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包含羥基鏈烷酸的共聚醚酯組合物及由其制備的成型制品的制作方法

文檔序號:3635081閱讀:480來源:國知局
專利名稱:包含羥基鏈烷酸的共聚醚酯組合物及由其制備的成型制品的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及包含羥基鏈烷酸基團的芳族共聚醚酯。所述共聚醚酯可用于形成各種成型制品,其用途也在本發(fā)明范圍內。
背景技術
聚(羥基鏈烷酸酯)與芳族二羧酸的共聚酯為本技術領域所知。例如,Gordon等在WO 91/02015中公開了可包含羥基酸的可水降解的脂族-芳族共聚酯。Imamura等在US5,605,981和US5,616,657中公開了包含98-50%重量丙交酯的某些乳酸共聚酯的制備方法。Warzelhan等在US5,817,721、US6,018,004、US6,303,677和US5,889,135中公開了包含羥基酸組分的脂族-芳族共聚酯。Buchanan等在US6,342,304中公開了衍生自線形脂族-芳族共聚酯的取向膜,其中所述共聚酯由羥基酸、二羧酸或其衍生物和二醇的成聚酯組合制備。
聚(羥基鏈烷酸酯)與芳族二羧酸的同時還包含磺酸酯官能團的共聚酯也是已知的。例如Gallagher等在US5,097,004、US5,171,308和US5,219,646,Tietz在US5,097,005,以及Romesser等在US5,295,985中公開了包含2-40%重量羥基酸組分的某些磺化芳族共聚酯。Warzelhan等在US6,018,004和US6,303,677中公開了包含羥基酸的磺化脂族-芳族共聚酯。
如低觀測晶體熔化溫度和玻璃化轉變溫度所證實,已知的含有羥基鏈烷酸組分的芳族共聚醚酯的熱性質無法滿足某些應用。本發(fā)明提供了由羥基鏈烷酸制備的芳族共聚醚酯,相對于已知的由羥基鏈烷酸制備的芳族共聚醚酯,本發(fā)明的芳族共聚醚酯的熱性質得到了提高,例如晶體熔點、玻璃化轉變溫度和熱撓曲溫度。
發(fā)明概述本發(fā)明一方面包括芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩爾的羥基鏈烷酸組分和0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。所述芳族共聚醚酯基本由以下組分組成99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分、1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分、98.9-1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇、0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇、0-5.0%摩爾的其他二醇、0-5.0%摩爾的多官能團支化劑以及任選的有效量的脫色劑。所述芳族共聚醚酯組合物可包含填料。在某些實施方案中,所述芳族共聚醚酯可生物降解。
本發(fā)明另一方面包括制備芳族共聚醚酯的方法,所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩爾的羥基鏈烷酸組分和0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。在一個實施方案中,所述方法包括提供包含以下組分的反應混合物芳族二羧酸組分、羥基鏈烷酸組分、單一的第一種二醇、聚(亞烷基醚)二醇、任選的其他二醇、任選的有效量的脫色劑和任選的多官能團支化劑;并讓所述二羧酸組分、羥基鏈烷酸組分、單一的第一種二醇、聚(亞烷基醚)二醇、任選的其他二醇和多官能團支化劑聚合形成包含酸組分和二醇組分的芳族共聚醚酯。所述酸組分基本由以下組分組成占100%摩爾總酸組分的99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分,和占100%摩爾總酸組分的1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分。所述二醇組分包含約98.9-約1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇、0.1-30.0%摩爾聚(亞烷基醚)二醇、占100%摩爾總二醇組分的0-約5.0%摩爾的一種或多種其他二醇以及0-約5.0%摩爾的多官能團支化劑。
本發(fā)明另一方面包括由芳族共聚醚酯制備的成型制品,所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩爾的羥基鏈烷酸組分和0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。所述芳族共聚醚酯基本由以下組分組成99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分、1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分、98.9-1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇、0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇、0-5.0%摩爾的其他二醇、0-5.0%摩爾的多官能團支化劑以及任選的有效量的脫色劑。所述芳族共聚醚酯組合物可包含填料。在某些實施方案中,所述芳族共聚醚酯可生物降解。由芳族共聚醚酯制備的成型制品相對于由已知的芳族共聚醚酯制備的成型制品熱性質得到了增強。成型制品包括薄膜、片材、纖維、熔體噴射容器、模塑件如餐具、發(fā)泡件、涂層、基材上的聚合物熔融擠出涂層、基材上的聚合物溶液涂層以及層壓材料。
在某些實施方案中,所述芳族共聚醚酯包含填料。如果有填料,優(yōu)選填料的量為約0.01-約80%重量。所述填充芳族共聚醚酯相對于某些已知的填充共聚醚酯熱性質得到了增強。在某些實施方案中,由芳族共聚醚酯制備的成型制品包含填料(例如約0.01-約80%重量填料),其中所述制品包括薄膜、片材、纖維、熔體噴射容器、餐具等模塑件、發(fā)泡件、涂層、基材上的聚合物熔融擠出涂層、基材上的聚合物溶液涂層以及層壓材料。
本發(fā)明另一方面包括包含芳族共聚醚酯的薄膜及其制備方法,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩爾的羥基鏈烷酸組分和0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。所述芳族共聚醚酯基本由以下組分組成99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分、1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分、98.9-1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇、0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇、0-5.0%摩爾的其他二醇、0-5.0%摩爾的多官能團支化劑以及任選的有效量的脫色劑。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
本發(fā)明另一個優(yōu)選的方面包括包含芳族共聚醚酯的取向膜,例如單軸取向膜或雙軸取向膜,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩爾的羥基鏈烷酸組分和0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。所述芳族共聚醚酯基本由以下組分組成99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分、1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分、98.9-1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇、0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇、0-5.0%摩爾的其他二醇、0-5.0%摩爾的多官能團支化劑以及任選的有效量的脫色劑。在某些實施方案中,所述芳族共聚醚酯包含填料。
本發(fā)明另一個優(yōu)選的方面包括層壓在基材上包含芳族共聚醚酯的薄膜及其制備方法,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩爾的羥基鏈烷酸組分和0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。可層壓的基材包括例如紙、紙板、無機泡沫、有機泡沫和無機-有機泡沫。所述芳族共聚醚酯基本由以下組分組成99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分、1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分、98.9-1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇、0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇、0-5.0%摩爾的其他二醇、0-5.0%摩爾的多官能團支化劑以及任選的有效量的脫色劑。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
本發(fā)明另一個優(yōu)選的方面包括涂覆在基材上包含芳族共聚醚酯的薄膜及其制備方法,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩爾的羥基鏈烷酸組分和0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。所述基材可包括例如紙、紙板、無機泡沫、有機泡沫和無機-有機泡沫。所述芳族共聚醚酯基本由以下組分組成99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分、1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分、98.9-1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇、0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇、0-5.0%摩爾的其他二醇、0-5.0%摩爾的多官能團支化劑以及任選的有效量的脫色劑。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
本發(fā)明另一個優(yōu)選的方面包括由包含芳族共聚醚酯的薄膜制備的用于食品包裝最終用途的食品包裝,尤其是一次性食品包裝最終用途,例如食品包裝紙(wrap),其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩爾的羥基鏈烷酸組分和0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。所述芳族共聚醚酯基本由以下組分組成99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分、1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分、98.9-1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇、0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇、0-5.0%摩爾的其他二醇、0-5.0%摩爾的多官能團支化劑以及任選的有效量的脫色劑。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
在某些優(yōu)選的實施方案中,尤其是食品包裝,所述薄膜是取向的,例如單軸取向或雙軸取向。
本發(fā)明另一個優(yōu)選的方面包括基材上的層壓層。所述層壓層由芳族共聚醚酯制備并用于食品包裝或飲食服務最終用途,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩爾的羥基鏈烷酸組分和0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇??捎玫幕陌ɡ缂?、紙板、無機泡沫、有機泡沫和無機-有機泡沫。所述芳族共聚醚酯基本由以下組分組成99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分、1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分、98.9-1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇、0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇、0-5.0%摩爾的其他二醇、0-5.0%摩爾的多官能團支化劑以及任選的有效量的脫色劑。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
本發(fā)明另一個優(yōu)選的方面包括基材上的包含芳族共聚醚酯的涂層,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩爾的羥基鏈烷酸組分和0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。所述涂覆基材可用于食品包裝或飲食服務應用。適于涂覆的基材包括例如紙、紙板、無機泡沫、有機泡沫和無機-有機泡沫。所述芳族共聚醚酯基本由以下組分組成99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分、1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分、98.9-1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇、0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇、0-5.0%摩爾的其他二醇、0-5.0%摩爾的多官能團支化劑以及任選的有效量的脫色劑。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
發(fā)明詳述本發(fā)明包括某些芳族共聚醚酯的組合物和成型制品(例如薄膜、涂層和層壓層)以及所述芳族共聚醚酯的制備方法,其中所述芳族共聚醚酯包含羥基鏈烷酸組分。所述芳族共聚醚酯和包含所述芳族共聚醚酯的薄膜和成型制品相對于某些已知的芳族共聚醚酯熱性質得到了增強。而且,包含所述芳族共聚醚酯的薄膜、層壓材料和涂覆制品相對于由已知芳族共聚醚酯制備的該類制品達到物理性質的最佳平衡,例如韌性、熱尺寸穩(wěn)定性和防潮性。
本發(fā)明還包括涂覆基材和層壓基材,例如紙、紙板、無機泡沫、有機泡沫和無機-有機泡沫,其中所述涂層或層壓層包含含有羥基鏈烷酸組分的芳族共聚醚酯。具有芳族共聚醚酯涂層或層壓層的基材例如可用于食品包裝中,尤其是一次性食品包裝,例如包裝紙、杯子、碗和盤子。
所述芳族共聚醚酯基本由以下組分組成1)酸組分99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分;1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸;和2)二醇組分98.9-1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇;0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇;0-5.0%摩爾的其他二醇;0-5.0%摩爾的多官能團支化劑以及任選的有效量的脫色劑組分。本文使用的共聚醚酯中酸組分的%摩爾基于共聚醚酯中的總酸組分計算,其中芳族二羧酸組分和羥基鏈烷酸組分的%摩爾之和為100%摩爾;單一的第一種二醇、聚(亞烷基醚)二醇、其他二醇、任選的多官能團支化劑的%摩爾之和約等于加入到酸組分中的芳族二羧酸組分的%摩爾。
所述芳族二羧酸組分選自未取代和取代的芳族二羧酸、具有8-20碳原子的芳族二羧酸的低級烷基酯以及芳族二羧酸的雙羥烷酯(bisglycolate)。理想的二酸部分的實例包括那些衍生自對苯二甲酸酯、間苯二酸酯、萘二甲酸酯和聯苯甲酸酯的化合物。理想的芳族二羧酸組分的具體實例包括對苯二甲酸、對苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸、間苯二甲酸二甲酯、2,6-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸二甲酯、2,7-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸二甲酯、3,4′-二苯醚二甲酸、3,4′二苯醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯醚二甲酸、4,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯硫醚二甲酸、3,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯硫醚二甲酸、4,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯砜二甲酸、3,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、4,4′-二苯砜二甲酸、4,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、3,4′-二苯甲酮二甲酸、3,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、4,4′-二苯甲酮二甲酸、4,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、1,4-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸二甲酯、4,4’-亞甲基雙(苯甲酸)、4,4’-亞甲基雙(苯甲酸甲酯)、對苯二甲酸二(2-羥乙酯)、間苯二甲酸二(2-羥乙酯)、對苯二甲酸二(3-羥丙酯)、對苯二甲酸二(4-羥丁酯)、間苯二甲酸二(4-羥丁酯)、間苯二甲酸二(3-羥丙酯)及其衍生的混合物。優(yōu)選芳族二羧酸組分衍生自對苯二甲酸、對苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸、間苯二甲酸二甲酯、2,6-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸二甲酯及其衍生的混合物?;旧峡墒褂萌魏我阎姆甲宥人?。優(yōu)選芳族二羧酸組分選自對苯二甲酸、間苯二甲酸及其低級烷基酯,例如對苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸二甲酯,以及羥烷酯(glycolate),例如對苯二甲酸二(2-羥乙酯)、間苯二甲酸二(2-羥乙酯)、對苯二甲酸二(3-羥丙酯)、對苯二甲酸二(4-羥丁酯)、間苯二甲酸二(4-羥丁酯)、間苯二甲酸二(3-羥丙酯)及其混合物。優(yōu)選包含羥基鏈烷酸殘基的芳族共聚醚酯包含99-30%摩爾的芳族二羧酸組分。更優(yōu)選包含羥基鏈烷酸殘基的芳族共聚醚酯包含99-50%摩爾的芳族二羧酸組分。更優(yōu)選包含羥基鏈烷酸殘基的芳族共聚醚酯包含95-50%摩爾的芳族二羧酸組分。
羥基鏈烷酸組分選自乳酸、乙醇酸、具有2-10個碳原子的乳酸和乙醇酸的低級烷基酯、乳酸和乙醇酸的羥烷酯(glycolate)、乳酸和乙醇酸的環(huán)狀二聚物以及乳酸和乙醇酸的低聚物和聚合物。理想的羥基鏈烷酸組分的具體實例包括乳酸、DL-乳酸、L-乳酸、乙醇酸、乳酸甲酯、(R)-(+)-乳酸甲酯、(S)-(-)-乳酸甲酯、乙醇酸甲酯、乳酸乙酯、(R)-(+)-乳酸乙酯、(S)-(-)-乳酸乙酯、乙醇酸乙酯、乳酸2-羥乙酯、(R)-(+)-乳酸2-羥乙酯、(S)-(-)-乳酸2-羥乙酯、乳酸3-羥丙酯、(R)-(+)-乳酸3-羥丙酯、(S)-(-)-乳酸3-羥丙酯、乳酸4-羥丁酯、乙醇酸2-羥乙酯、乙醇酸3-羥丙酯、乙醇酸4-羥丁酯、丙交酯、3,6-二甲基-1,4-二氧六環(huán)-2,5-二酮、L-丙交酯、(3S-順)-3,6-二甲基-1,4-二氧六環(huán)-2,5-二酮、乙交酯、聚丙交酯、聚(DL-丙交酯)、聚(乙交酯)及其衍生的混合物?;旧峡墒褂帽炯夹g領域已知的任何乳酸和乙醇酸的衍生物。優(yōu)選所述羥基鏈烷酸組分是生物衍生的。優(yōu)選芳族共聚醚酯包含1-70%摩爾的羥基鏈烷酸組分。更優(yōu)選芳族共聚醚酯包含1-50%摩爾的羥基鏈烷酸組分。還更優(yōu)選芳族共聚醚酯包含5-50%摩爾的羥基鏈烷酸組分。
優(yōu)選聚(亞烷基醚)二醇的分子量為約500-約4000。有用的聚(亞烷基醚)二醇的具體實例包括聚乙二醇(ethylene glycol)、聚(1,3-丙二醇)、聚(1,4-丁二醇)、聚四氫呋喃、聚(1,5-戊二醇)、聚(1,6-己二醇)、聚(1,7-庚二醇)、乙二醇-(1,3-丙二醇)-乙二醇嵌段共聚物、4,4′-亞異丙基二苯酚乙氧基化物(雙酚A乙氧基化物)、4,4′-(1-苯基亞乙基)二苯酚乙氧基化物(雙酚AP乙氧基化物)、4,4′-亞乙基二苯酚乙氧基化物(雙酚E乙氧基化物)、二(4-羥基苯基)甲烷乙氧基化物(雙酚F乙氧基化物)、4,4′-(1,3-亞苯基二亞異丙基)二苯酚乙氧基化物(雙酚M乙氧基化物)、4,4′-(1,4-亞苯基二亞異丙基)二苯酚乙氧基化物(雙酚P乙氧基化物)、4,4′-磺?;椒右已趸?雙酚S乙氧基化物)、4,4′-亞環(huán)己基二苯酚乙氧基化物(雙酚Z乙氧基化物)及其混合物?;旧峡墒褂萌魏我阎木?亞烷基醚)二醇。優(yōu)選芳族共聚醚酯包含0.1-20%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。更優(yōu)選芳族共聚醚酯包含0.1-15%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。
任選的其他二醇組分即第二種二醇組分可選自具有2-36個碳原子的未取代的、取代的、直鏈、支鏈、環(huán)脂族、脂族-芳族和芳族二醇。理想的其他二醇的具體實例包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷醇、1,14-十四烷醇、1,16-十六烷醇、二聚二醇、4,8-二(羥甲基)-三環(huán)[5.2.1.0/2.6]癸烷、1,4-環(huán)己烷二甲醇、異山梨醇、二甘醇、三甘醇及其衍生的混合物。基本上可將任何已知的二醇用作任選的其他二醇。
任選的多官能團支化劑可為具有三個或多于三個羧酸官能團、酯官能團、羥基官能團或其組合的任何物質,即多官能團酸或醇。理想的多官能團支化劑的具體實例包括1,2,4-苯三甲酸(偏苯三酸)、1,2,4-苯三甲酸三甲酯、1,2,4-苯三甲酸三(2-羥乙酯)、1,2,4-苯三甲酸酐(偏苯三酸酐)、1,3,5-苯三甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸(均苯四酸)、1,2,4,5-苯四甲酸二酐(均苯四酸酐)、3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、檸檬酸、四氫呋喃-2,3,4,5-四甲酸、1,3,5-環(huán)己烷三甲酸、季戊四醇、丙三醇、2-羥甲基-1,3-丙二醇、2,2-二(羥甲基)丙酸及其混合物?;旧峡墒褂萌魏伟齻€或多于三個羧酸或羥基官能團的多官能團物質(多官能團酸、醇及其混合物)。當在特定的最終用途中需要更高的樹脂熔體粘度時,可優(yōu)選包含多官能團支化劑。這類可能需要更高樹脂熔體粘度的最終用途的實例包括熔融擠出涂層、熔融噴出薄膜或容器和泡沫。優(yōu)選芳族共聚醚酯包含0-1.0%摩爾的多官能團支化劑。
任選的脫色劑可為能有效使所形成聚合物的顏色變淺的任何物質。常用的脫色劑的類型例如有含磷物質、受阻酚類物質(例如抗氧化劑)、含氮物質(尤其是仲胺和叔胺)、受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)及其混合物。可使用能使芳族共聚醚酯的顏色變淺的任何物質。
含磷物質的具體實例包括磷酸、亞磷酸、次磷酸、次磷酸鈉、三聚磷酸鉀、聚磷酸、6H-二苯并[c,e]氧雜磷雜環(huán)己烯-6-氧化物、次膦酸苯酯、次膦酸苯酯、水合鈉鹽、亞磷酸二苯酯、焦磷酸鉀、十水合焦磷酸鈉、磷酸三乙酯、2,2′-亞乙基雙(4,6-二-叔丁基苯基)氟亞磷酸酯、3,9-二(2,4-二枯基苯氧基)-2,4,8,10-四氧雜-3,9-二磷雜螺[5.5]十一烷、3,9-二(十八烷氧基)-2,4,8,10-四氧雜-3,9-二磷雜螺[5.5]十一烷、亞磷酸二異癸酯苯酯、4,4′-亞異丙基雙(亞磷酸二異癸酯苯酯)、4,4′-聯苯二亞磷酸四(2,4-二-叔丁基苯酯)、亞磷酸三異癸酯、亞磷酸三(2,4-二-叔丁基苯酯)、亞磷酸三(壬基苯酯)、亞磷酸三(十三烷基酯)、二[單乙基(3,5-二-叔丁基-4-羥基芐基)膦酸]鈣、2,2’,2″-次氮基三乙基-三[3,3′,5′,5′-四-叔丁基-1,1’-聯苯-2,2′-二基]亞磷酸酯、亞磷酸二[2,4-二(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯酯]乙酯、二亞磷酸季戊四醇二(2,4-二-叔丁基苯酯)及其混合物。
