Термопластичные мембраны, содержащие расширяемый графит

Термопластичные мембраны, содержащие расширяемый графит

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке США №13/799,763, поданной 13 марта 2013 г., и предварительной заявке США №61/727,354, поданной 16 ноября 2012 г., которые включены в настоящий документ путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к термопластичным композициям, содержащим расширяемый графит, а также к применению этих композиций в кровельных мембранах.

Уровень техники

Плоские или пологие крыши часто покрывают полимерными мембранами. Среди мембран, обладающих механическими свойствами, которые необходимы для обеспечения их технологической пригодности, часто используют термореактивные мембраны, получаемые из каучука на основе этилен-пропилен-диеновых сополимеров (EPDM), или термопластичные мембраны, получаемые из этиленпропиленовых реакционных сополимеров или смесей полиэтилена и полипропилена. Такие мембраны обычно содержат технический углерод и/или минеральные наполнители, которые придают мембранам выгодные механические свойства.

Многие крыши, особенно плоские или пологие крыши, покрывают полимерной мембраной. Полимерные мембраны, применяемые для таких целей, включают как термореактивные, так и термопластичные мембраны. Примеры термореактивных мембран включают каучук EPDM. Термопластичные мембраны включают мембраны из ПВХ и термопластичные мембраны на основе олефинов. Термопластичные мембраны на основе олефинов обеспечивают уникальные преимущества, включая возможность получать мембрану экструзией, что упрощает производство, а также возможность термосварки мембран с образованием непрерывной гидроизоляции на поверхности крыши.

Поскольку мембраны на основе олефинов отличаются высоким содержанием углеводородов, для них могут потребоваться значительные количества замедлителей горения, чтобы обеспечить соответствие промышленным и государственным стандартам огнестойкости и/или пожаробезопасности. Использование этих замедлителей горения может быть связано с некоторыми недостатками, включая расходы и ухудшение механических свойств.

Раскрытие изобретения

В вариантах осуществления настоящего изобретения предложена многослойная мембрана, содержащая первый термопластичный слой и второй термопластичный слой, причем второй слой содержит расширяемый графит.

В вариантах осуществления настоящего изобретения предложена многослойная термопластичная мембрана, содержащая по меньшей мере один термопластичный слой, содержащий диспергированный в нем расширяемый графит.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен вид в перспективе многослойной мембраны, содержащей два соэкструдированных ламинированных слоя, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 представлен вид в перспективе многослойной мембраны, содержащей два ламинированных слоя, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 представлен вид в перспективе ламинированной мембраны в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 представлен вид в перспективе сечения крыши в сборе в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения по меньшей мере частично основаны на открытии термообрабатываемой композиции, которая содержит расширяемый графит, диспергированный внутри термопластичной матрицы. Выгодным образом было установлено, что эти композиции можно использовать для изготовления одного или более слоев многослойных цельных мембран, которые, помимо прочего, можно использовать в качестве кровельных мембран и геомембран.

Расширяемый графит

В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит, который также можно называть расширяемым чешуйчатым графитом, вспучивающимся чешуйчатым графитом или расширяемыми чешуйками, включает интеркалированный графит, в котором интеркалирующий материал включен между графитовыми слоями кристаллов или частиц графита. Примеры интеркалирующих материалов включают галогены, щелочные металлы, сульфаты, нитраты, различные органические кислоты, хлориды алюминия, хлориды железа, галогениды других металлов, сульфиды мышьяка и сульфиды таллия. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения расширяемый графит включает негалогенированные интеркалирующие материалы. В некоторых вариантах осуществления расширяемый графит включает сульфатные интеркалаты, также называемые бисульфатом графита. Как известно в данной области, бисульфатная интеркаляция осуществляется путем обработки высококристаллического природного чешуйчатого графита смесью серной кислоты и других окисляющих агентов, которые выступают в роли катализатора сульфатной интеркаляции.

Доступные в продаже примеры расширяемого графита включают расширяемый графит HPMS (HP Materials Solutions, Inc., г. Вудленд-Хиллз, штат Калифорния, США) и расширяемый графит марки 1721 (Asbury Carbons, г. Асбери, штат Нью-Джерси, США). Другие доступные в продаже марки, рассматриваемые как подходящие для настоящего изобретения, включают 1722, 3393, 3577, 3626 и 1722НТ (Asbury Carbons, г. Асбери, штат Нью-Джерси, США).

