JP2022514169A - オレフィンブロックコポリマーおよびそれから作製された物品を用いた付加製造 - Google Patents
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Abstract
Description
(i)オレフィンブロックコポリマーから構成される熱可塑性材料を提供することと、
(ii)該熱可塑性材料を、ノズルを通して加熱および分注して、基材上に堆積された押出物を形成することと、
(iii)所定のパターンで基材とノズルとの間に水平変位が存在するように、熱可塑性材料を分注しながら基材、ノズル、またはそれらの組み合わせを移動させ、基材上に材料の初期層を形成することと、
(iv)ステップ(ii)および(iii)を繰り返して、初期層上に接着した材料の連続層を形成して、付加製造部品を形成することと、を含む、方法である。
(i)10モル%から90モル%未満のエチレン含有量を有するエチレン系ポリマー(EP)(軟質コポリマー)と、
(ii)アルファ-オレフィン含有量が90モル%を超えるアルファ-オレフィン系ポリマー(AOP)(硬質コポリマー)と、
(iii)エチレンブロック(EB)およびアルファ-オレフィンブロック(AOB)を有するブロックコポリマーと、を含み、
ブロックコポリマーのエチレンブロック(軟質ブロック/軟質セグメント)は、ブロック複合材料の成分(i)のエチレン系ポリマーと同じ組成であり、ブロックコポリマーのアルファ-オレフィンブロック(硬質ブロック/硬質セグメント)は、ブロック複合材料の成分(ii)のアルファ-オレフィン系ポリマーと同じ組成である。「同じ組成」という用語は、同一のモノマーおよびコモノマー含有量、同一の構造、ならびに同一の物理的特性を有する2つの成分を指す。エチレン系ポリマーおよびアルファ-オレフィン系ポリマーの量の間の組成分割は、ブロックコポリマー中の対応するブロック間のものと同じまたは本質的に同じとなる。好適なα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C3、C4、C5、C6、およびC8α-オレフィンなどのC3~C10α-オレフィンが挙げられる。特定の実施形態では、α-オレフィンは、プロピレンである。更なる実施形態では、AOBおよびEBはiPP-EPジブロックコポリマーであり得る。
(i)0.5重量%、または10重量%、または20重量%、または30重量%~40重量%、または50重量%、または60重量%、または70重量%、または79重量%、または95重量%のEPと、
(ii)0.5重量%、または10重量%、または20重量%、または30重量%~40重量%、または50重量%、または60重量%、または70重量%、または79重量%、または95重量%のiPPと、
(iii)5重量%、または10重量%、または25重量%、または30重量%、または50重量%、または70重量%、または80重量%、または90重量%、または95重量%、または99重量%のブロックコポリマーと、を含有するか、本質的にそれらからなるか、またはそれらからなり、
このブロック複合材料は、次の特性のうちの1つ、いくつか、または全てを有する:
(a)EPは、EPの総重量に基づいて、50重量%、もしくは55重量%、もしくは60重量%~65重量%、もしくは70重量%、もしくは75重量%、もしくは80重量%のエチレンおよび逆量のプロピレン、または20重量%、もしくは25重量%、もしくは30重量%、もしくは35重量%~40重量%、もしくは45重量%、もしくは50重量%のプロピレンを含有する、ならびに/または
(b)EPは、EPの総重量に基づいて、10モル%、もしくは20モル%、もしくは30モル%、もしくは40モル%、もしくは50モル%、もしくは60モル%、もしくは65モル%、もしくは70モル%、もしくは73モル%~75モル%、もしくは80モル%、もしくは85モル%、もしくは89モル%の重合エチレン単位および逆量の重合プロピレン単位、または11モル%、もしくは15モル%、もしくは20モル%、もしくは25モル%~27モル%、もしくは30モル%、もしくは35モル%、もしくは40モル%、もしくは50モル%、もしくは60モル%、もしくは70モル%、もしくは80モル%、もしくは90モル%の重合プロピレン単位を含有する、ならびに/および
(c)iPPは、iPPの総重量に基づいて、100重量%、もしくは99.5重量%、もしくは99重量%から95重量%、もしくは90重量%、もしくは85重量%、もしくは80重量%、もしくは75重量%、もしくは70重量%、もしくは65重量%、60重量%、もしくは55重量%のプロピレン、および逆量のエチレン、または0重量%、もしくは0.5重量%から1重量%、もしくは5重量%、もしくは10重量%、もしくは15重量%、もしくは20重量%、もしくは25重量%、もしくは30重量%、もしくは35重量%、もしくは40重量%、もしくは45重量%のエチレンを含有する、および/または
