用于满粘屋顶系统的热塑性屋顶膜

摘要

一种屋顶系统，所述屋顶系统包括基材和粘附于所述基材上的热塑性膜，其中所述热塑性膜的特征在于，在粘附于所述基材上之前，其具有由小于90MPa的挠曲模量、或由小于15的泰伯式挺度、或由小于40的肖氏硬度D，或由小于90MPa的挠曲模量、小于15的泰伯式挺度和小于40的肖氏硬度D的组合表示的刚度。

权利要求

1.一种屋顶系统，包括：

基材和粘附于所述基材上的热塑性膜，其中所述热塑性膜包括顶层平坦表面和底层平坦表面，其中所述热塑性膜沿着所述底层平坦表面粘附于屋顶基材，其中所述热塑性膜的特征在于，在粘附于所述基材上之前，其具有由小于60MPa的挠曲模量、或由小于15的泰伯式挺度、或由小于40的肖氏硬度D，或由小于60MPa的挠曲模量、小于15的泰伯式挺度和小于

40的肖氏硬度D的组合表示的刚度；

其中，所述热塑性膜为两层膜，所述两层膜包括形成所述热塑性膜的顶层平坦表面的顶层层压层和形成所述热塑性膜的底层平坦表面的底层层压层，所述顶层层压层包括共挤出物，所述共挤出物包括至少两层共挤出层，所述至少两层共挤出层的一层形成顶层平坦表面且基本上没有丙烯基弹性体，和所述至少两层共挤出层的至少一层包含丙烯系弹性体，且其中所述底层层压层包含丙烯基弹性体。

2.根据权利要求1所述的屋顶系统，其中所述基材选自屋顶板、隔热板、盖板和现有膜。

3.根据前述权利要求任一项所述的屋顶系统，其中所述热塑性膜的底层平坦表面的至少50％粘附于所述基材上。

4.根据前述权利要求任一项所述的屋顶系统，其中所述热塑性膜通过聚氨酯粘合剂粘附于所述基材上。

5.根据前述权利要求任一项所述的屋顶系统，其中所述热塑性膜通过压敏粘合剂粘附于所述基材上。

6.根据前述权利要求任一项所述的屋顶系统，其中所述热塑性膜的特征在于泰伯式挺度小于15。

7.根据前述权利要求任一项所述的屋顶系统，其中所述热塑性膜的特征在于肖氏硬度D小于40。

8.根据前述权利要求任一项所述的屋顶系统，其中所述热塑性膜的特征在于泰伯式挺度小于8。

9.根据前述权利要求任一项所述的屋顶系统，其中所述热塑性膜的特征在于肖氏硬度D小于20。

10.根据前述权利要求任一项所述的屋顶系统，其中基于各层的整体重量，形成所述顶层平坦表面的所述至少两层共挤出层的所述一层包含约15至约50重量％的氢氧化镁，和所述底层层压层包含约25至约75重量％的碳酸钙。

说明书

用于满粘屋顶系统的热塑性屋顶膜

[0001] 本申请是申请日为2015年4月27日、申请号为2015800219079、发明名称为“用于满粘屋顶系统的热塑性屋顶膜”的中国专利申请的分案申请。

[0002] 本申请要求2014年4月25日提交的美国临时申请序列号61/984,306的权益，该临时申请以引用方式并入本文。

技术领域

[0003] 本发明的实施例提供了可用于满粘屋顶系统的热塑性屋顶膜，以及由该膜所制备的满粘屋顶系统；膜整体的特征在于具有有利的低刚度。

背景技术

[0004] 热塑性屋顶膜，尤其是被设计为覆盖平坦屋顶或低斜率屋顶的那些膜，在本领域中是已知的。事实上，这些膜中的大部分被设计为符合ASTM D 790中规定的行业标准。在该
行业标准提供的性能要求中，热塑性屋顶膜必须满足拉伸强度和抗撕强度的阈值要求。拉
伸强度是缝合强度的指标，并且缝合强度必须耐受风的浮托力。从穿拉紧固件的角度看，抗
撕强度是最为重要的。也就是说，在膜机械地附接到屋顶表面的情况下，膜必须能够经受住
阈值风浮托力，同时不在紧固件的位置上造成撕裂。

[0005] 很多可商购获得的热塑性屋顶膜包括用织物加固的热塑性片材。通过将增强性织物夹在两个挤出的热塑性片材之间以提供层压结构，从而制造这些膜。热塑性挤出片材可
以是相同的或不同的，它们通常包含乙烯‑丙烯反应器共聚物(例如可购自利安德巴塞尔公
司(Lyondellbasell)的CA10A)和各种添加剂诸如惰性填料、耐候添加剂和阻燃剂。如本领
域技术人员所认识到的，所采用的添加剂(诸如填料)的类型和数量可影响膜的机械性能，
包括拉伸强度和抗撕强度。

[0006] 尽管热塑性屋顶膜的行业标准是考虑机械附接的热塑性屋顶系统的情况下设计而成的，然而也存在满粘系统。事实上，满粘系统时常被视为更好的屋顶系统。如本领域技
术人员所认识到的，使用将膜附接到屋顶表面上的粘合剂来安装满粘系统，其中所述粘合
剂基本上与相邻屋顶板的整个膜表面接触。在实施过程中，常使用工业上用于膜的液体粘
合剂或压敏粘合剂。

