具有阻擋特性的共擠壓多層膜的制作方法
【專利說明】具有阻擋特性的共擠壓多層膜
【背景技術】
[0001] 本發明涉及具有提供阻擋特性的納米層結構的多層膜。
[0002] 對于其中改進的阻擋特性將有利的塑料膜或薄片存在許多應用。舉例來說，具有 規格減小的整體厚度，利用較小體積實現給定阻擋的膜可以經由提供除阻擋外的屬性的聚 合物所使用的"釋放"體積來提供改進的韌性和其它特性。
[0003] 因此，存在對具有改進的阻擋特性的膜的需要。進一步存在對能夠實現具有改進 阻擋特性的規格減小包裝系統的膜的需要。

【發明內容】

[0004] 本發明涉及具有是納米層結構的核心組件的共擠壓多層膜。納米層結構向多層膜 提供改進的阻擋特性。通過共擠壓材料以形成指定納米層結構，提供具有改進的濕氣阻擋 和改進的氣體阻擋特性的出人意料組合的膜或薄片。
[0005] 在一個實施例中，提供一種共擠壓多層膜。所述共擠壓多層膜包括具有層A與層 B的15到1000個交替層的核心組件。層A的厚度是100nm到500nm并且包括乙烯類聚合 物。層B的厚度是lOOnm到500nm并且包括環烯烴聚合物（"COP"）。層A的有效濕氣滲 透率小于0. 20克-密耳/100平方英寸/天（小于3. 1克-密耳/平方米/24小時（hr)) 并且有效氧氣滲透率小于150立方厘米-密耳/100平方英寸/天/大氣壓（小于2325立 方厘米-密耳/平方米/大氣壓）。
[0006] 在一個實施例中，所述多層膜包括表層。
【附圖說明】
[0007] 附圖與以下描述一起用以說明并且提供本發明和其實施例的進一步理解并且并 入在本說明書并且構成本說明書的一部分。
[0008] 圖1是說明制造根據本發明的一個實施例的多層膜或薄片結構的方法的示意圖。
[0009] 圖2是微層/納米層結構中球粒狀薄層配置的示意性圖示。
[0010] 圖3是顯示根據本發明的一個實施例的有效濕氣滲透率與阻擋層厚度的圖。
[0011] 圖4是根據本發明的實施例的具有核心組件的透射電子顯微法（TEM)圖像的圖3 的圖。
【具體實施方式】
[0012] 定義
[0013] "摻合物"、"聚合物摻合物"以及類似術語意指兩種或更多種聚合物的組合物。這 類摻合物可以是或可以不是可混溶的。這類摻合物可以是或可以不是相分離的。如由透射 電子光譜法、光散射、X射線散射以及所屬領域中已知的任何其它方法測定，這類摻合物可 以含有或可以不含一種或多種域配置。摻合物不是層壓物，但層壓物的一個或多個層可以 含有摻合物。
[0014] 術語"組合物"和類似術語意指兩種或更多種材料的混合物，如與其它聚合物摻合 或含有添加劑、填充劑等的聚合物。組合物中包括反應前、反應以及反應后混合物，其中后 者將包括反應產物和副產物以及由反應前或反應混合物的一種或多種組分形成的反應混 合物的未反應組分和分解產物（如果存在）。
[0015] "乙烯類聚合物"是含有超過50摩爾％聚合乙烯單體（以可聚合單體的總量計） 并且任選地可以含有至少一種共聚單體的聚合物。
[0016] 如本文所用，術語"膜"（包括當在較厚物件中提及"膜層"時）除非明確地具有指 定的厚度，否則包括任何具有至多約〇. 254毫米（10密耳）的大體上一致和均勻厚度的薄、 平面擠壓或鑄造的熱塑性物件。膜中的"層"可以極薄，如在以下更詳細論述的納米層的情 況下。
[0017] 如本文所用，術語"薄片"除非明確地具有指定的厚度，否則包括任何具有大于 "膜"的大體上一致和均勻厚度，大體上至少0. 254毫米厚并且至多約7. 5毫米（295密耳） 厚的薄、平面擠壓或鑄造的熱塑性物件。在一些情況下，認為薄片具有至多6. 35毫米（250 密耳）的厚度。
[0018] 如本文所用的那些術語，膜或薄片可以呈在平面意義上不一定"平"但利用根據本 發明的A和B層并且具有在根據本發明的膜或薄片厚度內的相對薄截面的形狀（如型材、 型坯、管等）的形式。
[0019] "互聚物"意指通過至少兩種不同單體的聚合而制備的聚合物。這一通用術語包括 共聚物（通常用于指由兩種不同單體制備的聚合物），并且包括由兩種以上不同單體制備 的聚合物，例如三元共聚物、四元共聚物等。
[0020] 如本文所用的"熔點"典型地通過如USP 5, 783, 638中所描述的測量聚烯烴的熔 融峰的DSC技術測量。應注意許多包含兩種或更多種聚烯烴的摻合物將具有一個以上熔融 峰；許多個別聚烯烴將僅包含一個熔融峰。
[0021] 如本文所用，"納米層結構"是每層具有兩個或更多個層，厚度是1納米到900納米 的多層結構。
