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DE69720523T2 - Polyolefin-polyethylenoxid-mischungen und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Polyolefin-polyethylenoxid-mischungen und verfahren zu deren herstellung Download PDF

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DE69720523T2
DE69720523T2 DE69720523T DE69720523T DE69720523T2 DE 69720523 T2 DE69720523 T2 DE 69720523T2 DE 69720523 T DE69720523 T DE 69720523T DE 69720523 T DE69720523 T DE 69720523T DE 69720523 T2 DE69720523 T2 DE 69720523T2
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DE
Germany
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weight
polyolefin
polyethylene oxide
approximately
monomer
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DE69720523T
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Hongxue James WANG
Michael David SCHERTZ
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Kimberly Clark Worldwide Inc
Kimberly Clark Corp
Original Assignee
Kimberly Clark Worldwide Inc
Kimberly Clark Corp
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Mischungen von Polyolefin und Polyethylenoxid und ein Verfahren zur Herstellung der Mischungen. Insbesondere betrifft die Erfindung Mischungen mit bis zu ungefähr 85 Gew.-% eines modifizierten Polyethylens oder modifizierten Polypropylens und einem modifizierten Polyethylenoxid und ein Verfahren zur Herstellung der modifizierten Polyolefin- und modifizierten Polyethylenoxid-Mischung unter Verwendung eines Einzeldurchgangs-Reaktionsextruders.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Persönliche Hygieneprodukte, wie Windeln, Taschentücher, Inkontinenzkleidung für Erwachsene und ähnliche werden im Allgemeinen aus einer Reihe verschiedener Komponenten und Materialien konstruiert. Solche Artikel haben typischerweise einen Teil, normalerweise eine Rückhalteschicht, Außenlage oder Trennschicht, der aus einem flüssigkeitsabstoßenden Filmmaterial hergestellt ist. Dieses abstoßende Material ist entsprechend konstruiert, um das Ausscheiden der absorbierten Flüssigkeit aus dem Artikel zu minimieren oder zu verhindern und um einen größeren Nutzen der Absorptionskapazität des Produkts zu gewinnen. Der normalerweise verwendete flüssigkeitsabweisende Film umfasst Plastikmaterialien, wie Polyethylenfilme und ähnliche.
  • Obwohl bestimmte Produkte relativ kostengünstig, hygienisch und leicht zu verwenden sind, ist die Entsorgung eines Produkts sobald es verschmutzt ist nicht ohne Probleme. Da heutzutage ein größeres Interesse zum Schutz der Umwelt besteht, besteht ein Bedarf, Materialien zu entwickeln, die kompatibler mit den bestehenden und sich entwikkelnden Abfalltechnologien sind, wobei diese weiterhin die vom Konsumenten erwartete Leistung zur Verfügung stellen. Eine ideale Entsorgungsalternative würde die Verwendung der kommunalen Abwasserbehandlung und privater lokaler Klärsysteme sein. Produkte, die zur Entsorgung in Abwassersystemen geeignet sind, können bequem die Toilette hinuntergespült werden und werden "spülbar" genannt. Während das Spülen solcher Artikel bequem wäre, tendiert das flüssigkeitsabweisende Material, welches sich normalerweise in Wasser nicht zersetzt, Toiletten und Abwasserrohre zu verstopfen. Es ist daher notwendig, obwohl unerwünscht, das Trennlagenmaterial von dem absorbierenden Artikel vor dem Spülen abzutrennen.
  • Zusätzlich zu dem Artikel selbst wird das Verpackungsmaterial, in welchem der Wegwertartikel ausgeliefert wird, typischerweise auch aus einem wasserresistenten Material hergestellt. Eine Wasserresistenz ist notwendig, um den Abbau des Verpackungsmaterials durch Umwelteinflüsse zu vermeiden und die darin vorhandenen wegwerfbaren Produkte zu schützen. Obwohl dieses Verpackungsmaterial sicher mit anderem Abfall zur kommerziellen Entsorgung gelagert werden kann, und insbesondere in dem Fall von Einzelproduktverpackungen, ist es oft bequemer, die Verpackung in der Toilette zusammen mit dem zu entsorgenden wegwerfbaren Artikel zu entsorgen. Allerdings resultiert in den Fällen, in denen die Verpackung aus einem wasserresistenten Material besteht, ein Verstopfen der Abflüsse zur Toilette.
  • Beim Versuch, diese Mängel zu beseitigen, wurden zwei Verfahren verwendet. Das erste ist für hydrophile Materialien, die mit einem hydrophoben Material zu behandeln sind, um die gewünschte wasserwiderstandsfähigen Eigenschaften dem Materials zu vermitteln.