受阻酚類物質的具體實例包括1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羥基芐基)苯、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯硫醚、5-叔丁基-4-羥基-2-甲基苯硫醚、2,4-二-叔丁基-6-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯酚、2,2′-亞乙基雙(4,6-二-叔丁基苯酚)、4,4′-亞異丙基雙(2,6-二甲基苯酚)、2,2′-亞甲基雙[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚]、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-雙-(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-(2′-羥基-3′,5′-二-叔戊基苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、2-(2′-羥基-5′-甲基苯基)苯并三唑、2,2′-亞甲基雙(6-叔丁基-4-乙基苯酚)、2,2′-亞甲基雙(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、4,4′-亞甲基雙(2,6-二-叔丁基苯酚)、3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯、季戊四醇四(3,5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)、四[亞甲基(3,5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷、三(4-叔丁基-3-羥基-2,6-二甲基芐基)異氰脲酸酯、三(3,5-二-叔丁基-4-羥基芐基)異氰脲酸酯、1,3,5-三-(3,5-二-叔丁基-4-羥基芐基)-s-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)三酮、1,1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷、維生素E、2,5,7,8-四甲基-2-(4′,8′,12′-三甲基十三烷基)-6-色原烷醇、α-生育酚、亞乙基雙(氧亞乙基)雙(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基氫化肉桂酸酯)、六亞甲基雙(3,5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)、4-[[4,6-二(辛硫基)-s-三嗪-2-基]氨基]-2,6-二-叔丁基苯酚、N,N′-1,3-亞丙基雙(3,5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酰胺)、N,N′-六亞甲基雙(3,5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酰胺)、硫二亞乙基雙(3,5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)、2-甲基-4,6-二[(辛硫基)甲基]苯酚、3,5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸與1,3,5-三(2-羥乙基)-s-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮的三酯、1,2-雙(3,5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酰基)肼、單-甲基對苯二酚、單-叔丁基對苯二酚、2,5-二-叔丁基對苯二酚及其混合物。
含氮物質的具體實例包括三辛基胺、三(十二烷基)胺、三異癸基胺、三異辛基胺、三辛基胺、二(氫化牛油烷基)胺、二(氫化牛油烷基)胺、4-乙酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、N-(1-乙?;?2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-2-十二烷基丁二酰亞胺、雙[2-[2-(1-甲基乙基)-3-唑烷基]乙基]1,6-己烷二基雙氨基甲酸酯、N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺、1,4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷、4-(二甲基氨基)-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-二甲基氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2-十二烷基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)丁二酰亞胺、2-十二烷基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁二酰亞胺、六氫-2,6-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1H,4H,5H,8H-2,3a,4a,6,7a,8a-六氮雜環(huán)戊[def]芴-4,8-二酮、4-羥基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶甲酸、吩噻嗪、[N,N′-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)1,6-己二胺]-[2,4-二氯-6-嗎啉代-1,3,5-三嗪]共聚物、聚(1,2-二氫-2,2,4-三甲基喹啉)、7,7,9,9-四甲基-1,4-二氧雜-8-氮雜螺[4.5]癸烷-2-甲醇、2,2,6,6-四甲基哌啶、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇、聚[[6-[-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2,4-二基][2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基]亞氨基]六亞甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]]、N-苯基苯胺與2,4,4-三甲基戊烯的反應產物、丁二酸二甲酯聚合物與4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的反應產物、2,2′-(2,5-噻吩二基)雙[5-叔丁基苯并唑]、癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)、1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N,N′-[1,2-乙烷二基雙[N-[3-[4,6-雙-[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-[N′,N″-二丁基-N′,N″-雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)、癸二酸雙(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)及其混合物。
如本領域技術人員所理解,由于用作脫色劑的化合物的化學結構和分子量具有很大的多樣性,因此脫色劑的“有效量”可在較寬的范圍內變化。優(yōu)選脫色劑的有效量為聚合物重量的約0.001-5%。更優(yōu)選脫色劑的有效量為聚合物重量的0.001-1%。更優(yōu)選脫色劑的有效量為聚合物重量的0.001-0.5%。
可在聚合的任何階段加入脫色劑。例如脫色劑可與單體同時加入、可在酯化或酯交換過程后加入或在后處理操作的任意階段加入。優(yōu)選在聚合物的特性粘度達到約0.50dL/g之前加入脫色劑。更優(yōu)選在聚合物的特性粘度達到約0.25dL/g之前加入脫色劑。如果需要,可在聚合后另行加入脫色劑以降低隨后加工過程中的顏色生成,例如制成成型制品或其他成品。
既然脫色劑可在任意聚合溫度使顏色變淺,因此在某些應用中使用脫色劑可能具有優(yōu)勢,在該類應用中所述脫色劑使得可使用較高的聚合溫度而不引起聚合物褪色的過度增加。如本領域技術人員所理解,聚合速率一般隨著聚合溫度升高而增加,從而使得聚合過程更快更經濟。
一般不直接測定聚合物的分子量。而是用聚合物溶液的特性粘度或熔體粘度來表征分子量。為比較一類聚合物中的樣品,例如聚(對苯二甲酸乙二醇酯)和聚(對苯二甲酸丁二醇酯)等,可用特性粘度來表征分子量,因此本文用特性粘度表征分子量。為提供所需的物理性質,優(yōu)選芳族共聚醚酯的特性粘度(IV)至少為0.15,在室溫下以0.5%(重量/體積)的共聚酯溶液測得,其中所述溶液的溶劑體系為50∶50(重量)的三氟乙酸∶二氯甲烷。更理想地,芳族共聚醚酯的(IV)至少為0.35dL/g。然而,許多其他應用需要更高的特性粘度,例如薄膜、瓶子、片材和成型樹脂。可調節(jié)聚合條件以獲得所需的高達至少約0.5和理想的高于0.65dL/g的特性粘度。可使用本領域技術人員已知的方法進一步加工處理所述共聚醚酯得到0.7、0.8、0.9、1.0、1.5或2.0dL/g和甚至更高的特性粘度。
芳族共聚醚酯可通過任意傳統(tǒng)縮聚方法制備?;谒褂玫闹苽浞椒?,尤其是所得聚合物中的二醇和羥基鏈烷酸組分含量,產物組成可一定程度變化。優(yōu)選使用熔融聚合法制備所述芳族共聚醚酯。在熔融聚合過程中,在存在催化劑和足夠高的溫度下將芳族二羧酸組分(酸、酯、羥烷酯(glycolate)、聚合物或其混合物形式)、羥基鏈烷酸組分(酸、酯、羥烷酯(glycolate)、環(huán)狀二聚體、聚合物或其混合物形式)、聚(亞烷基醚)二醇、第一種二醇、其他二醇、任選的多官能團支化劑和任選的脫色劑混合,使單體結合形成酯和二酯,進而形成低聚物,并最后形成聚合物。聚合產物在聚合過程的最后階段為熔融產物。一般而言,第一種二醇和其他二醇是揮發(fā)性的,隨著聚合的進行,過量的第一種二醇和其他二醇從反應器中蒸餾出來。當使用聚合物組分時,可將其加熱至足夠高的溫度以熔融所述聚合物組分??墒褂昧硗獾拇呋瘎蛘呖墒褂脫饺胍环N或多種聚合物組分中的催化劑殘基進行聚合。當共聚醚酯合成所使用的所有組分均為聚合物時,該聚合過程一般稱為酯交換。該方法為本領域技術人員所已知。
熔融法的條件,尤其是所使用的單體的量,取決于所需的聚合物組成。適當選定第一種二醇、其他二醇、芳族二羧酸組分、羥基鏈烷酸組分、聚(亞烷基醚)二醇和支化劑的量以使聚合產物包含所需量的各種單體單元,理想的是分別衍生自二醇和二酸組分的單體單元為等摩爾量。由于某些單體的揮發(fā)性,尤其是某些羥基鏈烷酸組分、其他二醇和二醇組分的揮發(fā)性,同時還取決于反應器是否密封(即加壓)、聚合溫度的斜率和聚合物合成中使用的蒸餾塔的效率等變量,在聚合反應開始時可能或可使用過量的某些單體,并在反應進行過程中通過蒸餾去除。對于羥基鏈烷酸組分、第一種二醇和其他二醇尤其如此。
可由熟練專業(yè)人員確定待加入反應器的單體的量,但一般在以下范圍內。通常理想的是加入過量的二酸、羥基鏈烷酸、第一種二醇和其他二醇,過量的二酸、羥基鏈烷酸、二醇和其他二醇可在聚合反應進行的同時通過蒸餾或其他蒸發(fā)方法去除。理想的是加入比聚合物所需量多10-100%的乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇。更優(yōu)選加入比聚合物所需量多20-70%的二醇組分。理想的是加入比聚合物所需量多0-100%的其他二醇,優(yōu)選的量取決于其他二醇的揮發(fā)性。
各單體給出的數值范圍取決于聚合過程中單體損失的變化,而所述單體的損失又取決于蒸餾塔和其他種類回收和循環(huán)體系的效率,因此該范圍僅僅是個近似值。
在聚合過程中,將單體混合,并在與催化劑或催化劑混合物混合的同時逐漸升溫至150℃-約300℃,理想地為180℃-275℃。反應條件和使用催化劑的性質及用量決于所述酸是以真正的酸、還是以酯或以聚合物聚合。催化劑可在最初就與反應物混合,和/或加熱時分一次或多次加入到混合物中??呻S著反應的進行調節(jié)所使用的催化劑。繼續(xù)加熱至足夠高的溫度,同時繼續(xù)攪拌足夠長的時間,一般隨著過量反應物的蒸餾去除,得到分子量足夠高的熔融聚合物,該聚合物適于制備加工制品。
可使用的催化劑包括Li、Ca、Mg、Mn、Zn、Pb、Sb、Sn、Ge和Ti的鹽(例如乙酸鹽)及氧化物,包括二醇加合物和烷氧基鈦。合適的催化劑或其組合或催化劑的順序可由熟練專業(yè)人員選定。優(yōu)選的催化劑和優(yōu)選的反應條件依據以下不同情況而有所差別例如,二酸單體是以游離二酸,還是以二甲酯或是以聚合物形式聚合,羥基鏈烷酸單體是以游離酸,還是以酯、環(huán)狀二聚體或是以聚合物形式聚合,以及二醇組分的組成。基本上可使用已知的任意催化劑體系。
或者,可用衍生自芳族二羧酸和羥基鏈烷酸組分的低聚物或聚合物取代芳族二羧酸和羥基鏈烷酸組分。例如,可用聚丙交酯取代乳酸。
作為另一種選擇,可將包含羥基鏈烷酸殘基的聚合物混合以形成包含羥基鏈烷酸組分的芳族共聚醚酯。盡管本發(fā)明不受任何特定的機理或理論所束縛,但通常當兩種聚合物熔融混合在一起時,所述兩種聚合物酯交換形成具有加入的各種最初聚合物的長嵌段的最初形式的共聚物。然后所得嵌段共聚物進一步酯交換形成具有所述構成聚合物短嵌段的嵌段聚合物。所述嵌段共聚物可進一步酯交換形成無規(guī)共聚物??稍谌我鈺r刻停止熔融混合以形成具有用作原料的構成聚合物的長嵌段的含鏈烷酸殘基的嵌段芳族共聚醚酯、具有用作原料的構成聚合物的短嵌段的含鏈烷酸殘基的嵌段芳族共聚醚酯、沒有用作原料的構成聚合物的嵌段的含鏈烷酸殘基的無規(guī)芳族共聚醚酯或者含所需羥基鏈烷酸殘基的任意芳族共聚醚酯。當使用聚合物制備包含羥基鏈烷酸殘基的芳族共聚醚酯時,如果需要可加入催化劑。
可對聚合物的單體組成進行選擇以滿足特定用途和達到特定性質。本領域技術人員應當理解,物體的熱性質與組成以及用于制備聚合物的各種組分的量有關。通常通過熔融縮合法制備的聚合物的特性粘度足以滿足多種用途??墒褂霉虘B(tài)聚合以達到更高的特性粘度(分子量)。
通過熔融聚合制備的產物在擠出、冷卻和造粒后可基本為非晶體??赏ㄟ^如下方法將非晶體材料制成半晶體將其在高于玻璃化轉變溫度的溫度下加熱較長時間。這會誘導結晶,使得可進一步加熱所述產物至更高的溫度以提高分子量。
在固態(tài)聚合前,可通過用對聚酯溶解性相對較差的溶劑處理使所述聚合物結晶,其中所述溶劑能誘導結晶。該溶劑通過降低玻璃化轉變溫度(Tg)使其結晶。溶劑誘導的聚酯結晶是已知的,并為US5,164,478和US3,684,766所公開??赏ㄟ^以下方法進行半晶體聚合物的固態(tài)聚合將粒狀的或粉狀的聚合物置于高溫的(但低于聚合物的熔融溫度)惰性氣流中(通常為氮氣)或例如1托的真空中較長時間。
包含羥基鏈烷酸殘基的芳族共聚醚酯還可包含本技術領域常規(guī)的添加劑。優(yōu)選所述添加劑無毒、可生物降解和生物有益的。該類添加劑可包括熱穩(wěn)定劑,例如酚類抗氧化劑;輔助熱穩(wěn)定劑,例如硫醚和亞磷酸酯;UV吸收劑,例如二苯甲酮衍生物和苯并三唑衍生物;UV穩(wěn)定劑,例如受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)。其他可使用的添加劑包括增塑劑、加工助劑、助流添加劑、潤滑劑、顏料、阻燃劑、沖擊改性劑、提高結晶度的成核劑、防粘連劑(例如二氧化硅)、堿緩沖液(例如醋酸鈉、醋酸鉀和氫氧化四甲基銨)(例如US3,779,993、US4,340,519、US5,171,308、US5,171,309和US5,219,646和本文引用的文獻所公開)。增塑劑的具體實例包括豆油;環(huán)氧化的豆油;玉米油;蓖麻油;亞麻子油;環(huán)氧化的亞麻子油;礦物油;磷酸烷基酯;Tween20;Tween40;Tween60;Tween80;Tween85;失水山梨糖醇單月桂酸酯;失水山梨糖醇單油酸酯;失水山梨糖醇單棕櫚酸酯;失水山梨糖醇三油酸酯;失水山梨糖醇單硬脂酸酯;檸檬酸酯,例如檸檬酸三甲酯、檸檬酸三乙酯(Citroflex2,由Morflex,Inc.Greensboro,NC制備)、檸檬酸三丁酯(Citroflex4,由Morflex,Inc.,Greensboro,NC制備)、檸檬酸三辛酯、乙酰檸檬酸三正丁酯(CitroflexA-4,由Morflex,Inc.,Greensboro,NC制備)、乙酰檸檬酸三乙酯(CitroflexA-2,由Morflex,Inc.,Greensboro,NC制備)、乙酰檸檬酸三正己酯(CitroflexA-6,由Morflex,Inc.,Greensboro,NC制備)和丁酰檸檬酸三正己酯(CitroflexB-6,由Morflex,Inc.,Greensboro,NC制備);酒石酸酯,例如酒石酸二甲酯、酒石酸二乙酯、酒石酸二丁酯和酒石酸二辛酯;聚乙二醇;聚乙二醇的衍生物;石蠟;單酰基碳水化合物,例如6-O-硬脂酰葡糖吡喃糖苷(sterylglucopyranoside);單硬脂酸甘油酯;Myvaplex600(濃單硬脂酸甘油酯);Nyvaplex(濃單硬脂酸甘油酯,至少含90%由氫化豆油制備的蒸餾單酸甘油酯,主要由硬脂酸酯組成);Myvacet(蒸餾的乙酰化的改性脂肪單酸甘油酯);Myvacet507(48.5-51.5%乙?;?;Myvacet707(66.5-69.5%乙?;?;Myvacet908(最少96%乙?;?;Myverol(濃單硬脂酸甘油酯);Acrawax;N,N-亞乙基雙硬脂酰胺;N,N-亞乙基雙油酰胺;己二酸二辛酯;己二酸二異丁酯;二乙二醇二苯甲酸酯;二丙二醇二苯甲酸酯;聚合物增塑劑,例如聚(己二酸1,6-己二醇酯)、聚(己二酸乙二醇酯)、Rucoflex及其他相容的低分子量聚合物;及其混合物,可加入所述增塑劑以改善加工、機械性能,或降低本發(fā)明薄膜、涂層和層壓層的嘎嘎聲或沙沙聲。優(yōu)選所述增塑劑無毒、可生物降解和/或衍生自生物?;究墒褂萌我庖阎奶砑觿?。
在某些實施方案中,可用無機、有機和粘土填料填充共聚醚酯,例如木屑、石膏、滑石、云母、炭黑、硅灰石、蒙脫石礦物、白堊、硅藻土、沙、砂礫、碎石、礬土、石灰石、砂巖、氣凝膠、干凝膠、微球、多孔陶瓷球、二水合石膏、鋁酸鈣、碳酸鎂、陶瓷材料、火山灰材料、鋯化合物、硬硅鈣石(晶體硅酸鈣凝膠)、珍珠巖、蛭石、水合或無水水硬水泥顆粒、浮石、珍珠巖、沸石、高嶺土、粘土填料(包括天然和合成粘土以及處理的和未處理的粘土,例如有機粘土和用硅烷和硬脂酸進行表面處理以增強與共聚酯基質粘合的粘土)、綠土粘土、硅酸鎂鋁、膨潤土粘土、鋰蒙脫石粘土、氧化硅、對苯二甲酸鈣、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鐵、磷酸鈣、硫酸鋇、碳酸鈉、硫酸鎂、硫酸鋁、碳酸鎂、碳酸鋇、氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鋁、硫酸鈣、硫酸鋇、氟化鋰、聚合物顆粒、金屬粉末、紙漿粉、纖維素、淀粉、化學改性淀粉、熱塑性淀粉、木素粉末、小麥、甲殼質、殼聚糖、角蛋白、谷朊、堅果殼粉、木屑、玉米芯粉、碳酸鈣、氫氧化鈣、玻璃珠、中空的玻璃珠、海凝膠、軟木、種子、明膠、木屑、鋸末、瓊脂基材料、增強劑(例如玻璃纖維、天然纖維(例如劍麻、大麻、棉花、羊毛、木材、亞麻、馬尼拉麻、劍麻、苧麻、甘蔗渣)、纖維素纖維、碳纖維、石墨纖維、二氧化硅纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、不銹鋼纖維和再生紙纖維(例如來自再制漿操作))。填料可提高薄膜、涂層或層壓層的Young′s模量、抗死褶性和剛性,降低成本,同時還可降低薄膜、涂層或層壓層在加工或使用過程中的粘連或自粘趨勢。如例如Miyazaki等在US4,578,296所公開,使用填料還有助于制備具有紙的某些性質(例如紋理和手感)的塑料制品??稍诰酆线^程前、聚合過程中的任意階段或后聚合過程中加入添加劑、填料或混合材料?;究墒褂靡阎娜我馓盍?。
粘土填料包括天然和合成粘土以及未處理的和處理的粘土,例如有機粘土和用硅烷或硬脂酸進行表面處理以增強與共聚酯基質粘合的粘土。某些粘土用有機物質(例如表面活性劑)處理以使其親有機物質。具體可用的粘土材料例如有高嶺土、綠土粘土、硅酸鎂鋁、膨潤土粘土、蒙脫石粘土、鋰蒙脫石粘土及其混合物。可用的粘土填料的具體市售實例包括Gelwhite MAS100,Southern Clay Company的商品,為白綠土粘土(硅酸鎂鋁);Claytone 2000,Southern ClayCompany的商品,為親有機物質的綠土粘土;Gelwhite L,Southern ClayCompany的商品,為來自白膨潤土粘土的蒙脫石粘土;Cloisite 30 B,Southern Clay Company的商品,為親有機物質的含有二(2-羥乙基)甲基牛油氯化季銨鹽的天然蒙脫石粘土;Cloisite Na,Southern ClayCompany的商品,為天然蒙脫石粘土;Garamite1958,Southern ClayCompany的商品,為礦物的混合物;Laponite RDS,Southern ClayCompany的商品,為含有無機多磷酸酯塑解劑的合成的層狀硅酸鹽;Laponite RD,Southem Clay Company的商品,為合成的膠質粘土;Nanomers,Nanocor Company的商品,為用增容劑處理過的蒙脫石礦物;Nanomer1.24TL,Nanocor Company的商品,為用氨基酸表面處理過的蒙脫石礦物;“P系列”Nanomers,Nanocor Company的商品,為表面改性的蒙脫石礦物;聚合物級(PG)蒙脫石PGW,NanocorCompany的商品,為高純鋁硅酸鹽礦物,有時稱為頁硅酸鹽;聚合物級(PG)蒙脫石PGA,Nanocor Company的商品,為高純鋁硅酸鹽礦物,有時稱為頁硅酸鹽;聚合物級(PG)蒙脫石PGV,NanocorCompany的商品,為高純鋁硅酸鹽礦物,有時稱為頁硅酸鹽;聚合級(PG)蒙脫石PGN,Nanocor Company的商品,為高純鋁硅酸鹽礦物,有時稱為頁硅酸鹽;及其混合物?;究墒褂靡阎娜我庹惩撂盍稀?br> 本發(fā)明的某些粘土填料可剝落并形成納米復合材料。對于層狀硅酸鹽粘土尤其如此,例如綠土粘土、硅酸鎂鋁、膨潤土粘土、蒙脫石粘土和鋰蒙脫石粘土。如上所述,這類粘土可以是天然或合成的,處理過的或未處理的。填充在共聚酯中的粘土的粒徑可在較寬范圍內變動。
用于共聚醚酯的填料的粒徑可在較寬范圍內變動。如本領域技術人員所理解,可基于填充的共聚酯組合物的期望的用途對填料的粒徑進行調整。一般優(yōu)選填料的平均直徑小于約40微米。更優(yōu)選填料的平均直徑小于約20微米。填料的粒徑可高達40目(美國標準)或者更大。也可有利地使用不同粒徑填料的混合物。例如,具有約5微米和約0.7微米平均粒徑的碳酸鈣填料混合物可使填料在共聚酯基質中的空間填充更好。使用兩種或多于兩種填料粒徑使顆粒壓實得到提高。選擇兩種或多于兩種填料的粒徑,其目的在于使大顆粒間的空間基本上為選定的小顆粒填料所占據,從而實現顆粒壓實。一般而言,任何時候只要將任何給定的一組顆粒與粒徑比第一組顆粒大至少約兩倍或小至少約兩倍的另一組顆?;旌希w粒壓實都會增加。只要給定一組顆粒的粒徑是另一組顆粒的約3-10倍,雙顆粒體系的顆粒壓實密度就會最大化。類似地,三種或多于三種不同的顆粒可用于進一步提高顆粒壓實密度。最優(yōu)的顆粒壓實密度取決于許多因素,例如熱塑性相和固體填料相中各種組分的類型和含量、所使用的成膜、涂覆或層壓過程以及待制造產品所需的機械、熱和其他性能。Andersen等在US5,527,387中公開了顆粒壓實方法。包含不同粒徑填料混合物的填料濃縮物可從Shulman Company購得,其商品名為Papermatch。
可在聚合物聚合的任意階段或在聚合完成后將填料加入聚合物中。例如,可在聚合過程開始時將填料與共聚酯單體一起加入。對于例如二氧化硅和二氧化鈦填料,優(yōu)選與共聚酯單體一起加入以使填料在聚酯基質中充分分散?;蛘?,可在聚合的中間階段加入填料,例如預縮合物流入聚合容器時。作為另一種選擇,可在共聚醚酯離開聚合器后加入填料。例如,可將芳族共聚醚酯熔融加至任何充分混合設備,例如靜態(tài)混合器或單螺桿或雙螺桿擠出機,并與填料混合。
作為制備填充芳族共聚醚酯的另一種方法,可在隨后的后聚合過程中將芳族共聚醚酯與填料混合。通常該過程包括熔融共聚酯與填料的充分混合。所述充分混合可通過例如靜態(tài)混合器、Brabender混合器、單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機完成。一般將共聚醚酯干燥,然后可將干燥的共聚醚酯與填料混合?;蛘?,可通過兩個不同的進料器一起加入共聚醚酯和填料。在擠出過程中,可將共聚醚酯和填料加到擠出機的后供料區(qū)中。最好將共聚酯和填料加到擠出機的兩個不同部位。例如,可將共聚酯加到擠出機的后供料區(qū),而將填料加到擠出機前部靠近模頭板的位置(“側加料”)。設置擠出機的溫度分布以使共聚酯在加工條件下熔融。當螺桿混合熔融芳族共聚醚酯和填料時,螺桿的設計可為樹脂提供應力并繼而提供熱量。例如,Dohrer等在US6,359,050中公開了這種熔融混合填料的方法?;蛘撸缦滤?,可在形成薄膜或涂層的過程中將填料與共聚醚酯混合。
可將芳族共聚醚酯與其他聚合物材料共混,所述材料可以是可生物降解的或不可生物降解的,天然的、天然改性的和/或合成的。
