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TW201832924A - 供用於多層結構中之聚合物摻合物及包含所述聚合物摻合物之多層結構 - Google Patents

供用於多層結構中之聚合物摻合物及包含所述聚合物摻合物之多層結構 Download PDF

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TW201832924A
TW201832924A TW106140015A TW106140015A TW201832924A TW 201832924 A TW201832924 A TW 201832924A TW 106140015 A TW106140015 A TW 106140015A TW 106140015 A TW106140015 A TW 106140015A TW 201832924 A TW201832924 A TW 201832924A
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詹姆士L 古博
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Abstract

本發明提供可用於多層結構中之聚合物摻合物及包括由此類摻合物形成之一或多個層的多層結構。在一個態樣中,聚合物摻合物包括共聚物之離子聚合物,所述共聚物包括乙烯及丙烯酸與甲基丙烯酸中之至少一者,所述離子聚合物具有1至60公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),其中以所述摻合物之總重量計,離子聚合物之總量佔所述摻合物之50至99重量百分比;及聚烯烴,其具有0.870 g/cm3 或高於0.870 g/cm3 之密度且具有20公克/10分鐘或小於20公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),其中以所述摻合物之總重量計,所述聚烯烴佔所述摻合物之1至50重量百分比,其中所述聚合物摻合物滿足以下方程式: 3.5 < 2.76 - 60*I2(PO) + 308*RVR + 0.023*A < 4.5 其中I2(PO) 為所述聚烯烴之熔融指數(I2 ),RVR為所述聚烯烴與所述離子聚合物之相對黏度比(I2(PO) /I2( 離子聚合物 ) ),且A為以所述聚合物摻合物之總重量計,所述摻合物中之離子聚合物之重量百分比。

Description

供用於多層結構中之聚合物摻合物及包含所述聚合物摻合物之多層結構
本發明係關於可用於多層結構中之聚合物摻合物及包括由此類聚合物摻合物形成之一或多個層的多層結構。
在多層結構中之連接層中使用特定樹脂以提供膜層與金屬基板(諸如鋁)之間的黏著。儘管多種樹脂可供用於此類連接層中,但在一些情況下,一些常見連接層樹脂可能會對連接層之溫度敏感性造成不利影響。因此,在多層結構中仍需要可提供對箔、金屬化膜或類似基板之期望黏著力的連接層之替代方法,同時亦為連接層提供優於習知方法的其他改良。
本發明提供在一些態樣中,當用作多層結構中之連接層時,提供期望黏著力之聚合物摻合物。此外,在一些態樣中,本發明促進擠壓塗佈以形成多層結構,同時將諸如下引(draw down)及頸縮(neck-in)之非期望之影響降至最低。舉例而言,本發明之實施例包括達成期望黏著力的經謹慎選擇之樹脂摻合物。
在一個態樣中,本發明提供一種聚合物摻合物,其包括共聚物之離子聚合物,所述共聚物包括乙烯及丙烯酸與甲基丙烯酸中之至少一者,所述離子聚合物具有1至60公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),其中以摻合物之總重量計,離子聚合物之總量佔摻合物之50至99重量百分比;及聚烯烴,其具有0.870 g/cm3 或高於0.870 g/cm3 之密度且具有20公克/10分鐘或小於20公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),其中以摻合物之總重量計,所述聚烯烴佔摻合物之1至50重量百分比,其中聚合物摻合物滿足以下方程式: 3.5 < 2.76 - 60*I2(PO) + 308*RVR + 0.023*A < 4.5 其中I2(PO) 為聚烯烴之熔融指數(I2 ),RVR為聚烯烴與離子聚合物之相對黏度比(I2(PO) /I2( 離子聚合物 ) ),且A為以聚合物摻合物之總重量計,摻合物中之離子聚合物之重量百分比。
在另一態樣中,本發明提供一種包括至少兩個層之多層結構,各層具有對置面部表面,其中層A包括本文中所揭示的本發明之聚合物摻合物中之任一者,且其中層B包括基板,其中層B之頂部面部表面與層A之底部面部表面黏著接觸。在一些實施例中,基板包括鋁箔。
此等及其他實施例較詳細地描述於實施方式中。
除非相反陳述,由上下文暗示或本領域慣用,否則所有份數及百分比均以重量計,所有溫度均以℃為單位,且所有測試方法均為截至本發明之申請日的現行方法。
如本文所用,術語「組合物」係指構成所述組合物之材料以及由所述組合物之材料形成的反應產物及分解產物的混合物。
「聚合物」意謂藉由使相同或不同類型之單體聚合製備的聚合化合物。通用術語聚合物因此涵蓋術語均聚物(用於指代僅由一種類型之單體製備的聚合物,應理解痕量之雜質可併入聚合物結構中)及如下文所定義之術語互聚物。痕量之雜質(例如催化劑殘餘物)可併入聚合物中及/或聚合物內。聚合物可為單一聚合物、聚合物摻合物或聚合物混合物。