[0022] 如本文所使用的"烯烴類聚合物"是含有超過50摩爾％聚合烯烴單體（以可聚合 單體的總量計）并且任選地可以含有至少一種共聚單體的聚合物。烯烴類聚合物的非限制 性實例包括乙烯類聚合物和丙烯類聚合物。
[0023] "聚合物"意指通過使無論相同或不同類型、呈聚合形式、提供構成聚合物的多個 和/或重復"單元"或"單體單元"的單體聚合而制備的化合物。通用術語聚合物因此包涵 術語均聚物（通常用于指僅由一種類型的單體制備的聚合物）和下文所定義的術語互聚 物。其還包涵互聚物的所有形式，例如無規、嵌段等。術語"乙烯/α-烯烴聚合物"和"丙 烯/ α -烯烴聚合物"指示由分別使乙烯或丙烯和一種或多種額外可聚合α -烯烴單體聚 合而制備的如下文所描述的互聚物。應注意，盡管聚合物常常被稱為"由"一種或多種指定 單體"制成"，"基于"指定單體或單體類型，"含有"指定單體含量等，但在這種情形下，術語 "單體"顯然應理解為指代定單體的聚合遺留物而不是指未聚合物質。一般來說，本文中的 聚合物稱為基于是對應單體的聚合形式的"單元"。
[0024] "丙烯類聚合物"是含有超過50摩爾％聚合丙烯單體（以可聚合單體的總量計） 并且任選地可以含有至少一種共聚單體的聚合物。
[0025] 除非另外指示，否則本文中的數字和范圍是近似的，并且因此可以包括所述范圍 外的值。數值范圍（例如"X到Y"、或"X或更大"或"Y或更小"）包括從較低值到較高值 以一個單位遞增的所有值并且包括所述較低值和所述較高值，其條件是任何較低值與任何 較高值之間相隔至少兩個單位。舉例來說，如果組成特性、物理特性或其它特性（如溫度） 是從100到1，〇〇〇,那么明確列舉全部個別值（如100、101、102等）和子范圍（如100到 144、155到170、197到200等）。對于含有小于一的值或含有大于一的分數（例如1. 1、1. 5 等）的范圍，一個單位按需要被認為是〇.〇〇〇1、〇.〇〇1、〇.〇1或〇.1。對于含有小于十的個位 數的范圍（例如1到5)，一個單位典型地被認為是0. 1。對于含有確切值的范圍（例如1、 或2、或3到5、或6、或7)，任何兩個確切值之間的任何子范圍包括在內（例如1到2 ;2到 6 ;5到7 ;3到7 ;5到6等）。這些僅是具體預期的內容的實例，并且所列舉的最低值和最 高值之間的數值的全部可能組合都應被認為明確陳述在本發明中。
[0026] 本發明提供一種多層膜。在一個實施例中，提供共擠壓多層膜并且其包括核心組 件。核心組件包括層A與層B的15到1000個交替層。層A的厚度是100nm到500nm并且 包括乙烯類聚合物。層B的厚度是100nm到500nm并且包括環烯烴聚合物（"C0P"）。層 A的有效濕氣滲透率小于0. 20克-密耳/100平方英寸/天（小于3. 1克-密耳/平方 米/24小時）并且有效氧氣滲透率小于150立方厘米-密耳/100平方英寸/天/大氣壓 (2325立方厘米-密耳/平方米/24小時/大氣壓）。
[0027] 1.層 A
[0028] 本發明多層膜的核心組件包括層A與層B的15或30到1000個交替層。層A包 括乙烯類聚合物。乙烯類聚合物可以是乙烯均聚物或乙烯/α-烯烴共聚物。乙烯類聚合 物的熔融指數是〇· 01克/10分鐘（g/l〇min)到35g/10min。
[0029] 層A包括乙烯類聚合物。在一個實施例中，層A包括高密度聚乙烯（HDPE)。如本 文所用，"高密度聚乙烯"（或"HDPE"）是密度是至少0. 94g/cc，或至少0. 94g/cc到0. 98g/ cc的乙稀類聚合物。HDPE的恪融指數是0. lg/10min到25g/10min。
[0030] HDPE可以包括乙烯和一種或多種C3-C2Qa-烯烴共聚單體。共聚單體可以是線性 或支化的。適合的共聚單體的非限制性實例包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、 1-己稀以及1-辛稀。HDPE可以用基于絡的限定幾何構型的齊格勒-納塔（Ziegler-Natta) 催化劑或茂金屬催化劑在漿態反應器、氣相反應器或溶液反應器中制備。乙烯/C3-C2(]a -烯 烴共聚單體包括至少50重量％在其中聚合的乙烯，或至少70重量％、或至少80重量％、或 至少85重量％、或至少90重量％、或至少95重量％呈聚合形式的乙稀。
[0031] 在一個實施例中，HDPE是密度是0· 95g/cc到0· 97g/cc并且熔融指數是 0· lg/10min到10g/10min的乙稀/ α -稀經共聚物。
[0032] 在一個實施例中，HDPE的密度是0. 960g/