CN1262630A - 含有蜡的热塑性吸附剂组合物和含有该组合物的绝热玻璃单元 - Google Patents

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Abstract

在热塑性吸附剂组合物中加入蜡能够制成高吸附剂配入量的组合物,该组合物具有适宜的流动性。含有蜡的热塑性吸附剂组合物特别可用作热塑性吸附剂粘合剂用于干燥绝热玻璃单元的内部间隔。

Description

含有蜡的热塑性吸附剂组合物 和含有该组合物的绝热玻璃单元
                        发明背景
最近，人们已增加对含有干燥剂或其他吸附剂的热塑性树脂体系的兴趣，特别是使用所得的体系将吸附和/或干燥功能提供给环境方面感兴趣。在绝热玻璃工业中这种兴趣特别明显，在这种工业中，如美国专利5 313 761和5 177 916所描述的最新技术发展已证明是依赖于在制造绝热玻璃单元中提供可流动的、粘性干燥剂配方的能力。
为了满足绝热玻璃工业的需要已提出了各种配方。在美国专利5 510 416和5 632 122以及PCT已公开申请WO 96/08541中，公开了一些配方实例。
虽然现有配方具有重要的商业用途，但人们还是始终希望改进配方，使在所要求的位置(例如粘到U形窗隔板)处为提供并保持必需量干燥剂所需的树脂组分量减至最低。
在满足更高配入量/更有效配方的要求时，通常还希望配方能在现有设备中使用，以便使用者不需要因实施该配方而增加任何额外的设备费用。因而，强烈希望处理配方(即加热、泵送、涂敷)的必要条件不会变得更严格。由于配方粘度常随着吸附剂配入量刚好高于该特定配方最大实际配入量时会急剧增加，所以在可流动的热塑性树脂体系范围内出现了明显的困难。因而，甚至只是似乎极少量增加吸附剂的量(或减少树脂组分的量)，也会导致在应用温度下全部配方的粘度大大增加。
此外，还要求配方不会在对特定的最终用途来说可能很重要的其他方面出现任何性能损失。因而，在配方用于绝热玻璃单元的场合，例如上述专利所描述的情况下，配方应该抗滑移，并对窗隔板有足够的粘着力。
                        发明概要
本发明提供了改进的热塑性吸附剂组合物，该组合物能够减少为提供一定量吸附剂所需的树脂量，而不会损害粘度/处理性能。本发明还提供了改进的热塑性吸附剂组合物，该组合物能够更可靠地和/或在较不严格的处理/应用条件下提供一定量的吸附剂。
一方面，本发明包括热塑性吸附剂组合物，该组合物含有(a)吸附剂组分和(b)含有(i)蜡和(ii)热塑性聚合树脂的热塑性有机基质，其中所述蜡的重均分子量约800-10000，并与热塑性树脂相容(即组合时不易相分离或有其他不良相互作用)。
另一方面，本发明包括热塑性吸附剂组合物，该组合物含有(a)吸附剂组分和(b)热塑性有机基质组分，其中该组合物含有至少55％(重量)吸附剂组分，并表观粘度约3×106厘泊或更小(根据在124℃和0.125秒-1剪切速率下ASTM试验D-3236-88测定)。该组合物优选地是粘性的并抗滑移。
另一方面，本发明包括含有热塑性吸附剂组合物的绝热玻璃单元，所述组合物含有(a)吸附剂组分和(b)含有(i)蜡和(ii)热塑性聚合树脂的热塑性有机基质组分，其中蜡的重均分子量约800-10000，并与热塑性树脂相容(即组合时不易分离或有其他相反的相互作用)。优选地，吸附剂组分含有干燥吸附剂，该配方使由两片或多片绝热玻璃单元板条部分限定的间隔干燥。
本发明组合物还用于其他的吸附应用。下面进一步详细地说明本发明的这些方面和其他方面。
                    本发明的详细说明
本发明包括含有分散在热塑性有机基质组分中的吸附剂组分的热塑性吸附剂组合物，其中有机基质组分含有(i)蜡和(ii)热塑性聚合树脂。本发明组合物在制备高吸附剂配入量的热塑性组合物方面是特别有用的，该组合物可用通常的热熔涂布机装置和通常的热熔涂布条件进行涂布。本发明还包括像绝热玻璃单元之类的制品，它们包含本发明的热塑性吸附剂组合物。
本发明组合物中使用的吸附剂组分可能是任何常见的吸附材料，如沸石、硅胶、活性炭、硅铝、非沸石分子筛等。非反应性无机氧化物干燥剂通常是优选的。可能选择一种或多种吸附剂用来完成一种特定的功能或多种功能的组合。因而，可能使用适合于吸收特定元素、化合物或其同类的吸附剂。优选地，吸附剂组分含有一种吸附剂，如A类沸石，特别是3A类沸石，它主要适用于吸收水。吸附剂组分可能还含有用于吸附单一的或与吸水吸附剂组合的低分子量有机化合物的吸附剂(例如沸石13X)。
