專利名稱：包含乙烯/α－烯烴共聚物的薄膜和其在醫(yī)療或衛(wèi)生應(yīng)用上的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含乙烯/α-烯烴共聚物的薄膜。本發(fā)明還涉及包含乙烯/α-烯烴共聚物的薄膜在輕觸(soft touch)、醫(yī)療或衛(wèi)生應(yīng)用上的用途。
由US-A-5464905已知包含乙烯/α-烯烴共聚物的薄膜。US-A-5464905中描述了如果由乙烯/α-烯烴共聚物以高速模制薄膜，那么為了進(jìn)行高速模制而避免波動或泡沫破裂，不得不使用具有高熔體張力的乙烯/α-烯烴共聚物。而且，已知，如果選擇分子量分布(MWD)為2或更窄的乙烯/α-烯烴共聚物，那么得到優(yōu)異的透明性，但加工效率較低。另一方面，如果選擇分子量分布(MWD)為3或更寬的乙烯/α-烯烴共聚物，那么該膜的加工性能較高但透明度較低。實(shí)際上，現(xiàn)有技術(shù)表明，得到包含乙烯/α-烯烴共聚物、具有優(yōu)異性能的薄膜很困難。
本發(fā)明的目的在于提供一種包含乙烯/α-烯烴共聚物、具有改進(jìn)性能的薄膜。
由一種包含乙烯/α-烯烴共聚物和包含橡膠和聚烯烴的動態(tài)硫化彈性體的組合物的薄膜實(shí)現(xiàn)該目的，其中，聚烯烴與乙烯/α-烯烴共聚物的重量比小于或等于0.6。
驚異的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包含這種組合物的薄膜具有改進(jìn)的彈性性質(zhì)。該薄膜的拉伸永久變形減小，且應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)更好。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，該薄膜具有非常平坦、柔滑的表面，所以該膜非常適于醫(yī)療或衛(wèi)生應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的薄膜的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，在弄皺后，該薄膜的皺折較少。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜中的乙烯/α-烯烴共聚物例如指一類密度小于約0.93g/cm3，分子量(Mw)大于約20000g/mol的乙烯基共聚物。乙烯/α-烯烴共聚物優(yōu)選具有約0.86到約0.92g/cm3的密度。更優(yōu)選的是，乙烯/α-烯烴共聚物的密度為約0.88到約0.91g/cm3。
根據(jù)本發(fā)明的乙烯/α-烯烴共聚物例如包含95到67重量份的乙烯和5到33重量份具有3到8個碳原子的α-烯烴。優(yōu)選的是，乙烯/α-烯烴共聚物包含92到65重量份乙烯和8到35重量份具有3到8個碳原子的α-烯烴。更優(yōu)選的是，乙烯/α-烯烴共聚物包含90到65重量份乙烯和10到35重量份具有3到8個碳原子的α-烯烴。具有3到8個碳原子的α-烯烴的實(shí)例包括，丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯和1-辛烯。優(yōu)選的是，1-丁烯和1-辛烯用作α-烯烴。商業(yè)可得共聚物是例如EXACTTM或ENGAGETM。
乙烯/α-烯烴共聚物的實(shí)例包括，乙烯/1-丁烯、乙烯/1-戊烯、乙烯/1-己烯、乙烯/1-辛烯和乙烯/2-降冰片烯。乙烯α-烯烴共聚物可以具有例如從1.5到3，優(yōu)選具有從1.8到3.0，更優(yōu)選具有從1.9到2.8的窄分子量分布。窄分子量分布可以通過使用一種其中使用單一活性點(diǎn)催化劑(包含例如茂金屬催化劑)的聚合體系來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的乙烯/α-烯烴共聚物的熔融峰溫度例如小于120℃。更優(yōu)選的是約55-100℃。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜中的熱塑性彈性體是動態(tài)硫化的，且包含橡膠和聚烯烴。
