丙烯聚合物与蜡的反应产物、衍生自聚丙烯聚合物和蜡的接枝共聚物、包含所述接枝共聚 ...的制作方法
【专利说明】丙烯聚合物与蜡的反应产物、衍生自聚丙烯聚合物和蜡的 接枝共聚物、包含所述接枝共聚物的热熔粘合剂组合物以 及使用和制备所述接枝共聚物的方法
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 本专利申请要求2013年2月15日提交的系列号为13/768,887的美国专利申请 和2013年2月15日提交的系列号为13/768, 859的美国专利申请的优先权，将这两篇专利 申请以引用的方式并入本文。
【背景技术】
[0003] 本发明涉及使丙烯聚合物与蜡在存在自由基引发剂的情况下反应。
[0004] 热熔粘合剂组合物用于需要将两个基材粘结在一起的多种应用中，包括例如包装 应用（例如，瓦楞纸板和纸板）、非织造应用（例如，一次性制品）、装订和制鞋。热熔粘合 剂组合物通常以熔融态施加并随着其冷却和固结而形成粘结。用于包装应用中的粘合剂在 宽泛的温度范围上表现出良好的粘结强度和快的凝固时间是很重要的。通常难以获得在低 温和高温下均表现出良好的粘结性质的热熔粘合剂组合物。
[0005] 用无定形聚丙烯聚合物配制的热熔粘合剂组合物可用于多种应用中。许多无定形 聚丙烯聚合物表现出长的开放时间，在自熔融态固结后立即很发粘，并且在固结后保持发 粘达不期望的时间。对于需要短的开放时间和固结后不发粘性的应用来说，这些性质是不 希望的。
【发明内容】
[0006] 在一个方面，本发明描述了一种丙烯-蜡共聚物，其包含多种组分的反应产物，所 述多种组分包含：第一聚合物，其包含聚丙烯均聚物和聚丙烯-α -烯烃共聚物中的至少一 者；第一錯，其包含聚乙稀錯和费托錯（Fischer Tropsch wax)中的至少一者；和自由基引 发剂，并且所述多种组分不含包含至少一个官能团且具有不大于lOOOg/mol分子量的不饱 和化合物，该反应产物具有不大于5的多分散指数和177°C下不大于12, 000厘泊的粘度。
[0007] 在另一方面，本发明描述了一种丙烯-蜡共聚物，其包含多种组分的反应产物，所 述多种组分包含：第一聚合物，其包含聚丙烯均聚物和聚丙烯-α -烯烃共聚物中的至少一 者；第一蜡，其包含聚乙烯蜡；和自由基引发剂，该反应产物具有大于5000g/mol的数均分 子量、不大于5的多分散指数和177°C下不大于12, 000厘泊的粘度。在一个实施例中，所述 组分还包含不饱和化合物，该不饱和化合物包含至少一个官能团。在一些实施例中，该不饱 和化合物包含马来酸、马来酸酐和富马酸中的至少一者。
[0008] 在一些方面，本发明描述了一种丙烯-蜡共聚物，其包含多种组分的反应产物，所 述多种组分包含：第一聚合物，其具有不大于5的多分散指数并且包含聚丙烯均聚物和聚 丙烯-α -烯烃共聚物中的至少一者；第一蜡，其包含聚乙烯蜡、费托蜡和石蜡中的至少一 者；自由基引发剂，并且所述多种组分不含包括至少一个官能团且具有不大于lOOOg/mol 分子量的不饱和化合物，该反应产物在177°C下表现出不大于12, 000厘泊的粘度。
[0009] 在其他方面，本发明描述了制备接枝共聚的方法，该方法包括：将第一聚合物与第 一蜡在存在自由基引发剂的情况下在足够的条件下共混一段时间以获得具有不大于5的 多分散指数的反应产物，该第一聚合物包含聚丙烯均聚物和聚丙烯-α-烯烃共聚物中的 至少一者，并且该第一蜡包含聚乙烯蜡。
[0010] 在另一方面，本发明描述了制备接枝共聚物的方法，该方法包括：将第一聚合物与 第一蜡在存在自由基引发剂且不存在包含至少一个官能团且具有不大于lOOOg/mol分子 量的不饱和化合物的情况下在足够的条件下共混一段时间以获得具有不大于5的多分散 指数的反应产物，该第一聚合物包含聚丙烯均聚物和聚丙烯-α -烯烃共聚物中的至少一 者，并且该第一蜡包含聚乙烯蜡和费托蜡中的至少一者。