如本文所用,術語「互聚物」係指藉由聚合至少兩種不同類型之單體製備的聚合物。通用術語互聚物因此包含共聚物(用於指由兩種不同類型之單體製備的聚合物)及由多於兩種不同類型之單體製備的聚合物。
如本文所用,術語「烯烴類聚合物」或「聚烯烴」係指以聚合形式包括大部分量之烯烴單體(例如,乙烯或丙烯)(以聚合物之重量計)且可視情況包括一或多種共聚單體之聚合物。
「聚丙烯」意謂具有大於50 wt%衍生自丙烯單體之單元的聚合物。
如本文所用,術語「乙烯/α-烯烴互聚物」係指以聚合形式包括大部分量之乙烯單體(以互聚物之重量計)及α-烯烴的互聚物。
如本文所用,術語「乙烯/α-烯烴共聚物」係指以聚合形式包括大部分量之乙烯單體(以共聚物之重量計)及α-烯烴作為唯一兩種單體類型的共聚物。
術語「黏著接觸」及類似術語意謂一個層之一個面部表面與另一層之一個面部表面彼此觸碰及黏合接觸,使得在不損壞兩個層之層間表面(亦即,呈接觸面部表面)的情況下一個層無法自另一層移除。
術語「包括」、「包含」、「具有」及其衍生詞並不意欲排除任何額外組分、步驟或程序之存在,無論其是否具體地揭示。為避免任何疑問,除非相反陳述,否則經由使用術語「包括」所主張的所有組合物均可包含任何額外添加劑、佐劑或化合物,無論聚合或以其他方式。相比之下,術語「基本上由……組成」自任何隨後列舉之範圍中排除任何其他組分、步驟或程序,對於可操作性而言並非必需的彼等組分、步驟或程序除外。術語「由……組成」排除未具體敍述或列舉之任何組分、步驟或程序。
「聚乙烯」或「乙烯類聚合物」應意謂包括大於50重量%之衍生自乙烯單體之單元的聚合物。此包含聚乙烯均聚物或共聚物(意謂衍生自兩種或多於兩種共聚單體之單元)。本領域中已知的聚乙烯之常見形式包含低密度聚乙烯(LDPE);線性低密度聚乙烯(LLDPE);超低密度聚乙烯(ULDPE);極低密度聚乙烯(VLDPE);單點催化線性低密度聚乙烯,包含線性及實質上線性低密度樹脂(m-LLDPE)兩者;中密度聚乙烯(MDPE);及高密度聚乙烯(HDPE)。此等聚乙烯材料通常在本領域中已知;然而,以下描述可有助於理解此等不同聚乙烯樹脂中之一些之間的差異。
術語「LDPE」亦可稱為「高壓乙烯聚合物」或「高度分支聚乙烯」且定義為意謂聚合物在高壓釜或管狀反應器中在高於14,500 psi(100 MPa)之壓力下藉由使用自由基引發劑(諸如過氧化物)部分或完全均聚或共聚合(參見例如US 4,599,392,其以引用之方式併入本文中)。LDPE樹脂通常具有在0.916至0.935 g/cm3 範圍內之密度。
術語「LLDPE」包含使用傳統齊格勒-納塔催化劑(Ziegler-Natta catalyst)系統以及單點催化劑(包含(但不限於)雙茂金屬催化劑(有時稱為「m-LLDPE」)及受限幾何結構催化劑)製得的樹脂,且包含線性、實質上線性或非均質聚乙烯共聚物或均聚物。LLDPE含有比LDPE少之長鏈分支且包含實質上線性乙烯聚合物,其進一步定義於美國專利5,272,236、美國專利5,278,272、美國專利5,582,923及美國專利5,733,155中;均勻分支的線性乙烯聚合物組合物,諸如美國專利第3,645,992號中之組合物;非均勻分支的乙烯聚合物,諸如根據美國專利第4,076,698號中所揭示的方法製備之聚合物;及/或其摻合物(諸如US 3,914,342或US 5,854,045中揭示之摻合物)。LLDPE可經由氣相、溶液相或漿液聚合或其任何組合,使用本領域中已知之任何類型之反應器或反應器組態製得。
術語「MDPE」係指具有0.926至0.935 g/cm3 之密度的聚乙烯。「MDPE」通常使用鉻或齊格勒-納塔催化劑或使用單點催化劑(包含(但不限於)雙茂金屬催化劑及受限幾何結構催化劑)製得,且通常具有大於2.5之分子量分佈(「MWD」)。
術語「HDPE」係指密度大於約0.935 g/cm3 之聚乙烯,其通常用齊格勒-納塔催化劑、鉻催化劑或單點催化劑(包含(但不限於)雙茂金屬催化劑及受限幾何結構催化劑)製備。
術語「ULDPE」係指具有0.880至0.912 g/cm3 之密度之聚乙烯,其通常用齊格勒-納塔催化劑、鉻催化劑或單點催化劑(包含(但不限於)雙茂金屬催化劑及受限幾何結構催化劑)製備。
術語「多層結構」係指包括兩個或多於兩個具有不同組合物之層的任何結構,且包含(但不限於)多層膜、多層薄片、層合膜、多層剛性容器、多層管道及多層經塗佈基板。
除非本文中另外指示,否則在描述本發明之態樣中使用以下分析方法:
「密度」係根據ASTM D792測定。
「熔融指數」:熔融指數I2 (或I2)及I10 (或I10)係根據ASTM D-1238在190℃下及分別在2.16 kg及10 kg負載下量測。其值以g/10 min報導。「熔體流動速率」用於聚丙烯類樹脂且根據ASTM D1238測定(230℃,在2.16 kg下)。
「酸含量」:乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之酸含量係根據ASTM D4094量測。
「對金屬基板之黏著力」:層對金屬基板之黏著力係基於ASTM F904使用180度剝離測試以10吋/分鐘十字頭速度(如所指定)來測定。當表徵由聚合物摻合物形成之層對金屬基板的黏著力時,如實例中所述製備且測試包括聚合物摻合物層及金屬基板之樣品。
本文中進一步描述額外特性及測試方法。
