[发明专利]用于挤出涂布的改进的树脂组合物

说明书

相关申请

本申请要求2011年12月27日提交的美国专利申请号13/337,626的优先权。

发明领域

本发明涉及聚乙烯挤出组合物。特别的，本发明涉及乙烯聚合物挤出组合物，其具有高的断裂速度和显著降低的缩颈。本发明也涉及制备乙烯聚合物挤出组合物的方法和制备挤出涂布的制品、形式为挤出型材的制品和形式为挤出流延膜的制品的方法。

发明背景与概述

已知可以使用通过乙烯与自由基引发剂的高压聚合制备的低密度聚乙烯(LDPE)以及通过在低至中等压力用茂金属或Ziegler配位(过渡金属)催化剂将乙烯和α-烯烃共聚合制备的均匀或非均匀线性低密度聚乙烯(LLDPE)和超低密度聚乙烯(ULDPE)，上述聚乙烯例如，用于挤出涂布基材如纸板、纸、和/或聚合物基材；制备用于诸如一次性尿片和食品包装等的挤出流延膜；以及制备挤出型材诸如线材和缆线护套。尽管LDPE通常表现出优越的挤出加工性和高的挤出断裂速率，但是LDPE挤出组合物对于很多应用缺乏足够的抗机械损伤性(abuse resistance)和韧性。针对挤出涂布和挤出流延的目的，通过提供具有高分子量的LDPE组合物(例如，具有的熔体指数I₂小于约2g/10min)来改善抗机械损伤性的努力是无效的，因为这样的组合物必然具有过高的熔体强度以至于不能在高生产线速度下成功地被牵伸。

尽管LLDPE和ULDPE挤出组合物提供改善的抗机械损伤性和韧性，而MDPE(中密度聚乙烯)挤出组合物可提供改善的防渗透性(barrier resistance)(例如，抵抗湿气和油脂渗透)，但是这些线性乙烯聚合物表现出不可接受的高缩颈和拉伸不稳定性；它们也表现出与纯LDPE相比相对较差的挤出加工性。通常用于该行业的一个建议是将LDPE与LLDPE共混。由于通常使用LDPE，必须使用大量(例如多于60％)的LDPE以达到要求的缩颈。在一些情况下，LDPE的可用性受限，或者可能存在其它的原因需要较低含量的LDPE，如改善物理性能，又不会不当地增加缩颈。已经发现，若使用特殊的线性聚乙烯，同时使用少量LDPE(例如，少于50％，45％甚至40％的LDPE)，可兼具机械性能和良好加工性能，例如低缩颈。

通常认为缩颈和熔体强度是成反比的。因此，在诸如Kale等人的美国专利5,582,923和5,777,155(其各自全部通过参考并入本申请)等参考文献中，添加LLDPE以改善物理韧性的代价是牺牲可挤压性因素例如增加的缩颈。因此在挤出涂布行业中，目前的实践是利用较低熔体指数的LDPE用于在具有较窄模头宽度和相对较低的最大流出速度的设备上挤出。这种低熔体指数的高压釜LDPE树脂提供低的缩颈(小于约2.5英寸(每侧1.25英寸))和足够的断裂速度。这在较旧的设备中是常见的。通常具有较宽模头宽度和改善的内部起毛边性质(internal deckling)的较快设备提供具有较高熔体指数的高压釜LDPE，但不幸地是该LDPE往往得到较大的缩颈。

在本发明的优选实践中，在约880英尺/分钟的牵引速度缩颈小于约2.5英寸(每侧1.25)。缩颈通常随着牵引速度增加而降低，导致当使用限于可获得的牵引速度的较旧设备时缩颈特别成问题。熔体指数在大多数涂布应用中的实践范围为约3至约30g/10min，本发明的组合物可以覆盖该整个范围。其中挤出涂布设备的最大操作速度不受限于所用树脂的性质。因此，期望使用下述树脂，其既不表现出拉伸不稳定性也不会在达到最大生产线速度之前断裂。甚至更期望，这样的树脂表现出极低的缩颈，即小于约2.5英寸。本发明提供的树脂表现出低的缩颈和优越的拉伸稳定性，同时通过选择恰当的熔体指数获得所需的断裂速度能力。通常整个共混物的熔体指数为4-20g/10min。在两种情况下缩颈都可小于2.5英寸。

用于制备本发明所述的组合物的优选共混物中的LLDPE具有以下特征：密度为0.89g/cc至0.97g/cc；MWD值小于2.8；熔融指数(I₂)为4.0至25g/10min；共聚单体分布常数为45至400；以及乙烯基不饱和度为小于0.12个乙烯基/1000个存在于基于乙烯的聚合物主链上的碳原子。

所述高压低密度聚合物具有的熔融指数(I₂)为0.1至15g/10min，以及具有的熔体强度满足以下不等式：

Log熔体强度(cN)>1.14-0.6×LogI₂(g/min,190℃)。

本发明另一方面公开了通过使用本发明所述的树脂，改进挤出涂布性能。