  • Das zweite Verfahren umfasst die Modifikation eines wasserabstoßenden Polymers. Eine der nützlicheren Wege zur Modifikation von Polymeren umfasst die Vermischung dieser mit anderen Polymeren unterschiedlicher Struktur und Eigenschaften. In einigen Fällen sind die Polymermischkombinationen thermodynamisch mischbar und weisen physikalische und mechanische Kompatibilität auf. Allerdings werden eine erheblich größere Anzahl von Mischungen phasengetrennt und zeigen generell eine geringe mechanische Kompatibilität auf. Phasengetrennte Mischungen können in einigen Fällen eine physikalische und mechanische Kompatibilität aufweisen, bei denen die Polymerzusammensetzungen ähnlich sind, z. B. ein Polyolefin vermischt mit anderen ähnlichen Polyolefinen oder bei denen Oberflächenagenzien hinzugefügt werden, um die Kompatibilität an der Oberfläche zwischen den Inhaltsstoffen der Polymermischung zu mischen.
  • Polymermischungen von Polyolefinen und Polyethylenoxid sind schmelzprozessierbar, zeigen jedoch geringe mechanische Kompatibilität. Diese geringe mechanische Kompatibilität manifestiert sich in dem mechanischen Eigenschaftsprofil der Mischungen relativ zu den Eigenschaften von nicht vermischten Bestandteilen.
  • In Hinblick auf die Probleme des Standes der Technik, bleibt es höchst wünschenswert, ein auf Wasser ansprechendes Material zur Verfügung zu stellen. Solche Mischungen könnten zur Herstellung spülbarer Trennfilme, Extrusionsanwendungen und injektionsgegossener Artikel verwendet werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Kurz gefasst, ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Mischzusammensetzung eines modifizierten Polyolefins und eines modifizierten Polyethylenoxids zur Verfügung. Die Mischzusammensetzung besteht aus von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% von einem modifizierten Polyolefin und ungefähr 99 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew. % von einem Polyethylenoxid. Das modifizierte Polyolefin und modifizierte Polyethylenoxid werden mit von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht von dem Polyolefin und dem Polyethylenoxid, eines Monomer gepfropft.
  • Ein anderer Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung der Mischzusammensetzungen von modifiziertem Polyolefin und modifiziertem Polyethylenoxid zur Verfügung. Das Verfahren stellt eine Einzeldurchgangs, schmelzreaktive Extrusionsmodifikation des Polyolefins und Polyethylenoxids zur Verfügung. Dieses Einzeldurchgangsverfahren birgt wesentliche Vorteile gegenüber einem Zweischrittverfahren, indem das Polyolefin zuerst durch Pfropfen eines Monomers auf das Polyolefingerüst gepfropft wird, welches dann mit Polyethylenoxid reextrudiert wird. Einige der Vorteile umfassen Kostenersparnisse, reduzierter Polymerabbau und bessere Einheitlichkeit des Endprodukts. Genauer gesagt umfasst das Verfahren zur Herstellung der Mischung von modifiziertem Polyolefin und modifiziertem Polyethylenoxid unter Verwendung eines Einzeldurchgangs, schmelzreaktiven Extruders, das Schmelzen des Polyolefins und Polyethylenoxids in dem Extruder und das Hinzufügen der Polyolefin- und Polyethylenoxid-Mischung zu einem Monomer und einer ausreichenden Menge eines freien Radikal starters, um ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 100 Gew.-% des Monomers auf das Polyolefin und das Polyethylenoxid aufzupfropfen.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine ein modifiziertes Polyolefin und modifiziertes Polyethylenoxid umfassende Mischzusammensetzung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist eine Aufgabe der Erfindung, eine ein modifiziertes Polyethylen oder modifiziertes Polypropylen und modifiziertes Polyethylenoxid umfassende Mischzusammensetzung zur Verfügung zu stellen.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Mischzusammensetzung eines modifizierten Polyolefins und modifizierten Polyethylenoxids unter Verwendung eines Einzeldurchgangs-Reaktionsextruders herzustellen.
