專利名稱：含有氧化鋁勃姆石的聚合物泡沫體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聚合物泡沫體和用于制備聚合物泡沫體的方法。相關技術描述熱絕緣聚合物泡沫體在當今世界中是平常的。在大部分的建筑材料供應中心可以獲得熱絕緣聚合物泡沫體片材。電能成本和消費者對于更舒適的住宅的需求不斷地驅使更適宜的熱絕緣聚合物泡沫體的開發(fā)。一個最主要的驅動因素是降低通過聚合物泡沫體的熱導率。在聚合物泡沫體中摻入紅外衰減劑是減小通過泡沫體的熱導率的一種方式。聚合物泡沫體中的紅外衰減劑抑制紅外線能量透過泡沫體并從而有助于在泡沫體的一側上保留熱量。普通紅外衰減劑包括炭黑、石墨和二氧化鈦(110 。然而，這些紅外衰減劑的每一個在制備所需的熱絕緣聚合物泡沫體中引起困難。炭黑、石墨和二氧化鈦(TiO2)都具有大約1微米以下的粒度。這個大小的粒子添加劑在聚合物泡沫體的制備過程中充當成核劑。在給定的填充重量下，帶有這種小粒度和大表面積的添加劑提供了許多成核位點，它們的每個都可以在泡沫體膨脹的過程中導致孔的形成。因此，炭黑、石墨和TiO2都促使小尺寸孔的形成。在制備絕熱泡沫體的過程中小孔尺寸是不適宜的，因為小孔尺寸導致高泡沫體密度，這在經(jīng)濟上變得不利。考慮到這點，具有較大粒度的紅外衰減劑是適宜的。在同樣的填充重量下，具有較大尺寸的添加劑相比較小尺寸的添加劑提供較少的成核位點。然而，較大粒度的填料可以在聚合物泡沫體中促成開孔結構。具有大于孔之間的孔壁的大小的粒子可以導致孔之間壁的破裂并促成遍及泡沫體的開孔結構，這對于絕熱泡沫體也是不適宜的。絕熱聚合物泡沫體的孔壁通常是0. 8至 3微米厚。炭黑和石墨具有特征性的黑色或灰色。這些添加劑充當使得含有炭黑和石墨的聚合物泡沫體為黑色或灰色的顏料。如果需要具有除黑色或灰色以外的顏色，這是不適宜的， 因為難以通過加入其它顏料而對黑色或灰色泡沫體的顏色進行很大改變。一些消費者可能因為其干凈的外表而需要白色泡沫體。一些生產(chǎn)商可能需要可以染色為表現(xiàn)他們的產(chǎn)品所特有的顏色，即不是灰色或黑色的顏色的熱絕緣泡沫體。炭黑和石墨在這些情況下成為不適宜的添加劑。二氧化鈦(TiO2)顏色上是白色的，并且因此不會遇到炭黑和石墨的黑色和灰色難題的困擾。然而，二氧化鈦具有促使成核的小粒子尺寸。此外，二氧化鈦是這樣有效的白色顏料，使得同樣難以著色泡沫體為特定的非白色顏色，因為TiA沖淡非白色染料的顏色。需要的是找到這樣的用于聚合物泡沫體的熱絕緣添加劑，其不像炭黑、石墨和TiO2這樣充當成核劑而仍然使得能形成閉孔泡沫體。此外，需要的是找到這樣的熱絕緣添加劑，其對于聚合物泡沫體的顏色具有最小的影響，并且最小化對于在著色聚合物泡沫體中顏料使用的干擾。發(fā)明概述本發(fā)明解決提供這樣的含有熱絕緣添加劑的聚合物泡沫體所伴隨的一個以上問題，所述熱絕緣添加劑不像炭黑、石墨和TiO2那樣充當成核劑，而仍然使得能形成閉孔泡沫體，同時對于聚合物泡沫體的顏色具有最小的影響，并且最小化對于在著色聚合物泡沫體中顏料使用的干擾。本發(fā)明得自對氧化鋁勃姆石在聚合物泡沫體中作為添加劑的探索。通常將氧化鋁勃姆石作為催化劑用于以下應用中如化學催化劑、汽車洗涂層催化劑、粘合劑和載體催化劑以及作為溶膠-凝膠磨料和拋光化合物使用。出乎意料地并且令人驚訝地，氧化鋁勃姆石在聚合物泡沫體中可充當熱絕緣添加劑。此外，氧化鋁勃姆石不會導致不適宜小的孔大小并具有大于炭黑的粒度，仍允許閉孔泡沫體的形成。氧化鋁勃姆石對于聚合物泡沫體的顏色也具有最低限度的影響并且對于聚合物泡沫體的染色具有很小的影響。在第一方面中，本發(fā)明是一種用于制備聚合物泡沫體的方法，所述方法包括以下步驟(a)提供可發(fā)泡聚合物組合物，所述可發(fā)泡聚合物組合物包含分散于聚合物基體中的發(fā)泡劑，所述聚合物基體具有軟化溫度；以及(b)當處于所述聚合物基體的軟化溫度以上時，將所述可發(fā)泡聚合物組合物暴露在壓力低得足以使所述可發(fā)泡聚合物組合物膨脹為聚合物泡沫體的環(huán)境中；其中所述可發(fā)泡聚合物組合物還包含分散在所述聚合物基體中的氧化鋁勃姆石。