低温-可热合聚酯薄膜及其生产方法技术

本发明专利技术提供一种无定形加工范围位于从约４０℃～约７０℃的Ｔｇ到约７０℃～约１５０℃的Ｔｃｇ的可热合聚酯组合物。该组合物优选包含聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物或共聚物和聚对苯二甲酸丙二醇酯均聚物或共聚物的混合物，或者作为物理共混物或者作为由各自单体制备的共聚聚酯低聚物或聚合物。制成的组合物可低温热合，保持其阻隔性能并且不走味。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无定形加工范围位于从约40℃～约70℃的Tg到约70℃～约150℃的Tcg的可热合聚酯组合物，以及可热合聚酯薄膜的生产。本专利技术具体地涉及通过加入聚对苯二甲酸丙二醇酯均聚物或共聚物对聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物或共聚物进行改性，生产出低Tg和高Tcg的聚合物共混物或共聚聚酯，从而使之在较低温度可热合，却依然保持适中的阻隔性能。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯，以下称2GT或PET，及其共聚聚酯(例如，与间苯二甲酸酯(I)或环己烷二甲醇(CHDM)的共聚聚酯以制造2GT-I、2G-CHDM/T或2G-CHDM/T-I)，已知适用于包装那些对风味散失或吸收周围气味和异味，即，走味，敏感的物品或食品。例如，可参见美国专利4,578,437。这些树脂还适合用来提供耐油脂的作用。另外，这些聚酯对氧气、二氧化碳和/或水蒸汽具有适中的阻挡作用。在包装和其他应用领域，热合被用来连接各个热塑性零件。这是通过对要连接的表面加热使之软化或熔融，同时对需要它们连接在一起的地方施加一定压力完成的。最常见的加热是通过与待连接表面相反的表面与热物体相接触，例如与热棒，或者用热空气、红外线、超声波或感应加热达到加热这些表面的。能达到将待连接表面加热到适当温度以便连接的速度通常决定了能以多高的速度将表面热合。高速热合之所以重要是因为，许多此类操作乃是大量、连续操作，若这里采用慢速加热则势必大大增加成本。若能采用热合设备以快热合速度来热合上面描述的聚酯同时又依然达到牢固密封的效果，那将是可心的。这在过去，对于2GT均聚物或共聚物来说一直难以实现，原因在于这些组合物的玻璃化转变温度(Tg)高，典型值大于约70℃。无定形(非晶)聚酯薄膜一般在两个密封成形表面的温度升高到超过玻璃化转变温度的范围时方才靠自身形成热合。聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)，这里称3GT，亦称聚对苯二甲酸丙二醇酯或PPT，是通过1，3-丙二醇与对苯二甲酸的缩聚制成的聚酯。聚对苯二甲酸丙二醇也可通过1，3-丙二醇与对苯二甲酸二甲酯(DMT)在二-反应器方法中采用四异丙醇钛催化剂TyzorTPT(杜邦公司的一种注册商标)来制备。在酯交换釜中，熔融DMT加入到约185℃的1，3-丙二醇和催化剂中，然后温度升高到210℃，同时不断移出甲醇。所生成的中间体转移到缩聚釜中，在此，压力降低到1mbar(10.2kg/cm2)，温度升高到255℃。当达到要求的熔体粘度时，提高压力，将聚合物挤出、冷却并切粒。3GT具有好于2GT的隔氧和隔气味性能，但玻璃化转变温度低得多，典型值为约50℃。遗憾的是，3GT不具有稳定的热合性能，因为其Tg低和无定形加工范围窄。就是说，Tg与Tcg之间的温度范围(即，玻璃化转变温度与自无定形状态结晶的峰值温度之间的ΔT)非常小，以致其无定形薄膜或零件在尚未热合之前往往就陈化或结晶了。一旦含3GT-薄膜或零件结晶，它就很难在熔融温度以下达到牢固的封合。美国专利5,183,623描述一种利用热成形技术生产透明和耐热聚酯薄膜的方法。该片材由具有至少80mol％由1，3-丙二醇和对苯二甲酸或其成酯衍生物衍生的酯单元的熔融聚酯树脂生产。该聚酯树脂具有至少80mol％3GT，以聚合物链中全部重复单元为基准；这近似等于80wt％3GT。固体树脂片材具有低结晶度，在陈化后，该片材在特定条件下通过热成形，而制成一种高度结晶的容器。美国专利5,989,665描述一种共聚聚酯，包含含有约85～100mol％1，3-丙二醇或约85.8～100wt％该丙二醇的二醇组分的反应产物。该共聚聚酯，据公开，可用于包装的用途。美国专利5,627,236公开一种由共聚聚酯连续相与低模量不连续相组成的多相组合物。该不连续相可以是弹性体、非弹性体、交联、支化或直链。作为不连续相特别有用的是乙烯共聚物或三元共聚物。该组合物提供高温粘度稳定性和卓越的长期、热合以及阻隔性能。