[發明專利]由聚合物材料制成的剛性泡沫物品的生產方法

在審

• 申請號: 201380062684.1
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN104822746A
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: 尤金·比安赤恩;賈科瑪·奧利維爾;馬西莫·卡索爾
• 申請（專利權）人: 馬里瑟爾公司
• 主分類號: C08J9/36
• 分類號: C08J9/36;C08J9/00;C08J9/10
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 徐川;姚開麗

技術領域

本發明涉及一種使用有機重氮化合物組中的物質作為發泡劑用于生產基于由聚氯乙烯(PVC)、聚異氰酸酯和其它化合物制成的交聯結構的多孔剛性塑料材料的新應用，該有機重氮化合物呈現出與目前使用的重氮類發泡劑相比對人類顯著降低的危害以及更少的技術問題；以及一種它們有利地用在泡沫制備中的方法。

背景技術

注意：在下文中，“pbw”代表指定的混合物中的“重量百分數”。

從塑料工業之初，聚合物基剛性泡沫是在一系列非常重要應用中廣泛使用的主要材料，例如，這些應用涉及房屋、工業建筑物、制冷裝置等的隔熱，以及通過金屬或玻璃或其它材料強化的飾面覆蓋的結構面板的核心元件。這是由于它們極低的傳熱系數通常通過物理性能的有效組合而得到。在這方面中，低的最終表觀密度、高于98％的封閉泡孔(cell)百分率、低且均勻的泡孔平均尺寸，以及泡孔中捕獲氣體的低傳熱值和聚合物基質的低導熱率是非常重要的。此外，與基質性質密切相關的一些物理特性，諸如壓縮強度和耐沖擊性具有相關性。

這里有用于生產具有與相當低的傳熱值關聯的幾乎封閉泡孔結構的高剛性、結實且耐熱的泡沫的各種聚合物基質和方法。其中，顯示出所期望的技術性能的已知組合物涉及仍在工業中廣泛使用的基本制造工藝，即在專利公布US2576749、US3200089、FR1366979(A)、US4028449中適當描述的制造工藝。基本上，該工藝提供首先使用聚氯乙烯(PVC)、聚異氰酸酯、飽和或不飽和的有機酸酐和可選的其它不飽和單體，主要在熱的作用下有助于形成固體聚合物基質結構。而且，額外存在的低量發泡劑在整個聚合物基質中產生了微泡孔，充當形成最終封閉泡孔結構的核(或“晶胚(embryo)”)。聚異氰酸酯與水進一步反應使得那些核膨脹至最終平均泡孔尺寸，并且通過形成支鏈的聚脲和縮二脲單元在聚合物基質中產生分子間交聯。而且，通過該不飽和化合物的同時共聚來增強所述交聯作用。一方面，所有這些反應提高了泡沫的泡沫絕緣性能；另一方面，它們使聚合物泡沫變硬，并且顯著提高聚合物泡沫對機械應力和熱應力的抗性。

經證實而非排它的用于制造此交聯的PVC/聚異氰酸酯的剛性泡沫的方法基于通常發生在四個階段中的不連續工藝。

在工藝的第一階段中，起始粘性混合物通常由一組成分制成，其基本成分為粉末形式PVC、液體聚異氰酸酯、有機酸酐和在加熱下可以分解并釋放出氣體的化合物。

該混合物中的第一主要組分是PVC。PVC通常具有至少70的K值，并且它是平均粒徑低于80μm的細粉末。PVC通常以初始混合物的20pbw至80pbw的量進行使用。

第二主要組分選自由單獨物質或其組合的形式的液體聚異氰酸酯的組。在專利文獻中，要求保護甲苯二異氰酸酯(2,4-異構體或重量比為65:35或80:20的2,4-異構體和2,6-異構體的共混物)(TDI)、聚苯基甲烷聚異氰酸酯(MDI)及其變體、萘-1,5-二異氰酸酯(NDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)以及它們的混合物的應用。聚異氰酸酯通常以起始混合物的15pbw至70pbw的量進行使用。

第三主要組分選自液體或固體、飽和或不飽和的有機酸酐或其共混物的組。使用諸如乙酸酐、琥珀酸酐、馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐等化合物，也包括它們以起始混合物的1pbw至30pbw的量為各種比例的共混物。第四主要組分是在40～120℃的溫度范圍中通常能夠釋放氣體或蒸氣的化合物。在原則上，可以使用一組范圍極寬的物質，這些物質是以下群組的一部分：有機低沸點有機溶劑，諸如丙酮、甲乙酮、二氯甲烷等；或低沸點非鹵代的烴，諸如戊烷、環戊烷、正己烷等；或低沸點鹵代烴；或者通過其與聚異氰酸酯反應可以釋放CO₂或普通水的化合物，諸如堿金屬碳酸氫鹽；或釋放N₂氣體的物質，諸如有機重氮化合物。諸如含有雙鍵的有機物質、環氧化合物、穩定劑和無機填料的其它次要組分可以任選地添加到所述起始混合物中。

然而，工業實踐在此時排斥使用很大一部分的上述潛在產生氣體的化合物。事實上，大多數潛在產生氣體的化合物在泡沫制造工藝中或者面對它們對人類健康和環境的影響時顯示出消極方面。具體是：

a)有機溶劑和低沸點非鹵代的烴在成型過程中與聚合物基質消極地相互作用；結果，它們趨向于得到不充分且不規則的成核現象，并且常常裂成泡沫；此外，它們中的一些(例如，二氯甲烷)對人類健康和環境有害，并且它們中的另一些(例如非鹵代的烴)在實際工藝條件中呈現出燃燒和爆炸的風險；