[发明专利]含阻气性树脂的聚合物泡沫塑料

说明书

本发明涉及含有一种阻气性树脂的改善的聚合物泡沫塑料。更具体地讲，本发明涉及一类闭孔聚合物泡沫塑料，其中含有一种均匀地分散在连续的聚合物相中的阻气性树脂，它可减少空气渗入泡沫塑料中和/或卤化碳由泡沫塑料的微孔中损失掉，因而保持泡沫塑料的低导热性和改进的绝热值。

众所周知的并已在工业上采用的作法，是在各种聚合物材料加工成型过程中加入一种发泡剂，以生成多孔性（膨胀的泡沫）材料。一般情况下，该发泡剂可以是可放出气体的活性固体或液体、可汽化的液体或者是一种压缩的气体，在最后加工成型过程中膨胀并生成所需的聚合物泡沫塑料。这类泡沫塑料分为闭孔（即其中分散着不连续气相的、密实的聚合物连续相）泡沫塑料或开孔（疏松的）泡沫塑料，后者宜于在各种最终用途中使用并因所生成泡沫塑料的特殊类型而具有不同的优点。在将闭孔泡沫塑料描述为包含一个不连续气相时，应该意识到，这种描述是一种过度的简化。实际上该气相是溶解在聚合物相中的，并且在该聚合物中有大量的气体（发泡剂）。此外，如在本技术领域众所周知，泡沫塑料制造时的微孔气体组成，不必与老化或持续使用后的平衡气体组成相符。因此，闭孔泡沫塑料中的气体在泡沫塑料老化过程中经常发生组成的变化，导致导热性增高或绝热值降低等常见现象。

闭孔泡沫塑料通常因其导热性低或改进的绝热性能而被采用。从历史上看，曾用三氯氟甲烷CCl₃F（CFC-11）作为发泡剂制成绝热的聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫塑料。与此类似，已知由酚醛树脂（一般通过包含一种酚醛低聚缩合物的中间体可熔酚醛树脂混合物）制成绝热的酚醛泡沫塑料，以1，1，2-三氯三氟乙烷CCl₂FCClF₂（CFC-113）和CFC-11的共混物作为发泡剂。此外，聚苯乙烯泡沫塑料等绝热的热塑性泡沫塑料，通常以二氯二氟甲烷CCl₂F₂（CFC-12）作为发泡剂而制成。

在绝热泡沫塑料中用氯氟化碳作为较适宜的工业膨胀剂或发泡剂，部分地基于与所生产的该泡沫塑料有关的K因子（即当垂直通过材料两表面的温差为1°F时，一平方英尺厚度为一英寸的该均质材料在一小时内依靠传导的传热速率）。因此，众所周知并公认，闭孔中的氯氟化碳气相是优于空气或二氧化碳等其它廉价气体的绝热层。然而，久而久之，空气自然地挤入泡沫塑料中，氯氟化碳也由孔中较轻微地逸出，均有害于该泡沫塑料所希望的低导热性和良好绝热值。此外，某些逸入大气的氯氟化碳，目前被认为对于同温层的臭氧层的消耗和地球变暖现象可能起了作用。从对于现在使用的氯氟化碳发泡剂的环境关系的观点来看，目前普遍认为，使用含氯氟烃或氟代烃，比使用氯氟化碳更为理想。因此，需要一种阻止空气和发泡剂通过聚合物泡沫塑料的聚合物相渗透的方法，并且，解决这个问题的理想办法，将能有效地阻止工业上现用的卤化碳发泡剂和以上建议的其它卤代烃的渗透。

在历史上，曾提出各种方法和组合物，来减轻和/或控制气体渗入和逸出聚合物泡沫塑料，并取得了不同程度的成功。例如，在美国专利4，663，361中提出，在制造聚乙烯泡沫塑料中采用除了1，2-二氯四氟乙烷以外的任何发泡剂而引起收缩（缺乏尺寸稳定性）的问题。在此参考文献中，在乙烯均聚物或共聚物中使用了稳定性控制剂，其中发泡剂是异丁烷或异丁烷与另一种烃或一种含氯烃、碳氟化合物或氯氟化碳的混合物。该稳定性控制剂是长链脂肪酸与多元醇的偏酯、高级烷基胺、脂肪酸酰胺、烯属不饱和羧酸共聚物或聚苯乙烯。此参考文献也描述了其它先有技术并归为这种用途的参考文献。

在美国专利4，243，717中，在膨胀后的聚苯乙烯珠粒中加入一种费-托蜡，不论发泡剂或空气的渗透性如何，均可在泡沫塑料中形成稳定的微孔结构。在加拿大专利990，900中，公开了采用阻隔材料或封闭剂，以减轻在发泡期间气体透过微孔壁而迁移的问题。在该项加拿大专利中提出的特殊问题是，在制造闭孔聚乙烯泡沫塑料时经常发生的微孔壁破裂和完全崩溃。这个问题归因于以下事实：这种泡沫塑料的微孔壁，可被在聚合物放热结晶过程中所放出的热量的影响下迅速膨胀的气体所透过。该参考文献中公开的特殊解决办法，是采用聚乙烯和聚丙烯的混合物，以及一种阻气性树脂，例如一种含有聚苯乙烯或丙烯酸类树脂的弹性体，以期在发泡温度下使微孔壁具有高的熔体强度。还使用了一种惰性的亲核试剂和至少两种蒸气压相差甚大的气体推进剂。