树状氧清除聚合物的制作方法_4

文档序号:8391967阅读:来源:国知局
氟聚合物; 聚碳酸酯("PC");聚氨酯;聚芳酯("PAR");聚环氧化物("PP0");聚酰胺例如尼 龙6、尼龙6,6、尼龙11、尼龙6,12和尼龙12;二酰亚胺例如聚酰亚胺("PI")、聚醚酰亚 胺("PEI")和聚酰胺酰亚胺("PAI");聚邻苯二甲酰胺;砜例如聚砜("PSuI"); 聚芳砜("PAS")和聚醚砜("PES");聚氨基酸;聚二甲基硅氧烷;聚烯烃例如聚乙烯 ("PE")、聚丙烯("PP")、和聚丁烯("PB");苯乙烯例如聚苯乙烯("PS")、聚 a-甲基苯乙烯和苯乙烯/丙烯腈("SAN");乙烯树脂例如聚氯乙烯("PVC")和聚乙 烯萘("PVN");其混合物;以及优选地不会不适当干扰氧清除的衍生物。在优选的实施 方案中,一种或多种聚合物适用于与食物或饮料产品接触。
[0093] 本发明的组合物中优选地包含任选的氧化催化剂。在一些实施方案中,氧化催化 剂可通过催化与树状聚合物的0S基团的氧-清除反应,来增强树状聚合物的氧-清除特 性。
[0094] 多种金属和有机化合物能够催化某些0S基团的氧-清除效果,可以根据成本、与 树状聚合物的相容性、与掺合物中其他聚合物的相容性和与多层包装中其他层的相容性中 的任何因素,来选择合适的化合物。合适的氧化催化剂的例子包括过渡金属、过渡金属络合 物、光敏引发剂等等,及其混合物。
[0095] 合适的催化剂的例子包括过渡金属,例如钴、铁、镍、铝、钌、铑、钯、锑、锇、铱、铂、 铜、锰和锌,以及这些金属的氧化物、盐或络合物,及其混合物。例如,可以使用短链酸(例 如乙酸或对苯二甲酸)或长链酸(例如新癸酸、硬脂酸、2-乙基己酸或辛烯基琥珀酸)的 II价钴盐。也可以使用无机酸盐。例如,可以使用三氯化锑、五氯化锑和氯化钴。优选的催 化剂包括钴盐,例如长链酸盐,如乙酸钴、新癸酸钴、硬脂酸钴、癸酸钴及其混合物。
[0096] 混合的金属纳米颗粒也可适合用作催化剂。合适的纳米颗粒典型地具有少于约 200nm、优选地少于约100nm、更优选地在5和50nm之间的平均粒径。
[0097] 包含氧化催化剂时,其优选地以足以催化树状聚合物的氧-清除能力的量存在。 使用的量典型地应部分取决于选择的催化剂。然而,一般而言,使用过渡金属催化剂或络合 物时,存在的过渡金属催化剂或络合物的量可适当地占总组合物的按重量计大于约lOppm, 优选地按重量计大于约lOOppm,更优选地按重量计大于约300ppm。存在的过渡金属催化 剂或络合物的量可适当地占总组合物的按重量计少于约lOOOOppm,优选地按重量计少于约 lOOOppm,更优选地按重量计少于约600ppm。在一些实施方案中,合适量的残留过渡金属催 化剂或络合物可存在于与树状聚合物组合的聚合物材料(例如PET)中。通常,使用光敏引 发剂或光敏引发剂的掺合物时,存在的光敏引发剂的量可适当地占总组合物的按重量计大 于约0. 01%,优选地按重量计大于约0. 1%。存在的光敏引发剂的量可适当地占总组合物 的按重量计少于约10%,优选地按重量计少于约5%。
[0098] 本发明的聚合物组合物中可存在多种额外组分,而不损失其氧-清除特性,在使 用回收的树脂(例如回收的聚酯)时这尤其重要。合适的任选的额外组分或添加剂包括热 稳定剂、抗氧化剂、着色剂、结晶剂、发泡剂、填充剂、加速剂等等。优选地,应当添加抗氧化 剂例如BHT,因为抗氧化剂增强加工期间氧-清除组合物的稳定性。
[0099] 得到的聚合组合物可以在形成物品中使用,可以被储存,或者可以用于进一步加 工。可能的其他任选的加工步骤包括制片和固态形成(solidstating)。
[0100] 在制片中,聚合物组合物被剁碎或研磨成小片或薄片。在该过程中也可以添加其 他组分。
[0101] 本发明的另一方面是包含氧-清除树状聚合物或氧-清除树状聚合物组合物的物 品。可以形成和生产用于工业、商业或居家用途的物品,包括但不限于瓶(包括瓶冠、瓶盖 和其他封口);杯;碗;容器;膜;封皮(wraps);衬垫(liners);涂层;托盘(trays);纸板 箱(cartons);利乐砖(tetrabrick);封袋(pouches)和袋子。可以通过单独使用氧-清 除树状聚合物和/或组合物,通过使用氧-清除树状聚合物和/或组合物与一种或多种其 他聚合物的掺合物,或通过使用多层构造来形成物品,所述多层构造引入一个或多个包含 氧-清除聚合物和/或组合物的层。另外,可以使用氧-清除树状聚合物和/或组合物作 为涂层、衬里、或作为用于另一物品(例如罐、瓶或容器)的涂层或衬里的掺合物的一部分。 例如在一些实施方案中,可以将氧-清除组合物应用至基质例如金属、塑料、纤维板或纸板 基质上。
