Жесткая нанокомпозитная пленка для применения во впитывающем изделии

Жесткая нанокомпозитная пленка для применения во впитывающем изделии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА

Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент США с регистрационным номером 61/934434, поданной 31 января 2014 г., которая включена в данный документ во всей своей полноте посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гигиенические впитывающие изделия для женщин, такие как гигиенические прокладки, обычно выполнены из впитывающей сердцевины, которая расположена между проницаемым для жидкости верхним листом, который образует «лицевую по отношению к телу» поверхность, расположенную по направлению к телу, и непроницаемым для жидкости тыльным листом, который образует «лицевую по отношению к предмету одежды» поверхность, расположенную в сторону, противоположную от тела. Такие изделия часто содержат отвороты и крылышки, которые простираются в поперечном направлении от края изделия и могут быть закреплены вокруг боковых краев нижнего белья пользователя. Крылышки могут быть выполнены из пленки линейного полиэтилена низкой плотности («LLDPE»), которая необязательно может быть наслоена на нетканое полотно. Однако одна из проблем этих пленок заключается в том, что они зачастую не обладают достаточной жесткостью и прочностью для обеспечения производственного процесса впитывающих изделий и оказания содействия в поддержке изделия при использовании. Хотя были предприняты попытки добавления различных добавок к пленке для улучшения этих свойств, это обычно приводило к соответствующему ухудшению других свойств (например, пластичности), что крайне нежелательно. В связи с этим, в настоящее время существует потребность в пленке для применения во впитывающем изделии, которая может проявлять хорошие жесткость и прочность без существенного уменьшения других свойств.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения раскрывается впитывающее изделие, которое содержит проницаемый для жидкости слой, в целом непроницаемый для жидкости слой и впитывающую сердцевину, расположенную между проницаемым для жидкости слоем и в целом непроницаемым для жидкости слоем. Впитывающее изделие содержит пленку, имеющую толщину приблизительно 50 микрометров или меньше. Пленка содержит слой, который образован из полимерной композиции, при этом полимерная композиция содержит первый этиленовый полимер с плотностью приблизительно 0,94 г/см³ или меньше, второй этиленовый полимер с плотностью, превышающей 0,94 г/см³, и наноглину, содержащую органическое средство для обработки поверхности. Соотношение весовых долей первого этиленового полимера и второго этиленового полимера составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 10.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения раскрывается пленка толщиной приблизительно 50 микрометров или меньше. Пленка содержит слой, который образован из полимерной композиции. Полимерная композиция содержит от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 90 вес. % первого этиленового полимера с плотностью приблизительно 0,94 г/см³ или меньше, от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 90 вес. % второго этиленового полимера с плотностью, превышающей 0,94 г/см³, и от приблизительно 0,5 вес. % до приблизительно 20 вес. % наноглины, содержащую органическое средство для обработки поверхности. Соотношение весовых долей первого этиленового полимера и второго этиленового полимера составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 10, и пленка характеризуется модулем Юнга в продольном направлении от приблизительно 150 до приблизительно 1000 мегапаскалей.

Другие признаки и аспекты настоящего изобретения более подробно описываются ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Полное и достаточное описание настоящего изобретения, включая наилучший способ его осуществления, предназначенное для специалиста средней квалификации в данной области, изложено ниже, в частности, в остальной части описания, в которой предусмотрены ссылки на соответствующие графические материалы, при этом:

на фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация одного варианта осуществления способа, который можно применять для получения пленки по настоящему изобретению;

на фиг. 2 представлен вид сверху одного варианта осуществления впитывающего изделия по настоящему изобретению;

на фиг. 3 представлен вид в перспективе испытательного устройства, которое может применяться для оценки уровней шума, при этом дверца устройства открыта;

на фиг. 4 представлен вид в перспективе испытательного устройства из фиг. 3, при этом дверца устройства закрыта; и

на фиг. 5 представлен вид сверху устройства из фиг. 3, взятый вдоль стрелки 190.

