用于采用低全球变暖潜力的发泡剂制造泡沫体的非‑VOC加工助剂制造技术

提供一种可发泡的聚合物混合物，其包括:聚合物组合物；至少一种发泡剂，所述发泡剂包括二氧化碳、氢氟烯烃、氢氯氟烯烃、氢氟烃、及其混合物中的至少一种；和至少一种非‑VOC加工助剂，所述非‑VOC加工助剂包括下述中的一种或多种：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亚丙酯、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯‑甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有机盐在乙烯乙酸乙烯酯共聚物内的分散体。所述发泡剂包括二氧化碳、氢氟烯烃、氢氯氟烯烃、氢氟烃、及其混合物中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于采用低全球变暖潜力的发泡剂制造泡沫体的非-VOC加工助剂相关申请本申请要求2014年7月16日提交的标题为“Non-VOCProcessingAidsforUseinManufacturingFoamsUsingLowGlobalWarmingPotentialBlowingAgents”的美国临时申请号62/025,128的权益，在本文中通过参考将其全文引入。
技术介绍
本专利技术涉及形成聚合物泡沫体的方法和尤其是制造挤出聚苯乙烯(XPS)泡沫体的方法。本专利技术提供采用新型的加工助剂来稳定XPS发泡挤出工艺并增加XPS泡沫体制造的操作窗。在制备挤出的合成泡沫体中所使用的通用工序通常包括下述步骤：熔融基础聚合物组合物，在提供彻底混合发泡剂和聚合物的条件下、在防止混合物过早发泡的同时(例如在压力下)将一种或多种发泡剂和其他添加剂掺入到聚合物熔体内。然后，典型地将这一混合物挤出通过单段或多段挤出模头，以冷却并减少在混合物上的压力，允许混合物发泡并生产发泡产品。要理解，聚合物、发泡剂和添加剂的相对用量，温度和压力下降时的方式将倾向于影响所得泡沫体产品的品质与性能。还要理解，可发泡的混合物维持在相对高的压力下，直到它穿过挤出模头并允许在减压区域内膨胀。尽管相对于挤出模头处的压力下降，但减压区域可实际上维持在比大气压高的压力下，例如最多约2atm，或甚至更多地在一些应用中，可维持在比大气压低的压力下，例如低至约0.25atm，或在一些应用中甚至更低。进一步地，除非另有说明，所有提到本文中提供的压力以绝对压力形式描述。常规发泡剂例如氯氟烃("CFCs")和某些烷烃在聚苯乙烯内的溶解度倾向于降低挤出熔体粘度并改进膨胀聚苯乙烯熔体的冷却。例如，戊烷和CFC(例如Freon11和12)的组合可部分溶于聚苯乙烯中且用于生成聚苯乙烯泡沫体，所述聚苯乙烯泡沫体显示出通常可接受的外观和物理性能，例如表面光洁度，泡孔尺寸和分布，取向，收缩率，绝缘性能(R-值)和劲度。然而，对这种CFC化合物明显造成减少地球平流层内臭氧层的应答，最近因政府规章在诸如气溶胶推进剂、制冷剂、泡沫-发泡剂和专门溶剂之类的应用中这种化合物的广泛使用和伴随的大气释放已急剧减少或消除。不鼓励CFCs导致利用备选的发泡剂，例如含氢的氯氟烷烃(HCFCs)。然而，尽管与CFCs相比HCFC被视为环境友好的发泡剂，但这种化合物仍然含有一些氯和因此据说具有臭氧消耗潜力。另一组备选的发泡剂氢氟烃(HFC's)常用作更加臭氧友好选项。特别地，CF3CH2CF2H(HFC-245fa),1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a),1,1,2,2-四氟乙烷(HFC-134)和1,1-二氟乙烷(HFC-152a)提供所需的改进，例如零臭氧消耗和降低(但仍然显著)的全球变暖潜力。这一组用作改进绝缘性的助剂，这至少部分是由于该蒸汽具有低的导热率所致。然而，这些化合物昂贵，倾向于在聚苯乙烯中不那么可溶，且具有显著的全球变暖潜力。例如，HFC-134a具有1430的全球变暖潜力(GWP)。因此，使用HFCs作为发泡剂，尽管与常规的发泡剂相比得到改进，但仍然没有提供不具有全球变暖牵连的发泡剂。