热塑性有机基质的特征在于存在一种或多种蜡，其中蜡的重均分子量约800-10000。蜡也应该与有机基质中含有的热塑性树脂相容。即，蜡在混合后不应易从蜡/树脂组合中分离。蜡与树脂或其他组分不应该有任何其他不良相互作用。蜡优选地是聚合蜡，更优选地是含烯烃的聚合蜡。最优选地，蜡是一种烯烃均聚物蜡，如聚乙烯蜡或聚丙烯蜡。优选地，蜡的重均分子量约1000-6000，更优选地是1500-5000。认为蜡组分使热塑性粘合组合物在应用温度下具有较低的粘度，同时避免了在实际使用温度下组合物滑移或流动。优选的蜡是由EastmanChemical公司出售的EpoleneN-14聚乙烯蜡(Mw＝4000)，和由AlliedSignal公司出售的AC-1702聚乙烯蜡(Mw＝1850)。在这种应用中，重均分子量是根据ASTM D3536-91采用GPC测定的。
除了蜡组分，有机基质还含有一种或多种热塑性树脂。热塑性树脂优选地含有一种或多种聚烯烃树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、烯烃共聚物、烯烃三聚物或其组合；但是，在某些情况下也可使用其他热塑性树脂体系。热塑性树脂重均分子量大于10,000，优选地至少约30,000，更优选地至少约50,000。热塑性树脂软化点(环球式软化点)优选地约30-200℃，更优选地约50-150℃。当树脂是晶态时，它的熔点优选地约50-250℃，更优选地约80-200℃。热塑性树脂的布洛克菲尔德熔体粘度(@190℃，轴#27)优选地约为150-10,000厘泊，更优选地约1,500-8,000厘泊。用布洛克菲尔德Thermosel，HBDV-III型装置测量这里限定的所有的布洛克菲尔德熔体粘度。优选的热塑性树脂是由Rexene公司出售的RT-2730丁烯共聚物(MW＝60,000-65,000)。
有机基质可能还含有如增粘剂、染色剂、香气、润滑剂、稳定剂等之类的辅助组分。对大部分应用来说，增粘剂和辅助组分优选地保持最少的量或完全避免使用。
蜡组分和热塑性树脂组分的相对量可以改变，这取决于所选用的一种或多种特定的蜡和树脂、所需要的吸附剂配入量和所需要的流动性特征。通常，相对于在一定吸附剂配入量时树脂组分的作用，蜡组分起到促进组合物流动性的作用。对一定的有机基质组合物来说，吸附剂配入量增加通常起到在应用温度下降低组合物流动性的作用。取决于所要求的施用条件和最终用途，本发明热塑性吸附剂组合物的总流变学特征可以有稍微改变。当最终用途是作为窗户中使用的热熔干燥粘合剂时，如美国专利5 313 761和5 177 916所公开的那样，总组合物的表观粘度优选地约3×106厘泊或以下，更优选地约2×106厘泊，它们是在124℃和0.125秒-1剪切速率下根据ASTM试验D-3236-88测定的。
取决于所要求的组合物粘度特性和/或流变学特性、一种或多种特定吸附剂的吸附容量、最终使用环境所要求的吸附能力等，吸附剂组分在吸附剂/有机基质组合物中的相对量可能有显著变化。通常，本发明的热塑性吸附剂基质组合物优选地含有至少约15％(重量)吸附剂，更优选地约20-80％(重量)，最优选地约50-65％(重量)。对我们来说，绝热玻璃单元中吸附剂的典型范围优选地约55-60％(重量)。当本发明的组合物用于使绝热玻璃单元的间隔干燥时，例如美国专利5313 761和5 177 916所述，吸附剂组分优选地含有适合于主要吸水的吸附剂组分和除去低分子量有机挥发物的吸附剂的组合。优选地，除去低分子量有机挥发物的吸附剂相当于小于总组合物的10％(重量)。
如上所述，取决于所要求的施用特征和吸附剂配入量，蜡和热塑性树脂的相对量可以变化很大。通常，以有机基质总重量计，有机基质优选地含约2-20％(重量)总蜡，更优选地约2-10％(重量)。以有机基质总重量计，有机基质优选地含约10-50％(重量)总热塑性树脂，更优选地约20-45％(重量)。
可采用通常的化合技术制备本发明的热塑性吸附剂组合物。例如，组分可简单地装入捏合挤出机、双螺杆挤出机或者其他合适的装置中，以得到具有所要求干燥剂分散度的组合物。制备本发明热塑性吸附剂组合物的特征优选地在于没有任何溶剂。
