制备低堆积密度聚苯乙烯泡沫颗粒的方法技术

本发明专利技术涉及一种由热塑性聚合物制备低堆积密度泡沫颗粒的方法，该方法包含以下步骤：ａ）将发泡剂加入热塑性聚合物熔体中；ｂ）借助喷嘴冷却并挤出含有发泡剂的聚合物熔体；ｃ）在喷嘴的下游在降低的压力下切割含有发泡剂的聚合物熔体，从而发泡得到泡沫颗粒，其中所述发泡剂含有水和溶解介质；此外，本发明专利技术还涉及可根据所述方法获得的泡沫颗粒。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由热塑性聚合物通过挤出包含发泡剂的聚合物熔体而制备低堆积密度泡沫珠粒的方法，以及可由所述方法获得的泡沫珠粒。制备堆积密度为10～30kg/m3的低堆积密度聚苯乙烯泡沫珠粒的一种方式是发泡包含戊烷的可发泡性聚苯乙烯颗粒(EPS)，其中所述颗粒可由悬浮聚合获得。通过挤出制备泡沫珠粒的设备和方法也已经公开，但是当使用通常用作制备聚苯乙烯泡沫珠粒的发泡剂的戊烷时，这种方法仅能给出较高的堆积密度。EP-A 0 665 865中描述了由聚苯乙烯制备离散的闭孔泡沫挤出物的这类方法的一个实例。所用发泡剂包括环境相容的发泡剂混合物，其中存在至少20重量％的二氧化碳或乙烷。为了获得较低的堆积密度，必须采用进一步的步骤使用热空气或蒸汽使泡沫挤出物膨胀。EP-A 0 981 574描述了颗粒状可发泡性苯乙烯聚合物，其包含均匀分布的石墨颗粒以降低热导率。制备包含发泡剂的紧密丸粒的一种方式是在双螺杆挤出机中混合聚苯乙烯、石墨和戊烷。然后可以用蒸汽将丸粒发泡到较低的密度。本专利技术的目的是提供一种由热塑性聚合物制备泡沫珠粒的方法，该方法通过包含发泡剂的聚合物熔体的挤出直接制得泡沫珠粒，而无需额外的膨胀步骤。该方法应该也适于制备包含IR吸收剂的较低堆积密度的泡沫珠粒。我们已经发现，本专利技术的目的通过一种由热塑性聚合物制备泡沫珠粒的方法得以实现，所述方法包含下述步骤a)将发泡剂加入热塑性聚合物熔体中；b)通过口模冷却并挤出包含发泡剂的聚合物熔体；c)在口模下游在降低的压力下切割包含发泡剂的聚合物熔体，发泡得到泡沫珠粒，其中在发泡剂中存在水和加溶剂。根据本专利技术，发泡剂包含水，其量基于所用热塑性聚合物通常为0.1～3重量％，优选0.5～1.5重量％。为了使水在热塑性聚合物熔体中分布最均匀，本专利技术也添加加溶剂。合适的加溶剂是脂族醇、酮、醚、酯或硅酸盐。优选使用乙醇。合适的吸附剂是能与水物理或化学结合的固体，例如氢氧化铝，页硅酸盐或沸石。基于所用热塑性聚合物，加溶剂或吸附剂的用量通常为0.1～3重量％，优选1～2重量％。发泡剂中也可存在具有3～10个，优选4～6个碳原子的常用脂族烃、卤化烃或无卤烃，例如异丁烷、异戊烷、正戊烷或其混合物，以及惰性气体，例如二氧化碳或氮气，其量基于所用热塑性聚合物通常为0.1～10重量％，优选0.3～7重量％。为了减少泡沫生产过程中烃的排放，使用惰性气体如二氧化碳作为发泡剂是特别有利的。所用热塑性聚合物可以包括苯乙烯聚合物(例如玻璃般透明的或抗冲击改性的聚苯乙烯)、与不超过20重量％的烯属不饱和共聚单体(例如α-甲基苯乙烯或丙烯腈)的苯乙烯共聚物，或者聚烯烃(例如聚乙烯或聚丙烯)，或者这些聚合物与另一种或与聚苯醚的混合物。使用宽分子量分布的热塑性聚合物可以获得特别低的堆积密度。特别优选使用多分散性Mw/Mn至少为2.5的聚苯乙烯。还可使用双峰型或多峰型分子量分布的热塑性聚合物。产生这些双峰型或多峰型分子量分布的一种方式是混合不同分子量的热塑性聚合物。特别优选将摩尔质量Mw为150,000～250,000克/摩尔的低分子量聚苯乙烯与摩尔质量为280,000～500,000克/摩尔的高分子量聚苯乙烯或者与摩尔质量超过1,000,000克/摩尔的超高分子量聚苯乙烯一起使用。如果将低分子量聚合物，例如摩尔质量为2,000～10,000克/摩尔的聚苯乙烯加到热塑性聚合物中，则可以获得甚至更低的堆积密度。为了降低泡沫珠粒的热导率，可以将红外(IR)吸收剂，例如石墨、铝粉或炭黑加入到热塑性聚合物中。已经证明石墨是特别有效的IR吸收剂。IR吸收剂的特别优选的用量基于热塑性聚合物熔体为0.1～2.5重量％。IR吸收剂可以在发泡剂加入之前或之后加入到热塑性聚合物熔体中。