第一方面的一些適宜實施方案可以具有以下附加特征的任意一個或者多于一個的任意組合所述氧化鋁勃姆石以基于聚合物基體重量為0. 1至30重量％的范圍內(nèi)的濃度存在于聚合物基體中；所述氧化鋁勃姆石具有小于3. 0重量％的硝酸鹽濃度；所述聚合物基體中所有聚合物的50重量％是烯基芳族聚合物；所述聚合物基體中所有聚合物的至少95重量％選自聚苯乙烯均聚物和苯乙烯類共聚物；所述發(fā)泡劑包括二氧化碳；所述發(fā)泡劑包含異丁烷和水的至少一種以及二氧化碳；以及所述聚合物泡沫體具有5%以下的開孔率。在第二方面中，本發(fā)明是聚合物泡沫體，其包含限定了分散于其中的多個孔的聚合物基體，并且還包含分散于聚合物基體中的氧化鋁勃姆石。第二方面的一些適宜實施方案可以還具有以下特征的任意一個或者多于一個的任意組合所述聚合物泡沫體是沒有限定泡沫體珠粒(bead)的聚合物皮層網(wǎng)絡的擠出聚合物泡沫體；所述氧化鋁勃姆石以基于聚合物基體中總聚合物重量為0. 1至30重量％的范圍內(nèi)的濃度存在于聚合物基體中；所述氧化鋁勃姆石以基于聚合物組合物重量為0. 5至 5重量％的范圍內(nèi)的濃度存在；所述氧化鋁勃姆石具有小于3重量％的硝酸鹽濃度；所述聚合物基體中超過所有聚合物的50重量％是烯基芳族聚合物；所述烯基芳族聚合物選自聚苯乙烯均聚物和苯乙烯類共聚物；并且所述聚合物泡沫體具有5%以下的開孔率。本發(fā)明的方法可用于制備本發(fā)明的聚合物泡沫體。本發(fā)明的泡沫體可用作絕熱材料。發(fā)明詳述
除非另作說明這里的所有范圍包括端點。ASTM是指美國材料試驗協(xié)會(American Society for Testing and Materials)。 ISO 是指國際標準化組織(International Organization for Mandardization)。EN是指歐洲標準(European Norm)。DIN是指德國標準化學會(Deutsches Institute fur Normung e. V.)。ASTM、IS0、EN和DIN測試方法是指方法號的連字符后綴中的年份起的方法或者，如果沒有連字符后綴，是指在本文獻的優(yōu)選權日之前出版的最新方法。在本發(fā)明的方法中提供了一種包含分散在聚合物基體中的發(fā)泡劑的可發(fā)泡聚合物組合物。發(fā)泡劑可以是現(xiàn)在或者將來適合于在制備聚合物泡沫體中使用的任何發(fā)泡劑組合物。例如，發(fā)泡劑可以是選自以下各項的任意一種發(fā)泡劑或多種發(fā)泡劑的任意組合無機氣體如二氧化碳、氬氣、氮氣和空氣；有機發(fā)泡劑如水，具有1至9個碳的脂族和環(huán)狀烴類， 包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷；具有1至 5個碳的完全和部分鹵化的烷烴類和烯烴類，其優(yōu)選不含氯(例如，二氟甲烷(HFC-32)、全氟甲烷、乙基氟(HFC-161)、1，1，-二氟乙烷(HFC-152a)、l，l，l-三氟乙燒(HFC_143a)、1， 1，2，2-四氟乙烷(HFC-134)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC_134a)、五氟乙燒(HFC-125)、全氟乙烷、2，2- 二氟丙烷(HFC-272fb)、1，1，1-三氟丙烷(HFC-263fb)、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷 (HFC-227ea)、l，l，l，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)和 1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC_365mfc))； 具有1至5個碳的脂族醇類如甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇；含羰基的化合物如丙酮、2-丁酮和乙醛；含醚化合物如二甲醚、二乙醚、甲乙醚；羧酸酯化合物如甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯；羧酸；以及化學發(fā)泡劑如偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、苯磺酰胼、4，4_羥苯磺?