专利名称：多层聚丙烯薄膜及其制备和使用方法
技术领域：
本申请涉及多层聚丙烯薄膜的制备方法。更具体地，本申请涉及用于热层压应用的多层聚丙烯薄膜及其制备和使用方法。
背景技术：
合成聚合物材料特别是聚丙烯树脂可制造成从医疗器件到包装材料的各种最终用途制品。包装工业之类的许多工业在各种制造工艺中利用聚丙烯材料来生产各种制成品，包括容器、食品包装的包装薄膜、图书封面的热层压薄膜等。例如，生产热层压薄膜可涉及将乙烯乙酸乙烯酯(EVA)层挤出到塑料薄膜(例如聚丙烯)上，以形成双层薄膜。接着， 双层薄膜的EVA—侧可以热层压到不同类型的基材(例如纸、木材等)上，形成聚丙烯-EVA 层压物。使用聚丙烯-EVA层压物遇到的一个问题是在聚丙烯薄膜和EVA层之间达到足够的粘合强度。为了改善这些层之间的粘合，可以在聚丙烯薄膜和EVA层之间设置粘结层 (tie layer)。但是，加入粘结层增加了与生产这种材料相关的成本，并可能对材料的多种物理性能(例如低雾度，高光泽)中的一种产生不利影响。因此，一直需要具有所希望的物理性能和/或机械性能的新的层压组合物。发明概述本发明公开了一种方法，其包括形成双层聚合物薄膜，所述双层聚合物薄膜包含取向的聚丙烯薄膜和茂金属-催化的聚丙烯薄膜，其中所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜的密封初始温度为80-130°C。所述双层聚合物薄膜可以包含取向的聚丙烯薄膜和茂金属-催化的聚丙烯薄膜。所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜的厚度可以是0. 1-20密耳。所述取向的聚丙烯薄膜可包括单轴取向的聚丙烯薄膜、双轴取向的聚丙烯薄膜，或它们的组合。所述取向的聚丙烯薄膜可以经电晕处理。所述取向的聚丙烯薄膜的厚度可以是0.1-20密耳。所述双层聚合物薄膜的粘合强度可以为0. I-IOlbf。所述双层聚合物薄膜的45°光泽可以是 60-99。所述双层聚合物薄膜的雾度百分数可以是0.5%-10%。所述双层聚合物薄膜的厚度可以是0.2-20密耳。所述双层聚合物薄膜的形成可以在420-530下的温度下进行。所述双层聚合物薄膜的形成可以通过将所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜挤出涂布到双轴取向的聚丙烯薄膜上来进行。所述方法还可包括将所述双层聚合物薄膜和基材热层压，以形成层压物，其中所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜设置在所述双轴取向的聚丙烯薄膜和所述基材之间。所述基材可以包括纸、塑料、金属、木材、织物、玻璃或它们的组合。所述层压物可以基本上不含乙烯-乙酸乙烯酯。可对所述取向的聚丙烯薄膜进行表面改性处理。一种采用之前揭示的任一种方法制备的制品。本发明还公开了一种层压物，其包括双轴取向的聚丙烯薄膜，茂金属-催化的聚丙烯薄膜和基材，其中所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜设置在所述双轴取向的聚丙烯薄膜和所述基材之间。所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜的密封初始温度可以是80-130°C。所述层压物可以基本上不含乙烯-乙酸乙烯酯。附图简要说明为了更完整地理解本发明的内容及其优点，下面提供结合附图的以下简要说明和详细说明，其中相同的附图标记表示相同的部分。
图1是挤出涂布设备的示意图。图2A和2B示出180°剥离力测试。图3是对于实施例1中样品1的180°剥离测试结果，作用力随着伸长而变化的图。图4是对于实施例2中样品2的180°剥离测试结果，作用力随着伸长而变化的图。图5是对于实施例3中样品3的180°剥离测试结果，作用力随着伸长而变化的图。图6是对于实施例4中样品4的180°剥离测试结果，作用力随着伸长而变化的图。图7是对于实施例1-4中样品1-4的180°剥离测试结果，平均作用力随着伸长而变化的图。图8-11是对于实施例7中样品9-12的180°剥离测试结果，作用力随着伸长而变化的图。图12是对于实施例7中样品9-12的180°剥离测试结果，平均作用力随着伸长而变化的图。图13是对于实施例2和7中样品2、11和12的180°剥离测试结果，平均作用力随着伸长而变化的图。发明详述在一开始，应该理解，虽然以下提供对一种或多种实施方式的说明，但是可使用任何数量的、不管是目前已知的还是现有的技术实施所揭示的系统和/或方法。本发明决不应限于所述说明性实施方式、附图和以下所述的技术，包括本文图示和描述的示例性设计和实施方式，而是可以在所附权利要求的范围及其等同项的全部范围之内进行修改。本文中取向的聚丙烯表示为“oPP” ；茂金属-催化的聚丙烯表示为“mPP” ’双层聚合物薄膜表示为“BPF” ；双轴取向的聚丙烯表示为“Β0ΡΡ” ；高结晶度聚丙烯表示为“HCPP” ； 聚丙烯多相共聚物表示为“PPHC”；乙烯-丙烯橡胶表示为“Era”；熔体流动速率表示为 “MFR”;茂金属-催化的无规乙烯-丙烯共聚物表示为“mREPC”;密封初始温度表示为“SIT”； 二甲苯可溶物百分数表示为“XS% ” ；乙烯-乙酸乙烯酯表示为“EVA”。