В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий средний или усредненный размер в диапазоне от приблизительно 30 мкм до приблизительно 1,5 мм, в других вариантах осуществления - от приблизительно 50 мкм до приблизительно 1,0 мм, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 180 до приблизительно 850 мкм. В некоторых вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий средний или усредненный размер по меньшей мере 30 мкм, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 44 мкм, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 180 мкм, а в других вариантах осуществления - по меньшей мере 300 мкм. В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий средний или усредненный размер не более 1,5 мм, в других вариантах осуществления - не более 1,0 мм, в других вариантах осуществления - не более 850 мкм, в других вариантах осуществления - не более 600 мкм, в других вариантах осуществления - не более 500 мкм, а в других вариантах осуществления - не более 400 мкм. Применимый расширяемый графит включает графит марки 1721 (Asbury Carbons), который имеет номинальный размер более 300 мкм.

В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения расширяемый графит может характеризоваться как имеющий номинальный размер частиц 20×50 (номер сита по стандарту США). Сито 20 по стандарту США имеет отверстие, эквивалентное 0,841 мм, а сито 50 по стандарту США имеет отверстие, эквивалентное 0,297 мм. Поэтому номинальный размер частиц 20×50 указывает на то, что частицы графита имеют размер по меньшей мере 0,297 мм и не более 0,841 мм.

В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий содержание углерода в диапазоне от приблизительно 75% до приблизительно 99%. В некоторых вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий содержание углерода по меньшей мере 80%, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 85%, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 90%, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 95%, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 98%, а в других вариантах осуществления - по меньшей мере 99% углерода.

В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий содержание серы в диапазоне от приблизительно 0% до приблизительно 8%, в других вариантах осуществления - от приблизительно 2,6% до приблизительно 5,0%, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 3,0% до приблизительно 3,5%. В некоторых вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий содержание серы по меньшей мере 0%, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 2,6%, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 2,9%, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 3,2%, а в других вариантах осуществления - 3,5%. В некоторых вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий содержание серы не более 8%, в других вариантах осуществления - не более 5%, в других вариантах осуществления - не более 3,5%.

В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий степень расширения (куб. см/г) в диапазоне от приблизительно 10:1 до приблизительно 500:1, в других вариантах осуществления - от по меньшей мере 20:1 до приблизительно 450:1, в других вариантах осуществления - от по меньшей мере 30:1 до приблизительно 400:1, в других вариантах осуществления - от приблизительно 50:1 до приблизительно 350:1. В некоторых вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий степень расширения (куб. см/г) по меньшей мере 10:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 20:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 30:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 40:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 50:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 60:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 90:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 160:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 210:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 220:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 230:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 270:1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 290:1, а в других вариантах осуществления - по меньшей мере 300:1. В некоторых вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий степень расширения (куб. см/г) не более 350:1, а в других вариантах осуществления - не более 300:1.

В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит, как он существует в термопластичном компоненте термопластичной мембраны настоящего изобретения, может быть частично расширяемым. Однако в одном или более вариантах осуществления расширяемый графит не расширен до неблагоприятной степени, что включает такую или большую величину расширения, которая неблагоприятно сказывается на способности формировать листовой продукт и/или способности графита служить замедлителем горения при желаемых уровнях, которые включают такие уровни, которые позволяют надлежащим образом сформировать лист. В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит расширен не более чем на 60%, в других вариантах осуществления - не более чем на 50%, в других вариантах осуществления - не более чем на 40%, в других вариантах осуществления - не более чем на 30%, в других вариантах осуществления - не более чем на 20%, а в других вариантах осуществления - не более чем на 10% от его первоначального размера в нерасширенном состоянии.

В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий pH в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 10, в других вариантах осуществления - от приблизительно 1 до приблизительно 6, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 5 до приблизительно 10. В некоторых вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий pH в диапазоне от приблизительно 4 до приблизительно 7. В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий pH по меньшей мере 1, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 4, а в других вариантах осуществления - по меньшей мере 5. В некоторых вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться как имеющий pH не более 10, в других вариантах осуществления - не более 7, а в других вариантах осуществления - не более 6.

