高度结晶和发泡的聚烯烃泡沫体的制作方法
高度结晶和发泡的聚烯烃泡沫体的制作方法
【专利说明】高度结晶和发泡的聚烯烃泡沬体
[0001 ] WS
[0002] 开孔泡沫体是获取和/或分配含水流体的产品中理想的材料，所述产品如尿布、训 练裤、青年裤、女性卫生产品、成人失禁服和垫、擦拭巾、海绵、伤口敷料、外科海绵等。开孔 泡沫体还可在其它应用如流体过滤、隔热应用、声吸收、消音、地毯和织物背衬、隔热或保冷 以及减震中发现用途。一种类型的开孔泡沫体，发泡的聚烯烃泡沫体，可在与其它类型的泡 沫体如聚氨酯泡沫体和高内相乳液泡沫体相比时呈现期望的益处如低密度、良好的柔软 度、高吸收性以及低成本。
[0003] 生产发泡的聚烯烃泡沫体的制造工艺需要发泡和干燥工序步骤。为了在发泡和干 燥工序步骤之后获得可用的发泡的聚烯烃泡沫体，聚烯烃聚合物需要具有非常低的结晶 度，以具有宽范围的软化曲线(profile)以使其分散体颗粒能够在干燥过程中粘在一起。相 反地，高度结晶的聚烯烃聚合物分散体将具有非常急剧的熔化相变点，而没有逐渐的软化 过程。由于高度结晶的聚烯烃聚合物具有这样的热行为，干燥过程可产生1)没有完整性的 干粉状泡沫体，这归因于当分散体颗粒在低于其熔点的温度下干燥时未在分散体颗粒之间 形成结合;或者2)没有内部孔或空隙的固体聚合物膜，这归因于聚合物在等于或高于其熔 点的温度下熔化。
[0004]通常有两种类型的聚烯烃聚合物分散体。第一种类型是包含纯聚合物的分散体。 因此，纯聚合物并非共聚物或互聚物。由于纯聚烯烃聚合物是线性聚合物并且是高度弹性 的，其能够形成高度有序的超分子结构。因此，纯聚烯烃聚合物具有高结晶度。为了获得采 用纯聚烯烃聚合物成功制备发泡的聚烯烃泡沫体所需的低结晶度，纯聚烯烃聚合物需要包 含共聚单体以破坏其超分子有序并阻止其形成高度有序的晶体结构。聚烯烃共聚物是第二 种常见类型的聚烯烃聚合物分散体。聚烯烃共聚物倾向于不形成晶体结构并且其超分子结 构以随机的无序结构（即，所谓的无定形结构)保留。然而，共聚会增加聚合物分散体材料以 及制备聚合物的不同过程的成本。
[0005] 需要一种从高度结晶的聚烯烃聚合物分散体开发的发泡的聚烯烃泡沫体。需要一 种用于制备由高度结晶的聚烯烃聚合物分散体开发的发泡的聚烯烃泡沫体的制备方法。
【发明内容】
[0006] 在一个实施方案中，开孔泡沫体可包括组合物，该组合物包含高度结晶的聚烯烃 分散体;可交联的粘合剂;和表面活性剂。在一个实施方案中，聚烯烃可选自聚乙烯或聚丙 烯。在一个实施方案中，粘合剂可以是水溶性的。在一个实施方案中，粘合剂可以选自羧甲 基纤维素或改性的蛋白质。在一个实施方案中，粘合剂可以是水分散性的。在一个实施方案 中，粘合剂选自聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物或丁苯橡胶。在一个实施方案中，粘合 剂可以是用交联剂交联的。在一个实施方案中，交联剂可以选自硫的化合物、过氧化物、过 硫酸盐、偶氮化合物、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物和无机过氧化物。 在一个实施方案中，粘合剂可以是用辐射或电磁交联的。在一个实施方案中，泡沫体还可包 含纤维、不可溶胀的颗粒或其组合。
[0007] 在一个实施方案中，制备开孔泡沫体的方法可包括以下步骤：制备包含高度结晶 的聚烯烃分散体、表面活性剂、可交联的粘合剂和交联剂的组合物;将所述组合物与空气机 械混合以形成泡沫(froth);以及在所述开孔泡沫体的熔点以下且在交联剂能够使粘合剂 交联的温度以上的温度下干燥该泡沫。在一个实施方案中，聚烯烃可选自聚乙烯或聚丙烯。 在一个实施方案中，粘合剂可以是水溶性的。在一个实施方案中，粘合剂可以选自羧甲基纤 维素或改性的蛋白质。在一个实施方案中，粘合剂可以是水分散性的。在一个实施方案中， 粘合剂可选自聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物或丁苯橡胶。在一个实施方案中，粘合 剂可以是用交联剂交联的。在一个实施方案中，交联剂可以选自硫的化合物、过氧化物、过 硫酸盐、偶氮化合物、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物和无机过氧化物。 在一个实施方案中，粘合剂可以是用辐射或电磁交联的。在一个实施方案中，开孔泡沫体还 可包含纤维、不可溶胀的颗粒或其组合。
[0008] 附图的简要说明
[0009] 图1是通过第一差示扫描量热仪(D SC)获得的商品名为ΗΥ P〇 Dx 8 510的聚乙烯 共聚物的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(W/g)的热流。
[0010] 图2是通过第一差示扫描量热仪(DSC)获得的商品名为Michem?aield25l的纯 聚乙烯分散体的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(W/g)的热 流。
[0011] 图3是通过第一差示扫描量热仪(DSC)获得的商品名为Miehem?Guard55的纯聚 乙烯分散体的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(w/g)的热流。
[0012] 图4是通过第一差示扫描量热仪(DSC)获得的商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯 分散体的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(w/g)的热流。
[0013] 图5是由商品名为HYPOD'1 8510的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Michem?Guard 55的纯聚乙烯分散体制备的发泡的聚烯烃泡沫体在手指触 碰之前、过程中和之后的照片对比。
[0014] 图6是由商品名为HYPGD? 8510的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯分散体制备的并且具有粘合剂的发泡的聚烯烃泡沫 体在手指触碰之前、过程中和之后的照片对比。
[0015] 图7是由商品名为HYPOD" 8510的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯分散体制备的并且具有粘合剂的发泡的聚烯烃泡沫 体在弯曲之前和过程中的照片对比。
[0016] 图8是由商品名为的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯分散体制备的并且具有交联的粘合剂的发泡的聚烯 烃泡沫体在手指触碰之前、过程中和之后的照片对比。
[0017] 详细说明
[0018] 在一个实施方案中，本公开总体涉及已通过发泡过程采用高度结晶的聚烯烃聚合 物分散体制备的开孔泡沫体。
[0019] 定义：
[0020] 术语"闭孔泡沫体"在本文中指代在泡沫体中的气体形成的离散孔穴，每个孔穴完 全被固体材料包围。
[0021] 术语"分散体"在本文中是指两相液体/聚合物组合物，其中水相通常是连续相并 且聚合物例如借助于分散助剂/分散剂以稳定方式悬浮于水相中，以使得聚合物在其将需 要完成发泡和干燥步骤之前并且至少之时将保持分散。在一个实施方案中，聚合物可在整 个发泡和干燥过程中保持分散，以使得全过程可以分批方式或以连续方式进行，而不会有 聚合物沉降分离出分散体。
[0022] 术语"干燥"在本文中是指使泡沫变成干燥泡沫体的过程，且在本文中术语"使干 燥"是指从泡沫中去除至少约95%的水。
[0023] 术语"泡沫体(foam)"在本文中是指通过在液体或固体中捕获气体孔穴而形成的 耐久结构。通常在泡沫中的气体的体积大，伴有分隔气体区域的液体或固体薄膜。
[0024]术语"泡沫（froth)"在本文中是指已经在干燥前经发泡处理的聚合物的水分散 体。
[0025] 术语"使发泡"或"发泡的"在本文中是指在液体中加入大量空气或其它气体的过 程，其中，经发泡的材料的至少约80%、85 %或90%的体积百分比由气体组分组成。应当理 解，含水液体可以是分子溶液、胶束溶液或分散体。通常，泡沫可通过机械方法如在大气条 件下的高剪切混合或者可选地在混合时将气体注入系统中来形成。
[0026] 术语"开孔泡沫体"在本文中是指彼此连接的气体孔穴。液体能容易地流过开孔泡 沫体的整个结构来置换空气。如由ASTM D2856-A测定的以及根据ASTM D2856-A的，开孔泡 沫体可具有至少约80 %、85 %或90 %的开孔含量。
[0027]术语"表面活性剂"在本文中是指降低液体的表面张力、两种液体之间的界面张力 或液体与固体之间的张力的化合物。表面活性剂可充当洗涤剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂以 及分散剂。
[0028]聚合物分散体：
[0029] 聚烯烃聚合物的可发泡的组合物可以是分散体的形式。固体如粉末和颗粒的聚烯 烃聚合物可通过在一定的工艺条件如在高温下高压挤出下将其与水和，如果需要，分散剂 (或多种分散剂)混合转化为可发泡的分散体。然后，所述聚烯烃聚合物分散体可与空气或 发泡表面活性剂混合以转化为泡沫。