[0007] 安装满粘热塑性屋顶片材时遇到的问题涉及屋顶片材的刚度。如本领域技术人员所认识到的，满粘系统的完整性可取决于膜的整体表面所附着的程度。当存在有未附着区
域或凹坑时，系统的风浮升测试会失败。在膜未完全粘附在屋顶中的不平表面(诸如常用于
固定下方隔热板的紧固板)的情况下尤其如此。本领域技术人员理解到，当试图均匀地将片
材覆盖在屋顶表面(尤其是不平的基材)上时，片材的刚度会带来一些问题。人们时常追求
的目标是能够透过膜观察到屋顶表面的下方轮廓，这表明了对屋顶产生完整粘附。在膜太
硬的情况下，膜不会轮廓匹配于(contour to)下方表面。本领域中常使用的术语是透印，透
印是指片材能够轮廓匹配于基材，从而允许人们在片材到位的情况下注意到基材的存在。

[0008] 由丙烯基共聚物制备的屋顶膜是已知的。例如，美国公布No.2010/0197844提出了非增强型TPO膜，其中TPO可根据美国专利No.6,927,258来制备，该专利公开了包含第一聚
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温度在110℃以上且熔化
热为至少75J/g，所述第二聚合物的熔化温度低于105℃且熔化热小于75J/g。类似的丙烯基
弹性体在美国公布No.2004/0198912中有所公开，该美国公布公开了由第一聚合物、第二聚
合物、1重量％至40重量％的无机填料和1重量％至25重量％的加工油的共混物形成的膜，
诸如屋顶盖片，其中所述第一聚合物熔点为25℃至70℃且熔化热为2J/g至25J/g，所述第二
聚合物的熔点高于130℃且熔化热大于80J/g。

发明内容

[0009] 本发明的一个或多个实施例提供了一种屋顶系统，该屋顶系统包括基材和粘附于所述基材上的热塑性膜，其中所述热塑性膜的特征在于，在粘附于所述基材上之前，其具有
由小于90MPa的挠曲模量、或由小于15的泰伯式挺度、或由小于40的肖氏硬度D，或由小于
90MPa的挠曲模量、小于15的泰伯式挺度和小于40的肖氏硬度D的组合表示的刚度。

附图说明

[0010] 图1是根据本发明实施例的单挤出膜的透视图。

[0011] 图2是根据本发明实施例的层压膜的透视图。

[0012] 图3是根据本发明实施例的层压膜的透视图。

[0013] 图4是根据本发明实施例的满粘屋顶系统的剖面图。

具体实施方式

[0014] 本发明的实施例，至少部分地，基于可有利地用于满粘屋顶系统的热塑性屋顶膜的发现。这些膜的特征在于具有相对较低的刚度(以较低的挠曲模量示出)，而具有相对较
低的刚度允许人们在克服了与刚度相关的安装问题的情况下，使用满粘附接技术来安装
膜。虽然相对较低的刚度会伴随着某些机械性能的相应损失，但人们已出乎意料地发现，该
特性的整体均衡度足以在技术上提供可用的满粘系统。例如，尽管低刚度可与紧固件拉穿
强度或抗性的相应损失相关，但膜系统被满粘的事实会减小此性能损失引起的不利影响。
因此，本发明的实施例针对包括如本文所述的刚度相对较低的膜的满粘屋顶系统。

[0015] 膜构造

[0016] 根据本发明一个或多个实施例的膜可参考图1进行描述。在该实施例中，膜包括可被称为片材11或面板11的平坦主体11。在该实施例中，面板11是由单个挤出物组成的平坦
主体。在一个或多个实施例中，平坦主体11的组分可以是均匀分布的，或者在其它实施例
中，平坦主体11可包括一个或多个组分不同的层13和层15。例如，可参考共挤出层13和层
15、或第一共挤出层13和第二共挤出层15，通过共挤技术形成组分不同的层13和层15。

[0017] 在其它实施例中，本发明的一个或多个实施例的膜可包括两个或更多个层压层。例如，如图2所示，膜21可包括彼此层压的第一层23和第二层25，任选地，层压层23和层25之
间布置有加固稀松布27。相对于彼此而言，第一层23和第二层25的成分可以是相似的。或
者，在其它实施例中，这两层的成分可以是不同的。另外，层23和层25其自身的组分可以是
均匀的，或者在其它实施例中，其自身的组分可以是不均匀的。例如，第一层23、第二层25或
层23和层25二者可包括成分不同的共挤出层。为此，将美国公布No.2009/0137168、2009/
0181216、2009/0269565、2007/0193167和2007/0194482以引用的方式并入本文中。如图3所
示，第一层23可包括成分不同的共挤出层31和层33，并且第二层25可包括成分不同的共挤
出层35和层37。

[0018] 如将在下文更详述地描述，本发明的一个或多个层的膜包含丙烯基弹性体。参照图3，这些一个或多个层可包括中上层33、中下层35和底层37。在这些或其它实施例中，顶层
31也可包含丙烯基弹性体。在某些实施例中，顶层31包含不同于丙烯基弹性体的丙烯基聚
合物，诸如丙烯基烯烃聚合物，如将在下文更详述地描述。在这些或其它实施例中，顶层31
不含有丙烯基弹性体。另外，在某些实施例中，底层37可包含官能化热塑性树脂。在一个或
多个实施例中，顶层31包含阻燃剂和可向聚合物提供足够的环境保护作用的其它耐候添加
剂，而层33、层35和层37中的至少一者可包含填料诸如矿物填料。

