Поливинилиденхлоридные композиции и их применение в монофиламентных структурах

Поливинилиденхлоридные композиции и их применение в монофиламентных структурах

Реферат

Заявление перекрестной ссылки

Данная заявка имеет приоритет на основании предварительной заявки США № 61/190264, поданной на рассмотрение 27 августа 2008 г.

Уровень техники

Область техники

Настоящее изобретение относится к композициям винилиденхлоридных полимеров и к структурам, полученным из композиций, в особенности к монофиламентным структурам.

Композиции, содержащие винилиденхлоридные полимеры, где винилиденхлорид полимеризован как с винилхлоридом, так и со сложными эфирами, такими как метил-, этил-, пропил- и бутил-акрилаты, хорошо известны. В особенности полимеры винилиден-хлорида с винилхлоридом давно используют для изготовления волокон, включая монофиламентные волокна (см., например, статью E.D. Serdynsky, «Polyvinylidene Chloride Fibers», в публикации H.F. Merk, S.M. Atlas, E. Cernia eds., Man Made Fibers, Vol. III, Interscience, N.Y. (1968), pp. 303-326). Из сложноэфирных сополимеров винилиденхлорида для волокон использовали этилакрилатный сополимер с винилиденхлоридом. Однако проблемы способности к переработке сделали применение сополимеров метилакрилата и винилиденхлорида трудными для использования в волокнах из-за медленной кристаллизации или плохой переработки экструзией. Плохая переработка экструзией может проявляться в избыточном разрушении полимера, приводящем к обесцвечиванию, образованию пузырьков и сажи. Плохая переработка экструзией также может быть результатом плохой подачи полимера в экструдере. Такой тип плохой переработки экструзией проявляется в непостоянном давлении экструзии, непостоянной амперной нагрузки экструдера и в изменении скорости, с которой полимер экструдируют. В крайнем случае, это может проявляться в полной потере продвижения смолы в экструдере и в полной остановке экструзии смолы.

При применении в монофиламентных нитях было бы желательно использовать такие полимеры, как полимеры винилиденхлорид/метилакрилат, так как сополимеры винилиденхлорид/метилакрилат, например, могут иметь более высокую прочность на растяжение, более высокий модуль упругости или оба параметра, чем винилиденхлорид/винилхлоридный аналог. Таким образом, было бы желательно иметь добавку или набор добавок и содержание сомономеров в случае композиций поливинилиденхлорида, особенно композиций, содержащих сополимеры винилиденхлорида и метилакрилата, и эта добавка или набор добавок могли бы улучшать, по меньшей мере, один параметр из скорости кристаллизации или переработки экструзией, предпочтительно в достаточной степени, чтобы сделать их более приемлемыми для таких вариантов применения как монофиламентные волокна. Однако установлено, что олефиновые технологические добавки, обычно используемые для экструзии винилиденхлоридных сополимеров с метилакрилатом при получении таких изделий как пленки или листы, не работают в монофиламентах, так как они склонны мигрировать к поверхности.

Суть изобретения

Установлено, что комбинация ограничения метилакрилата в поливинилиденхлоридном полимере самое большее приблизительно до 6% и использование пластификатора в количестве, по меньшей мере, приблизительно 3%, приводит к полимеру, который имеет желаемое сочетание короткого времени реакции и быстрой кристаллизации; то есть время реакции короче, чем время образования полимера винилиденхлорида и винилхлорида с таким же процентным содержанием винилиденхлорида в конечном полимере. Такие изменения обеспечивают достаточные характеристики переработки экструзией для некоторого экструзионного оборудования. Однако установлено, что переработка экструзией дополнительно улучшается за счет добавления определенных метакриловых полимеров. Использование двух типов пластификаторов дополнительно улучшает характеристики переработки экструзией.

В первом аспекте настоящее изобретение представляет собой монофиламентную нить, получаемую экструдированием композиции, содержащей:

(а) по меньшей мере, один винилиденхлоридный полимер/метилакрилатный интерполимер, содержащий в полимере, самое большее, приблизительно 6% масс. метилакрилатных мономерных звеньев; и

(b) по меньшей мере, приблизительно 3% масс. всего пластификатора, из которых, по меньшей мере, приблизительно 0,5% масс. из расчета на массу всей композиции составляет эпоксидный пластификатор или его комбинация.

