[go: up one dir, main page]

TW201602200A - 製備由聚烯烴經穩定化製成之物件的方法 - Google Patents

製備由聚烯烴經穩定化製成之物件的方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201602200A
TW201602200A TW104112554A TW104112554A TW201602200A TW 201602200 A TW201602200 A TW 201602200A TW 104112554 A TW104112554 A TW 104112554A TW 104112554 A TW104112554 A TW 104112554A TW 201602200 A TW201602200 A TW 201602200A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
article
stabilized
crosslinkable functional
polyolefin resin
crosslinked
Prior art date
Application number
TW104112554A
Other languages
English (en)
Inventor
布萊恩Ｅ 巴爾頓
葛拉德Ｆ 畢羅維茲
Original Assignee
陶氏全球科技公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 陶氏全球科技公司 filed Critical 陶氏全球科技公司
Publication of TW201602200A publication Critical patent/TW201602200A/zh

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/28—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/30—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds comprising olefins as the major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00—Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F210/02—Ethene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/003—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0001—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/0005—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor characterised by the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F255/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00
    • C08F255/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00 on to polymers of olefins having two or three carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F255/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00
    • C08F255/08—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00 on to polymers of olefins having four or more carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08—Copolymers of ethene
    • C08L23/0846—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing atoms other than carbon or hydrogen
    • C08L23/0869—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing atoms other than carbon or hydrogen with unsaturated acids, e.g. [meth]acrylic acid; with unsaturated esters, e.g. [meth]acrylic acid esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/16—Ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/06—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to homopolymers or copolymers of aliphatic hydrocarbons containing only one carbon-to-carbon double bond