В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться температурой начала расширения в диапазоне от приблизительно 100°С до приблизительно 250°С, в других вариантах осуществления - от приблизительно 160°С до приблизительно 225°С, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 180°С до приблизительно 200°С. В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться температурой начала расширения по меньшей мере 100°С, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 130°С, в других вариантах осуществления - по меньшей мере 160°С, а в других вариантах осуществления - по меньшей мере 180°С. В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит может характеризоваться температурой начала расширения не более 250°С, в других вариантах осуществления - не более 225°С, а в других вариантах осуществления - не более 200°С. Температуру начала расширения также можно взаимозаменяемо называть температурой расширения; и ее также можно называть температурой, при которой начинается расширение графита.

Дополнительные замедлители горения

В одном или более вариантах осуществления расширяемый графит можно использовать в сочетании с дополнительным замедлителем горения. Такие дополнительные замедлители горения могут включать любое соединение, которое повышает сопротивляемость горению, в особенности поверхностному распространению пламени, такое как испытанное по стандарту UL 94 и/или UL 790, в полимерных композициях настоящего изобретения. По существу подходящие замедлители горения включают такие, которые действуют путем формирования обуглившегося слоя на поверхности образца под воздействием пламени. Другие замедлители горения включают такие, которые действуют путем высвобождения воды при тепловом разложении соединения замедлителя горения. Подходящие замедлители горения также можно классифицировать как галогенированные замедлители горения или негалогенированные замедлители горения.

Примеры негалогенированных замедлителей горения включают гидроксид магния, тригидрат алюминия, борат цинка, полифосфат аммония, полифосфат меламина и оксид сурьмы (Sb₂O₃). Гидроксид магния (Mg(OH)₂) доступен в продаже под торговой маркой Vertex™ 60, полифосфат аммония доступен в продаже под торговой маркой Exolite™ АР 760 (Clarian), полифосфат меламина доступен под торговой маркой Budit™ 3141 (Budenheim), а оксид сурьмы (Sb₂O₃) доступен в продаже под торговой маркой Fireshield™.

Примеры других дополнительных средств включают борат кальция, гидроксид магния, основный карбонат магния, тригидрат алюминия, борат цинка, гипс, а также их смеси. В этих или других вариантах осуществления дополнительный замедлитель горения включает колеманит, который представляет собой боратный минерал, который, как считается, содержит приблизительно 50-80% бората кальция.

Полимеры термопластичной матрицы

В одном или более вариантах осуществления термопластичная матрица содержит один или более термопластичных полимеров. В одном или более вариантах осуществления термопластичные полимеры включают термопластичный полиолефин. Другие термопластичные материалы включают термопластичные вулканизаты, эластомеры на основе пропилена, эластомеры на основе этилена, термопластичные эластомеры (например, блок-сополимеры), этиленвинилацетат, этиленалкилакрилаты и их смеси.

Термопластичные полиолефиновые полимеры включают полимеры и сополимеры, содержащие одно или более мономерных звеньев, полученных от олефинового мономера. Можно также использовать смеси полимеров. Эти смеси включают физические смеси, а также реакционные смеси. В одном или более вариантах осуществления термопластичные полиолефиновые полимеры можно получать из переработанных термопластичных полиолефиновых мембран, как описано в одновременно поданной заявке под номером 11/724,768, которая включена в настоящий документ путем ссылки.

В одном или более вариантах осуществления термопластичные полиолефиновые полимеры могут содержать олефиновый реакционный сополимер, который также можно называть полученным в реакторе сополимером. Реакционные сополимеры по существу известны в данной области и могут включать смеси олефиновых полимеров, получаемых в результате полимеризации этилена и α-олефинов (например, пропилена) в присутствии различных каталитических систем. В одном или более вариантах осуществления эти смеси получают путем последовательной полимеризации в реакторе. Реакционные сополимеры, подходящие для использования в одном или более вариантах осуществления, описаны в патенте США №6,451,897, который включен в настоящий документ путем ссылки. Реакционные сополимеры, которые также называют смолами ТРО (термопластичный полиолефин), доступны в продаже под торговой маркой HIFAX™ (Lyondellbasel). Считается, что эти материалы включают полученные в реакторе смеси этиленпропиленового каучука и полипропилена или полипропиленовых сополимеров. В одном или более вариантах осуществления полученные в реакторе сополимеры могут физически смешиваться с другими полиолефинами. Например, полученные в реакторе сополимеры могут смешиваться с линейным полиэтиленом низкой плотности.