在一個態樣中,本發明提供一種聚合物摻合物,其包括共聚物之離子聚合物,所述共聚物包括乙烯及丙烯酸與甲基丙烯酸中之至少一者,所述離子聚合物具有1至60公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),其中以摻合物之總重量計,離子聚合物之總量佔摻合物之50至99重量百分比;及聚烯烴,其具有0.870 g/cm3 或高於0.870 g/cm3 之密度且具有20公克/10分鐘或小於20公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),其中以摻合物之總重量計,所述聚烯烴佔摻合物之1至50重量百分比,其中聚合物摻合物滿足以下方程式: 3.5 < 2.76 - 60*I2(PO) + 308*RVR + 0.023*A < 4.5 其中I2(PO) 為聚烯烴之熔融指數(I2 ),RVR為聚烯烴與離子聚合物之相對黏度比(I2(PO) /I2( 離子聚合物 ) ),且A為以聚合物摻合物之總重量計,摻合物中之離子聚合物之重量百分比。
在一些實施例中,聚烯烴包括線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、聚烯烴塑性體、聚烯烴彈性體、聚丙烯、乙烯/環烯烴共聚物或其組合。在一些實施例中,聚烯烴包括低密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯。在一些實施例中,聚烯烴之熔融指數(I2 )小於10公克/10分鐘。
在一些實施例中,離子聚合物(包含乙烯/丙烯酸共聚物之離聚物及乙烯/甲基丙烯酸共聚物之離聚物及乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸共聚物之離聚物)之總量佔摻合物之60重量百分比或大於60重量百分比,且聚烯烴佔摻合物之40重量百分比或小於40重量百分比。離子聚合物(包含乙烯/丙烯酸共聚物之離聚物及乙烯/甲基丙烯酸共聚物之離聚物及乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸共聚物之離聚物)之總量佔摻合物之75重量百分比或大於75重量百分比,且聚烯烴佔摻合物之25重量百分比或小於25重量百分比。
在一個態樣中,本發明提供一種聚合物摻合物,其包括共聚物之離子聚合物,所述共聚物包括乙烯及甲基丙烯酸,所述離子聚合物具有1至60公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),其中以摻合物之總重量計,離子聚合物之總量佔摻合物之50至99重量百分比;及聚烯烴,其具有0.870 g/cm3 或高於0.870 g/cm3 之密度且具有20公克/10分鐘或小於20公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),其中以摻合物之總重量計,所述聚烯烴佔摻合物之1至50重量百分比。在一些實施例中,聚烯烴包括線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、聚烯烴塑性體、聚烯烴彈性體、聚丙烯、乙烯/環烯烴共聚物或其組合。在一些實施例中,聚烯烴包括低密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯。在一些實施例中,聚烯烴之熔融指數(I2 )小於10公克/10分鐘。在一些實施例中,乙烯/甲基丙烯酸共聚物之總量佔摻合物之60重量百分比或大於60重量百分比,且聚烯烴佔摻合物之40重量百分比或小於40重量百分比。在一些實施例中,乙烯/甲基丙烯酸共聚物之總量佔摻合物之75重量百分比或大於75重量百分比,且聚烯烴佔摻合物之25重量百分比或小於25重量百分比。
在一些實施例中,用於中和離子聚合物中之丙烯酸或甲基丙烯酸的金屬包括Zn+2 、Na+ 、Li+ 、Ca+2 、K+ 、Mg+2 、Fe+2 或Cu+2
在一些實施例中,聚合物摻合物進一步包括以下中之至少一者:氧化劑、著色劑、助滑劑、抗結塊劑、加工助劑或其組合。
聚合物摻合物可包括兩個或多於兩個如本文所述之實施例的組合。
本發明之實施例亦係關於包含由本發明之聚合物摻合物形成之層的多層結構。在一個態樣中,多層結構包括至少兩個層,各層具有對置面部表面,其中層A包括根據本文中所揭示的實施例中之任一者的聚合物摻合物,其中層B包括基板,且其中層B之頂部面部表面與層A之底部面部表面黏著接觸。在一些實施例中,基板包括鋁箔、金屬化膜或包括離子聚合物之膜層。在一些實施例中,當基於ASTM F904使用180度剝離測試以10吋/分鐘之十字頭速度來量測時,層A對層B之黏著力為至少3牛頓/吋。當基於ASTM F904使用180度剝離測試以10吋/分鐘之十字頭速度來量測時,層A對層B之黏著力為至少5牛頓/吋。在一些實施例中,在300℃之熔融溫度下,將層A擠壓塗佈於層B上。
在一些實施例中,多層結構進一步包括層C,其中層A之頂部面部表面與層C之底部面部表面黏著接觸。在一些此類實施例中,層C包括聚烯烴。
本發明之多層結構包括如本文所述的兩個或多於兩個實施例之組合。
本發明之實施例亦係關於包括本文中所揭示的多層結構(例如多層膜)中之任一者的製品。 聚合物摻合物
根據本發明之實施例之聚合物摻合物包括具有本文中所指定之某些特徵的共聚物之離子聚合物,所述共聚物包括乙烯及丙烯酸與甲基丙烯酸中之至少一者;及具有如本文中所指定之某些特徵的聚烯烴。為了易於參考,包括乙烯及丙烯酸與甲基丙烯酸中之至少一者的共聚物在本文中將亦稱為「乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物」,應理解,一些此類共聚物可包括丙烯酸單體及甲基丙烯酸單體兩者。
離子聚合物為通常藉由用可離子化金屬化合物(例如元素週期表之第I族、第II族、第IV-A族及第VIIIB族之單價、二價及/或三價金屬的化合物)中和含有側酸基(例如羧酸基)之共聚物而獲得的離子交聯熱塑性物。