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/21—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00—Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/07—High density, i.e. > 0.95 g/cm3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00—Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/08—Low density, i.e. < 0.91 g/cm3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00—Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/12—Melt flow index or melt flow ratio
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00—Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/17—Viscosity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00—Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/18—Bulk density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2800/00—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed
    • C08F2800/20—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as weight or mass percentages
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2810/00—Chemical modification of a polymer
    • C08F2810/20—Chemical modification of a polymer leading to a crosslinking, either explicitly or inherently
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/08—Copolymers of ethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/16—Ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2351/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C08J2351/06—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers grafted on to homopolymers or copolymers of aliphatic hydrocarbons containing only one carbon-to-carbon double bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2312/00—Crosslinking

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

本發明係關於一種製備由聚烯烴樹脂經穩定化製成之物件的方法，該方法包括在該聚烯烴樹脂中併入官能基，從而產生具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂。將該具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂轉化成製成物件。該製成物件經化學交聯，從而產生經交聯之製成物件。該經交聯之製成物件在高溫下在氧化環境中經穩定化。由此產生之經穩定化之製成物件可藉由在惰性環境中加熱該經穩定化之製成物件而製備成含碳物件。

Description

製備由聚烯烴經穩定化製成之物件的方法 【政府利益之陳述】
本發明在The Dow Chemical公司與為美國能源部(the United States Department of Energy)運行之Oak Ridge National Laboratory的運行及管理承包商UT-Battelle有限責任公司之間的NFE-10-02991下進行。政府在本發明中具有某些權利。
本發明大體上係關於一種經穩定化之製成物件及一種製備由聚烯烴經穩定化製成之物件的方法，且進一步係關於一種含碳物件及一種由經穩定化之製成物件製備含碳物件的方法。
先前，諸如碳纖維之含碳物件已主要由聚丙烯腈(polyacrylonitrile；PAN)、瀝青或纖維素前驅物產生。製得含碳物件之方法藉由自前驅物形成製成物件(諸如纖維或膜)開始。可使用用於形成或模製聚合物之標準技術使前驅物形成製成物件。隨後，穩定化製成物件以使該製成物件在後續熱處理步驟期間實質上保持形狀；該種穩定化典型地涉及氧化與加熱之組合，且一般引起界定該製成物件之前驅物之脫氫、環形成、氧化及交聯。隨後，藉由在惰性氛圍中加熱經穩定化之製成物件，將該經穩定化之製成物件轉化成含碳物件。雖然產生含碳物件之一般步驟與 產生多種前驅物之步驟相同，但彼等步驟之細節視所選擇之前驅物之化學組成而廣泛變化。
聚烯烴已作為用於含碳物件之替代前驅物經研究，但已證實難以實現適合及經濟可行之製備方法。
美國專利4,070,446揭示一種用於處理非交聯聚乙烯纖維之磺化法，其中使聚乙烯纖維在100℃-180℃之溫度下與硫酸反應以形成經穩定化之碳纖維的前驅物。其中描述之方法不涉及在空氣中加熱聚乙烯纖維或使聚乙烯纖維交聯。此外，此處描述之方法不需要使用大量硫酸。
