固态拉伸填充聚合物组合物至稳定程度的空化和密度制造技术

通过如下步骤拉抻聚合物组合物：提供含有可取向聚合物和填料的聚合物组合物，所述的聚合物组合物具有软化温度；调节所述聚合物组合物的温度等于或低于其软化温度；和以至少１２７厘米／分钟的拉伸速率拉伸所述聚合物组合物，以得到取向填充聚合物组合物，从而在拉伸速率下显示出稳定程度的空化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制备含有填料的空化取向聚合物组合物的固态拉伸方法。 相关技术描述 取向聚合物组合物提供优于非取向聚合物组合物的强度益处。历史上，自由拉伸方法给聚合物膜提供通过取向增加强度的益处。自由拉伸方法是没有物理约束控制的拉伸并且对于最终的聚合物制品的形状提供很少的控制。因此，随着制品的横截面形状变得越复杂，自由拉伸方法变得越不适宜。 在具有比薄膜更加复杂横截面的制品中建立聚合物取向的努力最终导致固态模头拉伸方法的发展。固态模头拉伸方法在低于聚合物组合物的软化温度下通过拉伸模头拉伸聚合物组合物。在使聚合物链取向同时，拉伸模头迫使聚合物组合物向特定形状会聚。拉伸模头在拉伸工艺过程中对最终的制品形状比自由拉伸方法提供更多的控制。 填充聚合物组合物的取向正引起特别的兴趣，特别是对于形成大横截面(全部横截面尺寸大于1.5毫米)的制品。填料提供大量的益处，可能最公认的益处在于降低聚合物组合物的原料成本。在取向聚合物组合物中使用木纤维填料对于制备用作木质面板材料(即，复合面板)的备选物的取向聚合物组合物已经特别普遍。 一些填料在固态拉伸工艺过程中导致空化。空化在聚合物组合物中产生空隙体积。例如，欧洲专利1242220B1提供一个实例，即填充有木质填料的聚丙烯组合物(约1克/立方厘米的组合物密度)，将其以48英寸(122厘米)/分钟的拉伸速率拉伸，得到密度为0.59克/立方厘米的取向聚合物组合物。拉伸在聚丙烯中含有云母填料的组合物还显示空化最多为28.5％的空隙体积(W.R.Newson和F.R.Maine，ORIENTED POLYPROPYLENECOMPOSITIONS MADE WITH MICA，来自第8届International Conferenceon Woodfiber-Plastic Composites的印刷品，Madison，Wisconsin，2005年5月23-25日)。空化对于降低取向聚合物组合物密度可能是有益的。因此，填料可以同时降低取向聚合物组合物的成本和密度。这两个特征对于制备建筑材料如复合面板都是有吸引力的。 为了制备性能(即，密度)一致的取向填充聚合物组合物，适宜的是实现稳定水平的空化，从而尽管工艺条件波动如拉伸速率波动，也制备出密度一致的板。 专利技术简述 本专利技术通过在聚合物组合物的固态拉伸过程中改变拉伸速率，解决在含有填料的聚合物组合物中实现稳定程度的空化的问题。 导致本专利技术的实验表明填充聚合物组合物的空化程度随着拉伸速率而增大，但是令人惊奇的是，这种增加只是在一定的拉伸速率之前发生。超过该一定拉伸速率再增大拉伸速率，则对于由于空化导致的最终组合物空隙体积，因此对于最终的组合物密度，具有最小作用(如果有作用的话)。换言之，空化程度(或由于空化导致的空隙体积)相对于拉伸速率的曲线随着拉伸速率增大而出人意料地达到一个平台。 本专利技术是一种用于固态拉伸聚合物组合物的方法，该方法包括(a)提供包含填料和可取向聚合物的聚合物组合物，所述的聚合物组合物具有软化温度；(b)将所述聚合物组合物的温度调节在所述软化温度和比所述软化温度低50℃之间的拉伸温度范围内，所述的范围包括端点；(c)将所述聚合物组合物保持在所述拉伸温度范围内的同时，开始所述聚合物组合物的拉伸，并且以拉伸速率拉伸所述聚合物组合物，以制备取向聚合物组合物；其中所述的拉伸速率为127厘米(50英寸)/分钟以上。 