C2c3无规共聚物组合物

文档序号:440625 发布日期:2021-12-24 浏览:5次 >En<

阅读说明:本技术 C2c3无规共聚物组合物 (C2C3Random copolymer composition ) 是由 王静波 马库斯·加勒蒂纳 克劳斯·贝恩赖特纳 泡利·莱斯吉南 彼得·尼得苏斯 斯特凡·奥尔 于 2020-05-20 设计创作,主要内容包括:一种新的C-(2)C-(3)无规共聚物组合物,其由于低的密封起始温度(SIT)和高的热粘力而显示出改善的密封特性。此外,本发明的组合物显示出优异的灭菌特性,即灭菌后保持低的雾度水平。本发明进一步涉及所述共聚物组合物的制造和其用途。(New C 2 C 3 Random copolymer compositions that exhibit improved sealing characteristics due to low Seal Initiation Temperature (SIT) and high hot tack. Furthermore, the compositions of the present invention exhibit excellent sterilization characteristics, i.e. a low haze level is maintained after sterilization. The invention further relates to the manufacture of said copolymer composition andthe application thereof is provided.)

C2C3无规共聚物组合物

技术领域

本发明涉及一种新的C2C3无规共聚物组合物,其由于低的密封起始温度(SIT)和高的热粘力(HTF)而显示出改善的密封特性。此外,本发明的组合物显示出优异的灭菌特性,即灭菌后保持低的雾度水平。此外,本发明涉及所述共聚物组合物的制造和其用途。

背景技术

聚丙烯适合于许多应用。

例如,聚丙烯(PP)可以应用于其中密封性质起重要作用的领域,如在食物或医药包装行业,特别是当期望透明度和机械性能良好结合时。如果材料应当适用于多层膜的密封层(其需要密封起始温度(SIT)与热粘力(HTF)之间的良好平衡),则这样的结合难以实现。较低的SIT和较高的HTF的组合允许转换器在包装步骤期间以较高的速度运行生产线,但是仅在密封层具有足够的柔性、韧度和透明度时,膜结构的整体性能才会令人满意。

为了确保快速密封,低SIT是有优势的。通过在较低温度下操作,待密封的制品没有暴露于高温下,这是有益的。由于形成和维持较低温度的成本当然较低,因此这也具有经济上的优势。

避免高的密封温度具有进一步的优势,特别是当包装温度敏感的物品时。

此外,还期望包装材料具有令人满意的光学性质,诸如低雾度和/或高清晰度。

在一些食物应用(诸如蒸煮袋)或一些医药应用的领域,需要灭菌处理。

最常见的灭菌程序是使用热量(蒸汽)、辐射(β辐射、电子或γ辐射)或化学物质(通常是环氧乙烷)。蒸汽灭菌通常在约120℃至130℃的温度范围内进行。因此,材料应具有足够的热稳定性,如比约120℃至130℃的通常的蒸汽灭菌温度高的熔融温度。

当然,在上述灭菌条件下处理聚合物会损害其最终的性质,特别是光学性质,诸如透明度。

不管什么聚合物类型,聚合物最好必须满足所有所需的最终性质,并且此外必须易于加工,即其必须承受应力。然而,最终性质和加工性质经常以冲突的方式作用。

结果经常是,一种所需性质的改善是以至少一种其它性质为代价实现的。

为了解决以上问题,已经做了多种尝试。

例如,EP 3064514 B1公开了一种用于热密封的C2C3无规共聚物组合物,其包括具有不同共聚单体含量的三种聚合物级分(A)、(B)和(C),其中该组合物是在茂金属催化剂的存在下获得的。

所声称的是包括聚合物级分(A)、(B)和(C)的C2C3无规共聚物组合物,其中级分(A)具有0.4至1.5重量%的C2含量(C2 A),级分(B)具有3.0至10.0重量%的C2含量(C2 B),并且级分(C)具有7.0至15.0重量%的C2含量(C2 C),其中聚合物级分的共聚单体含量从级分(A)至级分(C)按照(C2 A)<(C2 B)<(C2 C)增加,并且其中该组合物的特征在于(i)在3.0至7.0重量%的范围内的总C2含量,(ii)在2.0至15.0 g/10min的范围内的熔体流动速率MFR2(230℃),(iii)128℃至145℃的熔融温度Tm, (iv)85℃至110℃的结晶温度Tc和(v)最多2.0重量%的根据FDA第177.1520节测定的己烷可溶物含量。

该组合物具有低的密封起始温度(SIT),但是同时具有低的热粘力(HTF)。

该组合物的主要缺点是抗灭菌性差,这导致灭菌后雾度急剧增加。

EP 2965908 B1公开了一种具有乙烯的PP无规共聚物,其中(a)所述丙烯共聚物具有在5.3至9.0重量%的范围内的C2含量,在128℃至138℃的范围内的熔融温度Tm和在 9.0至18.0重量%的范围内的二甲苯冷可溶物级分(XCS)。所述丙烯共聚物包括两种级分:第一丙烯共聚物级分(R-PP1)和第二丙烯共聚物级分(R-PP2),并且所述第一丙烯共聚物级分(R-PP1)与所述第二丙烯共聚物级分(R-PP2)具有不同的乙烯含量。

该组合物已经显示出了SIT与HTF的相当好的平衡,但是抗灭菌性仍然较差,这导致灭菌后雾度急剧增加。

因此,仍然需要设计具有改善的密封特性(由于低的密封起始温度(SIT)和高的热粘力(HTF))并且此外具有优异的灭菌特性(即灭菌后保持低雾度水平)的材料。

发明内容

本发明基于以下发现:通过聚烯烃组合物的特别设计能够实现用于热密封应用的上述需求,即同时具有低的密封起始温度(SIT)、高的热粘力(HTF)和优异的灭菌特性。

因此,根据第一方面,本发明涉及一种C2C3无规共聚物组合物,其包括

(A)70.0至95.0重量%的C2C3无规共聚物,该C2C3无规共聚物具有

(a)在2.5至5.5重量%的范围内的乙烯含量;

(b)在4.0至12.0g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg);

(c)115℃至135℃的根据ISO 11357通过DSC测定的熔融温度Tm,和

(d)0.1重量%至低于15.0重量%的二甲苯冷可溶物(XCS)级分,

(B)5.0至30.0重量%的丙烯-1-丁烯塑性体,该丙烯-1-丁烯塑性体具有

(e)在2.0至20.0g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的MFR2(230℃/2.16kg),

(f)60℃至110℃的根据ISO 11357通过DSC测定的熔融温度Tm,和

(g)在50至450MPa的范围内的根据ASTM D638测量的拉伸模量。

优选地,C2C3无规共聚物(A)包括聚合物级分(A-1)和(A-2),并且可在茂金属催化剂的存在下获得,优选地在茂金属催化剂的存在下获得。

在另一方面,本发明涉及可灭菌的或经灭菌的制品,如可灭菌的或经灭菌的膜,优选地包括上述定义的C2C3无规共聚物组合物,其中该膜的特征在于

(i)在80℃至低于110℃的范围内的密封起始温度(SIT)(如实验部分所述测定),

(ii)在2.5以上至至多6.0N的热粘力(如实验部分中所述地在50μm流延膜上测定),

(iii)0.05%至低于3.0%的雾度(根据ASTM D1003-00在厚度为50μm的流延膜上测定)和1.5%至低于7.0%的灭菌(在121℃下蒸汽灭菌30min)后的雾度(根据ASTM D1003-00在厚度为50μm的流延膜上测定),和

(iv)至少85.0%至100.0%的清晰度(根据ASTM D1003-00在厚度为50μm的流延膜上测定)和至少75.0%至98.0%的灭菌(在121℃下蒸汽灭菌30min)后的清晰度(根据 ASTMD1003-00在厚度为50μm的流延膜上测定)。

