聚合物-蠟組合物、其制備和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了包含熱塑性聚合物和蠟的組合物，其中所述蠟分散于整個熱塑性聚合物中。還公開了制備這些組合物的方法。
【專利說明】聚合物-蠟組合物、其制備和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包含熱塑性聚合物和蠟的均勻混合物的組合物。本發(fā)明還涉及制備這些組合物的方法 。
【背景技術(shù)】
[0002]熱塑性聚合物用于多種應(yīng)用中。然而，與其它聚合物物質(zhì)相比，熱塑性聚合物如聚丙烯和聚乙烯具有額外的挑戰(zhàn)，尤其是在例如纖維形成方面。這是因為制備纖維的材料和工藝要求比制備其它形式如膜的要求更加嚴格。為制備纖維，相對于其它聚合物加工方法，聚合物熔體流動特性更加取決于材料的物理和流變性能。而且，與其它方法相比，纖維制備中局部剪切/拉伸速率和剪切速率大得多，并且為紡絲超細纖維，熔體中的小缺陷、輕微的不一致性或相不相容性是商業(yè)可行方法所不可接受的。此外，高分子量的熱塑性聚合物不容易或不能有效地紡成細纖維?？紤]到它們的可得性和潛在的強度改善，期望提供一種容易并且有效紡織此類高分子量聚合物的途徑。
[0003]大多數(shù)熱塑性聚合物如聚乙烯、聚丙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯衍生自單體(例如分別為乙烯、丙烯和對苯二甲酸)，所述單體得自不可再生的化石基資源(例如石油、天然氣和煤炭)。因此，這些資源的價格和可得性最終對這些聚合物的價格具有顯著的影響。隨著這些資源的國際價格迅速升高，由這些聚合物制得的材料的價格迅速升高。此外，許多消費者對購買僅衍生自石油化學產(chǎn)品的產(chǎn)品表現(xiàn)出反感，所述石油化學產(chǎn)品是不可再生的化石基資源。其他消費者可能會對衍生自石油化學產(chǎn)品的產(chǎn)品具有負面印象，認為是“非天然的”或環(huán)境不友好的。
[0004]熱塑性聚合物通常與添加劑(例如蠟、顏料、有機染料、香料等)不相容或與其具有不佳的混溶性，所述添加劑本來可能有助于降低這些聚合物在下游制品制造中的消耗。迄今為止，本領(lǐng)域尚未有效解決如何在使用這些聚合物的常見制品的生產(chǎn)中降低衍生自不可再生化石基資源的熱塑性聚合物的量。因此，期望解決該缺點。現(xiàn)有領(lǐng)域使聚丙烯與添加劑混合形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其中聚丙烯為微量組分。這些蜂窩狀結(jié)構(gòu)是背后的目的，包括在形成結(jié)構(gòu)后隨后去除或提取出可再生材料。美國專利3，093，612描述了聚丙烯與多種脂肪酸的組合，其中脂肪酸被去除?？茖W文章J.Apply.Polym.Sci82( I)第169-177頁(2001)公開，對聚丙烯使用稀釋劑以熱致相分離，以產(chǎn)生開放并且較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，但是聚合物比率低，其中隨后將稀釋劑從最終結(jié)構(gòu)中去除。科學文章J.Apply.Polym.Scil05 (4)第2000-2007頁(2007)經(jīng)由熱致相分離，用鄰苯二甲酸二丁酯和大豆油混合物以及聚丙烯微量組分制備微孔膜。稀釋劑在最終結(jié)構(gòu)中去除。科學文章Journal of Membrane Sciencel08( 1-2)第25-36頁(1995)使用大豆油和聚丙烯混合物，并且采用產(chǎn)生所期望膜結(jié)構(gòu)的熱致相分離，制備中空纖維微孔膜，其中聚丙烯為微量組分。稀釋劑在最終結(jié)構(gòu)中去除。在所有這些情況下，所述稀釋劑均被去除，以獲得最終結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)在去除稀釋劑之前是油性的，過量的稀釋劑產(chǎn)生非常開放的微孔結(jié)構(gòu)，具有>10 μ m的孔尺寸。
[0005]因此，需要熱塑性聚合物的組合物，所述組合物允許使用較高分子量和/或減量的不可再生資源基材料，和/或摻入其它添加劑如香料和染料。另一個需要是，組合物存在遞送最終產(chǎn)品中可再生材料的添加劑，并且還可使其它添加劑如染料和香料能夠加入到最終結(jié)構(gòu)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個方面，本發(fā)明涉及包含熱塑性聚合物和具有大于25°C熔點的蠟的均勻混合物的組合物。所述蠟可具有低于熱塑性聚合物的熔融溫度的熔點。所述組合物可為制得的粒料形式，以按原樣使用，或儲存以供將來使用，例如用于制備纖維。任選地，所述組合物可被進一步加工成最終可用形式如纖維、膜和成型制品。纖維可具有小于200 μ m的直徑。除了為圓形或成型以外，所述纖維還可為單組分或雙組分的，不連續(xù)的和/或連續(xù)的。所述纖維可為可熱粘結(jié)的。
[0007]所述熱塑性聚合物可包括聚烯烴、聚酯、聚酰胺、它們的共聚物、或它們的組合。所述熱塑性聚合物可選自聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯共聚物、聚乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、多羥基鏈烷酸酯、聚酰胺-6、聚酰胺_6，6、以及它們的組合?？墒褂萌哿髦笖?shù)大于0.5g/10min或大于5g/10min的聚丙烯。聚丙烯可具有約20kDa至約700kDa的重均分子量。熱塑性聚合物可衍生自可再生生物基原料源如生物聚乙烯或生物聚丙烯，和/或可為可再循環(huán)資源如消費者使用后的可再循環(huán)資源。
[0008]所述臘可以 基于所述組合物的總重量計約5重量％至約40重量％,約8重量％至約30重量％,或約10重量％至約20重量％的量存在于所述組合物中。所述臘可包括脂質(zhì)，所述脂質(zhì)可選自甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯、脂肪酸、脂肪醇、酯化脂肪酸、環(huán)氧化脂質(zhì)、馬來酸化脂質(zhì)、氫化脂質(zhì)、衍生自脂質(zhì)的醇酸樹脂、蔗糖聚酯、或它們的組合。所述蠟可包括礦物蠟，如直鏈烷烴、支化烷烴、或它們的組合。礦物蠟的具體例子為石蠟和凡士林。所述蠟可選自氫化大豆油、部分氫化大豆油、環(huán)氧化大豆油、馬來酸化大豆油、三硬脂酸甘油酯、三棕櫚酸甘油酯、1，2- 二棕櫚酸油精、1，3- 二棕櫚酸油精、1-棕櫚酸-3-硬脂酸-2-油精、1-棕櫚酸-2-硬脂酸-3-油精、2-棕櫚酸-1-硬脂酸-3-油精、1，2- 二棕櫚酸亞油精、1，2- 二硬脂酸-油精、1，3- 二硬脂酸-油精、三肉豆蘧酸甘油酯、三月桂酸甘油酯、癸酸、己酸、辛酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、以及它們的組合。所述蠟可選自氫化植物油、部分氫化植物油、環(huán)氧化植物油、馬來酸化植物油。此類植物油的具體例子包括大豆油、玉米油、卡諾拉油、和棕櫚仁油。
