CN104088152B - 用于多孔基质的聚烯烃分散技术 - Google Patents

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Abstract

一种形成制品的方法包括：将水性分散体施用于多孔基质，其中所述水性分散体包含热塑性聚合物、分散剂和水。该方法包括除去至少一部分水以使得形成的制品是透气的。

Description

用于多孔基质的聚烯烃分散技术
本申请是基于申请日为2008年10月14日，优先权日为2007年10月25日，申请号为200880122859.2(PCT/US2008/079815)，发明名称为：“用于多孔基质的聚烯烃分散技术”的专利申请的分案申请。
技术领域
本申请公开的实施方式总的涉及制备透气(breathable)制品的方法以及使用这些方法制备的透气制品。
背景技术
长久以来，遮盖物例如手套(glove)、护手套(mitt)、袜子、鞋子或靴子等已经用于在环境条件或工作条件中保护手和脚。根据环境类型、工作性质或期望性质，已经由各种材料制成这些类型的遮盖物，所述材料包括机织的布织物、皮革、天然胶乳或合成聚合物弹性体物质，或者上述物质的组合。这些制品通常设计为经久耐用的。
大多数的手套或护脚(foot cover)通常由机织的布织物、仿麂皮织物或皮革制成。一般而言，由机织织物制成的手套允许穿戴者的皮肤透过机织织物材料的各线料之间的空隙进行呼吸，并且该织物吸去来自手或脚的任何排汗。皮革往往不如布或织物衬里的制品舒适，它也不是柔性的，或者也不允许皮肤轻松地呼吸。此外，尽管皮革是有弹性的，但是作为对超长暴露于湿气或危害的屏障，皮革通常不如聚合物弹性体物质。
对于要求对流体、化学品或微观病原体(例如发现于实验室、卫生保健和临床或其它工作环境)更好的防护的应用，防护制品(具体为手套)常规上包括对不期望的物质不透过的屏障层。例如，手术手套、检验手套或工作手套通常用天然或合成橡胶胶乳或者其它弹性聚合物膜制成，其一般具有优良的屏蔽性质。不幸的是，上述物质的优良屏蔽性质可产生对穿戴者的皮肤苛刻的环境，这是对皮肤/手的健康有害的。
例如，长期戴由弹性聚合物胶乳制成的手套可使排出的汗滞留在制品中，由于穿戴者的皮肤不能足够地呼吸，使得手套戴起来不舒服。随着汗的积累，制品内潮湿的环境可成为真菌或酵母菌的生长以及细菌或病毒污染的潜在源泉或温床，这使皮肤问题恶化。
人们试图用各种方法解决这些问题，例如，通过组合机织物和弹性体材料。对于坚固和耐腐蚀的制品，常见的实践是对机织物或布样物质作为底层以及弹性体膜或薄膜作为屏障表层(overcoat)进行结合(例如，如美国专利2,060,961或5,246,658或者美国专利公开2004/0139529中所述)。制造商已经在各种可具有相对长工作寿命的耐用的工业手套中采用针织织物、机织织物或非织造织物作为衬里。这样的手套可以以各种方式制备。例如，如专利实施例中所述，手套通过如下方法制备：提供手型的种膜(block mould)或成形器，将其套上或装上机织或针织的手套型衬里，然后浸入聚合物溶液例如胶乳或丁腈(nitrile)以覆盖手套衬里。
通常，上述手套的衬里通常是厚的，因而由此类方法制成的手套常常具有差的柔性并且手戴起来显宽松。在某些其它情形下，首先将织物层合至聚合物层上，然后在苛刻条件下密封以形成防空气和防水的接缝，例如在美国专利5,981,019中所述那样，其公开了一种在苛刻环境中使用的防空气和防液体的防护套。此外，人手的构型使得拇指相当程度地伸出手掌外，并且拇指和其它4个手指可相互间相对自由地移动以完成所期望的任务。
根据常规方法制备的手套常常用扁平的手型浸渍用模型或鞋楦制成。由于手或脚具有三维尺度，在主要是扁平的模具中制成的手套或脚套在戴起来时并不很好地适合于手或脚，戴起来不舒服，这在工作时是令人讨厌的。
根据其它途径，制造商制成用纤维增强的弹性制品。常见的工作手套(诸如用于家务或工业用途的手套)是这种在后的设计的实例。纤维增强的手套的制造商使手套包含由纤维材料诸如棉絮组成的衬里(例如，美国专利4,918,754、4,536,890或5,581,812)。通常，绒屑由细分的、短的、磨碎的纤维颗粒组成，其通过将绒屑颗粒喷至覆盖了胶黏剂的衬垫(例如，手套的外壳)可用作衬里。手套的绒屑衬里提供一种平滑舒适感，作为手的软垫，吸收排汗并使手保持干燥，在不臃肿的情况下隔离中等的热和冷，使手套更易于穿戴和脱下，并具有其它优点。具有上述特性的手套受到工人的欢迎，并已成为常见的制品用于各种重型工业应用中。
然而，具有由棉絮或其它类似纤维材料组成的衬里的手套也存在很多缺点。首先，例如，随着时间的流逝，通过与戴手套者的手或者戴手套者所穿衣物的袖子的表面的磨擦纤维和颗粒可从衬里脱落。脱落的颗粒可从手套中脱离，尤其是当自穿戴者的手戴上或脱下手套时。
其次，纤维例如短棉纤维通常不是弹性的，这使得它们难以套在由胶乳或丁腈等材料制成的手套外皮上。目前的商业植绒工艺采用粘合剂来使短棉纤维附着。植绒本质上是分批工艺，并且纤维不能有效地植入聚合物层。
如在弹性制品中那样，目前商售的植绒手套有时采用粉末例如玉米粉或碳酸钙粉末，以改善穿戴和舒适感。粉末的存在可有助于吸收一些排汗湿气并减轻穿戴者面临的一些问题。然而，粉末的使用仅仅是部分成功的，因为粉末颗粒仅可吸收有限量的湿气。此外，粉末在消费者中并未得到很好的接受，这是因为对小颗粒的过敏和健康顾虑，或者因为某些用途诸如在洁净室类型的应用中和手术期间根本不能使用粉末。
除了具有棉衬里或者织物衬里的工业型手套之外，当前存在极其少的包含涂敷纤维的一次性手套(disposable glove)例子，这种一次性手套可提供多种品质，诸如舒适感，具有柔性适合穿戴，易于穿戴或者手的***，没有粉末，避免过敏，皮肤防护，以及吸收湿气。对于一次性胶乳手套，为了制备经济上可行的、柔性的、纤维衬里的一次性手套在不限制纤维长度和尺寸的情况下制造弹性纤维层仍然是个挑战。不幸的是，当前用于耐用的工业手套的技术并不能满足这个挑战。
发明内容
在一方面，本发明涉及一种形成制品的方法，该方法包括将水性分散体施用于多孔基质，其中所述水性分散体包含热塑性聚合物、分散剂和水；以及除去至少一部分的水；其中由此形成的制品是透气的。
通过下面的说明和所附的权利要求，将易于明白本发明的其它方面和优点。
本发明包含以下内容：
实施方式1.一种形成制品的方法，其包括：
将水性分散体施用于多孔基质，其中所述水性分散体包含热塑性聚合物、分散剂和水；以及
除去至少一部分水；
其中形成的制品是透气的。
实施方式2.实施方式1的方法，其中所述多孔基质的平均孔径为约50微米至约150微米。
实施方式3.实施方式1的方法，其中所述多孔基质是非织造基质。
实施方式4.实施方式3的方法，其中所述施用水性分散体包括帘涂所述非织造基质。
实施方式5.实施方式4的方法，其中所述施用的速率是100米/分钟至约1100米/分钟。
实施方式6.实施方式1的方法，其中所述热塑性聚合物包括聚烯烃。
实施方式7.实施方式1的方法，其中所述分散剂包含至少一种乙烯/羧酸共聚物。
实施方式8.实施方式7的方法，其中所述乙烯/羧酸共聚物是乙烯/丙烯酸共聚物。
实施方式9.实施方式1的方法，其包括体积平均直径大小为0.1至约5微米的分散的颗粒。
实施方式10.实施方式1的方法，其还包括中和剂。
实施方式11.实施方式10的方法，其中所述中和剂是氢氧化铵。
实施方式12.实施方式1的方法，其还包括选择干燥条件、基础聚合物和中和剂中的至少一个以得到所选择的水蒸气透过速率。
实施方式13.实施方式1的方法，其还包括施用多层的分散体。
实施方式14.一种透气的制品，其包括：
非织造基质和被涂施的复合物，其中所述被涂施的复合物在施用时包括水性分散体，其中所述水性分散体包含热塑性聚合物、分散剂和水。
附图说明
图1显示根据本申请公开的一种实施方式的SEM图。
具体实施方式
本发明的发明人有利地发现，通过用水性聚烯烃分散体涂敷多孔材料(例如，非织造基质)可获得透气的结构体。这些结构体呈具有可控的多孔性和机械性质的独特形态，其可通过审慎地操纵下列参数来控制：
·分散体的组成
·粘度
·中和类型
·干燥温度
·干燥时间
·多层结构
·交联
简而言之，本申请公开的实施方案提供了抗湿气的透气涂敷制品的制备。不同于传统的制造技术，通过开始于水性分散体，本发明的发明人可采用更广泛的涂敷技术，诸如帘涂、喷涂、流延、浸涂、旋涂以及其它可用于分散体的标准涂敷技术，这些对于当前透气的衬垫(backsheet)制造商而言是不可用的。
在具体描述本发明之前，先明确本申请所用的术语仅仅用于描述具体的实施方案，而不是限制性的。本发明不应受限于具体的组成、物质、设计或设备，因为它们可以变化。除非上下文中另有指出，本申请中所用的所有科技术语均具有本发明所属领域中的技术人员通常所理解的一般含义。除非上下文中另有明确指出，在说明书和所附权利要求书中所用的单数形式的"一(a)"、"一个(an)"和"该(the)"均包括复数的指示物。
本申请所用术语"双成分纤维(biconstituent fiber)"(有时也称为"多成分纤维")是指由至少两种聚合物或者具有不同性质或添加剂的同种聚合物形成的长丝或纤维，其作为共混物从同一挤出机挤出。双成分纤维并不使各聚合物成分设置在横跨纤维横截面的相对恒定排列的不同区中，并且各聚合物通常不是沿着纤维的整个长度连续的，而是常常形成无规地开始和结束的原纤维或原生纤维。这种普通类型的纤维参见例如Gessner的美国专利5,108,827和5,294,482。双成分纤维还讨论于John A.Manson和LeslieH.Sperling的教材POLYMER BLENDS AND COMPOSITES,Plenum Press,a division ofPlenum Publishing Corporation of New York,IBSN0-306-30831-2,第273-277页，1976。
本申请所用术语"透气的"是指水蒸气和气体能通过材料，换句话说，"透气的屏障"和"透气膜"允许水蒸气通过，但是仍然保护用者的皮肤使其免于微生物或其它传染物的侵害。例如，"透气的"可指利用ASTM标准E96-80竖立杯法(upright cup method)测量膜或层合物的湿气透过速率(MVTR)为至少约300g/m2每24小时。
本申请所用术语"共轭纤维"是指由至少两种聚合物形成的纤维，这些聚合物由不同的挤出机挤出但一起纺丝以形成一根纤维。共轭纤维有时也称为多组分纤维或双组分纤维(bicomponent fiber)。尽管共轭纤维可以是单组分纤维，但是聚合物通常是彼此不同的。将聚合物布置在横跨共轭纤维截面的基本上紧挨的不同区域内，并且沿着共轭纤维的长度连续延伸。所述共轭纤维的构型可以是，例如，皮/芯布置(其中一种聚合物由另一种聚合物包围)、并列式布置、馅饼式布置(pie arrangement)或“海岛”布置。Kaneko等人的美国专利5,108,820，Krueger等人的美国专利4,795,668，以及Strack等人的美国专利5,336,552教导了共轭纤维。共轭纤维还教导于Pike等人的美国专利5,382,400中，并可通过利用两种(或更多种)聚合物的膨胀和收缩速率不同而用于制成纤维的卷曲。卷曲纤维也可通过机械方法和通过德国专利DE2513251A1的方法制备。对于两组分纤维，这两种聚合物可以按75/25、50/50、25/75或任何其它适宜的比存在。纤维还可呈各种形状，诸如Hogle等人的美国专利5,277,976、Hill的美国专利5,466,410、以及Largman等人的美国专利5,069,970和5,057,368中所述，这些专利描述了具有非常规形状的纤维。