可共混的可生物降解材料的實例包括聚(羥基鏈烷酸酯)、聚碳酸酯、聚(己內酯)、脂族聚酯、脂族-芳族共聚酯、脂族-芳族共聚醚酯、脂族-芳族共聚酰胺酯、磺化脂族-芳族共聚酯、磺化脂族-芳族共聚醚酯、磺化脂族-芳族共聚酰胺酯、其共聚物及其混合物。其具體實例包括DuPont Company的Biomax磺化脂族-芳族共聚酯、EastmanChemical Company的Eastar Bio脂族-芳族共聚酯、BASF Corporation的Ecoflex脂族-芳族共聚酯、(對苯二甲酸1,4-丁二醇酯)-(己二酸1,4-丁二醇酯)共聚物(50/50,摩爾)、Ire Chemical Company的EnPol聚酯、聚(丁二酸1,4-丁二醇酯)、Showa High Polymer Company的Bionolle聚酯、聚(丁二酸乙二醇酯)、(己二酸1,4-丁二醇酯)-(丁二酸1,4-丁二醇酯)共聚物、聚(己二酸1,4-丁二醇酯)、聚(酰胺酯)、BayerCompany的Bak聚(酰胺酯)、聚(碳酸亞乙酯)、聚(羥基丁酸酯)、聚(羥基戊酸酯)、羥基丁酸酯-羥基戊酸酯共聚物、Monsanto Company的Biopol聚(羥基鏈烷酸酯)、丙交酯-乙交酯-己內酯共聚物、UnionCarbide Company的Tone聚(己內酯)、Cargill Dow Company的EcoPLA聚丙交酯、其共聚物及其混合物。基本上任何可生物降解材料均可與芳族共聚醚酯共混。
可共混的不可生物降解的聚合物材料的實例包括聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線形低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、聚烯烴、乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸甲酯-丙烯酸縮水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯-丙烯酸縮水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物的金屬鹽、聚((甲基)丙烯酸酯)(例如聚(甲基丙烯酸甲酯),聚(甲基丙烯酸乙酯))、乙烯-一氧化碳共聚物、聚(醋酸乙烯酯)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚(乙烯醇)、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丙烯、聚丁烯、聚酯、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚(對苯二甲酸1,3-丙二醇酯)、聚(對苯二甲酸1,4-丁二醇酯)、PETG、乙烯-(對苯二甲酸1,4-環(huán)己烷二甲醇酯)共聚物、聚(氯乙烯)、PVDC、聚(偏二氯乙烯)、聚苯乙烯、間同立構的聚苯乙烯、聚(4-羥基苯乙烯)、線形酚醛樹脂、聚(甲酚)、聚酰胺、尼龍、尼龍6、尼龍46、尼龍66、尼龍612、聚碳酸酯、聚(雙酚A碳酸酯)、聚硫化物、聚苯硫醚、聚醚、聚(2,6-二甲基苯醚)、聚砜、其共聚物及其混合物。
可共混的天然聚合物材料的實例包括淀粉、淀粉衍生物、改性淀粉、熱塑性淀粉、陽離子淀粉、陰離子淀粉、淀粉酯(例如淀粉乙酸酯)、淀粉羥乙基醚、烷基淀粉、糊精、胺淀粉、磷酸酯淀粉、雙醛淀粉、纖維素、纖維素衍生物、改性纖維素、纖維素酯(例如纖維素乙酸酯、纖維素二乙酸酯、纖維素丙酸酯、纖維素丁酸酯、纖維素戊酸酯、纖維素三乙酸酯、纖維素三丙酸酯、纖維素三丁酸酯)、纖維素混合酯(例如纖維素乙酸酯丙酸酯和纖維素乙酸酯丁酸酯)、纖維素醚(例如甲基羥乙基纖維素、羥甲基乙基纖維素、羧甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素和羥乙基丙基纖維素)、多糖、海藻酸、海藻酸酯、藻膠、瓊脂、阿拉伯膠、瓜耳豆膠、金合歡服、角叉菜膠、紅藻膠、達瓦樹膠、蚤草膠(psyllium gum)、溫柏膠、羅望子膠、刺槐豆膠、刺梧桐樹膠、黃原膠、黃蓍膠、蛋白質、Zein(衍生自玉米的醇溶蛋白)、骨膠原(提取自動物結締組織和骨骼)及其衍生物(例如明膠和膠)、酪蛋白(牛奶的基本蛋白)、向日葵蛋白、卵蛋白、大豆蛋白、植物明膠、谷朊及其混合物。熱塑性淀粉可依據例如US5,362,777公開的方法制備?;旧弦阎娜魏尉酆衔锊牧暇膳c芳族共聚醚酯共混。
待與共聚醚酯共混的聚合物材料可在聚合物聚合的任意階段或聚合完成后加入到共聚醚酯中。例如,可在聚合過程開始時將聚合物材料與共聚醚酯單體一起加入?;蛘撸稍诰酆系闹虚g階段加入聚合物材料,例如預縮合物流入聚合容器時。作為另一種選擇,可在共聚酯離開聚合器后加入聚合物材料。例如,可將共聚醚酯和聚合物材料熔融加至任何充分混合設備,例如靜態(tài)混合器或單螺桿或雙螺桿擠出機,并混合。
作為制備共混物的另一種方法,可在隨后的后聚合過程中將共聚醚酯與聚合物材料混合。通常該過程包括熔融共聚醚酯與聚合物材料的充分混合。所述充分混合可通過上文添加填料的方法實現。
芳族共聚醚酯可用于制備各種成型制品。與某些由已知的共聚醚酯制備的成型制品相比,由包含羥基鏈烷酸組分的芳族共聚醚酯制備的成型制品的熱性質得到了增強。成型制品包括薄膜、片材、纖維、熔體噴射容器、模塑件如餐具、發(fā)泡件、涂層、基材上的聚合物熔融擠出涂層、基材上的聚合物溶液涂層以及層壓材料。本文公開的芳族共聚醚酯基本上可用于任何已知的成型制品的制備方法。
在某些實施方案中,本發(fā)明提供了包含芳族共聚醚酯的薄膜,制備所述薄膜的方法及其衍生的制品。聚合物薄膜具有多種用途,例如在包裝中,尤其是食品包裝、粘合劑膠帶、絕緣體、電容、照相顯影、x-射線顯影,以及例如用作層壓材料。對于某些用途,薄膜的耐熱性很重要。因此,要求更高的熔點、玻璃化轉變溫度和結晶度以提供更好的耐熱性、更穩(wěn)定的電學性能和較快的生物降解速率。另外,對于某些應用,要求薄膜具有良好的阻隔性能,包括例如具有防潮性、對氧的阻滲性和/或對一氧化碳的阻滲性。對于某些應用,還可要求薄膜提供抗油性、拉伸強度和/或較高的斷裂伸長。
可使用包含芳族共聚醚酯的薄膜的應用實例包括食品包裝、標簽、電介質絕緣和防潮層。對于某些應用,優(yōu)選對共聚醚酯的單體組成進行選擇以得到適于形成薄膜的部分結晶聚合物,其中所述結晶度提供強度和彈性。剛制備的共聚醚酯在結構上一般為半晶體。如在制備薄膜中所發(fā)生那樣,結晶度隨著再加熱和/或拉伸聚合物而提高。
可通過本領域技術人員所知的任意方法由聚合物制備包含共聚醚酯的薄膜。例如,可通過US4,372,311公開的浸涂、US4,427,614公開的壓塑、US4,880,592公開的熔融擠出、US5,525,281公開的熔體噴射或其他已知方法形成薄膜。薄膜和片材間的差別是厚度,但就什么情況下薄膜變?yōu)槠牟]有現成工業(yè)標準。本發(fā)明薄膜的厚度為0.25mm(10密耳)或更薄,優(yōu)選為約0.025mm-0.15mm(1密耳-6密耳)。然而,可形成厚達約0.50mm(20密耳)厚度的較厚薄膜。
優(yōu)選通過溶液流延或擠出形成包含共聚醚酯的薄膜。特別優(yōu)選擠出形成“無端”產品,例如連續(xù)長度的薄膜和片材。在擠出中,將聚合物材料(不管是熔融聚合物還是塑料粒料或顆粒)流化和均質化。如上所述,如果需要可加入添加劑,例如熱或UV穩(wěn)定劑、增塑劑、填料和/或可共混的聚合物材料。然后迫使包含任意添加劑的聚合物材料通過適合形狀的模頭以得到所需的橫截面形狀的薄膜。通過活塞或柱塞(柱塞擠出),或通過在圓筒內工作的轉動螺桿(螺桿擠出)施加擠壓力,材料在圓筒內被加熱和塑化,并通過模頭以連續(xù)流的形式從該圓筒擠出??墒褂脝温輻U、雙螺桿和多螺桿擠出機。使用各種模頭以制備不同產品,例如吹塑薄膜(通過用于吹脹擠出的噴頭形成)、片材和帶材(縫隙模頭)以及中空和實心型材(環(huán)狀模頭)??芍苽涓鞣N寬度和厚度的薄膜。擠出后,將聚合物薄膜卷繞在輥上、冷卻并通過能防止薄膜隨后變形的合適設備取下。
在已知的方法中,可通過向驟冷輥上擠出聚合物薄層,然后通過張緊輥進一步將其拉伸至所需尺寸來制備薄膜。在擠出流延過程中,將熔融聚合物通過縫隙模頭(T形或“衣架”模頭)從擠出機傳送。模頭可寬達10英尺,并一般在最后的成型段上有厚壁段以將由內壓造成的模唇變形減至最小。??诳稍谳^寬范圍變動,但一般為0.015英寸-0.030英寸。剛形成的流延薄膜可被牽伸并明顯變薄,取決于卷繞薄膜的輥速。然后在低于晶體熔點或玻璃化轉變溫度的溫度冷卻使薄膜硬化,所述冷卻可通過將薄膜通過水浴或內置水冷的兩個或多于兩個鍍鉻驟冷輥實現。然后將流延薄膜傳送通過夾輥和修整邊緣的縱切機,接著將其卷繞起來。在鑄膜過程中,尤其是在高拉伸條件和卷繞速度下,可變動條件以使在縱向(薄膜通過設備的移動方向)的取向相對較高而橫向取向較低?;蛘?,改變條件以使取向最小化,從而得到在縱向和橫向物理性質基本相同的薄膜。優(yōu)選成品薄膜為0.25mm厚或更薄。
通常較流延薄膜更強、更韌、并且制備更迅速的吹塑膜通過擠出膜管制備。在制備吹塑薄膜中,熔融聚合物的熔體流一般從擠出機向上折轉并通過環(huán)形模頭。熔體繞模芯流動并以膜管形式通過環(huán)狀模頭的開口出來。當所述膜管離開模頭時,通過模頭芯軸用空氣引入內壓,所述內壓使膜管吹脹至模頭直徑的約1.5-約2.5倍并同時拉伸薄膜,使其厚度變小。包含在膜管中的空氣不能逸出為膜泡一端為模頭密封另一端為夾輥(或夾送輥)密封。理想的是空氣壓力保持均一以確保薄膜膜泡厚度的均一。可通過將空氣引到薄膜上對所述管狀薄膜進行內冷和/或外冷。吹塑薄膜法中的更快的驟冷可通過將膨脹薄膜通過位于膜管內的冷卻模芯實現。例如,Bunga等在加拿大專利893,216中公開了一種使用冷卻模芯的該類方法。如果用于制備吹塑薄膜的聚合物為半晶體,當膜管冷卻至低于聚合物軟化點的溫度時其會變渾濁。拉伸擠出物不是必須的,但優(yōu)選拉伸比為2-40。所述拉伸比為模頭間隙與冷卻薄膜厚度和吹脹比的乘積之比??赏ㄟ^夾送輥的張力引起拉伸。吹脹比為冷卻膜泡直徑與環(huán)狀模頭直徑的比率。吹脹比可高達4-5,但更普遍為2.5。拉伸引起膜內分子縱向取向(即擠出物的流動方向),而吹脹比引起膜內分子沿橫向或環(huán)向取向。驟冷后的膜管通過導向裝置向上移動進入將其壓平的夾送輥組。然后沿一側切開所得管套,從而制得比可通過流延薄膜法方便制備的薄膜更寬的薄膜??蛇M一步對切膜進行在線折邊和表面處理?;蛘撸衫酶鼜碗s的方法制備吹塑薄膜,例如雙膜泡法、帶狀膜泡法(tape bubble process)或夾氣膜泡法(trapped bubble process)。所述雙膜泡法是這么一種方法首先驟冷聚合物膜管,然后再加熱到高于聚酯的玻璃化轉變溫度(Tg)但低于晶體熔化溫度(Tm)(如果聚酯是晶體)的溫度下被吹脹而取向。例如,Pahkle在US3,456,044中公開了雙膜泡法。
制備吹塑薄膜的優(yōu)選和最優(yōu)條件由許多因素決定,例如聚合物的化學組成、添加劑(例如所使用的增塑劑)的量和性質以及聚合物的熱性質。然而,吹塑薄膜法具有一定的優(yōu)勢,例如通過改變膜泡中空氣的體積和螺桿的速度能相對比較容易地改變薄膜的寬度和口徑、消除末端效應以及能使由此制備的薄膜雙軸取向。一般而言,吹塑薄膜法所得薄膜的厚度通常為約0.004-0.008英寸,并且該切開后的平面薄膜的寬度可達24英尺或者更大。
為制造大量薄膜,可使用片材壓延機,該機器包含許多可加熱的并排的圓柱輥,這些輥反方向轉動,展開聚合物并將其拉伸至所需厚度。將粗制薄膜送入壓延機的間隙中,并由最終輥壓平該薄膜。如果要求薄膜具有壓花表面,可在最終輥浮雕圖案?;蛘?,可將薄膜再加熱,然后通過壓花機。壓延機之后是一個或多個冷卻滾筒。將所述成品薄膜卷繞在卷筒上。
擠出薄膜也可用作其他產品的原料。例如,可將所述薄膜剪切成小片以用作其他加工方法(如注塑)的進料。在另一個實施例中,可如下所述將所述薄膜層壓至基材上。在另一個實施例中,所述薄膜可利用已知方法金屬化。在吹塑薄膜操作中制備的膜管可通過例如熱封法制成塑料袋。
擠出法可與各種后擠出操作結合以擴大通用性。這類后擠出操作包括將圓形改變?yōu)闄E圓形、將薄膜吹脹至不同尺寸、機械加工、沖壓以及雙軸拉伸。
也可通過溶液流延制備薄膜,相對于熔融擠出制備的薄膜,該方法制得的薄膜更均勻一致。溶液流延包括將聚合物顆粒、粉末等與任意所需的配料(formulant)(例如增塑劑或著色劑)溶解在合適的溶劑中。將所得溶液過濾去除污物或大顆粒后,從縫隙模頭流延至移動的帶上(優(yōu)選不銹鋼帶),干燥并在其上冷卻薄膜。擠出物的厚度一般是成品薄膜的5-10倍。然后可按與擠出薄膜類似的方法制成所述薄膜。合適的加工參數可由本領域技術人員基于聚合物的組成和所使用的制備薄膜的方法確定。溶液流延薄膜可采用上文擠出流延薄膜的相同加工過程。
多層膜,例如雙層、三層和多層膜結構,可由共聚醚酯制備。多層膜的一個優(yōu)勢在于其可使所述薄膜具有特殊性質以適于要求苛刻的用途,為滿足這類需求,在外層使用成本更高的組分。多層膜可通過共擠出、吹塑薄膜、浸涂、溶液涂布、刮涂、攪涂、氣刀涂覆、印刷、Dahlgren、凹板印刷、粉末涂覆、噴涂或其他已知方法形成。多層膜一般通過擠出流延法制備。在一個示例性的方法中,樹脂材料均勻受熱熔融,將熔融材料傳送至將熔融材料組合的共擠出接頭以形成多層共擠出結構。將多層結構傳送通過朝預定間隙開口的擠出模頭,所述間隙一般為約0.05英寸(0.13cm)-0.012英寸(0.03cm)。然后通過溫度一般保持在約15℃-55℃(60-130)的主驟冷輥或壓延輥拉伸所述材料至所需規(guī)格的厚度。拉伸比一般為約5∶1-約40∶1。所述膜層可用作隔離層、粘合層、防粘連層或用于其他目的。另外如US4,842,741和US6,309,736所公開,在某些示例性的實施方案中,可填充內層,而不填充外層。制備方法是已知的并在例如US3,748,962、US4,522,203、US4,734,324、US5,261,899和US6,309,736中得到了公開。El-Afandi等在US5,849,374、US5,849,401和US6,312,823公開了可堆肥的具有核心聚丙交酯層和由例如脂族聚酯組成的粘連降低內層和外層的多層膜。
多層膜中的一層或多層可包含芳族共聚醚酯和/或其他可生物降解的或不可生物降解的、天然的、天然改性的和/或合成的聚合物材料。
適于用作附加層的可生物降解材料、不可生物降解材料和天然聚合物材料的實例包括那些上文公開的用于與芳族共聚醚酯制備共合物的材料?;旧先魏我阎木酆衔锊牧峡膳c芳族共聚醚酯一起用于制備多層膜。
不管薄膜如何形成,可在其形成后通過縱向和橫向拉伸在薄膜中誘導雙軸取向。在薄膜的形成過程中,通過輥平和卷繞薄膜使一些纖維取向而引起縱向拉伸,這樣的操作使薄膜在卷繞方向拉伸。雖然縱向取向使薄膜在縱向的強度增大,但有可能在垂直于縱向的方向容易撕裂,因為所有纖維均在一個方向取向。如果需要,可在稱為拉伸(tensilizing)的過程中在縱向對雙軸取向薄膜進行再次拉伸。
例如與非取向薄膜比較,薄膜的雙軸拉伸使其具有優(yōu)異的拉伸強度、撓性、韌性和可收縮性。理想的是沿兩個彼此成直角的軸拉伸薄膜。這會增加拉伸方向的拉伸強度和彈性模量。最理想的是各個方向的拉伸量基本相同,從而使得在任意方向上對所述薄膜進行測試時薄膜內的性質或特性相同。然而,某些應用需要薄膜纖維不均勻取向或單軸取向,例如那些需要一定程度收縮或要求一個方向的強度比另一方向大的應用,例如標簽、膠帶和磁帶。
雖然可使用任何已知的雙軸取向方法,但優(yōu)選拉幅,其中加熱所述材料的同時對其進行橫向拉伸,同時或隨后進行縱向拉伸??稍谑惺鄣脑O備上進行拉伸。例如,從西德的Bruckner Maschenenbau購入的合適設備。一種類型的設備以這樣的方式進行拉伸操作,夾持待拉伸片材的邊緣,并在適合的溫度將所述片材的邊緣以控制速率分開。在一個示例性的方法中,將薄膜送入控溫箱中,加熱至高于其玻璃化轉變溫度的溫度,利用拉幅鈞夾住任一邊,其中對所述拉幅鉤同時施加拉伸張力(縱向拉伸)和寬展張力(橫向拉伸)。一般可使用3∶1-4∶1的拉伸比?;蛘撸槟承┥虡I(yè)應用所優(yōu)選,雙軸拉伸過程可以高生產率在多級輥拉伸設備(例如購自Bruckner的設備)中連續(xù)進行,其中在轉速不同并漸增的加熱輥之間進行一系列步驟來實現擠出膜坯的拉伸。當使用拉伸溫度和拉伸速率的適合組合時,優(yōu)選單軸拉伸的拉伸比為約4-約20,更優(yōu)選為約4-約10。拉伸比定義為拉伸薄膜與未拉伸薄膜的尺寸(例如長度或寬度)比。
可使用上文雙軸拉伸方法通過僅在一個方向拉伸所述薄膜獲得單軸取向,或者引導所述薄膜通過縱取向機(“MDO”),例如購自Marshall and Williams Company of Providence,Rhode Island等供應商。MDO設備具有許多拉伸輥,漸次地在薄膜的縱向拉伸所述薄膜并使之變薄。
優(yōu)選拉伸過程在比聚合物玻璃化轉變溫度高至少10℃但優(yōu)選低于聚合物薄膜Vicat軟化溫度的溫度進行,更優(yōu)選比Vicat軟化點低至少10℃,同時最優(yōu)溫度在一定程度上取決于拉伸速率。
可在吹塑薄膜操作中通過調整吹脹比(BUR)增加取向,吹脹比為薄膜管路直徑與模頭直徑的比值。例如,對于袋或包裝紙的制備,一般優(yōu)選BUR為1-5。然而,部分取決于縱向和橫向所需性質的平衡,優(yōu)選的BUR可變化。對于性質均衡的薄膜,合適的BUR一般為約3∶1。如果期望得到“撕裂”薄膜(即可在一個方向易撕裂的薄膜),那么一般優(yōu)選BUR為1∶1-約1.5∶1。
可在驟冷前通過將薄膜在拉伸位置保持并加熱數秒控制收縮率。這一般稱為“熱定形”。熱使取向薄膜穩(wěn)定,然后只有在高于熱穩(wěn)定溫度的溫度才可使其收縮。另外,還可對所述薄膜進行輥壓、壓延、涂覆、壓花、印刷和/或本領域技術人員已知的任何其他完成工序操作。
對于任意給定的聚合物組成和所需的應用,可由熟練技術人員確定任意方法制備薄膜所需的合適加工條件和參數。
薄膜具有的性質取決于多種因素,包括聚合物組成、形成聚合物的方法、形成薄膜的方法以及是否對薄膜進行拉伸或雙軸取向處理。這些因素影響薄膜的許多性質,例如收縮率、拉伸強度、斷裂伸長、沖擊強度、介電強度和介電常數、拉伸模量、耐化學品性、熔點以及熱撓曲溫度。如上所述,可通過以下方法對薄膜性質進行進一步調整向共聚醚酯加入某些添加劑和填料,和/或將共聚醚酯與一種或多種其他聚合物材料共混。
如Moss在US4,698,372、Haffner等在US6,045,900和McCormack在WO 95/16562所公開,如果需要,可將薄膜,尤其是填充薄膜制成微孔狀,例如如US4,626,252、US5,073,316和US6,359,050所公開。如本領域技術人員所知,拉伸填充薄膜可產生微孔。微孔性使得薄膜可用作液體和顆粒物質的隔離層,而允許空氣和水蒸氣通過。
為了增強適印性(吸墨性)、粘合性或其他所需的表面特性,本發(fā)明的薄膜可利用已知的傳統(tǒng)后成型工藝處理,例如電暈放電、化學處理和火焰處理。
包含芳族共聚醚酯的薄膜可用于各種應用。例如,所述薄膜可用作個人衛(wèi)生用品的組成部分,例如一次性尿布、失禁短褲、女性護墊、衛(wèi)生巾、棉條、棉條涂藥器、嘔吐袋、嬰兒褲和個人吸收性產品。由芳族共聚醚酯制備的薄膜具有防水性(以防止?jié)B漏)和韌性,同時優(yōu)選其與身體相適應并在使用過程中隨著身體的動作而拉伸。使用后,當適當丟棄時,臟物件將生物堆肥。
作為其他實例,所述薄膜可用作農用保護膜,例如覆蓋薄膜、種子蓋膜、包含種子的農用墊(“種子膠帶”)、垃圾和草場垃圾袋。所述薄膜的其他用途包括軟化片材、裝衣服的塑料袋、工業(yè)用包裝袋、垃圾袋、垃圾箱襯里、堆肥袋、標簽、掛簽、枕套、床襯套、便盆襯里、繃帶、盒子、手帕、拉線袋、抹布、防護服、手術衣、手術臺床單、外科海綿布、臨時性圍墻、臨時性擋板、玩具和抹布。
優(yōu)選包含芳族共聚醚酯的薄膜用于食品包裝,尤其是快餐包裝。例如如US3,835,618、US3,950,919、US Re30,009,和US5,011,735所公開,食品包裝用途的具體實例包括快餐包裝紙、拉伸卷纏膜、密封條、食品袋、小吃袋、雜貨袋、杯子、托盤、紙盒、盒子、瓶子、板條箱、食品包裝膜、泡罩包裝紙和食品(例如肉類)的貼體包裝。
所述薄膜的特別優(yōu)選的包裝用途為包裝紙。包裝紙用于包裝肉類和其他易壞食品,尤其是快餐,例如三明治、漢堡和甜點。理想的是,所述薄膜具有平衡的物理性質,包括紙樣的剛性和足夠的韌性以防止用于包裝(例如三明治)時撕裂;死褶性,以便包裝紙一旦折疊、繞裹或以其他操作方式形成所需形狀,所述包裝紙保持其形狀而不會自發(fā)伸展或打開;耐油性(如果需要);以及平衡的防潮性以防止?jié)駳饫淠M入包裝在其中的食品。所述包裝紙可具有光滑表面或通過壓花、卷邊或絎縫形成的有紋理表面。所述包裝紙可包含填料,例如無機顆粒、有機顆粒(例如淀粉)和填料的組合。
可將所述薄膜進一步加工制成其他所需制品,例如容器。如US3,303,628、US3,674,626和US5,011,735所公開,所述薄膜可熱成型。如下所述,所述薄膜可層壓在基材上。
本發(fā)明另一個優(yōu)選的方面涉及基材上的芳族共聚醚酯涂層和其制備方法以及由其制成的制品。可通過以下方法涂覆基材利用芳族共聚醚酯的聚合物溶液、分散體、膠乳和乳液通過輥壓、平鋪、噴霧、刷涂或傾倒法涂覆,然后干燥;將共聚醚酯與其他材料共擠出;粉末涂覆至預制基材或用共聚醚酯熔融/擠出涂覆預制基材??赏扛不牡膯蚊婊螂p面。涂有聚合物的基材具有多種用途,例如包裝(尤其是食品包裝)和一次性杯子、盤子、碗和餐具。在某些用途中,涂層的耐熱性很重要,要求涂層具有更高的熔點、玻璃化轉變溫度和結晶度以提供更好的耐熱性和較快的生物降解速率。另外,要求所述涂層具有良好的對濕氣、油脂、氧氣和/或二氧化碳的阻隔性能,并具有良好的拉伸強度和較高的斷裂伸長。
涂層可由共聚醚酯通過本領域已知的任意方法制備。例如,薄涂層可通過以下方法形成US4,372,311和US4,503,098所公開的浸涂;如US5,294,483、US5,475,080、US5,611,859、US5,795,320、US6,183,814和US6,197,380所公開的擠出至基材上;刮涂、攪涂、氣刀涂覆、印刷、Dahlgren、凹板印刷、粉末涂覆、噴涂或其他已知方法。所述涂層可為任意厚度。優(yōu)選聚合物涂層的厚度小于或等于0.25mm(10密耳),更優(yōu)選為約0.025mm-0.15mm(1密耳-6密耳)。然而,可形成厚度高達約0.50mm(20密耳)或更大的較厚涂層。
可通過在基材上溶液流延制備涂層,相對于熔融擠出制備的涂層,該方法制得的涂層更均勻一致。溶液流延包括將聚合物顆粒、粉末等與任意所需的配料(formulant)(例如增塑劑、填料、可共混的聚合物材料或著色劑)溶解在合適的溶劑中。將所得溶液過濾去除污物或大顆粒后,從縫隙模頭流延至移動的預制基材上,干燥并在其上冷卻薄膜。擠出物的厚度是成型涂層的5-10倍。可使用就擠出涂覆所述的方法完成涂覆。可使用該方法將聚合物分散體和乳液涂覆至基材上。可利用連續(xù)操作的刷涂機將涂料涂覆在織物、無紡織物、箔、紙、紙板或其他片材上。涂布刀,例如刮刀,將涂料(在水中或有機介質中的溶液、乳液或分散體形式)均勻地平鋪在隨輥移動的載體上。然后干燥涂層。或者,可將所述聚合物溶液、乳液或分散體噴涂、刷涂、輥涂或澆涂在基材上。例如,Potts在US4,372,311和US4,503,098中公開了用水不溶材料的溶液涂覆水溶性基材。US3,378,424公開了用水性聚合物乳液涂覆纖維基材的方法。
在粉末涂覆法中,共聚醚酯以精細的粉末形式涂覆在基材上。優(yōu)選將待涂覆基材加熱至高于聚合物熔化溫度,然后將所述基材浸入聚合物粉末床,其中經多孔板流經的空氣使所述聚合物粉末流化。一般不對流化床進行加熱。粘附于熱基材表面的聚合物層熔融得到涂層。涂層厚度可為約0.005英寸-約0.080英寸(0.13-2.00mm)。其他粉末涂覆法包括噴涂(其中涂覆后才對基材進行加熱)和靜電涂覆。例如,US4,117,971、US4,168,676、US4,180,844、US4,211,339和US4,283,189公開了可用熱塑性聚合物粉末靜電噴涂紙板容器。然后加熱所述容器,使聚合物粉末熔融形成層壓聚合物涂層。
形狀復雜的金屬制品也可通過旋轉燒結法覆以聚合物薄膜。將加熱至高于聚合物熔點溫度的制品引入聚合物粉末流化床,其中聚合物顆粒在上升氣流的作用下保持懸浮狀態(tài),由此通過燒結在金屬表面沉積涂層。共聚醚酯涂料也可通過噴霧熔融霧化的共聚醚酯涂覆在基材(例如紙板)上。例如US5,078,313、US5,281,446和US5,456,754就蠟質涂料公開了該方法。
如上文就形成薄膜所述,優(yōu)選通過熔融或擠出涂覆法形成共聚醚酯涂層。例如US3,924,013、US4,147,836、US4,391,833、US4,595,611、US4,957,578和US5,942,295公開了將聚酯涂層擠出至紙板上。Kane在US3,924,013中公開了由預先層壓聚酯的紙板經機械加工制備可烘烤的托盤。Chaffey等在US4,836,400中公開了由兩面涂覆了聚合物的紙料制備杯子。Beavers等在US5,294,483中公開了將某些聚酯擠出涂覆至紙基材上。作為擠出涂覆的其他實例,可直接用從斜角機頭擠出的聚合物薄膜將電線和電纜包裹起來。
使用上文形成薄膜的方法,壓延法也可用于在基材上制備聚合物層壓層。
使用上文形成多層膜的方法,也可制備涂覆在基材上的多層聚合物層,例如雙層、三層和多層膜結構。多層涂層中的一層或多層可包含芳族共聚醚酯和/或其他可生物降解的或不可生物降解的、天然的、天然改性的和/或合成的聚合物材料。
適于用作附加層的可生物降解材料、不可生物降解材料和天然聚合物材料的實例包括那些上文公開的用于與芳族共聚醚酯制備共合物的材料?;旧先魏我阎木酆衔锊牧峡膳c芳族共聚醚酯一起用于制備多層涂層。
有機泡沫,例如來自膨脹淀粉和谷物,可用作基材。例如US3,137,592、US4,673,438、US4,863,655、US5,035,930、US5,043,196、US5,095,054、US5,300,333、US5,413,855、US5,512,090和US6,106,753公開了這類材料。合適的泡沫材料的具體實例包括EcoFoam和EnviroFil泡沫,前者為National Starch Company ofBridgewater,NJ的產品,為羥丙基化的淀粉產品,后者為EnPacCompany,DuPont-Con Agra Company的產品。
特別優(yōu)選的有機-無機泡沫為蜂窩狀,例如被碳酸鈣、粘土、水泥或石灰石等無機物充分填充,并含有淀粉基粘合劑(例如土豆淀粉、玉米淀粉、蠟質玉米淀粉、大米淀粉、小麥淀粉或木薯淀粉)和少量纖維的泡沫,如Andersen等在US6,030,673所公開。所述泡沫可通過以下方法制備將石灰石、土豆淀粉、纖維和水等組分混合在一起形成糊狀物。在兩個加熱的模子間按壓所述糊狀物形成基材。糊狀物中包含的水變?yōu)檎羝?,提高了模內的壓力,進而形成泡沫產品。利用該類方法制備的產品可從EarthShell Packaging Company購得,例如有9-英寸的盤、12-盎司的碗和有鉸接蓋的三明治和沙拉容器(“蛤殼”)。
