包含沸石的可高频焊接的聚烯烃组合物制造技术

可介电加热的本发明专利技术方法使用基于聚烯烃的制剂，其包括至少5wt％用第I族或第II族金属离子交换的沸石，其中所述沸石包括21wt％或更少的水，基于沸石重量，作为LOI在575℃进行1小时测得；和基础聚合物，其选自某些均匀支化线型或基本上线型的乙烯/α-烯烃共聚物或均匀支化的丙烯/α-烯烃共聚物，条件是所述基础聚合物的熔融温度小于100℃。该制剂可以用于制备高频(HF)焊接的制品，其具有改善的失效和焊接强度性质，特别是焊接强度超过7lb/in(1.23N/mm)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含沸石的可高频焊接的聚烯烃组合物
本专利技术涉及基于聚烯烃的制品的焊接的领域。更特别地，本专利技术涉及通过介电加热焊接某些基于聚烯烃的制品的方法，其中所述制品表现出性质改进。
技术介绍
介电加热提供对介电材料的无接触的、直接的、测定体积的加热，所述介电材料定义为能够吸收电磁能且也为非常差的电导体的材料。这通过将在给定频段产生的交变电场施加于介电材料实现。介电耗损因子，也称为介电耗损指数，是对材料中能量损耗的量度并且表示在高频的交变电场中可如何充分地加热材料。如果材料具有相对较高的介电损耗指数，则其可以非常适用于经受介电加热。在这样的情况下，介电加热提供洁净和可受控的方法，该方法消除与将热量直接施加于多种材料的问题。因此，已经发现方法对于用于某些商业和工艺制造方法而言是经济上具有吸引力的。介电加热通常使用无线电频率(RF)波(3kHz至300GHz)进行，该波包括微波(300MHz至300GHz)。这些波段共同称为高频(HF)波。介电加热的一种应用称为无线电频率(RF)焊接或密封，也称为高频(HF)焊接或密封。在该应用中，将有适当耗损的材料(即，具有相对较高的介电耗损指数)的片材或膜的至少一个表面焊接或密封于相同片材的另一个表面或另一种片材或膜的面，以便于制造一些类型的制品。有适当耗损的材料可以包括具有下述官能团的那些，所述官能团具有对高频电磁波响应的偶极矩。其实例可以包括某些特别的聚合物，例如聚氯乙烯。但是，遗憾的是，氯化的化合物可能存在制造者想要去避免的环境或毒理学挑战。研究者已经试图寻找通过向其中加入一定比例的第二RF响应材料制备适用于介电加热的通常的非损耗性材料。在国际公开WO/2002/088229中，热塑性组合物的介电加热包括加入分子筛与至少一种下述互聚物，该互聚物包含(i)源自至少一种具有2至20个碳原子的脂族烯烃单体的聚合物单元；和(ii)源自以下的聚合物单元：(a)至少一种乙烯基或亚乙烯基芳族单体，或(b)至少一种空间受阻的脂族或脂环族乙烯基或亚乙烯基单体，或(c)至少一种乙烯基或亚乙烯基芳族单体和至少一种空间受阻的脂族或脂环族乙烯基或亚乙烯基单体的组合，和任选的(d)除了源自(a)、(b)或(c)之外的单元的源自至少一种烯键式不饱和可聚合单体的聚合物单元。其实例为乙烯-苯乙烯互聚物。致力于使用沸石的另一公开为日本专利申请10-219048，其描述了HF可焊接的聚丙烯组合物，其包含金属氧化物细颗粒、离子取代的沸石、和聚丙烯。离子取代的沸石(其中一部分或全部的可离子交换的离子由铵离子和银离子代替)用作成核剂和氯清除剂。欧洲专利申请193902提出使用氧化锌、膨润土、或结晶和无定形碱金属或碱土金属硅铝酸盐作为高分子量高密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯的HF敏化剂(sensitizer)。其中教导了，在使用前，已经充分干燥了无线电频率敏化剂。欧洲专利149782公开了包含硅烷接枝的聚烯烃和结晶沸石的组合物。组合物可成型为在通过暴露于湿度和/或微波成型之后可以交联的制品。事实上，已知最广泛使用的热塑性聚合物中的一些，例如聚乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯，不够损耗以允许有效的介电加热。