[0009]所述蠟可分散于熱塑性聚合物中，使得熱塑性聚合物中的所述蠟具有小于10 μ m,小于5 μ m,小于I μ m,或小于500nm的液滴尺寸。所述蠟可為可再生材料。
[0010]本文所公開的組合物還可包含添加劑。所述添加劑可為油溶性的或油分散性的。添加劑的例子包括香料、染料、顏料、成核劑、澄清劑、抗微生物劑、表面活性劑、納米顆粒、抗靜電劑、填料、或它們的組合。
[0011]在另一方面，提供了制備如本文所公開的組合物的方法，所述方法包括a)將熔融態(tài)熱塑性聚合物與同樣為熔融態(tài)的蠟混合以形成混合物；以及b)在10秒或更短時間內(nèi)將所述混合物冷卻至等于或低于熱塑性聚合物固化溫度的溫度，以形成所述組合物。制備組合物的方法可包括a)將熱塑性聚合物熔融以形成熔融的熱塑性聚合物；b)將熔融的熱塑性聚合物和蠟混合以形成混合物；以及c)在10秒或更短時間內(nèi)將所述混合物冷卻至等于或低于熱塑性聚合物固化溫度的溫度。混合可在大于10s—1，或約30至約lOOs—1的剪切速率下?；旌衔锟稍?0秒或更短時間內(nèi)冷卻至50°C或更低的溫度?？蓪⑺鼋M合物粒化。可在冷卻混合物之后，或在冷卻混合物之前或同時，進行?；?。可使用擠出機如單或雙螺桿擠出機制備所述組合物。作為另外一種選擇，制備組合物的方法可包括a)將熱塑性聚合物熔融以形成熔融的熱塑性聚合物山)將熔融的熱塑性聚合物和蠟混合以形成混合物；以及c)擠出所述熔融混合物以形成最終結(jié)構(gòu)，例如冷卻時固化的長絲或纖維。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更全面地理解本公開，對下列【具體實施方式】和其中附圖應(yīng)提供參考:
[0013]圖1示出未改性聚丙烯和本文公開的實例1-3組合物的粘度。
[0014]圖2示出未改性聚丙烯(A)和本文公開的實例1-3 (B-D)組合物的掃描電鏡(SEM)圖像。
[0015]盡管本公開發(fā)明可能有各種形式的實施例，在附圖中圖示的(并且將在下文中描述的)是本發(fā)明的具體實施例，但是應(yīng)理解的是，本公開旨在是說明性的，而不旨在將本發(fā)明限制于本文所描述和圖示的具體實施例。
【具體實施方式】[0016]本文所公開的組合物包含熱塑性聚合物和蠟的均勻混合物。術(shù)語“均勻混合物”是指所述蠟和熱塑性聚合物的物理關(guān)系，其中所述蠟分散于所述熱塑性聚合物中。熱塑性聚合物中所述蠟的液滴尺寸是指示所述蠟在熱塑性聚合物中分散程度的參數(shù)。液滴尺寸越小，所述蠟在熱塑性聚合物中的分散度越高，液滴尺寸越大，所述蠟在熱塑性聚合物中的分散度越低。如本文所用，術(shù)語“混合物”是指本發(fā)明的均勻混合物，而不是標準物質(zhì)混合物更廣泛含義中的“混合物”。
[0017]熱塑性聚合物中所述蠟的液滴尺寸小于10 μ m，并且可小于5 μ m，小于I μ m，或小于500nm。分散于熱塑性聚合物中的所述蠟的其它預期液滴尺寸包括小于9.5 μ m，小于9 μ m，小于8.5 μ m，小于8 μ m,小于7.5 μ m，小于7 μ m，小于6.5 μ m，小于6 μ m，小于5.5 μ m,小于4.5 μ m，小于4 μ m，小于3.5 μ m，小于3 μ m，小于2.5 μ m，小于2 μ m，小于1.5 μ m,小于900nm,小于800nm,小于700nm,小于600nm,小于400nm,小于300nm,和小于200nm。
[0018]所述蠟的液滴尺寸可間接通過測量將所述蠟從所述組合物中去除后熱塑性聚合物中的空隙尺寸，由掃描電鏡(SEM)測得。所述蠟的去除通常在SEM成像之前進行，因為所述蠟與SEM成像技術(shù)不相容。因此，由SEM成像測得的空隙與組合物中所述蠟的液滴尺寸相關(guān)，如圖2中所示。
[0019]實現(xiàn)所述蠟在熱塑性聚合物中適當分散的一種示例性方法是將熔融態(tài)的熱塑性聚合物與所述蠟混合。將熱塑性聚合物熔融(例如暴露于高于熱塑性聚合物固化溫度的溫度下)，以提供熔融的熱塑性聚合物，并且與蠟混合。熱塑性聚合物可在加入所述蠟之前熔融，或可在蠟的存在下熔融。應(yīng)當理解，當聚合物熔融時，所述蠟也為熔融態(tài)。在下文中，術(shù)語蠟可表示根據(jù)溫度為固(任選結(jié)晶)態(tài)或熔融態(tài)的組分。不需要蠟在使聚合物固化的溫度下固化。例如，聚丙烯在90°C下為半結(jié)晶固體，所述溫度高于許多蠟的熔點。[0020]可在例如大于IOiT1的剪切速率下，混合熱塑性聚合物和蠟。其它預期的剪切速率包括大于10，約15至約1000，約20至約200，或至多500s_l?；旌系募羟兴俾试礁撸鱿炘诒疚乃_的組合物中的分散度越大。因此，通過在組合物形成期間選擇特定剪切速率，可控制分散度。
[0021]可使用能夠提供所需剪切速率的任何機械裝置，混合所述蠟和熔融熱塑性聚合物，獲得如本文所公開的組合物。機械裝置的非限制性例子包括攪拌器如Haake間歇式攪拌器和擠出機(例如單或雙螺桿擠出機)。 [0022]混合后，然后將熔融熱塑性聚合物和蠟的混合物迅速(例如在小于10秒內(nèi))冷卻至低于熱塑性聚合物固化溫度(或經(jīng)由傳統(tǒng)熱塑性聚合物結(jié)晶，或在低于聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下通過)的溫度。所述混合物可被冷卻至小于200°C，小于150°C，小于100°C小于75°C，小于50°C，小于40°C，小于30°C，小于20°C，小于15°C，小于10°C，或至約(TC至約30°C，約(TC至約20°C，或約0°C至約10°C的溫度。例如，可將所述混合物放置于低溫液體(例如所述液體為或低于所述混合物冷卻的溫度)或氣體。所述液體可為環(huán)境溫度或受控溫度的水。所述氣體可為環(huán)境空氣或受控溫度和濕度的空氣?？墒褂萌魏误E冷介質(zhì)，只要它快速冷卻所述混合物。根椐混合物組成，可使用其它液體如油、醇和酮以及含水混合物(例如氯化鈉)來驟冷?？墒褂闷渌鼩怏w如二氧化碳和氮氣，或天然存在于常溫和常壓空氣中的任何其它組分。