Необязательно композиция также содержит добавки:

(с) по меньшей мере, один сложноэфирный пластификатор в количестве, по меньшей мере, приблизительно 0,5% масс. из расчета на массу всей композиции, и это количество сложноэфирного пластификатора входит в количество всего пластификатора;

(d) по меньшей мере, один УФ-светостабилизатор в количестве, по меньшей мере, приблизительно 0,25% масс. из расчета на массу композиции; или

(е) по меньшей мере, один метакриловый полимер, полученный из мономерной композиции (то есть содержащий мономерные звенья, образованные из мономерной композиции), содержащей по существу алкилметакрилатные сложноэфирные мономеры, алкилакрилатные сложноэфирные мономеры, стирольные мономеры или их комбинацию в количестве, достаточном для достижения более равномерной подачи через экструдер, чем достигается при его существенном отсутствии, предпочтительно в количестве, по меньшей мере, приблизительно 0,2% из расчета на массу композиции, или комбинацию более чем одной добавки типа (с), (d) или (е), или комбинацию 2 или более этих типов добавок. Композиция необязательно включает добавки помимо перечисленных добавок; однако массовые проценты представляют собой массовые проценты, определенные из массы винилиденхлоридного интерполимера и перечисленных типов добавок, включая более чем одну из одной или нескольких каждого типа перечисленной добавки (b)-(е). Независимо общее количество пластификатора предпочтительно составляет, самое большее, приблизительно 10% масс. композиции. Независимо метакриловый полимер содержит, по меньшей мере, часть, предпочтительно больше чем приблизительно 30% масс. мономерных звеньев из метакрилатных мономеров, наиболее предпочтительно метилметакрилата.

Во втором аспекте настоящее изобретение представляет собой способ получения монофиламентной нити, включающий экструдирование композиции, содержащей:

(а) по меньшей мере, один винилиденхлоридный полимер/метилакрилатный интерполимер, содержащий в полимере, самое большее, приблизительно 6% масс. метилакрилатных мономерных звеньев; и

(b) по меньшей мере, приблизительно 3% масс. всего пластификатора, из которых, по меньшей мере, приблизительно 0,5% масс. из расчета на массу всей композиции составляет эпоксидный пластификатор или его комбинация,

через экструзионную головку так, что получают монофиламентную нить.

Чертежи

Чертежи отсутствуют.

Подробное описание изобретения

Определение понятий:

Понятие «пластификатор», используемое в данном случае, относится к веществу или материалу, введенному в полимерную композицию для повышения эластичности, пластичности или мягкости полимера или конечного продукта, изготовленного из нее, например, пленки или волокна. Обычно пластификатор понижает температуру стеклования пластика, делая его более мягким. Однако в результате добавления пластификатора прочность и твердость часто падают.

Понятие «способность к переработке» используют в данном случае, чтобы показать характеристики, проявляемые при переработке экструзией смолы, включая термическую стабильность смолы и постоянство скоростей подачи или экструзии. В данном изобретении экструзия, которая имеется в виду, предпочтительно представляет собой экструзию в экструдере для производства монофиламентной нити.

Понятие «технологическая добавка», используемое в данном случае, относится к добавкам, полезным для улучшения экструзии полимера с образованием монофиламентной нити, следовательно, к веществам для улучшения переработки экструзией. Более конкретно, в настоящем изобретении улучшение способности к переработке с использованием технологической добавки относится к улучшению характеристик плавления на участках плавления и продвижения шнека экструдера. Более точно, эффективная технологическая добавка для применения при реализации настоящего изобретения представляет собой вещество, которое способствует устойчивому плавлению полимера в шнеке экструдера, приводящему к равномерному плавлению и экструзии смолы. Следует отметить, что понятие «технологическая добавка» иногда используют более широко, чтобы включить, например, соединения, которые действуют как смазывающие вещества в других аспектах переработки. Некоторые такие смазывающие вещества, например, силиконовое масло, не являются эффективными для улучшения характеристик плавления на участке плавления и продвижения шнека экструдера.

