專利名稱：發(fā)泡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由苯乙烯聚合物和至少一種丙烯酸聚合物的共混物形成泡沫制品的制備方法。
眾所周知很容易通過(guò)各種方法包括擠壓法使聚苯乙烯發(fā)泡。這樣的工業(yè)生產(chǎn)聚苯乙烯泡沫的密度，不經(jīng)任何特殊的處理一般數(shù)量級(jí)為32kg.m-3。
GB2146941公開(kāi)了用擠壓法制備聚苯乙烯泡沫。
EP 0411 923的目的在于使用擠壓法制備密度在32-160kg.m-3的聚苯乙烯泡沫，其中用液體二氧化碳作為發(fā)泡劑來(lái)代替常規(guī)的鹵代烴發(fā)泡劑。正如眾所周知的，使用這種鹵代烴對(duì)環(huán)境存在著某種危險(xiǎn)因而日益變得不受歡迎。然而，使用二氧化碳作發(fā)泡劑的方法因需要致冷液體二氧化碳而伴隨著復(fù)雜化。
使用既非鹵代烴也非液體二氧化碳的物理發(fā)泡劑來(lái)制備正常密度到低密度聚苯乙烯泡沫、即密度為32kg.m-3或以下的泡沫，達(dá)到此目的是困難的。
US 3554932的目的在于使用烴發(fā)泡劑的同時(shí)使用成核劑(nucleating agents)來(lái)改進(jìn)各種聚合物，包括苯乙烯均聚物的發(fā)泡。苯乙烯泡沫的密度約為64kg.m-3。為了由這樣一種原料制備正常密度的泡沫，通常必須使原料直接在低于一個(gè)大氣壓下的環(huán)境中發(fā)泡，否則就必須使原料經(jīng)過(guò)某種可控再膨脹成型的處理，例如US 4552904公開(kāi)了通過(guò)擠壓過(guò)的泡沫再膨脹制備低于32kg.m-3密度的聚苯乙烯泡沫。這樣的要求條件既增加了發(fā)泡制造工藝的復(fù)雜性也增加了烴發(fā)泡泡沫的費(fèi)用。
本發(fā)明的目的是采用烴發(fā)泡劑使用常規(guī)的擠壓發(fā)泡工藝提供正常密度或低密度的聚苯乙烯泡沫，而無(wú)須使用再膨脹或其它的這種技術(shù)。
因此，本發(fā)明第一方面是提供制成具有封閉微孔結(jié)構(gòu)的泡沫制品的方法，該制品含有(a)聚合物共混物和(b)烴發(fā)泡劑，該聚合物共混物至少含有按重量計(jì)50％的苯乙烯聚合物和按重量計(jì)多達(dá)50％的丙烯酸聚合物，丙烯酸聚合物具有比苯乙烯聚合物平均分子量90％低的平均分子量，所述方法包括向加熱過(guò)的擠壓機(jī)中供應(yīng)苯乙烯聚合物和丙烯酸聚合物，加熱和混合擠壓機(jī)中的苯乙烯聚合物和丙烯酸聚合物以便形成熔融的聚合物共混物，把烴發(fā)泡劑加到擠壓機(jī)內(nèi)的熔融聚合物共混物中以形成熔融混合物，并在此之后把該熔融混合物從擠壓機(jī)中放出，以便引起發(fā)泡劑去使熔融混合物膨脹形成泡沫制品。
本發(fā)明第二方面是提供具有封閉微孔結(jié)構(gòu)的泡沫制品，該制品含有(a)聚合物共混物和(b)烴發(fā)泡劑，該聚合物共混物含有按重量計(jì)至少50％的苯乙烯聚合物和按重量計(jì)多達(dá)50％的丙烯酸聚合物，丙烯酸聚合物具有比苯乙烯聚合物平均分子量90％低的平均分子量。
苯乙烯聚合物可以是均聚物或苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯腈中至少一種的共聚物。優(yōu)選苯乙烯聚合物至少有50％的單體單元是由苯乙烯產(chǎn)生的，尤其是苯乙烯聚合物是苯乙烯的均聚物。
適當(dāng)?shù)氖?，苯乙烯聚合物具有的平均分子量?80000到250000，優(yōu)選180000-230000，例如約200000。
丙烯酸聚合物可以是均聚物或至少一種C1-8烷基(C1-4烷基)的丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯和丙烯酸丁酯的共聚物。優(yōu)選丙烯酸聚合物是共聚物，特別是含甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸甲酯、和如丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯的丙烯酸酯的共聚物。丙烯酸聚合物優(yōu)選含有按重量計(jì)50-100％，特別是80-95，尤其是90-95來(lái)源于甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸甲酯的單體單元，其單體單元的剩余部分來(lái)源于至少一種丙烯酸酯。
