具有良好表面性质、高绝热性质以及低密度的链烯基－芳族泡沫体制造技术

通过使用挤出方法将链烯基－芳族聚合物组合物以及０．８－２摩尔／千克的起泡剂的可发泡聚合物组合物膨胀而制备具有良好表面性质、高绝热性质和低密度的链烯基－芳族泡沫体，所述链烯基－芳族聚合物组合物包含少于２０重量％的共价结合卤素并且具有小于２．５的多分散性，而且在１３０℃和１０１千帕斯卡压力下的水溶解度为大于０．０９摩尔／千克并且２．２摩尔／千克以下，其中所述起泡剂含有０．４摩尔／千克以上的无氯的氟化起泡剂和浓度为至少０．２２摩尔／千克的水；其中所述摩尔／千克是相对于１千克的链烯基－芳族聚合物。所得的泡沫体具有６４千克／立方米以下的密度，并且在１８０天之后的导热率为３２毫瓦／米－开尔文或更小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含有链烯基_芳族聚合物的热塑性聚合物泡沫体以及制备这样的泡 沫体的方法。
技术介绍
法规日益限制在制备聚合物泡沫体时使用氯化起泡剂。氯化起泡剂适宜于被用作 起泡剂，以及有助于泡沫体的绝热能力。具有低导热率并且在泡沫泡孔内停留相当长时间 的氯化起泡剂提供长时期的绝热能力。结果，含有这样的氯化起泡剂的泡沫体可以提供长 时期的绝热能力。确定用于苯乙烯泡沫体的氯化起泡剂的替代物已经是很多研究的主题。 替代的起泡剂将比氯化起泡剂具有更好的环境友好性，同时提供类似于氯化发泡剂的绝热 能力。 环境友好的起泡剂的候选者已经包括天然的气体，尤其是二氧化碳。二氧化碳作 为天然存在的大气气体是很有吸引力的。然而，二氧化碳缺乏卤化起泡剂的绝热性质。而 且，二氧化碳在大部分的苯乙烯聚合物中的溶解度低，这由发泡过程中的快速膨胀的趋势 证实。二氧化碳通常产生不适宜的不规则泡沫表面，因为例如起泡剂在发泡方法过程中经 由泡沫表面快速喷出。二氧化碳还由于过大的成核速率而趋向于产生小的泡孔尺寸和高的 泡沫密度。 水可能是理想的环境友好的起泡剂，因为它廉价、对环境安全并且容易处理。与二 氧化碳一样，水缺乏卤化起泡剂的绝热能力并且在聚苯乙烯中具有低的溶解度。已知由于 水在聚苯乙烯中的溶解度低，使得水在聚苯乙烯泡沫体中产生气孔(也称作针孔)和/或 双峰的泡孔结构。气孔(和针孔)是大小为多个泡孔直径并且容易被肉眼观察到的空隙。 美国专利(USP)5， 380， 767教导了，当使用水作为起泡剂时，增加聚合物的水溶解 度趋向于消除气孔(针孔)以及双峰泡孔大小结构。然而，在USP5，380，767中，仍然未解 决在获得良好表面质量的同时获得长时期的绝热的挑战。 欧洲专利1214372B1教导了，将多分散性为2. 5以上的聚合物发泡由于解除了与 低溶解度发泡剂相关的加工困难，因而也促进了采用水和二氧化碳作为起泡剂。多分散性 是重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比率，并且是指聚合物的分子量分布的宽度(多 分散性越大对应于分子量分布越宽)。然而，并不是所有聚合物都能够获得具有2. 5以上的 多分散性。 对氯化起泡剂的卤化替代物，比氯化起泡剂环境更友好，包括无氯的氟化起泡剂， 比如氢碳氟化合物(HFC)和碳氟化合物(FC)。然而，具有低导热率的HFC和FC趋向于遭遇下列不适宜特征中的一个或多个(a)趋向于在苯乙烯聚合物中溶解度太大并且不适宜地降低最终泡沫体的力学性质；(b)趋向于在聚苯乙烯聚合物中的溶解度太差，并且由于类似于水和二氧化碳的原因，不适宜地是作为起泡剂有问题；或(c)苯乙烯聚合物泡沫体的渗出非常快，以致于它们对于聚合物泡沫体的长时期的绝热性质没有贡献。 利用在聚合物基质中的溶解度低的起泡剂使聚合物基质发泡的另外的问题是难于实现低密度的泡沫体(64kg/m3以下)。由聚合物基质制备低密度的泡沫体通常需要起泡剂的量超过起泡剂在聚合物基质中的溶解度，因而产生已经对二氧化碳和水陈述过的问题。虽然如此，低密度泡沫体适宜被用于绝热泡沫体。 鉴于低密度绝热泡沫体的当前技术状态中的问题和需求，需要确定一种用于制备链烯基_芳族聚合物泡沫体的方法，所述方法在使用多分散性小于2. 5的聚合物时，同时使起泡剂的环境友好特性最大化并且同时产生具有如下各项性质的泡沫体64千克/立方米(kg/m3)以下的密度、至少老化180天后根据ASTM法C518为32毫瓦/米-开尔文(mW/m*K)以下的导热率(即，具有长时期的绝热能力)，以及良好的表面性质。 