«Температура стеклования» (Т_ст) представляет собой температуру, при которой происходит переход от жидкости в аморфное или стекловидное твердое состояние, когда вещество охлаждают. Этот переход имеет место, если скорость охлаждения является такой быстрой, что это препятствует нормальной кристаллизации. В случае метакриловых полимеров, подобно большинству полимеров, температуру стеклования измеряют с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии.

Как используется в данном случае, понятие «прочность», когда оно не скорректировано другим образом, относится к прочности на растяжение.

Понятие «прочность на растяжение» относится к максимальной величине нагрузки, которая может быть приложена к материалу до разрыва или разрушения. Прочность на растяжение измеряют, например, с помощью методик ASTM D882.

Понятие «модуль», используемое в данном случае, относится к модулю упругости при растяжении. Оно относится к свойству, как правило, понимаемому как твердость, и необязательно его называют твердостью. Модуль упругости измеряют в соответствии с методиками ASTM D882.

Понятие «вязкость» используют для описания характеристик течения расплава (или текучести) полимера. Эту вязкость, также известную как вязкость при сдвиге, измеряют с помощью методики, описанной в публикации Kun Sup Hyun, «Melt Rheology of Vinylidene Chloride-Vinyl Chloride Copolymers», Journal of Vinyl Technology, Vol. 8, № 3, pp. 103-106 (September 1986). Вязкость при сдвиге используют, чтобы показать усилие, которое будет необходимо, чтобы протолкнуть полимер через ограниченное отверстие, подобное головке экструдера. Более высокая вязкость при сдвиге показывает, что необходимо более высокое усилие, чтобы протолкнуть смолу через технологическое оборудование, такое как головка экструдера, а более низкая вязкость при сдвиге показывает, что более низкое усилие необходимо, чтобы протолкнуть полимер через технологическое оборудование.

Производительность используют в данном случае, чтобы показать количество смолы в фунтах, произведенное в единицу времени на единицу объема реактора. Производительность по винилиденхлоридному полимеру считают высокой, когда она больше, чем производительность по обычному полимеру винилиденхлорид/винилхлорид, произведенному с использованием количества винилхлоридного мономера, которое является мольным эквивалентом количества сомономера в сопоставимом поливинилиденхлориде.

Понятие «кристаллизация», используемое в данном случае, означает перегруппировку части полимерных молекул в более организованные, более плотные структуры, обычно называемые кристаллитами, которые измеряют с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии. Кристаллизация полимеров, как правило, происходит во время формования волокна или любой другой трансформации полукристаллического полимера из расплавленного состояния в твердое состояние. Кристаллизацию считают быстрой в случае настоящего изобретения, когда она происходит в масштабе времени процесса вытягивания волокна.

Понятие «филаментная нить», используемое в данном изобретении, будет относиться к одиночной, непрерывной или прерывистой удлиненной одиночной нити, полученной из одного или нескольких металлов, керамических материалов, полимеров или других материалов, и которая не имеет дискретных подструктур (таких как отдельные волокна, которые составляют «комплексную нить», как определено выше). «Филаментные нити» могут быть получены экструзией, формованием, прядением из расплава, разрезанием пленки или другими известными способами получения филаментных нитей. «Филаментная нить» отличается от «комплексной нити» тем, что филаментная нить по существу представляет собой одно непрерывное волокно или одиночную нить, а не множество волокон, которые кардованы или иным образом объединены вместе с образованием комплексной нити. «Филаментные нити» характеризуются как одиночные нити, которые длиннее чем 25 мм и могут быть такими же длинными, как вся длина пряжи (например, монофиламентной нити).

Понятие «монофиламентная нить» используют в данном изобретении, чтобы показать структуру комплексной нити или волокна, полученную из одиночной непрерывной филаментной нити, в большинстве случаев имеющей обычно круглое поперечное сечение, необязательно полое, имеющей сходство с рыболовной леской или полой леской. В случае настоящего изобретения монофиламентная нить предпочтительно имеет диаметр, самое большее, приблизительно 3 мм, предпочтительно, самое большее, приблизительно 2 мм, более предпочтительно, самое большее, приблизительно 1,5 мм, наиболее предпочтительно, самое большее, приблизительно 0,5 мм; и независимо предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 0,05 мм, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 0,1 мм, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 0,15 мм. В случае настоящего изобретения монофиламентная нить предпочтительно имеет длину, по меньшей мере, приблизительно 1 м, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 10 м, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 100 м, как она получена.

