Воздухопроницаемая пленка, образованная из возобновляемого сложного полиэфира

Воздухопроницаемая пленка, образованная из возобновляемого сложного полиэфира

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Одноразовые абсорбирующие изделия (например, подгузники, средства личной гигиены для женщин, впитывающие изделия и тому подобное) в процессе использования подвергаются воздействию одной или нескольких жидкостей, таких как вода, моча, менструальное кровотечение или кровь. Многие коммерчески доступные подгузники являются проницаемыми для водяного пара, что позволяет уменьшить количество влаги, удерживаемой вблизи кожи, и снизить вероятность раздражения кожи и появления кожной сыпи вследствие чрезмерной гидратации. Для того чтобы позволить водяному пару проходить через подгузник и переходить в окружающую среду, в то же время удерживая жидкость, часто используют “дышащий” внешний слой, образованный из нетканого полотна, наслоенного на пленку. В обычно применяемых пленках используются частицы наполнителя, вызывающие появление в пленке при растяжении микропор. Примеры таких частиц наполнителя включают в себя неорганические частицы, такие как карбонат кальция, глина, диоксид титана, диатомовая земля и другие аналогичные частицы. Для достижения требуемой воздухопроницаемости такие пленки обычно будут содержать приблизительно от 45% до 65% частиц наполнителя. Микропоры, образуемые частицами наполнителя, формируют то, что часто называют “извилистыми путями” через пленку. Жидкость, контактирующая с одной из сторон пленки, не проходит напрямую через пленку. Вместо этого сеть микропористых каналов в пленке предотвращает прохождение жидкости, но пропускает газы и водяной пар.

Одним из недостатков таких микропористых пленок является то, что они, как правило, образованы из полиолефинов (например, ЛПНП (англ. LLDPE, Linear Low Density Polyethylene - линейный полиэтилен низкой плотности)), являющихся невозобновляемыми. К сожалению, использование в таких пленках возобновляемых полимеров осложнено проблемами, возникающими при термической обработке таких полимеров. Возобновляемые сложные полиэфиры, например, имеют относительно высокую температуру стеклования и, как правило, демонстрируют достаточно высокие жесткость и модуль упругости при растяжении, имея в то же время низкую пластичность/удлинение при разрыве. Например, полимолочная кислота имеет температуру стеклования приблизительно 59°C и модуль упругости при растяжении приблизительно 2 ГПа или больше. Тем не менее, удлинение при растяжении (при разрыве) для материалов из ПМК (англ. PLA, polylactic acid - полимолочная кислота) составляет лишь приблизительно 5%. Столь высокий модуль упругости и низкое удлинение в значительной степени ограничивают использование таких полимеров в пленках, где требуется разумное соотношение между жесткостью материала и удлинением. Помимо этих проблем полимолочная кислота, например, также является слишком жесткой для того, чтобы использовать ее в областях применения ровной эластичной пленки, и обычно имеет проблемы в плане потребительских свойств, такие как шумное шуршание при пользовании предметами женской гигиены.

В соответствии с этим в настоящее время существует потребность в воздухопроницаемой пленке, которая может быть образована из композиции возобновляемого сложного полиэфира и при этом способна проявлять хорошие механические свойства.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, предложена воздухопроницаемая пленка, имеющая скорость проникновения водяных паров приблизительно 500 г/м²/24 часа или больше. Пленка включает в себя термопластичную композицию, содержащую по меньшей мере один жесткий возобновляемый сложный полиэфир, имеющий температуру стеклования приблизительно 0°C или ниже, и по меньшей мере одну полимерную добавку, повышающую ударную прочность. Термопластичная композиция имеет структуру, в которой множество дискретных первичных доменов и пор диспергированы внутри непрерывной фазы (дисперсионной среды), при этом домены содержат полимерную добавку, повышающую ударную прочность, а дисперсионная среда содержит возобновляемый сложный полиэфир. Средний объем композиции в процентах, приходящийся на поры, составляет приблизительно от 20% до 80% на кубический сантиметр.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, предложено абсорбирующее изделие, включающее в себя по существу непроницаемую для жидкости воздухопроницаемую пленку, содержащую термопластичную композицию, такую как описана в данном контексте.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, предложен способ образования воздухопроницаемой пленки. Способ включает в себя приготовление смеси, содержащей жесткий возобновляемый сложный полиэфир и полимерную добавку, повышающую ударную прочность, где жесткий возобновляемый сложный полиэфир имеет температуру стеклования приблизительно 0°C или выше; экструдирование смеси на поверхность с образованием материала пленки-предшественника; и растягивание материала пленки-предшественника при температуре ниже, чем температура стеклования возобновляемого сложного полиэфира с образованием воздухопроницаемой пленки, содержащей множество пор.

