[發明專利]單峰的擠出聚苯乙烯泡沫體

有效

• 申請號: 201080038280.5
• 申請日: 2010-07-28
• 公開（公告）號: CN102482444A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 威廉·斯托比
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: C08J9/00
• 分類號: C08J9/00;C08J9/12;C08L25/06
• 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

交叉引用說明

本申請要求2009年8月28日提交的美國臨時申請61/237,717的權益，該美國臨時申請61/237,717通過引用結合在此。

發明背景

發明領域

本發明涉及具有單峰(monomodal)泡孔尺寸分布的擠出聚苯乙烯泡沫體及其制備方法。

相關技術的描述

人們期望使用含有水和二氧化碳的環境發泡劑來制備擠出聚苯乙烯泡沫體。然而，水和二氧化碳均難于在擠出發泡工藝過程中結合到聚苯乙烯中。尤其是水難于在擠出發泡過程中結合到聚苯乙烯熔體中，原因在于水在聚苯乙烯中的低溶解性。

擠出聚苯乙烯領域包括很多促進水在形成擠出聚苯乙烯泡沫體中用作發泡劑的方法。例如，美國專利(USP)5475035描述了在引入水之前冷卻聚合物熔體。USP?4559367描述了將含水有機植物性物質混入到聚合物熔體中，從而將水引入到聚合物熔體中用于發泡。吸收性粘土在聚合物熔體中的使用也是已知的用于提高水在聚合物熔體中的分散的手段，因為水將被吸收到粘土粒子中(參見，例如，美國專利申請2002/0198272，2003/0130364和2007/0179205)。

通常與采用水作為發泡劑制備的擠出聚苯乙烯泡沫體相關的一種特性是雙峰泡孔尺寸結構的形成(參見例如USP?4559367，美國專利申請2002/0198272、2003/0130364和2007/0179205)。雙峰泡沫體結構曾經是理想的，原因在于能夠提供改進的熱絕緣穩定性。然而，當使用高含量的高成核性發泡劑比如氫氟烴(例如，HFC-134a)和CO₂時，和/或當可發泡聚合物組合物(聚合物凝膠)溫度高于220℃時，更難于以可控方式制備雙峰結構。

在制備擠出聚合發泡體中使用水作為發泡劑也在制備擠出聚苯乙烯泡沫體中引入了化學挑戰。水可以溶解鹽并且在可發泡聚苯乙烯熔體中用作鹽的傳輸介質以促進鹽在擠出模唇上的堆積，這與在擠出泡沫體中引起差的表皮品質相關，因為鹽在擠出過程中在泡沫體的表面內成溝(gouge)(參見例如美國專利申請2008/0293839)。陽離子在可發泡聚合物組合物和泡沫體中的存在通常是不適宜的，因為它們可以與所存在的陰離子配合而形成不適宜的堆積在模唇上的鹽。然而，令人驚奇地，鋇陽離子不產生在引起模唇堆積方面的問題。

期望的是，通過找到一種使用包含水，優選包含水和二氧化碳的發泡劑組合物來制備具有單峰泡孔尺寸分布和最小氣孔的擠出聚苯乙烯泡沫體的方式，以促進擠出聚苯乙烯泡沫體技術。特別期望的是，制備平均3維泡孔尺寸為至少0.10毫米并且密度為40千克/立方米以下的這種泡沫體。還期望的是使用以下可發泡凝膠組合物制備聚苯乙烯泡沫體，所述可發泡凝膠組合物含有少量的水可提取鹽，具體是，按每百萬重量份的聚合物計，50重量份以下的除鋇陽離子之外的陽離子。

發明簡述

本發明通過解決了使用含有水的發泡劑組合物來提供具有單峰泡孔尺寸分布和最小氣孔的聚苯乙烯泡沫體必需遇到的問題而使擠出聚苯乙烯泡沫體技術的狀態得到了進展。發泡劑組合物還可以包含二氧化碳。聚苯乙烯泡沫體可以具有至少0.10毫米的平均3-維泡孔尺寸和40千克/立方米以下的密度，并且按每百萬重量份(ppm)的聚合物計，理想地包含50重量份以下的除鋇之外的陽離子。

本發明源自令人驚奇地發現了某些吸收性粘土，其促進水作為發泡劑在形成擠出聚苯乙烯泡沫體的使用而不引起雙峰泡孔形成，并且產生令人驚奇地少的陽離子，這可以有助于導致任何顯著程度的模唇堆積的水可溶鹽。結果，包含這些特殊粘土有助于包含作為發泡劑的水，而不產生明顯數量的氣孔或損傷擠出聚合物泡沫體的表面質量。所述特殊吸收性粘土是多水高嶺土粘土。

在第一方面中，本發明是一種用于制備擠出聚苯乙烯泡沫體制品的方法，所述方法包括下列步驟：(a)在初始溫度和壓力下，在擠出機中提供包含聚苯乙烯均聚物、發泡劑組合物和多水高嶺土粘土粒子的可發泡聚苯乙烯組合物；(b)將可發泡聚苯乙烯組合物擠出到壓力低于所述初始壓力的環境中；以及(c)使可發泡聚合物組合物膨脹成具有限定泡孔的聚苯乙烯基體的擠出聚苯乙烯泡沫體制品；其中所述發泡劑包含濃度為0.5重量份以上并且3重量份以下的水，所述粘土以大于0.1重量份并且5重量份以下的濃度存在，并且其中所述擠出聚苯乙烯泡沫體制品具有單峰泡孔尺寸分布并且含有50ppm以下的除鋇之外的全部陽離子，在此對于水和粘土濃度的重量份是基于所述可發泡聚合物組合物中100重量份的全部聚合物計的。