；被濉妆交酋；被濉⑴嫉姿徜^、N，N' - 二甲基-N，N' -二亞硝基對苯二甲酰胺、三胼基三嗪和碳酸氫鈉。在一個適宜實施方案中，發(fā)泡劑選自二氧化碳、具有1至5個碳的烴類和水。發(fā)泡劑可以含有二氧化碳、二氧化碳和水、二氧化碳和一種以上的烴類、或者二氧化碳以及水和一種以上的烴類。作為烴類或作為烴類之一使用的特別適宜的烴是異丁烷。以基于總發(fā)泡劑重量的重量％計，這個適宜實施方案的特定實例含有40-100重量％的二氧化碳、0-60重量％的異丁烷和0-20重量％的水。另一個特別適宜的發(fā)泡劑是1，1，1，2_四氟乙烷(HFC_13^)。在含有二氧化碳和任選地水以及任選地一種以上烴類(尤其是異丁烷)的適宜實施方案中可以包含 HFC-134a。以基于總發(fā)泡劑重量的重量％計，另一個適宜的發(fā)泡劑組合物包含濃度為10-90 重量％的二氧化碳、濃度為0-50重量％的二氧化碳、濃度為0-60重量％的異丁烷、濃度為 0-50重量％的乙醇和濃度為0-20重量％的水。發(fā)泡劑通常以0. 05至0. 35，優(yōu)選0. 08至0. 25，并且最優(yōu)選0. 10至0. 20摩爾/
聚合物基體中的100克聚合物的濃度存在于可發(fā)泡聚合物組合物中。聚合物基體是包含一種聚合物或多于一種聚合物的組合的連續(xù)相。典型地，聚合物基體中大部分(多于50重量％)聚合物是熱塑性聚合物。熱塑性聚合物可以占聚合物基體中聚合物的70重量％ )、80重量％、90重量％或者甚至100重量％。合適的熱塑性聚合物包括烯烴聚合物、烯基芳族均聚物和包含烯烴和烯基芳族組分兩者的共聚物。合適的烯烴聚合物的實例包括乙烯和丙烯的均聚物和共聚物。
適宜地，聚合物基體包含一種或多于一種的烯基芳族聚合物。烯基芳族聚合物適宜地為聚合物基體中所有聚合物的50重量％以上，優(yōu)選70重量％以上，并且可以是聚合物基體中所有聚合物的80重量％以上、90重量％以上、95重量％以上，并且甚至可以是100 重量％。烯基芳族聚合物是含有聚合成聚合物結構的烯基芳族單體的聚合物。烯基芳族聚合物可以是均聚物、共聚物或均聚物和共聚物的共混物。烯基芳族共聚物可以是無規(guī)共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物或其任意組合，并且可以是線性的、分支的或其混合物。苯乙烯類聚合物是特別適宜的烯基芳族聚合物。苯乙烯類聚合物具有聚合在聚合物骨架中的苯乙烯單體并且包括苯乙烯均聚物、共聚物及其共混物。包含多于50重量％苯乙烯類聚合物的聚合物泡沫體是擠出聚苯乙烯泡沫體或者XPS泡沫體。本發(fā)明的泡沫體適宜地為XPS泡沫體。適宜地，在本發(fā)明中使用的苯乙烯類均聚物具有100，000至500，000克/摩爾、優(yōu)選130，000至400，000克/摩爾的范圍內(nèi)的重均分子量(Mw)。分子量分布(Mw/Mn)在1. 0 至10.0的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選在1.5至5.0的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選2.0至4.0。適合于本發(fā)明的苯乙烯類共聚物的實例包括苯乙烯與以下各項的一種以上的共聚物丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、丙烯腈、馬來酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯和丁二烯。