用于纤维和非织造材料的聚α-烯烃改性的聚合物共混物

著录项
  • CN201980075208.0
  • 20191029
  • CN113039312A
  • 20210625
  • 埃克森美孚化学专利公司
  • P·E·小罗林;J·W·M·罗伯茨;J·L·普林斯;S·塔利里;N·德哈马拉杰;A·V·史蒂芬斯;L·K·阿帕拉库-伯尔迪
  • D01F6/46
  • D01F6/46 D01D5/098 D04H3/007 D04H3/16

  • 美国得克萨斯
  • 美国(US)
  • 20190117 EP19152351.3;20181116 US62/768,612
  • 中国贸促会专利商标事务所有限公司
  • 张博媛
  • 20210514
摘要
本文提供了纤维或非织造材料及其制备和使用的方法。纤维或非织造材料含有至少一种主要聚丙烯、至少一种聚α?烯烃和至少一种基于丙烯的弹性体。基于丙烯的弹性体可具有小于约80J/g的熔化热。基于丙烯的弹性体还可包括大于50重量%丙烯和约3?约25重量%衍生自一种或多种C2或C4?C12α?烯烃的单元,以基于丙烯的弹性体的总重量为基础。
权利要求

1.纤维,包含:

至少一种主要聚丙烯,

至少一种聚α-烯烃,和

至少一种具有熔化热小于约80J/g的基于丙烯的弹性体,其中基于丙烯的弹性体包含大于50重量%丙烯和约3-约25重量%衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元,以基于丙烯的弹性体的总重量为基础。

2.根据权利要求1所述的纤维,其中纤维包含50重量%至98重量%的主要聚丙烯,基于主要聚丙烯、聚α-烯烃和基于丙烯的弹性体的总重量。

3.根据权利要求1所述的纤维,其中主要聚丙烯是通过使用齐格勒-纳塔催化剂体系来生产的。

4.根据权利要求1所述的纤维,其中主要聚丙烯具有在3-4.5范围内的Mw/Mn,如通过GPC测定。

5.根据权利要求1所述的纤维,其中主要聚丙烯具有10dg/min至250dg/min的熔体流动速率,如按照ASTM 1238,2.16kg在230℃测定。

6.根据权利要求1所述的纤维,其中纤维包含1重量%至20重量%的基于丙烯的弹性体,基于主要聚丙烯、聚α-烯烃和基于丙烯的弹性体的总重量。

7.根据权利要求1所述的纤维,其中基于丙烯的弹性体具有大于约90%的三单元组立构规整度,如通过13C NMR测量。

8.根据权利要求1所述的纤维,其中基于丙烯的弹性体是第一聚合物组分和第二聚合物组分的反应器共混物。

9.根据权利要求8所述的纤维,其中第一聚合物组分包含丙烯和乙烯并具有大于10重量%的乙烯含量,基于第一聚合物组分的总重量。

10.根据权利要求8所述的纤维,其中第二聚合物组分包含丙烯和乙烯并具有大于2重量%的乙烯含量,基于第二聚合物组分的总重量。

11.根据权利要求1所述的纤维,其中纤维包含1重量%至20重量%的聚α-烯烃,基于主要聚丙烯、聚α-烯烃和基于丙烯的弹性体的总重量。

12.根据权利要求1所述的纤维,其中聚α-烯烃具有至少120的粘度指数。

13.根据权利要求1所述的纤维,还包含增滑添加剂。

14.根据权利要求1所述的纤维,其中纤维包含小于50ppm的增滑添加剂。

15.根据权利要求1所述的纤维,其中手感小于9g,如使用Thwing-Albert InstrumentsCo.手感测试仪型号211-10-B/AERGLA测量。

16.根据权利要求1所述的纤维,其中手感小于7g,如使用Thwing-Albert InstrumentsCo.手感测试仪型号211-10-B/AERGLA测量。

17.制品,包含权利要求1的纤维。

18.根据权利要求17所述的制品,其中制品包括个人护理产品、婴儿尿布、训练裤、吸收性底垫、游泳衣、擦拭巾、女性卫生产品、绷带、创伤护理产品、医用服装、手术衣、过滤器、成人失禁产品、手术帘、覆盖物、服装、清洁制品和器械。

19.非织造组合物,包含权利要求1的纤维。

20.根据权利要求19所述的非织造组合物,其中非织造组合物是纺粘的。

21.纤维,包含:

50重量%至98重量%的主要聚丙烯、1重量%至20重量%的聚α-烯烃,和1重量%至20重量%的基于丙烯的弹性体,基于主要聚丙烯、聚α-烯烃和基于丙烯的弹性体的总重量,

其中基于丙烯的弹性体具有大于约90%的三单元组立构规整度和小于约80J/g的熔化热并包含丙烯和约3-约25重量%的衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元,以基于丙烯的弹性体的总重量为基础。

22.非织造材料,包含:

50重量%至98重量%的主要聚丙烯、1重量%至20重量%的聚α-烯烃,和1重量%至20重量%的基于丙烯的弹性体,基于主要聚丙烯、聚α-烯烃和基于丙烯的弹性体的总重量,

其中基于丙烯的弹性体具有大于约90%的三单元组立构规整度和小于约80J/g的熔化热并包含丙烯和约3-约25重量%的衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元,以基于丙烯的弹性体的总重量为基础。

说明书

用于纤维和非织造材料的聚α-烯烃改性的聚合物共混物

发明领域

实施方案总体涉及用于非织造材料的聚合物共混物及其制备和使用方法。

背景技术

使用基于丙烯的聚合物和共聚物(有时称作基于丙烯的弹性体)用于制造非织造织物是本领域公知的。这样的织物具有各种用途,例如医疗和卫生产品、服装、过滤介质和吸附剂产品。非织造织物特别可用于卫生产品,例如婴儿尿布、成人失禁产品和女性卫生产品。这些织物的重要方面是产生具有与由天然纤维产生的织物类似的“柔软度”的织物的能力。

非织造织物常缺少所需的天然纤维和织物的柔软感。天然纤维中的柔软感是由天然纤维的空间填充特性所致。天然纤维具有三维结构,其在材料中留出空间,从而提供弹性或柔软感。然而,合成纤维通常是平的并因此缺少天然纤维的柔软感。已使用几种机械处理来赋予合成纤维或织物“柔软度”,包括起皱、喷气变形或打褶。然而,这些方法不容易以成本有效的方式应用于非织造织物。

因此,需要可经济地生产并提高织物“柔软度”的非织造织物。方法应简单并适合于通常在当前现有技术的纺粘生产设备上使用的高生产速率下的织物制备。

发明概述

本文提供了纤维和非织造材料和制备和使用那些材料的方法。在一些实例中,纤维和非织造材料可包括至少一种主要(primary)聚丙烯、至少一种聚α-烯烃和至少一种基于丙烯的弹性体。基于丙烯的弹性体可具有小于约80J/g的熔化热。基于丙烯的弹性体还可包括大于50重量%丙烯和约3-约25重量%衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元,以基于丙烯的弹性体的总重量为基础。

发明详述

应理解以下公开内容描述用于实现本发明的不同特征、结构或功能的若干示例性实施方案。以下描述部件、布置和配置的示例性实施方案来简化本公开内容;然而,这些示例性实施方案仅作为实例提供并不意图限制本发明的范围。另外,本公开内容可以重复本文各种示例性实施方案。这种重复是出于简单和清楚的目的并且本身没有规定各种示例性实施方案和/或配置之间的关系。此外,在以下描述中,在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括其中直接接触形成第一和第二特征的实施方案并且还可以包括其中可以插入第一和第二特征,使得第一和第二特征可以不直接接触从而形成额外特征的实施方案。最后,在没有脱离本公开内容的范围的情况下,以下给出的示例性实施方案可以以任何方式的组合来组合,即来自一种示例性实施方案的任何要素可以用于任何其它示例性实施方案中。