(d)iPPは、iPPの総モル数に基づいて、90モル%、もしくは91モル%、もしくは92モル%、もしくは93モル%、もしくは94モル%、もしくは95モル%、もしくは96モル%、もしくは97モル%、もしくは98モル%~99モル%の重合プロピレン単位および逆量の重合エチレン単位、または1モル%~2モル%、もしくは3モル%、もしくは4モル%、もしくは5モル%、もしくは6モル%、もしくは7モル%、もしくは8モル%、もしくは9モル%、もしくは10モル%の重合エチレン単位を含有する、ならびに/または
(e)ブロックコポリマーは、ブロックコポリマーの総重量に基づいて、5重量%、もしくは10重量%、もしくは25重量%、もしくは30重量%~70重量%、もしくは75重量%、もしくは90重量%、もしくは95重量%のEBおよび逆量の、または95重量%、もしくは90重量%、もしくは75重量%、もしくは70重量%~30重量%、もしくは25重量%、もしくは10重量%、もしくは5重量%のiPPブロックを含有する、ならびに/または
(f)0.1、もしくは0.2、もしくは0.3、もしくは0.4~0.5、もしくは0.6、もしくは0.7、もしくは0.8、もしくは0.9、もしくは1.0のBCI、および/または
(g)0.1g/10分、もしくは5g/10分、もしくは10g/10分、もしくは15g/10分、もしくは18g/10分~20g/10分、もしくは30g/10分、もしくは50g/10分、もしくは1000g/10分のメルトフローレート(MFR)、および/または
(h)50,000g/モル、もしくは80,000g/モル、もしくは100,000g/モル~150,000g/モル、もしくは200,000g/モル、もしくは300,000g/モル、もしくは500,000g/モル、もしくは1,000,000g/モルの重量平均分子量(Mw)、および/または
(i)1.0、もしくは1.5、もしくは2.0、もしくは2.5、もしくは3.0、もしくは3.5、もしくは3.7~3.8、もしくは4.0、もしくは4.5、もしくは5.0のMw/Mn、および/または
(h)1グラムあたり20ジュール(J/g)、もしくは25J/g、もしくは30J/g、もしくは35J/g、もしくは50J/g、もしくは60J/g、もしくは70J/g、もしくは75J/g、もしくは80J/g~85J/g、もしくは90J/g、もしくは95J/g、もしくは100J/g、もしくは125J/gの融解熱(もしくは溶融エンタルピー)、および/または
(j)70℃、もしくは75℃、もしくは80℃、もしくは85℃~90℃、もしくは95℃、もしくは100℃の結晶化温度Tc、および/または
(k)100℃、もしくは110℃、もしくは120℃、もしくは130℃、もしくは135~138℃、もしくは140℃、もしくは145℃、もしくは150℃の第1のピークTm1BC、および/または
(l)35℃、もしくは40℃~45℃、もしくは50℃、もしくは60℃の第2のピークTm2BC、および/または
(m)40℃超、もしくは50℃超、もしくは60℃超のTm1BCとTM2BCとの差、および/または
(n)BCの総重量に基づいて、20重量%、もしくは25重量%、もしくは30重量%、もしくは33重量%~35重量%、もしくは40重量%、もしくは45重量%、もしくは50重量%の総エチレン含有量。
(i)エチレン含有量が10モル%~90モル%未満のエチレン系ポリマーと、
(ii)プロピレン含有量が90モル%超のプロピレン系ポリマーと、
(iii)エチレンブロックおよびプロピレンブロックを含むブロックコポリマーと、を含有するか、本質的にそれらからなるか、またはそれらからなり、
(iii)ブロックコポリマーのエチレンブロックは、(i)エチレン系ポリマーと同じ組成であり、(iii)ブロックコポリマーのプロピレンブロックは、(ii)プロピレン系ポリマーと同じ組成であり、
BCは、次の特性のうちの1つ、いくつか、または全てを有する:
(a)0.1g/10分、もしくは5g/10分、もしくは10g/10分、もしくは15g/10分、もしくは18g/10分から20g/10分、もしくは30g/10分、もしくは50g/10分、もしくは1000g/10分のメルトフローレート(MFR)、および/または
(b)2つの溶融ピークを示す、および/または
(C)100℃、もしくは110℃、もしくは120℃、もしくは130℃、もしくは135℃~138℃、もしくは140℃、または145℃、もしくは150℃の第1のピークTm1BC、および/または
(d)35℃、もしくは40℃~45℃、もしくは50℃、もしくは60℃の第2のピークTm2BC、および/または
(e)40℃超、もしくは50℃超、もしくは60℃超のTm1BCとTM2BCとの差。