Другие особенности и аспекты настоящего изобретения более подробно обсуждаются ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Полное и достаточное описание настоящего изобретения, включая наилучший вариант его осуществления, ориентированный на среднего специалиста в данной области, более подробно изложено в оставшейся части описания со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение одного из вариантов осуществления образования пленки согласно настоящему изобретению;

Фиг. 2 представляет собой микрофотоснимок, выполненный с помощью сканирующего электронного микроскопа (англ. SEM, scanning electron microscope), образца Примера 2 перед холодной вытяжкой; и

Фиг. 3 представляет собой микрофотоснимок, выполненный с помощью сканирующего электронного микроскопа (англ. SEM, scanning electron microscope), образца Примера 2 после холодной вытяжки.

Повторяющееся использование условных обозначений в настоящем описании и графических материалах предназначено для обозначения одинаковых или аналогичных признаков или элементов изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее будет сделана более подробная ссылка на некоторые варианты осуществления изобретения, один или несколько примеров которых представлены ниже. Каждый пример приведен для разъяснения изобретения без его ограничения. Фактически, специалисту в данной области будет очевидно, что в настоящем изобретении могут быть сделаны различные модификации и изменения без отклонения от объема или сущности изобретения. Например, признаки, показанные или описанные как часть одного из вариантов осуществления, могут быть использованы в другом варианте осуществления с получением еще одного варианта осуществления. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение распространяется на такие модификации и изменения, как подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Вообще говоря, настоящее изобретение относится к воздухопроницаемой пленке, образованной из термопластичной композиции, содержащей жесткий возобновляемый сложный полиэфир, и имеющей пористую структуру. Для получения такой структуры термопластичную композицию, содержащую возобновляемый сложный полиэфир и полимерную добавку, повышающую ударную прочность, экструдируют на поверхность с образованием пленки-предшественника, в которой добавка, повышающая ударную прочность, может быть диспергирована в виде дискретных физических доменов внутри непрерывной матрицы возобновляемого сложного полиэфира. После этого пленку-предшественник растягивают или вытягивают при температуре ниже температуры стеклования сложного полиэфира (то есть используют “холодную вытяжку”). Не имея намерения быть ограниченными теорией, авторы настоящего изобретения предполагают, что деформирующая сила и продольное растяжение процесса вытяжки вызывают нарушение сцепления в матрице возобновляемого сложного полиэфира в зонах, расположенных рядом с дискретными доменами. Это приводит к образованию сети пор, расположенных рядом с дискретными доменами.

Средний объем в процентах, занимаемый порами внутри данной единицы объема термопластичной композиции, является относительно высоким, таким как приблизительно от 20% до 80% на см³, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 30% до 70%, и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 40% до 60% на кубический сантиметр композиции. Столь высокий объем пор может значительно увеличить скорость проникновения водяных паров “СПВП (англ. WVTR)”) пленки, представляющую собой скорость, с которой водяной пар проникает через материал, определяемую в граммах на квадратный метр за 24 часа (г/м²/24 ч). Например, пленка может иметь СПВП (англ. WVTR) приблизительно 500 г/м²-24 часа или больше, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно 1000 г/м²-24 часа или больше, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно 2000 г/м²-24 часа или больше и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 3000 до 15000 г/м²-24 ч. Высокая пористость может также уменьшать плотность пленки. Например, пленка может иметь плотность приблизительно 1,4 г на кубический сантиметр (“г/см³”) или меньше, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно 1,1 г/см³ или меньше, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 0,4 г/см³ до 1,0 г/см³ и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 0,5 г/см³ до 0,95 г/см³.

