通過反向旋轉(zhuǎn)擠壓制造熱塑性聚烯烴屋頂膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是針對一種用于制造熱塑性聚烯烴屋頂膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱塑性聚烯烴（TPO)屋頂膜可以是單層或可以由多層構(gòu)成并且可以在兩層TPO膜 之間的中心含有增強(qiáng)織物或稀松布增強(qiáng)材料。單層TPO屋頂膜必須展現(xiàn)耐候性（耐久性）、 靈活性、長壽命、阻燃性、抗UV性和抗化學(xué)性。另外，TPO屋頂膜必須能夠形成熱空氣焊縫。 TPO屋頂膜通常具有35-90密耳的厚度，其中45密耳、60密耳和80密耳的厚度是常見的行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
[0003] 常規(guī)TPO屋頂膜通常是在直接擠壓工藝中在同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓線上產(chǎn)生的。在 直接擠壓中，將起始物質(zhì)直接饋入擠壓機(jī)中，以使得同時(shí)發(fā)生熔融、混合和擠壓。同向旋轉(zhuǎn) 雙螺桿擠壓線提供高通量以及能夠混合高負(fù)載顆粒狀阻燃劑的混合。
[0004] 盡管TPO屋頂膜的吸引力日益增長，但是聚氯乙烯（PVC)屋頂膜仍然占據(jù)著大部 分的屋頂材料市場。相比于TPO膜制造，PVC屋頂膜通常在反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓設(shè)備上制 造，所述反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓設(shè)備適用于加工以低熱穩(wěn)定性為特征的聚合物（即，PVC)。
[0005] 當(dāng)涉及高負(fù)載填充劑時(shí)，反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓有其缺點(diǎn)。反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓不 允許高負(fù)載阻燃劑均勻分散在常規(guī)TPO聚合物系統(tǒng)中。TPO屋頂膜的預(yù)混配的起始物質(zhì)可 以在常規(guī)PVC擠壓線上運(yùn)行。然而，混配這一額外處理步驟增加了生產(chǎn)和勞動支出，使得反 向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓相比于同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓是一個(gè)劣勢選項(xiàng)。因此，PVC屋頂膜制造者 不能夠在上覆的反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓線上制造 TPO屋頂膜。
[0006] 本領(lǐng)域意識到需要一種能夠在常規(guī)反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓平臺上制造 TPO屋頂膜 的方法。進(jìn)一步存在對用于在不存在混配步驟的情況下并且在反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓機(jī)系統(tǒng) 上制造 TPO屋頂膜的方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是針對一種用于制造 TPO屋頂膜的方法。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括將高負(fù)載阻燃劑熱塑性聚烯烴（TPO)配制品的組 分直接添加到反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓機(jī)中。所述高負(fù)載阻燃劑TPO配制品包括（i)烯烴嵌段 共聚物、（ii)聚烯烴和（iii)超過30wt%的顆粒狀阻燃劑。所述方法進(jìn)一步包括用雙螺桿 反向旋轉(zhuǎn)擠壓高負(fù)載阻燃劑TPO配制品的組分。所述方法包括形成具有超過IOMPa的抗張 強(qiáng)度（⑶）和如根據(jù)EN ISO 11925-2,表面暴露測試所測量的D類阻燃性評級的TPO屋頂 膜。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括將高負(fù)載阻燃劑TPO配制品的組分直接添加到反 向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓機(jī)中。高負(fù)載阻燃劑包括（i)丙烯基彈性體、（ii)聚烯烴和（iii)超過 30wt%的顆粒狀阻燃劑。所述方法進(jìn)一步包括用雙螺桿反向旋轉(zhuǎn)擠壓高負(fù)載阻燃劑配制品 的組分。所述方法包括形成具有超過IOMPa的抗張強(qiáng)度（⑶）和如根據(jù)EN ISO 11925-2,表 面暴露測試所測量的D類阻燃性評級的TPO屋頂膜。