因為易于制備和單體可得性，苯乙烯丙烯腈共聚物(SAN)是用于本發(fā)明中特別適宜的烯基芳族聚合物。SAN共聚物可以是嵌段共聚物或無規(guī)共聚物，并且可以是線性的或分支的。SAN提供大于聚苯乙烯均聚物的水溶性，從而利于水性發(fā)泡劑的使用。SAN還具有比聚苯乙烯均聚物的熱變形溫度高的熱變形溫度，這使得泡沫體具有比聚苯乙烯均聚物泡沫體的使用溫度更高的使用溫度。本方法的適宜實施方案使用包含SAN，甚至由SAN組成的聚合物組合物。烯基芳族聚合物，甚至聚合物基體自身可以包含SAN與另一種聚合物如聚苯乙烯均聚物的聚合物共混物，或由其組成。適宜地，用于本發(fā)明中的SAN具有50，000至300，000克/摩爾，優(yōu)選100至 200，000克/摩爾范圍內(nèi)的重均分子量(Mw)。分子量分布(Mw/Mn)適宜地在1. 0至10的范圍內(nèi)，優(yōu)選在1.2至5.0的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選在1.5至3.0的范圍內(nèi)。可發(fā)泡聚合物組合物還包含分散于聚合物基體中的氧化鋁勃姆石。氧化鋁勃姆石是帶有硬水鋁石的雙晶羥基氧化鋁礦物。氧化鋁勃姆石微晶是小葉或矩形形狀的并且其形狀的特征在于高縱橫比。氧化鋁勃姆石具有2至200納米(nm)的微晶大小。本發(fā)明中使用的氧化鋁勃姆石可以具有2nm以上，甚至6nm以上的微晶大小(直徑)，并且具有200nm以下的結晶大小，并且可以具有IOOnm以下，甚至60nm以下的大小。氧化鋁勃姆石通常作為催化劑用于以下應用中如化學催化劑、汽車洗涂層催化劑、粘合劑和載體催化劑以及作為溶膠-凝膠磨料和拋光化合物使用、增粘劑和防滑劑(參見，例如，在http://www. catalysts. basf.com/main/process/adsorbents/alumina based adsorbent technologies/hiq boehmite alumina, be上對于來自BASF的HiQ 勃姆石氧化鋁的說明)。可以將氧化鋁勃姆石有機改性并且作為將其用硝酸制備或合成的結果它可以含有高濃度硝酸鹽。氧化鋁勃姆石適宜地具有基于總氧化鋁勃姆石重量為3. 0重量％以下的硝酸鹽含量，以便確保它對于180°C以上的溫度具有適宜的化學和熱穩(wěn)定性，這個溫度在擠出發(fā)泡處理中是可能出現(xiàn)的。當硝酸鹽含量超過3. 0%時，在高溫下可能出現(xiàn)氧化鋁勃姆石的分解并且導致使聚合物泡沫體變黃。令人驚訝地，帶來本發(fā)明的研究發(fā)現(xiàn)氧化鋁勃姆石在聚合物泡沫體中充當紅外衰減劑而不具有炭黑、石墨和二氧化鈦的強烈并且有害的成核效應。此外，令人驚訝地，與炭黑、石墨和二氧化鈦不同，氧化鋁勃姆石對于聚合物泡沫體的染色具有很小的影響?；诰酆衔锘w重量，可發(fā)泡聚合物組合物適宜地含有至少0. 1重量％的氧化鋁勃姆石，以便在所得到的聚合物泡沫體中獲得有效的紅外線衰減。優(yōu)選地，氧化鋁勃姆石基于聚合物基體重量以0. 2重量％以上的濃度，更優(yōu)選以0. 5重量％以上的濃度存在，以便獲得最優(yōu)的紅外線衰減。典型地，氧化鋁勃姆石基于聚合物基體重量以30重量％以下，優(yōu)選 20重量％以下并且再更優(yōu)選10重量％以下的濃度存在。可發(fā)泡聚合物組合物可以任選地另外含有通常分散在聚合物基體中的添加劑。通用的添加劑包括以下各項的任意一種或多于一種的組合紅外線衰減劑(例如，炭黑、石墨、金屬片、二氧化鈦)；粘土如天然吸附粘土(例如，高嶺石和蒙脫石)以及合成粘土；成核劑(例如，滑石和硅酸鎂)；阻燃劑(例如，溴化阻燃劑如溴化的聚合物、六溴環(huán)十二烷; 含磷阻燃劑如磷酸三苯酯，以及可以包含增效劑如二枯基和聚枯基的阻燃劑成套試劑)； 潤滑劑(例如，硬脂酸鈣和硬脂酸鋇)；以及除酸劑(例如，氧化鎂和焦磷酸四鈉)。聚合物基體具有軟化溫度。