Термопластичные мембраны, содержащие полимер с функциональной группой, реагирующей с изоцианатом

Термопластичные мембраны, содержащие полимер с функциональной группой, реагирующей с изоцианатом

Реферат

Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке на патент США №61/668783, поданной 6 июля 2012 г, содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Область техники

Варианты реализации настоящего изобретения направлены на термопластичные мембраны, содержащие полимер с функциональной группой, реагирующей с изоцианатом, и к применению указанных мембран в кровельных системах, в которых применяют полиуретановые клеи.

Уровень техники

Плоские кровли или кровли с малым уклоном часто покрывают полимерными мембранами. Общеупотребительными мембранами, обладающими механическими свойствами, необходимыми для технологического применения, являются термореактивные мембраны, полученные с использованием каучука EPDM, или термопластичные мембраны, полученные с использованием сополимеров, полученные посредством реакции этилена и пропилена, или смесей полиэтилена и полипропилена. Указанные мембраны обычно содержат технический углерод и/или минеральные наполнители, придающие мембранам преимущественные механические свойства.

В патенте США №4996812 описана конструкция кровли из композиционного материала, включающая слой клеевого материала, такого как вспененный ячеистый полиуретановый клей, вместе с гибкой каучуковой или термопластичной мембраной, включающей ворсистый слой мата, прикрепленный к нижней стороне указанной мембраны. Клей обычно распыляют на субстрат кровли, к которому, до отверждения клея, прижимают мембрану на ворсистой подкладке, таким образом, что мат оказывается погруженным в клей.

Для упрощения монтажа и для минимизации расходов, связанных с полимерными мембранами, существует потребность в неворсистом листе мембраны, который можно непосредственно приклеивать к субстрату кровли. Поскольку в промышленности привыкли применять вспененные клеи полиуретанового типа, было бы весьма желательно в этом отношении применять полиуретановый клей.

Краткое описание изобретения

Согласно вариантам реализации настоящего изобретения предложена термопластичная мембрана, содержащая по меньшей мере один слой, причем указанный по меньшей мере один слой содержит первый термопластичный полимер и второй полимер, содержащий по меньшей мере один заместитель, реагирующий с изоцианатной группой, диспергированный в указанном первом термопластичном полимере.

Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения предложен способ приклеивания термопластичной мембраны к субстрату кровли, включающий нанесение полиуретанового клея на субстрат кровли и нанесение термопластичной мембраны на полиуретановый клей, причем указанная термопластичная мембрана содержит по меньшей мере один слой, причем указанный по меньшей мере один слой содержит первый термопластичный полимер и второй полимер, содержащий по меньшей мере один заместитель, реагирующий с изоцианатной группой, диспергированный в указанном первом термопластичном полимере, причем указанная мембрана лишена ворсистой подкладки.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1А представляет собой вид в перспективе многослойной мембраны, содержащей два ламинированных слоя согласно вариантам реализации настоящего изобретения.

Фиг. 1В представляет собой вид в перспективе многослойной мембраны, показанной в разобранном виде, включающей два ламинированных слоя согласно вариантам реализации настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе многослойной мембраны, содержащей совместно экструдированные ламинированные слои согласно вариантам реализации настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе поперечного разреза конструкции кровли согласно вариантам реализации настоящего изобретения.

Подробное описание иллюстративных вариантов реализации

Варианты реализации настоящего изобретения основаны, по меньшей мере частично, на обнаружении термопластичной кровельной мембраны, содержащей по меньшей мере один слой, содержащий полимер с функциональной группой, активной по отношению к изоцианатной группе, который также можно называть полимером с реагирующей с изоцианатом функциональной группой. Было обнаружено, что указанные мембраны можно преимущественно наклеивать на поверхность кровли при помощи клея полиуретанового типа без использования дополнительного механизма крепления, такого как ворсистая подкладка, прикрепленная к мембране. Полагают, что реагирующая с изоцианатом функциональная группа в полимере реагирует или взаимодействует с изоцианатным компонентом полиуретанового клея и таким образом увеличивает сродство между клеем и поверхностью мембраны. Действительно, полагают, что в том случае, когда реагирующая с изоцианатом функциональная группа реагирует с изоцианатным компонентом клея, между мембраной и клеевой системой присутствует химическая связь. Кроме того, преимущественно было обнаружено, что полимер, содержащий реагирующую с изоцианатом функциональную группу, можно вводить в термопластичные мембраны, не оказывая неблагоприятного воздействия на другие функциональные свойства мембраны.

