[发明专利]高阻透聚丙烯组合物及它们在包装应用中的使用

说明书

本发明的领域

本发明涉及到低水蒸汽透过速率，或高阻透的聚丙烯膜。考虑到它们的聚合物结晶度水平，该膜具有比预计的明显更好的阻透性能。本发明的背景

不同的塑料膜被用于包装应用中，例如袋、小包、管、盘、泡沫包装、与金属箔片的复合物、与纤维素材料例如纸的复合物，以及它们的组合。在许多的这些应用中，重要的是塑料膜具有好的物理和机械性能，例如耐撕、高抗张强度和采用高速设备的可加工性。

对于食物和医药制品工业的商品包装的许多应用中，也很需要获得具有高阻透特征的膜。对于水蒸汽或湿气，更是如此。具有低的水或湿气透过速率(WVTR或MVTR)的膜在食品包装中特别有用，以防止包装食物的脱水，和/或干燥食物的再水化。同样的需要来源于医药、化学和电子商品的包装，在这里需要保持包装品内部高的湿度水平或防止水、或其它湿气通过阻透膜。

通常认为聚丙烯均聚物和无规共聚物具有高的强度和可成型性，例如通过有或没有后挤出定向的膜流延成膜，通常具有与丙烯聚合物的结晶度有直接关系的WVTR。认为聚合物结晶度程度越高，WVTR将越低；因此赋予更高结晶性聚丙烯以更好的阻透性能。相应地，由于共聚物聚丙烯相对低的结晶度，与聚丙烯均聚膜相比，它显示了更高的WVTR。

同样广为人知的是在聚合反应过程中，通过加入共聚单体，在聚合物骨架中的共聚单体似乎会破坏聚合物的结晶性，聚丙烯的熔点会降低。该现象看起来与聚合反应催化剂无关。当聚丙烯被常规Ziegler-Natta催化剂或茂金属类催化剂催化时，体现了这种行为。因此，无规共聚聚丙烯显示了较低的熔点和结晶度水平。在加热密封膜的加工中，这些性能是有利的。

因此，无规共聚聚丙烯，目前典型的为丙烯和乙烯的共聚物，是有用的并且在包装膜工业中被广泛接受。这的出现是由于它们好的热可密封性能、膜的机械强度和膜的光学性能。但是这些共聚物膜没有特别低的WVTR。

EP A 318 049介绍了丙烯与乙烯和/或α-烯烃的结晶性共聚物。这些共聚物具有在大约110-140℃范围内的熔点以及低的二甲苯溶解性。

EP A 495 099介绍了具有从1到10mol％的α-烯烃的丙烯-α-烯烃无规共聚物。比较了具有相同或类似共聚单体含量、Ziegler-Natta和茂金属催化的聚丙烯的共聚物，并评价了熔点的降低。图2显示了随共聚单体(两种情况下都是乙烯)含量增加，熔点线性降低。表示茂金属催化的聚丙烯的直线的斜率基本上与Ziegler-Natta催化的聚丙烯的直线的斜率相同，但是茂金属的直线显示了比Ziegler-Natta催化的聚丙烯的直线低大约10-20℃。对于茂金属催化的聚丙烯的这种行为也在技术文献中被证明了，包括Antberg等的Makromolecular Chemistry，Macromolecular Symposium，48/49，333，(1991)。

在聚合物膜技术中广为人知的是高密度聚乙烯(HDPE)由于高结晶度而产生的湿气阻透性能而有用；见，例如W.E.Hamilton的“食品包装-阻透共挤出的机遇”，1985 Polymers，Laminations & Coatings Conference，417-440页中的419页。当HDPE被用于食品包装应用中，它的使用伴随了一些缺点包括它的脆性和浑浊性，或最好的半透明的本性。现在知道聚丙烯复合物尽管具有比HDPE稍低一些的湿气阻透行为，它具有一些潜在的优点，包括透明性、抵抗变形和高温下其它不需要的结果。上面提及的性能平衡使聚丙烯成为今天某些食品和医药包装应用的选择材料。

存在着对于用于包装，特别是柔性包装的多种膜的需要。特别有用的是获得具有热密封性、中等韧性和高光学透明性以及低WVTR优点的定向和未定向的膜。我们的发明提供了具有这些特点的膜。我们提供了与HDPE类似或更好的WVTR优点，同时还获得了聚丙烯的其它的有用的有益性能。我们也获得了比目前使用的聚丙烯材料更改进的WVTR阻透。

我们还发现通过以对立体和区域规整性引入最少缺陷的催化剂聚合的聚丙烯均聚物也显示了这些有益的结果。这对于我们采用的茂金属类催化剂尤其如此。本发明的总结