Волокна, изготовленные из сополимеров пропилена/ -олефинов

Волокна, изготовленные из сополимеров пропилена/ -олефинов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к волокнам, изготовленным из пропилен/α-олефиновых сополимеров, к способам производства волокон и к изделиям, изготовленным из волокон.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Волокна, как правило, классифицируют в соответствии с их диаметром. Волокна из монофиламентных нитей обычно определяют как имеющие отдельное волокно с диаметром одной филаментной нити более приблизительно 15 денье, обычно более приблизительно 30 денье. Высокий (тонкий) номер волокна обычно относится к волокнам, имеющим диаметр филаментной нити менее приблизительно 15 денье. Волокна с микронным номером обычно определяют как волокна, имеющие диаметр менее 100 микрон. Волокна также могут быть классифицированы в соответствии с процессом, которым они произведены, например монофиламентная нить, непрерывная, намотанная тонкая филаментная нить, штапельное волокно или волокно короткой резки, волокна, сформованные из расплава фильерным способом, и волокна, сформованные из расплава аэродинамическим способом.

Волокна с прекрасной эластичностью необходимы для производства различных тканей, которые, в свою очередь, используются для производства множества изделий длительного пользования, таких как спортивная одежда и мебельный обивочный материал. Эластичность является технической характеристикой и представляет собой один из показателей способности ткани приспосабливаться к телу носящего или к форме предмета. Предпочтительно ткань будет сохранять свою способность соответствовать форме при повторном применении, удлинении и сокращении при температуре тела и других повышенных температурах (таких, как температуры, которым они подвергаются при стирке и сушке ткани).

Волокна обычно характеризуются как эластичные, если они имеют высокий процент упругого восстановления (то есть низкий процент необратимой деформации) после прикладывания смещающего усилия. В идеальном случае эластичные материалы характеризуются сочетанием трех важных свойств: (i) низкий процент необратимой деформации; (ii) низкое напряжение или нагрузка при деформации; и (iii) низкий процент напряжения или релаксация при нагрузке. Другими словами, эластичные материалы характеризуются как имеющие следующие свойства: (i) низкое напряжение или нагрузка, необходимые, чтобы растянуть материал; (ii) отсутствует или низкая релаксация напряжения или разгруженный один раз материал растягивается, и (iii) полное или высокое восстановление первоначальных размеров после прекращения растягивания, смещения или деформирования.

Спандекс представляет собой сегментированный полиуретановый эластичный материал, который, как известно, проявляет почти идеальные эластичные свойства. Однако применению спандекса во многих случаях мешает стоимость. Кроме того, спандекс проявляет плохую стойкость к воздействию окружающей среды, к озону, к хлору и высокой температуре, особенно в присутствии влаги. Такие свойства, в особенности плохая устойчивость к хлору, приводят к тому, что спандекс имеет ограниченные преимущества при применении в одежде, такой как купальник и в белых предметах одежды, которые желательно стирать в присутствии хлорного отбеливателя.

Различные волокна и ткани производят из термпопластиков, таких как полипропилен, высокоразветвленный полиэтилен низкой плотности (LDPЕ), получаемый обычно в процессе полимеризации под высоким давлением, линейный гетерогенно разветвленный полиэтилен (например, линейный полиэтилен низкой плотности, полученный с использованием катализатора Циглера), смеси полипропилена и линейного гетерогенно разветвленного полиэтилена, смеси линейного гетерогенно разветвленного полиэтилена и сополимеры этилена/винилового спирта.

Несмотря на достижения, достигнутые в данной области техники, остается потребность в эластичных волокнах на основе полиолефина, которые являются мягкими и податливыми при движении тела. Предпочтительно, такие волокна должны иметь относительно высокое эластичное восстановление и должны изготавливаться с относительно высокой производительностью. Более того, было бы желательно получение волокон, которые не требуют громоздких технологических стадий, но все еще обеспечивают получение мягких удобных тканей, которые не липнут.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описанные выше потребности удовлетворяются различными аспектами настоящего изобретения. В одном из аспектов изобретение относится к волокну, которое может быть получено из пропилен/α-олефинового интерполимера или содержит пропилен/α-олефиновый интерполимер, где пропилен/α-олефиновый интерполимер характеризуется одним или несколькими следующими свойствами:

(а) имеет M_w/M_n от приблизительно 1,7 до приблизительно 3,5, по меньшей мере, одну температуру плавления Т_пл в градусах Цельсия и плотность d в грамм/кубический сантиметр, где числовые значения Т_пл и d соответствуют соотношению:

Т_пл>-2002,9+4538,5(d)-2422,2(d)², или

(b) имеет M_w/M_n от приблизительно 1,7 до приблизительно 3,5 и характеризуется теплотой плавления ΔН в Дж/г и величиной дельта ΔТ в градусах Цельсия, определяемой как разница температур между наиболее высоким пиком ДСК и наиболее высоким пиком CRYSTAF, где числовые значения ΔТ и ΔН имеют следующие соотношения:

ΔТ>-0,1299(ΔН)+62,81 для ΔН более нуля и до 130 Дж/г,

ΔТ≥48°С для ΔН более 130 Дж/г,

где пик CRYSTAF определяют с использованием, по меньшей мере, 5% совокупного полимера, и, если менее 5% полимера имеют поддающийся определению пик CRYSTAF, то температура CRYSTAF равна 30°С; или

(с) характеризуется упругим восстановлением Re в процентах при деформации 300% и 1 цикле, измеренным с помощью полученной прямым прессованием пленки из этилен/α-олефинового интерполимера, и имеет плотность d в грамм/кубический сантиметр, где числовые значения Re и d удовлетворяют следующему соотношению, когда этилен/α-олефиновый интерполимер по существу не имеет поперечносшитой фазы:

Re>1481-1629(d); или

(d) имеет молекулярную фракцию, которая элюирует от 40 до 130°С при фракционировании с использованием TREF, отличающуюся тем, что фракция имеет мольное содержание сомономеров, по меньшей мере, на 5% выше, чем мольное содержание сомономеров фракции сопоставимого статистического интерполимера этилена, элюирующей между теми же температурами, где указанный сопоставимый статистический интерполимер этилена содержит тот же сомономер(-ы) и имеет показатель расплава, плотность и мольное содержанием сомономеров (из расчета на весь полимер) в пределах 10% от показателя расплава, плотности и мольного содержания сомономеров этилен/α-олефинового интерполимера; или

(е) характеризуется динамическим модулем упругости при 25°С G'(25°С) и динамическим модулем упругости при 100°С G'(100°С), где отношение G'(25°С) к G'(100°С) составляет от приблизительно 1:1 до приблизительно 10:1; или

(f) имеет, по меньшей мере, одну молекулярную фракцию, которая элюирует от 40 до 130°С при фракционировании с использованием TREF, характеризующуюся тем, что фракция имеет показатель блочности от, по меньшей мере, 0,5 и до приблизительно 1 и молекулярно-массовое распределение M_w/M_n более приблизительно 1,3; или

(g) имеет средний показатель блочности от более нуля и до приблизительно 1,0 и молекулярно-массовое распределение M_w/M_n более приблизительно 1,3.

В другом аспекте изобретение относится к волокну, которое может быть получено из или содержит, по меньшей мере, один интерполимер пропилена и С₂- или С₄-С₂₀-α-олефина, где интерполимер имеет плотность от приблизительно 0,860 до приблизительно 0,895 г/см³ и остаточную деформацию при сжатии при 70°С менее приблизительно 70%. В некоторых вариантах изобретения остаточная деформация при сжатии при 70°С составляет менее приблизительно 60%, менее приблизительно 50%, менее приблизительно 40% или менее приблизительно 30%.

В некоторых вариантах интерполимер удовлетворяет следующему соотношению:

Re>1491-1629(d); или

Re>1501-1629(d); или

Re>1511-1629(d).

В других вариантах изобретения интерполимер имеет показатель расплава в интервале от приблизительно 0,1 до приблизительно 2000 г/10 мин, от приблизительно 1 до приблизительно 1500 г/10 мин, от приблизительно 2 до приблизительно 1000 г/10 мин или от приблизительно 5 до приблизительно 500 г/10 мин при измерении в соответствии со стандартом ASTM D-1238, условие 190°С/2,16 кг. В некоторых вариантах изобретения пропилен/α-олефиновый интерполимер имеет М_w/M_n от 1,7 до 3,5 и представляет собой статистический блок-сополимер, содержащий, по меньшей мере, один твердый блок и, по меньшей мере, один мягкий блок. Предпочтительно пропилен/α-олефиновый интерполимер имеет плотность в интервале от приблизительно 0,86 до приблизительно 0,96 г/см³ или от приблизительно 0,86 до приблизительно 0,92 г/см³. В других вариантах изобретения пропилен/α-олефиновый интерполимер смешан с другим полимером.