其他研究者已经试图通过将这样的非损耗性烯烃与极性丙烯酸酯或乙酸乙烯基酯组合而制备HF可焊接的组合物。参见英国专利申请2177974。另一申请设计使用丙烯-乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物的共混物。参见国际专利申请WO94/12569。国际申请WO00/69629公开了HF可焊接的膜，其由非极性烯烃聚合物和极性共聚物与一氧化碳(CO)的共混物制备。美国专利3,336173公开了HF可焊接的聚乙烯和聚丙烯组合物，其通过引入长链合成聚酰胺树脂获得。美国专利6,136,923公开了α-烯烃单体与一种或多种亚乙烯基芳族单体和/或与聚氯乙烯共混的一种或多种受阻脂族或脂环族亚乙烯基单体的热塑性组合物。鉴于以上，仍需要可以介电加热的聚合物组合物，其适宜用作含氯聚合物特别是聚氯乙烯(PVC)或氯化的聚氯乙烯(CPVC)的替代材料。特别地，需要可形成为HF可焊接的结构的这样的聚合物组合物，所述结构包括，例如，膜、片材、泡沫体、型材、纤维、模制品、或制造制品。此外，也需要下述材料，该材料具有期望的外观以及可接受或期望的机械性质。这些性质常规定为，要求对于厚度为10密尔(0.254毫米)的部件，内聚性质的焊接失效(weldfailurethatiscohesiveinnature)，和焊接强度大于5磅/英寸(lb/in，0.88牛顿/毫米，N/mm)，优选大于7lb/in(1.23N/mm)，优选在包括小于或等于6秒焊接时间的焊接条件下和包括80至100百分比(％)的功率(power)的某些最优化无线电频率焊接条件下。
技术实现思路
在一种实施方式中，本专利技术提供形成基于聚烯烃的制品的方法中的改进，所述方法包括(a)向聚烯烃制剂中加入能够通过高频电磁场激发的填料；(b)由所述聚烯烃制剂形成基底，所述基底具有至少一个表面；和(c)使所述聚烯烃基底的表面在下述条件下经受高频电磁场，所述条件使得将所述基底焊接于所述聚烯烃基底的第二表面或焊接于第二聚烯烃基底的表面，从而形成基于聚烯烃的制品；其中所述改进包括(1)在所述聚烯烃制剂中包括沸石，该沸石以基于所述聚烯烃制剂的重量至少5wt％的量与钠、钙、或钾进行离子交换；和(2)选自以下的聚烯烃用作所述聚烯烃制剂中的基础聚合物：(a)均匀支化的、线型或基本上线型的乙烯/α-烯烃共聚物，其密度为0.865至0.905克/立方厘米和熔体指数(在190℃在2.13千克测得)为0.5至30克/10分钟；(b)均匀支化的丙烯/α-烯烃共聚物，其密度为0.863至0.885克/立方厘米和熔体流动速率(在230℃在2.13千克测得)为2至30克/10分钟；(c)其组合；条件是所述基础聚合物的熔融温度低于100℃；和进一步的条件是所述聚烯烃基底表现出以下性质，在小于或等于6秒的焊接时间，对于10密尔(0.254毫米)厚度的内聚焊接失效(cohesiveweldingfailure)和焊接强度大于7磅/英寸(1.23牛顿/毫米)，从而形成基于聚烯烃的制品。在另一种实施方式中，本专利技术提供由所述聚烯烃制剂制备的高频焊接的聚烯烃制品，所述制品选自：选自血压袖带(pressurecuff)和稳定性装置(stabilizationdevice)的医疗装置；选自玩具、船只、缓冲物(cushioning)和家具的可充气物品；选自遮篷，横幅，标识，帐篷，防水帆布，以及水池、池塘或填埋场(landfill)的衬垫的薄片材(sheeting)；书籍装订物(bookbinding)；和选自运动袋(sportingbag)和背包的搬运器(carrier)。具体实施方式本专利技术使得能够快速、成功、工业规模地焊接多种聚烯烃基底，包括但不限于片材、膜和模塑基底(包括注塑和压塑的基底)，从而用作或用于制备具有各种类型的改善性质的聚烯烃制品。通常，其例如通过差示扫描量热(DSC)分析测定具有不同流变学的基于聚烯烃的聚合物和包括特定类型离子交换选择且包括有限量水的沸石混合在一起制备。首先描述基于聚烯烃的聚合物。用于本专利技术组合物的基于聚烯烃的聚合物可以包含至少一种在本文档来自技高网...