[0019] 膜特性

[0020] 如上所述，本发明实践中采用的膜的特征有利地在于具有相对较低的刚度。在一个或多个实施例中，低刚度可表示为通过ASTM D790确定的相对较低的挠曲模量。换句话
讲，相对较低的挠曲模量指示出低刚度。例如，根据ASTM D790，本发明的一个或多个实施例
的膜的挠曲模量可小于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。在这些或其它实施例中，膜的特征可在于，挠曲模量为约5MPa至约90MPa，在其
它实施例中为约10MPa至约80MPa，并且在其它实施例中为约20MPa至约70MPa。

[0021] 在这些或其它实施例中，本发明的膜的相对较低的刚度，可用相对较低的肖氏硬度(例如低肖氏硬度A或肖氏硬度D)来表示。例如，膜的特征可在于具有根据ASTM D2240确
定的小于40，在其它实施例中小于30，并且其它实施例中小于20的肖氏硬度D。在这些或其
它实施例中，膜的特征可在于，硬度为约70肖氏硬度A至约40肖氏硬度D，在其它实施例中为
约80肖氏硬度A至约30肖氏硬度D，并且在其它实施例中为约90肖氏硬度A至约20肖氏硬度
D。

[0022] 在这些或其它实施例中，本发明的膜的相对较低的刚度，可用相对较低的泰伯式挺度来表示。如本领域技术人员所认识到的，因为泰伯式挺度测量值可用于包括织物增强
件的样本，所以泰伯式挺度对于增强膜材料来说是有利的测量值。本领域技术人员理解到，
可采用泰伯式挺度测试仪诸如510‑E型号Taber V‑5刚度试验器来获得这些泰伯式挺度值。
本领域技术人员理解到，泰伯式挺度测试的结果报告于刚度单元中，越低的值代表着膜的
刚度越低。在这些或其它实施例中，用于本发明实践中的膜的特征可在于，泰伯式挺度小于
15，在其它实施例中小于12，在其它实施例中小于8，在其它实施例中小于6，并且在其它实
施例中小于4。在这些或其它实施例中，膜的特征可在于刚度为约1至约15，在其它实施例中
为约2至约10，并且在其它实施例中为约3至约6。在一个或多个实施例中，本发明的膜的泰
伯式挺度值，比起使用丙烯基热塑性聚烯烃诸如本文所述的反应器共聚物而制备的对比
膜，低至少100％，在其它实施例中低至少120％，并且在其它实施例中低至少150％。

[0023] 膜组合物

[0024] 丙烯基弹性体

[0025] 在一个或多个实施例中，一个或多个层的膜的聚合物组合物使该膜有利地具有较低刚度。在一个或多个实施例中，具有一个或多个层的聚合物组合物包含丙烯基弹性体。在
这些或其它实施例中，所述聚合物组合物包含丙烯基弹性体和丙烯基热塑性树脂的共混
物。在一个或多个实施例中，丙烯基弹性体和丙烯基热塑性树脂二者都具有长到足够形成
结晶的全同立构丙烯序列。为此，美国专利No.6,927,258,和美国公布No.2004/0198912和
2010/0197844以引用方式并入本文中。

[0026] 在一个或多个实施例中，丙烯基弹性体是带有半结晶全同立构丙烯区段的丙烯/α‑烯烃共聚物。α‑烯烃含量(例如聚合乙烯含量)的范围为约5％至约18％，或在其它实施例
中为约10％至约15％。

[0027] 在一个或多个实施例中，丙烯基弹性体的特征在于熔点小于110℃，并且熔化热小于75J/g。

[0028] 在一个实施例中，本发明的丙烯基弹性体的玻璃化转变温度(Tg)的范围为约‑25℃至‑35℃。如本文所用的Tg是指聚合物从柔软且易弯曲状态(高于Tg时呈该状态)转变为
坚硬且似玻璃状态(低于Tg时呈该状态)的温度。丙烯基弹性体可具有在230℃下测出的介
于约0.5和约25之间的MFR范围，以及50℃至120℃的熔化温度范围。

[0029] 在一个实施例中，本发明的丙烯基弹性体的肖氏硬度A范围为约60至约90。

[0030] 在丙烯基弹性体与丙烯基热塑性树脂共混的那些实施例中，丙烯基热塑性树脂可包括结晶树脂。在特定实施例中，丙烯基热塑性树脂的特征在于熔点大于110℃，并且熔化
热大于75J/g。在一个或多个实施例中，丙烯基热塑性树脂是有规立构聚丙烯。在一个或多
个实施例中，共混物中的丙烯基弹性体与丙烯基热塑性树脂的重量比，可在以重量计1:99
至95:5的范围内变化，特别是在以重量计2:98至70:30的范围内变化。

[0031] 在一个实施例中，本发明的丙烯基弹性体的挠曲模量的范围为约500Psi至约6000Psi，或在其它实施例中为约1500Psi至约5000Psi。

[0032] 填料

[0033] 在一个或多个实施例中，本发明实践中采用的一个或多个层的膜可包含一种或多种填充材料，其包括但不限于矿物填料。在一个或多个实施例中，这些填料可包括可有助于
提供补强性、耐热老化性能、生坯强度性能和/或阻燃性的无机材料。在其它实施例中，相对
于组合物而言，这些材料通常是惰性的，因此仅充当聚合物组分的稀释剂。在一个或多个实
施例中，矿物填料包括粘土、硅酸盐、二氧化钛、滑石(硅酸镁)、云母(硅酸铝钠和硅酸铝钾
的混合物)、氧化铝三水合物、三氧化锑、碳酸钙、二氧化钛、硅石、氢氧化镁、硼酸钙矿以及
它们的混合物。