在另一方面,本发明涉及根据本发明的膜用于包装膜和医药/卫生膜的层压膜或单层膜或多层膜的用途。

可选地,在另一方面,本发明涉及根据本发明的单层膜作为聚丙烯多层膜中的密封层的用途,该聚丙烯多层膜可以通过共挤出或层压来制造。

具体实施方式

在下文中,更详细地说明本发明。

C2C3无规共聚物(A)

根据本发明的C2C3无规共聚物组合物包括70.0至95.0重量%的C2C3无规共聚物(A)。优选地,C2C3无规共聚物(A)的量在75.0至93.0重量%的范围内,如在78.0至92.0重量%的范围内。

本发明的C2C3无规共聚物组合物中使用的C2C3无规共聚物(A)为丙烯和作为共聚单体的乙烯的无规共聚物。

C2C3无规共聚物(A)可以在茂金属催化剂的存在下获得,优选地在茂金属催化剂的存在下获得。

根据本发明的C2C3无规共聚物组合物中使用的C2C3无规共聚物(A)的特征在于中等至低的乙烯共聚单体含量。

因此,C2C3无规共聚物(A)具有在2.5至5.5重量%的范围内,优选地在2.7至5.0重量%的范围内,更优选地在2.8至4.8重量%的范围内的乙烯含量。

C2C3无规共聚物(A)具有在4.0至12.0g/10min的范围内,优选地在5.0至10.0g/10min 的范围内,并且更优选地在6.0至9.0g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃)。

此外,C2C3无规共聚物(A)可以由根据ISO 16152;2005测量的二甲苯冷可溶物(XCS) 含量限定。因此,优选地,C2C3无规共聚物(A)的特征在于0.1重量%至低于15.0重量%,如在2.0至低于15.0重量%的范围内的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。

优选地,C2C3无规共聚物(A)具有在3.0至14.0重量%的范围内并且更优选地在5.0至13.0重量%的范围内的二甲苯冷可溶物(XCS)含量。

C2C3无规共聚物(A)可以由根据ISO 11357通过DSC测量的熔融温度(Tm)进一步限定。因此,C2C3无规共聚物(A)具有在115℃至135℃的范围内,优选地在118℃至 132℃的范围内,并且更优选地在120℃至130℃的范围内的熔融温度Tm。

为了便于加工,尤其是膜加工,还希望根据本发明的C2C3无规共聚物(A)即使在不存在任何成核剂的情况下也具有合适的结晶温度。优选地,C2C3无规共聚物(A)具有在75℃至110℃的范围内,更优选地在80℃至105℃的范围内,如在82℃至100℃的范围内的根据ISO 11357通过DSC(差示扫描量热法)测定的结晶温度Tc。

此外,C2C3无规共聚物(A)优选地具有在350至低于1000MPa的范围内,优选地在400至800MPa的范围内,更优选地在500至750MPa的范围内的根据ISO 178在注塑试样上测定的弯曲模量。

因此,在本发明的另一个优选实施方案中,C2C3无规共聚物(A)具有

(a)在2.5至5.5重量%的范围内的乙烯含量;

(b)在4.0至12.0g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg);

(c)115℃至135℃的根据ISO 11357通过DSC测定的熔融温度Tm;

(d)0.1重量%至低于15.0重量%的二甲苯冷可溶物(XCS)级分,

(e)在75℃至110℃的范围内的根据ISO 11357通过DSC(差示扫描量热法)测定的结晶温度Tc,和

(f)350至低于1000MPa,优选地在400至800MPa的范围内的根据ISO 178在注塑试样上测定的弯曲模量。

C2C3无规共聚物(A)就共聚单体含量而言优选地为多峰的,如双峰的,并且包括聚合物级分(A-1)和(A-2),优选地由聚合物级分(A-1)和(A-2)组成。

因此,C2C3无规共聚物(A)包括

30.0至70.0重量%的聚合物级分(A-1),聚合物级分(A-1)具有

(i)在1.5至4.5重量%的范围内的乙烯含量,和

(ii)在4.0至15.0g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg),和

70.0至30.0重量%的聚合物级分(A-2),该聚合物级分(A-2)具有

(i)在4.6至7.5重量%的范围内的乙烯含量,和

(ii)在4.0至15.0g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)。

优选地,C2C3无规共聚物(A)包括35.0至70.0重量%的聚合物级分(A-1)和30.0至65.0重量%的聚合物级分(A-2)。

更优选地,C2C3无规共聚物(A)包括40.0至65.0重量%的聚合物级分(A-1)和35.0至60.0重量%的聚合物级分(A-2)。

聚合物级分(A-1)优选地具有在1.8至4.2重量%的范围内并且更优选地在2.0至4.0 重量%的范围内的乙烯含量。

聚合物级分(A-1)优选地具有在5.0至12.0g/10min的范围内并且更优选地在6.0至 11.0g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)。

聚合物级分(A-2)优选地具有在4.7至7.0重量%的范围内并且更优选地在4.8至6.5 重量%的范围内的乙烯含量。

聚合物级分(A-2)优选地具有在5.0至12.0g/10min的范围内并且更优选在6.0至10.0 g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率MFR2(230℃/2.16kg)。

C2C3无规共聚物(A)因此优选地通过在茂金属催化剂的存在下使丙烯和乙烯通过序列聚合方法聚合来制备,序列聚合方法包括串联连接的至少两个反应器。

因此,C2C3无规共聚物(A)在包括至少两个聚合反应器(R1)和(R2)的序列聚合方法中制备,其中在第一聚合反应器(R1)中生产第一聚合物级分(A-1),随后将第一聚合物级分(A-1)转移至第二聚合反应器(R2)。然后在第二聚合反应器(R2)中,在第一聚合物级分(A-1)的存在下生产第二聚合物级分(A-2)。

适用于生产C2C3无规共聚物(A)的聚合方法通常包括至少两个聚合阶段并且每个阶段可以在溶液、淤浆、流化床、本体(bulk)或气相中进行。

术语“聚合反应器”应表明发生主要聚合。因此,在方法由一个或两个聚合反应器组成的情况下,该定义不排除整个系统包括例如预聚合反应器中的预聚合步骤的选项。术语“由……组成”仅是就主要聚合反应器而言的封闭式描述。

术语“序列聚合方法”表示C2C3无规共聚物(A)在至少两个串联连接的反应器中生产。因此,这样的聚合系统至少包括第一聚合反应器(R1)和第二聚合反应器(R2),和任选地第三聚合反应器(R3)。

第一聚合反应器(R1)优选地为淤浆反应器,并且可以是在本体或淤浆中操作的任何连续的或简单的间歇式搅拌釜式反应器或环管反应器。本体指在包含至少60%(w/w)单体的反应介质中的聚合。根据本发明,淤浆反应器优选是(本体)环管反应器。

第二聚合反应器(R2)和任选的第三聚合反应器(R3)优选地是气相反应器(GPR),即第一气相反应器(GPR1)和第二气相反应器(GPR2)。根据本发明的气相反应器(GPR) 优选地为流化床反应器、快速流化床反应器或澄清床反应器或其任意组合。

优选的多阶段工艺是“环管-气相”工艺,诸如由Borealis开发(被称为技术) 描述在例如专利文献,诸如EP 0 887 379、WO 92/12182、WO 2004/000899、WO 2004/111095、 WO 99/24478、WO 99/24479或WO 00/68315中的。

另外合适的淤浆-气相工艺为Basell的工艺。

优选地,在本发明的用于生产如上所述的C2C3无规共聚物组合物的方法中,步骤(a) 的用于第一反应器(R1),即淤浆反应器(SR),如环管反应器(LR)的条件可以为下列条件:

-温度在40℃至110℃的范围内,优选地在60℃与100℃之间,更优选地在65℃与95℃之间,

-压力在20巴至80巴的范围内,优选地在40巴与70巴之间,

-可以添加氢气,用于以本身已知的方式控制摩尔质量。

随后,将第一反应器(R1)的反应混合物转移至第二反应器(R2),即气相反应器(GPR1),其中条件优选地为下列条件:

-温度在50℃至130℃的范围内,优选地在60℃与100℃之间,

-压力在5巴至50巴的范围内,优选地在15巴与35巴之间,

-可以添加氢气,用于以本身已知的方式控制摩尔质量。

优选地,在茂金属催化剂的存在下生产根据本发明的C2C3无规共聚物(A)。

因此,通过包括下列步骤的方法生产C2C3无规共聚物(A):

a)在第一反应器(R1)中使丙烯和乙烯聚合,获得C2C3无规共聚物(A)的聚合物级分(A-1),

b)将所述聚合物级分(A-1)和第一反应器中的未反应的共聚单体转移至第二反应器 (R2)中,

c)将丙烯和乙烯进给至所述第二反应器(R2),

d)在所述第二反应器(R2)中并且在所述聚合物级分(A-1)的存在下使丙烯和乙烯聚合,获得聚合物级分(A-2),

所述聚合物级分(A-1)和所述聚合物级分(A-2)形成如上所述的C2C3无规共聚物(A),

其中,聚合在茂金属催化剂的存在下发生,该茂金属催化剂包括:

(a)式(I)的络合物:

其中M为锆或铪;每个X为σ配体;

L为选自-R'2C-、-R'2C-CR'2-、-R'2Si-、-R'2Si-SiR'2-、-R'2Ge-的二价桥,其中每个R'独立地为氢原子、C1-C20-烃基、三(C1-C20-烷基)硅烷基、C6-C20-芳基、C7-C20-芳烷基或C7-C20-烷芳基;

R2和R2'各自独立地为任选地含有第14至16族的一个或多个杂原子的C1-C20烃基基团;

R5'为任选地被一个或多个卤素原子取代的、包含第14至16族的一个或多个杂原子的 C1-20烃基基团;

R6和R6'各自独立地为氢或任选地含有第14至16族的一个或多个杂原子的C1-20烃基基团;其中R6'优选地为叔烷基基团;

R7为氢或任选地含有第14至16族的一个或多个杂原子的C1-20烃基基团并且R7'为氢;

Ar和Ar'各自独立地为任选地被一个或多个基团R1取代的具有至多20个碳原子的芳基或杂芳基基团;

每个R1为C1-20烃基基团,或相邻碳原子上的两个R1基团能够与Ar基团一起形成稠合的5或6元非芳族环,所述环本身任选地被一个或多个基团R4取代;

每个R4为C1-20烃基基团;以及

(ii)助催化剂,助催化剂包括第13族金属的至少一种或两种化合物,例如Al和/或硼化合物。

更优选地,使用包括含硼助催化剂(如硼酸盐)和铝氧烷助催化剂的助催化剂体系。

甚至更优选地,催化剂负载在二氧化硅载体上。

关于催化剂:

本发明的方法中使用的催化剂为固体颗粒形式。催化剂可以负载在本领域技术人员已知的常规载体上,如二氧化硅。本发明中使用的优选的络合物具有式(II')或(II)

其中

M是锆或铪;

每个X为σ配体,优选地,每个X独立地为氢原子、卤素原子、C1-6烷氧基基团、C1-6烷基、苯基或苄基基团;

L是选自-R'2C-、-R'2C-CR'2-、-R'2Si-、-R'2Si-SiR'2-、-R'2Ge-的二价桥,其中每个R'独立地为氢原子、C1-20烷基、C3-10环烷基、三(C1-20-烷基)硅烷基、C6-20-芳基、C7-20芳烷基或C7-20烷芳基;

每个R2或R2'为C1–10烷基基团;

R5'为C1–10烷基基团或Z'R3'基团;

R6为氢或C1–10烷基基团;

R6'为C1–10烷基基团或C6–10芳基基团;优选地为叔烷基基团;

R7为氢、C1-6烷基基团或ZR3基团;

R7'为氢;

Z和Z'独立地为O或S;

R3'为C1–10烷基基团或任选地被一个或多个卤素基团取代的C6–10芳基基团;

R3为C1–10-烷基基团;

每个n独立地为0至4,例如0、1或2;

并且每个R1独立地为C1-20烃基基团,例如C1-10烷基基团。

本发明中使用的进一步优选的络合物具有式(III')或(III):

M是锆或铪;

每个X为σ配体,优选地,每个X独立地为氢原子、卤素原子、C1-6烷氧基基团、C1-6烷基、苯基或苄基基团;

L是选自-R'2C-或-R'2Si-的二价桥,其中每个R'独立地为氢原子、C1-20烷基或C3-10环烷基;

R6为氢或C1–10烷基基团;

R6'为C1–10烷基基团或C6–10芳基基团,优选地为叔烷基基团;

R7为氢、C1-6烷基或OC1-6烷基;

Z'为O或S;

R3'为C1–10烷基基团或任选地被一个或多个卤素基团取代的C6–10芳基基团;

n独立地为0至4,例如0、1或2;并且每个R1独立地为C1-10烷基基团。

本发明中使用的进一步优选的络合物具有式(IV')或(IV):

M是锆或铪;

每个X为σ配体,优选地,每个X独立地为氢原子、卤素原子、C1-6-烷氧基基团、C1-6-烷基、苯基或苄基基团;

每个R'独立地为氢原子、C1–20烷基或C3–7环烷基;

R6为氢或C1–10烷基基团;

R6'为C1–10烷基基团或C6–10芳基基团,优选地为叔烷基基团;

R7为氢、C1-6烷基或OC1-6烷基;

Z'为O或S;

R3'为C1–10烷基基团或任选地被一个或多个卤素基团取代的C6–10芳基基团;

n独立地为0、1至2;并且

每个R1独立地为C3-8烷基基团。

最优选地,本发明中使用的络合物具有式(V')或(V):

其中每个X独立地为氢原子、卤素原子、C1-6-烷氧基基团、C1-6-烷基、苯基或苄基基团;

R'独立地为C1–6烷基或C3–10环烷基;

R1独立地为C3–8烷基;

R6为氢或C3–8烷基基团;

R6'为C3–8烷基基团或C6–10芳基基团;优选地为叔C4-8烷基基团;

R3'为C1–6烷基基团或任选地被一个或多个卤素基团取代的C6–10芳基基团;以及

n独立地为0、1或2。

本发明的特别的化合物包括:

最优选地,使用外消旋-反式-Me2Si(2-Me-4-(p-tBuPh)-Ind)(2-Me-4-Ph-5-OMe-6-tBu- Ind)ZrCl2

形成本发明的络合物和由此形成本发明的催化剂所需的配体可以通过任何方法合成,并且熟练的有机化学家将能够想出用于制造必要配体材料的各种合成方案。例如WO2007/116034公开了必要的化学反应。合成方案通常也可以在WO2002/02576、 WO2011/135004、WO2012/084961、WO2012/001052、WO2011/076780、WO2013/007650、WO2015/158790和WO2018/122134中找到。实施例部分还为技术人员提供了足够的指导。

助催化剂

如本领域所公知,为了形成活性催化物质,通常需要助催化剂。包括第13族金属的一种或多种化合物,如有机铝化合物或含硼助催化剂或其组合,用于活化茂金属催化剂的助催化剂适用于本发明。