Конструкция мембраны

В одном или более вариантах реализации мембраны согласно настоящему изобретению содержат два слоя, ламинированных один к другому с необязательной сеткой, расположенной между слоями. В одном или более вариантах реализации оба слоя содержат реагирующий с изоцианатом полимер, диспергированный в термопластичном полиолефине, согласно настоящему изобретению. В других вариантах реализации один слой двухслойной ламинированной мембраны содержит реагирующий с изоцианатом полимер, диспергированный в термопластичном полиолефине, согласно настоящему изобретению. В одном или более вариантах реализации указанный один слой двухслойной ламинированной мембраны, содержащий реагирующий с изоцианатом полимер, представляет собой нижний слой или подстилающий слой мембраны, который представляет собой слой, находящийся в контакте с субстратом кровли; т.е. сторона, противоположная поверхности мембраны, подвергающейся воздействию окружающей среды. Пример двухслойной ламинированной мембраны показан на фиг. 1А и 1В, на которых показана мембрана 10, содержащая первый или нижний слой 12, содержащий реагирующий с изоцианатом полимер, второй или верхний слой 14, который может не содержать или по существу не содержать реагирующего с изоцианатом полимера, и необязательную сетку 16, расположенную между указанными слоями. Указание на по существу не содержащий включает такое количество или меньшее количество, определенного компонента (например, реагирующего с изоцианатом полимера), которое не оказывает заметного воздействия на слой или мембрану. Благодаря присутствию реагирующего с изоцианатом полимера в нижнем слое 12, мембрана может быть прикреплена к субстрату кровли при помощи применения полиуретанового клея, который, как полагают, реагирует или взаимодействует с реагирующим с изоцианатом полимером.

В одном или более вариантах реализации мембраны согласно настоящему изобретению представляют собой многослойные мембраны, содержащие один или более совместно экструдированных слоев. В связи с этим заявки на патент США №№2009/0137168, 2009/0181216, 2009/0269565, 2007/0193167 и 2007/0194482 включены в настоящую заявку посредством ссылок. В одном или более вариантах реализации по меньшей мере один из совместно экструдированных слоев содержит реагирующий с изоцианатом полимер согласно одному или более аспектам настоящего изобретения. Например, как можно видеть на фиг. 2, нижний или подстилающий слой 12 включает совместно экструдированные слои 24 и 26, и верхний слой, необязательно, включает совместно экструдированные слои 28 и 30. Нижний слой 12 и верхний слой 14 могут быть ламинированы один к другому, с необязательной сеткой 16, расположенной между указанными слоями. Совместно экструдированный слой 26, который можно называть нижним совместно экструдированным слоем 26, содержит реагирующий с изоцианатом полимер согласно настоящему изобретению. Благодаря присутствию реагирующего с изоцианатом полимера в нижнем совместно экструдированном слое 26, мембрана может быть прикреплена к субстрату кровли с помощью полиуретанового клея, который, как полагают, реагирует или взаимодействует с реагирующим с изоцианатом полимером. В одном или более вариантах реализации верхний слой 14 может содержать реагирующий с изоцианатом полимер, например, верхний слой 30 может содержать реагирующий с изоцианатом полимер. В результате указанной конфигурации соседние мембраны можно соединять внахлест при помощи полиуретанового клея.

В одном или более вариантах реализации толщина совместно экструдированных слоев 24 и 26 может быть одинаковой или по существу аналогичной. В других вариантах реализации толщина нижнего совместно экструдированного слоя 26 может быть меньше, чем толщина верхнего совместно экструдированного слоя 24, что будет обеспечивать экономическую выгоду благодаря уменьшению количества реагирующего с изоцианатом полимера в мембране в целом, при этом все еще обеспечивая реагирующий с изоцианатом полимер в том месте, которое позволит ему обеспечивать соответствующее связывание с клеем.

В одном или более вариантах реализации остальные слои многослойной мембраны могут содержать реагирующий с изоцианатом полимер. В других вариантах реализации остальные слои многослойной мембраны могут не содержать реагирующего с изоцианатом полимера. Например, совместно экструдированный верхний слой 14 может не содержать реагирующего с изоцианатом полимера. Также один или более необязательных совместно экструдированных слоев верхнего слоя (например, совместно экструдированный слой 24 слоя 12) могут не содержать реагирующего с изоцианатом полимера.