[0030] 聚合物分散体可包括聚烯烃聚合物。聚烯烃聚合物可以是高度结晶的聚烯烃聚合 物。在一个实施方案中，聚烯烃聚合物可以是纯聚烯烃聚合物。在这样的实施方案中，所述 纯聚烯烃聚合物不是共聚物或互聚物。在一个实施方案中，聚烯烃聚合物可以是高度结晶 的纯聚烯烃聚合物。在一个实施方案中，聚烯烃聚合物的特征可以是显示特殊类型的差示 扫描量热仪(DSC)聚烯烃吸热曲线图。在这样的实施方案中，观察到的吸热可显示出通常被 认为是明确熔点的。图2-4提供了三种示例性高度结晶的纯聚烯烃聚合物的聚烯烃吸热的 非限定性实施例。图2是从Michelman以商品名Michem? Sh i uld 251商业购得的纯聚乙稀 分散体的聚稀经吸热。图3是从Michelman以商二名]VIichem?Guard 55商业购得的纯聚乙 稀分散体的聚稀经吸热。图4是从Shamrock以商品名Hydrocer 257商业购得的纯聚乙稀分 散体的聚烯烃吸热。相反，图1是从Dow Chemica l Co.以商品名HYP0D 8510商业购得的聚乙 烯共聚物分散体的吸热。聚乙烯共聚物（图1)显示比高度结晶的纯聚烯烃聚合物的明确熔 点（图2-4)更宽的熔化范围。高度结晶的聚烯烃聚合物的例子包括但不限于聚乙烯和聚丙 烯。纯聚丙烯根据其立构规整度可以是高度结晶的或低结晶的。每个甲基(CH3)相对于相邻 单体单元中的甲基的相对取向对聚合物形成晶体的能力的影响很大。高度结晶的聚丙烯具 有等规立构规整度或间规立构规整度。
[0031]聚烯烃聚合物分散体可包括分散剂。基于聚合物分散体的水分散体的重量，分散 剂可以约1%、2%或3%至约5%、8%或10%的量存在。用于稳定聚合物分散体中的聚合物 颗粒的分散剂可根据聚烯烃聚合物的选择变化。分散剂可以与后续制备泡沫中的发泡表面 活性剂相同或不同。
[0032]泡沫：
[0033] 为了生产发泡的聚烯烃泡沫体，聚合物分散体被转化成泡沫。聚合物分散体与其 它组分如粘合剂和可选的交联剂一起在发泡组合物和空气存在的情况下经机械搅拌进行 发泡处理。发泡组合物包括至少一种发泡表面活性剂或几种发泡表面活性剂的组合，其可 被加入至该聚合物分散体中以获得四种功能目的中的至少一种:发泡能力（以改进聚合物 分散体的捕获空气总量的能力）、稳定功能（以在干燥步骤中改善对被捕获空气的保持 (containment))、润湿特性（以增强干燥的发泡的聚稀经泡沫体的流体润湿性），以及泡沫 中的凝胶化能力（以改善在变形后的回弹性）。各种发泡的聚烯烃泡沫体可根据发泡的聚烯 烃泡沫体的类型以及所追求的功能来制备。例如，柔软且体积大的发泡的聚烯烃泡沫体可 通过将聚烯烃分散体与粘合剂、可选的交联剂、空气和包含至少一种用以提供发泡和稳定 的发泡表面活性剂的发泡组合物搅拌来制备。供选择地，柔软、体积大且可湿的发泡的聚烯 烃泡沫体可通过将聚烯烃分散体与粘合剂、可选的交联剂、空气以及包含用以获得能够提 供发泡、稳定和润湿性功能的发泡的聚烯烃泡沫体的至少一种发泡表面活性剂或多种发泡 表面活性剂的组合的发泡组合物搅拌来制备。
[0034] 在发泡和干燥步骤中形成和稳定泡沫可因此通过在初始形成泡沫时向聚烯烃分 散体中添加发泡表面活性剂、粘合剂以及可选的交联剂来实现。此外，如果期望，发泡表面 活性剂可改善水润湿。适合的发泡表面活性剂可选自但不限于阳离子表面活性剂、阴离子 表面活性剂和非离子表面活性剂。
[0035]阳离子表面活性剂包括但不限于伯胺盐、二胺盐、季铵盐，并且可以使用乙氧化 胺，可用作非离子表面活性剂如烷基酚乙氧基化物，以及包含多于8个碳原子的烷基的线性 仲醇乙氧基化物。
[0036] 可应用于制备泡沫的阴离子表面活性剂可包括但不限于羧酸盐和羧基脂肪酸酯 酰胺;包含12-36个碳原子的脂肪酸如硬脂酸或月桂酸、软脂酸、肉豆蔻酸、油酸、亚油酸、蓖 麻油酸、芥酸、包含12-24个碳原子的脂肪酸以及它们的碱金属(例如钠或钾），以及链烷醇 胺或铵盐。当在成品发泡的聚烯烃泡沫体中需要良好的"手"感或类似织物的感觉时，可采 用饱和脂肪酸衍生物(例如硬脂酸或软脂酸的盐）。其它合适的阴离子表面活性剂包括烷基 苯磺酸盐、仲正烷烃磺酸盐、烯烃磺酸盐、二烷基二亚苯基氧化物磺酸盐、磺基琥珀酸酯、 羟乙磺酸盐、直链烷基(醇)硫酸盐和直链醇醚硫酸盐。
[0037] 发泡表面活性剂可根据功能分为四类：（1)空气捕获剂-用于增强液体(分散体、溶 液等)捕获空气的能力，该能力可以通过测定"吹胀比(blow ratio)"来测量。空气捕获剂的 例子包括但不限于月桂酸钾、月桂基硫酸钠、月桂基硫酸铵、硬脂酸铵、油酸钾、十八烷基磺 基琥?自酰胺酸二钠 (disodium octadecyl sulfosuccinimate)、轻丙基纤维素，及其组合； (2)稳定剂-用于增强泡沫气泡对时间和温度的稳定性。稳定剂的例子包括但不限于月桂基 硫酸钠、硬脂酸铵、羟丙基纤维素、微米或纳米颗粒和纤维、及其组合；（3)润湿剂-用于增强 干燥泡沫体的可润湿性。湿润剂的例子包括但不限于，月桂基硫酸钠、月桂酸钾、十八烷基 琥?白酰胺酸二钠 (disodium octadecyl succinimate)，及其组合；（4)胶凝剂-通过使聚合 物分散体表现为用于加固孔壁的凝胶的形式，用来稳定泡沫中的气泡。凝胶剂的例子包括 但不限于羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素和其它改性的纤维素醚及其组合。一 些表面活性剂可提供上方所列功能中的不止一种。因此，尽管是可能的，但无需在泡沫中一 次使用来自所述四类中的每类的表面活性剂。
[0038]另外的表面活性剂可包括但不限于月桂基硫酸、十二烷基苯硫酸、醇乙氧基硫酸、 羟乙基磺酸的碱金属（例如钠或钾）盐，单、二和三烷醇（例如单、二或三乙醇)胺盐和铵盐， 和N-辛基癸基磺基琥泊酰胺酸的二碱价盐（(1；^38；[08311：0€1'|-octyldecylsulfosuccinimate)，及其组合。
[0039] 这些表面活性剂可以与用作制备聚合物分散体的分散剂的那些不同或者可以相 同。这些表面活性剂既用于帮助泡沫的形成又用于帮助使该泡沫稳定。表面活性剂可以任 意合适聚合物分散体发泡的量加入。在一个实施方案中，表面活性剂可以按组合物重量计 的约2%至约15%或20%的量加入。对于任意给定的制剂，具有捕获定量空气的固有能力。 在发泡过程中，重要的是，存在能够使聚合物分散体发泡的足量的空气。如果所提供的空气 不足，则聚合物分散体的发泡能力可能不能完全实现并且最终的发泡聚烯烃泡沫体可能不 是最佳的。相反，如果空气供应高于聚合物分散体所能处理的空气量，则可能在泡沫内捕获 大于标准尺寸的气泡，这会改变发泡的聚烯烃泡沫体的平均孔径和分布，这会导致在干燥 过程中发生暴裂并最终破坏所述发泡的聚烯烃泡沫体的均匀性和/或导致在发泡的聚烯烃 泡沫体的开孔结构内形成缺陷。
[0040] 泡沫可包括粘合剂。所述粘合剂可充当用于将干燥的聚合物分散体颗粒粘在一起 的胶。在粘合剂的选择中，粘合剂应当呈现有利特性，如柔软度和粘性以在湿态和干态条件 下均提供整体机械强度，以及弹性以为开孔发泡的聚烯烃泡沫体提供回弹性。在一个实施 方案中，粘合剂可以是水溶性的。水溶性粘合剂的例子包括但不限于羧甲基纤维素和改性 的蛋白质。在一个实施方案中，粘合剂可以是水分散性的。水分散性的粘合剂的例子包括但 不限于聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物和丁苯橡胶。粘合剂可以制剂聚合物总重量的 约5wt%至约60wt%的量加入泡沫中。
[0041] 在一个实施方案中，在泡沫中选用的粘合剂可提供足够的粘附但提供不足的机械 强度。在这样的实施方案中，最终的发泡的聚烯烃泡沫体可呈现良好的柔软度和内聚力，但 缺乏抗拉强度和弹性性能，这会导致低的回弹性和弱的抗弯强度。在这样的实施方案中，粘 合剂可进一步采用交联剂进行交联。则最终的发泡的聚烯烃泡沫体会呈现良好的柔软度、 内聚力、回弹性和抗弯强度。交联剂的例子包括但不限于硫的化合物(例如可从Para-Chem 获得的Curepaste 590)、过氧化物(例如过氧化氢）、过硫酸盐(例如过硫酸钾）、偶氮化合物 (例如双异丁腈）、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物(例如1，3_双叔丁基过 氧异丙基苯、1,4-双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化异丙苯、2,5-双 (叔丁基过氧基)-2,5_二甲基己烷、4,4_二(叔丁基过氧基)戊酸正丁酯、1，Γ-二叔丁基过 氧基-3，3，5-三甲基环己烷、2，4-戊二酮过氧化物、1，1-二叔丁基过氧基环己烷、1，1-二(叔 戊基过氧基)环己烷和过氧化苯甲酰）、以及无机过氧化物(例如过氧化氢、过氧化钡、过氧 化钠、过氧化钾、过氧化钙和过氧化镁）。交联剂的适合的量取决于交联剂的类型、交联效 率、聚烯烃聚合物的结晶度、发泡的泡沫体的密度、所用的粘合剂的量等。交联剂可以约 0. lwt %至约10wt %的量使用。在一个实施方案中，粘合剂的交联也可通过其它非化学交联 机理实现，如电子束处理。如将在本文中所描述的那样，发泡的聚烯烃泡沫体的整体强度和 弹性性能可在利用包含高度结晶的聚合物分散体、粘合剂和交联剂的组合物制备时得到改 善。
[0042]泡沫的制备：
[0043] 泡沫可由聚合物分散体通过采用高剪切机械混合工艺以在聚合物分散体的水相 中夹带空气或其它气体来制备。待掺入泡沫中的空气或其它气体(其中除空气之外的或不 同于空气的气体是期望的）的量可占最终泡沫的至少约80%、85%或90%的体积百分比。通 常，待在制备泡沫中使用的所有组分均在轻微搅动下混合在一起以避免捕获空气。在所有 组分均被混合均匀时，对这些组分进行高剪切机械混合。
[0044] 泡沫可使用通常用于含水液体和分散体的发泡的任何合适的设备制备。可用于制 备含水微粒分散体的任何混合或搅拌装置均可被应用在分散体的制备中以及之后的制剂 中以及与表面活性剂和其它添加剂的共混中，其中注意避免在开始发泡处理前在共混物中 夹带大量空气。厨房搅拌机或其它叶片式混合设备是合适的装置。出自E.T. Oakes Corporation的连续混合机或出自Gaston Systems Incorporated的化学泡沫体系统也适 用于商业应用。当共混物制备完成时，然后可操作同一或不同的混合装置来开始在含聚合 物分散体和根据需要的任何其它添加剂的按配方制备的含水共混物中捕获空气。
[0045] 为了获得期望密度的最终的发泡的聚烯烃泡沫体，发泡的正确量以及空气含量可 通过简单的实验确定。泡沫密度可通过排出在预定体积和重量的烧杯中的泡沫样品、对填 充有泡沫的烧杯进行称重并随后计算样品的密度来测定。混合装置的速度可随后被增加或 减小以获得期望的泡沫密度。