В других вариантах осуществления термопластичные полиолефиновые полимеры могут включать один или более полиолефинов, таких как, без ограничений, термопластичные полимеры на основе пропилена, пластомеры и/или термопластичные полимеры на основе этилена. В одном или более вариантах осуществления термопластичный полимер может содержать смесь олефиновых полимеров. Подходящие смеси включают описанные в международной заявке № PCT/US06/033522, которая включена в настоящий документ путем ссылки. Например, конкретная смесь может содержать (i) пластомер, (ii) полиэтилен низкой плотности и (iii) полимер на основе пропилена.

В одном или более вариантах осуществления полимеры на основе пропилена могут включать полипропиленовый гомополимер или сополимеры пропилена и сомономера, при этом сополимер, на молярной основе, содержит большинство мономерных звеньев, полученных от пропилена. В одном или более вариантах осуществления сополимеры на основе пропилена могут содержать от приблизительно 2 до приблизительно 6 мольных процентов, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 3 до приблизительно 5 мольных процентов мономерных звеньев, полученных от сомономера, при этом остальные, включая мономерные звенья, получены от пропилена. В одном или более вариантах осуществления 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 осуществления сополимеры пропилена и сомономера могут включать статистические сополимеры. Статистические сополимеры могут включать такие сополимеры на основе пропилена, в которых сомономер случайным образом распределен по основной цепи полимера.

Полимеры на основе пропилена, используемые в одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения, могут характеризоваться показателем текучести расплава от приблизительно 0,5 до приблизительно 15 дг/мин, в других вариантах осуществления - от приблизительно 0,7 до приблизительно 12 дг/мин, в других вариантах осуществления - от приблизительно 1 до приблизительно 10 дг/мин, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 1,5 до приблизительно 3 дг/мин в соответствии со стандартом ASTM D-1238 при 230°С и нагрузке 21,2 H (2,16 кг). В этих или других вариантах осуществления полимеры на основе пропилена могут иметь среднемассовую молекулярную массу (M_w) от приблизительно 1×10⁵ до приблизительно 5×10⁵ г/моль, в других вариантах осуществления - от приблизительно 2×10⁵ до приблизительно 4×10⁵ г/моль, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 3×10⁵ до приблизительно 4×10⁵ г/моль, как измерено методом ГПХ с полистирольными стандартами. Молекулярно-массовое распределение этих сополимеров на основе пропилена может составлять от приблизительно 2,5 до приблизительно 4, в других вариантах осуществления - от приблизительно 2,7 до приблизительно 3,5, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 2,8 до приблизительно 3,2.

В одном или более вариантах осуществления полимеры на основе пропилена могут характеризоваться температурой плавления (T_m), которая составляет от приблизительно 165°С до приблизительно 130°С, в других вариантах осуществления - от приблизительно 160°С до приблизительно 140°С, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 155°С до приблизительно 140°С. В частности, в одном или более вариантах осуществления, если полимер на основе пропилена представляет собой сополимер пропилена и сомономера, то температура плавления может быть ниже 160°С, в других вариантах осуществления - ниже 155°С, в других вариантах осуществления - ниже 150°С, а в других вариантах осуществления - ниже 145°С. В одном или более вариантах осуществления они могут иметь температуру кристаллизации (Т_с) по меньшей мере приблизительно 90°С, в других вариантах осуществления - по меньшей мере приблизительно 95°С, а в других вариантах осуществления - по меньшей мере 100°С, причем в одном варианте осуществления - в диапазоне от 105°С до 115°С.

Кроме того, эти полимеры на основе пропилена могут характеризоваться теплотой плавления по меньшей мере 25 Дж/г, в других вариантах осуществления - более 50 Дж/г, в других вариантах осуществления - более 100 Дж/г, а в других вариантах осуществления - более 140 Дж/г.

В одном или более вариантах осуществления полимеры на основе пропилена могут характеризоваться модулем упругости при изгибе, который также можно определять как 1% от секущего модуля упругости, более 827 МПа (120000 фунтов на кв. дюйм), в других вариантах осуществления - более 862 МПа (125000 фунтов на кв. дюйм), в других вариантах осуществления - более 896 МПа (130000 фунтов на кв. дюйм), в других вариантах осуществления - более 917 МПа (133000 фунтов на кв. дюйм), в других вариантах осуществления - более 931 МПа (135000 фунтов на кв. дюйм), а в других вариантах осуществления - более 945 МПа (137000 фунтов на кв. дюйм), как измерено в соответствии со стандартом ASTM D-790.

