技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例提供了可用于滿粘屋頂系統(tǒng)的熱塑性屋頂膜，以及由該膜所制備的滿粘屋頂系統(tǒng)；膜整體的特征在于具有有利的低剛度。

背景技術(shù)：

熱塑性屋頂膜，尤其是被設(shè)計為覆蓋平坦屋頂或低斜率屋頂?shù)哪切┠?，在本領(lǐng)域中是已知的。事實(shí)上，這些膜中的大部分被設(shè)計為符合ASTM D 790中規(guī)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提供的性能要求中，熱塑性屋頂膜必須滿足拉伸強(qiáng)度和抗撕強(qiáng)度的閾值要求。拉伸強(qiáng)度是縫合強(qiáng)度的指標(biāo)，并且縫合強(qiáng)度必須耐受風(fēng)的浮托力。從穿拉緊固件的角度看，抗撕強(qiáng)度是最為重要的。也就是說，在膜機(jī)械地附接到屋頂表面的情況下，膜必須能夠經(jīng)受住閾值風(fēng)浮托力，同時不在緊固件的位置上造成撕裂。

很多可商購獲得的熱塑性屋頂膜包括用織物加固的熱塑性片材。通過將增強(qiáng)性織物夾在兩個擠出的熱塑性片材之間以提供層壓結(jié)構(gòu)，從而制造這些膜。熱塑性擠出片材可以是相同的或不同的，它們通常包含乙烯-丙烯反應(yīng)器共聚物(例如可購自利安德巴塞爾公司(Lyondellbasell)的CA10A)和各種添加劑諸如惰性填料、耐候添加劑和阻燃劑。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識到的，所采用的添加劑(諸如填料)的類型和數(shù)量可影響膜的機(jī)械性能，包括拉伸強(qiáng)度和抗撕強(qiáng)度。

盡管熱塑性屋頂膜的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是考慮機(jī)械附接的熱塑性屋頂系統(tǒng)的情況下設(shè)計而成的，然而也存在滿粘系統(tǒng)。事實(shí)上，滿粘系統(tǒng)時常被視為更好的屋頂系統(tǒng)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識到的，使用將膜附接到屋頂表面上的粘合劑來安裝滿粘系統(tǒng)，其中所述粘合劑基本上與相鄰屋頂板的整個膜表面接觸。在實(shí)施過程中，常使用工業(yè)上用于膜的液體粘合劑或壓敏粘合劑。

安裝滿粘熱塑性屋頂片材時遇到的問題涉及屋頂片材的剛度。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識到的，滿粘系統(tǒng)的完整性可取決于膜的整體表面所附著的程度。當(dāng)存在有未附著區(qū)域或凹坑時，系統(tǒng)的風(fēng)浮升測試會失敗。在膜未完全粘附在屋頂中的不平表面(諸如常用于固定下方隔熱板的緊固板)的情況下尤其如此。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解到，當(dāng)試圖均勻地將片材覆蓋在屋頂表面(尤其是不平的基材)上時，片材的剛度會帶來一些問題。人們時常追求的目標(biāo)是能夠透過膜觀察到屋頂表面的下方輪廓，這表明了對屋頂產(chǎn)生完整粘附。在膜太硬的情況下，膜不會輪廓匹配于(contour to)下方表面。本領(lǐng)域中常使用的術(shù)語是透印，透印是指片材能夠輪廓匹配于基材，從而允許人們在片材到位的情況下注意到基材的存在。

由丙烯基共聚物制備的屋頂膜是已知的。例如，美國公布No.2010/0197844提出了非增強(qiáng)型TPO膜，其中TPO可根據(jù)美國專利No.6,927,258來制備，該專利公開了包含第一聚合物和第二聚合物的聚合物共混物，其中所述第一聚合物的熔化溫度在110℃以上且熔化熱為至少75J/g，所述第二聚合物的熔化溫度低于105℃且熔化熱小于75J/g。類似的丙烯基彈性體在美國公布No.2004/0198912中有所公開，該美國公布公開了由第一聚合物、第二聚合物、1重量％至40重量％的無機(jī)填料和1重量％至25重量％的加工油的共混物形成的膜，諸如屋頂蓋片，其中所述第一聚合物熔點(diǎn)為25℃至70℃且熔化熱為2J/g至25J/g，所述第二聚合物的熔點(diǎn)高于130℃且熔化熱大于80J/g。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例提供了一種屋頂系統(tǒng)，該屋頂系統(tǒng)包括基材和粘附于所述基材上的熱塑性膜，其中所述熱塑性膜的特征在于，在粘附于所述基材上之前，其具有由小于90MPa的撓曲模量表示的剛度、或具有小于15的泰伯式挺度、或具有小于40的肖氏硬度D，或具有小于90MPa的撓曲模量、小于15的泰伯式挺度和小于40的肖氏硬度D的組合。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單擠出膜的透視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的層壓膜的透視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的層壓膜的透視圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的滿粘屋頂系統(tǒng)的剖面圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例，至少部分地，基于可有利地用于滿粘屋頂系統(tǒng)的熱塑性屋頂膜的發(fā)現(xiàn)。這些膜的特征在于具有相對較低的剛度(以較低的撓曲模量示出)，而具有相對較低的剛度允許人們在克服了與剛度相關(guān)的安裝問題的情況下，使用滿粘附接技術(shù)來安裝膜。雖然相對較低的剛度會伴隨著某些機(jī)械性能的相應(yīng)損失，但人們已出乎意料地發(fā)現(xiàn)，該特性的整體均衡度足以在技術(shù)上提供可用的滿粘系統(tǒng)。例如，盡管低剛度可與緊固件拉穿強(qiáng)度或抗性的相應(yīng)損失相關(guān)，但膜系統(tǒng)被滿粘的事實(shí)會減小此性能損失引起的不利影響。因此，本發(fā)明的實(shí)施例針對包括如本文所述的剛度相對較低的膜的滿粘屋頂系統(tǒng)。