[0023]任選地，所述組合物為粒料形式。組合物粒料可在冷卻所述組合物之前、同時或之后形成。所述粒料可通過股條切割或水下?；纬?。在股條切割中，所述組合物快速驟冷(一般在遠小于10秒的時間段內(nèi))，然后切成小片。在水下粒化中，將所述混合物切成小片，同時或在其后立即放入到低溫液體中，所述低溫液體快速冷卻并且固化所述混合物，形成?；慕M合物。此類粒化方法是普通技術(shù)人員熟知的。粒料形態(tài)可為圓形或圓柱形，并且優(yōu)選具有不大于IOmm,更優(yōu)選小于5mm,或不大于2mm的尺寸。
[0024]作為另外一種選擇，例如可使用所述混合物(混合物(admi xture )和混合物(mixture)，或在本文件中互換使用)，同時以熔融態(tài)混合并且直接形成纖維。其它適宜形式為膜和模塑制品。
[0025]熱塑性聚合物
[0026]如本文所公開的組合物中使用的熱塑性聚合物是熔融然后在冷卻時結(jié)晶或硬化，但是在進一步加熱時可再熔融的聚合物。適用于本文的熱塑性聚合物具有約60°C至約300°C，約80°C至約250°C，或100°C至215°C的熔融溫度。
[0027]熱塑性聚合物可衍生自可再生資源或化石礦物和油。衍生自可再生資源的熱塑性聚合物是生物基的，例如用于制備聚丙烯和聚乙烯的生物制得的乙烯和丙烯單體。這些材料性能基本上與化石基產(chǎn)品等同物相同，不同的是熱塑性聚合物中碳-14的存在。根椐成本和可得性，在本發(fā)明中可將可再生熱塑性聚合物和化石基熱塑性聚合物以任何比率混合在一起。也可單獨或與可再生和/或化石衍生的熱塑性聚合物組合使用可再循環(huán)的熱塑性聚合物。可再循環(huán)的熱塑性聚合物可在混合前被預調(diào)理以去除任何無用的污染物，或可在混合和擠出過程期間使用它們，以及只是留在混合物中。這些污染物可包括痕量的其它聚合物、紙漿、顏料、無機化合物、有機化合物、以及通常存在于加工聚合物組合物中的其它添加劑。所述污染物不應(yīng)不利地影響混合物的最終工作性能，例如在纖維紡絲過程期間造成紡絲斷裂。
[0028]熱塑性聚合物的分子量足夠高，以使得能夠在聚合物分子之間產(chǎn)生纏結(jié)，但又足夠低以成為可熔融擠出的。與沒有蠟的組合物相比，將所述蠟加入到所述組合物中，允許組合物包含更高分子量的待熔融加工的熱塑性聚合物。因此，適宜的熱塑性聚合物可具有約1000kDa或更低，約5kDa至約800kDa，約IOkDa至約700kDa，或約20kDa至約400kDa的重均分子量。由每種聚合物的特定方法測定重均分子量，但是一般采用凝膠滲透色譜法(GPC)或由溶液粘度測量來測得。熱塑性聚合物的重均分子量應(yīng)在加入到混合物中之前測定。
[0029]適宜的熱塑性聚合物一般包括聚烯烴、聚酯、聚酰胺、它們的共聚物、以及它們的組合。熱塑性聚合物可選自聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯共聚物、聚乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、多羥基鏈烷酸酯、聚酰胺_6、聚酰胺_6，6、以及它們的組合。
[0030]然而更具體地講，熱塑性聚合物優(yōu)選包括聚烯烴如聚乙烯或其共聚物，包括低密度、高密度、線性低密度、或超低密度聚乙烯，使得聚乙烯密度在介于0.90克/立方厘米至
0.97克/立方厘米之間，最優(yōu)選在介于0.92和0.95克/立方厘米之間的范圍內(nèi)。聚乙烯的密度由支化的量和類型測定，并且取決于聚合技術(shù)和共聚單體類型。也可使用聚丙烯和/或聚丙烯共聚物，包括無規(guī)聚丙烯；全同立構(gòu)聚丙烯、間同立構(gòu)聚丙烯、以及它們的組合?？墒褂镁郾┕簿畚铮绕涫且蚁?，以降低熔融溫度并且改善性能。可采用茂金屬和Ziegler-Natta催化劑體系來制得這些聚丙烯聚合物。可將這些聚丙烯和聚乙烯組合物組合在一起以優(yōu)化最終使用性能。聚丁烯也是可用的聚烯烴。
[0031]其它適宜的聚合物包括聚酰胺或其共聚物，如尼龍6、尼龍11、尼龍12、尼龍46、尼龍66 ;聚酯或其共聚物，如馬來酸酐聚丙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯；烯烴羧酸共聚物，如乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/馬來酸共聚物、乙烯/甲基丙烯酸共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、或它們的組合；聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、以及它們的共聚物如聚(甲基丙烯酸甲酯)。聚合物的其它非限制性例子包括聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚甲醛、苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚醚亞胺、聚砜、或它們的組合。在一些實施例中，熱塑性聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、乙烯丙烯酸、聚烯烴羧酸共聚物、聚酯、以及它們的組合。
[0032]然而更具體地講，熱塑性聚合物優(yōu)選包括聚烯烴如聚乙烯或其共聚物，包括低密度、高密度、線性低密度、或超低密度聚乙烯、聚丙烯、或它們的共聚物，包括無規(guī)聚丙烯；全同立構(gòu)聚丙烯、茂金屬全同立構(gòu)聚丙烯、聚丁烯、或它們的共聚物；聚酰胺或它們的共聚物，如尼龍6、尼龍U、尼龍12、尼龍46、尼龍66 ;聚酯或它們的共聚物，如馬來酸酐聚丙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯；烯烴羧酸共聚物，如乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/馬來酸共聚物、乙烯/甲基丙烯酸共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、或它們的組合；聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、以及它們的共聚物如聚(甲基丙烯酸甲酯)。聚合物的其它非限制性例子包括聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚甲醛、苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚醚亞胺、聚砜、或它們的組合。在一些實施例中，熱塑性聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、乙烯丙烯酸、聚烯烴羧酸共聚物、聚酯、以及它們的組合。
