多孔聚酯材料制造技术

提供了一种包含热塑性组合物的聚合物材料，所述热塑性组合物包含含有聚酯的连续相和共聚醚酯弹性体。共聚醚酯弹性体以离散结构域的形式分散在连续相内。热塑性组合物内限定了多孔网络，其包括多个纳米孔隙。

Porous Polyester Materials

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔聚酯材料
技术介绍
人们已作出大量的努力来产生低密度聚合物材料以改善成品中自然资源的使用和碳足迹的减少。产生这样的低密度材料的一种典型方法是使用物理或化学发泡剂来使聚合物发泡，所述发泡产生贯穿本体的充气孔隙。化学发泡剂为进行释放气体的化学反应的化合物，所述气体产生贯穿聚合物本体的孔隙结构。物理发泡剂通常为分散在聚合物中并膨胀产生孔隙的压缩气体。无论怎样，典型的发泡方法引起低的分子取向，因为孔隙的形成发生在聚合物处于熔融态时。这阻止了聚合物发生通常发生在远高于聚合物熔融温度或玻璃化转变温度的温度下的应变硬化，从而产生具有低机械强度的产品。此外，典型的发泡方法产生大的室尺寸，诸如大于100μm。这将降低熔体强度，从而导致在具有高变形率的高速生产过程(例如，纤维纺丝、成膜、模塑等)中的断裂。因此，目前存在对多孔的改进的聚合物材料的需要。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方案，公开了一种包含热塑性组合物的聚合物材料(例如，纤维、膜、模制制品等)。所述组合物含有连续相，该连续相包含聚酯和共聚醚酯弹性体。共聚醚酯弹性体以离散结构域的形式分散在连续相内。热塑性组合物内限定了多孔网络，其包括多个纳米孔隙。根据本专利技术的另一个实施方案，公开了一种形成聚合物材料的方法，其包括形成含有连续相和共聚醚酯弹性体的热塑性组合物，所述连续相包含聚酯，所述共聚醚酯弹性体以离散结构域的形式分散在所述连续相内；和固态拉伸所述热塑性组合物以在其中形成多孔网络，所述多孔网络包括多个纳米孔隙。根据本专利技术的还另一个实施方案，公开了一种形成纤维的方法，其包括形成含有连续相和共聚醚酯弹性体的热塑性组合物，所述连续相包含聚酯，所述共聚醚酯弹性体以离散结构域的形式分散在所述连续相内；通过毛细管挤出所述组合物以形成纤维；和在低于所述聚酯的熔融温度的温度下拉伸所述纤维，从而形成包括多个纳米孔隙的多孔网络。本专利技术的其他特征和方面在下文更详细地讨论。附图说明针对本领域普通技术人员的本专利技术的完整且能够实现的公开内容(包括其最佳模式)在说明书的剩余部分中参照附图更具体地阐述，在附图中：图1为可采用本专利技术的聚合物材料的吸收制品的一个实施方案的透视图；图2为可用于本专利技术的一个实施方案中以形成聚合物材料的方法的示意图；图3为实施例2的纤维样品的SEM显微照片；和图4-5为实施例3的纤维样品的SEM显微照片。在本说明书和附图中对附图标记的反复使用旨在代表本专利技术的相同或类似的特征或元件。具体实施方式现在将详细参照本专利技术的各种实施方案，其一个或多个实例在下文示出。每个实例都以解释本专利技术而不是限制本专利技术的方式提供。事实上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可以在本专利技术中做出各种修改和变化。例如，作为一个实施方案的一部分而说明或描述的特征，可以用于另一个实施方案以产生另一个实施方案。因此，本专利技术打算覆盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的这样的修改和变化。一般来讲，本专利技术涉及一种聚合物材料(例如，膜、纤维材料、模制制品等)，其通过含有包含聚酯的连续相和共聚醚酯弹性体的热塑性组合物的拉伸(例如，固态拉伸)形成。由于其分子量和粘度，弹性体可作为离散的纳米级相结构域分散在连续相内。此外，共聚醚酯弹性体通常含有多个硬链段和软链段。弹性体内硬链段的存在可有助于促进结构域的形成，而软链段的存在可增强柔韧性并还促进孔隙形成过程中的脱粘。在这点上，当组合物经受变形和伸长应变(例如，在拉伸过程中)时，本专利技术人已发现，由共聚醚酯弹性体形成的纳米级相结构域能够以独特的方式相互作用而产生孔隙的网络。即，据信，由于共聚醚酯弹性体和聚酯的不相容性引起的应力集中，拉伸应变可在离散相结构域附近引发强烈的局部剪切区和/或应力密集区(例如，法向应力)。这些剪切和/或应力密集区导致在邻近结构域的聚酯中的一些初始脱粘。一旦形成初始孔隙，位于结构域之间的聚酯便可塑性变形而产生局部变窄(或颈缩)和应变硬化的内部拉伸区域。该过程使得可以形成穿过组合物本体的以拉伸方向生长的孔，从而导致形成多孔网络同时分子取向导致应变硬化，该应变硬化增加机械强度。此外，由于共聚醚酯弹性体的柔韧性，孔隙也可在整个组合物中以更均匀的方式分布。通过上述技术，可在聚合物材料中形成稳定的多孔网络，使得在给定的单位体积材料中由孔隙占据的平均体积百分数可为约15％至约80％每cm3，在一些实施方案中为约20％至约70％并在一些实施方案中为约30％至约60％每立方厘米材料。带着这样的孔隙体积，组合物可具有相对低的密度，如约1.3g/cm3或更低，在一些实施方案中为约0.4至约1.1g/cm3，在一些实施方案中为约0.5至约0.9g/cm3。该多孔网络中的大部分孔还具有“纳米级”尺寸(“纳米孔”)，诸如具有约800纳米或更小，在一些实施方案中从约5至约700纳米以及在一些实施方案中从约10至约500纳米的平均横截面尺寸的那些。