«Молекулярную массу» в данном изобретении используют, чтобы обозначить средневесовую молекулярную массу в Дальтонах. Молекулярную массу измеряют с помощью гельпроникающей хроматографии с использованием полистирольной калибровки. Приготовление образца включает растворение образца поливинилиденхлоридной смолы в тетрагидрофуране (ТГФ) при 50°С. Образцы смолы, содержащие более чем приблизительно 94% винилиденхлорида, плохо растворяются при такой температуре, а растворение при повышенной температуре может привести к понижению молекулярной массы полимера. Таким образом, образцы смолы, содержащие более чем 94% винилиденхлорида, предварительно растворяют в виде 1% раствора в ингибированном ТГФ при 63°С. Образцы можно растворять при температуре до 83°С в течение 4 часов без потери молекулярной массы, хотя минимизация времени и температуры растворения желательна. Полимеры затем анализируют для определения молекулярной массы с помощью гельпроникающей хроматографии (ГПХ) с использованием программного обеспечения Polymer Laboratories на хроматографе Hewlett Packard 1100, оборудованном двумя колонками, установленными последовательно. Эти колонки содержат 5 мкм бусинки стирол/дивинилбензольного сополимера, коммерчески доступные от Polymer Laboratories под торговым названием PLGel 5µ MIXED-C. Растворителем является продутый азотом ТГФ сорта «для ВЭЖХ». Скорость потока составляет 1,0 мл/мин, и размер впрыска составляет 50 микролитров. Определение молекулярной массы проводят с использованием десяти полистирольных стандартов с узким молекулярно-массовым распределением (коммерчески доступны от Polymer Labs под торговым обозначением Narrow PS set (от ~3000000 до 2000 Мр) в сочетании с объемами их элюирования.

Понятия «экструзия» или «экструдировать» относятся к способу формования непрерывных форм путем принудительной подачи расплавленного пластикового материала через экструзионную головку, после чего следует охлаждение или химическое твердение. Непосредственно перед экструзией через экструзионную головку относительно высоковязкий полимерный материал подают во вращающийся шнек, который принудительно продвигает материал через головку. Если в описании не указано другое, экструзия представляет собой экструзию, которая относится к оборудованию для изготовления монофиламентных нитей.

Понятия «соэкструзия» и «соэкструдировать» относятся к способу экструдирования двух или нескольких материалов через одну экструзионную головку с двумя или более отверстиями, расположенными так, что экструдаты соединяются и свариваются вместе в ламинированную структуру до охлаждения или быстрого охлаждения, то есть до закалки. Соэкструзию часто используют как разновидность других способов, например, в процессах раздува пленки, отлива пленки или нанесения покрытия экструзией.

