[发明专利]聚乙烯制品

说明书

技术领域

本申请涉及用于热塑性聚合物的成核剂、包含这样的成核剂的聚合物组合物、由这样的聚合物组合物制成的制品、以及用于制造和成型这样的聚合物组合物的方法。

背景技术

在正常的条件下，聚乙烯聚合物是含有散布有无定型区的结晶区的半结晶聚合物。具体来说，聚乙烯聚合物通过折叠聚乙烯链而结晶，由此产生散布有无定型聚乙烯相的结晶片晶。当在熔融聚合物经受相对较小的应变的条件下处理聚乙烯聚合物时，聚合物熔体中的聚合物链以无规线团的构型松驰。在不存在异源晶核(杂质或有意加入的试剂)的情况下，聚合物熔体(例如聚乙烯熔体)冷却，直至发生自发地引发链折叠和后续的结晶性片晶生长的足够的链间相互作用。这种片晶生长典型地是球晶状的，并且在三维空间中即使有也极少有表现出聚乙烯晶体a、b和c轴的优选取向。

然而，在如吹膜之类的拉伸应变过程中，取决于确切的应变水平，更大或更小程度的熔融链可以在流动方向上伸长。这些伸长链中有一些的对准性(alignment)和吸引力(attraction)可能会导致原纤维的结晶，所述原纤维在高于初次结晶的本体的温度下形成，并且在流动方向上取向。这些原纤维可以是对于进一步成核非常有效的位点，其中随后的最快生长方向(聚乙烯斜方晶胞的b轴)与原纤维长度正交。b轴(或片晶快速生长方向)或多或少地围绕这些原纤维放射状分布(因此，所述b轴与流动方向正交)。这种形态被称为成列成核或“串晶结构”形态，其中形成“串轴(shishes)”的原纤维和形成“串珠(kebabs)”的链折叠片晶与所述“串轴”正交生长。熔体的拉伸应变程度和潜在松弛度决定了确切的最终形态。在中等应变下和/或在适度的可能松弛下，即，在接近结晶温度的适度受限流动方向取向下，原纤维成核密度是适度的。基于广泛接受的文献模型，导致了Keller/Machin 1(KM1)形态，其中b轴基本上与原纤维正交并且放射状分布在原纤维周围(因此，b轴与流动方向正交)，而a轴显示了与原纤维或流动方向平行的至少一定水平的净取向。在拉伸应变与缺乏熔体松弛的更极端组合下，原纤维成核密度相对更高。导致了Keller/Machin 2(KM2)形态，其中b轴取向显示出与原纤维长度正交并且在原纤维周围放射状分布的强的净取向(因此，所述b轴与流动方向正交)。由于极高的原纤维成核密度，片晶扭曲是不可能的，并且c轴显示了与原纤维或流动方向平行的显著的净取向。

KM1和KM2形态可能导致制品中的某些不理想的性质。举例来说，表现出KM1或KM2形态的聚乙烯薄膜表现出在纵向与横向之间不平衡的撕裂强度。尽管这种平衡缺失对于某些制品和应用来说可能不成问题，但它被证明对于可撕裂薄膜来说容易出现问题。表现出撕裂强度平衡缺失的可撕裂薄膜可能发生的撕裂会突然改变其通过所述薄膜传播的方向。这对于被用于食品包装的可撕裂薄膜来说可能特别成问题，其中需要受控制的撕裂，以免包装的内容物溢出。

尽管加入成核剂可以改变结晶的某些方面，但尚未观察到其加入能产生斜方聚乙烯晶胞的b轴优先与聚乙烯制品的纵向平行的聚乙烯。申请人相信这样的形态是理想的，并且将使我们能够生产具有独特的物理性质的聚乙烯制品，所述物理性质诸如更平衡的纵向和横向撕裂强度、更高的纵向刚度(stiffness)、更好的阻隔性和更高的热变形温度(HDT)以及其他有益性质。

发明内容

本申请一般性地涉及由聚乙烯聚合物制成的制品。所述制品中的结晶聚乙烯在制品内表现出了独特取向，相信这种独特取向赋予所述制品有非常理想的性质。举例来说，当所述制品呈薄膜形式时，结晶聚乙烯的独特取向赋予所述薄膜平衡的撕裂强度(抗撕裂性)。