有機、無機和有機-無機泡沫基材的其他公開包括例如US5,095,054、US5,108,677、US5,234,977、US5,258,430、US5,262,458、US5,292,782、US5,376,320、US5,382,611、US5,405,564、US5,412,005、US5,462,980、US5,462,982、US5,512,378、US5,514,430、US5,549,859、US5,569,514、US5,569,692、US5,576,049、US5,580,409、US5,580,624、US5,582,670、US5,614,307、US5,618,341、US5,626,954、US5,631,053、US5,658,603、US5,658,624、US5,660,900、US5,660,903、US5,660,904、US5,665,442、US5,679,145、US5,683,772、US5,705,238、US5,705,239、US5,709,827、US5,709,913、US5,753,308、US5,766,525、US5,770,137、US5,776,388、US5,783,126、US5,800,647、US5,810,961、US5,830,305、US5,830,548、US5,843,544、US5,849,155、US5,868,824、US5,879,722、US5,897,944、US5,910,350、US5,928,741、US5,976,235、US6,083,586、US6,090,195、US6,146,573、US6,168,857、US6,180,037、US6,200,404、US6,214,907、US6,231,970、US6,242,102、US6,347,934、US6,348,524,和US6,379,446?;旧峡墒褂萌魏我阎呐菽牟牧稀?br> 為改善涂覆工藝,所述基材可利用已知的傳統(tǒng)后成型工藝處理,例如電暈放電和化學處理(例如底層涂料、火焰處理和粘合劑)。所述基材層可用例如聚乙烯亞胺(Adcote313)的水溶液或苯乙烯-丙烯酸膠乳涂底層,或者如US4,957,578和US5,868,309所公開,對其進行火焰處理。
可利用傳統(tǒng)涂覆法或擠出法用粘合劑涂覆基材。
用于與共聚醚酯涂覆基材的粘合劑的具體實例包括膠、明膠、酪蛋白、淀粉、纖維素酯、脂族聚酯、聚(鏈烷酸酯)、脂族-芳族聚酯、磺化脂族-芳族聚酯、聚酰胺酯、松香/聚己內酯三嵌段共聚物、松香/聚(己二酸乙二醇酯)三嵌段共聚物、松香/聚(丁二酸乙二醇酯)三嵌段共聚物、聚(醋酸乙烯酯)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-(1-丁烯)共聚物、乙烯-(1-戊烯)共聚物、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂、RhoplexN-1031(丙烯酸膠乳,來自Rohm&Haas Company)、聚氨酯、含AS316(粘合催化劑,來自Adhesion Systems,Inc.)的AS390(水性聚氨酯粘合劑基粘合體系,來自Adhesion Systems,Inc.)、Airflex421(加了交聯劑的水基醋酸乙烯酯粘合劑)、磺化的聚酯聚氨酯分散體(例如Bayer Corporation出售的DispercollU-54、DispercollU-53和DispercollKA-8756)、未磺化的聚氨酯分散體(例如ReicholdCompany制造的Aquathane97949和Aquathane97959;Air ProductsCompany制造的Flexthane620和Flexthane630;BASF Corporation制造的LuphenD DS3418和LuphenD200A;Zeneca ResinsCompany制造的Neorez9617和Neorez9437;Merquinsa Company制造的QuilasticDEP170和Quilastic172;B.F.Goodrich Company制造的Sancure1601和Sancure815)、尿烷-苯乙烯聚合物分散體(例如Air Products&Chemicals Company的Flexthane790和Flexthane791)、非離子型聚酯聚氨酯分散體(例如Zeneca Resins Company的Neorez9249)、丙烯酸類分散體(例如Jager Company的JagotexKEA-5050和JagotexKEA5040;B.F.Goodrich Company制造的Hycar26084、Hycar26091、Hycar26315、Hycar26447、Hycar26450和Hycar26373;Rohm & Haas Company制造的RhoplexAC-264、RhoplexHA-16、RhoplexB-60A、RhoplexAC-234、RhoplexE-358和RhoplexN-619)、硅烷化的陰離子型丙烯酸酯-苯乙烯聚合物分散體(例如BASF Corporation制造的AcronalS-710和Scott Bader Inc.制造的Texigel13-057)、陰離子型丙烯酸酯-苯乙烯分散體(例如BASF Corporation制造的Acronal296D、AcronalNX4786、AcronalS-305D、AcronalS-400、AcronalS-610、AcronalS-702、AcronalS-714、AcronalS-728和AcronalS-760、B.F.Goodrich Company制造的CarbosetCR-760、Rohm & Haas Company制造的RhoplexP-376、RhoplexP-308和RhoplexNW-1715K、Reichold Chemicals Company制造的Synthemul40402和Synthemul40403、Scott Bader Inc.制造的Texigel13-57、Texigel13-034和Texigel13-031以及Air Products & Chemicals Company制造的Vancryl954、Vancryl937和Vancryl989)、陰離子型丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈分散體(例如BASF Corporation制造的AcronalS886S、AcronalS504和AcronalDS2285X)、丙烯酸酯-丙烯腈分散體(例如BASF Corporation制造的Acronal35D、Acronal81D、AcronalB37D、AcronalDS3390和AcronalV275)、氯乙烯-乙烯乳液(例如Air Products and Chemicals Inc.制造的Vancryl600、Vancryl605、Vancryl610和Vancryl635)、乙烯基吡咯烷酮-苯乙烯共聚物乳液(例如ISP Chemicals制造的Polectron430)、羧化和未羧化的醋酸乙烯酯-乙烯分散體(例如Air Products and Chemicals Inc.制造的Airflex420、Airflex421、Airflex426、Airflex7200和AirflexA-7216以及ICI制造的Dur-o-setE150和Dur-o-setE-230)、醋酸乙烯酯均聚物分散體(例如ICI制造的Resyn68-5799和Resyn25-2828)、聚氯乙烯乳液(例如B.F.Goodrich Company制造的Vycar460x24、Vycar460x6和Vycar460x58)、聚偏二氟乙烯分散體(例如EIf Atochem制造的Kynar32)、乙烯-丙烯酸分散體(例如Morton Intemational制造的Adcote50T4990和Adcote50T4983)、聚酰胺分散體(例如Union Camp Corporation制造的Micromid121RC、Micromid141L、Micromid142LTL、Micromid143LTL、Micromid144LTL、Micromid321RC和Micromid632HPL)、陰離子型羧化或未羧化的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯乳液和丙烯腈乳液(例如B.F.Goodrich制造的Hycar1552、Hycar1562x107、Hycar1562x117和Hycar1572x64)、衍生自苯乙烯的樹脂分散體(例如Hercules制造的Taco1yn5001和PiccotexLC-55WK)、衍生自脂族和/或芳族烴的樹脂分散體(例如Exxon制造的Escorez9191、Escorez9241和Escorez9271)、苯乙烯-馬來酐(例如AtoChem制造的SMA1440H和SMA1000)及其混合物?;旧峡墒褂帽绢I域已知的任意粘合劑。
在某些優(yōu)選的實施方案中,所述基材涂有包含膠、明膠、酪蛋白或淀粉等的可生物降解粘合劑層??衫萌廴诜ā⑷芤?、乳液、分散體或涂布法涂覆粘合劑層。
例如US4,343,858公開了粘合劑在涂覆基材中的用途,該專利公開了將聚酯頂層膜和丙烯酸、甲基丙烯酸或乙基丙烯酸的酯的中間層共擠出在紙板上形成涂覆的紙板。US4,455,184公開了共擠出聚酯層和聚合物粘合劑層至紙板基材的方法。Fujita等在US4,543,280中公開了粘合劑在向烤箱中使用的紙板上擠出涂覆聚酯中的用途。Huffman等在US4,957,578中公開了將聚酯層擠出至涂有聚乙烯的紙板的頂層??蓪垡蚁舆M行電暈放電或火焰處理以增強其粘合性。他們還公開了通過共擠出直接形成所述結構,在紙板上共擠出聚乙烯層,在聚乙烯上共擠出聚酯層,并在聚乙烯層和聚酯層之間共擠出Bynel粘合劑的粘結層。
依據聚合物組成和所期望的應用,本領域普通技術人員可基于聚合物組成和所使用的形成薄膜的方法確定合適的工藝參數。
涂層的性質取決于多種因素,包括聚合物組成、形成聚合物的方法、形成涂層的方法和在制備過程中是否對所述涂層進行取向。因此受到影響的性質包括收縮率、拉伸強度、斷裂伸長、沖擊強度、介電強度和介電常數、拉伸模量、耐化學品性、熔點以及熱撓曲溫度。如上所述,也可通過向共聚醚酯添加某種添加劑和填料調整所述涂層的性質,例如著色劑、染料、UV和熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、增塑劑、潤滑劑、防粘連劑、滑爽劑。如上所述,或者可將芳族共聚醚酯與一種或多種其他聚合物材料共混以提高其某種性能。
所述基材可在涂覆前形成某種制品,也可在涂覆后形成某種制品。例如,可通過將其壓制成型、真空成型或將平整的涂覆紙板折疊并粘合形成所需形狀來制備容器。如US4,900,594所公開,加熱和施加壓力可使涂膜的平整紙板材料形成托盤,或者如US5,294,483所公開,使涂膜的平整紙板材料真空成型為盛裝食品和飲料的容器。適于涂覆的制品包括例如餐具、花瓶、郵箱、燈具、煙灰缸、棋盤、食品容器、快餐容器、紙盒、盒子、牛奶紙盒、盛果汁容器、飲料容器的貨架、冰淇淋紙盒、杯子、一次性水杯、兩件套的杯子、一件套折疊杯、錐形杯、咖啡杯、蓋罩、蓋子、吸管、杯蓋、法式炸薯條容器、送餐盒、包裝材料、承載盒、糖果盒、化妝品盒、盤子、碗、販賣盤、餅盤、托盤、烤盤、早點盤、可在微波爐中使用的正餐盤、“TV”正餐盤、蛋品包裝紙盒、肉類包裝大淺盤、可與杯子或食品容器等容器一起使用的一次性單用襯里、基本為球形的物品、瓶子、廣口瓶、板條箱、碟子、醫(yī)用小瓶、內層包裝,例如隔板、襯里、錨形墊、角撐、拐角處的保護裝置、清潔墊、鉸接片材、托盤、漏斗、墊料和其他用于包裝、存儲、運輸、分配、服務或在容器內分配物體的物品。
防水聚合物涂覆的紙和紙板一般用作食品包裝材料和一次性容器。已開發(fā)出涂覆用聚合物和包含所述聚合物的多層涂層結構,為保存裝在其中的產品提供隔氧氣、隔水汽和隔氣味的作用。
包含芳族共聚醚酯的涂層可用于各種領域。例如,如上文就薄膜的用途所公開,所述涂層可用作個人衛(wèi)生用品的組成部分,和用于農業(yè)應用。
特別優(yōu)選包含芳族共聚醚酯的涂層用于食品包裝,尤其是快餐包裝。食品包裝用途的具體實例包括快餐包裝紙、拉伸卷纏膜、密封條、食品袋、小吃袋、雜貨袋、杯子、托盤、紙盒、盒子、瓶子、板條箱、食品包裝膜、泡罩包裝紙、貼體包裝膜以及有鉸接蓋的三明治和沙拉容器(“蛤殼”)。
本發(fā)明涂層特別優(yōu)選的用途包括包裝紙,例如聚合物涂覆的紙。如上文就包含共聚醚酯的薄膜的用途所公開,包裝紙用于包裝肉類和其他易壞食品,尤其是快餐。理想的是所述涂層具有如上所述的平衡的物理性質,包括紙樣剛性、合意的死褶性能、良好的耐油性(如果需要)以及防潮性,同時如上文就薄膜所述,所述涂層還可具有光滑表面或帶紋理表面。
在某些優(yōu)選的實施方案中,涉及包含羥基鏈烷酸殘基的芳族共聚醚酯在基材上的層壓層及其制備方法和由其制成的制品。如上所述制備的包含含有羥基鏈烷酸殘基的芳族共聚醚酯的薄膜可使用已知方法層壓至各種基材上,例如熱成型、真空熱成型、真空層壓、加壓層壓、機械層壓、貼體包裝和粘合層壓。層壓層與涂層的區(qū)別在于將預制薄膜附在基材上??墒够男纬伤栊螤睿绫P子、杯子、碗和托盤,或者可為過渡形狀,例如片材或膜,當貼上薄膜后,可將所述過渡形狀進一步成型??赏ㄟ^加熱和/或施加壓力將薄膜貼至基材上,例如利用熱粘輥。一般而言,高溫和/或高壓可增強層壓材料的粘結強度或剝離強度??扇芜x使用粘合劑,包括熱熔性粘合劑和溶劑基粘合劑。所上所述,為增強層壓效果,薄膜和/或基材可利用已知的傳統(tǒng)后成型工藝處理,例如電暈放電和化學處理(例如底層涂料和火焰處理)。例如US4,147,836公開了將紙板電暈放電以改善其與聚(對苯二甲酸乙二醇酯)薄膜等的層壓工藝,US4,900,594公開了對聚酯進行電暈處理以助于其通過粘合劑與紙料的層壓。Schirmer在US5,011,735公開了使用電暈處理以助于各種吹塑薄膜間的粘合。US5,679,201和US6,071,577公開了使用火焰處理以助于聚合物層壓材料的粘合。Sandstrom等在US5,868,309中公開了使用由特定的苯乙烯-丙烯酸類材料組成的紙板基材底層涂料以增強紙板與聚合物層壓層的粘合。
用作容器和紙盒的涂覆或層壓了聚合物的紙和紙板的制備方法為人們所熟知,并見述于US3,863,832、US3,866,816、US4,337,116、US4,456,164、US4,698,246、US4,701,360、US4,789,575、US4,806,399、US4,888,222和US5,002,833。Kane在US3,924,013中公開了由預先層壓了聚酯的紙板機械制備可烘烤的托盤。Schmidt在US4,130,234公開了將聚合物薄膜層壓至紙杯。例如,US6,045,900和US6,309,736公開了將薄膜層壓至無紡織物上。依據層壓了聚酯的基材的既定用途,可在基材的一面或兩面層壓。
可使待層壓至平整基材上的薄膜通過加熱輥和壓力輥/夾輥。更普遍地,利用源自熱成型的方法將薄膜層壓至基材上。例如,可使用真空層壓、加壓層壓、吹氣層壓或機械層壓將薄膜層壓至基材上。當加熱所述薄膜時,薄膜軟化并可拉伸至任意給定形狀的基材上。例如US2,590,221公開了將聚合物薄膜貼至預制基材的方法。
在真空層壓中,可將薄膜夾持或固定在基材上,然后加熱直至其變軟。接著抽真空,一般通過多孔基材或內置的小孔,使軟化的薄膜模塑至基材表面并層壓至所述基材上。然后冷卻該層壓材料。在冷卻的過程中,保持真空或將其解除。
對于需要深拉伸的基材形狀,例如杯子、深碗、盒子和紙盒,可使用助壓模塞。對于這類形狀的基材,軟化薄膜在接觸到所述形狀基材的基部或底部前明顯變薄,僅在所述基材形狀的底部留下薄而弱的層壓層。助壓模塞為將更多薄膜材料帶至上述形狀基材的某一區(qū)域的任意種類輔助機械設備,否則該區(qū)域的層壓層將會太薄。助壓模塞技術可適用于真空層壓法和加壓層壓法。
將薄膜層壓至基材的真空層壓法是已知的,并為例如US4,611,456和US4,862,671所公開。例如Knoell在US3,932,105中公開了將薄膜真空層壓至折疊的紙板盒的方法。Lee等在US3,957,558中公開了將熱塑性薄膜真空層壓至模塑的紙漿產品(例如盤子)上。Foster等在US4,337,116中公開了將聚(對苯二甲酸乙二醇酯)薄膜層壓至預制的模制紙漿容器上。Wommelsdorf等在US4,124,434中公開了在深度拉伸的層壓材料(例如涂膜的杯子)中使用助壓模塞技術的工藝。Faller在US4,200,481和US4,257,530中公開了通過該工藝制備帶襯托盤。
加壓層壓是另一種方法??蓪⒈景l(fā)明的薄膜夾持住并加熱直至其軟化,然后通過向與基材相對的薄膜面施加氣壓使薄膜層壓至待層壓基材的表面??商峁┡艢饪滓允箽埓娴目諝馓右?,但更普遍的是,對空氣而言所述基材是多孔的,空氣通過基材逃逸。一旦層壓后的基材冷卻和薄膜固化,就可解除氣壓。相對于真空層壓,加壓層壓的生產周期更快、部件精度更高和/或更精確地控制尺寸。將薄膜加壓層壓至預制基材是已知的,并為US3,657,044和US4,862,671所公開。Wommelsdorf在US4,092,201公開了通過使用加壓熱蒸氣用熱塑性箔片裝襯紙杯等透氣性容器。
另一種方法為機械層壓,該方法包括任何不使用真空或氣壓的層壓法。加熱薄膜,然后使用模具或壓力輥等將薄膜機械層壓至基材。
層壓共聚醚酯的合適基材包括由以下材料制備的制品紙、紙板、卡紙板、纖維板、纖維素(例如Cellophane纖維素)、淀粉、塑料、聚苯乙烯泡沫、玻璃、金屬(例如鋁或馬口鐵、金屬箔片)、聚合物泡沫、有機泡沫、無機泡沫、有機-無機泡沫和聚合物薄膜。優(yōu)選可生物降解的基材,例如紙、紙板、卡紙板、纖維素、淀粉和生物有益的基材,例如無機和無機-有機泡沫。
適于用作基材的聚合物薄膜可包含所述共聚醚酯和/或其他材料,所述材料可為可生物降解的或不可生物降解的、天然的、天然改性的和/或合成的。
適于用作基材的可生物降解材料的實例包括聚(羥基鏈烷酸酯)、聚碳酸酯、聚(己內酯)、脂族聚酯、脂族-芳族共聚酯、脂族-芳族共聚醚酯、脂族-芳族共聚酰胺酯、磺化脂族-芳族共聚酯、磺化脂族-芳族共聚醚酯、磺化脂族-芳族共聚酰胺酯及其共聚物混合物。
適于用作基材的可生物降解、不可生物降解和天然材料的具體實例包括上文所公開的用于制備包含共聚醚酯的共混物的材料。
有機泡沫,例如來自膨脹淀粉和谷物,可用作基材。合適的泡沫的具體實例為上文所公開。如上文所述,優(yōu)選的有機-無機泡沫為蜂窩狀被無機物充分填充的泡沫,同時如本發(fā)明所述,可在層壓前將所述有機-無機泡沫預制成基材。可使用任意傳統(tǒng)方法形成基材。例如,對于模制紙漿基材,可使用“精密模塑”、“帶模干燥(die-drying)”和“封閉-干燥(close-drying)”法。該方法包括用覆有篩網的開口抽吸模具將含水漿液中的纖維漿制成基本成型的輪廓形狀,接著在一對熱模頭施加的強大壓力下干燥所得濕預成型件。該方法為例如US2,183,869、US4,337,116和US4,456,164所公開。精密模制的紙漿制品紙質致密,硬而粗,并具有十分光滑、熱熨過的表面。HuhtamakiCompany已在出售通過該方法制造的商品名為“Chinet”的一次性紙盤子。
如上所述,模制紙漿基材也可通過熟知的“自由-干燥”或“開放-干燥”法制備。可使用已知方法使層壓基材成型,例如壓制成型或折疊。這類方法為例如US3,924,013、US4,026,458和US4,456,164所公開。例如,Quick等在US4,900,594公開了通過施加壓力和加熱由平整的聚酯層壓紙料制備托盤。
如上所述,可將粘合劑涂布在基材和/或薄膜與基材上以增強層壓層的粘結強度。將薄膜膠粘層壓至預制基材上是已知的,并為例如US2,434,106、US2,510,908、US2,628,180、US2,917,217、US2,975,093、US3,112,235、US3,135,648、US3,616,197、US3,697,369、US4,257,530、US4,016,327、US4,352,925、US5,037,700、US5,132,391和US5,942,295公開。例如,Schmidt在US4,130,234中公開了熱熔性粘合劑在將聚合物薄膜層壓至紙杯的過程中的用途。Dropsy在US4,722,474中公開了粘合劑在層壓有塑料的卡紙板包裝制品中的用途。Quick等在US4,900,594中公開了通過將平整的聚酯層壓紙板材料熱壓成型制備紙托盤,其中所述紙板材料含有可交聯的粘合劑體系。Martini等在US5,110,390中公開了通過使用粘合劑將共擠出雙層薄膜層壓至水溶性基材上。Gardiher在US5,679,201和US6,071,577中公開了使用粘合劑提高涂有聚酯的紙板和涂有聚乙烯的紙板間的粘結強度以制備例如盛果汁容器。可利用傳統(tǒng)涂覆技術或共擠出用粘合劑涂覆薄膜和/或基材。合適的粘合劑的具體實例為上文所公開。
如上文所公開,包含具有羥基鏈烷酸殘基的芳族共聚醚酯的層壓材料可用于各種領域,包括衛(wèi)生用品、農用和消費品。
特別優(yōu)選包含芳族共聚醚酯的層壓材料用于食品包裝,尤其是快餐包裝,其實例如上文所公開。
芳族共聚醚酯可形成片材。聚合物片材具有多種用途,例如標志、玻璃窗、熱成型制品、顯示器和顯示基底。對于許多這類用途,片材的耐熱性是重要因素。因此,要求其具有更高的熔點、玻璃化轉變溫度和結晶度以提供耐熱性和穩(wěn)定性。另外,要求片材具有耐紫外線(UV)性、耐擦傷性、良好的拉伸強度、高光學透明度和沖擊強度,尤其是在低溫時。
采用例如聚碳酸酯或PET所使用的已知方法或通過其他制備片材的任意已知方法可使芳族共聚醚酯成型。共聚醚酯可直接由聚合熔體形成片材。在另一種方法中,共聚酯可由熔體形成容易加工的形狀(例如粒料),所述粒料可進一步用于形成片材。所述片材可用于形成標志、玻璃窗(例如巴士站侯車亭、天窗或旅行車)、顯示器和汽車車燈以及例如用在熱成型制品中。
在優(yōu)選的實施方案中,為使其堅硬,所述片材足夠厚,例如約0.50mm或更厚。然而,也可形成厚度大于25mm和厚度小于0.25mm的片材。
制備片材的示例性方法包括擠出、溶液流延和注塑。依據共聚酯的粘度特性和所需的片材厚度,本領域普通技術人員可確定這些方法中使用的合適參數。在某些優(yōu)選的實施方案中,通過溶液流延和擠出形成片材。特別優(yōu)選擠出形成“無端”產品,例如連續(xù)長度的薄膜和片材。例如,PCT申請WO 96/38282和WO 97/00284描述了通過熔融擠出形成可結晶的片材。
在擠出中,將聚合物材料(不管是熔融聚合物還是塑料粒料或顆粒)流化和均質化。然后迫使該混合物通過適合形狀的模頭以制備所需的橫截面片材形狀??赏ㄟ^活塞或柱塞(柱塞擠出),或通過在圓筒內工作的轉動螺桿(螺桿擠出)施加擠壓力,材料在圓筒內被加熱和塑化,并通過模頭以連續(xù)流的形式從該圓筒擠出??墒褂帽炯夹g領域已知的單螺桿、雙螺桿和多螺桿擠出機。使用各種模頭以制備不同產品,例如片材和條帶(縫隙模頭)以及中空和實心型材(環(huán)狀模頭),由此可制備不同寬度和厚度的片材。擠出后,將聚合物片材卷繞在輥上、冷卻并通過能防止所述片材任何隨后的變形的合適設備取下。使用本領域己知的擠出機,可通過在驟冷輥中擠出聚合物薄層,然后通過張緊輥進一步將其拉伸至所需尺寸(>0.25mm)來制備片材。優(yōu)選成品片材的厚度大于0.25mm。
如上文就紙板薄膜所述,為制造大量片材,使用片材壓延機。
擠出可與各種后擠出操作結合以擴大通用性。如本領域技術人員所知,這類后成型操作包括將圓形改變?yōu)闄E圓形、將片材拉伸至不同尺寸、機械加工、沖壓以及雙軸拉伸。如上文所述,可通過溶液流延制備片材,相對于熔融擠出制得的片材,該方法制得的片材更均勻一致。然后以與擠出片材類似的方法后續(xù)加工所述片材。另外,片材和片狀制品(例如圓盤)可通過注塑或本技術領域已知的任意方法形成。
在擠出和/或后續(xù)加工過程中可將共聚醚酯與其他聚合物材料結合以形成性能(例如對水蒸氣的阻滲性)得到提高的層壓材料或多層片材。多層或層壓片材可通過本領域已知的任意方法制備,并可具有五層或多于五層的通過熱、粘合劑和/或結合層粘結在一起的獨立層。本領域普通技術人員可基于聚合物組成和用于形成片材的方法確定合適的加工參數。
如上文就薄膜所公開,不管片材如何形成,均可對其進行取向,包括雙軸取向。雙軸拉伸片材為某些需要均勻片材的用途所優(yōu)選。例如與非取向片材相比,雙軸拉伸使其具有優(yōu)異的拉伸強度、撓性、韌性和可收縮性。可通過本技術領域已知的任意方法獲得雙軸取向。然而,優(yōu)選拉幅。
可在驟冷前通過將片材在拉伸位置保持并加熱數秒控制收縮率。熱使取向片材穩(wěn)定,然后只有在高于熱穩(wěn)定溫度的溫度才可使其收縮。對于任意給定的聚合物組成和所需的應用,可由熟練技術人員確定制備片材的參數和條件。
片材的性質取決于多種因素,包括聚合物組成、形成聚合物的方法、形成片材的方法和是否對所述片材進行拉伸或雙軸取向處理。這些因素影響片材的許多性質,例如收縮率、拉伸強度、斷裂伸長、沖擊強度、介電強度和介電常數、拉伸模量、耐化學品性、熔點以及熱撓曲溫度。如上所公開,可通過向共聚醚酯加入某些添加劑和填料對片材性質進行進一步調整。
可通過任意已知的方法將所述片材熱成型為任意所需的形狀,例如蓋子、天窗、成型的溫室玻璃窗、顯示器和食品托盤??赏ㄟ^以下方法實現熱成型加熱所述片材至足夠高的溫度和足夠長的時間以軟化共聚醚酯從而可將所述片材模塑成所需形狀。本領域技術人員可依據片材的粘度和結晶性能確定合適的熱成型參數。
包含羥基鏈烷酸殘基的芳族共聚醚酯可用于制備塑料容器,例如所述容器可用于一般使用由聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)制備的塑料容器的場合。塑料容器廣泛用于食品和飲料,也用于非食品材料。使用本發(fā)明的共聚醚酯可增加該類塑料容器的可生物降解性。
所述容器可通過本技術領域已知的任意方法制備,例如擠出、注塑、注坯吹塑、旋轉模塑、片材熱成型和拉伸吹塑。模塑容器的優(yōu)選方法為拉伸吹塑,該方法一般用于聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)容器(如瓶子)的制備。也可使用冷型坯法,在該方法中將預制型坯(一般通過注塑制備)從模具中取出,然后在單獨步驟中對其拉伸吹塑。也可使用熱型坯法,其中立即在相同設備中對熱型坯進行拉伸吹塑,而不必在注塑制備型坯后完全冷卻??梢罁酆衔锏慕M成改變型坯溫度。一般而言,理想的型坯溫度為約90℃-約160℃。優(yōu)選的拉伸吹塑溫度也取決于所使用的組合物,但普遍使用的模溫為約80℃-約150℃。