Подходящие полимеры на основе пропилена включают те, которые доступны в продаже. Например, полимеры на основе пропилена можно приобрести под торговой маркой PP7620Z™ (Fina), PP33BF01™ (Equistar) или под торговой маркой TR3020™ (Sunoco).

В одном или более вариантах осуществления пластомеры включают сополимеры этилена и α-олефина. Пластомер, используемый в одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения, включает пластомеры, описанные в патентах США №№6,207,754, 6,506,842, 5,226,392 и 5,747,592, которые включены в настоящий документ путем ссылки. Этот сополимер может содержать от приблизительно 1,0 до приблизительно 15 мольных процентов, в других вариантах осуществления - от приблизительно 2 до приблизительно 12 мольных процентов, в других вариантах осуществления - от приблизительно 3 до приблизительно 9 мольных процентов, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 3,5 до приблизительно 8 мольных процентов мономерных звеньев, полученных от α-олефина, при этом остальная доля приходится на мономерные звенья, полученные от этилена, α-олефин, используемый для получения пластомера одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения, может включать бутен-1, пентен-1, гексен-1, октен-1 или 4-метилпентен-1.

В одном или более вариантах осуществления пластомеры могут характеризоваться плотностью от приблизительно 0,865 г/куб. см до приблизительно 0,900 г/куб. см, в других вариантах осуществления - от приблизительно 0,870 до приблизительно 0,890 г/куб. см, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 0,875 до приблизительно 0,880 г/куб. см в соответствии со стандартом ASTM D-792. В этих или других вариантах осуществления плотность пластомера может быть менее 0,900 г/куб. см, в других вариантах осуществления - менее 0,890 г/куб. см, в других вариантах осуществления - менее 0,880 г/куб. см, а в других вариантах осуществления - менее 0,875 г/куб. см.

В одном или более вариантах осуществления пластомер может характеризоваться среднемассовой молекулярной массой от приблизительно 7×10⁴ до приблизительно 13×10⁴ г/моль, в других вариантах осуществления - от приблизительно 8×10⁴ до приблизительно 12×10⁴ г/моль, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 9×10⁴ до приблизительно 11×10⁴ г/моль, как измерено методом ГПХ с полистирольными стандартами. В этих или других вариантах осуществления пластомер может характеризоваться среднемассовой молекулярной массой более 5×10⁴ г/моль, в других вариантах осуществления - более 6×10⁴ г/моль, в других вариантах осуществления - более 7×10⁴ г/моль, а в других вариантах осуществления - более 9×10⁴ г/моль. В этих или других вариантах осуществления пластомер может характеризоваться молекулярно-массовым распределением (M_w/M_n), которое находится в диапазоне от приблизительно 1,5 до 2,8, в других вариантах осуществления - от 1,7 до 2,4, а в других вариантах осуществления - от 2 до 2,3.

В этих или других вариантах осуществления пластомер может характеризоваться индексом расплава от приблизительно 0,1 до приблизительно 8, в других вариантах осуществления - от приблизительно 0,3 до приблизительно 7, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 0,5 до приблизительно 5 в соответствии со стандартом ASTM D-1238 при 190°C и нагрузке 21,2 H (2,16 кг).

Однородность распределения сомономера в пластомере одного или более вариантов осуществления, выраженная в виде индекса ширины распределения сомономера (CDBI), дает значения CDBI более 60, в других вариантах осуществления - более 80, а в других вариантах осуществления - более 90.

В одном или более вариантах осуществления пластомер может характеризоваться кривой температуры плавления DSC, которая показывает единичный пик температуры плавления, наблюдаемый в области от 50 до 110°С.

Пластомер одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения может быть получен с использованием координационного катализатора с единственным центром полимеризации, включая металлоценовый катализатор, которые традиционно известны в данной области.