本文公开了多层聚合物薄膜及其制备方法和使用方法。多层聚合物薄膜包括至少一层取向的聚丙烯(oPP)薄膜层和至少一层茂金属-催化的聚丙烯(mPP)薄膜层。在一个实施方式中，所述多层薄膜具有超过2层，或者3、4、5或6层。或者，所述多层薄膜具有2 层。为简单起见，以下将讨论双层聚合物薄膜，但应理解也可以考虑使用超过2层的聚合物薄膜。在一个实施方式中，双层聚合物薄膜(BPF)可具有取向的聚丙烯(oPP)薄膜层和茂金属-催化的聚丙烯(mPP)薄膜层。 在一个实施方式中，BPF包括取向的聚丙烯薄膜层。所述聚丙烯可以是均聚物、高结晶度聚丙烯、聚丙烯多相共聚物，或它们的组合(例如掺混物)。聚丙烯可以形成薄膜并取向，得到在本文中详细描述的取向的聚丙烯薄膜层。所述聚丙烯可以是一种均聚物，但是条件是该均聚物可含有最高达5%的另一种 α-烯烃，包括但并不限TC2-C8Ci-烯烃，例如乙烯和1-丁烯。尽管可能存在少量的其他 α_烯烃，但是通常将这种聚丙烯称为聚丙烯均聚物(或基本上为均聚物)。适用于本发明的聚丙烯均聚物可包括借助于本发明的本领域中已知的任何类型聚丙烯。例如，所述聚丙烯均聚物可以是全同立构聚丙烯、半-全同立构聚丙烯或它们的组合。当聚合物所有的侧基都排列在链的同一侧时，聚合物是“全同立构的”。在半-全同立构聚合物中，每隔一个重复单元具有一个无规取代基。适合用于本发明的聚丙烯的特征在于，其数均分子量Mn为3. 3χ104-8. 3χ104 道尔顿，或4. 1 X 104-7. 5Χ IO4道尔顿，或5. OX 104-6. 6Χ IO4道尔顿；重均分子量为 3. 0X105-6. 2 X IO5 道尔顿，或 3. 5X10s-5. 7 X IO5 道尔顿，或 4. 0 X 105_5. IX IO5 道尔顿；多分散指数为4. 9-11. 0，或6. 0-10. 0，或7. 0-9. 0 ；ζ均分子量为9. 7X105-3. 2 X IO6道尔顿， 或1. 3Χ 106-2. 8Χ IO6道尔顿，或1. 7Χ 106_2· 5 X IO6道尔顿。具体地，对于聚合物组合物， 数均分子量Mn由公式1得到Mn= Σ NxMx (1)式中Nx是其重量为Mx的分子的摩尔分数(或数量分数)。重均分子量Mw由公式 2得到Mw = Σ WxMx (2)式中wx是重量为Mx的分子的重量分数。多分散指数(PDI)由由公式3得到PDI = Mw/Mn (3)ζ均分子量(Mz)由公式4得到Mz=E WxMxV Σ wxMx (4)式中wx是重量为Mx的分子的重量分数。在一个实施方式中，根据ASTM D1505进行测定，适用于本发明的聚丙烯的密度可以为0. 895-0. 920克/立方厘米、或0. 900-0. 915克/立方厘米、或0. 905-0. 915克/立方厘米；通过差示扫描量热法测定，熔融温度为150-170°C、或155-168°C、或160_165°C ；按照ASTM D1238条件“L”进行测定，熔体流动速率为0. 5-30克/10分钟、或1. 0-15克/10 分钟、或1. 5-5. 0克/10分钟；按照ASTM D638测定，拉伸模量为200，000-350, OOOpsi, 或 220，000-320，OOOpsi、或 250，000-320，OOOpsi ；按照 ASTM D638 测定，屈服拉伸应力为 3，000-6，OOOpsi、或 3，500-5，500psi、或 4, 000-5, 500psi ；按照 ASTM D638 测定，屈服拉伸应变为5-30%、或5-20%、或5-15% ；按照ASTM D790测定，挠曲模量为120，000-330，OOOpsi、或 190，000-310，OOOpsi、或 220，000-300，OOOpsi ；按照 ASTM D2463 测定，加德纳冲击(Gardner impact)为3_50英寸-磅、或5_30英寸-磅、或9_25英寸-磅； 按照ASTM D256A测定，缺口悬臂梁式冲击强度(Notched Izod Impact Strengtti)为0. 2-20 英尺磅/英寸、或0. 5-15英尺磅/英寸、或0. 5-10英尺磅/英寸；按照ASTM D2240测定， 肖氏D硬度为30-90、或50-85、或60-80 ；按照ASTM D648测定，热变形温度为50_125°C、或 80-115°C、或 90-110°C。适用于本发明的聚丙烯均聚物的例子包括但并不限于3371、3271、3270、3276和 3377品级，它们是可以从美国总石油化学品有限公司(Total Petrochemicals USA, Inc.) 购得的聚丙烯均聚物。在一个实施方式中，所述聚丙烯均聚物(如3377品级)通常具有表 1所示的物理性能。表权利要求