Далее будут более подробно описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения.

I. Термопластичная композиция

А. Возобновляемый сложный полиэфир

Возобновляемые сложные полиэфиры составляют, как правило, приблизительно от 70 мас.% до 99 мас.%, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 75 мас.% до 98 мас.% и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 80 мас.% до 95 мас.% от термопластичной композиции. В термопластичной композиции обычно может быть использован любой из целого ряда возобновляемых сложных полиэфиров, как, например, алифатические сложные полиэфиры, такие как поликапролактон, сложные полиэфирамиды, полимолочная кислота (PLA) и ее сополимеры, полигликолевая кислота, полиалкиленкарбонаты (например, полиэтиленкарбонат), поли-3-гидроксибутират (РНВ, от англ. poly-3-hydroxybutyrate), поли-3-гидроксивалерат (PHV, от англ. poly-3-hydroxyvalerate), сополимеры поли-3-гидроксибутират-со-4-гидроксибутират, поли-3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат (PHBV, от англ. poly-3-hydroxybutyrate-co-4-hydroybutyrate, poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), поли-3-гидроксибутират-со-3-гидрокси-гексаноат, поли-3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктаноат, поли-3-гидроксибутират-co-3-гидроксидеканоат, поли-3-гидроксибутират-со-3-гидроксиоктадеканоат и алифатические полимеры на основе сукцинатов (например, полибутиленсукцинат, полибутиленсукцинатадипат, полиэтиленсукцинат и тому подобное); алифатические-ароматические сложные сополиэфиры (например, полибутиленадипаттерефталат, полиэтиленадипаттерефталат, полиэтиленадипат изофталат, полибутиленадипатизофталат и тому подобное); ароматические сложные полиэфиры (например, полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат и тому подобное); и так далее.

Как правило, термопластичная композиция содержит по меньшей мере один возобновляемый сложный полиэфир, являющийся жестким по своей природе и вследствие этого имеющий относительно высокую температуру стеклования. Например, температура стеклования (“T_g”) может составлять приблизительно 0°C или выше, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 5°C до 100°C, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 30°C до 80°C и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 50°C до 75°C. Возобновляемый сложный полиэфир может также иметь температуру плавления приблизительно от 140°C до 260°C, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 150°C до 250°C и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 160°C до 220°C. Температура плавления может быть определена методом дифференциальной сканирующей калориметрии (“ДСК (англ. DSC)”) в соответствии со стандартом ASTM D-3417. Температура стеклования может быть определена с помощью динамического механического анализа соответствии со стандартом ASTM Е1640-09.

Одним из особенно подходящих жестких сложных полиэфиров является полимолочная кислота, которая в большинстве случаев может быть получена из мономерных звеньев любого изомера молочной кислоты, такого как левовращающая молочная кислота (“L-молочная кислота”), правовращающая молочная кислота (“D-молочная кислота”), мезо-молочная кислота или их смеси. Мономерные звенья также могут быть получены из ангидридов любого изомера молочной кислоты, включая L-лактид, D-лактид, мезо-лактид или их смеси. Также могут быть использованы циклические димеры таких молочных кислот и/или лактидов. Для полимеризации молочной кислоты может быть использован любой из известных способов полимеризации, такой как поликонденсация или полимеризация с раскрытием кольца. Также может быть добавлено небольшое количество удлинителя цепи (например, диизоцианатного соединения, эпоксидного соединения или ангидрида кислоты). Полимолочная кислота может быть гомополимером или сополимером, таким как гомо- или сополимер, содержащий мономерные звенья, производные L-молочной кислоты, и мономерные звенья, производные D-молочной кислоты. Хотя это и не требуется, доля содержания мономерных звеньев, производных L-молочной кислоты, и мономерных звеньев, производных D-молочной кислоты, предпочтительно составляет приблизительно 85 мол.% или больше, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно 90 мол.% или больше и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно 95 мол.% или больше. Многочисленные полимолочные кислоты, каждая из которых имеет разное соотношение между мономерными звеньями, производными L-молочной кислоты, и мономерными звеньями, производными D-молочной кислоты, могут быть смешаны в произвольном процентном соотношении. Разумеется, полимолочная кислота также может быть смешана с полимерами другого типа (например, полиолефинами, сложными полиэфирами и т.д.).