膜構(gòu)造

根據(jù)本發(fā)明一個或多個實(shí)施例的膜可參考圖1進(jìn)行描述。在該實(shí)施例中，膜包括可被稱為片材11或面板11的平坦主體11。在該實(shí)施例中，面板11是由單個擠出物組成的平坦主體。在一個或多個實(shí)施例中，平坦主體11的組分可以是均勻分布的，或者在其它實(shí)施例中，平坦主體11可包括一個或多個組分不同的層13和層15。例如，可參考共擠出層13和層15、或第一共擠出層13和第二共擠出層15，通過共擠技術(shù)形成組分不同的層13和層15。

在其它實(shí)施例中，本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的膜可包括兩個或更多個層壓層。例如，如圖2所示，膜21可包括彼此層壓的第一層23和第二層25，任選地，層壓層23和層25之間布置有加固稀松布27。相對于彼此而言，第一層23和第二層25的成分可以是相似的?；蛘撸谄渌鼘?shí)施例中，這兩層的成分可以是不同的。另外，層23和層25其自身的組分可以是均勻的，或者在其它實(shí)施例中，其自身的組分可以是不均勻的。例如，第一層23、第二層25或?qū)?3和層25二者可包括成分不同的共擠出層。為此，將美國公布No.2009/0137168、2009/0181216、2009/0269565、2007/0193167和2007/0194482以引用的方式并入本文中。如圖3所示，第一層23可包括成分不同的共擠出層31和層33，并且第二層25可包括成分不同的共擠出層35和層37。

如將在下文更詳述地描述，本發(fā)明的一個或多個層的膜包含丙烯基彈性體。參照圖3，這些一個或多個層可包括中上層33、中下層35和底層37。在這些或其它實(shí)施例中，頂層31也可包含丙烯基彈性體。在某些實(shí)施例中，頂層31包含不同于丙烯基彈性體的丙烯基聚合物，諸如丙烯基烯烴聚合物，如將在下文更詳述地描述。在這些或其它實(shí)施例中，頂層31不含有丙烯基彈性體。另外，在某些實(shí)施例中，底層37可包含官能化熱塑性樹脂。在一個或多個實(shí)施例中，頂層31包含阻燃劑和可向聚合物提供足夠的環(huán)境保護(hù)作用的其它耐候添加劑，而層33、層35和層37中的至少一者可包含填料諸如礦物填料。

膜特性

如上所述，本發(fā)明實(shí)踐中采用的膜的特征有利地在于具有相對較低的剛度。在一個或多個實(shí)施例中，低剛度可表示為通過ASTM D790確定的相對較低的撓曲模量。換句話講，相對較低的撓曲模量指示出低剛度。例如，根據(jù)ASTM D790，本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的膜的撓曲模量可小于90MPa，在其它方案中小于80MPa，在其它方案中小于70MPa，在其它方案中小于60MPa，在其它方案中小于50MPa，在其它方案中小于40MPa，并且在其它方案中小于30MPa。在這些或其它實(shí)施例中，膜的特征可在于，撓曲模量為約5MPa至約90MPa，在其它實(shí)施例中為約10MPa至約80MPa，并且在其它實(shí)施例中為約20MPa至約70MPa。

在這些或其它實(shí)施例中，本發(fā)明的膜的相對較低的剛度，可用相對較低的肖氏硬度(例如低肖氏硬度A或肖氏硬度D)來表示。例如，膜的特征可在于具有根據(jù)ASTM D2240確定的小于40，在其它實(shí)施例中小于30，并且其它實(shí)施例中小于20的肖氏硬度D。在這些或其它實(shí)施例中，膜的特征可在于，硬度為約70肖氏硬度A至約40肖氏硬度D，在其它實(shí)施例中為約80肖氏硬度A至約30肖氏硬度D，并且在其它實(shí)施例中為約90肖氏硬度A至約20肖氏硬度D。

在這些或其它實(shí)施例中，本發(fā)明的膜的相對較低的剛度，可用相對較低的泰伯式挺度來表示。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識到的，因?yàn)樘┎酵Χ葴y量值可用于包括織物增強(qiáng)件的樣本，所以泰伯式挺度對于增強(qiáng)膜材料來說是有利的測量值。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解到，可采用泰伯式挺度測試儀諸如510-E型號Taber V-5剛度試驗(yàn)器來獲得這些泰伯式挺度值。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解到，泰伯式挺度測試的結(jié)果報告于剛度單元中，越低的值代表著膜的剛度越低。在這些或其它實(shí)施例中，用于本發(fā)明實(shí)踐中的膜的特征可在于，泰伯式挺度小于15，在其它實(shí)施例中小于12，在其它實(shí)施例中小于8，在其它實(shí)施例中小于6，并且在其它實(shí)施例中小于4。在這些或其它實(shí)施例中，膜的特征可在于剛度為約1至約15，在其它實(shí)施例中為約2至約10，并且在其它實(shí)施例中為約3至約6。在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明的膜的泰伯式挺度值，比起使用丙烯基熱塑性聚烯烴諸如本文所述的反應(yīng)器共聚物而制備的對比膜，低至少100％，在其它實(shí)施例中低至少120％，并且在其它實(shí)施例中低至少150％。

膜組合物

丙烯基彈性體

在一個或多個實(shí)施例中，一個或多個層的膜的聚合物組合物使該膜有利地具有較低剛度。在一個或多個實(shí)施例中，具有一個或多個層的聚合物組合物包含丙烯基彈性體。在這些或其它實(shí)施例中，所述聚合物組合物包含丙烯基彈性體和丙烯基熱塑性樹脂的共混物。在一個或多個實(shí)施例中，丙烯基彈性體和丙烯基熱塑性樹脂二者都具有長到足夠形成結(jié)晶的全同立構(gòu)丙烯序列。為此，美國專利No.6,927,258,和美國公布No.2004/0198912和2010/0197844以引用方式并入本文中。