[0033]可生物降解的熱塑性聚合物也預期用于本文中。當可生物降解的材料埋于地下或換句話講接觸微生物時(包括在有利于微生物生長的環(huán)境條件下接觸)，可生物降解的材料易于被微生物如霉菌、真菌和細菌消化。適宜的可生物降解的聚合物還包括采用有氧或厭氧分解方法或由于暴露于環(huán)境要素如陽光、雨水、水分、風、溫度等而可環(huán)境降解的那些可生物降解的材料?？缮锝到獾臒崴苄跃酆衔锟蓡为毷褂?，或以可生物降解或不可生物降解的聚合物的組合形式使用?？缮锝到獾木酆衔锇ň埘?，所述聚酯包含脂族組分。其中聚酯是包含脂族成分和聚(羥基羧酸)的酯縮聚物。酯縮聚物包括二羧酸/二醇脂族聚酯如聚琥珀酸丁二酯、聚琥珀酸共聚己二酸丁二酯，脂族/芳族聚酯如由丁二醇、己二酸和對苯二甲酸制成的三元共聚物。聚(羥基羧酸)包括乳酸基均聚物和共聚物、聚羥基丁酸酯(PHB)、或其它多羥基鏈烷酸酯均聚物和共聚物。此類多羥基鏈烷酸酯包括PHB與更長鏈長單體如C6-C12以及更長鏈長單體的共聚物、如美國專利RE36，548和5，990，271中公開的那些多羥基鏈烷酸酯 。
[0034]可商購獲得的適宜聚乳酸的例子為得自Cargi 11 Dow的NATUREW0RKS和得自Mitsui Chemical的LACEA。可商購獲得的適宜二酸/ 二醇脂族聚酯的例子為由Showa HighPolymer Company,Ltd (Tokyo, Japan)以商品名 B10N0LLE1000 和 B10N0LLE3000 出售的聚琥珀酸/己二酸丁二酯共聚物。可商購獲得的適宜脂族/芳族共聚酯的例子為由EastmanChemical以商品名EASTAR BIO Copolyester或由BASF以商品名EC0FLEX出售的聚(四亞甲基己二酸酯-共聚-對苯二甲酸酯)。
[0035]可商購獲得的適宜聚丙烯或聚丙烯共聚物的非限制性例子包括Basell ProfaxPH-835C35 溶體流動速率 Ziegler-Natta 全同立構(gòu)聚丙烯,得自 Lyondell-Basell )、BaselIMetocene MF-650W (500熔體流動速率茂金屬全同立構(gòu)聚丙烯，得自Lyondell-Basell)、Polybond3200 (250熔體流動速率馬來酸酐聚丙烯共聚物，得自Crompton)、ExxonAchieve3854 (25熔體流動速率茂金屬全同立構(gòu)聚丙烯，得自Exxon-Mobil Chemical)、Mosten NB425 (25溶體流動速率Ziegler-Natta全同立構(gòu)聚丙烯,得自Unipetrol)。其它適宜的聚合物可包括Danimer27510 (多羥基鏈燒酸酯聚丙烯,得自Danimer ScientificLLC)、Dow Aspun6811A (27熔體指數(shù)聚乙烯聚丙烯共聚物，得自Dow Chemical)、和Eastman9921 (具有標稱0.81特性粘度的聚酯對苯二酸均聚物,得自Eastman Chemical)。
[0036]熱塑性聚合物組分可為如上所述的單一聚合物物質(zhì)，或為兩種或更多種如上所述熱塑性聚合物的共混物。
[0037]如果聚合物為聚丙烯，則由用于測量聚丙烯的ASTM D-1238測得，熱塑性聚合物可具有大于0.5g/10min的熔流指數(shù)。其它預期的熔流指數(shù)包括大于5g/10min,大于10g/10min,或約 5g/10min 至約 50g/10min。
[0038]蠟
[0039]如本文所公開的組合物中所用，蠟為脂質(zhì)、礦物蠟、或它們的組合，其中所述脂質(zhì)、礦物蠟、或它們的組合具有大于25°C的熔點。更優(yōu)選高于35°C，還更優(yōu)選高于45°C，并且最優(yōu)選高于50°C的熔點。所述蠟可具有低于組合物中熱塑性聚合物熔融溫度的熔點。術(shù)語“蠟”和“油”由等于或接近25°C下組分的結(jié)晶度來區(qū)分。在所有情況下，“蠟”將具有低于熱塑性聚合物，優(yōu)選低于100°C，并且最優(yōu)選低于80°C的最大熔融溫度。所述蠟可為脂質(zhì)。所述脂質(zhì)可為甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯、脂肪酸、脂肪醇、酯化脂肪酸、環(huán)氧化脂質(zhì)、馬來酸化脂質(zhì)、氫化脂質(zhì)、衍生自脂質(zhì)的醇酸樹脂、蔗糖聚酯、或它們的組合。所述礦物蠟可為直鏈烷烴、支化烷烴、或它們的組合。所述蠟可為部分或完全氫化的材料，或它們的組合和混合物，它們未改性形式的蠟在室溫下形式上為液體。當溫度高于蠟的熔融溫度時，它為液體油。當處于熔融態(tài)時，蠟可被稱為“油”。術(shù)語“蠟”和“油”僅在25°C下測量時具有意義。所述蠟在25°C下將為固體，而所述油在25°C下不為固體。除此以外，它們在高于25°C下互換使用。
[0040]由于所述蠟可具有熔融溫度分布以產(chǎn)生峰值熔融溫度，因此當>50重量％的所述蠟組分在等于或低于25°C下熔融時，則將所述蠟熔融溫度定義為具有25°C或更高的所定義峰值熔融溫度。該測量可采用示差掃描熱量計(DSC)來進行，其中熔化熱相當于蠟的重量百分比分數(shù)。
[0041]由凝膠滲透色譜法(GPC)測定的所述蠟的數(shù)均分子量應(yīng)小于2kDa，優(yōu)選小于
1.5kDa，還更優(yōu)選小于1.2kDa。
[0042]蠟的量經(jīng)由失重法測定。使用回流燒瓶體系，將最窄樣品尺寸不大于Imm的固化混合物以Ig混合物/100g丙酮的比率放入到丙酮中。首先在放入到回流燒瓶中之前稱量所述混合物，然后將丙酮和混合物在20小時內(nèi)加熱至60°C。將樣品取出，并且風干60分鐘，并且測定最終重量。計算蠟重量百分比的公式為
[0043]臘重量％=([初始質(zhì)量-最終質(zhì)量]/ [初始質(zhì)量])X 100%
[0044]本文所公開的組合物中預期的蠟的非限制性例子包括牛脂、蓖麻蠟、椰子蠟、椰樹種子蠟、玉米胚芽蠟、棉籽蠟、魚蠟、亞麻籽蠟、橄欖蠟、奧蒂樹蠟、棕櫚仁蠟、棕櫚蠟、棕櫚種子蠟、花生蠟、油菜籽蠟、紅花蠟、大豆蠟、鯨蠟(sperm wax)、向日葵籽蠟、妥爾蠟、桐蠟、鯨蠟(whale wax)、以及它們的組合。具體甘油三酯的非限制性例子包括甘油三酯如三硬脂酸甘油酯、三棕櫚酸甘油酯、1，2- 二棕櫚酸油精、1，3- 二棕櫚酸油精、1-棕櫚酸-3-硬脂酸-2-油精、1-棕櫚酸-2-硬脂酸-3-油精、2-棕櫚酸-1-硬脂酸-3-油精、1，2- 二棕櫚酸亞油精、1，2- 二硬脂酸-油精、1，3- 二硬脂酸-油精、三肉豆蘧酸甘油酯、三月桂酸甘油酯、以及它們的組合。預期的具體脂肪酸的非限制性例子包括癸酸、己酸、辛酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、以及它們的混合物。預期的其它具體蠟包括氫化大豆油、部分氫化大豆油、部分氫化棕櫚仁油、以及它們的組合。也可使用得自Jatropha的不可食用蠟和油菜籽油。所述蠟可選自氫化植物油、部分氫化植物油、環(huán)氧化植物油、馬來酸化植物油。此類植物油的具體例子包括大豆油、玉米油、卡諾拉油、和棕櫚仁油。