在本發明之實施例中,離子聚合物樹脂係由乙烯及丙烯酸及/或甲基丙烯酸之共聚物衍生。在中和之前,本發明之一些實施例中所用之乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之特徵可為以共聚物之重量計,酸含量大於4重量百分比且至多25重量百分比。在一些實施例中,在中和之前,乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物具有以共聚物之重量計,大於5重量百分比且至多15重量百分比之酸含量。在一些實施例中,在中和之前,乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物具有以共聚物之重量計,大於6重量百分比且至多12重量百分比之酸含量。在一些實施例中,在中和之前,乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物具有以共聚物之重量計,大於7重量百分比且至多12重量百分比之酸含量。
用於形成離子聚合物之乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物可表徵為無規共聚物。此類乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物可在高壓下使用本領域中熟習此項技術者已知的技術藉由自由基聚合引發劑之作用,作用於乙烯及丙烯酸及/或甲基丙烯酸單體之混合物而製備。更精確而言,本發明之聚合物摻合物中所用的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物稱為互聚物,因為與藉由「接枝」或「嵌段聚合」方法製得之共聚物相比,其由共聚單體之混合物的聚合形成。
本發明之聚合物摻合物中所用的離子聚合物係藉由使前述共聚物與足夠量之金屬離子反應以便中和至少某一部分酸基,較佳所存在之酸基的至少約5重量百分比,且較佳約20至約100重量百分比而獲得。適合之金屬離子包含Zn+2 、Na+ 、Li+ 、Ca+2 、K+ 、Mg+2 、Fe+2 或Cu+2 。尤其適用於中和本文中所用之共聚物的金屬為鹼金屬,尤其陽離子(諸如鈉、鋰及鉀);及鹼土金屬,尤其陽離子(諸如鈣、鎂及鋅)。一或多種離子聚合物可用於一些實施例中。
在一些實施例中,離子聚合物可進一步表徵為具有1至60公克/10分鐘之熔融指數(I2 )。1與60公克/10分鐘之間的所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中。舉例而言,離子聚合物可具有自1、5、10、15或20公克/10分鐘之下限值至10、15、20、25、30、35、40、45、50或55公克/10分鐘之上限值的熔融指數。在一些實施例中,離子聚合物具有1至40公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),且在一些實施例中,具有1至30公克/10分鐘之熔融指數(I2 )。在一些實施例中,離子聚合物具有1至15公克/10分鐘之熔融指數(I2 )。
在一些實施例中,聚合物摻合物包括以摻合物之重量計,50至99重量百分比離子聚合物。在一些實施例中在一些實施例中,聚合物摻合物包括以摻合物之重量計,至少60重量百分比離子聚合物。在一些實施例中,聚合物摻合物包括以摻合物之重量計,至少75重量百分比之離子聚合物。50至99 wt%之所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中;舉例而言,聚合物摻合物中的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之量可為自50、55、60、65、70、75或80 wt%之下限值至75、80、85、90、95或99 wt%之上限值。舉例而言,聚合物摻合物中的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之量可為50至99 wt%,或在替代方案中,為60至95 wt%,或在替代方案中,為70至90 wt%,或在替代方案中,為75至90 wt%。
可用於本發明之實施例中的可在市面上購得的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物之實例包含AMPLIFY™ IO乙烯/丙烯酸共聚物之離子聚合物,諸如AMPLIFY™ IO 3701,其先前可購自陶氏化學公司(Dow Chemical Company);Surlyn乙烯/甲基丙烯酸共聚物之離子聚合物,其可購自杜邦(DuPont);及購自SK環球化學有限公司(SK Global Chemical Co., LTD.)之乙烯/丙烯酸之離子聚合物。
除了乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物以外,本發明之聚合物摻合物進一步包括聚烯烴,其具有0.870 g/cm3 或高於0.870 g/cm3 之密度及20公克/10分鐘或小於20公克/10分鐘之熔融指數(I2 )。此類聚烯烴可包含聚合物,所述聚合物以聚合形式包括大部分量之乙烯或丙烯單體(以聚合物之重量計)且可視情況包括一或多種共聚單體。