在一個或多個實(shí)施例中，丙烯基彈性體是帶有半結(jié)晶全同立構(gòu)丙烯區(qū)段的丙烯/α-烯烴共聚物。α-烯烴含量(例如聚合乙烯含量)的范圍為約5％至約18％，或在其它實(shí)施例中為約10％至約15％。

在一個或多個實(shí)施例中，丙烯基彈性體的特征在于熔點(diǎn)小于110℃，并且熔化熱小于75J/g。

在一個實(shí)施例中，本發(fā)明的丙烯基彈性體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的范圍為約-25℃至-35℃。如本文所用的Tg是指聚合物從柔軟且易彎曲狀態(tài)(高于Tg時呈該狀態(tài))轉(zhuǎn)變?yōu)閳杂睬宜撇Ａ顟B(tài)(低于Tg時呈該狀態(tài))的溫度。丙烯基彈性體可具有在230℃下測出的介于約0.5和約25之間的MFR范圍，以及50℃至120℃的熔化溫度范圍。

在一個實(shí)施例中，本發(fā)明的丙烯基彈性體的肖氏硬度A范圍為約60至約90。

在丙烯基彈性體與丙烯基熱塑性樹脂共混的那些實(shí)施例中，丙烯基熱塑性樹脂可包括結(jié)晶樹脂。在特定實(shí)施例中，丙烯基熱塑性樹脂的特征在于熔點(diǎn)大于110℃，并且熔化熱大于75J/g。在一個或多個實(shí)施例中，丙烯基熱塑性樹脂是有規(guī)立構(gòu)聚丙烯。在一個或多個實(shí)施例中，共混物中的丙烯基彈性體與丙烯基熱塑性樹脂的重量比，可在以重量計1:99至95:5的范圍內(nèi)變化，特別是在以重量計2:98至70:30的范圍內(nèi)變化。

在一個實(shí)施例中，本發(fā)明的丙烯基彈性體的撓曲模量的范圍為約500Psi至約6000Psi，或在其它實(shí)施例中為約1500Psi至約5000Psi。

填料

在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)踐中采用的一個或多個層的膜可包含一種或多種填充材料，其包括但不限于礦物填料。在一個或多個實(shí)施例中，這些填料可包括可有助于提供補(bǔ)強(qiáng)性、耐熱老化性能、生坯強(qiáng)度性能和/或阻燃性的無機(jī)材料。在其它實(shí)施例中，相對于組合物而言，這些材料通常是惰性的，因此僅充當(dāng)聚合物組分的稀釋劑。在一個或多個實(shí)施例中，礦物填料包括粘土、硅酸鹽、二氧化鈦、滑石(硅酸鎂)、云母(硅酸鋁鈉和硅酸鋁鉀的混合物)、氧化鋁三水合物、三氧化銻、碳酸鈣、二氧化鈦、硅石、氫氧化鎂、硼酸鈣礦以及它們的混合物。

合適的粘土可包括氣浮粘土、水洗粘土、已煅燒的粘土、經(jīng)表面處理的粘土、化學(xué)改性粘土以及它們的混合物。

合適的硅酸鹽可包括合成的無定形硅酸鈣、沉淀的無定形硅酸鋁鈉以及它們的混合物。

合適的硅石(二氧化硅)可包括濕法加工的水合二氧化硅、結(jié)晶二氧化硅和無定形二氧化硅(非結(jié)晶的)。

在一個或多個實(shí)施例中，填料未經(jīng)表面改性或表面官能化。

在一個或多個實(shí)施例中，礦物填料的特征在于平均粒度為至少1μm，在其它實(shí)施例中為至少2μm，在其它實(shí)施例中為至少3μm，在其它實(shí)施例中為至少4μm，并且在其它實(shí)施例為至少5μm。在這些或其它實(shí)施例中，礦物填料的特征在于平均粒度小于15μm，在其它實(shí)施例中小于12μm，在其它實(shí)施例中小于10μm，并且在其它實(shí)施例中小于8μm。在這些或其它實(shí)施例中，礦物填料的平均粒度介于1μm和15μm之間，在其它實(shí)施例中介于3μm和12μm之間，并且在其它實(shí)施例中介于6μm和10μm之間。

其它成分

本發(fā)明實(shí)踐中采用的一個或多個層的熱塑性膜還可包含其它成分，諸如在熱塑性膜中常規(guī)出現(xiàn)的那些成分。例如，其它可用添加劑或組分可包括阻燃劑、穩(wěn)定劑、顏料和填料。

在一個或多個實(shí)施例中，可用阻燃劑包括會在本發(fā)明的層壓物中增加阻燃性，尤其是阻礙火焰蔓延(諸如由UL 94和/或UL 790所測試)的任何化合物?？捎玫淖枞紕┌ó?dāng)暴露于火焰時便會在試樣的整個表面上形成炭化層，由此發(fā)揮作用的那些物質(zhì)。其它阻燃劑包括熱分解時會釋放水，由此發(fā)揮作用的那些阻燃劑化合物。可用的阻燃劑也可分類為鹵化阻燃劑和非鹵化阻燃劑。

