包括聚酯-聚烯烃-共混芯的表面覆盖物

文档序号:1894660 发布日期:2021-11-26 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 包括聚酯-聚烯烃-共混芯的表面覆盖物 (Surface coverings comprising polyester-polyolefin-blended cores ) 是由 丹尼尔·贝克 托马斯·弗莱 希瑟·卡拉汉 瑞秋·范佩尔特 杰西卡·普拉维克 雷蒙德·米勒 于 2020-03-26 设计创作,主要内容包括:包括一种装饰地板或墙壁覆盖物和一种芯材,该装饰地板或墙壁覆盖物包括芯材,该芯材可包含回收材料。该芯材包括聚酯,其包含衍生自双官能羧酸和双官能羟基化合物的反应的聚酯或共聚酯;聚烯烃,至少一种官能化聚合物,其包含增容剂、热塑性弹性体、抗冲改性剂或偶联剂的;和填料。(Comprising a decorative floor or wall covering comprising a core material which may comprise recycled material, and a core material. The core material comprises a polyester comprising a polyester or copolyester derived from the reaction of a difunctional carboxylic acid and a difunctional hydroxyl compound; a polyolefin, at least one functionalized polymer comprising a compatibilizer, thermoplastic elastomer, impact modifier, or coupling agent; and a filler.)

包括聚酯-聚烯烃-共混芯的表面覆盖物

背景技术

技术领域

包含聚酯-聚烯烃基的芯材组合物可在许多应用中用作PVC的替代层。一种合适的应用是地板或墙壁的表面覆盖物,其可能具有包含的装饰表面。

现有技术

过去,聚氯乙烯(PVC)地板材料引起人们对焚烧过程中有毒气体排放和含有潜在的有害增塑剂的担忧。已使用替代聚合物试图避免这些问题,例如聚酯和聚烯烃。

日本专利号4285984表明,当填料包括替代聚合物时,所得产品可能非常脆。这通过包含需要聚酯弹性体的特定聚合物共混物来克服,聚酯弹性体是包含无定形或低结晶度聚酯的软链段的嵌段共聚物聚酯。

发明内容

本发明提供了一种替代方案,其避免了对聚酯弹性体的需要,从而增加了可包括在芯材组合物中的回收聚酯和/或聚烯烃的潜在量。包括用于装饰地板或墙壁覆盖结构中的层的芯材包括衍生自双官能羧酸和双官能羟基化合物的反应的聚酯或共聚酯;聚烯烃,包含增容剂、热塑性弹性体、抗冲改性剂或偶联剂的官能化聚合物;和填料。该组合物提供了具有足够刚性范围和优异尺寸稳定性的芯材,以用作地板覆盖结构中的层。这种组合物提供了合适的芯材,同时不包括聚酯弹性体。

具体实施方式

定义

如本文所用,术语“聚酯”旨在包括“共聚酯”,并应理解为是指通过一种或多种双官能团羧酸和/或多官能羧酸与一种或多种双官能羟基化合物和/或多官能羟基化合物的反应制备的合成聚合物。通常,双官能羧酸可以是二羧酸,并且双官能羟基化合物可以是二元醇,例如二醇(glycol)和二元醇(diol)。

本申请中使用的术语“二醇”包括但不限于二醇(glycol)、二元醇(diol)和/或多官能羟基化合物,例如支化剂。或者,双官能羧酸可以是羟基羧酸,例如对羟基苯甲酸,并且双官能羟基化合物可以是带有2个羟基取代基的芳环,例如氢醌。

如本文所用,术语“残基”是指通过缩聚和/或酯化反应从相应单体并入聚合物中的任何有机结构。

如本文所用,术语“重复单元”是指具有二羧酸残基和二醇残基的有机结构。因此,例如,二羧酸残基可以衍生自二羧酸单体或其相关的酰卤、酯、盐、酸酐或它们的混合物。因此,如本文所用,术语二羧酸旨在包括二羧酸和二羧酸的任何衍生物,包括其相关的酰卤、酯、半酯、盐、半盐、酸酐、混合酸酐或它们的混合物,可用于与二醇反应制备聚酯。

此外,在本申请中使用的术语“二酸”包括多官能酸,例如支化剂。如本文所用,术语“对苯二甲酸”旨在包括对苯二甲酸本身及其残基以及对苯二甲酸的任何衍生物,包括其相关的酰卤、酯、半酯、盐、半盐、酸酐、混合酸酐或其混合物或其残余物,可用于与二醇反应制备聚酯。