本专利技术的优选实施方案包括下列进一步限制中的任何一种或其组合拉伸通过拉伸模头进行，理想地通过导致所述聚合物组合物的比例拉伸的拉伸模头进行；所述聚合物组合物在其拉伸时保持在所述的拉伸温度范围内；所述填料是无机填料，特别是惰性无机填料，更特别是选自滑石(包括以可通常获得并且名称″滑石″已知的材料和等级中的任何一种或组合)，飞灰，粘土和碳酸钙中的填料；所述可取向聚合物是聚烯烃，特别是选自聚丙烯-基聚合物和高密度聚乙烯中的聚烯烃；所述拉伸速率为150厘米/分钟以上，190厘米分钟以上或254厘米/分钟以上；所述拉伸温度范围在比所述聚合物组合物的所述软化温度低10℃，甚至低20℃和比所述软化温度低50℃之间；相对于拉伸后的聚合物组合物重量，所述填料以20重量％以上的浓度存在；所述的方法导致至少30体积％的空隙空间进入到所述聚合物组合物中；所述聚合物组合物经历1.2以上且8以下的标称拉伸比率；并且其中所述取向聚合物组合物的全部横截面尺寸都大于1.5毫米。 本专利技术可以用于制备适用于建筑和工程应用的取向填充聚合物组合物。 专利技术详述 术语 ″固态″是指在聚合物(或聚合物组合物)软化温度之下的聚合物(或聚合物组合物)。因此，″固态拉伸″是指拉伸处于低于聚合物(或聚合物组合物)软化温度的温度的聚合物或聚合物组合物。 ″聚合物组合物″包含至少一种聚合物组分并且可以含有非聚合组分。 用于具有仅一种或多于一种的半结晶聚合物作为聚合物组分的聚合物或聚合物组合物的″软化温度″(Ts)是聚合物组合物的熔融温度。 半结晶聚合物的″熔融温度″(Tm)是如由差示扫描量热量法(DSC)通过将结晶的聚合物以特定加热速率加热测定的，经由结晶-至-熔融相变的半途温度。根据ASTM方法E794-06中的DSC程序，测定半结晶聚合物的Tm。同样由DSC在ASTM方法E794-06中的相同试验条件下，测定聚合物的组合和填充聚合物组合物的Tm。如果聚合物的组合和填充聚合物组合物只含有可互混聚合物并且仅有一个结晶-至-熔融相变在其DSC曲线中是明显的，则聚合物组合或填充聚合物组合物的Tm是经由该相变的半途温度。如果由于存在不互混的聚合物，多个结晶-至-熔融相变在DSC曲线中是明显的，则聚合物组合或填充聚合物组合物的Tm是连续相聚合物的Tm。如果多于一种聚合物是连续的并且它们不互混，则聚合物组合或填充聚合物组合物的Tm是连续相聚合物中最低的Tm。 用于具有仅一种或多于一种的非晶形聚合物作为聚合物组分的聚合物或聚合物组合物的″软化温度″(Ts)是聚合物组合物的玻璃化转变温度。 聚合物或聚合物组合物的″玻璃化转变温度″(Tg)是根据ASTM方法E1356-03中的程序由DSC测定的。同样由DSC在ASTM方法E1356-03中的相同试验条件下，测定用于聚合物的组合和用于填充聚合物组合物的Tg。如果聚合物的组合或填充聚合物组合物只含有可互混聚合物并且仅有一个玻璃化转变相变在其DSC曲线中是明显的，则聚合物组合或填充聚合物组合物的Tg是经由该相变的半途温度。如果由于不互混的非晶形聚合物的存在，多个玻璃化转变相变在DSC曲线中是明显的，则聚合物组合或填充聚合物组合物的Tg是连续相聚合物的Tg。如果多于一种非晶形聚合物是连续的并且它们不互混，则聚合物组合物或填充聚合物组合物的Tg是连续相聚合物中最低的Tg。 如果聚合物组合物含有半结晶聚合物和非晶形聚合物的组合，则聚合物组合物的软化温度是连续相聚合物或聚合物组合物的软化温度。如果半结晶和非晶形聚合物相是共连续的，则该组合的软化温度是两相中较低的软化温度。 ″拉伸轴″是在固态拉伸方法中拉伸聚合物组合物时，在聚合物组合物的质量中心(质心)移动的方向上延伸的通过取向聚合物组合物的直线。 除非另外指示横截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固态拉伸聚合物组合物的方法，该方法包括：　（ａ）提供包含填料和可取向聚合物的聚合物组合物，所述的聚合物组合物具有软化温度；　（ｂ）将所述聚合物组合物的温度调节在所述软化温度和比所述软化温度低５０℃之间的拉伸温度范围内，所 述的范围包括端点；　（ｃ）将所述聚合物组合物保持在所述拉伸温度范围内的同时，开始所述聚合物组合物的拉伸，并且以拉伸速率拉伸所述聚合物组合物，以制备取向聚合物组合物；　其中所述的拉伸速率为１２７厘米（５０英寸）／分钟以上。

【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：凯文L尼科尔斯，布雷特M伯彻梅尔，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]