多层聚合物片材和由其制备的轻量层合体的制作方法_3

文档序号:9793123阅读:来源:国知局
,559;6,500,888和6,518, 365中所述的方法来合成。
[0046] 为了获得离聚物,用碱中和酸共聚物,使得前体酸共聚物中的羧酸基团反应以形 成羧酸根基团。优选地,将前体酸共聚物基团中和至基于所述酸共聚物的羧酸总含量计约 5%至约100 %、或约10%至约90%、或约15%至约50%、或约20%至约30 %的水平,其中该 水平通过计算得到或通过测量未中和的酸共聚物得到。
[0047] 两种或更多种稳定阳离子的任何组合以及任何稳定阳离子被认为是适于作为离 聚物中羧酸根基团的抗衡离子。如该上下文中所用,术语"稳定"是指在聚合物合成、聚合物 加工或层合体加工成形的条件下,不分解形成不可取的产物的阳离子。阳离子通常以中和 酸共聚物的一种或多种碱的一种或多种抗衡离子的形式引入离聚物中。
[0048]金属离子是优选的阳离子,并且合适的金属离子可以是一价的、二价的、三价的、 多价的、或不同化合价的阳离子的组合。优选地一价金属离子选自钠、钾、锂、银、汞、铜以及 它们的混合物。优选的二价金属离子选自铍、镁、妈、锁、钡、铜、镉、萊、锡、铅、铁、钴、镍、锌、 以及它们的混合物。优选地三价金属离子选自铝、钪、铁、钇以及它们的混合物。优选的多价 金属离子选自钛、锆、铪、钒、钽、钨、铬、铈、铁以及它们的混合物。优选地,当金属离子为多 价时,包含络合剂,诸如硬脂酸根、油酸根、水杨酸根和酚酸根,如美国专利3,404,134中所 描述。更优选地,金属离子选自钠、锂、镁、锌、铝以及它们的混合物。还更优选地,金属离子 选自钠、锌、以及它们的混合物。更优选钠离子,因为它们提供高光学透明度。还更优选锌离 子,因为它们提供高防潮性。
[0049] 优选的离聚物具有如在190°C的温度和2.16kg的重量下通过ASTM方法D1238 13所 测量的小于约l〇〇g/l〇min的恪体指数。更优选地,离聚物具有约0. lg/10min至约50g/10min 的恪体指数,并且还更优选地离聚物具有约0.5g/10min至约25g/10min或约lg/10min至约 10g/10min的恪体指数。
[0050] 酸共聚物可通过任何合适的方法中和以获得离聚物,例如通过美国专利3,404, 134、4,666,988、4,774,290 和4,847,164 中所述的方法。
[00511在一些优选的实施例中,三元离聚物包含金属阳离子并且衍生自酸三元共聚物, 所述酸三元共聚物的约5%至约50%被中和并且包含约60重量%至约75重量%的衍生自α-烯烃的重复单元,约20重量%至约25重量%的衍生自具有2至8个碳原子的α,β_烯键式不饱 和羧酸的重复单元,和约5重量%至约15重量%的衍生自具有4至12个碳原子的第二α,β-烯 键式不饱和羧酸的酯的重复单元。另一种优选的酸三元共聚物具有约lg/l0min至约100g/ l0min的熔体流动指数并且包含约67.5重量%的衍生自乙烯的重复单元,约21.5重量%的 衍生自甲基丙烯酸的重复单元,和约10重量%的衍生自丙烯酸正丁酯的重复单元。优选的 酸三元共聚物优选用含钠碱中和至所得的三元离聚物的恪体指数为约2g/10min至约10g/ 10min的程度。
[0052]在其它优选的实施例中,离聚物由酸二聚物制成,所述酸二聚物具有小于约60g/ 10分钟的熔体指数并且基本上由约70重量%至约79重量%的衍生自乙烯的重复单元和约 21重量%至约30重量%的衍生自具有2至8个碳原子的α,β-不饱和羧酸的重复单元组成。离 聚物通过用包含金属离子的碱中和约15%至约35%的酸基团来制备。在更优选的实施例 中,离聚物衍生自酸共聚物,其具有小于约60g/10分钟或更小的熔体指数并包含约78.3重 量%的衍生自乙烯的重复单元和约21.7重量%的衍生自甲基丙烯酸的重复单元。在该更优 选的离聚物中,约26 %的酸基团被中和并且抗衡离子为钠阳离子。另外,就这一点而言,优 选的离聚物还包括美国专利8,399,096和8,399,097中所述的高透明度离聚物。