在本发明的一个优选实施方案中,使用包括含硼助催化剂(例如硼酸盐助催化剂)和铝氧烷助催化剂的助催化剂体系。

因此,本发明使用的单活性中心聚合催化剂体系可以包括如上定义的络合物(i)和铝氧烷助催化剂。

铝氧烷助催化剂可以是式(II)之一:

其中n为6至20并且R具有以下含义。

铝氧烷在有机铝化合物的部分水解时形成,有机铝化合物例如为具有式AlR3、AlR2Y和 Al2R3Y3的化合物,其中R可以是例如C1-C10-烷基,优选C1-C5-烷基,或C3-C10-环烷基、C7- C12-芳烷基或C7-C12-烷芳基和/或苯基或萘基,并且其中Y可以是氢、卤素,优选氯或溴,或C1-C10-烷氧基,优选甲氧基或乙氧基。所得到的含氧铝氧烷通常不是纯化合物,而是式 (II)的低聚物的混合物。

优选的铝氧烷是甲基铝氧烷(MAO)。

由于根据本发明用作助催化剂的铝氧烷因其制备方式而不是纯化合物,因此下文中铝氧烷溶液的摩尔浓度是基于它们的铝含量。

根据本发明,还可以使用含硼助催化剂。

所关注的含硼助催化剂包括式(III)的助催化剂

BY3(III)

其中Y相同或不同并且为氢原子、具有1至约20个碳原子的烷基、具有6至约15个碳原子的芳基、烷芳基、芳烷基、卤代烷基或卤代芳基,每个的烷基具有1至10个碳原子并且芳基具有6至20个碳原子或每个具有氟、氯、溴或碘。Y的优选实施例是氟、三氟甲基、芳香族氟化基团,诸如对氟苯基、3,5-二氟苯基、五氟苯基、3,4,5-三氟苯基和3,5-二(三氟甲基)苯基。优选的选项是三氟硼烷、三(4-氟苯基)硼烷、三(3,5-二氟苯基)硼烷、三(4-氟甲基苯基)硼烷、三(2,4,6-三氟苯基)硼烷、三(五氟苯基)硼烷、三(3,5-二氟苯基)硼烷和/或三(3,4,5-三氟苯基)硼烷。

特别优选三(五氟苯基)硼烷。

然而,优选使用硼酸盐作为含硼助催化剂,即含有硼酸盐的化合物。

这些化合物通常含有下式的阴离子:

(Z)4B-(IV)

其中Z是任选地取代的苯基衍生物,所述取代基是卤代-C1-6-烷基或卤素基团。优选的选项是氟代甲基或三氟甲基。最优选地,苯基是全氟化的。

这种离子助催化剂优选地含有弱配位阴离子,例如四(五氟苯基)硼酸盐或四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸盐。合适的反离子是质子化的胺或苯胺衍生物,诸如甲基铵、苯胺、二甲基铵、二乙基铵、N-甲基苯胺、二苯基铵、N,N-二甲基苯胺、三甲基铵、三乙基铵、三正丁基铵、甲基二苯基铵、吡啶鎓、对溴-N,N-二甲基苯胺或对硝基-N,N-二甲基苯胺。

根据本发明可以使用的优选离子化合物包括:

三丁基铵四(五氟苯基)硼酸盐,

三丁基铵四(三氟甲基苯基)硼酸盐,

三丁基铵四(4-氟苯基)硼酸盐,

N,N-二甲基环己基铵四(五氟苯基)硼酸盐,

N,N-二甲基苄基铵四(五氟苯基)硼酸盐,

N,N-二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸盐,

N,N-二(丙基)铵四(五氟苯基)硼酸盐,

二(环己基)铵四(五氟苯基)硼酸盐,

三苯基碳鎓四(五氟苯基)硼酸盐,

或二茂铁四(五氟苯基)硼酸盐。

优选三苯基碳鎓四(五氟苯基)硼酸盐,

N,N-二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸盐,

N,N-二甲基环己基铵四(五氟苯基)硼酸盐或

N,N-二甲基苄基铵四(五氟苯基)硼酸盐。

根据本发明,特别优选将铝氧烷助催化剂(如MAO)与含硼助催化剂(如硼酸盐助催化剂)一起使用。

助催化剂的合适量是本领域的技术人员所熟知的。

优选地,选择助催化剂的量以达到以下定义的摩尔比。

茂金属硼/M的硼(B)与金属离子(M)(优选锆)的进料量的摩尔比可以在0.1:1至10:1 mol/mol的范围内,优选地在0.3:1至7:1的范围内,尤其在0.3:1至5:1mol/mol的范围内。

甚至更优选地,茂金属硼/M的硼(B)与金属离子(M)(优选锆)的进料量的摩尔比是0.3:1至3:1。

茂金属Al/M的来自铝氧烷的Al与金属离子(M)(优选锆)的摩尔比可以在1:1至2000:1 mol/mol的范围内,优选地在10:1至1000:1的范围内,并且更优选地在50:1至600:1mol/mol 的范围内。

催化剂体系

用于制造本发明的C2C3无规共聚物的催化剂体系理想地以负载在外部载体上的固体颗粒形式提供。

所用的颗粒状负载体(support)材料是二氧化硅或混合氧化物,诸如二氧化硅-氧化铝。

优选使用二氧化硅负载体。技术人员知道负载茂金属催化剂所需的程序。

尤其优选地,负载体是多孔材料,以便可以将络合物装载到颗粒负载体的孔中,例如使用类似于WO94/14856、WO95/12622和WO2006/097497中描述的方法。

二氧化硅负载体的平均粒度通常可以是10至100μm。然而,已经证明,如果负载体具有15至80μm,优选地18至50μm的平均粒度,则可以获得特殊的优势。

二氧化硅负载体的平均孔径可以在10至100nm的范围内并且孔体积从1至3mL/g。

合适的负载体材料的实施例是,例如,由PQ公司生产和销售的ES757、由Grace生产和销售的Sylopol 948或由AGC Si-Tech公司生产的SUNSPERADM-L-303二氧化硅。载体可以在用于催化剂制备之前任选地煅烧,以达到最佳的硅烷醇基含量。

这些负载体的使用在本领域是常规的。

丙烯-1-丁烯塑性体

C2C3无规共聚物组合物进一步包括组分(B),组分(B)为丙烯-1-丁烯塑性体。

基于组合物的总重量,组分(B)可以以5.0至30.0重量%的量,优选地以7.0至25.0重量%的量,如以8.0至22.0重量%的量存在。

丙烯-1-丁烯具有在2.0至20.0g/10min的范围内,优选地在3.0至15.0g/10min的范围内并且更优选地在4.0至12.0g/10min的范围内的根据ISO 1133测量的MFR2 (230℃/2.16kg)。

合适的丙烯-1-丁烯塑性体具有在60℃至110℃的范围内,优选地在65℃至100℃的范围内并且更优选地在70℃至95℃的范围内的熔点(用DSC根据ISO 11357测量)。

此外,合适的丙烯-1-丁烯塑性体具有在50至450MPa的范围内,优选地在70至420MPa的范围内并且更优选在80至400MPa的范围内的根据ASTM D638测量的拉伸模量。

这种合适的丙烯-1-丁烯塑性体通常具有基于塑性体的在15.0至小于50.0重量%的范围内,优选地在20.0至45.0重量%的范围内并且更优选地在25.0至40.0重量%的范围内的1- 丁烯含量。

丙烯-1-丁烯塑性体(B)可以进一步包括少量的乙烯作为另外的共聚单体,其量不超过基于塑性体的5.0重量%。

丙烯-1-丁烯塑性体通常具有可以在860至900kg/m3的范围内,优选地在865至895kg/m3的范围内并且更优选在870至890kg/m3的范围内的密度。

优选地,丙烯-1-丁烯塑性体是茂金属催化的聚合物,尽管基于齐格勒-纳塔的丙烯-1-丁烯塑性体也是可以的。

合适的丙烯-1-丁烯塑性体可以为丙烯和1-丁烯的具有上述定义的性质的任意共聚物,其可商购获得,例如,商品名为TafmerTMXM或NotioTM(三井公司(Mitsui Company),日本)或SoftellTM(LyondellBasell Polyolefine GmbH,德国)。

