[发明专利]在热塑性泡沫体中改善水蒸气渗透度和提高泡孔尺寸的添加剂共混物

说明书

发明的技术领域和工业应用性

本发明总体涉及挤出的泡沫体产品，和更具体地，涉及含有乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物的聚苯乙烯泡沫体，其中所述聚合物泡沫体具有改善的水蒸气渗透度，具有增大的平均泡孔尺寸，并且不具有消耗臭氧能力和具有低的全球变暖能力。还提供了形成这种聚合物泡沫体的方法。

发明背景

发泡的树脂结构可用于宽泛的各种应用，例如热绝缘，垫子中，作为包装，和作为吸附剂。挤出的泡沫体通常通过如下步骤制造：将聚合物与任何期望的添加剂一起熔融混合从而产生聚合物熔体。将发泡剂在合适的温度和压力与聚合物熔体混合，从而产生能发泡的凝胶混合物。然后将该能发泡的凝胶混合物冷却，并挤出到减压的区域中，这导致凝胶的发泡，和形成期望的挤出的泡沫体产品。将会理解的是，聚合物、发泡剂、和添加剂的相对量，以及温度，和压力降低的方式将往往会影响得到的泡沫体产品的品质和性质。

用于挤出的泡沫体产品的常规的发泡剂包括氯氟碳烃(CFC)和氢氯氟碳烃(HCFC)。CFC和HCFC发泡剂二者的优点之一是它们在制造工艺的过程中在聚合物熔体中的高溶解度。当将发泡剂与聚合物熔体混合时，较高的发泡剂溶解性促进粘度的降低。既而，较低的粘度导致混合需要较低的能量。另一方面，这些传统的发泡剂的主要缺点是，由于越来越多的环境考虑，世界上越来越多数目的政府已经命令取消CFC和HCFC发泡剂。已经越来越认识到CFC和许多其它的卤代烃具有严重的全球环境威胁，这是由于它们导致平流层的臭氧损耗和全球变暖的能力。化合物例如CFC和HCFC的臭氧损耗和全球变暖的影响分别是通过臭氧损耗能力(ODP)和全球变暖能力(GWP)测得的。

考虑到强制性逐步淘汰具有高ODP和高GWP的发泡剂，已经开始在绝缘泡沫体应用中用更多的环境友好的发泡剂例如氢氟碳烃(HFC)和CO₂代替常规的发泡剂。虽然HCFC提供相对于HFC和CO₂更优的热障，但是存在于HCFC中的氯具有臭氧损耗能力。此外，随着时间的过去，保持在泡沫体中的氯氟碳烃气相释放到大气中，由此降低泡沫体的绝缘值，并且可能进一步促进臭氧消耗和全球变暖。此外，每种非常规的发泡剂都导致不同的泡孔尺寸和形态，取决于选择的具体发泡剂。此外，通过这些总体上环境友好的发泡剂生产的泡沫体的泡孔尺寸太小而不能给发泡的产品提供可接受的绝缘值，并且通常导致较高的密度和更高成本的产品。

此外，使用HCFC生产的泡沫体的水蒸气渗透度通常具有1.0或更小的水蒸气渗透度。理想地，挤出的泡沫板的水蒸气渗透度为大于1.0渗透英寸。改善挤出的泡沫板中的水蒸气渗透度正在变成建筑物结构设计和应用中的重要因素。挤出的泡沫板的水蒸气渗透度在抑制冷凝的能力以及泡沫板上的和泡沫板所用于的墙壁系统中的霉菌和真菌方面是重要的因素。当水、灰尘、和其它的微生物营养物污染泡沫板时，它们提供细菌、真菌、和/或霉菌在泡沫板中或上的生长的载体媒介。细菌、真菌、和/或霉菌生长可导致气味、脱色、和/或产品劣化。以前消除霉菌生长的尝试专注于限制在壁组件中液态水和水蒸气冷凝的侵扰。

尽管以前已经有减少ODP和GWP的尝试，仍然需要本领域中获得挤出的聚合物泡沫体，其当使用非-HCFC发泡剂时具有改善的水蒸气渗透度，其保持常规的挤出的聚苯乙烯泡沫体的积极物理性质，其提供具有增加的绝缘值(R-值)的泡沫体产品，并且其满足减少全球变暖能力和臭氧损耗能力的苛刻要求。

发明内容

本发明的目的是提供用于形成闭孔、刚性热塑性聚合物泡沫体的组合物，该组合物包括能发泡的聚合物材料、至少一种发泡剂、聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物、和任选的红外衰减剂。发泡剂可选自氢氟碳烃、C₁至C₉脂族烃、C₁至C₃脂族醇、二氧化碳、丙酮、天然气、空气、水、酮类、醚类、甲酸甲酯、过氧化氢、及其组合。聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物给使用本发明的组合物制备的发泡的产品提供1.1渗透英寸(perm inch)或更大的水蒸气渗透度。在示例性的实施方式中，该能发泡的聚合物材料包括聚苯乙烯、发泡剂(其包括HFC发泡剂)、和红外衰减剂(其包括石墨或纳米石墨)。该聚环氧乙烷和马来酸酐和聚苯乙烯的共聚物具有式I和II中所示的化学结构：

式I