聚合物-皂组合物及其制备和使用方法技术

本发明专利技术提供了聚合物-皂组合物，其包含热塑性聚合物和皂的紧密掺加物。本发明专利技术还提供了制备和使用聚合物-皂组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含热塑性聚合物和皂的紧密掺加物的聚合物-皂组合物。本专利技术还 涉及制备和使用聚合物-皂组合物的方法。
技术介绍
热塑性聚合物被用于多种应用中。然而，与其它聚合物物质相比，热塑性聚合物 (如聚丙烯和聚乙烯）在例如形成纤维时，可具有更大的配制挑战。这是因为纤维制备的材 料和工艺要求比其它形式如膜的那些要求更加严格。就纤维制备而言，相对于其它聚合物 加工方法，聚合物熔融流动特性更加取决于材料的物理和流变性能。另外，纤维制备中的局 部剪切/拉伸速率和剪切速率比其它工艺更大。 此外，高分子量的热塑性聚合物不易于或不能有效地纺成细纤维。当纺丝超细纤 维时，熔体中的小缺陷、轻微的不一致性或轻微的相不相容性是商业可行方法所不可接受 的。如果它们的可得性和潜在的强度改善，则期望提供一种容易并且有效纺织此类高分子 量聚合物的途径。在加工用于注塑的热塑性聚合物和膜时，存在类似的问题。 大多数热塑性聚合物如聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯衍生自单体（例 如分别为乙烯、丙烯和对苯二甲酸），所述单体得自不可再生的化石基资源（例如石油、天 然气和煤炭）。因此，这些资源的价格和可得性最终对这些聚合物的价格具有显著的影响。 随着这些矿物基资源的国际价格迅速升高，由这些聚合物制得的材料的价格迅速升高。 此外，许多消费者对购买仅衍生自不可再生的矿物基资源的产品表现出反感。他 们的某些担心基于例如环境可持续性问题，而其它担心基于对石油化学产品所衍生产品是 "非天然的"或环境不友好的印象。 热塑性聚合物通常与所需添加剂（例如蜡、颜料、有机染料、香料）不相容，或与其 具有不佳的混溶性。与原本加入必需的添加剂相比，该不相容性可能迫使加入过多的添加 剂，以获得所期望的结果。因此，期望解决该缺点。 将聚丙烯仅用作微量组分，现有领域将聚丙烯组合物与添加剂和/或稀释剂混合 制备具有非常开放的微孔结构的材料，所述孔具有大于IOmm的孔尺寸。在本文所述的所有 情形中，所述稀释剂均被移除以制得最终多孔（例如蜂窝状）结构。在移除稀释剂之前，由 于制得所期望开放结构所需的过多稀释剂，结构是无法接受的油性的。移除稀释剂，可不仅 使额外的加工和废料处理成为必要，而且还导致所需添加剂如染料、颜料和/或香料被移 除。 例如，美国专利3, 093, 612描述了聚丙烯与多种脂肪酸的组合，其中脂肪酸被移 除。科学文章 J. Apply. Polym. Sci 82(1)第169-177页（2001)公开了对聚丙烯使用稀释 剂以热致相分离以形成开放并且较大的蜂窝状结构，但是聚合物比率低，其中随后将稀释 剂从最终结构中移除。科学文章 J. Apply. Polym. Sci 105(4)第2000-2007页（2007)公 开了微孔膜，所述微孔膜经由热致相分离，用邻苯二甲酸二丁酯和大豆油混合物以及聚丙 稀微量组分制得。稀释剂从最终结构中移除。科学文章 Journal of Membrane Science 108(1-2)第25-36页（1995)公开了中空纤维微孔膜，所述中空纤维微孔膜使用大豆油和聚 丙烯混合物以及聚丙烯微量组分，并且采用热致相分离制得，获得所期望的膜结构。稀释剂 从最终结构中移除。 因此，需要热塑性聚合物的组合物，所述组合物允许使用较高分子量和/或减量 的不可再生资源基材料，和/或更好地掺入添加剂如香料和染料。还需要无需移除稀释剂 和/或在最终产品中递送可再生材料的组合物。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供聚合物-皂组合物，其包含以下物质的紧密掺加物：(a) 热塑性聚合物；和（b)皂。所述皂在固体热塑性聚合物中具有小于10 μπι的液滴尺寸。另 选地，所述液滴尺寸可小于5 μ m，小于1 μ m，或小于500nm。所述组合物可包含以所述组合 物的总重量计5重量％至60重量％的皂，8重量％至40重量％的皂，或10重量％至30重 量％的皂。 皂包含脂肪酸的金属盐。用于制备皂的金属可选自元素周期表第1、2、3、4、5、6、7、 8、9、10、11、12、13、14、15、16族，使用1988年实施的IUPAC命名体系。