Согласно одному из частных вариантов осуществления, полимолочная кислота имеет следующую общую структуру:

Одним из конкретных примеров подходящих полимеров полимолочной кислоты, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, является полимер, коммерчески доступный от компании Biomer, Inc., Крайллинг, Германия, под названием BIOMER™ L9000. Другими подходящими полимерами полимолочной кислоты являются полимеры, коммерчески доступные от компании Natureworks LLC, Миннетонка, Миннесота (NATUREWORKS®) или Mitsui Chemical (LACEA™). Другие подходящие полимолочные кислоты могут быть описаны в патентных документах US 4797468; US 5470944; US 5770682; US 5821327; US 5880254; и US 6326458, которые полностью включены в настоящую работу посредством ссылки для всех целей.

Полимолочная кислота, как правило, имеет среднечисленную молекулярную массау (“M_n”) в диапазоне приблизительно от 40000 до 160000 г/моль, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 50000 до 140000 г/моль и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 80000 до 120000 г/моль. Аналогичным образом, полимер также, как правило, имеет среднемассовую молекулярную массу (“M_w”) в диапазоне приблизительно от 80000 до 200000 г/моль, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 100000 до 180000 г/моль и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 110000 до 160000 г/моль. Отношение среднемассовой молекулярной массы к среднечисленной молекулярной массе (“M_w/M_n”), то есть “коэффиицент полидисперсности”, также является относительно низким. Например, коэффиицент полидисперсности, как правило, лежит в диапазоне приблизительно от 1,0 до 3,0, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 1,1 до 2,0 и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 1,2 до 1,8. Среднемассовая и среднечисленная молекулярные массы могут быть определены с помощью методов, известных специалистам в данной области техники.

Полимолочная кислота может также иметь кажущуюся вязкость приблизительно от 50 до 600 Паскаль-секунд (Па⋅с), согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 100 до 500 Па⋅с и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 200 до 400 Па⋅с, определенную при температуре 190°C и скорости сдвига 1000 с^-1. Скорость течения расплава полимолочной кислоты (на сухой основе) может также лежать в диапазоне приблизительно от 0,1 до 40 г/10 мин, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 0,5 до 20 г/10 мин и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 5 до 15 г/10 мин, как определено при нагрузке 2160 г и температуре 190°C.

Некоторые типы беспримесных сложных полиэфиров (например, полимолочная кислота) могут абсорбировать воду из окружающей среды, так что содержание влаги в них будет составлять приблизительно от 500 до 600 миллионных долей (“м.д.”) или больше, на основе сухой массы исходной полимолочной кислоты. Содержание влаги может быть определено различными известными способами, как, например, в соответствии со стандартом ASTM D 7191-05, так, как описано ниже. Поскольку присутствие воды во время формования из расплава может гидролитически разлагать сложный полиэфир и уменьшать его молекулярную массу, иногда бывает необходимо высушивать сложный полиэфир перед образованием смеси. В большинстве вариантов осуществления, например, требуется, чтобы возобновляемый сложный полиэфир перед образованием смеси с добавкой, повышающей ударную прочность, имел содержание влаги приблизительно 300 миллионных долей (“м.д.”) или меньше, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно 200 м.д. или меньше, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 1 до 100 м.д. Сушка сложного полиэфира может протекать, например, при температуре приблизительно от 50°C до 100°C и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 70°C до 80°C.

