业(调整块,定位板,楔形衬垫,叶形密封材,有尾翼的球形密封材,嵌玻璃条系统,球形体,防风贴条),结构(路面伸缩接缝,管密封材,线路连结器,管隔离器),汽车(仪表板,缓冲器端盖,防磨条,保险杠衬面胶,挡风板,导风板,架罩,行李箱,车身侧边模塑件,透镜垫片,减音装置,垫环,密封材,洗涤器,随转尾架,风箱,无线电和零件按钮),医用品(塞子,阀门,注射器,套管,瓶子,实验室器皿,衬垫),电气部件(压力开关,电缆连接封套管,变压器封装箱,塞子,垫环,连结器,和壳体),管件,工业用品,生活消费品,衬套,吸收缓冲垫,缓冲器,防磨条,刹车底板,带,防磨条,切削表面,衬垫,密封件,缓冲器,齿轮,刮刀片,防振垫,固定器,驱动辊,夹紧辊,升降机缓冲垫,体育用品,阀及其配件(衬垫,蝶形衬层,有涂层的球阀,有涂层的闸门阀,止回阀,舌门,隔膜,管座圆盘),铁路(防振垫,缓冲器,减震器,衬垫,止回阀,加封盖),打气筒(推进器,衬垫,衬层,密封圈),面具,潜水装置,箱体,托盘,呼吸面具,和透镜(接触式)。
用聚合材料注塑的方法是现有技术中为大家所熟知的并被描述在<塑料工业协会的塑料工程手册>,第四版,1976年,83页中和描述在Rosato and Rosato的注塑手册(Injection Molding Handbook),1986,9页中。
本发明的另一方面涉及从包括柔性氢化嵌段共聚物的组合物生产的吹塑制品。吹塑制品包括,但不局限于注射(拉伸)或挤出吹模制品,汽车的风箱和行李箱,水箱气囊,工业用的风箱和行李箱,鞋气囊,所有类型的食品、饮料、化妆品、医用品、药物和本国工业产品的容器,玩具,商用计算机板,计算机和商用设备,中空工业零件,船,缓冲器,缓冲器筋膜,椅背,中央操纵台,扶手和头靠覆膜,覆盖件,门壳,壳体,箱体,或机器和家具工业用的其它类型的附件,压力容器,表板,管道,储液器,汽车的仪表板,传统世俗用品,玩具,坛,收集槽,贮水池,车轮,轮廓包装材,刀具座,阻流板和缓冲器,楼板暖气元件,防浪板,摩托车小车车厢,汽车顶托架,空气管道,露天大型运动场座位,复印机和复制机的结构盖,防护器,双壁板,卡车和汽车用的冷却剂溢流罐,饮用水贮罐,伸缩膜盒,软管,行李箱,喷水贮槽,玩具,和工具箱。
用聚合材料吹塑的方法是现有技术中为大家所熟知的并描述在<塑料工业协会的塑料工程手册>,第四版,1976年,326页中。
本发明的另一方面涉及旋转模塑制品,它们包括从包括柔性氢化嵌段共聚物的组合物生产的运动场设备,贮罐和饲料贮槽,门衬层,汽车的内部覆盖件(仪表板覆膜),变速器封盖,运输容器,商用和消遣的家具,花盆,垃圾容器,漩涡管材,圆球灯罩,船,独木舟,露营顶篷,玩具(木马,洋娃娃,沙箱,小游泳池,和运动球),广告业显示标志,架子,和服装模特。
旋转模塑和旋转/涂凝模塑的方法描述在<塑料工业协会的塑料工程手册>,第四版,1976年,348页中。
本发明的另一方面涉及从包括柔性氢化嵌段共聚物的组合物生产的拉挤制品。拉挤制品是通过将聚合物熔体和连续纤维同时挤出通过同一异形(丝)拉模所生产的连续的、截面的、复合的、挤出的型材。例子包括,但不局限于,结构梁,钢筋,路障,复壁管,汽车的缓冲器模制品,混凝土配筋,窗户/门线条,木材加强材,胶合层积材(层压的托梁),和电气层压板。
用聚合材料拉挤成型的方法是现有技术中为大家所熟知的并描述在<塑料工业协会的塑料工程手册>,第四版,1976年,47页中。
所有的最终应用是作为单层或多层来提供,其中任何层包括这里所述的氢化嵌段共聚物。附加层可以是其它聚合材料,其中包括但不限于对于与柔性氢化嵌段共聚物共混的可用聚合物所列举的那些聚合物。
令人惊讶地,这些高度氢化的柔性嵌段共聚物能够制造许多透明的(半透明的或有着色剂时不透明的),低颜色,软质的薄膜;异型材;片材;在标准和升高的温度下具有优异的性能的有涂层的、注塑的、吹塑的和拉挤模塑的制品。在不使用增塑剂的情况下获得了柔性,该共聚物提供低残留物和可提取物,高强度,良好的耐热、耐辐射和耐光性能,对极性化学品、酸和碱的耐受性,在高温下各项性能的保持能力;和抗穿刺性。通过使用更具弹性的共聚物,能够以极低模量,高的伸长率,和低的永久变形来进行制造。另外,所有这些共聚物无需干燥就可加工,与其它聚烯烃类相容,且在健康、环境和安全方面的问题较少。