或者,丙烯-1-丁烯塑性体可以通过本领域已知的任何合适的方法制备。技术人员熟悉此类聚合物制备方法。

添加剂

本发明的C2C3无规共聚物组合物可任选地包括作为组分(C)的一种或多种添加剂,基于该组合物(A+B+C,总和为100重量%),添加剂的总量为0.1至5.0重量%,添加剂选自包括滑爽剂、防结块剂、UV稳定剂、抗静电剂、α-成核剂和抗氧化剂的组。

这样的添加剂是本领域技术人员公知的。

滑爽剂也是本领域中公知的。滑爽剂迁移至表面并作为聚合物与聚合物之间或聚合物与金属辊之间的润滑剂,结果产生降低的摩擦系数(CoF)。实施例为脂肪酸酰胺,如芥酸酰胺(CAS号112-84-5)、油酰胺(CAS号301-02-0)、硬脂酰胺(CAS号124-26-5)或其组合。

本领域中普遍使用的抗氧化剂的实施例为空间受阻酚类(诸如CAS号6683-19-8,也是由BASF出售的Irganox 1010FFTM)、基于磷的抗氧化剂(诸如CAS号31570-04-4,也是由Clariant出售的Hostanox PAR 24(FF)TM或由BASF出售的Irgafos 168(FF)TM)、基于硫的抗氧化剂(诸如CAS号693-36-7,由BASF出售的Irganox PS-802FLTM)、基于氮的抗氧化剂(诸如4,4’-双(1,1’-二甲基苄基)二苯胺))或抗氧化剂共混物。

酸清除剂也是本领域中公知的。实施例为硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸锌、镁氧化物和锌氧化物、合成水滑石(例如SHT,CAS号11097-59-9)、乳酸盐和乳酰酸盐(lactylate),以及硬脂酸钙(CAS号1592-23-0)和硬脂酸锌(CAS号557-05-1)。

常见的防结块剂为天然二氧化硅,诸如硅藻土(诸如CAS号60676-86-0(SuperfFlossTM)、 CAS号60676-86-0(SuperFloss ETM)或CAS号60676-86-0(Celite499TM))、合成二氧化硅 (诸如CAS号7631-86-9、CAS号7631-86-9、CAS号7631-86-9、CAS号7631-86-9、CAS 号7631-86-9、CAS号7631-86-9、CAS号112926-00-8、CAS号7631-86-9或CAS号7631- 86-9)、硅酸盐(诸如硅酸铝(高岭土)CAS号1318-74-7、硅酸铝钠CAS号1344-00-9、煅烧高岭土CAS号92704-41-1、硅酸铝CAS号1327-36-2或硅酸钙CAS号1344-95-2)、合成沸石(诸如硅酸铝钙钠盐水合物CAS号1344-01-0、CAS号1344-01-0,或硅酸铝钙钠盐,水合物CAS号1344-01-0)。

合适的UV稳定剂为,例如,双-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯(CAS号52829-07- 9,Tinuvin 770);2-羟基-4-正辛氧基-二苯甲酮(CAS号1843-05-6,Chimassorb81)。

还可以加入α成核剂,如苯甲酸钠(CAS号532-32-1);双[2,2’-亚甲基-双(4,6-二-叔丁基苯基)磷酸]羟基铝和肉豆蔻酸锂的混合物(作为法国的Adeka Palmarole的Adekastab NA- 21可商购获得)或1,3:2,4-双(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨糖醇(CAS号135861-56-2,作为美国的Milliken的Millad 3988可商购获得)。

合适的抗静电剂为,例如,甘油酯(CAS号97593-29-8)或乙氧基化胺(CAS号71786-60-2或61791-31-9)或乙氧基化酰胺(CAS号204-393-1)。

通常,对于每种单个组分,以100至1.000ppm的量加入这些添加剂。

优选地,至少加入抗氧化剂。

C2C3无规共聚物组合物的制备

用于生产如上所述的C2C3无规共聚物组合物的方法优选地包括下列步骤

(i)通过在茂金属催化剂的存在下使丙烯和乙烯通过序列聚合方法聚合来制备C2C3无规共聚物(A),序列聚合方法包括串联连接的至少两个反应器,

(ii)将所述C2C3无规共聚物(A)与丙烯-1-丁烯塑性体(B)混合,

(iii)任选地加入一种或多种添加剂(C),以获得(A)、(B)和任选的(C)的混合物,以及

(iii)将所述混合物挤出以获得C2C3无规共聚物组合物。

步骤(i)如上所述。

制品

本发明不仅涉及组合物本身,还涉及其用途和包括本发明的C2C3无规共聚物组合物的制品。

通过使用常规转化技术,诸如注射成型、压缩成型、吹塑成型(挤出或注射拉伸吹塑成型)、挤出(膜、片、管、筒(tuber)、型材挤出)、膜吹塑、热成型等等,能够将本发明的C2C3无规共聚物组合物转化为最终产品,即制品。优选地,制品为通过注射成型、吹塑成型或热成型制成的包装容器,或通过膜挤出制成的包装膜。

因此,本发明的C2C3无规共聚物组合物适用于制备各种各样的制品,如用于软质包装体系(诸如用于食物或药物包装的包或袋)的膜(流延膜和吹塑膜)、一般医药制品以及成型制品。

包括本发明的C2C3无规共聚物组合物的制品具有足够的热稳定性以能够进行灭菌处理。

因此,本发明还涉及一种可灭菌的或经灭菌的制品、优选地可灭菌的或经灭菌的膜,如可灭菌的或经灭菌的流延膜或吹塑膜,其包括本发明的C2C3无规共聚物组合物。

这样的膜能够经历在约120℃至130℃的温度范围内的蒸汽灭菌处理。

在一个实施方案中,本发明涉及一种制品,该制品为包括本发明的C2C3无规共聚物组合物的未取向的单层膜。因此,本发明还涉及一种制品,该制品为未取向的单层膜,如流延膜或吹塑膜,例如空气冷却的吹塑膜,该制品包括至少90重量%,优选地包括至少95重量%,仍更优选地包括至少99重量%的本发明的C2C3无规共聚物组合物。

上述组合物适用于生产吹塑膜以及流延膜。优选的膜是流延膜。

根据本发明,厚度为5至300μm,优选地10至200μm,更优选地20至150μm的单层膜是合适的。

包括本发明的C2C3无规共聚物组合物的膜(优选地流延膜)具有有益的性能(i)至(iv):

(i)膜具有在80℃至低于110℃的范围内的密封起始温度(SIT)(如实验部分所述地在50μm流延膜上测定的)。

优选地,膜具有在80℃至105℃的范围内,更优选地在85℃至小于100℃的范围内,如在88℃至小于98℃的范围内的密封起始温度(SIT)。

这样的膜的低SIT与(ii)大于2.5至6.0N的高热粘力组合,热粘力是在50μm流延膜上测定的(如实验部分所述的)。

优选地,膜具有在2.8至5.5N的范围内,更优选地在3.0至5.0N的范围内的高热粘力。

膜具有(iii)低于3.0%,优选地低于2.0%,并且更优选地低于1.5%的雾度(根据ASTM D 1003-00在50μm流延膜上测定的)。

合适的下限是例如0.05%。因此,合适的范围是0.05%至低于3.0%,优选地0.10%至低于2.0%并且更优选地0.15%至低于1.5%。

另外,在121℃下蒸汽灭菌30min后,膜具有低于7.0%,优选地低于5.0%,并且更优选地低于4.0%的雾度值(根据ASTM D 1003-00在50μm流延膜上测定的)。