在这些方法中，可采用已知的淀积热熔粘合剂的装置施用本发明热塑性吸附剂组合物，例如由Airprint Systems公司、The Dexter公司、Nordson公司、Spraymation公司和其他公司制造的装置。使用该装置，通过喷涂、滚动、挤出等方法，使本发明的干燥剂/有机基质组合物淀积是可能的。如美国专利5 313 761和5 177 916所述，本发明的组合物被用于绝热玻璃单元的隔板时，优选地使用由Glass EquipmentDevelopment公司生产的装置施用该组合物。美国专利5 313 761和5 177 916公开的内容作为参考文献列于本文。本发明的组合物还可用于包装，如1996年6月28日提出的美国专利申请系列号08/673 401所述的，公开内容作为参考文献列于本文。
使用本发明组合物的一般方法包括把这种组合物加热到适当温度，以便将组合物的粘度降低到采用所需的应用技术时组合物是流动的这样的粘度。例如，与更高速的生产线或采用喷涂或滴淌涂布该组合物相比，在低速生产线上采用挤出涂布该组合物时，可使用更高粘度的组合物。典型地，为了使必要的粘度降低，将组合物加热到约50-300℃(更优选地约80-150℃，最优选地约90-120℃)。一旦淀积，允许组合物冷却，而使组合物固定在所要求的位置。
以下实施例说明了一些本发明组合物。实施例1
通过在捏合挤出机中混合下列组分制成热塑性吸附剂组合物：
                                              重量份
    聚乙烯蜡(EpoleneN-14)                   3.2
    丁烯共聚物树脂(RT-2730)                    35
    热稳定剂(Irganox1010)                   0.3
    3A沸石(Grace Davison A3)                   52
    13X沸石(Grace Davison A10)                 5
    灰色颜料(TiO2+炭黑)                       4.5
测试该组合物的流变学性质和吸水性。下表1中报告了结果。通过测定在88℃与84％相对湿度下吸收的水的平衡重量，测定该组合物的吸水性。在121℃涂布温度下将组合物涂布到金属基片上，根据ASTMC 961-87在25℃下测量了塔接剪切粘附性。根据ASTM D-1238，程序B，使用1.2千克装入量在124℃测量熔体流。根据ASTM试验D-3236-88，在124℃与在0.125秒-1剪切速率，用布洛克非尔德Thermosel，HBDV-III型装置测量表观粘度。根据ASTM E 28-67测量环球式软化点。实施例2
以与实施例1类似的方法制成热塑性吸附剂组合物，但如表1所示，增加蜡含量和吸附剂装入量却有所增加。表1列出了制成材料的性质。实施例3
以与实施例1类似的方法制成热塑性吸附组合物，但用the AlliedSignal AC-1702聚乙烯蜡取代EpoleneN-14。表1列出了制成材料的性质。对比实施例
按照实施例1制备热塑性吸附组合物，但如表1所示没使用蜡，而增加热塑性树脂和吸附剂的量。表1列出了制成材料的性质。可以看出在124℃下的表观粘度在没有蜡时明显较高。
                            表1
    实施例   1     2     3   对比
    以重量百分比计组合物
    RT-2730   35     30     35   36.1
    N-14蜡   3.2     5.2     -   -
    AC1702蜡   -     -     3.2   -
    3A沸石   52     55     52   54
    13X沸石   5     5     5   6
    Irganox1010   0.3     0.3     0.3   0.24
    灰色颜料   4.5     4.5     4.5   3.6
    性  质
    @88℃时吸水性(重量％)   11.22     11.9     10.04   10.51
    塔接剪切粘附性(psi)   129.2     142.9     -   130
