纖維和由其制備的非織造材料的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年6月18日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/836505的優(yōu)先權(quán)權(quán)益， 其公開內(nèi)容在此完全引入作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及包含基于丙締的彈性體的共混物和由其制備的纖維和非織造材料。
【背景技術(shù)】
[0004] 使用不同的熱塑性樹脂來制造纖維和織物是公知的。具體的，基于丙締的聚合物 和共聚物（有時(shí)候稱作基于丙締的彈性體）在本領(lǐng)域公知的是它們用于多種應(yīng)用的用途， 包括制造非織造織物。運(yùn)樣的織物具有廣泛的多種用途，例如用于醫(yī)學(xué)和衛(wèi)生產(chǎn)品，服裝， 過濾器介質(zhì)和吸附劑產(chǎn)品中。非織造織物特別可用于衛(wèi)生產(chǎn)品，例如嬰兒尿布，成人失禁產(chǎn) 品和婦女衛(wèi)生產(chǎn)品中。運(yùn)些織物的一個(gè)重要方面，特別是在衛(wèi)生應(yīng)用中，是生產(chǎn)美學(xué)上令人 愉悅織物的能力，即，運(yùn)樣的織物，其是觸摸柔軟的，并且其具有良好的泄漏性能，即，運(yùn)樣 的織物，其是可拉伸的，并且對(duì)于穿戴者的身體是舒適的。 陽〇化]丙締抗沖共聚物通常用于運(yùn)樣的應(yīng)用中，在其中強(qiáng)度和耐沖擊性是期望的例如在 模制和擠出汽車零件，家用器具，皮箱和家具中。雖然經(jīng)常用于制膜，但是丙締抗沖共聚物 通常不用于制造纖維和織物，運(yùn)是因?yàn)槟蜎_擊性經(jīng)常不是運(yùn)樣的應(yīng)用所期望的性能。對(duì)于 纖維和織物，制造商聚焦于性能例如強(qiáng)度，加工性，柔軟度和透氣性。美國(guó)專利No. 6248833， 6440882 和 7319122,美國(guó)專利申請(qǐng)No. 2009/0311938, 2009/0149605 和 2010/0124864 和 PCT申請(qǐng)No.PCT/US2012/064592描述了用抗沖共聚物制備的纖維和織物。
[0006] 在許多衛(wèi)生應(yīng)用中，使用了多層非織造材料或者層壓體，其具有至少一個(gè)彈性忍 層和至少一個(gè)可伸長(zhǎng)的面層，其中所述彈性層為產(chǎn)品提供了期望的適形性和適應(yīng)性（和因 此良好的泄露性能），同時(shí)可伸長(zhǎng)的面層提供了期望的美觀?；诒喌膹椥泽w經(jīng)常用于形 成彈性層，但是其經(jīng)常被認(rèn)為感覺上更像橡膠，而不能提供面層所需的期望的美觀。所W， 面層經(jīng)常由雙組分聚合物共混物構(gòu)成，其中所述共混物組分是W忍/銷結(jié)構(gòu)排列的。運(yùn)樣 的雙組分共混物可W包括丙締均聚物，乙締均聚物，無規(guī)丙締共聚物和其它基于丙締或乙 締的聚合物及其共混物。但是，運(yùn)樣的雙組分材料的形成增加了非織造制造方法的復(fù)雜性 和花費(fèi)。因此，令人期望的是提供單組分非織造纖維和織物，其在烙紡方法中具有良好的伸 長(zhǎng)性和柔軟度。
【附圖說明】
[0007] 圖1顯示了實(shí)施例1的纖維的峰值伸長(zhǎng)率。
[000引圖2顯示了實(shí)施例2的纖維的峰值伸長(zhǎng)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明概述