「結晶性ブロック複合材料」(「CBC」)という用語は、以下の3つのポリマー成分:
(i)結晶性エチレン系ポリマー(CEP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%以上のエチレン含有量を有する前記結晶性エチレン系ポリマー(CEP)(本明細書ではCBCのソフトポリマーとも称される)と、
(ii)結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%を超えるアルファ-オレフィン含有量を有する前記結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)(本明細書ではCBCのハードポリマーとも称される)と、
(iii)結晶性エチレンブロック(CEB)と結晶性アルファ-オレフィンブロック(CAOB)とを含むブロックコポリマーと、を含む「結晶ブロック複合材料」(「CBC」)であるオレフィン系ポリマー組成物であり、
前記結晶性エチレンブロックは、成分(i)の前記結晶性エチレン系ポリマー(CEP)と同じまたは同様のTmを有し、
前記結晶性アルファ-オレフィンブロックは、成分(ii)の前記結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)と同じまたは同様のTmを有し、
「同じまたは類似」という句は、5℃以下、さらに4℃以下、3℃以下、さらに2℃以下の絶対Tm差を指す。
(i)90モル%以上のエチレン含有量を有する結晶性エチレン系ポリマー(CEP)(本明細書では軟質ポリマーとも称される)と、
(ii)90モル%超のアルファ-オレフィン含有量を有する結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)(本明細書では硬質ポリマーとも称される)と、
(iii)結晶性エチレンブロック(CEB)および結晶性アルファ-オレフィンブロック(CAOB)を含むブロックコポリマーと、を含み、
ブロックコポリマーの結晶性エチレンブロック(CEB)(軟質ブロック/軟質セグメント)は、ブロック複合材料の成分(i)の結晶性エチレン系ポリマー(CEP)と同じ組成であり、ブロックコポリマーの結晶性アルファ-オレフィンブロック(CAOB)(硬質ブロック/硬質セグメント)は、ブロック複合材料の成分(ii)の結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)と同じ組成である。CEPおよびCAOPの量の間の組成分割は、ブロックコポリマー中の対応するブロック間のものと同じまたは本質的に同じになる。連続プロセスで製造される場合、CBCの多分散度指数(PDI)は、1.7、または1.8から3.5、または5、または10、または15を有する。そのようなCBCは、例えば、全てが2011年12月22日に公開された米国特許出願公開第2011/0313106号、同第2011/0313108号、および同第2011/0313108号、ならびに2014年3月20日に公開されたPCT公開第WO2014/043522(A1)に記載されており、これらはそれぞれ、CBCの説明、CBCを作製するプロセス、およびCBCを分析する方法に関して、参照により本明細書に組み込まれる。好適なα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C3、C4、C5、C6、およびC8α-オレフィンなどのC3~C10α-オレフィンが挙げられる。特定の実施形態では、α-オレフィンは、プロピレンである。
(i)0.5重量%、または10重量%、または20重量%、または30重量%~40重量%、または50重量%、または60重量%、または70重量%、または79重量%、または95重量%のCEPと、
(ii)0.5重量%、または10重量%、または20重量%、または30重量%~40重量%、または50重量%、または60重量%、または70重量%、または79重量%、または95重量%のiPPと、
(iii)5重量%、または10重量%、または25重量%、または30重量%、または50重量%~70重量%、または80重量%、または90重量%、または95重量%、または99重量%のブロックコポリマーと、を含有するか、本質的にそれらからなるか、またはそれらからなり、
この結晶性ブロック複合材料は、次の特性のうちの1つ、いくつか、または全てを有する:
(a)CEPは、CEPの総重量に基づいて、85重量%、もしくは89重量%から92重量%、もしくは95重量%、もしくは99重量%のエチレン、および逆量のプロピレン、または1重量%、もしくは5重量%、もしくは8重量%から11重量%、もしくは15重量%のプロピレンを含有する、および/または