还考虑过诸如戊烷、己烷、环戊烷和这一系列的其他同系物之类的烃。从环境和经济这两个角度考虑，二氧化碳作为发泡剂是吸引人的候选物。然而，鉴于二氧化碳在聚苯乙烯树脂内具有相对低的溶解度、高的扩散性和差的可加工性，与成功地使用二氧化碳作为发泡剂有关的挑战是明显的。已开发了具有零ODP(臭氧消耗潜力)和低(可忽略不计的)GWP(全球变暖潜力)的称为氢氟烯烃(HFOs)和氢氯氟烯烃(HCFOs)的新一代氟烯烃发泡剂。HFOs被鉴定为潜在的低全球变暖潜力的发泡剂以生产用于绝人的热塑性泡沫体，例如聚苯乙烯泡沫体。简要概述本专利技术的通用概念涉及可发泡的聚合物混合物。所述可发泡的聚合物混合物包括聚合物组合物(例如聚苯乙烯类组合物)和至少一种发泡剂。这种发泡剂可例如由二氧化碳、氢氟烯烃和氢氟烃及其混合物组成。所述可发泡的聚合物混合物进一步包括至少一种非-VOC加工助剂，所述非-VOC加工助剂包括下述中的一种或多种：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亚丙酯、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有机盐在共聚物内的分散体。在一些例举的实施方案中，发泡剂包括CO2，HFO-1234ze，HFO-1243zf，以及HCFO-1233zd和HFC-152a中的至少一种。本专利技术的通用概念进一步涉及制造挤出聚合物泡沫体的方法。所述方法包括将聚合物组合物引入到螺杆挤出机内，以形成聚合物熔体，和将至少一种非-VOC加工助剂和至少一种发泡剂注入到该聚合物熔体内，以形成可发泡的聚合物材料。非-VOC加工助剂可包括下述中的一种或多种：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亚丙酯、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有机盐在共聚物内的分散体。所述方法进一步包括将可发泡的聚合物组合物在压力下挤出通过模头，以生产聚合物泡沫体。本专利技术进一步的概念涉及挤出的聚合物泡沫体。由含聚合物组合物、至少一种发泡剂和非-VOC加工助剂的可发泡的聚合物材料形成该挤出的聚合物泡沫体。发泡剂可包括下述中的一种或多种：二氧化碳、氢氟烯烃、氢氯氟烯烃、氢氟烃及其混合物。非-VOC加工助剂可包括下述中的一种或多种：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亚丙酯、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有机盐在乙烯乙酸乙烯酯共聚物内的分散体。考虑随后的详细说明，本专利技术通用概念的前述和其他目的、特征和优点将更加容易地显而易见。附图说明根据以下提供的和在附图中阐述的本专利技术的某些实例实施方案的更特别的说明，本专利技术的实例实施方案将显而易见。图1是实践本专利技术方法有用的例举的挤出装置的示意图。图2是增加苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物加工助剂的浓度对在60天之后泡沫体密度和k值影响的图表描绘。图3是增加苯甲酸辛酯加工助剂的浓度对在60天之后泡沫体密度和k值影响的图表描绘。图4是增加脂肪酸酯加工助剂的浓度对在60天之后泡沫体密度和k值影响的图表描绘。详细说明除非另外定义，本文中所使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。尽管可在本专利技术的实践或测试中使用与本文描述的那些类似或相当的任何方法与材料，但优选的方法和材料如本文所描述。本文中提到的所有参考文献，其中包括公布的或相应的美国或国外专利申请，授权的美国或国外专利，或任何其他参考文献每一篇通过参考全文引入，其中包括在所引证的参考文献中列出的所有数据、表格、附图和文本。在附图中，为了清楚起见，线，层和区域的厚度可以放大。要注意，在附图当中的相同的数字表示相同的元件。术语“组合物”和“本专利技术的组合物”在本文中可互换使用。本文中所使用的术语“发泡剂”要理解为包括物理发泡剂(例如，溶解的气态试剂)或化学发泡剂(例如通过分解生成的气体)。