Адаптивный парозащитный барьер - RU2660122C2

Описание

Настоящее изобретение относится к барьеру против водяного пара. Этот барьер может называться также "дышащим" или "адаптивным", то есть обладающим низкой проницаемостью водяного пара в случае, когда уровень влажности является низким, и более высокой проницаемостью в случае, когда уровень влажности является высоким. Он также может быть обозначен как регулируемый парозащитный барьер. Иными словами, указанный материал парозащитного барьера адаптируется к влажности окружающей среды. Настоящее изобретение в более узком плане относится к применению специального полиамида для получения такого барьера.

В документах предшествующего уровня техники описаны парозащитные барьеры, в частности, адаптирующиеся к влажности окружающей среды. Однако они часто имеют ограниченные парозащитные свойства при низком уровне влажности, что может приводить к использованию значительного количества защитного материала, в частности пленки, обладающей достаточно большой толщиной, и более часто обладают недостаточной разницей в отношении паропроницаемости при низком и высоком уровнях влажности, т.е. низкой адаптируемостью к влажности окружающей среды.

В частности, в EP 0821755 описаны парозащитные барьеры, содержащие PA6. Парозащитные свойства PA6 могут быть недостаточными. В то же время, когда вводят добавки, чтобы уменьшить паропроницаемость при низком уровне влажности, то следствием этого является уменьшение также паропроницаемости при высоком уровне влажности, а когда вводят добавки для увеличения паропроницаемости при высоком уровне влажности, то следствием этого является увеличение также паропроницаемости при низком уровне влажности.

В US 20120302698 описаны барьеры, содержащие PA6 и добавки полимерного типа для обеспечения трех уровней паропроницаемости относительно средней влажности. Эти смеси обеспечивают, в частности, уровни паропроницаемости при низкой влажности, которые могут быть неудовлетворительными. Кроме того, эти смеси могут обуславливать достаточно сложную вторичную переработку материала.

Следовательно, существует потребность в барьерах, позволяющих устранить полностью или частично указанные ранее недостатки, состоящие, в частности, в более низкой паропроницаемости при низкой влажности и в более высокой паропроницаемости при высоком уровне влажности или также в большой разнице в отношении паропроницаемости в зависимости от высокого или низкого уровня влажности.

В рамках настоящего изобретения средний уровень влажности, равный 25%, или RH25, считается низким уровнем влажности, а средний уровень влажности, равный 75%, или RH75, считается высоким уровнем влажности.

Настоящее изобретение относится к барьеру против водяного пара, предпочтительно к барьеру против водяного пара, адаптирующемуся к влажности окружающей среды, содержащему следующие материалы или состоящему из них:

- пленка, ткань или слой материала P, причем материал P содержит по меньшей мере один сополимер A, представляющий собой полиамид типа PAXY/XAISMⁿ⁺_1/n, предпочтительно PA66/6AISMⁿ⁺_1/n, более предпочтительно PA66/6AISLi и/или PA PA66/6AISNa, или типа PAZ/XAISMⁿ⁺_1/n, или состоит из такого по меньшей мере одного сополимера A,

где:

- X, Y и Z независимо друг от друга означают целые числа в интервале от 3 до 36, предпочтительно от 4 до 18 и особенно от 4 до 12;

- n в Mⁿ⁺_1/n означает заряд M, а M представляет собой Li⁺, Na⁺, K⁺, Ag⁺, Cu⁺, Cu²⁺ Zn²⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, NH₄⁺ и/или фосфоний, предпочтительно Li⁺ и/или Na⁺ и особенно Li⁺;

- AIS представляет собой остаток, происходящий из 5-сульфоизофталевой кислоты;

- и в случае необходимости носитель и/или адгезив;

причем указанный барьер, в частности указанные пленка, ткань или слой материала P, предпочтительно имеет соотношение (проницаемость водяного пара при 23°C и при среднем уровне влажности 75%, то есть при RH75)/(проницаемость водяного пара при 23°C и при среднем уровне влажности 25%, то есть при RH25), превышающее или равное 15, в частности превышающее или равное 20, предпочтительно превышающее или равное 25, более предпочтительно превышающее или равное 30 и возможно превышающее или равное 35, причем более предпочтительно указанный барьер, в частности указанные пленка, ткань или слой материала P, имеет проницаемость водяного пара:

- меньшую или равную 0,25 г⋅мм/(м²⋅сут) при 23°C и при среднем уровне влажности 25% и/или

- превышающую или равную 3 г⋅мм/(м²⋅сут) при 23°C и при среднем уровне влажности 75%.

Согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к применению в качестве барьера против водяного пара и предпочтительно в качестве барьера против водяного пара, адаптирующегося к влажности окружающей среды:

- пленки, ткани или слоя материала P, причем материал P содержит по меньшей мере один сополимер A, представляющий собой полиамид типа PAXY/XAISMⁿ⁺_1/n, предпочтительно PA66/6AISMⁿ⁺_1/n, более предпочтительно PA66/6AISLi и/или PA PA66/6AISNa, или типа PAZ/XAISMⁿ⁺_1/n, или состоит из такого по меньшей мере одного сополимера A,

где:

- X, Y и Z независимо друг от друга означают целые числа в интервале от 3 до 36, предпочтительно от 4 до 18 и особенно от 4 до 12;

-on в Mⁿ⁺_1/n означает заряд M, а M представляет собой Li⁺, Na⁺, K⁺, Ag⁺, Cu⁺, Cu²⁺ Zn²⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, NH⁴⁺ и/или фосфоний, предпочтительно Li⁺ и/или Na⁺ и особенно Li⁺;

- AIS представляет собой остаток, происходящий из 5-сульфоизофталевой кислоты;

и в случае необходимости в сочетании с носителем и/или адгезивом.

Применяемые пленка, ткань или слой материала P предпочтительно имеют соотношение (проницаемость водяного пара при 23°C и при среднем уровне влажности 75%, то есть при RH75)/(проницаемость водяного пара при 23°C и при среднем уровне влажности 25%, то есть при RH25), превышающее или равное 15, в частности превышающее или равное 20, предпочтительно превышающее или равное 25, более предпочтительно превышающее или равное 30 и возможно превышающее или равное 35.