针对长丝或纤维的术语"连续"或"基本上连续"是指长度远大于其直径的的长丝或纤维，例如长径比约2,000:1或3,000:1或更高，优选超过约5,000:1、15,000:1或25,000:1。
术语"一次性制品"是指由相对廉价的材料制成的可使用一次或有限次的制品，相对廉价的材料降低了制品的制造成本。与一次性制品相关的技术、材料和经济问题与可多次使用或反复使用的制品不同，后者由相对昂贵的材料制成。
术语"纵向(machine direction)"或MD是指纤维网(web)的长度，即其制备的方向。术语"正交纵向"或CD是指织物的宽度，即通常垂直于MD的方向。
本申请所用术语"弹性的"和"弹性体的"可互换使用，通常是指材料在施加变形应力或力时在至少一个方向(例如，CD方向)上可伸长，并且当该力撤销时大致回到其原来的尺寸和形状。例如，拉伸材料的拉伸后长度至少比其松弛未伸长的长度大5-20％，而当拉伸偏置力撤销时其将恢复至其原长±至少5-20％。
本申请所用术语"长丝"是指具有大的长径比的通常连续的线料，例如，长径比为约500-1000：1或更大。
本申请所用术语"层合物"或"层合"是指两个或更多个片材层通过粘合步骤粘结在一起的复合结构，例如通过胶黏剂粘合、热粘合、点粘合、加压粘合、挤出贴面或超声波粘合。
术语"熔喷纤维"是指通过以下方法形成的纤维：将熔融热塑性材料通过多个细的通常为圆形的模口毛细管(die capillaries)作为熔融的丝线(thread)或长丝挤出，并会聚高速通常是热的气流(例如空气)，所述高速气流的作用是使热塑性材料的长丝变细以减小直径，其可以是微纤维直径。然后，熔喷纤维被高速气流携带并且沉积在收集表面上，以形成无规分散的熔喷纤维的纤维网。上述工艺描述于例如Butin等人的美国专利3,849,241中。熔喷纤维是可为连续或不连续的微纤维，通常平均直径小于约8-10微米(μm)，并且当沉积在收集表面上时通常是发粘的。
本申请所用术语"微孔膜"或"微孔填充膜"是指包含填料的膜，所述填料能使膜的拉伸或定向期间在膜中发展或形成微孔。
术语"整体的(monolithic)"用于指"无孔的"，因而整体膜是非多孔膜。不是通过整体膜的物理加工来产生孔，而是膜拥有通过聚合工艺形成的具有分子等级的截面大小的通道。该通道起导管作用，由此水分子(或其它液体分子)可散布于整个膜中。由于横跨整体膜的浓度梯度，蒸气透过整体膜。该过程称之为活化扩散。因为水(或其它液体)在膜的主体侧上蒸发，水蒸气的浓度增加。水蒸气在膜的主体侧的表面上凝结并增溶。水分子以液体形式溶于膜中。这些水分子然后扩散于整个整体膜，并在具有较低水蒸气浓度的一侧再蒸发成气体。
"湿气屏障"是指对于液体流体的穿透是相对不透过的任何物质，即根据ASTM试验方法22湿气屏障的织物的血液透过比(blood strikethrough ratio)可为约1.0或更小。
术语"非织造纤维网(nonwoven web)"或"非织造织物"是指具有这样的结构的纤维网，即各根纤维或丝线相互穿插，但不是如同针织物一样以可辨别的方式相互穿插。非织造纤维网或织物已经通过很多工艺形成，例如，熔喷工艺、纺粘工艺和粘合梳理纤维网工艺。非织造织物的基本重量通常表示为物质的盎司/平方码(osy)或者克/平方米(gsm)，纤维直径通常表示为微米。(注意将osy转化为gsm，用33.91乘以osy)。非织造纤维网或织物可互换使用，并且可区分于植绒或单独纤维的其它未形成整体结构的集成物。
在一方面，本申请所公开的透气制品可由多种物质形成。示例性的透气制品包括尿布衬垫(diaper backsheet)、防护衣物(诸如手套、护手套、袜子、鞋子或靴子)，以及包装材料。
作为一种示例性的实施方案，手套可由基础的纤维网以整体结构的形式形成。作为选择，手套可由相同或不同的基础纤维网制成的两个部分来形成。本申请所用的基础纤维网是指包括一层或多层纤维材料的基质。对于大多数应用，根据本申请公开的实施方案制备的手套由在本申请中称为"弹性非织造物"的包含弹性组分的非织造纤维网制成。弹性非织造物是具有非弹性和弹性组分或者仅具有弹性组分的非织造材料。所述弹性组分可形成手套的单独的部分。例如，手套可由两部分或更多部分的材料制成，其包括由非弹性材料制成的第一部分和由弹性材料制成的第二部分。作为选择，手套可由包含弹性组分的单件材料制成。例如，弹性组分可以是膜、束、非织造纤维网、或者混入层合物结构的弹性长丝。
本发明中所用的非弹性材料通常包括非织造纤维网或膜。例如，非织造纤维网可以是熔喷纤维网、纺粘纤维网、梳理纤维网等等。所述纤维网可由各种纤维诸如合成纤维或天然纤维制成。例如，在一种实施方案中，合成纤维诸如由热塑性聚合物制成的纤维可用于制造本发明的手套。例如，合适的纤维可包括熔纺长丝、短纤维、熔纺多组分长丝等等。
用于制造基础纤维网的非织造材料的合成纤维或长丝可具有任何适宜的形态，其可包括中空或实心，平直或卷曲，单组分、共轭或双成分纤维或者长丝，以及上述纤维和/或长丝的共混物或混合物，这是本领域中众所周知的。
本申请披露的实施方案中所用的合成纤维可由各种热塑性聚合物制成，其中术语"热塑性聚合物"是指当加热时软化而当冷却到室温时又基本上复原到其原始状态可如此往复的长链聚合物。本申请所用术语"聚合物"一般包括但不限于均聚物、共聚物(例如，嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和交替共聚物)、三元共聚物等，以及其共混物或改性物。本申请所用术语"共混物"是指两种或更多种聚合物的混合物。此外，除非另有具体限制，术语"聚合物"应包括该分子的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规立构。
示例性的热塑性聚合物包括但不限于聚(乙烯基)氯化物(poly(vinyl)chlorides)、聚酯、聚酰胺、聚碳氟化合物、聚烯烃、聚氨酯、聚苯乙烯类、聚乙烯醇、聚己内酰胺，前述物质的共聚物，以及弹性体聚合物诸如弹性聚烯烃、共聚醚酯、聚酰胺聚醚嵌段共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，具有通式A-B-A'或A-B的嵌段共聚物，例如苯乙烯/乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-苯乙烯共聚物、苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯/聚(乙烯-丁烯)/聚苯乙烯共聚物、聚(苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯)共聚物，A-B-A-B四嵌段共聚物等等。
分散体
根据本申请公开的实施方式使用的分散体包括基础聚合物、稳定剂、水和任选的填料。
基础聚合物
包含在分散体组合物中的基础聚合物树脂可根据具体的应用和期望的结果而变化。在一种实施方式中，例如，所述基础聚合物树脂可为热塑性树脂。在具体的实施方式中，所述热塑性树脂可为烯烃聚合物。本申请所用的烯烃聚合物通常是指由具有通式CnH2n的烃单体形成的一类聚合物。所述烯烃聚合物可存在为共聚物，例如互聚物，嵌段共聚物，或多嵌段互聚物或共聚物。
在一种具体的实施方式中，例如，烯烃聚合物可包括乙烯与至少一种共聚单体的α-烯烃互聚物，所述共聚单体选自C3-C20线型或支化或环状的二烯，或乙烯基化合物，如乙酸乙烯酯，和由式H2C＝CHR表示的化合物，其中R是C1-C20线型或支化或环状的烷基，或C6-C20芳基。共聚单体的实例包括丙烯、1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-l-戊烯、3-甲基-l-戊烯、1-庚烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯和1-十二碳烯。
在其它实施方式中，热塑性树脂可为丙烯与至少一种共聚单体的α-烯烃互聚物，所述共聚单体选自乙烯，C4-C20线型或支化或环状的二烯，和由式H2C＝CHR表示的化合物，其中R为C2-C20线型或支化或环状的烷基或C6-C20芳基。共聚单体的实例包括乙烯，1-丁烯，3-甲基-1-丁烯，4-甲基-1-戊烯，3-甲基-1-戊烯，1-庚烯，1-己烯，1-辛烯，1-癸烯和1-十二碳烯。在一些实施方式中，所述共聚单体占互聚物的约5wt％至约25wt％。在一种实施方式中，使用丙烯-乙烯互聚物。
可用于本公开中的热塑性树脂的其它实例包括烯烃的均聚物和共聚物(包括弹性体)，所述烯烃例如乙烯、丙烯、1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯和1-十二碳烯，所述均聚物和共聚物的典型代表有聚乙烯、聚丙烯、聚-1-丁烯、聚-3-甲基-1-丁烯、聚-3-甲基-1-戊烯、聚-4-甲基-1-戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物，和丙烯-1-丁烯共聚物；α-烯烃与共轭或非共轭的二烯的共聚物(包括弹性体)，典型的代表有乙烯-丁二烯共聚物和乙烯-乙叉降冰片烯共聚物；和聚烯烃(包括弹性体)如两种或更多种α-烯烃与共轭或非共轭的二烯的共聚物，典型的代表有乙烯-丙烯-丁二烯共聚物，乙烯-丙烯-二环戊二烯共聚物，乙烯-丙烯-1,5-己二烯共聚物，和乙烯-丙烯-乙叉降冰片烯共聚物；乙烯-乙烯基化合物共聚物如具有N-羟甲基官能的共聚单体的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，具有N-羟甲基官能的共聚单体的乙烯-乙烯基醇共聚物，乙烯-氯乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物，和乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物；苯乙烯类共聚物(包括弹性体)如聚苯乙烯，ABS，丙烯腈-苯乙烯共聚物，甲基苯乙烯-苯乙烯共聚物；和苯乙烯嵌段共聚物(包括弹性体)如苯乙烯-丁二烯共聚物及其水合物，和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物；聚乙烯基化合物如聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物，聚丙烯酸甲基酯，和聚甲基丙烯酸甲酯；聚酰胺如尼龙6，尼龙6,6和尼龙12；热塑性聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯；聚碳酸酯，聚苯醚，等。可单独使用这些树脂，或者以两种或更多种的组合的形式使用它们。
在具体的实施方式中，可使用聚烯烃如聚丙烯、聚乙烯及其共聚物，和其共混物，以及乙烯-丙烯-二烯三元共聚物。在一些实施方式中，所述烯属聚合物包括Elston的美国专利3,645,992中所述的均匀聚合物(homogeneous polymer)；授权给Anderson的美国专利4,076,698中所述的高密度聚乙烯(HDPE)；非均匀(heterogeneously)支化的线型低密度聚乙烯(LLDPE)；非均匀支化的极低密度线型聚乙烯(ULDPE)；均匀支化的线型乙烯/α-烯烃共聚物；均匀支化的基本上线型的乙烯/α-烯烃聚合物，其可通过例如美国专利5,272,236和5,278,272中披露的方法制备，将该方法公开的内容通过参考并入本申请；非均匀支化的线型乙烯/α-烯烃聚合物；和高压自由基聚合的乙烯聚合物和共聚物如低密度聚乙烯(LDPE)。
