聚合物复合物泡沫制造技术

本发明专利技术描述了含粘土成核剂的发泡的聚合物组合物。该粘土优选为海泡石、坡缕石/绿坡缕石及其组合。本发明专利技术还描述了形成发泡的组合物的方法。所获得的产品找到具体的应用如绝缘和包装材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚合物泡沫、形成泡沫的方法以及使用该泡沫的产品。更具体地，本专利技术涉及由使用某些颗粒作为成核剂而获得的具有改善的物理和机械性能的聚合物复合物泡沫。
技术介绍
由于存在分散于整·个聚合物体中的许多泡孔，泡沫塑料显示出降低的表观密度。显示出大于约320kg/m3密度的硬质泡沫通常被称为结构泡沫，并且是本
中众所周知的。结构泡沫通常用于制造模制品(其中需要低密度的聚合物材料)的各个方面。多孔的聚合物和塑料是由通常涉及泡孔引发、泡孔增大和泡孔稳定的步骤的各种方法来制备的。具有整体外皮、泡孔核和高强度与重量比的结构泡沫是由几种方法(包括注塑成型和挤压成型)制备的。基于最终产品的要求，选择所使用的具体方法。由于特性、价格和易加工的有利组合，苯乙烯聚合物，尤其是聚苯乙烯被广泛用于制备用于各种最终应用(如包装、导管和管道、建筑和隔离)的泡沫薄板、膜和厚板。例如，膨胀的苯乙烯聚合物如聚苯乙烯被广泛应用于冷冻机、冷却器、卡车车身、有轨电车、农场建筑、屋顶板和住宅建筑的隔离。苯乙烯聚合物泡沫还被用作用于冷藏卡车车身、移动房屋以及野营旅游车的结构夹心板的芯材。挤出的聚苯乙烯泡沫(XPS)被广泛应用于隔离建筑和建筑物结构。挤出的聚苯乙烯泡沫还被用于各种食物包装的应用中。通过包含在聚合物组合物中的成核剂来控制泡孔形成的引发和规定大小泡孔的长大。添加到聚合物组合物中的泡孔控制剂的特性通过改变塑化相的物理性能和通过在塑化相中产生间断来影响泡沫结构的机械稳定性能。这些间断允许用于泡孔形成的发泡剂从泡孔扩散到周围材料。通常，所获得的泡孔提供了轻重量的模制品，但是这以损失耐冲击为代价。例如，成核剂经常在冷却的聚合物内部促进形成结晶结构，这降低了耐冲击性能。可以添加矿物填料以提供大量的成核点，然而这些填料有充当应力集中器的倾向，由此使所获得的模制品的促进形成开裂和降低耐冲击强度。通常，通过增加模制品的壁厚可以至少部分地补偿该结构泡沫的降低的强度。然而，增加厚壁对每单位模制品需要更大量的原材料，由此会增加产品的成本。阻燃剂(FR)添加剂经常被添加到用于建筑业和汽车应用的挤出聚合物泡沫产品中。阻燃添加剂的存在允许泡沫通过作为各种管辖所需要的标准燃烧试验。在许多这些泡沫产品中，使用具有低分子量的各种溴化化合物，通常小于约lOOOg/mol作为阻燃添加剂。许多这些化合物如六溴环十二烷在控制和公共压力下可能导致限制它们的使用，因此有强烈的动机以寻找替代这些溴化的化合物。用于挤出的聚合物泡沫的可供选择的阻燃添加剂，应该在以合理的低含量引入到泡沫中时能够允许泡沫通过标准燃烧测试。由于挤出的泡沫是在高温下加工，所以阻燃剂添加剂在用于挤出加工的温度条件下热稳定是很重要的。对于某些泡沫如聚苯乙烯和苯乙烯共聚物泡沫，这些温度通常是180°C或更高。如果在挤出加工期间阻燃添加剂分解，则会遇到几个问题。这些问题包括阻燃剂的损失以及由此阻燃性能的损失，以及经常会腐蚀的且由此对人有潜在的危险、并且有害于设备操作的分解产物(如HBr)的生成。所以，阻燃添加剂应该不会引起聚合物中所希望的物理性能的显著损失。还优选阻燃添加剂具有低毒性且不高的生物可获得性。在热塑性聚合物组合物中引入阻燃添加剂还可以负面地影响所获得的泡沫产品的强度。例如，在含卤化添加剂的泡沫苯乙烯聚合物中，加载溴的程度必须相对低以避免不利的影响该泡沫的结构质量和外皮质量。例如，当在苯乙烯聚合物泡沫中使用六溴环十二烷(HBCD)作为阻燃剂时，需要高含量的HBCD以满足阻燃要求，尤其是严格的欧洲阻燃测试。以这些含量在苯乙烯聚合物泡沫中引入HBCD，可能在挤出加工中由于过热导致差的外皮质量以及苯乙烯聚合物和重新研磨的原料的高降解度。过热和降解造成苯乙烯聚合物泡沫和重新研磨的苯乙烯聚合物的分子量降低，由此导致下降的物理和机械性能。因此，在本领域中存在如下阻燃苯乙烯聚合物泡沫的需求该阻燃苯乙烯聚合物泡沫使用卤化阻燃剂，尤其是六溴环十二烷(HBCD)作为阻燃剂；满足阻燃要求；以及可进行挤出加工，但不显示出差的结构质量和/或外皮质量。
技术实现思路