例如在挤出机中，和在合适的条件下，通常将发泡剂加入到熔融聚合物中，以引发发泡，产生发泡热塑性材料。发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可发泡的聚合物混合物，其包括：聚合物组合物；至少一种发泡剂，所述发泡剂包括二氧化碳、氢氟烯烃、氢氯氟烯烃、氢氟烃、及其混合物中的至少一种；和至少一种非‑VOC加工助剂，其包括下述中的一种或多种：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亚丙酯、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯‑甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有机盐在乙烯乙酸乙烯酯共聚物内的分散体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.16 US 62/025,1281.一种可发泡的聚合物混合物，其包括：聚合物组合物；至少一种发泡剂，所述发泡剂包括二氧化碳、氢氟烯烃、氢氯氟烯烃、氢氟烃、及其混合物中的至少一种；和至少一种非-VOC加工助剂，其包括下述中的一种或多种：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亚丙酯、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有机盐在乙烯乙酸乙烯酯共聚物内的分散体。2.权利要求1的可发泡的聚合物混合物，其中所述聚合物组合物包含链烯基芳族聚合物。3.权利要求2的可发泡的聚合物混合物，其中所述聚合物组合物包含聚苯乙烯。4.权利要求1的可发泡的聚合物混合物，其中所述发泡剂包括CO2，HFO-1243zf和HFO-1234ze中的至少一种，以及HCFO-1233zd和HFC-152a中的至少一种。5.权利要求4的可发泡的聚合物混合物，其中所述发泡剂包括约1.0-5.0wt％的CO2、约1.0-14.0wt％的HFO-1234ze和约0.05-2.0wt％的HCFO-1233zd，基于可发泡聚合物混合物的总重量。6.权利要求4的可发泡的聚合物混合物，其中所述发泡剂包括约99/1-1/99的HFO-1234ze/HFC-152a比。7.权利要求1的可发泡的聚合物混合物，其中所述发泡剂在所述可发泡聚合物混合物内的存在量为约2.0-12.0wt％。8.权利要求1的可发泡的聚合物混合物，其中所述非-VOC加工助剂不含醚、酮、醇和烃。9.权利要求1的可发泡的聚合物混合物，其中所述加工助剂占全部可发泡聚合物混合物的0.05-10.0wt％。10.权利要求1的可发泡的聚合物混合物，其中微囊化所述加工助剂。11.权利要求1的可发泡的聚合物混合物，进一步包括下述物质中的一种或多种：红外衰减剂、阻燃剂、成核剂、增塑剂、颜料、弹性体、挤出助剂、抗氧剂、填料、抗静电剂、杀生物剂、杀白蚁剂、着色剂、油、蜡、阻燃剂协同剂和/或UV吸收剂。12.权利要求11的可发泡的聚合物混合物，其中所述红外衰减剂包括下述物质中的一种或多种：纳米石墨、炭黑、粉化无定形碳、沥青、粒化沥青、研磨玻璃、玻璃纤维束、云母、黑色氧化铁、金属薄片或粉末、碳纳米管、纳米石墨烯小片、碳纳米纤维、活性炭、二氧化钛。13.权利要求11的可发泡的聚合物混合物，其包括约0.005-5.0wt％的所述红外衰减剂，基于所述可发泡聚苯乙烯混合物的重量。14.一种制造挤出的聚合物泡沫体的方法，其包括：将聚合物组合物引入到螺杆挤出机内，以形成聚合物熔体；将至少一种非-VOC加工助剂和至少一种发泡剂引入到所述聚合物熔体内，以形成可发泡的聚合物材料，所述至少一种非-VOC加工助剂包括下述中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·德拉维兹，C·J·布德罗，韩向民，S·T·布拉默，B·A·法毕安，M·Z·维克利，
申请(专利权)人：欧文斯科宁知识产权资产有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US