«α-олефин» в «пропилен/α-олефиновом интерполимере» или «пропилен/α-олефин/диеновом интерполимере» относится к С₂- или более высоким олефинам (таким, как С₃- или выше олефинам). В некоторых вариантах изобретения α-олефин представляет собой стирол, пропилен, 1-бутен, 1-гексен, 1-октен, 4-метил-1-пентен, 1-децен или их комбинацию, и диен представляет собой норборнен, 1,5-гексадиен или их комбинацию.

Волокно является эластичным или неэластичным. Иногда волокно является сшитым. Сшивка может быть осуществлена с помощью облучения фотонами, облучения пучком электроном или с помощью сшивающего агента. В некоторых вариантах изобретения процент сшитого полимера составляет, по меньшей мере, 20%, например, от приблизительно 20 до приблизительно 80% или от приблизительно 35 до приблизительно 50%, что измеряется массовым процентом образованного геля. Иногда волокно представляет собой двухкомпонентное волокно. Двухкомпонентное волокно имеет структуру волокна с оболочной из второго компонента; островную структуру; структуру бок-о-бок; матрично-фибриллярную структуру; или сегментированную дисковую структуру. Волокно может быть штапельным волокном или связующим волокном. В некоторых вариантах изобретения волокно имеет коэффициент трения менее приблизительно 1,2, когда интерполимер не смешан с каким-либо наполнителем.

В некоторых вариантах изобретения волокно имеет диаметр в интервале от приблизительно 0,1 до приблизительно 1000 денье и интерполимер имеет показатель расплава от приблизительно 0,5 до приблизительно 2000 и плотность от приблизительно 0,865 до приблизительно 0,955 г/см³. В других вариантах изобретения волокно имеет диаметр в интервале от приблизительно 0,1 до приблизительно 1000 денье и интерполимер имеет показатель расплава от приблизительно 1 до приблизительно 2000 и плотность от приблизительно 0,865 до приблизительно 0,955 г/см³. В других вариантах изобретения волокно имеет диаметр в интервале от приблизительно 0,1 до приблизительно 1000 денье и интерполимер имеет показатель расплава от приблизительно 3 до приблизительно 1000 и плотность от приблизительно 0,865 до приблизительно 0,955 г/см³.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к ткани, содержащей волокна, изготовленные в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Ткань может представлять собой нетканый материал, сформованный из расплава; материал, полученный из расплава с раздувом; сформованный из геля материал; сформованный из раствора материал и т.д. Ткани могут быть эластичными или неэластичными; ткаными и неткаными. В некоторых вариантах изобретения ткани имеют процент восстановления MD, по меньшей мере, 50% при 100%-ной деформации.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к кардному полотну или кардной пряже, содержащим волокна, изготовленные в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения. Пряжа может быть с покрытием и без покрытия. При наличии покрытия пряжа может быть покрыта хлопчатобумажными нитями или нейлоновыми нитями.

В еще одном аспекте изобретение относится к способу изготовления волокон. Способ включает (а) плавление пропилен/α-олефинового интерполимера (описанного в изобретении); и (b) экструдирование пропилен/α-олефинового интерполимера в волокно. Волокно может быть образовано путем прядения из расплава; формованием из расплава фильерным способом; формованием из расплава аэродинамическим способом; и т.д. В некоторых вариантах изобретения только что сформированная ткань по существу свободна от слипания (roping). Предпочтительно волокно вытягивают при температуре ниже максимальной температуры плавления интерполимера.

Дополнительные аспекты изобретения и характеристики и свойства различных вариантов осуществления изобретения представлены в приведенном ниже описании.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Общие определения

Определение «волокно» означает материал, в котором соотношение длины к диаметру составляет более приблизительно 10. Волокно обычно классифицируют в соответствии с его диаметром. Филаментное волокно обычно определяется как имеющее диаметр отдельной нити более приблизительно 15 денье, обычно более приблизительно 30 денье на одну филаментную нить. Волокно с высоким номером обычно относится к волокну, имеющему диаметр менее приблизительно 15 денье на одну филаментную нить. Волокно с микронным массовым номером обычно определяется как имеющее диаметр менее приблизительно 100 микрон на одну филаментную нить.