[0034] 合适的粘土可包括气浮粘土、水洗粘土、已煅烧的粘土、经表面处理的粘土、化学改性粘土以及它们的混合物。

[0035] 合适的硅酸盐可包括合成的无定形硅酸钙、沉淀的无定形硅酸铝钠以及它们的混合物。

[0036] 合适的硅石(二氧化硅)可包括湿法加工的水合二氧化硅、结晶二氧化硅和无定形二氧化硅(非结晶的)。

[0037] 在一个或多个实施例中，填料未经表面改性或表面官能化。

[0038] 在一个或多个实施例中，矿物填料的特征在于平均粒度为至少1μm，在其它实施例中为至少2μm，在其它实施例中为至少3μm，在其它实施例中为至少4μm，并且在其它实施例
为至少5μm。在这些或其它实施例中，矿物填料的特征在于平均粒度小于15μm，在其它实施
例中小于12μm，在其它实施例中小于10μm，并且在其它实施例中小于8μm。在这些或其它实
施例中，矿物填料的平均粒度介于1μm和15μm之间，在其它实施例中介于3μm和12μm之间，并
且在其它实施例中介于6μm和10μm之间。

[0039] 其它成分

[0040] 本发明实践中采用的一个或多个层的热塑性膜还可包含其它成分，诸如在热塑性膜中常规出现的那些成分。例如，其它可用添加剂或组分可包括阻燃剂、稳定剂、颜料和填
料。

[0041] 在一个或多个实施例中，可用阻燃剂包括会在本发明的层压物中增加阻燃性，尤其是阻碍火焰蔓延(诸如由UL 94和/或UL 790所测试)的任何化合物。可用的阻燃剂包括当
暴露于火焰时便会在试样的整个表面上形成炭化层，由此发挥作用的那些物质。其它阻燃
剂包括热分解时会释放水，由此发挥作用的那些阻燃剂化合物。可用的阻燃剂也可分类为
卤化阻燃剂和非卤化阻燃剂。

[0042] 示例性的非卤化阻燃剂包括氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、多磷酸铵、三聚氰胺多TM
磷酸盐和氧化锑(Sb2O3)。氢氧化镁(Mg(OH)2)可以商品名Vertex 60商购获得；多磷酸铵可
TM
以商品名Exolite AP 760(Clarian)商购获得，其作为多元醇母料出售；三聚氰胺多磷酸盐
TM TM
可以商品名Budit 3141(Budenheim)商购获得；氧化锑(Sb2O3)可以商品名Fireshield 商
购获得。据信，来自前述列表的那些阻燃剂通过形成炭化层来发挥作用，所述炭化层包含聚
磷酸铵和磷酸三聚氰胺。

[0043] 在一个或多个实施例中，可采用经处理的或官能化的氢氧化镁。例如，可采用经羧酸或酸酐处理的或与羧酸或酸酐反应的氧化镁。在一个实施例中，氢氧化镁可用硬脂酸处
理或与硬脂酸反应。在一个实施例中，氢氧化镁可用特定含硅化合物进行处理，或与特定含
硅化合物反应。含硅化合物可包括硅烷和包含硅烷反应性基团的聚硅氧烷。在其它实施例
TM
中，氢氧化镁可用马来酸酐进行处理。经处理的氢氧化镁可商购获得。例如，Zerogen 50。

[0044] 卤化阻燃剂的例子可包括卤化有机物或卤代烃，诸如六溴环十二烷或乙撑双四溴TM
邻苯二甲酰亚胺。六溴环十二烷可以商品名CD‑75P (科聚亚公司(ChemTura))商购获得。乙
TM
撑双四溴邻苯二甲酰亚胺可以商品名Saytex BT‑93(雅保公司(Albemarle))商购获得。

[0045] 在一个或多个实施例中，当与纳米粘土一起用于本发明的层压物的覆盖层中时，成炭型阻燃剂(例如聚磷酸铵和磷酸三聚氰胺)出人意料地表现出有利的结果。据信，当这
些化合物存在于覆盖层中时可带来协同增强效应。因此，本发明特定实施例的层压物的覆
盖层不含或基本上不含在热分解时释放水份的卤化阻燃剂和/或阻燃剂。基本上不含是指，
不会显著影响层压物、覆盖层和/或层压物的阻燃性的量或更少的量。

[0046] 在一个或多个实施例中，本发明采用的一个或多个层的膜可包含稳定剂。稳定剂可包括紫外线稳定剂、抗氧化剂和抗臭氧剂中的一种或多种。紫外线稳定剂包括
TM TM
Tinuvin 622。抗氧化剂包括Irganox 1010。

[0047] 在一个或多个实施例中，本发明采用的一个或多个层的膜可包含可膨胀石墨，其也可被称为可膨胀鳞片石墨、肿大鳞片石墨或可膨胀薄片。一般来讲，可膨胀石墨包括插层
石墨，在这种情况下，插层材料包括于石墨晶体或石墨颗粒的多个石墨层之间。插层材料的
例子包括卤素、碱金属、硫酸盐、硝酸盐、各种有机酸、氯化铝、氯化铁、其它金属卤化物、硫
化砷和硫化铊。在本发明的某些实施例中，可膨胀石墨包含非卤化的插层材料。在某些实施
例中，可膨胀石墨包含硫酸盐插层材料，也称为石墨硫酸氢盐。本领域已知的是，硫酸氢盐
插层通过使用硫酸和用于催化硫酸盐插层的其它氧化剂的混合物处理天然的高结晶片状
石墨而实现。一般来讲，可用于本发明应用中的可膨胀石墨是已知的，如在国际公布No.WO/
2014/078760中所描述的，该公布以引用的方式并入本文中。