  • Wie hierin verwendet, ist "Reaktionsextrusion" die Verwendung von chemischen Reaktionen während der Polymerextrusion zur Ausbildung gewünschter Produkte. Freie Radikalstarter, Vernetzungsmittel und andere reaktive Zusatzstoffe können in den Extruder eingespeist werden, um solche Reaktionen zu bewerkstelligen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die mechanische und visuelle Kompatibilität von Mischungen aus Polyolefinen und Polyethylenoxiden ist sehr schlecht. Allerdings wurde nun überraschend gefunden, dass Polyolefine und Polyethylenoxid mit einem oder mehreren Monomeren so modifiziert werden können, dass Materialien, die aus Mischungen mit mehr als 85 Gew.-% eines modifizierten Polyolefins und so wenig wie 15 Gew.-% eines modifizierten Polyethylenoxids aufweisen, wasserreaktiv sind. Genauer gesagt, es wurde festgestellt, dass Mischungen von Polyolefinen und Polyethylenoxiden eine Wasserreaktivität für daraus hergestellte Filme und thermoplastische Produkte vermitteln, wenn diese mit einem Monomer während einer reaktiven Extrusion gepfropft werden. Gemäß einem Aspekt der Erfindung betrifft dies eine Materialzusammensetzung, umfassend eine Polymermischung mit ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% eines modifizierten Polyolefins und von ungefähr 99 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-% eines modifizierten Polyethylenoxids. Vorzugsweise umfasst die Mischung von ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% eines modifizierten Polyolefins und von ungefähr 70 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-% eines modifizierten Polyethylenoxids. Mehr bevorzugt umfasst die Mischung von ungefähr 55 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% eines modifizierten Polyolefins und von ungefähr 45 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-% eines modifizierten Polyethylenoxids.
  • Die Menge des zur Mischung von Polyolefin und Polyethylenoxid hinzugefügten Monomers beträgt von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-%, vorzugsweise von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% und mehr bevorzugt von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-%, wobei alle diese Bereiche auf dem Gesamtgewicht des Polyolefins und Polyethylenoxids basieren.
  • Die zur Durchführung der Erfindung nützlichen gesättigten Ethylenpolymere sind Homopolymere oder Copolymere von Ethylen und Polypropylen und im Wesentlichen linear in ihrer Struktur. Wie hierin verwendet, betrifft der Begriff "gesättigt" Polymere, die vollständig gesättigt sind, aber auch Polymere, die bis zu 5% Nichtsättigung enthalten. Die Homopolymere von Ethylen umfassen solche, die entweder unter geringem Druck hergestellt werden, d. h. lineares geringer Dichte oder hochdichtes Polyethylen oder Hochdruck, d. h. verzweigtes oder gering dichtes Polyethylen. Die hochdichten Polyethylene sind im Allgemeinen durch eine Dichte charakterisiert, die ungefähr gleich oder größer als 0,94 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cc) beträgt. Im Allgemeinen haben die als Basisharz in der vorliegenden Erfindung nützlichen hochdichten Polyethylene eine Dichte im Bereich von ungefähr 0,94 g/cc bis ungefähr 0,97 g/cc. Die Polyethylene können einen Schmelzindex im Bereich von ungefähr 0,005 Dezigramm pro Minute (dg/min) bis 100 dg/min aufweisen, wie bei 2,16 kg und 190°C gemessen. Wünschenswerter Weise haben die Polyethylene einen Schmelzindex von 0,01 dg/min bis ungefähr 50 dg/min und wünschenswerter von 0,05 dg/min bis ungefähr 25 dg/min. Alternativ dazu können Mischungen von Polyethylen als Basisharz in der Herstellung der Pfropf-Copolymer-Zusammensetzungen verwendet werden und solche Mischungen können einen Schmelzindex von mehr als 0,005 dg/min bis weniger als ungefähr 100 dg/min aufweisen.
  • Das Polyethylen geringer Dichte hat eine Dichte von weniger als 0,94 g/cc und liegt normalerweise im Bereich von 0,91 g/cc bis ungefähr 0,93 g/cc. Das Polyethylenpolymer geringer Dichte hat einen Schmelzindex im Bereich von ungefähr 0,05 dg/min bis ungefähr 100 dg/min und wünschenswerter Weise von 0,05 dg/min bis ungefähr 20 dg/min.
  • Polyethylen-ultrageringer Dichte kann gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Im Allgemeinen hat Polyethylen-ultrageringer Dichte eine Dichte von weniger als 0,90 g/cc.
  • Im Allgemeinen hat Polypropylen eine semikristalline Struktur mit einem Molekulargewicht von ungefähr 40000 oder mehr, eine Dichte von ungefähr 0,90 g/cc, einen Schmelzpunkt von ungefähr 168 bis 171°C für isotaktisches Polypropylen und eine Bruchfestigkeit von 5000 psi. Polypropylen kann auch andere Taktizitäten aufweisen, einschließlich Syndiotaktizität und Ataktizität.
  • Die oben genannten Polyolefine können auch unter Verwendung der wohlbekannten Mehrfach-Ziegler-Natta-Katalysatoren oder den moderneren Einfach-Metallocen-Katalysatoren hergestellt werden. Die Metallocen-katalysierten Polyolefine weisen besser kontrollierte Polymermikrostrukturen als Polyolefine auf, die unter Verwendung von Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt wurden, einschließlich einer geringeren Molekulargewichtsverteilung, einer kontrollierbareren chemischen Zusammensetzungsverteilung, Comonomer-Sequenzlängenverteilung und Stereoregularität. Metallocen-Katalysatoren sind bekannt dafür, dass sie Propylen in ataktische, isotaktische, syndiotaktische, isotaktisch-ataktische Stereoblock-Copolymere polymerisieren.