Более предпочтительно применяемые пленка, ткань или слой материала P имеют проницаемость водяного пара:

- меньшую или равную 0,25 г⋅мм/(м²⋅сут) при 23°C и при среднем уровне влажности 25% и/или

- превышающую или равную 3 г⋅мм/(м²⋅сут) при 23°C и при среднем уровне влажности 75%.

Применяемый материал P представляет собой композицию, содержащую и возможно состоящую из по меньшей мере одного сополиамида A.

Согласно настоящему изобретению сополимер A и возможно материал P, предпочтительно в форме пленки, слоя или ткани материала P, может быть использован для изготовления барьера против водяного пара, предпочтительно барьера против водяного пара, адаптирующегося к влажности окружающей среды.

Под термином "средний уровень влажности A%" (или также средняя относительная влажность) или RH_A в смысле настоящего изобретения понимают, что с одной стороны мембраны материала P уровень влажности составляет B% или RH_B, а с другой стороны составляет C% или RH_C, причем B и C являются такими, что [(B+C)/2]=A. В частности, когда A=25, то B=0, а C=50, при этом когда A=75, то B=50, а C=100. Такая конфигурация описана в приведенных далее примерах.

Компонент AISMⁿ⁺_1/n может быть представлен следующим образом:

Под компонентом "PAXY/XAISMⁿ⁺_1/n", где X и Y не зависят друг от друга и означают целые числа в интервале от 3 до 36, предпочтительно от 4 до 18 и особенно от 4 до 12, понимают сополимер, являющийся предпочтительно статистическим и полученный полимеризацией:

- диамина, являющегося предпочтительно алифатическим и содержащего X атомов углерода, разделяющих две аминогруппы, вовлеченные в амидные связи;

- двухосновной кислоты, являющейся предпочтительно алифатической и содержащей Y-2 атомов углерода, разделяющих две кислотные группы, вовлеченные в амидные связи;

- 5-сульфоизофталата лития, натрия, калия, серебра, меди I или II, цинка, марганца, магния, железа II или III, аммония или фосфония.

Диамин может быть выбран из 1,4-диаминобутана, 1,5-диаминопентана, 1,6-диаминогексана или гексаметилендиамина (HMD), 2-метилпентаметилендиамина, 2-метилгексаметилендиамина, 3-метилгексаметилендиамина, 2,5-диметилгексаметилендиамина, 2,2-диметилпентаметилендиамина, 1,8-диаминооктана, метил-1,8-диаминооктана, 1,9-диаминононана, 5-метилнонандиамина, 1,10-диаминодекана или декаметилендиамина, 1,12-диаминододекана или додекаметилендиамина и N-(6-аминогексил)-N-метил-1,6-гександиамина.

Двухосновная кислота может быть выбрана из щавелевой кислоты, янтарной кислоты (HOOC-(CH₂)₂-COOH), глутаровой кислоты (HOOC-(CH₂)₃-COOH), 2-метилглутаровой кислоты (HOOC-CH(CH₃)-(CH₂)₂-COOH), 2,2-диметилглутаровой кислоты (HOOC-C(CH₃)₂-(CH₂)₂-COOH), адипиновой кислоты (HOOC-(CH₂)₄-COOH), 2,4,4-триметиладипиновой кислоты (HOOC-CH(CH₃)-CH₂-C(CH₃)₂-CH₂-COOH), пимелиновой кислоты (HOOC-(CH₂)₅-COOH), субериновой кислоты (HOOC-(CH₂)₆-COOH), азелаиновой кислоты (HOOC-(CH₂)₇-COOH), себациновой кислоты (HOOC-(CH₂)₈-COOH), ундекандиовой кислоты (HOOC-(CH₂)₉-COOH), додекандиовой кислоты (HOOC-(CH₂)₁₀-COOH), терефталевой кислоты, изофталевой кислоты.

Компонент PAXY/XAISMⁿ⁺_1/n более предпочтительно выбирают из PA46/4AISMⁿ⁺_1/n, PA410/4AISMⁿ⁺_1/n, PA412/4AISMⁿ⁺_1/n, PA66/6AISMⁿ⁺_1/n, PA610/6AISMⁿ⁺_1/n, PA106/10AISMⁿ⁺_1/n, PA612/6AISMⁿ⁺_1/n, PA1010/10AISMⁿ⁺_1/n, PA1012/10AISMⁿ⁺_1/n и PA1212/12AISMⁿ⁺_1/n, PA66/6T/6AISMⁿ⁺_1/n, при этом Mⁿ⁺_1/n предпочтительно представляет собой литий и/или натрий, причем наиболее предпочтительно речь идет о PA66/6AISLi и/или PA66/6AISNa.

Под компонентом "PAZ/XAISMⁿ⁺_1/n", где X и Z не зависят друг от друга и означают целые числа в интервале от 3 до 36, предпочтительно от 4 до 18 и особенно от 4 до 12, понимают сополимер, являющийся предпочтительно статистическим и полученный полимеризацией:

- аминокислоты или лактама, являющихся предпочтительно алифатическими и содержащих Z-1 атомов углерода, разделяющих кислотную группу и аминогруппу, вовлеченные в амидные связи;

- диамина, являющегося предпочтительно алифатическим и содержащего X атомов углерода, разделяющих две аминогруппы, вовлеченные в амидные связи;

- 5-сульфоизофталата лития, натрия, калия, серебра, меди I или II, цинка, марганца, магния, железа II или III, аммония или фосфония и предпочтительно лития и/или натрия.

Аминокислота или лактам могут быть выбраны из капролактама, 6-аминогексановой кислоты, 10-аминодекановой кислоты, 11-аминоундекановой кислоты и 12-додеканолактама.

Компонент PAZ/XAISMⁿ⁺_1/n более предпочтительно выбирают из PA6/6AISMⁿ⁺_1/n, PA11/6AISMⁿ⁺_1/n, PA12/6AISMⁿ⁺_1/n, еще более предпочтительно речь идет о PA6/6AiSMⁿ⁺_1/n, при этом наиболее предпочтительно Mⁿ⁺_1/n представляет собой Li⁺ и/или Na⁺.