合适的下限是例如1.5%。因此,合适的范围是1.5%至低于7.0%,优选地2.0%至低于 5.0%并且更优选地2.5%至低于4.0%。

此外,膜具有(iv)至少85.0%至100.0%,优选地至少90.0%并且更优选地至少95.0%的清晰度(根据ASTM D1003-00在50μm厚的流延膜上测定的)。

灭菌(在121℃下蒸汽灭菌30min)后的清晰度(根据ASTM D1003-00在50μm厚的流延膜上测定)为至少75.0%至98.0%,优选地至少80.0%并且更优选地至少85.0%。

因此,根据另一个实施方案,本发明还涉及包括本发明的C2C3无规共聚物组合物的可灭菌的或经灭菌的制品,其中制品是膜并且膜的特征在于

(i)在80℃至低于110℃的范围内的密封起始温度(SIT)(如实验部分所述地在50μm流延膜上测定的),

(ii)在50μm流延膜上测定的(如实验部分所述)大于2.5至6.0N的热粘力,

(iii)在0.05%至低于3.0%的范围内的雾度(根据ASTM D 1003-00在50μm流延膜上测定的),和在121℃下蒸汽灭菌30min后,在1.5%至低于7.0%的范围内的雾度值(根据ASTM D 1003-00在50μm流延膜上测定的),

(iv)至少85.0%至100.0%的清晰度(根据ASTM D1003-00在厚度为50μm的流延膜上测定的),和灭菌(在121℃下蒸汽灭菌30min)后至少75.0%至98.0%的清晰度(根据ASTMD1003-00在厚度为50μm的流延膜上测定的)。

此外,这样的膜应当优选地具有在200至500MPa的范围内,更优选地在250至450MPa的范围内,如在280至400MPa的范围内的拉伸模量(v),该拉伸模量是根据ISO 527- 3在23℃下在厚度为50μm的流延膜上在纵向以及横向方向上测定的。

相对总穿透能(Wbreak)在20.0至65.0J/mm的范围内,优选地在26.0至60.0J/mm的范围内,或甚至更优选地在28.0至55.0J/mm的范围内,该相对总穿透能是通过“Dynatest”方法根据ISO 7725-2在+23℃下在厚度为50μm的流延膜上测定的。

在进一步优选的实施方案中,膜优选地具有在6.0至20.0J/mm的范围内,优选地在7.0 至18.0J/mm的范围内,或甚至更优选地在8.0至15.0J/mm的范围内的相对总穿透能(Wbreak),该相对总穿透能是通过“Dynatest”方法根据ISO 7725-2在0℃下在厚度为50μm的流延膜上测定的。

在本发明的另一个实施方案中,膜具有至少3800至10000的阻力系数(R-系数),该阻力系数(R-系数)根据下式计算

优选地,阻力系数(R-系数)大于4000至8000,更优选地大于4200至7000。

根据本发明的针对膜的阻力系数(R-系数)是通过将拉伸模量(MD)和热粘力(HTF)相乘并将该乘积与灭菌前测定的雾度相除来测定的。

优选地,上述膜包括本发明的C2C3无规共聚物组合物。

优选地,包括至少一个包含本发明的C2C3无规共聚物组合物的层的多层膜结构是通过多层共挤,随后通过膜流延或膜吹塑来生产的。在这种情况下,所述多层膜结构的最外层中的至少一层(用作密封层)应当包括如上所述的本发明的C2C3无规共聚物组合物。优选地,本发明的多层膜结构应具有在30至500μm的范围内,更优选地在50至400μm的范围内,如在60至300μm的范围内的厚度。优选地,包括本发明的C2C3无规共聚物的密封层应当具有在3至50μm的范围内,更优选地在5至30μm的范围内,如在8至25μm的范围内的厚度。

优选地,根据本发明的膜和/或多层膜结构应当用于软质包装体系,诸如用于食品和药物包装的包或袋或一般医药制品。

除非另有定义,否则以下术语和测定方法的定义适用于本发明的上述一般描述以及以下实施例。

测量方法

第二聚合物级分(A-2)的共聚单体含量的计算:

其中

w(A-1)是第一聚合物级分(A-1)的重量分数[以重量%计],

w(A-2)是第二聚合物级分(A-2)的重量分数[以重量%计],

C(A-1)是第一聚合物级分(A-1)的共聚单体含量[以重量%计],

C(A)是C2C3无规共聚物(A)的共聚单体含量[以重量%计],

C(A-2)是第二聚合物级分(A-2)的计算的共聚单体含量[以重量%计]。

聚合物级分(A-2)的熔体流动速率MFR2(230℃)的计算:

其中

w(A1)是聚合物级分A-1的重量分数[以重量%计],

w(A2)是聚合物级分A-2的重量分数[以重量%计],

MFR(A1)是聚合物级分A-1的熔体流动速率MFR2(230℃)[g/10min],

MFR(A)是C2C3无规共聚物(A)的熔体流动速率MFR2(230℃)[g/10min],

MFR(A2)是聚合物级分A-2的计算的熔体流动速率MFR2(230℃)[g/10min]。

MFR2(230℃)是根据ISO 1133(230℃,2.16kg负载)测量的。

通过NMR光谱对微观结构进行定量

进一步使用定量核磁共振(NMR)光谱来对聚合物的共聚单体含量和共聚单体序列分布进行定量。使用对于1H和13C分别在400.15和100.62MHz下运行的Bruker Advance III400 NMR光谱仪,在溶液状态下记录定量13C{1H}NMR光谱。对所有气动装置使用氮气,利用13C优化的10mm扩展温度探头在125℃下记录所有的光谱。将大约200mg的材料与乙酰丙酮铬(Ⅲ)(Cr(acac)3)一起溶解在3ml的1,2-四氯乙烷-d2(TCE-d2)中,得到松弛剂在溶剂中的65mM溶液(Singh,G.,Kothari,A.,Gupta,V.,Polymer Testing 28 5(2009),475)。为了确保均相溶液,在加热块中制备初始样品后,将NMR管在旋转炉中进一步加热至少1小时。插入磁体中后,管在10Hz下旋转。选择该设置主要是为了获得高分辨率,并且由于准确地对乙烯含量定量而被定量地需要。采用无NOE的标准单脉冲激励,使用优化的顶锥角 (tipangle)、1s的循环延迟和双级WALTZ16去耦方案(Zhou,Z.,Kuemmerle,R.,Qiu,X.,Redwine,D.,Cong,R.,Taha,A.,Baugh,D.Winniford,B.,J.Mag.Reson.187(2007)225;Busico, V.,Carbonniere,P.,Cipullo,R.,Pellecchia,R.,Severn,J.,Talarico,G.,Macromol.Rapid Commun. 2007,28,1128)。每个光谱总共获得6144(6k)个瞬变值。

使用专有计算机程序对定量13C{1H}NMR光谱进行处理、积分并从积分中确定相关定量性质。使用溶剂的化学位移,将所有化学位移都间接参考在30.00ppm处的乙烯嵌段(EEE) 的中央亚甲基基团。即使不存在此结构单元,该方法也可以进行可比较的参考。观察到了对应于乙烯掺入的特征信号(Cheng,H.N.,Macromolecules 17(1984),1950)。

在观察到与2,1赤型区域缺陷相对应的特征信号(如L.Resconi,L.Cavallo,A.Fait,F. Piemontesi,Chem.Rev.2000,100(4),1253,Cheng,H.N.,Macromolecules1984,17,1950以及 W-J.Wang和S.Zhu,Macromolecules 2000,33 1157中所述)的情况下,需要校正区域缺陷对所确定的性质的影响。没有观察到与其他类型的区域缺陷相对应的特征信号。

