[发明专利]具有改进的绝热能力的可膨胀热塑性纳米复合聚合物组合物

说明书

发明领域

本发明涉及适合于制备具有改进的绝热能力的膨胀制品、基于用纳米规模石墨烯板填充的可膨胀热塑性聚合物的纳米复合组合物，它们的制备方法和由其得到的膨胀制品。

更具体地，本发明涉及基于用纳米规模石墨烯板填充的可膨胀热塑性乙烯基芳族聚合物，例如可膨胀苯乙烯聚合物的颗粒/小球，其在膨胀后即使伴随着例如低于20g/l的低密度也具有降低的导热率，和由其得到的膨胀产品，即由所述乙烯基芳族组合物起始得到的挤出膨胀片材。如下所述，本发明还可适用于可膨胀热塑性乙烯基聚合物，例如聚乙烯，如也被说明和要求的那样。

发明背景

可膨胀热塑性聚合物，并且在这些中特别是可膨胀聚苯乙烯(EPS)是已知的并且长期用于制备可用于各种应用领域，其中最重要的一种是绝热的膨胀制品的产品。

这些膨胀产品通过首先在密闭环境中将用可膨胀流体，例如脂族烃如戊烷或己烷浸渍的聚合物颗粒溶胀，并且然后借助于压力和温度的同时效应使装入模具中的溶胀颗粒模塑/烧结而获得。颗粒的溶胀，还有它们的烧结，通常用保持在稍微高于聚合物的玻璃化转变温度(Tg)的温度下的蒸气或另外的气体进行。

例如膨胀聚苯乙烯的特定应用领域是在建筑工业中绝热，在其中其通常以平面片材的形式使用。通常使用具有约30g/l密度的平面膨胀聚苯乙烯片材，因为聚合物的导热率在这些值下最小。即使在技术上可能，降到该极限以下也是不利的，因为这造成片材的导热率急剧增加，这必须通过增加其的厚度补偿。为了避免该缺陷，已经建议用绝热材料例如石墨、炭黑或铝填充聚合物。实际上，绝热材料能够与放射性流（红外辐射）相互作用，降低其的透过率和因此增加它们含于其中的膨胀材料的绝热性。

最好的绝热性能允许膨胀制品的密度或其的厚度显著降低，而不降低总的热阻值。

欧洲专利620,246例如描述一种制备包含分布于表面或者作为选择，引入颗粒本身内的绝热材料的可膨胀聚苯乙烯颗粒的方法。

炭黑的使用长期已知为填料或颜料，或者作为成核剂（参见例如Chem.Abstr.,1987,“Carbon Black Containing Polystyrene Beads”）。

在各种类型的炭黑中，最重要的是来自油燃烧的炭黑（“石油黑”）、来自气体燃烧的炭黑、来自乙炔的炭黑、灯黑、槽法炭黑、热裂法炭黑和导电炭黑。国际专利申请WO1997/45477描述了基于包含苯乙烯聚合物、0.05－25%灯黑型炭黑和0.6－5%溴化添加剂以使得产品阻燃的可膨胀聚苯乙烯的组合物。

取决于生产工艺，这些炭黑具有约10nm－1,000nm的直径，并且具有非常不同的比表面（10－2,000m²/g）。这些差异导致不同的红外线阻隔能力。国际专利申请WO2006/61571描述了基于包含具有150,000－450,000重均分子量Mw的苯乙烯聚合物、2－20重量%膨胀剂和0.05至少于1%、具有550－1,600m²/g表面积的炭黑的可膨胀聚苯乙烯的组合物。

已知石墨也可以有效地用作黑体（例如在JP63-183941、WO04/022636、WO96/34039中所述）。然而，更近年来其作为聚合物泡沫中的红外辐射衰减剂使用。专利申请JP63-183941首先提出使用一些在阻隔波长为6－14微米的红外线中活泼的添加剂，并且因此获得能够永久维持低导热率的绝热热塑性树脂。在所有添加剂中，优选石墨。

专利DE 9305431U描述了一种制备具有小于20kg/m³的密度和降低的导热率的膨胀模制品的方法。该结果通过将绝热材料例如石墨以及炭黑引入硬聚苯乙烯泡沫实现。

国际专利申请WO98/51735描述了包含0.05－25重量%均匀分布在聚苯乙烯基体中的合成或天然石墨颗粒的可膨胀聚苯乙烯颗粒。所述石墨优选具有1－50μm的平均直径、100－500g/l的表观密度和5－20m²/g的表面积。

发明描述

申请人现已发现使用纳米规模石墨烯板作为绝热剂，可以制备具有增强的绝热性能的基于可膨胀乙烯基或乙烯基芳族聚合物的组合物。