芯材组合物

聚酯

包含在芯材中的聚酯通常可以由二羧酸和二醇制备,该二羧酸和二醇以基本相等的比例反应并作为它们相应的残基并入聚酯聚合物中。因此,本发明的聚酯可以含有基本上相等摩尔比例的酸残基(100摩尔%)和二醇(和/或多官能羟基化合物)残基(100摩尔%),使得重复单元的总摩尔数等于100摩尔%。因此,本公开中提供的摩尔百分比可以基于酸残基的总摩尔数、二醇残基的总摩尔数或重复单元的总摩尔数。例如,基于总的酸残基,包含30摩尔%间苯二甲酸的聚酯是指聚酯在总共100摩尔%的酸残基中包含30摩尔%的间苯二甲酸残基。因此,每100摩尔酸残基中有30摩尔间苯二甲酸残基。在另一个实例中,基于总二醇残基,包含30摩尔%1,4-环已烷二甲醇的聚酯是指聚酯在总共100摩尔%二醇残基中包含30摩尔1,4-环已烷二甲醇残基。因此,每100摩尔二醇残基中有30摩尔1,4-环已烷二甲醇残基。

多种不同的二醇可用作聚酯组合物的聚酯部分的二醇组分。合适的二醇的实例包括含有2至16个碳原子的二醇。合适的二醇的实例包括但不限于二甘醇、乙二醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-已二醇、对二甲苯二醇、异山梨醇或其混合物。在另一个实施方式中,二醇包括但不限于1,3-丙二醇和/或1,4-丁二醇。在另一个实施方式中,至少一种二醇是异山梨醇。在一个实施方式中,合适的二醇包括但不限于二甘醇、乙二醇和2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇。在一个实施方式中,合适的二醇包括但不限于乙二醇和2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇。在一个实施方式中,乙二醇是二醇。在一个实施方式中,2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇是二醇。

可用于本发明的聚酯还可包含基于总摩尔百分比的0至10摩尔百分比,例如0.01至5摩尔百分比、0.01至1摩尔百分比、0.05至5摩尔百分比、0.05至1摩尔百分比、或0.1至0.7摩尔百分比、或0.1至0.5摩尔百分比的二醇或二酸残基;分别是支化单体的一个或多个残基,本文也称为支化剂,具有3个或更多的羧基取代基、羟基取代基或它们的组合。在某些实施方式中,支化单体或支化剂可以在聚酯聚合之前和/或期间和/或之后加入。因此用于本发明的聚酯可以是线性的或支化的。

支化单体的实例包括但不限于多官能酸或多官能醇,例如偏苯三酸、偏苯三酸酐、均苯四酸二酐、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、柠檬酸、酒石酸、3-羟基戊二酸等。在一个实施方式中,支化单体残基可包含0.1至0.7摩尔百分比的一种或多种选自以下至少一种的残基:偏苯三酸酐、均苯四酸二酐、甘油、山梨糖醇、1,2,6-已三醇、季戊四醇、三羟甲基乙烷和/或均苯三酸。可以将支化单体加入到聚酯反应混合物中或以浓缩物的形式与聚酯共混,如在美国专利号5,654,347和5,696,176中所述,其关于支化单体的公开以引用方式并入本文。

聚酯可包含至少一种扩链剂。合适的扩链剂包括但不限于多官能(包括但不限于双官能)异氰酸酯、多官能环氧化物,包括例如环氧化酚醛清漆和苯氧基树脂。在某些实施方式中,扩链剂可以在聚合过程结束时或聚合过程之后添加。如果在聚合过程之后添加,扩链剂可以通过混合或在转化过程例如注塑或挤出中添加来加入。所用扩链剂的量可根据所用的具体单体组合物和所需的物理性质而变化,但可选自0.1重量百分比至约10重量百分比,或0.1至约5重量百分比,基于聚酯的总重量。

聚酯可以含有磷化合物,包括但不限于磷酸、亚磷酸、膦酸、次膦酸、亚膦酸及其各种酯和盐。这些可存在于可用于本发明的聚酯组合物中。酯可以是烷基、支链烷基、取代烷基、双官能烷基、烷基醚、芳基和取代芳基。在一种实施方式中,基于所用磷化合物上存在的羟基数量,特定磷化合物中存在的酯基数量可以从零变化至最大允许值。可用于本发明的磷化合物的实例可包括亚磷酸盐、磷酸盐、次膦酸盐或亚膦酸盐,包括其酯。