  • Copolymere von Ethylen, welche in der Erfindung verwendet werden können, können Copolymere von Ethylen mit einem oder mehreren zusätzlichen polymerisierbaren ungesättigten Monomeren umfassen. Beispiele solcher Copolymere umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, Copolymere von Ethylen und alpha-Olefinen (wie Propylen, Buten, Hexen oder Octen), einschließlich lineares Polyethylen geringer Dichte, Copolymere von Ethylen und Vinylestem von linearen oder verzweigten Carbonsäuren mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und Copolymere aus Ethylen und Acryl- oder Methacrylestern von linearen, verzweigten oder zyklischen Alkanolen mit 1 bis 28 Kohlenstoffatomen. Beispiele von den zuletzt genannten Copolymeren umfassen Ethylen-Alkyl(meth)acrylat-Copolymere wie Ethylen-Methylacrylat-Copolymere.
  • Die zur Durchführung der Erfindung verwendbaren freien Radikalstarter umfassen Acylperoxide, wie Benzoylperoxid; Dialkyl; Diaryl oder Aralkylperoxide, wie Di-t-butylperoxid; Dicumylperoxid; Cumylbutylperoxid; 1,1-Di-t-butylperoxy-3,5,5-trimethylcyclohexan; 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan; 2,5-Dimethyl-2,5-bist-butylperoxy)hexyn-3 und Bis(a-t-butylperoxyisopropylbenzol); Peroxyester, wie t-Butylperoxypivalat; t-Butylperoctoat; t-Butylperbenzoat; 2,5-Dimethylhexyl-2,5-di(perbenzoat); t-Butyl-di(perphthalat); Dialkylperoxymonocarbonate und Peroxydicarbonate; Hydroperoxide, wie t-Butylhydroperoxid, p-Methanhydroperoxid, Pinanhydroperoxid und Cumenhydroperoxid und Ketonperoxide, wie Cyclohexanonperoxid und Methylethylketonperoxid. Azoverbindungen, wie Azobisisobutyronitril können auch verwendet werden.
  • Für die vorliegende Erfindung geeignete Polyethylenoxidpolymere können ein Molekulargewicht im Bereich von 100000 bis 8000000 aufweisen. Polyethylenoxid ist unter dem Namen POLYOX® von der Union Carbide Corporation verfügbar. Typischerweise ist Polyethylenoxid ein trockenes freifließendes weißes Pulver mit einem Kristallschmelzpunkt im Bereich von ungefähr 65°C, oberhalb dessen Polyethylenoxidharz thermoplastisch wird und durch Gießen, Extrusion und andere Verfahren im Stand der Technik geformt werden kann.
  • Das Verfahren zur Herstellung der Polymermischungen umfasst das Schmelzmischen der gewünschten Gewichtsverhältnisse einer Mischung des Polyolefins, Polyethylenoxids, des Monomers und eines freien Radikalstarters in einem Extruder und bei einer Reaktionstemperatur, bei der das Polyolefin und Polyethylenoxid in einen Schmelzzustand überführt werden. Entsprechend können das Polyolefin, Polyethylenoxid, Monomer und freier Radikalstarter gleichzeitig zum Extruder hinzugefügt werden, bevor die Polymerbestandteile, i. e. das Polyolefin und Polyethylenoxid, geschmolzen werden. Die in der Erfindung bevorzugt verwendeten Monomere sind 2-Hydroxyethylmethacrylat und Polyethylenglycolethylether(meth)acrylat, beide verfügbar von der Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin. Vorzugsweise kann der zum Schmelzmischen verwendete Extruder verschiedene Bestandteile in die Mischung an verschiedenen Stellen entlang der Schraubenlänge einführen. Zum Beispiel können der freie Radikalstarter, Vernetzungsmittel oder andere reaktive Zusatzstoffe in die Mischung vor oder nach dem einer oder mehrere der Polymerbestandteile geschmolzen oder innig durchmischt wurden, in die Mischung injiziert werden. Mehr bevorzugt werden das Polyolefin und Polyethylenoxid an dem Anfang des Extruders hinzugefügt. Nach dem Schmelzen wird das Monomer zu den geschmolzenen Polymeren hinzugefügt und weiter hinten in der Extrudertrommel wird der freie Radikalstarter zur Schmelzmischung hinzugefügt. Obwohl nicht bevorzugt, würde der Umfang der Erfindung das gleichzeitige Hinzufügen des Monomers und eines freien Radikalstarters in die geschmolzene Mischung von Polyolefinen und Polyethylenoxiden umfassen. Es ist für das Verfahren der Erfindung wichtig, dass das Polyolefin und Polyethylenoxid gleichzeitig mit oder vor der Zugabe des Monomers und freien Radikalstarters schmelzvermischt wird. Obwohl nicht durch irgendeine Theorie gebunden, wird angenommen, dass das Monomer in der Gegenwart des freien Radikalstarters auf beide, das Polyolefin und das Polyethylenoxid, aufpfropft, wodurch es Produkten ermöglicht wird, die aus der Mischung von modifiziertem Polyolefin und modifiziertem Polyethylenoxid hergestellt sind, eine größere Wasserreaktivität aufzuweisen. Wie hierin verwendet, betrifft der Begriff "Wasserreaktivität" einen Verlust an Bruchfestigkeit oder Belastung-bis-zum-Bruch eines nassen Films relativ zur Bruchkraft oder Belastung-bis-zum-Bruch des trockenen Films.