Повторяющееся использование ссылочных позиций в настоящем описании и графических материалах предназначено для представления одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее будет представлено подробное описание со ссылками на различные варианты осуществления настоящего изобретения, один или несколько примеров которых приведены ниже. Каждый пример предоставлен для пояснения изобретения, не ограничивая его. В сущности, специалистам в данной области должно быть очевидно, что по отношению к настоящему изобретению могут быть выполнены различные модификации и изменения без отклонения от объема или сущности настоящего изобретения. Например, признаки, показанные или описанные как часть одного варианта осуществления, могут быть использованы в другом варианте осуществления для получения еще одного варианта осуществления. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения.

В общем, настоящее изобретение относится к тонкой нанокомпозитной пленке для применения во впитывающем изделии (например, гигиенической прокладке). Пленка содержит первый этиленовый полимер с плотностью приблизительно 0,94 г/см³ или меньше (например, LLDPE и/или LDPE), второй этиленовый полимер с плотностью превышающей 0,94 г/см³ (например, HDPE), и по меньшей мере одну наноглину, содержащую органическое средство для обработки поверхности. Соотношение весовых долей первого этиленового полимера и второго этиленового полимера может составлять от приблизительно 0,1 до приблизительно 10, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,15 до приблизительно 8, а в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,2 до приблизительно 5. Например, первый этиленовый полимер может составлять от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 90 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 вес. % до приблизительно 80 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20 вес. % до 70 вес. % полимерной композиции, и второй этиленовый полимер может составлять от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 90 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 вес. % до приблизительно 80 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20 вес. % до 70 вес. % полимерной композиции. Подобным образом, наноглина может составлять от приблизительно 0,5 вес. % до приблизительно 20 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 вес. % до приблизительно 15 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 вес. % до приблизительно 10 вес. % полимерной композиции.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что с помощью избирательной регуляции конкретного типа и концентрации компонентов, применяемых для получения пленки, а также способа, с помощью которого она образуется, жесткость пленки может быть значительно улучшена при отсутствии неблагоприятного влияния на ее прочность и пластичность. Один параметр, который является индикатором хорошей жесткости, представляет собой модуль упругости Юнга пленки, который равен отношению напряжения растяжения к деформации растяжения и определяется из угла наклона кривой зависимости деформаций от напряжения, и также может быть на надлежащем уровне. Например, пленка обычно характеризуется модулем Юнга в продольном направлении от приблизительно 150 до приблизительно 1000 МПа, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 200 до приблизительно 800 МПа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 300 до приблизительно 700 МПа и в поперечном направлении от приблизительно 200 до приблизительно 1200 МПа, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 250 до приблизительно 1000 МПа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 350 до приблизительно 800 МПа. Несмотря на обладание такой хорошей жесткостью, пленка по настоящему изобретению, тем не менее, способна сохранять хорошую механическую прочность и пластичность. Например, пленка по настоящему изобретению может характеризоваться предельной прочностью на разрыв в продольном направлении и/или поперечном направлении от приблизительно 15 до приблизительно 150 мегапаскалей (МПа), в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20 до приблизительно 100 МПа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 25 до приблизительно 80 МПа. Пленка может характеризоваться максимальным удлинением в продольном направлении приблизительно 200% или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 250% или больше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 300% до приблизительно 400% и в поперечном направлении приблизительно 700% или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 750% или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 800% до приблизительно 1500%.