Сополимер A содержит и возможно состоит из PA66/6AISLi и/или PA66/6AISNa.

Под компонентом "PA66/6AISLi" и/или "PA66/6AISNa" понимают сополимер, являющийся предпочтительно статистическим и содержащий повторяющееся звено типа "гексаметилендиамин-адипиновая кислота" и повторяющееся звено типа "гексаметилендиамин-литиевая и/или натриевая соль 5-сульфоизофталевой кислоты".

Сополимер A типа PAXY/XAISMⁿ⁺_1/n может содержать другой мономер, предпочтительно двухосновную кислоту и более предпочтительно терефталевую кислоту, в частности, для получения PAXY/XT/XAISMⁿ⁺_1/n.

Сополимер A, в частности PA66/6AISLi и/или PA66/6AISNa, более предпочтительно содержит ароматическое повторяющееся звено, предпочтительно 6AISLi и 6AISNa, в количестве от 0,1 до 60% мол., предпочтительно от 0,1 до 20% мол., особенно от 0,5 до 20% мол., например от 0,5 до 15% мол. по отношению к общему числу повторяющихся звеньев в полиамиде. Это содержание также может находиться в интервале от 1 до 15% мол., предпочтительно в интервале от 2 до 10% мол. и в особенности в интервале от 4 до 10% мол. по отношению к общему числу повторяющихся звеньев в полиамиде.

Сополимер A может также содержать ограничители монофункциональных цепей или также содержать избыток одного из своих компонентов. Сополимер A предпочтительно является неуравновешенным, при этом концентрация концевых аминогрупп, GTA, (выраженная в мэкв/кг) предпочтительно больше или равна 1,1xGTC (концентрация концевых кислотных групп, выраженная в мэкв/кг) или GTC превышает или равна 1,1xGTA.

Сополимер A может быть получен известным способом синтеза полиамида. Во время синтеза сополимера A могут быть введены катализатор и/или стабилизаторы.

Сополимер A может иметь среднечисленную молекулярную массу Mn, превышающую или равную 8000 г/моль.

Сополимер A предпочтительно является аморфно-кристаллическим, более предпочтительно он имеет степень кристалличности, определенную дифференциальной калориметрией и, как определено в примерах, превышающую или равную 20%.

Сополимер A предпочтительно имеет кажущуюся вязкость в расплавленном состоянии, равную 100 с^-1, а при температуре, равной температуре плавления сополимера A+15°C, в интервале от 20 до 800 Па⋅с.

Более предпочтительно сополимер A представляет собой статистический сополимер.

Согласно одному из вариантов применяемый материал P может содержать помимо сополимера A по меньшей мере один другой термопластичный полимер, предпочтительно другой полиамид или полиолефин, модификатор ударопрочности и/или пластификатор.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления применяемый материал P содержит по меньшей мере один другой полимер, в этом случае полиамид образует дисперсионную среду. Указанный полимер предпочтительно выбирают из модификаторов ударопрочности и/или термопластичных полимеров, таких, как полиэтилены или PE, полистиролы или PS, полипропилены или PP, сложные полиэфиры, поликарбонаты или PC, полифениленоксиды или PPO, простые полифениленовые эфиры или PPE, и их смесей. Эти полимеры могут содержаться в количестве от 3 до 60%, предпочтительно от 3 до 50%, особенно от 5 до 40%, например от 5 до 30% масс. по отношению к общей массе материала P.

Применяемый материал P может содержать по меньшей мере один модификатор ударопрочности, то есть соединение, способное изменять сопротивление полиамидной композиции к ударам. Эти модификаторы ударопрочности, а также другие термопластичные полимеры предпочтительно содержат функциональные группы, взаимодействующие с полиамидом.

Под "функциональными группами, взаимодействующими с полиамидом", понимают группы, способные химически реагировать или взаимодействовать с амидо-, ацидо- или аминогруппами полиамида предпочтительно за счет ковалентности, ионного или протонного взаимодействия или связей, обусловленных ван-дер-ваальсовыми силами. Такие реакционноспособные группы позволяют получать смешанные структуры, имеющие характеристические размеры доменов (наименьший размер домена) меньше 5 мкм, и обеспечивать хорошее диспергирование модификаторов ударопрочности в полиамидной матрице. В общем случае получают хорошее диспергирование частиц модификаторов ударопрочности, имеющих в матрице средний размер в интервале от 0,1 до 2 мкм.

Более предпочтительно модификаторы ударопрочности и другие термопластичные полимеры содержат функциональные группы, взаимодействующие с полиамидом в зависимости от кислотного или аминного характера неуравновешенности ΔGT=GTC-GTA (концентрация концевых кислотных групп GTC минус концентрация концевых аминогрупп GTA) полиамида. Так, например, если ΔGT имеет "кислый характер" (GTC>GTA), то предпочтительно могут быть использованы реакционноспособные функциональные группы, способные химически реагировать или взаимодействовать с кислотными группами полиамида предпочтительно за счет ковалентности, ионного или протонного взаимодействия или связей, обусловленных ван-дер-ваальсовыми силами. Если, например, ΔGT имеет "аминный характер" (GTC>GTA), то предпочтительно могут быть использованы реакционноспособные функциональные группы, способные химически реагировать или взаимодействовать с аминогруппами полиамида предпочтительно за счет ковалентности, ионного или протонного взаимодействия или связей, обусловленных ван-дер-ваальсовыми силами. Более предпочтительно применяют модификаторы ударопрочности, содержащие функциональные группы, взаимодействующие с концевыми аминогруппами полиамида.

Другие термопластичные полимеры и модификаторы ударопрочности могут содержать в свою очередь функциональные группы, взаимодействующие с полиамидом, например, это относится к этиленакриловой кислоте (EAA).

Также можно присоединять к ним функциональные группы, взаимодействующие с полиамидом, в общем случае прививкой или сополимеризацией, например, в случае сополимера "этилен-пропилен-диен" (EPDM), привитого малеиновым ангидридом.

