使用单位点催化剂和方法制备的基于丙烯共聚物的共混物的热熔性粘合剂组合物技术

一种热熔性粘合剂组合物，包括基于低分子量半结晶丙烯基聚合物和高分子量基本上非晶态丙烯基聚合物的聚合物共混物，所述两种丙烯基聚合物通过使用单位点催化剂制备。所述组合物还含有相容性增粘剂、塑化剂、抗氧化剂，以及任选的蜡、填料、着色剂、UV吸收剂、另一种聚合物、或其组合。所述热熔性组合物具有在177℃在500mPa·s至35,000mPa·s范围内的低粘度，并且可用于遇到结合低表面能基材的多种工业应用，包括一次性非织造卫生制品、标签和其他组件应用。特别优选的应用包括一次性非织造尿布和女性卫生巾构造、尿布和成人失禁内裤弹性连接、尿布和餐巾纸芯稳定、尿布背衬层压、工业过滤材料转换、以及手术衣和手术单组件。

Hot-melt binder compositions based on propylene copolymer blends prepared using unit-point catalysts and methods

A hot-melt adhesive composition includes a polymer blend based on a low molecular weight semi-crystalline propylene-based polymer and a high molecular weight substantially amorphous propylene-based polymer, the two propylene-based polymers being prepared by using a unit-point catalyst. The composition also contains compatible tackifiers, plasticizers, antioxidants, and optional waxes, fillers, colorants, UV absorbers, another polymer, or combinations thereof. The hot-melt composition has a low viscosity in the range of 577 C in the range of 500 mPa s to 35,000 mPa s and can be used in a variety of industrial applications where low surface energy substrates are bonded, including disposable non-woven sanitary products, labels and other component applications. Particularly preferred applications include disposable non-woven diapers and women's sanitary napkins construction, diapers and adult incontinence underwear elastic connections, diaper and napkin core stability, diaper backing lamination, industrial filter material conversion, and surgical clothing and single-component surgery.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用单位点催化剂和方法制备的基于丙烯共聚物的共混物的热熔性粘合剂组合物相关申请的交叉引用本申请要求在2016年1月14日递交的第62/278,747号美国临时申请和2016年5月6日递交的第62/332,829号美国临时申请的权益。第62/278,747号美国临时申请和第62/332,829号美国临时申请中每一者的全部内容在此通过引用的方式全部并入文中。