Неожиданно, данные хорошие свойства можно достичь, даже если пленка характеризуется очень низким значением толщины. В связи с этим, нормализованные механические свойства, которые определяются посредством деления конкретной механической величины (например, модуля Юнга, прочности на разрыв или максимального удлинения) на среднюю толщину пленки (мкм), также могут быть улучшены. Например, пленка может характеризоваться нормализованным максимальным удлинением в продольном направлении приблизительно 10%/мкм или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 15%/мкм или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20%/мкм до приблизительно 100%/мкм. Подобным образом, пленка может характеризоваться нормализованным максимальным удлинением в поперечном направлении приблизительно 40%/мкм или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 50%/мкм или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 60%/мкм до приблизительно 200%/мкм. Пленка может характеризоваться нормализованной предельной прочностью на разрыв в продольном направлении и/или поперечном направлении от приблизительно 0,5 до приблизительно 20 МПа/мкм, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 12 МПа/мкм и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 8 МПа/мкм. Нормализованный модуль Юнга в продольном направлении и/или поперечном направлении может также составлять от приблизительно 5 до приблизительно 60 МПа/мкм, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 15 до приблизительно 50 МПа/мкм и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 25 до приблизительно 45 МПа/мкм. Как правило, фактическая толщина пленки составляет приблизительно 50 микрометров или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 40 микрометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 35 микрометров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 до приблизительно 30 микрометров.

Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что пленка может вырабатывать относительно низкую степень шума при физической деформации. Под воздействием физической деформации в течение двух (2) минут, например, уровень шума пленки может составлять приблизительно 45 децибел (дБ) или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 42 дБ или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20 дБ до приблизительно 40 дБ, как определено при частоте 2000 Гц или 4000 Гц. «Нормализованный уровень шума» пленки, который определяется посредством деления уровня шума пленки, который вырабатывается под воздействием на пленку физической деформации в течение двух (2) минут, на уровень шума, вырабатываемого при условиях окружающей среды, может подобным образом составлять приблизительно 2,5 или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 2,4 или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,3, как определено при частоте 2000 Гц или 4000 Гц. Впитывающее изделие целиком также может характеризоваться относительно низкой степенью шума. Например, под воздействием физической деформации в течение двух (2) минут уровень шума, вырабатываемый впитывающим изделием, может составлять приблизительно 30 децибел (дБ) или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 29 дБ или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20 дБ до приблизительно 28 дБ, как определено при частоте 2000 Гц. «Нормализованный уровень шума» впитывающего изделия может подобным образом составлять приблизительно 1,55 или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 1,50 или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 1,45, как определено при частоте 2000 Гц или 4000 Гц.

Кроме уменьшенного уровня шума пленка по настоящему изобретению также может обладать превосходными барьерными свойствами для проникновения кислорода. Не ограничиваясь теорией, полагают, что пластинчатая структура наноглины может создавать извилистый путь в пленке, который может замедлять скорость пропускания и уменьшать количество проникающего кислорода. Например, скорость пропускания кислорода может составлять приблизительно 350 см³/100 кв. дюймов за ²*24-часа или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 330 см³/100 кв. дюймов за ²*24-часа или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100 до приблизительно 300 см³/100 кв. дюймов за ²*24-часа, как определено в соответствии с ASTM D3985-05 при температуре 23°С и относительной влажности 0%.

Далее будут более подробно описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения.

I. Полимерная композиция

A. Первый этиленовый полимер

Как указано выше, первый этиленовый полимер имеет относительно низкую плотность в пределах приблизительно 0,94 г/см³ или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,85 до приблизительно 0,94 г/см³ и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,90 до приблизительно 0,935 г/см³. В композиции можно использовать один или несколько полимеров, которые имеют такие плотностные характеристики. Линейный полиэтилен низкой плотности («LLDPE») и/или полиэтилен низкой плотности («LDPE») являются особенно подходящими. Первый этиленовый полимер обычно имеет относительно низкую температуру плавления и модуль упругости, что может обеспечить в результате относительно мягкую и эластичную на ощупь пленку. Например, первый этиленовый полимер может иметь температуру плавления от приблизительно 50°С до приблизительно 145°С, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 75°С до приблизительно 140°С и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100°С до приблизительно 135°С и модуль упругости от приблизительно 50 до приблизительно 700 МПа, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 75 до приблизительно 600 МПа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100 до приблизительно 500 МПа, как определено в соответствии с ASTM D638-10. Первый этиленовый полимер также может иметь индекс текучести расплава от приблизительно 0,1 до приблизительно 100 грамм за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 50 грамм за 10 минут и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 40 грамм за 10 минут, как определено при нагрузке 2160 грамм и при 190°С в соответствии с ASTM D1238-13 (или ISO 1133).