在另一实施方式中，热塑性树脂可包括乙烯-羧酸共聚物，如，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物，乙烯-丙烯酸(EAA)和乙烯-甲基丙烯酸共聚物，如可以以商标名PRIMACORTM得自Dow Chemical Company，以NUCRELTM得自DuPont，和以ESCORTM得自ExxonMobil，和描述于美国专利4,599,392、4,988,781和5,384,373中的那些，将这些专利的全部内容都通过参考并入本申请。示例性的聚合物包括聚丙烯，(抗冲改性的聚丙烯，全同立构聚丙烯，无规立构聚丙烯，和无规乙烯/丙烯共聚物)，各种类型的聚乙烯，包括高压自由基聚合的LDPE，Ziegler Natta LLDPE，茂金属PE，包括Ziegler-Natta PE和茂金属PE的多反应器PE(“反应器中”)共混物，如美国专利6,545,088、6,538,070、6,566,446、5,844,045、5,869,575和6,448,341中所述的产品。均匀聚合物如烯烃塑性体和弹性体，基于乙烯和基于丙烯的共聚物(例如可以以商标名VERSIFYTM购自Dow Chemical Company和以VISTAMAXXTM购自ExxonMobil的聚合物)也可用于一些实施方式中。当然，也可使用聚合物的共混物。在一些实施方式中，共混物包括两种不同的Ziegler-Natta聚合物。在其它实施方式中，所述共混物可包括Ziegler-Natta和茂金属聚合物的共混物。仍然在其它实施方式中，本申请所用的热塑性树脂可为两种不同的茂金属聚合物的共混物。
在一种具体的实施方式中，所述热塑性树脂可包括乙烯与共聚单体(包括烯烃(如1-辛烯))的α-烯烃互聚物。该乙烯和辛烯的共聚物可单独存在，或者与另一热塑性树脂如乙烯-丙烯酸共聚物组合存在。当一起存在时，该乙烯和辛烯的共聚物与乙烯-丙烯酸共聚物之间的重量比可为约1:10至约10:1，例如约3:2至约2:3。该聚合物树脂，如乙烯-辛烯共聚物的结晶度可为小于约50％，例如小于约25％。
本申请公开的实施方式也可包括可含有至少一种多嵌段烯烃互聚物的聚合物组分。合适的多嵌段烯烃互聚物可包括例如美国临时专利申请60/818,911中所述的那些。术语“多嵌段共聚物”是指包括优选以线型方式接合的两个或更多个化学上不同的区域或链段(称为“嵌段”)的聚合物，即，包括相对于聚合的烯键式官能团首尾连接(end-to-end)的，而不是以侧基或接枝的形式连接的化学上不同的单元的聚合物。在某些实施方式中，该嵌段在以下方面不同：其中结合的共聚单体的类型或量，密度，结晶度，与该组成的聚合物的性质相关的结晶尺寸，立构规整度(tacticity)(全同立构或间同立构)的类型和程度，区域规整性(regio-regularity)或区域不规整型(regio-irregularity)，支化量，包括长链支化或超支化，均匀性(homogeneity)，或任何其它化学或物理性质。该多嵌段共聚物的特征在于由于制备共聚物的独特方法导致的独特分布的多分散性指数(PDI或Mw/Mn)，嵌段长度分布，和/或嵌段数分布(block number distribution)。更具体地，当在连续方法中生产时，聚合物的实施方式可具有约1.7至约8的PDI；在其它实施方式中，为约1.7至约3.5；在其它实施方式中，为约1.7至约2.5；和还在其它实施方式中，为约1.8至约2.5或者约1.8至约2.1。当在间歇或半间歇方法中制造时，聚合物的实施方式可具有约1.0至约2.9的PDI；在其它实施方式中，为约1.3至约2.5；在其它实施方式中，为约1.4至约2.0；和还在其它实施方式中，约1.4至约1.8。
多嵌段烯烃互聚物的一种实例是乙烯/α-烯烃嵌段互聚物。多嵌段烯烃互聚物的另一实例是丙烯/α-烯烃嵌段互聚物。以下描述集中于乙烯作为主要单体的互聚物，但是也以类似的方式根据一般的聚合物特性适用于基于丙烯的多嵌段互聚物。
乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物可包括聚合形式的乙烯和一种或多种可共聚的α-烯烃共聚单体，其特征在于具有化学或物理性质不同的两个或更多个聚合的单体单元的多个(即，两个或更多个)嵌段或链段(嵌段互聚物)，优选多嵌段互聚物。在一些实施方式中，所述多嵌段互聚物可由下式表示：
(AB)n
其中n至少为1，优选大于1的整数，如2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100或更大；“A”表示硬嵌段或链段；“B”表示软嵌段或链段。优选地，各A和各B以线型的方式而不是支化或星形的方式连接。“硬”链段是指聚合的单元的嵌段，其中在一些实施方式中乙烯存在的量为大于95wt％，和在其它实施方式中，大于98wt％。换句话说，在一些实施方式中，共聚单体在硬链段中的含量小于硬链段总重量的5wt％，和在其它实施方式中，小于2wt％。在一些实施方式中，所述硬链段包括所有的或者基本上所有的乙烯。另一方面，“软”链段是指聚合单元的嵌段，其中在一些实施方式中，共聚单体含量大于软链段总重量的5wt％，在其它实施方式中，大于8wt％，大于10wt％，或大于15wt％。在一些实施方式中，共聚单体在软链段中的含量可为大于20wt％，大于25wt％，大于30wt％，大于35wt％，大于40wt％，大于45wt％，大于50wt％，或在各种其它实施方式中，大于60wt％。
在一些实施方式中，A嵌段和B嵌段沿着聚合物链无规分布。换句话说，所述嵌段共聚物不具有如AAA—AA-BBB—BB所示的结构。
在其它实施方式中，所述嵌段共聚物不具有第三嵌段。还在其它实施方式中，嵌段A和嵌段B都不包括两个或更多个链段(或子嵌段)，如末端链段。
多嵌段互聚物的特征可为具有平均嵌段指数(average block index)，ABI，其为大于0至约1.0，和分子量分布，Mw/Mn，大于约1.3。平均嵌段指数，ABI，是在制备型TREF中从20℃至110℃，增量为5℃所获得的每个聚合物级分的嵌段指数(“BI”)的重量平均：
ABI＝∑(wiBIi)
其中BIi是在制备型TREF中获得的多嵌段互聚物的第i个级分的嵌段指数，和wi是第i个级分的重量百分数。
类似地，平均值的二阶矩(second moment)的平方根，在下文中称为二阶矩重均嵌段指数，可如下定义：
对于每个聚合物级分，BI由以下两个方程之一(这两个方程给出相同的BI值)定义：
其中TX是分析温度提高洗脱分级(analytical temperature rising elutionfractionation，ATREF)，第i个级分的洗脱温度(优选以开尔文计)，PX是第i个级分的乙烯摩尔分数，其可如下所述通过NMR或IR测得。PAB是整个乙烯/α-烯烃互聚物(在分级之前)的乙烯摩尔分数，其也通过NMR或IR测得。TA和PA是纯“硬链段”的ATREF洗脱温度和乙烯摩尔分数(其是指互聚物的结晶链段)。作为近似，或者对于“硬链段”的组成未知的聚合物，TA和PA值设定为高密度聚乙烯均聚物的值。
TAB是与所述多嵌段互聚物具有相同组成(具有PAB的乙烯摩尔分数)和分子量的无规共聚物的ATREF洗脱温度。TAB可使用以下方程由乙烯的摩尔分数(通过NMR测得)计算：
Ln PAB＝α/TAB+β
其中α和β是两个常数，可通过使用许多良好表征的宽组成无规共聚物的制备型TREF级分和/或良好表征的具有窄组成的无规乙烯共聚物校准而测定。应该提及的是，α和β可根据仪器的不同而变化。此外，需要对建立该校准用的制备型TREF级分和/或无规共聚物使用合适的分子量范围和共聚单体类型，建立感兴趣的聚合物组成的合适的校准曲线。存在轻微的分子量效应。如果校准曲线得自类似的分子量范围，这种效应就可基本上忽略。在一些实施方式中，无规乙烯共聚物和/或无规共聚物的制备型TREF级分满足以下关系：
Ln P＝-237.83/TATREF+0.639
上述校准方程将乙烯的摩尔分数P与分析型TREF洗脱温度TATREF关联起来用于窄组成的无规共聚物和/或宽组成的无规共聚物的制备型TREF级分。TXO是具有相同组成并且乙烯摩尔分数为PX的无规共聚物的ATREF温度。TXO可由LnPX＝α/TXO+β计算得到。相反，PXO是具有相同组成并且ATREF温度为TX的无规共聚物的乙烯摩尔分数，其可由Ln PXO＝α/TX+β计算得到。
一旦获得每个制备型TREF级分的嵌段指数(BI)，就可计算整个聚合物的重均嵌段指数，ABI。在一些实施方式中，ABI大于0但是小于约0.4，或者为约0.1至约0.3。在其它实施方式中，ABI大于约0.4，至多为约1.0。优选地，ABI应该为约0.4至约0.7，约0.5至约0.7，或者约0.6至约0.9。在一些实施方式中，ABI为约0.3至约0.9，约0.3至约0.8，或者约0.3至约0.7，约0.3至约0.6，约0.3至约0.5，或者约0.3至约0.4。在其它实施方式中，ABI为约0.4至约1.0，约0.5至约1.0，或者约0.6至约1.0，约0.7至约1.0，约0.8至约1.0，或者约0.9至约1.0。
多嵌段互聚物的另一特征是互聚物可包括可通过制备型TREF获得的至少一种聚合物级分，其中所述级分的嵌段指数大于约0.1和至多约1.0，并且所述聚合物的分子量分布，Mw/Mn，大于约1.3。在一些实施方式中，聚合物级分的嵌段指数大于约0.6和至多约1.0，大于约0.7和至多约1.0，大于约0.8和至多约1.0，或者大于约0.9和至多约1.0。在其它实施方式中，聚合物级分的嵌段指数大于约0.1和至多约1.0，大于约0.2和至多约1.0，大于约0.3和至多约1.0，大于约0.4和至多约1.0，或者大于约0.4和至多约1.0。还在其它实施方式中，聚合物级分的嵌段指数大于约0.1和至多约0.5，大于约0.2和至多约0.5，大于约0.3和至多约0.5，或者大于约0.4和至多约0.5。还在其它实施方式中，聚合物级分的嵌段指数大于约0.2和至多约0.9，大于约0.3和至多约0.8，大于约0.4和至多约0.7，或者大于约0.5和至多约0.6。
用于本发明的实施方式中的乙烯α-烯烃多嵌段互聚物可为乙烯与至少一种C3-C20α-烯烃的互聚物。互聚物还可包括C4-C18二烯和/或烯基苯。可用于与乙烯聚合的合适的不饱和共聚单体包括例如烯键式不饱和单体，共轭或非共轭的二烯，多烯烃，烯基苯，等。这些共聚单体的实例包括C3-C20α-烯烃如丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-己烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等。1-丁烯和1-辛烯是尤其优选的。其它合适的单体包括苯乙烯，卤代-或烷基取代的苯乙烯，乙烯基苯并环丁烷，1,4-己二烯，1,7-辛二烯，和环烯烃(naphthenics)(如环戊烯、环己烯和环辛烯)。