[0010] 本發(fā)明方法的優(yōu)勢是所述方法使得PVC屋頂膜制造者能夠在常規(guī)反向旋轉(zhuǎn)雙螺 桿擠壓線上制造 TPO屋頂膜。PVC屋頂膜制造者可以在不需要投資新設(shè)備的情況下以其產(chǎn) 品組合形式提供TPO屋頂膜。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)勢是在同一擠壓設(shè)備上制造常規(guī)PVC膜和TPO屋頂膜的能力。
【具體實(shí)施方式】
[0012] TPO屋頂膜必須滿足至少以下機(jī)械特性：
[0013] 1.超過IOMPa的抗張強(qiáng)度（CD和MD);
[0014] 2.超過500%的斷裂伸長率（CD和MD);
[0015] 3.小于IOOMPa的E模量（CD和MD);以及
[0016] 4. D類阻燃性評級，如根據(jù)EN ISO 11925-2,表面暴露測試所測量。
[0017] 本發(fā)明提供一種用于制造 TPO屋頂膜的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括將 高負(fù)載阻燃劑熱塑性聚烯烴（TPO)配制品的組分直接添加到反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿（CRTS)擠壓 機(jī)中。所述高負(fù)載阻燃劑TPO配制品包括至少三種組分：（i)烯烴嵌段共聚物、（ii)聚烯烴 和（iii)超過30wt%的顆粒狀阻燃劑。所述方法包括用雙螺桿反向旋轉(zhuǎn)擠壓高負(fù)載阻燃劑 TPO配制品的組分并且形成具有超過IOMPa的抗張強(qiáng)度（⑶）和如根據(jù)EN ISO 11925-2,表 面暴露測試所測量的D類阻燃性評級的TPO屋頂膜。
[0018] 擠壓是借以連續(xù)地推動聚合物沿著一或多個(gè)螺桿通過高溫和高壓區(qū)，所述聚合物 在所述高溫和高壓區(qū)中被熔融并且壓實(shí)，并且最后被迫使通過模具的過程。本發(fā)明方法利 用反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓機(jī)。如本文中所用的"反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓機(jī)"（或"CRTS擠壓機(jī)"） 是具有兩個(gè)平行（或?qū)嵸|(zhì)上平行）的嚙合螺桿的擠壓機(jī)，所述螺桿沿著相反的方向轉(zhuǎn)動或 旋轉(zhuǎn)：一根螺桿沿著順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)并且另一根螺桿沿著逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。
[0019] 所述方法包括將高負(fù)載阻燃劑TPO配制品的組分直接添加到反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿 (CRTS)擠壓機(jī)中。術(shù)語"直接地添加"或"直接添加"或"直接擠壓"以及類似術(shù)語是在不 存在預(yù)先混配步驟的情況下將起始物質(zhì)引入到CRTS擠壓機(jī)中。
[0020] 已知混配程序必須有物理摻合裝置并且提供分散性混合、分布性混合或其組 合。所述混配程序通常用于在起始物質(zhì)被引入到擠壓機(jī)中之前制備所述起始物質(zhì)的均勻 摻合物。所述混配裝置的非限制性實(shí)例包括布拉班德（Brabender)混合裝置和班伯里 (Banbury)混合裝置。
[0021] 本發(fā)明方法有利地避免了在擠壓之前對混配程序的需要。以此方式，術(shù)語"直接添 加"不包括在CRTS擠壓之前，起始物質(zhì)的混配、混合或摻合。
[0022] 將高負(fù)載阻燃劑TPO配制品的組分直接添加到CRTS擠壓機(jī)中。所述組分構(gòu)成擠 壓工藝的起始物質(zhì)。術(shù)語"高負(fù)載阻燃劑TPO配制品"是包括至少一種熱塑性聚烯烴的組合 物，所述組合物還含有超過30wt%的顆粒狀阻燃劑。在一個(gè)實(shí)施例中，術(shù)語"高負(fù)載阻燃劑 TPO配制品"是包括至少一種熱塑性聚烯烴的組合物，所述組合物還含有35wt%或40wt% 或45wt%、或50wt%到60wt%、或65wt%或70wt%或75wt%的顆粒狀阻燃劑。重量百分 比是以高負(fù)載阻燃劑TPO配制品的總重量計(jì)。
