改进的微层结构和方法技术

本发明专利技术涉及改进的微层结构和方法，典型地采用聚合物的至少（４）个堆叠层（如包括组分Ａ和Ｂ的交替层），如由共挤获得的层。每个层的厚度小于约（５０）微米。一个任选的方案包括形成中间形式，该中间形式包括由多个层制备的至少一个细长元件，可以由该细长元件制备成型的复合制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上是涉及多层聚合结构，和特别地涉及采用热塑性微层的结构和方法。
技术介绍
通过开发改进的复合材料，过去几十年在工程材料中取得相当的进步。复合材料允许设计人员结合多种组分材料的有利特征以得到典型地具有一种或多种性能不同于单独组分材料的材料。进步特别迅速的一个领域是增强塑料领域。例如，通过掺入无机增强相(例如使用由玻璃、碳、金属或另一无机材料制成的纤维)来改进塑料的性质是通行的做法。在许多情况下，提供包含无机增强材料并用热塑性或热固性塑料基质浸渍或与热塑性或热固性塑料基质共混的形式(form)。近年来越发普及的一个具体例子是玻璃纤维毡热塑性塑料(GMT)复合材料，其通常使用用聚丙烯之类的热塑性塑料浸渍的玻璃纤维毡。制备用于复合材料的聚合物增强相的一个方法是采用含有小于四个层的共挤出多层带。采用四个或更多层的微层结构已经在本领域中公开，可用于各种用途，如公开于美国专利Nos.5,126,880和6,837,698，和Dooley，″Viscoelastic Flow Effects in Multilayer Polymer Coextrusion″，TechnischeUniversiteit Eindhoven(2002)(ISBN 90-386-2983-4)，该文献都引入作为参考。有吸引力的是在塑料复合材料中采用微层结构。同样有吸引力的是具有改进的微层结构，而不管它们希望的应用。
技术实现思路
本专利技术涉及以至少4个堆叠层为特征的实施方案，每个层都包括聚合物，且每个层的厚度小于约50微米(更典型地相当更薄，如可能甚至比约5微米薄)，和每个层相对于它的邻接层在选自如下的至少一种特性上不同组成、结晶度、分子取向、分子量、熔体速率、最高熔化温度、玻璃化转变峰值、结晶温度、密封起始温度、软化点、分子量分布或其任何组合。在一个方法中，细长元件的至少一个或可能每个微层的聚合物是丙烯基聚合物(如聚丙烯均聚物，如全同立构聚丙烯均聚物)。例如，一个或多个(或甚至所有)微层可采用聚丙烯。也可以至少一个微层的聚合物包括乙烯。至少两个邻接微层的聚合物可包括乙烯(如选自丙烯-乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或其任何混合物)。每个邻接微层的聚合物可包括聚乙烯。典型地，至少两个邻接微层的聚合物每种的最高熔化温度相差至少约5℃。可以在至少两层堆叠层之间使用添加剂或其他功能材料，例如配接层或中间粘合剂层(它们的使用不仅限于在此公开的微层，但可用于公开的任何多微层结构)。材料可以包括位于微层至少一层的暴露表面上的非迁移加工助剂或表面改性剂。通常，此处的微层制品由如下方式制备使用合适的设备如微层熔体分流器或半球体微层共挤出加料段(feedblock)共挤出片层聚合体，该片层聚合体含有至少4个层，该至少4个层包括至少第一层，该第一层包括选自热塑性聚合物、热塑性共聚物，或其组合的第一聚合物材料，厚度小于约50微米，和包括含有选自热塑性聚合物、热塑性共聚物，或其组合的第二聚合物材料的邻接第二层，其厚度小于约50微米；拉伸所述片层聚合体(在一个或多个阶段中，在一个或多个温度)到大于约5，特别是大于约10，和更特别是大于约18的拉伸比。可以选择材料和加工条件使得单个聚合物层的粘度在共挤出步骤期间变化小于约3倍。尽管为了说明，本专利技术举例使用了在整个说明书公开的材料，如所述的丙烯-乙烯共聚物、全同立构聚丙烯均聚物，或其组合，但所述微层进步在此不仅限于这样的材料。各种材料组合是可能的，如包括聚烯烃的第一聚合材料和包括聚酰胺的第二聚合材料；包括聚烯烃的第一聚合材料和包括聚酯的第二聚合材料；包括聚酰胺的第一聚合材料和包括聚酯的第二聚合材料；或甚至包括一种聚酯的第一聚合材料和包括另一种聚酯的第二聚合材料。