另外,在整个以下描述和权利要求书中使用某些术语来指部件。如本领域技术人员将领会的,各种实体可以通过不同的名称来指相同的部件,并且由此,除非本文另外具体定义,否则用于本文描述的要素的命名约定不意图限制本发明的范围。此外,本文使用的命名约定不意图区别名称不同但功能相同的部件。另外,在以下讨论中和在权利要求书中,术语“包括”和“包含”以开放方式使用,并且因此应解释为意为“包括但不限于”。除非另外具体说明,本公开内容中所有数值可以是精确值或近似值。因此,公开内容的各种实施方案可以在没有脱离预期范围的情况下偏离本文公开的数值、值和范围。此外,如在权利要求书或说明书中使用的,术语“或”意图包括排他性和包括性情况,即除非本文另外明确规定,“A或B”意图与“A和B中至少一种”同义。

本文提供包含至少一种聚α-烯烃(PAO)、至少一种基于丙烯的弹性体和至少一种主要丙烯的共混物的纤维、非织造织物和其它非织造制品,以及形成它们的方法。

如本文所用的,术语“共聚物”意在包括具有两种或更多种单体,任选与其它单体的聚合物,并且可以指互聚物、三元共聚物等。如本文所用的术语“聚合物”包括但不限于均聚物、共聚物、三元共聚物等,以及它们的合金和共混物。如本文所用的术语“聚合物”还包括抗冲、嵌段、接枝、无规和交替共聚物。除非另有具体说明,术语“聚合物”还应包括所有可能的几何构型。这样的构型可以包括全同立构、间同立构和无规对称。如本文所用的术语“共混物”是指两种或更多种聚合物的混合物。术语“弹性体”应指表现出一定程度弹性的任何聚合物,其中弹性是通过力(例如通过拉伸)已经变形的材料,一旦已经除去力时,至少部分地返回到其原始尺寸的能力。可使用凝胶渗透谱法(GPC)测定所有分子量(Mw、Mn和Mz)。

如本文所用的术语“单体”或“共聚单体”可指用于形成聚合物的单体(即在聚合之前形式的未反应的化合物),并且也可指在其已经并入聚合物之后的单体(本文也称为“[单体]-衍生单元”),其由于聚合反应通常具有比聚合反应之前更少的氢原子。本文讨论不同的单体,包括丙烯单体、乙烯单体和二烯单体。

如本文所用的“聚丙烯”包括丙烯的均聚物和共聚物或它们的混合物。包括与一种或多种额外的单体聚合的一种或多种丙烯单体的产物可以更通常被称为无规共聚物(RCP)或抗冲共聚物(ICP)。抗冲共聚物还可以在本领域被称为多相共聚物。如本文所用的“基于丙烯的”意指包括单独地包含丙烯或包含丙烯连同一种或多种共聚单体的任何聚合物,其中丙烯是主要组分(即大于50重量%丙烯)。

如本文所用的“主要聚丙烯”是指丙烯均聚物、或丙烯的共聚物、或丙烯均聚物和共聚物的一些混合物。

如本文所用的“反应器级”意指在聚合之后没有试图改变聚合物的平均分子量、分子量分布或粘度的化学或机械处理或共混的聚合物。从作为反应器级描述的那些聚合物中特别排除的是已经减粘裂化或以其它方式用过氧化物处理或涂覆的那些。然而,就本公开内容的目的而言,反应器级聚合物包括是反应器共混物的那些聚合物。

如本文所用的“反应器共混物”意为两种或更多种聚合物的高度分散和机械上不可分离的共混物,其作为一种或多种单体的顺序或并联聚合的结果,在另一种聚合物的存在下形成一种聚合物,或者通过溶液共混在并联反应器中分别制备的聚合物原位生产。反应器共混物可以在单个反应器、一连串反应器或并联反应器中生产并且是反应器级共混物。可以通过任何聚合方法,包括间歇、半连续或连续系统来生产反应器共混物。从“反应器共混物”中特别排除这样的包含两种或更多种聚合物的共混物的聚合物,其中例如通过在混合器、挤出机或其它类似装置中物理或机械共混从而非原位共混聚合物。

主要聚丙烯

主要聚丙烯可以是结晶占优的,如通过具有通常大于110℃、大于115℃、和大于130℃,或在从110°、或115°、或130℃至150°、或160°、或170℃范围内的熔点来证明。如本文所用的术语“结晶的”特征是具有高的分子间和分子内有序程度的那些聚合物。聚丙烯可具有至少60J/g、至少70J/g、或至少80J/g的熔化热,如通过DSC分析测定。熔化热可取决于聚丙烯的组成。聚丙烯均聚物可具有比共聚物或均聚物和共聚物的共混物更高的熔化热。这种熔化热的测定可受样品的处理影响。

主要聚丙烯的结构组成可广泛变化。例如,可使用实质上全同立构的聚丙烯均聚物或含有等于或小于9重量%的其它单体即至少90重量%丙烯的丙烯共聚物。此外,主要聚丙烯可以接枝或嵌段共聚物的形式存在,其中聚丙烯的嵌段具有与丙烯-α-烯烃共聚物实质上相同的立构规整度,只要接枝或嵌段共聚物具有大于110℃、和大于115℃、和大于130℃的尖锐熔点(有规立构丙烯序列的特性)。主要聚丙烯可为如本文描述的均聚物丙烯和/或无规和/或嵌段共聚物的组合。当以上主要聚丙烯是无规共聚物时,在共聚物中共聚的α-烯烃的百分比可大体上为以聚丙烯的重量计至多9重量%,以聚丙烯的重量计在0.5重量%至8重量%之间,或以聚丙烯的重量计在2重量%至6重量%之间。α-烯烃可为乙烯或C4-C10、或C20α-烯烃。可将一种、两种或更多种α-烯烃与丙烯共聚物。

主要聚丙烯的重均分子量(Mw)可在从40,000、50,000或80,000g/摩尔至200,000、400,000、500,000或1,000,000g/摩尔范围内。数均分子量(Mn)可在从20,000、30,000或40,000g/摩尔至50,000、55,000、60,000或70,000g/摩尔范围内。z-均分子量(Mz)可为至少300,000或350,000g/摩尔,或在从300,000或350,000g/摩尔至500,000g/摩尔范围内。在任何实施方案中,分子量分布(Mw/Mn)可小于5.5、或5、或4.5、或4,或在从1.5、或2、或2.5、或3至4、或4.5、或5、或5.5范围内。

主要聚丙烯的熔体流动速率(MFR)可在1-500dg/min范围内,供选择地在从1、或5、或10、或15、或20、或25dg/min至45、或55、或100、或300、或350、或400、或450、或500dg/min范围内,如按照ASTM 1238,2.16kg在230℃测量。主要聚丙烯可形成包括以共混物的重量计1重量%-95重量%的聚丙烯聚合物组分的热塑性共混物。

对制备本发明的主要聚丙烯的方法没有特别限制。例如,聚合物可以是在单级或多级反应器中通过丙烯的均聚获得的丙烯均聚物。共聚物可以通过在单级或多级反应器中共聚丙烯和乙烯和/或C4-C10、或C20α-烯烃来获得。聚合方法包括高压、淤浆、气体、本体或溶液相或它们的组合,使用传统的齐格勒-纳塔催化剂或单中心金属茂催化剂体系或它们的组合,包括双金属负载催化剂体系。聚合可以通过连续的或间歇式方法来进行并且可以包括使用链转移剂、清除剂或其它例如被认为是适用的添加剂。

主要聚丙烯可以是反应器级,意味着它没有经历通过与过氧化物、与交联剂、用电子束、用伽马辐射反应的任何反应器后改性或其它类型的受控流变学改性。在任何实施方案中,如本领域已知的,可通过过氧化物使主要聚丙烯减粘裂化。