[0010] 本文提供的是纖維，非織造織物和其它非織造制品，其包含至少一種基于丙締的 彈性體和寬分子量聚丙締或者寬分子量抗沖共聚物的共混物。
[0011] 在一些實(shí)施方案中，所述纖維可W包含大約30-大約85wt%的聚丙締均聚物（它 的分子量分布（Mw/Mn) ( "MWD")大于4. 5)和大約15-大約70wt%的基于丙締的彈性體 的共混物，其中所述基于丙締的彈性體包含丙締和大約5-大約25wt%的衍生自一種或多 種C2或者C4-Ci2α-締控的單元，和具有大于大約90 %的Ξ單元組立構(gòu)規(guī)整度和小于大約 75J/g的烙化熱。
[0012] 在一些實(shí)施方案中，所述纖維可W包含大約30-大約85wt%的抗沖共聚物和大約 15-大約70wt%的基于丙締的彈性體的共混物。所述抗沖共聚物是反應(yīng)器共混物，并且包 含丙締均聚物組分和共聚物組分，其中所述丙締均聚物組分的MWD大于4. 5,和其中所述共 聚物組分包含大約20-大約80wt%的丙締衍生的單元和大約20-大約80wt%的乙締衍生 的單元。所述基于丙締的彈性體包含丙締和大約5-大約25wt%的衍生自一種或多種C2或 者C4-C12α-締控的單元，和具有大于大約90 %的Ξ單元組立構(gòu)規(guī)整度和小于大約75J/g的 烙化熱。 陽〇1引發(fā)明詳述
[0014] 本文提供的是纖維、非織造織物和其它非織造制品，它們包含至少一種基于丙締 的彈性體和寬分子量聚丙締或者寬分子量抗沖共聚物的共混物，本文還提供形成它們的方 法。
[0015] 本文所使用的術(shù)語"共聚物"旨在包括具有兩種或更多種單體，非必要地有其它單 體的聚合物，并可W是指互聚物、Ξ元共聚物等。本文所使用的術(shù)語"聚合物"包括，但不限 于，均聚物、共聚物、Ξ元共聚物等和它們的合金和共混物。本文所使用的術(shù)語"聚合物"還 包括抗沖、嵌段、接枝、無規(guī)和交替共聚物。術(shù)語"聚合物"應(yīng)該還包括所有可能的幾何構(gòu) 型，除非另外特別說明。此種構(gòu)型可W包括全同立構(gòu)、間同立構(gòu)和無規(guī)對(duì)稱。本文所使用的 術(shù)語"共混物"是指兩種或更多種聚合物的混合物。術(shù)語"彈性體"應(yīng)當(dāng)表示任何運(yùn)樣的聚 合物，其表現(xiàn)出某種程度的彈性，其中彈性是由于力（例如通過拉伸）變形的材料在所述力 已經(jīng)除去后至少部分地恢復(fù)到它的初始尺寸的能力。
[0016] 本文所使用的術(shù)語"單體"或"共聚單體"可W是指用來形成聚合物的單體，即呈 聚合之前的形式的未反應(yīng)的化學(xué)化合物，并且還可W是指運(yùn)樣的單體，即在它已經(jīng)結(jié)合到 聚合物中W后（本文也稱作"[單體]-衍生的單元"）。本文論述了不同單體，包括丙締單 體、乙締單體和二締單體。
[0017] 本文所使用的"聚丙締"包括丙締的均聚物和共聚物或它們的混合物。包括一種 或多種與一種或多種附加的單體聚合的丙締單體的產(chǎn)物可W更通常稱為無規(guī)共聚物（RCP) 或抗沖共聚物（ICP)。抗沖共聚物在本領(lǐng)域中還稱為多相共聚物。本文所使用的"基于丙 締的"旨在包括僅僅包含丙締的任何聚合物或包含丙締與一種或多種共聚單體的任何聚 合物，其中丙締是主要組分（即，大于50wt%丙締）。
