包含可膨脹石墨的壓敏粘合劑的制作方法
【專利說明】包含可膨脹石墨的壓敏粘合劑
[0001]本申請要求于2012年11月7日提交的美國臨時申請序列號61/723，354以及于2013年3月14日提交的美國非臨時申請序列號13/830,882的權(quán)益，這些申請以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實(shí)施例涉及包含可膨脹石墨的壓敏粘合劑。這些粘合劑可用于將建筑材料(諸如屋頂膜，水分、空氣和蒸氣屏障層以及襯料)粘附到各種基底，同時為建筑材料提供改善的耐火性和/或耐火焰蔓延性。
【背景技術(shù)】
[0003]壓敏粘合劑在建筑材料中使用。例如，如Statutory Invent1n RecordHI, 735(法定發(fā)明記錄Hl，735)中所公開，屋頂膜，諸如EPDM膜，可通過涂覆在屋頂膜底面上的粘合劑層而粘附到鄰接的膜或粘附到屋頂表面。在該發(fā)明記錄中公開的粘合劑層包含聚苯乙烯含量為20重量％至40重量％且總體重均分子量為50，000至150，000的氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，本征粘度小于0.35分升/克的聚苯醚樹脂或高軟化點(diǎn)末端嵌段增強(qiáng)樹脂，以及增粘樹脂。
[0004]類似地，美國專利公開號2003/0219564公開了單層屋頂膜，其包含不透水膜(諸如EPDM膜)和粘附到膜的一側(cè)的壓敏熱熔性粘合劑?？蓪⒏綦x襯片固定到與不透水膜相對的壓敏熱熔性粘合劑上。
[0005]需要改善建筑材料諸如屋頂膜的耐燃性和耐火性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實(shí)施例提供包含基底層和壓敏粘合劑層的建筑材料，其中壓敏粘合劑層包含可膨脹石墨。
【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的膜的透視圖。
[0008]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的水分屏障層的剖面圖。
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的襯料的剖面圖。
[0010]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的膠帶的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明的實(shí)施例至少部分地基于對含有可膨脹石墨的壓敏粘合劑組合物的發(fā)現(xiàn)。在一個或多個實(shí)施例中，可膨脹石墨分散在壓敏粘合劑的成分內(nèi)；換句話講，壓敏粘合劑形成其中分散有可膨脹石墨的基質(zhì)。在其他實(shí)施例中，可膨脹石墨位于壓敏粘合劑中可膨脹石墨被集中的區(qū)或?qū)觾?nèi)。在另外其他實(shí)施例中，可膨脹石墨既分散在壓敏粘合劑內(nèi)，也位于集中層或區(qū)內(nèi)。在特定實(shí)施例中，將壓敏粘合劑組合物配合到建筑材料，從而為建筑材料提供增強(qiáng)的耐燃性和/或耐火性，同時為建筑材料提供附接機(jī)構(gòu)。在一個或多個實(shí)施例中，建筑材料有利地為屋頂膜，并且本發(fā)明的組合物可用于形成具有改善的耐火焰蔓延性和/或耐火性的滿粘屋頂系統(tǒng)。在其他實(shí)施例中，建筑材料為襯料。在另外其他實(shí)施例中，建筑材料為水分、蒸氣或空氣屏障層。
[0012]壓敏粘合劑組合物
[0013]本發(fā)明的實(shí)踐不一定受限于所用的壓敏粘合劑組合物的類型。換句話講，形成其中分散有或者說是定位有可膨脹石墨的粘合劑組合物的成分可包括用于形成壓敏粘合劑組合物的常規(guī)成分?？捎玫膲好粽澈蟿┌崛坌哉澈蟿?，其在加熱到閾值溫度時是可流動的；以及溶劑型粘合劑，其包括其中將粘合劑的固體部分溶解或懸浮在溶劑中的那些組合物。
[0014]在一個或多個實(shí)施例中，壓敏粘合劑的特征在于小于30cm，在其他實(shí)施例中小于20cm，并且在其他實(shí)施例中小于1cm的粘性，如通過Standard Test Method for Tack ofPressure-Sensitive Adhesives by Rolling Ball (通過滾球法對壓敏粘合劑粘性的標(biāo)準(zhǔn)測試方法)(ASTM D3121-06)所定義。
[0015]在一個或多個實(shí)施例中，壓敏粘合劑的特征在于提供至少0.1pli (鎊/線性英寸)，在其他實(shí)施例中至少0.3pli，并且在其他實(shí)施例中至少0.5pli的最小剝離強(qiáng)度，如通過 Standard Test Method for Peel Adhes1n of Pressure-Sensitive Label Stocksat 90° Angle(在90°角下壓敏標(biāo)簽備料剝離粘附力的標(biāo)準(zhǔn)測試方法)(ASTM D6252/D6252M- 98(2011))所定義。