主要聚丙烯中的聚丙烯聚合物的示例性可商购产品包括通过使用齐格勒-纳塔催化剂体系生产的具有宽的Mw/Mn的聚丙烯均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物。这样的产品的实例是ExxonMobil PP3155,可从德克萨斯州贝城的ExxonMobil Chemical Company得到的36dg/min MFR均聚物。

基于丙烯的弹性体

在任何实施方案中,基于丙烯的弹性体是具有以下的无规共聚物,被非结晶区域中断的结晶区域和以基于丙烯的弹性体的重量计在5-25重量%范围内的乙烯或C4-C10α-烯烃衍生单元,和任选的二烯衍生单元,聚合物的余量为丙烯衍生单元。不意图受任何理论的限制,认为非结晶区域可以由不可结晶的聚丙烯链段和/或包括共聚单体单元产生。与高度全同立构聚丙烯相比,通过在丙烯插入中引入误差(立构缺陷和区域缺陷)和/或通过共聚单体的存在从而降低基于丙烯的弹性的结晶度和熔点。共聚物含有至少60重量%丙烯衍生单元,以基于丙烯的弹性体的重量计。在任何实施方案中,基于丙烯的弹性体可为具有由相邻的全同立构丙烯单元所致有限结晶度和如本文所述熔点的基于丙烯的弹性体。在其它实施方案中,基于丙烯的弹性体可在立构规整度和共聚单体组成中通常没有任何实质上的分子间异质性,并且在分子内组成分布中通常也没有任何实质上的异质性。

基于丙烯的弹性体可含有大于50重量%、大于60重量%、大于65重量%、或大于75重量%和至多99重量%丙烯衍生单元,以基于丙烯的弹性体的总重量为基础。在一些实施方案中,基于丙烯的弹性体包括以基于丙烯的弹性体的重量为基础75重量%-95重量%、75重量%-92.5重量%、82.5重量%-92.5重量%、或82.5重量%-90重量%的量的丙烯衍生单元。相应地,衍生自乙烯或C4-C10α-烯烃中至少一种的单体或共聚单体可以5或10或14重量%至22或25重量%的量存在,以弹性体的重量计。

可以调节共聚单体含量使得基于丙烯的弹性体具有100J/g或更小、或75J/g或更小的熔化热,100℃或90℃或更小的熔点(Tm),和全同立构聚丙烯的2%至65%的结晶度,和小于800dg/min的如在230℃和2.16kg重量下测量的熔体流动速率(“MFR”)。

基于丙烯的弹性体可以包含多于一种共聚单体。基于丙烯的弹性体的优选实施方案具有多于一种共聚单体,包括丙烯-乙烯-辛烯、丙烯-乙烯-己烯和丙烯-乙烯-丁烯共聚物。

在存在多于一种衍生自乙烯或C4-C10α-烯烃中至少一种的共聚单体的实施方案中,每种共聚单体的量可以为基于丙烯的弹性体的小于5重量%,但是共聚单体的总量以基于丙烯的单烯烃的重量计为5重量%或更大。

在一些实施方案中,共聚单体是乙烯、1-己烯或1-辛烯。共聚单体可以5或10或14重量%至22或25重量%的量存在,以基于丙烯的弹性体的重量为基础。

在任何实施方案中,基于丙烯的弹性体可包含乙烯衍生单元。基于丙烯的弹性体可包含5、10或14重量%至22或25重量%的乙烯衍生单元,以基于丙烯的弹性体的重量计。在任何实施方案中,基于丙烯的弹性体可基本上由衍生自丙烯和乙烯的单元组成,即基于丙烯的弹性体不含有以通常作为在聚合过程中使用的乙烯和/或丙烯进料料流中的杂质存在的量或将实质影响基于丙烯的弹性体的熔化热、熔点、结晶度、或熔体流动速率的量的任何其它共聚单体,或有意添加至聚合方法的任何其它共聚单体。

在任何实施方案中,可在基于丙烯的弹性体中包括二烯共聚单体单元。二烯的实例包括但不限于5-乙叉基-2-降冰片烯、5-乙烯基-2-降冰片烯、二乙烯基苯、1,4-己二烯、5-亚甲基-2-降冰片烯、1,6-辛二烯、5-甲基-1,4-己二烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、1,3-环戊二烯、1,4-环己二烯、二环戊二烯或它们的组合。二烯共聚单体的量可等于或大于0重量%、或0.5重量%、或1重量%、或1.5重量%和小于或等于5重量%、或4重量%、或3重量%、或2重量%,以基于丙烯的弹性体的重量为基础。

基于丙烯的弹性体具有100J/g或更小、或75J/g或更小、70J/g或更小、50J/g或更小、或35J/g或更小的如通过差示扫描量热法(“DSC”)测定的熔化热(“Hf”)。基于丙烯的弹性体可具有0.5J/g、1J/g或5J/g的Hf下限。例如,Hf值可以是从1.0、1.5、3.0、4.0、6.0、或7.0J/g至30、35、40、50、60、70、或75J/g的任一处。

基于丙烯的弹性体可具有全同立构聚丙烯的2%至65%、0.5%至40%、1%至30%、或5%至35%的百分比结晶度,如根据本文描述的DSC程序测定。最高有序度的丙烯(即100%结晶度)的热能认定为189J/g。在任何实施方案中,共聚物具有在全同立构聚丙烯的0.25%至25%、或0.5%至22%的范围内的结晶度。

基于丙烯的弹性体可具有通过13C NMR测量的75%或更大、80%或更大、85%或更大、90%或更大、92%或更大、95%或更大、或97%或更大的三个丙烯单元的三单元组立构规整度(mmm立构规整度)。例如,三单元组立构规整度可以在约75-约99%、约80-约99%、约85-约99%、约90-约99%、约90-约97%、或约80-约97%的范围内。可以通过在美国专利号7,232,871中描述的方法测定三单元组立构规整度。

基于丙烯的弹性体可以具有范围从4或6的下限至8或10或12的上限的立构规整度指数m/r。由13C核磁共振(“NMR”)测定立构规整度指数,本文表示为“m/r”。立构规整度指数(m/r)如H.N.Cheng在第17卷,MACROMOLECULES,第1950-1955页(1984)定义的计算,该文献通过引用并入本文。标号“m”或“r”描述邻近的丙烯基对的立体化学,“m”表示内消旋和“r”表示外消旋。m/r比为1.0通常描述间同立构聚合物,并且m/r比为2.0描述无规立构材料。基于丙烯的弹性体可具有如通过DSC测定的单峰熔融转变。在任何实施方案中,共聚物具有90℃或更小的主峰转变,以及110℃或更大的宽熔融转变终点。峰值“熔点”(“Tm”)定义为在样品熔融的范围内最大热吸收的温度。然而,共聚物可以显示与主峰相邻和/或在熔融转变终点的次要熔融峰。就本公开内容的目的而言,这样的次要熔融峰被共同认为是单一熔点,这些峰中最高的被认为是基于丙烯的弹性体的Tm。基于丙烯的弹性体可具有100℃或更小、90℃或更小、80℃或更小、或70℃或更小的Tm。在任何实施方案中,基于丙烯的弹性体可具有25℃至100℃、25℃至85℃、25℃至75℃、或25℃至65℃的Tm。在任何实施方案中,基于丙烯的弹性体可具有30℃至80℃或30℃至70℃的Tm。

对于基于丙烯的弹性体的热性质,使用差示扫描量热法(“DSC”)。使用Perkin-Elmer DSC获得这样的DSC数据,在大约200℃至230℃下压制,然后用冲模取出7.5mg至10mg的待测试的聚合物片并在室温下退火48小时。然后将样品密封在铝样品盘中。通过首先冷却样品至-50℃并然后以10℃/分钟的速率逐渐加热样品至200℃来记录DSC数据。在施加第二冷却-加热循环之前样品保持在约200℃下5分钟。记录第一和第二循环的热事件。测量熔融曲线下方面积并用于确定熔化热和结晶程度。使用式:X%=[曲线下方面积(焦耳/克)/B(焦耳/克)]*100来计算百分比结晶度(X%),其中B是主要单体组分的均聚物的熔化热。从John Wiley and Sons(纽约)于1999年出版的Polymer Handbook(第四版)到这些B值。使用189J/g的值(B)作为100%结晶聚丙烯的熔化热。在第二加热循环(或第二熔融)过程中测量和报道熔融温度。