英國專利1,283,714揭示一種使用100-400毫弧度γ射線交聯聚乙烯纖維，之後在空氣中在200℃-300℃之溫度下加熱經交聯之纖維的方法。相比於經化學方法交聯之聚乙烯，使用γ射線交聯聚乙烯纖維產生具有不同化學結構之纖維。Premnath等人(Biomaterials,17,1996，第1741-1753頁)以提供「新鏈端(來自切斷)、交聯、內部乙烯基(內部雙鍵)、穩定自由基及碳-氧物質(new chain ends(from scission),cross-links,internal vinyl groups(internal double bonds),stable free radicals and carbon-oxygen species)」(引述自第1747頁)來描述經γ照射之聚乙烯的化學轉化。此外，Ohnishi等人(Journal of Polymer Science：部分A,1,1963，第605-623頁)解釋：γ照射聚乙烯產生高濃度之持久性烯丙基，其相比於烷基展現對氧的不同反應性。聚烯烴之照射產生不同於經化學方法交聯之相同聚烯烴之化學結構的化學結構。因此，經照射之聚烯烴在經加熱之空氣中的反應性不同於經化學交聯之聚烯烴在經加熱之空氣中的反應性。此外，使用γ照射成本過高，需要屏蔽件以保護人員及設備不受非所需暴露。
產生含碳物件之前驅物的成本典型地占產生含碳物件之總成本的大部分。需要更經濟之前驅物。此外，需要產生含碳物件之更經濟之方法。由本發明解決之問題為對一種用於含碳物件之替代前驅物的需要及對一種將製成物件轉化成含碳物件之替代方法的需要。
吾人現已發現，由具有經化學劑交聯之可交聯官能基之聚烯烴樹脂產生的製成物件可在經加熱之氧化氛圍中經處理以產生經穩定化之製成物件。已進一步發現，該等經穩定化之製成物件適用於經處理以產生含碳物件。
在一個態樣中，提供一種用於產生經穩定化之製成物件的方法，該方法包含：(a)提供具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂；(b)將該聚烯烴樹脂轉化成製成物件；(c)交聯該等可交聯官能基之至少一部分以產生經交聯之製成物件；及(d)在氧化環境中加熱該經交聯之製成物件以產生該經穩定化之製成物件。
在另一態樣中，提供一種藉由本文中所描述之方法製備的經穩定化之製成物件。
在又一態樣中，提供一種藉由如本文中所描述之方法製備的含碳物件。
除非另外指明，否則數值範圍(例如「2至10」)包括界定 該範圍之數字(例如2及10)。
除非另外指明，否則比率、百分比、份等及其類似者以重量計。
除非另外指明，否則用於聚烯烴樹脂之可交聯官能基含量藉由可交聯官能基mol%特徵化，其計算為可交聯官能基之莫耳數除以含於聚烯烴中之單體單元的總莫耳數。
除非另外指明，否則「單體(monomer)」係指可進行聚合之分子，從而構成大分子(例如聚烯烴)之基本結構的組成單元。
如上文所指出，在一個態樣中，本發明描述一種生產由聚烯烴樹脂經穩定化製成之物件的方法。聚烯烴為一類由一或多種烯烴單體產生之聚合物。本文中所描述之聚合物可由一或多種類型單體形成。聚乙烯為較佳聚烯烴樹脂，但其他聚烯烴樹脂可為取代的。舉例而言，由乙烯、丙烯或其他α-烯烴(例如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯)或其組合產生之聚烯烴亦為適合的。本文中所描述之聚烯烴典型地以樹脂形式提供，再分成具有適宜尺寸之集結粒或顆粒以用於進一步熔融或溶液處理。
本文中所描述之聚烯烴樹脂已經改質以包括適用於反應而使聚烯烴樹脂交聯的可交聯官能基。在一些具體實例中，具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂含有至少0.1mol%可交聯官能基。在一些具體實例中，具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂每聚合物鏈含有至少一個可交聯官能基。在一些具體實例中，具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂含有高達0.5mol%可交聯官能基，較佳高達1.0mol%可交聯官能基，更佳高達5.0mol%可交聯官能基。在一些具體實例中，視所選擇之形成聚烯烴樹脂之單體而定，聚烯烴 樹脂可包括多達50mol%可交聯官能基。在一些具體實例中，具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂具有至少0.87g/cm3之容積密度。在一些具體實例中，具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂具有不超過0.955g/cm3之容積密度。根據已知機制，將可交聯官能基併入聚烯烴樹脂中，該等機制例如乙烯可與含有所需可交聯官能基之乙烯基官能共聚單體或為所需可交聯官能基之前驅物的相關化學部分共聚合，以提供所需具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂。共聚物適用作具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂，其中一或多種α-烯烴已與含有適用於充當可交聯官能基之基團的另一單體共聚合，例如二烯、一氧化碳、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸、乙酸乙烯酯、順丁烯二酸酐或乙烯基三甲氧基矽烷(vinyl trimethoxy silane；VTMS)在適用於與α-烯烴共聚合之單體中。此外，具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂亦可由已藉由將官能基部分接枝至基底聚烯烴上而經改質之聚(α-烯烴)產生，其中基於其隨後能夠實現給定聚烯烴之交聯之能力選擇官能基。舉例而言，此類型之接枝可藉由使用自由基引發劑(諸如過氧化物)及乙烯基單體(諸如VTMS、二烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯(諸如甲基丙烯酸縮水甘油酯及甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷)、烯丙基胺、對胺基苯乙烯、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯)或經由疊氮基官能化分子(諸如4-[2-(三甲氧基矽基)乙基)]苯磺醯基疊氮化合物)來進行。具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂可由聚烯烴樹脂產生，或可商購獲得。市售可得之具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂的實例包括The Dow Chemical公司出售之SI-LINK、The Dow Chemical公司出售之PRIMACOR、Kuraray出售之EVAL樹脂及Arkema出售之LOTADER AX8840。
