建筑屋顶板的制作方法

专利名称：建筑屋顶板的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料，更具体地说涉及用于建筑物外部的壁板的屋顶板。
已有报道通过聚碳酸酯树脂的热成型来制造可用作屋顶材料和壁板材料(屋顶板和护檐板)的建筑物板材，如参见美国专利4308702。在该专利中也报导了用于热成型的聚碳酸酯树脂可与填充物如玻璃纤维以及和其它添加剂如着色颜料混和。虽然可将聚碳酸酯配制成可赋予模塑制品以对外部建筑板材有利的一宽域特性。但在不牺牲可模塑性的前提下很难获得对紫外光降解的抵抗性。当将紫外光吸收化合物的有效量加入聚碳酸酯树脂、特别是在存在着色颜料时，对聚合物熔体流变学将产生不利影响，使得人们很难控制熔体流动。
尽管在包含紫外光抵抗剂的聚碳酸酯树脂的模塑中存在着困难，但聚碳酸酯树脂具有的其它特性令其仍有价值(如防磨表面)。实际上，美国专利4034528和4096011已提议可将其用于表面衬里乙烯基树脂外壁板。如果可将它们制成耐因暴露在紫外线辐射的环境下所引的降解而对加工性不造成不利影响，则在本领域是一项进步。这可发生于支化芳族聚碳酸酯树脂中，其中发现它们可与特定一类紫外光吸收苯并三唑化合物相混溶；参见美国专利5001177。但对于紫外辐射具有或不具有抵抗作用的支化或高度交联的聚碳酸酯树脂则太脆以致不能用作耐冲击外用建筑材料，即使是作为专利5001177中所提及的表面衬里。
本发明包括对紫外辐射所致的降解具有抵抗作用的、用于建筑物外部的自支承、层压屋顶板，它包括a.一热塑性合成聚合树脂的硬质基材；和b.一含0.5-15％(重量)紫外辐射吸收剂的芳族直链聚碳酸酯树脂共混合物的软薄膜；层压到欲用于暴露在天候老化环境下的基材表面。


图1是本发明的实施方案屋顶板的透视图。
图2是沿图1中线2-2截面图。
本领域技术人员通过阅读下面优选实施方案的描述以及参照附图1和附图2将对本发明有所认识。
图1是一实施方案屋顶板10的透视图，它可作为外部壁板或屋顶板用于建筑物结构中。暴露在天候老化环境下的表面12可以是平滑的或是网络的，将在下文中更充分地加以描述。
现参照图2，即沿图1线2-2的截面侧视图，可以看到屋顶板10为一层状结构，则在边12上用软质、直链芳族聚碳酸酯树脂的层压薄膜18覆盖的热塑性合成聚合树脂基材14组成。
基材14可由任何常规、具有足够能力自支承的合成聚合树脂的热成型而成。基材14的厚度最好在10-300密耳之间。这种聚合树脂的典型例子是聚烯烃(如聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯)、聚苯乙烯、(ABS)、丙烯酸树脂等。优选基材14由热塑性芳族直链聚碳酸酯树脂模塑而成。
优选的用于基材14的芳族直链聚碳酸酯树脂是一类已知的可热成型树脂，经二羟酚与羰基卤化物(碳酸酯的前体)在水不溶混溶剂的存在下进行界面聚合作用而成。
虽然制备方法的各种反应条件可以变化，但一些优选的方法一般都包括将二元酚反应剂溶解于或分散于苛性碱液中，将所得混合物加到适宜的水不溶混溶剂介质中。并在所控制的pH条件下使各反应剂与碳酸酯前体接触。最常用的水不溶混溶剂包括二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、氯苯、甲苯等。
在本文献中对于制备聚碳酸酯树脂的典型描述见述于例如美国专利3028365、3334154、3275601、3915926、3030331、3169121、3027814和4188314中，所有这些专利均通过引用并入本文。