1.一种方法，其包括形成双层聚合物薄膜，所述双层聚合物薄膜包含取向的聚丙烯薄膜和茂金属-催化的聚丙烯薄膜，其中所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜的密封初始温度为80-130°C。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜的厚度为 0. 1-20 密耳。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述取向的聚丙烯薄膜包括单轴取向的聚丙烯薄膜、双轴取向的聚丙烯薄膜，或它们的组合。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述取向的聚丙烯薄膜经电晕处理。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述取向的聚丙烯薄膜的厚度为0.1-20密耳。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双层聚合物薄膜的粘合强度为 0. I-IOlbf0
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双层聚合物薄膜的45°光泽为60-99。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双层聚合物薄膜的雾度百分数为 0. 5-10%。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双层聚合物薄膜的厚度为0.2-20密耳。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双层聚合物薄膜的形成在420-530T 的温度下进行。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双层聚合物薄膜的形成通过将所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜挤出涂布到所述双轴取向的聚丙烯薄膜上来进行。
12.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述双层聚合物薄膜和基材热层压，以形成层压物，其中所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜设置在所述双轴取向的聚丙烯薄膜和所述基材之间。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基材包括纸、塑料、金属、木材、织物、 玻璃或它们的组合。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述层压物基本不含乙烯-乙酸乙烯酯。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述取向的聚丙烯薄膜进行表面改性处理。
16.一种采用权利要求1所述的方法制得的制品。
17.一种层压物，其包含 双轴取向的聚丙烯薄膜，茂金属-催化的聚丙烯薄膜，和基材；其中所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜设置在所述双轴取向的聚丙烯薄膜和所述基材之间。
18.如权利要求17所述的层压物，其特征在于，所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜的密封初始温度为80-130°C。
19.如权利要求17所述的层压物，其特征在于，所述层压物基本不含乙烯-乙酸乙烯酯。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，对所述双轴取向的聚丙烯薄膜进行表面改性处理。
全文摘要
公开了一种方法，其包括形成双层聚合物薄膜，所述双层聚合物薄膜包含取向的聚丙烯薄膜和茂金属-催化的聚丙烯薄膜，其中所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜的密封初始温度为80-130℃。还公开了一种层压物，其包括双轴取向的聚丙烯薄膜，茂金属-催化的聚丙烯薄膜和基材，其中所述茂金属-催化的聚丙烯薄膜设置在所述双轴取向的聚丙烯薄膜和所述基材之间。
文档编号B32B27/06GK102481766SQ201080039590
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月31日 优先权日2009年9月1日
发明者L·A·奈恩, M·V·A·瓦尔加斯 申请人:弗纳技术股份有限公司