B. Второй этиленовый полимер

В отличие от первого полимера, второй этиленовый полимер имеет относительно высокую плотность в диапазоне больше приблизительно 0,94 г/см³, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,945 до приблизительно 0,98 г/см³ и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,95 до приблизительно 0,97 г/см³. Опять-таки в композиции можно использовать один или несколько полимеров, которые имеют такие характеристики. Полиэтилен высокой плотности («HDPE») является особенно подходящим. Второй этиленовый полимер обычно имеет относительно низкую температуру плавления и модуль упругости, что может обеспечить в результате относительно мягкую и эластичную на ощупь пленку. Например, первый этиленовый полимер может иметь температуру плавления от приблизительно 70°С до приблизительно 160°С, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 85°С до приблизительно 150°С и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 110°С до приблизительно 145°С и модуль упругости от приблизительно 700 до приблизительно 5000 МПа, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 750 до приблизительно 3000 МПа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1000 до приблизительно 2000 МПа, как определено в соответствии с ASTM D638-10. Второй этиленовый полимер также может иметь индекс текучести расплава от приблизительно 0,1 до приблизительно 100 грамм за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 50 грамм за 10 минут и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 40 грамм за 10 минут, как определено при нагрузке 2160 грамм и при 190°С в соответствии с ASTM D1238-13 (или ISO 1133).

Первый и/или второй этиленовый полимер может быть получен из любого типа этиленового полимера, как известно из уровня техники. Этиленовые полимеры могут представлять собой, например, сополимеры этилена и α-олефина, такого как С₃-С₂₀ α-олефин или C₃-C₁₂ α-олефин. Подходящие α-олефины могут быть линейными или разветвленными (например, одно или несколько С₁-С₃ алкильных ответвлений или арильная группа). Конкретные примеры включают 1-бутен; 3-метил-1-бутен; 3,3-диметил-1-бутен; 1-пентен; 1-пентен с одним или несколькими метальными, этильными или пропильными заместителями; 1-гексен с одним или несколькими метальными, этильными или пропильными заместителями; 1-гептен с одним или несколькими метальными, этильными или пропильными заместителями; 1-октен с одним или несколькими метальными, этильными или пропильными заместителями; 1-нонен с одним или несколькими метальными, этильными или пропильными заместителями; этил-, метил- или диметилзамещенный 1-децен; 1-додецен и стирол. Особенно желательными сомономерами α-олефина являются 1-бутен, 1-гексен и 1-октен. Содержание этилена в таких сополимерах может составлять от приблизительно 60 мол. % до приблизительно 99 мол. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80 мол. % до приблизительно 98,5 мол. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 87 мол. % до приблизительно 97,5 мол. %. Подобным образом, содержание α-олефина может находиться в диапазоне от приблизительно 1 мол. % до приблизительно 40 мол. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,5 мол. % до приблизительно 15 мол. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2,5 мол. % до приблизительно 13 мол. %. Плотность полиэтилена может варьировать в зависимости от типа используемого полимера, но обычно находится в диапазоне от приблизительно 0,85 до приблизительно 0,96 грамм на кубический сантиметр (г/см³).