示例性的非鹵化阻燃劑包括氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、多磷酸銨、三聚氰胺多磷酸鹽和氧化銻(Sb₂O₃)。氫氧化鎂(Mg(OH)₂)可以商品名Vertex^TM 60商購獲得；多磷酸銨可以商品名Exolite^TM AP 760(Clarian)商購獲得，其作為多元醇母料出售；三聚氰胺多磷酸鹽可以商品名Budit^TM 3141(Budenheim)商購獲得；氧化銻(Sb₂O₃)可以商品名Fireshield^TM商購獲得。據(jù)信，來自前述列表的那些阻燃劑通過形成炭化層來發(fā)揮作用，所述炭化層包含聚磷酸銨和磷酸三聚氰胺。

在一個或多個實(shí)施例中，可采用經(jīng)處理的或官能化的氫氧化鎂。例如，可采用經(jīng)羧酸或酸酐處理的或與羧酸或酸酐反應(yīng)的氧化鎂。在一個實(shí)施例中，氫氧化鎂可用硬脂酸處理或與硬脂酸反應(yīng)。在一個實(shí)施例中，氫氧化鎂可用特定含硅化合物進(jìn)行處理，或與特定含硅化合物反應(yīng)。含硅化合物可包括硅烷和包含硅烷反應(yīng)性基團(tuán)的聚硅氧烷。在其它實(shí)施例中，氫氧化鎂可用馬來酸酐進(jìn)行處理。經(jīng)處理的氫氧化鎂可商購獲得。例如，Zerogen^TM 50。

鹵化阻燃劑的例子可包括鹵化有機(jī)物或鹵代烴，諸如六溴環(huán)十二烷或乙撐雙四溴鄰苯二甲酰亞胺。六溴環(huán)十二烷可以商品名CD-75P^TM(科聚亞公司(ChemTura))商購獲得。乙撐雙四溴鄰苯二甲酰亞胺可以商品名Saytex^TM BT-93(雅保公司(Albemarle))商購獲得。

在一個或多個實(shí)施例中，當(dāng)與納米粘土一起用于本發(fā)明的層壓物的覆蓋層中時，成炭型阻燃劑(例如聚磷酸銨和磷酸三聚氰胺)出人意料地表現(xiàn)出有利的結(jié)果。據(jù)信，當(dāng)這些化合物存在于覆蓋層中時可帶來協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)。因此，本發(fā)明特定實(shí)施例的層壓物的覆蓋層不含或基本上不含在熱分解時釋放水份的鹵化阻燃劑和/或阻燃劑?；旧喜缓侵?，不會顯著影響層壓物、覆蓋層和/或?qū)訅何锏淖枞夹缘牧炕蚋俚牧俊?/p>

在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明采用的一個或多個層的膜可包含穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑可包括紫外線穩(wěn)定劑、抗氧化劑和抗臭氧劑中的一種或多種。紫外線穩(wěn)定劑包括Tinuvin^TM622?？寡趸瘎┌↖rganox^TM 1010。

在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明采用的一個或多個層的膜可包含可膨脹石墨，其也可被稱為可膨脹鱗片石墨、腫大鱗片石墨或可膨脹薄片。一般來講，可膨脹石墨包括插層石墨，在這種情況下，插層材料包括于石墨晶體或石墨顆粒的多個石墨層之間。插層材料的例子包括鹵素、堿金屬、硫酸鹽、硝酸鹽、各種有機(jī)酸、氯化鋁、氯化鐵、其它金屬鹵化物、硫化砷和硫化鉈。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可膨脹石墨包含非鹵化的插層材料。在某些實(shí)施例中，可膨脹石墨包含硫酸鹽插層材料，也稱為石墨硫酸氫鹽。本領(lǐng)域已知的是，硫酸氫鹽插層通過使用硫酸和用于催化硫酸鹽插層的其它氧化劑的混合物處理天然的高結(jié)晶片狀石墨而實(shí)現(xiàn)。一般來講，可用于本發(fā)明應(yīng)用中的可膨脹石墨是已知的，如在國際公布No.WO/2014/078760中所描述的，該公布以引用的方式并入本文中。

可膨脹石墨的市售例子包括HPMS可膨脹石墨(加利福尼亞州伍蘭岡的HP材料公司(HP Materials Solutions,Inc.,Woodland Hills,CA))和可膨脹石墨等級1721(新澤西州艾斯博瑞的艾斯博瑞碳素公司(Asbury Carbons,Asbury,NJ))。預(yù)期可用于本發(fā)明的其它商業(yè)級可膨脹石墨包括1722、3393、3577、3626和1722HT可膨脹石墨(美國新澤西州阿斯伯里的艾斯博瑞碳素公司(Asbury Carbons,Asbury,NJ))。

在一個或多個實(shí)施例中，可膨脹石墨的特征可為，均值尺寸或尺寸平均值在約30μm至約1.5mm范圍內(nèi)，在其它實(shí)施例中在約50μm至約1.0mm范圍內(nèi)，在其它實(shí)施例中在約180μm至約850μm范圍內(nèi)。在某些實(shí)施例中，可膨脹石墨的特征可為，均值尺寸或尺寸平均值為至少30μm，在其它實(shí)施例中為至少44μm，在其它實(shí)施例中為至少180μm，在其它實(shí)施例中為至少300μm。在一個或多個實(shí)施例中，可膨脹石墨的特征可為，均值尺寸或尺寸平均值至多為1.5mm，在其它實(shí)施例中至多為1.0mm，在其它實(shí)施例中至多為850μm，在其它實(shí)施例中至多為600μm，在另外的實(shí)施例中至多為500μm，在另外的實(shí)施例中至多為400μm?？捎玫目膳蛎浭?721級石墨(艾斯博瑞碳素公司(Asbury Carbons))，其具有大于300μm的標(biāo)稱尺寸。

在本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例中，可膨脹石墨的特征可為，標(biāo)稱粒度為20×50(美國篩)。美國20號篩的篩孔尺寸等于0.841mm，美國50號篩的篩孔尺寸等于0.297mm。因此，石墨粒子具有20×50標(biāo)稱粒度，是指其粒度為至少0.297mm并且至多為0.841mm。

