高度结晶和发泡的聚烯烃泡沫体的制作方法
【专利说明】高度结晶和发泡的聚烯烃泡沬体
[0001 ] WS
[0002] 开孔泡沫体是获取和/或分配含水流体的产品中理想的材料，所述产品如尿布、训 练裤、青年裤、女性卫生产品、成人失禁服和垫、擦拭巾、海绵、伤口敷料、外科海绵等。开孔 泡沫体还可在其它应用如流体过滤、隔热应用、声吸收、消音、地毯和织物背衬、隔热或保冷 以及减震中发现用途。一种类型的开孔泡沫体，发泡的聚烯烃泡沫体，可在与其它类型的泡 沫体如聚氨酯泡沫体和高内相乳液泡沫体相比时呈现期望的益处如低密度、良好的柔软 度、高吸收性以及低成本。
[0003] 生产发泡的聚烯烃泡沫体的制造工艺需要发泡和干燥工序步骤。为了在发泡和干 燥工序步骤之后获得可用的发泡的聚烯烃泡沫体，聚烯烃聚合物需要具有非常低的结晶 度，以具有宽范围的软化曲线(profile)以使其分散体颗粒能够在干燥过程中粘在一起。相 反地，高度结晶的聚烯烃聚合物分散体将具有非常急剧的熔化相变点，而没有逐渐的软化 过程。由于高度结晶的聚烯烃聚合物具有这样的热行为，干燥过程可产生1)没有完整性的 干粉状泡沫体，这归因于当分散体颗粒在低于其熔点的温度下干燥时未在分散体颗粒之间 形成结合;或者2)没有内部孔或空隙的固体聚合物膜，这归因于聚合物在等于或高于其熔 点的温度下熔化。
[0004]通常有两种类型的聚烯烃聚合物分散体。第一种类型是包含纯聚合物的分散体。 因此，纯聚合物并非共聚物或互聚物。由于纯聚烯烃聚合物是线性聚合物并且是高度弹性 的，其能够形成高度有序的超分子结构。因此，纯聚烯烃聚合物具有高结晶度。为了获得采 用纯聚烯烃聚合物成功制备发泡的聚烯烃泡沫体所需的低结晶度，纯聚烯烃聚合物需要包 含共聚单体以破坏其超分子有序并阻止其形成高度有序的晶体结构。聚烯烃共聚物是第二 种常见类型的聚烯烃聚合物分散体。聚烯烃共聚物倾向于不形成晶体结构并且其超分子结 构以随机的无序结构（即，所谓的无定形结构)保留。然而，共聚会增加聚合物分散体材料以 及制备聚合物的不同过程的成本。
[0005] 需要一种从高度结晶的聚烯烃聚合物分散体开发的发泡的聚烯烃泡沫体。需要一 种用于制备由高度结晶的聚烯烃聚合物分散体开发的发泡的聚烯烃泡沫体的制备方法。
【发明内容】
[0006] 在一个实施方案中，开孔泡沫体可包括组合物，该组合物包含高度结晶的聚烯烃 分散体;可交联的粘合剂;和表面活性剂。在一个实施方案中，聚烯烃可选自聚乙烯或聚丙 烯。在一个实施方案中，粘合剂可以是水溶性的。在一个实施方案中，粘合剂可以选自羧甲 基纤维素或改性的蛋白质。在一个实施方案中，粘合剂可以是水分散性的。在一个实施方案 中，粘合剂选自聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物或丁苯橡胶。在一个实施方案中，粘合 剂可以是用交联剂交联的。在一个实施方案中，交联剂可以选自硫的化合物、过氧化物、过 硫酸盐、偶氮化合物、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物和无机过氧化物。 在一个实施方案中，粘合剂可以是用辐射或电磁交联的。在一个实施方案中，泡沫体还可包 含纤维、不可溶胀的颗粒或其组合。
[0007] 在一个实施方案中，制备开孔泡沫体的方法可包括以下步骤：制备包含高度结晶 的聚烯烃分散体、表面活性剂、可交联的粘合剂和交联剂的组合物;将所述组合物与空气机 械混合以形成泡沫(froth);以及在所述开孔泡沫体的熔点以下且在交联剂能够使粘合剂 交联的温度以上的温度下干燥该泡沫。在一个实施方案中，聚烯烃可选自聚乙烯或聚丙烯。 在一个实施方案中，粘合剂可以是水溶性的。在一个实施方案中，粘合剂可以选自羧甲基纤 维素或改性的蛋白质。在一个实施方案中，粘合剂可以是水分散性的。在一个实施方案中， 粘合剂可选自聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物或丁苯橡胶。在一个实施方案中，粘合 剂可以是用交联剂交联的。在一个实施方案中，交联剂可以选自硫的化合物、过氧化物、过 硫酸盐、偶氮化合物、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物和无机过氧化物。 在一个实施方案中，粘合剂可以是用辐射或电磁交联的。在一个实施方案中，开孔泡沫体还 可包含纤维、不可溶胀的颗粒或其组合。
[0008] 附图的简要说明
[0009] 图1是通过第一差示扫描量热仪(D SC)获得的商品名为ΗΥ P〇 Dx 8 510的聚乙烯 共聚物的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(W/g)的热流。
[0010] 图2是通过第一差示扫描量热仪(DSC)获得的商品名为Michem?aield25l的纯 聚乙烯分散体的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(W/g)的热 流。
[0011] 图3是通过第一差示扫描量热仪(DSC)获得的商品名为Miehem?Guard55的纯聚 乙烯分散体的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(w/g)的热流。