  • Die Menge von zum Extruder hinzugefügten freien Radikalstarter sollte eine Menge sein, die ausreicht, um von ungefähr 1% bis 100% des Monomers auf das Polyolefin und Polyethylenoxid zu pfropfen. Diese kann im Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-% an Starter liegen. Vorzugsweise liegt die Menge an zum Extruder hinzugefügten Starter von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-%, wobei alle diese Bereiche auf der Menge des Monomers, das zur Schmelzmischung hinzugefügt wird, basieren.
  • Überraschender Weise ist ein Film oder anderer thermoplastischer Gegenstand, der aus der oben beschriebenen modifizierten Polyolefin- und modifizierten Polyethylenoxid-Mischung hergestellt wird, wasserreaktiv.
  • Die vorliegende Erfindung wird in größerem Detail durch die unten gezeigten spezifischen Beispiele illustriert.
  • In jedem der folgenden Beispiele wurde eine Polyolefin/Polyethylenoxid-Mischung wie beschrieben hergestellt. Vergleichendes Beispiel A ist eine physikalische Mischung der Polymerharze. Die Mischungen der vergleichenden Beispiele B – D wurden durch ein Zweischrittvertahren hergestellt. In dem ersten Schritt wurde das Polyethylen durch Pfropfen eines Monomers darauf modifiziert. Das Verfahren zur Herstellung des modifizierten Polyethylens wird in größerem Detail in der korrespondierenden US-Patentan meldung mit der US-Serien-Nr. 08/733,410, angemeldet am 18.10.1996, beschrieben. Im dem zweiten Schritt wird das modifizierte Polyolefin mit dem Polyethylenoxid vermischt. Ausgewählte Eigenschaften dieser Materialien werden unten in Tabelle 1 dargestellt. Beispiele 1–4, 5–8 und 9–10 wurden gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt. Ausgewählte Eigenschaften dieser Matetialien sind jeweils in den Tabellen 2, 3 und 4 dargestellt.
  • Vergleichendes Beispiel A
  • Eine 60/40 gew.-%ige Harzmischung von Polyethylen geringer Dichte mit einem Schmelzindex von 2,3 Dezigramm pro Minute (dg/min) und einer Dichte von 0,917 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cc) (Dow 5031; verfügbar von Dow Chemical Company, Midland, Mich.) und Polyethylenoxid mit einem Molekulargewicht von 200000 g/mol (POLYOXO WSRN-80, verfügbar von der Union Carbide Corp.) wurden zu einem Haake-Gegenrotationszwillingsschraubenextnader bei einer Geschwindigkeit von 5 Pfund pro Stunde (Ib/hr) (2,268 kg/h) eingeführt. Der Extruder hatte eine Länge von 300 Millimetern. Jede konische Schraube hatte einen 30 Millimeter Durchmesser am Beschikkungseingang und einen Durchmesser von 20 Millimetern am Ende. Der Extruder hatte vier Hitzezonen, die bei 170, 180, 180 und 190 Grad Celsius (C) eingestellt waren. Die Schraubengeschwindigkeit des Extruders betrug 150 rpm.
  • Vergleichende Beispiele B–D
  • Für die vergleichenden Beispiele B–D wurde das Polyethylen geringer Dichte, Dow 5031, durch Aufpfropfen eines Polyethylenglycolmethacrylats (PEG-MA, verfügbar von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI) darauf modifiziert. Das PEG-MA gepfropfte Polyethylen wurde unter Verwendung des oben beschriebenen Haake-Gegenrotationszwillingsschraubenextruders hergestellt. Die Beschickung des Extruders umfasste das Hinzufügen von 5 Ib/hr von Polyethylen und spezifizierten Mengen von PEG-MA und freiem Radikalinitiator ((2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan, zur Verfügung gestellt von Atochem, 2000 Market St. Philadelphia, PA, unter dem Markennamen LU-PERSOL 101).
  • Für das vergleichende Beispiel B betrug die Beschickungsgeschwindigkeit des PEG-MA 0,125 Ib/hr (0,057 kg/h) und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,0125 Ib/hr (0,00057 kg/h).