本专利技术涉及一种基于聚合物共混物的新型热熔性粘合剂组合物，该聚合物共混物包含使用单位点催化剂制备的聚丙烯聚合物。更特别地，聚丙烯聚合物共混物包含低分子量的半结晶丙烯聚合物和高分子量的基本上非晶态丙烯聚合物，从而制备具有双峰分子量分布的聚合物组分。所述粘合剂组合物具有良好均衡的粘合性和凝聚性性能，适用于包装、产品组件和层压件中。所述粘合剂组合物尤其用于粘合低表面能基材，这些基材经常用于制造各种一次性非织造卫生产品，如婴儿尿布、成人失禁物品和女性卫生垫。
技术介绍
热熔性粘合剂通常在环境温度下以固体物质的形式存在，并可通过施加热转化为可流动的液体。这些粘合剂在制造各种其中常常需要各种基材的粘合的一次性物品时尤其有用。具体应用包括一次性尿布、医院衬垫、女性卫生巾、卫生护垫、手术单和成人失禁内裤，统称为一次性非织造卫生产品。其他多元化应用涉及纸制品、包装材料、汽车顶篷、家电、胶带和标签。在大多数这些应用中，热熔性粘合剂被加热到其熔化状态，然后施加到通常被称为主基材的基材上。然后通常称为次基材的第二基材立即与第一基材接触并压靠第一基材。粘合剂遇冷固化以形成牢固的粘合。热熔性粘合剂的主要优点是不存在液体载体，就像水基或溶剂基粘合剂一样，从而消除了与溶剂去除相关的昂贵工艺。对于许多应用，热熔性粘合剂通常通过使用活塞或齿轮泵设备以薄膜或珠子的形式直接挤出到基材上。在这种情况下，基材在压力下与热模具紧密接触。模具的温度必须刚好保持在粘合剂的熔点以上，以使熔融的热熔性材料平滑地流过施加喷嘴。对于大多数应用，特别是在食品包装和一次性非织造卫生制品制造中遇到的应用，通常涉及精细和热敏性基材、如薄规格塑料膜的粘合。这对热熔性粘合剂应用的涂布温度设定了上限。今天的商业化热熔体通常配制成涂布温度低于200℃，优选低于150℃，以避免基材燃烧或变形。除了直接涂布之外，还开发了几种间接或非接触涂布方法，通过这些方法可以借助压缩空气将热熔性粘合剂从远处喷涂到基材上。这些非接触涂布技术包括常规螺旋喷雾、OmegaTM、SurewrapTM和各种形式的熔喷法。然而，为了获得可接受的涂布图案，间接方法要求在施加温度下粘合剂的粘度必须足够低，通常在2000mPa·s至30000mPa·s的范围内，优选在2000-15000mPa·s的范围内。在确定热熔体的可喷射性时，许多其他物理因素、特别是粘合剂的流变性质起作用。大多数商业化热熔性产品不适用于喷涂应用。还没有已接受的理论模型或指导方针来预测可喷射性，其必须通过施加设备凭经验确定。热熔性粘合剂是通常由聚合物、塑化剂、增粘树脂和抗氧化剂包装物组成的有机材料。其他成分，如蜡、填料、着色剂和UV吸收剂也可用于改性粘合剂性能或提供特殊属性。这些有机成分在粘合剂的涂布条件下易于热降解。例如，广泛使用的基于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)三嵌段共聚物的商业化热熔性粘合剂在175℃经受24小时可使粘度从原始值下降约50％。基于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)的热熔体可在相似的条件下通过交联而引起问题。交联可导致粘度的急剧增加，并且最终可通过形成三维聚合物网络使粘合剂变得不可流动。粘度变化通常伴随着炭化、胶化(gelling)和在熔融材料顶部形成结皮(skin)。降解将不可避免地导致粘合剂特性和性能的恶化。另外，它们也可能导致设备损坏。降解速率取决于温度；温度越高，降解越快。因此，降低粘合剂的涂布温度可以减缓降解。使用齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta，ZN)催化剂，如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和全同立构(isotactic)聚丙烯(iPP)生产的常规聚烯烃不适合粘合剂应用。齐格勒-纳塔(ZN)催化剂体系由一对催化剂和助催化剂组成。最常见的这种对是TiCl3和Al(C2H5)2Cl，或TiCl4与Al(C2H5)3。齐格勒-纳塔催化剂体系是科学期刊和教科书中众多出版物的主题，并且是本领域技术人员所熟知的。常规的ZN催化剂体系通常嵌入惰性载体中，并具有多个催化剂位点，每个位点具有不同的活性。这种活性的差异导致形成具有多个分子量的聚合物分子和共聚物分子的组合物。用ZN催化剂生产的聚烯烃均聚物和共聚物典型地是高度结晶的和刚性的。这可以转化为热熔性粘合剂，其相对易碎或具有差的基材润湿性、差的粘合性和差的加工性能。