此处所用的术语“聚碳酸酯”是包括聚酯-碳酸酯〔也称为“共聚(酯-碳酸酯)”或“聚酯-聚碳酸酯”〕的热塑性树脂，其制备方法众所周知；参见例如美国专利3169121和4487896中给出的描述。这些专利也通过引用并入本文。
一般而言，通过与用于聚碳酸酯树脂均聚物相同的聚合技术(但在所添加的酯前体的存在下)来制备聚酯-碳酸酯树脂。
用于制备聚碳酸酯均聚物和聚酯-碳酸酯树脂的优选方法包括光气化反应。光气化反应进行时的温度可在低于0℃至高于100℃之间。光气化反应优选在约室温(25℃)至50℃的温度下进行。由于反应是放热反应，因而光气的添加速率可以用来控制反应温度。所需的光气量一般取决于所添加的二元酚的量。
所用的二元酚是已知的且其反应基为两个酚式羟基基团。一些二元酚通过以下通式表示
式中A为含1个至约15个碳原子的二价烃基，含1个至约15个碳原子的取代二价烃基和取代基团如卤素、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-O-或-C(O)-；各X相互独立地选自氢、卤素以及一价烃基如1至约8个碳原子的烷基、6-18个碳原子的芳基、7至约14个碳原子的芳烷基、7至约14个碳原子的烷芳基、1至约8个碳原子的烷氧基或6-18个碳原子的芳氧基；m为1或1，和n为0-5的整数。
一般所用的一些二元酚为二酚如(4-羟基-苯基)甲烷、2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(即双酚A)、2，2-二(4-羟基-3，5-二溴苯基)丙烷；二羟酚醚如二(4-羟基苯基)醚、二(3，5-二氯-4-羟基苯基)醚；二羟基联苯如p，p’-二羟基联苯、3，3’-二氯-4，4’-二羟基联苯；二羟基芳基砜如二(4-羟基苯基)砜、二(3，5-二甲基-4-羟基苯基)砜；二羟基苯如间苯二酚、氢醌、卤代和烷基取代的二羟基苯如1，4-二羟基-2，5-二氯苯、1，4-二羟基-3-甲苯；和二羟基二苯基硫醚以及亚砜如(4-羟基苯基)硫醚、二(4-羟基苯基)亚砜和二(3，5-二溴-羟基苯基)亚砜。各种另外的二元酚被公开在美国专利2999835、3028365和3153008号中，所有这些专利均通过引用并入本文。当然，可能使用两种或两种以上不同的二元酚或一种二元酚与二醇的混合物。
所述碳酸酯前体可以是羰基卤化物、二芳基碳酸酯或二卤代甲酸酯。羰基卤化物包括碳酰溴、碳酰氯及其混合物。二卤代甲酸酯包括二元酚的二卤代甲酸酯如2，2-二(4-羟基苯基)丙烷、2，2-二(4-羟基-3，5-二氯苯基)丙烷、氢醌等的二卤代甲酸酯，或二元醇的二卤代甲酸酯如1，2-亚乙基二醇的二卤代甲酸酯。所有上述碳酸酯前体是有用的，优选碳酰氯，也即公知的光气。
一般而言，在制备用于本发明中的聚酯一聚碳酸酯树脂中，可用常规用于制备线型聚酯的任何二羧酸作为酯前体。一般来说，可用的二羧酸包括肪族二羧酸、芳族二羧酸及脂族-芳族二羧酸。这些酸是众所周知的并被公开于如美国专利第3169121中，通过引用并入本文。二羧酸的典型例子是那些下述通式所代表的二羧酸HOOC-R1-COOH式中R1代表二价脂族基如1，1-亚烷基、亚烷基、亚环烷基或取代的烯烃基或亚烷基；芳族基如亚苯基、亚萘基、亚联苯基，取代的亚苯基等；二价的脂族-芳族烷基如芳烷基或烷芳基；或两种或两种以上通过下式非芳香性键连接的芳族基团
-E-式中，E为二价的亚烷基或1，1-亚烷基。E也可由两种或两种以上亚烷基或1，1-亚烷基基团组成，通过非亚烷烃基或1，1-亚烷基基团、通过非亚烷基或非1，1-亚烷基基团如芳族键、叔氨基键、醚键、羰基键、含硅键或通过含硫连接键如硫醚、亚砜和砜等连接。此外，E可为5-7个碳原子(包括5和7)的环脂族基基团(如环戊基、环己基)，或5-7个碳原子(包括5和7)的亚环烷基如亚环己基。E还可以是不含碳但含硫的链如硅烷或硅氧烷。本领域技术人员将可想到E所代表的其它基团。