丙烯酸聚合物具有低于苯乙烯聚合物平均分子量90％，優(yōu)選低于80％，特別是低于75％而尤其是50-60％的平均分子量。合適的是，丙烯酸聚合物具有的平均分子量為50000-180000，優(yōu)選50000-150000，特別是80000-140000。
泡沫制品具有封閉微孔結(jié)構(gòu)。通常封閉的微孔壁厚范圍為100-1000μ，特別是100-900μ，尤其是100-600μ。
泡沫制品的密度與僅用常規(guī)鹵代烴作發(fā)泡劑的苯乙烯聚合物制成的類似泡沫制品可比或低于其密度?？梢韵嘈艧N發(fā)泡劑與在共混物中的丙烯酸聚合物要比苯乙烯聚合物更相容，并且還可相信由于使用丙烯酸聚合物與通用的相比能有更多的烴發(fā)泡劑加入，由此導(dǎo)致較低密度的泡沫。
泡沫制品的性能，如熱傳導(dǎo)性，自然可與僅由苯乙烯聚合物制成的類似泡沫制品的性能相比，盡管一貫低些。泡沫制品有代表性的熱傳導(dǎo)性在制造后緊接著就在20-24mW.(mk)-1變動(dòng)，例如約21mW.(mk)-1而在與環(huán)境平衡后升至25-27mW.(mk)-1，例如約26mW.(mk)-1。同樣泡沫苯乙烯聚合物按測(cè)量具有約24mW.(mk)-1的熱傳導(dǎo)性，該熱傳導(dǎo)性隨時(shí)間升至約27mW.(mk)-1。
泡沫制品的抗壓強(qiáng)度隨丙烯酸聚合物含量的提高降低。然而，在50％或以下的丙烯酸聚合物含量時(shí)，抗壓強(qiáng)度可保持在150-260kPa。
使用時(shí)泡沫制品可層壓在任何適當(dāng)?shù)妮d體材料上，例如灰泥板、木材或其它塑料結(jié)構(gòu)，以便制成絕緣的建筑材料等。
泡沫制品可在常規(guī)的擠壓裝置上制成。當(dāng)如此制成時(shí)，在整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的泡沫制品的橫截面中，相對(duì)擠壓軸密度的變化呈現(xiàn)典型的“浴缸(bath-tub)”型曲線，即泡沫制品中心處致密程度低于表面處。盡管浴缸型曲線是擠壓泡沫材料的典型，但是至今只是通過(guò)常規(guī)苯乙烯聚合物在真空下或通過(guò)再膨脹，例如在空氣中或在水蒸汽中加熱才可得到所觀察到的密度，其中在后面情況下浴缸型曲線是倒轉(zhuǎn)的。
合適的烴發(fā)泡劑是現(xiàn)有技術(shù)中有代表性的那些。優(yōu)選發(fā)泡劑選自丙烷、丁烷、戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷和庚烷。使用的發(fā)泡劑數(shù)量至少部分取決于聚合物共混物的組成和所要求的泡沫制品的密度。通常，在特定的聚合物共混物中可接納的發(fā)泡劑烴較鹵代烴少些。因此通常每100kg的聚合物使用的烴發(fā)泡劑濃度為2-10kg，優(yōu)選4-8kg。用下列實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1在本例中，使用的丙烯酸聚合物是甲基丙烯酸甲酯與5％的平均分子量為129000的丙烯酸乙酯(EA)的共聚物。然后使用22％w/w的這種丙烯酸聚合物連同78％的平均分子量約200000的苯乙烯均聚物制成聚合物共混物。該聚合物共混物在常規(guī)的擠壓機(jī)內(nèi)被加熱，再往該擠壓機(jī)內(nèi)加發(fā)泡劑，之后經(jīng)尺寸為3mm×300mm的模縫把聚合物的混合物擠壓至大氣中。
密度差異是相對(duì)由苯乙烯均聚物采用R22作發(fā)泡劑在相同的設(shè)備上制備泡沫制品而論的。
實(shí)施例％發(fā)泡劑 密度差異(％) 發(fā)泡劑1a 13-17 R22