在一些實施例中,聚烯烴包括具有0.870 g/cm3 或高於0.870 g/cm3 之密度及20公克/10分鐘或小於20公克/10分鐘之熔融指數(I2 )的聚乙烯。等於或大於0.870 g/cm3 之所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中;舉例而言,聚乙烯之密度可等於或大於0.870 g/cm3 ,或在替代方案中,等於或大於0.900 g/cm3 ,或在替代方案中,等於或大於0.910 g/cm3 ,或在替代方案中,等於或大於0.925 g/cm3 ,或在替代方案中,等於或大於0.935 g/cm3 。在一特定實施例中,聚乙烯具有等於或小於0.970 g/cm3 之密度。等於或小於0.970 g/cm3 之所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中。舉例而言,聚乙烯之密度可等於或小於0.970 g/cm3 ,或在替代方案中,等於或小於0.960 g/cm3 ,或在替代方案中,等於或小於0.955 g/cm3 ,或在替代方案中,等於或小於0.950 g/cm3 ,或在替代方案中,等於或小於0.940 g/cm3 。當聚烯烴包括聚丙烯時,本領域中熟習此項技術者可基於本文中之教示鑑別適於聚丙烯之密度。
在一些實施例中,聚烯烴具有20公克/10分鐘或小於20公克/10分鐘之熔融指數(I2 )。至多20公克/10分鐘之所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中。舉例而言,聚烯烴可具有自0.2、0.25、0.5、0.75、1、2、4、5、10或15公克/10分鐘之下限值至1、2、4、5、10或15公克/10分鐘之上限值的熔融指數。在一些實施例中,聚烯烴具有至多15公克/10分鐘之熔融指數(I2 )。在一些實施例中,聚烯烴具有至多10公克/10分鐘之熔融指數(I2 )。在一些實施例中,聚烯烴具有小於5公克/10分鐘之熔融指數(I2 )。
尤其適用於本發明之一些實施例中的聚乙烯包含線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、聚烯烴彈性體、聚烯烴塑性體、環烯烴共聚物、烯烴嵌段共聚物及其組合。在一些實施例中,聚烯烴包括低密度聚乙烯(LDPE)及/或線性低密度聚乙烯(LLDPE)。
當聚烯烴包括LDPE及/或LLDPE時,LDPE或LLDPE之密度將通常在0.916至0.935 g/cm3 範圍內。當聚烯烴包括HDPE時,HDPE之密度將通常在大於0.935 g/cm3 至0.970 g/cm3 範圍內。
可用於本發明之實施例中的可在市面上購得之LDPE的實例包含DOW™ LDPE 132i、DOW™ LDPE 4012、AGILITY™ 1001及AGILITY™ 1021,以及其他低密度聚乙烯,其可購自陶氏化學公司。可用於本發明之實施例中的可在市面上購得之LLDPE之實例包含DOWLEX™線性低密度聚乙烯,諸如DOWLEX™ 2045及DOWLEX™ 2740G以及其他,其可購自陶氏化學公司。可用於本發明之實施例中的可在市面上購得之HDPE之實例包含DOW™ HDPE樹脂及DOWLEX™ 2050B,以及其他其他高密度聚乙烯,其可購自陶氏化學公司。除了HDPE樹脂以外,聚合物摻合物中所用之聚烯烴亦可包含密度大於0.935 g/cm3 之增強型聚乙烯。可用於本發明之實施例中的可在市面上購得之具有高密度之增強型聚乙烯的實例包含ELITE™及其他增強型聚乙烯樹脂,其可購自陶氏化學公司。此外,在一些實施例中,聚合物摻合物中所用之聚烯烴亦可包含密度為0.935 g/cm3 或小於0.935 g/cm3 之增強型聚乙烯,諸如可購自陶氏化學公司之ELITE™增強型聚乙烯。可用於本發明之實施例中的可在市面上購得之聚烯烴塑性體的實例包含AFFINITY™聚烯烴塑性體,諸如AFFINITY™ PL 1880G以及其他,其可購自陶氏化學公司。可用於本發明之實施例中的可在市面上購得之聚烯烴彈性體的實例包含ENGAGE™聚烯烴彈性體,諸如ENGAGE™ 8180以及其他,其可購自陶氏化學公司。可用於本發明之實施例中的可在市面上購得之烯烴嵌段共聚物的實例包含INFUSE™烯烴嵌段共聚物,諸如INFUSE™ 9107以及其他,其可購自陶氏化學公司。
本領域中熟習此項技術者可基於本文中之教示選擇供用於聚合物摻合物中之適合的可在市面上購得之聚丙烯。
在一些實施例中,聚合物摻合物包括以摻合物之重量計,1至50重量百分比聚烯烴。在一些實施例中在一些實施例中,聚合物摻合物包括以摻合物之重量計,40重量百分比或小於40重量百分比聚烯烴。在一些實施例中,聚合物摻合物包括以摻合物之重量計,25重量百分比或小於25重量百分比之聚烯烴。1至50 wt%之所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中;舉例而言,聚合物摻合物中的聚烯烴之量可為自1、5、10、15、20、25、30、35或40 wt%之下限值至25、30、35、40、45或50wt%之上限值。舉例而言,聚合物摻合物中的聚烯烴之量可為1至45 wt%,或在替代方案中,為1至40 wt%,或在替代方案中,為1至25 wt%。
根據一些實施例,離子聚合物與聚烯烴之熔融指數(I2 )之間的關係以及離子聚合物之量可用於表徵聚合物摻合物。在一些實施例中,本發明之聚合物摻合物滿足以下方程式: 3.5 < 2.76 - 60*I2(PO) + 308*RVR + 0.023*A < 4.5