由所述共聚醚酯制備的容器可具有任意所需的形狀,包括例如具有螺紋蓋的細口瓶和廣口瓶,體積為約400ml-約3升,但也可成型為更小或更大的容器。所述容器可用于標準冷裝罐應用。某些組成的容器也可用于熱裝罐。所述容器適用于食品和飲料,以及其他固體和液體。對于某些用途,所述容器無色透明,但如果需要,可通過加入著色劑或染料或者使聚合物結晶(導致不透明)將所述容器改變?yōu)橛猩蛴赏该髯優(yōu)椴煌该鳌?br> 所述芳族共聚醚酯可用于制備纖維,特別是所述纖維可應用于使用聚酯纖維的場合。本文使用的術語“纖維”包括連續(xù)的單絲、未加捻或交纏的復絲、短纖維紗、細紗和非織造材料。這些纖維可用于形成不勻的織物、針織物、織物卷材或任意其他含纖維結構,例如輪胎簾布。大量制備聚酯纖維以用于各種應用。特別理想的是這類纖維用于紡織品,尤其是與棉和羊毛等天然纖維結合。可由所述纖維制備衣物、地毯和其他物品。所述纖維也可用于工業(yè)應用,例如輪胎簾布和繩索,其中由于其彈性和強度聚酯纖維是理想的。通過將聚合物紡或拉成單絲制備合成纖維,例如尼龍、丙烯酸類纖維、聚酯和其他纖維,然后將多股單絲盤繞在一起形成紗。本領域眾所周知,根據由所述纖維形成的所需最終產品,可通過機械和/或化學處理所述纖維以使其具有所需的特性,例如強度、彈性、耐熱性和手感(織物的觸覺)。
為增強纖維的強度和彈性,理想的是選擇芳族共聚醚酯單體組成以產生部分結晶聚合物。剛制備的共聚醚酯在結構上主要為無定形的。在優(yōu)選的實施方案中,再加熱和/或拉伸所述聚合物可使共聚醚酯易結晶。
纖維可由共聚醚酯通過本領域已知的任意方法制備。然而,一般優(yōu)選熔融紡絲。常用于聚(對苯二甲酸乙二醇酯)等聚酯的熔融紡絲包括加熱聚合物形成熔融液體或在加熱的表面上熔融所述聚合物。迫使熔融聚合物通過具有許多小孔的噴絲頭。通過噴絲頭后一旦與空氣或惰性氣流接觸,來自各個噴絲頭的聚合物溶液就會固化成單絲。在噴絲頭的下游通過匯聚導紗鉤將單絲匯聚在一起,同時也可通過一個輥或多個輥將其卷繞起來。該方法可形成各種大小和橫截面的單絲,包括具有例如圓形、橢圓形、正方形、矩形、葉形或啞鈴形橫截面的單絲。擠出和卷繞纖維后,通常對纖維進行拉伸從而提高結晶度和使所需性質最大化,例如沿縱軸取向以提高彈性和強度。可在使用一系列輥(一般加熱其中一些輥)進行卷繞的同時進行拉伸,或者在形成纖維的過程中將拉伸作為一個獨立的步驟進行。
依據所需的纖維尺寸,共聚醚酯可以約600-6000米/分鐘或更高的速度紡絲。對于紡織品應用,理想的纖維為約0.1-約100丹尼爾/單絲。優(yōu)選為0.5-20丹尼爾,更優(yōu)選0.7-10丹尼爾。然而,對于工業(yè)應用,所述纖維可為約0.5-100丹尼爾/單絲,優(yōu)選1.0-10.0,最優(yōu)選3.0-5.0丹尼爾/單絲。就任意給定應用,本領域普通技術人員可確定所需纖維的尺寸和強度。
通過其他加工設備可輕易對所得單絲材料進行深加工,或者也可直接將其用于需要連續(xù)單絲紡織紗的應用中。如果需要,接著可利用假捻變形法或本技術領域已知的其他方法將單絲材料由扁平絲轉變?yōu)樽冃渭喚€。對于某些應用,要求提高纖維的表面積以提供更軟的觸感和增強纖維的吸氣能力,例如由此為紡織品提供更好的保溫和保水性。所述纖維可通過例如假捻法、空氣噴射、卷邊、齒輪卷曲或填塞箱卷曲或加捻。或者,可將所述纖維剪切成長度更短的可加工成紗的短纖維。熟練技術人員可基于所需應用和纖維組成確定卷曲或加捻的最佳方法。
成型后,可通過任意滿足所需應用的方法對所述纖維進行后續(xù)加工。就紡織品而言,可對該成品進行染色或上漿,或者向其加入化學試劑以調整纖維的外觀和手感,例如抗靜電劑、阻燃劑、紫外光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、顏料、染料、防污劑和抗微生物劑。對于工業(yè)應用,可對纖維進行處理以使其具有其他所需的特性,例如強度、彈性或收縮性。
可直接使用所述纖維,或者使其變形以用于各種應用,例如服裝和家具中的紡織品??稍诠I(yè)應用中使用高韌性纖維,例如高強度紡織品、油布、帆布、縫紉線以及橡膠增強的輪胎和V形皮帶。
由共聚醚酯制備的短纖維可用于與天然纖維尤其是棉和羊毛形成共混物。共聚醚酯纖維具有耐化學品性,同時通常對天然纖維固有的發(fā)霉、變色和其他問題具有抗性。所述纖維還具有高強度、耐磨性和更低的材料成本。
芳族共聚醚酯可與其他合成或天然聚合物結合形成異質纖維或雙組分纖維,從而提供了性能得到提高的纖維。如本領域技術人員所知,可以任何合適的方法形成異質纖維,例如并行、皮-芯和矩陣(matrix)設計。
所述芳族共聚醚酯可形成成型發(fā)泡制品,例如薄膜、杯子、食品托盤、裝飾帶和家具構件。如本領域技術人員所知,聚酯材料發(fā)泡降低了模塑件、薄膜、片材、食品托盤和熱成型件的重量。相對于未發(fā)泡制品,發(fā)泡制品還提供了更好的絕緣性能。
對發(fā)泡而言,要求共聚醚酯具有相對較高的熔體粘度,通常要求特性粘度為0.70dL/g或更高。通常要求共聚醚酯具有足夠高的熔體粘度以保持發(fā)泡形狀足夠長的時間進而使得共聚醚酯固化成所需的發(fā)泡制品。如上所述,例如可通過在后聚合過程中(例如固態(tài)聚合法)提高共聚醚酯的特性粘度達到這一目的?;蛘?,如US4,132,707、US4,145,466、US4,999,388、US5,000,991、US5,110,844、US5,128,383和US5,134,028所公開可使用支化劑。如上所述,也可將這類支化的聚酯固態(tài)聚合以進一步提高熔體粘度。共聚醚酯可任選包含一般在發(fā)泡過程添加的增鏈劑(例如二酸酐或聚環(huán)氧化物)。
可通過各種方法發(fā)泡所述共聚醚酯。這些方法包括在擠出或模塑操作過程中將惰性氣體如氮氣或二氧化碳注入熔體?;蛘撸墒褂枚栊詿N類氣體,例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷,或者氯氟烴、氫氯氟烴和氫氟烴。另一種方法涉及將化學發(fā)泡劑與聚酯干混,然后擠出或模塑所述組合物得到發(fā)泡制品。在擠出或模塑操作過程中,惰性氣體如氮氣從發(fā)泡劑中逸出并起到發(fā)泡作用。典型的發(fā)泡劑包括偶氮二甲酰胺、氫化偶氮甲酰胺(hydrazocarbonamide)、二亞硝基五亞甲基四胺、氫化偶氮二甲酸單對甲苯磺酰酯、5-苯基-3,6-二氫-1,3,4-氧雜-二嗪-2-酮、硼氫化鈉、碳酸氫鈉、5-苯基四唑和p,p'-二(苯磺酰酰肼)醚。另一種方法包括將碳酸鈉或碳酸氫鈉和一部分共聚醚酯粒料共混,將有機酸(例如檸檬酸)與另一部分共聚醚酯粒料共混,然后通過在高溫擠出或模塑將兩部分粒料共混。通過碳酸鈉和檸檬酸間的相互作用釋放出來的二氧化碳氣體在聚合物熔體中起到所需的發(fā)泡作用。
理想的是可發(fā)泡的共聚醚酯包含成核劑以產生引發(fā)氣泡的位點,影響發(fā)泡片材或物品的氣室大小以及促進由此形成的發(fā)泡制品的固化。成核劑的實例包括醋酸鈉、滑石、二氧化鈦和聚烯烴材料(例如聚乙烯和聚丙烯)。
聚合物發(fā)泡設備和方法是已知的,并為例如US5,116,881、US5,134,028、US4,626,183、US5,128,383、US4,746,478、US5,110,844、US5,000,844和US4,761,256所公開。發(fā)泡技術的綜述見Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology(Kirk-Othmer化學技術百科全書),第三版,卷11,82-145頁(1980),John Wiley and Sons,Inc.,NewYork,N.Y和the Encyclopedia of Polymer Science and Engineering(聚合物科學與工程百科全書),第二版,卷2,434-446頁(1985),John Wileyand Sons,Inc.,New York,N.Y。
如上所述,發(fā)泡共聚醚酯可包含各種添加劑和填料,或與其他材料共混。對于可生物降解泡沫,特別優(yōu)選添加纖維素、纖維素衍生物(例如化學改性纖維素)、淀粉以及淀粉衍生物(例如化學改性淀粉和熱塑性淀粉)。
實施例測試方法用TA Instruments型號為2920的儀器進行差示掃描量熱(DSC)。在氮氣氣氛中以20℃/分鐘的速率將樣品加熱至300℃,然后以20℃/分鐘的速率程序冷卻至室溫,接著以20℃/分鐘的速率再加熱至300℃。下文報道樣品的觀測玻璃化轉變溫度(Tg)和晶體熔化溫度(Tm)來自第二次加熱。
特性粘度(IV)的定義見“Preparative Methods of PolymerChemistry(聚合物的制備方法化學)”,W.R.Sorenson和T.W.Campbell,1961,35頁。特性粘度以0.5g/100mL濃度(在50/50%重量的三氟乙酸/二氯甲烷酸性溶劑體系中)通過Goodyear R-103B法在室溫測得。
實驗室相對粘度(LRV)是將0.6克聚酯樣品溶解在10mL包含80ppm硫酸的六氟異丙醇(HFIP)中所得溶液的粘度與含硫酸的六氟異丙醇本身的粘度的比值,二者均在25℃用毛細管粘度計測定。LRV可能與IV數學相關。當用到該關系時,標注術語“計算的IV”。
依據ISO 14855方法測定生物降解“受控堆肥條件下塑料材料最終需氧生物降解性和分解的測定-通過分析釋放碳的方法”。該測試包括將由穩(wěn)定、腐熟的堆肥(衍生自城市固體廢物的有機部分)組成的培養(yǎng)物與待測試的研成粉的聚合物注入蛭石基質上,在58℃+/-2℃恒定培育溫度標準條件下堆肥。使用一種聚合物樣品進行該項測試。釋放的二氧化碳用于測定生物降解的程度。
在測試薄膜性能前,將薄膜樣品在72和50%濕度條件放置40小時。Elmendorf撕裂按照ASTM1922測定。Graves撕裂按照ASTMD1004測定。斷裂時的拉伸強度、拉伸模量和斷裂伸長百分率按照ASTM D882測定。
對照實施例1(CE 1)向1.0升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(443.27克)、DBE二酯(丁二酸二甲酯∶戊二酸二甲酯∶己二酸二甲酯為20∶60∶20,%摩爾)(123.20克)、偏苯三酸三(2-羥乙酯)(0.20克)、聚乙二醇(平均分子量為1450,41.94克)、醋酸鈉(0.75克)、四水合乙酸錳(II)(0.2339克)和TYZORPC-42有機鈦酸酯(6.3%重量鈦)(0.1248克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃并攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至200℃。在輕微的氮氣吹掃、200℃下攪拌所得反應混合物1.1小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.7小時內將反應混合物升溫至275℃。在輕微的氮氣吹掃、275℃下攪拌所得反應混合物1.0小時。在該加熱周期中收集得到78.0克無色餾出液。然后在275℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物2.8小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?5.5克餾出液和436.7克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為25.66。計算得出該樣品的特性粘度(IV)為0.71dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在184.7℃(16.9J/g)處觀察到較寬的晶體熔化溫度(Tm)。
對照實施例CE2向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(152.54克)、乳酸(85%重量水溶液,34.34克)、乙二醇(24.83克)、偏苯三酸三(2-羥乙酯)(0.21克)、四水合乙酸錳(II)(0.0701克)和三氧化銻(III)(0.0534克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物1.0小時。然后在攪拌下于0.4小時內將反應混合物升溫至240℃。達到240℃后,在緩慢的氮氣吹掃、240℃下攪拌反應混合物0.8小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至255℃。在輕微的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.7小時。在該加熱周期中收集得到36.3克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物2.8小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?0.1克餾出液和95.9克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為21.30。計算得出該樣品的特性粘度為0.63dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。測得的玻璃化轉變溫度(Tg)的起點、中點和終點分別為72.1℃、75.5℃和78.8℃。在228.6℃(28.9J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
采用上述方法將樣品研成粉末并進行生物降解測試。發(fā)現該樣品在該測試條件下在13.6天內生物降解了0.2%。
實施例1向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(152.54克)、乳酸(85%重量水溶液,34.34克)、偏苯三酸三(2-羥乙酯)(0.21克)、乙二醇(24.83克)、聚乙二醇(平均分子量為1000,9.00克)、四水合乙酸錳(II)(0.0664克)和氧化銻(III)(0.0534克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物1.1小時。然后攪拌下于0.7小時內將反應混合物升溫至240℃。達到240℃后,在緩慢的氮氣吹掃、240℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至255℃。在輕微的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.7小時。在該加熱周期中收集得到40.1克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物3.9小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?7.9克餾出液和116.5克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為18.57。計算得出該樣品的特性粘度為0.58dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在225.3℃(29.5J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
采用上述方法將樣品研成粉末并進行生物降解測試。發(fā)現該樣品在該測試條件下在13.6天內生物降解了0.8%。
實施例2
向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(152.54克)、乳酸(85%重量水溶液,34.34克)、偏苯三酸三(2-羥乙酯)(0.20克)、乙二醇(20.11克)、聚乙二醇(平均分子量為1000,8.84克)、四水合乙酸錳(II)(0.0658克)、氧化銻(III)(0.0529克)、2-乙基己酸錫(II)(0.1006克)和水合次磷酸鈉(0.0236克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物1.0小時。然后攪拌下于0.7小時內將反應混合物升溫至240℃。達到240℃后,在緩慢的氮氣吹掃、240℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.2小時內將反應混合物升溫至255℃。在輕微的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.6小時。在該加熱周期中收集得到36.4克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物1.2小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?5.7克餾出液和113.7克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為24.65。計算得出該樣品的特性粘度為0.69dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在221.7℃(29.3J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例3向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(149.49克)、乳酸(85%重量水溶液,42.39克)、偏苯三酸三(2-羥乙酯)(0.62克)、乙二醇(24.83克)、聚乙二醇(平均分子量為3400,18.00克)和TyzorPEL-G(0.0518克,8.2%重量鈦)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物1.1小時。然后在攪拌下于0.8小時內將反應混合物升溫至225℃。達到225℃后,在緩慢的氮氣吹掃、225℃下攪拌反應混合物1.1小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至250℃。在該加熱周期中收集得到14.1克無色餾出液。然后在攪拌下和250℃將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物1.8小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?5.1克餾出液和114.56克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為23.57。計算得出該樣品的特性粘度為0.67dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在213.1℃(23.5J/g)處觀察到較寬的晶體熔化溫度(Tm)。
實施例4向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(152.54克)、(S)-(-)-乳酸甲酯(41.64克)、乙二醇(37.24克)、聚乙二醇(平均分子量為1000,12.52克)、偏苯三酸三(2-羥乙酯)(0.66克)和TyzorPEL-G(0.0933克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在攪拌下于0.4小時內將所得反應混合物升溫至200℃。達到200℃后,在緩慢的氮氣吹掃、200℃下攪拌反應混合物1.1小時。然后將反應混合物升溫至255℃在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.7小時內。在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物1.2小時。在該加熱周期中收集得到78.1克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物3.4小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?7.9克餾出液和125.2克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為4.07。計算得出該樣品的特性粘度為0.32dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在236.2℃(43.6J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例5
向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(152.54克)、(S)-(-)-乳酸甲酯(41.64克)、乙二醇(37.24克)、聚乙二醇(平均分子量為1000,12.52克)、偏苯三酸三(2-羥乙酯)(0.66克)和TyzorPEL-G(0.0971克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在攪拌下于0.2小時內將所得反應混合物升溫至200℃。達到200℃后,在緩慢的氮氣吹掃、200℃下攪拌反應混合物1.0小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.4小時內將反應混合物升溫至255℃。在輕微的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.5小時。在該加熱周期中收集得到47.0克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物1.7小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?5.7克餾出液和117.0克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為21.05。計算得出該樣品的特性粘度為0.63dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在221.3℃(28.4J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例6向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(177.97克)、乳酸(85%重量水溶液,31.79克)、偏苯三酸三(2-羥乙酯)(0.08克)、聚乙二醇(平均分子量為1500,16.84克)、乙二醇(31.04克)、四水合乙酸錳(II)(0.0771克)和三氧化銻(III)(0.0621克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在輕微的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物1.0小時。然后在攪拌下于0.7小時內將反應混合物升溫至225℃,達到225℃后,在輕微的氮氣吹掃、225℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在攪拌下于0.5小時內將反應混合物升溫至255℃。達到255℃后,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.6小時。在該加熱周期中收集得到47.6克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物2.1小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?0.1克餾出液和118.3克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為21.83。計算得出該樣品的特性粘度為0.64dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在229.7℃(33.4J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例7向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(152.54克)、聚丙交酯(購自Cargill Dow,13.49克)、聚乙二醇(平均分子量為1500,12.73克)、四水合乙酸錳(II)(0.0605克)、氧化銻(III)(0.0487克)和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羥基芐基)苯(0.068克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在攪拌下和0.9小時內將反應混合物升溫至240℃。達到240℃后,在輕微的氮氣吹掃、240℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.4小時內將反應混合物升溫至255℃。在輕微的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.6小時。在該加熱周期中收集得到3.0克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物3.4小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?1.6克餾出液和100.0克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為20.92。計算得出該樣品的特性粘度為0.62dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在231.0℃(33.7J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
對照實施例3(CE3)
