[发明专利]遇水膨胀的聚合物小球

说明书

技术领域

本发明涉及遇水膨胀的聚合物小球(WEPS)的制备方法。

背景技术

商购的可膨胀聚苯乙烯小球(EPS)通常应用戊烷作发泡剂。应用戊烷和它的异构体形成低密度的均匀EPS泡沫。但应用戊烷或它的异构体的一个主要缺点是对环境有害。研究表明戊烷和它的异构体都有助于在低层大气中形成臭氧。另外，在戊烷光氧化过程中还形成对温室效应有贡献的二氧化碳。

1997年Eindhoven大学的J.J.Crevecoeur的学位论文WaterExpandable Polystyrene描述了一种生产WEPS的方法，其中在苯乙烯中细微分散的水首先被表面活性物质乳化，随后使苯乙烯聚合至50%的转化率，通过相反转将混合物悬浮于水中，和苯乙烯最终通过过氧化物引发剂完成聚合。所应用的表面活性物质为两性乳化剂，例如双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠(AOT)或如US6242540所述应用相转移催化剂原位制备的苯乙烯磺酸钠(SSS)和苯乙烯的嵌段共聚物。所有这些物质均具有亲水和疏水部分和因此能够在苯乙烯中乳化水。

US6160027描述了由聚苯乙烯均聚物组成的小球的制备。在预聚合步骤应用附加的乳化剂(优选为双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠AOT)以使聚苯乙烯/苯乙烯预聚物混合物中的水滴乳化。应用具有较长直链烷基链乳化剂的问题在于这些脂族乳化剂的尾部与芳族苯乙烯/聚苯乙烯相的相溶性随苯乙烯/聚苯乙烯混合物的转化率增加而降低。在一定的转化率下表现出一定的高粘度，反相乳液可能不稳定，而这会导致分散的水滴聚结。

Polymer,2006,47,6303-6310和WO2007/030719描述了一种类似于Crevecoeur等人开发的制备WEPS小球方法的方法。但向乳化的水中加入钠蒙脱石纳米粘土(Na*MMT)作为水吸收剂/载体。对于这些反应，将乳化剂双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠(AOT)用作乳化剂。描述了在贮存期间由于蒙脱石纳米粘土的存在改进了水吸收和减少了水损失。获得了密度小于50kg/m³的WEPS泡沫。按照这些出版物，蒙脱石纳米粘土在WEPS小球的发泡过程中绕每个蜂窝壁形成层。这种层减小了在发泡过程中水自由扩散出小球，从而有更多的水可用于膨胀，和因此得到更大的膨胀率。另外，已经发现纳米粘土的存在减少了贮存过程中水的损失。

工业上需要制备遇水膨胀的聚合物小球的新方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种制备遇水膨胀的聚合物小球的新方法，其中减少了上述和/或其它一些问题。按照本发明，提供一种遇水膨胀的聚合物小球的无乳化剂制备方法，所述方法包括以下步骤：

a)提供包含苯乙烯和聚苯醚(PPE)树脂的无乳化剂起始组合物，

b)预聚合起始组合物，以获得预聚物组合物，

c)向预聚物组合物中加入无改性剂的纳米粘土的水分散体，以获得反相乳液，

d)在含水介质中悬浮步骤c)中获得的反相乳液，以产生悬浮液滴的水悬浮液，和

e)使步骤d)中获得的悬浮液的液滴中的单体聚合，以获得遇水膨胀的聚合物小球。

具体实施方式

已经令人惊奇地发现组合应用PPE树脂和无改性剂的纳米粘土允许建立非常稳定的悬浮聚合系统，该系统可形成具有好的膨胀性的聚合物小球。另外，按本发明制备的WEPS聚合物具有高的玻璃转化温度(Tg)。较高的Tg导致小球有效膨胀和随后泡沫密度减小。

现有技术中用于制备遇水膨胀聚合物小球的已知乳化剂为脱水山梨糖醇羧酸酯、山梨糖醇或甘露醇羧酸酯、乙二醇或甘油羧酸酯、链烷醇酰胺、烷基苯酚和二烷基醚(这些乳化剂中的任一种均可以包含或不包含具有1-20个氧亚烷基基团的聚烷氧基链)。用于制备遇水膨胀聚合物小球的其它已知乳化剂为长链(C₈-C₃₀)羧酸的盐、长链(C_8-30)烷基磺酸的盐。用于制备遇水膨胀聚合物小球的其它已知乳化剂为烷基芳基磺酸和磺基琥珀酸。另外，还有长链羧酸的高分子量脂肪胺、铵或其它氮衍生物。

在这里，术语无乳化剂方法指一种方法，其中起始组合物不包含或包含少量例如小于0.01wt%(相对起始组合物中的单体和任何聚合物而言)的在前面提到的乳化剂。