与先前已知的泡沫、组合物、方法以及泡沫产品有关的困难和缺点都在涉及聚合物复合物泡沫的本专利技术的组合物和方法中得到解决。在一方面，本专利技术提供一种聚合物泡沫组合物，其包含约O. 01-约40%分散在聚合物基体中的表面未改性的海泡石型粘土。在另一方面，本专利技术提供一种发泡性聚合物组合物，其包含聚合物基体、有效量的至少一种分散在聚合物基体中的阻燃添加剂；以及有效量的至少一种分散在聚合物基体中的粘土剂。所述粘土剂是表面未`改性的海泡石型粘土。在另一方面，本专利技术提供一种形成聚合物泡沫的方法，所述方法包括提供聚合物熔体；引入有效量的表面未改性海泡石型粘土颗粒和发泡剂；以及加工所述熔体由此制备聚合物泡沫。在另一方面，本专利技术提供一种母料浓缩物组合物，其包含至少一种聚合物和分撒在该聚合物中的一种或多种表面未改性的海泡石型粘土。在另一方面，本专利技术提供一种形成母料浓缩物组合物的方法，其包括提供可流动的母料浓缩物组合物以及将一种或多种表面未改性的海泡石型粘土分散在聚合物组合物中，由此形成母料浓缩物。正如将会意识到的，本专利技术能够形成其他和不同的实施方式，并且其几个具体细节能够在各个方面进行修改，所有这些都没有脱离本专利技术。因此，说明书附图和说明书被认为是说明性的，而不是限制性的。附图说明图1是使用滑石作为成核剂所形成的挤出的聚苯乙烯泡沫的扫描电子显微照片(SEM)0图2是使用优选实施方式的粘土成核剂所形成的挤出的聚苯乙烯泡沫的扫描电子显微照片(SEM)。图3是两种优选实施方式的粘土成核剂的差示热分析图(thermogram)。图4是密封的优选实施方式的粘土成核剂的差示热分析图。具体实施例方式本专利技术提供含成核剂的聚合物泡沫组合物。所述组合物使用纤维状的或假层状型粘土，尤其是海泡石型粘土，并且通常包含海泡石和绿坡缕石(坡缕石)粘土及其混合物。这些海泡石型粘土与传统成核剂如滑石相比，提供更高的效率，且与现有技术的粘土相反，不需要进行有机改性以获得合理水平的分散性。优选的如本专利技术所描述的海泡石型粘土用作共发泡剂，显示出与阻燃剂、与含CO2和H2O的发泡剂的协同效应。本专利技术的组合物提供了所获得的泡沫产品在物理和/或机械性能上的改善。在特别优选的方面，本专利技术提供浓缩物组合物或具有相当高浓度的粘土成核剂的“母料(masterbatch)”。本专利技术还提供形成所述组合物的方法，并由该组合物制备泡沫产品的方法。粘土成核剂在许多工业发泡操作中，为了控制最终泡沫形态，使用成核剂是重要的。传统的成核剂通常是由廉价的、有效率的、在聚合物中易分散的、以及大量形成母料的滑石构成。根据经典的成核理论，在发泡过程中异相成核率是异相成核点的浓度的函数，所述成核点的浓度典型地被定义为每立方厘米中颗粒的数目。因此，颗粒浓度是重要的，因为该因素设定了异相成核的理论上限。在聚苯乙烯(PS)的发泡中，已报道有有机粘土比滑石更有效，由此提出使用剥离的粘土相对于滑石和插层粘土的改善效果。其他技术人员已经调查了基于PS和聚甲基丙烯酸甲酯的复合物的发泡，并且报道了泡孔的形态可以通过调节聚合物、粘土表面以及发泡剂之间 的相互作用来控制。与用于大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.03 US 61/370,2351.一种聚合物泡沫组合物，包含约O. 01%-约40%分散在聚合物基体中的表面未改性的海泡石型粘土。2.根据权利要求1所述的聚合物泡沫，其中，所述海泡石型粘土选自海泡石、坡缕石/绿坡缕石以及其组合。3.根据权利要求1所述的聚合物泡沫，其中，所述组合物包含约O.01%-约5. 0%的海泡石型粘土。4.根据权利要求3所述的聚合物泡沫，其中，所述组合物包含约O.10%-约2. 0%的海泡石型粘土。5.根据权利要求1所述的聚合物泡沫组合物，进一步包含至少一种第二成核剂。6.根据权利要求5所述的聚合物泡沫组合物，其中，第二成核剂包括滑石。7.根据权利要求5所述的聚合物泡沫组合物，其中，第二成核剂包括其它的纤维状矿物如硅灰石。8.根据权利要求1所述的聚合物泡沫，其中，用水预润湿海泡石型粘土。9.