1b 5.7 -1 丁烷由此可以證實(shí)烴發(fā)泡劑可以用來(lái)生產(chǎn)正常密度的泡沫，先決條件是苯乙烯聚合物要經(jīng)含有丙烯酸聚合物改性。
權(quán)利要求
1.一種制備具有封閉微孔結(jié)構(gòu)并含有(a)聚合物共混物和(b)烴發(fā)泡劑的泡沫制品的方法，所述聚合物共混物含有按重量計(jì)至少50％的苯乙烯聚合物和按重量計(jì)多達(dá)50％的丙烯酸聚合物，它具有的平均分子量比苯乙烯聚合物平均分子量的90％低，所述方法包括向加熱過(guò)的擠壓機(jī)中供應(yīng)苯乙烯聚合物和丙烯酸聚合物，加熱和混合擠壓機(jī)內(nèi)的苯乙烯聚合物和丙烯酸聚合物以便形成熔融的聚合物共混物，把烴發(fā)泡劑加到擠壓機(jī)內(nèi)的熔融聚合物共混物中以形成熔融混合物，并在此之后把該熔融混合物由擠壓機(jī)放出以便引起發(fā)泡劑去使熔融混合物膨脹形成泡沫制品。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中至少50％的苯乙烯聚合物的單體單元來(lái)源于苯乙烯。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其中苯乙烯聚合物是苯乙烯的均聚物。
4.按權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中苯乙烯聚合物具有180000-250000的平均分子量。
5.按權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中丙烯酸聚合物含有按重量計(jì)來(lái)源于甲基丙烯酸酯的50-100％的單體單元，單體單元剩余部分來(lái)源于至少一種丙烯酸酯。
6.按權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中丙烯酸聚合物具有的平均分子量比苯乙烯聚合物平均分子量的90％低。
7.按權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中封閉微孔壁厚的范圍為100-1000μ。
8.按權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中發(fā)泡劑選自丙烷、丁烷、戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷和庚烷。
9.按權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中烴發(fā)泡劑通常使用的含量為每100kg聚合物混合物2-10kg。
10.一種能通過(guò)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述方法制成的具有封閉微孔結(jié)構(gòu)的泡沫制品，該制品含有(a)聚合物共混物和(b)烴發(fā)泡劑，所述聚合物共混物含有至少按重量計(jì)50％的苯乙烯聚合物和按重量計(jì)多達(dá)50％的丙烯酸聚合物，其平均分子量比苯乙烯聚合物平均分子量的90％低。
全文摘要
一種制備具有封閉微孔結(jié)構(gòu)的泡沫制品無(wú)須使用鹵代發(fā)泡劑的方法。在該方法中，含有按重量計(jì)至少為50％的苯乙烯聚合物和按重量計(jì)多達(dá)50％具有低于苯乙烯聚合物平均分子量90％的平均分子量的丙烯酸聚合物的聚合物共混物和烴發(fā)泡劑被供應(yīng)給加熱過(guò)的擠壓機(jī)，在此處形成共混物，再加入發(fā)泡劑以生成熔融混合物，在它由擠壓機(jī)中放出時(shí)形成泡沫制品。
文檔編號(hào)B32B5/18GK1151170SQ95193749
公開(kāi)日1997年6月4日 申請(qǐng)日期1995年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月24日
發(fā)明者P·J·史密斯, B·J·克羅斯 申請(qǐng)人:帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司