[0012] 图4是通过第一差示扫描量热仪(DSC)获得的商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯 分散体的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(w/g)的热流。
[0013] 图5是由商品名为HYPOD'1 8510的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Michem?Guard 55的纯聚乙烯分散体制备的发泡的聚烯烃泡沫体在手指触 碰之前、过程中和之后的照片对比。
[0014] 图6是由商品名为HYPGD? 8510的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯分散体制备的并且具有粘合剂的发泡的聚烯烃泡沫 体在手指触碰之前、过程中和之后的照片对比。
[0015] 图7是由商品名为HYPOD" 8510的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯分散体制备的并且具有粘合剂的发泡的聚烯烃泡沫 体在弯曲之前和过程中的照片对比。
[0016] 图8是由商品名为的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯分散体制备的并且具有交联的粘合剂的发泡的聚烯 烃泡沫体在手指触碰之前、过程中和之后的照片对比。
[0017] 详细说明
[0018] 在一个实施方案中，本公开总体涉及已通过发泡过程采用高度结晶的聚烯烃聚合 物分散体制备的开孔泡沫体。
[0019] 定义：
[0020] 术语"闭孔泡沫体"在本文中指代在泡沫体中的气体形成的离散孔穴，每个孔穴完 全被固体材料包围。
[0021] 术语"分散体"在本文中是指两相液体/聚合物组合物，其中水相通常是连续相并 且聚合物例如借助于分散助剂/分散剂以稳定方式悬浮于水相中，以使得聚合物在其将需 要完成发泡和干燥步骤之前并且至少之时将保持分散。在一个实施方案中，聚合物可在整 个发泡和干燥过程中保持分散，以使得全过程可以分批方式或以连续方式进行，而不会有 聚合物沉降分离出分散体。
[0022] 术语"干燥"在本文中是指使泡沫变成干燥泡沫体的过程，且在本文中术语"使干 燥"是指从泡沫中去除至少约95%的水。
[0023] 术语"泡沫体(foam)"在本文中是指通过在液体或固体中捕获气体孔穴而形成的 耐久结构。通常在泡沫中的气体的体积大，伴有分隔气体区域的液体或固体薄膜。
[0024]术语"泡沫（froth)"在本文中是指已经在干燥前经发泡处理的聚合物的水分散 体。
[0025] 术语"使发泡"或"发泡的"在本文中是指在液体中加入大量空气或其它气体的过 程，其中，经发泡的材料的至少约80%、85 %或90%的体积百分比由气体组分组成。应当理 解，含水液体可以是分子溶液、胶束溶液或分散体。通常，泡沫可通过机械方法如在大气条 件下的高剪切混合或者可选地在混合时将气体注入系统中来形成。
[0026] 术语"开孔泡沫体"在本文中是指彼此连接的气体孔穴。液体能容易地流过开孔泡 沫体的整个结构来置换空气。如由ASTM D2856-A测定的以及根据ASTM D2856-A的，开孔泡 沫体可具有至少约80 %、85 %或90 %的开孔含量。
[0027]术语"表面活性剂"在本文中是指降低液体的表面张力、两种液体之间的界面张力 或液体与固体之间的张力的化合物。表面活性剂可充当洗涤剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂以 及分散剂。
[0028]聚合物分散体：
[0029] 聚烯烃聚合物的可发泡的组合物可以是分散体的形式。固体如粉末和颗粒的聚烯 烃聚合物可通过在一定的工艺条件如在高温下高压挤出下将其与水和，如果需要，分散剂 (或多种分散剂)混合转化为可发泡的分散体。然后，所述聚烯烃聚合物分散体可与空气或 发泡表面活性剂混合以转化为泡沫。
[0030] 聚合物分散体可包括聚烯烃聚合物。聚烯烃聚合物可以是高度结晶的聚烯烃聚合 物。在一个实施方案中，聚烯烃聚合物可以是纯聚烯烃聚合物。在这样的实施方案中，所述 纯聚烯烃聚合物不是共聚物或互聚物。在一个实施方案中，聚烯烃聚合物可以是高度结晶 的纯聚烯烃聚合物。在一个实施方案中，聚烯烃聚合物的特征可以是显示特殊类型的差示 扫描量热仪(DSC)聚烯烃吸热曲线图。在这样的实施方案中，观察到的吸热可显示出通常被 认为是明确熔点的。图2-4提供了三种示例性高度结晶的纯聚烯烃聚合物的聚烯烃吸热的 非限定性实施例。图2是从Michelman以商品名Michem? Sh i uld 251商业购得的纯聚乙稀 分散体的聚稀经吸热。图3是从Michelman以商二名]VIichem?Guard 55商业购得的纯聚乙 稀分散体的聚稀经吸热。图4是从Shamrock以商品名Hydrocer 257商业购得的纯聚乙稀分 散体的聚烯烃吸热。相反，图1是从Dow Chemica