Можно использовать другие термопластичные полимеры и модификаторы ударопрочности, представляющие собой олигомерные или полимерные соединения, содержащие по меньшей мере один из следующих мономеров или их смесь: этилен, пропилен, бутен, изопрен, диен, акрилат, бутадиен, стирол, октен, акрилонитрил, акриловая кислота, метакриловая кислота, винилацетат, сложные виниловые эфиры, такие, как акриловые и метакриловые эфиры, и глицидилметакрилат. Согласно одному из вариантов эти соединения содержат также другие мономеры, отличающиеся от указанных ранее. Согласно другому варианту они содержат только указанные ранее мономеры. Согласно еще одному варианту эти соединения представляют собой иономеры.

Основа соединений, модифицирующих ударопрочность, или других термопластичных полимеров, соответственно называемая эластомерной основой, может быть выбрана из группы, в которую входят полипропилены, полибутены, полиизопрены, сополимеры "этилен-пропилен" (EPR), сополимеры "этилен-пропилен-диен" (EPDM), сополимеры этилена и бутена, сополимеры этилена и акрилата, сополимеры бутадиена и стирола, сополимеры бутадиена и акрилата, сополимеры этилена и октена, сополимеры "бутадиен-акрилонитрил", сополимеры этилена и акриловой или метакриловой кислоты и предпочтительно этиленакриловой кислоты (EAA), этиленвинилацетат (EVA), этиленакриловые эфиры (EEA), сополимеры "акрилонитрил-бутадиен-стирол" (ABS), блок-сополимеры "стирол-этилен-бутадиен-стирол" (SEBS), сополимеры "стирол-бутадиен-стирол" (SBS), эластомеры вида "ядро-оболочка" типа "метакрилат-бутадиен-стирол" (MBS), или смеси по меньшей мере из двух эластомеров, перечисленных ранее.

Помимо перечисленных ранее групп другие термопластичные полимеры и модификаторы ударопрочности могут содержать в общем случае введенные прививкой или сополимеризацией функциональные группы, взаимодействующие с полиамидом, предпочтительно такие, как следующие функциональные группы: кислотные группы, такие, как группы карбоновых кислот, кислотные группы в солевой форме, сложноэфирные группы, предпочтительно группы акрилатных и метакрилатных эфиров, иономерные группы, глицидильные группы, предпочтительно эпоксигруппы, сложноэфирные глицидильные группы, ангидридные группы, предпочтительно группы малеиновых или фталевых ангидридов, оксазолиновые группы, малеинимидные группы или их смеси.

Такие функциональные группы в эластомерах получают, например, за счет применения сомономера во время получения эластомера или радикальной прививкой, предпочтительно реакционной экструзией.

В качестве других термопластичных полимеров и модификаторов ударопрочности, содержащих функциональные группы, взаимодействующие с полиамидом, предпочтительно можно назвать тройные сополимеры этилена, акрилового эфира и глицидилметакрилата, сополимеры этилена и бутилакрилата, сополимеры этилена, н-бутилакрилата и глицидилметакрилата, сополимеры этилена и малеинового ангидрида, сополимеры "этилен-пропилен-диен" или привитые малеиновым ангидридом сополимеры "этилен-пропилен", привитые малеиновым ангидридом сополимеры "стирол-малеинимид", модифицированные малеиновым ангидридом сополимеры "стирол-этилен-бутилен-стирол", привитые малеиновым ангидридом сополимеры "стирол-акрилонитрил", привитые малеиновым ангидридом сополимеры "акрилонитрил-бутадиен-стирол" и их гидрированные варианты.

Массовое содержание модификаторов ударопрочности в применяемом материале P может составлять от 3 до 60%, предпочтительно от 3 до 40%, особенно от 5 до 40%, например от 5 до 30% масс. по отношению к общей массе материала P.

Общее содержание модификаторов ударопрочности и другого полимера предпочтительно может составлять от 3 до 60%, предпочтительно от 3 до 40%, особенно от 5 до 40%, например от 5 до 30% масс. по отношению к общей массе материала P.

Согласно другому варианту применяемый материал P содержит сополимер A и предпочтительно PA66/6AISM в количестве по меньшей мере 90% масс., предпочтительно по меньшей мере 95% масс. и особенно по меньшей мере 98% масс. по отношению к общей массе материала P, причем наиболее предпочтительно применяемый материал P представляет собой сополимер A и предпочтительно PA66/6AISM. В этом варианте применяемый материал P может не содержать другие полимеры, отличающиеся от сополимера A.

Применяемый материал P может содержать другие добавки, такие, как пигменты, минеральные или органические наполнители, матирующие агенты, термо-, свето- и/или УФ-стабилизаторы, смазывающие вещества, пластификаторы или агенты, придающие огнестойкость.

Пигменты могут быть выбраны из сажи, хинакридонов, пирролов.

Наполнители могут быть выбраны из:

- минеральных наполнителей, предпочтительно выбранных из монтмориллонита, талька предпочтительно в микронизированном виде, фосфата циркония, слюды, сепиолита, оксида цинка, карбоната кальция, диоксида кремния, частиц металлов, таких, как серебро, графита, углеродных нанотрубок, солей фосфиновой кислоты, таких, как фосфинаты натрия, кальция и/или цинка, фторида кальция, дисульфида молибдена, диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида титана и их смесей;

- органических наполнителей, предпочтительно выбранных из PA22, арамидов предпочтительно в форме волокон, циклодекстринов, и их смесей;

- смесей органических и минеральных наполнителей.

Применяемый материал P более предпочтительно не содержит упрочняющих наполнителей, в частности стеклянных волокон.

Наполнители могут содержаться в количестве от 0,1 до 10% масс. и предпочтительно от 0,1 до 5% масс. по отношению к общей массе сополимера A.

Термо- и/или светостабилизаторы могут быть выбраны из CuI/KI, CuO/KBr, Cu₂O/KBr, стерически затрудненных фенольных соединений, стабилизаторов, содержащих по меньшей мере одно стерически затрудненное аминное звено типа HALS, органических или неорганических фосфорпроизводных стабилизаторов, таких, как гипофосфит натрия или марганца. Эти стабилизаторы могут содержаться в количестве от 0,2 до 2% масс. по отношению к общей массе материала P.