有用的添加剂，例如阻燃剂、成核剂、UV稳定剂、增塑剂、颜料和抗氧化剂可以加入到热塑性聚合物熔体中。当助剂和IR吸收剂加入到聚合物熔体中时，其可特别优选呈在相同热塑性聚合物中的添加母粒的形式。此外，所得的泡沫颗粒可以用已知的涂覆剂涂覆，例如用金属硬脂酸盐、甘油酯或细粒硅酸盐涂覆。本专利技术方法的特征是其能够直接制得低堆积密度的，特别是堆积密度低于30kg/m3的，尤其为15～25kg/m3的泡沫珠粒，该泡沫珠粒可直接熔融制得模制件，而无需预发泡。但是，例如可以将本专利技术的泡沫珠粒通过加热使用蒸汽进行预发泡，以得到甚至更低的堆积密度。静态或动态混合器，例如挤出机适于实施本专利技术方法。例如可以在水下造粒机或水冷模面造粒机中借助旋转刀切割排出的包含发泡剂的聚合物熔体，得到丸粒。该丸粒可通过受控的减压而发泡，得到泡沫珠粒。实施例所有百分数数据均为基于聚合物熔体的重量百分数。PS 1聚苯乙烯，其熔融指数MVR(200℃/5kg)为10cm3/10min(ISO1133，H法)，摩尔质量Mw为190,000克/摩尔PS 2聚苯乙烯，其熔融指数MVR(200℃/5kg)为1.2cm3/10min(ISO1133，H法)，摩尔质量Mw为360,000克/摩尔(购自BASF AG的PS 168 N)PS ULM聚苯乙烯，其摩尔质量Mw为4,600克/摩尔PS UHM聚苯乙烯，其摩尔质量Mw为1,900,000克/摩尔(购自GeneralElectric的Blendex)实施例1～9在加热的双螺杆挤出机(ZSK 53)中，将聚苯乙烯PS 1和0.25重量％的滑石一起熔融，并且在约200℃的熔融温度下供入表1中给出的发泡剂组合物。将包含发泡剂的熔体冷却并挤出通过具有1.0毫米直径的孔的口模板。排出的熔体在口模下游直接切割，当在大气压力下发泡时，得到泡沫珠粒。表1实施例1～9的发泡剂组合物和泡沫性质 对比实验当不添加水和加溶剂时，实施例1～9给出了较高的堆积密度。实施例10～12使用表2中列出的聚苯乙烯混合物重复实施例9。表2 实施例13～15重复实施例2，但代替滑石并按表3中给出的重量比将石墨加入聚苯乙烯中。表权利要求1.一种由热塑性聚合物制备泡沫珠粒的方法，包括以下步骤a)将发泡剂加入热塑性聚合物熔体中；b)通过口模冷却并挤出包含发泡剂的聚合物熔体；c)在口模下游在降低的压力下切割包含发泡剂的聚合物熔体，发泡得到泡沫珠粒，该方法包括使用其中存在有水和加溶剂或吸附剂的发泡剂。2.权利要求1所述的方法，其中所用加溶剂包括脂族醇、酮、醚或酯。3.权利要求1或2所述的方法，其中所用吸附剂包括氢氧化铝、页硅酸盐或沸石。4.权利要求1～3中任一项所述的方法，其中所述发泡剂还包括CO2、N2、脂族烃、卤化烃或无卤烃。5.权利要求4所述的方法，其中所用发泡剂包括0.1～3重量％的水、0.1～3重量％的醇或酮和1～10重量％的脂族烃、卤化烃、无卤烃或CO2的混合物。6.权利要求1～5中任一项所述的方法，其中所用热塑性聚合物包括聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯或其混合物。7.权利要求1～6中任一项所述的方法，其中所述热塑性聚合物具有双峰型或多峰型分子量分布。8.权利要求1～7中任一项所述的方法，其中所用热塑性聚合物包括多分散性Mw/Mn至少为2.5的聚苯乙烯。9.权利要求1～8中任一项所述的方法，其中在发泡剂加入之前或之后将IR吸收剂加入热塑性聚合物熔体中。10.权利要求9所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由热塑性聚合物制备泡沫珠粒的方法，包括以下步骤：ａ）将发泡剂加入热塑性聚合物熔体中；ｂ）通过口模冷却并挤出包含发泡剂的聚合物熔体；ｃ）在口模下游在降低的压力下切割包含发泡剂的聚合物熔体，发泡得到泡沫珠粒， 该方法包括使用其中存在有水和加溶剂或吸附剂的发泡剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：FJ蒂特甄，G埃尔曼，K哈恩，S吕克，
申请(专利权)人：巴斯福股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]