如上文所描述，處理聚烯烴樹脂以形成製成物件。製成物件為已由具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂製成的物件。製成物件使用已知之聚烯烴製造技術形成，例如熔融或溶液紡絲以形成纖維、膜擠壓或膜鑄造或吹製膜法以形成膜、模擠壓或射出成形或壓縮成形以形成更複雜的形狀，或溶液澆注。製造技術根據目標含碳物件之所需幾何形狀及其所需物理特性進行選擇。舉例而言，在所需含碳物件為碳纖維之情況下，纖維紡絲為適合的製造技術。作為另一實例，在所需含碳物件為碳膜之情況下，壓縮成形為適合的製造技術。
如上文所指出，聚烯烴樹脂之至少一部分可交聯官能基為交聯的，以產生經交聯之製成物件。在一些具體實例中，交聯經由化學交聯進行。因此，在一些具體實例中，經交聯之製成物件為已經一或多種化學劑處理以交聯具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂之可交聯官能基的製成物件。該化學劑作用為引發可交聯官能基之間的分子內化學鍵形成，或與可交聯官能基反應以形成分子內化學鍵。以使化學劑接觸且擴散入製成物件之方式(例如浸沒)來施用化學劑。在一種情況下，在用化學劑處理之後，乾燥經交聯之製成物件以移除任何製程溶劑或稀釋劑。在一種情況下，在乾燥之後，在空氣或惰性氛圍或減壓氛圍中加熱製成物件，以引發且進行所需交聯反應。在另一情況下，交聯反應藉由在所需溫度下將製成物件浸沒於惰性流體中或藉由使製成物件與經加熱之表面接觸而置放來引發。舉例而言，在暴露於化學劑之後，可在100℃-150℃下在空氣中加熱製成物件一小時。在另一實施例中，在暴露於化學劑之後，具有可交聯官能基之聚烯烴纖維可藉由帶芯、經油加熱之輥加熱以誘發交聯。在另一情況下，製 成物件暴露於化學劑可與加熱組合以引起交聯反應，使得兩個步驟同時在單一方法中實現。在又一情況下，製成物件由具有可藉由蒸汽交聯之官能基的聚烯烴製備，從而將製成物件置放於濕式烘箱中以誘發交聯，例如可在80℃下將製成物件置放於濕式烘箱中三天。
化學交聯使可交聯官能基反應以形成新鍵，形成界定具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂的各種聚合物鏈之間的鍵。基於聚烯烴樹脂中包括之可交聯官能基的類型選擇實現交聯之化學劑；已知經由分子間及分子內化學鍵交聯可交聯官能基之一系列不同的反應。選擇適合的化學劑，已知其交聯存在於製成物件中之可交聯官能基以產生經交聯之製成物件。舉例而言，在不限制本發明之情況下，若附接至聚烯烴之可交聯官能基為乙烯基，則適合的化學劑包括自由基引發劑，諸如過氧化物或偶氮基-雙腈化物，例如過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲醯、過辛酸第三丁酯、偶氮二異丁腈及其類似物。若附接至聚烯烴之可交聯官能基為酸(諸如接酸)或酐或酯或縮水甘油氧基，則適合的化學劑可為含有至少兩個親核基團之化合物，包括二親核試劑，諸如二胺、二醇、二硫醇，例如乙二胺、己二胺、丁二醇或己二硫醇。亦可使用含有兩個以上親核基團之化合物，例如丙三醇、山梨糖醇或六亞甲基四胺。混合二親核試劑或更高級親核試劑(其含有至少兩個不同親核基團，例如乙醇胺)亦可為適合的化學劑。若附接至聚烯烴之可交聯官能基為單烷氧基矽烷基、二烷氧基矽烷基或三烷氧基矽烷基，則水及路易斯酸(Lewis acid)或布氏酸(Bronsted acid)或鹼催化劑可用作適合的化學劑。舉例而言，在不限制本發明之情況下，路易斯酸或布氏酸或鹼催化劑包括芳基磺酸、硫酸、氫氧化物、烷氧化鋯或錫試劑。
需要交聯製成物件以確保製成物件在後續處理步驟所需之高溫下保持其形狀。在不交聯之情況下，聚烯烴樹脂在高溫下軟化、熔融或者變形或分解。交聯增加製成物件之熱穩定性。
使用化學劑執行交聯之一個優勢為有可能貫穿整個製成物件交聯可交聯官能基。此外，使用化學劑產生具有適用於在空氣中經穩定化之化學結構的製成物件，如本文中所描述。其他交聯機制(諸如照射)引起非均質交聯，其中製成物件之一些部分將比製成物件之其他區域經歷更多交聯。此外，不同於除交聯外還引起多種化學反應之照射，用化學劑交聯以特定交聯反應為目標，且允許控制交聯之程度。因此，藉由化學劑誘發之交聯比照射更佳。
如本文中所使用，「氧化環境(oxidizing environment)」係指含有氧化劑之氛圍。意外地，已發現，標準氧含量為大致21體積%之經加熱之空氣為適合的氧化環境。如上文所描述，在氧化環境中加熱經交聯之製成物件以產生經穩定化之製成物件。較佳地，將氧化環境連續饋入執行穩定化製程之烘箱或其他設備中以防止氧化劑之耗竭及副產物之積累。經穩定化之製成物件為已在氧化環境中經熱處理的經交聯之製成物件。較佳地，經交聯之製成物件在160℃或高於160℃之溫度下在流動空氣中經穩定化。在一些具體實例中，用於穩定化經交聯之製成物件的溫度為至少120℃，較佳至少190℃。在一些具體實例中，用於穩定化經交聯之製成物件的溫度不超過400℃，較佳不超過300℃。在一種情況下，將經交聯之製成物件引入已達至所需溫度之加熱室中。在另一情況下，將製成物件引入處於或接近環境溫度之加熱室中，隨後將該腔室加熱至所需溫度。在一些具體 實例中，加熱速率為至少1℃/分鐘。在其他具體實例中，加熱速率不超過15℃/分鐘。在又一情況下，逐步加熱腔室，例如將腔室加熱至第一溫度一段時間(諸如120℃持續一小時)，隨後升高至第二溫度一段時間(諸如180℃持續一小時)，且升高至第三保持溫度(諸如加熱至240℃持續12小時)。視製成物件之尺寸而定，穩定化製程涉及使經交聯之製成物件在給定溫度下保持至多100小時之時間段。穩定化製程產生經穩定化之製成物件，其為用於含碳物件之前驅物。在不受理論限制之情況下，穩定化製程氧化經交聯之製成物件，且使烴結構變化，其增加交聯密度，同時減小經交聯之製成物件之氫/碳比。
意外地，已發現常壓氧含量為大致21體積%之經加熱之空氣為適合的氧化環境。先前穩定化技術涉及使用大量硫酸或其他化學物質，以氧化經交聯之製成物件。藉由使用空氣作為氧化劑，極大降低製備經穩定化之製成物件之成本。意外地發現，基於聚烯烴之製成物件(其經化學交聯)可藉由在氧化氛圍中保持一段時間來經穩定化。