尽管如此，含有各种类型的聚烯烃共混物的热熔性粘合剂在各种以前的专利文献中是已知的。如本文所用，Z-N是指用于烯烃聚合的齐格勒-纳塔催化剂。如本文所用，LDPE和HPDE分别指低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。如本文所用，iPP是指主要具有全同立构链结构的全同立构丙烯均聚物或共聚物。如本文所用，非晶态聚-α-烯烃(APAO)是指通常用路易斯酸(Lewisacid)催化剂生产的具有乙烯或丁烯的一类低分子量非晶态丙烯均聚物或共聚物。如本文所用，PB是指聚丁烯均聚物和共聚物。例如，Trotter等人在美国专利号4,022,728中描述了一种热熔性压敏组合物，其包含APAO混合物、低分子量的基本上非晶态弹性体、液体增粘剂和按重量计达2％的量的常规结晶聚丙烯(iPP)。根据所述专利No.4,022,728，该组合物提供了良好的在低温下的粘合性能。Meyer等人在美国专利4,120,916中公开了包含低分子量PE、低分子量iPP和APAO的共混物的热熔性粘合剂组合物。据称，这些粘合剂组合物可提供短的开放时间并可用于石蜡改性瓦楞纸板的粘合。Lakshmanan等人在美国专利号4,761,450中公开了一种可用作热熔性粘合剂的聚合物共混物，其包含LDPE、1-丁烯与乙烯或丙烯的共聚物、烃增粘剂和由低分子量液体聚丁烯、APAO以及它们的混合物组成的低分子量聚合物。Ryan在美国专利号5,747,573中公开了一种用于结合塑料和金属箔容器的基于APAO的热熔性粘合剂组合物。该粘合剂组合物含有APAO的共混物、固体苯甲酸酯塑化剂和烃增粘剂。APAO与聚乙烯(PE)、聚丁烯(PB)共聚物、或常规iPP的共混导致严重的缺陷。含有APAO/PE或APAO/PB共混物的现有技术粘合剂，如，例如上文描述的在美国专利4,120,916和4,761,450中的那些粘合剂，趋向于具有差的相容性。当热熔性粘合剂必须在高温下长时间(有时几小时、甚至几天)保持在熔融状态时，这些粘合剂可在施用过程中发生相分离。在相分离的热熔性粘合剂中，炭化、结皮和胶化可以相当迅速地发展，从而导致施加设备堵塞或阻塞。这种聚合物共混物的不相容性也赋予易碎性、光学浑浊度、差的开放时间或无开放时间、以及低结合强度。虽然基于APAO和常规iPP共混物的热熔体不具有相容性问题，但它们仍可能遭受上文所述的所有其他缺点。此外，由于常规iPP聚合物的高结晶度和高熔点，基于APAO/iPP共混物的热熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热熔性粘合剂组合物，包含：(f)含有至少一种半结晶LMW SSC‑PP聚合物和至少一种基本上非晶态HMW SSC‑PP共聚物的聚合物共混物；所述LMW SSC‑PP聚合物和所述HMW SSC‑PP共聚物均为用SSC催化剂制备的均聚聚丙烯或丙烯与□‑烯烃共聚单体的共聚物；在所述共混物中所述LMW SSC‑PP聚合物与所述HMW SSC‑PP聚合物的重量比范围为9:1至1:9，并且在本专利技术的组合物中所述聚合物共混物的总量为约20重量％至约80重量％；所述LMW SSC‑PP具有在23℃约0.86g/cc至约0.90g/cc的密度，约10,000g/mol至约100,000g/mol的重均分子量，约20℃至约140℃的熔点，约30J/g至约100J/g的熔化焓，约18％至约50％的结晶度，等于或大于80g/10min的熔体流动速率和在190℃优选范围为约800mPa·s至约100,000mPa·s的Brookfield粘度；以及所述HMW PP聚合物具有在23℃约0.85g/cc至约0.88g/cc的密度，大于100,000g/mol的重均分子量，无熔点或约20℃至约120℃的残余熔点，约0J/g至约30J/g的熔化焓，约0％至约18％的结晶度，和等于或小于200g/10min的熔体流动速率(FMR)；(g)含量为约15重量％至约75重量％的相容性增粘剂；(h)约1重量％至约35重量％的塑化剂；(i)约0.1重量％至约3重量％的稳定剂或抗氧化剂；和(j)任选地，约0重量％至约20重量％的蜡。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.14 US 62/278,747;2016.05.06 US 62/332,8291.