В. Полимерная добавка, повышающая ударную прочность

Как указано выше, термопластичная композиция настоящего изобретения также содержит полимерную добавку, повышающую ударную прочность. Благодаря своей полимерной природе добавка, повышающая ударную прочность, обладает относительно высокой молекулярной массой, что может способствовать улучшению прочности расплава и стабильности термопластичной композиции. Хотя этого не требуется, полимерная добавка, повышающая ударную прочность, может быть в большинстве случаев несмешиваемой с возобновляемым сложным полиэфиром. Таким образом, добавка, повышающая ударную прочность, может лучше диспергироваться в виде доменов дискретной фазы внутри непрерывной фазы (дисперсионной среды) возобновляемого сложного полиэфира. Дискретные домены способны поглощать энергию, являющуюся результатом внешних усилий, что повышает общую жесткость и прочность получающегося материала. Домены могут иметь различную форму, как, например, эллиптическую, сферическую, цилиндрическую и т.д. Согласно одному из вариантов осуществления, например, домены имеют по существу эллиптическую форму. Физический размер отдельного домена является, как правило, достаточно небольшим, чтобы минимизировать развитие трещин через полимерный материал при приложении внешнего напряжения, но при этом достаточно большим для того, чтобы инициировать микроскопическую пластическую деформацию и создавать возможность появления области сдвиговых напряжений в местах включения частиц и вокруг них.

Хотя полимеры могут быть несмешиваемыми, тем не менее, может быть выбрана такая добавка, повышающая ударную прочность, которая имеет параметр растворимости, сравнимый с параметром растворимости возобновляемого сложного полиэфира. Это может улучшить межфазную совместимость и физическое взаимодействие границ дискретной фазы и непрерывной фазы, и тем самым снизить вероятность растрескивания композиции. В этой связи отношение параметра растворимости возобновляемого сложного полиэфира к параметру растворимости добавки, повышающей ударную прочность, составляет, как правило, приблизительно от 0,5 до 1,5 и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 0,8 до 1,2. Например, полимерная добавка, повышающая ударную прочность, может иметь параметр растворимости приблизительно от 15 до 30 МДж^1/2/м^3/2 и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 18 до 22 МДж^1/2/м^3/2, тогда как полимолочная кислота может иметь параметр растворимости приблизительно 20,5 МДж^1/2/м^3/2. Термин “параметр растворимости” при использовании в данном контексте относится к “параметру растворимости Гильдебранда», представляющему собой корень квадратный из плотности энергии когезии и вычисляемому в соответствии со следующим уравнением:

где:

Δ Hv = теплота парообразования

R = Универсальная газовая постоянная

Т = температура

Vm = молекулярный объем

Параметры растворимости Гильдебранда для многих полимеров также можно найти в справочнике Solubility Handbook of Plastics (Справочник растворимости полимеров), Wyeych (2004), содержание которого включено в настоящую работу посредством ссылки.

Полимерная добавка, повышающая ударную прочность, может также иметь определенную скорость течения расплава (или вязкость), гарантирующую, что дискретные домены и образующиеся поры могут сохраняться соответствующим образом. Например, если скорость течения расплава добавки, повышающей ударную прочность, является слишком высокой, он будет иметь тенденцию к нерегулируемому растеканию и диспергированию в непрерывной фазе (дисперсионной среде). Это приводит к слоистым или пластинчатым доменам, представляющим сложности в плане сохранения, а также, вероятно, преждевременного растрескивания. Если, напротив, скорость течения расплава добавки, повышающей ударную прочность, является слишком низкой, она будет иметь тенденцию к агрегированию и образованию очень крупных эллиптических доменов, представляющих сложности для диспергирования при смешивании. Это может привести к неравномерному распределению добавки, повышающей ударную прочность, в объеме непрерывной фазы. В этой связи авторы настоящего изобретения установили, что отношение скорости течения расплава добавки, повышающей ударную прочность, к скорости течения расплава возобновляемого сложного полиэфира составляет, как правило, приблизительно от 0,2 до 8, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 0,5 до 6 и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 1 до 5. Полимерная добавка, повышающая ударную прочность может, например, иметь скорость течения расплава приблизительно от 0,1 до 250 г/10 мин, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 0,5 до 200 г/10 мин и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 5 до 150 г/10 мин, как определено при нагрузке 2160 г и температуре 190°C.