Определение «филаментное волокно» или «монофиламентное волокно» означает непрерывную прядь материала бесконечной (то есть заранее неустановленной) длины, в отличие от «штапельного волокна», которое представляет собой дискретную прядь материала определенной длины (то есть прядь, которая разрезана или иным образом разделена на сегменты предопределенной длины).

Определение «эластичный» означает, что волокно будет восстанавливаться, по меньшей мере, на приблизительно 50% от длины его вытяжки после первого растяжения и после четвертого до 100%-ной деформации (удвоенная длина). Эластичность также может быть описана с помощью «необратимой деформации» волокна. Необратимая деформация является показателем, противоположным эластичности. Волокно растягивают до некоторой точки и затем высвобождают до начального положения перед растяжением и затем растягивают снова. Точка, при которой волокно начинает тянуть нагрузку, обозначается как процент необратимой деформации. «Эластичный материал» также иногда называют «эластомером» и «эластомерным». Эластичный материал (иногда называемый эластичным изделием) представляет собой сам сополимер, а также, но без ограничения, сополимер в форме волокна, пленки, полосы, ленты, тесьмы, листа, покрытия, отливки и т.д. Предпочтительным эластичным материалом является волокно. Эластичный материал может быть или отвержденным, или неотвержденным, облученным или необлученным и/или сшитым или несшитым.

Определение «неэластичный материал» означает материал, например волокно, которое не является эластичным, как это определено выше.

Определение «по существу сшит» или аналогичные определения означают, что сополимер, сформованный или в форме изделия, имеет содержание экстрагируемых ксилолом компонентов, менее или равное 70 масс.% (то есть содержание геля составляет более или равно 30 масс.%), предпочтительно менее или равное 40% (то есть содержание геля составляет более или равно 60 масс.%). Экстрагируемые ксилолом компоненты (или содержание геля) определяют в соответствии со стандартом ASTM D-2765.

Определение «гомофильное волокно» означает волокно, которое имеет единственную полимерную область или домен и не содержит никаких других отдельных полимерных областей (как в случае двухкомпонентных волокон).

Определение «двухкомпонентное волокно» означает волокно, которое имеет две или несколько отдельных полимерных областей или доменов. Двухкомпонентные волокна также известны как сопряженные или многокомпонентные волокна. Полимеры обычно отличаются друг от друга, хотя один или несколько компонентов могут содержать один и тот же полимер. Полимеры располагаются по существу в отдельных зонах по поперечному сечению двухкомпонентного волокна и обычно простираются непрерывно по длине двухкомпонентного волокна. Конфигурация двухкомпонентного волокна может представлять собой, например, расположение оболочка/сердцевина (когда один полимер окружает другой), расположение бок-о-бок, расположение с обмоткой или расположение «острова-в-море». Двухкомпонентные волокна также описаны в патентах США №№ 6225243, 6140442, 5382400, 5336552 и 5108820.

«Волокна, сформованные из расплава аэродинамическим способом» означают волокна, сформованные путем экструзии композиции расплавленного термопластичного полимера через множество очень мелких, как правило, круглых, фильерных капилляров в расплавленные пряди или филаментные нити в сходящиеся высокоскоростные потоки газа (например, воздуха), функция которых состоит в утончении прядей или филаментных нитей до более низких диаметров. Филаментные нити или пряди переносятся высокоскоростными потоками газа и осаждаются на собирающей поверхности с образованием полотна статистически распределенных волокон со средним диаметром обычно менее 10 микрон.

«Сформованные из расплава волокна» представляют собой волокна, образованные путем плавления, по меньшей мере, одного полимера и затем вытягивания волокна в расплаве до диаметра (или в другую форму поперечного сечения) меньше, чем диаметр (или другая форма поперечного сечения) фильеры.

«Сформованные из расплава фильерным способом волокна» представляют собой волокна, полученные экструзией композиции расплавленного термопластичного полимера в виде филаментных нитей через множество очень мелких, обычно круглых, капилляров фильеры многоканального мундштука. Диаметр экструдированных филаментных нитей быстро уменьшается и затем филаментные нити осаждаются на собирающую поверхность с образованием полотна, как правило, статистически распределенных волокон со средними диаметрами обычно от приблизительно 7 до приблизительно 30 микрон.

Определение «нетканый» означает полотно или ткань, имеющие структуру из отдельных волокон или прядей, слои которых статистически распределены, но не могут быть идентифицированы так же, как в случае трикотажного полотна. Эластичное волокно в соответствии с вариантами настоящего изобретения может быть использовано для изготовления нетканых структур, а также составных структур эластичного нетканого материала в комбинации с неэластичными материалами.

