粘合剂组合物、含所述粘合剂组合物的制品及其方法技术

本文教导涉及多层薄膜、用于多层薄膜的连接层组合物及相关方法，且涉及高分子粘合剂组合物和制造高分子粘合剂组合物的方法。所述连接层组合物优选粘合至聚丙烯，更优选粘合至聚乙烯和聚丙烯二者。所述连接层优选包含丙烯基弹性体。所述连接层包含一种或多种热塑性聚烯烃。所述连接层组合物可包含接枝聚烯烃，例如具有一种或多种功能性接枝。所述高分子粘合剂组合物优选粘合至聚丙烯表面和聚乙烯表面两者。所述高分子粘合剂组合物优选包括少量(即，小于约40wt％)的丙烯基弹性体聚合物和大量(即，高于约55wt％)的含乙烯聚合物。用于制造上述高分子粘合剂组合物的优选方法避免在从聚合反应器中移出之后且与丙烯基弹性体复合之前，对至少一部分(或甚至全部)含乙烯聚合物进行热处理(例如，高于熔融温度的加热和低于结晶温度的冷却的循环)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粘合剂组合物、含所述粘合剂组合物的制品及其方法优先权申明本专利申请要求于2016年6月3日递交的美国临时专利申请62/345,341和于2016年6月20日递交的美国临时专利申请62/352,125的优先权，这些专利申请的内容通过引用整体并入本文中。
本文的教导涉及高分子粘合剂组合物(polymericadhesivecomposition)及制造该组合物的方法、多层薄膜、用于多层薄膜的连接层组合物，以及相关方法。所述连接层组合物可提供与聚丙烯的粘合，优选提供与聚乙烯和聚丙烯两者的粘合。例如本文所描述的，所述连接层优选包含丙烯基弹性体。所述高分子粘合剂组合物优选包含少量(即小于约40wt％)的丙烯基弹性体聚合物和大量(即大于约55wt％)的含乙烯聚合物。所述高分子粘合剂组合物优选粘合于聚丙烯表面和聚乙烯表面。各种高分子粘合剂组合物也可粘合于极性衬底(例如极性聚合物衬底，例如EVOH和聚酰胺)。所述高分子粘合剂组合物优选适用于包装用多层薄膜。用于制造所述高分子粘合剂组合物的优选方法避免了在从聚合反应器中移出之后，且在与丙烯基弹性体复合之前，对含乙烯聚合物进行热处理(例如，在高于熔融温度下的加热和低于结晶温度下的冷却的循环)。
技术介绍
在聚合物薄膜的应用中，常常需要具有不同化学组成的聚合物层。不同的层可以为薄膜提供不同的功能。例如，一个层可以起到结构层、阻挡层(例如氧气、水或二氧化碳的屏障)、可剥离材料层、耐化学试剂层、可打印层、防护性表面层的作用。当相邻层具有不同的化学结构时，可能需要利用在两层之间的连接层来提供不同层之间的粘合。常常需要对连接层进行定制或选择，以粘合于两个不同的层。例如，用于将EVOH阻挡层粘合至聚丙烯层的连接层可以利用含接枝有马来酸酐的聚丙烯的连接层。然而，这样的连接层不能提供足以将EVOH阻挡层粘合至聚乙烯层的粘合力。因此，在聚丙烯层和聚乙烯层(例如皮肤层(skinlayer))之间插入EVOH阻挡层的结构中，通常需要利用两种不同的连接层来提供强粘合力。需要单一的连接层和制造用于该连接层的高分子粘合剂组合物的方法，所述连接层提供在聚丙烯和聚乙烯两者与阻挡层材料之间的良好粘合力。在粘合(例如，具有高密度聚乙烯特有的晶体结构的)聚乙烯和(例如，具有等规(isotactic)聚丙烯特有的晶体结构的)聚丙烯的层时也存在困难。尽管都是聚烯烃，但它们在化学结构上的差异足以使它们的晶体结构不同，而且使它们不会共结晶。相反，聚乙烯和聚丙烯在平衡条件下通常发生相分离。如R.McEvoy等人(Macromolecules,1996,29(12),pp.4258-4266)所述，聚丙烯和聚乙烯之间在化学结构和晶体结构上的差异导致在它们的界面中存在弱点。E.Nolley等人(PolymerEngineering&Science,1980,20(5),pp.364-369)中描述了使用聚乙烯共聚物来改善机械性质。因此，也需要一种高分子粘合剂组合物和制造用作连接层的高分子粘合剂组合物的方法，以能够制造具有如下结构的多层薄膜：该结构包括与聚丙烯层附接的聚乙烯层。