使用Wang等人的方法(Wang,W-J.,Zhu,S.,Macromolecules 33(2000),1157)通过对13C{1H}光谱的整个光谱区域内的多个信号进行积分来定量共聚单体分数。选择该方法是由于它的鲁棒性和在需要时说明区域缺陷的存在的能力。略微调整了积分区域,以提高在遇到的共聚单体含量的整个范围内的适用性。

对于只观察到了PPEPP序列中的孤立乙烯的体系,对Wang等人的方法进行了修改,以减少已知不存在的位点的非零积分的影响。这种方法降低了对这种体系的乙烯含量的过高估计,并通过将用于确定绝对乙烯含量的位点的数目减少至以下来实现:

E=0.5(Sββ+Sβγ+Sβδ+0.5(Sαβ+Sαγ))

通过使用这组位点,对应的积分等式变为:

E=0.5(IH+IG+0.5(IC+ID))

使用与Wang等人的文章中使用的相同符号(Wang,W-J.,Zhu,S.,Macromolecules33 (2000),1157)。没有对用于绝对丙烯含量的等式进行修改。

由摩尔分数计算共聚单体掺入的摩尔百分比:

E[摩尔%]=100*fE

由摩尔分数计算共聚单体掺入的重量百分比:

E[重量%]=100*(fE*28.06)/((fE*28.06)+((1-fE)*42.08))

使用Kakugo等人的分析方法(Kakugo,M.,Naito,Y.,Mizunuma,K.,Miyatake,T.Macromolecules 15(1982)1150)测定三单元组水平的共聚单体序列分布。选择该方法是由于它的鲁棒性,并且略微调整了积分区域以提高对更宽共聚单体含量范围的适用性。

二甲苯可溶物(XCS,重量%):

根据ISO 16152;2005在25℃下测定二甲苯冷可溶物(XCS)的含量。

DSC分析、熔融温度(Tm)和结晶温度(Tc):

用TA Instrument Q2000差示扫描量热仪(DSC)对5至7mg样品进行测量。DSC根据ISO 11357/第3部分/方法C2以加热/冷却/加热循环在-30至+225℃的温度范围内以10℃/min 的扫描速率运行。

结晶温度(Tc)和结晶焓(Hc)由冷却步骤测定,而熔融温度(Tm)和熔融焓(Hm)由第二加热步骤测定。

弯曲模量是根据ISO 178在根据EN ISO 1873-2注塑的80×10×4mm3试验棒上测定的。

拉伸模量(在纵向方向和横向方向上)是根据ISO 527-3在23℃下在50μm厚的流延膜上测定的,该流延膜是在如下文所述的具有220℃的熔体温度、20℃的冷却辊温度和具有50μm的厚度的单层流延膜生产线上生产的。以1mm/min的十字头速度进行试验。

透明度、雾度和清晰度是根据ASTM D1003-00在具有50μm的厚度的流延膜上测定的,该流延膜的生产如下文所述。

密封起始温度(SIT);(密封终止温度(SET),密封范围):

本方法测定聚丙烯膜、特别是吹塑膜或流延膜的密封温度范围(密封范围)。密封温度范围为根据以下给定条件能够密封膜的温度范围。下限(热密封起始温度(SIT))是获得>3N 的密封强度的密封温度。当膜粘在密封装置上时,达到上限(密封终止温度(SET))。密封范围是在J&B 3000型通用密封机(J&B Universal Sealing Machine Type 3000)上用50μm厚的膜按照下列其它参数测定的:

试样宽度: 25.4mm
密封压力: 0.1N/mm<sup>2</sup>
密封时间: 0.1秒
冷却时间: 99秒
剥离速度: 10mm/s
起始温度: 80℃
终止温度: 150℃
增量: 10℃

在各个密封条(sealbar)温度下,将试样以A至A密封并且在每一步测定密封强度(力)。测定密封强度达到3N时的温度。

热粘力:

根据ASTM F1921-12–方法B在J&B热粘性测试仪(J&B Hot-Tack Tester)上,在单层流延膜生产线上生产的50μm厚的膜上测定热粘力。

所有膜测试试样均在标准气氛中制备,用于在23℃(±2℃)和50%(±10%)的相对湿度下进行调节(conditioning)和测试。

开始测试前,测试试样在标准气氛中的最小调节时间为至少16h。膜样品的挤出与开始测试之间的最短存储时间为至少88h。

热粘性测量测定在密封完成之后即刻并且在其冷却至环境温度之前在膜中形成的热密封的强度。热粘性测量在以下条件下进行:

膜试样宽度:25.4mm。

密封条长度:50mm;密封条宽度:5mm;密封条形状:扁平的。

密封压力:0.3N/mm2;密封时间:0.5秒;冷却时间:99秒;剥离速度:200mm/s。

起始温度:90℃;终止温度:140℃;增量:10℃。

热粘力被测量为在上述温度范围内并且具有上述温度增量的温度的函数。每个温度下,测试试样的数量为至少3个试样。该方法的输出为热粘性曲线:力与温度的曲线。由该曲线将热粘力(HTF)估算为失效模式“剥离”下的最大力(最大峰值)。

相对总穿透能:

膜的冲击强度是通过“Dynatest”方法根据ISO7725-2在+23℃和在0℃下在熔体温度为 220℃并且冷却辊温度为20℃的单层流延膜生产线上生产的厚度为50μm的流延膜上测定的。“Wbreak”[J/mm]值表示每mm厚度的相对总穿透能,其为膜在破裂前所能吸收的总穿透能除以膜厚度。该值越高,材料就越坚韧。

蒸汽灭菌在Systec D系列机器(Systec Inc.,美国)中进行。将样品以5℃/min的加热速率从23℃开始加热。在121℃下保持30min后,立即将它们从蒸汽灭菌器中移出并且在室温下储存直至被进一步加工。

Al和Zr测定(ICP方法)

在手套箱中,使用分析天平将催化剂(约40mg)的等分部分称重到玻璃称重舟中。然后让样品暴露在空气中过夜,同时将其放置在配备有进气口的钢制辅助容器(secondarycontainer)中。然后使用5mL浓硝酸(65%)将舟皿中的物质冲洗到Xpress微波炉容器(20mL)中。然后使用MARS 6实验室微波装置在150℃下对样品进行微波辅助消解35min。将消解的样品冷却至少4h,然后将其转移到100mL体积的玻璃容量瓶中。添加含有1000 mg/L Y和Rh(0.4mL)的标准溶液。然后将容量瓶用蒸馏水装满并摇匀。溶液通过0.45μm 尼龙注射式过滤器过滤,然后使用Thermo iCAP 6300ICP-OES和iTEVA软件分析。

使用空白(5%HNO3溶液)和在5%HNO3蒸馏水的溶液中的0.005mg/L、0.01mg/L、0.1mg/L、1mg/L、10mg/L和100mg/L的Al、B、Hf、Mg、Ti和Zr的六种标准品,来对仪器进行Al、B、Hf、Mg、Ti和Zr的校准。然而,并不是对每个波长均使用各个校准点。每个校准液均含有4mg/L的Y和Rh标准品。使用以下校准点校准Al 394.401nm:空白、 0.1mg/L、1mg/L、10mg/L和100mg/L。如Al 394.401nm一样校准Al 167.079nm,但不包括100mg/L,使用以下标准品校准Zr 339.198nm:空白、0.01mg/L、0.1mg/L、1mg/L、10 mg/L和100mg/L。曲线拟合和1/浓度加权用于校准曲线。