«Пряжа» означает бесконечные крученые или иным образом пневмосоединенные филаментные нити, которые могут быть использованы при производстве тканых или трикотажных полотен и других изделий. Пряжа может быть с покрытием или без покрытия. Пряжа с покрытием представляет собой пряжу, по меньшей мере, частично окруженную внешним покрытием из другого волокна или материала, обычно из натурального волокна, такого как хлопок или шерсть.

Определение «полимер» означает полимерное соединение, полученное полимеризацией мономеров, или одного и того же или различного типа. Общее определение «полимер» охватывает определения «гомополимер», «сополимер», «терполимер», а также «интерполимер».

«Интерполимер» означает полимер, полученный полимеризацией, по меньшей мере, двух различных типов мономеров. Общее определение «интерполимер» включает определение «сополимер» (которое обычно используется для полимера, полученного из двух различных мономеров), а также определение «терполимер» (которое обычно используется для полимеров, полученных из трех различных типов мономеров). Определение также охватывает полимеры, изготовленные путем полимеризации четырех или более типов мономеров.

Определение «пропилен/α-олефиновый интерполимер» относится к полимерам с пропиленом, составляющим основную мольную долю всего полимера. Предпочтительно пропилен составляет, по меньшей мере, 50 моль.% из расчета на весь полимер, более предпочтительно, по меньшей мере, 60 моль.%, по меньшей мере, 70 моль.% или, по меньшей мере, 80 моль.%, причем остальное количество всего полимера составляет, по меньшей мере, один другой сомономер. В случае пропилен/октеновых сополимеров предпочтительная композиция имеет содержание пропилена более приблизительно 80 моль.% с содержанием октена, равным или менее приблизительно 20 моль.%. В некоторых вариантах изобретения пропилен/α-олефиновые интерполимеры не включают интерполимеры, произведенные с низким выходом или в небольшом количестве или в качестве побочного продукта химического процесса. Хотя пропилен/α-олефиновые интерполимеры могут быть смешаны с одним или несколькими полимерами, сами по себе полученные пропилен/α-олефиновые интерполимеры являются по существу чистыми и часто содержат в качестве основного компонента продукт реакции процесса полимеризации.

Пропилен/α-олефиновые интерполимеры содержат пропилен и один или несколько способных к сополимеризации α-олефиновых сомономеров в полимеризованной форме, характеризующейся множеством (то есть два или более) блоков или сегментов двух или нескольких полимеризованных мономерных звеньев, отличающихся по химическим или физическим свойствам (блок-интерполимер), предпочтительно в форме полиблок-сополимера. В некоторых вариантах изобретения полиблок-сополимер может быть представлен следующей формулой:

(АВ)_n,

где n принимает значение, по меньшей мере, 1, предпочтительно представляет собой целое число более 1, такое как 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 или более, «А» представляет собой твердый блок или сегмент и «В» представляет собой мягкий блок или сегмент. Предпочтительно блоки А и В соединены по существу по линейной схеме в отличие от разветвленной или звездообразной схемы. «Твердые» сегменты означают блоки полимеризованных звеньев, в которых пропилен присутствует в количестве более 95 масс.% и предпочтительно в количестве более 98 масс.%. Другими словами, содержание сомономеров в твердых сегментах составляет менее 5 масс.% и предпочтительно менее 2 масс.%. В некоторых вариантах твердые сегменты содержат весь или почти весь пропилен. «Мягкие» сегменты, с другой стороны, представляют собой блоки полимеризованных звеньев, в которых содержание сомономеров составляет более 5 масс.%, предпочтительно более 8 масс.%, более 10 масс.% или более 15 масс.%. В некоторых вариантах содержание сомономеров в мягких сегментах может быть более 20 масс.%, более 25 масс.%, более 30 масс.%, более 35 масс.%, более 40 масс.%, более 45 масс.%, более 50 масс.% или более 60 масс.%.

В некоторых вариантах изобретения блоки А и блоки В статистически распределены вдоль полимерной цепи. Другими словами, блок-сополимеры обычно не имеют следующей структуры:

ААА-АА-ВВВ-ВВ.