在軟化溫度以上，能夠將聚合物基體與添加劑和發(fā)泡劑混合。其聚合物全部為半晶態(tài)的聚合物基體的“軟化溫度”(Ts)是聚合物基體的熔化溫度。半晶態(tài)聚合物的“熔化溫度”(Tm)是以特定加熱速率加熱結晶聚合物時通過差示掃描量熱法(DSC)測定的從結晶至熔化相變中的溫度。根據(jù)ASTM方法E794-06中的DSC規(guī)程對半晶態(tài)聚合物測定Tm。使用每分鐘10攝氏度(°C )的加熱速率測定Tm。如果聚合物組分僅含有可混溶聚合物并且在其DSC曲線上僅顯示出一個結晶至熔化相變，那么該聚合物基體的Tm是該相變中的溫度。如果由于存在不混溶聚合物，在DSC曲線中顯示出多個結晶至熔化相變，那么該聚合物基體的Tm是連續(xù)相聚合物的Tm。如果多于一種聚合物是連續(xù)的并且它們不相混溶，那么該聚合物基體的Tm是多個連續(xù)相聚合物的最高Tm。其聚合物為非晶態(tài)的聚合物基體的軟化溫度是聚合物基體的玻璃化轉變溫度。聚合物組分的“玻璃化轉變溫度”(Tg)根據(jù)ASTM方法E1356-03中的規(guī)程通過DSC測定的。如果聚合物基體僅含有可混溶聚合物并且DSC曲線上僅顯示一個玻璃化轉變相變，那么聚合物基體的Tg是該相變中的溫度。如果由于存在不混溶非晶態(tài)聚合物在DSC曲線中顯示出多個玻璃化轉變相變，那么聚合物基體的Tg是連續(xù)相聚合物的Tg。如果多于一種非晶態(tài)聚合物是連續(xù)的并且它們不相混溶，那么該聚合物基體的Tg是連續(xù)相聚合物的最高Tg。如果聚合物基體含有半晶態(tài)和非晶態(tài)聚合物的組合，該聚合物基體的軟化溫度為連續(xù)相聚合物組分的軟化溫度。如果半晶態(tài)和非晶態(tài)聚合物相是共連續(xù)的，那么聚合物基體的軟化溫度是兩相的較高軟化溫度。本發(fā)明還包括當可發(fā)泡聚合物組合物處于聚合物基體的軟化溫度以上的溫度時， 將可發(fā)泡聚合物組合物暴露至壓力低得足以使可發(fā)泡聚合物組合物膨脹為聚合物泡沫體的環(huán)境中。本發(fā)明最寬范圍包含很多不同發(fā)泡工藝，所述工藝可以在進行這步處理的過程上有所不同。在最寬范圍內(nèi)，本發(fā)明包括進行以下兩者的全部方法提供可發(fā)泡聚合物組合物，以及當聚合物組合物處于聚合物基體的軟化溫度以上的溫度時，將可發(fā)泡聚合物組合物暴露在低得足以弓I起可發(fā)泡聚合物組合物膨脹為聚合物泡沫體的壓力下。合適的發(fā)泡工藝的實例包括膨脹聚合物珠粒工藝和擠出工藝。膨脹珠粒泡沫體工藝是分批工藝，所述工藝需要制備包含粒料的可發(fā)泡聚合物組合物，所述粒料包含具有分散在粒料中的發(fā)泡劑的熱塑性聚合物基體。用包括在壓力下使熱塑性聚合物組合物的粒料吸收發(fā)泡劑的任意方法將發(fā)泡劑并入聚合物粒料中。在某種意義上，每個粒料(或珠粒)是可發(fā)泡聚合物組合物。通常，雖然并非必須，可發(fā)泡珠粒經(jīng)歷至少兩個膨脹步驟。通過以下方式進行初始膨脹將粒料加熱至高于粒料的聚合物基體的軟化溫度并在足夠低以使得能夠膨脹的壓力氣氛下使發(fā)泡劑將珠粒膨脹。通常通過以下方式在模具中用多個珠粒完成第二膨脹將珠粒暴露至水蒸汽，以進一步使珠粒膨脹并將它們?nèi)酆显谝黄稹ＭǔＴ诘诙闻蛎浿皩⒄澈蟿┩坎荚谥榱Ｉ弦源偈怪榱Ｕ澈显谝黄?。膨脹珠粒泡沫體包含多個彼此粘在一起的多個膨脹聚合物珠粒。從而，膨脹珠粒泡沫體的典型特征是遍及泡沫體的聚合物皮層連續(xù)網(wǎng)絡，所述聚合物皮層連續(xù)網(wǎng)絡限定了每個膨脹珠粒，并且通常將聚合物泡沫體的所有表面相互連接。聚合物皮層網(wǎng)絡對應于每個單獨的珠粒表面并且包圍了遍及泡沫體的相對小并且局域化的孔群。聚合物皮層網(wǎng)絡的密度比含有該網(wǎng)絡所包圍的孔群的泡沫體部分的密度，包括孔壁的密度更高。因為可制備沒有這種可以增加通過聚合物泡沫體的熱導率的大范圍珠粒皮層內(nèi)部網(wǎng)絡的聚合物泡沫體，擠出工藝是比膨脹珠粒泡沫體工藝更適宜的。