提供了以下实施例以进一步解释和阐明本发明,但不是用来限制本发明到所提出的具体实施方案。
实施例1-9在一种评价中,考察将柔性氢化嵌段聚合物(HBCP)和部分氢化嵌段聚合物共混到乙烯聚合物中的效果。表1列举了在本评价中考察的各种共混物,包括嵌段聚合物重量百分数和实例名称。乙烯聚合物是由DuPont-Dow Elastomer以名称ENGAGETMEG8200供应的基本上线性的乙烯共聚体。Lycra(莱克拉,合成弹力纤维)作为对照材料也包括在本评价中。通过在各种水平的应力下在5个循环之后测量百分永久变形,来测试各种共混物和对照样品的百分伸长率和百分变形应力。为测定百分永久变形,发明实施例1和对比试验8的2英寸(5.1cm)计量长度的样品使用英斯特朗张力计来进行试验。使用10英寸(25.4cm)/分钟的十字头速度来提供5min-1的应变率。各样品被拉伸到预定应变(即,在100%增量下拉伸从100%-400%应变的5种伸长率,各增量使用新样品),然后通过倒退十字头移动来卸载,在拉伸和卸载之间没有任何保持时间。在重复5个相同周期之后(在拉伸和卸载之间没有保持时间),各样品被加载负荷6次。负荷上升到0以上的应力作为变形应力来记录。在本评价中,除了在140旦下试验的Lycra之外,70旦的纤维用于试验。各样品的70旦纤维使用如上所述的毛细管流变仪制备。特别是,纤维不能够在40wt%Kraton G1652下纺丝。
在以下条件下使用变速卷取辊筒从共混物制备纤维用于挤出的INSTRON毛细管流变仪口模直径=1000微米,L/D=20输出速度=大约0.4gm/min熔化温度=250-255℃纤维旦=大约70将20%HBCP加入到EG8200中不会显著改进EG8200的断裂韧性和弹性回复。然而,将40%HBCP加入到EG8200中显著改进了EG8200的断裂韧性和弹性回复。在HBCP的20%和40%添加之间的改进的差别是非常显著的,不能够使用共混规律预测到。
图1-3显示了该共混评价的结果。来自在这些图中的结果的添加剂重量百分数计算值显示,在200%-300%应变下,含有高于或等于40wt%氢化嵌段共聚物(HBCP)的乙烯聚合物共混物表现了令人惊奇的更好弹性,与可从添加剂重量百分数计算预测的结果相比。还有,在大于或等于40wt%下的弹性改进显著优于可从低共混水平下的结果或从具有部分氢化嵌段聚合物(PHBCP)的等同共混水平下的结果预测的值。
所有HBCP具有至少95%的芳族氢化水平。
表1
*对比实施例1HBCP是氢化嵌段共聚物(氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)嵌段共聚物,具有66,000Mn,32wt%氢化苯乙烯,大于95%的芳族氢化。
2PHBCP是部分氢化的嵌段共聚物(仅二烯氢化)。
实施例10-18在双螺杆挤出机中配混以下组合物,并造粒。
实施例10 90%Co-PP(703-35)(从The Dow Chemical Company购得的丙烯-乙烯共聚物)和10%HBCP(90,000Mn,32wt%氢化聚苯乙烯和40%1,2-丁二烯含量的三嵌段SBS)。
实施例11 70%Co-PP(703-35)和30%HBCP(90,000Mn,32wt%氢化聚苯乙烯和40%1,2-丁二烯含量的三嵌段SBS)。
实施例12 90%HDPE M6030(可从The Dow Chemical Company购得的高密度聚乙烯)和10%HBCP(90,000Mn,32wt%氢化聚苯乙烯和40%1,2-丁二烯含量的三嵌段SBS)。
实施例13 70%HDPE M6030 30%HBCP(90,000Mn,32wt%氢化聚苯乙烯和40%1,2-丁二烯含量的三嵌段SBS)。
实施例14 70%LDPE 4005(从The Dow Chemical Company购得的低密度聚乙烯)和30%HBCP(90,000Mn,32wt%氢化聚苯乙烯和40%1,2-丁二烯含量的三嵌段SBS)。