Понятие «экструдер» используют в данном случае для обозначения любого оборудования, которое принимает материал, предпочтительно в объемной форме, например, в форме пеллет, и проводит его, по меньшей мере, через одно формующее средство, такое как, по меньшей мере, одна экструзионная головка. Когда материал принимают в твердом состоянии, в экструдере его плавят. При реализации настоящего изобретения материал представляет собой композицию, содержащую поливинилиденхлорид, который предпочтительно экструдируют с образованием монофиламентной нити. Экструдер включает, по меньшей мере, один шнек, вращающийся вдоль своей продольной оси, внутри ограниченного пространства, называемого барабаном. Барабан обычно имеет цилиндрическую форму или форму усеченного конуса, или комбинацию таких форм в последовательном соединении, выровненном по оси. Шнек имеет продольный вал (также называемый основой) со спиральной винтовой нарезкой, называемой в данном случае винтовой нарезкой, образованной на нем, которая при вращении вала перемещается в непосредственной близости к внутренней поверхности или с небольшим просветом от внутренней поверхности ствола барабана, определяя с указанным барабаном винтовой канал. Экструдер имеет множество зон, в том числе, по меньшей мере, одну зону, куда подают материал, обычно, по меньшей мере, через одно входное отверстие, зону продвижения (называемую в данном случае зоной питания, также известной как зона перемещения) и, по меньшей мере, одну зону, где материал продвигают в направлении экструзионной головки (называемой в данном случае зоной дозирования, также известной как зона нагнетания). Между зоной питания и зоной дозирования, как правило, существует, по меньшей мере, одна переходная зона. В предпочтительном варианте осуществления канал глубже в зоне питания, чем в зоне дозирования. В переходной зоне глубина канала постепенно меняется от глубины зоны питания до глубины зоны дозирования. Изменение в глубине канала предпочтительно сопровождается изменением диаметра барабана (с увеличением с образованием большего канала) или, с другой стороны, путем изменения диаметра вала шнека (с увеличением с образованием меньшего канала) или обоих. В зоне питания материал продвигают от входного отверстия к экструзионной головке, и он сталкивается с фрикционной и необязательно другой теплотой, которая начинает плавить или пластифицировать материал. В переходной зоне, также называемой зоной сжатия, материал сжимается и, таким образом, помещается под давление. Плавление обычно заканчивается в этой зоне. В зоне дозирования материал предпочтительно дополнительно смешивают с образованием расплава однородной консистенции, имеющего одинаковую температуру. Зона дозирования служит для того, чтобы равномерно нагнетать отмеренный материал через экструзионную головку или другое формующее средство. Необязательно существуют другие зоны, например, зона удаления летучих компонентов, зона вентиляции или барьерная зона. Более того, зона питания, переходная зона, зона плавления и другие зоны необязательно подразделяют на более чем одну зону. Для простоты в обсуждении в данном случае будут описаны одинарные зона подачи, переходная зона и зона дозирования, но изобретение не ограничено таким простым экструдером. Пространство впереди винтовой нарезки, то есть на стороне экструзионной головки винтовой нарезки, называют стороной выталкивания, а после винтовой нарезки, на стороне питания, называют тыльной стороной. Экструдер с постоянным размером вала шнека и меняющимся размером ствола барабана (более широко используемый тип экструдера для формования монофиламентной нити) имеет следующие характеристики: диаметр D, измеренный от внешнего края одной винтовой нарезки через центр вала до точки, расположенной на одном уровне с внешним краем противоположной винтовой нарезки; угол винтовой линии шага винтовой нарезки Ф, который представляет собой угол, образованный между плоскостью, перпендикулярной продольной оси вала и траекторией винтовой линии спирали вдоль вала; высота винтовой нарезки зоны питания h_f, измеренная как расстояние между наружной стороной вала шнека и наиболее близкой внутренней поверхностью барабана в зоне питания; высота винтовой нарезки зоны дозирования h_m, измеренная как расстояние между наружной стороной вала шнека и наиболее близкой внутренней поверхностью барабана в зоне дозирования, в случае другой разновидности, в первой винтовой нарезке зоны дозирования; длина L между тыльным краем одной винтовой нарезки и тыльным краем соседней винтовой нарезки; степень сжатия представляет собой отношение h_f/h_m; отношение высоты винтовой нарезки к диаметру представляет собой отношение h_f/D или h_m/D; глубина секции (другое определение для высоты винтовой нарезки, определенной как h_f или h_m); ширина винтовой нарезки, которую измеряют между тыльной стороной винтовой нарезки и выталкивающей стороной винтовой нарезки; необязательная аксиальная перемычка, которая представляет собой выступ или выступающую часть, простирающуюся аксиально от основы шнека к пространству между шнеком и барабаном, по меньшей мере, в одном канале, проходящую всю ширину канала. Число винтовых нарезок в зоне представляет собой число секций винтовых нарезок, которое можно было бы увидеть в разрезе зоны, и это число представляет собой количество раз, которое винтовая нарезка делает оборот вокруг вала в зоне; и число каналов в зоне представляет собой число каналов между винтовыми нарезками; таким образом, 5 винтовых нарезок ограничивают 4 канала, когда зона начинается и оканчивается винтовой нарезкой. Каналы и винтовые нарезки нумеруют последовательно, начиная с конца питания и до конца экструзионной головки шнека. Когда диаметр шнека D равен длине винтовой нарезки L шнека, говорят, что шнек имеет «квадратный шаг». Важным размером в конструкции шнека является глубина канала (или глубина основы), которую измеряют от основы (вала) шнека до верха винтовой нарезки. Когда экструдер имеет более чем одну зону питания или зону дозирования или когда глубина канала меняется в пределах зоны, расчеты типа расчета степени сжатия основаны на средней глубине секции питания, поделенной на среднюю глубину секции дозирования. Такие понятия, используемые в данном случае, чтобы описать экструдеры, применимы к различным конфигурациям экструдеров, и их используют в данном случае так, как это принято в данной области техники; следовательно, допустимо ссылаться на чертежи шнеков экструдеров данной области техники, особенно в области экструзии для изготовления монофиламентной нити, например, Rauwendaal, “Extrusion” в публикации Encyclopedia of Polymer Science and Technology, online ed., John Wiley (2002, последнее обновление 27 мая 2008 г., доступное с 11 июня 2008 г.), vol. 2, pp. 497-558. См. также публикацию Wessling, Gibbs, Obi, Beyer, DeLassus, Howell, “Vinylidene Chloride Polymers” в Encyclopedia of Polymer Science and Technology, online ed., John Wiley (2002, последнее обновление 27 мая 2008 г., доступное с 11 июня 2008 г.), vol. 4, pp. 458-510. См. http://www.mrw.interscience.wiley.com/emrw/0471440264/home/.

