[发明专利]采用聚合物加工添加剂制备聚苯乙烯泡沫体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及形成聚合物泡沫体的方法，尤其在不存在氟氯烃和氟 烃发泡剂情况下，通过使用一种或更多种酯，尤其己二酸酯、苯甲酸 酯和二苯甲酸酯作为改进所得泡沫体外观和性能的聚合物加工助剂 (PPA)，制备挤出的聚苯乙烯(XPS)泡沫体的方法，和更尤其涉及使用 二氧化碳作为主发泡剂，由聚苯乙烯共混物制备挤出的聚苯乙烯泡沫 体产品的方法。

本发明涉及生产适合于绝缘应用，尤其适合于建筑结构的外部绝 缘抛光体系(EIFS)的挤出的聚苯乙烯(XPS)泡沫板的组合物与方法。

背景技术

在使用挤出工艺常规生产聚苯乙烯(PS)泡沫体中，常见的是使用 一种或更多种卤代烃，例如甲基氯、乙基氯、氯烃、氟烃(其中包括 HFC)和氟氯烃(CFC)，其中包括二氯二氟甲烷，氢氟烃或氢氟氯烃(也 称为“软CFC”)、“HCFC”或“HFC”作为发泡剂。这种卤代烃的实 例包括一系列范围的CFC，例如CFC-11(一氯三氟甲烷)、CFC-12(二氯 二氟甲烷)和CFC-113(1，2，2-三氟-1，1，2-三氯乙烷)，和氢化卤代烃 (也称为“软”CFC、HCFC和HFC)，其中包括HCFC-22(一氯二氟甲烷)、 HCFC-123(1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷)、HCFC-142b(1-氯-1，1-二氟乙 烷)、HFC-134a(1，1，1，2-四氟乙烷)、HFC-152a(1，1-二氟乙烷)和 HCFC-141b(1，1-二氯-1-氟乙烷)。

制备挤出的合成泡沫体所使用的通用工序通常包括下述步骤：熔 融基础聚合物组合物，在提供发泡剂和聚合物彻底混合同时防止该混 合物过早发泡的条件下，例如在压力下掺入一种或更多种发泡剂和其 他添加剂到聚合物熔体内。然后典型地通过单段或多段挤出模头挤出 这一混合物，冷却并降低在混合物上的压力，允许该混合物发泡并产 生泡沫产品。正如所理解的，聚合物、发泡剂和添加剂的相对用量， 温度和降压的方式倾向于影响所得泡沫产品的质量和性能。

氯氟烃和一些烷烃在聚苯乙烯内的溶解度倾向于降低挤出熔体粘 度并改进发泡聚苯乙烯(PS)熔体的冷却。例如，戊烷和氯氟烃的结合 物，例如Freon 11和12部分可溶于聚苯乙烯内，并用于生成显示出 通常可接受的外观与物理性能，例如表面抛光、泡孔尺寸与分布、取 向、收缩率和劲度等的聚苯乙烯泡沫体。

然而，为了响应这种CFC化合物对降低地球平流层内臭氧层的明 显贡献，在诸如气溶胶推进剂、制冷剂、泡沫体发泡剂和专用溶剂之 类的应用中这种化合物的广泛使用和伴随的大气释放最近因政府法规 导致急剧下降或消除。尽管一些“软”CFC，例如一些氢氟烃(HFC)， 其中包括1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)和1，1-二氟乙烷(HFC-152a) 被认为对臭氧友好得多，且被视为替代的发泡剂。然而，这些替代化 合物昂贵，倾向于在聚苯乙烯内溶解度较小，倾向于具有比HCFC高的 导热率且可能仍然有助于地球温室。

还考虑过诸如戊烷、己烷、环戊烷和其他这一系列的同系物之类 的烃，但它们高度可燃和挥发，从而产生了安全和VOC(易挥发有机 化合物)排放两方面的担心。从环境和经济两方面考虑，二氧化碳作 为发泡剂是具有吸引力的候选物。然而，重要的是，与成功地使用二 氧化碳作为发泡剂有关的挑战是CO₂在聚苯乙烯树脂内的相对低的溶 解度、高的扩散性和差的加工性。相对于HCFC-142b和HFC-134a，二 氧化碳还具有增加的导热率，其中分别与采用HCFC-142b和HFC-134a 生产的相应泡沫体相比，二氧化碳发泡的泡沫体显示出总的产品绝缘 值低约17％和约10％。

其他在先的尝试使用醇，例如乙醇或烃，例如环戊烷，结合二氧 化碳，以改进加工性且使得能生产具有所需或目标物理和热性能的挤 出的聚苯乙烯泡沫板。采用诸如醇或烃之类的助发泡剂的问题是，它 们的可燃性、安全性和对成品的燃烧性能与绝缘性能方面的负面影响。

常规的方法包括制造热成形制品的聚合物发泡方法，其中发泡剂 包括至少一种大气源气体和至少一种挥发性增塑发泡剂的混合物。在 先尝试混合通常液态的烃和通常气态的发泡剂通常实现仅仅有限的成 功，且倾向于要求特别仔细，以便使用高度挥发的发泡剂，例如二氧 化碳产生可接受的聚合物泡沫体。

发明内容