Применяемый материал P может содержать смазывающее вещество или смесь смазывающих веществ. Смазывающее вещество предпочтительно может содержаться в количестве от 0,1 до 5% масс. по отношению к общей массе материала P.

Смазывающее вещество может быть выбрано из жирных кислот, солей металлов с жирными кислотами, сложных эфиров жирных кислот, амидов жирных кислот, таких, как N,N'-этилен-бис-стеарамид, и их смесей. Эти соединения могут быть насыщенными или ненасыщенными. В качестве жирных кислот, которые могут быть приемлемыми в рамках настоящего изобретения, можно назвать жирные кислоты, содержащие по меньшей мере 16 атомов углерода. В качестве примеров таких жирных кислот можно назвать лауриновую, миристиновую, пальмитиновую, стеариновую, альгиновую, бегеновую, лигноцериновую, церотиновую, мелиссиновую, эйкозановую кислоты. Стеариновая кислота является предпочтительной. Жирные кислоты преимущественно представляют собой одно- или двухосновные карбоновые кислоты, содержащие от 6 до 24 атомов углерода. Среди этих двухосновных кислот можно назвать пеларгоновую, маргариновую и додекандикарбоновую кислоты.

В качестве соли металла с жирной кислотой предпочтительно выбирают соли жирных кислот, описанных ранее. В качестве примеров солей металлов с жирными кислотами можно назвать стеарат алюминия, кальция, магния или цинка. Также можно назвать дистеарат алюминия, тристеарат алюминия и т.д. Соль металла с жирной кислотой предпочтительно представляет собой дистеарат алюминия.

Жирные кислоты и соли металлов с жирными кислотами могут иметь эффект ограничения цепи полиамида.

В качестве эфиров жирных кислот можно назвать сложные эфиры, полученные взаимодействием по меньшей мере одной жирной кислоты, определенной ранее, и по меньшей мере одного жирного алифатического спирта, содержащего в общем случае по меньшей мере 12 атомов углерода. В качестве примеров жирных спиртов можно назвать лауриловый, миристиловый, пальмитиловый, стеариловый, эйкозиловый, бифениловый, тетракозиловый, церотиловый, мелиссиловый спирты. Речь может идти также о жирных этоксилированных спиртах.

Смазывающее вещество может представлять собой парафин. Парафины могут находиться в форме чистых веществ или технических смесей. Речь может идти об углеводородных маслах или восках. В общем случае речь идет о насыщенных или ненасыщенных алифатических углеводородных соединениях. Смазывающее вещество преимущественно представляет собой парафин, у которого среднее число атомов углерода находится в интервале от 8 до 100, предпочтительно от 12 до 80 и преимущественно от 15 до 50.

Применяемый материал P может содержать агент, придающий огнестойкость. Агент, придающий огнестойкость, представляет собой соединение, позволяющее уменьшить распространение пламени и/или имеющее свойства придавать огнестойкость. Среди придающих огнестойкость агентов, обычно применяемых в композициях, придающих огнестойкость, можно назвать агенты, описанные в US 6344158, US 6365071, US 6211402 и US 6255371.

Агент, придающий огнестойкость, может представлять собой агент, содержащий фосфорпроизводное соединение, агент типа органического азотпроизводного соединения, агент, содержащий галогенпроизводные соединения.

Агент, придающий огнестойкость, предпочтительно может представлять собой синергическое сочетание фосфорпроизводных соединений, таких, как фосфиноксиды, фосфоновые кислоты или их соли или фосфиновые кислоты или их соли и циклические фосфонаты, с азотпроизводными соединениями, такими, как мелам, мелем, меламинфосфат, меламинполифосфаты, меламинпирофосфаты или полифосфаты аммония.

Применяемый материал P может содержать агент, придающий огнестойкость, в количестве от 5 до 40% масс. и предпочтительно от 10 до 30% масс. по отношению к общей массе материала P.

Применяемый материал P может также содержать по меньшей мере один пластификатор. Один или несколько пластификаторов могут быть выбраны из производных бензолсульфонамида, таких, как н-бутилбензолсульфонамид (BBSA), этилтолуолсульфонамид или N-циклогексилтолуолсульфонамид, полиэтиленгликолей или полипропиленгликолей, сложных эфиров гидроксибензойных кислот, таких, как этил-2-гексилпарагидроксибензоат и децил-2-гексилпарагидроксибензоат, сложных или простых эфиров тетрагидрофурфурилового спирта и сложных эфиров лимонной или гидроксималоновой кислоты. Применяемый материал P может содержать пластификатор в количестве от 1 до 30% масс. и предпочтительно от 5 до 20% масс. по отношению к общей массе материала P.

Применяемый материал P находится в форме пленки, ткани или слоя. Этот материал может находиться в виде рулона, предпочтительно имеющего ширину по меньшей мере 50 см и даже по меньшей мере 1 м.

Пленка материала P может иметь толщину в интервале от 10 до 500 мкм, предпочтительно от 20 до 400 мкм и особенно от 30 до 300 мкм.

Когда применяемый материал P находится в форме слоя, то он может иметь толщину в интервале от 1 до 500 мкм и предпочтительно от 10 до 200 мкм. Указанный слой предпочтительно снабжают носителем из упрочняющего элемента.

Слой или пленка предпочтительно могут быть нанесены разбрызгиванием или нанесением дисперсии материала P предпочтительно в виде краски.

Ткань может иметь толщину в интервале от 50 мкм до 2 мм и предпочтительно от 300 до 800 мкм. Ткань предпочтительно представляет собой тканое изделие, разумеется, такое, что оно обладает характеристиками паропроницаемости, представленными в описании.

Пленка, слой и/или ткань применяемого материала P предпочтительно не пропускает воду.

Пленка, слой или ткань материала P, применяемого в качестве парозащитного барьера, имеет хорошую герметичность в отношении воздуха.

Носитель может быть твердым или жидким. Когда носитель является твердым, то в общем случае он имеет функцию упрочнения, в частности, к разрыву. Когда носитель является жидким, то он обеспечивает в общем случае нанесение слоя материала P на твердую подложку. В этом случае слой может быть получен аналогично нанесению краски.