例如，需要能够制造一种多层薄膜，该多层薄膜具有通过单一连接层接合起来的聚丙烯层和聚乙烯层，其中连接层包括聚烯烃树脂或基本上由聚烯烃树脂组成。例如，需要一种不含接枝聚合物的连接层，用来粘合至聚乙烯和聚丙烯两者。在制造薄膜时，常常需要在聚丙烯层和聚乙烯层之间进行变化，以使用相同设备产生不同的薄膜。对于具有阻挡层的薄膜来说，通常还需要改变连接层的材料。因为连接层的厚度通常小于聚丙烯层或聚乙烯层的厚度，因此连接层的转换时间通常大于其他层。这样的转换时间可能很长，导致生产率降低和/或大量废料的产生。因此，有粘附于聚丙烯和聚乙烯两者的单一连接层材料将是有利的。还需要制造经改善的高分子粘合剂组合物的方法。例如，需要一种具有一种或多种以下特征的方法：(例如在能量、时间或材料上)高效、低成本，或者使一种或多种组分对热历史的暴露降低或最小化。需要制备适用于薄膜应用的高分子粘合剂组合物的方法。连接层常常含有聚合物，其中聚合物通常具有高模量。虽然这样的高模量可以提供薄膜的一些结构性质(例如，有助于薄膜的总体弯曲模量或刚度)，但是已经确定其它用于提供薄膜刚度的方法可允许更大的设计适应性，以能够优化连接层来改善粘合性质。粘合剂组合物用于粘合至聚丙烯衬底和粘合至EVOH或聚酰胺的一种途径，是利用聚丙烯树脂和接枝有马来酸酐的聚丙烯。但是，这种接枝的聚丙烯通常由于在接枝过程中发生断链而分子量较低，或者需要额外的组分来提高分子粘度。因此，需要用于粘合至聚丙烯衬底的高分子粘合剂组合物，从而避免对马来酸酐接枝聚丙烯的需求。在美国专利号7,064,163B2中记载了含具有极性官能的接枝聚烯烃的粘合剂组合物的实例，该专利通过引用整体并入本文中。但是，该组合物不包含聚丙烯基弹性体，且没有教导需要一种组合物来同时粘合至聚丙烯衬底和聚乙烯衬底。在美国专利号7,700,702B2(于2010年4月20日公开)、8,071,687B2(于2011年12月6日公开)和8,637,159B2(于2014年1月28日公开)，以及美国专利申请公布文本2004/0249046A1(于2004年12月9日公开)、2010/0276057A1(于2010年11月4日公开)和2011/0217497A1(于2011年9月8日公开)中记载了粘合剂组合物的其他实例，以上文件分别通过引用整体并入本文中。例如，在食品包装薄膜中，已经出现了多层薄膜的趋势，该多层薄膜在两层聚烯烃层之间包括阻挡层(例如尼龙或EVOH)。可以使用连接层，将聚烯烃层粘合至阻挡层。用于粘合聚丙烯与阻挡层的常见连接层包含接枝有官能团的聚丙烯，其中的官能团将与阻挡层的聚合物化学键合。例如，连接层包含具有马来酸酐接枝的聚丙烯。然而，制造经马来酸酐接枝的聚丙烯的工艺存在困难且费用昂贵。聚丙烯通常在接枝工艺期间发生断链，这降低了接枝聚丙烯的分子量。分子量降低可能导致接枝聚丙烯的粘合性能降低。得到的接枝聚合物常常不能满足食品工业的低析出要求。在很多包装应用，包括食品包装应用中，接枝聚丙烯不满足粘合性能、光学性能(例如高薄膜透明度)和析出性能中的一项或多项要求。含经官能团(例如马来酸酐)接枝的聚乙烯的连接层也已经用于食品包装工业中。然而，这些连接层通常不能充分地粘合至聚丙烯层。将聚丙烯添加到连接层组合物中的尝试，通常由于聚乙烯和聚丙烯之间的不相容性而产生不牢固的连接层。可以使用各种原料树脂来制造接枝聚乙烯。在接枝工艺期间，通常可以保持原料树脂的性质(例如分子量)。同样，可以选择原料聚乙烯树脂来实现具有期望性能性质(例如高透明度和/或低析出物)的接枝聚合物。尽管这些接枝聚合物与聚乙烯衬底的粘合良好，但是它们通常不粘合聚丙烯衬底。因此，有一种牢固且粘合聚丙烯的、含接枝聚乙烯的连接层将是有利的。一些食品包装薄膜需要在聚丙烯层和聚乙烯层之间的阻挡层。这样的薄膜通常需要在聚丙烯层和阻挡层之间的第一连接层以及在聚乙烯层和阻挡层之间的第二连接层。此处的两个连接层通常是不同的。在聚丙烯和阻挡层之间通常使用含聚丙烯和/或经马来酸酐接枝的聚丙烯的第一连接层。在聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物组合物，包含：i)约0.1wt％至约20wt％的接枝聚烯烃，其中，所述接枝聚烯烃具有聚烯烃主链和含一个或多个氧原子的功能性接枝，其中基于所述聚烯烃主链的总重量，所述聚烯烃主链含约80wt％或更高的乙烯；ii)约5wt％至约50wt％的丙烯基弹性体，其中，所述丙烯基弹性体具有约75wt％或更高的丙烯浓度，和25％或更低的结晶度；iii)约40wt％至约90wt％的一种或多种聚乙烯树脂；和iv)可选地，高达约35wt％的、具有约30％或更高结晶度的一种或多种聚丙烯树脂；其中，基于所述聚合物组合物的总重量，所述功能性接枝以约0.02wt％至约1.2wt％的量存在；基于所述聚合物组合物的总重量，所述接枝聚烯烃、所述丙烯基弹性体、所述聚乙烯树脂和所述聚丙烯树脂的总量为约95wt％至约100wt％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.03 US 62/345,341;2016.06.20 US 62/352,1251.一种聚合物组合物，包含：i)约0.1wt％至约20wt％的接枝聚烯烃，其中，所述接枝聚烯烃具有聚烯烃主链和含一个或多个氧原子的功能性接枝，其中基于所述聚烯烃主链的总重量，所述聚烯烃主链含约80wt％或更高的乙烯；ii)约5wt％至约50wt％的丙烯基弹性体，其中，所述丙烯基弹性体具有约75wt％或更高的丙烯浓度，和25％或更低的结晶度；iii)约40wt％至约90wt％的一种或多种聚乙烯树脂；和iv)可选地，高达约35wt％的、具有约30％或更高结晶度的一种或多种聚丙烯树脂；其中，基于所述聚合物组合物的总重量，所述功能性接枝以约0.02wt％至约1.2wt％的量存在；基于所述聚合物组合物的总重量，所述接枝聚烯烃、所述丙烯基弹性体、所述聚乙烯树脂和所述聚丙烯树脂的总量为约95wt％至约100wt％。2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，按照ISO1133在约190℃/2.16kg测量，所述聚合物组合物具有约0.5g/10min至约10g/10min的熔体流动速率。3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物，其中，所述聚乙烯树脂包括线性低密度聚乙烯，其中所述线性低密度聚乙烯包括乙烯和选自由1-丁烯、1-己烯和1-辛烯组成的组中的一种或多种烯族共聚单体，其中在所述线性低密度聚乙烯中的乙烯和一种或多种烯族共聚单体的总量为约95wt％至约100wt％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物基本上或完全不含填充物，或者基于所述聚合物组合物的总重量，填充物的量为约5wt％或更低，优选所述聚合物组合物中的聚合物的总量为约95wt％或更高、约98wt％或更高、约99wt％或更高，或约100wt％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物包含至少5wt％的一种或多种丙烯树脂。6.根据权利要求1至5中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述丙烯基弹性体具有约95wt％或更低的丙烯浓度。7.根据权利要求1至5中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述组合物包含约0.1wt％至约5wt％的一种或多种添加剂。8.根据权利要求1至7中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述功能性接枝包括马来酸酐、马来酸或两者。9.根据权利要求1至8中任一项所述的聚合物组合物，其中，按照ISO1133在190℃/2.16kg测量，所述接枝聚烯烃具有约0.5g/10min至约5g/10min的熔体流动速率，并且，如通过差示扫描量热法测量的，所述接枝聚烯烃具有约25％至约75％的结晶度。10.