聚烯烴的實(shí)例是乙烯或丙烯的均聚物、乙烯和丙烯的共聚物、乙烯和具有4-20個碳原子的α-烯烴的共聚物或丙烯和具有4-20個碳原子的α-烯烴的共聚物。在共聚物的情況下，所述共聚物中的丙烯含量優(yōu)選的是至少75wt％?？梢圆捎肸iegler-Natta催化劑、茂金屬催化劑或采用其它單一活性點(diǎn)催化劑制備聚烯烴均聚物和共聚物。優(yōu)選的是，聚丙烯、聚乙烯或其混合物用作聚烯烴。更優(yōu)選的是，聚丙烯用作聚烯烴。聚丙烯可以是線性的或枝化的。優(yōu)選的是，使用線性聚丙烯。聚丙烯的熔體流動指數(shù)(MFI)優(yōu)選的是在0.1和50之間，更優(yōu)選的是在0.3-20之間(根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)1133(230℃；2.16kg負(fù)載))。
聚烯烴的量相對于熱塑性彈性體的總重量例如小于15重量％。優(yōu)選的是，聚烯烴的量相對于熱塑性彈性體的總重量在1-12重量％之間，更優(yōu)選的是在5-9重量％之間。
適用于根據(jù)本發(fā)明的聚烯烴基熱塑性彈性體中的橡膠的實(shí)例是乙烯-丙烯共聚物(此后稱為EPM)、乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物(此后稱為EPDM)、苯乙烯丁二烯橡膠、腈丁二烯橡膠、異丁烯-異戊二烯橡膠、苯乙烯-乙烯/苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、丁基橡膠、異丁烯-對甲基苯乙烯共聚物或溴化異丁烯-對甲基苯乙烯共聚物、天然橡膠或這些的混合物。
優(yōu)選的是，EPDM或EPM用作橡膠。最優(yōu)選的是，EPDM用作橡膠。EPDM優(yōu)選包含50-70重量份乙烯單體單元，48-30重量份得自α-烯烴的單體單元和2-12重量份得自非共扼二烯烴的單體單元。優(yōu)選使用丙烯作為α-烯烴。優(yōu)選使用二環(huán)戊二烯(DCPD)、5-亞乙基-2-降冰片烯(ENB)或乙烯基降冰片烯(VNB)作為非共軛二烯烴。
在例如硫、含硫化合物、金屬氧化物、馬來酰亞胺、苯酚樹脂或過氧化物的固化劑的存在下動態(tài)硫化橡膠。這些固化劑是本領(lǐng)域所已知的，且在例如US-A-5100947中有描述。還可以使用硅氧烷化合物作為固化劑，實(shí)例是氫硅烷或乙烯基烷氧基硅烷。根據(jù)本發(fā)明的薄膜中的橡膠優(yōu)選采用過氧化物作為固化劑硫化。合適的過氧化物的實(shí)例是有機(jī)過氧化物，例如二枯基過氧化物、二叔丁基過氧化物、2，5-二甲基-(2，5-叔丁基過氧)己烷、1，3-二(叔丁基過氧異丙基)苯、1，1-二(叔丁基過氧)-2，3，5-三甲基環(huán)己烷、過氧化苯甲酰、2，4-二氯苯甲酰過氧化物、過苯甲酸叔丁酯、過氧異丙基碳酸叔丁酯、過氧化二乙酰、過氧化月桂酰、叔丁基枯基過氧化物。
過氧化物的量相對于熱塑性彈性體的總重量優(yōu)選的是0.02-5重量％，更優(yōu)選的是0.05-2重量％。由過氧化物硫化熱塑性彈性體制備的薄膜具有良好的透明度。
