聚合物组合物和由其制得的制品的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年9月30日提交的美国临时申请号61/884,484的权益和优先 权。
技术领域
[0003] 本发明涉及包含基于丙烯的弹性体和聚α-烯烃的聚合物组合物，和由其制得的制 品，例如膜和织物。
【背景技术】
[0004] 使用各种热塑性树脂制备膜和非织造织物是众所周知的。特别地，基于丙烯的聚 合物和共聚物(有时称为基于丙烯的弹性体）由于它们在各种应用中的有用性而众所周知， 包括制造膜和非织造织物。此类膜和织物具有各种各样的应用，例如用于医疗和卫生产品。 弹性层压体，特别是用作尿布腰带、腿袖带和弹性伸展发动机的那些已经由包括膜内层与 外部织物或非织造面层的弹性层压体构造。
[0005] 在此类弹性层压体中，层压体的延伸性通常在很大程度上由弹性膜层的性能支 配。对于尿布应用，用户偏爱软伸展，其中层压体当伸展时显示最初增加但是随着附加的延 伸而保持相对不变的负荷。软伸展层压体是为婴儿尿布应用尤其需要的，以致当成人将尿 布紧固在婴儿上时它们将不需要施加高的力来使弹性层压体延伸。
[0006] 弹性层压体的实例包括层压在基于聚丙烯的非织造织物的面层之间的弹性苯乙 烯类嵌段共聚物(SBC)化合物的内膜层。然而，在此类层压体中，SBC层与所述PP面层较不相 容。因此，需要粘合剂粘结层来在面织物层和弹性膜层之间提供好的粘结。然而，粘合剂粘 结层提高层压方法的复杂性并增加制备方法的总成本。
[0007] 美国专利号7,951，732描述了弹性层压体和制品，其包括含热塑性树脂和基于丙 烯的聚合物的一个或多个面层和含基于丙烯的聚合物的一个或多个内层。
[0008] EP公开号0964890描述了包含结晶聚烯烃、弹性体乙烯/Cl-烯烃聚合物、增塑剂和 导致润摩擦系数提高的材料的弹性体组合物。
[0009] 美国专利申请公开号2013/0053479描述了由包含热塑性聚合物和油的组合物形 成的纤维。
[0010]美国专利申请序列号14/285,050描述了包含基于丙烯的弹性体和聚α-烯烃的延 伸-附着膜。
[0011] 其它背景参考文献包括美国专利号7，122,584;7,335,696;7,662,885;7,645， 829;美国专利申请公开号 2006/0135699、2009/0043049 和 2013/0281596;和 PCT[0012]虽然上述参考文献提供了各种不同的聚合物和膜，但是都没有提供具有期望的 软-伸展的弹性层压体。因此，仍需要具有好的软-伸展和弹性并由相容的内层膜和外部面 层构造而在它们之间不要求粘合剂粘结层的弹性层压体。
[0013] 附图简述
[0014] 图1示出了实施例的滞后循环试验中的响应曲线。
【发明内容】
[0015] 发明概述
[0016] 本文提供了包含基于丙烯的弹性体和聚α-烯烃的共混物组合物。所述共混物组合 物可以尤其用于弹性膜组合物，特别是可用作非织造层压体中的弹性膜层。
[0017] 所述膜可以包含大约0.5-大约60wt %聚α-烯烃和40-99.5wt %基于丙烯的弹性体 的共混物。所述基于丙烯的聚合物弹性体可以是第一聚合物组分和第二聚合物组分的反应 器共混物，其中所述第一聚合物组分包含丙烯和α-烯烃并具有大于5至小于30wt%的α-烯 烃含量R 1,其中所述重量百分率基于所述第一聚合物组分的丙烯衍生的和α-烯烃衍生的单 元的总重量，和其中所述第二聚合物组分包含丙烯和α-烯烃并具有大于1至小于l〇wt%的 α_烯烃含量R2,其中所述重量百分率基于所述第二聚合物组分的丙烯衍生的和α-烯烃衍生 的单元的总重量。
[0018] 所述膜可以包含基于丙烯的弹性体和聚α-烯烃的共混物，所述基于丙烯的弹性体 包含丙烯和5-30wt%a-烯烃和其中所述基于丙烯的弹性体具有小于大约75J/g的熔化热和 小于或等于120°C的熔体温度，其中所述聚α-烯烃具有3-3000cSt的100°C运动粘度(KV)。
[0019] 发明详述
[0020] 本文描述了包含基于丙烯的弹性体和聚α-烯烃的聚合物共混物组合物。所述共混 物组合物可用于制造膜、纤维和非织造层压体和组合物。特别地，所述共混物组合物可用于 制造用于卫生层压体应用的拉伸膜。
