[發明專利]含多面體寡聚倍半硅氧烷接枝聚合物的聚合泡沫

有效

• 申請號: 201380059004.0
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN104781322A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: B·A·金;K·A·帕坦卡;S·科斯特;H·K·杰昂
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限公司
• 主分類號: C08J9/00
• 分類號: C08J9/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 徐舒

本發明是在美國政府支持下在由能源部(Department?of?Energy)授予的合同DE-EE0003916號下進行。美國政府擁有本發明的某些權利。

技術領域

本發明涉及含有多面體寡聚倍半硅氧烷接枝聚合物的聚合泡沫和所述泡沫的制備方法。

背景技術

聚合泡沫是一種常用的隔熱材料。歷史上，典型的隔熱聚合泡沫的平均泡孔大小是100-200微米。然而，將聚合泡沫的平均泡孔大小減少到納米級產生了一種具有更大的隔熱特性的材料。舉例來說，將平均泡孔大小從一微米減少到300納米(nm)使得泡孔氣體通過泡沫實現的對導熱性的貢獻幾乎降低了一半；而將平均泡孔大小從一微米減少到小于100nm則使所述值減少到所述一微米值的1/3。因此，具有納米大小的泡孔(也就是說，具有小于一微米的平均泡孔大小)的聚合泡沫作為隔熱材料是合乎需要的。

在可有效地充當隔熱材料的足夠高的孔隙率下制備出具有納米大小的泡孔的聚合泡沫是具有挑戰性的。高度多孔性泡沫對于減少導熱性組分通過泡沫的聚合物基質是合乎需要的。高度多孔性泡沫在泡沫結構中具有較多空隙體積和較少聚合物體積。合意地，聚合泡沫的孔隙率是70％或更高以使通過聚合物的導熱性降到最低。用于制備具有用以充當隔熱材料的足夠高的孔隙率的具有納米大小的泡孔(也就是說，納米泡沫)的聚合泡沫的一種方法在發泡過程期間使用納米大小的成核添加劑。舉例來說，WO2011/066060公開了通過并入例如多面體寡聚倍半硅氧烷(POSS)的納米大小的成核添加劑制備納米泡沫。難以將納米大小的成核添加劑有效地分散到聚合物組合物中以使得它們可以有效地充當成核劑。WO2011/066060公開了一種提供并且向聚合物中引入含納米大小的成核添加劑的溶膠、濕凝膠、漿料或溶液的方法。這種方法需要一種不同于納米大小的成核添加劑的載體介質。

US6933345公開了將POSS接枝到聚合物以產生適用于聚合物與非反應性POSS強化劑和其它納米觀微粒的混合、摻合和合金化的相容助劑以及用于控制聚合物形態。POSS接枝聚合物提供一種使POSS與其它材料相容的方式。然而，US6933345僅提供了一種用于形成與POSS接枝聚合物的聚合物摻合物的方式。與POSS接枝的聚合物比納米大小的粒子大并且，雖然US6933345教示它們是適用的相容助劑，但是仍然不清楚它們是否具有作為用于形成聚合泡沫中的納米大小的泡孔的成核劑的任何價值。

希望找到一種在不使用截然不同的載體介質的情況下，但又以允許納米大小的成核添加劑充分成核以形成具有納米大小的泡孔的聚合泡沫、尤其是具有用于充當隔熱材料的足夠高的孔隙率的這類聚合泡沫的方式，向聚合物中引入納米大小的成核添加劑的方式。

發明內容

本發明滿足以下需要：在不使用截然不同的載體介質的情況下，但又以允許納米大小的成核添加劑充分成核以形成具有納米大小的泡孔的聚合泡沫、尤其是具有用于充當隔熱材料的足夠高的孔隙率的這類聚合泡沫的方式，向聚合物中引入納米大小的成核添加劑。出人意料地，將無機成核劑多面體寡聚倍半硅氧烷(POSS)接枝到可與可發泡聚合物組合物的聚合物混溶的聚合物上不僅有助于POSS在可發泡聚合物組合物內的分散，而且產生了充當可發泡聚合物組合物內的納米大小的成核劑的POSS粒子，誘導可發泡聚合物組合物膨脹成納米泡沫。

在第一方面中，本發明是一種聚合泡沫物品，其包含將多個泡孔限定在其中的聚合物基質，其中所述聚合物基質包含聚合物組分，所述聚合物組分包含第一聚合物，所述第一聚合物是多面體寡聚倍半硅氧烷接枝聚合物，其重量平均分子量是2千克/摩爾或更高并且200千克/摩爾或更低。合意地，聚合泡沫物品的平均泡孔大小是0.5微米或更小。

在第二方面中，本發明是一種用于制備第一方面的聚合泡沫物品的方法，所述方法包含在初始壓力下摻合聚合物組分與發泡劑以形成可發泡聚合物組合物并且然后在低于初始壓力的壓力下使可發泡聚合物組合物膨脹成第一方面的聚合泡沫物品，所述聚合物組分包含第一聚合物，所述第一聚合物是多面體寡聚倍半硅氧烷接枝聚合物，其重量平均分子量是2千克/摩爾或更高并且200千克/摩爾或更低。

本發明方法適用于制備本發明泡沫。本發明泡沫適用作隔熱材料、過濾介質和/或低k介電材料。

附圖說明

圖1是孔隙率對比平均泡孔大小的圖并且包括指示成核位置密度值的線，以便說明孔隙率、泡孔大小與成核位置密度之間的關系。

具體實施方式