[0046] 泡沫的干燥或干燥和固化：
[0047] 干燥泡沫以形成发泡的聚烯烃泡沫体可以成批模式或连续模式进行。装置，如传 统的加压 气流干燥箱或成排的红外线加热灯或内置有可放置或以连续方式递送泡沫的通 道或腔室的电介质加热装置，可被用于干燥。可同时或顺次地应用这样的干燥源的组合来 干燥所述泡沫以形成所述泡沫体。可根据用于制备聚合物分散体和最终的发泡的聚烯烃泡 沫体的聚合物的性质和熔化范围（如由差示扫描量热仪(DSC)测量的）选择干燥过程的温 度。
[0048] 发泡的聚烯烃泡沫体可通过去除泡沫的液体/含水成分来制备。在一个实施方案 中，可通过在加压气流干燥箱中、在适于最佳干燥的温度下加热泡沫以干燥该泡沫并使其 转化成发泡的聚烯烃泡沫体。当聚合物的性质允许时，可在不破坏在泡沫表面上的聚合物 粘度或不导致部分干燥的泡沫的显著（如大于30%体积)瘪缩的情况下、在可从泡沫中迅速 去除水的最高温度下执行干燥过程。一般期望在接近但不超过聚合物的熔化范围的温度下 执行干燥步骤。期望的条件是达到这样的温度，在该温度下聚合物中的无定形区域可开始 结合，同时仍维持被加热的聚合物的足够粘度以在发泡的聚烯烃泡沫体已在其最终形式和 尺寸中变得充分"干燥"且泡沫中的至少95%重量的水已经干透之前避免或至少最小化泡 沫的瘪缩。当发泡的聚烯烃泡沫体以连续方式干燥时，干燥温度可以在不同的干燥区域处 不同。在初始区域的干燥温度可以高于聚烯烃的熔点，因为在该区域内的发泡的聚烯烃泡 沫体仍包含大量水。这可加速干燥速率并缩短所需的干燥时间。
[0049] 聚合物的熔化范围由差示扫描量热仪(DSC)技术测定，并且包括刚好在回到DSC扫 描曲线图的基线之前的DSC吸热或者在多于一个存在时的最终吸热区域的温度是执行泡沫 的干燥以形成最终的发泡的聚烯烃泡沫体的温度范围。聚合物的干燥范围可以是从约80°C 至约150°C。在干燥过程中，通过维持这样的温度，大部分聚合物能够熔化而不会完全损失 掉聚合物的抗张强度并且如果聚合物的所有结晶部分均将会熔化，则气泡瘪缩将以其它方 式确保。
[0050] 用于干燥泡沫的相同的温度限制也必须被维持以用于任何固化或交联。固化温度 必须低于上述聚合物的熔化范围。
[0051] 在一个实施方案中，泡沫可以被挤出至输送装置上，可在干燥过程后从该输送装 置回收发泡的聚烯烃泡沫体。在一个实施方案中，泡沫可被挤出或直接投放至另一基材上， 在干燥时，泡沫将粘附至该另一基材上以形成层压结构，其中最终的发泡的聚烯烃泡沫体 在该基材的至少一侧上。在一个实施方案中，泡沫可在执行干燥步骤之前通过迫使泡沫经 过模头或其它导致轮廓件的成形结构来形成为成形轮廓件。在一个实施方案中，可在干燥 过程中通过将成形元件施加至泡沫的传送带上来执行压花步骤，或者稍后在单独的热压花 步骤中通过将热的成形的元件支承带或轮施加至发泡的聚烯烃泡沫体的主表面来执行压 花步骤。在一个实施方案中，泡沫可以热模具形式放置。在这样的实施方案中，可提供通道 以将来自发泡的聚烯烃泡沫体的蒸汽引导至环境大气中。具有特定形状的发泡的聚烯烃泡 沫体的模制品可被形成并随后被应用在吸收性制品的制造中，吸收性制品例如为在需要身 体顺应性制品的卫生和医疗应用中所用的吸收性制品。
[0052] 一旦泡沫干燥完成，最终的发泡的聚烯烃泡沫体可具有开孔泡沫体结构，其中内 部孔或空隙可彼此互连和可渗透。开孔泡沫体的特征可以是若干个结构参数，例如像密度、 平均孔径和分布、孔壁厚度、孔形状和均匀性等。为了控制这些结构参数的形成，可采用多 种因素，包括但不限于，聚合物分散体化学类型、表面活性剂化学类型、表面活性剂的附加 量、粘合剂类型、粘合剂的附加量、交联剂的类型、交联剂的附加量、分散体聚合物与水的比 例（即固含量）、发泡设备（即厨房友好型混合机、台式或工业规模的发泡装置）、在混合时导 入的空气量、干燥速率、温度和其它干燥条件。
[0053]添加剂：
[0054]发泡的聚烯烃泡沫体根据它们所设计的应用还可包括占聚合物组分的干基重的 约2%至约100%的量的其它组分。这些可选的成分可包括但不限于纤维、不可溶胀的颗粒 或其组合。不可溶胀的颗粒包括但不限于微粒、炭黑、硅胶、碳酸钙、二氧化钛粉末、聚合物 颗粒、中空玻璃球、可热膨胀的微球、另外的聚合物分散体、芳香剂、抗菌剂、保湿剂、润滑 品、药剂及其组合。打算在吸收性制品中使用的发泡的聚烯烃泡沫体可包括大量液体吸收 材料如均匀分布在整个发泡的聚烯烃泡沫体中的短棉纤维或其它纤维素纤维。超吸收性材 料的细颗粒也可包含在该发泡的聚烯烃泡沫体中。纤维和/或不可溶胀的颗粒可为发泡的 聚烯烃泡沫体提供增强的稳定性并且还可为最终的发泡的聚烯烃泡沫体带来产品功效。例 如，如果炭黑或碳酸钙粉末被加入到该发泡的聚烯烃泡沫体中，则最终的发泡的聚烯烃泡 沫体可呈现改进的气味吸收性能。因加入纤维和/或不可溶胀的颗粒所带来的其它改进的 性能包括但不限于机械强度、弹性/拉伸性、抗菌性、导电性、香味、隔热和对皮肤的医疗效 果。 实施例：
[0055] 1.具有不同结晶度的发泡的聚烯烃泡沫体
[0056] 将五份聚烯烃分散体加入两种发泡表面活性剂并使其在KitchenAid?混合机中 以高速(设定号10)机械混合五(5)分钟，以制备具有各聚烯烃聚合物化学的泡沫。之后，通 过将泡沫直接注塑到作为基材的纺粘无纺布上来使具有各聚烯烃聚合物化学的泡沫注塑 成片，其中不同厚度通过金属杆直径（1/8"、1/4"和1/2"）来控制。之后，将所述片在烤箱中 干燥20分钟。下方表1概括了制备的编号：
[0057] 表1:泡沫体编号列表
[0058]
[0059] t干燥的泡沫体易碎并且手指一触碰就变成粉末。因此，不能进行密度测试。
[0060] i-Stanfax 320是可从ParaChem商业购得的固含量为36 wt%的硬酯酸铵溶液。 [0061 ] 2_Stanfax 318是可从ParaChem商业购得的固含量为27 wt%的月桂醇硫酸钠溶 液。
[0062] 3-HYP0D? 8510是可从DowChemical Co.商业购得的固含量为42 wt%的聚乙烯共 聚物分散体。
[0063] 4-Guard 55是可从Michelman(商品名为M_idlem?Guard 55)商业购得的纯聚乙 烯分散体。
[0064] 5_Shield 251 是可从Michelman(商品名为Michem?Shield251)商业购得的纯 聚乙烯分散体。
[0065] 6_Hydrocer 257是可从Shamrock(商品名为Hydrocer 257)商业购得的纯聚乙稀 分散体。
[0066] 7_Hydrocer 77是可从Shamrock(商品名为Hydrocer77)商业购得的纯聚乙稀分散 体。
[0067]图5提供了由编号1-2的聚乙烯共聚物分散体(商品名HYP0D 8510)制备的发泡的 聚稀经泡沫体与由编号1 -3的纯聚乙稀分散体(商品名为Michem? Guard 55)制备的发泡 的聚烯烃泡沫体的可视的照片对比。这两种泡沫体的可视照片对比在手指触碰每个泡沫体 之前（照片"A"）、过程中（照片"B"）和之后（照片"C"）对两种泡沫体进行了比较。照片"D"是 在手指触碰用纯聚乙烯聚合物分散体制备的泡沫体之后的另一照片。如可在照片中看到的 那样，发现用聚乙烯共聚物制备的泡沫体在手指触碰后保持了它的结构。相反，用高度结晶 的纯聚乙烯聚合物分散体制备的泡沫体未能在手指触碰时保持其结构并且变成了粉末。由 于用高度结晶的纯聚乙烯聚合物制备的泡沫体是如此的易碎使得其未能保持住它的结构， 因此这种泡沫体的密度无法测定。
[0068] 2.具有粘合剂的高度结晶的聚烯烃分散体发泡的泡沫体
[0069] 将四种聚烯烃分散体加入两种发泡表面活性剂并将它们在KitchenAM?混合机 中以高速(设定号10)机械混合五(5)分钟，以制备具有各聚烯烃聚合物化学的泡沫。之后， 通过将泡沫直接注塑到作为基材的纺粘无纺布上来使具有各聚烯烃聚合物化学的泡沫被 注塑成片，其中不同厚度通过金属杆直径（1/8"、1/4"和1/2"）来控制。之后，将所述片在烤 箱中干燥20分钟。为了有助于聚烯烃化学的稳定性，在泡沫形成中，将多种材料用作粘合剂 来与高度结晶的聚烯烃分散体进行混合以增强发泡的聚烯烃泡沫体的机械强度和完整度。 测试的粘合剂包括聚苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR)如Butano丨?NS104、Butanol?NS 209、 Butanol ? NS 2 22 (每个均可从BASF商业购得）；完全饱和的弹性体的三元共聚物如 HyStretchy V_43(可从Lubrizol Advanced Materials，Inc ·商业购得）；乙酸乙稀酯乙稀 乳胶分散体如Dur-〇-_Set?Elite Plus(D0S EP)、Dur-0_Set?351A(D0S 351A)和0虹-0_ Set_$、;Elite Ultra(D0S EU)(每个均可从Celanese Emulsion Polymers商业购得）；駿甲基 纤维素如可从Aqualon商业购得的CMC-7L;油漆基材料如可以Glidden漆从The Home Depot 商业购得的GLN9013(包含20-30 %的丙烯酸树脂和10-20 %的粘土）；合成橡胶材料如可从 Kraton Polymers商业购得的聚异戊二稀（PIP);以及其它粘合剂如可从Momentive Specialty Chemicals Inc.商业购得的SB7201(Synthebond? 7201LSE，一种不使用增粘剂 的丙烯酸乳液压敏粘合剂)和可从DuPont商业购得的PC4610(Pro_C〇te? 4610E大豆聚合 物，一种蛋白质基聚合物）。下方表2概括了制备的发泡的聚烯烃泡沫体：
[0070] 表2:泡沫体编号列表
[0071] L/1N 丄乙D丄"± Λ · * I < ; 丄U/ 丄乂
[(--.-.