擠出工藝包括聚結線泡沫體工藝和單獨泡沫體片材和板材工藝(即，擠出沒有多個彼此粘合在一起的發(fā)泡單元的泡沫體的工藝)。擠出工藝可以是半連續(xù)的，如儲料器擠出工藝，或者連續(xù)的，即意味著該工藝從將各組分添加至擠出機至形成聚合物泡沫體是連續(xù)的，而在中間沒有延遲。在擠出工藝中，在初始溫度和初始壓力下，將可發(fā)泡聚合物組合物提供至擠出機中，并通過發(fā)泡模頭擠出至壓力低于初始壓力的氣氛中以使得可發(fā)泡聚合物組合物膨脹。 一種制備可發(fā)泡聚合物組合物的方法是將聚合物進料至擠出機并將其在擠出機中加熱至初始溫度。將氧化鋁勃姆石和任意附加填料向擠出機中的添加可以發(fā)生在加入聚合物同時、在擠出機中聚合物添加的下游或者兩者的組合。通常，在初始壓力下在加入聚合物的下游將發(fā)泡劑注入擠出機，并且使其與聚合物和氧化鋁勃姆石以及任意其它添加劑混合以形成可發(fā)泡聚合物組合物。所得到的聚合物、添加劑和發(fā)泡劑的組合形成可發(fā)泡聚合物組合物。儲料擠出工藝包括1)將熱塑性材料和發(fā)泡劑組合物混合以形成可發(fā)泡聚合物組合物；幻將可發(fā)泡聚合物組合物擠出至保持在不使可發(fā)泡聚合物組合物發(fā)泡的溫度和壓力下的保持區(qū)；保持區(qū)具有界定了開口至可發(fā)泡聚合物組合物發(fā)泡的低壓區(qū)的模孔的模頭和關閉所述模頭?？椎目砷_合閘門；幻周期性地將閘門打開，基本上同時地通過可移動柱塞的方式在可發(fā)泡聚合物組合物上施加機械壓力以使其從保持區(qū)通過模頭?？讎娚渲恋蛪簠^(qū)，以及4)使噴出的可發(fā)泡聚合物組合物膨脹以形成泡沫體。通過引用結合在此的 USP 4，323，528在制備聚烯烴泡沫體的內(nèi)容中公開了這種工藝。在連續(xù)擠出工藝中，可發(fā)泡聚合物組合物連續(xù)地通過擠出機，并通常通過發(fā)泡模頭沒有延遲或中斷地將其噴出至具有低于初始壓力并且足夠低以使得可發(fā)泡聚合物組合物全部發(fā)泡的壓力的氣氛中。在聚結線泡沫體工藝中，將可發(fā)泡聚合物組合物通過具有多個開口的發(fā)泡模頭噴出，以同時擠出多個可發(fā)泡聚合物組合物線材。當多個線材膨脹時，它們彼此接觸并變得彼此粘貼在一起以形成聚結線材泡沫體。從在泡沫體中都具有皮層網(wǎng)絡看聚結線材泡沫體類似于膨脹珠粒。然而，聚結線材泡沫體與膨脹珠粒泡沫體的不同在于皮層網(wǎng)絡不包圍局部的孔珠粒而是沿泡沫體的整個長度方向延伸并在末端保持開放。在制備單獨的泡沫體片材和板材的擠出工藝中，通過具有單個開口的發(fā)泡模頭擠出可發(fā)泡聚合物組合物。通過擠出工藝制備的單獨泡沫體片材或板材在泡沫體中沒有密度高于孔壁密度的皮層網(wǎng)絡。由本發(fā)明的方法得到的聚合物泡沫體是本發(fā)明的聚合物泡沫體。該聚合物泡沫體包含界定了多個孔的并且含有分散在其中的氧化鋁勃姆石的聚合物基體。聚合物泡沫體的聚合物基體與對于可發(fā)泡聚合物組合物所描述的相同。氧化鋁勃姆石也與對于可發(fā)泡聚合物組合物所描述的相同，包括優(yōu)選濃度。本發(fā)明的泡沫體適宜地具有200千克/立方米(kg/m3)以下，優(yōu)選100kg/m3以下， 再更優(yōu)選64kg/m3以下的密度。為了降低制造和運輸成本并且為了易于處理，更低密度的泡沫體是適宜的。典型地，本發(fā)明的聚合物泡沫體具有^^/1113以上的密度，并且適宜地具有16kg/m3以上，優(yōu)選Mkg/m3以上的密度，以便確保處理過程中的機械完整性。根據(jù)ISO 845-95的方法測定泡沫體密度。本發(fā)明的泡沫體適宜地具有0.05毫米(mm)以上，優(yōu)選0. Imm以上，再更優(yōu)選 0. 2mm以上的平均孔大小，并且通常具有5. Omm以下，典型地1. Omm以下的孔大小。根據(jù) ASTM方法D-3576測定平均孔大小。本發(fā)明的泡沫體的開孔率適宜地為30%以下，優(yōu)選10%以下，再更優(yōu)選5%以下， 還更優(yōu)選2%以下。開孔率可以是以下或者甚至是0%。根據(jù)ASTM D6226-05的方法測定開孔率。本發(fā)明的聚合物泡沫體適宜地為具有40豪瓦特/米*開爾文(Mw/m*K)以下，優(yōu)選35mW/m*K以下，再更優(yōu)選33mW/m*K以下的熱導率的熱絕緣材料。根據(jù)EN 8301的方法