(b)CEPは、CEPの総モル数に基づいて、90モル%、もしくは91モル%、もしくは92モル%~95モル%、もしくは96モル%、もしくは97モル%、もしくは98モル%、もしくは99モル%の重合エチレン単位および逆量の重合プロピレン単位、または1モル%、もしくは2モル%、もしくは3モル%、もしくは4モル%、もしくは5モル%~8モル%、もしくは9モル%、もしくは10モル%の重合プロピレン単位を含有する、ならびに/または
(c)iPPは、iPPの総重量に基づいて、100重量%、もしくは99.5重量%、もしくは99重量%から95重量%、もしくは90重量%、もしくは85重量%、もしくは80重量%、もしくは75重量%、もしくは70重量%、もしくは65重量%、60重量%、もしくは55重量%のプロピレン、および逆量のエチレン、または0重量%、もしくは0.5重量%から1重量%、もしくは5重量%、もしくは10重量%、もしくは15重量%、もしくは20重量%、もしくは25重量%、もしくは30重量%、もしくは35重量%、もしくは40重量%、もしくは45重量%のエチレンを含有する、および/または
(d)iPPは、iPPの総モル数に基づいて、90モル%、もしくは91モル%、もしくは92モル%、もしくは93モル%、もしくは94モル%、もしくは95モル%、もしくは96モル%、もしくは97モル%、もしくは98モル%から99モル%の重合プロピレン単位、および逆量のエチレン単位、または1モル%から2モル%、もしくは3モル%、もしくは4モル%、もしくは5モル%、もしくは6モル%、もしくは7モル%、もしくは8モル%、もしくは9モル%、もしくは10モル%の重合エチレン単位を含有する、および/または
(e)ブロックコポリマーは、ブロックコポリマーの総重量に基づいて、5重量%、もしくは10重量%、もしくは25重量%、もしくは30重量%から50重量%、もしくは70重量%、もしくは75重量%、もしくは90重量%、もしくは95重量%のEB、および逆量の、または95重量%、もしくは90重量%、もしくは75重量%、もしくは70重量%、もしくは50重量%から30重量%、もしくは25重量%、もしくは10重量%、もしくは5重量%のiPPブロックを含有する、および/または
(f)0.1、もしくは0.2、もしくは0.3、もしくは0.4、もしくは0.5、もしくは0.6から0.7、もしくは0.8、もしくは0.9、もしくは1.0のCBCI、および/または
(g)0.1g/10分、もしくは5g/10分、もしくは10g/10分、もしくは15g/10分、もしくは20g/10分、もしくは23g/10分~40g/10分、もしくは50g/10分、もしくは1000g/10分のメルトフローレート(MFR)、および/または
(h)50,000g/モル、70,000g/モル、もしくは80,000g/モル、もしくは100,000g/モル~130,000g/モル、もしくは150,000g/モル、もしくは200,000g/モル、もしくは300,000g/モル、もしくは500,000g/モル、もしくは1,000,000g/モルの重量平均分子量(Mw)、および/または
(i)1.0、もしくは1.5、もしくは2.0、もしくは2.5、もしくは3.0、もしくは3.5、もしくは3.7、もしくは3.8、もしくは4.0~4.3、もしくは4.5、もしくは5.0のMw/Mn、および/または
(j)20J/g、もしくは25J/g、もしくは30J/g、もしくは35J/g、もしくは50J/g、もしくは60J/g、もしくは70J/g、もしくは75J/g、もしくは80J/g、もしくは85J/g、もしくは90J/g、もしくは92J/g、もしくは100J/g、もしくは110J/g、もしくは
115J/g、もしくは125J/gの融解熱(もしくは溶融エンタルピー)、および/または、
(k)70℃、もしくは75℃、もしくは80℃、もしくは85℃、もしくは90℃~95℃、もしくは100℃の結晶化温度Tc、および/または
(L)100℃、もしくは110℃、もしくは120℃、もしくは130~136℃、もしくは140℃、もしくは145℃、もしくは150℃の第1のピークTm1CBC、および/または
(m)90℃、もしくは95℃、もしくは100℃、もしくは103℃~105℃、もしくは110℃、もしくは115℃、もしくは120℃、もしくは125℃、もしくは130℃、もしくは140℃、もしくは150℃の第2のピークTm2CBC、および/または
(n)40℃超、もしくは50℃超、もしくは60℃超のTm1CBCとTm2CBCとの差、および/または
(o)CBCの総重量に基づいて、20重量%、もしくは25重量%、もしくは28重量%から47重量%、もしくは50重量%、もしくは55重量%、もしくは60重量%、もしくは70重量%のエチレン総含有量。
(i)エチレン含有量が90モル%超の結晶性エチレン系ポリマーと、
(ii)プロピレン含有量が90モル%超の結晶性プロピレン系ポリマーと、