根据权利要求1至9中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述丙烯基弹性体是具有约4％至约15％结晶度的无规共聚物。11.一种薄膜，其包括：第一层，所述第一层包含约60wt％或更高的一种或多种聚乙烯树脂；第二层，所述第二层包含约60聚合wt％或更高的一种或多种聚丙烯树脂；连接层，所述连接层在所述第一层与所述第二层之间且与所述第一层和所述第二层直接接触，其中所述连接层包含约40wt％或更高的聚乙烯和10wt％或更高的、具有约2％至约25％结晶度的丙烯基弹性体；其中，所述薄膜具有约800μm或更小(例如，约200μm或更小，或者约50μm或更小)的总厚度，所述连接层的厚度为所述总厚度的约20％或更小。12.根据权利要求11所述的薄膜，其中，所述第一层完全由一种或多种聚乙烯树脂组成。13.根据权利要求11或12所述的薄膜，其中，所述第二层完全由一种或多种聚丙烯树脂组成。14.根据权利要求11至13中任一项所述的薄膜，其中，所述聚乙烯树脂为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯，或者乙烯与极性共聚单体的共聚物(例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，优选具有约70wt％至约95wt％的乙烯浓度)。15.根据权利要求11至14中任一项所述的薄膜，其中，基于所述丙烯基弹性体的总重量，所述丙烯基弹性体具有约80wt％至约94wt％的丙烯浓度。16.根据权利要求11至15中任一项所述的薄膜，其中，所述连接层基本上不含或完全不含任何接枝聚合物。17.根据权利要求11至16中任一项所述的薄膜，其中，所述第二层包含以下物质，或基本上由以下物质组成，或完全由以下物质组成：一种或多种等规聚丙烯均聚物、具有约30％或更高结晶度的一种或多种无规聚丙烯共聚物，或者一种或多种抗冲聚丙烯共聚物。18.根据权利要求11至17中任一项所述的薄膜，其中，所述连接层包含聚丙烯均聚物、具有约30％或更高结晶度的一种或多种无规聚丙烯共聚物，或者聚丙烯抗冲共聚物。19.根据权利要求11至17中任一项所述的薄膜，其中，所述连接层完全由聚乙烯和丙烯基弹性体组成。20.根据权利要求18任一项所述的薄膜，其中，所述连接层完全由聚丙烯、丙烯基弹性体和聚乙烯组成。21.一种薄膜，其包括：第一烯烃聚合物层，所述第一烯烃聚合物层包含一种或多种聚烯烃均聚物或共聚物；第二烯烃聚合物层，所述第二烯烃聚合物层包含约60wt％或更高的一种或多种聚丙烯树脂；阻挡层，所述阻挡层插入在所述第一烯烃聚合物层和所述第二烯烃聚合物层之间；第一连接层，所述第一连接层插入在所述第一烯烃聚合物层和所述阻挡层之间；第二连接层，所述第二连接层插入在所述第二烯烃聚合物层和所述阻挡层之间且与所述第二烯烃聚合物层和所述阻挡层直接接触，其中所述第一连接层包含权利要求1至10中任一项所述的聚合物组合物。22.根据权利要求21所述的薄膜，其中，所述第一烯烃聚合物层包含约60wt％或更高的一种或多种聚乙烯树脂。23.根据权利要求21所述的薄膜，其中，所述第一烯烃聚合物层包含约60wt％或更高的一种或多种聚丙烯树脂。24.根据权利要求21至23中任一项所述的薄膜，其中，所述第一连接层与所述第一烯烃聚合物层直接接触。25.根据权利要求21至24中任一项所述的薄膜，其中，所述第一连接层与所述阻挡层直接接触。26.根据权利要求21至25中任一项所述的薄膜，其中，所述第一连接层和所述第二连接层包含相同的聚合物组合物。27.根据权利要求21所述的薄膜，其中，所述第一烯烃聚合物层和所述第二烯烃聚合物层由相同的聚合物形成。28.根据权利要求21至27中任一项所述的薄膜，其中，所述第一烯烃聚合物层和所述阻挡层之间的任何粘合破坏都在所述第一连接层和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·普奇，P·D·惠利，M·L·奥帕西奇，
申请(专利权)人：MSI科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US