Твердый носитель может иметься на всей поверхности барьера или, напротив, в некоторых зонах, предпочтительно по сторонам, например, для улучшения сопротивления на разрыв предпочтительно для того, чтобы обеспечивать эффективную фиксацию барьера, например, скобами.

Твердый носитель может представлять собой целлюлозный материал, предпочтительно упрочненный волокнами, такой, как бумага, мембрану предпочтительно из ткани из синтетических волокон или перфорированной полиэтиленовой пленки, например из ткани, состоящей из сотканных волокон, или нетканого полотна предпочтительно из полиолефина или сложного полиэфира, строительный материал, такой, как плиты строительных материалов предпочтительно из гипса, цемента и т.п., или также изоляционные плиты, например, из стекловаты.

Строительные материалы используют для сооружения стеновых или кровельных конструкций. В качестве строительных материалов можно, в частности, назвать конструктивные материалы, состоящие из древесины, армированного или неармированного бетона, кирпичей или металла, волокнистых изоляционных материалов, таких, как минеральная вата, природные волокна, неволокнистых изоляционных материалов, таких, как минеральные пены, ячеистое стекло, синтетические органические изоляционные материалы, такие, как полистирол, облицовочные материалы, такие, как гипсовые плиты, необязательно ламинированные картоном, деревянные или пластмассовые панели, панели из керамической крошки или плитки, непроницаемые материалы для кровельных защитных слоев, такие, как пластмассовые пленки, ткани из синтетических волокон или битумокартоны, кровельные материалы для крыш или наружной дощатой обшивки, такие, как черепица, шифер, металлические листы, стекло, пластмассовые или органические материалы, деревянные материалы, битумные или асфальтовые материалы или фибробетон.

В предпочтительном варианте осуществления материал P применяют в качестве парозащитного барьера в сочетании с твердым носителем, который может представлять собой, в частности, строительный материал и/или мембрану указанного ранее типа, предпочтительно нетканую мембрану, которая может, как правило, играть роль упрочняющей мембраны (твердого упрочняющего элемента материала P).

Твердый носитель предпочтительно содержит и возможно состоит из строительного материала соответственно описанному ранее.

В одном из вариантов осуществления твердый носитель содержит и возможно состоит из строительного материала и мембраны.

В предпочтительном варианте осуществления твердый носитель, применяемый в сочетании с материалом P, выбирают из деревянных материалов и волокнистых изоляционных материалов. В случае необходимости этот твердый носитель может быть использован в сочетании с твердым упрочняющим элементом указанного ранее типа.

В общем случае слой, пленка или ткань применяемого материала P находится на поверхности твердого упрочняющего элемента, но согласно другому варианту этот слой, эта пленка или эта ткань применяемого материала P может быть окружена двумя одинаковыми или разными твердыми носителями.

Материал P предпочтительно может быть связан, например, совместным ламинированием с нетканой мембраной в качестве твердого упрочняющего элемента. Материал P независимо от того, связан ли он или не связан с такой мембраной, может быть использован со строительным материалом. Как правило, материал P, связанный или несвязанный с такой мембраной, может быть окружен двумя элементами из одинаковых или разных строительных материалов, например из древесины.

Когда носитель является жидким, то он может позволять получать раствор/дисперсию, адаптированные для нанесения пленки или слоя материала P на твердую подложку, предпочтительно соответствующую описанной в предыдущем параграфе, или также на стену.

Адгезив может быть нанесен также на ткань, пленку или слой применяемого материала P и даже, в случае необходимости, на твердый носитель ткани, пленки или слоя материала P. Это может позволить более легко наносить барьер.

Твердый носитель преимущественно не ограничивает паропроницаемость пленки, ткани или слоя применяемого материала P. С этой целью предпочтительно применяют твердый носитель, паропроницаемость которого превышает паропроницаемость материала P.

Парозащитный барьер может также содержать адгезив, нанесенный непосредственно на сополиамид A или на твердый носитель этого барьера. Этот адгезивный слой предпочтительно может позволять более легко закреплять указанный барьер.

В частности, ограничение паропроницаемости парозащитного барьера обусловлено только пленкой, тканью или слоем применяемого материала P.

Барьер при 23°C и при среднем уровне влажности 25% преимущественно имеет паропроницаемость, меньшую или равную 0,22 г⋅мм/(м²⋅сут), предпочтительно меньшую или равную 0,20 г⋅мм/(м²⋅сут), более предпочтительно меньшую или равную 0,18 г⋅мм/(м²⋅сут) и возможно меньшую или равную 0,15 г⋅мм/(м²⋅сут).

В частности, барьер при 23°C и при среднем уровне влажности 25% имеет проницаемость водяного пара, уменьшенную по меньшей мере на 25% и предпочтительно по меньшей мере на 30% по сравнению с необработанным PA6.

В частности, в случае применения на каркасах зданий, барьер по настоящему изобретению, имеющий очень низкую паропроницаемость при низком уровне влажности, может, следовательно, позволять изолировать каркас от влажности, имеющейся в доме, и, следовательно, позволять избегать того, чтобы влага конденсировалась на каркасе. Это может, в частности, соответствовать зимним условиям.

Кроме того, указанный барьер при 23°C и при среднем уровне влажности 75% может иметь проницаемость водяного пара, превышающую или равную 3,5 г⋅мм/(м²⋅сут), предпочтительно превышающую или равную 4 г⋅мм/(м²⋅сут), более предпочтительно превышающую или равную 4,5 г⋅мм/(м²⋅сут) и возможно превышающую или равную 5 г⋅мм/(м²⋅сут).

Это может, в частности, в случае, когда влажность окружающей среды является высокой, обеспечивать хороший обмен и, следовательно, эффективную сушку структур, содержащих материал, способный поглощать воду, такой, как древесина.

В частности, барьер при 23°C и при среднем уровне влажности 75% имеет проницаемость водяного пара, увеличенную по меньшей мере на 30% и предпочтительно по меньшей мере на 40% по сравнению с необработанным PA6.