[0048] 可膨胀石墨的市售例子包括HPMS可膨胀石墨(加利福尼亚州伍兰冈的HP材料公司(HP Materials Solutions,Inc.,Woodland Hills,CA))和可膨胀石墨等级1721(新泽西州
艾斯博瑞的艾斯博瑞碳素公司(Asbury Carbons,Asbury,NJ))。预期可用于本发明的其它
商业级可膨胀石墨包括1722、3393、3577、3626和1722HT可膨胀石墨(美国新泽西州阿斯伯
里的艾斯博瑞碳素公司(Asbury Carbons,Asbury,NJ))。

[0049] 在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可为，均值尺寸或尺寸平均值在约30μm至约1.5mm范围内，在其它实施例中在约50μm至约1.0mm范围内，在其它实施例中在约180μ
m至约850μm范围内。在某些实施例中，可膨胀石墨的特征可为，均值尺寸或尺寸平均值为至
少30μm，在其它实施例中为至少44μm，在其它实施例中为至少180μm，在其它实施例中为至
少300μm。在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可为，均值尺寸或尺寸平均值至多为
1.5mm，在其它实施例中至多为1.0mm，在其它实施例中至多为850μm，在其它实施例中至多
为600μm，在另外的实施例中至多为500μm，在另外的实施例中至多为400μm。可用的可膨胀
石墨包括1721级石墨(艾斯博瑞碳素公司(Asbury Carbons))，其具有大于300μm的标称尺
寸。

[0050] 在本发明的一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可为，标称粒度为20×50(美国筛)。美国20号筛的筛孔尺寸等于0.841mm，美国50号筛的筛孔尺寸等于0.297mm。因此，石
墨粒子具有20×50标称粒度，是指其粒度为至少0.297mm并且至多为0.841mm。

[0051] 在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于，起始温度的范围为约100℃至约250℃；在其它实施例中，为约160℃至约225℃；并且在其它实施例中，为约180℃至约200
℃。在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于，起始温度为至少100℃，在其它实施
例中为至少130℃，在其它实施例中为至少160℃，并且在其它实施例中为至少180℃。在一
个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于，起始温度为至多250℃，在其它实施例中为
至多225℃，并且在其它实施例中为至多200℃。起始温度也可互换地称为膨胀温度；并且还
可被称为石墨开始膨胀的温度。

[0052] 在一个或多个实施例中，本发明的一个或多个层膜的包含纳米粘土。纳米粘土包括蒙脱石粘土，其也可被称为层状硅酸盐矿物。一般来讲，可用的粘土是已知的，如在美国
专利No.6,414,070和美国专利公布No.2009/0269565中描述的，所述专利和公布以引用的
方式并入本文中。在一个或多个实施例中，这些粘土包含可交换的阳离子，其可用有机膨胀
剂诸如有机铵离子进行处理，以将有机分子插入到相邻平坦硅酸盐层之间，从而大幅增加
夹层间距。层状硅酸盐夹层距离的扩张可有利于插入带有其它材料的粘土。还可通过在硅
酸盐层之间形成聚合单体链来增加硅酸盐的夹层间距。插入有材料的硅酸盐薄片充当聚合
物的纳米级(亚微米级)填料。

[0053] 可通过阳离子交换或吸收而将硅酸盐层插入粘土中。对于通过吸收而进行的插入，偶极功能性有机分子诸如腈、羧酸、羟基和吡咯烷酮基团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时，可通过吸收而进行插入。如果使用含有离子例如Na 、K
+ ++ ++ +
、Ca 、Ba 和Li的粘土，则会发生阳离子交换。离子粘土还可吸收偶极有机分子。

[0054] 蒙脱石粘土包括，例如，蒙脱土、滑石粉、贝得石、锂蒙脱石和硅镁石。在一个或多个实施例中，硅酸盐层之间的空间可为约15至约40X，并且在其它实施例中为约17至约36X，
如由小角度X射线散射测出的那样。通常，可使用带有可交换阳离子诸如钠、钙和锂离子的
粘土。在一个或多个实施例中采用钠交换形式的蒙脱土。

[0055] 可用于处理粘土的有机膨胀剂包括季铵化合物(含吡啶鎓离子的除外)，例如聚(丙二醇)双(2‑氨基丙醚)、聚(乙烯吡咯烷酮)、盐酸十二烷胺、十八烷基胺盐酸盐和十二烷
基吡咯烷酮。这些经处理的粘土可商购获得。可使用这些膨胀剂中的一种或多种。

[0056] 官能化聚合物

[0057] 在一个或多个实施例中，本发明实践中采用的一个或多个层的膜包含官能化聚合物。在一个或多个实施例中，官能化聚合物是包含至少一个官能团的热塑性聚合物。官能
团，其也可被称为官能取代基或官能部分，包含杂原子。在一个或多个实施例中，官能团包
含极性基团。极性基团的例子包括羟基、羰基、醚基团、酯卤化物基团、胺基团、亚胺基团、腈
基团、环氧乙烷(例如环氧环)基团或异氰酸酯基团含有羰基部分的示例性基团包括羧酸基
团、酸酐基团、酮基团、酰卤基团、酯基团、酰胺基团或酰亚胺基团以及它们的衍生物。在一
个实施例中，官能团包括琥珀酸酐基团，或衍生自与马来酸酐、β‑烷基取代丙酸基团或其衍
生物的反应(例如，聚合反应或接枝反应)的相应的酸。在一个或多个实施例中，官能团是烃
聚合物主链的侧基。在这些或其它实施例中，官能团可包含酯基。在具体的实施例中，酯基
是缩水甘油基，即缩水甘油和羧酸的酯。具体例子是甲基丙烯酸缩水甘油酯基团。

