[发明专利]具有良好表面性质、高绝热性质以及低密度的链烯基-芳族泡沫体

说明书

相关引用状态

本申请要求分别在2007年5月15日和2007年7月3日提交的美国临时申请60/930,292和美国临时申请60/958,201的权益。

技术领域

本发明涉及含有链烯基-芳族聚合物的热塑性聚合物泡沫体以及制备这样的泡沫体的方法。

背景技术

法规日益限制在制备聚合物泡沫体时使用氯化起泡剂。氯化起泡剂适宜于被用作起泡剂，以及有助于泡沫体的绝热能力。具有低导热率并且在泡沫泡孔内停留相当长时间的氯化起泡剂提供长时期的绝热能力。结果，含有这样的氯化起泡剂的泡沫体可以提供长时期的绝热能力。确定用于苯乙烯泡沫体的氯化起泡剂的替代物已经是很多研究的主题。替代的起泡剂将比氯化起泡剂具有更好的环境友好性，同时提供类似于氯化发泡剂的绝热能力。

环境友好的起泡剂的候选者已经包括天然的气体，尤其是二氧化碳。二氧化碳作为天然存在的大气气体是很有吸引力的。然而，二氧化碳缺乏卤化起泡剂的绝热性质。而且，二氧化碳在大部分的苯乙烯聚合物中的溶解度低，这由发泡过程中的快速膨胀的趋势证实。二氧化碳通常产生不适宜的不规则泡沫表面，因为例如起泡剂在发泡方法过程中经由泡沫表面快速喷出。二氧化碳还由于过大的成核速率而趋向于产生小的泡孔尺寸和高的泡沫密度。

水可能是理想的环境友好的起泡剂，因为它廉价、对环境安全并且容易处理。与二氧化碳一样，水缺乏卤化起泡剂的绝热能力并且在聚苯乙烯中具有低的溶解度。已知由于水在聚苯乙烯中的溶解度低，使得水在聚苯乙烯泡沫体中产生气孔(也称作针孔)和/或双峰的泡孔结构。气孔(和针孔)是大小为多个泡孔直径并且容易被肉眼观察到的空隙。

美国专利(USP)5,380,767教导了，当使用水作为起泡剂时，增加聚合物的水溶解度趋向于消除气孔(针孔)以及双峰泡孔大小结构。然而，在USP5,380,767中，仍然未解决在获得良好表面质量的同时获得长时期的绝热的挑战。

欧洲专利1214372B1教导了，将多分散性为2.5以上的聚合物发泡由于解除了与低溶解度发泡剂相关的加工困难，因而也促进了采用水和二氧化碳作为起泡剂。多分散性是重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比率，并且是指聚合物的分子量分布的宽度(多分散性越大对应于分子量分布越宽)。然而，并不是所有聚合物都能够获得具有2.5以上的多分散性。

对氯化起泡剂的卤化替代物，比氯化起泡剂环境更友好，包括无氯的氟化起泡剂，比如氢碳氟化合物(HFC)和碳氟化合物(FC)。然而，具有低导热率的HFC和FC趋向于遭遇下列不适宜特征中的一个或多个：(a)趋向于在苯乙烯聚合物中溶解度太大并且不适宜地降低最终泡沫体的力学性质；(b)趋向于在聚苯乙烯聚合物中的溶解度太差，并且由于类似于水和二氧化碳的原因，不适宜地是作为起泡剂有问题；或(c)苯乙烯聚合物泡沫体的渗出非常快，以致于它们对于聚合物泡沫体的长时期的绝热性质没有贡献。

利用在聚合物基质中的溶解度低的起泡剂使聚合物基质发泡的另外的问题是难于实现低密度的泡沫体(64kg/m³以下)。由聚合物基质制备低密度的泡沫体通常需要起泡剂的量超过起泡剂在聚合物基质中的溶解度，因而产生已经对二氧化碳和水陈述过的问题。虽然如此，低密度泡沫体适宜被用于绝热泡沫体。

鉴于低密度绝热泡沫体的当前技术状态中的问题和需求，需要确定一种用于制备链烯基-芳族聚合物泡沫体的方法，所述方法在使用多分散性小于2.5的聚合物时，同时使起泡剂的环境友好特性最大化并且同时产生具有如下各项性质的泡沫体：64千克/立方米(kg/m³)以下的密度、至少老化180天后根据ASTM法C518为32毫瓦/米-开尔文(mW/m*K)以下的导热率(即，具有“长时期的绝热能力”)，以及良好的表面性质。

发明概述

本申请人已经发现了一种聚合物组合物和起泡剂组合物的组合，其适合于使用包含水和氟化化合物的起泡剂组合物制备具有多分散性小于2.5的聚合物的挤出的链烯基-芳族聚合物泡沫体，并且所述泡沫体具有64kg/m³以下的密度、长时期的绝热能力(即，在至少180天之后，根据美国测试和材料协会(ASTM)法C518的导热率为32mW/m*K以下)和良好的表面性质。