在另一態樣中，本發明描述一種由聚烯烴前驅物(樹脂)形成的經穩定化之製成物件。在一種情況下，經穩定化之製成物件根據本文中所描述之方法形成。
在又一態樣中，提供一種含碳物件及其製備方法。含碳物件為富含碳之物件；碳纖維、碳薄片及碳膜為含碳物件之實例。含碳物件具有許多應用，例如碳纖維常用於強化複合材料，諸如用於經碳纖維加強之環氧樹脂複合物；而碳盤或墊用於高效能制動系統。
本文中所描述之含碳物件藉由在惰性環境中加熱處理經穩 定化之製成物件來製備。惰性環境為圍繞經穩定化之製成物件，在高溫下展示與碳之較小反應性之環境，較佳為高真空或氧氣-耗盡氛圍，更佳為氮氣氛圍或氬氣氛圍。需要藉由連續施加真空或藉由使惰性氛圍連續流經執行碳化製程之鍋爐或其他設備自惰性環境移除揮發性副產物，以便防止該等副產物在惰性環境中積累。應理解，痕量氧氣可存在於惰性氛圍中。在一種情況下，惰性環境之溫度為600℃或高於600℃。較佳地，惰性環境之溫度為800℃或高於800℃。在一種情況下，惰性環境之溫度不超過3000℃。處於或接近該範圍上端之溫度將產生石墨物件，而處於或接近該範圍下端之溫度將產生碳物件。
為防止在碳化期間起泡或損害製成物件，較佳以逐漸或逐步的方式加熱惰性環境。在一個具體實例中，將經穩定化之製成物件引入含有處於或接近環境溫度之惰性環境的加熱室中，隨後腔室加熱一段時間以達到所需最終溫度。在一些具體實例中，加熱速率為至少1℃/分鐘。在其他具體實例中，加熱速率不超過15℃/分鐘。在自腔室移出物件之前，加熱計劃表亦可包括在最終溫度或中間溫度下或以程式化冷卻速率歷經指定時間段之一或多個保持步驟。
在又一具體實例中，含有惰性環境之腔室再分成多個區域，各藉由適當控制裝置維持在所需溫度下，且經由適當傳輸機制(諸如機動帶)以自一個區域至下一區域之逐步方式加熱經穩定化之製成物件。在經穩定化之製成物件為纖維之情況下，此傳輸機制可在碳化製程之出口處向纖維施加牽引力，而經穩定化之纖維中之拉力在入口處受到控制。
有利地，已發現生產含碳物件之此方法比先前方法更佳，因 為聚烯烴比先前的前驅物更經濟，因為用化學劑交聯比藉由照射交聯更經濟且產生更合乎需要之化學結構，且因為空氣氧化比先前報導之聚烯烴穩定化方法更經濟。總之，本發明方法為先前方法之顯著改良。
現將在以下實施例中詳細描述本發明之一些具體實例。
實施例1A
藉由壓縮成形將具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂壓製成平均厚度為647μm之膜而使含有85%乙烯、10.1%丙烯及4.9%亞乙基降冰片烯之具有可交聯官能基的乙烯-共-丙烯-共-亞乙基降冰片烯聚烯烴樹脂(EPDM 1)(熔點=90℃，密度=0.910g/cm3，在190℃下使用2.16kg應用重量時之熔融指數為1.0g/10min，且在125℃下之孟納黏度(Mooney Viscosity)為20MU)形成製成物件。
實施例1B
在25℃下，將實施例1A中製備之製成物件之矩形薄片浸沒於作為化學劑之純過辛酸第三丁酯(t-butyl peroctoate；TBPO)液體中72小時。在乾燥膜表面之後，將膜懸掛於細線上，且在120℃下在空氣中加熱1小時以使該膜交聯。隨後，藉由在180℃下在空氣中加熱經交聯之膜1小時，之後在240℃下在空氣中持續加熱12小時而使其穩定化，從而產生經穩定化之製成物件。觀察到經穩定化之製成物件保持具有利角之矩形形狀；觀察到所得經穩定化之製成物件的顏色為深褐色或黑色。
實施例1C
隨後，在流動氮氣之氛圍中，以4℃/分鐘之升溫速率將根據實施例1B製備之經穩定化之製成物件由20℃加熱至1150℃，從而產生含 碳物件。
比較實施例1
將實施例1A中製備之製成物件之矩形薄片懸掛於細線上，且在120℃下在空氣中加熱1小時，隨後在180℃下在空氣中加熱1小時，且隨後在240℃下在空氣中加熱12小時。加熱之後，觀察到製成物件顯著變形，使得製成物件之形狀不再為矩形且不再具有利角；觀察到製成物件之顏色為深褐色或黑色。此比較實施例說明：對於由具有高濃度可交聯側位乙烯基之聚烯烴樹脂形成的製成物件，若不使用化學劑(TBPO過氧化物)有效地交聯製成物件，則基於聚烯烴之製成物件在經受穩定化製程時變形，且因此不適合製備成含碳物件。
比較實施例2
藉由壓縮成形將聚烯烴樹脂集結粒壓製成平均厚度為102μm之膜而使不具有可交聯官能基之乙烯/1-辛烯共聚物樹脂(密度=0.900g/cm3，在190℃下使用2.16kg應用重量時之熔融指數=30g/10min，結晶度=16%)形成製成物件。將此膜懸掛於細線上，使其在120℃下在預加熱烘箱中(在空氣中)懸掛1小時。在此階段末期，觀察到膜自其線掛鉤(wire hanger)掉落，且在烘箱底部形成熔融聚合物之膠泥。此比較實施例說明：對於由不具有可交聯官能基之非交聯聚烯烴形成的製成物件，製成物件在高於熔點時失去其形狀，且因此不適合在高於熔點之溫度下氧化來產生經穩定化之製成物件。
實施例2A
藉由壓縮成形將具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂壓製成平 均厚度為102μm之膜而使含有85%乙烯、10.1%丙烯及4.9%亞乙基降冰片烯之具有可交聯官能基的乙烯-共-丙烯-共-亞乙基降冰片烯聚烯烴樹脂(EPDM 1)(熔點=90℃，密度=0.910g/cm3，在190℃下使用2.16kg應用重量時之熔融指數為1.0g/10min，且在125℃下之孟納黏度為20MU)形成製成物件。
在25℃下，將製成物件浸沒於純過辛酸第三丁酯(TBPO)中72小時。在乾燥製成物件表面之後，在120℃下在空氣中加熱製成物件，且在此溫度下保持一小時以交聯製成物件。
實施例2B
將實施例2A中製備之經交聯之製成物件的條帶置放於鉑熱解重量分析(Thermogravimetric Analysis；TGA)盤上。將盤載入TA Instruments Q5000 TGA中，其首先在空氣中以10℃/分鐘之升溫速率將經交聯之製成物件由20℃加熱至230℃，且隨後使經交聯之製成物件在230℃下保持10小時，從而產生經穩定化之製成物件，且其次在氮氣氛圍中以10℃/分鐘之升溫速率將經穩定化之製成物件由230℃加熱至800℃，從而產生含碳物件。量測到含碳物件之質量為製成物件之14.71%。
實施例3A