[0053]用于多层层合体的外层中的离聚物组合物和用于内层中的EVA组合物还可包含本 领域中已知的一种或多种添加剂。合适的添加剂包括但不限于增塑剂、加工助剂、流动增强 添加剂、润滑剂、颜料、染料、阻燃剂、抗冲改性剂、提高结晶度的成核剂、抗粘连剂诸如二氧 化硅、热稳定剂、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、分散剂、表面活性剂、螯合剂、偶联剂、粘合 剂、底漆等,以及两种或更多种添加剂的混合物或组合。这些添加剂在例如"Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology",第5版,John Wiley&Sons(New Jersey,2004)中 有所描述。
[0054] 组合物中存在的这些添加剂的量一般为0.01重量%至15重量%,优选地为0.01重 量%至1〇重量%,只要它们不会有损组合物的基本特性和新型特性,而且不会对由所述组 分制成的组合物或制品的性能造成明显的不利影响。就这一点而言,此类添加剂的重量百 分比不包括在本文所定义的组合物的总重量百分比中。通常,基于所述组合物的总重量计, 此类添加剂可以0.01重量%至5重量%的量存在。可以通过任何已知的方法将此类常规成 分任选地掺入组合物中,例如干混、挤出各组分的混合物、母炼技术等等。此外,参见"Kirk-Othmer Encyclopedia"。
[0055] 值得注意的添加剂包括着色剂、颜料、硅烷偶联剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、受阻 胺光稳定剂(HALS)以及降低聚合物组合物的熔体流动速率的添加剂。典型的着色剂包括上 蓝剂以减少黄变,将层合体着色的着色剂和控制太阳光的着色剂,诸如无机红外线吸收剂 或有机红外线吸收剂。
[0056] 组合物可以基于所述层组合物的总重量计5重量%或更小,优选地1重量%或更小 的含量掺入颜料。所述颜料优选为透明颜料,其提供高透明度、低雾度和其它优选的光学特 性。一般来说,透明颜料是纳米颗粒。颜料纳米颗粒优选具有小于约200nm、更优选地小于约 100nm,甚至更优选地小于约50nm且最优选地在约lnm至约20nm范围内的标称粒度。优选的 用于形成可用于离聚物和EVA组合物中的颜料浓缩组合物的方法在例如国际专利申请公布 W001 /00404中有所描述。
[0057]可将一种或多种硅烷偶联剂加入聚合物组合物中以改善其粘附强度。合适的硅烷 偶联剂的示例包括但不限于,γ-氯丙基甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧 基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-乙烯基苄基丙基-三甲氧基硅烷、Ν-β-(Ν-乙 烯基苄基氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基-硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅 烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ -缩水甘油氧基丙基-三甲氧基硅烷、γ -缩水甘油氧基丙基 三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)-乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、γ-巯基-丙 基甲氧基硅烷、y _氣基丙基二乙氧基-硅烷、NU氣基乙基)-γ -氣基丙基二甲氧基硅烷、 以及它们中两种或更多种的组合。可以将一种或多种硅烷偶联剂以基于聚合物组合物的总 重量计约0.01重量%至约5重量%、或约0.05重量%至约1重量%的含量掺入到组合物中。 [0058]所述组合物还可掺入一种或多种添加剂,该添加剂有效降低树脂的熔融流动性, 以达到制备热固性层的限制条件。使用此类添加剂将增高多层聚合物片材和由所述片材制 备的层合体的最终使用温度上限。通常,最终使用温度将增高,例如增加约20°C至70°C。此 外,由增强的材料制备的层合体将更阻燃。通过降低多层聚合物层合体的组合物的熔融流 动性,这些组合物熔融和流出层合体的趋势将降低,继而起到附加燃料的作用。可使用任何 用于降低材料的熔融流动性的已知方法,包括但不限于过氧化物交联技术、电子束技术和 环氧树脂交联技术。
[0059] 热稳定剂、紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂的使用详细地描述于美国专利8,399, 096中。然而,简单地,组合物可掺入有效量的一种或多种热稳定剂。本领域中任何已知的热 稳定剂均可用于本发明。基于所述组合物的总重量计,组合物优选地掺入〇重量%至约10.0 重量%,更优选地〇重量%至约5.0重量%,并且还更优选地0重量%至约1.0重量%的热稳 定剂。
[0060] 所述组合物可掺入有效量的紫外线吸收剂。本领域中任何已知的紫外线吸收剂均 可用于本发明。基于所述组合物的总重量计,组合物优选地掺入〇重量%至约10.0重量%, 更优选地0重量%至约5.0重量%,并且最优选地0重量%至约1.0重量%的紫外线吸收剂。
[0061] 最终,组合物可掺入有效量的受阻胺光稳定剂(HALS)。本领域中任何已知的受阻 胺光稳定剂均可用于本发明。一般来讲,HALS为仲、叔、乙酰化的、正-烷氧基化取代的、羟基 取代的并且正-烷氧基化取代的、或其他取代的环状胺,其进一步掺入空间位阻,一般衍生 自邻近胺官能团的碳原子上的脂族取代。基于所述组合物的总重量计,组合物优选地掺入〇 重量%至约10.0重量%,更优选地0重量%至约5.0重量%,并且最优选地0重量%至约1.0 重量%的受阻胺光稳定剂。
[0062] 本文所述的多层聚合物片材可通过层合、共挤出、压延、注塑、吹塑膜、浸涂、溶液 涂覆、溶液流铸、刮涂、搅炼、气刀涂覆、印刷、Dah 1 gren、凹版印刷、粉末涂覆、喷涂、以及其 它本领域的方法形成。本领域的普通技术人员可以根据聚合物材料的粘度特性和层合体的 所需的层厚度容易地确定这些方法中每一种的参数。优选地,多层聚合物片材通过共挤出 方法或层合方法制备。
[0063] 用于制备多层聚合物片材的层合方法一般涉及形成预压件组件,即,以期望的顺 序堆叠预成形的层,之后进行层合。可利用任何层合方法或方法的组合,诸如例如粘合剂 和/或接合层层合、溶剂层合、热层合以及它们的组合。优选地,预成形层结合粗糙表面以有 利于在层合过程中脱气。
[0064] 更优选地,多层聚合物片材通过共挤出方法形成。这通过避免形成预压件组件并 通过降低层合过程中的真空要求而提供更有效的方法。共挤出对于形成"无接头"产品(诸 如片材)是特别优选的,这些产品表现为连续的长度。在共挤出中,一般来讲,每个层组合物 由单独的挤出机提供。如果待掺入多层聚合物层合体中的两种或更多种层组合物是相同 的,则根据需要,它们可由相同的挤出机或单独的挤出机供入。对于每个层组合物而言,无 论是以熔融聚合物的形式还是以塑性粒料或颗粒的形式提供,均对聚合物材料进行流化和 匀化处理。如果需要,可添加如上所述的添加剂。优选地,聚合物组合物的熔融加工温度为 约50°C至约300°C,更优选地约100°C至约250°C。聚合物组合物具有优异的热稳定性,其允 许在足够高的温度下加工以降低有效熔体粘度。回收的聚合物组合物可与原始聚合物组合 物一同使用。将熔融材料传送至可混合熔融材料以形成多层共挤出结构的共挤出接头。层 状聚合物材料通过打开的挤出模头输送到预先确定的间隙中。模头开口可以在宽范围内。 挤出力可以通过活塞或
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