[发明专利]具有良好烃阻隔性能的层状制品

说明书

发明领域

本发明涉及由聚氯乙烯、聚酰胺和增容剂制备的层状制品。

发明背景

具有单层膜屋顶材料的屋顶通过与另一组已知为组合屋顶材料的商业屋顶材料产品进行对比而得名。承包商使用组分材料诸如毡和沥青将组合屋顶材料构筑在屋顶上。如此一来，组合屋顶材料会受到天气、工人操作失误以及材料不一致性造成的问题的影响。几年前，屋顶材料行业大规模地引入使用EPDM(乙烯丙烯二烯单体)橡胶、聚氯乙烯(PVC)以及其他合成材料单层片材作为不透水材料的顶层的单层膜屋顶材料体系。这种单层膜屋顶材料体系用于平坦或低倾斜度的屋顶，例如存在于大多数大型商业建筑如办公楼、购物中心等的那些屋顶。因为此类单层膜与原有的体系(诸如由多层焦油和纸材形成的组合屋顶)相比具有更加耐候、屋顶负载重量较轻并且可缩减安装屋顶的成本的固有优势，所以对此类单层膜的使用不断增长。单层膜是工厂制造的化合合成材料的柔性片材，其满足严格的质量控制要求，将组合屋顶材料体系的固有风险降到最低。在多种物理性质和使用性能中，这些材料主要提供的是强度、柔韧性和长期的耐久性。预制片材的固有优点是制造的产品的质量一致性、连接方法的灵活性，从而可得到更为广泛的应用。它们具有固有的柔性，可用于多种连接系统，并可经复合从而在屋顶寿命年限内具有长期耐久性和防水完整性。

单层屋顶材料膜包括热塑性膜，该热塑性膜基于可作为塑料加工的弹性聚合物。最常见的热塑性材料是PVC，因其包含增塑剂，所以具有柔性。通过使用热(即射频焊接或热空气)或化学熔合(使用溶剂型粘固剂)形成的接缝来识别热塑性膜。所得接缝的牢固程度与膜本身一致或更大。很多制造的热塑性膜包括加强层，例如聚酯或玻璃纤维，以提供增加的强度和尺寸稳定性。

PVC膜还用于其他应用中，如土工膜。在屋顶材料和其他应用中使用PVC的缺点是它们具有相对高的有机液体渗透性。降低PVC膜渗透性的一种方法是在膜中加入另一种高阻隔性聚合物(如聚酰胺和乙烯-乙烯醇共聚物)。

一种方法是制备多层膜结构。该多层结构由至少两层分离的不同聚合物的连续层(包括PVC作为其中至少一层)组成，并且通过如共挤出、挤压涂布、层压等方法制备。该方法需要多台挤出机、并通常需要进行多步操作以构造该结构，从而导致成本升高。

另一种方法是制备不同聚合物的熔融共混物。在多种情况下，高阻隔性聚合物不完全与PVC相容或混溶，从而产生非均相共混物。在非均相共混物中，一种聚合物形成连续相，另一种聚合物形成广泛分布于共混物中的离散区域或颗粒(分散相)。如果PVC是连续相并且高阻隔性聚合物的含量较低，则膜中可能存在供有机材料透过PVC相的通道。因此，此类共混物需要相对大量的高阻隔性聚合物，以提供足够的阻挡性能。

US5352735公开了在不大于约220℃的温度下卤化物聚合物如聚氯乙烯和聚酰胺的熔融共混物，并且其中聚酰胺的加工温度不大于熔融共混的温度。该熔融共混物还掺入了增加PVC和聚酰胺彼此相容性的羧基和/或CO官能的乙烯聚合物。

替代解决方案涉及使用层状成型制品。层状成型制品是通过将两种不相容聚合物和任选的第三种聚合物的熔融非均相共混物诸如在吹塑或吹塑膜操作中进行延伸或拉伸而制备。这些不相容聚合物中的一种形成连续基质相。另一种不相容聚合物形成不连续分散相，其中该聚合物以嵌入连续相中的大量的基本成二维的平行重叠薄层的形式存在。很多情况下，含有第三种聚合物作为增容剂，用于改善不相容聚合物层间的粘附性，从而使得制品具有足够的抗分层性。层状制品可使用一台挤出机在单次操作中制备，在降低成本和操作复杂性方面提供优于多层结构的潜在显著优势。层状组合物还可使用比普通熔融共混物更少的高阻隔性聚合物以实现相同程度的阻挡性能。

已公开了由聚烯烃和一种或多种聚合物如聚酰胺、聚酯或其他聚合物制备的层状成型制品。参见例如美国专利4416942、4444817、4971864、5085816、5330696、5399619、5443867、5641833以及5700412。还可参见美国专利5053258、5712043和6576181。

已将来源于聚烯烃和尼龙(聚酰胺)的共混物或尼龙/聚乙烯醇共混物的层状制品用作机动车辆的燃料箱，其提供的阻隔可将燃料中的烃和氧化化合物通过燃料箱壁的扩散降至最小程度。US4410482描述了聚烯烃和缩聚物的层状制品。EP0015556描述了用聚乙烯醇或乙烯-乙烯醇共聚物替代尼龙阻隔的层状制品。