(iii)結晶性エチレンブロックおよび結晶性プロピレンブロックを含むブロックコポリマーと、を含有するか、本質的にそれらからなるか、またはそれらからなり、
(iii)ブロックコポリマーの結晶性エチレンブロックは、(i)結晶性エチレン系ポリマーと同じ組成であり、(iii)ブロックコポリマーの結晶性プロピレンブロックは、(ii)結晶性プロピレン系ポリマーと同じ組成であり、
CBCは、次の特性のうちの1つ、いくつか、または全てを有する:
(a)0.1g/10分、もしくは5g/10分、もしくは10g/10分、もしくは15g/10分、もしくは18g/10分から20g/10分、もしくは30g/10分、もしくは50g/10分、もしくは1000g/10分のメルトフローレート(MFR)、および/または
(b)2つの溶融ピークを示す、および/または
(c)100℃、もしくは110℃、もしくは120℃、もしくは130℃~136℃、もしくは140℃、もしくは145℃、もしくは150℃の第1のピークTm1CBC、および/または
(d)90℃、もしくは95℃、もしくは100℃、もしくは103℃~105℃、もしくは110℃、もしくは115℃、もしくは120℃、もしくは125℃、もしくは130℃、もしくは140℃、もしくは150℃の第2のピークTm2CBC、および/または
(e)40℃超、または50℃超、または60℃超のTm1CBCとTm2CBCとの差。
ASTM D-1238(230℃、2.16kg)に従って、メルトフローレート(MFR)を測定する。結果をグラム/10分で報告する。ASTM D-1238(190℃、2.16kg)に従って、メルトインデックス(MI)を測定する。結果をグラム/10分で報告する。
示差走査熱量測定(DSC)を使用して、広範囲の温度にわたるポリマーの溶融、結晶化、およびガラス転移挙動を測定することができる。例えば、RCS(冷蔵冷却システム)およびオートサンプラーを装備するTA Instruments Q1000 DSCを使用して、この分析を行った。試験中、50ml/分の窒素パージガス流量を使用した。各試料を薄いフィルムへと約190℃で溶融プレスし、次いで溶融した試料を室温(約25℃)まで空冷した。3~10mg、直径6mmの試験片を冷却したポリマーから取り出し、重さを量り、軽量のアルミニウム皿(50mg)に置き、圧着して閉じた。次いで、その熱特性を決定するために分析を行った。
サンプル調製:クロムアセチルアセトネート(緩和剤)中0.025Mであったテトラクロロエタン-d2/オルトジクロロベンゼンの50/50混合物、およそ2.6gを、10mmのNMRチューブ内のサンプル0.21gに添加することによって、サンプルを調製した。チューブおよびその内容物を135℃~140℃に加熱することにより、試料を溶解し、均質化した。
Agilent TechnologyからのユニットおよびPolymerChar(Valencia,Spain)などの高温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)システムを使用した。濃度検出器は、Polymer Char Incからの赤外線検出器(IR-5)であった。データ収集は、GPCOne(PolymerChar)を使用して実行したキャリア溶媒は、1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)であった。システムは、Agilent製のオンライン溶媒脱気デバイスを装備していた。カラム区画は、150℃で操作した。カラムは、4つのMixed A LS 30cm、20ミクロンのカラムであった。溶媒は、約200ppmの2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール(BHT)を含有する窒素パージしたTCBであった。流量は1.0mL/分であり、注入量は200μlであった。穏やかに撹拌しながら、N2パージし、予熱したTCB(200ppmのBHTを含有する)中に試料を160℃で2.5時間溶解することによって、「2mg/mL」の試料濃度を調製した。
高温液体クロマトグラフィー(HTLC)実験方法の計測手段を、公開されたD.Lee et al.,J.Chromatogrの方法に従って実行した。A 2011,1218,7173の方法に従って行った。2つのShimadzu(Columbia,MD,USA)LC-20ADポンプを使用して、それぞれデカンおよびトリクロロベンゼン(TCB)を送達した。各ポンプを、10:1の固定分流器(部品番号:620-PO20-HS、Analytical Scientific Instruments Inc.,CA,USA)に接続した。分流器は、製造業者によれば、H2O中0.1mL/分で1500psi(10.34MPa)の圧力降下を有した。