橡膠的硫化度可以由凝膠含量表示。凝膠含量是浸泡在橡膠的有機(jī)溶劑中的樣品的未溶橡膠和橡膠總量(以重量計(jì))的比率。US-A-5100947中描述了測量凝膠含量的方法。此處，室溫下，將樣品浸泡在橡膠的有機(jī)溶劑中48小時。在將浸泡之前的樣品和其殘余物稱重以后，可以根據(jù)已知的在熱塑性彈性體組合物中的所有組分的相對量計(jì)算不溶彈性體量和彈性體總量。在根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)硫化聚烯烴基熱塑性彈性體中的橡膠至少部分硫化，且具有例如60和100％之間的凝膠含量。
優(yōu)選的是，橡膠硫化到凝膠含量高于70％。更優(yōu)選的是，硫化到凝膠含量高于90％。甚至更優(yōu)選的是，橡膠硫化到凝膠含量至少95％。最優(yōu)選的是，橡膠硫化到凝膠含量約100％。
可以通過將聚烯烴、橡膠和任選的本領(lǐng)域技術(shù)人員通常采用的添加劑熔融混合和捏合制備動態(tài)硫化熱塑性彈性體。熔融混合和捏合可以在傳統(tǒng)的混合裝置中實(shí)施，例如輥煉機(jī)、Banbury混合器、Brabender混合器、例如單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)的連續(xù)混合器等。優(yōu)選的是，熔融混合在雙螺桿擠出機(jī)中實(shí)施。在將聚烯烴、橡膠和任選的添加劑適當(dāng)分散以后，添加硫化劑開始動態(tài)硫化。在本發(fā)明的薄膜中的動態(tài)硫化熱塑性彈性體還可以通過將聚烯烴、橡膠和任選的添加劑熔融混合通過一步制備。通過一步意味著，用加料器將聚烯烴、橡膠、固化劑和任選的其它添加劑同時加到連續(xù)混合器中。在硫化之前、期間或以后，例如可以加入油。然而，油也可以一部分在硫化以前和一部分在硫化后添加。優(yōu)選的是，在硫化以后添加油。動態(tài)硫化熱塑性彈性體的硬度例如小于55shore A。優(yōu)選的是，硬度小于50shore A。更優(yōu)選的是，硬度小于45shore A。
可以通過將熱塑性彈性體和乙烯/α-烯烴共聚物的母料熔融混合并捏合來制備包含乙烯/α-烯烴共聚物和動態(tài)硫化熱塑性彈性體的組合物。還可以通過制備動態(tài)硫化熱塑性彈性體并在硫化之前、期間或以后添加乙烯/α-烯烴共聚物來制備組合物。
在根據(jù)本發(fā)明的薄膜中的熱塑性彈性體任選包含常用添加劑。這些添加劑的實(shí)例是增強(qiáng)和非增強(qiáng)填料、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑、油、抗靜電劑、石蠟、發(fā)泡劑、顏料、阻燃劑和其它已知試劑，在Rubber WorldMagazine Blue Book和Gaether等的Plastics Additives Handbook(Hanser1990)中描述了這些添加劑。合適的填料的實(shí)例是碳酸鈣、粘土、硅土、云母、二氧化鈦和碳。
合適油的實(shí)例是由石油餾分得到的石蠟油、環(huán)烷油、芳族油?？梢允褂美鏢unparTM油作為石蠟油。也可以使用高氫化油，其中，芳族化合物的濃度優(yōu)選的是小于4wt％，極性化合物的濃度小于0.3wt％。這種油的實(shí)例是由美國的Pennzoil提供的PennzUltraTM1199?？梢匀芜x添加的另一種添加劑是Lewis堿，例如金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽、或水滑石。
可以在制備熱塑性彈性體期間任選地添加添加劑。待添加的添加劑用量是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。優(yōu)選的是，以添加劑的用量不損壞薄膜性質(zhì)的方式來選擇用量。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜可以通過例如吹塑膜或鑄膜工藝的傳統(tǒng)方法來加工。
