包含可膨胀石墨的沥青片材的制作方法_3

文档序号:8268716阅读:来源:国知局
用以改性沥青粘结剂,本发明的实践不必受限于选择任意特定的聚合物改性 剂。
[0058] 在一个或多个实施例中,聚合物可特征在于小于150°C、在其他实施例中小于 125°C、在其他实施例中小于100°C、在其他实施例中小于20°C、在其他实施例中小于0°C、 在其他实施例中小于-20 °C、在其他实施例中小于-35 °C、在其他实施例中约-90 °C至 约-20°C的如通过DSC分析所测得的玻璃化转变温度(Tg)。在这些或其他实施例中,聚合 物可特征在于超过-20°C、在其他实施例中超过0°C、在其他实施例中超过20°C、在其他实 施例中超过50°C、在其他实施例中超过100°C的如通过DSC分析所测得的玻璃化转变温度 (Tg) O
[0059] 在一个或多个实施例中,聚合物改性剂可特征在于小于l,000dg/min、在其他实 施例中小于500dg/min、在其他实施例中小于50dg/min、在其他实施例中小于20dg/min、 在其他实施例中小于l〇dg/min、在其他实施例中小于ldg/min的熔体指数(ASTM D-1238 ; 2. 16kg载荷@190°C )。在这些或其他实施例中,不饱和聚合物可具有3至15dg/min之间、 在其他实施例中4至12dg/min之间的熔体指数。
[0060] 在一个或多个实施例中,聚合物改性剂可特征在于约10至约1,000kg/mol、在其 他实施例中约40至约500kg/mol、在其他实施例中约80至约200kg/mol的数均分子量 (Mn)。在这些或其他实施例中,聚合物改性剂也可特征在于约10至约4, OOOkg/mol、在其 他实施例中约40至约2, 000kg/mol、在其他实施例中约80至约800kg/mol的重均分子量 (Mw)。在一个或多个实施例中,聚合物改性剂可特征在于约I. 1至约5、在其他实施例中约 1. 5至约4. 5、在其他实施例中约1. 8至约4. 0的分子量分布。分子量可通过凝胶渗透色谱 法(GPC)测定,所述凝胶渗透色谱法使用聚苯乙烯标样校正,并调节用于所讨论的聚合物 的 Mark-Houwink 常数。
[0061] 聚合物改性剂可为直链、支链或偶联聚合物。聚合物的类型可包括天然聚合物和 合成聚合物。可用的合成聚合物可包括聚二烯或与非二烯共聚单体(例如苯乙烯)的聚 二烯共聚物。共聚物可包括嵌段共聚物和无规共聚物。偶联聚合物可包括线性偶联聚合 物(例如二偶联聚合物)或星形(raidally)偶联聚合物(例如三偶联或四偶联、五偶联、 六偶联等)。示例性的聚二烯包括聚丁二烯和聚异戊二烯。示例性的共聚物可包括无规苯 乙烯-丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、无 规苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯嵌段共聚 物、无规苯乙烯-异戊二烯-丁二烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和氯丁二烯橡 胶。在一个或多个实施例中,聚合物改性剂包括线性嵌段共聚物或星形嵌段共聚物,其中嵌 段共聚物包括封端苯乙烯嵌段。在这些或其他实施例中,这些嵌段共聚物的苯乙烯含量可 为10重量%至50重量%,在其他实施例中15重量%至45重量%,在其他实施例中20重 量%至40重量%。
[0062] 在一个或多个实施例中,聚合物改性剂为SBS嵌段共聚物(即聚(苯乙烯-b- 丁 二烯-b-苯乙烯))。在一个或多个实施例中,这些嵌段共聚物可特征在于约90, 000至约 750, 000、或在其他实施例中约150, 000至约250, 000的重均分子量。在这些或其他实施例 中,这些聚合物可特征在于至多约I. 1或在其他实施例中至多约1. 05的多分散性。在特定 实施例中,SBS嵌段共聚物具有约27至约43重量份的苯乙烯。