Для образования этиленовых полимеров, как правило, можно применять различные известные методики. Например, этиленовые полимеры можно получить с применением свободнорадикального или комплексного катализатора (например, Циглера-Натта). Обычно этиленовый полимер получают с помощью полицентровых катализаторов Циглера-Натта, при этом полученный в результате этиленовый полимер характеризуется широким распределением молекулярной массы с коэффициентом полидисперсности (средневесовой молекулярный вес, деленный на среднечисловой молекулярный вес) вплоть до 20 или выше. Этиленовый полимер, полученный с помощью комплексного катализатора с единым центром полимеризации, такого как металлоценовый катализатор, характеризуется узким распределением молекулярного веса. Такая каталитическая система обеспечивает этиленовые полимеры, в которых сомономер случайно распределяется в молекулярной цепи и равномерно распределяется по фракциям с различным молекулярным весом. Полиолефины, полученные посредством катализа металлоценами, описаны, например, в патентах США №5571619, выданном McAlpin и соавт.; №5322728, выданном Davis и соавт.; №5472775, выданном Qbijeski и соавт.; №5272236, выданном Lai и соавт.; и №6090325, выданном Wheat и соавт. Примеры металлоценовых катализаторов включают бис(н-бутилциклопентадиенил)титана дихлорид, бис(н-бутилциклопентадиенил)циркония дихлорид, бис(циклопентадиенил)скандия хлорид, бис(инденил)циркония дихлорид, бис(метилциклопентадиенил)титана дихлорид, бис(метилциклопентадиенил)циркония дихлорид, кобальтоцен, циклопентадиенилтитана трихлорид, ферроцен, гафноцена дихлорид, изопропил(циклопентадиенил-1-флуоренил)циркония дихлорид, молибдоцена дихлорид, никелоцен, ниобоцена дихлорид, рутеноцен, титаноцена дихлорид, цирконоценхлоридгидрид, цирконоцена дихлорид и так далее. Полимеры, полученные с помощью металлоценовых катализаторов, как правило, характеризуются узким диапазоном молекулярного веса. Например, полимеры, полученные посредством катализа металлоценами, могут характеризоваться числами полидисперсности (M_w/M_n) ниже 4, регулируемым распределением короткоцепочечной разветвленности и регулируемой изотактичностью.

В. Наноглина

Выражение «наноглина» обычно относится к наночастицам глинистого материала (природного минерала, органически модифицированного минерала или синтетического наноматериала). Глинистый материал, как правило, имеет хлопьевидную морфологию, так что обладает относительно плоской или пластинчатой формой. Например, пластинки глины могут иметь среднюю толщину от приблизительно 0,2 до приблизительно 100 нанометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 50 нанометров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 20 нанометров. «Соотношение размеров» глинистого материала (т.е. средняя длина пластинок, деленная на среднюю толщину) также является относительно большим, а именно, от приблизительно 20 до приблизительно 1000, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50 до приблизительно 80, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100 до приблизительно 400. Средняя длина (например, диаметр) может, в частности, находиться в диапазоне от приблизительно 20 нанометров до приблизительно 10 микрометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100 нанометров до приблизительно 5 микрометров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 200 нанометров до приблизительно 4 микрометров.

Глинистый материал может быть получен из филлосиликата, такого как минерал смектитовая глина (например, бентонит, каолинит или монтмориллонит, а также их соли, такие как монтмориллонит натрия, монтмориллонит магния, монтмориллонит кальция и т.д.); нонтронита; бейделлита; волконскоита; гекторита; сапонита; сауконита; собокита; стевенсита; свинфордита; вермикулита и т.п.Другие применимые наноглины включают слюдистые минералы (например, иллит) и смешанные минералы иллита/смектита, такие как ректорит, таросовит, ледикит, и примеси иллитов к глинистым минералам, названным выше. Особенно подходящими являются монтмориллонит (структура слоистой смектитовой глины 2:1), бентонит (алюминиевый филлосиликат, полученный, главным образом, из монтмориллонита), каолинит (алюмосиликат 1:1, имеющий пластинчатую структуру и эмпирическую формулу Al₂Si₂O₅(OH)₄), галлуазит (алюмосиликат 1:1, имеющий трубчатую структуру и эмпирическую формулу Al₂Si₂O₅(OH)₄), и т.д.