向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(76.05克)、戊二酸二甲酯(47.91克)、偏苯三酸三(2-羥乙酯)(0.36克)、聚乙二醇(平均分子量=1500,9.9克)、四水合乙酸錳(II)(0.0546克)和三氧化銻(III)(0.0.439克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃并攪拌下于1.1小時內將反應混合物升溫至200℃。在緩慢的氮氣吹掃、200℃下攪拌所得反應混合物1.1小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于1.7小時內將反應混合物升溫至275℃。在輕微的氮氣吹掃、275℃下攪拌所得反應混合物1.0小時。在該加熱周期中收集得到7.2克無色餾出液。然后在攪拌下和275℃將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物3.6小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫。回收得到另外1.0克餾出液和99.9克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為6.70。計算得出該樣品的特性粘度為0.37dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在122.6℃(12.2J/g)處觀察到較寬的晶體熔化溫度(Tm)。
實施例8向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(127.12克)、乳酸(85%重量水溶液,45.04克)、偏苯三酸三(2-羥乙酯)(0.60克)、聚乙二醇(平均分子量為1500,16.50克)、乙二醇(31.04克)、四水合乙酸錳(II)(0.0663克)和三氧化銻(III)(0.0533克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在輕微的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物1.0小時。然后在攪拌下于0.7小時內將反應混合物升溫至225℃,達到225℃后,在輕微的氮氣吹掃、225℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在攪拌下于0.7小時內將反應混合物升溫至255℃。達到255℃后,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.5小時。在該加熱周期中收集得到41.9克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物2.2小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?3.2克餾出液和100.9克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為18.85。計算得出該樣品的特性粘度為0.59dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在205.5℃(23.5J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
制備實施例1(PE1)向1升玻璃燒瓶中加入乳酸(85%重量水溶液,423.91克)和乙二醇(248.28克)。在輕微的氮氣吹掃、攪拌下將反應混合物升溫至180℃。達到180℃后,在輕微的氮氣吹掃、180℃下將所得反應混合物攪拌1.0小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.8小時內將反應混合物升溫至200℃。達到200℃后,在緩慢的氮氣吹掃、200℃下將所得反應混合物攪拌2.0小時。然后停止加熱并讓反應混合物冷卻至室溫??偣彩占玫?30.1克餾出液,并得到514.7克無色透明產物。
實施例9向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(144.92克)、制備實施例1(PE1)的產物(4.02克)、聚乙二醇(平均分子量為1000,5.00克)、四水合乙酸錳(II)(0.0504克)、氧化銻(III)(0.0415克)和50%重量的碳酸鈣的乙二醇漿液(100.21克漿液)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.3小時。然后在攪拌下于0.8小時內將反應混合物升溫至260℃。達到260℃后,在緩慢的氮氣吹掃、260℃下攪拌反應混合物0.8小時。在該加熱周期中收集得到82.2克無色餾出液。然后在260℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物1.5小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?0.2克餾出液和140.7克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為19.90。計算得出該樣品的特性粘度為0.61dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在244.4℃(27.1J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例10向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(129.66克)、間苯二甲酸(9.97克)、乙醇酸(2.28克)、聚乙二醇(平均分子量為1500,5.85克)、四水合乙酸錳(II)(0.0532克)、三氧化銻(III)(0.0450克)和50%重量碳酸鈣的乙二醇漿液(58.52克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在輕微的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.7小時。然后在攪拌下于0.7小時內將反應混合物升溫至260℃。達到260℃后,在緩慢的氮氣吹掃、260℃下攪拌反應混合物1.7小時。在該加熱周期中收集得到54.7克無色餾出液。然后在260℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物2.1小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫。回收得到另外25.2克餾出液和110.3克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為23.42。計算得出該樣品的特性粘度為0.67dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在235.4℃(25.9J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例11向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二甲酯(110.69克)、乙醇酸(2.28克)、1,3-丙二醇(73.06克)、聚(1,4-丁二醇)(平均分子量為1000,13.27克)、異丙氧基鈦(IV)(0.1390克)和GelwhiteMAS(14.75克)。在輕微的氮氣吹掃下中將反應混合物升溫至180℃。達到180℃后,在輕微的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至190℃。達到190℃后,在輕微的氮氣吹掃、190℃下攪拌所得反應混合物0.5小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.4小時內將反應混合物升溫至200℃。達到200℃后,在輕微的氮氣吹掃、200℃下攪拌所得反應混合物0.6小時。然后在緩慢的氮氣吹掃并攪拌下于0.8小時內將反應混合物升溫至255℃。達到255℃后,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌所得反應混合物0.6小時。在該加熱周期中收集得到35.9克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物3.1小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫。回收得到另外23.0克餾出液和128.7克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為11.89。計算得出該樣品的特性粘度為0.46dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在212.5℃(38.5J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例12向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二甲酯(104.86克)、(S)-(-)-乳酸乙酯(7.09克)、1,3-丙二醇(73.06克)、乙二醇-(丙二醇)-乙二醇嵌段共聚物(平均分子量為1100,約10%重量的乙二醇,38.93克)和異丙氧基鈦(IV)(0.1350克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至190℃。達到190℃后,在緩慢的氮氣吹掃、190℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至200℃。在輕微的氮氣吹掃、200℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于1.0小時內將反應混合物升溫至255℃。在輕微的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.5小時。在該加熱周期中收集得到32.9克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物4.1小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?3.4克餾出液和123.6克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為34.59。計算得出該樣品的特性粘度為0.87dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。沒有測得玻璃化轉變溫度(Tg)。在218.0℃(39.1J/g)處觀察到較寬的晶體熔化溫度(Tm)。
實施例13向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二甲酯(87.39克)、乙醇酸(11.41克)、1,3-丙二醇(51.36克)、聚乙二醇(平均分子量為3400,10.57克)、季戊四醇(0.0518克)、異丙氧基鈦(IV)(0.1110克)和LaponiteRDS(26.42克)。在輕微的氮氣吹掃下中將反應混合物升溫至180℃。達到180℃后,在輕微的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.4小時內將反應混合物升溫至190℃。達到190℃后,在輕微的氮氣吹掃、190℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.2小時內將反應混合物升溫至200℃。達到200℃后,在輕微的氮氣吹掃、200℃下攪拌所得反應混合物0.5小時。然后在緩慢的氮氣吹掃并攪拌下于1.1小時內將反應混合物升溫至255℃。達到255℃后,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌所得反應混合物0.6小時。在該加熱周期中收集得到28.4克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物3.2小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫。回收得到另外6.0克餾出液和125.4克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為19.04。計算得出該樣品的特性粘度為0.59dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在221.9℃(30.0J/g)處觀察到較寬的晶體熔化溫度(Tm)。
實施例14向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二甲酯(87.39克)、乳酸(85%重量水溶液,15.90克)、1,3-丙二醇,(51.36克)、乙二醇-丙二醇-乙二醇嵌段共聚物(平均分子量為2000,約10%重量的乙二醇,11.50克)、季戊四醇(0.0546克)、異丙氧基鈦(IV)(0.0742克)和高嶺土(12.78克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在攪拌下于0.2小時內將反應混合物升溫至190℃。達到190℃后,在緩慢的氮氣吹掃、190℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.8小時內將反應混合物升溫至255℃。在輕微的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物1.2小時。在該加熱周期中收集得到41.8克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物3.1小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?.0克餾出液和113.8克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為8.09。計算得出該樣品的特性粘度為0.39dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。沒有測得玻璃化轉變溫度(Tg)。在164.8℃(25.5J/g)處觀察到較寬的晶體熔化溫度(Tm)。
實施例15向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二甲酯(87.39克)、乳酸(85%重量水溶液,15.90克)、1,3-丙二醇(51.36克)、乙二醇-丙二醇-乙二醇嵌段共聚物(平均分子量為2000,約10%重量的乙二醇,19.90克)、季戊四醇(0.0518克)、異丙氧基鈦(IV)(0.0655克)和高嶺土(12.78克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至190℃。達到190℃后,在緩慢的氮氣吹掃、190℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至200℃。在輕微的氮氣吹掃、200℃下溫度中攪拌反應混合物0.5小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.9小時內將反應混合物升溫至255℃。接著在輕微的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.5小時。在該加熱周期中收集得到33.9克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物3.0小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?7.3克餾出液和110.8克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為23.81。計算得出該樣品的特性粘度為0.68dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。沒有測得玻璃化轉變溫度(Tg)。在169.9℃(28.9J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例16向250毫升玻璃燒瓶中加入聚(對苯二甲酸1,3-丙二醇酯)(59.74克)、1,3-丙二醇(3.81克)和乙二醇-丙二醇-乙二醇嵌段共聚物(平均分子量為2000,約10%重量的乙二醇,77.12克)。在緩慢的氮氣吹掃下中將反應混合物升溫至255℃。達到255℃后,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.4小時。然后將聚乳酸(購自Cargill Dow,14.42克)加入到攪拌的反應混合物。然后在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物1.2小時。在該加熱周期中收集得到0.9克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物3.6小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?.8克餾出液和134.2克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為6.64。計算得出該樣品的特性粘度為0.37dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在148.6℃(13.0J/g)處觀察到較寬的晶體熔化溫度(Tm)。
實施例17向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二甲酯(89.33克)、間苯二甲酸(6.65克)、乳酸(85%重量水溶液,52.99克)、1,3-丙二醇(60.88克)、聚(1,3-丙二醇)(7.32克)、異丙氧基鈦(IV)(0.0963克)和二氧化硅(1.48克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.3小時。然后在攪拌下于0.1小時內將反應混合物升溫至190℃。達到190℃后,在緩慢的氮氣吹掃、190℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.1小時內將反應混合物升溫至200℃。在輕微氮氣吹掃、200℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.7小時內將反應混合物升溫至255℃。在輕微的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.9小時。在該加熱周期中收集得到54.8克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物1.5小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?0.4克餾出液和109.6克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為29.75。計算得出該樣品的特性粘度為0.78dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。沒有測得玻璃化轉變溫度(Tg)。在76.5℃溫度觀察到結晶放熱(Tcryst)。在189.7℃(30.7J/g)處觀察到較寬的晶體熔化溫度(Tm)。
實施例18
向250毫升玻璃燒瓶中加入聚對苯二甲酸1,4-丁二醇酯)(63.80克)、1,4-丁二醇(4.51克)和聚(1,4-丁二醇)(平均分子量為2000)(76.20克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至255℃。達到255℃后,將聚丙交酯(購自Cargill-Dow,14.42克)加入均相反應混合物中,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌所得混合物0.8小時。在該加熱周期中收集得到0.9克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將均相反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物4.3小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?.9克餾出液和123.5克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為77.27。計算得出該樣品的特性粘度為1.65dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在167.3℃(13.4J/g)處觀察到較寬的晶體熔化溫度(Tm)。
實施例19向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二甲酯(58.26克)、(S)-(-)-乳酸甲酯(31.23克)、1,4-丁二醇(86.52克)、聚(1,4-丁二醇)(平均分子量為1000)(30.02克)、季戊四醇(0.0450克)和異丙氧基鈦(IV)(0.1070克)。在輕微的氮氣吹掃下中將反應混合物升溫至180℃。達到180℃后,在輕微的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.2小時內將反應混合物升溫至190℃。達到190℃后,在輕微的氮氣吹掃、190℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至200℃。然后在輕微的氮氣吹掃、200℃下攪拌所得反應混合物0.5小時。然后在緩慢的氮氣吹掃并攪拌下于1.0小時內將反應混合物升溫至255℃。達到255℃后,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌所得反應混合物0.6小時。在該加熱周期中收集得到59.9克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物1.3小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?2.8克餾出液和90.7克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為41.78。計算得出該樣品的特性粘度為1.00dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在172.2℃(21.2J/g)處觀察到較寬的晶體熔化溫度(Tm)。
實施例20向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(137.29克)、乳酸(85%重量水溶液,3.18克)、乙醇酸(2.28克)、聚乙二醇(平均分子量=3400,5.66克)、四水合乙酸錳(II)(0.0514克)、三氧化銻(III)(0.0414克)和Claytone2000(3.50克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在輕微的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在攪拌下于1.4小時內將反應混合物升溫至255℃。達到255℃后,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.6小時。在該加熱周期中收集得到14.0克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物2.1小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?5.3克餾出液和73.8克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為18.35。計算得出該樣品的特性粘度為0.58dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在(Tm)234.0℃(52.1J/g)處觀察到晶體熔化溫度。