[0011] 在另一方面，本发明描述了包含本文所述的丙烯-蜡共聚物的热熔粘合剂组合 物。在一些实施例中，热熔粘合剂组合物还包含增粘剂、增塑剂和蜡中的至少一者。
[0012] 在一个方面，本发明描述了一种热熔粘合剂组合物，其包含：a)多种组分的反应 产物，所述多种组分包含：第一聚合物，其包含聚丙烯均聚物和聚丙烯-α -烯烃共聚物中 的至少一者；第一蜡，其包含聚乙烯蜡和费托蜡中的至少一者；自由基引发剂，并且所述多 种组分不含包含至少一个官能团且具有不大于lOOOg/mol分子量的不饱和化合物，该反应 产物具有大于5000g/mol的数均分子量、不大于5的多分散指数和177°C下不大于12, 000 厘泊的粘度，和b)增粘剂。在一个实施例中，该热熔粘合剂组合物还包含第二蜡。在另一 个实施例中，第一聚合物具有小于5的多分散指数。在一些实施例中，第一聚合物具有小于 4. 5的多分散指数。在其他实施例中，该反应产物具有不大于4. 5的多分散指数。在另一个 实施例中，该反应产物具有不大于4的多分散指数。
[0013] 在一些实施例中，第一聚合物包含聚丙烯均聚物。
[0014] 在一个实施例中，第一蜡是非官能化蜡。在另一个实施例中，第一蜡包含聚乙烯蜡 和费托蜡。在其他实施例中，第二蜡包含聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、费托蜡、石蜡和官能化蜡中的 至少一者。在一些实施例中，第二蜡包含马来酸化聚丙烯蜡和马来酸化聚乙烯蜡中的至少 一者。
[0015] 在一个实施例中，第一聚合物包含聚丙烯均聚物并且第一蜡包含聚乙烯。在另一 个实施例中，第一聚合物包含聚丙烯均聚物并且第一蜡包含费托蜡。
[0016] 在其他实施例中，本文所述的热熔粘合剂组合物包含约30重量％至约80重量％ 的该反应产物、约1重量％至约40重量％的增粘剂和约1重量％至约35重量％的第二蜡。 在另一个实施例中，本文所述的热熔粘合剂组合物包含约35重量％至约70重量％的该反 应产物和约5重量％至约35重量％的增粘剂。
[0017] 在一些实施例中，该热熔粘合剂组合物在-29°C下和60°C下表现出纤维撕裂粘 结。在其他实施例中，该热熔粘合剂组合物在-29°C下和60°C下表现出至少约50 %的纤维 撕裂。在一个实施例中，该热熔粘合剂组合物在71°C下表现出至少约80 %的纤维撕裂。
[0018] 在另一个实施例中，该热熔粘合剂组合物表现出不大于3的初始加德纳色度 (Gardner color)〇
[0019] 在其他实施例中，该热熔粘合剂组合物在177°C下老化96小时后表现出不大于 10%的粘度改变。
[0020] 在一些实施例中，该热熔粘合剂组合物在177°C下老化96小时后无胶凝。
[0021] 在一个实施例中，该组合物表现出不大于10秒的凝固时间。在另一个实施例中， 该组合物表现出不大于5秒的凝固时间。
[0022] 在一些实施例中，该组合物表现出至少0. 15焦耳的断裂能。在一个实施例中，该 组合物表现出至少约100%的断裂应变。在其他实施例中，该组合物表现出至少〇. 15焦耳 的断裂能和至少100%的断裂应变。在另一个实施例中，该组合物表现出至少60°C的热应 力抗性（heat stress resistance)。在一个实施例中，该组合物表现出至少0. 15焦耳的断 裂能和至少60°C的热应力抗性。
[0023] 在另一个实施例中，该组合物表现出至少0. 15焦耳的断裂能和至少100%的断裂 应变，并且还包含选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、费托蜡、石蜡、马来酸化聚丙烯蜡和马来酸化聚 乙烯蜡的第二蜡。