В одном или более вариантах реализации общая толщина мембран согласно настоящему изобретению может составлять примерно от 20 мил примерно до 100 мил, и в некоторых вариантах реализации примерно от 30 мил примерно до 80 мил. Каждый из слоев (например, слои 12 и 14) может составлять примерно половину от общей толщины (например, примерно от 10 мил примерно до 40 мил), и небольшую долю общей толщины (например, примерно 5 мил) обуславливает наличие сетки. Если мембрана содержит один или более совместно экструдированных слоев, нижний слой 26 может, в некоторых вариантах реализации, иметь толщину примерно от 2 мил примерно до 20 мил, или в других вариантах реализации примерно от 4 мил примерно до 12 мил.

В одном или более вариантах реализации мембраны согласно настоящему изобретению также можно изготавливать путем ламинирования тонкого листа полимера с диспергированным в нем реагирующим с изоцианатом полимером, на один или более листов термопластичной мембраны. Например, тонкую пленку полимера, содержащего диспергированный реагирующий с изоцианатом полимер, можно ламинировать на обычную термопластичную мембрану или на компонент (т.е. нижний слой) традиционной термопластичной мембраны. Тонкий слой с диспергированным в нем реагирующим с изоцианатом полимером может иметь толщину примерно от 2 мил примерно до 20 мил или в других вариантах реализации примерно от 4 мил примерно до 12 мил.

В одном или более вариантах реализации сетка может включать традиционную сетку. Например, можно применять сетки из сложного полиэфира. В указанных или других вариантах реализации можно применять сетки из сложного полиэфира с армированием из стекловолокна.

Термопластичный компонент

В одном или более вариантах реализации, независимо от числа слоев или совместно экструдированных слоев мембран, каждый слой или совместно экструдированный слой содержит термопластичный полимер (без какой-либо армирующей сетки). Любые другие ингредиенты или компоненты каждого слоя диспергированы в термопластичном полимере и, следовательно, можно сказать, что термопластичный компонент образует матрицу, в которой диспергированы другие составляющие. Как указано выше, по меньшей мере один слой мембраны содержит реагирующий с изоцианатом полимер, который аналогично диспергирован в термопластичном компоненте или матрице. Поскольку реагирующий с изоцианатом полимер может также являться термопластичным полимером, можно ссылаться на первый и второй термопластичные полимеры. Например, термопластичный полимер, образующий матрицу, который составляет большую часть по объему любого заданного слоя, можно назвать первым термопластичным полимером, при этом если реагирующий с изоцианатом полимер также является термопластичным полимером, его можно назвать вторым термопластичным полимером, содержащим реагирующую с изоцианатом функциональность или группу.

В одном или более вариантах реализации термопластичный компонент включает термопластичный олефиновый полимер, содержащий оно или более повторяющихся звеньев, полученных из олефинового мономера. Также можно применять смеси полимеров. Указанные смеси включают физические смеси, а также реакторные смеси (полученные посредством реакции). В одном или более вариантах реализации термопластичный олефиновый полимер может быть получен из повторно переработанных термопластичных олефиновых мембран, как описано в находящейся на одновременном рассмотрении заявке на патент №11/724768, содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки.

В одном или более вариантах реализации термопластичный олефиновый полимер может включать олефиновый реакторный сополимер, который также можно называть внутриреакторным сополимером. Реакторные сополимеры широко известны в данной области техники и могут включать смеси олефиновых полимеров, получаемые в результате полимеризации этилена и α-олефинов (например, пропилена) под действием различных каталитических систем. В одном или более вариантах реализации указанные смеси получают при помощи внутриреакторной последовательной полимеризации. Реакторные сополимеры, подходящие для одного или более вариантов реализации, включают сополимеры, описанные в патенте США №6451897, включенном в настоящую заявку посредством ссылки. Реакторные сополимеры, также называемые смолами ТПО, коммерчески доступны под торговым наименованием HIFAX^ТМ (Lyondellbassel); полагают, что указанные материалы включают внутриреакторные смеси этилен-пропиленового каучука и полипропилена или сополимеров полипропилена. В одном или более вариантах реализации внутриреакторные сополимеры могут быть физически смешаны с другими полиолефинами. Например, внутриреакторные сополимеры могут быть смешаны с линейным полиэтиленом низкой плотности.