  • Für das vergleichende Beispiel C betrug die Beschickungsgeschwindigkeit des PEG-MA 0,25 Ib/hr (0,113 kg/h) und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,025 Ib/hr (0,011 kg/h).
  • Für das vergleichende Beispiel D betrug die Beschickungsgeschwindigkeit des PEG-MA 0,5 Ib/hr (0,227 kg/h) und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,025 Ib/hr (0,011 kg/h).
  • Eine 60/40-Mischung wurde mit dem oben genannten vergleichenden Beispiel A folgenden Verfahren hergestellt, außer dass das modifizierte Polyethylen von jedem Beispiel durch nicht modifiziertes Polyethylen substituiert wurde. Die resultierenden Produkte hatten die in Tabelle 1 gezeigten Eigenschaften.
  • Die Filmverarbeitung der Mischungen wurde unter Verwendung des oben beschriebenen Haake-Extruders mit den folgenden Modifikationen durchgeführt. Der Extruder wies eine 4 Inch Schlitzblende bei einer Temperatur von 195 Grad C auf. Die Schraubengeschwindigkeit betrug 30 rpm. Eine gekühlte Rolle wurde zur Aufnahme des Films verwendet. Die gekühlte Rolle wurde bei einer Geschwindigkeit betrieben, die ausreichte, einen Film mit einer Dicke von ungefähr 4 mils (0,004 eines Inches, 0,1 mm) auszubilden und wurde bei einer Temperatur von ungefähr 15 bis 20 Grad C gehalten.
  • Trockene und nasse Bruchtests
  • Trockene Bruchtests wurden auf einem Sintech 1/D-Bruchtester, verfügbar von MTS Systems, Corp., Machesny Park, IL, durchgeführt. Der Film wurde in eine V-artige Hundeknochenform gemäß ASTM D638 geschnitten. Der Test wurde mit einer Hafttrennung von 30 Millimetern und einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 4 Millimetern/Sekunde durchgeführt.
  • Nasse Bruchtests wurden auf einem Vitodyne V1000 Mini-Bruchtesten, verfügbar von Chatillon, Greensboro, NC, durchgeführt. Die Filmproben wurden in die Greifer platziert und bei milden Temperaturen in nicht gerührtes Wasser für 30 Sekunden eingetaucht.
  • Spitzenbelastung, Prozent-Belastung bis zum Bruch, Bruchenergie (als Fläche unter Belastung vs Belastungskurve) und Module wurden für jeden getesteten Film berechnet und der Prozent an Verlust in Brucheigenschaften von Trocken zu Nass wurde bestimmt.
  • Tabelle 1
    Figure 00110001
  • Beispiele 1–4
  • Die 60/40 gew.%ige Harzmischung von Polyethylen geringer Dichte (Dow 5031) und Polyethylenoxid (WSRN-80) wurde in den Haake-Gegenrotationszwillingsschraubenextnider bei einer Geschwindigkeit von 5 Ib/hr eingeführt. Gleichzeitig mit der Polymerbestückung des Extruders wurden die spezifizierten Mengen des Monomers, PEG-MA und freier Radikalstarter (LUPERSOL 101) am Beschickungshals hinzugefügt. Der Extruder hatte vier Heizzonen, die bei 170, 180, 180 und 190 Grad C eingestellt waren. Die Schraubengeschwindigkeit des Extruders betrug 150 rpm.
  • Für Beispiel 1 betrug die PEG-MA-Beschickungsgeschwindigkeit 0,125 Ib/hr und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,0125 Ib/hr.
  • Für Beispiel 2 betrug die PEG-MA-Beschickungsgeschwindigkeit 0,25 Ib/hr und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,025 Ib/hr.
  • Für Beispiel 3 betrug die PEG-MA-Beschickungsgeschwindigkeit 0,5 Ib/hr und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,025 Ib/hr.
  • Für Beispiel 4 betrug die PEG-MA-Beschickungsgeschwindigkeit 0,75 Ib/hr und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,0375 Ib/hr.
  • Die resultierenden Produkte der Beispiele 1–4 hatten die in Tabelle 2 gezeigten Eigenschaften.
  • Tabelle 2
    Figure 00120001
  • Für die Beispiele 1–4 betrug die Menge an Monomer, die auf das Polyethylen gepfropft wurde, jeweils 0,65 Gew.-%, 1,03 Gew.-%, 0,51 Gew.% und 1,13 Gew.-%. Die Gewichtsprozente des Monomers, das auf das Polyethylen gepfropft wurde, wurden durch FT-IR und elementaren Sauerstoffgehalt, wie in der korrespondierenden US-Patentanmeldung 08/733,410, eingereicht am 18.10.1996, beschrieben, bestimmt, wobei die gesamte Offenbarung dieser hierdurch referenziert wird. Für Beispiel 3 wurde die Menge des Monomers, das auf das Polyethylenoxid gepfropft wurde, durch Protonen NMR-Spektroskopie als 14,9 Gew.-% bestimmt.