本专利技术的微层材料可以如说明书其它方面描述的那样进行加工。例如，可以将它们固结、成型或形成(formed)。在一个方法中，将包括微层的中间形式经过变形操作，通过该操作，中间形式被任选地加热并且被夹紧，以便在施加使中间形式变形的力的同时，中间形式在预定限度内在不变形的情况下自由移动。此外，可以由如下方式加工包括微层细长元件的中间形成物将它放入工具模腔中，并将另一种热塑性材料引入模腔中(如用于包覆成型)。微层材料也可用于制造复合管材。附图说明图1A和图1B显示了本专利技术的细长元件的横截面的例子，可以看出，微层结构通常要使用多个交替A和B层。图2A和图2B分别显示了根据本专利技术的未固结的和固结的中间形式的例子。图3是根据本专利技术的示例性成型中间形式的透视图。图4A-4G显示了根据本专利技术的管材结构。图5A和5B显示了可通过本专利技术获得的示例性对比数据。图6A和6B显示了可通过本专利技术获得的示例性数据。专利技术详述如本专利技术所述，尽管特别实用于复合材料的增强材料，但本专利技术并不限这样的应用。然而，本专利技术一个特别的方面是采用微层作为增强材料，本专利技术直接涉及制造中间形式并包括步骤a)提供至少一个细长元件，所述元件包括第一热塑性材料微层结构，并具有能够在邻接或内部部分(例如内部取向部分)熔化之前熔化的表面部分；和b)将细长元件加工成包括多个重复结构单元的中间形式，这些结构单元通常可以彼此相对地自由移动，其中该形式能够被加工形成基本光滑的、无皱成型最终制品。一般而言，尽管不是在每一情况下均要求，但细长元件要在至少一个微层内包含取向聚烯烃，特别是可以根据本专利技术加工的取向聚烯烃，基本保持其初始形态。另一个特别方面，本专利技术的方法直接涉及用中间形式制造制品。相应地，在这方面，加工步骤可以包括固结并形成三维中间形式(例如，在单个操作中同时进行或在多个操作中连续进行)的步骤，该中间形式包括至少一个具有微层结构的细长元件和第一热塑性材料的多个重复结构单元，其具有能够在邻接微层部分(例如邻接取向微层部分)之前熔化的表面部分；将固结和成型的中间形式置于模腔中；在模腔中加入第二热塑性材料；并从模腔中推出包括固结中间形式和第二热塑性材料的增强复合制品。还可以在向模腔中加入第二热塑性材料的步骤中进行部分固结。当然，这种示例性方面可以与上述第一示例性方面结合或单独实施。因此，可以由一个制造商制造中间形式和所得制品，或由不同制造商分别制造(例如材料供应商向制品制造商提供中间形式)。此外，可以在向模腔中加入第二热塑性材料之前在不将该形式固结的情况下进行上述步骤。由于制品的细长元件部分中的高形态保持程度，根据本文的公开制成的典型制品有利地表现出优异的冲击和相关特性(特别是由于该能力、由于使用独特的材料选择或组合，和/或加工条件)。如本专利技术所示，本专利技术的各个方面以对材料、加工步骤或两者的独特组合的发现为基础——这些组合导致细长元件材料具有相对较高的形态保持程度(与其初始拉伸之后和加工成复合制品之前的初始形态相比)。由此，本文公开的内容有利地能够使所得复合制品保持如冲击性能之类的性能。可以看出，本文公开的内容涉及可用于微层结构的新型材料组合，特别是与可以固结并任选被成型和加工(如非限定的，包覆成型)以形成复合管的细长元件有关。本专利技术提供的特定进步包括确定了在复合材料领域中具有独特适用性的特定聚烯烃材料组合。特别地，本专利技术的一个方面的以上述所确定的内容为前提将其用作丙烯基(例如丙烯-乙烯共聚物、丙烯-α本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细长元件，该元件包括：每一层都包括聚烯烃聚合物的至少４个堆叠层，每个层的厚度小于约５０微米，和每个层相对于它的邻接层在选自如下的至少一种特征上不同：组成、结晶度、分子取向、分子量、熔体速率、最高熔化温度、玻璃化转变峰值、结晶温度、密封起始温度、软化点、分子量分布或其任何组合。

【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：H陈，R韦威尔斯，DG麦尔劳德，
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]