[发明专利]得自半结晶-无定形聚烯烃嵌段共聚物的软而强的弹性体组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年4月9日提交的美国临时专利申请No.60/907,742 的优先权，将该申请全部引入本文作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及聚合物领域。更具体地说，本发明涉及与低分子量流 体稀释剂共混的由半结晶聚烯烃嵌段和(非晶)聚烯烃嵌段组成的聚烯烃嵌段 和接枝共聚物。本发明公开这种“凝胶组合物”的机械或热机械处理产生具 有柔软性、可回复弹性和强度的优越组合的材料。本发明还要求保护这样的 组合物，其中稀释剂用作加工助剂，但随后从所述聚烯烃嵌段共聚物中除去 以产生具有高的可回复弹性和高的强度的聚合物材料。

背景技术

聚烯烃，例如各种级别的聚乙烯和聚丙烯，组成了塑料材料市场中最重 要的部分之一。由于单体(例如乙烯和丙烯)的低成本和可通过使所述单体聚 合而产生的材料的加工的多样性和简易性，聚烯烃已经被广泛用于包括包装 膜和容器、管、衬里、汽车用塑料、导线和线缆涂层、以及注射和吹塑成型 部件的各种应用中¹。

均聚物形式的聚乙烯可以是高度结晶和刚性的，例如高密度聚乙烯 (HDPE)，或者具有较低的结晶度但柔软、坚韧和柔韧，例如低密度聚乙烯 (LDPE)。前者主要由线型聚乙烯(PE)链组成，而后者中的聚合物是高度支化 的。较新级别的聚乙烯例如茂金属PE是利用对分子量分布以及支化的程度 和类型施加比传统HDPE和LDPE材料更加精确的控制的催化剂和方法制造 的。

类似地，市场上存在许多级别和类型的聚丙烯均聚物(PP)。由于由沿着 PP链的悬垂甲基所提供的立体化学，聚丙烯的类型和性质比聚乙烯更加多 样化。例如，工业上制造了全同立构聚丙烯(iPP)、间同立构聚丙烯(sPP)和无 规立构聚丙烯(aPP)。基于iPP和sPP的材料趋向于是更加高度结晶和刚性的， 而aPP材料是柔软的，具有低的结晶性或不具有结晶性。与PE的情况一样， 使用不同方法制造的聚丙烯具有不同的分子量分布、支化度、加工性能和物 理性质。PE和(有规立构)PP材料均被视为是“半结晶”的，因为在熔融和 溶液情况下这些分子的长链性质和它们的缠结特性阻碍了完全结晶。虽然半 结晶聚烯烃的固态形态可以广泛地变化且晶体可采取各种形式，但是通常存 在双区结构，其中聚合物链将结晶区域连接起来并使结晶区域机械地紧密结 合，各结晶区域被无定形区域隔开。

烯烃单体还可以通过各种化学方法共聚以产生无规或统计共聚物。例 如，乙烯和丙烯的共聚用于制造称作乙丙橡胶(EPR)的橡胶状材料。还将少 量的高级α-烯烃例如1-己烯或1-辛烯与乙烯共聚以产生具有广泛应用的柔 软的弹性和塑性材料系列。

虽然在其它聚合物材料系列中嵌段和接枝共聚物已经被商业化，最显著 的是通过苯乙烯、丁二烯和异戊二烯的活性阴离子聚合而制备的苯乙烯类嵌 段共聚物(SBC)，但只是在最近才出现制造聚烯烃嵌段和接枝共聚物的合成 方法。在过去的十年中，已经确认了各种“活性”链烯烃聚合化学，其抑制 链终止和转移过程从而可以实现分子量、分子结构和立体化学的精确控制²。 通过这些催化剂体系和方法，现在可以合成各种各样的半结晶聚烯烃嵌段和 接枝共聚物。例如，已经制备了具有线型A-B-A结构的三嵌段共聚物，其中 所述A嵌段是半结晶的并且为iPP或sPP，且所述B嵌段是具有低玻璃化转 变温度的乙烯和丙烯的无定形(非结晶)统计共聚物(即EPR)。这样的材料已 经显示出具有优异的弹性体性质，所述弹性体性质在热塑性聚烯烃中是独特 的³。

Dow Global Technologies的Arriola和共同发明人(“Dow的专利”)公开 了用于制备由与聚(乙烯-r-1-辛烯)无定形橡胶状嵌段交替的半结晶PE嵌段 组成的统计多嵌段共聚物的在商业上实用的体系⁴。该方法涉及使用两种单 中心催化剂(每种嵌段各自适用一种单中心催化剂)和“链穿梭剂”，“链穿 梭剂”促进生长聚合物链在两种催化剂中心之间的交换。该Dow方法不依 赖于活性烯烃催化剂来产生可控结构嵌段共聚物材料；更确切地，链穿梭和 终止/转移过程的统计性质产生了具有嵌段分子量和每条链的嵌段数的分布 的嵌段共聚物材料。然而，该专利公开了对于例如热塑性弹性体的应用，该 乙烯-辛烯统计多嵌段聚合物具有比常规的乙烯-辛烯无规共聚物优越的热和 力学性能⁵。