[發(fā)明專利]含多官能層狀納米石墨的聚合物泡沫

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680055234.X
• 申請日: 2006-07-05
• 公開（公告）號: CN101479330A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設計）人: R·R·洛;M·E·波拉斯基;J·P·林德;K·W·柯林;B·帕特爾;M·K·喬德哈里;Y·德拉維茲
• 申請（專利權）人: 歐文斯科寧知識產(chǎn)權資產(chǎn)有限公司
• 主分類號: C08J9/00
• 分類號: C08J9/00;C08J9/14
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王長青

相關申請交叉引用

本申請是于2004年12月31日提交的美國專利申請序列號11/026,011的部分繼續(xù)。

發(fā)明的技術領域和工業(yè)實用性

本發(fā)明涉及包含納米石墨的硬質泡沫聚合物板。更具體地，本發(fā)明涉及硬質泡沫聚合物板，其中將納米石墨作為加工助劑、R-值增強劑、紫外輻射穩(wěn)定性增強劑、尺寸穩(wěn)定性增強劑、機械強度增強劑以及作為阻燃劑加入以提供益處。也加入納米石墨以控制泡孔形態(tài)、減少泡沫表面靜電、以及在泡沫工藝中起防粘劑作用。

背景技術

硬質泡沫聚合物板在各種應用中的實用性是眾所周知的。例如，廣泛地將聚合物泡沫板用作建筑物中的保溫結構部件。

在過去，已經(jīng)將紅外衰減劑(IAA)如炭黑粉末無定形碳、石墨和二氧化鈦用作聚合物泡沫板中的填料來使材料的熱導率降到最低，它反過來將使給定厚度的保溫性能最大化(增加R-值)。R值定義為用于衡量保溫有效性的工業(yè)單位。保溫體是以片材制造阻擋傳導熱量的材料。以常規(guī)單位，以英國熱量單位(Btu)傳導能量乘以英寸的厚度每小時的時間每平方英尺的面積每在材料兩面之間華氏溫度的溫差測量它的熱導。保溫體的R值定義為1除以熱導每英寸。R是復合單位組合hr·ft²·℉/Btu的縮寫。在國際單位制中，R值1等于每瓦特0.17611平方米開爾文溫度(m²·K/W)。

穿過保溫材料的熱傳導可通過固體傳導、氣體傳導、輻射和對流發(fā)生。總熱阻(R-值)，R是熱傳導阻力的衡量，并且確定為：R＝t/k確定，其中t＝厚度。

硬質泡沫塑料板在許多應用中廣泛用作保溫材料。提高熱傳導率而不增加泡沫產(chǎn)品的密度和/或厚度是非常合乎需要的。具體地，建筑行業(yè)要求熱阻值R＝10厚度小于1.8＂用于空心墻結構的泡沫板以保持至少1＂的空腔間隙凈空(clean)。

改善紫外穩(wěn)定性也是合乎需要的，特別是用于其中在工作場所常發(fā)生聚合物泡沫板表面長時間曝露于日光的應用，如外墻隔熱層體系(EIFS)和公路和鐵路地下應用。

常規(guī)低密度泡沫具有0.2到6微米范圍內的非常薄的泡孔壁厚度。特別是，為了提高保溫R-值，需要小于約1微米的目標泡孔壁厚度。

因此，需要至少在一個維度具有—通常納米尺度板狀石墨的厚度即小于0.1微米或100納米的石墨。本發(fā)明的目的是提供一種制備包含納米石墨的低密度擠出聚合物泡沫的方法，其具有好的加工性質和改善的泡沫物理性能，包括導熱性、抗紫外(UV)輻射性、尺寸穩(wěn)定性、機械強度、火焰蔓延速率和排煙密度。

發(fā)明內容

本發(fā)明涉及泡沫保溫產(chǎn)品和制造這樣的產(chǎn)品的方法，如擠出聚苯乙烯泡沫塑料，其包含納米石墨作為加工添加劑以改進物理性能如保溫和壓縮強度。在發(fā)泡期間，納米石墨起到成核劑和潤滑劑的作用，且其滑動作用使得熔融聚合物在擠出機中的流動更加容易，并為泡沫板提供了光滑表面。更進一步，由于納米石墨聚合物泡沫板的表層增加的電導率，納米石墨減少了在發(fā)泡過程中存在的靜電的量。泡沫產(chǎn)品中的納米石墨還在最終產(chǎn)品中起到紫外穩(wěn)定劑和阻氣劑的作用。

本發(fā)明的一個目的在于生產(chǎn)包含納米石墨的硬質聚合物泡沫，其對泡沫性質顯示出總體復合效果，包括對于給定厚度和密度改進的保溫值(增加的R-值)和紫外(UV)穩(wěn)定性。

本發(fā)明的另一個目的在于生產(chǎn)包含納米石墨的具有保持的或改進的壓縮強度、熱尺寸穩(wěn)定性和難燃性的硬質聚合物泡沫。

本發(fā)明的另一個目的在于在硬質聚合物泡沫中提供納米石墨，它還起到控制泡孔形態(tài)、減少靜電和在發(fā)泡過程期間提供潤滑的加工添加劑的作用。

本發(fā)明的另一個目的在于以簡單和合算方式，如通過使用納米石墨作為低成本、功能著色劑降低聚合物泡沫產(chǎn)品的成本。

本發(fā)明的前述及其它優(yōu)勢將由下面的內容而變得明確，其中詳細描述以及在附圖中圖解了本發(fā)明的一個或多個優(yōu)選實施方案。設想步驟、結構特點和部件的安排的變化在未偏離本發(fā)明的范圍或不犧牲本發(fā)明的任何優(yōu)勢的情況下對于所屬技術領域的技術人員來說是明顯的。

附圖說明

圖1是描述聚苯乙烯泡沫和包含納米石墨的聚苯乙烯泡沫的密度對壓縮模量的圖解說明。

圖2是比較純的聚苯乙烯泡沫和包含納米石墨的聚苯乙烯泡沫的流變學的圖解說明。

圖3是本發(fā)明的泡沫泡孔的掃描電鏡(SEM)圖像。

圖4是泡沫孔壁和支柱(struts)的掃描電鏡(SEM)圖像。