藉由壓縮成形將具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂壓製成平均厚度為114μm之膜而使含有92%乙烯及8.0%甲基丙烯酸縮水甘油酯之具有可交聯官能基的乙烯-共-甲基丙烯酸縮水甘油酯聚烯烴樹脂(熔點=106℃，d=0.94g/cm3，在190℃下使用2.16kg應用重量時之熔融指數為5.0g/10min)形成製成物件。在25℃下，將製成物件浸沒於乙二胺中16小時，隨 後乾燥，隨後在空氣中加熱至120℃且在此溫度下保持1小時，從而產生經交聯之製成物件。
實施例3B
將實施例3A中製備之經交聯之製成物件的矩形薄片懸掛於細線上，且在空氣中加熱至180℃持續1小時，隨後加熱至240℃持續12小時，從而產生經穩定化之製成物件。在此空氣氧化製程結束時，膜展現深褐色顏色且保持其矩形形狀。
實施例3C
將實施例3A中製備之經交聯之製成物件的條帶置放於鉑熱解重量分析(TGA)盤上。將盤載入TA Instruments Q5000 TGA中，其首先在空氣中以10℃/分鐘之升溫速率將經交聯之製成物件由20℃加熱至230℃，且使經交聯之製成物件在230℃下保持10小時，且其次在氮氣中以10℃/分鐘之升溫速率將經穩定化之製成物件由230℃加熱至800℃，從而產生含碳物件。量測到含碳物件之質量為製成物件之16.94%。
實施例4A
藉由壓縮成形將具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂壓製成平均厚度為102μm之膜而使含有大於1重量%順丁烯二酸酐之具有可交聯官能基的順丁烯二酸酐接枝之高密度聚乙烯聚烯烴樹脂(由Dow Chemical公司以AMPLIFY GR 204名稱出售)(熔點=127℃，d=0.954g/cm3，在190℃下使用2.16kg應用重量時之熔融指數為12.0g/10min)形成製成物件。在25℃下，將製成物件浸沒於乙二胺中16小時，隨後乾燥，且隨後在空氣中加熱至140℃且在此溫度下保持1小時，從而產生經交聯之製成物件。
實施例4B
將實施例4A中製備之經交聯之製成物件的條帶置放於鉑熱解重量分析(TGA)盤上。將盤載入TA Instruments Q5000 TGA中，其首先在空氣中以10℃/分鐘之升溫速率將經交聯之製成物件由20℃加熱至230℃，且隨後使經交聯之製成物件在230℃下保持10小時，從而產生經穩定化之製成物件，且其次在氮氣中以10℃/分鐘之升溫速率將經穩定化之製成物件由230℃加熱至800℃，從而產生含碳物件。量測到含碳物件之質量為製成物件之17.08%。
實施例5A
藉由壓縮成形將具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂壓製成平均厚度為114μm之膜而使含有0.5重量%至1.0重量%順丁烯二酸酐之具有可交聯官能基的順丁烯二酸酐接枝之極低密度聚乙烯樹脂(由Dow Chemical公司以AMPLIFY GR 209名稱出售)(熔點=115℃，d=0.898g/cm3，在190℃下使用2.16kg應用重量時之熔融指數為2.0g/10min)形成製成物件。隨後，在25℃下，將製成物件浸沒於乙二胺中16小時，且隨後乾燥，隨後在空氣中加熱至120℃且在此溫度下保持1小時，從而產生經交聯之製成物件。
實施例5B
將實施例5A中製備之經交聯之製成物件的條帶置放於鉑熱解重量分析(TGA)盤上。將盤載入TA Instruments Q5000 TGA中，其首先在空氣中以10℃/分鐘之升溫速率將經交聯之製成物件由20℃加熱至230℃，且隨後使經交聯之製成物件在空氣中在230℃下保持10小時，從而產生經穩定化之製成物件，且隨後在氮氣中以10℃/分鐘之升溫速率將經穩定 化之製成物件由230℃加熱至800℃，從而產生含碳物件。量測到含碳物件之質量為製成物件之10.81%。
實施例6
在25mm雙螺桿擠壓機中使用過氧化物，用乙烯基三甲氧基矽烷(VTMS)接枝乙烯/1-辛烯共聚物樹脂(密度=0.941g/cm3，熔融指數=35g/10min，結晶度=48%)，從而提供具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂。具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂含有1.15wt% VTMS，如藉由中子活化分析測定。在245℃下，用商業Hills有限公司(Hills Inc.)之紡絲線經由孔口尺寸為350微米之143孔模熔融紡絲具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂，從而形成本質為纖維之製成物件。藉由在室溫下在異丙醇中用5%烷氧化鋯催化劑(KenRich KenReact NZ-01)處理4小時，之後在80℃下在濕式烘箱中處理3天使所得纖維交聯，從而形成具有纖維直徑量測為19微米之經交聯之製成物件。隨後，在230℃下在空氣中加熱經交聯之製成物件10小時，從而產生經穩定化之製成物件。
實施例7
在25mm雙螺桿擠壓機中使用過氧化物，用VTMS接枝乙烯/1-辛烯共聚物樹脂(密度=0.900g/cm3，熔融指數=30g/10min，結晶度=16%)，從而提供具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂。具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂含有1.03wt% VTMS，如藉由中子活化分析測定。在210℃下，用商業Hills有限公司之紡絲線經由孔口尺寸為350微米之143孔模熔融紡絲具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂，從而形成本質為纖維之製成物件。藉由在室溫下在異丙醇中用5%烷氧化鋯催化劑(KenRich KenReact NZ-01)處理 4小時，之後在80℃下在濕式烘箱中處理3天使所得纖維交聯，從而形成具有纖維直徑量測為17-23微米之經交聯之製成物件。隨後，在230℃下在空氣中加熱經交聯之製成物件10小時，從而產生經穩定化之製成物件。
實施例8