[0045]礦物蠟的具體例子包括石蠟(包括凡士林)、蒙旦蠟、以及由裂化法制得的聚烯烴蠟，優(yōu)選聚乙烯衍生的蠟?？蓪⒌V物蠟和植物源蠟混合在一起。植物基蠟可由它們的碳-14含量來區(qū)分。
[0046]所述蠟可來自可再生材料(例如衍生自可再生資源)。如本文所用，“可再生資源”是由速率與其消耗速率相當?shù)淖匀贿^程產(chǎn)生的資源(例如在100年時段內(nèi))。所述資源可天然或者通過農(nóng)業(yè)技術(shù)再補充。可 再生資源的非限制性例子包括植物(例如甘蔗、甜菜、玉米、馬鈴薯、柑橘類水果、木本植物、木質(zhì)纖維素、半纖維素、纖維素廢物)、動物、魚、細菌、真菌和林業(yè)產(chǎn)品。這些資源可以是天然存在的、混合的、或遺傳工程有機體。諸如原油、煤、天然氣和泥炭的天然資源的形成需要超過100年的時間，它們不被認為是可再生資源。
[0047]本文所公開的蠟可以基于所述組合物的總重量計約5重量％至約40重量％的重量百分比存在于所述組合物中。所述蠟的其它預期重量百分比范圍包括基于所述組合物的總重量計約8重量％至約30重量％,優(yōu)選范圍為約10重量％至約30重量％,約10重量％至約20重量％，或約12重量％至約18重量％。預期的具體蠟重量百分比包括基于所述組合物的總重量計約5重量％，約6重量％，約7重量％，約8重量％，約9重量％，約10重量％，約11重量％，約12重量％，約13重量％，約14重量％，約15重量％，約16重量％，約17重量％，約18重量％，約19重量％，約20重量％，約21重量％，約22重量％，約23重量％，約24重量％，約25重量％，約26重量％，約27重量％，約28重量％，約29重量％，約30重量％，約31重量％，約32重量％，約33重量％，約34重量％，約35重量％，約36重量％，約37重量％，約38重量％，約39重量％，和約40重量％。 [0048]添加劑
[0049]本文所公開的組合物還可包含添加劑。添加劑可分散在整個組合物中，或可基本上位于熱塑性層的熱塑性聚合物部分中，或基本上位于所述組合物的油部分中。在所述添加劑位于所述組合物的油部分中的情況下，所述添加劑可以是油溶性的或油分散性的。
[0050]本文所公開的組合物中預期的添加劑類型的非限制性例子包括香料、染料、顏料、納米顆粒、防靜電劑、填料、以及它們的組合。本文所公開的組合物可包含單一的添加劑或添加劑的混合物。例如，香料和著色劑(例如顏料和/或染料)均可存在于所述組合物中。當存在時，一種或多種添加劑以約0.05重量％至約20重量％，或約0.1重量％至約10重量％的重量百分比存在。具體預期的重量百分比包括約0.5重量％，約0.6重量％，約0.7重量％，約0.8重量％，約0.9重量％，約I重量％，約1.1重量％，約1.2重量％，約1.3重量％，約1.4重量％，約1.5重量％，約1.6重量％，約1.7重量％，約1.8重量％，約1.9重量％，約2重量％，約2.1重量％，約2.2重量％，約2.3重量％，約2.4重量％，約2.5重量％，約2.6重量％，約2.7重量％，約2.8重量％，約2.9重量％，約3重量％，約3.1重量％，約3.2重量％，約3.3重量％，約3.4重量％，約3.5重量％，約3.6重量％，約3.7重量％，約3.8重量％，約
3.9重量％，約4重量％，約4.1重量％，約4.2重量％，約4.3重量％，約4.4重量％，約4.5重量％，約4.6重量％，約4.7重量％，約4.8重量％，約4.9重量％，約5重量％，約5.1重量％，約5.2重量％，約5.3重量％，約5.4重量％，約5.5重量％，約5.6重量％，約5.7重量％，約5.8重量％，約5.9重量％，約6重量％，約6.1重量％，約6.2重量％，約6.3重量％，約6.4重量％，約6.5重量％，約6.6重量％，約6.7重量％，約6.8重量％，約6.9重量％，約7重量％，約7.1重量％，約7.2重量％，約7.3重量％，約7.4重量％，約7.5重量％，約7.6重量％，約7.7重量％，約7.8重量％，約7.9重量％，約8重量％，約8.1重量％，約8.2重量％，約8.3重量％，約8.4重量％，約8.5重量％，約8.6重量％，約8.7重量％，約8.8重量％，約8.9重量％，約9重量％，約9.1重量％，約9.2重量％，約9.3重量％，約9.4重量％，約9.5重量％，約9.6重量％，約9.7重量％，約9.8重量％，約9.9重量％，和約10重量％。
[0051]如本文所用，術(shù)語“香料”用于表示隨后從本文所公開的組合物中釋放出的任何芳香材料。已知多種化合物用作香料用途,包括如醛、酮、醇和酯的材料。更一般地，已知包含各種化學組分的復合混合物的天然存在的植物和動物油以及滲出物用作香料。本文的香料在它們的組成上可以相對簡單，或者可包含天然和合成化學組分的高度復雜的復合混合物，所有組分均選擇用于提供任何所需的氣味。典型的香料可包括例如包含稀有材料如檀木油、麝貓油和綠葉油的木質(zhì)/ 土質(zhì)基底。所述香料可具有輕度的花香(例如玫瑰提取物、紫羅蘭提取物和丁香)。所述香料也可配制以提供所需的水果味，例如酸橙、檸檬和橙。可為芳香療法效應(yīng)選擇本發(fā)明組合物和制品中遞送的香料，如提供松弛或爽快的情緒。因此，可使用釋放出愉悅或換句話講所期望的氣味的任何材料作為本發(fā)明組合物和制品中的香料活性物質(zhì)。
[0052]顏料或染料可以是無機的、有機的、或它們的組合。預期的顏料和染料的具體例子包括顏料黃(C.1.14)、顏料紅(C.1.48:3)、顏料藍(C.1.15:4)、顏料黑(C.1.7)、以及它們的組合。具體的預期染料包括水溶性油墨著色劑如直接染料、酸性染料、堿性染料，以及多種溶劑可溶解的染料。例子包括但不限于FD&C藍KC.1.42090:2)、0&(:紅6((:.1.15850)、D&C 紅 7 (C.1.15850:1)、D&C 紅 9 (C.1.15585:1)、D&C 紅 21 (C.1.45380:2)、D&C 紅 22(C.1.45380:3)、D&C 紅 27(C.1.45410:1)、D&C 紅 28(C.1.45410:2)、D&C 紅 30(C.1.73360)、D&C 紅 33 (C.1.17200)、D&C 紅 34 (C.1.15880:1)、和 FD&C 黃 5 (C.1.19140:1)、FD&C 黃 6(C.1.15985:1)、FD&C 黃 10 (C.1.47005:1)、D&C 橙 5 (C.1.45370:2)、以及它們的組合。