Более предпочтительно указанный материал при среднем уровне влажности 75% имеет паропроницаемость по меньшей мере в 20 раз, превышающую паропроницаемость при среднем уровне влажности 25%.

Следовательно, комбинация этих свойств может обеспечивать хорошее "дыхание" во влажных условиях и хорошую изоляцию в сухих условиях.

Целью настоящего изобретения является также конструктивный элемент, содержащий по меньшей мере один строительный материал указанного ранее типа и по меньшей мере одну пленку, ткань или слой материала P и отличающийся тем, что пленка, ткань или слой материала P являются такими же, как и определенные ранее согласно первому аспекту настоящего изобретения.

В одном из вариантов осуществления этот конструктивный элемент может содержать твердый носитель, выбранный из целлюлозных материалов, мембран, изоляционных плит.

Все положения, описанные ранее относительно применения по первому аспекту настоящего изобретения, применимы к этому конструктивному элементу и, в частности, к строительному материалу, к возможному твердому носителю и к материалу P.

Настоящее изобретение относится также к изделию, содержащему определенный ранее барьер, причем указанное изделие может представлять собой одежду, предпочтительно одежду для лыжного спорта и/или от дождя, нижнее белье, часть обуви, предпочтительно подошву обуви, строительный материал, такой, как паронепроницаемая мембрана, брезент, постельные принадлежности, такие, как покрывало, простыня или подушка, материал для обивки мебели, такой, как обивка кресел, и т.п.

Приведенные далее примеры предназначены для пояснения настоящего изобретения при этом без ограничения объема патентной охраны.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Определение характеристик

Анализ физико-химических свойств

Содержание концевых кислотных групп (GTC) и аминогрупп (GTA) определяют потенциометрически и выражают в мэкв/кг.

Среднечисленную молекулярную массу Mn определяют по формуле Mn=2⋅10⁶/(GTA+GTC) и выражают в г/моль.

Анализ термических свойств

Температуру плавления (Tf), температуру кристаллизации при охлаждении (Tc) и температуру стеклования (Tg) полученных экструдированных пленок определяют дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC, Differential Scanning Calorimetry) на приборе "TA Instruments Q2000" со скоростью 10°C/мин. Степень кристалличности определяют по формуле X_c=ΔHf/ΔHf°, где ΔHf означает энтальпию плавления образца испытуемого полиамида, а ΔHf° означает энтальпию плавления чистого кристалла полиамида (ΔHf°(PA66)=188 Дж/г). Значения приведены для сухих веществ.

Анализ проницаемости водяного пара

Экструдированные пленки кондиционируют при 23°C и влажности 50% (RH50), так чтобы поглощение ими воды достигло равновесия. Затем оценивают проницаемость водяного пара при разных значениях влажности.

Средняя влажность 75% (RH75)

Полимерные пленки, толщина которых была точно измерена (около 300 мкм), фиксируют в тиглях для определения проницаемости из алюминия, герметично запечатанных и содержащих воду в жидком состоянии, так что внутренняя сторона полимерной пленки находится в контакте с водяным паром, причем воздушный зазор между водой и полимером составляет около 1 см. Затем тигли помещают в лабораторию, в которой окружающие условия отрегулированы по температуре (23°C) и влажности (50%).

В этих условиях полимерная пленка подвергается со стороны тигля действию влажности, равной 100%, а со стороны внешней окружающей среды действию влажности, равной 50%, при этом средняя влажность для мембраны может считаться равной ((50+100)/2)=75%.

Суммарную массу (тигель+пленка+вода) определяют в зависимости от времени. Через некоторое время, называемое временем индукции, определяют потерю массы, соответствующую проницаемости водяного пара через полимерную пленку из внутреннего пространства тигля наружу, и далее может быть рассчитано значение проницаемости, представляемое этой потерей массы, отнесенной ко времени, площади поверхности пленки и умноженной на толщину пленки (проницаемость P, выраженная в г⋅мм/(м²⋅сут)).

Средняя влажность 25% (RH25)

Полимерные пленки, толщина которых была точно измерена (около 300 мкм), фиксируют в тиглях для определения проницаемости из алюминия, герметично запечатанных и содержащих силикагель, высушенный в течение 48 ч при 110°C. Внутренняя сторона полимерной пленки находится в контакте с сухим воздухом, причем воздушный зазор между силикагелем и полимером составляет около 1 см.

Затем тигли помещают в лабораторию, в которой окружающие условия отрегулированы по температуре (23°C) и влажности (50%). В этих условиях полимерная пленка подвергается со стороны тигля действию влажности, равной 0%, а со стороны внешней окружающей среды действию влажности, равной 50%, при этом средняя влажность для мембраны может считаться равной ((0+50)/2)=25%.

Суммарную массу (тигель+пленка+вода) определяют в зависимости от времени. Через некоторое время, называемое временем индукции, определяют прирост массы, соответствующий проницаемости водяного пара через полимерную пленку из внешнего пространства внутрь тигля, и далее может быть рассчитано значение проницаемости, представляемое этим приростом массы, отнесенным ко времени, площади поверхности пленки и умноженным на толщину пленки (проницаемость P, выраженная в г⋅мм/(м²⋅сут)).

Пример 1 (сравнительный). Немодифицированные пленки PA66

В реактор полимеризации вносят 92,6 кг (353 моль) соли N (соль гексаметилендиамина и адипиновой кислоты в соотношении 1:1), 84 кг деминерализованной воды и 6,4 г пеногасителя "Silcolapse 5020^®". Полиамид 66 производят стандартным способом полимеризации типа полиамида 66 с окончательной обработкой в течение 30 минут. Полученный полимер заливают в стержневидную форму, охлаждают и переводят в форму гранул рубкой стержней.

Полученный полимер имеет следующие характеристики: GTC=70,2 мэкв/кг, GTA=51,5 мэкв/кг, Mn=16 430 г/моль.

Затем гранулы PA66 подают в двухшнековый соосный экструдер "Leistritz" (D=34, L/D=35), причем скорость вращения шнеков составляет 255 об/мин, а температура равна 280°C. Машина для формования пленки OCS, содержащая плоскую фильеру (ширина 300, зазор 500 мкм), позволяет получать в итоге пленку толщиной 300 мкм, причем пленку на выходе из фильеры вытягивают со скоростью 2 м/мин, при этом температура охлаждающего валика составляет 135°C.

