可膨胀聚苯乙烯组合物、膨胀珠粒和模塑件制造技术

本发明专利技术涉及一种珠粒形式的可膨胀苯乙烯聚合物的均相组合物，包括（ａ）１００重量份重均分子量Ｍ↓［ｗ］１５０，０００至３００，０００和残余单体含量低于２０００ｐｐｍ的苯乙烯聚合物，（ｂ）２至９重量份至少一种包括正戊烷的发泡剂，（ｃ）０．１至低于１．０重量份包括Ｃ↓［１８］至Ｃ↓［８０］链烷的石油蜡，和（ｄ）０至１．０重量份选自合成Ｆｉｓｃｈｅｒ－Ｔｒｏｐｓｃｈ或聚烯烃蜡的成核剂。该组合物可通过提高珠粒的膨胀速率并通过改进预膨胀步骤的产率，改进预膨胀珠粒步骤，且基本上不影响最终的模塑步骤。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及珠粒形式的可膨胀苯乙烯聚合物组合物，制备该组合物的方法和由该组合物制备的材料如膨胀珠粒和膨胀聚苯乙烯的模塑件。膨胀聚苯乙烯为低密度硬质多孔材料的一个例子，其主要用途为用于建筑物隔热和用于包装食品或工业品。膨胀聚苯乙烯的最突出的性能为其低堆积密度(可为7至50kg/m3)、其非常低的导热性、其良好的耐老化性和在水中的良好性能。其机械和热性能首先取决于该材料的堆密度，同时也取决于其微孔结构，即取决于泡孔直径、泡孔的分布和相应泡孔壁厚。膨胀聚苯乙烯特别通过其中已溶解发泡剂如戊烷的聚苯乙烯获得这正是称为可膨胀聚苯乙烯的原因，该可膨胀聚苯乙烯为珠粒形式，并用作膨胀聚苯乙烯模塑件或制品的原材料。可膨胀聚苯乙烯可由两步获得，包括在苯乙烯水悬浮液中聚合接着用发泡剂浸渍该聚苯乙烯；或由一步获得，其中聚合和浸渍同时进行。由可膨胀聚苯乙烯珠粒生产膨胀聚苯乙烯通常包括如下三个步骤(a)首先将可膨胀聚苯乙烯与蒸汽在搅拌罐中混合使其膨胀这是可使珠粒体积增加50或60倍的预膨胀或预发泡步骤；(b)然后将该膨胀珠粒在空气中贮存数小时；该步骤相当于稳定或熟化珠粒；(c)将如此膨胀和稳定的珠粒在模具中再次加热熔化该步骤为模塑操作。多年来，特别已通过模塑步骤对膨胀聚苯乙烯的性能进行了极大改进。因此，通常寻求通过选择添加剂和对珠粒进行表面处理提高模塑生产率。如此获得的产品能够很好地熔化在一起并可更快脱模，原因特别在于冷却该模塑材料的时间更短。然而，对于改进预膨胀或预发泡步骤，例如特别通过增加珠粒膨胀率提高该步骤的生产率并未进行太多尝试。的确在该步骤期间基本上确定了最终材料的堆密度。因此，在保持珠粒均匀膨胀且既不破坏其泡孔结构(泡孔尺寸和分布)或其尺寸稳定性，又不降低最后一步的模塑生产率的同时，应优先提高膨胀率。此外，近年来，一直试图大大降低可膨胀聚苯乙烯中的残余单体含量。然而，存在的残余单体可认为是提高珠粒膨胀率的一个因素。因此，可认为大幅度降低残余单体含量是改进预膨胀或预发泡步骤，特别是提高珠粒膨胀率的又一障碍。因此，本专利技术的一个目的是发现一种可在预膨胀或预发泡具有低残余单体含量的可发泡聚苯乙烯步骤期间提高珠粒膨胀率，但不影响膨胀材料的泡孔结构或降低最后步骤的模塑生产率的方法或添加剂。英国专利申请GB-1,012,277公开了一种改进模塑膨胀聚苯乙烯珠粒，特别是降低模塑材料的冷却时间的方法。该方法涉及用0.1至10wt％蜡，特别是通过涂敷处理可膨胀聚苯乙烯珠粒，处理珠粒可在仅在聚合结束之前或之后(即悬浮聚合期间刚形成珠粒时)进行。例如，这可在苯乙烯悬浮聚合方法的最后步骤期间，在使包括于聚苯乙烯中的蜡可迁移至珠粒表面并由此形成足以使模塑材料在最后的模塑步骤中更快冷却的涂层条形下进行。该专利列举了大量的例如具有熔点50至85℃的大量天然和合成蜡，并推荐用合成蜡，特别是用1至2wt％(按聚合物计)的熔点约70℃的聚乙烯蜡涂布珠粒。根据该专利申请，在所有情况下，这是一种基本上与珠粒表面处理相同的方法。的确由于表面处理作用，膨胀珠粒可更快地熔化在一起。局限预表面的处理在前面的预膨胀或预发泡期间对珠粒膨胀并无有益效果，因为膨胀基本上取决于珠粒结构的均匀性特点。US 3,060,138公开了用异戊烷作为发泡剂制备可膨胀聚苯乙烯珠粒的方法。为改进对膨胀材料中的泡孔尺寸的控制，将按聚苯乙烯计约0.5至2wt％的C16-C46石蜡烃溶于异戊烷中。根据该专利，使用的异戊烷对于降低泡孔尺寸是必须的。因为异戊烷与该石蜡烃之间存在协同作用，该协同作用对膨胀。材料的泡孔结构有影响，且在这些条件下，石蜡烃起到成核剂的作用。在预膨胀或预发泡期间未提及对珠粒膨胀速率的影响。