    @124℃/1.2千克MFI(克/10分)   15.65     -     16.85   3.695
    表观粘度(10°厘泊)   1.74     2.27     1.36   4.66
    环球式软化点(℃)   122.3     -     -   139

Claims (27)

1、一种含有分散于热塑性有机基质中的吸附剂组分的热塑性吸附组合物，所述基质含有蜡组分和热塑性树脂组分，所述组合物含有以组合物总重量计至少约15％(重量)的所述吸附剂组分，所述组合物含有以所述蜡和所述热塑性树脂总重量计至少约2％(重量)的所述蜡，所述蜡的重均分子量约800-10,000，所述热塑性树脂的重均分子量大于10,000。
2、根据权利要求1所述的组合物，其中根据ASTM试验D-3236-88在124℃和0.125秒-1剪切速率下测量的所述组合物的表观粘度约3×106厘泊或以下。
3、根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物含有至少约55％(重量)所述吸附剂组分。
4、根据权利要求2所述的组合物，其中所述组合物含有约57-65％(重量)所述吸附剂组分。
5、根据权利要求1所述的组合物，其中所述蜡选自于含烯烃的聚合物蜡及其混合物。
6、根据权利要求1所述的组合物，其中所述蜡的重均分子量约1000-8000。
7、根据权利要求2所述的组合物，其中所述表观粘度为约2×106厘泊或以下。
8、根据权利要求1所述的组合物，其中所述吸附剂组分包括选自于沸石、硅胶、活性炭、硅铝、非沸石分子筛及其混合物的吸附剂。
9、根据权利要求8所述的组合物，其中所述吸附剂组分包括3A沸石。
10、根据权利要求9所述的组合物，其中所述吸附剂组分包括13X沸石。
11、根据权利要求10所述的组合物，其中所述组合物含有约10％(重量)或以下的13X沸石。
12、根据权利要求1所述的组合物，其中所述热塑性树脂的重均分子量约30,000。
13、根据权利要求1所述的组合物，其中所述热塑性树脂选自于含烯烃的聚合物及其混合物。
14、一种包括至少两个玻璃板条和一个隔板元件的绝热玻璃单元，玻璃板条与隔板元件一起在所述单元内限定了一个封闭空间，所述单元的特征在于有与所述封闭空间相通的热塑性吸附剂组合物，所述热塑性吸附剂组合物含有分散于热塑性有机基质中的吸附剂组分，所述基质含有蜡组分和热塑性树脂组分，所述组合物含有以组合物总重量计至少约15％(重量)的所述吸附剂组分，所述组合物含有至少约2％(重量)的所述蜡，蜡的重均分子量约800-10,000，所述热塑性树脂的重均分子量大于10,000。
15、根据权利要求14所述的绝热玻璃单元，其中根据ASTM试验D-3236-88，在124℃和0.125秒-1剪切速率条件下测量的所述热塑性吸附剂组合物的表观粘度约为3×106厘泊或以下。
16、根据权利要求14所述的绝热玻璃单元，其中所述热塑性吸附剂组合物粘附于所述隔板元件。
17、根据权利要求14所述的绝热玻璃单元，其中所述热塑性吸附剂组合物含有至少约50％(重量)所述吸附剂组分。
18、根据权利要求17所述的绝热玻璃单元，其中所述热塑性组合物含有约57-65％(重量)所述吸附剂组分。
19、根据权利要求14所述的绝热玻璃单元，其中所述蜡选自于含烯烃的聚合物及其混合物。
20、根据权利要求14所述的绝热玻璃单元，其中所述蜡的重均分子量约1000-8000。
21、根据权利要求14所述的绝热玻璃单元，其中所述吸附剂组分包括选自于沸石、硅胶、活性炭、硅铝、非沸石分子筛及其混合物的吸附剂。
22、根据权利要求21的绝热玻璃单元，其中所述吸附剂组分包括3A沸石。
23、根据权利要求22的绝热玻璃单元，其中所述吸附剂组分还包括13X沸石。
24、根据权利要求23的绝热玻璃单元，其中所述组合物含有约10％(重量)或以下的13X沸石。
25、根据权利要求15的绝热玻璃单元，其中所述表观粘度是约2×106厘泊或以下。
26、根据权利要求14的绝热玻璃单元，其中所述热塑性树脂的重均分子量至少约30,000。
27、根据权利要求14的绝热玻璃单元，其中所述热塑性树脂选自于含烯烃的聚合物及其混合物。
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