В других вариантах реализации термопластичный компонент может включать физическую смесь химически различных олефиновых полимеров. В одном или более вариантах реализации можно применять смеси термопластичного полимера на основе полипропилена, пластомера и/или полиэтилена низкой плотности. В других вариантах реализации термопластичный олефиновый компонент представляет собой смесь линейного полиэтилена низкой плотности и пластика на основе пропилена.

В одном или более вариантах реализации полимер на основе пропилена может включать гомополимер полипропилена или сополимеры пропилена и сомономера, причем указанный сополимер содержит, в мольном отношении, большую часть повторяющихся звеньев, полученных из пропилена. В одном или более вариантах реализации сополимеры на основе пропилена могут содержать примерно от 2 примерно до 6 мольных процентов и в других вариантах реализации примерно от 3 примерно до 5 мольных процентов повторяющихся звеньев, полученных из сомономера, и остальную часть повторяющихся звеньев составляют звенья, полученные из пропилена. В одном или более вариантах реализации сомономер включает по меньшей мере один из этилена и α-олефина. α-олефины могут включать бутен-1, пентен-1, гексен-1, октен-1 или 4-метилпентен-1. В одном или более вариантах реализации сополимеры пропилена и сомономера могут включать статистические сополимеры. Статистические сополимеры могут включать сополимеры на основе пропилена, в которых сомономер случайным образом распределен в основной цепи полимера.

Полимеры на основе пропилена, применяемые в одном или более вариантах реализации настоящего изобретения, могут характеризоваться скоростью течения расплава примерно от 0,5 примерно до 15 дг/мин, в других вариантах реализации примерно от 0,7 примерно до 12 дг/мин, в других вариантах реализации примерно от 1 примерно до 10 дг/мин, и в других вариантах реализации примерно от 1,5 примерно до 3 дг/мин согласно ASTM D-1238 при 230°C и нагрузке 2,16 кг. В этих или других вариантах реализации полимеры на основе пропилена могут иметь среднемассовую молекулярную массу (M_w) примерно от 1×10⁵ примерно до 5×10⁵ г/моль, в других вариантах реализации примерно от 2×10⁵ примерно до 4×10⁵ г/моль и в других вариантах реализации примерно от 3×10⁵ примерно до 4×10⁵ г/моль по данным ГПХ с полистирольными стандартами. Молекулярно-массовое распределение указанного сополимера на основе пропилена может составлять примерно от 2,5 примерно до 4, в других вариантах реализации примерно от 2,7 примерно до 3,5, и в других вариантах реализации примерно от 2,8 примерно до 3,2.

В одном или более вариантах реализации полимеры на основе пропилена могут характеризоваться температурой плавления (Т_пл) примерно от 165°C примерно до 130°C, в других вариантах реализации примерно от 160 примерно до 140°C, и в других вариантах реализации примерно от 155°C примерно до 140°C. В одном или более вариантах реализации, особенно если полимер на основе пропилена представляет собой сополимер пропилена и мономера, температура плавления может быть ниже 160°C, в других вариантах реализации ниже 155°C, в других вариантах реализации ниже 150°C и в других вариантах реализации ниже 145°C. В одном или более вариантах реализации указанные полимеры могут иметь температуру кристаллизации (Т_к) по меньшей мере примерно 90°C, в других вариантах реализации по меньшей мере примерно 95°C, и в других вариантах реализации по меньшей мере примерно 100°C, в одном из вариантов реализации в диапазоне от 105°C до 115°C.

Также полимеры на основе пропилена могут характеризоваться теплотой плавления по меньшей мере 25 Дж/г, в других вариантах реализации свыше 50 Дж/г, в других вариантах реализации свыше 100 Дж/г и в других вариантах реализации свыше 140 Дж/г.

В одном или более вариантах реализации полимеры на основе пропилена могут характеризоваться модулем упругости при изгибе, который можно также называть 1% секущим модулем, свыше 827 МПа (120000 psi), в других вариантах реализации свыше 862 МПа (125000 psi), в других вариантах реализации свыше 896 МПа (130000 psi), в других вариантах реализации свыше 917 МПа (133000 psi), в других вариантах реализации свыше 931 МПа (135000 psi), и в других вариантах реализации свыше 945 МПа (137000 psi), согласно ASTM D-790.