[0073] Aydrocer 259FDA是可从Shamrock商业购得并且是FDA认可的（商品名为 Hydrocer 259FDA)的纯聚乙稀分散体。
[0074]图6提供了由编号1-2的聚乙烯共聚物分散体(商品名HYP0D 8510)制备的发泡的 聚烯烃泡沫体与由编号2-4的已经与粘合剂（聚苯乙烯-丁二烯橡胶粘合剂，Butanol? NS 104)混合的纯聚乙烯分散体(商品名为Hydrocer257)制备的发泡的聚烯烃泡沫体的可视 的照片对比。这两种泡沫体的可视照片对比是在手指触碰每个泡沫体之前（照片"A"）、过程 中（照片"B"）和之后（照片"C"）的。如可在照片中看到的那样，发现用聚乙烯共聚物制备的 泡沫体在手指触碰后保持了它的结构。聚乙烯共聚物泡沫体也能在手指触碰后显示回弹性 和弹性，因为该泡沫体能够恢复至其初始结构。相反，用高度结晶的纯聚乙烯聚合物分散体 和粘合剂(没有交联剂)制备的泡沫体展现出改进的机械强度和其结构的内聚力，因为该泡 沫体在手指触碰后不会变成粉末。然而，高度结晶的聚合物和非交联的粘合剂泡沫体未能 展现回弹性和弹性。如在图6中所示，编号2-4的照片"C"在被手指按压后，泡沫体由手指按 压导致的变形作为指印保留在该泡沫体中。
[0075]此外，尽管具有非交联粘合剂的高度结晶的聚乙烯泡沫体能够显示改进的机械强 度，但在机械强度上的改进并不足以阻止泡沫体在泡沫体弯曲之后的断裂。图7提供了由编 号1-2的聚乙烯共聚物分散体(商品名HYP0D 8510)制备的发泡的聚烯烃泡沫体与由编号2-4的已经与粘合剂（聚苯乙烯-丁二烯橡胶粘合剂，Butanol? NS104)混合的纯聚乙烯分散 体(商品名为Hydrocer 257)制备的发泡的聚烯烃泡沫体的可视的照片对比。这两种泡沫体 的可视照片对比是在向泡沫体施加弯曲动作之前（照片"A"）和过程中（照片"B"）的。如可在 照片中看到的那样，发现用聚乙烯共聚物制备的泡沫体在弯曲动作后保持了它的结构。相 反，用高度结晶的纯聚乙烯聚合物分散体和粘合剂(没有交联剂)制备的泡沫体展现出来的 是，尽管具有非交联粘合剂的高度结晶的聚乙烯泡沫体能够显示改进的机械强度，但在机 械强度上的改进不足以阻止泡沫体在弯曲之后的断裂。
[0076] 3.具有粘合剂和交联剂的高度结晶的聚烯烃发泡的泡沫体
[0077] 为了改进具有粘合剂的高度结晶的聚烯烃发泡的泡沫体的机械强度、回弹性、弹 性和内聚力，将交联剂与聚烯烃分散体和粘合剂混合。将聚烯烃分散体加入两种发泡表面 活性剂并使其在KitchenAid?混合机中以高速(设定号10)机械混合五(5)分钟，以制备具 有聚烯烃聚合物化学的泡沫。之后，通过将泡沫直接注塑到作为基材的纺粘无纺布上来使 泡沫注塑成片，其中不同厚度通过金属杆直径（1/8"、1/4"和1/2"）来控制。为了有助于聚烯 烃化学的稳定性，在泡沫形成中，将多种材料用作粘合剂来与高度结晶的聚烯烃分散体进 行混合以增强发泡的聚烯烃泡沫体的机械强度和完整度。还提供了交联剂来进一步增强发 泡的聚烯烃泡沫体的稳定性。下方表3概括了制备的泡沫体：
[0078] 表3:泡沫体编号列表 [0079]
[0080] i-EC是碳酸亚乙酯。
[0081 ] 2_Curepaste 590(可从Royal Coatings&Specialty Polymers商业购得）是含硫 的橡胶交联剂如可从BASF商业购得的NS 104。
[0082] 3_Stanfax 238是含三种组分:焦磷酸四钾(TKPP:缓冲剂、乳化剂和分散剂）、中和 剂（即Κ0Η)和增稠剂（即T-111)的发泡表面活性剂，干重比为238:ΤΚΡΡ:Κ0Η:Τ-111 = 1: 0.67:0.07:1.4〇
[0083] 1 LuperoxiW 231是可从Arkema商业购得的分子结构为1，1-二叔丁基过氧化-3， 3，5-三甲基环己烷的有机过氧化物。
[0084] 5-D0S 909tsb是Dur-0-Set⑩909tsb，一种在100°C下交联的增粘剂，其可从 Celanese Emulsion Polymers商业购得。
[0085] 图8提供了由编号1-2的聚乙烯共聚物分散体(商品名HYP0D 8510)制备的发泡的 聚烯烃泡沫体与由编号3-5的已经与粘合剂（聚苯乙烯-丁二烯橡胶粘合剂，Butanol? NS104)和交联剂(Curepaste 590)混合的纯聚乙稀分散体(商品名为Hydrocer 257)制备的 发泡的聚烯烃泡沫体的可视的照片对比。这两种泡沫体的可视照片对比是在手指触碰每个 泡沫体之前（照片"A"）、过程中（照片"B"）和之后（照片"C"）的。如可在照片中看到的那样， 发现用聚乙烯共聚物制备的泡沫体在手指触碰后保持了它的结构。聚乙烯共聚物泡沫体在 手指触碰后也能够显示回弹性和弹性，因为该泡沫体能够恢复至其初始结构。此外，用高度 结晶的纯聚乙烯聚合物分散体、粘合剂并用交联剂制备的泡沫体维持了它的结构和其结构 的内聚力，因为该泡沫体在手指触碰后并未变成粉末。此外，高度结晶的聚合物和交联粘合 剂泡沫体展现出回弹性和弹性。如在图8中所示，编号3-5在被手指按压后的照片"C"，泡沫 体能够在由手指按压导致的变形后恢复至其初始形状和结构。
[0086] 为了简要和简明目的，在本公开中提到的任何数值范围均涵盖该范围内的所有数 值并且将被理解为支持记载了具有在所讨论的规定范围中的整数数值的端点值的任何子 范围的权利要求。借助于假设性示例性例子，从范围1至5的公开应当被认为是支持下述范 围中的任一个权利要求:1至5、1至4、1至3、1至2、2至5、2至4、2至3、3至5、3至4和4至5。
[0087] 本文中公开的大小和数值不应该被理解为严格地限制到列举的精确数值。相反 地，除另有规定外，每种这样的大小旨在表示列举的数值和围绕该数值的功能上等同的范 围。例如，公开的大小"40mm"旨在表示"约40mm"。
[0088] 在详细说明中引用的所有文献在相关的部分中引入本文作为参考;任意文献的引 用不应该解释为承认其为与本发明相关的现有技术。在本书面文件中的术语的任何含义或 定义与引入作为参考的术语的任何含义或定义抵触的情况下，以本书面文件指定的该术语 的含义或定义为主。
[0089] 虽然本发明示出并描述了特定的实施方案，但是对本领域技术人员显而易见的 是，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以做各种其它的改变和修改。因此，在所附权 利要求中试图覆盖在本发明范围内的所有的这样的改变和修改。
【主权项】
1. 一种开孔泡沫体，其包括组合物，该组合物包含高度结晶的聚烯烃分散体;可交联的 粘合剂;和表面活性剂。2. 根据权利要求1所述的泡沫体，其中，所述聚烯烃选自聚乙烯或聚丙烯。3. 根据权利要求1所述的泡沫体，其中，所述粘合剂是水溶性的。4. 根据权利要求3所述的泡沫体，其中，所述粘合剂选自羧甲基纤维素或改性的蛋白 质。5. 根据权利要求1所述的泡沫体，其中，所述粘合剂是水分散性的。6. 根据权利要求5所述的泡沫体，其中，所述粘合剂选自聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯 共聚物或丁苯橡胶。7. 根据权利要求1所述的泡沫体，其中，所述粘合剂是用交联剂交联的。8. 根据权利要求7所述的泡沫体，其中，所述交联剂选自硫的化合物、过氧化物、过硫酸 盐、偶氮化合物、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物和无机过氧化物。9. 根据权利要求1所述的泡沫体，其中，所述粘合剂是用辐射或电磁交联的。10. 根据权利要求1所述的泡沫体，还包含纤维、不可溶胀的颗粒或其组合。11. 一种制备开孔泡沫体的方法，该方法包括以下步骤： a. 制备包含高度结晶的聚烯烃分散体、表面活性剂、可交联的粘合剂和交联剂的组合 物； b. 将所述组合物与空气机械混合以形成泡沫；以及 c. 在所述开孔泡沫体的熔点以下且在交联剂能够使粘合剂交联的温度以上的温度下 干燥该泡沫。12. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述聚烯烃选自聚乙烯或聚丙烯。13. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述粘合剂是水溶性的。14. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述粘合剂选自羧甲基纤维素或改性的蛋白 质。15. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述粘合剂是水分散性的。16. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述粘合剂选自聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯 共聚物或丁苯橡胶。17. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述粘合剂是用交联剂交联的。18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述交联剂选自硫的化合物、过氧化物、过硫酸 盐、偶氮化合物、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物和无机过氧化物。19. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述粘合剂是用辐射或电磁交联的。20. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述开孔泡沫体还可包含纤维、不可溶胀的颗 粒或其组合。
【专利摘要】一种发泡的聚合物泡沫体，其包含高度结晶的聚烯烃分散体、可交联的粘合剂和表面活性剂。一种制备包含高度结晶的聚烯烃分散体、可交联的粘合剂和表面活性剂的发泡的聚合物泡沫体的方法。
【IPC分类】C08L23/00, C08L23/10, C08L23/04, C08J9/04