Помимо приведенных выше свойств для достижения требуемого увеличения жесткости также могут быть выбраны механические характеристики полимерной добавки, повышающей ударную прочность. Например, если смесь возобновляемого сложного полиэфира и добавки, повышающей ударную прочность, применяют с использованием внешней силы, около или вокруг дискретных доменов могут быть инициированы зоны сдвига и/или пластического течения в результате концентрации напряжений, проистекающей из разницы в модулях упругости добавки, повышающей ударную прочность, и возобновляемого сложного полиэфира. Большие концентрации напряжений способствуют более интенсивной локализованной пластической деформации в доменах, что позволяет им становиться в значительной степени вытянутыми при передаче напряжений. Такие вытянутые домены позволяют композиции проявлять более гибкие и мягкие свойства, чем в другом случае будет проявлять жесткая полиэфирная смола. Для увеличения концентрации напряжений выбирают добавку, повышающую ударную прочность, имеющую относительно низкий модуль упругости Юнга по сравнению с возобновляемым сложным полиэфиром. Например, отношение модуля упругости возобновляемого сложного полиэфира к модулю упругости добавки, повышающей ударную прочность, составляет, как правило, приблизительно от 1 до 250, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 2 до 100 и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 2 до 50. Модуль упругости добавки, повышающей ударную прочность, может, например, лежать в диапазоне приблизительно от 2 до 500 мегапаскалей (МПа), согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 5 до 300 МПа и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 10 до 200 МПа. И наоборот, модуль упругости полимолочной кислоты составляет, как правило, приблизительно от 800 МПа до 2000 МПа.

Чтобы создать требуемое увеличение жесткости, полимерная добавка, повышающая ударную прочность, может также иметь удлинение при разрыве (то есть, относительное удлинение в процентах полимера на его пределе текучести) большее, чем возобновляемый сложный полиэфир. Например, полимерная добавка, повышающая ударную прочность, согласно настоящему изобретению, может иметь удлинение при разрыве приблизительно 50% или больше, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно 100% или больше, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 100% до 2000% и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 250% до 1500%.

Хотя может быть использован целый ряд полимерных добавок, обладающих свойствами, идентичными описанным выше, наиболее подходящие примеры таких полимеров могут включать в себя, к примеру, полиолефины (например, полиэтилен, полипропилен, полибутилен и тому подобное); стирольные сополимеры (например, стирол-бутадиен-стирол, стирол-изопрен-стирол, стирол-этилен-пропилен-стирол, стирол-этилен-бутадиен-стирол и тому подобное); политетрафторэтилены; сложные полиэфиры (например, рециклизованный сложный полиэфир, полиэтилентерефталат и тому подобное); поливинилацетаты (например, поли(этиленвинилацетат), поливинилхлоридацетат и тому подобное); поливиниловые спирты (например, поливиниловый спирт, поли(этиленвиниловый спирт) и тому подобное); поливинилбутирали; акриловые смолы (например, полиакрилат, полиметилакрилат, полиметилметакрилат и тому подобное); полиамиды (например, нейлон); поливинилхлориды; поливинилиденхлориды; полистиролы; полиуретаны; и тому подобное. Подходящие полиолефины могут, например, включать в себя полиэтилены (например, полиэтилен низкой плотности (“ПЭНП (англ. LDPE - low density polyethylene)”), полиэтилен высокой плотности (“ПЭВП (англ. HDPE - high density polyethylene)”), линейный полиэтилен низкой плотности (“ЛПНП (англ. LLDPE - linear low density polyethylene)”) и тому подобное), пропиленовые гомополимеры (например, синдиотактический, атактический, изотактический и тому подобное), пропиленовые сополимеры и так далее.

Согласно одному из частных вариантов осуществления, полимер является полимером пропилена, таким как гомополипропилен или сополимер пропилена. Полимер пропилена может, например, быть образован из по существу изотактического гомополимера или сополимера полипропилена, содержащего приблизительно 10 мас.% или меньше другого мономера, то есть содержащего по меньшей мере приблизительно 90 мас.% пропилена. Такие гомополимеры могут иметь точку плавления приблизительно от 160°C до 170°C.