一些可用于制备聚(酯-碳酸酯)的芳族二羧酸的非限制性例子包括邻苯二甲酸、间苯二酸、对苯二酸、高邻苯二酸、邻、间和对-苯二乙酸以及多核芳香酸如二苯二甲酸和异构萘二甲酸。可用Y取代芳族化合物。Y可以是无机原子如氯、溴、氟等；或无机基团如硝基；或有机基团如烷基；或含氧基团如烷氧基，只需Y对反应剂和反应条件是惰性的并且不受其影响。特别有用的芳族二羧酸是以下通式所代表的二羧酸
式中 j是0-4(包括0和4)的正整数；各R3相互独立地选自烷基、优选低级烷基(1个至约4个碳原子)。
最优选的芳族二羧酸是间苯二酸、对苯二酸及其混合物。
上述式中脂族二羧酸(其中R1为亚烷基)的典型例子是丁二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、十二双酸等。优选具有4-18个碳原子(包括4和18)的二羧酸。
可用二羧酸的混合物。因此此处所用的术语“二羧酸”应理解为包括两种或两种以上二羧酸的混合物。
用来制备用于本发明的聚酯-碳酸酯树脂的反应剂的比例可以变化。本领域技术人员知道如述于以上提及的美国专利中的有用的比例。一般而言，相对于碳酸酯键，酯键的量可为约5％至约90％(摩尔)。例如5摩尔双酚A与4摩尔二氯化间苯二酰和1摩尔碳酰氯完全反应将得到80％(摩尔)酯键的聚酯-碳酸酯。
优选的用于基材14的聚碳酸酯是衍生自双酚A和碳酰氯的聚碳酸酯，在25℃二氯甲烷中的特性粘度为约0.3至约0.5分升/克。
在常规制备聚碳酸酯均聚物和聚酯-碳酸酯的界面聚合方法中，在与碳酸酯和酯前体接触前或接触期间一般将一分子量的调节剂(链终止剂)加入到反应混合物中。有用的分子量调节剂包括(但不受此限制)一元酚如苯酚、苯并二氢吡喃-I、对-叔丁基苯酚、对-枯基苯酚等。用于分子量控制的技术是本领域所公知的，并用来控制用于本发明的聚酯-碳酸酯树脂的分子量。
本领域技术人员将会理解此处所述的优选聚碳酸酯，其特征是含有下式(I)的重复聚碳酸酯链单元
式中，D为用于树脂制备中的二元酚的二价芳族基；并可含有下式(II)的重复羧基链单元-O-R1-O-D-(II)式中D和R1具有先前赋予它们的意义。用纤维状增强剂来有利地增强优选的聚碳酸酯树脂。
用于塑料模塑组合物中的纤维状增强剂一般是众所周知的，代表性的有玻璃纤维、矿物纤维如褐块石棉、碳纤维等。优选的增强剂为玻璃纤维如雕玻璃纤丝(长玻璃纤维和短玻璃纤维)粗纱和常产纤维。
可用于基材14的丝状玻璃对本领域技术人员来说是众所周知的，并可从一系列生产商中得到。该玻璃可未经处理或优选用硅烷或钛酸酯偶合剂处理。以约0.25cm至约5cm长的切短玻璃丝束的形式使璃用该丝状玻璃是便利的。
用于基材14的聚碳酸酯组合物最好包括冲击改性比例量的冲击改性剂。任何已知的冲击改性剂都可用于聚碳酸酯。这种冲击改性剂的典型例子是乙烯基芳族化合物(A)和(A’)n的选择性氢化的直链、顺序或径向的末嵌段共聚物以及A-B-A’的烯属高弹体(B)；A(B-A-B)nA；A(B-A)nB；或B[(A-Bn)B]4类型，其中n为1-10的整数(包括1和10)；参见Acefele等人的美国专利第3333024号，通过引用并入本文。
用于基材14优选作为冲击改性剂的所谓的“ABS”聚合物。ABS聚合物例如在Modern Plastics Encyclopedia，1989年编，第92页中被定义为由三种单体丙烯腈、丁二烯和苯乙烯制成的热塑性塑料的家族，更具体地说为苯乙烯-丙烯腈共聚物与SAN-接枝的聚丁二烯橡胶的混合物(掺合聚合物)。