实施例15 30%EngageTM81-80(从The Dow Chemical Company购得的聚乙烯弹性体)和70%HBCP(90,000Mn,32wt%氢化聚苯乙烯和40%1,2-丁二烯含量的三嵌段SBS)。
实施例16 10%EngageTM81-80和90%HBCP(90,000Mn,32wt%氢化聚苯乙烯和40%1,2-丁二烯含量的三嵌段SBS)。
实施例17 90%COC TopasTM5013(从Ticona购得的环烯烃共聚物)和10%HBCP(90,000Mn,32wt%氢化聚苯乙烯和40%1,2-丁二烯含量的三嵌段SBS)。
实施例18 70%COC TopasTM5013和30%HBCP(90,000Mn,32wt%氢化聚苯乙烯和40%1,2-丁二烯含量的三嵌段SBS)。
注塑测试样品。性能在表2、3和4中列举。使用以下方法。
DTUL(负载下的挠曲温度)根据ASTM D648-82测量。
Vicat根据ASTM D1525-87测量。
挠曲性能根据ASTM D790-90测量。
ID(装有测量仪器的飞镖)根据ASTM D3763-86来测量。
拉伸性能根据ASTM D638-90测量。
表2
表3
表4
氢化嵌段共聚物和其它聚合材料的组合物显示了物理性能的优异平衡。
实施例19-21机械混合在表5中列举的聚合物粒料,在Warner Pfleiderer 30mm配混挤出机中和250℃的温度下配混。共混物然后在210℃的温度和50℃的模塑温度下在28.5公吨Arburg注塑机上进行注塑。在如以下列举的ASTM方法下测试拉伸棒和圆盘。DTUL66℃ D648VicatD1525CLTE D696仪测冲击强度 D3763Izod D256应力松驰和变形 D4649-87肖氏A(Shore A) D2240(1秒延迟)雾度(Haze) D1003表5
1TopasTM50131是购自Ticona的环烯烃共聚物。
2氢化嵌段共聚物是90,000Mn,32%苯乙烯嵌段含量,和40%的丁二烯是1,2-构型的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。
氢化嵌段共聚物的共混物表现了改进的抗冲和伊佐德性能。
实施例22-30对于混合共混物,如在表6中列举的重量份的聚合物在210℃下在分批混合机(具有Rheomix 600筒体的Haake Rheocord 90扭矩流变仪,大约60ml聚合物容积)中在50rpm转子速度下进行机械混合大约10分钟。对于单一组分样品,样品用Farrel 3英寸(7.62cm)×7英寸(17.8cm)实验室磨机(在155℃蒸气加热)进行熔融均化90秒钟,作为片材取出。试样使用设定在210℃的PHI液压机通过压塑成薄片来制备。用于硬度和雾度测试的试样是大约3.2mm厚度的76mm直径圆形物。透射率直接通过单一层来测定。试样切成两半,以两层用于肖氏A硬度测试。对于物理强度和弹性试验,试样是大约75mm宽×115m高×0.94mm厚。结果在表6中列举。试验根据前面列举的ASTM方法来完成。
表6
*对比实施例1HBCP是氢化嵌段共聚物(氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)嵌段共聚物,具有63,000Mn,32%氢化苯乙烯,和40%的丁二烯是1,2-构型氢化嵌段共聚物的共混物与具有部分氢化嵌段共聚物的共混物相比具有改进的变形和松驰。变形和松驰值是令人惊奇的,鉴于部分氢化嵌段共聚物纯样品与氢化嵌段共聚物纯样品相比的更低值。
实施例31水分散体的制备以40%固体在环己烷中的溶液形式的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的氢化嵌段共聚物(90,000的MW,32wt%的苯乙烯,40%1,2-丁二烯构型)升高的温度到65℃。然后将加热样品转移和加入到预热分散混合罐中(65℃)。该溶液是分散相。分散相以31g/min的恒定速度从罐中连续泵入到装配到三通管的由0.5“(1.27cm)内径不锈钢管构成的分支管中。同时,表面活性剂油酸钠(在2∶1(v/v)乙醇/水的溶液中的43wt%溶液)以1.1ml/min的恒定速度泵入到装配到该三通管的由0.125”(0.32cm)不锈钢管构成的分支管中。