Согласно другому варианту осуществления, полиолефин может быть сополимером этилена или пропилена с другим α-олефином, таким как С₃-С₁₂ α-олефин или С₃-С₁₂ α-олефин. Конкретные примеры подходящих α-олефинов включают в себя 1-бутен; 3-метил-1-бутен; 3,3-диметил-1-бутен; 1-пентен; 1-пентен с одним или несколькими метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-гексен с одним или несколькими метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-гептен с одним или несколькими метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-октен с одним или несколькими метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-нонен с одним или несколькими метильными, этильными или пропильными заместителями; этил, метил- или диметилзамещенный 1-децен; 1-додецен; и стирол. Особенно предпочтительными α-олефиновыми сомономерами являются 1-бутен, 1-гексен и 1-октен. Содержание этилена или пропилена в таких сополимерах может составлять приблизительно от 60 мол.% до 99 мол.%, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 80 мол.% до 98,5 мол.% и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 87 мол.% до 97,5 мол.%. Содержание α-олефина может аналогичным образом лежать в диапазоне приблизительно от 1 мол.% до 40 мол.%, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 1,5 мол.% до 15 мол.% и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 2,5 мол.% до 13 мол.%.

Примеры олефиновых сополимеров, используемых в настоящем изобретении, включают в себя сополимеры на основе этилена, доступные под названием EXACT™ из компании ExxonMobil Chemical Company, Хьюстон, Техас. Другие подходящие этиленовые сополимеры доступны под названиями ENGAGE™, AFFINITY™, DOWLEX™ (ЛПЭНП (англ. LLDPE)) и ATTANE™ (ПЭСНП (англ. ULDPE, Ultra Low Density Polyethylene - полиэтилен сверхнизкой плотности)) из компании Dow Chemical Company, Мидленд, Мичиган. Другие подходящие полиэтилены описаны в патентных документах US 4937299, Ewen et al.; US 5218071, Tsutsui et al.; US 5272236, Lai, et al.; и US 5278272, Lai, et al., которые полностью включены в настоящую работу посредством ссылки для всех целей. Подходящие пропиленовые сополимеры также коммерчески доступны под названиями VISTAMAXX™ из ExxonMobil Chemical Co., Хьюстон, Техас; FINA™ (например, 8573) из Atofina Chemicals, Фелюи, Бельгия; TAFMER™, доступный из компании Mitsui Petrochemical Industries; и VERSIFY™, доступный из компании Dow Chemical Co., Мидленд, Мичиган. Другие примеры подходящих полипропиленов описаны в патентных документах US 6500563, Datta. et al.; US 5539056, Yang, et al.; и US 5596052, Resconi, et al., которые полностью включены в настоящую работу посредством ссылки для всех целей.

Для получения олефиновых сополимеров в большинстве случаев может быть использован любой из целого ряда известных способов. Например, полиолефины могут быть получены с помощью свободнорадикального или комплексного катализатора (например, катализатора Циглера-Натта). Предпочтительно, полиолефин получают с помощью комплексного катализатора с единым центром полимеризации, такого как металлоценовый катализатор. Такая каталитическая система позволяет получать этиленовые сополимеры, в которых сомономер беспорядочно распределен внутри молекулярной цепи и равномерно распределен по всем разным молекулярно-массовым фракциям. Металлоцен-катализированные полиолефины описаны, например, в патентных документах US 5571619, McAlpin et al.; US 5322728, Davis et al.; US 5472775, Obijeski et al.; US 5272236, Lai et al.; US 6090325, Wheat, et al.; которые полностью включены в настоящую работу посредством ссылки для всех целей. Примеры металлоценовых катализаторов включают в себя дихлорид бис(н-бутилциклопентадиенил)титана, дихлорид бис(н-бутилциклопентадиенил)циркония, хлорид бис(циклопентадиенил)скандия, дихлорид бис(инденил)циркония, дихлорид бис(метилциклопентадиенил)титана, дихлорид бис(метилциклопентадиенил) циркония, кобальтоцен, трихлорид циклопентадиенилтитана, ферроцен, дихлорид гафноцена, дихлорид изопропил(циклопентадиенил-1-флуоренил)циркония, дихлорид мол ибдоцена, никелоцен, дихлорид ниобоцена, рутеноцен, дихлорид титаноцена, гидрид хлорида цирконоцена, дихлорид цирконоцена и так далее. Полимеры, полученные с использованием металлоценовых катализаторов, как правило, имеют узкое молекулярно-массовое распределение. Например, металлоцен-катализированные полимеры могут иметь индексы полидисперсности (M_w/M_n) ниже 4, регулированную короткоцепную разветвленность и регулированную изотактичность.