[0018] 本文所使用的"反應(yīng)器級(jí)"是指在聚合后沒有經(jīng)化學(xué)或機(jī)械處理或共混W致改變 聚合物的平均分子量、分子量分布或粘度的聚合物。從描述為反應(yīng)器級(jí)的那些聚合物中特 別排除的是已經(jīng)被減粘裂化或W其它方式處理或用過氧化物或其它降解助劑涂覆的那些。 然而，對(duì)于本公開內(nèi)容來說，反應(yīng)器級(jí)聚合物包括是反應(yīng)器共混物的那些聚合物。
[0019] 本文所使用的"反應(yīng)器共混物"表示原位生產(chǎn)的兩種或者更多種聚合物的高度分 散的和機(jī)械不可分離的共混物。例如，反應(yīng)器共混物聚合物可W是順序（或者串聯(lián)）聚合 方法的結(jié)果，其中第一聚合物組分是在第一反應(yīng)器中生產(chǎn)的，和第二聚合物組分是在第二 反應(yīng)器中在所述第一聚合物組分存在下生產(chǎn)的。可選擇地，反應(yīng)器共混物聚合物可W是并 聯(lián)聚合方法的結(jié)果，其中將所述聚合流出物（其含有在單獨(dú)的并聯(lián)反應(yīng)器中制造的聚合物 組分）溶液共混來形成最終的聚合物產(chǎn)物。反應(yīng)器共混物可W在單個(gè)反應(yīng)器、串聯(lián)反應(yīng)器 或者并聯(lián)反應(yīng)器中生產(chǎn)，并且是反應(yīng)器級(jí)共混物。反應(yīng)器共混物可W通過任何聚合方法生 產(chǎn)，包括間歇、半連續(xù)或者連續(xù)系統(tǒng)。從"反應(yīng)器共混物"聚合物中特別排除其中聚合物在 外部共混（例如通過在混合機(jī)、擠出機(jī)或其它類似設(shè)備中物理或機(jī)械共混）的兩種或更多 種聚合物的共混物。
[0020] 本文所使用的"減粘裂化"是通過使聚合物經(jīng)歷斷鏈而減小聚合物分子量的方法。 減粘裂化方法還提高聚合物的MFR并可能使其分子量分布變窄。一些不同類型的化學(xué)反應(yīng) 可W用于減粘裂化基于丙締的聚合物。實(shí)例是熱裂解，其通過使聚合物暴露到高溫中，例如 在270°C或更高溫度的擠出機(jī)中達(dá)到。其它方法是暴露到強(qiáng)氧化劑中和暴露到電離福射中。 商業(yè)實(shí)踐中減粘裂化的最常用方法是向聚合物添加降解助劑。降解助劑是當(dāng)與之后在擠出 條件下加熱的聚合物混合時(shí)促進(jìn)斷鏈的物質(zhì)。商業(yè)實(shí)踐中使用的降解助劑的實(shí)例是烷基氨 過氧化物和二烷基過氧化物。運(yùn)些材料在升高的溫度下引發(fā)自由基鏈反應(yīng)，而導(dǎo)致聚丙締 分子的斷裂。術(shù)語"降解助劑"和"減粘裂化劑"可在運(yùn)里互換地使用。已經(jīng)經(jīng)由減粘裂化 過程經(jīng)歷斷鏈的聚合物在運(yùn)里說成"被減粘裂化"。此種減粘裂化聚合物級(jí)，尤其是聚丙締 級(jí)在工業(yè)中通常稱作"受控流變性"或"CR"級(jí)。
[0021] 本文所使用的"催化劑體系"是指一種或多種催化劑與一種或多種活化劑和，非必 要地，一種或多種載體組合物的組合。"活化劑"是能夠提高一種或多種催化劑使單體聚合 成聚合物的能力的任何化合物或組分，或化合物或組分的組合。
[0022] 本文所使用的"非織造織物"表示單個(gè)纖維或者長(zhǎng)絲的網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其是交織的，但是 不是與針織織物相同的方式。