聚酯组分可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯或其组合。可替代地或另外地,聚酯组分可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯或其组合的无规聚合物或共聚物。

聚酯可以以适合提供地板芯材组合物的量存在于芯材组合物中。合适的聚酯包含量高达约25%。这包括芯材重量的约0.1%至约25%,例如芯材重量的约1%至约21%。其他合适的范围包括芯材重量的约10%至约25%、或约15%至约21%、或约17%至约21%。聚酯组分可以完全从回收的聚酯来源获得,例如,100%的消费后成分。聚酯可以是原聚酯或再生聚酯,或两者的组合。一种合适的来源是塑料水瓶。

聚烯烃

芯材组合物中还包括聚烯烃。聚烯烃还可从100%消费后成分、100%工业后主要成分或组合获得。合适的聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等或其组合的聚合物和共聚物。聚烯烃可包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯(LLDP)、乙烯-乙酸乙烯酯和乙烯丙烯二烯三元共聚物的聚烯烃。聚烯烃以至多约40%的量存在于芯材组合物中。这包括芯材组合物重量的约5%至约40%,例如约5%至约25%。

聚烯烃的其他实例包括但不限于丁二烯、戊二烯、已二烯(例如,1,4-已二烯)、庚二烯(例如,1,6-庚二烯)、辛二烯(例如,1,7-辛二烯)、壬二烯(例如,1,8-壬二烯)、癸二烯(例如,1,9-癸二烯)、十一碳二烯(例如,1,10-十一碳二烯)、十二碳二烯(例如,1,11-十二碳二烯)、十三碳二烯(例如,1,12-十三碳二烯)、十四碳二烯(例如,1,13-十四碳二烯)、十五碳二烯、十六碳二烯、十七碳二烯、十八碳二烯、十九碳二烯、二十碳二烯、二十一碳二烯(heneicosadiene)、二十二碳二烯(docosadiene)、二十三碳二烯(tricosadiene)、二十四碳二烯(tetracosadiene)、二十五碳二烯(pentacosadiene)、二十六碳二烯(hexacosadiene)、二十七碳二烯(heptacosadiene)、二十八碳二烯(octacosadiene)、二十九碳二烯(nonacosadiene)、三十碳二烯(triacontadiene)和分子量(Mw)小于1000g/mol的聚丁二烯。直链无环二烯的实例包括但不限于1,4-已二烯和1,6-辛二烯。支链无环二烯的实例包括但不限于5-甲基-1,4-已二烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯和3,7-二甲基-1,7-辛二烯。单环脂环族二烯的实例包括但不限于1,4-环已二烯、1,5-环辛二烯和1,7-环十二二烯。多环脂环族稠环和桥环二烯的实例包括但不限于四氢茚;降冰片二烯;甲基四氢茚;二环戊二烯;二环(2,2,1)庚-2,5-二烯;和烯基-、亚烷基-、环烯基-和环亚烷基-降冰片烯[包括例如5-亚甲基-2-降冰片烯、5-亚乙基-2-降冰片烯、5-丙烯基-2-降冰片烯、5-异亚丙基-2-降冰片烯,5-(4-环戊烯基)-2-降冰片烯、5-环已基-2-降冰片烯和5-乙烯基-2-降冰片烯]。环烯基取代的烯烃的实例包括但不限于乙烯基环已烯、烯丙基环已烯、乙烯基环辛烯、4-乙烯基环已烯、烯丙基环癸烯、乙烯基环十二烯(vinylcyclododecene)和四环十二二烯(tetracyclododecadiene)。

功能化聚合物

芯材组合物也包括功能化聚合物,其选自由增容剂、抗冲改性剂、热塑性弹性体组成的组,可充当增韧剂、偶联剂及其组合。一个合适的实例是接枝聚烯烃增容剂。接枝聚烯烃增容剂可以包括选自聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯和乙烯丙烯二烯三元共聚物的一种或多种聚烯烃,其已接枝选自马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸的单体。功能化聚合物可以以芯材组合物重量的约0%至约5%,例如约0%至约2.5%的量存在。其他合适的实例包括0.01%至约5.0%或约1.0%至约2.5%。