Подходящие пластомеры включают те, которые доступны в продаже. Например, пластомер можно приобрести под торговой маркой ЕХХАСТ™ 8201 (ExxonMobil) или под торговой маркой ENGAGE™ 8180 (Dow DuPont). В одном или более вариантах осуществления полиэтилен низкой плотности включает сополимер этилена и α-олефина. В одном или более вариантах осуществления полиэтилен низкой плотности включает линейный полиэтилен низкой плотности. Линейный полиэтилен низкой плотности, используемый в одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения, может быть аналогичен описанному в патенте США №5,266,392, который включен в настоящий документ путем ссылки. Этот сополимер может содержать от приблизительно 2,5 до приблизительно 13 мольных процентов, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 3,5 до приблизительно 10 мольных процентов мономерных звеньев, полученных от α-олефина, при этом остальная доля приходится на мономерные звенья, полученные от этилена, α-олефин, включенный в линейный полиэтилен низкой плотности одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения, может включать бутен-1, пентен-1, гексен-1, октен-1 или 4-метилпентен-1. В одном или более вариантах осуществления линейный полиэтилен низкой плотности не содержит или по существу не содержит мономерных звеньев пропилена (т.е. звеньев, полученных от пропилена). Термин «по существу не содержит» означает такое или меньшее количество мономерных звеньев пропилена, которое в ином случае при его наличии оказывало бы заметное воздействие на сополимер или композиции настоящего изобретения.

Линейный полиэтилен низкой плотности одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения может характеризоваться плотностью от приблизительно 0,885 г/куб. см до приблизительно 0,930 г/куб. см, в других вариантах осуществления - от приблизительно 0,900 г/куб. см до приблизительно 0,920 г/куб. см, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 0,900 г/куб. см до приблизительно 0,910 г/куб. см в соответствии со стандартом ASTM D-792.

В одном или более вариантах осуществления линейный полиэтилен низкой плотности может характеризоваться среднемассовой молекулярной массой от приблизительно 1×10⁵ до приблизительно 5×10⁵ г/моль, в других вариантах осуществления - от приблизительно 2×10⁵ до приблизительно 10×10⁵ г/моль, в других вариантах осуществления - от приблизительно 5×10⁵ до приблизительно 8×10⁵ г/моль, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 6×10⁵ до приблизительно 7×10⁵ г/моль, как измерено методом ГПХ с полистирольными стандартами. В этих или других вариантах осуществления линейный полиэтилен низкой плотности может характеризоваться молекулярно-массовым распределением (M_w/M_n) от приблизительно 2,5 до приблизительно 25, в других вариантах осуществления - от приблизительно 3 до приблизительно 20, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 3,5 до приблизительно 10. В этих или других вариантах осуществления линейный полиэтилен низкой плотности может характеризоваться показателем текучести расплава от приблизительно 0,2 до приблизительно 10 дг/мин, в других вариантах осуществления - от приблизительно 0,4 до приблизительно 5 дг/мин, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 0,6 до приблизительно 2 дг/мин в соответствии со стандартом ASTM D-1238 при 230°С и нагрузке 21,2 Η (2,16 кг).

Линейный полиэтилен низкой плотности, используемый в одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения, может быть получен с использованием стандартной каталитической системы Циглера-Натта.

Подходящий линейный полиэтилен низкой плотности включает те, которые доступны в продаже. Например, линейный полиэтилен низкой плотности можно приобрести под торговой маркой Dowlex™ 2267G (Dow), или под торговой маркой DFDA-1010 NT7 (Dow), или под торговой маркой GA502023 (Lyondell).

В одном или более вариантах осуществления подходящие термопластичные вулканизаты включают доступные под торговой маркой UniPrene (Teknor Apex)® и Santoprene (ExxonMobil)®.

Подходящие этиленалкилакрилаты включают доступные под торговой маркой ELVALOY® (DuPont).

В одном или более вариантах осуществления блок-сополимеры, которые могут использоваться, включают бутадиен-стирольные блок-сополимеры, такие как, без ограничений, стирол-бутадиен-стирольные блок-сополимеры. Эти блок-сополимеры можно смешивать с полиолефинами, такими как полипропилен, с образованием термопластичных композиций, которые подходят для практического применения в рамках настоящего изобретения.

В одном или более вариантах осуществления другие подходящие термопластичные материалы включают эластомеры на основе пропилена, такие как доступные под торговыми марками VISTAMAXX (Exxonmobil) и VERSIFY (Dow Chemical).

В одном или более вариантах осуществления термопластичный полимер или полимеры, образующие термопластичную матрицу, в которой диспергирован расширяемый графит, имеют температуру плавления ниже 200°С, в других вариантах осуществления - ниже 180°С, в других вариантах осуществления - ниже 160°С, а в других вариантах осуществления - ниже 150°С.