本申请所披露的多嵌段互聚物可能不同于通过顺序的单体添加、循变催化剂(fluxional catalyst)和阴离子或阳离子活性聚合反应技术制备的常规的无规共聚物、聚合物的物理共混物和嵌段共聚物。具体地，与具有相等的结晶度或模量的相同单体和单体含量的无规共聚物相比，所述互聚物具有更好的(更高的)耐热性(通过熔点测量获得)，更高的TMA穿刺温度，更高的高温拉伸强度，和/或更高的高温转矩储能模量(high-temperature torsion storage modulus)(通过动态力学分析测得)。与含有相同单体和单体含量的无规共聚物相比，所述多嵌段互聚物具有较低的压缩变定，尤其是在升高的温度下，较低的应力松弛，较高的抗蠕变性，较高的撕裂强度，较高的防粘连性，由于较高的结晶(固化)温度导致较快凝结(setup)，较高的复原(recovery)(尤其是在升高的温度下)，更好的耐磨性，较高的回缩力，和更好的油和填料混入(oil and filler acceptance)。
其它烯烃互聚物包括含有单亚乙烯基芳族单体的聚合物，所述单亚乙烯基芳族单体包括苯乙烯，邻甲基苯乙烯，对甲基苯乙烯，叔丁基苯乙烯，等。尤其是，可使用含有乙烯和苯乙烯的互聚物。在其它实施方式中，可使用包括乙烯、苯乙烯和C3-C20α-烯烃，任选地包括C4-C20二烯的共聚物。
合适的非共轭的二烯单体可包括具有6至15个碳原子的直链、支链或环状烃二烯。合适的非共轭二烯的实例包括但不限于直链非环二烯如1,4-己二烯、1,6-辛二烯、1,7-辛二烯、1,9-癸二烯，支链非环二烯如5-甲基-1,4-己二烯；3,7-二甲基-1,6-辛二烯；3,7-二甲基-1,7-辛二烯，以及混合的二脱氢月桂烯(dihyromyricene)和二脱氢辛烯(dihydroocinene)的异构体，单环脂环族二烯，如1,3-环戊二烯；1,4-环己二烯；1,5-环辛二烯和1,5-环十二碳二烯，和多环脂环族稠合的和桥接的环二烯，如四氢茚，甲基四氢茚，二环戊二烯，双环-(2,2,1)-庚-2,5-二烯；烯基、亚烷基、环烯基和环亚烷基降冰片烯，如5-亚甲基-2-降冰片烯(MNB)；5-丙烯基-2-降冰片烯，5-亚异丙基-2-降冰片烯，5-(4-环戊烯基)-2-降冰片烯，5-亚环己基-2-降冰片烯，5-乙烯基-2-降冰片烯，和降冰片二烯。在通常用于制备EPDM的二烯中，特别优选的二烯是1,4-己二烯(HD)，5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)，5-亚乙烯基-2-降冰片烯(VNB)，5-亚甲基-2-降冰片烯(MNB)，和二环戊二烯(DCPD)。
根据本申请公开的实施方式可使用的一类理想的聚合物包括乙烯、C3-C20α-烯烃，尤其是丙烯，和任选的一种或多种二烯单体的弹性互聚物。优选用于这种实施方式中的α-烯烃由式CH2＝CHR*表示，其中R*是线型或支化的1至12个碳原子的烷基。合适的α-烯烃的实例包括但不限于丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。尤其优选的α-烯烃是丙烯。基于丙烯的聚合物在本领域中通常称为EP或EPDM聚合物。用于制备这种聚合物，尤其是多嵌段EPDM型聚合物的合适的二烯包括共轭的或非共轭的，直链的或支链的，环状或多环的含有4至20个碳原子的二烯。优选的二烯包括1,4-戊二烯、1,4-己二烯、5-亚乙基-2-降冰片烯、二环戊二烯、环己二烯和5-亚丁基-2-降冰片烯。尤其优选的二烯是5-亚乙基-2-降冰片烯。
本申请所述的聚合物(均聚物、共聚物、互聚物和多嵌段互聚物)的熔体指数，I2在一些实施方式中可为0.01至2000g/10分钟；在其它实施方式中可为0.01至1000g/10分钟；在其它实施方式中，可为0.01至500g/10分钟；以及还在其它实施方式中，可为0.01至100g/10分钟。在某些实施方式中，所述聚合物的熔体指数，I2，可为0.01至10g/10分钟，0.5至50g/10分钟，1至30g/10分钟，1至6g/10分钟，或者0.3至10g/10分钟。在某些实施方式中，聚合物的熔体指数可约等于1g/10分钟，3g/10分钟或5g/10分钟。
在一些实施方式中，本申请所述的聚合物的分子量，Mw，可为1,000g/mol至5,000,000g/mol；在其它实施方式中，可为1000g/mol至1,000,000g/mol；在其它实施方式中，可为10,000g/mol至500,000g/mol；以及还在其它实施方式中，可为10,000g/mol至300,000g/mol。在一些实施方式中，本申请所述的聚合物的密度可为0.80至0.99g/cm3；对于含有乙烯的聚合物，可为0.85g/cm3至0.97g/cm3。在某些实施方式中，乙烯/α-烯烃聚合物的密度可为0.860至0.925g/cm3，或者0.867至0.910g/cm3。
在一些实施方式中，本申请所述的聚合物可具有高于10Mpa的拉伸强度；在其它实施方式中，拉伸强度≥11MPa；以及还在其它实施方式中，拉伸强度≥13Mpa。在一些实施方式中，本申请所述的聚合物的在11cm/分钟的十字头分离速率(separation rate)的断裂伸长率可为至少600％；在其它实施方式中，可为至少700％；在其它实施方式中，可为至少800％；和还在其它实施方式中，可为至少900％。
在一些实施方式中，本申请所述的聚合物的储能模量比，G’(25℃)/G’(100℃)，可为1至50；在其它实施方式中，可为1至20；以及还在其它实施方式中，可为1至10。在一些实施方式中，所述聚合物的70℃压缩变定可为小于80％；在其它实施方式中，可为小于70％；在其它实施方式中，可为小于60％；以及还在其它实施方式中，可为小于50％，小于40％，以及低至0％的压缩变形。
在一些实施方式中，乙烯/α-烯烃互聚物的熔化热可为小于85J/g。在其它实施方式中，乙烯/α-烯烃互聚物的粒料粘连强度(pellet blocking strength)可等于或小于100磅/英尺2(4800Pa)；在其它实施方式中，可为等于或小于50lbs/ft2(2400Pa)；还在其它实施方式中，等于或小于5lbs/ft2(240Pa)，以及低至0lbs/ft2(0Pa)。
在一些实施方式中，使用添加不同量的共聚单体的两种催化剂制备的嵌段聚合物可具有95:5至5:95的由其形成的嵌段重量比。在一些实施方式中，弹性互聚物的乙烯含量为20至90％，二烯含量为0.1至10％，和α-烯烃含量为10至80％，基于聚合物的总重量。在其它实施方式中，多嵌段弹性聚合物具有60至90％的乙烯含量，0.1至10％的二烯含量，和10至40％的α-烯烃含量，基于聚合物的总重量。在其它实施方式中，所述互聚物的门尼粘度(Mooney viscosity)(ML(1+4)125℃)可为1至250。在其它实施方式中，这种聚合物可具有65至75％的乙烯含量，0至6％的二烯含量，和20至35％的α-烯烃含量。
在某些实施方式中，所述聚合物可为丙烯-乙烯共聚物或互聚物，其乙烯含量为5至20wt％，熔体流动速率(230℃，2.16kg砝码)为0.5至300克/10分钟。在其它实施方式中，丙烯-乙烯共聚物或互聚物的乙烯含量可为9至12wt％，熔体流动速率(230℃，2.16kg砝码)可为1至100克/10分钟。
在一些具体的实施方式中，该聚合物是基于丙烯的共聚物或互聚物。在某些实施方式中，该基于丙烯的共聚物可以是丙烯-α烯烃共聚物。在一些实施方式中，丙烯/乙烯共聚物或互聚物的特征在于具有基本上全同立构的丙烯序列。术语“基本上全同立构的丙烯序列”和类似的术语是指该序列的通过13C NMR测得的全同立构三单元组(isotactictriad)(mm)大于约0.85，优选大于约0.90，更优选大于约0.92，最优选大于约0.93。全同立构三单元组是本领域已知的，描述于例如美国专利5,504,172和WO00/01745中，其是指根据通过13C NMR光谱测定的共聚物分子链中的三单元组单元得到的全同立构序列。在其它具体的实施方式中，乙烯-α烯烃共聚物可为乙烯-丁烯，乙烯-己烯，或乙烯-辛烯共聚物或互聚物。在其它具体的实施方式中，丙烯-α烯烃共聚物可为丙烯-乙烯或丙烯-乙烯-丁烯共聚物或互聚物。
本申请所述的聚合物(均聚物、共聚物、互聚物和多嵌段互聚物)可使用单中心催化剂制备，其重均分子量可为约15,000至约5百万，例如约20,000至约1百万。聚合物的分子量分布可为约1.01至约80，例如约1.5至约40，例如约1.8至约20。
在一些实施方式中，该树脂也可具有较低的熔点。例如，本申请所述的聚合物的熔点可为小于约160℃，例如小于130℃，例如小于120℃。例如，在一种实施方式中，该熔点可为小于约100℃；在另一实施方式中，该熔点可为小于约90℃；在其它实施方式中，可为小于80℃；以及还在其它实施方式中，可为小于70℃。聚合物树脂的玻璃化转变温度也可较低。例如，该玻璃化转变温度可为小于约50℃，例如小于约40℃。
在一些实施方式中，该聚合物可具有30至100的肖氏A硬度(Shore A hardness)。在其它实施方式中，该聚合物的肖氏A硬度可为40至90；在其它实施方式中，可为30至80；以及还在其它实施方式中，可为40至75。
烯烃聚合物、共聚物、互聚物和多嵌段互聚物可通过向它的聚合物结构中结合至少一种官能团而被官能化。示例性的官能团可包括例如烯键式不饱和的单-和二-官能的羧酸，烯键式不饱和的单-和二-官能的羧酸酐，其盐及其酯。可将这种官能团接枝到烯烃聚合物上，或者可将它与乙烯和任选的其它共聚单体共聚，形成乙烯、官能的共聚单体和任选的其它共聚单体的互聚物。将官能团接枝到聚乙烯上的方法描述于例如美国专利4,762,890，4,927,888，和4,950,541中，将这些专利公开的全部内容并入本申请。一种特别的有用的官能团是马来酸酐。
存在于官能的聚合物中的官能团的量可变化。在一些实施方式中，官能团存在的量可为至少约1.0wt％；在其它实施方式中，可为至少约5wt％；以及还在其它实施方式中，至少约7wt％。在一些实施方式中，官能团存在的量可为小于约40wt％；在其它实施方式中，可为小于约30wt％；以及还在其它实施方式中，可为小于约25wt％。
稳定剂
本申请公开的实施方式可使用一种或多种稳定剂来促进稳定的分散体或乳液的形成。在一些实施方式中，稳定剂可为表面活性剂，分散剂，乳化剂，或聚合物(其不同于以上所详述的基础聚合物)，或其混合物。在某些实施方式中，所述聚合物可为极性聚合物，其具有作为共聚单体或接枝的单体的极性基团。在优选的实施方式中，稳定剂包括一种或多种极性聚烯烃，其具有极性基团作为共聚单体或接枝的单体。典型的聚合物包括乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)和乙烯-甲基丙烯酸共聚物，如可以以商标名PRIMACORTM(Dow ChemicalCompany的商标)，NUCRELTM(E.I.DuPont de Nemours的商标)，和ESCORTM(ExxonMobil的商标)获得，描述于美国专利4,599,392、4,988,781和5,938,437中，将这些专利的全部内容都通过参考并入本申请。其它聚合物包括乙烯丙烯酸乙酯(EEA)共聚物，乙烯-甲基丙烯酸甲酯(EMMA)共聚物，和乙烯丙烯酸丁酯(EBA)共聚物。也可使用其它乙烯-羧酸共聚物。本领域普通技术人员应该认识到也可使用许多其它有用的聚合物。
通常，可使用任何合适的稳定剂。在一种实施方式中，例如，所述稳定剂包括至少一种羧酸，至少一种羧酸的盐，或羧酸酯或羧酸酯的盐。可用作分散剂的羧酸的实例包括脂肪酸如褐霉酸，硬脂酸，油酸，等。在一些实施方式中，所述羧酸，所述羧酸的盐，或所述羧酸酯的至少一个羧酸部分或所述羧酸酯的盐的至少一个羧酸部分具有少于25个的碳原子。在其它实施方式中，所述羧酸，所述羧酸的盐，或所述羧酸酯的至少一个羧酸部分或所述羧酸酯的盐的至少一个羧酸部分具有12至25个碳原子。在一些实施方式中，羧酸，所述羧酸的盐，或所述羧酸酯或其盐的至少一个羧酸部分优选具有15至25个碳原子。在其它实施方式中，碳原子数为25至60。盐的一些实例包括阳离子，所述阳离子选自碱金属阳离子、碱土金属阳离子或铵或烷基铵阳离子。