基于基材14的与聚酯-碳酸酯一起使用的冲击改性剂也包括各种本领域公知的聚芳酯树脂。例如，从许多商业渠道可得的聚芳酯，如Rohm&Haas Chemical Company，Philadelphia，Pa，商业牌号为AcryloidKM 330和7709 XP；Goodyear Tire&Rubber Company，Akron，Ohio，商业牌号为RXL6886；从American CyanamidCopmany，Stanford，CT，商业牌号Cyanacryl770；从M&TChemicals Co，Trenton，NJ，商业牌号为Durstrength200；以及从Polysar Corporation，Canada，商业牌号为Polysar§1006。
可将聚丙烯酸酯树脂以基于所有组合物重量的0.01％～50％(重量)的常规用量、一般为0.01％～10％(重量)的量加入到聚碳酸酯树脂中。
另一类已知的可用作本发明树脂组合物的成分之一的冲击改性剂是可用下式表示的聚酰胺-聚醚嵌段共聚物
式中，PA代表聚酰胺链段，PE代表聚醚链段以及n是使得该嵌段共聚物的重均分子量(Mw)为约5000至约100000的整数。上述一类聚酰胺-聚醚嵌段共聚物一般是众所周知的，并可例如通过常规技术的预聚酰胺与聚氧亚烷基二醇的缩聚反应来制备，如按照见述于美国专利4208493、4230838、4361680和4331786中的制备方法，所有这些专利均通过引用并入本文。如此制备的聚酰胺-聚醚嵌段共聚物可购得，并可以从宽范围的各处预聚酰胺和聚氧亚烷基二醇制得。
聚酰胺-聚醚嵌段共聚物的冲击改性剂配比一般为树脂组合物的约0.1至10％(重量)。
可被加入到聚碳酸酯树脂中的冲击改性剂的其它例子在本领域中是众所周知的。
用作基材14的热塑性塑料组合物也可与常规模塑助剂的抗氧化剂、抗静电剂、水解稳定剂如被公开于美国专利3489716、4138379和3839247(所有这些专利均通过引用并入本文)中的环氧化物、色稳定剂如有机亚磷酸酯、热稳定剂如亚磷酸酯、脱模剂等相混合。
在本发明的优选实施方案中，屋顶板阻燃剂(作为一添加剂成分)包括在聚碳酸酯基材14中。一般而言，在基于模塑组合物的聚碳酸酯中冲击改性剂的存在处于防火剂的作用是降解性的。然而，在本发明的说明书中，由于冲击改性剂的存在造成阻燃性的降低并不明显。
一些特别有用的阻燃剂是磺酸的碱金属和碱土金属盐。这种类型的阻燃剂及其用法被公开于美国专利第3933734、3931100、3978024。3948851、3926980、3919167、3909490、3953396、3953300、3917559、3951910和3940366中，所有这些专利均通过引用并入本文。
阻燃剂的阻燃配比随特定的阻燃剂而异。一般而言，阻燃剂的比例占总聚碳酸酯组合物的0.01至约20％(重量)。
软质聚碳酸酯树脂的薄膜18一般是众所周知的，并从商业渠道上可从General Electric Company，Plastics Division Pittsfield，Mass得到。从上述具有厚度为1-15密耳并配制成含有约1-30％(重量)紫外光吸收剂的聚碳酸酯树脂制成薄膜18是有利的。紫外光吸收剂的典型例子是那些例如见述于美国专利2976259、3043709、3049443、3214436、3309220、4556606和Re 2976中，所有这些专利均通过引用并入本文。
选择用于本发明的紫外光吸收剂优选为Ciba-Geigy公司，Hawthorn，NewYork制造的一种苯并三唑，Tinuvin234。
也可以将常规着色颜料以着色比例掺入到薄膜树脂18中，但优选掺入到形成基材14的聚碳酸酯树脂中。