在一种或多种实施方案中,基于丙烯的弹性体可具有门尼粘度[ML(1+4)在125℃]为小于100,在其它实施方案中小于75,在其它实施方案中小于60,和在其它实施方案中小于30,如根据ASTM D-1646测定。

基于丙烯的弹性体可具有0.850g/cm3至0.920g/cm3、0.860g/cm3至0.900g/cm3、或0.860g/cm3至0.890g/cm3的密度,在室温下按照ASTM D-1505测量。

基于丙烯的弹性体可具有熔体流动速率(“MFR”)大于0.5dg/min,和小于或等于1,000dg/min、或小于或等于800dg/min、小于或等于500dg/min、小于或等于200dg/min、小于或等于100dg/min、或小于或等于50dg/min。一些实施方案可包括具有小于或等于25dg/min,例如1-25dg/min或1至20dg/min的MFR的基于丙烯的弹性体。根据ASTM D-1238,条件L(2.16kg,230℃)测定MFR。

基于丙烯的弹性体可具有5,000至5,000,000g/摩尔、10,000至1,000,000g/摩尔、或50,000至400,000g/摩尔的重均分子量(“Mw”);2,500至2,500,00g/摩尔、10,000至250,000g/摩尔、或25,000至200,000g/摩尔的数均分子量(“Mn”);和/或10,000至7,000,000g/摩尔、80,000至700,000g/摩尔、或100,000至500,000g/摩尔的z-均分子量(“Mz”)。基于丙烯的弹性体可具有1.5至20、或1.5至15、1.5至5、1.8至5、或1.8至4的分子量分布(Mw/Mn或“MWD”)。

基于丙烯的弹性体可具有小于2000%、小于1000%、或小于800%的断裂伸长率,如按照ASTM D412测量。

基于丙烯的弹性体还可包括一种或多种二烯。术语“二烯”被定义为具有两个不饱和位点的烃化合物,即具有两个连接碳原子的双键的化合物。根据上下文,如本文所用的术语“二烯”广泛是指在聚合(例如形成聚合介质的一部分)之前的二烯单体,或者在聚合已经开始之后的二烯单体(还被称作二烯单体单元或二烯衍生单元)。在一些实施方案中,二烯可选自5-乙叉基-2-降冰片烯(ENB)、1,4-己二烯、5-亚甲基-2-降冰片烯(MNB)、1,6-辛二烯、5-甲基-1,4-己二烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、1,3-环戊二烯、1,4-环己二烯、乙烯基降冰片烯(VNB)、二环戊二烯(DCPD)和它们的组合。在基于丙烯的弹性体组合物包含二烯的实施方案中,二烯可以0.05重量%-约6重量%、约0.1重量%-约5.0重量%、约0.25重量%-约3.0重量%、约0.5重量%-约1.5重量%的二烯衍生单元存在,其中以重量计的百分比是基于丙烯衍生单元、α-烯烃衍生单元和二烯衍生单元的总重量。

可使用一种或多种接枝单体接枝(即“官能化”)基于丙烯的弹性体。如本文所用的,术语“接枝”表示接枝单体共价键合至基于丙烯的弹性体的聚合物链。接枝单体可为或包括至少一种烯属不饱和羧酸或酸衍生物,例如酸酐、酯、盐、酰胺、酰亚胺或丙烯酸酯。说明性的接枝单体包括但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、中康酸、马来酸酐、4-甲基环己烯-1,2-二羧酸酐、双环(2.2.2)辛烯-2,3-二羧酸酐、1,2,3,4,5,8,9,10-八氢萘-2,3-二羧酸酐、2-氧杂-1,3-二酮基螺(4.4)壬烯、双环(2.2.1)庚烯-2,3-二羧酸酐、马来海松酸(maleopimaric acid)、四氢邻苯二甲酸酐、降冰片烯-2,3-二羧酸酐、纳迪克酸酐(nadic anhydride)、甲基纳迪克酸酐、降冰片烯二酸酐(himicanhydride)、甲基降冰片烯二酸酐、和5-甲基双环(2.2.1)庚烯-2,3-二羧酸酐。其它适合的接枝单体包括丙烯酸甲酯和丙烯酸高级烷基酯,甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸高级烷基酯,丙烯酸,甲基丙烯酸,甲基丙烯酸羟基甲酯,甲基丙烯酸羟基乙酯和甲基丙烯酸高级羟基烷基酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。马来酸酐可用作接枝单体。在接枝单体是马来酸酐的实施方案中,接枝的聚合物中马来酸酐浓度可为约6重量%、至少约0.5重量%、或至少约1.5重量%,以基于丙烯的弹性体的总重量为基础。

在一些实施方案中,基于丙烯的弹性体可为如本文限定的反应器共混的聚合物。即基于丙烯的弹性体是第一聚合物组分和第二聚合物组分的反应器共混物。因此,可通过调节第一聚合物组分的共聚单体含量、调节第二聚合物组分的共聚单体含量和/或调节基于丙烯的弹性体中存在的第一聚合物组分与第二聚合物组分的比率来调节基于丙烯的弹性体的共聚单体含量。

在基于丙烯的弹性体是反应器共混的聚合物的实施方案中,第一聚合物组分(“R1”)的α-烯烃含量可大于5重量%α-烯烃、大于7重量%α-烯烃、大于10重量%α-烯烃、大于12重量%α-烯烃、大于15重量%α-烯烃、或大于17重量%α-烯烃,其中以重量计的百分比是基于第一聚合物组分的丙烯衍生单元和α-烯烃衍生单元的总重量。第一聚合物组分的α-烯烃含量可小于30重量%α-烯烃、小于27重量%α-烯烃、小于25重量%α-烯烃、小于22重量%α-烯烃、小于20重量%α-烯烃、或小于19重量%α-烯烃,其中以重量计的百分比是基于第一聚合物组分的丙烯衍生单元和α-烯烃衍生单元的总重量。在一些实施方案中,第一聚合物组分的α-烯烃含量可范围为5重量%-30重量%α-烯烃、7重量%-27重量%α-烯烃、10重量%-25重量%α-烯烃、12重量%-22重量%α-烯烃、15重量%-20重量%α-烯烃、或17重量%-19重量%α-烯烃。第一聚合物组分可包含丙烯和乙烯,并在一些实施方案中第一聚合物组分可仅由丙烯和乙烯衍生单元组成。

在基于丙烯的弹性体是反应器共混的聚合物的实施方案中,第二聚合物组分(“R2”)的α-烯烃含量可大于1.0重量%α-烯烃、大于1.5重量%α-烯烃、大于2.0重量%α-烯烃、大于2.5重量%α-烯烃、大于2.75重量%α-烯烃、或大于3.0重量%α-烯烃,其中以重量计的百分比是基于第二聚合物组分的丙烯衍生单元和α-烯烃衍生单元的总重量。第二聚合物组分的α-烯烃含量可小于10重量%α-烯烃、小于9重量%α-烯烃、小于8重量%α-烯烃、小于7重量%α-烯烃、小于6重量%α-烯烃、或小于5重量%α-烯烃,其中以重量计的百分比是基于第二聚合物组分的丙烯衍生单元和α-烯烃衍生单元的总重量。在一些实施方案中,第二聚合物组分的α-烯烃含量可范围为1.0重量%-10重量%α-烯烃、或1.5重量%-9重量%α-烯烃、或2.0重量%-8重量%α-烯烃、或2.5重量%-7重量%α-烯烃、或2.75重量%-6重量%α-烯烃、或3重量%-5重量%α-烯烃。第二聚合物组分可包含丙烯和乙烯,并在一些实施方案中第一聚合物组分可仅由丙烯和乙烯衍生单元组成。