[0053]預期的填料包括但不限于無機填料如鎂、鋁、硅和鈦的氧化物。這些材料可作為廉價填料或加工助劑加入。可用作填料的其它無機材料包括水合硅酸鎂、二氧化鈦、碳酸鈣、粘土、白堊、氮化硼、石灰石、硅藻土、云母、玻璃、石英和陶瓷。此外，可使用無機鹽，包括堿金屬鹽、堿土金屬鹽、磷酸鹽。另外，還可將醇酸樹脂加入到所述組合物中。醇酸樹脂包含多元醇、多元酸或酸酐、和/或脂肪酸。
[0054]其它預期的添加劑包括熱塑性聚合物的成核劑和澄清劑。適用于例如聚丙烯的具體例子為苯甲酸和衍生物(例如苯甲酸鈉和苯甲酸鋰)、以及高嶺土、滑石和甘油鋅。二亞芐基山梨醇(DBS)是可使用的澄清劑的例子。可使用的其它成核劑為有機羧酸鹽、磷酸鈉和金屬鹽(例如二苯甲酸招)?？杉尤朐?0份每一百萬份(20ppm)至20，OOOppm范圍內(nèi)，更優(yōu)選200ppm至2000ppm范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選1000ppm至1500ppm范圍內(nèi)的成核劑或澄清劑?？刹捎眉尤氤珊藙﹣砀纳谱罱K混合物組合物的拉伸和沖擊性能。
[0055]預期的表面活性劑包括陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑、或陰離子表面活性劑與兩性表面活性劑的組合、以及它們的組合，如例如美國專利3，929，678和4，259，217以及EP414549、W093/08876和W093/08874中公開的表面活性劑。
[0056]預期的納米顆粒包括金屬、金屬氧化物、碳的同素異形體、粘土、有機改性粘土、硫酸鹽、氮化物、氫氧化物、氧基/氫氧化物、粒狀水不溶性聚合物、硅酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽。例子包括二氧化硅、炭黑、石墨、石墨烯、富勒烯、膨脹石墨、碳納米管、滑石、碳酸鈣、膨潤土、蒙脫石、高嶺土、甘油鋅、二氧化硅、鋁硅酸鹽、氮化硼、氮化鋁、硫酸鋇、硫酸鈣、氧化銻、長石、云母、鎳、銅、鐵、鈷、鋼、金、銀、鉬、招、韓娃石、氧化招、氧化錯、二氧化鈦、氧化鋪、氧化鋅、氧化鎂、氧化錫、鐵氧化物(Fe203、Fe304)、以及它們的混合物。納米顆?？稍黾颖疚乃_的組合物的強度、熱穩(wěn)定性、和/或耐磨性，并且可賦予組合物電性能。
[0057]預期加入油，或所述組合物中存在一定量的油。油可與存在的脂質(zhì)無關(guān)，或可為蠟脂質(zhì)的不飽和或較不飽和型式。油的量范圍可為所述組合物的O重量％至40重量％，更優(yōu)選為所述組合物的5重量％至20重量％,并且最優(yōu)選為所述組合物的8重量％至15重量％。
[0058]預期的抗靜電劑包括已知提供防靜電有益效果的織物柔軟劑。例如具有脂肪?；哪切┛椢镘浕瘎?，其具有高于20的碘值，如N，N- 二(牛油酰氧乙基)-N，N- 二甲基甲酯硫酸銨。
[0059]制備本文所公開的組合物的方法[0060]聚合物和蠟的熔融混合:通過在蠟的存在下熔融所述聚合物，可適宜地將聚合物和蠟混合。在熔融態(tài)下，使聚合物和蠟經(jīng)受剪切，所述剪切能夠使所述油分散到所述聚合物中。在熔融態(tài)下，蠟和聚合物彼此顯著更相容。
[0061]可以多種不同方法實現(xiàn)聚合物和蠟的熔融混合，但是優(yōu)選高剪切方法以形成優(yōu)選的組合物形態(tài)。所述方法可涉及傳統(tǒng)熱塑性聚合物加工設(shè)備。一般方法涉及將聚合物加入到體系中，熔融聚合物，然后加入蠟。然而，所述材料可以任何順序加入，這取決于具體混合體系的性質(zhì) 。
[0062]Haake間歇式攪拌器=Haake間歇式攪拌器是輕度剪切和混合的簡單混合體系。所述單元由兩個混合螺桿組成，所述螺桿包含在加熱的固定體積的室中。根據(jù)需要將材料加入到單元頂部。優(yōu)選的順序是首先將聚合物加入到室中，加熱至比聚合物熔融(或固化)溫度高20°C至120°C。聚合物熔融后，可加入所述蠟，并且在蠟熔融后與熔融聚合物混合。然后用兩個混合螺桿以約60至約120的螺桿RPM速率將熔融態(tài)的混合物混合約5至約15分鐘。組合物混合后，取下該單元的前部，并且取出熔融態(tài)的混合組合物。由于其設(shè)計，該體系將部分組合物在結(jié)晶開始前于高溫下保留幾分鐘。該混合方法提供中間驟冷工藝，其中所述組合物可用約30秒至約2分鐘來冷卻和固化。Haake混合中聚丙烯與大豆油的混合物示出，大于20重量％的熔融蠟導致蠟未完全摻入到聚丙烯混合物中，表明較高的剪切速率可導致更好的蠟摻入以及能夠摻入更大量的蠟。
[0063]單螺桿擠出機:單螺桿擠出機是大多數(shù)熔融聚合物擠出中所用的典型加工單元。單螺桿擠出機通常在圓筒內(nèi)包括單個軸，所述軸和圓筒設(shè)計具有某些旋轉(zhuǎn)元素(例如形狀和間隙)以調(diào)節(jié)剪切特征。單螺桿擠出機的典型RPM范圍為約10至約120。單螺桿擠出機設(shè)計由進料部分、壓縮部分和計量部分組成。在進料部分中，使用較高空隙體積的刮板，將聚合物加熱并且供入到壓縮部分中，其中熔融完成并且完全熔融的聚合物被剪切。在壓縮部分中，刮板之間的空隙體積減小。在計量部分中，采用刮板之間的小空隙體積，使聚合物經(jīng)受其最高的剪切量。為此工作，使用通用單螺桿設(shè)計。在該單元中，實現(xiàn)連續(xù)或穩(wěn)態(tài)型工藝，其中在所期望的位置引入組合物組分，然后在目標區(qū)域內(nèi)經(jīng)受溫度和剪切。由于單螺桿工藝中每個位置處的相互作用的物理性質(zhì)隨時間的變化而恒定，所述工藝可被認為是穩(wěn)態(tài)工藝。這通過能夠逐區(qū)調(diào)節(jié)溫度和剪切，允許優(yōu)化混合工藝，其中可通過旋轉(zhuǎn)元素和/或圓筒設(shè)計或螺桿轉(zhuǎn)速，改變剪切。
[0064]然后通過將熔體擠出到液體冷卻介質(zhì)(通常為水)中，接著可將聚合物股條切成小片或粒料，可將離開單螺桿擠出機的混合組合物?；?。作為另外一種選擇，可使用混合的組合物制備最終形成的結(jié)構(gòu)例如纖維。存在兩種基本類型的聚合物加工中所用的熔融聚合物?；椒?股條切割和水下粒化。在股條切割中，所述組合物在液體介質(zhì)中快速驟冷(一般遠小于10秒)，然后切成小片。在水下粒化方法中，將熔融聚合物切成小片，然后同時或在其后立即放入到低溫液體中，所述低溫液體使聚合物快速驟冷并且結(jié)晶。這些方法是通常已知的并且用于聚合物加工工業(yè)中。
[0065]將得自擠出機的聚合物股條快速放入到水浴中，所述水浴通常具有1°C至50°C的溫度范圍(例如通常為約室溫，其為25°C)?；旌辖M合物的可供選擇的最終用途是進一步加工成所期望的結(jié)構(gòu)例如纖維紡絲、膜或注塑。單螺桿擠出方法可提供高度的混合以及高驟冷速率。單螺桿擠出機也可用于將?；M合物進一步加工成纖維和注塑制品。例如，纖維單螺桿擠出機可為37mm體系，具有標準通用螺桿外形和30:1的長度與直徑比率。