在一個或多個實(shí)施例中，可膨脹石墨的特征可在于，起始溫度的范圍為約100℃至約250℃；在其它實(shí)施例中，為約160℃至約225℃；并且在其它實(shí)施例中，為約180℃至約200℃。在一個或多個實(shí)施例中，可膨脹石墨的特征可在于，起始溫度為至少100℃，在其它實(shí)施例中為至少130℃，在其它實(shí)施例中為至少160℃，并且在其它實(shí)施例中為至少180℃。在一個或多個實(shí)施例中，可膨脹石墨的特征可在于，起始溫度為至多250℃，在其它實(shí)施例中為至多225℃，并且在其它實(shí)施例中為至多200℃。起始溫度也可互換地稱為膨脹溫度；并且還可被稱為石墨開始膨脹的溫度。

在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明的一個或多個層膜的包含納米粘土。納米粘土包括蒙脫石粘土，其也可被稱為層狀硅酸鹽礦物。一般來講，可用的粘土是已知的，如在美國專利No.6,414,070和美國專利公布No.2009/0269565中描述的，所述專利和公布以引用的方式并入本文中。在一個或多個實(shí)施例中，這些粘土包含可交換的陽離子，其可用有機(jī)膨脹劑諸如有機(jī)銨離子進(jìn)行處理，以將有機(jī)分子插入到相鄰平坦硅酸鹽層之間，從而大幅增加夾層間距。層狀硅酸鹽夾層距離的擴(kuò)張可有利于插入帶有其它材料的粘土。還可通過在硅酸鹽層之間形成聚合單體鏈來增加硅酸鹽的夾層間距。插入有材料的硅酸鹽薄片充當(dāng)聚合物的納米級(亞微米級)填料。

可通過陽離子交換或吸收而將硅酸鹽層插入粘土中。對于通過吸收而進(jìn)行的插入，偶極功能性有機(jī)分子諸如腈、羧酸、羥基和吡咯烷酮基團(tuán)合意地存在于粘土表面上。在酸性或非酸性粘土用作起始物料時，可通過吸收而進(jìn)行插入。如果使用含有離子例如Na⁺、K⁺、Ca⁺⁺、Ba⁺⁺和Li⁺的粘土，則會發(fā)生陽離子交換。離子粘土還可吸收偶極有機(jī)分子。

蒙脫石粘土包括，例如，蒙脫土、滑石粉、貝得石、鋰蒙脫石和硅鎂石。在一個或多個實(shí)施例中，硅酸鹽層之間的空間可為約15至約40X，并且在其它實(shí)施例中為約17至約36X，如由小角度X射線散射測出的那樣。通常，可使用帶有可交換陽離子諸如鈉、鈣和鋰離子的粘土。在一個或多個實(shí)施例中采用鈉交換形式的蒙脫土。

可用于處理粘土的有機(jī)膨脹劑包括季銨化合物(含吡啶鎓離子的除外)，例如聚(丙二醇)雙(2-氨基丙醚)、聚(乙烯吡咯烷酮)、鹽酸十二烷胺、十八烷基胺鹽酸鹽和十二烷基吡咯烷酮。這些經(jīng)處理的粘土可商購獲得?？墒褂眠@些膨脹劑中的一種或多種。

官能化聚合物

在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)踐中采用的一個或多個層的膜包含官能化聚合物。在一個或多個實(shí)施例中，官能化聚合物是包含至少一個官能團(tuán)的熱塑性聚合物。官能團(tuán)，其也可被稱為官能取代基或官能部分，包含雜原子。在一個或多個實(shí)施例中，官能團(tuán)包含極性基團(tuán)。極性基團(tuán)的例子包括羥基、羰基、醚基團(tuán)、酯鹵化物基團(tuán)、胺基團(tuán)、亞胺基團(tuán)、腈基團(tuán)、環(huán)氧乙烷(例如環(huán)氧環(huán))基團(tuán)或異氰酸酯基團(tuán)含有羰基部分的示例性基團(tuán)包括羧酸基團(tuán)、酸酐基團(tuán)、酮基團(tuán)、酰鹵基團(tuán)、酯基團(tuán)、酰胺基團(tuán)或酰亞胺基團(tuán)以及它們的衍生物。在一個實(shí)施例中，官能團(tuán)包括琥珀酸酐基團(tuán)，或衍生自與馬來酸酐、β-烷基取代丙酸基團(tuán)或其衍生物的反應(yīng)(例如，聚合反應(yīng)或接枝反應(yīng))的相應(yīng)的酸。在一個或多個實(shí)施例中，官能團(tuán)是烴聚合物主鏈的側(cè)基。在這些或其它實(shí)施例中，官能團(tuán)可包含酯基。在具體的實(shí)施例中，酯基是縮水甘油基，即縮水甘油和羧酸的酯。具體例子是甲基丙烯酸縮水甘油酯基團(tuán)。

在一個或多個實(shí)施例中，官能化熱塑性聚合物可通過將接枝單體接枝到熱塑性聚合物上制備而成。接枝工藝可包括將熱塑性聚合物與接枝單體結(jié)合、接觸或反應(yīng)。這些官能化熱塑性聚合物包括美國專利No.4,957,968、5624,999和6,503,984中描述的那些，這些專利以引用方式并入本文中。

