[发明专利]热绝缘性能提高的基于乙烯基芳族聚合物的复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及热绝缘性能提高的基于乙烯基芳族聚合物的复合材料及其制备方法。 

更特别地，本发明涉及基于乙烯基芳族聚合物的复合材料的颗粒或粒状物，它能提供热绝缘性能提高的发泡颗粒，制备所述复合材料的方法，及其用途，和由所述用途得到的发泡制品。提高的热绝缘性能提供发泡材料的密度或其厚度的显著下降，且没有降低总的耐热性值。此外，与具有相同含量的红外辐射线阻挡剂的类似已知发泡材料相比，根据此处所述的方法处理的可发泡的复合材料具有相等或更好的可加工性和阻挡红外辐射线透射的改进能力。 

本发明发泡材料的典型用途是家庭用具和工业设备的热绝缘、建筑物的包装以及热绝缘。 

发泡材料的导热率是四个因素的结果，即气体传导、聚合物传导、气体对流(convention)和红外范围内的电磁辐射。 

气体传导是最重要的贡献因素，但一般地，不可能容易控制。事实上，在含聚氨酯的大多数发泡材料中，空气随着时间流逝替代捕获的发泡剂，从而增加其导热率(参见，例如国际专利申请WO 91/12289)。 

可通过增加进入的电磁波的散射或吸收，降低电磁辐射。 

大多数有机材料显示出窄的吸收峰，因此没有充分地显著干扰通常在应用中发现的特征红外光谱，相反显示出宽带。金属的薄层通常反射电磁辐射，而具有高折射指数的材料，例如二氧化钛或硫酸钡加速红外辐射线的散射(参见，例如美国专利5312678)。 

长期以来已知使用炭黑作为填料或颜料，或者还用作成核剂(参见，例如Chem.Abstr.，1987，“Carbon black containing polystyrenebeads(含炭黑的聚苯乙烯珠粒)”)。炭黑以各种形式存在，这取决于 起始材料和生产工艺(参见，例如Kirk Othmer，Encyclopaedia ofChemical Technology，John Wiley and Sons，第四版，第4卷，1037-1074页)。在各类炭黑当中，最重要的是由油燃烧获得的炭黑(“石油黑”)，由气体燃烧获得的炭黑，由乙炔获得的炭黑，灯黑，“槽法炭黑”、“热裂炭黑”和导电炭黑。 

这些炭黑的直径范围为约10-1000纳米，且具有非常不同的比表面积(10-2000m²/g)，与其制备方法有关。这些差别引起对红外波不同的阻挡能力，然而，各作者获得的结果不一致(参见，例如，WO90/06339、WO 94/13721和WO 04/087798)。 

已知石墨也可有效地用作黑色主体(正如例如在JP 63/183941、WO04/022636、WO 96/34039中所述)。然而，它在聚合物泡沫体内作为红外辐射的衰减剂的用途是更近来的事情。 

专利GB1006926公开了含诸如金属、Fe₂O₃和石墨之类材料的组合物，它对来自电磁场的能量显示出高的吸收能力。 

专利GB1048865认为许多填料，尤其无机来源的那些不透红外辐射线。结果，相对于未填充的聚苯乙烯泡沫体，用这些物质填充的聚苯乙烯泡沫体不仅具有较低的密度，而且具有较好的热绝缘力。石墨尤其是被引证的填料。 

专利申请JP63-183941首次提出了对波长范围为6-14微米的红外线阻挡具有活性的各种添加剂的用途，于是获得热绝缘的热塑性树脂，它能永久地维持低的导热率。在所有添加剂当中，石墨是优选的材料。 

专利DE 9305431U公开了密度低于20g/l和导热率下降的发泡模塑制品的制备方法。通过在硬质聚苯乙烯泡沫体内掺入不透热材料，例如石墨和炭黑，实现这一结果。 

国际专利申请WO 96/34039公开了含红外衰减剂的微型泡孔的泡沫体及其使用方法。红外衰减剂是为了其在聚合物基体内具有良好分散而选择的煤或石墨。 

国际专利申请WO98/51735公开了可发泡的聚苯乙烯粒状物，它含 有在聚苯乙烯基体内均匀地分布的0.05-25wt％合成或天然石墨的颗粒。优选地，石墨的平均直径为1-50微米，表观密度范围为100-500g/l和表面积范围为5-20m²/g。 

国际专利申请WO 00/43442公开了可发泡的聚苯乙烯组合物，它含有最多6％铝颗粒。任选的红外衰减剂包括最多2％Sb₂S₃，以及炭黑或石墨。