両方のポンプの流量は、0.115mL/分に設定した。分流後、小流を、
収集された溶媒を30分超の間計量することによって決定すると、デカンおよびTCBの両方については0.01mL/分であった。収集された溶出液の体積を、室温での溶媒の質量および密度によって決定した。小流をHTLCカラムに送達して、分離した。主流を溶媒貯蔵器に送り返した。50μLの混合機(Shimadzu)を分流器の後に接続して、Shimadzuポンプからの溶媒を混合させた。次いで、混合溶媒を、Waters(Milford,MA,USA)GPCV2000のオーブン内の注入器に送達した。Hypercarb(商標)カラム(2.1×100mm、粒径5μm)を、注入器と10ポートVICIバルブ(Houston,TX,USA)との間に接続した。バルブは、2つの60μLのサンプルループを備えた。このバルブを使用して、第1次元(D1)HTLCカラムから第2次元(D2)SECカラムへの連続的なサンプル溶出を行った。Waters GPCV2000のポンプおよびPLgel Rapid(商標)-Mカラム(10×100mm、粒径5μm)を、D2サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)のVICIバルブに接続した。文献(Y.Brun&P.Foster,J.Sep.Sci.2010,33,3501)に記載されているように、接続には対称構成を使用した。二重角光散乱検出器(PD2040、Agilent,Santa Clara,CA,USA)およびIR5赤外線吸収検出器をSECカラムの後に接続し、濃度、組成および分子量を測定した。
0~10分、100%デカン/0%TCB、
10分~651分、TCBは、0%TCBから80%TCBまで直線的に増加した。
重さを量った量の樹脂(2.0000±0.1000、g)を還流条件下で200mlのo-キシレンに溶解した。次いで、その溶液を、温度制御された水浴中で60分間25℃に冷却して、キシレン不溶性(XI)画分を結晶化させた。溶液が冷却され、不溶性画分が溶液から析出すると、キシレン不溶性画分(XI)からのキシレン可溶性(XS)画分の分離を、濾紙による濾過によって行った。キシレン溶液中の残りのo-キシレンを、濾液から蒸発させ、ASTM D5492-17に従って乾燥させた。乾燥キシレン可溶性画分中のエチレン含有量(キシレン可溶性中の重量%C2)を、本明細書で指定されたNMR法を使用して測定した。
市販の結晶化溶出分別装置(CEF)(Polymer Char,Spain)を使用して、高温熱勾配相互作用クロマトグラフィー(TGIC)測定を実行した(Cong,et al.,Macromolecules,2011,44(8),3062-3072)。分離には、単一のHypercarbカラム(100X4.6mm、5ミクロン粒子、Thermo Scientific)を使用した。実験パラメータは、以下であった:トップオーブン/移送ライン/針温度160℃、溶解温度160℃、溶解撹拌設定2、ポンプ安定化時間15秒、カラム洗浄のためのポンプ流量0.500mL/m、カラム充填のポンプ流量0.300ml/分、安定化温度160℃、安定化時間(前、カラムへの充填前)1.0分、安定化時間(後、カラムへの充填後)1.0分、SF(可溶性画分)時間8.0分、160℃から90℃への冷却速度5.0℃/分、冷却プロセスの間の流量0.01ml/分、等温保持90℃で10分間、90℃から160℃への溶出の間の加熱速度5.0℃/分、等温時間150℃で10分間、溶出流量0.500mL/分、および注入ループサイズ140マイクロリットル。試料は、PolymerCharオートサンプラーにより160℃で120分間、ODCB(1,2-ジクロロベンゼン、無水グレード、またはHPLCグレード)中4.0mg/mlの濃度で調製した。
TGICカラム温度のキャリブレーションは、参照(Cerk and Cong,US9,688,795)に従って行う。
表2に示すように、CBC試料(CBC1~CBC4)およびBCサンプル(BC1)は、以下のようにさらに特徴付けられる:
重量%PP-上記のHTLC分離によって測定されたCBCまたはBC中のプロピレンポリマーの重量パーセント。
Mw-上記のようにGPCによって決定されたKg/モル単位のCBCまたはBCの重量平均分子量。
Mw/Mn-上記のようにGPCによって決定されたCBCまたはBCの分子量分布。
総重量%C2-NMRによって決定されたCBCまたはBC中のエチレンの重量パーセント、残りはプロピレンである。
Tm(℃)ピーク1(ピーク2)-DSCからの第2の加熱曲線によって決定されたピーク溶融温度。ピーク1は、CEB/CEP(CBCの場合)または(BC)の場合EB/EPの溶融を指し、ピーク2は、CEBまたはCEPの溶融を指す。
Tc(℃)-DSC冷却スキャンによって決定されたピーク結晶化温度。