Как указано выше, наноглина также содержит органическое средство для обработки поверхности, которое повышает гидрофобность глинистого материала и, таким образом, улучшает его совместимость с этиленовым полимером. В одном варианте осуществления органическое средство для обработки поверхности может быть получено из четвертичного ония (например, соли или иона), который посредством ионного обмена может быть интеркалированным в межслойные пространства между смежными, расположенными слоями пластинками глины. Четвертичный ониевый ион может иметь следующую структуру:

где

X представляет собой N, Р, S или О; и

R₁, R₂, R₃ и R₄ независимо представляют собой водород или органические фрагменты, такие как линейные или разветвленные алкильные, арильные или аралкильные фрагменты, имеющие от 1 до приблизительно 24 атомов углерода.

Особенно подходящими четвертичными аммониевыми ионами являются те, которые имеют нижеприведенную структуру:

где

R₁ представляет собой длинноцепочечный алкильный фрагмент в диапазоне от С₆ до С₂₄ с прямой или разветвленной цепью, включая смеси длинноцепочечных фрагментов, таких как С₆, С₈, С₁₀, C₁₂, С₁₄, C₁₆, C₁₈, С₂₀, С₂₂ и С₂₄, взятых отдельно или в любой комбинации; и

R₂, R₃ и R₄ представляют собой фрагменты, которые могут быть одинаковыми или разными, при этом выбраны из группы, состоящей из Н, алкила, гидроксиалкила, бензила, замещенного бензила, например, с прямой или разветвленной цепью, алкилзамещенного и галогензамещенного; этоксилированного или пропоксилированного алкила; этоксилированного или пропоксилированного бензила (например, со степенью этоксилирования 1-10 молей или степенью пропоксилирования 1-10 молей).

Дополнительные применимые многозарядные разделяющие/связующие средства включают, например, тетра-, три- и диониевые виды, такие как тетрааммониевые, триаммониевые и диаммониевые (первичные, вторичные, третичные и четвертичные), -фосфониевые, -оксониевые или -сульфониевые производные алифатических, ароматических или арилалифатических аминов, фосфинов, сложных эфиров, спиртов и сульфидов. Такими иллюстративными материалами являются диониевые соединения формулы:

где Х⁺ и Y⁺ являются одинаковыми или разными и представляют собой радикалы аммония, сульфония, фосфония или оксония, такие как -NH(CH₃)₂⁺, -NH₂(CH₃)⁺, -N(CH₃)₃⁺, -N(CH₃)₂(CH₂CH₃)⁺, -N(CH₃)(CH₂CH₃)₂⁺, -S(CH₃)₂⁺, -S(CH₃)₂⁺, -P(CH₃)₃⁺, -NH₃⁺ и т.п.;

R представляет собой органический участок, радикал основной цепи, с прямой или разветвленной цепью, такой как те, которые имеют от 2 до 24 атомов углерода, и в некоторых вариантах осуществления от 3 до 10 атомов углерода, при этом в основной цепи молекула органического участка ковалентно связана на ее концах с заряженными катионами Р⁺, S⁺ и/или O⁺;

R¹ может быть водородом или же линейным или разветвленным алкильным радикалом с 1-22 атомами углерода, линейным или разветвленным, и в некоторых вариантах осуществления, с 6-22 атомами углерода.