[0023] 配制品組分可以同時(shí)或依次添加到CRTS擠壓機(jī)中。配制品組分可以連續(xù)地或間 歇地添加到CRTS擠壓機(jī)中。在一個(gè)實(shí)施例中，所述配制品在引入到CRTS擠壓機(jī)中之前制 備。按所希望的比例聚集配制品組分。將配制品組分直接添加到CRTS擠壓機(jī)。然而，所述 配制品組分在添加到CRTS擠壓機(jī)之前未發(fā)生混配。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施例中，配制品組分到擠壓機(jī)中的添加實(shí)質(zhì)上同時(shí)（所有配制品組分在 彼此的0-10分鐘或0-5分鐘內(nèi)添加）或同時(shí)發(fā)生。將阻燃劑通過第一端口饋入到CRTS擠 壓機(jī)中并且將聚合材料通過第二端口添加到CRTS擠壓機(jī)中。在單個(gè)步驟中執(zhí)行熔融、混 合。在添加到CRTS擠壓機(jī)中之前未發(fā)生混配。
[0025] 1.烯烴嵌段共聚物
[0026] 本發(fā)明高負(fù)載阻燃劑TPO配制品包括至少一種熱塑性聚烯烴，即烯烴嵌段共聚 物。術(shù)語"烯烴嵌段共聚物"或"0BC"意指乙烯/ α -烯烴多嵌段共聚物并且在聚合形式中 包括乙烯和一或多種可共聚α -烯烴共聚單體，其特征在于化學(xué)或物理特性不同的兩個(gè)或 更多個(gè)聚合單體單元的多個(gè)嵌段或鏈段。術(shù)語"互聚物"和"共聚物"在本文中可互換使用。 當(dāng)在共聚物中提及"乙烯"或"共聚單體"的量時(shí)，應(yīng)理解此意指其聚合單元。在一些實(shí)施 例中，多嵌段共聚物可以由下式表示：
[0027] (AB)n
[0028] 其中η是至少1，優(yōu)選是大于1的整數(shù)，例如2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、 80、90、100或更大，"Α"表示硬嵌段或鏈段并且"Β"表示軟嵌段或鏈段。優(yōu)選地，A和B以 與實(shí)質(zhì)上支化或?qū)嵸|(zhì)上星形方式相反的實(shí)質(zhì)上線性方式連接。在其它實(shí)施例中，A嵌段和B 嵌段沿聚合物鏈無規(guī)分布。換句話說，嵌段共聚物通常并不具有如下結(jié)構(gòu)：
[0029] ΑΑΑ-ΑΑ-ΒΒΒ-ΒΒ
[0030] 在又其它實(shí)施例中，嵌段共聚物通常并不具有包含不同共聚單體的第三類嵌段。 在又其它實(shí)施例中，嵌段A和嵌段B中的每一個(gè)具有實(shí)質(zhì)上無規(guī)分布在嵌段內(nèi)的單體或共 聚單體。換句話說，嵌段A和嵌段B都不包含兩個(gè)或更多個(gè)具有獨(dú)特組成的子鏈段（或子 嵌段），例如端部鏈段，其具有與嵌段的其余部分實(shí)質(zhì)上不同的組成。
[0031] 優(yōu)選地，乙烯占整個(gè)嵌段共聚物的大部分摩爾分?jǐn)?shù)，即乙烯占至少整個(gè)聚合物的 50摩爾％。更優(yōu)選地，乙烯占至少60摩爾％、至少70摩爾％或至少80摩爾％，其中整個(gè) 聚合物的實(shí)質(zhì)上其余部分包含至少一種其它共聚單體，其優(yōu)選地為具有3個(gè)或更多個(gè)碳原 子的α-烯烴。在一些實(shí)施例中，烯烴嵌段共聚物可以包含50mol%到90mol%乙烯，優(yōu)選 地60mol%到85mol%、更優(yōu)選地65mol%到80mol%。對于很多乙稀/辛稀嵌段共聚物來 說，優(yōu)選的組合物包含超過整個(gè)聚合物的80摩爾％的乙烯含量和整個(gè)聚合物的10摩爾％ 到15摩爾％、優(yōu)選地15摩爾％到20摩爾％的辛烯含量。
[0032] 烯烴嵌段共聚物包括不同量的"硬"鏈段和"軟"鏈段。"硬"鏈段是聚合單元中乙 稀以聚合物的重量計(jì)按超過95重量％或超過98重量％、最多100重量％的量存在的嵌段。 換句話說，硬鏈段中的共聚單體含量（除乙烯以外的單體的含量）以聚合物的重量計(jì)，小于 5重量％或小于2重量％，并且可以低到零。在一些實(shí)施例中，硬鏈段包括衍生自乙烯的所 有或?qū)嵸|(zhì)上所有單元。"軟"鏈段是聚合單元中共聚單體含量（除乙烯以外的單體的含量） 以聚合物的重量計(jì)大于5重量％、或大于8重量％、大于10重量％或大于15重量％的嵌段。 在一些實(shí)施例中，軟鏈段中的共聚單體含量可以是大于20重量％、大于25重量％、大于30 重量％、大于35重量％、大于40重量％、大于45重量％、大于50重量％、或大于60重量％， 并且可以高達(dá)100重量％。
[0033] 軟鏈段可以按OBC總重量的1重量％到99重量％存在于OBC中，或是OBC總重量 的5重量％到95重量％、10重量％到90重量％、15重量％到85重量％、20重量％到80重 量％、25重量％到75重量％、30重量％到70重量％、35重量％到65重量％、40重量％到 60重量％、或45重量％到55重量％。相反地，硬鏈段可以按類似范圍存在?？梢曰趶?DSC或NMR獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算軟鏈段重量百分比和硬鏈段重量