  • Beispiele 5–8
  • Die 60/40 gew.-%ige Harzmischung von Polyethylen geringer Dichte (Dow 5031) und Polyethylenoxid (WSRN-80) wurde in den Haake-Gegenrotationszwillingsschraubenextruder bei einer Geschwindigkeit von 5 Ib/hr beschickt. Gleichzeitig mit der Polymerbeschickung des Extruders wurden spezifizierte Mengen eines Monomers, 2-Hydroxyethylmethacrylat und freier Radikalstarter (LUPERSOL 101) am Beschickungshals hinzugefügt. Der Extruder wies vier Heizzonen auf, die bei 170, 180, 180 und 190 Grad C eingestellt waren. Die Schraubengeschwindigkeit des Extruders betrug 150 rpm.
  • Für Beispiel 5 betrug die 2-Hydroxyethylmethacrylat-Beschickungsgeschwindigkeit 0,125 Ib/hr und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,0125 Ib/hr.
  • Für Beispiel 6 betrug die 2-Hydroxyethylmethacrylat-Beschickungsgeschwindigkeit 0,25 Ib/hr und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,025 Ib/hr.
  • Für Beispiel 7 betrug die 2-Hydroxyethylmethacrylat-Beschickungsgeschwindigkeit 0,5 Ib/hr und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,025 Ib/hr.
  • Für Beispiel 8 betrug die 2-Hydroxyethylmethacrylat-Beschickungsgeschwindigkeit 0,75 Ib/hr und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,0375 Ib/hr.
  • Die resultierenden Produkte der Beispiele 5–8 hatten die in Tabelle 3 gezeigten Eigenschaften.
  • Tabelle 3
    Figure 00140001
  • Beispiel 9
  • Eine 30/70 gew.-%ige Harzmischung von Polyethylen geringer Dichte (Dow 5031) und Polyethylenoxid (WSRN-80) wurde in den Haake-Gegenrotationszwillingsschraubenextruder bei einer Geschwindigkeit von 5 Ib/hr beschickt. Gleichzeitig mit der Polymerbeschickung des Extruders wurden spezifizierte Mengen eines Monomers, Polyethylenglycolethylether(meth)acrylat und freier Radikalstarter (LUPERSOL 101) am Beschikkungshals hinzugefügt. Der Extruder wies vier Heizzonen auf, die bei 170, 180, 180 und 190 Grad C eingestellt waren. Die Schraubengeschwindigkeit des Extruders betrug 150 rpm.
  • Für Beispiel 9 betrug die Polyethylenglycolethylether(meth)acrylat-Beschickungsgeschwindigkeit 0,25 Ib/hr und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,05 Ib/hr.
  • Beispiel 10
  • Eine 80/20 gew.-%ige Harzmischung von Polyethylen geringer Dichte (Dow 5031) und Polyethylenoxid (WSRN-80) wurde in den Haake-Gegenrotationszwillingsschrauben extruder bei einer Geschwindigkeit von 5 Ib/hr beschickt. Gleichzeitig mit der Polymerbeschickung des Extruders wurden spezifizierte Mengen eines Monomers, Polyethylenglycolethylether(meth)acrylat und freier Radikalstarter (LUPERSOL 101) am Beschikkungshals hinzugefügt. Der Extruder wies vier Heizzonen auf, die bei 170, 180, 180 und 190 Grad Celsius (C) eingestellt waren. Die Schraubengeschwindigkeit des Extruders betrug 150 rpm.
  • Für Beispiel 10 betrug die Polyethylenglycolethylether(meth)acrylat-Beschickungsgeschwindigkeit 0,25 Ib/hr (5 Gew.-% Zusatz) und die Anfangsgeschwindigkeit betrug 0,05 Ib/hr.
  • Tabelle 4
    Figure 00150001

Claims (23)

  1. Eine Stoffzusammensetzung, umfassend eine Mischung, die ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% eines modifizierten Polyolefins und von ungefähr 99 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-% eines modifizierten Polyethylenoxids aufweist, wobei besagtes modifiziertes Polyolefin und besagtes modifiziertes Polyethylenoxid eine Gesamtmenge von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-% aufweisen, basierend auf der Menge des Polyolefins und Polyethylenoxids eines damit gepfropften Monomers.
  2. Die Zusammensetzung von Anspruch 1, umfassend von ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% von besagtem modifizierten Polyolefin und von ungefähr 70 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-% von besagtem modifizierten Polyethylenoxid.