В других вариантах изобретения блок-сополимеры обычно не имеют блока третьего типа. В других вариантах изобретения каждый из блока А и блока В содержит мономеры или сомономеры, по существу статистически распределенные в пределах блока. Другими словами, ни блок А, ни блок В не содержат два или несколько подсегментов (или подблоков) другого состава, таких как концевой сегмент, который имеет другой состав, чем остаток блок.

Определение «кристаллический», если оно используется, относится к полимеру, который обладает точкой перехода первого порядка или кристаллической температурой плавления (Т_пл), определенной с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) или эквивалентной методикой. Определение может быть использовано взаимозаменяемо с определением «полукристаллический». Определение «аморфный» относится к полимеру, не обладающему кристаллической температурой плавления, определяемой с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) или эквивалентной методикой.

Определение «полиблок-сополимер» или «сегментированный сополимер» означает полимер, содержащий две или несколько химически отличных областей или сегментов (называемых «блоками»), предпочтительно соединенных по линейной схеме, то есть полимер содержит химически различимые звенья, которые соединены конец-с-концом относительно полимеризованной этиленовой функциональности, а не по схеме с боковой цепью или с прививкой. В предпочтительном варианте блоки отличаются по количеству или типу сомономера, введенного в них, по плотности, степени кристалличности, размеру кристалличности, приписываемой полимеру такого состава, типу или степени регулярности молекулярной структуры (изотактический или синдиотактический), регио-упорядоченности или регио-неупорядоченности, количеству разветвлений, в том числе длинноцепочечных разветвлений или гиперразветвлений, гомогенности или по любым другим химическим или физическим свойствам. Полиблок-сополимеры характеризуются уникальным показателем полидисперсности (ППД (PDI) или M_w/M_n), распределением блоков по длине и/или распределением блоков по числу, вследствие уникального процесса получения сополимеров. Более конкретно, при получении непрерывным способом полимер в соответствии с необходимостью обладает ППД от 1,7 до 2,9, предпочтительно от 1,8 до 2,5, более предпочтительно от 1,8 до 2,2 и наиболее предпочтительно от 1,8 до 2,1. При получении периодическим или полупериодическим процессом полимер обладает ППД от 1,0 до 2,9, предпочтительно от 1,3 до 2,5, более предпочтительно от 1,4 до 2,0 и наиболее предпочтительно от 1,4 до 1,8.

В приведенном ниже описании все раскрытые числа являются приблизительными значениями, независимо от того, используются или нет в связи с ними слова «приблизительно» или «около». Они могут меняться на 1%, 2%, 5% или, иногда, на 10-20%. Всякий раз, когда описывается числовой интервал с нижней границей R и верхней границей R^U, любое число, попадающее в интервал, является конкретно определенным. В частности, следующие числа в пределах интервала являются специально раскрытыми: R=R^L+k*(R^U-R^L), где k представляет собой переменную, находящуюся в интервале от 1 до 100% с 1%-ным увеличением, то есть k равно 1%, 2%, 3%, 5%,..., 50%, 51%, 52%,..., 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или 100%. Более того, любой числовой интервал, определенный двумя числами R, как показано выше, также является конкретно раскрытым.

Варианты осуществления настоящего изобретения предлагают волокна, изготовленные из новых пропилен/α-олефиновых интерполимеров с уникальными свойствами, и ткани и другие изделия, изготовленные из таких волокон. Волокна могут обладать хорошей устойчивостью к истиранию; низким коэффициентом трения; высокой верхней температурой эксплуатации; высоким восстановлением/реактивным усилием; низкой релаксацией напряжений (высоко- и низкотемпературной); мягким растяжением; высоким относительным удлинением при разрыве; инертностью; химической стойкостью; и/или устойчивостью к УФ-излучению. Волокна могут быть сформованы из расплава при относительно высокой скорости вытягивания в нить и при низкой температуре. Кроме того, волокна являются менее липкими, что приводит к более хорошим характеристикам сматывания и более длительному сроку хранения, и относительно свободны от слипания (то есть объединения в жгуты). Так как волокна могут быть сформованы при высокой скорости вытягивания в нить, производительность по волокну высокая. Такие волокна также имеют широкие технологические окна получения и широкие технологические окна переработки.

