[发明专利]制备聚合物粒子的方法

说明书

本发明涉及一种聚合物粒子的制备方法、这种聚合物粒子及发泡制品，该聚合物粒子含有一种乙烯基芳烃单体的聚合物和一种发泡剂。

含有这样的一乙烯基芳烃聚合物和发泡剂的粒子通常称为可发泡的聚合物。一种熟知类型的可发泡聚合物为可发泡聚苯乙烯。可发泡聚苯乙烯是以商品规模通过悬浮聚合制备的。发泡剂通常为低沸点烃，例如C₃～C₆烃类，特别是戊烷。可发泡聚苯乙烯用于通过聚苯乙烯粒子的发泡制备发泡制品。在发泡过程中发泡剂被(部分地)释放出来并被排放入环境中。这种排放是所不希望的，人们正在寻求减少烃类发泡剂使用量的途径。

在US-A-5096931中公开了含有少量极性聚合物，一些水和一些烃类发泡剂的可发泡聚苯乙烯。该产物是在烃类发泡剂的存在下通过悬浮聚合苯乙烯和极性聚合物的混合物制得的。所得产物的缺点是，除少量水之外仍需要存在烃类发泡剂。

因此，若能够在减少烃类发泡剂量的前体下增加水的量，那将是所期望的。提高水用量的一种可能的途径是在聚合物粒子中增加极性聚合物的量。但通过悬浮聚合难以将极性聚合物并入到聚苯乙烯中，因为极性聚合物将流进悬浮体的水相中。不利的结果是很少很少量的极性聚合物并入到了所得的粒子中，因此，很少很少量的水被吸收到这些粒子中。

现已惊奇地发现，若聚合分两步进行则可以使更多量的水并入到聚合物粒子中。可被用作发泡剂的水量可使人们不必使用任何量的烃类发泡剂。

据此，本发明提供一种含乙烯基芳烃单体的聚合物并具有平均粒径0.1-6mm的聚合物粒子的制备方法，该方法包括：

a)将每克干燥的极性聚合物至少可吸收0.5克水的极性聚合物与一种乙烯基芳烃单体混合；    

b)使由此得到的混合物中的乙烯基芳烃单体预聚合至聚合程度为15～50％，制得预聚合物料；

c)使预聚合物料悬浮在含水介质中，制得悬浮的粒子；和

d)使悬浮的粒子聚合至单体完全转化。

本发明方法可以制得具有令人满意的发泡性能并且不含有机发泡剂的聚合物粒子。这些聚合物粒子可从含水混合物中分离出来并发泡以制得预发泡的粒子，任选地，可进一步处理这种预发泡的粒子，得到发泡制品。

用于本发明方法中的适宜的乙烯基芳烃单体在本领域是公知的，并可适宜地选自苯乙烯，α-甲基苯乙烯，氯代苯乙烯，二甲基苯乙烯，乙烯基甲苯和类似的苯乙烯类衍生物。优选的乙烯基芳烃为苯乙烯。

极性聚合物是指每克干燥的聚合物可吸收至少0.5克水的聚合物。吸收能力按ASTM F 716-82的方法测定。适当的吸收能力为0.5克水/克极性聚合物至大于200克水/克极性聚合物。尽管可使用任何极性聚合物，但适宜地它们应选自聚乙烯醇，聚醋酸乙烯酯，聚丙烯酸，聚乙二醇和纤维素衍生物。聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)是一种优选的极性聚合物。这种极性聚合物在0～120℃可与水完全混溶。因此其吸收能力大于200克水/克干燥的聚合物。

另一类优选的极性聚合物为淀粉和改性淀粉。适宜地，淀粉的改性通过酯化或醚化进行。淀粉的吸水量可通过胶凝作用提高。淀粉也可以通过部分羟基，如0.1～10％，与烷基如C₁～C₆烷基的醚化进行改性。部分羟基也可以被酯化。可以与一元或二元羧酸制得酯。适宜的酸包括乙酸，丙酸和丁酸，丙二酸，马来酸和丁二酸。优选的酸为含一烷基或链烯基取代基的丁二酸。适宜地，烷基或链烯基取代基含1～16个碳原子。二元羧酸的用量是这样的，即使得0.1～10％的羟基被酯化。优选的是形成单酯；剩余的羧基可以闲置使其成酸性，或被转化为盐，如碱金属盐或铵盐。

淀粉可以在加入到上述过程中之前进行改性，或者可以就地进行改性。后者可以通过在制备过程中，优选地在方法步骤a)中使淀粉与改性化合物接触而实现。在就地改性中优选使用的改性化合物为(甲基)丙烯酸和马来酸。优选这些化合物是因为它们还可与乙烯基芳烃单体聚合。特别优选的是马来酸。

可使用具有两个或多个乙烯基的交联剂使乙烯基芳烃交联。最常用的交联剂为二乙烯基苯。这一化合物是非常适用的，因为它与乙烯基芳烃单体是完全相容的。优选地，聚合在很少量的交联剂的存在下进行，例如基于乙烯基芳烃的量，交联剂的量为0.001～0.1重量％，优选0.01～0.1重量％。交联剂的这种用量可使得乙烯基芳烃聚合物的分子量增加，但基本上观察不到交联。现已发现，这种聚合物使得聚合物粒子的发泡性能有所提高。