實施例21向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二甲酯(93.21克)、乳酸(85%重量水溶液,6.36克)、乙醇酸(4.56克)、1,4-丁二醇(86.52克)、聚(1.4-丁二醇)(平均分子量為2000,20.2克)和異丙氧基鈦(IV)(0.1282克)。在輕微的氮氣吹掃下將反應混合物升溫至180℃。達到180℃后,在輕微的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.4小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.1小時內將反應混合物升溫至190℃。達到190℃后,在輕微的氮氣吹掃、190℃下攪拌反應混合物0.9小時。然后在輕微的氮氣吹掃并攪拌下于0.2小時內將反應混合物升溫至200℃。然后在輕微的氮氣吹掃、200℃下攪拌所得反應混合物0.4小時。然后在緩慢的氮氣吹掃并攪拌下于0.5小時內將反應混合物升溫至255℃。達到255℃后,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌所得反應混合物0.6小時。在該加熱周期中收集得到43.8克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物2.6小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?0.6克餾出液和123.2克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為26.04。計算得出該樣品的特性粘度為0.72dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在212.2℃(32.6J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例22向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(152.54克)、乙醇酸(14.69克)、聚乙二醇(平均分子量為1000,18.95克)、醋酸鈉(0.22克)、四水合乙酸錳(II)(0.0702克)、三氧化銻(III)(0.0565克)和Irganox1010(0.073克)。在緩慢的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在輕微的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在攪拌下于1.0小時內將反應混合物升溫至240℃。達到240℃后,在緩慢的氮氣吹掃、240℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后在攪拌下和0.3小時內將反應混合物升溫至255℃。達到255℃后,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.5小時。在該加熱周期中收集得到10.4克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物2.3小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫。回收得到另外34.5克餾出液和122.2克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為22.24。計算得出該樣品的特性粘度為0.65dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在220.9℃(35.1J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例23向250毫升玻璃燒瓶中加入對苯二甲酸二(2-羥乙酯)(152.54克)、乙醇酸(18.46克)、聚乙二醇(平均分子量為3400,12.73克)、四水合乙酸錳(II)(0.0605克)和三氧化銻(III)(0.0487克)。在輕微的氮氣吹掃下攪拌反應混合物并升溫至180℃。達到180℃后,在緩慢的氮氣吹掃、180℃下攪拌反應混合物0.5小時。然后在攪拌下于0.8小時內將反應混合物升溫至240℃。達到240℃后,在緩慢的氮氣吹掃、240℃下攪拌反應混合物0.6小時。然后攪拌下于0.3小時內將反應混合物升溫至255℃。達到255℃后,在緩慢的氮氣吹掃、255℃下攪拌反應混合物0.8小時。在該加熱周期中收集得到8.1克無色餾出液。然后在255℃并攪拌下將反應混合物分段抽至高真空。在高真空(壓力小于100毫托)下攪拌所得反應混合物3.8小時。然后用氮氣解除真空并讓反應物料冷卻至室溫?;厥盏玫搅硗?6.9克餾出液和115.2克固體產物。采用上述方法對樣品的實驗室相對粘度(LRV)進行測定,得出其LRV為21.07。計算得出該樣品的特性粘度為0.63dL/g。對樣品進行差示掃描量熱(DSC)分析。在223.2℃(27.1J/g)處觀察到晶體熔化溫度(Tm)。
實施例24將如上文實施例3所述(只是規(guī)模更大)制備的材料在斗式干燥器中于70℃干燥8小時直至露點為-40℃。然后將所述材料以20磅/小時的速率加入直徑為1-英寸的單螺桿Davis標準擠出機(螺桿L/D為24∶1,型號為DS-15H)的供料區(qū)中。擠出機的操作條件和溫度分布如下所示。然后將熔融聚合物加入Killion 3疊輥片材生產線中,相應的操作條件和溫度分布如下所示。
擠出機1區(qū)溫度(供料區(qū))410擠出機2區(qū)溫度430擠出機3區(qū)溫度460擠出機4區(qū)溫度(前部)460法蘭(flange)460管路460 法蘭460模頭溫度460模唇460熔融溫度460擠出機Amps5擠出機RPM50驟冷輥上部溫度70驟冷輥中部溫度70驟冷輥下部溫度70薄膜引出速度235英寸/分鐘制備所得的薄膜為8英寸寬0.003英寸(3密耳)厚。將所述薄膜作為快餐三明治包裝紙進行測試。
實施例25將上文實施例24制備的2平方英寸薄膜在80℃預熱4分鐘(小心,以防熱氣直接撞擊薄膜產生局部過熱),并在T.M.Long Biaxial拉伸機的拉幅機上雙軸取向。將拉伸機的拉伸比設為3x3,拉伸速率為5英寸/秒(12.7cm/秒)。對縱向和橫向的拉伸強度進行測定。將所述薄膜作為快餐三明治包裝紙進行測試。
實施例26-47和對照實施例4(CE4)將如下表1所示的上文實施例和對照實施例所述(只是規(guī)模更大)制備的聚合物在斗式干燥器中于60℃干燥8小時直至露點為-40℃。將材料置于單螺桿定容加料器(K-tron,型號為7)的料斗中,材料從該料斗自行落入Werner and Pfleider雙螺桿擠出機的28mm入口,所述擠出機具有保持在清潔用真空的真空口,該真空口與10英寸寬的膜模頭相連,間隙約為0.010英寸。在擠出機的進料斗和進料喉保持干燥的氮氣吹掃。以150RPM螺桿速度操作擠出機,加熱分布如表1所示。
表1
將擠出聚合物薄膜靜電吸附在直徑為12英寸的光滑的驟冷滾筒上,并使用標準張緊輥將其收集在隔離紙上,其中所述滾筒用冷水保持在26℃。將驟冷滾筒的速度調為5-15英尺/分鐘以獲得厚度為約8密耳-約1.5密耳的膜樣品。
將實施例26-47的薄膜作為快餐三明治包裝紙進行測試,尤其是死褶性能,同時還對其物理性質進行測試,發(fā)現其同時具有優(yōu)良韌性(如測得的Elmendorf撕裂、Graves撕裂和斷裂伸長百分率所示)和強度(如測得的斷裂時的拉伸強度和拉伸模量所示)。
從實施例26-47和對照實施例4(CE4)的薄膜切出10英寸x6英寸的長方形,并準確測定其大小。將所述長方形薄膜置于FisherScientific恒溫箱(型號625D)中,并在60℃下加熱1小時。接著對長方形薄膜進行精確測量以確定收縮量。
將實施例26-47的薄膜片(8英寸x8英寸正方形)置于旋轉堆肥機中,所述堆肥機含有約0.5立方碼的城市固體廢物(去除了其中的玻璃、罐頭以及大部分輕塑料和紙)和下水道污泥的混合物,二者的比率為約2∶1。每周旋轉堆肥機一次,并對溫度和含水量進行監(jiān)控。
實施例48將如上文實施例21所述(只是規(guī)模更大)制備的聚合物在斗式干燥器中于80℃干燥8小時直至露點為-40℃。將干燥的聚合物置于單螺桿定容加料器(K-tron,型號為7)的料斗中,聚合物從該料斗自行落入Werner and Pfleider雙螺桿擠出機的28mm入口,所述擠出機具有保持在清潔用真空的真空口,該真空口與10英寸寬的膜模頭相連,間隙約為0.010英寸。在擠出機的進料斗和進料喉保持干燥的氮氣吹掃。以150RPM螺桿速度操作擠出機,其加熱分布如下所示
將擠出聚合物薄膜靜電吸附在直徑為12英寸的光滑的驟冷滾筒上,并使用標準張緊輥將其收集在隔離紙上,其中所述滾筒用冷水保持在26℃。將驟冷滾筒的速度調為5-15英尺/分鐘以獲得厚度為約8密耳-約1.5密耳的膜樣品。將所述薄膜作為快餐三明治包裝紙進行包括死褶性能在內的測試。
實施例49-67和對照實施例5(CE5)將下表2所示實施例制備的薄膜(厚度為約1.5密耳-8密耳)通過購自Marshall and Williams Company of Providence,Rhode Island的縱向取向機(Machine Direction Orienter,MDO,型號7200)。將MDO單元預熱至下表2所示的溫度,并在如下表2所示溫度下拉伸薄膜。例如,“拉伸3X”指1米長的薄膜拉伸后的最終長度為3米。
表2
對實施例49-67的單軸拉伸薄膜的縱向拉伸強度進行測試,并將其用作快餐三明治包裝紙。
從實施例49-67和對照實施例5(CE5)的薄膜切出10英寸x6英寸的長方形,并準確測定其大小。將所述長方形薄膜置于FisherScientific Isotemp Incubator(型號625D)中,并在60℃下加熱1小時。接著對長方形薄膜進行精確測量以確定收縮量。
實施例68-75將上文制備的2平方英寸薄膜(具體見下表3)預熱至下表3所示的溫度4分鐘(小心,以防熱氣直接撞擊薄膜產生局部過熱),并在T.M.Long Biaxial拉伸機的拉幅機上雙軸取向。將拉伸機的拉伸比設為3x3,拉伸速率為5英寸/秒(12.7cm/秒)。
表3
對縱向和橫向的拉伸強度進行測定。將實施例68-75的雙軸拉伸薄膜作為快餐三明治包裝紙進行包括死褶性能在內的測試。
實施例76-80
將如上文實施例2所述(只是規(guī)模更大)制備的聚合物在斗式干燥器中于80℃干燥8小時直至露點為-40℃。將干燥的聚合物與0.10%重量(基于聚合物的重量計算)Irganox-1010粉末混合,其中后者為購自Ciba Company的受阻酚類抗氧化劑。將材料置于單螺桿定容加料器(K-tron,型號為7)的料斗中,所述材料從該料斗自行落入Werner andPfleider雙螺桿擠出機的28mm入口,所述擠出機具有保持在清潔用真空的真空口,該真空口與10英寸寬的膜模頭相連,間隙約為0.010英寸間隙。在擠出機的進料斗和進料喉保持干燥的氮氣吹掃。以150RPM螺桿速度操作擠出機,其加熱分布如下所示
通過精確進料器將購自Morflex,Inc.的乙?;鶛幟仕崛□ピ鏊軇┮砸欢ǖ乃俾首⑷?區(qū)以得到下表4所示的組成。表4所示增塑劑的量基于組合物的總重量計算。
表4
將擠出聚合物薄膜靜電吸附在直徑為12英寸的光滑的驟冷滾筒上,并使用標準張緊輥將其收集在隔離紙上,其中所述滾筒用冷水保持在26℃。將驟冷滾筒的速度調為5-15英尺/分鐘以獲得厚度為約8密耳-約1.5密耳的膜樣品。將實施例76-80的薄膜作為快餐三明治包裝紙進行包括死褶性能在內的測試。
實施例81-86將如上文實施例18(只是規(guī)模更大)制備的聚合物在60℃的具有干燥熱空氣循環(huán)的大型盤式干燥器中干燥過夜直至其含水量小于0.04%。將玉米淀粉(購自CPC International,Inc.的玉米產品3005)和大米淀粉(Sigma Chemicals,目錄號S7260)90℃和小于1mm Hg真空的大型盤式真空爐中干燥直至其含水量小于1%,然后存放在密閉容器中備用。不對聚己二酸乙二醇酯(RucoflexS-101-55,標稱分子量為2000,購自Ruco Polymer Corporation)進行預處理而直接使用。
通過在塑料袋中手動翻轉聚合物和淀粉將二者混合。將干燥淀粉加入來自干燥器的熱聚合物中,并將熱混合物加入擠出機。當使用聚己二酸乙二醇酯(Rucoflex)時,將聚己二酸乙二醇酯熔融,并將所得液體通過計量泵注入擠出機的第二加熱區(qū)。由此制備了下表5所示的組合物。
表5
將所述共混物置于Ktron雙螺桿進料器(型號T-35,具有1906300控制器)的進料斗中(帶氮氣吹掃),并計量加入Wemer and Pfleider ZSK30mm雙螺桿擠出機中。所述擠出機的L/D為30/1,并具有真空口和輕緩混合螺桿。將擠出機料筒加熱至170℃(擠出機進料端)-200℃(出料口)溫度。在150RPM下操作擠出機,并將真空口與清潔用真空相連,同時可根據加工條件對其進行調整。所用的出料口為單孔模頭(直徑1/8-英寸)。將所得線材在6英尺長的水槽中驟冷、使用氣刀去水和用Conair切割機(型號304)切成粒料。操作條件見下表6。
表6
實施例87-92將上文實施例81-86制備的聚合物-淀粉共混物在斗式干燥器中于60℃干燥8小時直至露點為-40℃。將干燥的共混物置于單螺桿定容加料器(K-tron,型號為7)的料斗中,共混物從該料斗自行落入Werner and Pfleider雙螺桿擠出機的28mm入口,所述擠出機具有保持在清潔用真空的真空口,該真空口與10英寸寬的膜模頭相連,間隙約為0.010英寸。在擠出機的進料斗和進料喉保持干燥的氮氣吹掃。以150RPM螺桿速度操作擠出機,其加熱分布如下所示
將擠出聚合物薄膜靜電吸附在直徑為12英寸的光滑的驟冷滾筒上,并使用標準張緊輥將其收集在隔離紙上,其中所述滾筒用冷水保持在26℃。將驟冷滾筒的速度調為5-15英尺/分鐘以獲得厚度為約8密耳-約1.5密耳的膜樣品。
表7
將實施例87-92的薄膜作為快餐三明治包裝紙進行包括死褶性能在內的測試。
實施例93-99將如上文實施例7(只是規(guī)模更大)制備的聚合物在60℃的具有干燥熱空氣循環(huán)的大型盤式干燥器中干燥過夜直至其含水量小于0.04%。將粒徑為3.8微米的滑石(購自位于Englewood,Colorado的Luzenac)、二氧化鈦(Kerr-McGee Chemical,LLC,Oklahoma City,Oklahoma,Tronox470等級,粒徑為0.17微米)和碳酸鈣(ECCACalcium Products,Inc.,Sylacauga,AL,ECC Supercoat(T)等級,平均粒徑為1微米)90℃和小于1mm Hg真空的大型盤式真空爐中干燥直至其含水量小于1%,然后存放在密封容器中備用。
通過在塑料袋中手動翻轉聚合物和無機填料將二者混合。將干燥無機填料加入來自干燥器的熱聚合物中,并將熱混合物加入擠出機。由此制備了下表8所示的組合物。
表8
將所述共混物置于Ktron雙螺桿進料器(型號T-35,具有1906300控制器)的進料斗中(帶氮氣吹掃),并計量加入Werner and Pfleider ZSK30mm雙螺桿擠出機中。所述擠出機的L/D為30/1,并具有真空口和劇烈混合螺桿。將擠出機料筒加熱至220℃(擠出機進料端)-250℃(出口)溫度。在150RPM下操作擠出機,并將真空口與清潔用真空相連,同時可根據加工條件對其進行調整。所用的出料口為單孔模頭(直徑1/8英寸)。將所得線材在6英尺長的水槽中驟冷、使用氣刀去水和用Conair切割機(型號304)切成粒料。操作條件見下表9。
表9
實施例100-106將上文實施例93-99制備的聚合物-無機填料共混物以及如實施例7所述(只是規(guī)模更大)制備的聚合物在斗式干燥器中于60℃干燥8小時直至露點為-40℃。將干燥的聚合物和共混物置于單螺桿定容加料器(K-tron,型號為7)的料斗中,共混物從該料斗自行落入Werner andPfleider雙螺桿擠出機的28mm入口,所述擠出機具有保持在清潔用真空的真空口,該真空口與10英寸寬的膜模頭相連,間隙約為0.010英寸間隙。實施例103的材料為50%重量實施例7制備的聚合物和50%重量實施例96制備的聚合物的翻轉混合物。在擠出機的進料斗和進料喉保持干燥的氮氣吹掃。以150RPM螺桿速度操作擠出機,其加熱分布如下所示
將擠出聚合物薄膜靜電吸附在直徑為12英寸的光滑的驟冷滾筒上,并使用標準張緊輥將其收集在隔離紙上,其中所述滾筒用冷水保持在26℃。將驟冷滾筒的速度調為5-15英尺/分鐘以獲得厚度為約8密耳-約1.5密耳的膜樣品。
表10
將實施例100-106的薄膜作為快餐三明治包裝紙進行包括死褶性能在內的測試。期望所述薄膜在觸覺和外觀方面和紙類似。
實施例107-112將如下表11所示實施例(只是規(guī)模更大)制備的聚合物在除濕空氣干燥器中于60℃干燥過夜。將干燥的聚合物加入實驗室規(guī)模的吹塑薄膜生產線,所述生產線由Killion 1.25英寸直徑擠出機和15∶1的齒輪減速器組成。將擠出機加熱區(qū)的溫度設定在下表11所示的溫度附近。螺桿為Maddock混合型,L/D為24/1。所述混合螺桿的壓縮率為3.5∶1。螺桿速度為25-30RPM。使用直徑為1.21英寸、模頭間隙為25密耳的模頭。風環(huán)為Killion單唇No.2型。吹塑條件可通過吹脹比(BUR)或拉伸比(DDR)表征,前者為膜泡直徑和模頭直徑的比率,其給出環(huán)向拉伸示值,而后者為軸向拉伸的示值。拉伸量越大,薄膜的取向程度就越高。
表11
切開管狀薄膜,對其作為快餐三明治包裝紙進行包括死褶性能在內的測試。
實施例113-115雙層薄膜由10英寸、雙層流線型共擠出模頭(SCD)(BramptonEngineering制造的吹塑薄膜模頭)制備。從模頭的外層到里層,模頭的層配置為A/B。由兩臺3英寸的David標準擠出機給A層和B層供料。該生產線還利用Brampton Engineering旋轉風環(huán)冷卻聚合物。層A包含如實施例3所述制備的聚合物,只是制備規(guī)模更大。層B包含如實施例15所述制備的聚合物,只是制備規(guī)模更大。將兩種聚合物在除濕干燥器中于60℃干燥。該操作的目的在于提供下表12所示的薄膜膜層比率(基于整個薄膜結構)。薄膜的厚度為約2.25密耳(0.00225英寸)。薄膜的加工條件見下表13。
表12
表13
利用Battenfeld Gloucester Engineering Co.,Inc.制造的在線制袋機將上述制備的多層薄膜轉變?yōu)楸∧ご?,其中所述制袋機在擠出生產線輥隙的下游。剪開薄膜并將其作為快餐三明治包裝紙進行測試。
實施例116-118雙層薄膜由10英寸、雙層流線型共擠出模頭(SCD)(BramptonEngineering制造的吹塑薄膜模頭)制備。從模頭的外層到里層,模頭的層配置為A/B。由兩臺3英寸的David標準擠出機給A層和B層供料。該生產線還利用Brampton Engineering旋轉風環(huán)冷卻聚合物。層A包含如實施例84所述制備的塑化的淀粉填充的聚合物。層B包含如實施例12所述制備的聚合物,只是制備規(guī)模更大。將兩種聚合物在除濕干燥器中于60℃干燥。該操作的目的在于提供下表14所示的薄膜膜層比率(基于整個薄膜結構)。薄膜的厚度為約2.25密耳(0.00225英寸)。薄膜的加工條件見下表15。
表14
表15
利用Battenfeld Gloucester Engineering Co.,Inc.制造的在線制袋機將上述制備的多層薄膜轉變?yōu)楸∧ご渲兴鲋拼鼨C在擠出生產線輥隙的下游。切開薄膜并將其作為快餐三明治包裝紙進行測試。
實施例119-121雙層薄膜由10英寸、雙層流線型共擠出模頭(SCD)(BramptonEngineering制造的吹塑薄膜模頭)制備。從模頭的外層到里層,模頭的層配置為A/B。由兩臺3英寸的David標準擠出機給A層和B層供料。該生產線還利用Brampton Engineering旋轉風環(huán)冷卻聚合物。層A包含如實施例94所述制備的聚合物共混物,只是制備規(guī)模更大。層B包含如上所述的購自Eastman Chemical Company的EastarBio。將兩種聚合物在除濕干燥器中于60℃干燥。該操作的目的在于提供下表16所示的薄膜膜層比率(基于整個薄膜結構)。薄膜的厚度為約2.25密耳(0.00225英寸)。薄膜的加工條件見下表17。
表16
表17
利用Battenfeld Gloucester Engineering Co.,Inc.制造的在線制袋機將上述制備的多層薄膜轉變?yōu)楸∧ご?,其中所述制袋機在擠出生產線輥隙的下游。切開薄膜并將其作為快餐三明治包裝紙進行測試。
實施例122-146和對照實施例6-8(CE6-8)將如下表18所示的實施例和對照實施例所述(只是規(guī)模更大)制備的聚合物樹脂在干燥劑空氣干燥器中于60℃下干燥過夜使得露點為-40℃。將干燥的粒料加入2.5英寸的工業(yè)擠出機,將聚酯樹脂擠出涂覆在紙板材料上,所述擠出機機筒長度與直徑的比率為28∶1。將擠出機的5個區(qū)保持在下表18所示的溫度范圍內。在擠出機中使用具有八個壓縮螺紋(flight)、四個計量螺紋、雙螺紋混料段和六個計量螺紋的單螺紋螺桿。螺桿速度保持在恒定的180轉/分鐘(RPM)。使熔融聚酯樹脂通過三層24X24網篩。使聚合物通過具有0.75英寸成型段的中心進料模頭,所述成型段具有36英寸x0.02英寸的模口。擠出進料速率恒定在460磅/小時。將所得擠出物通過5英寸空隙進入由涂覆橡膠的壓力輥和驟冷輥形成的輥隙。同時,將下表18所示的32英寸寬的紙板材料送入輥隙,此時輥和薄膜保持接觸。施加100磅/線性英寸的輥隙壓力。在擠出試驗中,將直徑為24英寸的鏡面拋光的驟冷輥保持在19℃下。將涂覆紙板以與由壓力輥和驟冷輥形成的輥隙成180度的角度從驟冷輥取下。驟冷輥以300英尺/分鐘的線速度運行。得到厚度為1.25密耳的聚酯樹脂。利用不同的操作條件可改變聚合物樹脂的厚度。
表18
對以下實施例的成品進行測定和比較對照實施例(CE)和實施例124、對照實施例7(CE7)和實施例133以及對照實施例8(CE8)和實施例140。將聚合物作為快餐三明治包裝紙進行測試,并通過傳統(tǒng)方法成型和熱封成為信封狀和袋狀。
將實施例131-138形成的材料加工成杯子、杯類制品(glasses)、碗、托盤、液體容器和紙盒的形狀。將實施例139-146形成的材料通過傳統(tǒng)方法形成托盤、盒子和有蓋容器的形狀。
實施例147將如實施例3所述(只是規(guī)模更大)制備的聚合物和聚丙交酯(Cargill Dow Company)在斗式干燥器中于60℃干燥過夜直至露點為-40℃。將實施例3的聚合物和聚丙交酯(重量比為1∶3)共擠出在三層紙板上,所述紙板的重量為210克/米2,前移速度為150米/分鐘。實施例3的聚合物的熔融溫度為240℃,聚丙交酯的熔融溫度為240℃。由此得到涂覆紙板,其中聚合物涂層的總重為19.4克/米2,形成外層的聚丙交酯為75%重量,形成內層并與紙板粘合的實施例3的聚合物為25%重量。
將上述制備的紙板通過傳統(tǒng)方法形成杯子、杯類制品、碗、托盤、液體容器和紙盒的形狀。
實施例148-153通過以下方法制備壓光紙層壓材料將如下表19所示的上文的實施例所述制備的薄膜涂覆在隔離紙上,得到該薄膜的組合體,使之與相同大小的待涂覆紙張接觸形成組合體,然后通過加熱的拋光金屬上輥和不加熱的彈性(絲)輥間的輥隙在5碼/分鐘表面速度、200和10噸壓力下壓實所述組合體。
層壓了聚合物的各種紙基材的具體情況如下表19所示。
表19
將上述的層壓材料片(8英寸x8英寸正方形)置于旋轉堆肥機中,所述堆肥機具有約0.5立方碼的城市固體廢物(去除了其中的玻璃、罐頭以及大部分輕塑料和紙)和下水道污泥的混合物,二者的比率為約2∶1。每周旋轉堆肥機一次,并對溫度和含水量進行監(jiān)控。
實施例154由紙板和電暈處理的聚酯薄膜的組合體制備層壓材料,其中所述組合體使用兩種水性丙烯酸粘合劑制劑的組合。紙板基材為經漂白的白色紙板,該類紙板通常稱為固體漂白硫酸鹽(SBS)紙板,而SBS紙板是人們熟悉的食品包裝材料基材。所使用的紙板為未涂覆的奶盒材料,其厚度為0.0235英寸,重量為282磅/3,000平方英尺。如上文實施例33所述制備薄膜并在一面用傳統(tǒng)方法電暈放電處理以增強其粘結性能。層壓過程在傳統(tǒng)的濕粘合層壓機上進行,所述層壓機有的施膠站給紙板和薄膜施膠。利用110線凹輥施膠器將粘合劑施于紙板上,其中每1,000平方英尺紙板給予約3磅濕粘合劑。施于紙板上的粘合劑由200磅購自Rohm & Haas Company的RhoplexN-1031丙烯酸類膠乳和1.5盎司購自Diamond Shamrock ChemicalCompany的oamaster NXZ消泡劑(預先分散在相同體積的水中)組成。將粘合劑施于聚酯薄膜的電暈處理面,所述粘合劑由375磅購自Rohm & Haas Company的RhoplexN-1031丙烯酸膠乳、11.5磅Cymel325三聚氰胺-甲醛交聯劑、11.5磅異丙醇、23磅水和3盎司購自Diamond Shamrock Chemicals Company的oamaster NXZ消泡劑(預先分散在相同體積的水中)組成。
層壓過程如下使紙板和薄膜同時通過各自的粘合劑施膠站,然后將紙板和薄膜引入層合輥隙,在此兩個涂覆了粘合劑的表面通過其上仍是濕的粘合劑結合在一起。層壓機以300-350英尺/分鐘的速率運行。層壓材料通過層合輥隙到溫度為400的熱風爐中。層壓材料在爐子中的停留時間為約5秒。然后將層壓材料通過驟冷輥并重繞成品輥上。
將上述制備的層壓材料通過傳統(tǒng)方法形成杯子、杯類制品、碗、托盤、液體容器和紙盒的形狀。
實施例155-175這些實施例示例了將包含共聚酯醚的薄膜層壓至預制基材的過程。該操作在Lab Form Inc.的具有10x10英寸壓板的成型機上進行。將預制基材往返運送至壓板上。將薄膜展開,并利用紅外型加熱器通過“黑箱加熱”法對其預熱下表20所示的時間。然后將預熱的薄膜置于預制基材上方并下拉至預制基材上。實施例155-161使用真空層壓通過預制基材抽真空,將薄膜吸至所述預制基材表面。實施例162-168使用助壓模塞真空層壓法,其中除上述真空外,還用模塞來幫助從與預成型底材相對的一側推壓預熱膜,從而有助于減輕膜進入深拉預成型底材中時變薄的程度。實施例169-175使用加壓層壓法從預制基材的對面向預熱薄膜施加空氣壓力,使所述薄膜緊貼在預制基材上。該層壓過程一般需要5-100秒,然后將多余薄膜從層壓基材修裁掉,將層壓基材取下并冷卻。
所使用的預制基材包括通過傳統(tǒng)方法制備的9英寸模制“紙漿盤”;通過傳統(tǒng)方法制備的成型的冷凍正餐紙板“托盤”;通過傳統(tǒng)方法制備的3.5英寸高的成型紙板咖啡“杯”;通過傳統(tǒng)方法制備的3英寸高和直徑為4英寸的成型紙板“碗”;9英寸“泡沫盤”,小心撕除來自EarhShell Company(貨號PL9V00001)的市售板材上的隔離膜獲得;12盎司“泡沫碗”,小心撕除來自EarthShell Company(貨號BL12V00001)的市售碗上的隔離膜獲得以及有鉸接蓋和雙耳柄閉合機構的沙拉和三明治“泡沫容器”,小心撕除來自EarthShellCompany(貨號CLS00001)的市售容器上的隔離膜獲得。
表20
權利要求
1.一種芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含酸組分、二醇組分、0-約5.0%摩爾的選自多官能團酸、醇及其混合物的多官能團支化劑,以及任選的有效量的脫色劑,其中所述酸組分基本由以下物質組成a.占100%摩爾總酸組分的99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分,和b.占100%摩爾總酸組分的1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分;其中所述二醇組分包含a.占100%摩爾總二醇組分的約98.9-約1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇,b.占100%摩爾總二醇組分的0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇,c.占100%摩爾總二醇組分的0-約5.0%摩爾的一種或多種其他二醇,和d.0-約5.0%摩爾的多官能團支化劑。
2.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯的特性粘度至少為0.15,在室溫下以0.5%的共聚酯溶液測得,其中所述溶液的溶劑體系為50∶50的三氟乙酸∶二氯甲烷。