在基于丙烯的弹性体是反应器共混的聚合物的实施方案中,基于丙烯的弹性体可包含1-25重量%的第二聚合物组分、3-20重量%的第二聚合物组分、5-18重量%的第二聚合物组分、7-15重量%的第二聚合物组分、或8-12重量%的第二聚合物组分,以基于丙烯的弹性体的重量为基础。基于丙烯的弹性体可包含75-99重量%的第一聚合物组分、80-97重量%的第一聚合物组分、85-93重量%的第一聚合物组分、或82-92重量%的第一聚合物组分,以基于丙烯的弹性体的重量为基础。

可通过如本领域已知的任何合适的方式制备基于丙烯的弹性体。可使用均相条件例如连续的溶液聚合方法、使用金属茂催化剂来制备基于丙烯的弹性体。在一些实施方案中,可在并联的溶液聚合反应器中制备基于丙烯的弹性体,使得在第一反应器中制备第一反应器组分和在第二反应器中制备第二反应器组分,并组合和共混来自第一和第二反应器的反应器流出物以形成单一流出物,从其中分离最终的基于丙烯的弹性体。可在美国专利号6,881,800;7,803,876;8,013,069;和8,026,323和PCT公开WO 2011/087729;WO 2011/087730;和WO2011/087731中到制备基于丙烯的弹性体的示例性方法。

这样的基于丙烯的弹性体的可商购实例包括来自ExxonMobil Chemical Company的VistamaxxTM基于丙烯的弹性体,来自Mitsui Chemicals的TafmerTM弹性体和来自DowChemical Company的VersifyTM弹性体。

聚α-烯烃

聚α-烯烃(PAO)可包含α-烯烃(还称为1-烯烃)的低聚物并常用作合成润滑剂的基础油料。可通过α-烯烃例如线性α-烯烃的聚合来生产PAO。PAO可通过任何类型的立构规整度(包括全同立构或间同立构和/或无规立构)并通过任何立构规整度程度(包括富含全同立构或富含间同立构或完全无规立构)来表征。PAO液体描述于例如美国专利号3,149,178;4,827,064;4,827,073;5,171,908;和5,783,531;和SYNTHETIC LUBRICANTS AND HIGH-PERFORMANCE FUNCTIONAL FLUIDS,Leslie R.Rudnick&Ronald L.Shubkin编者(MarcelDekker,1999),第3-52页。PAO是如通过美国石油协会(API)定义的第4组化合物。PAO可包含C20-C1500链烷烃、C40-C1000链烷烃、C50-C750链烷烃、或C50-C500链烷烃。PAO可为C5-C14α-烯烃、和C6-C12α-烯烃或C8-C12α-烯烃的二聚体、三聚体、四聚体、五聚体等。合适的烯烃包括1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯和1-十二碳烯。示例性PAO更具体地描述于例如美国专利号5,171,908和美国专利号5,783,531和SYNTHETIC LUBRICANTSAND HIGH-PERFORMANCE FUNCTIONAL FLUIDS 1-52(Leslie R.Rudnick&Ronald L.Shubkin编者,Marcel Dekker,Inc.1999),其完整内容通过引用并入本文。

可通过本领域已知的任何合适的方式制备PAO。例如,可在聚合催化剂例如Friedel-Crafts催化剂(包括例如AlCl3、BF3和BF3与水、醇、羧酸或酯的络合物)、配位络合物催化剂(包括例如乙基铝倍半氯化物+TiCl4体系)或更常用于制备聚乙烯和/或聚丙烯的均相或非均相(负载的)催化剂(包括例如齐格勒-纳塔催化剂、金属茂或其它单中心催化剂、和铬催化剂)的存在下通过α-烯烃的低聚来制备PAO。在聚合之后,可将PAO氢化以便减小任何残余的不饱和度。可将PAO氢化以产生实质上(>99重量%)链烷烃材料。还可将PAO官能化以包含例如酯、聚醚、聚亚烷基二醇等。

PAO可具有在一种实施方案中100-21,000,和在另一实施方案中200-10,000,和在又一实施方案中200-7,000,和在又一实施方案中200-2,000,和在又一实施方案中200-500的数均分子量(Mn)。

PAO可以具有小于10,000g/mol、或小于5,000g/mol、或小于4,000g/mol、或小于2,000g/mol、或小于1,000g/mol的重均分子量(Mw)。在一些实施方案中,PAO可以具有250g/mol或更大、400g/mol或更大、或500g/mol或更大、或600g/mol或更大、或700g/mol或更大、或750g/mol或更大的Mw。在一些实施方案中,PAO可以具有250-10,000g/mol、或400-5,000g/mol、或500-4,000g/mol、或600-2000g/mol、或700-1000g/mol范围内的Mw。可通过GPC方法测定PAO的分子量,所述方法使用中等至低分子量聚合物的柱、四氢呋喃作为溶剂和聚苯乙烯作为校准标准物、根据幂方程与流体粘度相关联的。除非另外表明,否则本文报道的Mw值是GPC值并且不是从100℃下的动态粘度计算的。

PAO可具有3cSt(1cSt=1mm2/s)至3,000cSt、4至1,000cSt、6至300cSt、8至125cSt、8至100cSt、或10至60cSt的100℃下运动粘度(“KV”),如在100℃下通过ASTM D445测量。在一些实施方案中,PAO可具有5至1000cSt、6至300cSt、7至100cSt、或8至50cSt的100℃下KV。

PAO还可具有50至400、或60至350、或70至250、或80至200、或90至175、或100至150的粘度指数(“VI”),如通过ASTM D2270测定。PAO可具有大于100、110、120、150或200的粘度指数(“VI”),如通过ASTM D2270测定。

PAO可具有-100℃至0℃、-100℃至-10℃、-90℃至-15℃、或-80℃至-20℃的倾点,如通过ASTM D5950/D97测定。在一些实施方案中,PAO或PAO的共混物可具有-25至-75℃或-40至-60℃的倾点。

PAO可具有150℃或更大、200℃或更大、210℃或更大、220℃或更大、230℃或更大、或在240℃和290℃之间的闪点,如通过ASTM D92测定。

PAO可具有0.79至0.90、0.80至0.89、0.81至0.88、0.82至0.87、或0.83至0.86的比重(15.6/15.6℃,1atm/1atm)。

PAO可具有(a)200℃或更大、210℃或更大、220℃或更大、或230℃或更大的闪点;和(b)小于-20℃、小于-25℃、小于-30℃、小于-35℃、或小于-40℃的倾点;和(c)2cSt或更大、4cSt或更大、5cSt或更大、6cSt或更大、8cSt或更大的100℃下KV。

PAO可具有5至50cSt或8至20cSt的100℃下KV;-25至-75℃或-40至-60℃的倾点;和0.81至0.87或0.82至0.86的比重。

其它可用的PAO包括以以下商品名销售的那些:可从德克萨斯州帕萨迪纳市的ChevronPhillips Chemical Co.得到的SynfluidTM,可从英格兰伦敦的BP AmocoChemicals得到的DurasynTM,可从芬兰的Fortum Oil and Gas得到的NexbaseTM,可从美国康涅狄格州米德尔伯里的Crompton Corporation得到的SyntonTM,可从美国俄亥俄州的Cognis Corporation得到的EMERYTM。

PAO可具有在100℃下10cSt或更大、30cSt或更大、50cSt或更大、80cSt或更大、110或更大、150cSt或更大、200cSt或更大、500cSt或更大、750或更大、1000cSt或更大、1500cSt或更大、2000cSt或更大、或2500或更大的运动粘度。PAO可具有在10cSt和3000cSt之间、在10cSt和1000cSt之间、或在10cSt和40cSt之间的100℃下运动粘度。

