制造包含可膨胀石墨的沥青片材的方法_4

文档序号:9548420阅读:来源:国知局
:1,在其他实施例中至多为300:1。
[0066]在一个或多个实施例中,可膨胀石墨在与本发明沥青片的沥青部件共存时会部分膨胀。然而,在一个或多个实施例中,可膨胀石墨不会膨胀到有害程度,所述有害程度包括石墨已有的膨胀程度或继续膨胀达到的程度会损害沥青形成片材产物的能力和石墨以理想的水平充当阻燃剂的能力(其包括允许沥青恰当形成片材的水平)。在一个或多个实施例中,可膨胀石墨膨胀的尺寸至多为其初始未膨胀尺寸的60%,在其他实施例中至多为50 %,在其他实施例中至多为40 %,在其他实施例中至多为30 %,在其他实施例中至多为20%,在其他实施例中至多为10%。
[0067]在一个或多个实施例中,可膨胀石墨的特征可为,pH值在约1至约10范围内,在其他实施例中在约1至约6范围内,在其他实施例中在约5至约10范围内。在某些实施例中,可膨胀石墨的特征可为,pH值在约4至约7范围内。在一个或多个实施例中,可膨胀石墨的特征可为,pH值至少为1,在其他实施例中至少为4,在其他实施例中至少为5。在某些实施例中,可膨胀石墨的特征可为,pH值至多为10,在其他实施例中至多为7,在其他实施例中至多为6。
[0068]在一个或多个实施例中,可膨胀石墨的特征可为,起始温度在约100°C至约250°C范围内,在其他实施例中在约160°C至约225°C范围内,在其他实施例中在约180°C至约200°C范围内。在一个或多个实施例中,可膨胀石墨的特征可为,起始温度至少为100°C,在其他实施例中至少为130°C,在其他实施例中至少为160°C,在其他实施例中至少为180°C。在一个或多个实施例中,可膨胀石墨的特征可为,起始温度最高为250°C,在其他实施例中最高为225°C,在其他实施例中最高为200°C。起始温度可称为膨胀温度(起始温度和膨胀温度可互换使用),也可称为石墨开始膨胀时的温度。
[0069]可膨胀石墨用暈
[0070]在一个或多个实施例中,不管要实践哪一个实施例,都可对照存在于母料中的沥青粘结剂量来描述引入或添加到母料的可膨胀石墨量。举例来说,在一个或多个实施例中,每100重量份沥青粘结剂,添加的可膨胀石墨量至少为0.5重量份,在其他实施例中至少为1重量份,在其他实施例中至少为3重量份,在其他实施例中至少为5重量份。在这些或其他实施例中,每100重量份沥青粘结剂,添加的可膨胀石墨量至多为40重量份,在其他实施例中至多为30重量份,在其他实施例中至多为20重量份。在一个或多个实施例中,每100重量份沥青粘结剂,添加的可膨胀石墨量为约0.5至约40重量份,在其他实施例中为约1至约30重量份,在其他实施例中为约3至约20重量份。
[0071]生产母料和最终组合物的方法
[0072]第一实施例
[0073]如上文提到的,本发明的第一实施例包括在第一温度下制备第一沥青组合物(又称沥青母料),随后将母料冷却到比第一温度低的第二温度,并且向第二温度的母料引入可膨胀石墨。该过程有利于允许使用足够的热量和能量,在不存在可膨胀石墨的情况下共混各种母料组分。然后,一旦冷却到不会导致可膨胀石墨有害膨胀的温度,便可添加可膨胀石墨,形成最终的熔融沥青组合物,接下来可将该最终的熔融沥青组合物制成沥青片。
[0074]实践本发明的一个或多个实施例未必会影响形成母料的过程,因此,可采用常规的制备熔融沥青、填充剂和任一种其他任选成分的共混物的技术。为此,以引用方式将美国专利N0.5,516,817并入本文。
[0075]在一个或多个实施例中,在混合和/或剪切下,将沥青粘结剂加热到至少150°C,在其他实施例中加热到至少175°C,在其他实施例中加热到至少195°C,在其他实施例中加热到至少205°C,在其他实施例中加热到至少215°C。在加热期间,或在已达所需温度后,向熔融沥青引入聚合物改性剂,并继续混合和/或剪切。另外,在加热期间或已达到所需温度(可称为第一温度)后,可添加其他任选成分,如无机填充剂和/或增粘树脂。继续在所需的高温(即第一温度)下混合并加热组合物,直到获得需要的共混物。例如,可继续混合,直到获得各成分的均匀共混物。在一个或多个实施例中,母料在冷却前不含可膨胀石墨。在这些或其他实施例中,母料在冷却前基本不含可膨胀石墨,也就是说其中含有的可膨胀石墨量处于不会对本发明的组合物和实践本发明造成明显影响的水平,甚至低于该水平。
[0076]在一个或多个实施例中,将母料在高温(如高于150°C或175°C )下混合至少5分钟,在其他实施例中混合至少10分钟,在其他实施例中混合至少20分钟。在一个或多个实施例中,在所需的第一温度下继续混合约5分钟至约120分钟,或在其他实施例中继续混合约10分钟至约50分钟。
[0077]在第一步骤中执行所需的加热和混合操作后,使母料冷却,冷却到的温度可称为第二温度。可采用一种或多种方法使母料冷却。例如,可以只移走外部热源,让组合物随时间推移慢慢冷却,以此方式使母料冷却。在其他实施例中,可将外部冷却源(如冷却水套形式的冷却源)施用至组合物。在其他实施例中,可向组合物添加能从母料体系吸走热量的材料(即,吸热材料)。在一个或多个实施例中,吸热材料可包括额外的母料中已有类型的吸热成分,或者其可包括母料中没有的类型的成分。例如,在前一种情况下,可额外添加沥青作为吸热材料。或者,后一种情况的例子可包括在形成母料过程中可能不会存在的增粘剂或其他油。