I2(PO) 為聚烯烴之熔融指數(I2 )。RVR為聚烯烴與離子聚合物之相對黏度比,換言之,聚烯烴之熔融指數(I2(PO) )除以離子聚合物之熔融指數(I2( 離子聚合物 ) )(I2(PO) /I2( 離子聚合物 ) )。A為以聚合物摻合物之總重量計,摻合物中的離子聚合物之重量百分比,以百分比形式表示。若聚合物摻合物包含50重量百分比離子聚合物,則A = 50。在一些實施例中,本發明之聚合物摻合物滿足以下方程式: 3.7 < 2.76 - 60*I2(PO) + 308*RVR + 0.023*A < 4.5, 其中I2(PO) 、RVR及A值如上文所定義。在一些實施例中,本發明之聚合物摻合物滿足以下方程式: 3.9 < 2.76 - 60*I2(PO) + 308*RVR + 0.023*A < 4.5, 其中I2(PO) 、RVR及A值如上文所定義。
儘管不希望受任何特定理論束縛,但當用作多層結構中之連接層時,且尤其當所述層中之一者為金屬箔或金屬化膜時,認為聚合物摻合物中由上式界定之離子聚合物與聚烯烴之間的關係會促成期望黏著力。
在一些實施例中,聚合物摻合物進一步包括一或多種無機填充劑。可併入根據一些實施例之聚合物摻合物中的無機填充劑之實例包含碳酸鈣、碳酸鎂或其組合。為了降低成本,改良密封特性,改良印刷或出於其他原因,可將無機填充劑包含於一些實施例中。在一些實施例中,聚合物摻合物包括以摻合物之重量計,至多50重量百分比無機填充劑。0至50 wt%之所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中;舉例而言,聚合物摻合物中的無機填充劑之量可為自1、5、10、15、20、25、30、35或40 wt%之下限值至25、30、35、40、45或50 wt%之上限值。
在一些實施例中,聚合物摻合物可進一步包括一或多種本領域中熟習此項技術者已知的添加劑,其包含例如抗氧化劑、著色劑、助滑劑、防結塊劑、加工助劑及其組合。在一些實施例中,聚合物摻合物包括至多5重量百分比之所述添加劑。0至5 wt%之所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中;;舉例而言,聚合物摻合物中的添加劑之總量可為自0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4或4.5 wt%之下限值至1、2、3、4或5 wt%之上限值。
如下文將論述,可基於本文中之教示使用本領域中熟習此項技術者已知的技術經由擠壓塗佈(或其他裝置)而將本發明之聚合物摻合物併入/轉化成最終製品(例如多層結構)。
本發明之聚合物摻合物可藉由在進給至用於膜製造之擠壓塗佈機(或其他裝置)中之前用雙螺桿擠壓機熔融摻合規定量之組分來製備。此類聚合物摻合物亦可藉由在進給至用於膜製造之擠壓塗佈機(或其他裝置)中之前翻轉摻合規定量之組分來製備。在一些實施例中,本發明之聚合物摻合物可呈丸粒形式。舉例而言,可基於本文中之教示使用雙螺桿擠壓機或本領域中熟習此項技術者已知之其他技術來熔融摻合個別組分且隨後形成為丸粒。在一些實施例中,聚合物摻合物可包括在進給至擠壓塗佈機中之前經翻轉摻合的混配丸粒與其他聚合物之組合。舉例而言,可使包括乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物及聚烯烴(例如LDPE)之摻合物的丸粒與其他聚烯烴(例如其他LDPE)翻轉摻合以提供具有離子聚合物與聚烯烴之所需重量百分比的聚合物摻合物。 多層結構
在一些實施例中,本發明係關於多層結構,其中至少一個層係由根據本文中所揭示之任何實施例的聚合物摻合物形成。在一些實施例中,多層結構包括至少兩個層,其中各自具有對置面部表面。在此類實施例中,第一層(層A)(例如包括本發明之聚合物摻合物的層)與第二層(層B)黏著接觸,其中第二層(層B)之頂部面部表面與第一層(層A)之底部面部表面黏著接觸。
在其中第一層(層A)係由本發明之聚合物摻合物形成的實施例中,第二層(層B)可包括基板。可在本發明之實施例中用作第二層(層B)的基板之實例包含金屬箔、編織墊(例如編織纖維玻璃墊)、非織墊(例如非織纖維玻璃墊)、紗布、金屬化膜(例如金屬化PET)及聚合膜(例如定向聚丙烯、定向PET等),或包括離子聚合物之膜層。本發明之聚合物摻合物尤其適用於黏著至金屬箔或金屬化膜。任何金屬箔或金屬化膜可形成上面塗覆有聚合物摻合物層之基板。例示性金屬箔包含鋁箔及銅箔。當存在時,箔可(但不必)經火焰或電暈處理或經歷其他處理以改良可濕性及/或黏著力。例示性金屬化膜包含金屬化PET膜、金屬化定向聚丙烯膜、金屬化聚醯胺膜及金屬化聚乙烯膜。在一些實施例中,並非金屬箔之基板亦可經火焰或電暈處理或經歷其他處理以便改良可濕性及/或黏著力。在一些此類實施例中,基板包括定向聚丙烯或定向聚醯胺膜。本領域中熟習此項技術者可基於本文中之教示鑑別此類基板。在一些實施例中,基板可包括包含離子聚合物之膜層。在此類實施例中,層A可充當密封劑層,且其他包括離子聚合物之膜層可為另一結構之頂層且亦充當密封劑層。
在一些實施例中,本發明之多層結構包括第一層(層A),其由根據本文中所揭示之實施例中之任一者的聚合物摻合物形成;及第二層(層B),其包括與第一層黏著接觸之金屬基板(例如金屬箔或金屬化膜),其中當基於ASTM F904使用180度剝離測試以10吋/分鐘之十字頭速度來量測時,第一層對金屬基板(例如金屬箔)之黏著力為至少3牛頓/吋,在一些實施例中,為至少5牛頓/吋且在其他實施例中,為至少6牛頓/吋。在一些實施例中,金屬基板為鋁箔。