【公开号】CN105492514
【申请号】CN201480047152
【发明人】秦建, C·W·科尔曼, D·J·凯利沃特斯, P·R·瓦拉贾佩特
【申请人】金伯利-克拉克环球有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月3日
【公告号】EP3044254A1, US20150073064, WO2015036901A1
【专利说明】高度结晶和发泡的聚烯烃泡沬体
[0001 ] WS
[0002] 开孔泡沫体是获取和/或分配含水流体的产品中理想的材料，所述产品如尿布、训 练裤、青年裤、女性卫生产品、成人失禁服和垫、擦拭巾、海绵、伤口敷料、外科海绵等。开孔 泡沫体还可在其它应用如流体过滤、隔热应用、声吸收、消音、地毯和织物背衬、隔热或保冷 以及减震中发现用途。一种类型的开孔泡沫体，发泡的聚烯烃泡沫体，可在与其它类型的泡 沫体如聚氨酯泡沫体和高内相乳液泡沫体相比时呈现期望的益处如低密度、良好的柔软 度、高吸收性以及低成本。
[0003] 生产发泡的聚烯烃泡沫体的制造工艺需要发泡和干燥工序步骤。为了在发泡和干 燥工序步骤之后获得可用的发泡的聚烯烃泡沫体，聚烯烃聚合物需要具有非常低的结晶 度，以具有宽范围的软化曲线(profile)以使其分散体颗粒能够在干燥过程中粘在一起。相 反地，高度结晶的聚烯烃聚合物分散体将具有非常急剧的熔化相变点，而没有逐渐的软化 过程。由于高度结晶的聚烯烃聚合物具有这样的热行为，干燥过程可产生1)没有完整性的 干粉状泡沫体，这归因于当分散体颗粒在低于其熔点的温度下干燥时未在分散体颗粒之间 形成结合;或者2)没有内部孔或空隙的固体聚合物膜，这归因于聚合物在等于或高于其熔 点的温度下熔化。
[0004]通常有两种类型的聚烯烃聚合物分散体。第一种类型是包含纯聚合物的分散体。 因此，纯聚合物并非共聚物或互聚物。由于纯聚烯烃聚合物是线性聚合物并且是高度弹性 的，其能够形成高度有序的超分子结构。因此，纯聚烯烃聚合物具有高结晶度。为了获得采 用纯聚烯烃聚合物成功制备发泡的聚烯烃泡沫体所需的低结晶度，纯聚烯烃聚合物需要包 含共聚单体以破坏其超分子有序并阻止其形成高度有序的晶体结构。聚烯烃共聚物是第二 种常见类型的聚烯烃聚合物分散体。聚烯烃共聚物倾向于不形成晶体结构并且其超分子结 构以随机的无序结构（即，所谓的无定形结构)保留。然而，共聚会增加聚合物分散体材料以 及制备聚合物的不同过程的成本。
[0005] 需要一种从高度结晶的聚烯烃聚合物分散体开发的发泡的聚烯烃泡沫体。需要一 种用于制备由高度结晶的聚烯烃聚合物分散体开发的发泡的聚烯烃泡沫体的制备方法。
【发明内容】
[0006] 在一个实施方案中，开孔泡沫体可包括组合物，该组合物包含高度结晶的聚烯烃 分散体;可交联的粘合剂;和表面活性剂。在一个实施方案中，聚烯烃可选自聚乙烯或聚丙 烯。在一个实施方案中，粘合剂可以是水溶性的。在一个实施方案中，粘合剂可以选自羧甲 基纤维素或改性的蛋白质。在一个实施方案中，粘合剂可以是水分散性的。在一个实施方案 中，粘合剂选自聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物或丁苯橡胶。在一个实施方案中，粘合 剂可以是用交联剂交联的。在一个实施方案中，交联剂可以选自硫的化合物、过氧化物、过 硫酸盐、偶氮化合物、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物和无机过氧化物。 在一个实施方案中，粘合剂可以是用辐射或电磁交联的。在一个实施方案中，泡沫体还可包 含纤维、不可溶胀的颗粒或其组合。
[0007] 在一个实施方案中，制备开孔泡沫体的方法可包括以下步骤：制备包含高度结晶 的聚烯烃分散体、表面活性剂、可交联的粘合剂和交联剂的组合物;将所述组合物与空气机 械混合以形成泡沫(froth);以及在所述开孔泡沫体的熔点以下且在交联剂能够使粘合剂 交联的温度以上的温度下干燥该泡沫。在一个实施方案中，聚烯烃可选自聚乙烯或聚丙烯。 在一个实施方案中，粘合剂可以是水溶性的。在一个实施方案中，粘合剂可以选自羧甲基纤 维素或改性的蛋白质。在一个实施方案中，粘合剂可以是水分散性的。在一个实施方案中， 粘合剂可选自聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物或丁苯橡胶。在一个实施方案中，粘合 剂可以是用交联剂交联的。在一个实施方案中，交联剂可以选自硫的化合物、过氧化物、过 硫酸盐、偶氮化合物、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物和无机过氧化物。 在一个实施方案中，粘合剂可以是用辐射或电磁交联的。在一个实施方案中，开孔泡沫体还 可包含纤维、不可溶胀的颗粒或其组合。
[0008] 附图的简要说明
[0009] 图1是通过第一差示扫描量热仪(D SC)获得的商品名为ΗΥ P〇 Dx 8 510的聚乙烯 共聚物的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(W/g)的热流。
[0010] 图2是通过第一差示扫描量热仪(DSC)获得的商品名为Michem?aield25l的纯 聚乙烯分散体的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(W/g)的热 流。
[0011] 图3是通过第一差示扫描量热仪(DSC)获得的商品名为Miehem?Guard55的纯聚 乙烯分散体的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(w/g)的热流。
[0012] 图4是通过第一差示扫描量热仪(DSC)获得的商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯 分散体的熔化曲线，对于X轴上的温度(单位为°0绘制的单位为瓦特/克(w/g)的热流。
[0013] 图5是由商品名为HYPOD'1 8510的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Michem?Guard 55的纯聚乙烯分散体制备的发泡的聚烯烃泡沫体在手指触 碰之前、过程中和之后的照片对比。
[0014] 图6是由商品名为HYPGD? 8510的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯分散体制备的并且具有粘合剂的发泡的聚烯烃泡沫 体在手指触碰之前、过程中和之后的照片对比。
[0015] 图7是由商品名为HYPOD" 8510的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯分散体制备的并且具有粘合剂的发泡的聚烯烃泡沫 体在弯曲之前和过程中的照片对比。
[0016] 图8是由商品名为的聚乙烯共聚物制备的发泡的聚烯烃泡沫体与 由商品名为Hydrocer 257的纯聚乙烯分散体制备的并且具有交联的粘合剂的发泡的聚烯 烃泡沫体在手指触碰之前、过程中和之后的照片对比。
[0017] 详细说明
[0018] 在一个实施方案中，本公开总体涉及已通过发泡过程采用高度结晶的聚烯烃聚合 物分散体制备的开孔泡沫体。
[0019] 定义：
[0020] 术语"闭孔泡沫体"在本文中指代在泡沫体中的气体形成的离散孔穴，每个孔穴完 全被固体材料包围。
[0021] 术语"分散体"在本文中是指两相液体/聚合物组合物，其中水相通常是连续相并 且聚合物例如借助于分散助剂/分散剂以稳定方式悬浮于水相中，以使得聚合物在其将需 要完成发泡和干燥步骤之前并且至少之时将保持分散。在一个实施方案中，聚合物可在整 个发泡和干燥过程中保持分散，以使得全过程可以分批方式或以连续方式进行，而不会有 聚合物沉降分离出分散体。
[0022] 术语"干燥"在本文中是指使泡沫变成干燥泡沫体的过程，且在本文中术语"使干 燥"是指从泡沫中去除至少约95%的水。
[0023] 术语"泡沫体(foam)"在本文中是指通过在液体或固体中捕获气体孔穴而形成的 耐久结构。通常在泡沫中的气体的体积大，伴有分隔气体区域的液体或固体薄膜。
[0024]术语"泡沫（froth)"在本文中是指已经在干燥前经发泡处理的聚合物的水分散 体。
[0025] 术语"使发泡"或"发泡的"在本文中是指在液体中加入大量空气或其它气体的过 程，其中，经发泡的材料的至少约80%、85 %或90%的体积百分比由气体组分组成。应当理 解，含水液体可以是分子溶液、胶束溶液或分散体。通常，泡沫可通过机械方法如在大气条 件下的高剪切混合或者可选地在混合时将气体注入系统中来形成。
[0026] 术语"开孔泡沫体"在本文中是指彼此连接的气体孔穴。液体能容易地流过开孔泡 沫体的整个结构来置换空气。如由ASTM D2856-A测定的以及根据ASTM D2856-A的，开孔泡 沫体可具有至少约80 %、85 %或90 %的开孔含量。
[0027]术语"表面活性剂"在本文中是指降低液体的表面张力、两种液体之间的界面张力 或液体与固体之间的张力的化合物。表面活性剂可充当洗涤剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂以 及分散剂。
[0028]聚合物分散体：
[0029] 聚烯烃聚合物的可发泡的组合物可以是分散体的形式。固体如粉末和颗粒的聚烯 烃聚合物可通过在一定的工艺条件如在高温下高压挤出下将其与水和，如果需要，分散剂 (或多种分散剂)混合转化为可发泡的分散体。然后，所述聚烯烃聚合物分散体可与空气或 发泡表面活性剂混合以转化为泡沫。