【技术保护点】
形成基于聚烯烃的制品的方法中的改进，所述方法包括(a)向聚烯烃制剂中加入能够通过高频电磁场激发的填料；(b)由所述聚烯烃制剂形成基底，所述基底具有至少一个表面；和(c)使所述聚烯烃基底的表面在下述条件下经受高频电磁场，所述条件使得将所述基底焊接于所述聚烯烃基底的第二表面或焊接于第二聚烯烃基底的表面，从而形成基于聚烯烃的制品；其中所述改进包括(1)在所述聚烯烃制剂中包括沸石，该沸石以基于所述聚烯烃制剂的重量至少5wt％的量与钠、钙、或钾进行离子交换；和(2)选自以下的聚烯烃用作所述聚烯烃制剂中的基础聚合物：(a)均匀支化的、线型或基本上线型的乙烯/α‑烯烃共聚物，其密度为0.865至0.905克/立方厘米和熔体指数(在190℃在2.13千克测得)为0.5至30克/10分钟；(b)均匀支化的丙烯/α‑烯烃共聚物，其密度为0.863至0.885克/立方厘米和熔体流动速率(在230℃在2.13千克测得)为2至30克/10分钟；(c)其组合；条件是所述基础聚合物的熔融温度低于100℃；和进一步的条件是所述聚烯烃基底表现出以下性质，在小于或等于6秒的焊接时间，对于10密尔(0.254毫米)厚度的内聚焊接失效和焊接强度大于7磅/英寸(1.23牛顿/毫米)，从而形成基于聚烯烃的制品。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.21 US 61/578,2691.形成基于聚烯烃的制品的方法，所述方法包括(a)向聚烯烃制剂中加入能够通过高频电磁场激发的填料；(b)由所述聚烯烃制剂形成基底，所述基底具有至少一个表面；和(c)使所述聚烯烃基底的表面在下述条件下经受高频电磁场，所述条件使得将所述基底焊接于所述聚烯烃基底的第二表面或焊接于第二聚烯烃基底的表面，从而形成基于聚烯烃的制品；其中改进包括(1)在所述聚烯烃制剂中包括沸石，该沸石以基于所述聚烯烃制剂的重量至少5wt％的量与钠、钙或钾进行离子交换；和(2)选自以下的聚烯烃用作所述聚烯烃制剂中的基础聚合物：(a)均匀支化的、线型或基本上线型的乙烯/α-烯烃共聚物，其密度为0.865至0.905克/立方厘米和在190℃在2.13千克测得的熔体指数为0.5至30克/10分钟，其中基本上线型表示聚合物平均每1000个总碳原子由0.01个长链分支至3个长链分支取代；(b)均匀支化的丙烯/α-烯烃共聚物，其密度为0.863至0.885克/立方厘米和在230℃在2.13千克测得的熔体流动速率为2至30克/10分钟；(c)其组合；条件是所述基础聚合物的熔融温度低于100℃；和所述聚烯烃基底表现出以下性质，在小于或等于6秒...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·B·维弗，Y·胡，J·M·雷戈，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US