薄膜例如包括具有單層結(jié)構(gòu)或者具有通過共擠出或?qū)訅夯驍D出涂覆所形成的多層結(jié)構(gòu)的吹塑膜或鑄膜。將乙烯/α-烯烴共聚物和熱塑性彈性體的組合物優(yōu)選以熔融狀態(tài)通過平模擠出，然后將其冷卻形成片材或鑄膜。可替換的是，將組合物以熔融狀態(tài)通過環(huán)模擠出，然后將其吹制并冷卻形成管膜?？梢詫⒃摴苣ぱ剌S向切開，并將其展開形成平膜。本發(fā)明的膜可以是非取向、單軸取向或雙軸取向的。
本發(fā)明的薄膜可以是單層或多層膜。多層膜可以包括一層或多層由本發(fā)明的組合物形成膜。通常，根據(jù)本發(fā)明的薄膜的厚度范圍為20-500微米。優(yōu)選的是，薄膜的厚度范圍為35-200微米。
可以通過本領(lǐng)域所公知的方法形成多層膜。如果全部各層是聚合物，那么可以通過共擠出供料塊和模具組件共擠出聚合物以產(chǎn)生具有兩層或多層粘合到一起但組分不同的薄膜。擠出涂覆也可以形成多層膜，其中通過擠出涂覆，當(dāng)聚合物從模具中出來以后，基材與熱熔融聚合物接觸。
組合兩層或多層如以上所描述制備的單層膜也可以形成多層膜?？梢杂谜澈蟿┗蛲ㄟ^施加熱和壓力，將所形成的膜的各層粘合到一起。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜可以包含30-90重量份乙烯/α-烯烴共聚物和70-10重量份熱塑性彈性體，其中，所述重量份是基于100重量份的乙烯/α-烯烴共聚物和熱塑性彈性體。優(yōu)選的是，薄膜包含40-85重量份乙烯/α-烯烴共聚物和60-15重量份熱塑性彈性體，其中，所述重量份是基于100重量份的乙烯/α-烯烴共聚物和熱塑性彈性體。甚至更優(yōu)選的是，薄膜可以包含50-80重量份乙烯/α-烯烴共聚物和50-20重量份熱塑性彈性體，其中，所述重量份是基于100重量份的乙烯/α-烯烴共聚物和熱塑性彈性體。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案是包含乙烯/α-烯烴共聚物和含橡膠和聚丙烯的動態(tài)硫化熱塑性彈性體的組合物的薄膜，其中聚丙烯與乙烯/α-烯烴共聚物的重量比小于或等于0.6。甚至更優(yōu)選的是包含乙烯/α-烯烴共聚物和含橡膠和聚丙烯的動態(tài)硫化熱塑性彈性體的組合物的薄膜，其中聚丙烯與乙烯/α-烯烴共聚物的重量比小于或等于0.5。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該組合物給薄膜提供了非常優(yōu)異的性質(zhì)，例如撕裂強(qiáng)度、良好的密封性能、優(yōu)異的透明度和減小的伸長永久形變。
本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的薄膜在輕觸應(yīng)用，例如尿布、繃帶、手套、手術(shù)用帷簾、醫(yī)院用亞麻布、產(chǎn)后束腰帶的衛(wèi)生或醫(yī)療應(yīng)用，場所面板(site panel)復(fù)合材料，場所標(biāo)簽(site taps)，把手，按鈕，汽車零件，牙刷柄，鞋底，皮革，玩具，酒瓶塞子，襯墊，設(shè)備模型等中的用途。
通過以下實(shí)施例和對比實(shí)驗(yàn)闡明本發(fā)明，但不局限于此。
使用ASTM D 5459測試確定拉伸纏繞膜的彈性回復(fù)和永久形變，該測試使用以下條件負(fù)載施加循環(huán)點(diǎn)100％等候時間60s負(fù)載去除點(diǎn)的回復(fù)周期180s循環(huán)速度127mm/min。
實(shí)施例I將硬度為30shore A(SARLINK 6135EF)的動態(tài)硫化熱塑性彈性體與乙烯/丁烯共聚物(EXACT 8201)以60∶40重量比共混。通過吹塑將該共混物加工形成厚度為60微米的彈性薄膜。在將薄膜沿X和Y向拉伸100％后，測量停留300s后的永久變形。同時測量拉伸所需的拉伸應(yīng)力。結(jié)果示于在表1中。