在其中多層結構包括金屬箔層(例如鋁箔層)之實施例中,金屬箔之厚度為0.20至2.0密耳,更佳為0.20至0.50密耳。0.20至0.50密耳之所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中;舉例而言,金屬箔層厚度可在0.20、0.25、0.30、0.35、0.40或0.45密耳之下限值至0.30、0.35、0.40、0.45或0.50密耳之上限值之範圍內。舉例而言,金屬箔層厚度可在0.20至0.50密耳之範圍內,或在替代方案中,在0.20至0.60密耳之範圍內,或在替代方案中,在0.60至1.0密耳之範圍內,或在替代方案中,在0.25至0.50密耳之範圍內。對於本領域中熟習此項技術者而言,金屬箔層之厚度對於應用界定為足夠的。
在其中多層結構包括金屬化膜層(例如金屬化PET膜、金屬化定向聚丙烯膜、金屬化聚醯胺膜或金屬化聚乙烯膜)之實施例中,膜上之金屬化層可具有多種厚度,其視諸如效能(例如障壁特性、不透明度等)及成本之因素而定。在一些實施例中,金屬化膜層上之金屬化層的厚度為3至40 nm。3至40 nm之所有個別值及子範圍均包含於本文中且揭示於本文中;舉例而言,金屬化層厚度可在3、5、10、17、20、22、25、30或35 nm之下限值至10、12、15、20、23、25、32、35、37或40 nm之上限值之範圍內。對於本領域中熟習此項技術者而言,金屬化膜之金屬化層的厚度對於應用界定為足夠的。
可藉由任何可接受方式,諸如擠壓層合及/或擠壓塗佈將由聚合物摻合物形成之層塗覆至金屬基板層(例如金屬箔)。在一些實施例中,在金屬基板層(例如金屬箔)上擠壓塗佈聚合物摻合物層中,聚合物摻合物可保持可接受水準之頸縮及下引速度,同時提供對金屬箔層之可接受黏著力。在一些實施例中,可在比當擠壓塗佈僅包括低密度聚乙烯之聚合物層時所用之溫度(例如約320℃)要低的溫度(例如,約300℃或低於約300℃)下,在金屬基板層上擠壓塗佈本發明之聚合物摻合物,同時仍提供對金屬基板之可接受黏著力。因此,能夠在相對較低溫度下擠壓塗佈同時達成可接受黏著力為本發明之一些實施例的一個優點。
在一些實施例中,除了基板以外(例如除了金屬箔層以外),由本發明之聚合物摻合物形成之層還可與另一層黏著接觸。舉例而言,在一些實施例中,由聚合物摻合物形成之層可另外與包括聚烯烴之層黏著接觸。亦即,在此類實施例中,由本發明之聚合物摻合物形成的層可處於聚烯烴層與基板(例如金屬箔)之間,其中基板之頂部面部表面與聚合物摻合物層之底部面部表面黏著接觸,且其中聚合物摻合物層之頂部面部表面與聚烯烴層之底部面部表面黏著接觸。
在包括聚烯烴層之實施例中,基於本文中之教示,聚烯烴可為本領域熟習此項技術者已知的適於用作多層結構中之層的任何聚乙烯、聚丙烯及其衍生物(例如乙烯-丙烯共聚物)。舉例而言,在一些實施例中,可用於此類層以及多層結構中之其他層中的聚乙烯可為用單點催化劑,諸如茂金屬催化劑或受限幾何結構催化劑製得的超低密度聚乙烯(ULDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、高熔融強度高密度聚乙烯(HMS-HDPE)、超高密度聚乙烯(UHDPE)、均勻分支乙烯/α-烯烴共聚物及其組合。在一些實施例中,聚烯烴層中所用之聚乙烯可經由氣相聚合製得。在一些實施例中,聚烯烴層中所用之聚乙烯可經由氣相、溶液相或漿液聚合或其任何組合,使用本領域中已知的任何類型之反應器或反應器組態來製得。
多層結構之一些實施例可包含除上文所述之彼等層以外之層。舉例而言,多層結構可視應用而進一步包括通常包含於多層結構中之其他層,包含(例如)阻擋層、密封層、連接層、其他聚乙烯層、聚丙烯層等,但其未必與由根據本發明之聚合物摻合物形成的層黏著接觸(但在一些實施例中,此類層可與由此類聚合物摻合物形成之層接觸)。另外,可將其他層,諸如經印刷、高模數、高光澤度層層合成本發明之多層結構(例如膜)。此外,在一些實施例中,可將多層結構擠壓塗佈至含有纖維之基板,諸如紙或纖維玻璃(例如非織墊、編織墊、紗布及其類似物)。
除了擠壓塗佈以外,可基於本文中之教示使用本領域中熟習此項技術者已知的技術將本發明之多層結構共擠壓為吹塑膜或鑄造膜。在一些實施例中,本發明之多層結構亦可藉由層合或藉由吹塑/鑄造膜之組合,之後進行熱層合來形成。 封裝
在一些實施例中,本發明係關於包括本文所揭示之任何實施例之多層結構的封裝。在一特定實施例中,封裝為殺菌釜及/或滅菌封裝。在各種實施例中,所述封裝可用於容納固體、漿液、液體或氣體。藉助於實例且非限制,所述封裝可用於容納酸性溶液、玉米油、酒精、肉類、乳酪、日光屏、洗髮精、香辛料、醬油、奶精、風味咖啡、牛奶、果汁、清潔劑、無菌食品、熱充填果汁、脂性食品、嬰兒拭布、碘溶液、沙拉醬、調味醬、醬料及其他物品。
現將在以下實例中詳細描述本發明之一些實施例。實例
下文論述之實例中使用以下原料:
DOW™ LDPE 132i、AGILITY™ 1001及AGILITY™ 1021各為可購自陶氏化學公司之低密度聚乙烯樹脂。ENGAGE™ 8180為可購自陶氏化學公司之聚烯烴彈性體。AMPLIFY™ IO 3701為可購自陶氏化學公司的乙烯/丙烯酸共聚物之離子聚合物。SURLYN 1650、SURLYN 1652及SURLYN 1720為可購自杜邦的乙烯/甲基丙烯酸共聚物之離子聚合物。
下文闡述之實例用於說明本發明聚合物摻合物對鋁基板之黏著力。實例中之每一者中所用的鋁基板製備如下。使用DOW™ LDPE 722(陶氏化學公司)將漂白的每令30磅紙擠壓層合至0.00035吋(0.35密耳)A級可濕性鋁箔。隨後將層合後之薄板切割成長度為3至4呎以提供鋁基板。將遮蔽膠帶施用至鋁基板之前緣。未對鋁基板進行電暈處理。 實例1
如表1中所示製備多種多層結構: 1
如下文所述,將層A以單層形式塗佈於鋁基板上。