[0058] 在一个或多个实施例中，官能化热塑性聚合物可通过将接枝单体接枝到热塑性聚合物上制备而成。接枝工艺可包括将热塑性聚合物与接枝单体结合、接触或反应。这些官能
化热塑性聚合物包括美国专利No.4,957,968、5624,999和6,503,984中描述的那些，这些专
利以引用方式并入本文中。

[0059] 可与接枝单体进行接枝的热塑性聚合物一般可包含固体高分子量塑性材料。这些塑性材料包括结晶聚合物和半结晶聚合物。在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可
在于，结晶度为至少20％，在其它实施例中为至少25％，在其它实施例中为至少30％。可将
样本的熔化热除以100％结晶聚合物的熔化热来确定结晶度，针对聚丙烯结晶度而言，结晶
度假定为209焦耳/克或350焦耳/克。可由差示扫描量热法测定熔化热。在这些或其它实施
例中，待官能化的热塑性聚合物的特征可在于，熔化热为至少40J/g，在其它实施例中超过
50J/g，在其它实施例中超过75J/g，在其它实施例中超过95J/g，并且在其它实施例中超过
100J/g。

[0060] 在一个或多个实施例中，接枝前的热塑性聚合物的特征可在于，重均分子量(Mw)为约100kg/mol至约2000kg/mol，并且在其它实施例中为约300kg/mol至约600kg/mol。它们
的特征还可在于数均分子量(Mn)为约80kg/mol至约800kg/mol，并且在其它实施例中为约
90kg/mol至约200kg/mol。分子量可由尺寸排阻色谱法通过使用配备有示差折光检测器的
Waters 150凝胶渗透色谱法测定而得，并使用聚苯乙烯标准品进行校准。

[0061] 在一个或多个实施例中，接枝前的热塑性聚合物的特征可在于，根据ASTM D‑1238在230℃和2.16kg负载下，熔体流速为约0.3dg/min至约2000dg/min，在其它实施例中为约
0.5dg/min至约1000dg/min，并且在其它实施例中为约1dg/min至约1000dg/min。

[0062] 在一个或多个实施例中，枝前的这些热塑性聚合物的熔化温度(Tm)可以为约110℃至约250℃，在其它实施例中为约120℃至约170℃，并且在其它实施例中为约130℃至约
165℃。在一个或多个实施例中，它们的结晶温度(Tc)可任选地为至少约75℃，在其它实施
例中为约95℃，在其它实施例中为约100℃，并且在其它实施例中为约105℃，其中一个实施
例的范围为105℃至115℃。

[0063] 可被接枝的示例性热塑性聚合物包括聚烯烃、聚烯烃共聚物和非烯烃热塑性聚合物。聚烯烃可包括由聚合乙烯或α‑烯烃诸如丙烯、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‑己烯以及它们的混合物形成的那些热塑性聚合
物。还设想到乙烯和丙烯的共聚物，以及乙烯和/或丙烯与另一种α‑烯烃诸如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‑己烯以及它们的混
合物的共聚物。其它聚烯烃共聚物可包括烯烃与苯乙烯的共聚物，诸如苯乙烯‑乙烯共聚
物，或烯烃与α,β‑不饱和酸、α,β‑不饱和酯的聚合物，诸如聚乙烯‑丙烯酸酯共聚物。非烯烃
热塑性聚合物可包括苯乙烯与α,β‑不饱和酸、α,β‑不饱和酯以及它们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。

[0064] 这些均聚物和共聚物可使用本领域已知的合适聚合技术进行合成。这些技术可包括常规Ziegler‑Natta型聚合，其采用单位点有机金属催化剂(包括但不限于茂金属催化
剂)的催化作用和高压自由基聚合。

[0065] 官能化热塑性聚合物的官能化程度可以依据官能化聚合物的总重量的侧链官能部分的重量百分比进行叙述。在一个或多个实施例中，官能化热塑性聚合物可包含至少0.2
重量％，在其它实施例中至少0.4重量％，在其它实施例中至少0.6重量％，并且在其它实施
例中至少1.0重量％的官能化部分。在这些或其它实施例中，官能化热塑性聚合物可包含小
于10重量％，在其它实施例中小于5重量％，在其它实施例中小于3重量％，并且在其它实施
例中小于2重量％的官能化部分。

[0066] 在官能化热塑性聚合物是官能化丙烯基聚合物的一个或多个实施例中，官能化热塑性聚合物的特征可在于，根据ASTM D‑1238在230℃和2.16kg负载下，熔体流速为约20dg/
min至约2000dg/min，在其它实施例中为约100dg/min至约1500dg/min，并且在其它实施例
中为约150dg/min至约750dg/min。在官能化热塑性聚合物是官能化乙烯基聚合物的一个或
多个实施例中，官能化热塑性聚合物的特征可在于，根据ASTM D‑1238在190℃和2.16kg负
载下，熔体流动指数为约0.2dg/min至约2000dg/min，在其它实施例中为约1dg/min至约
1000dg/min，并且在其它实施例中为约5dg/min至约100dg/min。