實(shí)施例II將硬度為30shore A(SARLINK 6135EF)的動態(tài)硫化熱塑性彈性體與乙烯/丁烯共聚物(EXACT 8201)以80∶20重量比共混。通過吹塑將該共混物加工形成厚度為60微米的彈性薄膜。在將薄膜沿X和Y向拉伸100％后，測量停留300s后的永久變形。同時測量拉伸所需的拉伸應(yīng)力。結(jié)果示于在表1中。
對比實(shí)驗(yàn)A通過吹塑將乙烯-丁烯共聚物EXACT 8201加工形成厚度為60微米的彈性薄膜。在將薄膜沿X和Y向拉伸100％后，測量停留300s后的永久變形。同時測量拉伸所需的拉伸應(yīng)力。結(jié)果示于在表1中。
表1
由上表可以看出，添加動態(tài)硫化熱塑性彈性體使沿X和Y向的永久變形與對比實(shí)驗(yàn)A相比分別改善了100％(實(shí)施例I)和50％(實(shí)施例II)。而且，拉伸包含動態(tài)硫化熱塑性彈性體的薄膜所需的力相當(dāng)小。即使在將薄膜一起弄皺數(shù)次后，實(shí)施例1和2所制造的薄膜仍具有優(yōu)異的柔滑感和平滑的外觀。
權(quán)利要求
1.一種薄膜，所述薄膜包含乙烯/α-烯烴共聚物和含橡膠和聚烯烴的動態(tài)硫化熱塑性彈性體的組合物，其中，聚烯烴與乙烯/α-烯烴共聚物的重量比小于或等于0.6。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜，其中，所述聚烯烴與乙烯/α-烯烴共聚物的重量比小于或等于0.5。
3.如權(quán)利要求1-2中任意一項(xiàng)所述的包含組合物的薄膜，其中，所述動態(tài)硫化熱塑性彈性體的硬度小于55shore A。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的包含組合物的薄膜，其中，所述聚烯烴是聚丙烯。
5.如權(quán)利要求4所述的包含組合物的薄膜，其中，所述聚丙烯wt％。
6.如權(quán)利要求1或2所述的薄膜，所述薄膜包含35-80重量份的乙烯/α-烯烴共聚物和65-20重量份動態(tài)硫化熱塑性彈性體。
7.如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的薄膜，其中，所述乙烯/α-烯烴共聚物的密度為約0.86到約0.92g/cm3。
8.如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的薄膜在輕觸應(yīng)用、消費(fèi)品應(yīng)用、醫(yī)療應(yīng)用和衛(wèi)生應(yīng)用中的用途。
9.如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的薄膜在尿布、繃帶、手套、手術(shù)用帷簾、醫(yī)院用亞麻布、產(chǎn)后束腰帶、場所面板復(fù)合材料或場所標(biāo)簽中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄膜，所述薄膜包含乙烯/α－烯烴共聚物和熱塑性彈性體的組合物。所述熱塑性彈性體是例如苯乙烯或聚烯烴基熱塑性彈性體。優(yōu)選的是，所述熱塑性彈性體是包含聚烯烴和橡膠的聚烯烴基熱塑性彈性體，其中，通過使用固化劑將所述橡膠動態(tài)硫化。所述乙烯/α－烯烴共聚物具有約0.88到約0.91g/cm
文檔編號C08L23/08GK1863850SQ200480029418
公開日2006年11月15日 申請日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者格德弗里德·約翰內(nèi)斯·弗拉其蘇斯·尼馬克 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司