在分析之前,立即使用空白和含有4mg/L Y和Rh的10mg/L Al、B、Hf、Mg、Ti和Zr 标准品对校准进行验证和调整(仪器斜率函数(instrument reslope function))。质量控制样品 (QC:1mg/L Al、Au、Be、Hg&Se;2mg/L Hf&Zr,2.5mg/L As、B、Cd、Co、Cr、Mo、 Ni、P、Sb,Sn&V;4mg/L Rh&Y;5mg/L Ca、K、Mg、Mn、Na&Ti;10mg/L Cu、Pb 和Zn;25mg/L Fe和37.5mg/LCa在5%HNO3的蒸馏水溶液中)运行以确认Al、B、Hf、 Mg、Ti和Zr的斜率(reslope)。QC样品也在预定的分析集结束时运行。

使用Zr 339.198nm{99}线监测Zr含量。当试验部分中的Al浓度低于2重量%时,通过 167.079nm{502}线监测铝含量,并且当Al浓度高于2重量%时,通过394.401nm{85}线监测铝含量。Zr 339.198nm和Al 394.401nm使用Y 371.030nm{91}作为内标,并且Al 167.079nm使用Y 224.306nm{450}作为内标。

使用催化剂等分部分的原始质量和稀释体积将报告值反算至原始催化剂样品。

2.实施例

如下所述地制备在用于本发明实施例(IE1)的C2C3无规共聚物(A)的聚合方法中使用的催化剂:

已根据WO2013007650,E2中所描述的程序合成茂金属(MC1)(外消旋-反式-二甲基硅烷二基(2-甲基-4-苯基-5-甲氧基-6-叔丁基-茚基)(2-甲基-4-(4-叔丁基苯基)茚基)二氯化锆)。

MAO-二氧化硅负载体的制备

用氮气冲洗装配有机械搅拌器和过滤网的钢反应器并将反应器温度设定为20℃。接着从进料桶中加入在600℃下(7.4kg)预煅烧的AGC Si-Tech公司的二氧化硅牌号DM-L-303,然后使用手动阀小心地用氮气加压和减压。然后加入甲苯(32kg)。将混合物搅拌15min。接着在70min内通过反应器顶部的进料管线加入来自Lanxess的MAO在甲苯(17.5 kg)中的30重量%溶液。然后将反应混合物加热至90℃,并在90℃下再搅拌两小时。使浆液沉降并滤掉母液。在90℃下,用甲苯(32kg)洗涤MAO处理过的负载体两次,然后进行沉降和过滤。将反应器冷却至60℃,并用庚烷(32.2kg)洗涤固体。最后,经MAO处理过的SiO2在60°下在氮气流下干燥2小时,然后在真空(-0.5barg)搅拌下干燥5小时。经 MAO处理的负载体被收集为自由流动的白色粉末,发现含有12.6%的铝(按重量计)。

用于本发明实施例IE1的催化剂体系制备

在20℃下,通过滴定管将甲苯(2.2kg)中的30重量%MAO加入到氮气保护下的钢制反应器中。然后在搅拌下加入甲苯(7kg)。从金属圆筒中加入茂金属MC1(286g),然后用 1kg甲苯冲洗。在20℃下搅拌混合物60分钟。然后从金属圆筒中加入四(五氟苯基)硼酸三苯甲基酯(336g),随后用1kg甲苯冲洗。混合物在室温下搅拌1h。将得到的溶液加入到如上所述制备的MAO-二氧化硅负载体的搅拌饼中,时间超过1小时。将饼放置12小时,然后在60℃下在N2流下干燥2小时,并在搅拌下在真空(-0.5barg)下另外干燥5小时。干燥的催化剂以粉红色自由流动的粉末形式取样,其含有13.9重量%的Al和0.26重量%的Zr。

用于制备本发明组合物的C2C3无规共聚物(A)的聚合在具有2-反应器装置(环管-GPR 1)的Borstar中试设备中进行。

表1:用于共聚物(A)的聚合条件

在同向旋转双螺杆挤出机Coperion ZSK 57中在220℃下将聚合物粉末与0.2重量%的防结块剂(合成二氧化硅;CAS号7631-86-9)、0.1重量%的抗氧化剂(Irgafos168FF)、0.1 重量%的空间位阻酚(Irganox 1010FF)、0.02重量%的硬脂酸钙和0.02重量%的非润滑硬脂酸盐(合成水滑石;CAS号11097-59-9)配混。

表2:

对于本发明实施例1(IE1),将如上所述生产的C2C3无规共聚物(A)与丙烯-1-丁烯塑性体(B)混合。

使用下列可商购获得的塑性体(B):

10.0重量%的Tafmer XM 7080,C3C4塑性体,其Tm为83℃,MFR(230℃,2.16)为7g/10min,密度为876kg/m3,1-丁烯含量为26.2重量%,拉伸模量为390MPa,可以从Mitsui 商购获得。

对于比较例1(CE1),使用TD315CF,C2C3C4三元共聚物,其Tm为131℃,MFR为 6.0g/10min,可以从Borealis AG商购获得,代替C2C3无规共聚物(A)。该聚合物的1-丁烯含量为8.9重量%,乙烯含量为1.0重量%,二甲苯冷溶物(XCS)级分的量为11.9重量%。

在比较例2(CE2)中没有加入塑性体(B)。

混合在同向旋转双螺杆挤出机Coperion ZSK 57中完成。

将本发明实施例和比较例的丙烯组合物在PM30流延生产线(由德国的PlastikMaschinenbau GmbH提供的实验室类型的挤出机)上转变为具有50μm的厚度的单层流延膜。该设备由挤出机、带有气刀的冷却辊和卷绕机组成。

将直径为30mm、长度为25D、模头为200mm、模隙为0.5mm的PP 3-区螺杆与衣架式缝隙模头组件结合使用。

挤出参数如下:

挤出机温度曲线:220℃/240℃/250℃/260℃/260℃(熔体温度250℃;熔体压力61巴);挤出机速度:50rpm;冷却辊温度:20℃;引离速度:10.2m/min。

光学参数(灭菌前,b.s.)以及密封性能、拉伸模量和热粘力从表3中可见。

表3–灭菌前(b.s.)的密封性能、拉伸模量和光学参数

IE1 CE1 CE2
C<sub>2</sub>C<sub>3</sub>无规共聚物(A) [重量%] 90 - 100
TD315CF [重量%] - 90 -
XM7080 [重量%] 10 10 -
拉伸模量(MD) [MPa] 329 356 409
拉伸模量(TD) [MPa] 299 360 411
Wbreak+23℃ [J/mm] 30.0 57.3 25.7
Wbreak 0℃ [J/mm] 9.3 6.1 6.5
SIT [℃] 91 103 100
热粘力 [N] 3.58 1.76 2.19
雾度b.s. [%] 0.23 1.22 0.25
清晰度b.s. [%] 99.9 97.9 100
R-系数 [(MPa*N)/(%)] 5354 514 3583

此外,膜进行蒸汽灭菌。

蒸汽灭菌在Systec D系列机器(美国Systec Inc.)中进行。以5℃/min的加热速度从23℃开始加热样品。在121℃下保持30min后,立即将样品从蒸汽灭菌器中取出,并且在室温下存储直至被进一步加工。

灭菌后(a.s.)的光学参数从表4中可见。

表4–灭菌后(a.s.)的光学参数

IE1 CE1 CE2
雾度(a.s.) [%] 3.8 7.39 2.43
清晰度(a.s.) [%] 93 70 95

从上表可以清楚地看出,本发明的聚丙烯组合物的特征在于,低的密封起始温度(SIT)、高的热粘性和良好的光学性质(如低雾度和高清晰度)和改善的阻力系数(R-系数)的有利组合。

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