[0066]雙螺桿擠出機:雙螺桿擠出機是其中需要高強度混合的大多數(shù)熔融聚合物擠出中所用的典型單元。雙螺桿擠出機包括兩個軸和外部圓筒。雙螺桿擠出機的典型RPM范圍為約10至約1200。雙軸可共旋或反旋，并且允許緊公差高強度的混合。在該類型的單元中，實現(xiàn)連續(xù)或穩(wěn)態(tài)型工藝，其中在沿螺桿的所期望位置處引入組合物組分，并且在目標區(qū)域內(nèi)經(jīng)受高溫和剪切。由于單螺桿工藝中每個位置處的相互作用的物理性質(zhì)隨時間的變化而恒定，所述工藝可被認為是穩(wěn)態(tài)工藝。這通過能夠逐區(qū)調(diào)節(jié)溫度和剪切，允許優(yōu)化混合工藝，其中可通過旋轉(zhuǎn)元素和/或圓筒設(shè)計，改變剪切。
[0067]然后通過將熔體擠出到液體冷卻介質(zhì)(通常為水)中，接著將聚合物股條切成小片或粒料，可將雙螺桿擠出機末端的混合組合物粒化。作為另外一種選擇，可使用混合的組合物制備最終形成的結(jié)構(gòu)例如纖維。存在兩種基本類型的聚合物加工中所用的熔融聚合物?；椒?，股條切割和水下?；?。在股條切割中，所述組合物在液體介質(zhì)中快速驟冷(一般遠小于10s)，然后切成小片。在水下?；椒ㄖ校瑢⑷廴诰酆衔锴谐尚∑?，然后同時或在其后立即放入到低溫液體中，所述低溫液體使聚合物快速驟冷并且結(jié)晶?；旌辖M合物的可供選擇的最終用途是經(jīng)由熔融混合物的紡絲并且冷卻，直接進一步加工成長絲或纖維。
[0068]可米用三種不同的螺桿外形，使用Baker Perkins CT_2525mm共旋的40:1長度與直徑比率體系。該特定的CT-25由九個區(qū)域組成，其中可控制溫度以及模頭溫度。同樣可行的四個液體注射位點位于區(qū)域I和2之間(位置A)、區(qū)域2和3之間(位置B)、區(qū)域4和5之間(位置C)、和區(qū)域6和7之間(位置D)。
[0069]液體注射位置沒有直接加熱，而是間接通過相鄰區(qū)域溫度加熱。位置A、B、C和D可用于注入添加劑。區(qū)域6可包含側(cè)向喂料機，以加入附加的固體或用于排氣。區(qū)域8按需要包含真空裝置以去除任何殘余的蒸氣。除非另外指明，在位置A注入熔融蠟。所述蠟經(jīng)由膠罐熔融，并且經(jīng)由熱軟管供向雙螺桿。膠罐和供料軟管均加熱至高于蠟熔點的溫度(例如約80。。)。
[0070]在CT-25中使用兩類區(qū)域，傳輸和混合。在傳輸區(qū)域中，將材料加熱(如果需要的話，包括加熱至熔融，這在區(qū)域I傳輸?shù)絽^(qū)域2時完成)并且在低至中等剪切下沿著圓筒長度傳輸。混合部分包含顯著增加剪切和混合的特定元件?；旌喜糠值拈L度和位置可按需要改變，以按需要提高或降低剪切。
[0071]使用兩類主要混合元件來剪切和混合。第一種是捏合塊，而第二種是熱機械能元件。簡單混合螺桿具有10.6%的總螺桿長度，使用由單組捏合塊組成的混合元件，然后使用逆轉(zhuǎn)元件。捏合元件為RKB45/5/12 (向右轉(zhuǎn)的正向捏合塊，45°偏置和五個葉片，12mm總元件長度)，然后是兩個RKB45/5/36 (向右轉(zhuǎn)的正向捏合塊，45°偏置和五個葉片，36mm總元件長度)，其后是 兩個RKB45/5/12和逆轉(zhuǎn)元件24/12LH (向左轉(zhuǎn)的逆轉(zhuǎn)元件，24mm節(jié)距，12mm總元件長度)。
[0072]簡單混合螺桿混合元件位于區(qū)域7中。強力螺桿由共四個的附加混合部分組成。第一部分為一組捏合塊，其為RKB45/5/36單一元件(位于區(qū)域2)，然后是進入?yún)^(qū)域3的傳輸元件，第二混合區(qū)域位于所述區(qū)域3內(nèi)。在第二混合區(qū)域中，兩個RKB45/5/36元件后直接是四個TME22.5/12 (熱機械元件，22.5齒/轉(zhuǎn)，并且總元件長度為12mm)，然后是兩個進入第三混合區(qū)域的傳輸元件。位于區(qū)域4末端進入?yún)^(qū)域5的第三混合區(qū)域由三個RKB45/5/36和一個KB45/5/12LH (向左轉(zhuǎn)的正向逆轉(zhuǎn)塊，45°偏置和五個葉片，12mm總元件長度)組成。材料傳輸通過區(qū)域6進入最終混合區(qū)域，所述區(qū)域包括兩個TME22.5/12、七個RKB45/5/12，然后是SE24/12LH。SE24/12LH是逆轉(zhuǎn)元件，其能夠使最后混合區(qū)域完全填充有聚合物和添加劑，其中發(fā)生強力混合。逆轉(zhuǎn)元件可控制給定混合區(qū)域中的停留時間，并且是混合程度的關(guān)鍵作用因素。 [0073]高強度混合螺桿由三個混合部分組成。第一混合部分位于區(qū)域3中，并且為兩個RKB45/5/36，隨后是三個TME22.5/12，接著傳輸?shù)降诙旌喜糠种小Ｔ诘诙旌喜糠种?，使用三個RSE16/16 (向右轉(zhuǎn)的傳輸元件，具有16mm節(jié)距和16mm總元件長度)元件，以增加向第二混合區(qū)域的泵送。位于區(qū)域5中的第二混合區(qū)域由三個RKB45/5/36，隨后的KB45/5/12LH，以及接著的全逆轉(zhuǎn)元件SE24/12LH組成?；旌蠀^(qū)域前的SE16/16元件與兩個逆轉(zhuǎn)元件的組合，大大增強了剪切和混合。第三混合區(qū)域位于區(qū)域7中，并且由三個RKB45/5/12，隨后的兩個TME22.5.12，以及接著的另三個RKB45/5/12組成。逆轉(zhuǎn)元件SE24/12LH使第三混合區(qū)域完整。
[0074]另一種螺桿元件類型是逆轉(zhuǎn)元件，其可提高該螺桿部分的填充度，并且提供更好的混合。雙螺桿混合是成熟的領(lǐng)域。本領(lǐng)域技術(shù)人員可查閱書籍以進行適當?shù)幕旌虾头稚?。這些類型的螺桿擠出機是本領(lǐng)域熟知的，并且一般性的描述可見于:“Twin ScrewExtrusion2E:Technology and Principles，，(James White,Hansen Publications)。雖然給出了混合的具體例子，但是使用各種元件配置的許多不同組合是可行的，達到所需的混
I=I /又 O
[0075]組合物的性能
[0076]本文所公開的組合物可具有一種或多種下列性能，提供優(yōu)于已知熱塑性組合物的優(yōu)點。這些有益效果可單獨存在或以組合形式存在。
[0077]剪切粘度降低:如圖1中所示，將蠟例如HSBO加入到熱塑性聚合物例如BasellPH-835中，降低了熱塑性聚合物(本文為熔融HSBO蠟存在下的聚丙烯)的粘度。粘度降低是工藝改善，因為它由于具有降低的工藝壓力(較低的剪切粘度)而可允許更高的有效聚合物流動速率，或可允許提高聚合物分子量，這改善了材料的強度。不存在蠟，可能不能在現(xiàn)有工藝條件下以適宜的方式具有高聚合物流量的聚合物。