一个合适的实例是热塑性弹性体共聚物。热塑性弹性体共聚物可以包括选自由以下组成的组中的一种或多种:乙烯醋酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、聚丁酸酯、丁烯、辛烯或已烯聚烯烃、丙烯。热塑性弹性体共聚物可以至多约25%的量存在。这包括芯材组合物重量的0.1%至约25%,例如约1%至约15%。

热塑性聚烯烃可以是茂金属催化的聚烯烃,例如聚乙烯或聚丙烯基聚合物。聚烯烃聚合物可以通过将乙烯或丙烯与一种或多种二烯聚合来制备。在至少一个其他具体实施方式中,聚烯烃聚合物可以通过使丙烯与乙烯和/或至少一种C4-C20α-烯烃、或乙烯与至少一种C4-C20α-烯烃和一种或多种的二烯的组合聚合来制备。一种或多种二烯可以是共轭的或非共轭的。优选地,一种或多种二烯是非共轭的。

共聚单体可以是直链或支链的。直链共聚单体包括乙烯或C4-C8α-烯烃,例如乙烯、1-丁烯、1-已烯和1-辛烯。支链共聚单体包括4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3,5,5-三甲基-1-已烯。在一个或多个实施方式中,共聚单体可包括苯乙烯。

示例性二烯可包括但不限于5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB);1,4-已二烯;5-亚甲基-2-降冰片烯(MNB);1,6-辛二烯;5-甲基-1,4-已二烯;3,7-二甲基-1,6-辛二烯;1,3-环戊二烯;1,4-环已二烯;乙烯基降冰片烯(VNB);双环戊二烯(DCPD)及其组合。

用于生产聚烯烃聚合物的合适方法和催化剂可见于出版物US 2004/0236042和WO05/049672以及美国专利号6,881,800,其全部通过引用并入本文。吡啶胺络合物,例如WO03/040201中描述的那些,也可用于生产可用于本文的丙烯基聚合物。催化剂可以包括流动络合物,其经历周期性的分子内重排以提供立体规律性的所需中断,如在美国专利号6,559,262中的,其通过引用并入本文。催化剂可以是对丙烯插入具有混合影响的立体刚性配合物,参见Rieger EP1070087,其通过引用并入本文。EP1614699中描述的催化剂,其通过引用并入本文,也可用于生产适用于某些本公开的实施方式。

热塑性弹性体的其他合适实例包括但不限于苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯/异戊二烯橡胶(SIR)、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶(SIBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、氢化苯乙烯丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEB)、苯乙烯-异戊二烯苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SI)、氢化苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SEP)、氢化苯乙烯异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-乙烯嵌段共聚物(SEBE)、苯乙烯-乙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SES)、乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物(EEB)、乙烯-乙烯/丁烯/苯乙烯嵌段共聚物(氢化BR-SBR嵌段共聚物)、苯乙烯-乙烯/丁烯-乙烯嵌段共聚物(SEBE)、乙烯-乙烯/丁烯-乙烯嵌段共聚物(EEBE)、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、异戊二烯丁二烯橡胶(IBR)、聚硫化物、丁腈橡胶、环氧丙烷聚合物、星形支化丁基橡胶和卤化星形支化丁基橡胶、溴化丁基橡胶、氯化丁基橡胶、星形支化聚异丁烯橡胶、星形支化溴化丁基橡胶(聚异丁烯/异戊二烯共聚物)橡胶;聚(异丁烯-共-烷基苯乙烯)、合适的异丁烯/甲基苯乙烯共聚物例如异丁烯/间溴甲基苯乙烯、异丁烯/溴甲基苯乙烯、异丁烯/氯甲基苯乙烯、卤化异丁烯环戊二烯和异丁烯/氯甲基苯乙烯及其混合物。另外的弹性组分包括氢化苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和氢化苯乙烯异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。

填料和添加剂

芯材组合物中可包含多种填料和添加剂。合适的实例包括但不限于石灰石(CaCO3)、天然或合成纤维、玻璃珠、玻璃纤维、玻璃泡、粘土、滑石、白云石、二氧化硅及其组合。增强添加剂可包括碳丝、硅酸盐、云母、粘土、滑石、二氧化钛、硅灰石、玻璃薄片、玻璃珠和纤维、聚合物纤维及其组合。添加剂和填料可以以任何合适的量存在,例如芯材组合物重量的约30%至约95%。