在排出时,合并料流通过0.5”(1.27cm)直径静态混合机混合。混合料流通过第二个三通管与在0.9-5.0ml/min的流速下的水合并。使用在500-800rpm下操作的在线定子转子混合机(E.T.Okakes)在剪切条件下将合并的分散相、表面活性剂和水混合在一起。该浓缩乳液在第二在线混合机中用另外的水进行稀释,再使用Coulter LS-230光散射粒度分析仪测量粒度和多分散性。通过旋转蒸发从所得分散体中除去溶剂,再次测量粒度和多分散性,显示了基本相同的结果。通过在真空中除去水,调整固体含量到大约50-55%。51%的固体分散体的最终体积平均粒度是0.377μm(多分散性,Dv/Dn=1.17)。
表7
实施例32凝固薄膜的制备通过在烘箱中加热钢/瓷器(或刻蚀玻璃)板(7″×7″×1/16″)(17.8×17.8×0.16cm),直到它达到在100-120°F(38-49℃)之间的温度为止,以用凝固方法制备薄膜。然后将板浸渍到硝酸钙在1∶1(重量)的水和甲醇中的20%溶液中,该溶液还包含了大约1wt%的乙氧基化辛基酚表面活性剂。然后将板在230°F(110℃)的烘箱中放置大约15分钟,以形成硝酸钙在板上的非常薄的薄膜。使板冷却到105°F(40℃),然后浸渍到用去离子水稀释到25%固体的样品A的聚合物分散体中,再取出(总停留时间是大约15-20秒钟)。板然后在室温下保持5分钟,以使薄膜产生足够的凝胶强度,随后在水浴中在115°F(46℃)下浸提10分钟。板的两面然后在115°F(40℃)下用水喷淋另外2分钟。板然后保留在230°F(10℃)的通风烘箱中5-10分钟,然后302°F(150℃)退火15分钟,随后冷却到室温。从基材上剥离连续聚合物薄膜,总长度=4.5″(11.4cm),狭窄段的宽度=0.25″(0.64cm),和计量长度=1.31″(3.3cm)。
实施例33手套的制备手套使用陶瓷手套模具,含有硝酸钙的浴液,水分散体和蒸馏水和小型实验室烘箱来制造。所使用的材料是完全氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的20%水分散体,共聚物具有100,000(10,000聚苯乙烯端嵌段和80,000丁二烯中嵌段)的分子量和在中间嵌段中具有低水平的结晶度。为制造薄膜,陶瓷手套模具浸渍在30%硝酸钙浴液中,随后浸渍在含有水分散体浴的浴液中,再浸渍在蒸馏水浴中。手套模具放入140℃烘箱中10分钟,冷却,和从模具中取出手套。所生产的手套是弹性、透明的,具有高拉伸强度和伸长率,以及低的变形。
实施例34使用具有24/1 L/D Barr ET螺杆,齿轮泵和8mm OD芯轴(6mm ID)模头的1.5(3.8cm)Killion单螺杆挤出机,成功地挤出弹性体管材。挤出材料是完全氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物,它具有100,000的分子量(10,000聚苯乙烯端嵌段和80,000丁二烯中嵌段)和在中嵌段中具有低结晶度。所生产的管材是弹性、透明、耐扭结的,具有高拉伸强度,良好的耐热性和低变形。
实施例35使用小型真空干燥箱和铝板,成功地生产搪塑薄膜。搪塑的材料是完全氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物,它具有66,000的分子量(10,500聚苯乙烯终嵌段和45,000丁二烯中嵌段)和在中间嵌段中具有低结晶度。聚合物首先研磨成粉料,然后放置在金属板上,放入在220℃的温度下的烘箱中10分钟。从烘箱中取出板,冷却,再取出薄膜。所生产的薄膜是弹性、透明、抗磨蚀的,具有高拉伸强度,良好的耐热性和低变形。
实施例36具有25∶75的氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族嵌段的重量比和具有SBS的嵌段结构,以及其中总平均分子量(Mnt)是55,000的氢化聚合物与具有68∶32的氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族嵌段的重量比和具有SBS的嵌段结构以及其中总平均分子量(Mnt)是66,000的氢化聚合物在Brabender塑度记录仪在220℃下共混1-2分钟,所得共混物使用平板式压机(Platen Press)在230℃的温度下在不多于1分钟的时间内压塑成薄膜,再冷却。