部品は、Hyrel 3D,Norcross,Georgia(USA)から市販されているHyrelシステム30Mで印刷した。層の高さが0.2mmで、100%の直線インフィルを印刷した小さな3次元ボックス(寸法4cmx2cmx5mm)を印刷した。プリンターベッドの温度は、95℃であり、ノズルの温度は、160~240℃の範囲であった。
CBCIは、ジブロック内のCEB対CAOBの比が、CBC全体におけるエチレン対α-オレフィンの比と同じであるという推定の下、CBC内のブロックコポリマーの量の推定値を提供する。この仮定は、本明細書に記載されるように、個別の触媒動態および鎖シャトリング触媒作用を介したジブロックの形成のための重合機構の理解に基づいて、これらの統計的オレフィンブロックコポリマーに対して有効である。このCBCI分析は、ポリマーがプロピレンホモポリマー(これらの実施例ではCAOP)とポリエチレン(これらの実施例ではCEP)との単純なブレンドである場合よりも、単離PPの量が少ないことを示す。結果として、ポリエチレン画分は、ポリマーが単にポリプロピレンとポリエチレンとのブレンドである場合には存在しないであろうかなりの量のプロピレンを含有する。この「余分なプロピレン」を説明するために、質量平衡計算を行って、ポリプロピレンおよびポリエチレン画分の量、ならびにHTLCによって分離される画分の各々に存在するプロピレンの重量%からCBCIを推定することができる。CBC1~CBC4に対応するCBCIの計算を表4および5に提供する。
重量%C3全体=wPP(重量%C3 PP)+wPE(重量%C3 PE)等式1
式中、wPPはポリマー中のPPの重量分率である;wPEは、ポリマー中のPEの重量分率である;重量%C3 PPは、PP成分またはブロック中のプロピレンの重量パーセントである;重量%C3 PEは、PE成分またはブロック中のプロピレンの重量パーセントである。
重量%C3全体=wPP単離(重量%C3 PP)+wPE-画分(重量%C3 PE-画分)等式3
式中、wPP単離は、HTLCから単離されたPPの重量分率である;w PE-画分は、HTLCから分離されたPEの重量分率であり、ジブロックおよび非結合PEを含有する;重量%C3 PPは、PP中のプロピレンの重量%であり、これは、PPブロックおよび非結合PPに存在する同量のプロピレンでもある;重量%C3 PE-画分は、HTLCによって分離されたPE-画分中のプロピレンの重量%である;並びに重量%C3全体は、ポリマー全体の全重量%プロピレンである。
本明細書では、ブロック複合材料指数(BCI)という用語は、ブロックコポリマーの重量パーセンテージを100%で除算したもの(すなわち、重量分率)として定義される。BCIの値は、0~最大1.0の範囲とすることができ、1.0は、100%のブロックコポリマーに等しく、ゼロは、従来のブレンドまたはランダムコポリマー等の材料についてのものとなり得る。別の言い方をすれば、キシレン不溶性画分については、BCIは1.0であり、キシレン可溶性画分については、BCIにはゼロの値が割り当てられる。
1.13C NMR(全重量%C2合計)によってポリマー全体のエチレン含有量を測定する。
2.重合プロセス中のモノマーおよびコモノマーの供給速度から、PPブロックのエチレン含有量(PPブロック/ポリマー中の重量%C2、重量%C2 iPP硬質とも呼ばれる)を計算する。或いは、DSCのTmとランダムプロピレンエチレンコポリマー中のエチレン含有量との相関関係を使用して、DSC溶融温度から計算することもできる。
3.重合プロセス中のモノマーおよびコモノマーの供給速度から、EPブロック/ポリマー中のエチレン含有量(EPブロック/ポリマーの重量%C2、重量%C2 EP軟質とも呼ばれる)を計算する。或いは、DSCのTmとランダムプロピレンエチレンコポリマーのエチレン含有量との相関関係を使用して、DSC溶融温度から計算することもできる。
4.w不溶性が、XIの重量分率であり、w可溶性が、ASTM5492-17から測定されたXSの重量分率である等式8からXI中のエチレン含有量(重量%C2キシレン不溶性または重量%C2不溶性)を計算する。XS中の重量%エチレン含有量(重量%C2可溶性)は、XS画分の13C NMRから測定される。
重量%C2全体=w不溶性(重量%C2不溶性)+w可溶性(重量%C2不溶性)等式8
5.材料全体の全体的なC2含有量は、等式9に従う。
重量%C2全体=wiPP硬質(重量%C2 iPP)+wEP軟質(重量%C2 EP軟質)等式9
6.等式10に従い、キシレン不溶性中の重量分率PP(XI中のPPの重量、wiPP硬質)を(XI中の重量%C2からEPブロック/ポリマー中の重量%C2を引いたもの)/(PPブロック/ポリマー中の重量%C2からEPブロック/ポリマー中の重量%C2)として計算する:
8.