[0023] 寬分子量聚丙締 W24] 在一些實(shí)施方案中，所述聚合物共混物可W包含寬分子量分布聚丙締 ("BMWDPP")。所述BMWDPP優(yōu)選是丙締均聚物，和優(yōu)選是全同立構(gòu)丙締均聚物，雖然在一 些實(shí)施方案中，少量共聚單體可W用于獲得特定的性能。典型的，運(yùn)樣的共聚物包含小于 lOwt%，或者小于6wt%，或者小于4wt%，或者小于%，或者小于Iwt%的共聚單體例如 乙締，下締，己締或者辛締。在一些實(shí)施方案中，所述BMWDPP基本上由丙締衍生的單元組 成，并且不包含任何共聚單體，除了可W由于丙締進(jìn)料料流中的雜質(zhì)而存在的那些。在一些 實(shí)施方案中，所述BMWDPP僅僅由丙締衍生的單元組成。 陽0巧]所述BMWDPP具有大于4. 5,或者大于5. 0,或者大于5. 5,或者大于6. 0的寬分子量 分布Mw/Mn( "MWD")。優(yōu)選所述BMWDPP的MWD小于15. 0,或者小于14. 0,或者小于13. 0， 或者小于12. 0,或者小于11. 0,或者小于10. 0,或者小于9. 5,或者小于9. 0。在一些實(shí)施方 案中，所述BMWDPP的MWD是4. 5-15. 0,或者是4. 5-12. 0,或者是5. 0-10. 0,或者是6. 0-9. 0。 在某些實(shí)施方案中，運(yùn)些分子量分布是在不存在減粘裂化（使用過氧化物或者設(shè)計(jì)來降低 分子量的反應(yīng)器后處理）來獲得的。
[0026] 在一些實(shí)施方案中，所述BMWDPP的Mz/Mw比可W大于或者等于2.5，或者大于或 者等于2. 6,或者大于或者等于2. 7,或者大于或者等于2. 8,或者大于或者等于2. 9,或者大 于或者等于3. 0,或者大于或者等于3. 1，或者大于或者等于或者等于3. 2。所述BMWDPP的 Mz/Mw比可W小于或者等于7. 0,或者小于或者等于6. 5,或者小于或者等于6. 0,或者小于 或者等于5. 5,或者小于或者等于5. 0。
[0027] 本文所使用的MWD是根據(jù)本領(lǐng)域公知的方法測(cè)定的，例如在Waters150凝膠滲 透色譜儀上通過GPC(凝膠滲透色譜法）來測(cè)量，其裝備有差示折光指數(shù)值RI)檢測(cè)器和 化romatixKMX-6在線光散射光度計(jì)。所述系統(tǒng)在135°C使用，Wl，2,4-S氯苯作為流動(dòng) 相，使用化〇dex(ShowaDenkoAmericajnc.)聚苯乙締凝膠柱 802,803,804 和 805。運(yùn)種 技術(shù)是在"LiquidQiromatogra地yofPolymerandRelatedMaterialIII，"J.Cazes編 輯，MarcelDe化er，1981，第207頁中討論的，其在此引入作為參考。沒有使用用于柱鋪展的 校正；但是，在通常接收的標(biāo)準(zhǔn)，例如化tionalBureauofStandardsPolyeth}dene1484 和陰離子生產(chǎn)的氨化聚異戊二締（交替的乙締-丙締共聚物）上的數(shù)據(jù)證實(shí)了在MWD上運(yùn) 樣的校正小于0.05單位。M"，M。和是由洗脫時(shí)間來計(jì)算的。所述數(shù)字分析是使用市售 的Beckman/CIS專用小角度激光散射（"LA化S")軟件和標(biāo)準(zhǔn)凝膠滲透包來進(jìn)行的。提及 MyM。表示Μ"是使用LALLS檢測(cè)器所報(bào)告的值，和Μ。是使用上述DRI檢測(cè)器所報(bào)告的值。 W2引所述BMWDPP的重均分子量（Mw，通過GPC測(cè)定）可W小于400000，或者小于 350000,或者小于300000,或者小于275000,或者小于250000。
[0029] 所述BMWDPP的烙點(diǎn)燈m)可W是至少135°C，或者至少150°C，或者至少155°C，或 者至少160°C。烙點(diǎn)可W通過差示掃描量熱法，如下面更詳細(xì)描述來測(cè)定。