3.權利要求2的芳族共聚醚酯,其中所述特性粘度至少為0.35dL/g。
4.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含99-30%摩爾的芳族二羧酸組分。
5.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含99-50%摩爾的芳族二羧酸組分。
6.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含95-50%摩爾的芳族二羧酸組分。
7.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含1-70%摩爾的羥基鏈烷酸組分。
8.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含1-50%摩爾的羥基鏈烷酸組分。
9.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含5-50%摩爾的羥基鏈烷酸組分。
10.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含0.1-20%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。
11.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含0.1-15%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。
12.權利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述二醇組分包含0-1.0%摩爾的多官能團支化劑。
13.權利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述羥基鏈烷酸組分選自乳酸、DL-乳酸、L-乳酸、乙醇酸、乳酸甲酯、(R)-(+)-乳酸甲酯、(S)-(-)-乳酸甲酯、乙醇酸甲酯、乳酸乙酯、(R)-(+)-乳酸乙酯、(S)-(-)-乳酸乙酯、乙醇酸乙酯、乳酸2-羥乙酯、(R)-(+)-乳酸2-羥乙酯、(S)-(-)-乳酸2-羥乙酯、乳酸3-羥丙酯、(R)-(+)-乳酸3-羥丙酯、(S)-(-)-乳酸3-羥丙酯、乳酸4-羥丁酯、乙醇酸2-羥乙酯、乙醇酸3-羥丙酯、乙醇酸4-羥丁酯、丙交酯、3,6-二甲基-1,4-二氧六環(huán)-2,5-二酮、L-丙交酯、(3S-順)-3,6-二甲基-1,4-二氧六環(huán)-2,5-二酮、乙交酯、聚丙交酯、聚(DL-丙交酯)、聚(乙交酯)及其衍生的混合物。
14.權利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述其他二醇選自乙二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,16-十六烷二醇、二聚二醇、4,8-二(羥甲基)-三環(huán)[5.2.1.0/2.6]癸烷、1,4-環(huán)己烷二甲醇、異山梨醇、二甘醇、三甘醇、分子量為約500-約4000的聚(亞烷基醚)二醇及其衍生的混合物。
15.權利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述芳族二羧酸組分選自對苯二甲酸、對苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸二(2-羥乙酯)、對苯二甲酸二(3-羥丙酯)、對苯二甲酸二(4-羥丁酯)、間苯二甲酸、間苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸二(2-羥乙酯)、間苯二甲酸二(3-羥丙酯)、間苯二甲酸二(4-羥丁酯)、2,6-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸二甲酯、2,7-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸二甲酯、3,4′-二苯醚二甲酸、3,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯醚二甲酸、4,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯硫醚二甲酸、3,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯硫醚二甲酸、4,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯砜二甲酸、3,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、4,4′-二苯砜二甲酸、4,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、3,4′-二苯甲酮二甲酸、3,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、4,4′-二苯甲酮二甲酸、4,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、1,4-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸二甲酯、4,4’-亞甲基雙(苯甲酸)、4,4’-亞甲基雙(苯甲酸甲酯)及其衍生的混合物。
16.權利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述支化劑選自1,2,4-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸三甲酯、1,2,4-苯三甲酸三(2-羥乙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(3-羥丙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(4-羥丁酯)、1,2,4-苯三甲酸酐、1,3,5-苯三甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、檸檬酸、四氫呋喃-2,3,4,5-四甲酸、1,3,5-環(huán)己烷三甲酸、季戊四醇、丙三醇、2-羥甲基-1,3-丙二醇、2,2-二(羥甲基)丙酸及其衍生的混合物。
17.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯的特性粘度至少為約0.35dL/g。
18.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯的特性粘度至少為約0.65dL/g。
19.權利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯還包含填料。
20.權利要求19的芳族共聚醚酯,其中所述填料包含具有第一平均粒徑的第一組顆粒和具有第二平均粒徑的第二組顆粒,其中第二平均粒徑至少是第一平均粒徑約2倍。
21.權利要求19的芳族共聚醚酯,其中所述填料基本由平均直徑小于約40微米的顆粒組成。
22.權利要求19的芳族共聚醚酯,其中所述填料基本由平均直徑小于約20微米的顆粒組成。
23.一種共混物,所述共混物包含權利要求1的芳族共聚醚酯和至少一種其他聚合物。
24.權利要求23的共混物,其中所述其他聚合物可生物降解。
25.權利要求24的共混物,其中所述可生物降解的聚合物選自聚(羥基鏈烷酸酯)、聚碳酸酯、聚(己內酯)、脂族聚酯、芳族共聚酯、脂族-芳族共聚醚酯、脂族-芳族共聚酰胺酯、磺化脂族-芳族共聚酯、磺化脂族-芳族共聚醚酯、磺化脂族-芳族共聚酰胺酯及其衍生的混合物。
26.權利要求24的共混物,其中所述其他聚合物不可生物降解。
27.權利要求24的共混物,其中所述其他聚合物為天然聚合物。
28.權利要求27的共混物,其中所述天然聚合物為淀粉。
29.一種成型制品,所述成型制品由權利要求1的芳族共聚醚酯制成。
30.權利要求29的成型制品,所述制品選自薄膜、片材、纖維、熔體噴射容器、模塑件和發(fā)泡件。
31.一種薄膜,所述薄膜包含權利要求1的芳族共聚醚酯。
32.權利要求31的薄膜,所述薄膜的厚度為約0.025mm-約0.15mm。
33.權利要求31的薄膜,所述薄膜為取向膜。
34.權利要求33的薄膜,其中所述薄膜雙軸取向。
35.權利要求33的薄膜,其中所述薄膜單軸取向。
36.一種多層薄膜,所述薄膜包含含有權利要求1的芳族共聚醚酯的層。
37.一種制品,所述制品包含基材和基材上的涂層,所述涂層包含權利要求1的芳族共聚醚酯。
38.權利要求37的制品,其中所述涂層的厚度為約0.2-約15密耳。
39.權利要求37的制品,其中所述涂層的厚度為約0.5-約2密耳。
40.權利要求37的制品,其中所述基材選自織物、無紡織物、箔、紙、紙板和金屬。
41.一種制品,所述制品包含其上層壓有權利要求1的芳族共聚醚酯的基材。
42.權利要求41的制品,其中所述基材選自紙、紙板、卡紙板、纖維板、纖維素、淀粉、塑料、聚苯乙烯泡沫、玻璃、金屬、聚合物泡沫、有機泡沫、無機泡沫、有機-無機泡沫和聚合物薄膜。
43.一種包裝,所述包裝包含權利要求41的制品。
44.一種包裝紙,所述包裝紙包含權利要求1的芳族共聚醚酯。
45.一種片材,所述片材包含權利要求1的芳族共聚醚酯。
46.權利要求45的片材,所述片材的厚度至少為約0.50mm。
47.一種纖維,所述纖維包含權利要求1的芳族共聚醚酯。
48.權利要求47的纖維,所述纖維為約0.1-約100丹尼爾。
49.權利要求47的纖維,所述纖維為約0.5-20丹尼爾。
50.一種纖維,所述纖維包含權利要求1的芳族共聚醚酯和至少一種其他聚合物。
51.權利要求47的纖維,其中所述纖維包含芳族共聚醚酯和一種或多種天然纖維的共混物。
52.權利要求47的纖維,其中所述纖維為異質纖維。
53.一種發(fā)泡制品,所述發(fā)泡制品包含權利要求12的芳族共聚醚酯。
54.一種成型制品,所述成型制品由權利要求12的芳族共聚醚酯制成。
55.權利要求54的成型制品,所述制品選自薄膜、片材、纖維、熔體噴射容器、模塑件和發(fā)泡件。
56.一種薄膜,所述薄膜包含權利要求19的芳族共聚醚酯。
57.權利要求56的薄膜,所述薄膜的厚度為約0.025mm-約0.15mm。
58.權利要求56的薄膜,所述薄膜為取向膜。
59.一種多層薄膜,所述薄膜包含含有權利要求19的芳族共聚醚酯的層。
60.一種制品,所述制品包含基材和基材上的涂層,所述涂層包含權利要求19的芳族共聚醚酯。
61.一種制品,所述制品包含其上層壓有權利要求19的芳族共聚醚酯的基材。
62.一種包裝紙,所述包裝紙包含權利要求19的芳族共聚醚酯。
63.一種片材,所述片材包含權利要求19的芳族共聚醚酯。
64.一種發(fā)泡制品,所述制品包含權利要求23的共混物。
65.一種成型制品,所述制品由權利要求23的共混物制成。
66.權利要求65的成型制品,所述制品選自薄膜、片材、纖維、熔體噴射容器、模塑件和發(fā)泡件。
67.一種薄膜,所述薄膜包含權利要求23的共混物。
68.權利要求67的薄膜,所述薄膜的厚度為約0.025mm-約0.15mm。
69.權利要求67的薄膜,所述薄膜為取向膜。
70.一種多層薄膜,所述薄膜包含含有權利要求23的共混物的層。
71.一種制品,所述制品包含基材和基材上的涂層,所述涂層包含權利要求16的共混物。
72.一種制品,所述制品包含其上層壓有權利要求23的共混物的基材。
73.一種包裝紙,所述包裝紙包含權利要求23的共混物。
74.一種片材,所述片材包含權利要求23的共混物。
75.一種制備包裝的方法,所述方法包含提供基材;將基材制成所需的包裝形式;提供基本由以下組分組成的芳族共聚醚酯酸組分、二醇組分、0-約5.0%摩爾的選自多官能團酸、醇及其混合物的多官能團支化劑和任選的有效量的脫色劑,其中所述酸組分基本由以下組分組成a.占100%摩爾總酸組分的99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分,和b.占100%摩爾總酸組分的1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分,其中所述二醇組分包含a.約98.9-約1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇,b.0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇,c.占100%摩爾總二醇組分的0-約5.0%摩爾的一種或多種其他二醇,和e.0-約5.0%摩爾的多官能團支化劑,和f.占100%摩爾總二醇組分的0-約5.0%摩爾的一種或多種其他二醇,和用所述芳族共聚醚酯層壓或涂覆所述基材形成所述包裝。
76.權利要求75的方法,其中所述基材包括選自紙、紙板、無機泡沫、有機泡沫和無機-有機泡沫的材料。
77.權利要求75的方法,其中所述包裝形式選自包裝紙、拉伸卷纏膜、袋子、杯子、托盤、紙箱、盒子、瓶子、板條箱、包裝薄膜、泡罩包裝紙、貼體包裝膜和鉸接容器。
78.權利要求75的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含99-30%摩爾的芳族二羧酸組分。
79.權利要求75的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含99-50%摩爾的芳族二羧酸組分。
80.權利要求75的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含95-50%摩爾的芳族二羧酸組分。
81.權利要求75的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含1-70%摩爾的羥基鏈烷酸組分。
82.權利要求75的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含1-50%摩爾的羥基鏈烷酸組分。
83.權利要求75的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含5-50%摩爾的羥基鏈烷酸組分。
84.權利要求75的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含0.1-20%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。
85.權利要求75的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含0.1-15%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇。
86.權利要求75的方法,其中所述二醇組分包含0-1.0%摩爾的多官能團支化劑。
87.權利要求75的方法,其中所述羥基鏈烷酸組分選自乳酸、DL-乳酸、L-乳酸、乙醇酸、乳酸甲酯、(R)-(+)-乳酸甲酯、(S)-(-)-乳酸甲酯、乙醇酸甲酯、乳酸乙酯、(R)-(+)-乳酸乙酯、(S)-(-)-乳酸乙酯、乙醇酸乙酯、乳酸2-羥乙酯、(R)-(+)-乳酸2-羥乙酯、(S)-(-)-乳酸2-羥乙酯、乳酸3-羥丙酯、(R)-(+)-乳酸3-羥丙酯、(S)-(-)-乳酸3-羥丙酯、乳酸4-羥丁酯、乙醇酸2-羥乙酯、乙醇酸3-羥丙酯、乙醇酸4-羥丁酯、丙交酯、3,6-二甲基-1,4-二氧六環(huán)-2,5-二酮、L-丙交酯、(3S-順)-3,6-二甲基-1,4-二氧六環(huán)-2,5-二酮、乙交酯、聚丙交酯、聚(DL-丙交酯)、聚(乙交酯)及其衍生的混合物。
88.權利要求75的方法,其中所述其他二醇選自乙二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,16-十六烷二醇、二聚二醇、4,8-二(羥甲基)-三環(huán)[5.2.1.0/2.6]癸烷、1,4-環(huán)己烷二甲醇、異山梨醇、二甘醇、三甘醇、分子量為約500-約4000的聚(亞烷基醚)二醇及其衍生的混合物。
89.權利要求75的方法,其中所述芳族二羧酸組分選自對苯二甲酸、對苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸二(2-羥乙酯)、對苯二甲酸二(3-羥丙酯)、對苯二甲酸二(4-羥丁酯)、間苯二甲酸、間苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸二(2-羥乙酯)、間苯二甲酸二(3-羥丙酯)、間苯二甲酸二(4-羥丁酯)、2,6-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸二甲酯、2,7-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸二甲酯、3,4′-二苯醚二甲酸、3,4′二苯醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯醚二甲酸、4,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯硫醚二甲酸、3,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯硫醚二甲酸、4,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯砜二甲酸、3,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、4,4′-二苯砜二甲酸、4,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、3,4′-二苯甲酮二甲酸、3,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、4,4′-二苯甲酮二甲酸、4,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、1,4-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸二甲酯、4,4’-亞甲基雙(苯甲酸)、4,4’-亞甲基雙(苯甲酸甲酯)及其衍生的混合物。
90.權利要求75的方法,其中所述支化劑選自1,2,4-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸三甲酯、1,2,4-苯三甲酸三(2-羥乙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(3-羥丙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(4-羥丁酯)、1,2,4-苯三甲酸酐、1,3,5-苯三甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、檸檬酸、四氫呋喃-2,3,4,5-四甲酸、1,3,5-環(huán)己烷三甲酸、季戊四醇、丙三醇、2-羥甲基-1,3-丙二醇、2,2-二(羥甲基)丙酸及其衍生的混合物。
91.一種制備芳族共聚醚酯的方法,所述方法包括提供包含以下組分的反應混合物芳族二羧酸組分、羥基鏈烷酸組分、單一的第一種二醇、聚(亞烷基醚)二醇、任選的其他二醇、任選的有效量的脫色劑和任選的多官能團支化劑;并讓所述二羧酸組分、羥基鏈烷酸組分、單一的第一種二醇、聚(亞烷基醚)二醇、任選的其他二醇和多官能團支化劑聚合形成包含酸組分和二醇組分的芳族共聚醚酯,其中所述酸組分基本由以下組分組成a.占100%摩爾總酸組分的99.0-1.0%摩爾的芳族二羧酸組分,和b.占100%摩爾總酸組分的1.0-99.0%摩爾的選自乳酸、乙醇酸及其混合物的羥基鏈烷酸組分;其中所述二醇組分包含a.約98.9-約1.0%摩爾的選自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的單一的第一種二醇,b.0.1-30.0%摩爾的聚(亞烷基醚)二醇,c.占100%摩爾總二醇組分的0-約5.0%摩爾的一種或多種其他二醇,和d.0-約5.0%摩爾的多官能團支化劑。
92.權利要求91的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含99-30%摩爾的芳族二羧酸組分。
93.權利要求91的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含99-50%摩爾的芳族二羧酸組分。
94.權利要求91的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含95-50%摩爾的芳族二羧酸組分。
95.權利要求91的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含1-70%摩爾的羥基鏈烷酸組分。
96.權利要求91的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含1-50%摩爾的羥基鏈烷酸組分。
97.權利要求91的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含5-50%摩爾的羥基鏈烷酸組分。
98.權利要求91的方法,其中所述二醇組分包含0-1.0%摩爾的多官能團支化劑。
99.權利要求91的方法,其中所述羥基鏈烷酸組分選自乳酸、DL-乳酸、L-乳酸、乙醇酸、乳酸甲酯、(R)-(+)-乳酸甲酯、(S)-(-)-乳酸甲酯、乙醇酸甲酯、乳酸乙酯、(R)-(+)-乳酸乙酯、(S)-(-)-乳酸乙酯、乙醇酸乙酯、乳酸2-羥乙酯、(R)-(+)-乳酸2-羥乙酯、(S)-(-)-乳酸2-羥乙酯、乳酸3-羥丙酯、(R)-(+)-乳酸3-羥丙酯、(S)-(-)-乳酸3-羥丙酯、乳酸4-羥丁酯、乙醇酸2-羥乙酯、乙醇酸3-羥丙酯、乙醇酸4-羥丁酯、丙交酯、3,6-二甲基-1,4-二氧六環(huán)-2,5-二酮、L-丙交酯、(3S-順)-3,6-二甲基-1,4-二氧六環(huán)-2,5-二酮、乙交酯、聚丙交酯、聚(DL-丙交酯)、聚(乙交酯)及其衍生的混合物。
100.權利要求91的方法,其中所述芳族二羧酸組分選自對苯二甲酸、對苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸二(2-羥乙酯)、對苯二甲酸二(3-羥丙酯)、對苯二甲酸二(4-羥丁酯)、間苯二甲酸、間苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸二(2-羥乙酯)、間苯二甲酸二(3-羥丙酯)、間苯二甲酸二(4-羥丁酯)、2,6-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸二甲酯、2,7-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸二甲酯、3,4′-二苯醚二甲酸、3,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯醚二甲酸、4,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯硫醚二甲酸、3,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯硫醚二甲酸、4,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯砜二甲酸、3,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、4,4′-二苯砜二甲酸、4,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、3,4′-二苯甲酮二甲酸、3,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、4,4′-二苯甲酮二甲酸、4,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、1,4-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸二甲酯、4,4’-亞甲基雙(苯甲酸)、4,4’-亞甲基雙(苯甲酸甲酯)及其衍生的混合物。
101.權利要求91的方法,其中所述支化劑選自1,2,4-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸三甲酯、1,2,4-苯三甲酸三(2-羥乙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(3-羥丙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(4-羥丁酯)、1,2,4-苯三甲酸酐、1,3,5-苯三甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、檸檬酸、四氫呋喃-2,3,4,5-四甲酸、1,3,5-環(huán)己烷三甲酸、季戊四醇、丙三醇、2-羥甲基-1,3-丙二醇、2,2-二(羥甲基)丙酸及其衍生的混合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了某些包含羥基鏈烷酸殘基的芳族共聚醚酯、所述共聚醚酯的制備方法以及包含所述共聚醚酯的制品。所述共聚醚酯具有理想的熱性質,并可用于形成薄膜、涂層和層壓層等成型制品。所述共聚醚酯由以下組分的混合物制備芳族二羧酸、羥基鏈烷酸、聚(亞烷基醚)二醇、二醇組分、任選的其他二醇、任選的支化劑以及任選的脫色劑組分。某些所述共聚醚酯可生物降解。
文檔編號C08L67/02GK1980976SQ200580022639
公開日2007年6月13日 申請日期2005年7月8日 優(yōu)先權日2004年7月9日
發(fā)明者R·A·海斯 申請人:納幕爾杜邦公司
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