[0024] 在其他实施例中，该组合物表现出至少0. 15焦耳的断裂能和至少60°C的热应力 抗性，并且还包含选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、费托蜡、石蜡、马来酸化聚丙烯蜡和马来酸化聚 乙烯蜡的第二蜡。
[0025] 在另一个实施例中，该组合物表现出至少I. 38MPa的抗拉强度。
[0026] 在一个实施例中，其中该组合物包含至少10重量％的增粘剂并且在_29°C下表现 出至少约75%的纤维撕裂。
[0027] 在其他实施例中，本文所公开的反应产物包含第一聚合物、第一蜡、自由基引发剂 和包含至少一个官能团的不饱和化合物的反应产物。在一个实施例中，该不饱和化合物包 含马来酸、马来酸酐和富马酸中的至少一者。
[0028] 在另一个实施例中，本文所公开的反应产物包含第一聚合物、第一蜡（第一蜡为 非官能化蜡）、自由基引发剂和第二蜡（第二蜡为官能化蜡）的反应产物。
[0029] 在一些实施例中，本文所述的热熔粘合剂组合物还包含成核剂。
[0030] 在另一个方面，本发明描述了一种制品，其包含：第一基材、本文所公开的热熔粘 合剂组合物和通过所述热熔粘合剂组合物与第一基材粘结的第二基材。在一个实施例中， 第一基材包含纸板。
[0031] 在其他方面，本发明描述了使用本文所公开的热熔粘合剂组合物的方法，该方法 包括使包含纤维的第一基材与本文所公开的热熔粘合剂组合物接触，并且使包含纤维的第 二基材通过该热熔粘合剂组合物与该第一基材粘结使得该热熔粘合剂组合物与该第一基 材在不超过10秒内形成纤维撕裂粘结。在一些实施例中，该热熔粘合剂组合物在不超过5 秒内表现出与该第一基材纤维撕裂粘结。
[0032] 在另一个方面，本发明描述了一种热熔粘合剂组合物，其包含多种组分的反应产 物，所述多种组分包含：第一聚合物，其包含聚丙烯均聚物和聚丙烯-α -烯烃共聚物中的 至少一者；第一蜡，其包含聚乙烯蜡、费托蜡和石蜡中的至少一者；和自由基引发剂，该反 应产物在177°C下的粘度低于该反应产物除了该自由基引发剂之外的各组分的共混物的粘 度，该反应产物具有大于5000g/mol的数均分子量、不大于5的多分散指数和177°C下不大 于12, 000厘泊的粘度。在一个实施例中，该反应产物在177 °C下的粘度比该反应产物除了 该自由基引发剂之外的各组分的共混物在177°C下的粘度低至少20%。在一些实施例中， 该热熔粘合剂组合物还包含增粘剂。
[0033] 在其他方面，本发明描述了一种热熔粘合剂组合物，其包含如下组分的反应产物 和增粘剂：第一聚合物，其包含聚丙烯均聚物和聚丙烯-α -烯烃共聚物中的至少一者；第 一非官能化蜡，其包含聚乙烯蜡、费托蜡和石蜡中的至少一者；和自由基引发剂；该反应产 物在177°C下表现出不大于12, OOO厘泊的粘度，并且该热熔粘合剂组合物表现出至少0. 15 焦耳的断裂能、至少3. 28MPa的抗拉强度和至少65°C的热应力抗性中的至少一者。
[0034] 在一些方面，本发明描述了一种热熔粘合剂组合物，其包含多种组分的反应，所述 多种组分包含：第一聚合物，其具有不大于5的多分散指数并且包含聚丙烯均聚物和聚丙 烯-α-烯烃共聚物中的至少一者；第一蜡，其包含聚乙烯蜡、费托蜡和石蜡中的至少一者； 自由基引发剂，并且所述多种组分不含包含至少一个官能团且具有不大于lOOOg/mol的分 子量的不饱和化合物，该反应产物在177°C下表现出不大于12, 000厘泊的粘度。
[0035] 在另外的方面，本发明描述了一种热熔粘合剂组合物，其包含如下组分的反应产 物：第一聚合物，其包含聚丙烯均聚物和聚丙烯-α -烯烃共聚物中的至少一者；第一蜡，其 包含聚乙烯蜡；和自由基引发剂，该反应产物具有大于5000g/mol的数均分子量、不大于5 的多分散指数和177°C下不大于12, 000厘泊的粘度。
[0036] 该热熔粘合剂表现出在宽泛的温度范围内良好的粘结强度以及表