一种热熔性粘合剂组合物，包含：(f)含有至少一种半结晶LMWSSC-PP聚合物和至少一种基本上非晶态HMWSSC-PP共聚物的聚合物共混物；所述LMWSSC-PP聚合物和所述HMWSSC-PP共聚物均为用SSC催化剂制备的均聚聚丙烯或丙烯与□-烯烃共聚单体的共聚物；在所述共混物中所述LMWSSC-PP聚合物与所述HMWSSC-PP聚合物的重量比范围为9:1至1:9，并且在本发明的组合物中所述聚合物共混物的总量为约20重量％至约80重量％；所述LMWSSC-PP具有在23℃约0.86g/cc至约0.90g/cc的密度，约10,000g/mol至约100,000g/mol的重均分子量，约20℃至约140℃的熔点，约30J/g至约100J/g的熔化焓，约18％至约50％的结晶度，等于或大于80g/10min的熔体流动速率和在190℃优选范围为约800mPa·s至约100,000mPa·s的Brookfield粘度；以及所述HMWPP聚合物具有在23℃约0.85g/cc至约0.88g/cc的密度，大于100,000g/mol的重均分子量，无熔点或约20℃至约120℃的残余熔点，约0J/g至约30J/g的熔化焓，约0％至约18％的结晶度，和等于或小于200g/10min的熔体流动速率(FMR)；(g)含量为约15重量％至约75重量％的相容性增粘剂；(h)约1重量％至约35重量％的塑化剂；(i)约0.1重量％至约3重量％的稳定剂或抗氧化剂；和(j)任选地，约0重量％至约20重量％的蜡。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述半结晶LMWSSC-PP聚合物是丙烯的均聚物。3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述半结晶LMWSSC-PP聚合物是丙烯和至少一种□-烯烃共聚单体的共聚物，所述□-烯烃共聚单体具有下面的分子结构：R-CH＝CH2其中，R是氢H、或者具有4至8个碳原子的烷基或芳基基团。4.根据权利要求3所述的组合物，其中，所述□-烯烃共聚单体是乙烯、或者1-丁烯或者1-己烯。5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述基本上非晶态HMWSSC-PP聚合物是丙烯的均聚物。6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述基本上非晶态HMWSSC-PP是丙烯和至少一种□-烯烃共聚单体的共聚物，所述□-烯烃共聚单体具有下面的分子结构：R-CH＝CH2其中，R是氢H、或者具有4至8个碳原子的烷基或芳基基团。7.根据权利要求6所述的组合物，其中，所述□-烯烃共聚单体是乙烯、1-丁烯或者1-己烯。8.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述增粘剂选自由以下组成的组：脂族和脂环族烃树脂及其氢化衍生物、氢化芳族烃树脂、芳族改性的脂族或脂环族树脂及其氢化衍生物、多萜和苯乙烯化多萜树脂。9.根据权利要求8所述的组合物，其中，所述增粘剂是C-5脂族烃树脂、氢化C-5树脂、氢化C-9树脂和氢化DCPD树脂。10.根据权利要求8所述的组合物，其中，所述增粘剂是芳族改性的C-5树脂、芳族改性的氢化DCPD树脂。11.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述塑化剂选自由矿物油和液体聚丁烯组成的组。12.根据权利要求11所述的组合物，其中，所述矿物油具有小于30％的芳族碳原子。13.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述粘合剂组合物还包含含量达20重量％的蜡。14.根据权利要求13所述的组合物，其中，所述蜡选自由以下组成的组：石油蜡、低分子量聚乙烯和聚丙烯、合成蜡和聚烯烃蜡。15.根据权利要求14所述的组合物，其中，所述蜡是数均分子量为约400g/mol至6,000g/mol的低分子量聚乙烯。16.根据权利要求1所述的组合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝玉，K·格施克，T·I·霍金斯，P·查理，K·E·塞克里斯特，
申请(专利权)人：波士胶公司，
类型：发明
国别省市：美国,US