[0021] 本文所使用的术语"共聚物"旨在包括具有两种或更多种单体，非必要地与其它单 体的聚合物，并可以是指互聚物、三元共聚物等。本文所使用的术语"聚合物"包括，但不限 于，均聚物、共聚物、三元共聚物等和它们的合金和共混物。本文所使用的术语〃聚合物〃还 包括抗冲、嵌段、接枝、无规和交替共聚物。术语"聚合物"应该还包括所有可能的几何构型， 除非另外特别说明。此种构型可以包括全同立构、间同立构和无规对称。本文所使用的术语 "共混物"是指两种或更多种聚合物的混合物。术语"弹性体"将是指显示某种弹性度的任何 聚合物，其中弹性是已经通过力(例如通过拉伸)变形的材料一旦所述力被移除而至少部分 地恢复至其原始尺寸的能力。
[0022] 本文所使用的术语〃单体〃或〃共聚单体〃可以是指用来形成聚合物的单体，即呈聚 合之前的形式的未反应的化学化合物，并且还可以是指已经结合到聚合物中之后的单体 (本文也称作〃[单体]-衍生的单元〃）。本文论述了不同单体，包括丙烯单体、乙烯单体和二 稀单体。
[0023] 本文所使用的"聚丙稀"包括丙烯的均聚物和共聚物或它们的混合物。包括一种或 多种与一种或多种附加的单体聚合的丙烯单体的产物可以更通常称为无规共聚物(RCP)或 抗冲共聚物（ICP)。抗冲共聚物还可以在本领域中称为多相共聚物。本文所使用的"基于丙 烯的"旨在包括仅仅包含丙烯或包含与一种或多种共聚单体结合的丙烯的任何聚合物，其 中丙烯是主要组分（即，大于50wt%丙烯）。
[0024] 本文所使用的"反应器级"是指在聚合后没有经化学或机械处理或共混以致改变 聚合物的平均分子量、分子量分布或粘度的聚合物。从描述为反应器级的那些聚合物中特 别排除的是已经被减粘裂化或以其它方式处理或用过氧化物或其它降解助剂涂覆的那些。 然而，对于本公开内容来说，反应器级聚合物包括是反应器共混物的那些聚合物。
[0025] 本文所使用的"反应器共混物"是指经由一种或多种单体的顺序或平行聚合使得 一种聚合物在另一种聚合物存在下形成，或通过溶液共混在并联反应器中分开制得的聚合 物而原位制备的两种或更多种聚合物的高度分散和机械不可分离的共混物。反应器共混物 可以在单个反应器，串联反应器，或并联反应器中制备并且是反应器级共混物。反应器共混 物可以通过任何聚合方法(包括间歇、半连续或连续系统）制备。从"反应器共混物"聚合物 中特别排除其中聚合物在外部共混(例如通过在混合机、挤出机或其它类似设备中物理或 机械共混）的两种或更多种聚合物的共混物。
[0026] 本文所使用的"减粘裂化"是通过使聚合物经历断链而减小聚合物分子量的方法。 减粘裂化方法还提高聚合物的MFR并可能使其分子量分布变窄。一些不同类型的化学反应 可以用于减粘裂化基于丙烯的聚合物。实例是热裂解，其通过使聚合物暴露到高温中，例如 在270°C或更高温度的挤出机中达到。其它方法是暴露到强氧化剂中和暴露到电离辐射中。 商业实践中的减粘裂化的最常用的方法是向聚合物添加降解助剂。降解助剂是当与之后在 挤出条件下加热的聚合物混合时促进断链的物质。商业实践中使用的降解助剂的实例是烷 基氢过氧化物和二烷基过氧化物。这些材料在升高的温度下引发自由基链反应，而导致聚 丙烯分子的断裂。术语"降解助剂"和"减粘裂化剂"可在这里互换地使用。已经经由减粘裂 化过程经历断链的聚合物在这里说成"被减粘裂化"。此种减粘裂化聚合物等级，在工业中 通常称作"受控流变性"或"CR"等级。
[0027] 本文所使用的"催化剂体系"是指一种或多种催化剂与一种或多种活化剂和非必 要的一种或多种载体组合物的组合。"活化剂"是能够提高一种或多种催化剂使单体聚合成 聚合物的能力的任何化合物或组分，或它们的组合。
[0028]本文所使用的"非织造织物"是指互相铺放，但不以如针织物中的可识别方式互相 铺放的单根纤维或长丝的网幅结构。
[0029] 基于丙烯的弹性体
[0030] 用来形成本文描述的制品的聚合物共混物包含一种或多种基于丙烯的弹性体 ("PBE"）。所述PBE包含丙烯和大约5-大约30wt%的一种或多种选自乙烯和/或C4-C 12a-烯烃 的共聚单体。例如，共聚单体单元可以衍生自乙烯、丁烯、戊烯、己烯、4-甲基-1-戊烯、辛烯 或癸烯。在优选的实施方案中，共聚单体是乙烯。在一些实施方案中，基于丙烯的弹性体组 合物基本上由丙烯和乙烯组成，或仅仅由丙烯和乙烯组成。将参考乙烯作为共聚单体论述 下述实施方案，但是所述实施方案同样适用于含其它a-烯烃共聚单体的其它共聚物。在这 方面，所述共聚物在参照乙烯作为a-烯烃时可以简称为基于丙烯的弹性体。