[0067] 官能化热塑性聚合物可商购获得。例如，可以商品名FUSABONDTM(杜邦公司TM TM
(DuPont))、POLYBOND (康普顿公司(Crompton))和EXXELOR (埃克森美孚公司
(ExxonMobil))获得酐基化丙烯基聚合物。另一个例子包括聚合物或低聚物，其包括一个或
TM
多个甲基丙烯酸缩水甘油酯基团，诸如Lotader  AX8950(阿科玛公司(Arkema))。

[0068] 常规热塑性树脂

[0069] 在一个或多个实施例中，本发明采用的一个或多个层的膜可包含常规热塑性树脂。在一个或多个实施例中，基于熔化温度和熔化热而言，常规热塑性树脂可有别于丙烯基
弹性体。在一个或多个实施例中，常规热塑性树脂的熔化热可大于75J/g，在其它实施例中
大于80J/g，并且在其它实施例中大于85J/g。在这些或其它实施例中，常规热塑性树脂的熔
化温度可高于105℃，在其它实施例中高于110℃，并且在其它实施例中高于115℃。

[0070] 在一个或多个实施例中，常规热塑性聚合物可包含烯烃反应器共聚物，其也可称为反应器中共聚物。反应器共聚物通常是本领域中已知的并且可包含烯烃聚合物的共混
物，所述烯烃聚合物得自在各种催化体系下进行的乙烯和α‑烯烃(如，丙烯)的聚合。在一个
或多个实施例中，这些共混物通过在反应器中顺序聚合而制成。可用于一个或多个实施例
中的反应器共聚物包括美国专利No.6,451,897中公开的那些，该专利以引用方式并入本
TM
文。反应器共聚物(其也被称为TPO树脂)可以商品名HIFAX (利安德巴塞尔工业公司
(Lyondellbassel))商购获得；据信这些材料包含乙烯‑丙烯橡胶和聚丙烯或聚丙烯共聚物
的反应器中共混物。其它可用的热塑性烯烃包括以商品名T00G‑00(英力士公司(Ineos))购
得的那些。在一个或多个实施例中，反应器中共聚物可与其它聚烯烃物理共混。例如，反应
器中共聚物可与线性低密度聚乙烯共混。

[0071] 量

[0072] 填料

[0073] 在一个或多个实施例中，本发明中采用的一个或多个层的膜包含填料(例如矿物填料)，所述填料的量为基于包含填料的膜的给定层的整体重量计的至少10重量％，在其它
实施例中至少15重量％，在其它实施例中至少20重量％，在其它实施例中至少25重量％，在
其它实施例中至少30重量％、至少33重量％，在其它实施例中至少40重量％，在其它实施例
中至少45％。在一个或多个实施例中，本发明的一个或多个层的膜包含填料，所述填料的量
为基于包含填料的膜的给定层的整体重量计的至多80重量％，在其它实施例中至多70重
量％，并且在其它实施例中至多60重量％。在一个或多个实施例中，本发明的一个或多个层
的膜包含填料，所述填料的量为基于包含填料的膜的给定层的整体重量计的33重量％至80
重量％，在其它实施例中40重量％至70重量％，并且在其它实施例中45重量％至60重量％。

[0074] 官能化聚合物

[0075] 在一个或多个实施例中，包含官能化聚合物的本发明的一个或多个层的膜所包含的官能化聚合物(例如含羟基聚合物)的量为基于包含官能化聚合物的膜的给定层的整体
重量计的至少1重量％，在其它实施例中至少2重量％，在其它实施例中至少3重量％，在其
它实施例中至少5重量％，并且在其它实施例中至少7重量％。在一个或多个实施例中，包含
官能化聚合物的本发明的一个或多个层的膜所包含的官能化聚合物的量为基于包含官能
化聚合物的膜的给定层的整体重量计的至多50重量％，在其它实施例中至多25重量％，并
且在其它实施例中至多15重量％。在一个或多个实施例中，包含官能化聚合物的本发明的
一个或多个层的膜所包含的官能化聚合物的量为基于包含官能化聚合物的膜的给定层的
整体重量计的3重量％至50重量％，在其它实施例中5重量％至25重量％，并且在其它实施
例中7重量％至15重量％。

[0076] 具体实施例

[0077] 本发明实践中采用的膜的具体实施例可参考图3进行描述。在一个或多个实施例中，本发明中采用的膜可以在中上层33、中下层35、任选的顶层31和任选的底层37中包含丙
烯基弹性体。在特定实施例中，中上层33和中下层35可包含丙烯基弹性体，顶层31可包含常
规热塑性聚合物。在特定实施例中，顶层31的聚合物组分包含至少90％，在其它实施例中至
少95％，并且在其它实施例中至少99％的常规热塑性聚合物。

[0078] 在一个或多个实施例中，底层37包含官能化热塑性聚合物。在一个或多个实施例中，基于层的整体重量计，底层37包含约1重量％至约10重量％，在其它实施例中约3重量％
至约8重量％，在其它实施例中约4重量％至约6重量％的官能化热塑性聚合物。

[0079] 在一个或多个实施例中，顶层31、中上层33、中下层35和底层37可包含不同量的一种或多种不同或相似的填料。例如，在一个或多个实施例中，基于层的整体重量计，顶层31
可包含约15重量％至约50重量％，在其它实施例中约20重量％至约40重量％，并且在其它
实施例中约25重量％至约35重量％的氢氧化镁填料，而基于层的整体重量计，中上层33、中
下层35和底层37包含小于20重量％，在其它实施例中小于10重量％，并且在其它实施例中
小于5重量％的氢氧化镁填料。