Применимыми иллюстративными R-группами являются алкилы (например, метил, этил, бутил, октил и т.п.); арил (например, бензил, фенилалкил и т.п.); алкилены (например, метилен, этилен, октилен, попилен, трет-бутилен, неопентилен, изопропилен, вторбутилен, додецилен и т.п.); алкенилены (например, 1-пропенилен, 1-бутенилен, 1-пентенилен, 1-гексенилен, 1-гептенилен, 1-октенилен и т.п.); циклоалкенилены (например, циклогексенилен, циклопентенилен и т.п.); гидроксиалкил (например, гидроксиметил, гидроксиэтил, гидроксил-н-пропил, гидроксиизопропил, гидроксил-н-бутил, гидроксил-изобутил, гидроксил-трет-бутил и т.п.), алканоилалкилены (например, бутаноилоктадецилен, пентаноилнонадецилен, октаноилпентадецилен, этаноилундецилен, пропаноилгексадецилен и т.п.); алкиламиноалкилены (например, метиламинооктадецилен, этиламинопентадецилен, бутиламинононадецилен и т.п.); диалкиламиноалкилен (например, диметиламинооктадецилен, метилэтиламинононадецилен и т.п.); ариламиноалкилены (например, фениламинооктадецилен, п-метилфениламинононадецилен и т.п.); диариламиноалкилены (например, дифениламинопентадецилен, п-нитрофенил-п'-метилфениламинооктадецилен и т.п.); алкилариламиноалкилены (например, 2-фенил-4-метиламинопентадецилен и т.п.); алкилсульфинилены, алкилсульфонилены, алкилтио, арилтио, арилсульфинилены и арилсульфонилены (например, бутилтиооктадецилен, неопентилтиопентадецилен, метилсульфинилнонадецилен, бензилсульфинилпентадецилен, фенилсульфинилоктадецилен, пропилтиооктадецилен, октилтиопентадецилен, нонилсульфонилнонадецилен, октилсульфонилгексадецилен, метилтиононадецилен, изопропилтиооктадецилен, фенилсульфонилпентадецилен, метилсульфонилнонадецилен, нонилтиопентадецилен, фенилтиооктадецилен, этилтиононадецилен, бензилтиоундецилен, фенэтилтиопентадецилен, втор-бутилтиооктадецилен, нафтилтиоундецилен и т.п.); алкоксикарбонилалкилены (например, метоксикарбонилен, этоксикарбонилен, бутоксикарбонилен и т.п.); циклоалкилены (например, циклогексилен, циклопентилен, циклооктилен, циклогептилен и т.п.); алкоксиалкилены (например, метоксиметилен, этоксиметилен, бутоксиметилен, пропоксиэтилен, пентоксибутилен и т.п.); арилоксиалкилены и арилоксиарилены (например, феноксифенилен, феноксиметилен и т.п.); арилориалкилены (например, феноксидецилен, феноксиоктилен и т.п.); арилалкилены (например, бензилен, фентилен, 8-фенилоктилен, 10-фенилдецилен и т.п.); алкиларилены (например, 3-децилфенилен, 4-октилфенилен, 4-нонилфенилен и т.п.) и полипропиленгликолевые и полиэтиленгликолевые заместители (например, этилен, пропилен, бутилен, фенилен, бензилен, толилен, п-стирилен, п-фенилметилен, октилен, додецилен, октадецилен, метоксиэтилен и т.п.), а также их комбинации. Такие радикалы тетра-, три- и диаммония, -сульфония, -фосфония, -оксония; аммония/сульфония; аммония/фосфония; аммония/оксония; фосфония/оксония; сульфония/оксония и сульфония/фосфония хорошо известны в данной области техники и могут быть получены из соответствующих аминов, фосфинов, спиртов или эфиров и сульфидов.

Особенно подходящими соединениями многозарядного разделяющего/связующего средства являются мультиониевые ионные соединения, которые включают по меньшей мере два первичных, вторичных, третичных или четвертичных аммониевых, фосфониевых, сульфониевых и/или оксониевых ионов, имеющих следующую общую формулу:

где

R представляет собой фрагмент участка с заряженными атомами алкилена, аралкилена или замещенного алкилена; и

Z₁, Z₂, R₁, R₂, R₃ и R₄ могут быть одинаковыми или разными и выбраны из группы, состоящей из водорода, алкила, аралкила, бензила, замещенного бензила (например, с прямой или разветвленной цепью, алкилзамещенного и галогензамещенного); этоксилированного или пропоксилированного алкила; этоксилированного или пропоксилированного бензила (например, со степенью этоксилирования 1-10 молей или степенью пропоксилирования 1-10 молей).