[0063] 可用于本发明的实践的SBS嵌段共聚物的一个例子为以商标名Kraton D(科腾 聚合物集团(Kraton Polymer Group))销售的SBS嵌段共聚物,包括例如D1118、DllOl和 D1184。SBS嵌段线性和星形嵌段共聚物包括于这些聚合物中。在特定实施例中,可混合两 种嵌段共聚物(线性和星形)以获得所需的结果。在某些实施例中,线性SBS共聚物与星 形SBS共聚物的重量比可为约0至约7重量份的星形SBS嵌段共聚物和约7至约15重量 份的线性SBS嵌段共聚物。
[0064] 在一个或多个实施例中,可用作聚合物改性剂的可用的热塑性聚合物包括聚烯 烃。例如,聚丙烯的数种衍生物为可用的,包括通过如下方式制得的那些:首先将丙烯二聚 以提供4-甲基-1-戊烯,随后聚合该二聚体以提供聚-4-甲基-1-戊烯。这些聚丙烯可具 有约50, 000至约250, 000、或在其他实施例中约150, 000至约170, 000的数均分子量。在 一个或多个实施例中,多分散性可为约2. 5至约3. 5。聚丙烯可进一步特征在于约160°C至 约175°C的熔化温度,并可具有120°C以上的冷结晶温度。
[0065] 在一个或多个实施例中,聚合物改性剂为全同立构聚丙烯(IPP)。在一个或多个实 施例中,IPP具有至少45重量%的结晶度,或在其他实施例中约46至约50重量%的结晶 度。可使用无规立构聚丙烯和全同立构聚丙烯的共混物。在其他实施例中,可使用无规立 构聚α烯烃(APAO)。
[0066] 补充阻燃剂
[0067] 如上所述,可膨胀石墨可与补充阻燃剂结合使用。阻燃剂可包括在本发明的聚合 物组合物中增加耐燃性、特别是火焰传播(如由UL 94和/或UL 790所测试)的任何化合 物。通常,可用的阻燃剂包括在暴露于火焰时通过在试样表面上形成炭层而操作的那些。其 他阻燃剂包括在阻燃剂化合物热分解时通过释放水而操作的那些。可用的阻燃剂也可分类 为卤化阻燃剂或非卤化阻燃剂。
[0068] 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、多磷酸三聚 氰胺和氧化锑(Sb 2O3)。氢氧化镁(Mg(OH)2)可以以商标名VerteX TM60购得,多磷酸铵可以 以商标名Exolite?AP 760(科莱恩公司(Clarian))(其作为多元醇母料一起销售)购得, 多磷酸三聚氰胺可以以商标名Budit?3141(博德公司(Budenheim))购得,氧化锑(Sb 2O3) 可以以商标名FireshielcT购得。
[0069] 其他补充阻燃剂的例子包括硼酸钙、氢氧化镁、碱式碳酸镁、氢氧化铝、硼酸锌、石 膏、以及它们的混合物。在这些或其他实施例中,补充阻燃剂包括硬硼钙石,其为据信包含 约50-80 %的硼酸钙的硼酸盐矿物质。
[0070] 增粘剂树脂
[0071] 在一个或多个实施例中,沥青组分可包含增粘剂树脂。这些树脂包括但不限于石 油树脂、合成多萜、树脂醋和天然萜稀、以及它们的组合。在某些实施例中,树脂改性剂在约 40°C至约150°C的温度下软化或变成液体。在某些实施例中,树脂改性剂具有在包含于聚 合物膜中的聚合物材料的数均分子量以下的如通过气相渗透压测试法所测得的数均分子 量。在某些实施例中,树脂改性剂的数均分子量小于约5, 000。在其他实施例中,树脂改性 剂的数均分子量小于约1,〇〇〇。在另外的实施例中,树脂改性剂的数均分子量为约500至约 IOOOo
[0072] 在某些实施例中,树脂改性剂具有约20°C至约160°C的环球法软化点。在另外的 实施例中,树脂改性剂具有约40°C至约160°C的环球法软化点。在其他实施例中,树脂改性 剂具有约50°C至约160°C的环球法软化点。