  3. Die Zusammensetzung von Anspruch 1 oder 2, umfassend von ungefähr 55 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% von besagtem modifizierten Polyolefin und von ungefähr 45 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-% von besagtem modifizierten Polyethylenoxid.
  4. Die Zusammensetzung von einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei besagtes Polyolefin Polyethylen ist.
  5. Die Zusammensetzung von einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei besagtes Polyolefin Polypropylen ist.
  6. Die Zusammensetzung von einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei besagtes modifiziertes Polyolefin und besagtes modifiziertes Polyethylenoxid eine Gesamtmenge von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% eines damit gepfropften Monomers aufweisen.
  7. Die Zusammensetzung von einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei besagtes modifiziertes Polyolefin und besagtes modifiziertes Polyethylenoxid eine Gesamtmenge von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-% eines damit gepfropften Monomers aufweisen.
  8. Die Zusammensetzung von einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei besagtes Monomer 2-Hydroxyethylmethacrylat ist.
  9. Die Zusammensetzung von einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei besagtes Monomer Polyethylenglycolethylether(meth)acrylat ist.
  10. Ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung von einem modifizierten Polyolefin und modifiziertem Polyethylenoxid, umfassend das Schmelzvermischen einer Menge an Polyolefin, einer Menge an Polyethylenoxid, einer Menge eines Monomers und einer ausreichenden Menge eines freien Radikalstarters zur Modifikation von besagtem Polyolefin und besagtem Polyethylenoxid in einem Einzeldurchgangsextruder durch Pfropfen von ungefähr 1 % bis 100% von besagtem Monomer auf besagtes Polyolefin und besagtes Polyethylenoxid.
  11. Das Verfahren von Anspruch 10, wobei besagtes modifiziertes Polyolefin von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% von besagter Mischung umfasst und besagtes modifiziertes Polyethylenoxid von ungefähr 99 bis ungefähr 15 Gew.-% von besagter Mischung umfasst.
  12. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei besagtes modifiziertes Polyolefin von ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% von besagter Mischung umfasst und besagtes Polyethylenoxid von ungefähr 70 bis ungefähr 15 Gew.-% von besagter Mischung umfasst.
  13. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei besagtes modifiziertes Polyolefin von ungefähr 55 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% von besagter Mischung umfasst und besagtes modifiziertes Polyethylenoxid von ungefähr 45 bis ungefähr 15 Gew.-% von besagter Mischung umfasst.
  14. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei besagtes Polyolefin ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, einem Polyethylen mit hoher Dichte, einem Polyethylen mit ultrageringer Dichte, einem Polyethylen geringer Dichte, einem linearen Polyethylen mit geringer Dichte und Polypropylen.
  15. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei besagter freier Radikalstarter ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Benzoylperoxid; Di-t-butylperoxid; Dicumylperoxid; Cumylbutylperoxid; 1,1-Di-t-butylperoxy-3,5,5-trimethylcyclohexan; 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan; 2,5-Dimethyl-2,5-bist-butylperoxy)hexyn-3; Bis(a-t-butylperoxyisopropylbenzol); t-Butylperoxypivalat; t-Butylperoctoat; t-Butylperbenzoat; 2,5-Dimethylhexyl-2,5-di(perbenzoat); t-Butyl-di(perphthalat); t-Butylhydroperoxid, p-Methanhydroperoxid, Pinanhydroperoxid; Cumenhydroperoxid; Cyclohexanonperoxid und Methylethylketonperoxid.
  16. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die zum Extruder hinzugefügte besagte Menge von besagtem freien Radikalstarter ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-%, basierend auf der Menge des Monomers, beträgt.
  17. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-%, basierend auf der Menge von besagtem Polyolefin und besagtem Polyethylenoxid, eines Monomers zu dem Extruder hingefügt wird.
  18. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-%, basierend auf der Menge von besagtem Polyolefin und besagtem Polyethylenoxid, eines Monomers zu dem Extruder hingefügt wird.
  19. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 bis 18, wobei von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-%, basierend auf der Menge von besagtem Polyolefin und besagtem Polyethylenoxid, eines Monomers zu dem Extruder hingefügt wird.
  20. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 bis 19, wobei besagtes Monomer 2-Hydroxymethylmethacrylat ist.
  21. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 bis 20, wobei besagtes Monomer Polyethylenglycolethylether(meth)acrylat ist.
  22. Das Verfahren von einem der Ansprüche 10 bis 21, wobei besagte Menge an Polyolefin und Polyethylenoxid vor der Zugabe von besagtem Monomer und besagter Menge an freiem Radikalstarter zusammen schmelzvermischt werden.
  23. Das Verfahren von Anspruch 22, wobei besagtes Monomer zu dem schmelzvermischten Polyolefin und Polyethylenoxid vor besagtem freiem Radikalstarter hinzugefügt wird.
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