[发明专利]含粉末状活性炭的发泡聚烯烃

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过预发泡聚烯烃颗粒的模内成型而制备的模制制品，其中预发泡聚烯烃颗粒包含粉末状活性炭(PAC)(通常按照首字母缩写称为PAC)和炭黑。

本发明涉及一种呈现出良好热绝缘性的模制制品。

优选地，聚烯烃具有作为其主要成分的单体丙烯，并且因此本发明的优选产品属于发泡聚丙烯(EPP)之类。

本发明涉及一种包含PAC和炭黑的预发泡聚烯烃颗粒。

本发明涉及一种将模制制品提供有良好热绝缘性的预发泡聚烯烃颗粒。

本发明涉及一种用于制备本发明的预发泡聚烯烃颗粒的方法，并且也涉及一种从该方法获得的模制制品。

背景技术

泡沫聚丙烯树脂(EPP)的模制制品的典型性质为与制品的重量相关的高水平结构强度，优异的耐化学性、耐热性、耐冲击性和在压缩后的变形率。因此，泡沫聚丙烯树脂被广泛地用于许多技术领域中，例如，用于缓冲包装材料、可回收使用的容器、机动车的绝缘材料或保险杠核心、侧冲击能量吸收器和地板材料、建筑材料、设备与器具的零件以及其它领域。

泡沫聚丙烯树脂的模制制品呈现出一定水平的热绝缘性。然而，这仍然是不够的。热绝缘性与热传导性成反比例。并且模制制品的热导率随着模制制品的密度增加而增加。因此，为了维持可接受水平的热绝缘，由预发泡聚烯烃颗粒制备的模制制品的最大模制密度受到限制。由于该受限的最大模制密度，所以对于需要具有机械强度的一些应用而言难以使用EPP颗粒。

此外，为了获得良好的热绝缘性，要求模制制品厚度为高。因为模制制品需要较大量的预发泡聚烯烃颗粒以用于制造模制制品，所以成本为高。

US6677040公开了包括有按重量计0.002％至20％的均匀分布的石墨颗粒的发泡聚丙烯(EPP)珠。

EP1486530公开了一种包括活性炭的颗粒状可发泡性聚苯乙烯(EPS)。

EP1452559公开了一种包含0.5wt％至20wt％的炭黑并且包含0.01wt％至10wt％的特定的受阻胺阻燃剂的聚烯烃树脂发泡颗粒。

发明内容

所意外发现的并且作为本发明的基础的是，在发泡(泡沫)聚烯烃(如发泡聚丙烯(EPP))中加入粉末状活性炭(PAC)和炭黑提高了热绝缘性。换言之，在发泡的泡沫聚烯烃中结合PAC和炭黑可以降低发泡的泡沫聚烯烃的热导率。

粉末状活性炭(PAC)是通过热解炭基材料(如木材、坚果壳、泥炭或煤)获得的、任选地结合有化学活化或氧化、具有超过500m²/g的特别高的表面积的材料。PAC具有1μm至150μm的典型粒度。

炭黑是通过油炉法中液态芳香族烃的不完全燃烧而产生的材料。一次炭黑颗粒的平均直径的范围从8纳米至300纳米。在熔炉中，这些一次炭黑颗粒聚结以形成被称为一次聚合体的较大3维结构。聚合的程度可以低或高，分别产生低结构分级和高结构分级。炭黑的表面积通常为约100m²/g。

本发明人意外地发现向聚烯烃(如聚丙烯)添加炭黑和PAC可以降低预发泡颗粒和由其形成的模制制品的热导率。与常规模制制品相比，本发明中的通过预发泡聚烯烃颗粒的模内成型而制备的模制制品具有显著较低的热导率。

更具体地，本发明中的模制制品的λ值满足式(1)

Y≤0.14X+28.5

Y＝λ(mW/mK)，对于温度差为20℃并且平均测试温度为10℃以及试样厚度为50+/-5mm而言

X为模制密度(g/l)。

发明详述

本发明的模制制品通过预发泡聚烯烃颗粒的模内成型制备，并且预发泡聚烯烃颗粒包含炭黑和粉末状活性炭。作为改进热绝缘性的方法，US6677040公开了向EPP珠中添加石墨颗粒。虽然石墨颗粒可以在一定程度上提高热绝缘性，但是通过添加石墨颗粒而得到的改进仍然不够。例如，在US6677040中报道：根据DIN52612，由包含丙烯-乙烯无规共聚物和石墨颗粒的珠制备的、模制密度为30g/l的模制制品的λ值为34mW/mK。

如EP1452559所述的，通常将炭黑用作着色剂。本发明人已经发现在发泡(泡沫)聚烯烃(如发泡聚丙烯(EPP))中加入PAC增加了阻燃性，从而降低水平燃烧速率(美国临时申请第61/378149号)。已经发现将PAC与作为典型着色剂的炭黑结合使用可以显著地降低热导率。推测由EPP珠中的PAC和炭黑所形成的网络或由该EEP珠形成的模制制品与热绝缘性有关。