Особенно подходящие органические катионы могут включать, например, соединения четвертичного аммония, такие как диметил-бис[гидрогенизированный талловый] аммония хлорид (2М2НТ), метил бензил-бис[гидрогенизированный талловый] аммония хлорид (МВ2НТ), метил-трис[гидрогенизированный талловый алкил]хлорид (М3НТ) и т.д. Примером подходящей наноглины является Nanomer™ 1.44Р, что представляет собой модифицированную четвертичным аммонием монтмориллонитовую наноглину, коммерчески доступную от Nanocor, Inc. Другие подходящие добавки наноглины включают таковые, доступные от Southern Clay Products, такие как Cloisite™ 15А, Cloisite™ 30В, Cloisite™ 93А и Cloisite™ Na⁺.

Ониевый ион может быть введен (абсорбирован) в межслойные пустоты глинистого материала различными способами. В одном из способов, например, глинистый материал суспендируют в воде и там же растворяют соединение с ониевыми ионами. Если потребуется, соединение с ониевыми ионами можно сначала растворить в органическом растворителе (например, пропаноле). При необходимости наноглина также может быть интеркалирована с помощью олигомерного и/или полимерного интеркаланта, как известно из уровня техники. Например, может быть использован интеркалант на основе олефинового полимера или олигомера (например, на основе этиленового полимера). Для интеркалирования ониевого иона и олефинового интеркаланта промеж смежных пластинок филлосиликата и необязательно разделить (расслоить) слоистый материал на отдельные пластинки, например, глинистый материал можно сперва привести в контакт с ониевым ионом и одновременно или в дальнейшем привести в контакт с расплавленным интеркалантом на основе олигомера/полимера с получением интеркалированного ониевым ионом слоистого материала. Это может быть осуществлено, например, путем прямого смешивания материалов в экструдере. В качестве альтернативы, олигомер/полимер может быть интеркалирован с помощью процесса эмульгирования путем энергичного перемешивания с эмульгатором. При необходимости также может использоваться связующее средство (например, силановое связующее средство), чтобы помочь связать интеркалант с глинистым материалом. Например, глинистый материал изначально может быть обработан связующим средством с последующим ионным обменом между ониевыми ионами и глинистым материалом, при этом до интеркалирования олигомера(олигомеров) или полимера(полимеров) или одновременно с ним. Следует понимать, что олигомерный(олигомерные) или полимерный(полимерные) интеркалант(интеркаланты) также может быть интеркалирован и связан в комплекс с внутренними поверхностями пластинок посредством других хорошо известных механизмов, таких как диполь/дипольное связывание (прямое интеркалирование олигомера или полимера), как описано в патентах США №5880197 и №5877248, а также посредством ацилирования с замещением водорода (ионный обмен межслойных катионов с водородом путем применения кислоты или ионообменной смолы), как описано в патентах США №5102948 и №5853886.

С. Другие компоненты

Помимо вышеупомянутых компонентов в пленку по настоящему изобретению также могут быть введены другие добавки, такие как средства улучшения совместимости, добавки, улучшающие скольжение, стабилизаторы расплава, стабилизаторы технологических свойств, термостабилизаторы, светостабилизаторы, антиоксиданты, стабилизаторы теплового старения, отбеливающие средства, связывающие средства, наполнители и т.п. Например, средства улучшения совместимости могут быть использованы в некоторых вариантах осуществления с целью обеспечения улучшения сродства этиленового полимера к наноглине. В случае использования средства улучшения совместимости могут составлять от приблизительно 0,1 вес. % до приблизительно 10 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,2 вес. % до приблизительно 8 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 вес. % до 5 вес. % от всей полимерной композиции. Одним примером подходящего средства улучшения совместимости может быть полиолефин, содержащий олефиновый компонент и полярный компонент. Олефиновый компонент является неполярным и, таким образом, обычно обладает сродством к этиленовому полимеру. Олефиновый компонент обычно может быть получен из любого линейного или разветвленного α-олефинового мономера, олигомера или полимера (в том числе сополимеров), полученного из α-олефинового мономера. В одном конкретном варианте осуществления, например, средство улучшения совмест