Подходящие полимеры на основе пропилена включают коммерчески доступные полимеры. Например, полимеры на основе пропилена можно получить под торговым наименованием PP7620Z^тм (Fina), PP33BF01^тм (Equistar), или под торговым наименованием TR3020^тм (Sunoco).

В одном или более вариантах реализации термопластичный полимер может включать смесь олефиновых полимеров. Подходящие смеси включают смеси, описанные в международной заявке на патент № PCT/US06/033522, содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки. Например, конкретная смесь может содержать (i) пластомер, (ii) полиэтилен низкой плотности и (iii) полимер на основе пропилена.

В одном или более вариантах реализации пластомер включает сополимер этилена и α-олефина. Пластомер, применяемый в одном или более вариантах реализации настоящего изобретения, включает пластомеры, описанные в патентах США №№6207754, 6506842, 5226392 и 5747592, включенных в настоящую заявку посредством ссылок. Указанный сополимер может содержать примерно от 1,0 примерно до 15 мольных процентов, в других вариантах реализации примерно от 2 примерно до 12, в других вариантах реализации примерно от 3 примерно до 9 мольных процентов, и в других вариантах реализации примерно от 3,5 примерно до 8 мольных процентов повторяющихся звеньев, полученных из α-олефинов, и остальную часть составляют повторяющиеся звенья, полученные из этилена, α-олефин, применяемый при получении пластомера согласно одному или более вариантам реализации настоящего изобретения, может включать бутен-1, пентен-1, гексен-1, октен-1 или 4-метилпентен-1.

Пластомер согласно одному или более вариантам реализации настоящего изобретения может характеризоваться плотностью примерно от 0,865 г/см³ примерно до 0,900 г/см³, в других вариантах реализации примерно от 0,870 примерно до 0,890 г/см³, и в других вариантах реализации примерно от 0,875 примерно до 0,880 г/см³ согласно ASTM D-792. В этих или других вариантах реализации плотность пластомеров может составлять менее 0,900 г/см³, в других вариантах реализации менее 0,890 г/см³, в других вариантах реализации менее 0,880 г/см³ и в других вариантах реализации менее 0,875 г/см³.

В одном или более вариантах реализации пластомер может характеризоваться среднемассовой молекулярной массой примерно от 7×10⁴ до 13×10⁴ г/моль, в других вариантах реализации примерно от 8×10⁴ примерно до 12×10⁴ г/моль и в других вариантах реализации примерно от 9×10⁴ примерно до 11×10⁴ г/моль по данным ГПХ с использованием полистирольных стандартов. В этих или других вариантах реализации пластомер может характеризоваться среднемассовой молекулярной массой свыше 5×10⁴ г/моль, в других вариантах реализации свыше 6×10⁴ г/моль, в других вариантах реализации свыше 7×10⁴ г/моль и в других вариантах реализации свыше 9×10⁴ г/моль. В этих или других вариантах реализации пластомер может характеризоваться индексом полидисперсности (М_w/М_n) примерно от 1,5 до 2,8, в других вариантах реализации примерно от 1,7 до 2,4 и в других вариантах реализации примерно от 2 до 2,3.

В этих или других вариантах реализации пластомер может характеризоваться показателем текучести расплава примерно от 0,1 примерно до 8, в других вариантах реализации примерно от 0,3 примерно до 7, и в других вариантах реализации примерно от 0,5 примерно до 5 согласно ASTM D-1238 при 190°C и нагрузке 2,16 кг.

Однородность распределения сомономера в пластомере, в одном или более вариантах реализации, выраженная как величина индекса ширины распределения сомономера (CDBI), предусматривает CDBI свыше 60, в других вариантах реализации, свыше 80 и в других вариантах реализации свыше 90.

В одном или более вариантах реализации пластомер может характеризоваться кривой температуры плавления по данным ДСК, демонстрирующей наличие единственного перегиба температуры плавления, наблюдающегося в области от 50 до 110°C.

Пластомер согласно одному или более вариантам реализации настоящего изобретения можно получить при помощи катализатора с единым центром координации, включая металлоценовый катализатор, которые хорошо известны в данной области техники.