PAO可具有120或更大、130或更大、140或更大、150或更大、170或更大、190或更大、200或更大、250或更大、或300或更大的粘度指数。

聚合物组合物

聚合物组合物可包含如之前描述的至少一种聚α-烯烃(PAO)、至少一种基于丙烯的弹性体、和至少一种主要丙烯。在一种或多种实施方案中,聚合物组合物中的主要丙烯可占从聚合物组合物的约50重量%、60重量%、65重量%、或70重量%至聚合物组合物的约75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、95重量%、或98重量%。在一种或多种实施方案中,聚合物组合物中的主要丙烯可占聚合物组合物的大于约70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、95重量%、或98重量%。在相同或其它实施方案中,聚合物组合物中的基于丙烯的弹性体可占从聚合物组合物的约1重量%、5重量%、或10重量%至聚合物组合物的约15重量%、20重量%、25重量%、或30重量%。在一种或多种实施方案中,聚合物组合物中的基于丙烯的弹性体可占聚合物组合物的小于约50重量%、35重量%、20重量%、15重量%、10重量%、或5重量%。在相同或其它实施方案中,聚合物组合物中的PAO可占聚合物组合物的从约1重量%、5重量%、或10重量%至聚合物组合物的约15重量%、20重量%、25重量%、或30重量%。在一种或多种实施方案中,聚合物组合物中的PAO可占聚合物组合物的小于约50重量%、35重量%、20重量%、15重量%、10重量%、或5重量%。在一些实施方案中,仅使用PAO、基于丙烯的弹性体和主要聚丙烯的重量来确定聚合物组合物的重量从而确定本段落中描述的重量%。

根据预期目的,可以将各种添加剂并入到本文所述聚合物组合物中。例如,当使用共混物来形成纤维和非织造织物时,这样的添加剂可以包括但不限于稳定剂、抗氧化剂、填料、着剂、成核剂、分散剂、脱模剂、增滑添加剂、阻燃剂、增塑剂、颜料、硫化或固化剂、硫化或固化促进剂、固化迟延剂、加工助剂、增粘树脂等。其它添加剂可以包括填料和/或增强材料,例如炭黑、粘土、滑石、碳酸钙、云母、二氧化硅、硅酸盐、它们的组合等。主要和次要抗氧化剂包括例如受阻酚、受阻胺和磷酸酯。成核剂包括例如苯甲酸钠和滑石。此外,为了改进结晶速率,还可以采用其它成核剂例如齐格勒-纳塔烯烃产物或其它高度结晶聚合物。还可包括其它添加剂例如分散剂(例如Acrowax C)。增滑添加剂可包括例如油酸酰胺和芥酸酰胺。还常使用催化剂减活剂例如硬脂酸钙、水滑石和氧化钙,和/或本领域已知的其它酸中和剂。添加剂可在从0重量%、0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%至1重量%、2、3重量%、或4重量%、或5重量%的添加剂范围内存在,以聚合物组合物的重量计。可以小于100ppm、50ppm、30ppm、10ppm、或1ppm的量使用增滑添加剂。

此外,在一些示例性实施方案中,可以将添加剂直接或作为母料(即含有以预定比例同时添加的几种添加剂的添加剂包)的一部分并入聚合物组合物中。在本文的一种或多种实施方案中,纤维还包含含有增滑剂的母料。可以以任何适合的量添加母料以达到期望的结果。例如,可以以约0.1-约10重量%、或约0.25-约7.5重量%、或约0.5-约5重量%、或约1-约5重量%、或约2-约4重量%范围的量使用包含增滑添加剂的母料,基于聚合物组合物和母料的总重量。在一种实施方案中,母料可包含芥酸酰胺作为增滑添加剂。

聚合物组合物可具有从约1g、2g、3g、4g、5g至约7g、8g、9g、10g、或11g的手感(handle)(克),如通过Thwing-Albert Instruments Co.手感测试仪(Handle-O-Meter)(型号211-10-B/AERGLA)测量。聚合物组合物可具有小于约11g、10g、9g、8g、或7g的手感(克),如通过Thwing-Albert Instruments Co.手感测试仪(型号211-10-B/AERGLA)测量。

由聚合物组合物制备的纤维、非织造组合物和层合材料

在一种或多种实施方案中,以上所述聚合物组合物可为熔纺(例如熔喷或纺粘)纤维和非织造组合物(例如织物)。如本文所用的,“熔纺非织造组合物”是指具有至少一个熔纺层的组合物,并且不要求整个组合物为熔纺的或非织造的。在一些实施方案中,非织造组合物可额外地包含位于包含PAO/基于丙烯的弹性体共混物的非织造层(一个或多个)的一侧或两侧上的一个或多个层。如本文所用的,“非织造的”是指通过除了编织之外的方法制备的纺织品材料。在非织造织物中,可将纤维直接加工成平面的片状织物结构并然后化学粘合、热粘合或机械互锁(或它们的组合)以实现粘合织物。

在一种或多种实施方案中,形成非织造组合物的方法可包括以下步骤,形成熔融聚合物组合物,所述组合物包含如以上描述的至少一种PAO、至少一种基于丙烯的弹性体、和至少一种主要丙烯的共混物,和形成包含聚合物组合物的纤维。纤维可具有约1-约10旦(denier)、或约2-约8旦、或约4-约6旦的厚度。虽然在本领域中常被称作并且在本文为了方便被用作厚度指标,但是旦更准确地描述为纤维的线性质量密度。旦是每9,000米的纤维的质量(以克计)。实践中,测量9,000米可能既耗时又浪费。经常地,称量较小长度(即900米、90米、或任何其它合适长度)的样品并将结果乘以适当的因数以获得纤维的旦。纤维可为单组份纤维或双组分纤维。单组份纤维具有在它的整个横截面中一致的组成。

在一些实施方案中,方法还可包括由纤维形成非织造组合物。在另外的实施方案中,采用由聚合物组合物形成的非织造组合物作为面层(facing layer),并且该方法还可以包括形成一个或多个非织造弹性层和将包含聚合物组合物的面层布置在弹性层上的步骤。任选地,可以在相对侧上将两个或更多个面层布置在一个或多个弹性层上,使得弹性层夹在面层之间。在一种或多种实施方案中,一个或多个弹性层可以包含具有以上所述组成和性质的基于丙烯的弹性体。在某些实施方案中,包含聚合物组合物的非织造组合物可描述为可延伸的。如本文所用的,“可延伸的”意指在施加力时屈服或变形(即拉伸)的任何纤维或非织造组合物。虽然许多可延伸的材料也是弹性的,但术语可延伸的也包括在力移除之后保持延伸或变形的那些材料。当可延伸的面层与弹性芯层组合使用时,因为当可延伸层所连接的弹性层拉伸和回缩时,可延伸层永久变形,所以可产生期望的美学性质。这导致具有柔软感觉的起皱或有纹理的外表面,其特别适合于面层与穿着者的皮肤接触的制品。

可通过本领域已知的任何方法形成纤维和非织造组合物。例如,可通过熔喷或纺粘工艺来生产非织造组合物。在本文的某些实施方案中,可通过纺粘工艺生产本发明的非织造组合物的一个或多个层。当组合物还包含一个或多个弹性层时,可通过熔喷工艺、通过纺粘或水刺(spunlace)工艺或通过任何其它适合的非织造工艺来生产弹性层。