在25mm雙螺桿擠壓機中使用過氧化物，用VTMS接枝乙烯/1-辛烯共聚物樹脂(密度=0.870g/cm3，熔融指數=30g/10min，結晶度=9%)，從而提供具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂。具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂含有1.23wt% VTMS，如藉由中子活化分析測定。在190℃下，用商業Hills有限公司之紡絲線經由孔口尺寸為350微米之143孔模熔融紡絲具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂，從而形成本質為纖維之製成物件。藉由在室溫下在異丙醇中用5%烷氧化鋯催化劑(KenRich KenReact NZ-01)處理4小時，之後在80℃下在濕式烘箱中處理3天使所得纖維交聯，從而形成具有纖維直徑量測為23微米之經交聯之製成物件。隨後，在230℃下在空氣中加熱經交聯之製成物件10小時，從而產生經穩定化之製成物件。
實施例9
在285℃下，用商業Hills有限公司之紡絲線經由孔口尺寸為350微米之143孔模熔融紡絲乙烯與乙烯基三甲氧基矽烷之共聚物(密度=0.922g/cm3，熔融指數=1.5，約1.5% VTMS含量，結晶度=42%)。所得纖維之直徑為大致200微米。藉由在室溫下在異丙醇中用5%烷氧化鋯催化劑(KenRich KenReact NZ-01)處理4小時，之後在80℃下在濕式烘箱中處理3天，使所得纖維交聯。
將經交聯之纖維置放於鉑熱重力分析(TGA)盤中。將盤載 入TA Instruments Q5000 TGA中，其首先在空氣中以10℃/分鐘之升溫速率將經交聯之製成物件由20℃加熱至230℃，且使經交聯之製成物件在230℃下保持10小時，且其次在氮氣中以10℃/分鐘之升溫速率將經穩定化之製成物件由230℃加熱至800℃，從而產生本質為纖維之含碳物件。量測到含碳物件具有14.7%之碳渣殘餘量。
實施例10
在285℃下，用商業Hills有限公司之紡絲線經由孔口尺寸為350微米之143孔模熔融紡絲乙烯與乙烯基三甲氧基矽烷之共聚物(密度=0.922g/cm3，熔融指數=1.5，約1.5% VTMS含量，結晶度=42%)。考慮到此樹脂之較低熔融指數，不能進行低溫擠壓。所得纖維之直徑為大致200微米。將所得纖維置放於玻璃瓶中且在空氣中加熱至190℃持續20小時。在此熱空氣氧化步驟過程期間，纖維顏色由白色至棕色至黑色逐漸變暗。所得物藉由TEM及拉曼光譜法(Raman spectroscopy)特徵化為具有高氧化碳含量之高度無序非晶碳。
實施例11
將由實施例9產生的經穩定化之纖維置放入石英容器中，且在氮氣下加熱至1150℃歷經5小時過程。所得纖維藉由TEM及拉曼光譜法特徵化為含具有某兩種尺寸排序之波浪晶格結構的非晶形石墨材料。

Claims (11)

  1. 一種生產經穩定化之製成物件的方法，該方法包含：(a)提供具有可交聯官能基之聚烯烴樹脂；(b)將該聚烯烴樹脂轉化成製成物件；(c)交聯該等可交聯官能基之至少一部分以產生經交聯之製成物件；及(d)在氧化環境中加熱該經交聯之製成物件以產生該經穩定化之製成物件。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟(a)之該聚烯烴樹脂具有至少0.1mol%可交聯官能基。
  3. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一項之方法，其中在步驟(c)中使用化學劑以使該等可交聯官能基交聯。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之方法，其中步驟(c)進一步包含將該製成物件加熱至160℃或低於160℃之溫度。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之方法，其中在步驟(c)中不使用照射使該等可交聯官能基交聯。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之方法，其中步驟(d)包含將該經交聯之製成物件加熱至160℃或高於160℃。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之方法，其中步驟(d)之該氧化環境為空氣。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之方法，其中步驟(b)包含藉由纖維紡絲、膜擠壓鑄造、吹製膜處理、經由模之定型擠壓、射出成形、溶液澆注或壓縮成形將該聚烯烴樹脂轉化成製成物件。
  9. 一種用於製備含碳物件之方法，該方法包含在惰性環境中在600℃或高於600℃下加熱如申請專利範圍第1項至第8項中任一項之經穩定化之製成物件。
  10. 一種經穩定化之製成物件，其藉由如申請專利範圍第1項至第9項中任一項之方法製備。
  11. 一種用於製備含碳物件之方法，該方法包含在惰性環境中在600℃或高於600℃下加熱如申請專利範圍第10項之經穩定化之製成物件。
TW104112554A 2014-04-21 2015-04-20 製備由聚烯烴經穩定化製成之物件的方法 TW201602200A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461982107P 2014-04-21 2014-04-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201602200A true TW201602200A (zh) 2016-01-16

Family

ID=53008905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104112554A TW201602200A (zh) 2014-04-21 2015-04-20 製備由聚烯烴經穩定化製成之物件的方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20170037160A1 (zh)
EP (1) EP3134565B1 (zh)
JP (1) JP2017515937A (zh)
CN (1) CN106170587A (zh)
AR (1) AR100395A1 (zh)
ES (1) ES2662097T3 (zh)
TW (1) TW201602200A (zh)