Подходящие пластомеры включают коммерчески доступные пластомеры. Например, пластомер может быть получен под торговым наименованием ЕХХАСТ^тм 8201 (ExxonMobil); или плод торговым наименованием ENGAGE^тм 8180 (Dow DuPont).

В одном или более вариантах реализации полиэтилен низкой плотности включает сополимер этилена и α-олефина. В одном или более вариантах реализации полиэтилен низкой плотности включает линейный полиэтилен низкой плотности. Линейный полиэтилен низкой плотности, применяемый в одном или более вариантах реализации настоящего изобретения, может быть аналогичным полимеру, описанному в патенте США №5266392, содержание которого включено в настоящую заявку посредством ссылки. Указанный сополимер может содержать примерно от 2,5 примерно до 13 мольных процентов, и в других вариантах реализации примерно от 3,5 примерно до 10 мольных процентов повторяющихся звеньев, полученных из α-олефинов, при этом остальные повторяющиеся звенья получены из этилена. α-олефин, включаемый в линейный полиэтилен низкой плотности согласно одному или более вариантам реализации настоящего изобретения, может включать бутен-1, пентен-1, гексен-1, октен-1 или 4-метилпентен-1. В одном или более вариантах реализации линейный полиэтилен низкой плотности не содержит или по существу не содержит пропиленовых повторяющихся звеньев (т.е. звеньев, полученных из пропилена). По существу не содержащий относится к такому количеству или меньшему количеству пропиленовых повторяющихся звеньев, которое, при наличии, оказывало бы заметное воздействие на сополимер или композиции согласно настоящему изобретению.

Линейный полиэтилен низкой плотности согласно одному или более вариантам реализации настоящего изобретения может характеризоваться плотностью примерно от 0,885 г/см³ примерно до 0,930 г/см³, в других вариантах реализации примерно от 0,900 г/см³ примерно до 0,920 г/см³ и в других вариантах реализации примерно от 0,900 г/см³ примерно до 0,910 г/см³ согласно ASTM D-792.

В одном или более вариантах реализации линейный полиэтилен низкой плотности может характеризоваться среднемассовой молекулярной массой примерно от 1×10⁵ примерно до 5×10⁵ г/моль, в других вариантах реализации примерно от 2×10⁵ примерно до 10×10⁵ г/моль, в других вариантах реализации примерно от 5×10⁵ примерно до 8×10⁵ г/моль и в других вариантах реализации примерно от 6×10⁵ примерно до 7×10⁵ г/моль по данным ПГХ с полистирольными стандартами. В этих или других вариантах реализации линейный полиэтилен низкой плотности может характеризоваться индексом полидисперсности (M_w/M_n) примерно от 2,5 примерно до 25, в других вариантах реализации примерно от 3 примерно до 20 и в других вариантах реализации примерно от 3,5 примерно до 10. В этих или других вариантах реализации линейный полиэтилен низкой плотности может характеризоваться скоростью течения расплава примерно от 0,2 примерно до 10 дг/мин, в других вариантах реализации примерно от 0,4 примерно до 5 дг/мин и в других вариантах реализации примерно от 0,6 примерно до 2 дг/мин согласно ASTM D-1238 при 230°C и нагрузке 2,16 кг.

Линейный полиэтилен низкой плотности согласно одному или более вариантам реализации настоящего изобретения может быть получен с использованием традиционной координационной каталитический системы Циглера-Натта.

Подходящий линейный полиэтилен низкой плотности включает коммерчески доступные полимеры. Например, линейный полиэтилен низкой плотности может быть получен под торговым наименованием Dowlex^тм 2267G (Dow); или под торговым наименованием DFDA-1010 NT7 (Dow); или под торговым наименованием GA502023 (Lyondell).

Полимер, реагирующий с изоцианатом

Как указано выше, термопластичные мембраны согласно настоящему изобретению содержат полимер, содержащий реагирующую с изоцианатом функциональную группу, который можно также называть полимером, реагирующим с изоцианатом. В одном или более вариантах реализации одна или более реагирующих с изоцианатом функциональных групп в полимере могут быть расположены на терминальных концах линейного полимера. В этих или других вариантах реализации одна или более реагирующих с изоцианатом функциональных групп могут быть расположены вдоль главной цепи полимера. В конкретных вариантах реализации полимер содержит множество реагирующих с изоцианатом функциональных групп.