[0078]在某些实施例中,将母料冷却到低于215°C的温度,在其他实施例中低于205°C,在其他实施例中低于195°C,在其他实施例中低于185°C,在其他实施例中低于175°C,在其他实施例中低于165°C,在其他实施例中低于155°C,在其他实施例中低于145°C。在这些或其他实施例中,将母料温度维持在至少125 °C,在其他实施例中至少140 °C,在其他实施例中至少150°C,在其他实施例中至少160°C,在其他实施例中至少170°C。在一个或多个实施例中,将母料冷却到约125°C至约215°C的温度,在其他实施例中为约140°C至约205°C,在其他实施例中为约150°C至约195°C。
[0079]—旦将母料冷却到需要的第二温度,便向冷却的组合物引入可膨胀石墨。在添加可膨胀石墨期间,可混合或剪切组合物。
[0080]在冷却步骤后,向熔融的沥青组合物引入可膨胀石墨,然后在低于200°C、在其他实施例中低于190°C、在其他实施例中低于185°C、在其他实施例中低于175°C、在其他实施例中低于165°C、在其他实施例中低于155°C、在其他实施例中低于145°C的温度下混合。
[0081]向母料引入可膨胀石墨后,可在继续混合的同时维持需要的温度。换句话讲,在存在可膨胀石墨的情况下在混合和加工期间,维持这些温度。在一个或多个实施例中,继续在需要的第二温度下混合至少1分钟,在其他实施例中至少2分钟,在其他实施例中至少3分钟。在一个或多个实施例中,继续在需要的第二温度下混合至多10分钟,在其他实施例中至多7分钟,在其他实施例中至多5分钟。在一个或多个实施例中,继续在需要的第二温度下混合约1至约25分钟,或在其他实施例中约2至约7分钟。得到的组合物包含可膨胀石墨,可将其称为最终的熔融沥青组合物。
[0082]第二实施例
[0083]如上所述,在可与第一实施例配合实践的替代实施例中,混合可膨胀石墨与载体材料,以形成浓缩物。然后可将该浓缩物添加到母料中,以形成包含可膨胀石墨的最终的熔融沥青组合物。据信,存在载体有利于允许更高效地将可膨胀石墨引入母料,这样一来,引入和混合操作可以在较低的温度和能量下实施,继而使可膨胀石墨的膨胀度变小。
[0084]载体材料
[0085]在一个或多个实施例中,可用于形成可膨胀石墨的载体材料是易于分散在熔融沥青中的材料。这些材料通常可包括低粘度的烃材料。在一个或多个实施例中,这些材料可包括烃油、蜡、增粘树脂和低分子量的热塑性聚合物。在其他实施例中,这些材料可包括沥青材料,沥青材料又包括用于制备母料的沥青材料和低粘度沥青材料。
[0086]在烃油用作载体的那些实施例中,烃油的特征可为,粘度(40°C下,单位为厘沲)低于600,在其他实施例中低于550,在其他实施例中低于475,并且在其他实施例中低于400。在这些或其他实施例中,烃油的粘度可为约130至约600,在其他实施例中为约180至约500,或在其他实施例中为约250至约400。可用油的例子包括本文所述的那些,包括(但不限于)环烷油、石蜡油和芳香油。
[0087]在蜡用作载体的那些实施例中,蜡的特征可为,布氏粘度(190°C温度下,单位为cP)为约300至约20,000,在其他实施例中为约500至约10,000,并且在其他实施例中为约1000至约5000。可用蜡的例子包括(但不限于)无定形的聚烯烃蜡。
[0088]在增粘树脂用作载体的那些实施例中,增粘树脂的特征可为,布氏粘度(190°C温度下,单位为cP)为约100至约1000,或在其他实施例中为约200至约400。在这些或其他实施例中,增粘树脂的特征可为,粘度(根据ASTM D445在100°C温度下测得)为约10至约45,000,在其他实施例中为约100至约30,000,并且在其他实施例中为约1000至约
10,000。在这些或其他实施例中,增粘树脂的特征可为,密度为约0.8至约0.92g/cm30可用的增粘树脂包括(但不限于)本文描述的那些,如烃树脂和聚丁烯油。
[0089]在低分子量的热塑性聚合物用作载体的那些实施例中,该聚合物的特征可为,熔融指数(190°C温度下)为至少2,在其他实施例中为至少10,并且在其他实施例中为至少100。在这些或其他实施例中,该聚合物的熔融指数可为约2至约500,在其他实施例中为约5至约400,或在其他实施例中为约3至约300。在一个或多个实施例中,这些聚合物的特征可为,粘度为约2000至约10,OOOmPa.s,或在其他实施例中为约3000至约8000mPa.s。可用的聚合物包括(但不限于)乙烯-乙酸乙烯酯聚合物、乙烯-丙烯酸甲酯聚合物等。
[0090]在低粘度沥青用作载体的那些实施例中,沥青的粘度(6
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