[0080] 在一个或多个实施例中，基于层的整体重量计，中上层33、中下层35和底层37中的至少一者，或在某些实施例中，层33、层35和层37中的每一者包含，约25重量％至75重量％，
在其它实施例中约35重量％至65重量％，并且在其它实施例中约45重量％至65重量％的碳
酸钙填料。

[0081] 制备方法

[0082] 在一个或多个实施例中，本发明中采用的膜可通过采用常规技术制备而成。例如，可将各种成分单独地进料到挤出机中，并挤出为膜，并且任选地，层压成层压片材。在其它
实施例中，各种成分可在混合装置(诸如密炼机)内组合并且混合，随后制造成膜片材或层
压制品。

[0083] 在一个或多个实施例中，本发明的膜可通过将聚合物组合物挤出成为片材来制备。可挤出并连接多个片材以形成层压制品。包括增强层的膜可通过在增强件(例如，稀松
布)上和/或下方挤出至少一个片材来制备。在其它实施例中，聚合物层可被制备为单独的
片材，并且所述片材然后可用夹在其间的稀松布压延以形成层压制品。在一个或多个实施
例中，本发明的膜通过采用共挤出技术来制备。可用的技术包括共同未决的美国序列号11/
708,898和11/708,903中描述的那些，所述文献以引用方式并入本文。

[0084] 在挤出后，并且在任选地连接一个或多个聚合物层，或任选地将一个或多个聚合物层与增强件连接在一起后，膜可被制造成所需的厚度。这可以通过使该膜穿过一组定位
在所需厚度处的挤压辊来实现。然后使该膜冷却和/或卷起以用于运输和/或储存。

[0085] 可挤出以形成聚合物片材的聚合物组合物可包含本文所述的组分或成分。例如，聚合物组合物可包含本文所定义的丙烯基弹性体、填料和官能化聚合物。可通过采用常规
聚合物混合设备和技术来将所述成分混合在一起。在一个或多个实施例中，挤出机可用于
混合所述成分。例如，可采用单螺杆或双螺杆挤出机。

[0086] 满粘屋顶系统

[0087] 本发明的满粘屋顶系统可参考图4进行描述。屋顶系统40包括屋顶板51、任选的隔热层53、任选的保护层55、任选的现有膜57、粘合剂层60和膜71，其中膜71是根据本发明的
一个或多个实施例的膜。出于本说明书的目的，其上经粘合剂固定有膜(即为最上层)的材
料可被称为基材。例如，在膜以粘接方式固定在隔热板或隔热层上的情况下，隔热板或隔热
层可被称为基材。

[0088] 本发明的实践不受任何特定屋顶板的选择的限制。因此，本文中的屋顶系统可包括各种屋顶板。示例性的屋顶板包括混凝土板、钢板、木梁和泡沫混凝土板。

[0089] 在一个或多个实施例中，现有膜可包括硫化橡胶系统诸如EPDM膜、热塑性聚合物系统诸如TPO膜，或沥青基系统诸如改性的沥青膜和/或构建的屋顶系统。

[0090] 本发明的实践同样不受任何特定隔热板的选择的限制。此外，隔热板是任选的。可使用若干种隔热材料，包括聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡孔材料。这些板是已知的，如美国专利
No.6,117,375、No.6,044,604、No.5,891,563、No.5,573,092、美国公开号2004/
01099832003/0082365、2003/0153656、2003/0032351和2002/0013379，以及美国序列号10/
640,895、10/925,654和10/632,343中所述，所述专利以引用方式并入本文。如本领域的技
术人员所认识的，隔热板和盖板可携带多种覆面材料，包括但不限于纸质面材、玻璃纤维增
强型纸质面材、玻璃纤维面材、带涂层的玻璃纤维面材、金属面材诸如铝面材和固定面材诸
如木头。

[0091] 在一个或多个实施例中，盖板可包括高密度聚氨酯或聚异氰脲酸酯板，如在美国公布No.2006/0127664、2013/0164524、2014/0011008、2013/0036694和2012/0167510,25所
公开的那样，所述公布以引用的方式并入本文中。在其它实施例中，盖板可包括建筑板，诸
如DensDeck。

[0092] 在其它实施例中，这些膜可在再覆盖屋顶事件之后用于覆盖平坦或低斜率屋顶。在一个或多个实施例中，膜可用于再覆盖屋顶，如美国公开号2006/0179749中所述，所述文
献以引用方式并入本文。

[0093] 本发明实践也不必受限于用于将膜粘结在基材上的粘合剂。例如，粘合剂可包括通过固化作用来产生粘结的粘合剂，诸如使用液体粘合剂(例如丁基橡胶粘合剂)或聚氨酯
粘合剂的情况。在其它实施例中，粘合剂可以是压敏粘合剂，可以在制备膜的位置处使用该
压敏粘合剂(例如工厂应用的压敏粘合剂)。

[0094] 如本说明书中所用的，术语“满粘屋顶系统”是指这样的屋顶系统：其中将膜附接到下方基材的主要模式是使用粘合剂。在一个或多个实施例中，这种附接模式包括以下情
况：其中膜的下方表面(即膜与基材接触平坦表面)的至少50％，在其它实施例中至少70％，
在其它实施例中至少90％，并且在其它实施例中至少98％通过粘合剂粘附于基材上。

[0095] 不脱离本发明的范围和实质的各种变型和更改对本领域的技术人员而言将是显而易见的。本发明不应被不当地局限于本文所示的示例性实施例。