[0030] 聚合物分散体可包括聚烯烃聚合物。聚烯烃聚合物可以是高度结晶的聚烯烃聚合 物。在一个实施方案中，聚烯烃聚合物可以是纯聚烯烃聚合物。在这样的实施方案中，所述 纯聚烯烃聚合物不是共聚物或互聚物。在一个实施方案中，聚烯烃聚合物可以是高度结晶 的纯聚烯烃聚合物。在一个实施方案中，聚烯烃聚合物的特征可以是显示特殊类型的差示 扫描量热仪(DSC)聚烯烃吸热曲线图。在这样的实施方案中，观察到的吸热可显示出通常被 认为是明确熔点的。图2-4提供了三种示例性高度结晶的纯聚烯烃聚合物的聚烯烃吸热的 非限定性实施例。图2是从Michelman以商品名Michem? Sh i uld 251商业购得的纯聚乙稀 分散体的聚稀经吸热。图3是从Michelman以商二名]VIichem?Guard 55商业购得的纯聚乙 稀分散体的聚稀经吸热。图4是从Shamrock以商品名Hydrocer 257商业购得的纯聚乙稀分 散体的聚烯烃吸热。相反，图1是从Dow Chemica l Co.以商品名HYP0D 8510商业购得的聚乙 烯共聚物分散体的吸热。聚乙烯共聚物（图1)显示比高度结晶的纯聚烯烃聚合物的明确熔 点（图2-4)更宽的熔化范围。高度结晶的聚烯烃聚合物的例子包括但不限于聚乙烯和聚丙 烯。纯聚丙烯根据其立构规整度可以是高度结晶的或低结晶的。每个甲基(CH3)相对于相邻 单体单元中的甲基的相对取向对聚合物形成晶体的能力的影响很大。高度结晶的聚丙烯具 有等规立构规整度或间规立构规整度。
[0031]聚烯烃聚合物分散体可包括分散剂。基于聚合物分散体的水分散体的重量，分散 剂可以约1%、2%或3%至约5%、8%或10%的量存在。用于稳定聚合物分散体中的聚合物 颗粒的分散剂可根据聚烯烃聚合物的选择变化。分散剂可以与后续制备泡沫中的发泡表面 活性剂相同或不同。
[0032]泡沫：
[0033] 为了生产发泡的聚烯烃泡沫体，聚合物分散体被转化成泡沫。聚合物分散体与其 它组分如粘合剂和可选的交联剂一起在发泡组合物和空气存在的情况下经机械搅拌进行 发泡处理。发泡组合物包括至少一种发泡表面活性剂或几种发泡表面活性剂的组合，其可 被加入至该聚合物分散体中以获得四种功能目的中的至少一种:发泡能力（以改进聚合物 分散体的捕获空气总量的能力）、稳定功能（以在干燥步骤中改善对被捕获空气的保持 (containment))、润湿特性（以增强干燥的发泡的聚稀经泡沫体的流体润湿性），以及泡沫 中的凝胶化能力（以改善在变形后的回弹性）。各种发泡的聚烯烃泡沫体可根据发泡的聚烯 烃泡沫体的类型以及所追求的功能来制备。例如，柔软且体积大的发泡的聚烯烃泡沫体可 通过将聚烯烃分散体与粘合剂、可选的交联剂、空气和包含至少一种用以提供发泡和稳定 的发泡表面活性剂的发泡组合物搅拌来制备。供选择地，柔软、体积大且可湿的发泡的聚烯 烃泡沫体可通过将聚烯烃分散体与粘合剂、可选的交联剂、空气以及包含用以获得能够提 供发泡、稳定和润湿性功能的发泡的聚烯烃泡沫体的至少一种发泡表面活性剂或多种发泡 表面活性剂的组合的发泡组合物搅拌来制备。
[0034] 在发泡和干燥步骤中形成和稳定泡沫可因此通过在初始形成泡沫时向聚烯烃分 散体中添加发泡表面活性剂、粘合剂以及可选的交联剂来实现。此外，如果期望，发泡表面 活性剂可改善水润湿。适合的发泡表面活性剂可选自但不限于阳离子表面活性剂、阴离子 表面活性剂和非离子表面活性剂。
[0035]阳离子表面活性剂包括但不限于伯胺盐、二胺盐、季铵盐，并且可以使用乙氧化 胺，可用作非离子表面活性剂如烷基酚乙氧基化物，以及包含多于8个碳原子的烷基的线性 仲醇乙氧基化物。
[0036] 可应用于制备泡沫的阴离子表面活性剂可包括但不限于羧酸盐和羧基脂肪酸酯 酰胺;包含12-36个碳原子的脂肪酸如硬脂酸或月桂酸、软脂酸、肉豆蔻酸、油酸、亚油酸、蓖 麻油酸、芥酸、包含12-24个碳原子的脂肪酸以及它们的碱金属(例如钠或钾），以及链烷醇 胺或铵盐。当在成品发泡的聚烯烃泡沫体中需要良好的"手"感或类似织物的感觉时，可采 用饱和脂肪酸衍生物(例如硬脂酸或软脂酸的盐）。其它合适的阴离子表面活性剂包括烷基 苯磺酸盐、仲正烷烃磺酸盐、烯烃磺酸盐、二烷基二亚苯基氧化物磺酸盐、磺基琥珀酸酯、 羟乙磺酸盐、直链烷基(醇)硫酸盐和直链醇醚硫酸盐。
[0037] 发泡表面活性剂可根据功能分为四类：（1)空气捕获剂-用于增强液体(分散体、溶 液等)捕获空气的能力，该能力可以通过测定"吹胀比(blow ratio)"来测量。空气捕获剂的 例子包括但不限于月桂酸钾、月桂基硫酸钠、月桂基硫酸铵、硬脂酸铵、油酸钾、十八烷基磺 基琥?自酰胺酸二钠 (disodium octadecyl sulfosuccinimate)、轻丙基纤维素，及其组合； (2)稳定剂-用于增强泡沫气泡对时间和温度的稳定性。稳定剂的例子包括但不限于月桂基 硫酸钠、硬脂酸铵、羟丙基纤维素、微米或纳米颗粒和纤维、及其组合；（3)润湿剂-用于增强 干燥泡沫体的可润湿性。湿润剂的例子包括但不限于，月桂基硫酸钠、月桂酸钾、十八烷基 琥?白酰胺酸二钠 (disodium octadecyl succinimate)，及其组合；（4)胶凝剂-通过使聚合 物分散体表现为用于加固孔壁的凝胶的形式，用来稳定泡沫中的气泡。凝胶剂的例子包括 但不限于羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素和其它改性的纤维素醚及其组合。一 些表面活性剂可提供上方所列功能中的不止一种。因此，尽管是可能的，但无需在泡沫中一 次使用来自所述四类中的每类的表面活性剂。
[0038]另外的表面活性剂可包括但不限于月桂基硫酸、十二烷基苯硫酸、醇乙氧基硫酸、 羟乙基磺酸的碱金属（例如钠或钾）盐，单、二和三烷醇（例如单、二或三乙醇)胺盐和铵盐， 和N-辛基癸基磺基琥泊酰胺酸的二碱价盐（(1；^38；[08311：0€1'|-octyldecylsulfosuccinimate)，及其组合。
[0039] 这些表面活性剂可以与用作制备聚合物分散体的分散剂的那些不同或者可以相 同。这些表面活性剂既用于帮助泡沫的形成又用于帮助使该泡沫稳定。表面活性剂可以任 意合适聚合物分散体发泡的量加入。在一个实施方案中，表面活性剂可以按组合物重量计 的约2%至约15%或20%的量加入。对于任意给定的制剂，具有捕获定量空气的固有能力。 在发泡过程中，重要的是，存在能够使聚合物分散体发泡的足量的空气。如果所提供的空气 不足，则聚合物分散体的发泡能力可能不能完全实现并且最终的发泡聚烯烃泡沫体可能不 是最佳的。相反，如果空气供应高于聚合物分散体所能处理的空气量，则可能在泡沫内捕获 大于标准尺寸的气泡，这会改变发泡的聚烯烃泡沫体的平均孔径和分布，这会导致在干燥 过程中发生暴裂并最终破坏所述发泡的聚烯烃泡沫体的均匀性和/或导致在发泡的聚烯烃 泡沫体的开孔结构内形成缺陷。
[0040] 泡沫可包括粘合剂。所述粘合剂可充当用于将干燥的聚合物分散体颗粒粘在一起 的胶。在粘合剂的选择中，粘合剂应当呈现有利特性，如柔软度和粘性以在湿态和干态条件 下均提供整体机械强度，以及弹性以为开孔发泡的聚烯烃泡沫体提供回弹性。在一个实施 方案中，粘合剂可以是水溶性的。水溶性粘合剂的例子包括但不限于羧甲基纤维素和改性 的蛋白质。在一个实施方案中，粘合剂可以是水分散性的。水分散性的粘合剂的例子包括但 不限于聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物和丁苯橡胶。粘合剂可以制剂聚合物总重量的 约5wt%至约60wt%的量加入泡沫中。
[0041] 在一个实施方案中，在泡沫中选用的粘合剂可提供足够的粘附但提供不足的机械 强度。在这样的实施方案中，最终的发泡的聚烯烃泡沫体可呈现良好的柔软度和内聚力，但 缺乏抗拉强度和弹性性能，这会导致低的回弹性和弱的抗弯强度。在这样的实施方案中，粘 合剂可进一步采用交联剂进行交联。则最终的发泡的聚烯烃泡沫体会呈现良好的柔软度、 内聚力、回弹性和抗弯强度。交联剂的例子包括但不限于硫的化合物(例如可从Para-Chem 获得的Curepaste 590)、过氧化物(例如过氧化氢）、过硫酸盐(例如过硫酸钾）、偶氮化合物 (例如双异丁腈）、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物(例如1，3_双叔丁基过 氧异丙基苯、1,4-双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化异丙苯、2,5-双 (叔丁基过氧基)-2,5_二甲基己烷、4,4_二(叔丁基过氧基)戊酸正丁酯、1，Γ-二叔丁基过 氧基-3，3，5-三甲基环己烷、2，4-戊二酮过氧化物、1，1-二叔丁基过氧基环己烷、1，1-二(叔 戊基过氧基)环己烷和过氧化苯甲酰）、以及无机过氧化物(例如过氧化氢、过氧化钡、过氧 化钠、过氧化钾、过氧化钙和过氧化镁）。交联剂的适合的量取决于交联剂的类型、交联效 率、聚烯烃聚合物的结晶度、发泡的泡沫体的密度、所用的粘合剂的量等。交联剂可以约 0. lwt %至约10wt %的量使用。在一个实施方案中，粘合剂的交联也可通过其它非化学交联 机理实现，如电子束处理。如将在本文中所描述的那样，发泡的聚烯烃泡沫体的整体强度和 弹性性能可在利用包含高度结晶的聚合物分散体、粘合剂和交联剂的组合物制备时得到改 善。
[0042]泡沫的制备：
[0043] 泡沫可由聚合物分散体通过采用高剪切机械混合工艺以在聚合物分散体的水相 中夹带空气或其它气体来制备。待掺入泡沫中的空气或其它气体(其中除空气之外的或不 同于空气的气体是期望的）的量可占最终泡沫的至少约80%、85%或90%的体积百分比。通 常，待在制备泡沫中使用的所有组分均在轻微搅动下混合在一起以避免捕获空气。在所有 组分均被混合均匀时，对这些组分进行高剪切机械混合。
[0044] 泡沫可使用通常用于含水液体和分散体的发泡的任何合适的设备制备。可用于制 备含水微粒分散体的任何混合或搅拌装置均可被应用在分散体的制备中以及之后的制剂 中以及与表面活性剂和其它添加剂的共混中，其中注意避免在开始发泡处理前在共混物中 夹带大量空气。厨房搅拌机或其它叶片式混合设备是合适的装置。出自E.T. Oakes Corporation的连续混合机或出自Gaston Systems Incorporated的化学泡沫体系统也适 用于商业应用。当共混物制备完成时，然后可操作同一或不同的混合装置来开始在含聚合 物分散体和根据需要的任何其它添加剂的按配方制备的含水共混物中捕获空气。