可使用的其它表面活性剂包括具有12至60个碳原子的长链脂肪酸或脂肪酸盐。在其它实施方式中，所述长链脂肪酸或脂肪酸盐可具有12至40个碳原子。
如果聚合物的极性基团是酸性的或碱性的，那么可用中和剂将该稳定化聚合物部分或完全中和，从而形成相应的盐。在某些实施方式中，稳定剂例如长链脂肪酸或EAA的中和度，可为25至200％，基于摩尔数(on a molar basis)；在其它实施方式中，50至110％，基于摩尔数。例如，对于EAA，中和剂是碱，如氢氧化铵或氢氧化钾。其它中和剂可包括例如氢氧化锂或氢氧化钠。本领域技术人员将会理解合适的中和剂的选择取决于配制的具体组合物，并且这种选择在本领域普通技术人员的知识范围内。
可用于本发明的实践中的另外的表面活性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂或非离子表面活性剂。阴离子表面活性剂的实例包括磺酸根，羧酸根，和磷酸根。阳离子表面活性剂的实例包括季胺。非离子表面活性剂的实例包括含有氧化乙烯的嵌段共聚物和有机硅表面活性剂。在本发明的实践中有用的表面活性剂可或者为外部表面活性剂或内部表面活性剂。外部表面活性剂是在分散体制备过程中不会化学地反应到聚合物中的表面活性剂。本申请中有用的外部表面活性剂的实例包括十二烷基苯磺酸的盐和月桂基磺酸盐。内部表面活性剂是在分散体制备过程中会化学地反应到聚合物中的表面活性剂。本申请中有用的内部表面活性剂的实例包括2,2-二羟甲基丙酸及其盐。
在具体的实施方式中，稳定剂的用量可为大于0至约60wt％，基于所用的基础聚合物(或基础聚合物混合物)的量。例如，长链脂肪酸或其盐的用量可为0.5至10wt％，基于基础聚合物的量。在其它实施方式中，乙烯-丙烯酸或乙烯-甲基丙烯酸共聚物的用量可为0.5至60wt％，基于基础聚合物的量。还在其它实施方式中，磺酸盐的用量可为0.5至10wt％，基于基础聚合物的量。
所用的稳定剂的类型和量也可影响添加了分散体的形成的制品的最终性质。例如，具有改善的耐油或抗油脂性的制品可结合具有乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-甲基丙烯酸共聚物的表面活性剂包，其量为基础聚合物总量的约10至约50wt％。当改善的强度或柔软性是理想的最终性质时，可使用类似的表面活性剂包。作为另一实例，具有改善的水或水分耐性的制品可结合这样的表面活性剂包，该表面活性剂包使用长链脂肪酸(其量为0.5至5％)或者乙烯-丙烯酸共聚物(其量为10至50％)，都以重量计，基于基础聚合物的总量。在其它实施方式中，表面活性剂或稳定剂的最小量必须为至少1wt％，基于基础聚合物的总量。
在其它实施方式中，所述稳定剂选自烷基醚羧酸酯，石油磺酸盐，磺酸化的聚氧乙烯化的醇，磺酸化的或磷酸化的聚氧乙烯化的醇，聚合的氧化乙烯/氧化丙烯/氧化乙烯稳定剂，伯醇和仲醇乙氧基化物，烷基糖苷和烷基甘油酯(alkyl glycerides)。
当乙烯-丙烯酸共聚物用作稳定剂时，所述共聚物也可用作热塑性树脂。在一种具体的实施方式中，所述水性分散体含有乙烯和辛烯共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物，和脂肪酸，如硬脂酸或油酸。所述稳定剂如羧酸在水性分散体中存在的量可为约0.1％至约10wt％。
添加剂
可将添加剂与所述分散体，或者与分散体中所用的基础聚合物、稳定剂或填料合并，而不会偏离本发明的范围。例如，添加剂可包括润湿剂、阻燃剂、表面活性剂、防静电剂、防沫剂、防粘连剂、蜡-分散体、颜料、中和剂、增稠剂、增容剂、光亮剂、流变学改进剂、生物杀灭剂、杀真菌剂、增强纤维，和本领域技术人员已知的其它添加剂。对于本发明的目的是任选地，其它组分可能在制造工艺的过程中和之后对于产品的稳定性是非常有利的。
添加剂和辅剂可包括在包括上述聚合物、共聚物、互聚物和多嵌段互聚物的任何制剂中。合适的添加剂包括填料，例如有机或无机粒子，包括粘土，滑石，二氧化钛，沸石，金属粉末，有机或无机纤维，包括碳纤维，氮化硅纤维，钢丝或筛网，和尼龙或聚酯绳索(cording)，纳米尺寸的粒子，粘土等；增粘剂，油增量剂(oil extenders)，包括石蜡油或环烯烃油(napthelenic oils)；以及其它天然的和合成的聚合物，包括根据本发明的实施方式的其它聚合物。根据本发明的其它实施方式的热塑性组合物也可含有有机或无机填料或其它添加剂如淀粉，滑石，碳酸钙，玻璃纤维，聚合物纤维(包括尼龙，人造丝，棉花，聚酯，和聚芳酰胺)，金属纤维、片或粒子，可膨胀的层状硅酸盐，磷酸盐或碳酸盐，如粘土，云母，硅石，矾土，铝硅酸盐或铝磷酸盐，碳须晶，碳纤维，纳米粒子，包括纳米管，硅灰石，石墨，沸石，和陶瓷，如碳化硅，氮化硅或二氧化钛。基于硅烷的或其它偶联剂也可用于获得更好的填料粘结。
适合与上述聚合物共混的聚合物包括热塑性和非-热塑性聚合物，包括天然的和合成的聚合物。用于共混的示例性聚合物包括乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)，乙烯/乙烯基醇共聚物，聚苯乙烯，抗冲改性的聚苯乙烯，ABS，苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物及其氢化的衍生物(SBS和SEBS)，以及热塑性聚氨酯。
在一些实施方式中，可与本申请公开的聚合物共混的合适的常规嵌段共聚物的门尼粘度(ML1+4@100℃.)可为10至135；在其它实施方式中，可为25至100；以及还在其它实施方式中，可为30至80。合适的聚烯烃尤其是包括线型或低密度聚乙烯，聚丙烯(包括其无规立构的，全同立构的，间同立构的和抗冲改性的变体)和聚(4-甲基-1-戊烯)。合适的苯乙烯类聚合物包括聚苯乙烯，橡胶改性的聚苯乙烯(HIPS)，苯乙烯/丙烯腈共聚物(SAN)，橡胶改性的SAN(ABS或AES)以及苯乙烯马来酸酐共聚物。
共混物组合物可含有加工油(processing oil)、增塑剂和加工助剂。具有某个ASTM名称的橡胶加工油和石蜡，环烷烃或芳族加工油都是适合使用的。通常每100份总聚合物可使用0至150份，更优选0至100份，和最优选0至50份加工油，增塑剂，和/或加工助剂。更高量的油会改善得到的产品的加工，但是会以牺牲一些物理性质为代价。另外的加工助剂包括常规的蜡，脂肪酸盐，如硬脂酸钙或硬脂酸锌，(聚)醇，包括二醇，(聚)醇醚，包括二醇醚，(聚)酯，包括(聚)二醇酯，及其金属盐，尤其是1族或2族金属或锌盐及其衍生物。
对于常规的TPO、TPV和TPE应用，碳黑是一种用于UV吸收和稳定化性能的添加剂。碳黑的代表性实例包括ASTM N110、N121、N220、N231、N234、N242、N293、N299、S315、N326、N330、M332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N683、N754、N762、N765、N774、N787、N907、N908、N990和N991。这些碳黑具有9至145g/kg的碘吸收，和10至150cm3/100g的平均孔体积。通常，在成本允许的情况下，使用较小粒度的碳黑。对于许多这些应用，本发明的聚合物及其共混物需要很少的或者不需要碳黑，由此允许有很大的设计自由度来包括可供选择的颜料或者根本不包括颜料。
包括根据本发明的实施方式的热塑性共混物的组合物也可含有橡胶化学普通技术人员所知的抗臭氧剂或抗氧化剂。抗臭氧剂可为物理保护剂如蜡状物质(其与表面接触并保护该部分不受氧气或臭氧损害)，或者它们可为与氧或臭氧反应的化学保护剂。合适的化学保护剂包括苯乙烯化酚，丁基化的辛基化的酚(butylated octylated phenol)，丁基化的二(二甲基苄基)酚，对苯二胺，对甲酚和二环戊二烯(DCPD)的丁基化的反应产物，聚苯酚类抗氧化剂，氢醌衍生物，喹啉，二苯撑(diphenylene)抗氧化剂，硫酯抗氧化剂及其共混物。这些产品的一些代表性的商标名是WINGSTAYTMS抗氧化剂，POLYSTAYTM100抗氧化剂，POLYSTAYTM100AZ抗氧化剂，POLYSTAYTM200抗氧化剂，WINGSTAYTML抗氧化剂，WINGSTAYTMLHLS抗氧化剂，WINGSTAYTMK抗氧化剂，WINGSTAYTM29抗氧化剂，WINGSTAYTMSN-1抗氧化剂，和IRGANOXTM抗氧化剂。在一些应用中，所用的抗氧化剂和抗臭氧剂将优选为是非着色的(non-staining)和非迁移的(non-migratory)。
为了提供对UV辐射的额外的稳定能力，也可使用受阻胺光稳定剂(HALS)和UV吸收剂。合适的实例包括购自Ciba Specialty Chemicals的TINUVINTM123，TINUVINTM144，TINUVINTM622，TINUVINTM765，TINUVINTM770，和TINUVINTM780，和购自Cytex Plastics，Houston TX，USA的CHEMISORBTMT944。如美国专利6,051,681中所披露的，为了获得优异的表面品质，可额外包括路易斯酸与HALS化合物。其它实施方式也可包括热稳定剂，如IRGANOXTMPS802FL。
对于一些组合物，可将另外的混合方法用于预分散热稳定剂、抗氧化剂、抗臭氧剂、碳黑、UV吸收剂和/或光稳定剂，从而形成母料，并且接着由其形成聚合物共混物。
合适的用于本申请的交联剂(也称为固化剂或硫化剂)包括基于硫的，基于过氧化物的，或基于酚类的化合物。前述物质的实例可在现有技术中找到，包括美国专利3,758,643、3,806,558、5,051,478、4,104,210、4,130,535、4,202,801、4,271,049、4,340,684、4,250,273、4,927,882、4,311,628和5,248,729。
当使用基于硫的固化剂时，也可使用促进剂和固化活化剂(cure activator)。促进剂用于控制动态硫化所需的时间和/或温度，并改善得到的交联制品的性质。在一种实施方式中，使用单一的促进剂或使用主促进剂(primary accelerator)。主促进剂使用的总量可为约0.5至约4，优选约0.8至约1.5phr，基于组合物的总重量。在另一实施方式中，可使用主促进剂和辅助促进剂(secondary accelerator)的组合，其中辅助促进剂以较小的量使用例如约0.05至约3phr，从而活化并改善固化制品的性质。促进剂的组合通常产生这样的制品，其性质比使用单独的促进剂产生的那些或多或少地更好。此外，可使用延迟促进剂(delayed action accelerator)，其不受通常的加工温度的影响，在普通硫化反应温度仍然产生满意的固化。也可使用硫化迟延剂。可用于本发明中的合适类型的促进剂是胺类，二硫化物，胍，硫脲，噻唑，秋兰姆，亚磺酰胺，二硫代氨基甲酸盐(或酯)和黄原酸盐(酯)。优选地，主促进剂是亚磺酰胺。如果使用辅助促进剂，那么辅助促进剂优选为胍，二硫代氨基甲酸盐(或酯)或秋兰姆化合物。也可使用某些加工助剂和固化活化剂如硬脂酸和ZnO。当使用基于过氧化物的固化剂时，共活化剂或活性助剂可与其组合使用。合适的活性助剂尤其包括三丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTA)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTMA)、氰尿酸三烯丙酯(TAC)、异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)。使用用于部分或完全动态硫化反应的过氧化物交联剂和任选的活性助剂是本领域已知的，并披露于例如“Peroxide Vulcanization ofElastomer,”Vol.74，No3，July-August2001中。