[0016]在一個或多個實(shí)施例中，特別是在壓敏粘合劑為熱熔性粘合劑的情況下，壓敏粘合劑組合物可被表征為在低于200 T (93.30C )，在其他實(shí)施例中低于190 T (87.8°C )，在其他實(shí)施例中低于180 0F (82.20C )，并且在其他實(shí)施例中低于170 0F (76.7°C )的溫度下為固體。在這些或其他實(shí)施例中，壓敏粘合劑組合物被表征為在高于200 0F (93.3°C )，在其他實(shí)施例中高于250 °F (121°C)，在其他實(shí)施例中高于300 °F (149°C )，并且在其他實(shí)施例中高于350 °F (177°C )的溫度下為流體。
[0017]可用于實(shí)踐本發(fā)明的示例性壓敏粘合劑組合物包括基于丙烯酸類聚合物、丁基橡膠、乙烯-乙酸乙烯酯、天然橡膠、腈橡膠、硅橡膠、苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯橡膠、無規(guī)聚α-烯烴和/或乙烯基醚聚合物的那些組合物。與這些基體聚合物相結(jié)合，壓敏粘合劑組合物可包含多種補(bǔ)充性成分，諸如但不限于增粘樹脂、蠟、抗氧化劑和增塑劑。
[0018]在特定實(shí)施例中，本發(fā)明的壓敏粘合劑組合物包含聚苯乙烯嵌段共聚物。這些嵌段共聚物包含至少兩種類型的嵌段，它們可被稱為A嵌段和B嵌段，其中A嵌段表示衍生自至少一種乙烯基芳族單體(如，苯乙烯)的聚合的嵌段，而B嵌段衍生自至少一種共軛二烯單體(如，丁二烯)的聚合。示例性乙烯基芳族單體包括苯乙烯、對甲基苯乙烯、α -甲基苯乙烯和乙烯基萘。共軛二烯單體的例子包括1，3-丁二烯、異戊二烯、1，3-戊二烯、1，3-己二稀-、2，3— 二甲基一1，3— 丁二稀、2-乙基-1，3- 丁二稀、2—甲基一1，3—戊二稀、3-甲基_1，3-戊二稀、4—甲基_1，3—戊二稀和2，4-己二稀。
[0019]在特定實(shí)施例中，嵌段共聚物包含至少兩個A嵌段和至少一個B嵌段。例如，具體設(shè)想了 A-B-A嵌段共聚物的使用。在一個或多個實(shí)施例中，B嵌段可以被氫化。在一個或多個實(shí)施例中，B嵌段的特征在于至少75%的氫化，在其他實(shí)施例中至少85%的氫化，并且在其他實(shí)施例中至少95%的氫化，其中氫化百分比是指在通過氫化而還原的嵌段內(nèi)初始雙鍵的數(shù)量。例如，95%氫化的聚合物嵌段包含5%的初始雙鍵。在一個或多個實(shí)施例中，A嵌段內(nèi)的芳族不飽和基團(tuán)的氫化程度低于25%，在其他實(shí)施例中低于15%，并且在其他實(shí)施例中低于5%。
[0020]在一個或多個實(shí)施例中，每個A嵌段的數(shù)均分子量為至少2kg/mol，在其他實(shí)施例中至少5kg/mol，并且在其他實(shí)施例中至少25kg/mol。在這些或其他實(shí)施例中，每個A嵌段的數(shù)均分子量小于125kg/mol，在其他實(shí)施例中小于75kg/mol，并且在其他實(shí)施例中小于50kg/molο
[0021]在一個或多個實(shí)施例中，每個B嵌段的數(shù)均分子量為至少10kg/mol，在其他實(shí)施例中至少30kg/mol，并且在其他實(shí)施例中至少50kg/mol。在這些或其他實(shí)施例中，每個A嵌段的數(shù)均分子量小于250kg/mol，在其他實(shí)施例中小于175kg/mol，并且在其他實(shí)施例中小于 125kg/mol。
[0022]示例性苯乙烯嵌段共聚物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(其也可被稱為苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(其也可被稱為苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物)。為了便于描述，這些聚合物可分別被稱為S-B-S嵌段共聚物、S-E/B-S嵌段共聚物、S-1-S嵌段共聚物和S-E/P-S嵌段共聚物。
[0023]用于本發(fā)明的基于聚苯乙烯嵌段共聚物的壓敏粘合劑組合物還可包含改性樹脂。在一個或多個實(shí)施例中，改性樹脂包括末端嵌段改性樹脂和/或中間嵌段改性樹脂。如本領(lǐng)域所知，末端嵌段改性樹脂包括改性和/或增強(qiáng)嵌段共聚物的苯乙烯嵌段的那些樹月旨。據(jù)信，這些末端嵌段改性樹脂在聚合物鏈之間形成偽交聯(lián)。在一個或多個實(shí)施例中，這些末端嵌段樹脂的特征在于至少90°C，在其他實(shí)施例中至少100°C，在其他實(shí)施例中至少110°C，在其他實(shí)施例中至少120°C，在其他實(shí)施例中至少140°C，并且在其他實(shí)施例中至少160°C的環(huán)球軟化點(diǎn)。示例性末端嵌段改性樹脂包括香豆酮-茚樹脂、聚_α -甲基苯乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、乙烯基甲苯-α -甲基苯乙烯共聚物樹脂和聚茚樹脂。在這些或其他實(shí)施例中，采用中間嵌段改性樹脂。如本領(lǐng)域所知，中間嵌段改性樹脂包括改性和/或增強(qiáng)嵌段共聚物的二烯嵌段的那些樹脂。據(jù)信，這些中間嵌段改性樹脂在聚合物鏈之間形成偽交聯(lián)。在