wEP軟質=1-wiPP硬質等式11
9.XI中のジブロックの重量分率(不溶性画分中の重量分率ジブロック)を、ブロックまたはポリマーの重量分率EPで除算したXI中の重量分率EPとして計算する。
10.BCIは、(不溶性画分中のジブロックの重量分率)に(キシレン不溶性の重量分率)を乗算して計算される。
Claims (20)
- 付加製造の方法であって、
(i)オレフィンブロックコポリマーから構成される熱可塑性材料を提供することと、
(ii)前記熱可塑性材料を、ノズルを通して加熱および分注して、基材上に堆積された押出物を形成することと、
(iii)所定のパターンで前記基材と前記ノズルとの間に水平変位が存在するように、前記熱可塑性材料を分注しながら前記基材、前記ノズル、またはそれらの組み合わせを移動させ、前記基材上に前記材料の初期層を形成することと、
(iv)ステップ(ii)および(iii)を繰り返して、初期層上に接着した前記材料の連続層を形成して、付加製造部品を形成することと、を含む、方法。 - 前記方法が、複数の連続層が接着および構築されて、前記付加製造部品を形成するように、ステップ(iv)を繰り返すことをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記熱可塑性材料が、ブロック複合材料、結晶性ブロック複合材料、またはブロックオレフィンコポリマーをその中に有する混合物から構成され、前記ブロックオレフィンコポリマーが、アイソタクチックポリプロピレンブロックおよびポリエチレンリッチブロックから構成される、請求項1に記載の方法。
- 前記アイソタクチックポリプロピレンブロックが、前記オレフィンブロックコポリマーの10モル%~90モル%であり、残存する残りが、前記ポリエチレンリッチブロックである、請求項3に記載の方法。
- 前記アイソタクチックポリプロピレンブロックが、30モル%~70モル%であり、残存する残りが、前記ポリエチレンリッチブロックである、請求項4に記載の方法。
- 前記ポリエチレンリッチブロックが、平均して少なくとも60モル%のエチレンから構成され、残りがプロピレンである、請求項4または5のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリエチレンリッチブロックが、平均して少なくとも70重量%のエチレンから構成され、残りがプロピレンである、請求項6に記載の方法。
- 前記ブロック複合材料または結晶性ブロック材料が、0.1~0.9のブロック複合材料指数を有する、請求項3~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ブロック複合材料指数が、0.2~0.8である、請求項8に記載の方法。
- 前記熱可塑性材料が、前記ノズルに引き込まれ、かつ前記ノズル内で溶融されるフィラメントに形成される、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱可塑性材料が、顔料、フィラー、潤滑剤、スリップ剤、または難燃剤のうちの1つ以上から構成される、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱可塑性材料が、次の高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、官能化ポリオレフィン、線状低密度ポリエチレン、または低密度ポリエチレンのうちの少なくとも1つからさらに構成される、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
- 付加製造物品であって、互いに接着した少なくとも2つの層から構成され、少なくとも1つの層が、オレフィンブロックコポリマーから構成される熱可塑性材料から構成される、付加製造物品。
- 前記熱可塑性材料が、ブロック複合材料、結晶性ブロック複合材料、またはその中に前記ブロックオレフィンコポリマーを有するそれらの混合物から構成され、前記ブロックオレフィンコポリマーが、アイソタクチックポリプロピレンブロックおよびポリエチレンリッチブロックから構成される、請求項13に記載の付加製造物品。
- 前記ポリエチレンリッチブロックが、60モル%超のエチレン残留物から構成され、残存する残りがプロピレン残留物である、請求項14に記載の付加製造物品。
- 前記ポリエチレンリッチブロックが、70モル%超のエチレン残留物から構成され、残存する残りがプロピレン残留物である、請求項14または15のいずれか一項に記載の付加製造物品。
- 前記ブロック複合材料または結晶性ブロック複合材料が、0.1~0.9のブロックコポリマー指数を有する、請求項14~16のいずれか一項に記載の付加製造物品。
- 前記付加製造物品が、次のポリマーである高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、官能化ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、または低密度ポリエチレンのうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項13~17のいずれか一項に記載の付加製造物品。
- オレフィンブロックコポリマーから構成されるフィラメントを含む、付加製造に有用なフィラメント。
- 前記オレフィンブロックコポリマーが、アイソタクチックポリプロピレンブロックおよびポリエチレンリッチブロックから構成される、請求項19に記載のフィラメント。
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