測定熱導率。
實施例制備對照泡沫體通過以下方法制備不帶有任何紅外衰減劑的對照樣品首先將100重量份的由80 重量％的低Mw聚苯乙烯(Mw= 145, 000g/mol, Mw/Mn = 3. 3)和20重量％的高Mw聚苯乙烯(Mw = 200, 000g/mol,Mw/Mn = 2. 7)組成的聚苯乙烯樹脂與0. 1重量份的硬脂酸鋇、0. 2 重量份的銅酞菁藍顏料(聚苯乙烯中20重量％濃度)和0. 2重量份的聚乙烯干混合并將共混物進料至50毫米(mm)擠出機，所述擠出機將共混物加熱至200°C并且將其充分混合。 當在擠出機中時，在可以防止發(fā)泡(用于混合13-25兆帕)的壓力下加入由4重量份二氧化碳和1. 5重量份異丁烷組成的發(fā)泡劑以形成可發(fā)泡聚合物組合物。在混合可發(fā)泡聚合物組合物之后，將其溫度降低至大約127°C并且將其通過縫模擠出至大氣壓力(101千帕)和環(huán)境溫度(23°C)并且使其形成矩形聚合物泡沫體。模頭壓力在4-12兆帕的范圍內(nèi)。比較例A-C
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除了以下各項以外，用與對照相同的方法制備比較例(Comp Exs)比較例A 略去藍色顏料并在干共混物中包含具有大約250納米的平均粒度的炭黑(例如，THERMAX -991，THERMAX是Cancarb Co.的商標)。將炭黑以60重量％聚苯乙烯的混合濃度加入至干共混物中。比較例A(i)含有2.5重量％的炭黑并且比較例A(ii) 含有5重量％的炭黑。比較例B 略去藍色顏料并在干共混物中包含具有大約3. 0微米的平均粒度的石墨(例如，來自Kopfmuel GmbH的UF-1)。將石墨以70重量％聚苯乙烯的混合濃度加入至干共混物中。比較例B(i)含有2.5重量％的石墨并且比較例B (ii)含有5重量％的石墨。比較例C 在干共混物中包含具有大約220納米的平均粒度的有機包覆的二氧化鐵(例如，Ti-PURE R-104，Ti-PURE 是 E. I.Du Pont De Nemours and Company 的商標)。 將包覆的二氧化鈦以50重量％聚苯乙烯的混合濃度加入至干共混物中。比較例C(i)含有 2. 5重量％的二氧化鈦并且比較例C (ii)含有5重量％的二氧化鈦。實施例1和2除了以下各項以外，用與對照泡沫體相同的方法制備實施例(Exs)實施例1 在干共混物中包含具有大約15微米的平均粒度的氧化鋁勃姆石(例如，PURAL -NF，PURAL是&isol Germany GmbH的商標)。將氧化鋁勃姆石以80重量％聚苯乙烯的混合濃度加入至干共混物中。實施例l(i)含有2.5重量％的氧化鋁勃姆石并且實施例l(ii)含有5重量％的氧化鋁勃姆石。實施例2 在干共混物中包含具有大約40微米的平均粒度的氧化鋁勃姆石(例如，DISPAL 25F4，DISPAL 是 Sasol North America, Inc.的商標)。將氧化鋁勃姆石以 80重量％聚苯乙烯的混合濃度加入至干共混物中。實施例2(i)含有2. 5重量％的氧化鋁勃姆石并且實施例2 (ii)含有5重量％的氧化鋁勃姆石。性質表1列出了對照、比較例和實施例的典型性質。根據(jù)ISO 845-95的方法測定密度。 根據(jù)ASTM D6226-05的方法測定開孔率。根據(jù)ASTM D-3576的方法測定平均孔大小。根據(jù) EN8301的方法測定熱導率。使用LW(CIELAB)色空間表征泡沫體的顏色。CIE LVb*(CIELAB)是由國際照明委員會(International Commission on Illumination, Commission Internationale d' Eclairage)定義的色空間。使用 Minolta Chroma Meter CR210 色彩計用 CIE L*a*b*色空間坐標來表征泡沫體樣品。L*坐標表示顏色的明度(L*為0是黑色并且100的L*是漫射白)。f坐標對應于紅色/品紅色與綠色之間的范圍(更負的^值對應于更綠，而更正的 a*值對應于更紅/品紅)。b*坐標對應于黃色與藍色之間的顏色范圍(更負的b*值對應于更藍，而更正的b*值對應于更黃)。表 權利要求