WO (1) WO2015164145A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019122459A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Sabic Global Technologies B.V. Process for preparation of functionalized ethylene and propylene copolymer
CN114057944B (zh) * 2021-11-04 2024-04-05 浙江祥邦科技股份有限公司 一种反应型环氧接枝聚烯烃树脂及其制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE627123A (zh) * 1962-01-18
BE632424A (zh) * 1962-05-17
GB1283714A (en) * 1969-07-09 1972-08-02 Ici Ltd Process for the production of carbon fibres
JPS5039421B2 (zh) * 1972-03-16 1975-12-17
JPS5039634B2 (zh) * 1972-11-17 1975-12-18
FR2216227B1 (zh) 1973-02-01 1976-11-26 Sumitomo Chemical Co
JPS5124471B2 (zh) * 1973-02-16 1976-07-24
US4131644A (en) * 1974-03-29 1978-12-26 Ube Industries, Inc. Process for producing carbon fiber
WO1992003601A2 (en) * 1990-08-08 1992-03-05 Allied-Signal Inc. Carbon fiber and process for its production
JPH09174773A (ja) * 1995-12-25 1997-07-08 Sekisui Chem Co Ltd 強化ポリオレフィンシート及びその製造方法
CN1747976A (zh) * 2003-02-05 2006-03-15 陶氏环球技术公司 从聚烯烃弹性体制备的硅烷湿气固化的耐热纤维
CN102605474A (zh) * 2011-01-21 2012-07-25 博睿思科技(大连)有限公司 一种碳纤维及其制造方法
US9528197B2 (en) * 2013-04-10 2016-12-27 Ut-Battelle, Llc Controlled chemical stabilization of polyvinyl precursor fiber, and high strength carbon fiber produced therefrom
TW201516198A (zh) * 2013-09-19 2015-05-01 Dow Global Technologies Llc 由聚烯烴衍生的含硼碳纖維

Also Published As

Publication number Publication date
CN106170587A (zh) 2016-11-30
AR100395A1 (es) 2016-10-05
EP3134565B1 (en) 2018-01-24
US20170037160A1 (en) 2017-02-09
ES2662097T3 (es) 2018-04-05
JP2017515937A (ja) 2017-06-15
WO2015164145A1 (en) 2015-10-29
EP3134565A1 (en) 2017-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6294077B2 (ja) 薄片化黒鉛誘導体の製造方法、及び薄片化黒鉛・樹脂複合材料の製造方法
TW201602200A (zh) 製備由聚烯烴經穩定化製成之物件的方法
Sirisinha et al. Crosslinkable polypropylene composites made by the introduction of silane moieties
TW201638183A (zh) 由聚烯烴前驅體製備之含硼製成物品
TW201602180A (zh) 由聚烯烴生產之經表面處理製成的物件
JP2018517850A (ja) ポリオレフィンから加工物品を作製するためのプロセス
TW201638002A (zh) 由聚烯烴製造製成物件之方法
TW201638162A (zh) 由聚烯烴製造製成物件之方法
TW201638003A (zh) 由聚烯烴製造製成物件之方法
WO2017112388A1 (en) Process for making an article from polyolefin and composition thereof
JPH0635495B2 (ja) シラン架橋が可能なエチレン共重合体
JPH05170938A (ja) 架橋ポリエチレン樹脂フィルム
WO2017112389A1 (en) Method for making an article from polyolefin
JPH05174639A (ja) 架橋ポリエチレン樹脂被覆電線・ケーブル
WO2017112390A1 (en) Process for making an article from polyolefin and composition thereof
WO2018057155A1 (en) Process for making an article from polyolefin and composition thereof
WO2018057157A1 (en) Process for making a stabilized polyolefin article and composition thereof
WO2018057154A1 (en) Process for making an article from polyolefin and composition thereof
JP2010006851A (ja) 複合樹脂及びその製造方法