平板式压塑薄膜的性能表示在表8中。
表8
所得平板式压塑薄膜是光学透明的,并具有韧性和模量的良好平衡。
实施例37具有20∶80的氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族嵌段的重量比和具有SBSBS的嵌段结构,以及其中总平均分子量(Mnt)是75,000的氢化聚合物与具有68∶32的氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族嵌段的重量比和具有SBS的嵌段结构,以及其中总平均分子量(Mnt)是66,000的氢化聚合物在Brabender塑度记录仪中在220℃下共混1-2分钟,所得共混物使用平板式压机(Platen Press)在230℃的温度下在不多于1分钟的时间内压塑成薄膜,再冷却。
平板式压塑薄膜的性能表示在表9中。
表9
所得平板式压塑薄膜是光学透明的,并具有韧性和模量的良好平衡。
实施例38具有20∶80的氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族嵌段的重量比和具有SBSBS的嵌段结构以及其中总平均分子量(Mnt)是75,000的氢化聚合物与具有68∶32的氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族嵌段的重量比和具有SBS的嵌段结构,以及其中总平均分子量(Mnt)是66,000的氢化聚合物在WP ZSK-30双螺杆挤出机中共混,其中温度设定在230℃下,和其中所得共混物用其中温度设定在230℃以及铸塑辊和冷却辊温度设定在110℃和拉动速度在1-10fmp(30.5-305cm/min)范围的铸塑薄膜方法铸塑成薄膜。
铸塑薄膜的性能表示在表10中。
表10
所得薄膜是光学透明的和具有韧性和模量的良好平衡。
权利要求
1.由包括氢化嵌段共聚物的组合物生产的单层或多层制品,其中氢化嵌段共聚物包括氢化乙烯基芳族聚合物的至少两种不同的嵌段,和氢化共轭二烯聚合物的至少一种嵌段,其中共聚物进一步特征在于a)氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族聚合物嵌段的重量比大于40∶60;b)30,000-150,000的总数均分子量(Mnt),其中各氢化乙烯基芳族聚合物嵌段(A)具有5,000-45,000的Mna,和各氢化共轭二烯聚合物嵌段(B)具有12,000-110,000的Mnb,和c)一种氢化水平,它使得各氢化乙烯基芳族聚合物嵌段具有大于90%的氢化水平和各氢化共轭二烯聚合物嵌段具有大于95%的氢化水平。
2.权利要求1的制品,其中氢化乙烯基芳族聚合物嵌段选自氢化聚苯乙烯、氢化α-甲基苯乙烯聚合物、氢化乙烯基甲苯聚合物、苯乙烯和α-甲基苯乙烯的氢化共聚物以及氢化苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物,和氢化共轭二烯聚合物嵌段选自氢化聚丁二烯、氢化聚异戊二烯和丁二烯和异戊二烯的氢化共聚物。
3.权利要求1的制品,其中组合物另外包括至少一种其它聚合物。
4.权利要求3的制品,其中其它聚合物选自氢化乙烯基芳族均聚物,其它氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物,热塑性聚氨酯,聚碳酸酯(PC),聚酰胺,聚醚,聚氯乙烯聚合物,聚偏二氯乙烯聚合物,聚酯,含有乳酸残基的聚合物,部分氢化或非氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物,苯乙烯类聚合物,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物,苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN),ABS/PC聚合物,聚对苯二甲酸乙二醇酯,环氧树脂,乙烯-乙烯基醇共聚物,乙烯丙烯酸共聚物,聚烯烃一氧化碳共聚体,氯化聚乙烯,环状烯烃共聚物(COC),烯烃共聚物和均聚物。
