[发明专利]颗粒状可发性聚苯乙烯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种颗粒状可发性聚苯乙烯(EPS)，其可以加工成具有微小泡孔结构且低密度的泡沫，EPS中包含阻燃材料以改善其防火性。本发明进一步涉及一种制备颗粒状EPS的方法，其中在高温并存在一种或者多种添加剂的情况下，苯乙烯单体发生聚合反应。

背景技术

对本发明人而言，序言中提到的聚苯乙烯可从欧洲专利公开EP 1514895中得知；其中石墨(尤其是可发性型石墨)用作阻燃材料，含量为40重量(wt.)％-80wt.％。

美国专利号3,063,954涉及一种生产阻燃可发性聚苯乙烯颗粒的方法；其中形成苯乙烯单体和溴化聚苯乙烯的水性悬浮溶液，通过加热该悬浮溶液并随后加入挥发性烃(尤其指异戊烷和正戊烷的混合物)，聚合该溶液，使该烃并入上述颗粒中，从而使该颗粒具有可发性。

美国专利申请US 2007/0238794涉及一种生产阻燃可发性苯乙烯聚合物的方法；其中有机溴化物用作阻燃剂，过氧化物用作增效剂。阻燃剂预先混合在该苯乙烯聚合物熔体中，并加入到含有发泡剂的苯乙烯聚合物熔体中，然后在挤出机中挤出。

美国专利US 5,112,898涉及一种阻燃高冲力聚苯乙烯混合物，其包含高冲力聚苯乙烯、锑基增效剂和低分子量的溴化聚苯乙烯(也就是聚合度为3-20的低聚物)的组合物。以低聚物和聚苯乙烯混合物的总重量为基准，溴化聚苯乙烯低聚物的有效量在3wt.％和20wt.％之间。

除了用作包装材料之外，颗粒状EPS通常用于建筑用途，比如在房屋建造中作为面板。这样的面板是根据具体要求制作的，如隔热、隔音和阻燃。本发明尤其涉及一种颗粒状EPS的开发，其中对阻燃材料并入EPS进行了优化，这意味着该应用必须遵从目前严格的消防要求(fire requirements)，尤其是德国标准(DIN)4101-B2防火等级试验的要求。

在EPS基材料中，阻燃剂的使用在另一个方面给环境带来负担。在含有EPS材料的技术寿命或者经济寿命结束时，该材料会被认为是废弃物，人们希望能最小化该材料对环境的负担。因此意味着必选择阻燃材料的含量和类型，以将其对环境的负担降至最小。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种含有阻燃材料的颗粒状可发性聚苯乙烯(EPS)，由此得到的聚苯乙烯满足防火的严格要求。

本发明的另一个目的是提供一种颗粒状可发性聚苯乙烯(EPS)，其中阻燃材料的含量减到最少，最终产品对环境的负担低。

如序言中所述，本发明的特征在于，溴化聚苯乙烯作为阻燃材料存在于所述聚苯乙烯颗粒中，以所述苯乙烯聚合物的量为基准，所述溴化聚苯乙烯的量为0.5wt.％-5wt.％。

通过使用所述溴化聚苯乙烯，可以实现所述目的中的一个或者多个。以所述苯乙烯聚合物的量为基准，如果作为所述阻燃材料的所述溴化聚苯乙烯的量为1wt.％-3wt.％是特别优选的；其中，本发明人发现所述溴化聚苯乙烯的分子量优选在10,000-400,000的范围内、尤其在120,000-280,000的范围内。

如果所述溴化聚苯乙烯中的溴含量最多为75wt.％、优选最多为50wt.％、尤其是在20wt.％-40wt.％的范围内，可以得到很好的阻燃性。

进一步地，如果溴含量，尤其是母料(也就是，得到颗粒的组分混合物)中的溴含量在0.4wt.％和更高量之间、优选在0.8wt.％和更高量之间、尤其在1.2wt.％和更高量之间是优选地。在优选实施例中，所用溴含量的上限是4wt.％、尤其是3wt.％、优选是2.5wt.％。如本文所述，上述值在聚合工序和挤压工序中都适用。

如果向阻燃材料中加入一种或者多种增效剂，其中所述增效剂选自由过氧化物和溴化双酚化合物组成的组，对EPS中存在的所述溴化聚苯乙烯的阻燃性进行了特别观察。合适的增效剂是过氧化二异丙苯，以所述苯乙烯聚合物的量为基准，所述过氧化二异丙苯的量为0.1wt.％-3wt.％、尤其为0.5wt.％-2wt.％。溴化双酚化合物类型的合适增效剂包括：四溴化双酚A烯丙醚、四溴化双酚A、苯氧基封端四溴双酚A碳酸酯齐聚物和四溴化双酚A双(2，3-二溴丙基醚)。

本发明人发现，与只使用溴化聚苯乙烯而没有所述一种或者多种增效剂的EPS相比，使用所述一种或者多种增效剂和溴化聚苯乙烯的组合使得能大大降低所需溴化聚苯乙烯的量，以满足当前使用的DIN 4101-B2等级。因此，已经发现除了溴化聚苯乙烯的存在，还希望使用一种增效剂的组合，尤其是过氧化二异丙苯和四溴化双酚A烯丙醚。