[0073] 可使用选择作为树脂改性剂的单独的或以彼此的混合物的各种类型的天然和合 成树脂。合适的树脂包括但不限于天然松香和松香酯、氢化松香和氢化松香酯、香豆酮-茚 树脂、石油树脂、多萜树脂、和萜烯-酚醛树脂。合适的石油树脂的具体例子包括但不限于 脂族烃类树脂、氢化脂族烃类树脂、混合脂族和芳族烃类树脂、氢化的混合脂族和芳族烃类 树脂、脂环族烃类树脂、氢化脂环族树脂、混合脂环族和芳族烃类树脂、氢化的混合脂环族 和芳族烃类树脂、芳族烃类树脂、取代的芳族烃类和氢化芳族烃类树脂。如本文所用,"氢化 的"包括完全、基本上和至少部分氢化的树脂。合适的芳族树脂包括经芳族改性的脂族树 月旨、经芳族改性的脂环族树脂,和氢化芳族烃类树脂。如上树脂中的任意者可由不饱和酯或 酸酐接枝,以给树脂提供提高的性质。对于树脂改性剂的另外的描述,可参见技术文献,例 如 Hydrocarbon Resins, Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology,第 4 片反, 第 13 卷,第 717-743 页(J. Wiley&Sons, 1995) 〇
[0074] 在一个或多个实施例中,增粘剂树脂包括苯酚基树脂。酚醛树脂包括于苯酚基树 脂中。这些树脂可包括反应性酚树脂(也称为官能化酚树脂)以及非反应性树脂。在一个 或多个实施例中,酚树脂为可熔酚醛树脂,其可通过烷基取代的苯酚或未取代的苯酚与醛 (如甲醛)在碱性介质中缩合,或通过双官能苯酚二醇缩合而制得。在一个或多个实施例 中,该缩合反应在过量或摩尔当量的甲醛中进行。在其他实施例中,酚醛树脂可通过酸催化 的反应而形成。
[0075] 在一个或多个实施例中,增粘剂树脂为聚丁烯聚合物或低聚物。在特定实施例中, 使用聚丁烯油。可用的聚丁烯油包括高粘度油,所述高粘度油可特征在于至少80cst、在其 他实施例中至少lOOcst、或在其他实施例中至少120cst直至例如约700或800cst的在 100°C下的粘度。在这些或其他实施例中,高粘度聚丁烯油可特征在于至少IOOOg/摩尔、 在其他实施例中至少1200g/摩尔、或在其他实施例中至少1300g/摩尔直至例如1400或 1500g/摩尔的分子量。一个示例性的高粘度聚丁烯油可以以商标名Indap〇l H300(英力士 公司(Ineos))或PB32(硕泰克斯公司(Soltex))获得。
[0076] 其他成分
[0077] 在一个或多个实施例中,沥青组分可包含油(其也可称为加工油或增量油)。这 些增量剂可包括高沸点烃类。这些油的例子包括石蜡油、芳族油、环烷油、植物油、和低PCA 油(包括MES、TDAE和SRAE),和重环烷油,和各种合成油(例如但不限于聚丁烯油)。在一 个或多个实施例中,基于与橡胶的相容性,以及给最终组合物提供有利的性质(例如未固 化强度或粘性)的能力而选择所用的油。在这些或其他实施例中,沥青组分也可包含填料、 增量剂、抗氧化剂、蜡、抗臭氧剂等。可用的填料包括但不限于无机填料,如碳酸钙(即石灰 岩)和玻璃(如玻璃珠)。
[0078] 量
[0079] 在一个或多个实施例中,本发明的沥青片材的沥青组分以每100重量份沥青粘结 剂计包含至少〇. 5重量份、在其他实施例中至少1重量份、在其他实施例中至少3重量份、 在其他实施例中至少5重量份的可膨胀石墨。在这些或其他实施例中,本发明的沥青片材 的沥青组分以每100重量份沥青粘结剂计包含至多40重量份、在其他实施例中至多30重 量份、在其他实施例中至多20重量份的可膨胀石墨。在一个或多个实施例中,本发明的沥 青片材的沥青组分以每100重量份沥青粘结剂计包含约〇. 5至约40重量份、在其他实施例 中约1至约30重量份、在其他实施例中约3至约20重量份的可膨胀石墨。
[0080] 在一个或多个实施例中,本发明的沥青片材的沥青组分以每100重量份沥青粘结 剂计包含至少0. 5重量份、在其他实施例中至少1重量份、在其他实施例中至少3重量份、 在其他实施例中至少5重量份的聚合物改性剂。在这些或其他实施例中,
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