5.权利要求4的制品,其中其它聚合物选自聚烯烃、乙烯-苯乙烯共聚体、部分氢化或非氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物、苯乙烯类聚合物、氢化聚苯乙烯和其它氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物,以及从选自以下的单体获得的环烯烃(共)聚合物取代和未取代的降冰片烯,二环戊二烯,二氢二环戊二烯,环戊二烯的三聚体,四环十二碳烯,六环十七碳烯,乙叉基降冰片烯和乙烯基降冰片烯。
6.权利要求4的制品,其中氢化嵌段共聚物以0.5-99.5wt%的量存在,基于组合物的总重量。
7.权利要求4的制品,其中组合物另外包括增容剂。
8.权利要求1的制品,其中制品选自薄膜或片材,挤出型材,涂层制品,注塑制品,吹塑制品,拉挤成型制品和滚塑制品。
9.权利要求8的制品,它选自腰袋,血液贮袋,静脉输液袋,渗析袋,药品起泡包装膜,食品包装袋,购物包装袋,织物层压材料,医用器材膜,透皮贴片,垫层膜,标签,手套,衬垫,软管,细管,粗管,电线,电缆,窗户框架,密封条,汽车型材,板壁,密封条,医用管,热水管,工业用管,杆,膜,汽车仪表板,门心板或座位包皮;屋面材料,地膜,池塘或水池衬层,模塑板,信号牌,有涂层的聚合物材料,有涂层的织物,有涂层的无机材料,铜版纸,有涂层的薄纸板,有涂层的木器品,有涂层的金属产品,旋转涂敷产品,汽车防冲装置,汽车内外装饰制品,汽车衬垫或封条,包装容器,共注塑模制品,覆塑制品,波纹管,长靴,水箱,鞋气囊,注坯吹塑模制品,复合管,安全隔板,结构梁,加强构件,玩具,柄,气囊或汽车内部覆盖膜。
10.包括以下组分的组合物I)至少一种氢化嵌段共聚物,它具有氢化乙烯基芳族聚合物的至少两个不同的嵌段,和氢化共轭二烯聚合物的至少一个嵌段,和其中氢化共聚物进一步特征在于a)氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族聚合物嵌段的重量比为40∶60或更低;b)30,000-150,000的总数均分子量(Mnt),其中各氢化乙烯基芳族聚合物嵌段(A)具有5,000-45,000的Mna,和各氢化共轭二烯聚合物嵌段(B)具有12,000-110,000的Mnb;和c)一种氢化水平,它使得各氢化乙烯基芳族聚合物嵌段具有高于90%的氢化水平和各氢化共轭二烯聚合物嵌段具有高于95%的氢化水平,和II)至少一种其它聚合物。
11.权利要求10的组合物,其中其它聚合物选自氢化乙烯基芳族均聚物,其它氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物,热塑性聚氨酯,聚碳酸酯(PC),聚酰胺,聚醚,聚氯乙烯聚合物,聚偏二氯乙烯聚合物,聚酯,含有乳酸残基的聚合物,部分氢化或非氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物,苯乙烯类聚合物,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物,苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN),ABS/PC聚合物,聚对苯二甲酸乙二醇酯,环氧树脂,乙烯-乙烯基醇共聚物,乙烯丙烯酸共聚物,聚烯烃一氧化碳共聚体,氯化聚乙烯,环状烯烃共聚物(COC),烯烃均聚物和共聚物。
12.权利要求11的制品,其中其它聚合物选自聚烯烃、部分氢化或非氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物、苯乙烯类聚合物、氢化聚苯乙烯和其它氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物,以及从选自以下的单体衍生的环烯烃(共)聚合物取代和未取代的降冰片烯,二环戊二烯,二氢二环戊二烯,环戊二烯的三聚体,四环十二碳烯,六环十七碳烯,乙叉基降冰片烯和乙烯基降冰片烯。
