[发明专利]具有极小黄变的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫

说明书

交叉引用陈述

本申请要求2010年5月13日提交的美国临时申请号61/334,201的权益，该美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。

发明背景

发明领域

本发明涉及包含苯乙烯-丙烯腈共聚物的聚合泡沫以及用于制备这样的聚合泡沫的方法。

相关技术描述

聚合泡沫可用于许多应用，包括绝热和花卉及工艺品应用。与大多数绝热应用不同，理想情况下大多数花卉及工艺品泡沫是白色的。此外，与受益于更可能为250微米或以下的平均孔直径的绝热泡沫相反，花卉及工艺品泡沫理想地具有直径为毫米量级的平均孔尺寸。大孔尺寸的泡沫更难以制备成具有白色的外观。小孔直径的泡沫例如绝热泡沫，比大孔尺寸的花卉及工艺品泡沫更容易散射光。散射光倾向于增加白色外观，并能掩盖泡沫的聚合物基质中的变色。花卉及工艺品泡沫的大直径孔不能同样好地散射光，因此聚合物基质的颜色更加明显。花卉及工艺品泡沫的大孔尺寸使得制备成具有白色外观是特别具有挑战性的。

苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物已变成用于制备聚合泡沫的越来越理想的聚合物，因为它具有比聚苯乙烯均聚物更高的水溶性，这意味着与聚苯乙烯均聚物相比，环境友好的水性发泡剂可以更容易地与SAN共聚物一起使用。不幸的是，SAN共聚物比聚苯乙烯均聚物更易于黄变。在白色泡沫中，黄变引起了不纯、老化和降解的感觉。这对于需要特别白的泡沫外观的花卉及工艺品泡沫来说尤其成问题。在花卉及工艺品泡沫的大孔尺寸泡沫基质中，即使少量黄变也变得引人注意。这使得对于花卉及工艺品应用来说，使用SAN共聚物特别具有挑战性，即使水性发泡剂的使用是理想的。

SAN共聚物比聚苯乙烯均聚物更容易黄变的原因尚未完全了解。一项研究报告称，SAN共聚物中的黄变至少部分是共聚物骨架中形成的环化AN链区以及聚合物中可能的小分子(低聚物)残留物的结果。(参见Macromolecules，Vol.26，No.22(1993))。该篇文章没有给出避免低聚物形成的解决方案，但是提供了关于如何改进其连续搅拌釜式反应器(CSTR)过程以便可能减少环化AN链区的建议。

美国专利申请2008/0300333A1公开了一种用于制备包含三种单体(乙烯基芳族单体、乙烯基氰和二羧酸酐)的组合的共聚物的方法，以及由该共聚物制造的热塑性制品。这些共聚物的目的是获得具有较低固有颜色的乙烯基芳族共聚物。

美国专利申请2001/0007890A1公开了一种苯乙烯类共聚物，其在抗氧化剂存在下聚合，以产生具有低水平的固有黄色的共聚物。

不必包含二羧酸酐单体或在抗氧化剂存在下聚合SAN共聚物就能生产SAN共聚物的白色花卉及工艺品泡沫，是合乎期望的。生产与仅通过添加抗氧化剂所能获得的相比具有更少黄变的SAN共聚物的花卉及工艺品泡沫，将是甚至更加期望的。

发明简述

本发明对不必包含二羧酸酐单体或在抗氧化剂存在下聚合SAN共聚物即可生产SAN共聚物的白色花卉及工艺品泡沫的问题，提供了解决方案。本发明通过使用令人吃惊地具有固有低浓度的低聚物的SAN共聚物来制备聚合泡沫，实现了这个目的。该SAN共聚物使用活塞流反应器(PFR)来制造，该反应器令人吃惊地产生低的低聚物浓度。结果，本发明的方法能够生产用于花卉及工艺品应用的SAN共聚物泡沫，所述泡沫甚至比通过引入抗氧化剂所能获得的具有更少的黄变。

本发明的第一方面是一种聚合泡沫制品，其包含定义了孔的聚合物基质，该聚合物基质包含以聚合物基质的重量计至少50wt％的苯乙烯-丙烯腈共聚物，其中所述聚合物基质具有低于145重量份的丙烯腈二聚物含量和低于8,500重量份的丙烯腈三聚物含量，该二聚物和三聚物的重量份数是基于一百万重量份的聚合物基质。

本发明的第二方面是用于制备第一方面的聚合泡沫的方法，该方法包括(a)制备可发泡的聚合物组合物，其包含发泡剂和包括苯乙烯-丙烯腈共聚物的聚合物基质，该可发泡聚合物组合物处于高于该聚合物基质的软化温度的初始温度和防止该聚合物基质发泡的初始压力下；以及(b)将该可发泡聚合物组合物暴露于低于所述初始压力的压力，并允许该聚合物基质膨胀成聚合泡沫制品；其中，相对于聚合物基质的重量，苯乙烯-丙烯腈占该聚合物基质的至少50wt％，并且其中基于一百万重量份的聚合物基质，所述聚合物基质包含低于145重量份的丙烯腈二聚物和低于8,500重量份的丙烯腈三聚物。

本发明的方法可用于制备本发明的聚合泡沫。本发明的聚合泡沫可用于任何聚合泡沫应用，但是适合于由SAN共聚物制成的白色花卉及工艺品泡沫的特别需求。