В одном или более вариантах реализации реагирующие с изоцианатом функциональные группы включают те заместители (которые также можно называть группами), которые будут реагировать с изоцианатным заместителем. Как известно в данной области техники, гидроксильные группы будут реагировать с изоцианатными функциональными группами в реакции полиуретанового типа. Поскольку реакции между гидроксильными группами и изоцианатными группами хорошо известны, можно упомянуть полимеры, содержащие гидроксильные группы (хотя следует понимать, что концепцию настоящего изобретения можно распространить на другие реагирующие с изоцианатом полимеры). В других вариантах реализации реагирующие с изоцианатом функциональные группы включают аминогруппы.

В одном или более вариантах реализации полимеры, содержащие гидроксильные группы, содержат по меньшей мере 0,05 массовых процентов, в других вариантах реализации по меньшей мере 0,5 массовых процентов, в других вариантах реализации по меньшей мере примерно 1 массовый процент и в других вариантах реализации по меньшей мере примерно 3 массовых процента гидроксильной функциональной группы (т.е. массы гидроксильных функциональных групп) от общей массы полимера. В этих или других вариантах реализации полимер, содержащий гидроксильные группы, содержит по большей мере 15 массовых процентов, в других вариантах реализации по большей мере 7 массовых процентов и в других вариантах реализации по большей мере примерно 5 массовых процентов гидроксильной функциональной группы от общей массы полимера. В одном или более вариантах реализации полимер, содержащий гидроксильные группы, содержит примерно от 0,05 примерно до 15 массовых процентов, в других вариантах реализации примерно от 0,5 примерно до 7 массовых процентов, и в других вариантах реализации примерно от 1 примерно до 5 массовых процентов гидроксильной функциональной группы от общей массы полимера.

Не будучи связанными конкретной теорией, полагают, что реагирующий с изоцианатом полимер переплетается с термопластичным полимером, образующим матрицу мембраны. Таким образом, в одном или более вариантах реализации, реагирующий с изоцианатом полимер имеет достаточную молекулярную массу (молекулярную массу, обеспечивающую достаточную длину) для переплетения. В одном или более вариантах реализации реагирующий с изоцианатом полимер имеет длину, составляющую по меньшей мере 1-кратную длину переплетения полимера, в других вариантах реализации по меньшей мере 1,2-кратную длину переплетения полимера, в других вариантах реализации по меньшей мере 1,5-кратную длину переплетения полимера и в других вариантах реализации по меньшей мере 2-кратную длину переплетения полимера.

В одном или более вариантах реализации реагирующий с изоцианатом полимер имеет среднечисленную молекулярную массу по меньшей мере 50 кг/моль, в других вариантах реализации по меньшей мере 75 кг/моль и в других вариантах реализации по меньшей мере 100 кг/моль. В этих или других вариантах реализации реагирующий с изоцианатом полимер имеет среднечисленную молекулярную массу по большей мере 500 кг/моль, в других вариантах реализации по большей мере 300 кг/моль и в других вариантах реализации по большей мере 200 кг/моль. В одном или более вариантах реализации реагирующий с изоцианатом полимер имеет среднечисленную молекулярную массу примерно от 50 кг/моль примерно до 500, в других вариантах реализации примерно от 75 примерно до 300 кг/моль и в других вариантах реализации примерно от 100 примерно до 250 кг/моль.

В одном или более вариантах реализации главная цепь реагирующего с изоцианатом полимера способна смешиваться с термопластичной матрицей мембраны. Другими словами, главная цепь реагирующего с изоцианатом полимера не подвергается фазовому разделению с полимером матрицы. В других вариантах реализации части главной цепи реагирующего с изоцианатом полимера подвергаются фазовому разделению с термопластичной матрицей. Например, если главная цепь включает блок-сополимер, один или более участков блок-сополимера могут подвергаться фазовому разделению с термопластичной матрицей. В этих или других вариантах реализации по меньшей мере один или более участков главной цепи блок-сополимера могут быть способны смешиваться с термопластичной фазой.

В одном или более вариантах реализации реагирующий с изоцианатом полимер представляет собой блок-сополимер, содержащий по меньшей мере один жесткий участок или блок и по меньшей мере один мягкий участок или блок.

В одном или более вариантах реализации мягкие блоки блок-сополимера могут характеризоваться температурой стеклования (Т_с) менее 25°C, в других вариантах реализации менее 0°C и в других вариантах реализации менее -20°C.

