[发明专利]聚合物-皂组合物及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含热塑性聚合物和皂的紧密掺加物的聚合物-皂组合物。本发明还涉及制备和使用聚合物-皂组合物的方法。

背景技术

热塑性聚合物被用于多种应用中。然而，与其它聚合物物质相比，热塑性聚合物(如聚丙烯和聚乙烯)在例如形成纤维时，可具有更大的配制挑战。这是因为纤维制备的材料和工艺要求比其它形式如膜的那些要求更加严格。就纤维制备而言，相对于其它聚合物加工方法，聚合物熔融流动特性更加取决于材料的物理和流变性能。另外，纤维制备中的局部剪切/拉伸速率和剪切速率比其它工艺更大。

此外，高分子量的热塑性聚合物不易于或不能有效地纺成细纤维。当纺丝超细纤维时，熔体中的小缺陷、轻微的不一致性或轻微的相不相容性是商业可行方法所不可接受的。如果它们的可得性和潜在的强度改善，则期望提供一种容易并且有效纺织此类高分子量聚合物的途径。在加工用于注塑的热塑性聚合物和膜时，存在类似的问题。

大多数热塑性聚合物如聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯衍生自单体(例如分别为乙烯、丙烯和对苯二甲酸)，所述单体得自不可再生的化石基资源(例如石油、天然气和煤炭)。因此，这些资源的价格和可得性最终对这些聚合物的价格具有显著的影响。随着这些矿物基资源的国际价格迅速升高，由这些聚合物制得的材料的价格迅速升高。

此外，许多消费者对购买仅衍生自不可再生的矿物基资源的产品表现出反感。他们的某些担心基于例如环境可持续性问题，而其它担心基于对石油化学产品所衍生产品是“非天然的”或环境不友好的印象。

热塑性聚合物通常与所需添加剂(例如蜡、颜料、有机染料、香料)不相容，或与其具有不佳的混溶性。与原本加入必需的添加剂相比，该不相容性可能迫使加入过多的添加剂，以获得所期望的结果。因此，期望解决该缺点。

将聚丙烯仅用作微量组分，现有领域将聚丙烯组合物与添加剂和/或稀释剂混合制备具有非常开放的微孔结构的材料，所述孔具有大于10mm的孔尺寸。在本文所述的所有情形中，所述稀释剂均被移除以制得最终多孔(例如蜂窝状)结构。在移除稀释剂之前，由于制得所期望开放结构所需的过多稀释剂，结构是无法接受的油性的。移除稀释剂，可不仅使额外的加工和废料处理成为必要，而且还导致所需添加剂如染料、颜料和/或香料被移除。

例如，美国专利3,093,612描述了聚丙烯与多种脂肪酸的组合，其中脂肪酸被移除。科学文章J.Apply.Polym.Sci 82(1)第169-177页(2001)公开了对聚丙烯使用稀释剂以热致相分离以形成开放并且较大的蜂窝状结构，但是聚合物比率低，其中随后将稀释剂从最终结构中移除。科学文章J.Apply.Polym.Sci 105(4)第2000-2007页(2007)公开了微孔膜，所述微孔膜经由热致相分离，用邻苯二甲酸二丁酯和大豆油混合物以及聚丙烯微量组分制得。稀释剂从最终结构中移除。科学文章Journal of Membrane Science 108(1-2)第25-36页(1995)公开了中空纤维微孔膜，所述中空纤维微孔膜使用大豆油和聚丙烯混合物以及聚丙烯微量组分，并且采用热致相分离制得，获得所期望的膜结构。稀释剂从最终结构中移除。

因此，需要热塑性聚合物的组合物，所述组合物允许使用较高分子量和/或减量的不可再生资源基材料，和/或更好地掺入添加剂如香料和染料。还需要无需移除稀释剂和/或在最终产品中递送可再生材料的组合物。

发明内容

在一个方面，本发明提供聚合物-皂组合物，其包含以下物质的紧密掺加物：(a)热塑性聚合物；和(b)皂。所述皂在固体热塑性聚合物中具有小于10μm的液滴尺寸。另选地，所述液滴尺寸可小于5μm，小于1μm，或小于500nm。所述组合物可包含以所述组合物的总重量计5重量％至60重量％的皂，8重量％至40重量％的皂，或10重量％至30重量％的皂。

皂包含脂肪酸的金属盐。用于制备皂的金属可选自元素周期表第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16族，使用1988年实施的IUPAC命名体系。所述脂肪酸可选自碳-12至碳-22脂肪链羧酸。示例性皂包括硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、以及它们的组合。

热塑性聚合物可包括例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、它们的共聚物、或它们的组合。热塑性聚合物的其它例子包括聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯共聚物、聚乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、多羟基链烷酸酯、聚酰胺-6、聚酰胺-6,6、或它们的组合。