Вне зависимости от использованных материалов относительное процентное содержание полимерной добавки, повышающей ударную прочность, в термопластичной композиции выбирают таким образом, чтобы требуемые свойства достигались без значительного воздействия на возобновляемость получаемой в результате композиции. Например, добавку, повышающую ударную прочность, как правило, используют в количестве приблизительно от 1 мас.% до 30 мас.%, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 2 мас.% до 25 мас.% и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 5 мас.% до 20 мас.% от термопластичной композиции, на основе массы возобновляемых сложных полиэфиров, использованных в композиции. Концентрация добавки, повышающей ударную прочность, во всей термопластичной композиции может аналогичным образом составлять приблизительно от 0,1 мас.% до 30 мас.%, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 0,5 мас.% до 25 мас.% и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 1 мас.% до 20 мас.%.

С. Модификатор границы раздела фаз

Для уменьшения степени трения и связности между добавкой, повышающей ударную прочность, и возобновляемым сложным полиэфиром и, соответственно, для улучшения степени и однородности нарушения сцепления в термопластичной композиции также используют модификатор границы раздела фаз. Модификатор обычно имеет жидкую или полутвердую форму при комнатной температуре (например, 25°C), так что он обладает относительно низкой вязкостью, что облегчает его введение в термопластичную композицию и свободное перемещение к полимерным поверхностям. В этой связи кинематическая вязкость модификатора границы раздела фаз составляет, как правило, приблизительно от 0,7 до 200 сантистокс (“сСт”), согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 1 до 100 сСт и, согласно некоторым вариантам осуществления, приблизительно от 1,5 до 80 сСт, при температуре 40°C. Кроме того, модификатор границы раздела фаз также, как правило, является гидрофобным, вследствие чего он имеет сродство к полимерной добавке, повышающей ударную прочность, приводя к изменению межфазного натяжения между возобновляемым сложным полиэфиром и добавкой, повышающей ударную прочность. Можно предположить, что при уменьшении физических сил на границе между сложным полиэфиром и добавкой, повышающей ударную прочность, низковязкая гидрофобная природа модификатора может помочь облегчить нарушение сцепления с полиэфирной матрицей при приложении внешних сил. При использовании в данном контексте, термин “гидрофобный”, как правило, относится к материалу, имеющему краевой угол смачивания водой в воздухе приблизительно 40° или больше и в некоторых случаях приблизительно 60° или больше. Напротив, термин “гидрофильный”, как правило, относится к материалу, имеющему краевой угол смачивания водой в воздухе меньше приблизительно 40°. Одним из испытаний, подходящих для измерения угла смачивания, является стандарт ASTM D5725-99 (2008).

Подходящие гидрофобные низковязкие модификаторы границы раздела фаз могут включать в себя, например, кремнийорганические соединения, сополимеры кремнийорганических соединений и простых полиэфиров, алифатические сложные полиэфиры, ароматические сложные полиэфиры, алкиленгликоли (например, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, полибутиленгликоль и тому подобное), алкандиолы (например, 1,3-пропандиол, 2,2-диметил-1,3-пропандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 2,2,4-триметил-1,6-гександиол, 1,3-циклогександиметанол, 1,4-циклогександиметанол, 2,2,4,4-тетраметил-1,3-циклобутандиол и тому подобное), аминооксиды (например, октилдиметиламиноксид), сложные эфиры жирных кислот и тому подобное. Одним из наиболее приемлемых модификаторов границы раздела фаз является простой полиэфирполиол, такой как коммерчески доступный под торговым наи