В одном или более вариантах реализации мягкий блок может содержать звено или звенья, полученные из сопряженных диеновых мономеров и, необязательно, винилароматических мономеров. Подходящие диеновые мономеры включают 1,3-бутадиен, изопрен, пиперилен, фенилбутадиен и смеси указанных мономеров. Указанные звенья, полученные из сопряженных диеновых мономеров, могут, необязательно, быть гидрированными. Подходящие винилароматические мономеры включают стирол, алкилзамещенные стиролы, такие как пара-метилстирол и α-метилстирол, a также смеси указанных мономеров.

В одном или более вариантах реализации жесткие блоки блок-сополимера могут характеризоваться температурой стеклования (Т_с) более 25°C, в других вариантах реализации более 50°C и в других вариантах реализации более 75°C.

В одном или более вариантах реализации жесткий блок может содержать полимерные звенья, полученные из винилароматических мономеров. Подходящие винилароматические соединения включают стирол, алкилзамещенные стиролы, такие как пара-метилстирол и α-метилстирол, a также смеси указанных мономеров.

В одном или более вариантах реализации примеры подходящих главных цепей блок-сополимера включают, но не ограничиваются ими, бутадиен-стирольный каучук (SBR), изопрен-стирольный каучук (SIR), бутадиен-изопрен-стирольный каучук (SIBR), стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимер (SBS), гидрированный стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимер (SEBS (который также можно называть сополимером полистирол-b-поли(этилен/бутилены)-b-полистирол)), гидрированный бутадиен-стирольный блок-сополимер (SEB), стирол-изопрен-стирольный блок-сополимер (SIS), изопрен-стирольный блок-сополимер (SI), гидрированный изопрен-стирольный блок-сополимер (SEP (который также можно называть сополимером полистирол-b-поли(этилен/пропилен)), гидрированный стирол-изопрен-стирольный блок-сополимер (SEPS (который также можно называть сополимером полистирол-b-поли(этилен/пропилен)-b-полистирол)), стирол-этилен/бутилен-этилен блок-сополимер (SEBE), стирол-этилен-стирольный блок-сополимер (SES), этилен-этилен/бутиленовый блок-сополимер (ЕЕВ), этилен-этилен/бутилен/стирольный блок-сополимер (гидрированный блок-сополимер BR-SBR), стирол-этилен/бутилен-этилен блок-сополимер (SEBE), полистирол-b-поли(этилен-этилен/пропилен)-b-полистирол (SEEPS), этилен-этилен/бутилен-этилен блок-сополимер (ЕЕВЕ), и смеси указанных полимеров.

В одном или более вариантах реализации блок-сополимеры включают блок-сополимеры, описанные в патентах США №№6177517 В1 и 6369160 В1, включенных в настоящую заявку посредством ссылок, а также в международных заявках на патенты WO 96/20249 и WO 96/23823, включенных в настоящую заявку посредством ссылок.

Практическая реализация настоящего изобретения не обязательно ограничена способом получения реагирующего с изоцианатом полимера. Многие полимеры, содержащие гидроксильные группы, которые можно применять при практической реализации настоящего изобретения, коммерчески доступны. Например, подходящие функционализированные блок-сополимеры коммерчески доступны от любой из компаний KRATON Polymer. Примерами являются KRATON® G1652, KRATON® G1657, KRATON® G1726, KRATON® FG1901 и KRATON® FG1924. Другие подходящие полимеры доступны от Kuraray под торговым наименованием SEPTON. Пример включает полистирол-b-поли(этилен-этилен/пропилен)-b-полистирол с гидроксильными концевыми группами, доступный под торговым наименованием SEPTON HG 252, HG 8004 и HG 8006. Другие блок-сополимеры с блоком термопластичного эластомера включают блок-сополимеры гидрированного блок-сополимера стирола (например, SEPS или SEBS) и термопластичного полиуретана. Указанные сополимеры коммерчески доступны под торговым наименованием S 5865 (Septon).

Другие ингредиенты

Термопластичные мембраны согласно настоящему изобретению также могут содержать другие ингредиенты, такие как ингредиенты, обычно применяемые в термопластичных мембранах. Например, другие подходящие добавки или компоненты могут включать антипирены, стабилизаторы, пигменты и наполнители.

В одном или более вариантах реализации подходящие антипирены включают и соединения, которые буду