术语“横截面尺寸”通常是指孔的特性尺寸(例如宽度或直径)，该特性尺寸与其主轴(例如长度)基本正交并且通常还与在拉伸过程中施加的应力的方向基本正交。纳米孔还可例如具有从约100至约5000纳米，在一些实施方案中从约50至约2000纳米以及在一些实施方案中从约100至约1000纳米范围内的平均轴向尺寸。“轴向尺寸”是主轴(例如，长度)方向上的尺寸，该方向通常为拉伸方向。这样的纳米孔可例如占聚合物材料中的总孔体积的约15体积％或更多，在一些实施方案中约20体积％或更多，在一些实施方案中从约30体积％至100体积％以及在一些实施方案中从约40体积％至约90体积％。现在将更详细地描述本专利技术的各种实施方案。I.热塑性组合物A.聚酯如上所述，热塑性组合物含有其内分散共聚醚酯弹性体的连续相。连续相含有一种或多种聚酯并通常构成热塑性组合物的约60重量％至约99重量％、在一些实施方案中约75重量％至约98重量％，在一些实施方案中约80重量％至约95重量％。可在连续相中采用多种聚酯中的任一种，如脂族聚酯，如聚己内酯、聚酰胺酯、聚乳酸(PLA)及其共聚物、聚乙醇酸、聚碳酸亚烷基酯(例如，聚碳酸亚乙酯)、聚-3-羟基丁酸酯(PHB)、聚-3-羟基戊酸酯(PHV)、3-羟基丁酸酯与4-羟基丁酸酯的共聚物、3-羟基丁酸酯与3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)、3-羟基丁酸酯与3-羟基己酸酯的共聚物、3-羟基丁酸酯与3-羟基辛酸酯的共聚物、3-羟基丁酸酯与3-羟基癸酸酯的共聚物、3-羟基丁酸酯与3-羟基十八烷酸酯的共聚物和基于琥珀酸酯的脂族聚合物(例如，聚琥珀酸丁二醇酯、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯、聚琥珀酸乙二醇酯等)；脂族-芳族共聚酯(例如，聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸乙二醇酯、聚己二酸间苯二甲酸乙二醇酯、聚己二酸间苯二甲酸丁二醇酯等)；芳族聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等)；等等。在某些情况下，热塑性组合物可含有至少一种性质上为刚性的聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乳酸，并因此具有相对高的玻璃化转变温度。例如，玻璃化转变温度(“Tg”)可为约0℃或更高，在一些实施方案中约5℃至约120℃，在一些实施方案中约30℃至约110℃，在一些实施方案中约50℃至约100℃。聚酯也可具有约140℃至约3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含热塑性组合物的聚合物材料，所述组合物含有连续相，所述连续相含有聚酯，其中共聚醚酯弹性体以离散结构域的形式分散在所述连续相内，并且其中在所述热塑性组合物内限定多孔网络，所述多孔网络包括多个纳米孔隙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.31 US 62/4525691.一种包含热塑性组合物的聚合物材料，所述组合物含有连续相，所述连续相含有聚酯，其中共聚醚酯弹性体以离散结构域的形式分散在所述连续相内，并且其中在所述热塑性组合物内限定多孔网络，所述多孔网络包括多个纳米孔隙。2.根据权利要求1所述的聚合物材料，其中所述共聚醚酯弹性体构成所述热塑性组合物的约0.01重量％至约15重量％。3.根据权利要求1所述的聚合物材料，其中所述聚酯为聚乳酸。4.根据权利要求1所述的聚合物材料，其中所述聚酯为芳族聚酯。5.根据权利要求4所述的聚合物材料，其中所述芳族聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯。6.根据权利要求1所述的聚合物材料，其中所述聚酯具有约0℃或更高的玻璃化转变温度。7.根据权利要求1所述的聚合物材料，其中所述弹性体为具有重复的长链酯单元和短链酯单元的多嵌段共聚物。8.根据权利要求7所述的聚合物材料，其中所述长链单元由下式表示：-OGO-C(O)-R-C(O)-并且所述短链酯单元由以下结构表示：-ODO-C(O)-R-C(O)-其中，G为衍生自一种或多种高分子量醇的二价基团；R为衍生自一种或多种二羧酸的烃基团；并且D为衍生自一种或多种低分子量二醇的二价基团。9.根据权利要求7所述的聚合物材料，其中所述长链单元由高分子量醇与二羧酸的反应产物形成。10.根据权利要求9所述的聚合物材料，其中所述醇为聚合二醇。11.根据权利要求7所述的聚合物材料，其中所述短链酯单元由低分子量二醇与二羧酸的反应形成。12.根据权利要求11所述的聚合物材料，其中所述低分子量二醇包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-六亚甲基二醇、二羟基环己烷、环己烷二甲醇、间苯二酚、氢醌、1,5-二羟基萘、双酚A或它们的酯衍生物。13.根据权利要求8至12中任一项所述的聚合物材料，其中所述二羧酸包括芳族二羧酸。14.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·麦克尼尼，徐岳文，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US