芯材组合物可用于形成纤维、薄膜、模塑制品、泡沬制品、容器和片材。将聚酯形成纤维、薄膜、模塑制品、容器和片材的方法是本领域公知的。

还包括制品。这些制品包括但不限于注塑制品、注塑吹塑制品、注射拉伸吹塑制品、挤出吹塑制品、挤出拉伸吹塑制品、挤出片材制品、挤出铸塑制品、双带压制制品、压延制品和压塑制品。制造制品的方法包括但不限于挤出吹塑、挤出拉伸吹塑、注射吹塑、注射拉伸吹塑、挤出片材、挤出流延、双带压制、压延、滚塑、压塑成型和溶液流延。制品可包括添加了装饰表面的片材、厚板或瓷砖。此类制品可用于许多应用,例如地板或墙壁。

芯材组合物可具有使它们在调整其分子量后适用于许多实际应用的性质和粘度值,例如薄膜、注塑产品、挤出涂层、纤维、泡沬、热成型产品、挤出型材和片材、挤出吹塑、注射吹塑、滚塑、拉伸吹塑等。

将芯材组合物制成薄膜和/或片材的方法是本领域公知的。薄膜生产技术的实例包括吹膜、流延和挤出。本发明的薄膜和/或片材的实例包括但不限于挤出薄膜和/或片材、挤出流延薄膜和/或片材、双带压制薄膜和/或片材、压延薄膜和/或片材、压塑薄膜和/或片材、溶液流延薄膜和/或片材。制造薄膜和/或片材的方法包括但不限于挤出、压延、压塑和溶液流延。

由膜和/或片材制成的潜在制品的实例包括但不限于单轴拉伸膜、双轴拉伸膜、收缩膜(无论是否单轴或双轴拉伸)、液晶显示膜(包括但不限于扩散片、补偿膜和保护膜)、热成型片、图形艺术膜、户外标志、天窗、涂层、涂层制品、涂漆制品、层压材料、层压制品和/或多层膜或片材。

当芯材组合物用作装饰性覆盖结构中的层时,组合物首先被挤出或压延成芯板,然后切割或冲压成片材、砖、板或任何合适的构造。然后可以添加装饰表面,例如通过直接印刷、添加乙烯基瓷砖、纸张、印刷薄膜、背面印刷耐磨膜、木饰面等。当添加木饰面时,它可以在没有粘合剂的情况下粘合。当添加包括膜在内的装饰层时,可以使用无粘合剂、热熔粘合剂、热熔PUR粘合剂的流延挤出连接层、共挤出连接层或任何其他粘合剂技术将其粘合。在添加装饰层之前,可以对芯材或装饰层的表面进行改性以增强装饰层的结合。这种改性或处理可以包括打磨、纹理化和电晕处理,以及其他和它们的组合。

本发明的特征和优点通过以下实施例得到更充分的展示,这些实施例是为了说明的目的而提供的,并且不应被解释为以任何方式限制本发明。

实施例

压延方法

使用旋转混合器干混由14磅工业后回收的线性低密度聚乙烯、5磅乙烯丙烯酸甲酯和1磅聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的批料。使用双螺杆挤出机以245℃的熔融温度将共混批料混炼,在水浴中绞合并用造粒设备切割成粒料。然后将复合颗粒与碳酸钙以1:4的比例加入复合连续混合器的进料口。混合的材料在大约202℃时从混合器中掉入两辊压延机中。该材料被压制成约0.125英寸厚的芯材。当暴露在98.9℃下6小时并恢复到室温时,该片状芯材的弯曲模量为77373PSI,尺寸变化为-0.02%。

挤出片材法

使用旋转混合器干混由6磅工业后回收的线性低密度聚乙烯、3磅聚硫橡胶粘合剂(Polybond)3349增容剂和21磅聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的批料。使用双螺杆挤出机以245℃的熔融温度将共混批料混炼,在混合过程中加入70%重量的碳酸钙,制成均匀的混合物。然后将该材料通过齿轮泵和压片机头进行加工,并通过冷却线冷却,以形成大约0.160英寸厚的芯材。当暴露于70℃下6小时并恢复到室温时,该片状芯材的弯曲模量为1054794PSI,尺寸变化为0.02%。

表1和2包括一些实施例的各种组成。

表3提供了证明组合物作为地板或墙壁覆盖物的有利特性的测试数据。

虽然已经描述了目前被认为是本发明的优选实施例,但是本领域技术人员将意识到在不脱离本发明的精神的情况下可以对其进行改变和修改,并且其意图包括落入本发明真正范围内的所有此类变化和修改。

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