所述脂肪酸可选自 碳-12至碳-22脂肪链羧酸。示例性皂包括硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、以及它们的组 合。 热塑性聚合物可包括例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、它们的共聚物、或它们的组合。热 塑性聚合物的其它例子包括聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯共聚物、聚乙烯共聚物、聚对苯二甲酸 乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、多羟基链烷酸酯、聚酰胺-6、聚酰胺-6, 6、或它 们的组合。 在一些组合物中，热塑性聚合物包括聚丙烯。例如，热塑性聚合物可包含以存在于 所述组合物中的热塑性聚合物的总重量计1%至100%的聚丙烯，大于50%的聚丙烯，55% 至100%的聚丙烯，60%至100%的聚丙烯，或60%至95%的聚丙烯。所述聚丙烯可具有例 如 IOkDa 至 1，OOOkDa 的重均分子量，和大于(λ 25g/10min，或(λ 25g/10min 至 2000g/10min， 或 lg/10min 至 500g/10min，或 5g/10min 至 250g/10min，或 5g/10min 至 100g/10min 的恪 体流动指数。 热塑性聚合物-皂组合物中存在的皂可用作与通常彼此不直接相容的其它热塑 性聚合物（例如聚丙烯和聚乳酸）的增容剂。如本文所用，术语"热塑性聚合物-皂"和"聚 合物-皂"互换使用。 聚合物-皂组合物还可包含添加剂，其有利地为皂可溶的或皂可分散的添加剂。 另选地，添加剂可以为热塑性聚合物可分散的。例如，所述添加剂可为香料、染料、颜料、纳 米颗粒、抗静电剂、填料、或它们的组合。其它添加剂可包括成核剂。 另外，热塑性聚合物可源自生物基材料。例如，聚合物-皂组合物可包含以所述聚 合物-皂组合物的总重量计大于10 %，或大于50 %，或30-100 %，或1-100 %的生物基材 料。 聚合物-皂组合物可通过包括以下步骤的方法制备：（a)将热塑性聚合物和皂以 熔融态混合以形成紧密掺加物，以及（b)在10秒或更短时间内将所述紧密掺加物冷却至等 于或低于所述热塑性聚合物固化温度的温度，所述温度对于一些热塑性聚合物组合物而言 为50°C或更低的温度，以形成固体聚合物-皂组合物。混合步骤包括在大于ΙΟ?Γ1，或大于 308'或10至10, OOOs'或30至10, OOOs4剪切速率下混合以形成紧密掺加物，剪切速率 取决于形成方法（例如纤维纺丝、膜浇注/吹塑、注塑、或吹瓶）。可使用任何适宜的混合设 备，如挤出机（例如单螺杆或双螺杆）。另外，所述方法有利地不包括移除添加剂或稀释剂 的步骤。 所述方法还可包括其它步骤，如将所述掺加物粒化的步骤。粒化步骤可在冷却步 骤之前、期间或之后发生。【附图说明】 为更全面理解所述公开，应当参照以下【具体实施方式】和附图，其中： 图1为对于未改性聚丙烯和实例1-3的聚合物-皂组合物的所测量的粘度相对于 剪切关系的曲线图。 图2为包含15重量％硬脂酸镁的实例1的聚合物-皂组合物。 图3为包含15重量％硬脂酸钙的实例2的聚合物-皂组合物。 图4为包含15重量％硬脂酸锌的实例3的聚合物-皂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物‑皂组合物，所述聚合物‑皂组合物包含以下物质的紧密掺加物：(a)热塑性聚合物；和(b)皂，优选以所述组合物的总重量计5重量％至60重量％的皂，或8重量％至40重量％，或10重量％至30重量％的皂；(c)任选地添加剂，其中所述添加剂是皂可溶的或皂可分散的，并且优选地，其中所述添加剂为香料、染料、颜料、纳米颗粒、抗静电剂、填料、或它们的组合；其中所述皂在所述热塑性聚合物中具有小于10μm，优选小于5μm，或小于1μm，或小于500nm的液滴尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·B·邦德，野田勇夫，W·M·阿伦，M·M·萨托科斯基，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US