[发明专利]基于可发泡热塑性聚合物的颗粒的制备方法和相关产品

说明书

技术领域

本发明涉及基于热塑性聚合物的可发泡颗粒的连续生产方法和相 关产品。

背景技术

本说明书和权利要求中所使用的术语“基于热塑性聚合物的可发 泡颗粒”是指颗粒形式的热塑性聚合物，例如乙烯基芳族聚合物，它 含有发泡体系和可能的其他的添加剂，其中颗粒形式基本上为椭圆形， 例如胡桃形状或透镜形状，其颗粒体积范围为0.02-3.5mm³。

这些颗粒形式的可发泡的热塑性聚合物在发泡和模塑之后，尤其 用于生产家用器具或其他工业设备，在建筑工业中用于包装和热绝缘， 这是因为它们具有热绝缘性能。

此处所述的工艺和设备，本发明的目的允许在适度的成本下和在 改进质量一致性的情况下，大规模生产所述可发泡的热塑性聚合物。

可通过在聚合物基体内掺入可发泡的试剂，使热塑性聚合物，例 如乙烯基芳族聚合物，如聚苯乙烯可发泡。用于乙烯基芳族聚合物的 典型的发泡剂包括含3-7个碳原子的至少一种液烃、卤代烃、二氧化 碳或水。发泡剂的用量范围为2-15wt％。

一般地以珠粒或颗粒形式生产可发泡的聚合物，它在例如通过蒸 汽供应的热量作用下，首先发泡，直到达到所需的密度，和在一段老 化时间段之后，在密闭的模具内烧结，产生块料或所需的最终产品。

可在悬浮液中，通过间歇聚合工艺，获得可发泡的珠粒。这一方 法是本领域的专家众所周知的，诸如专利US2673194和US4500692中 所述，它包括下述步骤：

-使用悬浮剂，在含水介质内分散液体乙烯基芳族单体；

-在搅拌、加热的反应器内添加聚合催化剂，并使乙烯基芳族单 体聚合；

-在一定的单体转化率下添加发泡剂；

-完成聚合；

-排放、洗涤、干燥和筛分所得珠粒。该珠粒的直径范围通常为 0.1-3mm。

这一悬浮方法允许获得良好的产品质量，但具有许多缺点，例如：

-珠粒直径的分布非常宽泛，接着需要通过筛分和丢弃尾料(tail) 来分离不同部分；

-在生产特殊产品，例如着色的珠粒和／或含有非均相填料或添加 剂，例如成核剂和／或阻燃剂的珠粒方面具有严重的局限性，因为难以 将它们掺入到珠粒内，或者它们可能抑制聚合。参见，例如美国专利 4360611，或国际专利申请WO98／51734和WO00／29471；

-对于必须在聚合物基体内可分散和／或可溶的发泡剂的应用方 面或者对于必须能在水溶液内聚合的单体的应用方面的进一步的局 限；

-难以降低聚合物内的残留单体，例如苯乙烯到低于1000ppm， 和难以降低总的内部水含量；

-由于显著大量的耗水导致的环境问题，这种水不可能简单地排 放到下水道内，除非进行过纯化处理，且不可能在使用之后循环该发 泡过的聚合物。

可通过其中将熔融相下的聚合物组合物与固体添加剂和发泡剂混 合的连续批量方法克服这些和其他缺点。在例如英国专利 GB-A-1062307和欧洲专利EP-A-668139中公开了这些方法。在这些专 利中公开了生产可发泡的聚苯乙烯(EPS)颗粒的方法，根据该方法，熔 融的聚合物和发泡剂借助静态混合元件混合。在冷却之后，通过模头 使混合物造粒。

如此获得的产品的缺点通常是，在发泡之后，具有泡孔结构，其 中泡孔不规则且通常太大。在发泡过程中，泡孔的数量和所得泡沫体 结构对获得理想的绝热性能和泡沫体上的良好表面起到非常重要的作 用。由于这一原因，常常需要使用成核剂。欧洲专利EP-A-126459公 开了通过在压力下和在比可发泡的聚合物的玻璃化转变温度高的温度 下进行颗粒的热处理，克服这些问题的方法。

此外，离开模头的可发泡树脂难以切割，因为它自然倾向于发泡。 在USA专利申请2006／167123中，公开了通过直接切割离开模头的可 发泡的熔融聚合物，利用这一特征获得低密度的发泡颗粒的方法。

在其他方法中，例如专利US5108673和US5573790中所述，将可 发泡的聚合物挤出成连续的长丝，在模头出口处立即用冷水冷却，并 在随后的步骤中造粒。然而，当切割长丝产生直径通常大于1mm的圆 柱形粒料时，不可能获得基本上球形的珠粒，且设备必须保持在压力 下，以避免粒料预膨胀。