根据本发明的方法，将薄膜18层压到基材14的表面12上以保护表面12不受天候老化的影响。可通过几种公知技术中的一种来进行层压。例如采用美国专利4056344或见述于美国专利4992322中的技术可将基材14和薄膜18共挤塑。最好分别制备薄膜18与基材14并在加热和压力(采用常规层压机)下将其层压至基材14上。后一种方法具有避免与基材14或薄膜18的挤塑相关的熔体流动的问题的优点，并且有构造屋顶板10表面12的能力。
此外，该薄膜18可经受如通过见述于美国专利5271968中的方法施用的紫外光吸收化合物和颜料的表面浸渍或表面涂饰。
通过使用共挤塑或表面浸渍技术可将表面膜(层)18制备成在表面12上高度耐紫外光并具有一定的颜色。
在基础聚碳酸酯上含有高水平的紫外线吸收剂的薄膜18的共挤塑消除了不相容性(即熔体流动)问题。同样地使用表面浸渍技术将紫外光吸收剂量于着色聚碳酸酯薄膜的表面内解决了熔体稳定性问题。
以下实施例及制备方法描述了进行和使用本发明的方式和方法，并提出了本发明人认为进行本发明的最佳模式，但不应被认为是对本发明的限制。表中所显示的Delta E Colour试验结果是根据ASTM试验方法D 5071-91经暴露17280小时(小时于10年S.Florida)后所取得的数据。实施例按照美国专利4056344中的程序做成一具有聚碳酸酯树脂芯层以及在该芯层的外面一聚碳酸酯树薄膜(厚约10密耳)的贴面的共挤塑片材。该贴面层包含一含有8.0％(重量)的Tinuvin234(Ciba-GeigyCorp.)-苯并三唑紫外光吸收化合物以及着色比例的颜料的聚碳酸酯树脂共混物。进行了共挤塑片材对耐天候老化性的试验。试验结果(色差△E)示于下表中。
为了比较的目的，用一些氨基甲酸乙酯或丙烯酸搪瓷涂漆所述芯层挤塑物(无贴面)并也进行试验。试验结果示于下表中。
表材料色差△E本发明的共挤塑物结构，其中颜料为-颜色为砖红色 2.3-颜色为浅褐色 3.7-颜色为灰色 3.4砖红色聚氨酯搪瓷漆 11.0(Lilly Industries 92702-1774)砖红色水基丙烯酸搪瓷漆 8.0(Lilly Industries 92739-1777)浅褐色聚氨酯搪瓷漆 11.0(Lilly Industries 92702-1775)灰色聚氨酯搪瓷漆15.0(Lilly Industries 92702-1776)
权利要求
1.一种对紫外辐射所致的降解具有抵抗性的、用于建筑物结构外部的自支承、层压屋顶板，它包括a.一热塑性合成聚合树脂的硬质基材；和b.一含有0.5-15％(重量)紫外辐射吸收剂的芳族直链聚碳酸酯树脂共混物的软薄膜；层压到欲用于暴露在天候老化环境下的基材表面上。
2.权利要求1的屋顶板，其中所述硬质基材为热成型的直链芳族聚碳酸酯树脂。
3.权利要求1的屋顶板，其中所述薄膜还含有着色比例的颜料。
4.权利要求1的屋顶板共挤塑成还包括10-300密耳厚的基材和1-10密耳厚的薄膜的形式。
5.一种对紫外辐射所致的降解具有抵抗性的、用于建筑物结构外部的自支承、层压屋顶板，它包括a.用着色比例的颜料着色的热塑性合成聚合树脂的硬质基材；和b.含0.5-15％(重量)紫外辐射吸收剂的芳族直链聚碳酸酯树脂共混物的软薄膜；层压到欲用于暴露在天候老化环境下的基材表面上。
全文摘要
本发明公开了带有耐紫外辐射聚碳酸酯树脂层压层的不受天候老化影响的合成聚合树脂的建筑物结构屋顶板。
文档编号E04D1/28GK1180123SQ9711791
公开日1998年4月29日 申请日期1997年8月29日 优先权日1996年8月30日
发明者R·F·西洛夫 申请人:通用电气公司