本文描述的一个或多个非织造层可以主要由如之前描述的聚合物组合物组成。在一种或多种实施方案中,非织造组合物可具有约10-约75g/m2(“gsm”)、或约15-约65gsm、或约20-约55gsm、或约22-约53gsm、或约24-约51gsm、或约25-约50gsm的基础重量。在相同或其它实施方案中,非织造材料可具有约5-约65N/5cm、或约7-约60N/5cm、或约10-约55N/5cm、或约10-约50N/5cm、或约15-约45N/5cm的纵向(MD)拉伸强度。换句话说,非织造材料可具有大于约5N/5cm、或大于约10N/5cm、或大于约15N/5cm、或大于约20N/5cm的MD拉伸强度。在相同或其它实施方案中,非织造材料可具有约5-约55N/5cm、或约7-约50N/5cm、或约10-约45N/5cm、或约10-约40N/5cm、或约15-约35N/5cm的横向(CD)拉伸强度。换句话说,非织造材料可具有大于约5N/5cm、或大于约10N/5cm、或大于约15N/5cm、或大于约20N/5cm的MD拉伸强度。

在一种或多种实施方案中,非织造组合物可具有大于约70%、或大于约75%、或大于约80%、或大于约85%、或大于约90%、或大于约95%、或大于约100%的纵向(MD)峰值伸长率。在相同或其它实施方案中,非织造组合物可具有大于约80%、或大于约85%、或大于约90%、或大于约100%、或大于约105%、或大于约110%、或大于约115%、或大于约120%的横向(CD)峰值伸长率。按照ASTM D882测定拉伸强度和伸长率。

如本文所用的,“熔喷纤维”和“熔喷组合物”(或“熔喷织物”)是指如下形成的纤维:在一定加工温度下将熔融热塑性材料通过多个细的、通常为圆形的模口毛细管作为熔融股线或纤丝挤出至高速、通常为热的气流中,气流使熔融热塑性材料的纤丝变细以减小其直径,该直径可以为微纤维直径。此后,熔喷纤维被高速气流携带并沉积在收集表面上,以形成随机分散的熔喷纤维的网或非织造织物。这样的工艺总体描述于例如美国专利号3,849,241和6,268,203中。熔喷纤维是连续或不连续的微纤维,并且取决于树脂,可以具有小于约10微米(例如,对于高MFR全同立构聚丙烯树脂,例如PP3746G或AchieveTM 6936G1,其可从ExxonMobil Chemical Company得到)的直径;而对于某些树脂(例如VistamaxxTM基于丙烯的弹性体,其可从ExxonMobil Chemical Company得到)或某些高通量(throughput)工艺例如本文描述的那些,熔喷纤维可以具有大于10微米,例如约10-约30微米,或约10-约15微米的直径。如本文所用的术语熔喷意指包括熔体喷射(meltspray)工艺。

使用挤出系统的商业熔喷工艺可具有超过0.3克/孔/分钟(“ghm”)、或超过0.4ghm、或超过0.5ghm、或超过0.6ghm、或超过0.7ghm的相对高通量。可使用商业熔喷工艺,例如可从Biax-Fiberfilm Corporation得到的高压熔喷工艺,或者在测试或中试规模的工艺中生产非织造组合物。在一种或多种实施方案中,可使用具有约0.01-约3.0ghm、或约0.1-约2.0ghm、或约0.3-约1.0ghm的通过速率(throughput rate)的挤出系统形成用于形成非织造组合物的纤维。

在通常的纺粘工艺中,将聚合物供应至加热的挤出机以使聚合物熔融和均化。挤出机将熔融的聚合物供应至喷丝头,在喷丝头处聚合物在通过布置在喷丝头中的一排或多排的细小开口时纤维化,从而形成纤丝帘。纤丝通常在低温下用空气淬火,牵拉(通常为气动地)并沉积在移动垫、带或“成型线”上从而形成非织造组合物。例如参见美国专利号4,340,563;3,692,618;3,802,817;3,338,992;3,341,394;3,502,763;和美国专利号3,542,615中。如本文所用的术语纺粘意指包括水刺工艺,其中使用高速水射流将纤丝缠结以形成网(被称为“水力缠结”)。

纺粘工艺中生产的纤维通常直径在约10-约50微米的范围内,取决于工艺条件和由这样的纤维生产的织物期望的最终用途。例如,提高聚合物分子量或降低加工温度导致较大直径的纤维。淬火空气温度和气动牵拉压力的改变也对纤维直径有影响。

本文所述非织造组合物可以是单层或可以是多层层合材料。一种应用是由熔喷(“M”)和纺粘(“S”)非织造组合物制造层合材料(或“复合材料”),其结合了来自纺粘组分的强度和熔喷组分的较好的阻隔性质的益处。通常的层合材料或复合材料具有三个或更多个层,夹在两个或更多个纺粘层之间的熔喷层(一个或多个),或“SMS”非织造复合材料。其它组合的实例为SSMMSS、SMMS和SMMSS复合材料。还可由本发明的熔喷或纺粘非织造材料与其它合成的或天然的材料一起制造复合材料从而生产可用的制品。

在某些实施方案中,本发明的熔喷或纺粘非织造组合物包含一个或多个包含基于丙烯的弹性体的弹性层,并还包含位于弹性层(一个或多个)的一侧或两侧上的一个或多个包含如本文描述的ICP/基于丙烯的弹性体共混物的面层。在一些实施方案中,可以在单个集成的工艺例如连续的工艺中生产弹性层和面层。例如,熔纺工艺生产线可合并熔喷技术使得生产多层非织造层合材料,其含有在单个连续的集成工艺中与一个或多个其它纺粘层(其可以是弹性的或非弹性的)层合的一个或多个熔喷弹性层。

以上描述的非织造产品可以使用在许多制品中,例如卫生产品,包括但不限于尿布、女性护理产品和成人失禁产品。非织造产品还可以使用在医疗产品,例如无菌包装、隔离衣、手术室衣服、手术衣、手术帘、急救敷料和其它一次性物品。

实施例

在具有约1.1m宽度、5800-6300个孔(孔(模口)直径为0.6mm)的单个纺粘(S)喷丝头的Reicofil 4(R4)生产线上生产以下表1-4中的纺粘非织造织物。在EP 1340 843或美国专利号6,918,750中更详细地描述了Reicofil纺粘工艺。总通量为约200kg/小时。对于所有实验淬火空气温度为20℃。单体排出装置的工艺空气的体积流量VM与从第一上部冷却室区段逸出到第二下部冷却室区段中的具有体积流量V1的工艺空气的比(VM/V1)维持在0.1-0.3的范围内。生产线速度保持恒定为大约205m/min。对于所有实施例,将纤丝连续沉积在目标织物基础重量为15g/m2(gsm)的沉积网上。通过称量3个12"x12"织物片并报道以g/m2(gsm)计的平均值来测量定义为每单位面积织物质量的织物基础重量。将丙烯聚合物从主料斗输送至挤出机。丙烯聚合物(PP)是可从德克萨斯州休斯顿的ExxonMobil ChemicalCompany以商品名PP3155(MFR为35dg/min)得到的均聚物。基于丙烯的弹性体(PBE)可从德克萨斯州休斯顿的ExxonMobil Chemical Company以商品名VistamaxxTM 7020BF得到并以指定的水平并入。聚α-烯烃(PAO)可从德克萨斯州休斯顿的ExxonMobil Chemical Company以商品名SpectraSyn 10得到。增滑添加剂是含有芥酸酰胺的母料。计量加入母料以在所有样品中并入2%的芥酸酰胺。它从佐治亚州的Standridge Color Corporation获得并认定为SCC-88953。将来自母料的PBE和增滑添加剂从运行在适当进料速率下的添加剂加料器输送至挤出机。在挤出机喉部引入PAO,使用可从Cole Palmer得到的具有Remote I/O(600rpm)泵的Masterflex L/S变速传动装置(Variable-Speed Drive),使用可从ColePalmer得到的用于精密管材(PPS/SS)的Masterflex L/S Easy-LoadII头(Head)。校准泵以输送所需的PAO(5、10、13.2%)。用具有入口以接收所需量的PAO的树脂玻璃(plexiglass)板代替挤出机上现有的观察玻璃。