当聚合物组合物是至少部分交联的时，交联度可通过如下测得：将该组合物溶于溶剂中指定的时间，并计算凝胶或不可提取的(unextractable)组分的百分比。凝胶的百分比通常随着交联水平的增加而增加。对于根据本发明的实施方式的固化制品，凝胶的百分比含量理想地为5至100％。
在一些实施方式中，添加剂也可包括香水，藻类抑制剂(algae inhibitor)，抗微生物剂和抗真菌剂(anti-microbiological and anti-fungus agents)，阻燃剂和不含卤素的阻燃剂，以及滑动和防粘连添加剂(slip and anti-block additive)。其它实施方式也可包括PDMS来减少聚合物的耐磨性。聚合物的粘合也可通过使用增粘剂或用有机硅烷、聚氯丁二烯(氯丁橡胶)或其它接枝剂使聚合物官能化或偶联而得到提高。
总分散体特性/性质
除了上述组分之外，水性分散体也含有水。如果需要，水可以以去离子水添加。水性分散体的pH通常小于约12，例如为约5至约11.5，例如约7至约11。水性分散体的固含量可为小于约75％，例如小于约70％。例如，水性分散体的固含量可为约5％至约60％。通常，固含量可根据添加剂组合物施用的方式或者与粒状基质混合的方式而变化。
例如，水性分散体可使用如上所述的基础聚合物、稳定剂和水形成。也可如2004年8月25日提交的作为WO2005/021622公开的PCT申请PCT/US2004/027593中所述形成包括所述聚合物的泡沫(froth)和泡沫体(foam)。也可使用任何已知的方法例如使用过氧化物、电子束、硅烷、叠氮化物、γ射线或其它交联技术使所述聚合物交联。所述聚合物可以是化学改性的，例如通过接枝(例如通过使用马来酸酐(MAH)、硅烷或其它接枝剂)、卤化、胺化、磺化或其它化学改性而改性。
根据本申请公开的实施方式形成的分散体可包括：基础聚合物，其可包括至少一种烯烃聚合物；和稳定剂，其可包括至少一种极性聚烯烃。在一些实施方式中，所述烯烃聚合物可为基于丙烯的均聚物、共聚物、互聚物或多嵌段互聚物。在其它实施方式中，烯烃聚合物可为基于乙烯的均聚物、共聚物、互聚物或多嵌段互聚物。在其它实施方式中，所述烯烃聚合物可为本申请所述的一种或多种烯烃聚合物的组合。
关于基础聚合物和稳定剂，在一些实施方式中，基础聚合物可占组合物中基础聚合物和稳定剂的总量的约30wt％至约99wt％。在其它实施方式中，基础聚合物可占组合物中基础聚合物和稳定剂的总量的约50％至约90％。还在其它实施方式中，所述一种或多种基础聚合物可占组合物中基础聚合物和稳定剂的总量的约60％至约80％。
水性分散体中可包含一种或多种烯烃树脂，其量为约1wt％至约96wt％。在一些实施方式中，所述烯烃聚合物在水性分散体中存在的量可为约10wt％至约80wt％。在其它实施方式中，烯烃聚合物存在的量可为约20％至约70wt％；以及还在其它实施方式中，约30％至约60wt％。
根据本申请公开的实施方式形成的分散体可包括：基础聚合物，其可包括至少一种如上所述的烯烃聚合物；第二聚合物组分，其可包括至少一种热塑性聚烯烃；和稳定剂。在一些实施方式中，所述至少一种烯烃聚合物在组合物中可占基础聚合物、第二聚合物和稳定剂总量的约30％至95wt％。在其它实施方式中，所述至少一种烯烃聚合物可占约50％至约80wt％；以及还在其它实施方式中，约60％至约70wt％。在一些实施方式中，所述第二聚合物组分在组合物中可占基础聚合物、第二聚合物和稳定剂总量的1至48wt％。在其它实施方式中，所述第二聚合物组分可占5至30wt％；以及还在其它实施方式中，10至25wt％。
当聚合物在分散体中用作次要组分时，也可实现源自烯烃聚合物的好处。因此，根据本申请公开的其它实施方式形成的分散体可包括：基础聚合物，其可包括至少一种热塑性聚烯烃；第二聚合物组分，其可包括至少一种如上所述的烯烃聚合物或互聚物；和稳定剂。在一些实施方式中，基础聚合物在组合物中可占基础聚合物、烯烃聚合物或互聚物和稳定剂总量的约30％至95wt％。在其它实施方式中，基础聚合物可占约50％至约80wt％；以及还在其它实施方式中，约60％至约70wt％。在其它实施方式中，所述烯烃聚合物组分在组合物中可占基础聚合物、烯烃聚合物和稳定剂总量的1至48wt％。在其它实施方式中，烯烃聚合物组分可占5至30wt％；以及还在其它实施方式中，10至25wt％。
关于填料，通常的用量为大于约0至约1000份每百份所述聚合物(此处，聚合物是指合并了热塑性聚合物(如果存在)和稳定剂的基础聚合物)。在所选的实施方式中，使用约50至250份每百份(parts per hundred,pph)。在其它所选的实施方式中，使用约10至500pph。还在其它实施方式中，使用约20至400pph。在其它实施方式中，使用约0至约200pph。
固体物质(基础聚合物加热塑性聚合物(如果有的话)加稳定剂)优选分散在液体介质中，所述液体介质在优选的实施方式中为水。在优选的实施方式中，添加足够的中和剂，从而中和得到的分散体，获得约4至约14的pH。在优选的实施方式中，添加足够的碱，从而将pH保持在约6至约11；在其它实施方式中，pH可为约8至约10.5。优选控制分散体的水含量，从而使得固含量为约1vol％至约74vol％。在另一实施方式中，固含量为约25vol％至约74vol％。在具体的实施方式中，固体范围(solids range)可为约10％至约70wt％。在其它具体的实施方式中，固体范围为约20％至约60wt％。在尤其优选的实施方式中，固体范围为约30％至约55wt％。
根据本发明的实施方式形成的分散体的特征在于，平均粒度为约0.1至约5.0微米。然而，一般而言，它们的分散粒度(dispersed particle size)可为大于约0至约10微米。在其它实施方式中，分散体的平均粒度为约0.5μm至约2.7μm。在其它实施方式中，约0.8μm至约1.2μm。本发明的"平均粒度"是指体积平均粒度。为了测量粒度，例如可使用激光衍射技术。本说明书中的粒度是指聚合物在分散体中的直径。对于不是球形的聚合物粒子，粒子的直径是粒子的长轴和短轴的平均值。粒度可在Beckman-Coulter LS230激光衍射粒度分析仪上或其它合适的设备上进行测量。聚合物粒子在分散体中的粒度分布可为小于或等于约2.0，例如小于1.9，1.7或1.5。
此外，本发明的实施方式任选地包括填料润湿剂。填料润湿剂通常可帮助使填料和聚烯烃分散体更加相容。有用的润湿剂包括磷酸盐如六偏磷酸钠。包括在本发明的组合物中的填料润湿剂的浓度可为至少约0.5份每100份填料，以重量计。
此外，本发明的实施方式可任选地包括增稠剂。增稠剂可在本发明中用于增加低粘度分散体的粘度。适合用于本发明的实践中的增稠剂可为本领域已知的任何增稠剂，例如聚丙烯酸酯类型的或相关的非离子增稠剂，如改性的纤维素醚。例如，合适的增稠剂包括ALCOGUMTMVEP-II(Alco Chemical Corporation的商标)，RHEOVISTM和VISCALEXTM(CibaCeigy的商标)、Thickener146、ETHOCELTM或METHOCELTM(Dow Chemical Company的商标)，PARAGUMTM241(Para-Chem Southern,Inc.的商标)，BERMACOLTM(Akzo Nobel的商标)，AQUALONTM(Hercules的商标)或(Rohm and Haas的商标)。增稠剂的用量可为制备期望粘度的分散体所需的任何量。
因此，分散体的最终粘度是可控制的。将增稠剂添加到包括所述量的填料的分散体中，可通过常规方法完成，得到所需的粘度。该分散体的粘度可达到+3000cP(Brookfield锭子4，20rpm)，使用适度的增稠剂配量(至多4％，优选低于3％，基于100phr的聚合物分散体)。所述的初始聚合物分散体在与填料和添加剂配制之前的初始粘度为20至1000cP(使用锭子RV3，50rpm，在室温测量的Brookfield粘度)。仍然更优选的是，分散体的初始粘度可为约100至约600cP。
同样，本发明的实施方式的特征在于它们在将填料添加到聚合物/稳定剂中时的稳定性。在本申请的上下文中，稳定性是指得到的水性聚烯烃分散体的粘度的稳定性。为了试验稳定性，在一段时间上测量粘度。优选地，当在环境温度储存时，在20℃测量的粘度在24小时的时间里与原始粘度的差应该保持在+/-10％。
可添加到本公开的实施方式中的水性分散体的实例披露于例如美国专利申请公开2005/0100754、美国专利申请公开2005/0192365、PCT公开WO2005/021638和PCT公开WO2005/021622中，将这些文献都通过参考并入本申请。
分散体形成
本申请披露的实施方式中所用的分散体可通过本领域技术人员已知的任何数量的方法形成。在所选的实施方式中，所述分散体可使用例如根据WO2005021638中所述的方法的技术形成，将所述文献的全部内容通过参考并入本申请。
虽然可使用任何方法来生产水性分散体，但是在一种实施方式中，所述分散体可通过熔融捏合方法形成。例如，捏合机可包括密炼机(mixer)、单螺杆或多螺杆挤出机。熔融捏合可在通常用于熔融捏合一种或多种热塑性树脂的条件下进行。
在一种具体的实施方式中，该方法包括熔融捏合构成分散体的各个组分。所述熔融捏合机可包括用于各个组分的多个入口。例如，挤出机可包括连续设置的四个入口。此外，如果期望，可在挤出机的任选位置添加真空通风口。
在具体的实施方式中，将基础聚合物、稳定剂和任选的填料在挤出机中与水和中和剂如氨水、氢氧化钾或二者的组合一起熔融捏合，形成分散体。本领域普通技术人员将会认识到可使用许多其它中和剂。在一些实施方式中，可在共混基础聚合物和稳定剂之后添加填料。在一些实施方式中，首先将分散体稀释为含有约1至约3wt％的水，然后接着，进一步稀释至包括大于约25wt％的水。
可使用本领域已知的任何熔融捏合装置。在一些实施方式中，使用捏合机、密炼机、单螺杆挤出机或多螺杆挤出机。生产根据本发明的分散体的方法没有特别限制。一种优选的方法例如是根据美国专利5,756,659和美国专利6,455,636的包括熔融捏合上述组分的方法。
可用于本发明的实施方式中的挤出设备可描述如下。挤出机，在某些实施方式中的双螺杆挤出机，连接至反压调节器(back pressure regulator)、熔体泵(melt pump)或齿轮泵。实施方式也提供碱贮器(base reservoir)和初始水贮器(initial waterreservoir)，其各自包括泵。分别从所述碱贮器和初始水贮器提供期望量的碱和初始水。可使用任何合适的泵，但是在一些实施方式中，使用在240巴的压力提供约150cc/分钟的流体的泵来给挤出机提供碱和初始水。在其它实施方式中，液体注入泵在200巴提供300cc/分钟的流体，或者在133巴提供600cc/分钟的流体。在一些实施方式中，将所述碱和初始水在预加热器中预加热。