日本公开的专利申请HEI 10 -279707公开一种共聚聚酯薄膜，优选含有3～35wt％1，3-丙二醇作为二醇组分。该薄膜在100～180℃范围的温度进行热处理以提高薄膜防止随时间而变质的能力从而大大减少薄膜破裂的发生。制成的薄膜在40℃贮存5天后具有大于100％的伸长率，以及其他性能。目前，需要一种具有2GT和3GT的最佳阻隔性能的聚合物，它能够在低热合棒温度下轻易和以快热合速度热合，同时又仍然产生高热合强度。尤其是用在包装中，此种聚合物若能生产出一种透明零件和薄膜则必将受到青睐。专利技术公开本专利技术提供一种可热合聚酯组合物，其无定形加工范围从约40℃～约70℃的Tg到约70℃～约150℃的Tcg。本专利技术还提供一种可热合聚酯组合物，它包含聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物或共聚物以及约5％～约95wt％，优选20％～80wt％，更优选30％～70wt％聚对苯二甲酸丙二醇酯均聚物或共聚物，以聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丙二醇酯总重量为基准。还提供一种降低聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物或共聚物的Tg的方法，包括下列步骤(a)将聚对苯二甲酸丙二醇酯均聚物或共聚物加入到结晶的聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物或共聚物中形成一种共混物；(b)干燥该共混物令该共混物在介于约120℃～约130℃的温度下暴露于至少0.028m3/min(1ft3/min)露点低于-20.5℃(-5°F)的干燥空气流中达至少约6h或直至达到足够干燥的程度；(c)熔融掺混该共混物以形成Tg低于步骤(a)的聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物。本专利技术还提供一种制造低温-可热合聚酯薄膜的方法，包括下列步骤(a)将聚对苯二甲酸丙二醇酯均聚物或共聚物加入到结晶的聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物或共聚物中形成一种共混物；(b)干燥该共混物令该共混物在介于约120℃～约130℃的温度下暴露于至少0.028m3/min(1ft3/min)露点低于-20.5℃(-5°F)的干燥空气流中达至少约6h或直至达到足够干燥的程度；(c)熔融掺混该共混物以形成Tg低于步骤(a)的聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物。本专利技术还提供两个热塑性塑料热合的方法，其中两个热塑性表面通过加热和加压彼此热合在一起，其中改进之处包括，所述热塑性塑料至少之一包含一种聚酯组合物，它包含聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物或共聚物与聚对苯二甲酸丙二醇酯均聚物或共聚物的共混物，或者由各自单体生成的共聚物。本专利技术还提供一种制品，其中两个热塑性表面被热合在一起了，其中所述热塑性表面至少之一包含一种聚酯组合物，它包含聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物或共聚物与聚对苯二甲酸丙二醇酯均聚物或共聚物的共混物，或者由各自单体生成的共聚物。本专利技术还提供一种生产可热合薄膜或片材的方法，包括下列步骤(a)挤出由两种截然不同聚酯部分构成的混合物，包含95～5重量份聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物或共聚物部分与5～95重量份聚对苯二甲酸丙二醇酯均聚物或共聚物部分，其中所述挤出是在聚合物在挤出机和模头中的停留时间介于1～15min、235～290℃温度的条件下进行的；(b)对在步骤(a)中产生的挤出聚酯熔体实施骤冷；以及(c)回收一种聚酯薄膜或片材，它具有从约40℃～约70℃的Tg到约70℃～约150℃自无定形状态的峰值结晶温度Tcg的无定形加工范围。在该后一种方法中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含两种不同聚酯的掺混物的组合物，具有从介于约４０℃～约７０℃范围的玻璃化转变温度Ｔｇ，到介于约７０℃～约１５０℃范围的自无定形状态的峰值结晶温度Ｔｃｇ的无定形加工范围。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JV库里安，DM哈姆，BA斯米利，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]