专利技术概述 本申请人已经发现了一种聚合物组合物和起泡剂组合物的组合，其适合于使用包含水和氟化化合物的起泡剂组合物制备具有多分散性小于2. 5的聚合物的挤出的链烯基-芳族聚合物泡沫体，并且所述泡沫体具有64kg/m3以下的密度、长时期的绝热能力(即，在至少180天之后，根据美国测试和材料协会(ASTM)法C518的导热率为32mW/m*K以下)和良好的表面性质。 而且，申请人意外地发现，在水的存在下产生离子物种的添加剂的存在，加剧了在大规模挤出方法中实现良好表面质量的挑战。然而，作为本专利技术的另外的实施方案，本申请人惊奇地发现，即使在泡沫体包含在水的存在下产生离子物种的添加剂时，甚至在大规模的方法中，如何使用包含水和氟化化合物的起泡剂组合物，制备具有多分散性小于2. 5的聚合物的挤出的链烯基-芳族聚合物泡沫体，所述泡沫体具有、64kg/m3以下的密度、长时期的绝热能力(即，在至少180天之后，根据美国测试和材料协会(ASTM)法C518的导热率为32mW/m*K以下)和良好的表面性质。 在第一方面，本专利技术是一种包含聚合物组合物的挤出的热塑性聚合物泡沫体，其中至少70重量％的聚合物组合物是一种或多种链烯基芳族聚合物，所述一种或多种链烯基芳族聚合物包含基于链烯基_芳族聚合物重量计的少于20重量百分比(重量％ )的共价结合卤素并且具有小于2. 5的多分散性，并且其中聚合物组合物和一种或多种非卤化的链烯基芳族聚合物在13(TC和101千帕斯卡( 一个大气压)的条件下，都具有大于摩尔/千克0. 09(mol/kg)并且2. 2mol/kg以下的水溶解度；热塑性聚合物泡沫体的特征在于具有(a)64千克/立方米以下的密度；(b)在至少180天老化之后，根据ASTM法C518-04为32毫瓦/米-开尔文以下的导热率；(c) 一个或多个主表面和宽度，其中泡沫体的任何主表面中位于泡沫体主表面的中心上并且延伸至泡沫体宽度的80%的任何200平方厘米部分的98%以上没有缺陷；(d)根据ASTM法D6226-05少于30X的开孔率；以及(e)无氯的氟化起泡剂，其以按每千克的挤出的热塑性聚合物泡沫体计为0. 4摩尔以上的浓度存在。 第一方面的优选实施方案包括下面的进一步特征中的一种或多种泡沫体不含氯化起泡剂；链烯基_芳族聚合物包含苯乙烯_丙烯腈共聚物，并且任选包括另外的链烯基_芳族聚合物或共聚物；链烯基_芳族聚合物由一种或多种苯乙烯_丙烯腈共聚物和聚苯乙烯的混合物构成；无氯的氟化起泡剂包含或者是选自1，1，1，2_四氟乙烷和l，l-二氟乙烷中的起泡剂；无氯的氟化起泡剂以按每千克的泡沫体计为0.4摩尔以上的浓度存在；还包含选自由不溶性润滑剂以及对离子具有亲和性的成核剂组成的组中的添加剂，尤其是当添加剂选自由滑石、氧化聚乙烯和氮化硼组成的组中时，并且其中所述聚合物组合物的多分散性为小于2.5。 在第二方面，本专利技术是一种用于制备挤出的热塑性聚合物泡沫体的方法，所述方法包括(a)在挤出机中安置可发泡聚合物组合物，所述可发泡聚合物组合物包含(i)聚合物组合物，其中至少70重量％的聚合物组合物是一种或多种链烯基_芳族聚合物，所述链烯基_芳族聚合物包含基于链烯基_芳族聚合物重量计少于20重量％的共价结合卤素，并且具有小于2. 5的多分散性，并且其中聚合物组合物和一种或多种链烯基_芳族聚合物在13(TC和101千帕斯卡压力的条件下，都具有大于0.09摩尔/千克(mol/kg)并且2. 2mol/kg以下的水溶解度；以及(ii)O. 9-2mol/kg的起泡剂组合物，所述起泡剂组合物包含(l) 一种或多种无氯的氟化起泡剂，其浓度为0.4mol/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挤出的热塑性聚合物泡沫体，所述挤出的热塑性聚合物泡沫体包含聚合物组合物，其中至少７０重量％的所述聚合物组合物是一种或多种链烯基芳族聚合物，所述一种或多种链烯基芳族聚合物包含基于链烯基－芳族聚合物重量计少于２０重量％的共价结合卤素，并且具有小于２．５的多分散性，其中所述聚合物组合物和所述一种或多种链烯基芳族聚合物在１３０℃和１０１千帕斯卡压力的条件下均具有大于０．０９摩尔／千克（ｍｏｌ／ｋｇ）并且２．