[0102] 期望时,可以将氧-清除组合物溶于合适的溶剂中形成涂层溶液,或者可以将其 与水和/或合适的溶剂掺合,形成涂层分散液。可以使用任何合适的方法应用涂层溶液或 分散液,包括例如将涂层溶液或分散液喷雾在包装物品的表面上,并干燥涂层形成氧-清 除涂层。可以将涂层溶液或分散液应用在另一合适的聚合物两层之间,形成氧-清除膜。
[0103] 或者,可以将氧-清除组合物与另一相容聚合物掺合形成氧-清除物品,或者可以 将其用作多层包装构造中的氧-清除层。
[0104] 在一个实施方案中,本发明提供了单层物品。单层物品是整体基本由同一组合物 形成的物品。例如,可以仅使用氧-清除组合物生产物品,或者可以使用组合物与一种或 多种其他聚合物的掺合物生产物品。通常,单层物品应适当地包含至少约〇. 1重量百分比 ("wt_%〃)、更优选地至少约0. 5wt_%、进一步更优选地至少约l.Owt-%的氧-清除树 状聚合物。单层物品应当典型地包含少于约15wt-%、更优选地少于约10wt-%、进一步更 优选地少于约6wt-%的一种或多种氧-清除树状聚合物。如果包含其他氧-清除材料,则 可以相应地调节这类物品中包含的氧-清除树状聚合物的总量。
[0105] 本发明的氧-清除组合物可以被单独用于多层包装物品的屏障层中。或者在形成 多层包装物品的屏障层之前,可以将其与一种或多种额外的聚合物或添加剂掺合。
[0106] 如果制备掺合物,则应当优先选择相容的聚合物。优选地,应当选择与氧-清除树 状聚合物和/或组合物具有类似粘度或类似特征(或二者兼有)的聚合物。然而,在一些实 施方案中,可以使用具有不同粘度的聚合物和氧-清除树状聚合物形成合适的掺合物。例 如,当掺合物中包含相对少量的具有不同粘度的树状聚合物时,可以生产合适的掺合物。
[0107] 如果使用掺合物,则掺合物可以在任何时间点形成,包括物品生产过程之前的预 掺合混合步骤,或更优选地,在物品生产过程期间形成。可将氧清除树状聚合物和/或组 合物和合适的聚合物单独加料至物品生产过程中,然后在所述过程期间掺合,之后形成期 望的物品。例如,可以将单独的聚合物加料进注塑机中,组分会融化并在注塑机的螺杆中掺 合。然后所述组合会共同形成所生产的物品。单层物品会清除通过所述材料的氧、填充或 储存期间容器内的氧,以及外表面上的氧。
[0108] 例如,基于聚酯的树状聚合物组合物可以与具有相似粘度和其他特性的另一聚合 物掺合,使得能够以高程度混合并提高最终物品的一致性。合适的聚酯树脂的例子包括 但不限于,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)和聚萘二甲酸丁二酯(PBN)。应选择合适的聚合物,以提供期望的最终物品特性。另 外,应当考虑下述因素,例如掺合物相容性、得到的掺合物的物理特征,和掺合物中包含的 氧-清除树状聚合物组合物的量。
[0109] 多层产物可受益于将另一材料层置于大气和氧-清除树状聚合物和/或组合物之 间。外层通常会保护氧-清除树状聚合物和/或组合物免受物理损伤,并且也帮助阻断一 些大气和氧。氧-清除树状聚合物和/或组合物会优选地清除穿透外层的氧或者在填充或 储存期间存在于容器内的氧。因此,额外的外层会有利地扩展物品的有效性,同时保持其他 期望的特性。
[0110] 可以使用任何合适的方法生产本发明的多层物品。例如,可以使用共同挤出或共 同注塑方法。
[0111] 使用的材料的相容性有时是多层物品的一个重要的考虑方面。如果材料不相容, 则多个层可能分离,或者材料可呈现混浊或模糊。层分离能够导致物品的失效,更进一步降 低透明度,降低物品的强度或弹性,改变功能性,并且可能导致氧-清除树状聚合物组合物 的过早耗尽。可能需要在多个层之间使用适当的粘附剂或其他材料以保持物品完整性,这 可导致提高的成本、对制造的挑战,并可影响回收再利用。因此,如果生产多层物品,则多个 层应优选地相容。例如,具有相似物理特性例如粘度和Tg的聚合物可与氧-清除树状聚合 物和/或组合物组合使用。
[0112] 操作和储存氧-清除树状聚合物时优选地应当小心注意,尤其是添加了氧化催化 剂以形成氧-清除组合物后。特别地,优选地最小化对氧的暴露,直至使用。因此,在消除 或最小化氧的条件下生产和储存组合物是优选的。例如,可以将组合物储存在充分密封的 容器中,或者储存于惰性气氛例如氮中,直至使用。
[0113] 可以通过多种方法进行氧-清除聚合物组合物的测试。可以通过OceanOptics FoxyOxygenSensorSystem(可得自OceanOptics,Dunedin,Florida)分析气态样品的 氧含量。该体系使用荧光和淬灭测量氧含量。
[0114] 在形成平均总壁厚度约0. 025cm
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