Прочие ингредиенты

Помимо расширяемого графита и дополнительных замедлителей горения, в одном или более слоях термопластичного полиолефина Могут быть диспергированы другие дополнительные ингредиенты. Эти дополнительные ингредиенты могут включать технологические добавки, стабилизаторы и/или другие наполнители.

В одном или более вариантах осуществления технологические добавки включают такие соединения, которые можно добавлять к композиции термопластичного полимера, чтобы способствовать переработке или увеличению объема полимерных материалов. В одном или более вариантах осуществления технологические добавки включают такие соединения, которые могут снижать вязкость и/или повышать текучесть термопластичного полимера. Примеры технологических добавок включают металлические соли карбоновых кислот, включая металлические соли встречающихся в естественных условиях жиров и масел. В одном или более вариантах осуществления технологические добавки включают стеарат кальция и/или стеарат цинка. В других вариантах осуществления технологические добавки включают технологические масла, такие как те, которые традиционно используются при обработке пластиков и/или каучука.

В одном или более вариантах осуществления стабилизаторы могут включать один или более УФ-стабилизаторов, антиоксидант и антиозонант. УФ-стабилизаторы включают Tinuvin™ 622. Антиоксиданты включают Irganox™ 1010. В одном или более вариантах осуществления в качестве стабилизатора используется технический углерод. Выгодным образом технический углерод можно использовать для этой цели при уровнях менее 5% вес., в других вариантах осуществления - менее 3% вес., а в других вариантах осуществления - менее 2% вес. в расчете на общий вес композиции.

Количества

В одном или более вариантах осуществления количество расширяемого графита, включенного в состав термопластичного полиолефина, может выражаться относительно термопластичного полиолефина. Например, в одном или более вариантах осуществления композиции (и/или слои) могут содержать более 3 частей по весу, в других вариантах осуществления - более 4 частей по весу, в других вариантах осуществления - более 5 частей по весу, в других вариантах осуществления - более 10 частей по весу, а в других вариантах осуществления - более 15 частей по весу расширяемого графита на 100 частей по весу термопластичного полиолефина. В этих и других вариантах осуществления композиции (и/или слои) могут содержать менее 50 частей по весу, в других вариантах осуществления - менее 40 частей по весу, а в других вариантах осуществления - менее 30 частей по весу расширяемого графита на 100 частей по весу термопластичного полиолефина. В одном или более вариантах осуществления композиции (и/или слои) могут содержать от приблизительно 3 до приблизительно 50 частей по весу, в других вариантах осуществления - от приблизительно 4 до приблизительно 40 частей по весу, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 5 до приблизительно 30 частей по весу расширяемого графита на 100 частей по весу термопластичной смолы.

В одном или более вариантах осуществления количество расширяемого графита, включенного в состав термопластичного полиолефина, может выражаться по отношению к общему весу композиции или слоя. Например, в одном или более вариантах осуществления композиции (и/или слои) могут содержать более 3 процентов по весу, в других вариантах осуществления - более 4 процентов по весу, в других вариантах осуществления - более 5 процентов по весу, в других вариантах осуществления - более 10 процентов по весу, а в других вариантах осуществления - более 15 процентов по весу расширяемого графита в расчете на общий вес композиции. В этих и других вариантах осуществления композиции (и/или слои) могут содержать менее 50 процентов по весу, в других вариантах осуществления - менее 40 процентов по весу, а в других вариантах осуществления - менее 30 процентов по весу расширяемого графита в расчете на общий вес композиции. В одном или более вариантах осуществления композиции (и/или слой) могут содержать от приблизительно 3 до приблизительно 50 процентов по весу, в других вариантах осуществления - от приблизительно 4 до приблизительно 40 процентов по весу, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 5 до приблизительно 30 процентов по весу расширяемого графита в расчете на общий вес композиции.

Аналогичным образом, количество дополнительного замедлителя горения, включенного в состав термопластичного полиолефина, может выражаться по отношению к термопластичному полиолефину. Например, в одном или более вариантах осуществления композиции (и/или слои) могут содержать более 3 частей по весу, в других вариантах осуществления - более 5 частей по весу, а в других вариантах осуществления более 10 частей по весу дополнительного замедлителя горения на 100 частей по весу термопластичного полиолефина. В этих и других вариантах осуществления композиции (и/или слои) могут содержать менее 50 частей по весу, в других вариантах осуществления - менее 40 частей по весу, в других вариантах осуществления - менее 30 частей по весу, а в других вариантах осуществления - менее 20 частей по весу дополнитель