可與接枝單體進(jìn)行接枝的熱塑性聚合物一般可包含固體高分子量塑性材料。這些塑性材料包括結(jié)晶聚合物和半結(jié)晶聚合物。在一個或多個實(shí)施例中，可膨脹石墨的特征可在于，結(jié)晶度為至少20％，在其它實(shí)施例中為至少25％，在其它實(shí)施例中為至少30％?？蓪颖镜娜刍療岢?00％結(jié)晶聚合物的熔化熱來確定結(jié)晶度，針對聚丙烯結(jié)晶度而言，結(jié)晶度假定為209焦耳/克或350焦耳/克?？捎刹钍緬呙枇繜岱y定熔化熱。在這些或其它實(shí)施例中，待官能化的熱塑性聚合物的特征可在于，熔化熱為至少40J/g，在其它實(shí)施例中超過50J/g，在其它實(shí)施例中超過75J/g，在其它實(shí)施例中超過95J/g，并且在其它實(shí)施例中超過100J/g。

在一個或多個實(shí)施例中，接枝前的熱塑性聚合物的特征可在于，重均分子量(M_w)為約100kg/mol至約2000kg/mol，并且在其它實(shí)施例中為約300kg/mol至約600kg/mol。它們的特征還可在于數(shù)均分子量(M_n)為約80kg/mol至約800kg/mol，并且在其它實(shí)施例中為約90kg/mol至約200kg/mol。分子量可由尺寸排阻色譜法通過使用配備有示差折光檢測器的Waters 150凝膠滲透色譜法測定而得，并使用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行校準(zhǔn)。

在一個或多個實(shí)施例中，接枝前的熱塑性聚合物的特征可在于，根據(jù)ASTM D-1238在230℃和2.16kg負(fù)載下，熔體流速為約0.3dg/min至約2000dg/min，在其它實(shí)施例中為約0.5dg/min至約1000dg/min，并且在其它實(shí)施例中為約1dg/min至約1000dg/min。

在一個或多個實(shí)施例中，枝前的這些熱塑性聚合物的熔化溫度(T_m)可以為約110℃至約250℃，在其它實(shí)施例中為約120℃至約170℃，并且在其它實(shí)施例中為約130℃至約165℃。在一個或多個實(shí)施例中，它們的結(jié)晶溫度(T_c)可任選地為至少約75℃，在其它實(shí)施例中為約95℃，在其它實(shí)施例中為約100℃，并且在其它實(shí)施例中為約105℃，其中一個實(shí)施例的范圍為105℃至115℃。

可被接枝的示例性熱塑性聚合物包括聚烯烴、聚烯烴共聚物和非烯烴熱塑性聚合物。聚烯烴可包括由聚合乙烯或α-烯烴諸如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、2-甲基-1-丙烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、5-甲基-1-己烯以及它們的混合物形成的那些熱塑性聚合物。還設(shè)想到乙烯和丙烯的共聚物，以及乙烯和/或丙烯與另一種α-烯烴諸如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、2-甲基-1-丙烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、5-甲基-1-己烯以及它們的混合物的共聚物。其它聚烯烴共聚物可包括烯烴與苯乙烯的共聚物，諸如苯乙烯-乙烯共聚物，或烯烴與α,β-不飽和酸、α,β-不飽和酯的聚合物，諸如聚乙烯-丙烯酸酯共聚物。非烯烴熱塑性聚合物可包括苯乙烯與α,β-不飽和酸、α,β-不飽和酯以及它們的混合物的聚合物和共聚物。例如，聚苯乙烯、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯可被官能化。

這些均聚物和共聚物可使用本領(lǐng)域已知的合適聚合技術(shù)進(jìn)行合成。這些技術(shù)可包括常規(guī)Ziegler-Natta型聚合，其采用單位點(diǎn)有機(jī)金屬催化劑(包括但不限于茂金屬催化劑)的催化作用和高壓自由基聚合。

官能化熱塑性聚合物的官能化程度可以依據(jù)官能化聚合物的總重量的側(cè)鏈官能部分的重量百分比進(jìn)行敘述。在一個或多個實(shí)施例中，官能化熱塑性聚合物可包含至少0.2重量％，在其它實(shí)施例中至少0.4重量％，在其它實(shí)施例中至少0.6重量％，并且在其它實(shí)施例中至少1.0重量％的官能化部分。在這些或其它實(shí)施例中，官能化熱塑性聚合物可包含小于10重量％，在其它實(shí)施例中小于5重量％，在其它實(shí)施例中小于3重量％，并且在其它實(shí)施例中小于2重量％的官能化部分。

在官能化熱塑性聚合物是官能化丙烯基聚合物的一個或多個實(shí)施例中，官能化熱塑性聚合物的特征可在于，根據(jù)ASTM D-1238在230℃和2.16kg負(fù)載下，熔體流速為約20dg/min至約2000dg/min，在其它實(shí)施例中為約100dg/min至約1500dg/min，并且在其它實(shí)施例中為約150dg/min至約750dg/min。在官能化熱塑性聚合物是官能化乙烯基聚合物的一個或多個實(shí)施例中，官能化熱塑性聚合物的特征可在于，根據(jù)ASTM D-1238在190℃和2.16kg負(fù)載下，熔體流動指數(shù)為約0.2dg/min至約2000dg/min，在其它實(shí)施例中為約1dg/min至約1000dg/min，并且在其它實(shí)施例中為約5dg/min至約100dg/min。

官能化熱塑性聚合物可商購獲得。例如，可以商品名FUSABOND^TM(杜邦公司(DuPont))、POLYBOND^TM(康普頓公司(Crompton))和EXXELOR^TM(?？松梨诠?ExxonMobil))獲得酐基化丙烯基聚合物。另一個例子包括聚合物或低聚物，其包括一個或多個甲基丙烯酸縮水甘油酯基團(tuán)，諸如Lotader^TM AX8950(阿科瑪公司(Arkema))。