本文中之所有實例係藉由利用布萊克克勞森(Black Clawson)擠壓塗佈機將聚合物層(層A)擠壓塗佈於鋁基板(層B)上製備。自商用材料盒直接進給用於比較實例A中之層A的聚合物丸粒。藉由乾摻合規定量之兩種組分,且將乾燥摻合物進給至擠壓塗佈機來製備比較實例B至比較實例H及本發明實例1至本發明實例12中之層A。將鋁基板放於剛好在冷卻輥/橡膠輥鉗之前的移動的50磅/令牛皮紙上,其中將鋁基板拉入所述鉗中,由此將層A塗覆於鋁基板之箔側上。來自模的所得流動速率為每吋模距約10磅聚合物/小時。在樣品製造中使用6吋之恆定氣隙。各樣品由塗佈於鋁基板上的1密耳厚之層A之單層組成。在300℃之熔融溫度及每分鐘440呎之線速度下製得樣品。
基於ASTM標準F904使用180度剝離測試以10吋/分鐘之十字頭速度來測定樣品中之每一者的層A對鋁基板之黏著力。量測各比較實例/本發明實例之至少五個樣品,且計算平均值及標準差。結果展示於表2中: 2
使用下式計算聚合物摻合物之摻合物式值: 2.76 - 60*I2(PO) + 308*RVR + 0.023*A
根據層A之組分之熔融指數(I2 )藉由聚烯烴之熔融指數(I2(PO) )除以離子聚合物之熔融指數(I2( 離子聚合物 ) )來測定相對黏度比(RVR)。A為以聚合物摻合物之總重量計,摻合物中的離子聚合物之重量百分比。與由100%離子聚合物形成之層相比,本發明實例1至本發明實例12有利地提供類似或改良黏著力。如以下結合表3所示,在不犧牲方法穩定性之情況下,本發明實例1至本發明實例3及本發明實例5有利地提供所述黏著力。
亦應注意,在較寬摻合物式值範圍內,包括乙烯及甲基丙烯酸之共聚物之離子聚合物的聚合物摻合物之一些實施例提供適當黏著力。
亦量測此等樣品之頸縮及下引速度且結果展示於表3中(外加摻合物式值): 3
在每分鐘440呎之線速度下量測頸縮(吋)。下引速度(呎每分鐘)為以90 rpm運作擠壓塗佈機中之螺桿時觀測到織物撕裂時之線速度,其產生大約250磅/小時之流動速率。降低之下引速度(呎每分鐘)為以45 rpm運作擠壓塗佈機中之螺桿時觀測到織物撕裂時之線速度。下引速度及降低之下引速度的最大值為每分鐘1500呎,且若當以90 rpm運作擠壓機時線速度達至每分鐘1500呎,則僅測定降低之下引速度。表3說明本發明實例1至本發明實例3及本發明實例5展現出對塗佈應用而言將為可接受的效能特性。

Claims (10)

  1. 一種聚合物摻合物,其包括: 共聚物之離子聚合物,所述共聚物包括乙烯及丙烯酸與甲基丙烯酸中之至少一者,所述離子聚合物具有1至60公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),其中以所述摻合物之總重量計,離子聚合物之總量佔所述摻合物之50至99重量百分比;及 聚烯烴,其具有0.870 g/cm3 或高於0.870 g/cm3 之密度且具有20公克/10分鐘或小於20公克/10分鐘之熔融指數(I2 ),其中以所述摻合物之總重量計,所述聚烯烴佔所述摻合物之1至50重量百分比, 其中所述聚合物摻合物滿足以下方程式: 3.5 < 2.76 - 60*I2(PO) + 308*RVR + 0.023*A < 4.5 其中I2(PO) 為所述聚烯烴之熔融指數(I2 ),RVR為所述聚烯烴與所述離子聚合物之相對黏度比(I2(PO) /I2( 離子聚合物 ) ),且A為以所述聚合物摻合物之總重量計,所述摻合物中之離子聚合物之重量百分比。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的聚合物摻合物,其中所述聚烯烴包括線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯或其組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的聚合物摻合物,其中所述聚烯烴包括低密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的聚合物摻合物,其中離子聚合物之所述總量佔所述摻合物之至少75重量百分比。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的聚合物摻合物,其中用於中和所述離子聚合物中之所述丙烯酸或甲基丙烯酸的金屬包括Zn+2 、Na+ 、Li+ 、Ca+2 、K+ 、Mg+2 、Fe+2 或Cu+2
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的聚合物摻合物,其中所述聚烯烴之熔融指數(I2 )小於10公克/10分鐘。
  7. 一種多層結構,其包括至少兩個層,各層具有對置面部表面,其中: 層A包括如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的聚合物摻合物;及 層B包括基板,其中層B之頂部面部表面與層A之底部面部表面黏著接觸。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的多層結構,其中所述基板包括金屬箔、金屬化膜、編織墊、非織墊、紗布或包括離子聚合物之膜層。
  9. 如申請專利範圍第8項或申請專利範圍第9項所述的多層結構,其進一步包括層C,其中層A之頂部面部表面與層C之底部面部表面黏著接觸,其中層C包括聚烯烴。
  10. 如申請專利範圍第7項至第9項中任一項所述的多層結構,其中當基於ASTM F904使用180度剝離測試以10吋/分鐘之十字頭速度來量測時,層A對層B之黏著力為至少3牛頓/吋。
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