В данном случае определение «мономерное звено» означает ту часть полимера, которая получена из одной молекулы реагента, одной молекулы мономера; например, мономерное звено из этилена имеет общую формулу --СН₂СН₂--.

В данном случае определение «полимер» представляет собой молекулу, имеющую повторяющиеся мономерные звенья от более чем 200 молекул мономера, и эти молекулы необязательно являются одинаковыми или разными. Интерполимеры или сополимеры имеют, по меньшей мере, 2 типа мономерных звеньев, то есть они получены, по меньшей мере, из двух разных мономеров, называемых сомономерами.

Используемое в данном случае определение «ПВДХ» (PVDC) означает поливинилиденхлоридные сополимеры. Обычные ПВДХ сополимеры включают сополимер винилиденхлорид/винилхлорид и сополимер винилиденхлорид/метилакрилат.

Все проценты, предпочтительные количества или размеры, интервалы и их конечные точки являются включающими, то есть выражение «менее чем приблизительно 10» включает 10 и приблизительно 10. Таким образом, выражение «по меньшей мере» является эквивалентным выражению «больше чем или равно», а выражение «самое большее» является эквивалентным выражению «меньше чем или равно». Если не указано другое, числа в данном случае не являются более точными, чем указано. То есть «115» включает значения, по меньшей мере, от 114,5 до 115,49. Более того, все перечисления включают комбинации двух или более чисел из перечисления. Все интервалы от параметра, описанного как «по меньшей мере», «больше чем или равно» или аналогично, до параметра, описанного как «самое большее», «вплоть до», «меньше чем или рано» или аналогично, представляют собой предпочтительные интервалы независимо от относительной степени предпочтения, указанного для каждого параметра. То есть интервал, который имеет благоприятный нижний предел, объединенный с наиболее предпочтительным верхним пределом, является предпочтительным при реализации настоящего изобретения. Все количества, соотношения, пропорции и другие измерения являются массовыми, если другое не указано, не подразумевается из содержания или не является обычным в данной области техники. Все проценты относятся к массовым процентам из расчета на общую композицию в соответствии с практикой изобретения, если другое не указано, не подразумевается из содержания или не является обычным в данной области техники. За исключением примеров или где указано другое, все числа, выражающие количества, проценты, ОН число, функциональности и т.д. в описании следует понимать, как скорректированные во всех случаях определением «приблизительно». Если другое не указано или если не воспринимается специалистом в данной области техники как невозможность другого, стадии процессов, описанные в данном случае, необязательно проводят в последовательностях, отличных от последовательности, в которой стадии описаны в данном случае. Более того, стадии необязательно протекают отдельно, одновременно или с перекрыванием по времени. Например, в данной области техники такие стадии как нагревание и смешение, часто являются отдельными, одновременными или частично перекрывающимися по времени. Если не указано другое, когда элемент, материал или стадия, способные вызывать нежелательные эффекты, присутствуют в таких количествах или в такой форме, что они не вызывают эффект в неприемлемой степени, считается, что они по существу отсутствуют при реализации настоящего изобретения. Более того, определения «неприемлемый» и «неприемлемо» используют, чтобы указать на отклонение от того, что может быть коммерчески полезным, иным образом полезным в данной ситуации или вне заранее установленных границ, и эти границы меняются в зависимости от конкретных ситуаций или вариантов применения и могут быть установлены путем предварительного определения, например, эксплуатационных характеристик. Специалист в данной области техники понимает, что допустимые границы меняются вместе с оборудованием, условиями, вариантами применения и другими переменными, но могут быть определены без проведения чрезмерных опытов в каждой ситуации, где они могут найти применение. В некоторых вариантах изобретения может быть допустимо изменение или отклонение одного параметра, чтобы получить другой желаемый результат.