例如粒料、粉末或薄片形式的聚合物树脂从进料器进料到挤出机的入口，在挤出机中将树脂熔融或混配。在一些实施方式中，将稳定剂添加到树脂中，通过树脂与树脂一起加入，在其它实施方式中，稳定剂单独地提供给双螺杆挤出机。然后将树脂熔体从混合和传送区递送到挤出机的乳化区(emulsification zone)，在该挤出机中，通过入口从所述贮器添加初始量的水和碱。在一些实施方式中，可将稳定剂额外或者单独(exclusively)添加到水流中。
在一些实施方式中，在挤出机的稀释和冷却区中，乳化的混合物用引自贮器的另外的进料水进一步稀释。通常，分散体在冷却区中被稀释至至少30wt％的水。此外，稀释的混合物可被稀释任何数目的次数，直到达到期望的稀释度(dilution level)。在一些实施方式中，不将水添加到双螺杆挤出机中，而是在熔体从挤出机中出来之后将水添加到含有该熔体的物流中。以此方式，消除了在挤出机中累积流压力。
在具体的实施方式中，可能期望使用泡沫体形式的分散体。当制备泡沫体时，常常优选使所述分散体发泡。例如，可如WO2005021622中所述制备泡沫和泡沫体，将该文献的全部内容通过参考并入本申请。在本发明的实践中优选的是使用气体作为发泡剂。合适的发泡剂的实例包括：气体和/或气体的混合物，气体如空气、二氧化碳、氮气、氩气、氦气，等。特别优选的是使用空气作为发泡剂。发泡剂通常通过机械地将气体引入到液体中而引入，从而形成泡沫。该技术称为机械发泡。在制备发泡的分散体时，优选混合所有的组分，然后使用设备如OAKES、MONDO或FIRESTONE打泡机将空气或气体共混到混合物中。
可用于制备稳定的泡沫的表面活性剂在本申请中称为泡沫体稳定剂。泡沫体稳定剂可用于本发明的实践中。本领域普通技术人员将会认识到可使用许多泡沫体稳定剂。泡沫体稳定剂可包括例如硫酸酯(盐)、琥珀酰胺酸酯(盐)(succinamates)和磺基琥珀酰胺酸酯(盐)(sulfosuccinamates)。
制品
利用上述的分散体形成的最终制品可呈各种形式，并可采用各种组分。它们可包括多个其它层，但是通常包括非织造层作为基质。在手套或鞋中，例如，非织造层可用作内套(underglove)或者用作屏障层和弹性体表层的衬里。非织造纤维层纤维网隔离并使弹性体材料不接触皮肤。在包封的皮肤上与天然橡胶胶乳制成的制品或衣物的穿戴相关的常见问题是据信由橡胶胶乳中的蛋白质引起的各种皮肤过敏(例如，刺激性皮炎、延迟皮肤超敏性(类型IV过敏)以及即现反应(类型I过敏))。通过使用非织造衬里，上述过敏反应可通过避免皮肤与胶乳直接接触而最小化和/或消除。代替与胶乳橡胶相接触，屏障将会保护穿戴者的皮肤，皮肤将会接触具有长的连续纤维束的非织造层的内表面。
非织造衬里可提供软布或"棉花样"的质感，这对于穿戴者显著比皮肤直接与胶乳或塑料膜相接触舒适得多。通过吸收湿气和消除专门的穿戴外套所需的常规要求，非织造衬里还提供优于未衬里的或者裸露的胶乳手套的其它优点。由于非织造织物相对于塑料膜或胶乳膜具有较低的摩擦系数，具有非织造织物衬里的手套可便于穿戴或脱下手套，允许用户轻松地将手滑入或滑出手套。
来自本领域的各种基于聚合物的材料都可用于制备布样的非织造织物。基本的基质或者基础的非织造纤维网可由例如合成纤维、纸浆纤维(pulp fiber)、热机械纸浆或者前述材料的混合物等材料形成，使得该纤维网具有布样性质。柔性的片材可用于形成非织造纤维网。适用于本发明的非织造纤维网材料例如可以选自下组：纺粘、熔喷、纺粘-熔喷-纺粘层合物，共形成纤维网(coform)，纺粘-膜-纺粘层合物，双组分纺粘、双组分熔喷、双组分纺粘、双组分熔喷、粘合梳理双组分纤维网，卷曲纤维，气流铺置纤维网，以及它们的组合。
基础纤维网还可包含各种弹性组分，诸如弹性层合物或膜层合物。例如，合适的弹性层合物可包括拉伸粘合和颈缩粘合层合物。作为选择，可通过挤出工艺例如纺粘和熔喷以及通过机械干燥成形工艺例如气流铺置和梳理形成纤维性非织造纤维网，该纤维性非织造纤维网与热塑性膜或微纤维层联用，可用作本发明的组分。由于本发明的这些组分的原料和制造相对于机织或针织组分的成本常常是廉价的，所以本发明的产品可以是一次性。
一般的膜和具体的弹性层，不论是膜片材层还是微纤维层，都常常具有令人不快的触觉感性质诸如手感像橡胶或者摸着发粘，使得它们令穿戴者的皮肤不适。然而在另一方面，纤维性非织造纤维网具有较好的手感、舒适度和美学性质。
根据本申请所公开的实施方案形成的制品可包含弹性组分，从而为手套或袜套提供合身的性质。例如，用弹性组分制成的手套可贴身地适合于人的手从而手套可更有效地保持在手上。采用屏障膜，以在使用期间保持"透气的"从而有助于人感到舒适，同时还保持基本上抑制液体从手套的外表面向人手的转移的能力。
屏障层可包括湿气屏障，该湿气屏障并入或者施加于基本的基质或基础的非织造纤维网。一般而言，湿气屏障是指相对地液体不透过的任何屏障、层或膜。具体而言，本发明的湿气屏障可阻止液体流动透过手套，从而当使用手套时***其中的手保持干燥。在一些实施方案中，湿气屏障可保持透气的，即可透过蒸气，如此手套中的手会感到更舒适。合适的湿气屏障的实例包括膜、纤维材料、层合物等等。具体而言，膜或微纤维的层可用于赋予屏蔽液体的性质，而弹性层(例如，弹性膜或弹性微纤维)可用于赋予拉伸和复原的附加性质。
弹性膜的触觉感性质可通过在弹性材料的外表面上形成弹性膜与一种或多种非弹性材料例如纤维性非织造纤维网的层合物而得到改善。然而，由非弹性聚合物例如聚烯烃形成的纤维性非织造纤维网一般被认为是非弹性的，且具有差的延展性，因而当将非弹性非织造纤维网层合至弹性材料上时所得的层合物的弹性性质也受到了限制。因此，开发了弹性材料与非织造纤维网的层合物，其中通过诸如缩颈或粘辊(gathering)等工艺使得非织造纤维网可延展。
根据本发明，非织造纤维网可以是多孔的并且其纤维表面可进一步改性以具有各种不同的表面功能性。例如，与纤维网相关的孔可用作各种处理的载体，其中可在使用前按需要将各种添加剂施加于整个或部分的手套。当用作用于干燥皮肤、伤口、切口、擦伤、水泡、气味控制、手或脚保暖等的防护衣物时，可向手套施加各种添加剂以助于治疗。这样的制品的实例可包括一次性手套、检验手套、手术手套、洁净室手套、工作手套、和/或工业防护手套，其中增强、舒适、皮肤保护和无粉末等方面是适宜的特性。例如，本发明的制品通常可包含添加剂，诸如抗生素、抗菌剂、抗炎剂、NEOSPORIN、增湿剂、阳离子聚合物等等。此外，当用作治疗其它疾病(诸如关节炎，"黑趾病"，"扳机状指病"，或者夹伤的、扭伤的、过度伸开的、脱臼的或者折断的附肢)的手套时，本发明的手套通常可包含各种其它添加剂，诸如局部止痛剂(例如BEN-)、抗炎剂、血管扩张剂、皮质甾、二甲亚砜(DMSO)、辣椒素、薄荷醇、水杨酸甲酯、DMSO/辣椒素、阳离子聚合物、抗真菌剂，等等。
可向本发明的手套施加添加剂，添加剂呈水性溶液、非水性溶液(例如，油)、洗剂、乳剂、悬浮体、凝胶等形式。当使用水性溶液时，水性溶液可例如涂敷、喷洒、浸透或注入手套中。在一些实施方案中，添加剂可不对称地施加。此外，在一些情形下，期望添加剂占手套重量小于约100％，在一些实施方案中，占手套重量小于约50％，具体占手套重量小于10％；在一些实施方案中，添加剂占手套重量小于约5％；在一些实施方案中，添加剂占手套重量小于约1％。应注意，本申请所给出的任何给定范围旨在包括任何所有的该范围内的较小范围。例如，45至90的范围应该也包括50～90；45.5～80；75～89等等。在一些实施方案中，手套可仅在某些区域上用上述添加剂处理，尤其是在期望进行处理的区域。例如，手套可仅在用作手指附属的手指区域含有添加剂。
非织造纤维网材料优选由选自下组的聚合物制成：聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、热塑性弹性体、含氟聚合物、乙烯基聚合物，以及它们的共混物和共聚物。合适的聚烯烃包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等；合适的聚酰胺包括但不限于尼龙6、尼龙6/6、尼龙10、尼龙12等；合适的聚酯包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等等。具体适用于本发明的聚合物是聚烯烃，包括聚乙烯例如线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯及它们的共混物；聚丙烯；聚丁烯；以及它们的共聚物和共混物。此外，合适的形成纤维的聚合物可在其中共混热塑性弹性体。
在上述层合物中使用的非织造织物在转化为所述层合物之前，优选基本重量介于约10g/m2和50g/m2之间，甚至更优选介于约12g/m2和25g/m2之间。在作为选择的实施方案中，所述非织造织物的基本重量介于约15g/m2和20g/m2之间。
可使用的另一柔性片材包括聚合物膜，其提供对流体的屏蔽同时保持柔性。该膜可以是微孔膜或整体膜。微孔膜或整体膜可配置于本发明的防护制品的构造中。例如，根据所期望的性质或用途，手套或袜套的一部分可用微孔膜制成(例如，手套的手背或者袜套的上部)而其它部分可用整体膜制成(例如，手掌和手指或脚底)，因为制品的各区会具有基于其功能有着不同的要求，并且各区可能与不同的环境状况相接触。在某些变体中，作为举例，类似于袜套的脚底，手套的手掌和手指部分常常会更多地遭遇磨损或坚硬的表面以及化学或生物危险品，因此它们必须是有弹性的且不透过的以保护穿戴者。作为对比，手背和袜套的上部较少地遭遇苛刻的对待，因此更透气的膜是更合适的。这样的膜的实例参见McCormack等人的WO96/19346，此处通过参考将其整体并入本文。同样由于遭遇磨损，手套的手掌和手指可另外具有弹性体聚合物表层，以增强屏障层或者保护手套或袜套的下面非织造-层合物部分。
应认识到柔性片材可选自广泛多种的材料，出于举例说明的目的以下使用了非织造纤维网和聚合物膜。当向弹性膜片施加纵向张力时，该力会引起弹性膜片纵向拉伸或伸长。因为膜片是弹性的，当撤销所述张力时，该膜会回缩至其原始纵向长度。当膜纵向回缩或变短时，与弹性膜的一面或两面粘合的第一纤维性非织造纤维网和/或第二纤维性非织造纤维网会起皱或形成褶皱(gather)。可施加褶皱，以在本发明的防护制品的开口端的四周形成翻边。所得的弹性层合物材料是纵向可拉伸的，可拉伸程度使得纤维性非织造纤维网的褶皱可拉回变平并允许弹性膜伸长。
制剂特性
根据本申请所公开的实施方案，本发明的发明人发现水性分散体中所用的聚烯烃的类型在最终制品的可透气性上可以是关键的。具体而言，较高MFI的聚合物可在干燥温度时更容易地喷至整个基质表面，形成紧密均匀的层并降低可透气性。此外，水性分散体中所用的聚烯烃的类型可影响MVTR，因为预期较高结晶的聚合物会改善MVTR。类似地，较高MFI聚合物预期在干燥期间往往较少形成“针孔”或者较少形成过量的孔，导致形成更均匀的涂层。显然，本领域的普通技术人员会理解所选的聚合物的类型将决定何种温度能够形成稳定的透气的结构。
本发明的发明人还有利地发现用于中和分散体的碱的类型可以是关键的。残留的非挥发性碱可增大制品的透气性。
如上所述，由于本申请公开的实施方案使用了水性分散体，非织造基质的涂层可以以多种不同方式实现。例如，可采用工业帘涂法，其允许高速(100-1100米/分钟)地涂敷基质。作为一种供选择的方法，可采用膜转移技术，其包括在平的非多孔基质上制备第一膜，随后进行膜的转移，将膜层合至最终的基质上。