[0045] 为了获得期望密度的最终的发泡的聚烯烃泡沫体，发泡的正确量以及空气含量可 通过简单的实验确定。泡沫密度可通过排出在预定体积和重量的烧杯中的泡沫样品、对填 充有泡沫的烧杯进行称重并随后计算样品的密度来测定。混合装置的速度可随后被增加或 减小以获得期望的泡沫密度。
[0046] 泡沫的干燥或干燥和固化：
[0047] 干燥泡沫以形成发泡的聚烯烃泡沫体可以成批模式或连续模式进行。装置，如传 统的加压 气流干燥箱或成排的红外线加热灯或内置有可放置或以连续方式递送泡沫的通 道或腔室的电介质加热装置，可被用于干燥。可同时或顺次地应用这样的干燥源的组合来 干燥所述泡沫以形成所述泡沫体。可根据用于制备聚合物分散体和最终的发泡的聚烯烃泡 沫体的聚合物的性质和熔化范围（如由差示扫描量热仪(DSC)测量的）选择干燥过程的温 度。
[0048] 发泡的聚烯烃泡沫体可通过去除泡沫的液体/含水成分来制备。在一个实施方案 中，可通过在加压气流干燥箱中、在适于最佳干燥的温度下加热泡沫以干燥该泡沫并使其 转化成发泡的聚烯烃泡沫体。当聚合物的性质允许时，可在不破坏在泡沫表面上的聚合物 粘度或不导致部分干燥的泡沫的显著（如大于30%体积)瘪缩的情况下、在可从泡沫中迅速 去除水的最高温度下执行干燥过程。一般期望在接近但不超过聚合物的熔化范围的温度下 执行干燥步骤。期望的条件是达到这样的温度，在该温度下聚合物中的无定形区域可开始 结合，同时仍维持被加热的聚合物的足够粘度以在发泡的聚烯烃泡沫体已在其最终形式和 尺寸中变得充分"干燥"且泡沫中的至少95%重量的水已经干透之前避免或至少最小化泡 沫的瘪缩。当发泡的聚烯烃泡沫体以连续方式干燥时，干燥温度可以在不同的干燥区域处 不同。在初始区域的干燥温度可以高于聚烯烃的熔点，因为在该区域内的发泡的聚烯烃泡 沫体仍包含大量水。这可加速干燥速率并缩短所需的干燥时间。
[0049] 聚合物的熔化范围由差示扫描量热仪(DSC)技术测定，并且包括刚好在回到DSC扫 描曲线图的基线之前的DSC吸热或者在多于一个存在时的最终吸热区域的温度是执行泡沫 的干燥以形成最终的发泡的聚烯烃泡沫体的温度范围。聚合物的干燥范围可以是从约80°C 至约150°C。在干燥过程中，通过维持这样的温度，大部分聚合物能够熔化而不会完全损失 掉聚合物的抗张强度并且如果聚合物的所有结晶部分均将会熔化，则气泡瘪缩将以其它方 式确保。
[0050] 用于干燥泡沫的相同的温度限制也必须被维持以用于任何固化或交联。固化温度 必须低于上述聚合物的熔化范围。
[0051] 在一个实施方案中，泡沫可以被挤出至输送装置上，可在干燥过程后从该输送装 置回收发泡的聚烯烃泡沫体。在一个实施方案中，泡沫可被挤出或直接投放至另一基材上， 在干燥时，泡沫将粘附至该另一基材上以形成层压结构，其中最终的发泡的聚烯烃泡沫体 在该基材的至少一侧上。在一个实施方案中，泡沫可在执行干燥步骤之前通过迫使泡沫经 过模头或其它导致轮廓件的成形结构来形成为成形轮廓件。在一个实施方案中，可在干燥 过程中通过将成形元件施加至泡沫的传送带上来执行压花步骤，或者稍后在单独的热压花 步骤中通过将热的成形的元件支承带或轮施加至发泡的聚烯烃泡沫体的主表面来执行压 花步骤。在一个实施方案中，泡沫可以热模具形式放置。在这样的实施方案中，可提供通道 以将来自发泡的聚烯烃泡沫体的蒸汽引导至环境大气中。具有特定形状的发泡的聚烯烃泡 沫体的模制品可被形成并随后被应用在吸收性制品的制造中，吸收性制品例如为在需要身 体顺应性制品的卫生和医疗应用中所用的吸收性制品。
[0052] 一旦泡沫干燥完成，最终的发泡的聚烯烃泡沫体可具有开孔泡沫体结构，其中内 部孔或空隙可彼此互连和可渗透。开孔泡沫体的特征可以是若干个结构参数，例如像密度、 平均孔径和分布、孔壁厚度、孔形状和均匀性等。为了控制这些结构参数的形成，可采用多 种因素，包括但不限于，聚合物分散体化学类型、表面活性剂化学类型、表面活性剂的附加 量、粘合剂类型、粘合剂的附加量、交联剂的类型、交联剂的附加量、分散体聚合物与水的比 例（即固含量）、发泡设备（即厨房友好型混合机、台式或工业规模的发泡装置）、在混合时导 入的空气量、干燥速率、温度和其它干燥条件。
[0053]添加剂：
[0054]发泡的聚烯烃泡沫体根据它们所设计的应用还可包括占聚合物组分的干基重的 约2%至约100%的量的其它组分。这些可选的成分可包括但不限于纤维、不可溶胀的颗粒 或其组合。不可溶胀的颗粒包括但不限于微粒、炭黑、硅胶、碳酸钙、二氧化钛粉末、聚合物 颗粒、中空玻璃球、可热膨胀的微球、另外的聚合物分散体、芳香剂、抗菌剂、保湿剂、润滑 品、药剂及其组合。打算在吸收性制品中使用的发泡的聚烯烃泡沫体可包括大量液体吸收 材料如均匀分布在整个发泡的聚烯烃泡沫体中的短棉纤维或其它纤维素纤维。超吸收性材 料的细颗粒也可包含在该发泡的聚烯烃泡沫体中。纤维和/或不可溶胀的颗粒可为发泡的 聚烯烃泡沫体提供增强的稳定性并且还可为最终的发泡的聚烯烃泡沫体带来产品功效。例 如，如果炭黑或碳酸钙粉末被加入到该发泡的聚烯烃泡沫体中，则最终的发泡的聚烯烃泡 沫体可呈现改进的气味吸收性能。因加入纤维和/或不可溶胀的颗粒所带来的其它改进的 性能包括但不限于机械强度、弹性/拉伸性、抗菌性、导电性、香味、隔热和对皮肤的医疗效 果。 实施例：
[0055] 1.具有不同结晶度的发泡的聚烯烃泡沫体
[0056] 将五份聚烯烃分散体加入两种发泡表面活性剂并使其在KitchenAid?混合机中 以高速(设定号10)机械混合五(5)分钟，以制备具有各聚烯烃聚合物化学的泡沫。之后，通 过将泡沫直接注塑到作为基材的纺粘无纺布上来使具有各聚烯烃聚合物化学的泡沫注塑 成片，其中不同厚度通过金属杆直径（1/8"、1/4"和1/2"）来控制。之后，将所述片在烤箱中 干燥20分钟。下方表1概括了制备的编号：
[0057] 表1:泡沫体编号列表
[0058]
[0059] t干燥的泡沫体易碎并且手指一触碰就变成粉末。因此，不能进行密度测试。
[0060] i-Stanfax 320是可从ParaChem商业购得的固含量为36 wt%的硬酯酸铵溶液。 [0061 ] 2_Stanfax 318是可从ParaChem商业购得的固含量为27 wt%的月桂醇硫酸钠溶 液。
[0062] 3-HYP0D? 8510是可从DowChemical Co.商业购得的固含量为42 wt%的聚乙烯共 聚物分散体。
[0063] 4-Guard 55是可从Michelman(商品名为M_idlem?Guard 55)商业购得的纯聚乙 烯分散体。
[0064] 5_Shield 251 是可从Michelman(商品名为Michem?Shield251)商业购得的纯 聚乙烯分散体。
[0065] 6_Hydrocer 257是可从Shamrock(商品名为Hydrocer 257)商业购得的纯聚乙稀 分散体。
[0066] 7_Hydrocer 77是可从Shamrock(商品名为Hydrocer77)商业购得的纯聚乙稀分散 体。
[0067]图5提供了由编号1-2的聚乙烯共聚物分散体(商品名HYP0D 8510)制备的发泡的 聚稀经泡沫体与由编号1 -3的纯聚乙稀分散体(商品名为Michem? Guard 55)制备的发泡 的聚烯烃泡沫体的可视的照片对比。这两种泡沫体的可视照片对比在手指触碰每个泡沫体 之前（照片"A"）、过程中（照片"B"）和之后（照片"C"）对两种泡沫体进行了比较。照片"D"是 在手指触碰用纯聚乙烯聚合物分散体制备的泡沫体之后的另一照片。如可在照片中看到的 那样，发现用聚乙烯共聚物制备的泡沫体在手指触碰后保持了它的结构。相反，用高度结晶 的纯聚乙烯聚合物分散体制备的泡沫体未能在手指触碰时保持其结构并且变成了粉末。由 于用高度结晶的纯聚乙烯聚合物制备的泡沫体是如此的易碎使得其未能保持住它的结构， 因此这种泡沫体的密度无法测定。
[0068] 2.具有粘合剂的高度结晶的聚烯烃分散体发泡的泡沫体
[0069] 将四种聚烯烃分散体加入两种发泡表面活性剂并将它们在KitchenAM?混合机 中以高速(设定号10)机械混合五(5)分钟，以制备具有各聚烯烃聚合物化学的泡沫。之后， 通过将泡沫直接注塑到作为基材的纺粘无纺布上来使具有各聚烯烃聚合物化学的泡沫被 注塑成片，其中不同厚度通过金属杆直径（1/8"、1/4"和1/2"）来控制。之后，将所述片在烤 箱中干燥20分钟。为了有助于聚烯烃化学的稳定性，在泡沫形成中，将多种材料用作粘合剂 来与高度结晶的聚烯烃分散体进行混合以增强发泡的聚烯烃泡沫体的机械强度和完整度。 测试的粘合剂包括聚苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR)如Butano丨?NS104、Butanol?NS 209、 Butanol ? NS 2 22 (每个均可从BASF商业购得）；完全饱和的弹性体的三元共聚物如 HyStretchy V_43(可从Lubrizol Advanced Materials，Inc ·商业购得）；乙酸乙稀酯乙稀 乳胶分散体如Dur-〇-_Set?Elite Plus(D0S EP)、Dur-0_Set?351A(D0S 351A)和0虹-0_ Set_$、;Elite Ultra(D0S EU)(每个均可从Celanese Emulsion Polymers商业购得）；駿甲基 纤维素如可从Aqualon商业购得的CMC-7L;油漆基材料如可以Glidden漆从The Home Depot 商业购得的GLN9013(包含20-30 %的丙烯酸树脂和10-20 %的粘土）；合成橡胶材料如可从 Kraton Polymers商业购得的聚异戊二稀（PIP);以及其它粘合剂如可从Momentive Specialty Chemicals Inc.商业购得的SB7201(Synthebond? 7201LSE，一种不使用增粘剂 的丙烯酸乳液压敏粘合剂)和可从DuPont商业购得的PC4610(Pro_C〇te? 4610E大豆聚合 物，一种蛋白质基聚合物）。下方表2概括了制备的发泡的聚烯烃泡沫体：
[0070] 表2:泡沫体编号列表
[0071] L/1N 丄乙D丄"± Λ · * I < ; 丄U/ 丄乂
[(--.-.