２ｍｏｌ／ｋｇ以下的水溶解度；所述热塑性聚合物泡沫体的特征在于具有：（ａ）６４千克／立方米以下的密度；（ｂ）在１８０天老化之后根据ＡＳＴＭ法Ｃ５１８－０４为３２毫瓦／米－开尔文以下的导热率；（ｃ）一个以上的主表面和宽度，其中所述泡沫体的任何主表面中位于泡沫体主表面的中心上并且延伸至泡沫体宽度的８０％的任何２００平方厘米部分的９８％以上没有缺陷；（ｄ）根据ＡＳＴＭ法Ｄ６２２６－０５少于３０％的开孔率；以及（ｅ）无氯的氟化起泡剂，其以按每千克的挤出的热塑性聚合物泡沫体计为０．４摩尔以上的浓度存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-15 60/930,292;US 2007-7-3 60/958,201一种挤出的热塑性聚合物泡沫体，所述挤出的热塑性聚合物泡沫体包含聚合物组合物，其中至少70重量％的所述聚合物组合物是一种或多种链烯基芳族聚合物，所述一种或多种链烯基芳族聚合物包含基于链烯基-芳族聚合物重量计少于20重量％的共价结合卤素，并且具有小于2.5的多分散性，其中所述聚合物组合物和所述一种或多种链烯基芳族聚合物在130℃和101千帕斯卡压力的条件下均具有大于0.09摩尔/千克(mol/kg)并且2.2mol/kg以下的水溶解度；所述热塑性聚合物泡沫体的特征在于具有(a)64千克/立方米以下的密度；(b)在180天老化之后根据ASTM法C518-04为32毫瓦/米-开尔文以下的导热率；(c)一个以上的主表面和宽度，其中所述泡沫体的任何主表面中位于泡沫体主表面的中心上并且延伸至泡沫体宽度的80％的任何200平方厘米部分的98％以上没有缺陷；(d)根据ASTM法D6226-05少于30％的开孔率；以及(e)无氯的氟化起泡剂，其以按每千克的挤出的热塑性聚合物泡沫体计为0.4摩尔以上的浓度存在。2. 权利要求1所述的泡沫体，其中所述泡沫体不含氯化起泡剂。3. 权利要求1所述的泡沫体，其中所述链烯基_芳族聚合物包含苯乙烯_丙烯腈共聚 物，以及任选包含另外的链烯基_芳族聚合物或共聚物。4. 权利要求1所述的泡沫体，其中所述链烯基_芳族聚合物由一种或多种苯乙烯_丙 烯腈共聚物和聚苯乙烯的共混物构成。5. 权利要求l所述的泡沫体，其中所述无氯的氟化起泡剂包含选自由l，l，l，2-四氟乙 烷和1， 1- 二氟乙烷组成的组中的一种或多种起泡剂。6. 权利要求1所述的泡沫体，其中所述无氯的氟化起泡剂是选自由1， 1， 1， 2-四氟乙烷 和1， 1- 二氟乙烷组成的组中的一种或多种起泡剂。7. 权利要求1所述的泡沫体，其中所述无氯的氟化起泡剂存在的浓度为0. 4摩尔以上 /千克泡沫体。8. 权利要求1所述的泡沫体，还包含选自由不溶性润滑剂和对离子具有亲和性的成核 剂组成的组中的添加剂。9. 权利要求8所述的泡沫体，其中所述添加剂选自由滑石、氧化的聚乙烯和氮化硼组 成的组中。10. 权利要求1所述的泡沫体，其中所述聚合物组合物的多分散性为小于2. 5。11. 一种用于制备挤出的热塑性聚合物泡沫体的方法，所述方法包括如下步骤 (a)在挤出机中提供可发泡聚合物组合物，所述可发泡聚合物组合物包含i. 聚合物组合物，其中至少70重量％的所述聚合物组合物是一种或多种链烯基_芳族 聚合物，所述链烯基_芳族聚合物包含基于链烯基_芳族聚合物重量计少于20重量％的共 价结合卤素，并且具有小于2. 5的多分散性，并且其中所述聚合物组合物和所述一种或多 种非卤化的链烯基_芳族聚合物在13(TC和101千帕斯卡压力的条件下，均具有大于0. 09 摩尔/千克(mol/kg)并且2. 2mol/kg以下的水溶解度；以及ii. 0. 9-2mol/kg的起泡剂组合物，所述起泡剂组合物包含·1. 一种或多种无氯的氟化起泡剂，浓度为0. 4mol/kg以上；·2. 水，浓度为至少O. 15mol/kg，并且至多为...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克A巴格，查理A伯格伦德，克莱夫P博什尼亚克，斯特凡妮A多纳蒂，约翰戈登达菲，沃伦H格里芬，胡英峰，让弗朗索瓦科宁格，西蒙李，克雷斯顿D施密特，罗伊E史密斯，范召沃，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]