Пропилен/α-олефиновые интерполимеры

Пропилен/α-олефиновые интерполимеры, используемые в вариантах осуществления настоящего изобретения (также называемые «заявляемыми интерполимерами» или «заявляемыми полимерами»), содержат пропилен и один или несколько способных к сополимеризации α-олефиновых сомономеров в полимеризованной форме, характеризующейся множеством блоков или сегментов двух или нескольких полимеризованных мономерных звеньев, различающихся химическими или физическими свойствами (блок-интерполимер), предпочтительно в форме полиблок-сополимера. Пропилен/α-олефиновые интерполимеры характеризуются одним или несколькими аспектами, которые приведены ниже.

В одном из аспектов пропилен/α-олефиновые интерполимеры, используемые в вариантах осуществления изобретения, имеют M_w/M_n от приблизительно 1,7 до приблизительно 3,5, по меньшей мере, одну температуру плавления Т_пл в градусах Цельсия и плотность d в грамм/кубический сантиметр, где числовые значения переменных соответствуют соотношению:

Т_пл>-2002,9+4538,5(d)-2422,2(d)², и предпочтительно

Т_пл≥-6288,1+13141(d)-6720,3(d)², и более предпочтительно

Т_пл≥858,91-1825,3(d)+1112,8(d)².

В отличие от традиционных статистических сополимеров пропилен/α-олефины, чьи температуры плавления понижаются с понижением плотности, заявляемые интерполимеры имеют температуры плавления, по существу независящие от плотности, в особенности, когда плотность находится в интервале от приблизительно 0,87 до приблизительно 0,95 г/см³. Например, температура плавления таких полимеров находится в интервале от приблизительно 110 до приблизительно 130°С, когда плотность находится в интервале от 0,875 до приблизительно 0,945 г/см³. В некоторых вариантах изобретения температура плавления таких полимеров находится в интервале от приблизительно 115 до приблизительно 125°С, когда плотность находится в интервале от 0,875 до приблизительно 0,945 г/см³.

В другом аспекте пропилен/α-олефиновые интерполимеры содержат в полимеризованной форме пропилен и один или несколько α-олефинов и характеризуются ΔТ в градусах Цельсия, определяемой как температура наиболее высокого пика при дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК, DCK) минус температура наиболее высокого пика при анализе фракционированием путем кристаллизации («CRYSTAF»), и теплотой плавления ΔН в Дж/г, и ΔТ и ΔН удовлетворяют следующим соотношениям:

ΔТ>-0,1299(ΔН)+62,81, и предпочтительно

ΔТ≥-0,1299(ΔН)+64,38, и более предпочтительно

ΔТ≥-0,1299(ΔН)+65,95, для ΔН до 130 Дж/г.

Более того, ΔТ равна или более 48°С для ΔН более 130 Дж/г. Пик CRYSTAF определяют с использованием, по меньшей мере, 5% совокупного полимера (то есть пик должен отображать, по меньшей мере, 5% совокупного полимера), и если менее 5% полимера имеют определяемый с помощью CRYSTAF пик, то температура CRYSTAF равна 30°С, а ΔН представляет собой числовое значение теплоты плавления в Дж/г. Более предпочтительно, когда наиболее высокий пик CRYSTAF содержит, по меньшей мере, 10% совокупного полимера.

В еще одном аспекте пропилен/α-олефиновые интерполимеры имеют молекулярную фракцию, которая элюирует от 40 до 130°С при фракционировании с использованием фракционирования методом элюирования с повышением температуры (TREF), характеризующуюся тем, что указанная фракция имеет мольное содержание сомономеров предпочтительно, по меньшей мере, на 5% выше, более предпочтительно, по меньшей мере, на 10, 15, 20 или 25% выше, чем мольное содержание сомономеров фракции сопоставимого статистического интерполимера пропилена, элюирующей между теми же температурами, где указанный сопоставимый статистический интерполимер пропилена содержит тот же сомономер(-ы) и имеет показатель расплава, плотность и мольное содержание сомономеров (из расчета на весь полимер) в пределах 10% от показателя расплава, плотности и мольного содержания сомономеров блок-интерполимера. Предпочтительно M_w/M_n сопоставимого интерполимера также находится в пределах 10% от M_w/M_n блок-интерполимера и/или сопоставимый интерполимер имеет суммарное содержание сомономеров в пределах 10 масс.% от суммарного содержания сомономеров блок-интерполимера.