多次涂敷(即，用分散体或用不同物质重复涂敷同一基质)可以有助于克服覆盖粗糙基质或者大孔基质所遇到的困难。这些技术还可给涂层带来新的功能，诸如颜色、对另一基质的粘附、柔软触感、气味可接受性等。
如上所述，无机或有机填料(例如，碳酸钙)可用作水性分散体中的辅助组分，或者可用作施于分散体涂层下的底涂层的主要组分以使基质平滑。可添加交联剂，以使得水性分散体中的一种或多种聚合物的部分或完全交联。一种或多种聚合物的交联可具有改善制品的MVTR的效果。
此外，基质可进行官能化，以适应最终用途制品。例如，基质可进行电晕处理(即，放电处理)，这可改善涂层的品质。
实施例
水性分散体
分散体1:POD1是一种水性聚烯烃分散体DPOD8501(Developmental PolyolefinDispersion)批次UJ2655WC30，可从The Dow Chemical Company获得。POD1是用乙烯-辛烯共聚物(ENGAGETM8200,可从The Dow Chemical Company获得，I2为5.0dg/分钟(190℃,2.16kg,ASTM D1238)以及密度0.870g/cc)制成的。所用的表面活性剂体系是PRIMACORTM5980I(乙烯-丙烯酸共聚物。可从The Dow Chemical Company得到)。PRIMACORTM的用量按乙烯-辛烯共聚物的重量计是30重量％。
POD1(DPOD8501,批次UJ2655WC30)是在Weston Canal,USA的Dow MaterialTransforamtion Group(MTG)Process Development Center(PDC)制备的大规模市场开发样品，采用了标准化步骤、常见的制造记录和下面的制造硬件和设备：双螺杆挤出机(TSE)Coperion Werner&Pfleiderer ZSK-58(250bhp马达，1200rpm最大转速，12机筒，螺杆009)，2个ITT壳和管热交换器(型号5-160-03-036-005,11ft2的表面积；3英寸×36英寸)–56根管，1/4英寸的OD不锈钢管(壁厚0.022英寸)，4次通过，其中窄的挡板间隔在壳这一侧，工序串联，冷却水并联，Rosedale Model6篮型滤网和袋型过滤器(Basket Strainer and BagFilter)，不锈钢构造型号MC6181P150SVPBD，300微米等级的聚酯过滤袋。
所用的POD批次的固体含量为44.4重量％(通过DOWM102168-E06A测定)，pH为9.7(通过DOWM102159-E05A测定)，以及Brookfield粘度为199厘泊(Spindle1@20rpm；通过DOWM102166-E05A测定)。分散的聚合物相颗粒平均体积直径为1.1微米(通过DOWM102167-E06A测量)。
分散体2:POD2根据WO2005021638中所述的方法利用乙烯-辛烯共聚物(ENGAGETM8200,可从The Dow Chemical Company获得，I2为5.0dg/分钟，密度为0.870g/cc)制备。所用的表面活性剂体系是PRIMACORTM5980I(如上所述)。PRIMACORTM的用量按乙烯-辛烯互聚物的重量计是30重量％。
将乙烯-辛烯共聚物与表面活性剂干混。然后利用Berstorff ZE25(36L/D,458rpm)和Schenck Mechatron重量损失进料器将混合物以76.6克/分钟挤出。ISCO双注射器泵直接从储液瓶中以3.99cc/分钟计量出28-30％(w/w；～14.8当量)氢氧化铵溶液，同时ISCO双注射器泵以22cc/分钟量入最初水(Initial Water)(在进入最初水性(IA)喷射器之前与基础溶液共混)以及以60cc/分钟量入稀释水(Dilution water)。通过the DowMaterial Engineering Center设计的挺杆类型的喷射器将各水性流料泵入双螺杆挤出机中。最初水的流料通过预热器预热至25℃，所述预热器由两部分组成，这两部分各包括用72”的1/2”宽的电热带(“Omegalux STH051-060”)缠绕的30”的1/4”OD不锈钢管，提供470瓦的加热。所述预热器通过具有单独的过热切断控制器的Omron E5CK温度控制器进行控制。将控制热电偶置于预热器出口处的液体流，而将过热热电偶置于电热带与管壁之间，以确保无流状态下的安全性。用包含3个部分的类似装置将稀释流料预热至24℃。在挤出机之后，安装两个设备以允许对机筒上的背压(back-pressure)进行控制，同时允许在没有制备分散体时聚合物的排出。根据弹簧张力调整，将较大的设备即具有1/2”NPT连接的1/2”NuPro安装弹簧的止回阀设置在350-700psi运行。对于液体分散体，安装并针对最初无背压调整GO BP60背压调节器(BPR)，然后当制备分散体时设置为保持约17.2barg(250psig)上游压力的中间运行(mid-run)。
分散体产品直接在背压调节器之后进行收集，使其冷却，过滤，再分析粒度、pH、固体含量和粘度。制得的水性分散体的固体含量为50.0重量％，pH为10.0，粘度(RV-3锭子，22.6℃，50rpm)为444厘泊。分散后的聚合物相经Coulter LS230颗粒分析仪测量，其平均体积直径粒度为1.86微米，粒度分散性为18.1。
在形成分散体之后，利用POD1和POD2按下面的方式制备了一系列的透气层合物。用吸液管将适量的POD转移至A4玻璃板(已用水和甲乙酮彻底清洗)上，在基质上形成无泡的连续线。通过压延用于胶乳的细螺旋钢辊流延器(fine screw steel roller caster)将POD铺在基质上产生指定的涂层厚度(12、20或36微米)，从而形成连续的薄层。然后将该薄层在室温部分干燥1分钟。然后用由熔体流速为(230℃,2.16kg)25g/10分钟、密度为0.9g/cm3(可从The Dow Chemical Company获得)的H502-25RG树脂制成的均聚丙烯20g/m2纺粘非织造织物覆盖该部分干燥的薄层，用同上的但是洁净的细螺旋钢胶乳流延器再次压延以确保彻底的接触，并使其在室温干燥2小时。2小时之后，将片材移至Heraeus UT5050热空气烘箱中，80℃加热10分钟或者100℃加热10分钟。在多层涂敷的情形时，利用在前面步骤中已经预涂敷的非织造层合物作为初始基质重复上述整个步骤。
下表1总结了上述样品的湿气透过速率(MVTR)和所选的水柱数据。
表1
如表1所示，层合物在不同条件下性能不同。由于氢氧化铵中和，导致POD2在室温形成有用的涂层膜。在所有样品中，室温干燥用POD2形成的涂层显示最高的MVTR值。干燥温度对POD2涂层的MVTR值有显著影响。图1包括几个SEM图像，示出了干燥温度对涂层结构的影响。从图1中可看出，所用的温度越高，得到的表面越光滑。从表1和图1中可看出，随着干燥温度的升高POD2涂敷制品MVTR明显趋于降低。抛开任何科学理论的限制，本发明的发明人认为这可与膜结构因软化和熔融效应而平滑有关，膜结构的平滑引起分散体相的重新排列(reordering)。上述宏观上的平滑可明显从图1中的显微照片中看出。
但是，对于MVTR值，在POD1中进行上述处理并不引起明显的变化或者趋向(与POD2形成对比)。抛开任何理论的限制，本发明的发明人认为这可能是因为POD1尽管具有宏观上的表面平滑(微米分辨率)，仍然保持有效的多孔性(渗透性通道)。
另一实施例是在Papageno Lab Coater(帘涂机)上以450米/分钟的速度反复涂敷20g/m2纺粘非织造织物，所述织物由熔体流速(230℃,2.16kg)为25克/10分钟、密度为0.9g/cm3的H502-25RG均聚丙烯(可从The Dow Chemical Company获得)制成。以一个或两个或三个连续涂敷步骤用10g/m2的POD8501(如上面说明书33页最后一段所制备)涂敷基质，而后它们各自在60℃进行在线内部干燥(inter-drying)步骤。然后将所有的单层10g/m2(S1)、双层20g/m2(S2)和三层30g/m2(S3)涂敷样品在Heraeus UT5050常规烘箱中在100℃离线处理10分钟。然后在水柱试验仪TEXTEST FX3000上检查如此制备的样品，所述水柱试验仪装备28cm2的冲头(head)，压力以60巴/分钟增大。显示的水柱性能列于下表2中。
表2
在另一实施例中，利用上述的分散体采用下面的一般步骤制备了一系列的透气层合物。在引导帘涂机(pilot curtain coater)上用所述分散体涂敷A4聚丙烯非织造片材。将该A4片材粘在连续载体纸带上，并紧密地涂敷上6-14g/m2的涂层。同样可以进行包括内部干燥步骤的反复涂敷。施加的涂敷速度可达到至多约1100米/分钟。
在另一实施例中，利用上述的分散体采用下面的一般步骤制备了一系列的透气层合物。在引导帘涂机上用所述分散体涂敷A4聚丙烯非织造片材。将该A4片材粘在连续载体纸带上，并紧密地涂敷上6-14g/m2的涂层。同样可以进行包括内部干燥步骤的反复涂敷。施加的涂敷速度可达到至多约1100米/分钟。
因此，有利的是，如本申请中所述的聚烯烃分散体可用于制备面向卫生市场的透气衬垫、透气衣服、透气包装和透气的构造膜。具体而言，在一种或多种实施方案中，上述的技术可提供节约成本，因为膜/涂层可直接在最终的基质(例如，非织造织物)上形成，允许厂家省去单独的膜挤出、添加母料、拉伸和层合步骤。此外，总的制造可以得到简化，因为涂敷工艺可整合至非织造生产线中，并调成与非织造生产相同的流水线速度(其可以是100米/分钟至1100米/分钟)。而且，透气性和MVTR可通过各种独立的制造参数得到最终控制。
虽然已经通过有限数目的实施方式描述了本发明，理解了本公开的本领域技术人员将会理解能够想出其它实施方式，它们不偏离如本申请所披露的本发明的范围。因此，本发明应的范围该仅由所附权利要求所限定。
将所有的优先权文本的全部内容通过参考并入本申请，用于这种并入所允许的所有权限。此外，将本申请所引用的所有文档，包括试验方法，的全部内容都通过参考并入本申请，用于这种并入所允许的所有权限，达到本公开与本发明的描述一致的程度。

Claims (6)

1.一种通过将水性分散体施用于非织造基质形成尿布衬垫、防护衣物以及包装材料的方法，其包括：
选择非织造基质，其中所述非织造基质的平均孔径为50微米至150微米；
将水性分散体施用于所述非织造基质上，其中所述水性分散体包含以下物质在挤出机中在水的存在下的熔融共混产物：
包括乙烯-辛烯共聚物的热塑性基础聚合物；
包括乙烯/丙烯酸共聚物的分散剂；
中和剂；
其中所述水性分散体的pH为8至10.5，固体含量范围为30wt％至55wt％，基于所述基础聚合物和所述分散剂的总重量，和所述水性分散体的平均粒度为0.1至5微米；
从所述初始涂覆的非织造基质除去至少一部分水，从而产生尿布衬垫、防护衣物以及包装材料，所述尿布衬垫、防护衣物以及包装材料的湿气透过速率(MVTR)为至少300g/m2每24小时，利用ASTM标准E96-80竖立杯法测得。
2.权利要求1的方法，其中所述施用水性分散体包括帘涂所述非织造基质。
3.权利要求2的方法，其中所述施用的速率是100米/分钟至1100米/分钟。
4.权利要求1的方法，其中所述中和剂是氢氧化铵。
5.权利要求1的方法，其还包括施用多层的分散体。
6.一种尿布衬垫、防护衣物以及包装材料，其由权利要求1的通过将水性分散体施用于非织造基质形成尿布衬垫、防护衣物以及包装材料的方法获得。
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