13.权利要求10的组合物,其中氢化嵌段共聚物以0.5-99.5wt%的量存在,基于组合物的总重量。
14.权利要求11的组合物,其中组合物另外包括增容剂。
15.包括以下组分的乳液或分散体I)包括至少一种氢化嵌段共聚物的分散聚合物相,该共聚物具有氢化乙烯基芳族聚合物的至少两个不同的嵌段,和氢化共轭二烯聚合物的至少一个嵌段,和其中氢化共聚物进一步特征在于a)氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族聚合物嵌段的重量比为40∶60或更低;b)30,000-150,000的总数均分子量(Mnt),其中各氢化乙烯基芳族聚合物嵌段(A)具有5,000-45,000的Mna,和各氢化共轭二烯聚合物嵌段(B)具有12,000-110,000的Mnb;和c)一种氢化水平,它使得各氢化乙烯基芳族聚合物嵌段具有高于90%的氢化水平和各氢化共轭二烯聚合物嵌段具有高于95%的氢化水平,和II)表面活性剂,和III)与聚合物相不混溶的连续相。
16.权利要求15的组合物,其中氢化乙烯基芳族聚合物嵌段选自氢化聚苯乙烯、氢化α-甲基苯乙烯聚合物、氢化乙烯基甲苯聚合物、苯乙烯和α-甲基苯乙烯的氢化共聚物以及氢化苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物,和氢化共轭二烯聚合物嵌段选自氢化聚丁二烯、氢化聚异戊二烯和丁二烯和异戊二烯的氢化共聚物。
17.权利要求15的组合物,另外包括选自以下的聚合物氢化乙烯基芳族均聚物,其它氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物,热塑性聚氨酯,聚碳酸酯(PC),聚酰胺,聚醚,聚氯乙烯聚合物,聚偏二氯乙烯聚合物,聚酯,含有乳酸残基的聚合物,部分氢化或非氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物,苯乙烯类聚合物,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物,苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN),ABS/PC聚合物,聚对苯二甲酸乙二醇酯,环氧树脂,乙烯-乙烯基醇共聚物,乙烯丙烯酸共聚物,聚烯烃一氧化碳共聚体,氯化聚乙烯,环状烯烃共聚物(COC),烯烃均聚物和共聚物。
18.权利要求17的组合物,其中其它聚合物选自聚烯烃、部分氢化或非氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物、苯乙烯类聚合物、氢化聚苯乙烯和其它氢化乙烯基芳族/共轭二烯嵌段共聚物,以及从选自以下的单体获得的环烯烃(共)聚合物取代和未取代的降冰片烯,二环戊二烯,二氢二环戊二烯,环戊二烯的三聚体,四环十二碳烯,六环十七碳烯,乙叉基降冰片烯和乙烯基降冰片烯。
19.权利要求17的组合物,其中组合物另外包括增容剂。
20.权利要求15的组合物,其中增容剂是碱或胺脂肪酸盐或硬脂酸盐;聚氧乙烯非离子表面活性剂;碱金属月桂基硫酸盐,季铵表面活性剂;碱金属烷基苯磺酸盐或碱金属皂。
21.权利要求15的组合物,其中连续相包括水。
22.由权利要求15的组合物生产的制品。
全文摘要
柔性氢化嵌段共聚物凝固成功地用于各种应用,包括膜、型材、片材、涂层、注塑制品,吹塑或滚塑制品和拉挤成型制品。
文档编号C08L53/02GK1355826SQ00808806
公开日2002年6月26日 申请日期2000年5月19日 优先权日1999年6月11日
发明者R·J·唐纳德, J·L·哈恩菲尔德, G·D·帕森斯, S·F·哈恩, R·M·帕特尔, C·P·埃斯尼奥特, L·M·菲普斯, J·E·佩特, D·巴特塔查杰 申请人:陶氏化学公司
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