В еще одном аспекте пропилен/α-олефиновые интерполимеры характеризуются упругим восстановлением Re в процентах при деформации 300% и при 1 цикле, измеренным с помощью полученной прямым прессованием пленки пропилен/α-олефинового интерполимера, и имеют плотность d в грамм/кубический сантиметр, где числовые значения Re и d удовлетворяют следующему соотношению, когда пропилен/α-олефиновый интерполимер по существу не имеет поперечносшитой фазы:

Re>1481-1629(d); и предпочтительно

Re≥1491-1629(d); и более предпочтительно

Re≥1501-1629(d); и даже более предпочтительно

Re≥1511-1629(d).

По сравнению с традиционными статистическими сополимерами заявляемые интерполимеры имеют существенно более высокое упругое восстановление при той же плотности.

В некоторых вариантах изобретения пропилен/α-олефиновые интерполимеры имеют предел прочности при растяжении приблизительно 10 МПа, предпочтительно предел прочности при растяжении ≥11 МПа, более предпочтительно предел прочности при растяжении ≥13 МПа, и/или относительное удлинение при разрыве, по меньшей мере, 600%, более предпочтительно, по меньшей мере, 700%, значительно более предпочтительно, по меньшей мере, 800% и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 900% при скорости разъединения направляющей головки 11 см/мин.

В других вариантах осуществления пропилен/α-олефиновые интерполимеры имеют (1) отношение динамических модулей упругости G'(25°С)/G'(100°С) от 1 до 50, предпочтительно от 1 до 20, более предпочтительно от 1 до 10; и/или (2) остаточную деформацию при сжатии при 70°С менее 80%, предпочтительно менее 70%, в особенности менее 60%, менее 50% или менее 40%, снижающуюся до относительной деформации при сжатии приблизительно 0%.

В некоторых вариантах осуществления пропилен/α-олефиновые интерполимеры имеют теплоту плавления менее 85 Дж/г и/или прочность слипания пеллет, равную или менее 100 фунт/фут² (4800 Па), предпочтительно равную или менее 50 фунт/фут² (2400 Па), в особенности равную или менее 5 фунт/фут² (240 Па) и до 0 фунт/фут² (0 Па).

В других вариантах изобретения пропилен/α-олефиновые интерполимеры содержат в полимеризованной форме, по меньшей мере, 50 моль.% пропилена и имеют остаточную деформацию при сжатии при 70°С менее 80%, предпочтительно менее 70% или менее 60%, наиболее предпочтительно от менее 40 до 50% и падает почти до нуля процентов.

В некоторых вариантах осуществления изобретения полиблок-сополимеры обладают показателем ППД, удовлетворяющим распределению по Шульцу-Флору, а не распределению по Пуассону. Сополимеры также характеризуются как имеющие как полидисперсное распределение блоков, так и полидисперсное распределение блоков по размеру и обладающие вероятным распределением блоков по длине. Предпочтительные полиблок-сополимеры представляют собой сополимеры, содержащие 4 или более блоков или сегментов, включая концевые блоки. Более предпочтительно, сополимеры содержат, по меньшей мере, 5, 10 или 20 блоков или сегментов, включая концевые блоки.

Содержание сомономеров может быть измерено с использованием любой подходящей методики, причем предпочтительными являются методики, основанные на спектроскопии ядерного магнитного резонанса («ЯМР»). Более того, в случае полимеров или смесей полимеров, имеющих относительно широкие кривые TREF, полимер желательно вначале фракционировать с использованием TREF на фракции, каждая из которых имеет температурный интервал элюирования 10°С или менее. То есть каждая элюированная фракция имеет температурное окно сбора 10°С или менее. При использовании такой методики указанные блок-интерполимеры содержат, по меньшей мере, одну такую фракцию, имеющую более высокое мольное содержание сомономеров, чем соответствующая фракция сопоставимого интерполимера.

Предпочтительно в случае интерполимеров пропилена и 1-октена блок-интерполимер имеет содержание сомономеров фракции TREF, элюирующей от 40 до 130°С, более или равное величине (-0,2013)Т+20,07, более предпочтительно более или равное величине (-0,2013)Т+21,07, где Т представляет собой числовое значение температуры элюирования пика сравниваемой фракции TREF, измеренной в °С.

Помимо приведенных выше аспектов и свойств, описанных в работе, заявляемые полимеры можно охарактеризовать с помощью одной или нескольких дополнительных характеристик. В одном из аспектов заявляемый полимер представляет собой олефиновый интерполимер, предпочтительно содержащий пропилен и один или несколько способных к сополимеризации сомономеров в полимеризованной форме, характеризующейся множеством блоков или сегментов двух или более полимеризованных мономерных звеньев, разли