常規(guī)熱塑性樹脂

在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明采用的一個或多個層的膜可包含常規(guī)熱塑性樹脂。在一個或多個實(shí)施例中，基于熔化溫度和熔化熱而言，常規(guī)熱塑性樹脂可有別于丙烯基彈性體。在一個或多個實(shí)施例中，常規(guī)熱塑性樹脂的熔化熱可大于75J/g，在其它實(shí)施例中大于80J/g，并且在其它實(shí)施例中大于85J/g。在這些或其它實(shí)施例中，常規(guī)熱塑性樹脂的熔化溫度可高于105℃，在其它實(shí)施例中高于110℃，并且在其它實(shí)施例中高于115℃。

在一個或多個實(shí)施例中，常規(guī)熱塑性聚合物可包含烯烴反應(yīng)器共聚物，其也可稱為反應(yīng)器中共聚物。反應(yīng)器共聚物通常是本領(lǐng)域中已知的并且可包含烯烴聚合物的共混物，所述烯烴聚合物得自在各種催化體系下進(jìn)行的乙烯和α-烯烴(如，丙烯)的聚合。在一個或多個實(shí)施例中，這些共混物通過在反應(yīng)器中順序聚合而制成。可用于一個或多個實(shí)施例中的反應(yīng)器共聚物包括美國專利No.6,451,897中公開的那些，該專利以引用方式并入本文。反應(yīng)器共聚物(其也被稱為TPO樹脂)可以商品名HIFAX^TM(利安德巴塞爾工業(yè)公司(Lyondellbassel))商購獲得；據(jù)信這些材料包含乙烯-丙烯橡膠和聚丙烯或聚丙烯共聚物的反應(yīng)器中共混物。其它可用的熱塑性烯烴包括以商品名T00G-00(英力士公司(Ineos))購得的那些。在一個或多個實(shí)施例中，反應(yīng)器中共聚物可與其它聚烯烴物理共混。例如，反應(yīng)器中共聚物可與線性低密度聚乙烯共混。

量

填料

在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明中采用的一個或多個層的膜包含填料(例如礦物填料)，所述填料的量為基于包含填料的膜的給定層的整體重量計的至少10重量％，在其它實(shí)施例中至少15重量％，在其它實(shí)施例中至少20重量％，在其它實(shí)施例中至少25重量％，在其它實(shí)施例中至少30重量％、至少33重量％，在其它實(shí)施例中至少40重量％，在其它實(shí)施例中至少45％。在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明的一個或多個層的膜包含填料，所述填料的量為基于包含填料的膜的給定層的整體重量計的至多80重量％，在其它實(shí)施例中至多70重量％，并且在其它實(shí)施例中至多60重量％。在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明的一個或多個層的膜包含填料，所述填料的量為基于包含填料的膜的給定層的整體重量計的33重量％至80重量％，在其它實(shí)施例中40重量％至70重量％，并且在其它實(shí)施例中45重量％至60重量％。

官能化聚合物

在一個或多個實(shí)施例中，包含官能化聚合物的本發(fā)明的一個或多個層的膜所包含的官能化聚合物(例如含羥基聚合物)的量為基于包含官能化聚合物的膜的給定層的整體重量計的至少1重量％，在其它實(shí)施例中至少2重量％，在其它實(shí)施例中至少3重量％，在其它實(shí)施例中至少5重量％，并且在其它實(shí)施例中至少7重量％。在一個或多個實(shí)施例中，包含官能化聚合物的本發(fā)明的一個或多個層的膜所包含的官能化聚合物的量為基于包含官能化聚合物的膜的給定層的整體重量計的至多50重量％，在其它實(shí)施例中至多25重量％，并且在其它實(shí)施例中至多15重量％。在一個或多個實(shí)施例中，包含官能化聚合物的本發(fā)明的一個或多個層的膜所包含的官能化聚合物的量為基于包含官能化聚合物的膜的給定層的整體重量計的3重量％至50重量％，在其它實(shí)施例中5重量％至25重量％，并且在其它實(shí)施例中7重量％至15重量％。

具體實(shí)施例

本發(fā)明實(shí)踐中采用的膜的具體實(shí)施例可參考圖3進(jìn)行描述。在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明中采用的膜可以在中上層33、中下層35、任選的頂層31和任選的底層37中包含丙烯基彈性體。在特定實(shí)施例中，中上層33和中下層35可包含丙烯基彈性體，頂層31可包含常規(guī)熱塑性聚合物。在特定實(shí)施例中，頂層31的聚合物組分包含至少90％，在其它實(shí)施例中至少95％，并且在其它實(shí)施例中至少99％的常規(guī)熱塑性聚合物。

在一個或多個實(shí)施例中，底層37包含官能化熱塑性聚合物。在一個或多個實(shí)施例中，基于層的整體重量計，底層37包含約1重量％至約10重量％，在其它實(shí)施例中約3重量％至約8重量％，在其它實(shí)施例中約4重量％至約6重量％的官能化熱塑性聚合物。

在一個或多個實(shí)施例中，頂層31、中上層33、中下層35和底層37可包含不同量的一種或多種不同或相似的填料。例如，在一個或多個實(shí)施例中，基于層的整體重量計，頂層31可包含約15重量％至約50重量％，在其它實(shí)施例中約20重量％至約40重量％，并且在其它實(shí)施例中約25重量％至約35重量％的氫氧化鎂填料，而基于層的整體重量計，中上層33、中下層35和底層37包含小于20重量％，在其它實(shí)施例中小于10重量％，并且在其它實(shí)施例中小于5重量％的氫氧化鎂填料。

在一個或多個實(shí)施例中，基于層的整體重量計，中上層33、中下層35和底層37中的至少一者，或在某些實(shí)施例中，層33、層35和層37中的每一者包含，約25重量％至75重量％，在其它實(shí)施例中約35重量％至65重量％，并且在其它實(shí)施例中約45重量％至65重量％的碳酸鈣填料。