英国专利申请GB-1,289,466公开了提高膨胀聚苯乙烯模塑速率，特别是降低冷却模塑材料时间的方法。该方法涉及在聚合后用油或蜡或油与蜡的混合物涂布可膨胀聚苯乙烯珠粒。该专利申请提及了很多天然或合成蜡，特别是实施例1给出使用按聚合物计0.01wt％的石蜡这是一种含25wt％矿物油的粗石蜡。用该石蜡涂布珠粒特别可通过更快地冷却模塑材料改进模塑。通过涂布产生的表面处理效果并未提高可改进珠粒膨胀，特别是提高预膨胀或预发泡步骤的生产速率的均匀效果。US-4,243,717公开了提高膨胀聚苯乙烯模塑速率，特别是降低冷却模塑材料时间，和同时控制膨胀材料的泡孔结构的方法。该方法涉及在苯乙烯聚合期间加入称为Fischer-Tropsch石蜡的具有冻凝点86℃至110℃和最终熔点大于这些值的合成蜡。该聚烯烃蜡被用作成核剂，它与特别具有较低分子量的石油蜡不同。US 3,224,984公开了降低膨胀聚苯乙烯泡孔尺寸、同时通过快速冷却提高模塑速率的方法。该方法涉及在苯乙烯聚合期间加入合成蜡，更优选聚乙烯蜡(例如密度0.918至0.960的聚乙烯蜡)，或聚丙烯蜡。聚烯烃蜡被用作成核剂并通常具有重均分子量1000至4000。它与特别具有低分子量的石油蜡不同。欧洲专利申请EP-0,409,694公开了特别通过更快速冷却模塑材料提高模塑速率的方式，改进膨胀聚苯乙烯模塑装置生产率的方法。该方法涉及在0.01至0.6wt％(按单体计)选自数均分子量500至5000或软化点90至110℃和最终熔点大于这些值，或熔体流动指数(ASTM D 1238 standard，Condition E)大于100dg/min的聚乙烯蜡的合成蜡存在下进行乙烯悬浮聚合。这些聚乙烯蜡与具有较低分子量的石油蜡不同。US 3,647,723公开了特别通过降低珠粒相互粘结改进可膨胀聚苯乙烯预膨胀或预发泡步骤的方法。该方法涉及在悬浮聚合苯乙烯期间加入熔点70至120℃、酸值0至45和皂化值3至150的蜡。这是一种完全不同于石油蜡的基本上由醇与长链脂肪酸的酯组成的蜡。该专利在比较例B中涉及使用0.1wt％具有熔点58至60℃的石蜡。将该石蜡在聚合期间当苯乙烯至聚合物的转化率达到40％加入。如此很多的组合物存在的缺点是形成粘结在一起的且不利于预膨胀或预发泡的珠粒。未提及任何对珠粒膨胀速率的可能影响。英国专利申请GB 2,110,217公开了制备含0.05至0.5wt％(按苯乙烯计)聚乙烯蜡的可膨胀聚苯乙烯珠粒的方法，所述聚乙烯蜡基本是线性的，且具有密度至少15.4kg/m3、分子量700至1500，多分散度低于1.2和熔点至少102℃。该聚乙烯蜡与石油蜡不同。本专利技术涉及使用含包括按聚合物计规定比例的特殊石油蜡的珠粒形式的可膨胀苯乙烯聚合物均相组合物。该组合物导致可特别通过提高珠粒的膨胀速率并通过改进预膨胀或预发泡步骤的产率，非常显著地改进预膨胀或预发泡可膨胀苯乙烯聚合物珠粒的步骤。有利的是，由该组合物获得的膨胀珠粒和模塑材料的泡孔结构基本上不会被存在的这种石油蜡改变，因此该石油蜡未起到成核剂的作用。此外，在例如本专利技术均相组合物中存在的这种石油蜡对最后的模塑步骤无明显影响(对模塑速率无任何影响，并保持非常满意的水平)。本专利技术更具体涉及珠粒形式的可膨胀苯乙烯聚合物的均相组合物，它包括(a)100重量份具有重均分子量Mw150,000至300,000和残余单体含量低于2000ppm(重量)的苯乙烯聚合物；(b)2至9重量份至少一种包括正戊烷的发泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种珠粒形式的可膨胀苯乙烯聚合物的均相组合物，包括： （ａ）１００重量份具有重均分子量Ｍ↓［ｗ］１５０，０００至３００，０００和残余单体含量低于２０００ｐｐｍ的苯乙烯聚合物； （ｂ）２至９重量份至少一种包括正戊烷的发泡剂； （ｃ）０．１至低于１．０重量份的包括Ｃ↓［１８］至Ｃ↓［８０］链烷的石油蜡； （ｄ）０至１．０重量份选自合成Ｆｉｓｃｈｅｒ－Ｔｒｏｐｓｃｈ或聚烯烃蜡的成核剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C卡利尔，D杜艾，JM加鲁斯基，
申请(专利权)人：英国石油化学品有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]