[0073] Aydrocer 259FDA是可从Shamrock商业购得并且是FDA认可的（商品名为 Hydrocer 259FDA)的纯聚乙稀分散体。
[0074]图6提供了由编号1-2的聚乙烯共聚物分散体(商品名HYP0D 8510)制备的发泡的 聚烯烃泡沫体与由编号2-4的已经与粘合剂（聚苯乙烯-丁二烯橡胶粘合剂，Butanol? NS 104)混合的纯聚乙烯分散体(商品名为Hydrocer257)制备的发泡的聚烯烃泡沫体的可视 的照片对比。这两种泡沫体的可视照片对比是在手指触碰每个泡沫体之前（照片"A"）、过程 中（照片"B"）和之后（照片"C"）的。如可在照片中看到的那样，发现用聚乙烯共聚物制备的 泡沫体在手指触碰后保持了它的结构。聚乙烯共聚物泡沫体也能在手指触碰后显示回弹性 和弹性，因为该泡沫体能够恢复至其初始结构。相反，用高度结晶的纯聚乙烯聚合物分散体 和粘合剂(没有交联剂)制备的泡沫体展现出改进的机械强度和其结构的内聚力，因为该泡 沫体在手指触碰后不会变成粉末。然而，高度结晶的聚合物和非交联的粘合剂泡沫体未能 展现回弹性和弹性。如在图6中所示，编号2-4的照片"C"在被手指按压后，泡沫体由手指按 压导致的变形作为指印保留在该泡沫体中。
[0075]此外，尽管具有非交联粘合剂的高度结晶的聚乙烯泡沫体能够显示改进的机械强 度，但在机械强度上的改进并不足以阻止泡沫体在泡沫体弯曲之后的断裂。图7提供了由编 号1-2的聚乙烯共聚物分散体(商品名HYP0D 8510)制备的发泡的聚烯烃泡沫体与由编号2-4的已经与粘合剂（聚苯乙烯-丁二烯橡胶粘合剂，Butanol? NS104)混合的纯聚乙烯分散 体(商品名为Hydrocer 257)制备的发泡的聚烯烃泡沫体的可视的照片对比。这两种泡沫体 的可视照片对比是在向泡沫体施加弯曲动作之前（照片"A"）和过程中（照片"B"）的。如可在 照片中看到的那样，发现用聚乙烯共聚物制备的泡沫体在弯曲动作后保持了它的结构。相 反，用高度结晶的纯聚乙烯聚合物分散体和粘合剂(没有交联剂)制备的泡沫体展现出来的 是，尽管具有非交联粘合剂的高度结晶的聚乙烯泡沫体能够显示改进的机械强度，但在机 械强度上的改进不足以阻止泡沫体在弯曲之后的断裂。
[0076] 3.具有粘合剂和交联剂的高度结晶的聚烯烃发泡的泡沫体
[0077] 为了改进具有粘合剂的高度结晶的聚烯烃发泡的泡沫体的机械强度、回弹性、弹 性和内聚力，将交联剂与聚烯烃分散体和粘合剂混合。将聚烯烃分散体加入两种发泡表面 活性剂并使其在KitchenAid?混合机中以高速(设定号10)机械混合五(5)分钟，以制备具 有聚烯烃聚合物化学的泡沫。之后，通过将泡沫直接注塑到作为基材的纺粘无纺布上来使 泡沫注塑成片，其中不同厚度通过金属杆直径（1/8"、1/4"和1/2"）来控制。为了有助于聚烯 烃化学的稳定性，在泡沫形成中，将多种材料用作粘合剂来与高度结晶的聚烯烃分散体进 行混合以增强发泡的聚烯烃泡沫体的机械强度和完整度。还提供了交联剂来进一步增强发 泡的聚烯烃泡沫体的稳定性。下方表3概括了制备的泡沫体：
[0078] 表3:泡沫体编号列表 [0079]
[0080] i-EC是碳酸亚乙酯。
[0081 ] 2_Curepaste 590(可从Royal Coatings&Specialty Polymers商业购得）是含硫 的橡胶交联剂如可从BASF商业购得的NS 104。
[0082] 3_Stanfax 238是含三种组分:焦磷酸四钾(TKPP:缓冲剂、乳化剂和分散剂）、中和 剂（即Κ0Η)和增稠剂（即T-111)的发泡表面活性剂，干重比为238:ΤΚΡΡ:Κ0Η:Τ-111 = 1: 0.67:0.07:1.4〇
[0083] 1 LuperoxiW 231是可从Arkema商业购得的分子结构为1，1-二叔丁基过氧化-3， 3，5-三甲基环己烷的有机过氧化物。
[0084] 5-D0S 909tsb是Dur-0-Set⑩909tsb，一种在100°C下交联的增粘剂，其可从 Celanese Emulsion Polymers商业购得。
[0085] 图8提供了由编号1-2的聚乙烯共聚物分散体(商品名HYP0D 8510)制备的发泡的 聚烯烃泡沫体与由编号3-5的已经与粘合剂（聚苯乙烯-丁二烯橡胶粘合剂，Butanol? NS104)和交联剂(Curepaste 590)混合的纯聚乙稀分散体(商品名为Hydrocer 257)制备的 发泡的聚烯烃泡沫体的可视的照片对比。这两种泡沫体的可视照片对比是在手指触碰每个 泡沫体之前（照片"A"）、过程中（照片"B"）和之后（照片"C"）的。如可在照片中看到的那样， 发现用聚乙烯共聚物制备的泡沫体在手指触碰后保持了它的结构。聚乙烯共聚物泡沫体在 手指触碰后也能够显示回弹性和弹性，因为该泡沫体能够恢复至其初始结构。此外，用高度 结晶的纯聚乙烯聚合物分散体、粘合剂并用交联剂制备的泡沫体维持了它的结构和其结构 的内聚力，因为该泡沫体在手指触碰后并未变成粉末。此外，高度结晶的聚合物和交联粘合 剂泡沫体展现出回弹性和弹性。如在图8中所示，编号3-5在被手指按压后的照片"C"，泡沫 体能够在由手指按压导致的变形后恢复至其初始形状和结构。
[0086] 为了简要和简明目的，在本公开中提到的任何数值范围均涵盖该范围内的所有数 值并且将被理解为支持记载了具有在所讨论的规定范围中的整数数值的端点值的任何子 范围的权利要求。借助于假设性示例性例子，从范围1至5的公开应当被认为是支持下述范 围中的任一个权利要求:1至5、1至4、1至3、1至2、2至5、2至4、2至3、3至5、3至4和4至5。
[0087] 本文中公开的大小和数值不应该被理解为严格地限制到列举的精确数值。相反 地，除另有规定外，每种这样的大小旨在表示列举的数值和围绕该数值的功能上等同的范 围。例如，公开的大小"40mm"旨在表示"约40mm"。
[0088] 在详细说明中引用的所有文献在相关的部分中引入本文作为参考;任意文献的引 用不应该解释为承认其为与本发明相关的现有技术。在本书面文件中的术语的任何含义或 定义与引入作为参考的术语的任何含义或定义抵触的情况下，以本书面文件指定的该术语 的含义或定义为主。
[0089] 虽然本发明示出并描述了特定的实施方案，但是对本领域技术人员显而易见的 是，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以做各种其它的改变和修改。因此，在所附权 利要求中试图覆盖在本发明范围内的所有的这样的改变和修改。
【主权项】
1. 一种开孔泡沫体，其包括组合物，该组合物包含高度结晶的聚烯烃分散体;可交联的 粘合剂;和表面活性剂。2. 根据权利要求1所述的泡沫体，其中，所述聚烯烃选自聚乙烯或聚丙烯。3. 根据权利要求1所述的泡沫体，其中，所述粘合剂是水溶性的。4. 根据权利要求3所述的泡沫体，其中，所述粘合剂选自羧甲基纤维素或改性的蛋白 质。5. 根据权利要求1所述的泡沫体，其中，所述粘合剂是水分散性的。6. 根据权利要求5所述的泡沫体，其中，所述粘合剂选自聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯 共聚物或丁苯橡胶。7. 根据权利要求1所述的泡沫体，其中，所述粘合剂是用交联剂交联的。8. 根据权利要求7所述的泡沫体，其中，所述交联剂选自硫的化合物、过氧化物、过硫酸 盐、偶氮化合物、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物和无机过氧化物。9. 根据权利要求1所述的泡沫体，其中，所述粘合剂是用辐射或电磁交联的。10. 根据权利要求1所述的泡沫体，还包含纤维、不可溶胀的颗粒或其组合。11. 一种制备开孔泡沫体的方法，该方法包括以下步骤： a. 制备包含高度结晶的聚烯烃分散体、表面活性剂、可交联的粘合剂和交联剂的组合 物； b. 将所述组合物与空气机械混合以形成泡沫；以及 c. 在所述开孔泡沫体的熔点以下且在交联剂能够使粘合剂交联的温度以上的温度下 干燥该泡沫。12. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述聚烯烃选自聚乙烯或聚丙烯。13. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述粘合剂是水溶性的。14. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述粘合剂选自羧甲基纤维素或改性的蛋白 质。15. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述粘合剂是水分散性的。16. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述粘合剂选自聚异戊二烯、乙酸乙烯酯-乙烯 共聚物或丁苯橡胶。17. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述粘合剂是用交联剂交联的。18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述交联剂选自硫的化合物、过氧化物、过硫酸 盐、偶氮化合物、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸锆铵、有机过氧化物和无机过氧化物。19. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述粘合剂是用辐射或电磁交联的。20. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述开孔泡沫体还可包含纤维、不可溶胀的颗 粒或其组合。
【专利摘要】一种发泡的聚合物泡沫体，其包含高度结晶的聚烯烃分散体、可交联的粘合剂和表面活性剂。一种制备包含高度结晶的聚烯烃分散体、可交联的粘合剂和表面活性剂的发泡的聚合物泡沫体的方法。
【IPC分类】C08L23/00, C08L23/10, C08L23/04, C08J9/04
【公开号】CN105492514
【申请号】CN201480047152
【发明人】秦建, C·W·科尔曼, D·J·凯利沃特斯, P·R·瓦拉贾佩特
【申请人】金伯利-克拉克环球有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月3日
【公告号】EP3044254A1, US20150073064, WO2015036901A1
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