[0030] BMWDPP的烙體流動(dòng)速率（"MFR")可W是大約10-大約500g/10min，或者大約 12-大約200g/10min，或者大約15-大約175g/10min，或者大約20-大約160g/10min，或者 大約25-大約150g/10min，或者大約30-大約lOOg/lOmin。MFR可W通過ASTM-1238測(cè)定 (在2. 16kg的負(fù)荷和230°C測(cè)量）。
[0031] 多種添加劑可W出于不同目的而加入BMWDPP中。例如運(yùn)樣的添加劑包括但不限 于穩(wěn)定劑，抗氧化劑，填料，著色劑，成核劑和脫模劑。主和輔抗氧化劑包括例如受阻酪，受 阻胺和憐酸醋。成核劑包括例如苯甲酸鋼和滑石。還可W包括分散劑例如AcrowaxC?；?爽劑包括例如油酷胺和芥酸酷胺。通常還使用催化劑失活劑例如硬脂酸巧，水滑石和氧化 巧。
[0032] 適用于本發(fā)明的BMWDPP組合物可W通過常規(guī)聚合技術(shù)來制備。例如所述BMWDPP 可W使用液體渺漿或者溶液聚合方法來生產(chǎn)。在一種或多種實(shí)施方案中，氨氣可W加入反 應(yīng)器來控制BMWDPP的分子量和/或MFR。將氨氣用于運(yùn)樣的目的是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知 的。
[0033] 在一些實(shí)施方案中，所述BMWDPP是使用齊格勒-納塔催化劑體系和電子給體共混 物來制備的。例如所述BMWDPP可W使用班巧酸鹽齊格勒-納塔類型催化劑體系來制備。
[0034] 在其它實(shí)施方案中，基于金屬茂的催化劑體系也可W用于生產(chǎn)BMWDPP。合適的金 屬茂可W包括通用種類橋連的、取代的雙（環(huán)戊二締基）金屬茂，特別是橋連的、取代的雙 (巧基）金屬茂的那些，其已知的是用于生產(chǎn)高分子量，高烙點(diǎn)，高全同立構(gòu)丙締聚合物。一 般來說，公開在美國(guó)專利No. 5770753中的通用種類的那些是合適的。
[0035] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)與下述的一種或多種基于丙締的彈性體任B巧共混時(shí)，上述BMWDPP特 別可用于生產(chǎn)纖維，非織造織物和多層層壓體。
[0036] 抗沖共聚物
[0037] 可用于制造此處所述的纖維和織物的抗沖共聚物（"ICP")包含至少兩種主要組 分：組分A和組分B。組分A優(yōu)選是丙締均聚物和組分B優(yōu)選是包含丙締和共聚單體的共 聚物。
[0038] 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，組分A是丙締均聚物，和優(yōu)選是全同立構(gòu)丙締均聚物，雖然 少量共聚單體可W用于獲得具體的性能。典型的運(yùn)樣的共聚物包含小于lOwt%，或者小于 6wt%，或者小于4wt%，或者小于2wt%，或者小于Iwt%的共聚單體例如乙締，下締，己締 或辛締。優(yōu)選組分A的聚合物組分基本上由丙締衍生的單元組成，并且不包含任何共聚單 體，除了可W由于丙締進(jìn)料料流中的雜質(zhì)而存在的之外。在一些實(shí)施方案中，組分A僅僅由 丙締衍生的單元組成。
[0039] 組分A具有大于4. 5,或者大于5. 0,或者大于5. 5,或者大于6. 0的寬分子量分布 Mw/Mn( "MWD")。優(yōu)選組分A的MWD小于15. 0,或者小于14. 0,或者小于13. 0,或者小于