[0078]可持續(xù)性內(nèi)容物:在現(xiàn)有聚合物體系中包含可持續(xù)性材料是強烈期望的特性?？稍谧匀簧L循環(huán)中每年更替的材料有助于整體降低環(huán)境影響，并且是期望的。
[0079]染色:將顏料加入到聚合物中，通常涉及使用昂貴的無機化合物，所述化合物在聚合物基質(zhì)內(nèi)是顆粒。這些顆粒通常較大，并且可能影響所述組合物的加工。使用本文所公開的蠟，由于精細分散體(由液滴尺寸測得)和在整個熱塑性聚合物中的均勻分布，允許經(jīng)由例如傳統(tǒng)油墨化合物來著色。大豆油墨廣泛用于紙材出版中，其不影響可加工性。
[0080]芳香劑:由于蠟例如HSBO可比基料熱塑性聚合物更加優(yōu)先包含香料，因此本發(fā)明的組合物可用于包含對最終用途有益的香味。許多香味蠟燭使用SBO基或石蠟基材料制得，因此將這些摻入到用于最終組合物的聚合物中是可用的。
[0081]表面感覺:與沒有蠟的熱塑性聚合物組合物相比，蠟的存在可改變組合物的表面性能，使它感覺更柔軟。
[0082]形態(tài):有益效果經(jīng)由組合物制備中產(chǎn)生的形態(tài)遞送。所述形態(tài)由強力混合和快速結(jié)晶的組合產(chǎn)生。強力混合得自所用的混合方法，而快速結(jié)晶得自所用的冷卻方法。期望高強度混合，并且使用快速結(jié)晶以保持細小孔尺寸和相對均勻的孔徑分布。圖2示出BasellProfax PH-835中的HSB0，具有小于10 μ m，小于5 μ m，和小于Ιμπι的小孔尺寸。
[0083]實例
[0084]聚合物:此工作中所用的主要聚合物為聚丙烯(PP)和聚乙烯(ΡΕ)，但是可使用其它聚合物(參見例如美國專利6，783，854，其提供了可行的聚合物完備列表，然而不是所有均已被測試)。評定的具體聚合物為:
[0085].Basell Profax ΡΗ-835:由 Lyondell-Basell 制得，標稱 35 溶體流動速率的Ziegler-Natta全同立構(gòu)聚丙烯。
[0086].Exxon Achieve3854:由 Exxon-Mobil Chemical 制得，標稱 25 溶體流動速率的茂金屬全同立構(gòu)聚丙烯。
[0087].Total8650:由 Total Chemicals 制得，標稱 10 溶體流動速率的 Ziegler-Natta全同立構(gòu)乙烯無規(guī)共聚物聚丙烯。
[0088].Danimer27510:專用的多羥基鏈燒酸酯共聚物。
[0089].Dow Aspun6811A:由Dow Chemical制得,為27熔體指數(shù)的聚乙烯共聚物。
[0090].BASF Ultramid B27:由BASF制得，為低粘度聚酰胺6樹脂。
[0091].Eastman9921:由Eastman Chemical制得，為具有標稱0.81特性粘度的聚酯對
苯二甲酸均聚物。
[0092].Natureworks Ingeo Biopolymer4032D:由 Natureworks 制得，為聚乳酸聚合物。
[0093]蠟:所用的具體實例為:氫化大豆油(HSBO);部分氫化大豆油(HSBO);部分氫化棕櫚仁油(PKPKO);基于商業(yè)級大豆油的具有顏料和芳香劑的蠟燭；標準綠色大豆綠油墨顏料。
[0094]使用Baker Perkins CT-25螺桿制備組合物，其中區(qū)域設(shè)置如下表中所示:
【權(quán)利要求】
1.一種組合物，包含下列的均勻混合物: (a)熱塑性聚合物；和 (b)具有大于25°C熔點的蠟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述熱塑性聚合物包括聚烯烴、聚酯、聚酰胺、它們的共聚物、或它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其中所述熱塑性聚合物選自聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯共聚物、聚乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、多羥基鏈烷酸酯、聚酰胺_6、聚酰胺_6，6、以及它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的組合物，其中所述熱塑性聚合物包括聚丙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的組合 物，其中基于所述組合物的總重量計，所述臘構(gòu)成所述組合物的5重量％至40重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的組合物，其中所述蠟包括脂質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合物，其中所述脂質(zhì)包括甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯、脂肪酸、脂肪醇、酯化脂肪酸、環(huán)氧化脂質(zhì)、馬來酸化脂質(zhì)、氫化脂質(zhì)、衍生自脂質(zhì)的醇酸樹月旨、蔗糖聚酯、或它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的組合物，其中所述蠟選自氫化大豆油、部分氫化大豆油、環(huán)氧化大豆油、馬來酸化大豆油、三硬脂酸甘油酯、三棕櫚酸甘油酯、1，2-二棕櫚酸油精、1，3- 二棕櫚酸油精、1-棕櫚酸-3-硬脂酸-2-油精、1-棕櫚酸-2-硬脂酸-3-油精、2-棕櫚酸-1-硬脂酸-3-油精、1，2- 二棕櫚酸亞油精、1，2- 二硬脂酸-油精、1，3- 二硬脂酸-油精、三肉豆蘧酸甘油酯、三月桂酸甘油酯、癸酸、己酸、辛酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、以及它們的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的組合物，其中所述蠟分散于所述熱塑性聚合物中，使得所述蠟在所述熱塑性聚合物中具有小于IOym的液滴尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物，其中所述液滴尺寸小于Iμ m。
【文檔編號】C08K5/101GK103547623SQ201280024396
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月20日
【發(fā)明者】W·M·阿倫, E·B·邦德, 野田勇夫 申請人:寶潔公司