Определение «содержащий» является синонимом определениям «включающий» или «отличающийся тем», является включающим или имеет возможность расширения и не исключает дополнительные, неперечисленные элементы, материалы, методики или стадии, независимо от того являются ли они такими же, как описаны в изобретении. Определение «состоящий по существу из» указывает на то, что помимо конкретных элементов, материалов, методик или стадий, необязательно присутствуют неперечисленные элементы, материалы, методики или стадии в количествах, которые не оказывают неприемлемого по сути воздействия, по меньшей мере, на одну основную и новую характеристику рассматриваемого объекта. Определение «состоящий из» указывает на то, что присутствуют только указанные элементы, материалы, операции или стадии, кроме как в той степени, которая не оказывает заметного влияния, то есть, по существу, отсутствуют.

Союз «или», если не указано другое, относится к перечисленным компонентам отдельно, а также в любой комбинации некоторых или всех из перечисленных компонентов.

Температура необязательно представлена в значениях или градусах Фаренгейта (°F) вместе с его эквивалентом в градусах Цельсия (°С) или более типично только в градусах Цельсия (°С).

Настоящее изобретение включает композиции, по меньшей мере, одного винилиденхлоридного полимера.

Винилиденхлоридные полимеры (также известные как винилиденхлоридные смолы, интерполимеры винилиденхлорида, винилиденхлоридные интерполимеры, сополимеры винилиденхлорида и ПВДХ) хорошо известны в данной области техники. См., например, патенты США 3642743 и 3879359. Как используется в данном случае, определение «интерполимер винилиденхлорида», «винилиденхлоридный интерполимер» или «ПВДХ» охватывает сополимеры, терполимеры и более высокие полимеры, где основным компонентом является винилиденхлорид, необязательно и предпочтительно содержащий один или несколько моноэтиленненасыщенных мономеров (мононенасыщенный сомономер), сополимеризуемый с винилиденхлоридным мономером, такой как винилхлорид, алкилакрилаты, алкилметакрилаты, акриловая кислота, метакриловая кислота, итаконовая кислота, акрилонитрил и метакрилонитрил.

Изобретение особенно применимо к полимерам метилакрилата и винилиденхлорида (ПВДХ/MA). Винилиденхлоридный полимер содержит мономерные звенья из винилиденхлорида и метилакрилата. В другом варианте метилакрилат является предпочтительным, так как метилакрилат приводит к желаемому высокому модулю упругости и высокой прочности на растяжение. В альтернативном варианте винилиденхлоридный полимер необязательно также имеет, по меньшей мере, один дополнительный мононенасыщенный сомономер, полимеризуемый с винилиденхлоридом и алкилакрилатом, такой как винилхлорид, алкилметакрилаты, акриловая кислота, метакриловая кислота, итаконовая кислота, акрилонитрил, метакрилонитрил и их комбинации, предпочтительно алкилметакрилаты, акриловая кислота, метакриловая кислота, итаконовая кислота, акрилонитрил, метакрилонитрил или их комбинации.

Предпочтительно винилиденхлоридный интерполимер получают из мономерной смеси, содержащей винилиденхлоридный мономер предпочтительно в количестве, по меньшей мере, 94, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 95, и независимо преимущественно, самое большее, приблизительно 97, предпочтительно, самое большее, приблизительно 96,5, более предпочтительно, самое большее, приблизительно 96 и наиболее предпочтительно, самое большее, приблизительно 95,5% масс. мономеров в полимере. Более конкретно, предпочтительные количества винилиденхлорида представляют собой остаток, когда присутствуют предпочтительные количества мононенасыщенного сомономера. В общем случае мононенасыщенный сомономер, предпочтительно метилакрилат, преимущественно используют в количестве, по меньшей мере, приблизительно 3, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 3,5, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 4, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 4,5% масс., и преимущественно, самое большее, приблизительно 6, предпочтительно, самое большее, приблизительно 5% масс. из расчета на весь винилиденхлоридный интерполимер.