根据权利要求1所述的聚合物泡沫，其中，所述聚合物基体包括选自以下物质所组成的组中的物质聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、顺丁烯二酸酐接枝的聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺、热塑性聚酯、聚碳酸酯、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚丙烯腈、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、三聚氰胺甲醛、尿素甲醛、聚亚甲基脲、天然橡胶、合成橡胶、弹性体、生物可降解的聚合物及其混合物。10.根据权利要求9所述的聚合物泡沫组合物，其中，所述聚合物基体包括聚苯乙烯。11.根据权利要求1所述的聚合物泡沫，其中，所述聚合物基体包括选自以下物质所组成的组中的物质不饱和的聚酯、聚氨酯、氨基树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、异氰酸酯树脂、异氰脲酸酯树脂、聚硅氧烷树脂及其混合物。12.根据权利要求1所述的聚合物泡沫组合物，进一步包含卤代或非卤代的阻燃添加剂。13.根据权利要求12所述的聚合物泡沫组合物，其中，所述卤代的阻燃添加剂选自三(三溴新戊基)磷酸酯、四溴双酚A-双(2，3-二溴丙基醚)、六溴环十二烷(HBCD)及其混合物所组成的组中。14.根据权利要求1所述的聚合物泡沫组合物，进一步包含至少一种亲水添加剂。15.根据权利要求14所述的聚合物泡沫组合物，其中，所述亲水添加剂是烷基磺酸盐。16.根据权利要求1所述的聚合物泡沫组合物，进一步包括选自石墨颗粒、石墨烯颗粒及其混合物所组成的组中的至少一种。17.一种发泡性聚合物组合物，包含 聚合物基体； 有效量的至少一种分散在聚合物基体中的阻燃添加剂；以及 有效量的至少一种分散在聚合物基体中的粘土剂，其中，所述粘土剂是表面未改性的海泡石型粘土。18.根据权利要求17所述的发泡性聚合物组合物，其中，所述聚合物基体包括选自以下物质所组成的组中的物质聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、顺丁烯二酸酐接枝的聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚丙烯腈、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、三聚氰胺甲醛、尿素甲醛、聚亚甲基脲、天然橡胶、合成橡胶、弹性体、生物可降解的聚合物及其混合物。19.根据权利要求17所述的发泡性聚合物组合物，其中，所述聚合物基体包括选自以下物质所组成的组中的物质不饱和的聚酯、聚氨酯、氨基树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、异氰酸酯树脂、异氰脲酸酯树脂、聚硅氧烷树脂及其混合物。20.根据权利要求17所述的发泡性聚合物组合物，其中，所述阻燃添加剂选自卤代化合物、无齒化合物、含磷化合物、氮基化合物及其组合所组成的组中。21.根据权利要求20所述的发泡性聚合物组合物，其中，所述阻燃添加剂是卤代化合物，包含聚合的卤代添加剂。22.根据权利要求21所述的发泡性聚合物组合物，其中，所述卤代化合物是含溴化合物。23.根据权利要求20所述的发泡性聚合物组合物，其中，所述阻燃添加剂是含磷化合物，且选自由磷酸酯(RO)3PO、亚磷酸酯(RO) 3P、膦酸酯(R0)2RP0、亚膦酸酯(R0)R2P0、氧化膦R3P0、膦R3P、鱗盐R4PX及其组合所组成的组中。24.根据权利要求17所述的发泡性聚合物组合物，其中，所述海泡石型粘土选自坡缕石/绿坡缕石、海泡石及其组合所组成的组中。25.根据权利要求17所述的发泡性聚合物组合物，其中，所述粘土剂的有效量为按该聚合物的重量计约O. 01%-约5. 0%。26.根据权利要求25所述的发泡性聚合物组合物，其中，所述粘土剂的有效量为按该聚合物的重量计约O. 10%-约2. 0%。27.根据权利要求17所述的发泡性聚合物组合物，进一步包含 至少一种分散在聚合物基体中的发泡剂。28.根据权利要求27所述的发泡性聚合物组合物，其中，所述发泡剂选自有机发泡剂、无机发泡剂、化学发泡剂及其组合所组成的组中。29.根据权利要求28...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡安·安东尼奥·伊瓜拉达，何塞·路易斯·费霍，
申请(专利权)人：费罗公司，
类型：
国别省市：