1.一種用于制備聚合物泡沫體的方法，所述方法包括以下步驟a.提供可發(fā)泡聚合物組合物，所述可發(fā)泡聚合物組合物包含分散于聚合物基體中的發(fā)泡劑，所述聚合物基體具有軟化溫度；以及b.當處于所述聚合物基體的軟化溫度以上的溫度時，將所述可發(fā)泡聚合物組合物暴露在壓力低得足以使所述可發(fā)泡聚合物組合物膨脹為聚合物泡沫體的環(huán)境中；其中所述可發(fā)泡聚合物組合物還包含分散在所述聚合物基體中的氧化鋁勃姆石。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述方法是擠出方法，其中在高于所述聚合物基體的軟化溫度的初始溫度下，并且在防止所述可發(fā)泡聚合物組合物發(fā)泡的初始壓力下，在擠出機中提供所述可發(fā)泡聚合物組合物，并且其中步驟(b)通過以下方式進行將所述可發(fā)泡聚合物組合物噴出到壓力低于所述初始壓力并且低得足以使所述可發(fā)泡聚合物組合物膨脹為擠出聚合物泡沫體的環(huán)境中。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述氧化鋁勃姆石以基于聚合物基體重量為0.1至 30重量％的范圍內(nèi)的濃度存在于所述聚合物基體中。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述氧化鋁勃姆石具有小于3.0重量％的硝酸鹽濃度。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述聚合物基體中所有聚合物的50重量％為烯基芳族聚合物。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述發(fā)泡劑包含二氧化碳。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述發(fā)泡劑包含異丁烷和水中的至少一種以及二氧化碳。
8.一種聚合物泡沫體，所述聚合物泡沫體包含限定散布于其中的多個孔的聚合物基體，并且還包含分散在所述聚合物基體中的氧化鋁勃姆石。
9.權利要求8所述的聚合物泡沫體，其中所述聚合物泡沫體是沒有限定泡沫體珠粒的聚合物皮層網(wǎng)絡的擠出聚合物泡沫體。
10.權利要求8所述的聚合物泡沫體，其中所述氧化鋁勃姆石以基于所述聚合物基體中的總聚合物重量為0. 1至30重量％的范圍內(nèi)的濃度存在。
11.權利要求8所述的聚合物泡沫體，其中所述氧化鋁勃姆石以基于聚合物組合物重量為0. 5至5重量％的范圍內(nèi)的濃度存在。
12.權利要求8所述的聚合物泡沫體，其中所述氧化鋁勃姆石具有小于3重量％的硝酸鹽濃度。
13.權利要求8所述的聚合物泡沫體，其中所述聚合物基體中超過所有聚合物的50重量％為烯基芳族聚合物。
14.權利要求8所述的聚合物泡沫體，其中所述烯基芳族聚合物選自聚苯乙烯均聚物和苯乙烯類共聚物。
15.權利要求8所述的聚合物泡沫體，其中所述聚合物泡沫體具有5%以下的開孔率。
全文摘要
通過膨脹包含氧化鋁勃姆石的可發(fā)泡聚合物組合物制備聚合物泡沫體。
文檔編號C08J9/00GK102365319SQ201080014146
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權日2009年3月27日
發(fā)明者范-召·沃 申請人:陶氏環(huán)球技術有限責任公司