Винилиденхлоридный полимер преимущественно имеет молекулярную массу, достаточную для получения волокна, имеющего желаемую прочность на растяжение; то есть предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 50000, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 65000, наиболее предпочтительно приблизительно 80000; и независимо предпочтительно, самое большее, приблизительно 200000, более предпочтительно, самое большее, приблизительно 150000, наиболее предпочтительно, самое большее, приблизительно 100000 Дальтон.

Композиции винилиденхлоридного полимера настоящего изобретения предпочтительно содержат, по меньшей мере, один пластификатор.

Композиции, содержащие, по меньшей мере, один из винилиденхлоридных сополимеров изобретения, содержат, по меньшей мере, один пластификатор. Такие пластификаторы представляют собой эпоксидированные масла, такие как эпоксидированное соевое масло или эпоксидированное льняное масло; алифатические или ароматические сложноэфирные пластификаторы в рамках данной области техники, такие как дибутилсебацинат; ацетилтрибутилцитрат (АТБЦ, АТВС); другие полимерные или высокомолекулярные сложноэфирные масла, преимущественно имеющие молекулярную массу, по меньшей мере, приблизительно 300 и их комбинации.

Общее количество пластификаторов составляет предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 3, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 5, наиболее предпочтительно приблизительно 6%, и независимо предпочтительно, самое большее, приблизительно 10, более предпочтительно, самое большее, приблизительно 9, наиболее предпочтительно приблизительно 8% пластификатора из расчета на общую массу поливинилиденхлоридной композиции. Из них количество, по меньшей мере, приблизительно 0,5, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 1, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 2, и независимо предпочтительно, самое большее, приблизительно 10, более предпочтительно, самое большее, приблизительно 9, наиболее предпочтительно, самое большее, приблизительно 8% из расчета на общую массу поливинилиденхлоридной композиции составляет предпочтительно эпоксидированный масляный пластификатор. При реализации изобретения предпочтительно, по меньшей мере, присутствуют два типа пластификатора, более предпочтительно, по меньшей мере, один эпоксидный пластификатор и, по меньшей мере, один сложноэфирный пластификатор. Сложноэфирный пластификатор или комбинация сложноэфирных пластификаторов предпочтительно образует остаток от предпочтительного количества пластификатора.

Помимо пластификатора или комбинации пластификаторов композиции настоящего изобретения предпочтительно содержат, по меньшей мере, один УФ-стабилизатор, то есть любое соединение, способное защищать полимер от разрушения в присутствии УФ-света, предпочтительно УФ-абсорбер, такой как 2-гидрокси-4-метоксибензофенон, 2-гидрокси-4-н-октоксибензофенон, 2-(2Н-бензотразол-2-ил)-п-крезол, 2-(2'-гидрокси-5'-октилфенил)-бензотриазол, 2-(2Н-бензотриазол-2-ил)-4,6-ди-трет-пентил-фенол, 2-(2'-гидрокси-3',5'-ди-трет-амилфенил)бензотриазол, 2-[4,6-бис(2,4-диметилфенил)-1,3,5-триазин-2-ил]-5-(октил-окси)фенол или их комбинация. УФ-стабилизатор присутствует в количестве предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 0,25, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 0,5, и независимо предпочтительно, самое большее, приблизительно 4, более предпочтительно, самое большее, приблизительно 3% из расчета на всю композицию, включая полимер и добавки. Наиболее предпочтительные количества меняются в зависимости от типа стабилизатора, например, когда используют 2-гидрокси-4-н-октоксибензофенон или 2-гидрокси-4-метоксибензофенон или их комбинацию, по меньшей мере, приблизительно 1% является наиболее предпочтительным, и независимо, самое большее, приблизительно 3% является наиболее предпочтительным. Когда используют 2-(2Н-бензо-триазол-2-ил)-п-крезол, 2-(2'-гидрокси-5'-октилфенил)бензотриа