Полученные пленки имеют следующие термические характеристики:

PA66: Tg=62°C, Tf=262°C, Tc=229°C, ΔHf=68 Дж/г или Xc=36,1%.

Затем определяют свойства защиты от водяного пара при 23°C:

- при RH25 проницаемость P_RH25 составляет 0,23±0,01 г⋅мм/(м²⋅сут);

- при RH75 проницаемость P_RH75 составляет 2,7±0,5 г⋅мм/(м²⋅сут).

Пример 2. Полиамидосульфонат 66 "PA66/6AISLi, 95/5 моль/моль"

В реактор полимеризации вносят 85,9 кг (327,5 моль) соли N (соль гексаметилендиамина и адипиновой кислоты в соотношении 1:1), 4657 г литиевой соли 5-сульфоизофталевой кислоты, 93,33% (AISLi) (17,24 моль), 6435 г раствора гексаметилендиамина (HMD) в воде, 32,47% масс. (17,98 моль), 81,2 кг деминерализованной воды и 6,4 г пеногасителя "Silcolapse 5020^®". Полиамидосульфонат 66 производят стандартным способом полимеризации типа полиамида 66 с окончательной обработкой в течение 30 минут при атмосферном давлении. Полученный полимер заливают в стержневидную форму, охлаждают и переводят в форму гранул рубкой стержней.

Полученный полимер имеет следующие характеристики: GTC=102,6 мэкв/кг, GTA=94,3 мэкв/кг, Mn=10 160 г/моль.

Затем гранулы сульфоната PA66 "PA66/6AISLi, 95/5 моль/моль" подают в двухшнековый соосный экструдер "Leistritz" (D=34, L/D=35), причем скорость вращения шнеков составляет 255 об/мин, а температура равна 280°C. Машина для формования пленки OCS, содержащая плоскую фильеру (ширина 300, зазор 500 мкм), позволяет получать в итоге пленку толщиной 300 мкм, причем пленку на выходе из фильеры вытягивают со скоростью 2 м/мин, при этом температура охлаждающего валика составляет 135°C.

Полученная пленка имеет следующие термические характеристики: PA66/6AISLi (95/5): Tg=88°C, Tf=253°C, Tc=220°C, ΔHf=66 Дж/г или Xc=35%.

Затем определяют свойства защиты от водяного пара при 23°C:

- при RH25 проницаемость P_RH25 составляет 0,14±0,01 г⋅мм/(м²⋅сут), что соответствует уменьшению проницаемости на 40% по сравнению с немодифицированной пленкой PA66;

- при RH75 проницаемость P_RH75 составляет 5,3±0,3 г⋅мм/(м²⋅сут), что соответствует увеличению проницаемости на 100% по сравнению с немодифицированной пленкой PA66.

Таким образом, пленка "PA66/6AISLi, 95/5 моль/моль" обеспечивает уменьшение проницаемости в "зимних" условиях (составляющее при низком значении RH -40%) и увеличение проницаемости в "летних" условиях (составляющее при высоком значении RH +100%) по сравнению с немодифицированной пленкой PA66. Между проницаемостью при низком значении RH и проницаемостью при высоком значении RH получено соотношение 38.

Пример 3. Полиамидосульфонат 66 "PA66/6AISNa, 95/5 моль/моль"

Полиамид примера 3 получают по той же методике, что и в примере 2, за исключением того, что применяют натриевую соль 5-сульфоизофталевой кислоты, 95% (AISNa).

Полученный полимер имеет следующие характеристики: GTC=112,7 мэкв/кг, GTA=99,0 мэкв/кг, Mn=9450 г/моль.

Гранулы и затем пленку этого полиамида получают таким же способом, что и описанный в примере 2.

Полученная пленка имеет следующие термические характеристики:

PA66/6AISNa (95/5): Tg=87°C, Tf=253°C, Tc=221°C, ΔHf=64 Дж/г или Xc=34%.

Затем определяют свойства защиты от водяного пара при 23°C:

- при RH25 проницаемость P_RH25 составляет 0,21±0,02 г⋅мм/(м²⋅сут), что соответствует уменьшению проницаемости на 10% по сравнению с немодифицированной пленкой PA66;

- при RH75 проницаемость P_RH75 составляет 11,79±0,2 г⋅мм/(м²⋅сут), что соответствует увеличению проницаемости более чем на 300% по сравнению с немодифицированной пленкой PA66.

Таким образом, пленка "PA66/6AISNa, 95/5 моль/моль" обеспечивает уменьшение проницаемости в "зимних" условиях (составляющее при низком значении RH -10%) и очень большое увеличение проницаемости в "летних" условиях (составляющее при высоком значении RH +300%) по сравнению с немодифицированной пленкой PA66. Между проницаемостью при низком значении RH и проницаемостью при высоком значении RH получено соотношение 56.

Реферат

Изобретение относится к применению барьера против водяного пара, а также к конструктивному элементу, содержащему данный барьер. В качестве барьера используют пленки, ткани или слоя из материала P. При этом материал P содержит по меньшей мере один сополимер A, представляющий собой полиамид типа PAXY/XAISM, в частности PA66/6AISM, более конкретно PA66/6AISLi и/или PA66/6AISNa, или типа PAZ/XAISM, или состоит из такого по меньшей мере одного сополимера A, где: X, Y и Z независимо друг от друга означают целые числа в интервале от 3 до 36, предпочтительно от 4 до 18 и особенно от 4 до 12; n в Mозначает заряд M, а M представляет собой Li, Na, K, Ag, Cu, CuZn, Mn, Mg, Fe, Fe, Al, NHи/или фосфоний, в частности Liи/или Naи особенно Li; AIS представляет собой остаток, происходящий из 5-сульфоизофталевой кислоты; и необязательно в сочетании с носителем и/или адгезивом. Технический результат заключается в разработке барьера, позволяющего устранить низкую паропроницаемость при низкой влажности и высокую паропроницаемость при высоком уровне влажности. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 пр.

Формула