[0031 ] PBE可以包括至少大约5wt%，至少大约6wt%，至少大约7wt%，至少大约8wt%，或 至少大约9*1:%，或至少大约1〇￥1:%，或至少大约12￥1:%，或至少大约15￥1:%乙稀衍生的单 元，其中所述重量百分率基于丙烯衍生的和乙烯衍生的单元的总重量。PBE可以包括至多大 约30wt%，至多大约25wt%，至多大约22wt%，至多大约20wt%，至多大约19wt%，至多大约 18wt%，或至多大约17wt%乙烯衍生的单元，其中所述重量百分率基于丙烯衍生的和乙烯 衍生的单元的总重量。在一些实施方案中，PBE可以包含大约5-大约30wt%，大约6-大约 25wt%，大约7wt%_大约20wt%，大约10-大约19wt%，大约12wt%_大约18wt%，或大约 15wt%_大约17wt%乙烯衍生的单元，其中所述重量百分率基于丙烯衍生的和乙烯衍生的 单元的总重量。
[0032] PBE可以包括至少大约70wt%，至少大约75wt%，至少大约78wt%，至少大约 80wt%，至少大约81wt%，至少大约82wt%，或至少83wt%丙稀衍生的单元，其中所述重量 百分率基于所述丙烯衍生的和α-烯烃衍生的单元的总重量。PBE可以包括至多大约95wt%， 至多大约94*1:%，至多大约93￥1:%，至多大约92￥1:%，至多大约91￥1:%，至多大约9〇￥1:%，至 多大约88wt%，或至多大约85wt%丙烯衍生的单元，其中重量百分率基于丙烯衍生和α-烯 烃衍生的单元的总重量。
[0033] 一个或多个实施方案的PBE由熔点（Tm)表征，其可以通过差示扫描量热法(DSC)测 定。对于本文的目的，最高温度峰的最大值认为是聚合物的熔点。在上下文中，"峰"定义为 DSC曲线(热流对温度)的总体斜率(general s I ope)从正数到负数的改变，从而形成最大值 而不会在其中绘制DSC曲线以致吸热反应将显示为具有正峰值的基线中移动。PBE(通过DSC 测定）的Tm可以小于大约120°C，小于大约115°C，小于大约110°C，或小于大约105°C。
[0034] PBE可以由通过DSC测定的熔化热(Hf)表征。PBE可以具有至少大约0.5J/g，至少大 约I. 〇J/g，至少大约1.5J/g，至少大约3. OJ/g，至少大约4. OJ/g，至少大约5. OJ/g，至少大约 6.0]78，至少大约7.0]/^的扮。？1^可以由小于大约75]78，或小于大约70]78，小于大约60]7 g或小于大约50J/g的Hf表征。
[0035]当在本说明书内使用时，测定Tm和Hf的DSC程序如下。在热压机中在大约200°C_大 约230°C的温度下压制聚合物，并在环境条件下，在空气中悬挂所得的聚合物片材以冷却。 用冲模移除大约6-10mg聚合物片材。在室温下将这6-10mg样品退火大约80-100小时。在此 阶段结束时，将样品放置于DSC(Perkin Elmer Pyris One Thermal Analysis System)中， 并冷却到大约-30°C至大约_50°C并在所述温度下保持10分钟。然后以10°C/min加热所述样 品以达到大约200°C的最终温度。在200°C下保持样品5分钟。然后，进行第二冷却-加热循 环，其中将样品冷却至大约_30°C至大约_50°C，并在所述温度下保持10分钟，然后以10°C/ min再加热至大约200°C的最终温度。记录来自这两个循环的事件。放热量记录为样品熔融 峰下面的面积，其通常存在于大约〇°C和大约200°C之间。其以焦耳测量并且是聚合物的Hf 的量度。
[0036] PM可以具有75 %或更大，80%或更大，85 %或更大，90 %或更大，92%或更大， 95%或更大，或97 %或更大的通过13C NMR测量的三个丙稀单元的三单元组立构规整度(mmm 立构规整度）。在一个或多个实施方案中，三单元组立构规整度可以为大约75-大约99%，大 约80-大约99%，大约85-大约99 %，大约90-大约99%，大约90-大约97 %，或大约80-大约 97%。三单元组立构规整度通过美国专利号7，232，871中描述的方法测定。
[0037] PBE可以具有从4或6的下限到8或10或12的上限的立构规整度指数m/r。立构规整 度指数，本文表示为"m/r"通过13C核磁共振（"NMR"）测定。立构规整度指数m/r由H. N. Cheng 在17 ,MACROMOLECULES，pp .1950-1955(1984)中限定的那样计算，通过参考引入本文。名称 "m"或"r"描述邻接丙烯基对的立体化学，"m"涉及内消旋且"r"涉及外消旋。1.0的m/r比值 一般描述间同立构聚合物，2.0的m/r比值描述无规立构材料。全同立构材料理论上可以具 有接近无穷大的比值，并且许多副产物无规立构聚合物具有足够的全同立