制備方法

在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明中采用的膜可通過采用常規(guī)技術(shù)制備而成。例如，可將各種成分單獨(dú)地進(jìn)料到擠出機(jī)中，并擠出為膜，并且任選地，層壓成層壓片材。在其它實(shí)施例中，各種成分可在混合裝置(諸如密煉機(jī))內(nèi)組合并且混合，隨后制造成膜片材或?qū)訅褐破贰?/p>

在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明的膜可通過將聚合物組合物擠出成為片材來制備?？蓴D出并連接多個片材以形成層壓制品。包括增強(qiáng)層的膜可通過在增強(qiáng)件(例如，稀松布)上和/或下方擠出至少一個片材來制備。在其它實(shí)施例中，聚合物層可被制備為單獨(dú)的片材，并且所述片材然后可用夾在其間的稀松布壓延以形成層壓制品。在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明的膜通過采用共擠出技術(shù)來制備?？捎玫募夹g(shù)包括共同未決的美國序列號11/708,898和11/708,903中描述的那些，所述文獻(xiàn)以引用方式并入本文。

在擠出后，并且在任選地連接一個或多個聚合物層，或任選地將一個或多個聚合物層與增強(qiáng)件連接在一起后，膜可被制造成所需的厚度。這可以通過使該膜穿過一組定位在所需厚度處的擠壓輥來實(shí)現(xiàn)。然后使該膜冷卻和/或卷起以用于運(yùn)輸和/或儲存。

可擠出以形成聚合物片材的聚合物組合物可包含本文所述的組分或成分。例如，聚合物組合物可包含本文所定義的丙烯基彈性體、填料和官能化聚合物?？赏ㄟ^采用常規(guī)聚合物混合設(shè)備和技術(shù)來將所述成分混合在一起。在一個或多個實(shí)施例中，擠出機(jī)可用于混合所述成分。例如，可采用單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)。

滿粘屋頂系統(tǒng)

本發(fā)明的滿粘屋頂系統(tǒng)可參考圖4進(jìn)行描述。屋頂系統(tǒng)40包括屋頂板51、任選的隔熱層53、任選的保護(hù)層55、任選的現(xiàn)有膜57、粘合劑層60和膜71，其中膜71是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的膜。出于本說明書的目的，其上經(jīng)粘合劑固定有膜(即為最上層)的材料可被稱為基材。例如，在膜以粘接方式固定在隔熱板或隔熱層上的情況下，隔熱板或隔熱層可被稱為基材。

本發(fā)明的實(shí)踐不受任何特定屋頂板的選擇的限制。因此，本文中的屋頂系統(tǒng)可包括各種屋頂板。示例性的屋頂板包括混凝土板、鋼板、木梁和泡沫混凝土板。

在一個或多個實(shí)施例中，現(xiàn)有膜可包括硫化橡膠系統(tǒng)諸如EPDM膜、熱塑性聚合物系統(tǒng)諸如TPO膜，或?yàn)r青基系統(tǒng)諸如改性的瀝青膜和/或構(gòu)建的屋頂系統(tǒng)。

本發(fā)明的實(shí)踐同樣不受任何特定隔熱板的選擇的限制。此外，隔熱板是任選的?？墒褂萌舾煞N隔熱材料，包括聚氨酯或聚異氰脲酸酯泡孔材料。這些板是已知的，如美國專利No.6,117,375、No.6,044,604、No.5,891,563、No.5,573,092、美國公開號2004/01099832003/0082365、2003/0153656、2003/0032351和2002/0013379，以及美國序列號10/640,895、10/925,654和10/632,343中所述，所述專利以引用方式并入本文。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所認(rèn)識的，隔熱板和蓋板可攜帶多種覆面材料，包括但不限于紙質(zhì)面材、玻璃纖維增強(qiáng)型紙質(zhì)面材、玻璃纖維面材、帶涂層的玻璃纖維面材、金屬面材諸如鋁面材和固定面材諸如木頭。

在一個或多個實(shí)施例中，蓋板可包括高密度聚氨酯或聚異氰脲酸酯板，如在美國公布No.2006/0127664、2013/0164524、2014/0011008、2013/0036694和2012/0167510,25所公開的那樣，所述公布以引用的方式并入本文中。在其它實(shí)施例中，蓋板可包括建筑板，諸如DensDeck。

在其它實(shí)施例中，這些膜可在再覆蓋屋頂事件之后用于覆蓋平坦或低斜率屋頂。在一個或多個實(shí)施例中，膜可用于再覆蓋屋頂，如美國公開號2006/0179749中所述，所述文獻(xiàn)以引用方式并入本文。

本發(fā)明實(shí)踐也不必受限于用于將膜粘結(jié)在基材上的粘合劑。例如，粘合劑可包括通過固化作用來產(chǎn)生粘結(jié)的粘合劑，諸如使用液體粘合劑(例如丁基橡膠粘合劑)或聚氨酯粘合劑的情況。在其它實(shí)施例中，粘合劑可以是壓敏粘合劑，可以在制備膜的位置處使用該壓敏粘合劑(例如工廠應(yīng)用的壓敏粘合劑)。

如本說明書中所用的，術(shù)語“滿粘屋頂系統(tǒng)”是指這樣的屋頂系統(tǒng)：其中將膜附接到下方基材的主要模式是使用粘合劑。在一個或多個實(shí)施例中，這種附接模式包括以下情況：其中膜的下方表面(即膜與基材接觸平坦表面)的至少50％，在其它實(shí)施例中至少70％，在其它實(shí)施例中至少90％，并且在其它實(shí)施例中至少98％通過粘合劑粘附于基材上。

不脫離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)的各種變型和更改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。本發(fā)明不應(yīng)被不當(dāng)?shù)鼐窒抻诒疚乃镜氖纠詫?shí)施例。