[發明專利]帶有阻燃性能的紅外線衰減聚合物泡沫體絕緣材料

有效

• 申請號: 201080024313.0
• 申請日: 2010-06-01
• 公開（公告）號: CN102459437A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 約翰·戈登-達菲
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: C08J9/12
• 分類號: C08J9/12;C08J9/00;C08L25/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 程金山

交叉引用聲明

該申請要求2009年6月4日提交的美國臨時申請號61/183,990的權益，其全部內容通過引用被結合在此。

發明背景

發明領域

本發明涉及熱絕緣聚合物泡沫體和用于制備紅外線衰減的熱絕緣聚合物泡沫體的方法。

相關技術描述

對于建筑和建造應用需要熱絕緣聚合物泡沫體，這里通常將內部溫度優選保持在不同于外部溫度的溫度下。日益增加地，消費者需求和政府規章要求建筑物中更高的熱絕緣以保存能量。規章還要求絕緣以達到特定的阻燃性能。絕緣材料制造商、建筑商和消費者所尋求的特別有挑戰性的阻燃性能標準是根據DIN?4102的德國B2燃燒試驗。規章也驅使從如氯氟烴的材料變為環境友好發泡劑。特別適宜的環境友好發泡劑包括水、具有2或3個碳的醇(C_2-3ROH)和二氧化碳。因此，理想的熱絕緣聚合物泡沫體具有高熱絕緣能力、通過德國B2燃燒試驗并且用含有水、乙醇和二氧化碳中的一種以上的發泡劑制備。然而，獲得該理想聚合物泡沫體是挑戰性的。

紅外線衰減劑可用于降低透過聚合物泡沫體的熱導率，并且從而提高泡沫體的熱絕緣特性。炭黑在歷史上已知可作為用于聚合物泡沫體中的紅外線衰減劑。熱炭黑，一種特殊形式的炭黑，也被稱作乙炔黑，對于制備熱絕緣聚合物泡沫體提供尤其合乎要求的特性(參見，例如，WO94/13721，通過引用以其全部內容被結合在此)。

顆粒如紅外線衰減劑在泡沫體膨脹過程中充當成核劑，尤其是在高度成核的發泡劑如二氧化碳的存在下。作為成核劑，紅外線衰減劑不適宜地促使所得到的泡沫體中小孔尺寸的形成(小于0.10毫米)。然而，作為熱絕緣體最有效的是，聚合物泡沫體需要0.12毫米以上的平均孔尺寸。

當與水性發泡劑結合時，炭黑還促使出現雙峰孔尺寸分布，(參見，例如，歐洲專利(EP)1196486B和美國專利(USP)5,210,105)。雙峰孔尺寸分布是不合需要的，因為據報道它們使得在鋸斷、磨削、切割和壓制成形的過程中聚合物泡沫體的加工困難(參見，EP1196486B，第0004段)。EP1196486B通過用石墨代替炭黑解決了熱絕緣聚合物泡沫體中雙峰孔尺寸分布的問題。因此，仍然不清楚的是如何在水和炭黑的組合下避免雙峰孔尺寸分布。此外，如在本說明書的比較例和實施例中所說明的，作為成核劑，石墨傾向于比炭黑的問題更大。

水作為發泡劑的使用還引起在熱絕緣泡沫體的制造中的挑戰。已知水在發泡過程中促進″氣孔″產生。氣孔，或針孔，是多個孔直徑的尺寸的缺陷，可以遍布泡沫體分布。氣孔在泡沫體表面上是特別不合乎需要的，在這里它們表現為表面缺陷。水也傾向于與達到B2燃燒性能等級所必需的溴化阻燃劑反應，以形成氫溴酸(HBr)。HBr腐蝕設備并且腐蝕產物進一步加速溴化阻燃劑的分解。水還由于促進可以在模唇上積累并且流入泡沫體表面的不溶性鹽的形成和遷移，被認為是差泡沫體皮層質量的誘因(參見，例如，US20080293839)。

C_2-3ROH也與溴化阻燃劑反應以產生HBr。這樣的反應不僅產生腐蝕性酸而且，如上所述，減少在聚合物泡沫體中可用作阻燃劑的溴。典型地需要額外的溴化阻燃劑以彌補由與水和/或C_2-3ROH反應消耗的溴以達到所需的B2燃燒性能等級。由于C_2-3ROH易燃的事實，C_2-3ROH在制備達到B2燃燒性能等級的聚合物泡沫體中造成更大的挑戰。因此，聚合物泡沫體中C_2-3ROH的存在可以增加泡沫體的易燃性。那么，C_2-3ROH，通過增加泡沫體的易燃性并且通過在產生HBr中消耗溴化阻燃劑阻礙了達到B2燃燒性能等級。

二氧化碳作為發泡劑的使用也造成了挑戰。二氧化碳是促進小孔尺寸的強成核發泡劑。如已經指出的，當制造熱絕緣聚合物泡沫體時小孔尺寸的形成是不合需要的。二氧化碳傾向于在聚合物如聚苯乙烯中具有低溶解度并且，作為結果，傾向于在發泡過程中迅速逃逸。二氧化碳的迅速逃逸可以導致泡沫體表面上的缺陷，因為二氧化碳迅速地突破表面。

盡管存在這些挑戰，但適宜并且將推進熱絕緣聚合物泡沫體技術的是找到制造使用環境可接受的發泡劑水、C_2-3ROH和二氧化碳并且含有紅外線衰減劑如炭黑和石墨的熱絕緣聚合物泡沫體的方法。此外，適宜的是能夠制備這樣的泡沫體：它達到德國B2燃燒試驗等級并且具有單峰孔尺寸分布以及0.12毫米以上的平均孔尺寸。此外，適宜的是該泡沫體具有良好的表面品質。

發明概述