通过压缩形成的织物通过一组两个加热的辊(压延机)使其热粘合用于改进织物完整性并改进织物机械性能。可在Michielson等人的综述文章“Review of ThermallyPoint-bonded Nonwovens:Materials,Processes,and Properties”,J.AppliedPolym.Sci.第99卷,第2489-2496页(2005)或Bhat等人的文章“Thermal Bonding ofPolypropylene Nonwovens:Effect of Bonding Variables on the Structure andProperties of the Fabrics”,J.Applied Polym.Sci.,第92卷,第3593-3600页(2004)中到织物热粘合工艺的基本原理。两个辊被称作“压花”和S辊。在典型的试验中,在建立稳定的纺丝条件之后,改变压延机温度以产生粘合曲线(即拉伸强度对压延机温度)。压花辊粘合温度从140℃变化至155℃,并且S辊的温度从137℃变化至152℃。本发明组合物和比较组合物的可纺性被评价为优异。

除非另外表明,根据标准方法WSP 110.4(05)使用200mm的标距长度和100mm/min的测试速度测量非织造织物的拉伸性质例如在纵向(MD)和横向(CD)两个方向上的拉伸强度。织物试样的宽度为5cm。对于拉伸测试,使用配备有Instron Bluehill 2(版本2.5)软件用于数据分析的Instron机器(型号5565)。

使用Thwing-Albert Instruments Co.手感测试仪(型号211-10-B/AERGLA)测量如本领域已知的柔软度或“手感”。认为“手感”的品质是由表面摩擦所致的阻力和织物材料的弹性的组合。Handle-O-Meter使用LVDT(线性可变差动变压器)测量以上两个因素以检测当迫使材料的试样进入平行边缘的缝时刀片遇到的力。3 1/2位数字电压表(DVM)直接以克力表示阻力。给定织物的“手感”定义为在两个织物试样上取得的8个读数的平均(4个读数/试样)。对于每个测试试样(5mm缝宽度),在两侧上和两个方向(MD和CD)上测量手感并以克为单位记录。“手感”降低表明织物柔软度的改进。

摩擦系数(COF)可随着PBE量提高而降低。降低的COF值表明表面更像丝状或具有较少的橡胶感。片材或非织造产品的摩擦系数(COF)是片材在其自身或其它表面上滑动的能力的量度。使用TMI监测仪/滑动和摩擦测试仪,型号32-06-00来测试在两个片材试样之间或在片材试样和替代基材之间启动摩擦(静摩擦)和滑动摩擦(动摩擦)的系数。滑片具有以下尺寸,B-滑片-2.5"x2.5"200±5克。测试仪使用0-1200克载荷传感器。

可通过使用添加剂大幅改变COF。这些添加剂有时起霜(bloom)或渗出至表面从而使片材产品或多或少变滑。起霜行为在膜表面上方可能不总是均匀的。本领域技术人员将领会,可通过并入的增滑添加剂的量影响该值。COF取决于在两个表面之间的运动速率。必须小心以确保设备的运动速率受控制。因为COF是表面现象,所以通过不同工艺或在不同条件下产生的膜可以产生不同的结果。当评价结果时必须考虑这些因素。

表1

表2

表3

表4

本公开内容的实施方案还涉及以下段落中的任一个或多个。

纤维,包含:至少一种主要聚丙烯、至少一种聚α-烯烃、和至少一种具有熔化热小于约80J/g的基于丙烯的弹性体,其中基于丙烯的弹性体包含大于50重量%的丙烯和约3-约25重量%的衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元,以基于丙烯的弹性体的总重量为基础。

纤维,包含:50重量%至98重量%的主要聚丙烯、1重量%至20重量%的聚α-烯烃,和1重量%至20重量%的基于丙烯的弹性体,基于主要聚丙烯、聚α-烯烃和基于丙烯的弹性体的总重量,其中基于丙烯的弹性体具有大于约90%的三单元组立构规整度和小于约80J/g的熔化热并包含丙烯和约3-约25重量%的衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元,以基于丙烯的弹性体的总重量为基础。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中纤维包含50重量%至98重量%的主要聚丙烯,基于主要聚丙烯、聚α-烯烃和基于丙烯的弹性体的总重量。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中通过使用齐格勒-纳塔催化剂体系来生产主要聚丙烯。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中主要聚丙烯具有在3-4.5范围内的Mw/Mn,如通过GPC测定。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中主要聚丙烯具有10dg/min至250dg/min的熔体流动速率,如按照ASTM 1238,2.16kg在230℃测定。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中纤维包含1重量%至20重量%的基于丙烯的弹性体,基于主要聚丙烯、聚α-烯烃和基于丙烯的弹性体的总重量。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中基于丙烯的弹性体具有大于约90%的三单元组立构规整度,如通过13C NMR测量。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中基于丙烯的弹性体是第一聚合物组分和第二聚合物组分的反应器共混物。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中第一聚合物组分包含丙烯和乙烯并具有大于10重量%的乙烯含量,基于第一聚合物组分的总重量。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中第二聚合物组分包含丙烯和乙烯并具有大于2重量%的乙烯含量,基于第二聚合物组分的总重量。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中纤维包含1重量%至20重量%的聚α-烯烃,基于主要聚丙烯、聚α-烯烃和基于丙烯的弹性体的总重量。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中聚α-烯烃具有至少120的粘度指数。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,还包含增滑添加剂。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中纤维包含小于50ppm的增滑添加剂。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中手感小于9g,如使用Thwing-AlbertInstruments Co.手感测试仪型号211-10-B/AERGLA测量。

根据前述段落中任何一个或多个的纤维,其中手感小于7g,如使用Thwing-AlbertInstruments Co.手感测试仪型号211-10-B/AERGLA测量。

制品,包含前述段落中任一个或多个的纤维。

前述段落的制品,其中制品包含个人护理产品、婴儿尿布、训练裤、吸收性底垫、游泳衣、擦拭巾、女性卫生产品、绷带、创伤护理产品、医用服装、手术衣、过滤器、成人失禁产品、手术帘、覆盖物、服装、清洁制品和器械。

非织造组合物,包含前述段落中任一个或多个的纤维。

非织造材料,包含:50重量%至98重量%的主要聚丙烯、1重量%至20重量%的聚α-烯烃,和1重量%至20重量%的基于丙烯的弹性体,基于主要聚丙烯、聚α-烯烃和基于丙烯的弹性体的总重量,其中基于丙烯的弹性体具有大于约90%的三单元组立构规整度和小于约80J/g的熔化热并包含丙烯和约3-约25重量%的衍生自一种或多种C2或C4-C12α-烯烃的单元,以基于丙烯的弹性体的总重量为基础。

前述段落中任何一个或多个的非织造组合物,其中非织造组合物是纺粘的。

已使用一组数值上限和一组数值下限描述某些实施方案和特征。应领会,除非另外指明,否则涵盖包括任何两个值的组合的范围,例如任何下限值与任何上限值的组合、任何两个下限值的组合和/或任何两个上限值的组合。某些下限、上限和范围出现在以下一个或多个权利要求中。所有数值都是“约”或“大约”所指出的值,并且考虑到本领域普通技术人员所预期的实验误差和偏差。

以上限定了各种术语。在权利要求中使用的术语没有在上面限定的情况下,应给予相关领域的技术人员已经给予该术语的最广泛的定义,如在至少一个印刷出版物或授权专利中所反映的。此外,对于容许这样的并入的所有辖区,本申请中引用的所有专利、测试程序和其它文献通过引用完全并入,只要这样的公开内容不与本申请不一致。

虽然前述涉及某些实施方案,但是在不偏离其基本范围的情况下,可以设计其它和进一步的实施方案,并且其范围由所附权利要求书确定。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月16日提交的U.S.S.N.62/768,612和2019年1月17日提交的EP 19152351.3的优先权,以上文件通过引用并入本文。

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