由高内相乳液来制备泡沫材料制造技术

本申请涉及一种用于制备聚合泡沫材料的方法。该方法具有以下步骤：制备油相和水相并且混合这些相以制备油包水乳液，其中该乳液具有的水相对油相的体积对重量比率为至少约４∶１，并且水相对油相的最终体积对重量比率为约２０％至约８０％；通过向与液混合额外量的水相，将乳液中水相对油相的体积对重量比率增加至水相对油相的最终体积对重量比率的１００％；并且利用聚合反应固化油包水乳液的油相中的单体组分以形成饱和的聚合泡沫材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制备聚合泡沫材料的方法。更具体地讲，本专利技术涉及一种由高内相乳液来制备泡沫材料的多阶段混合方法。
技术介绍
微孔泡沫的发展是实质性商业利益的目标。已发现上述泡沫具有多种应用，例如用作绝热体、隔音体、电绝缘体和机械隔离体(例如用于缓冲和包装)；吸收材料；过滤器；隔膜；地板垫；玩具；墨水、染料、润滑剂和洗剂的载体等等。描述泡沫上述应用和特征的参考文献包括Oertel，G.的“Polyurethane Handbook”(Hanser PublishersMunich，1985)和Gibson，L.J.与Ashby，M.F.的“Cellular Solids.Structure and Properties”(PergamonPressOxford，1988)。泡沫的其它用途对于本领域的技术人员通常是显而易见的。由高内相乳液(下文中称为“HIPE”)制备的开孔泡沫尤其可用于多种应用中，所述应用包括一次性吸收物品(1994年7月19日公布的美国专利5,331,015(DesMarais等人)、1993年11月9日公布的美国专利5,260,345(DesMarais等人)、1993年12月7日公布的美国专利5,268,224(DesMarais等人)、1997年5月27日公布的美国专利5,632,737(Stone等人)、1995年2月7日公布的美国专利5,387,207(Dyer等人)、1998年7月28日公布的美国专利5,786,395(Stone等人)、1998年8月18日公布的美国专利5,795,921(Dyer等人)，(热、声音、机械)绝缘体(1998年6月23日公布的美国专利5,770,634(Dyer等人)、1998年5月19日公布的美国专利5,753,359(Dyer等人)和1997年5月27日公布的美国专利5,633,291(Dyer等人))，过滤器(Bhumgara，Z.的“Filtration & Separation”，1995年3月，第245至251页；Walsh等人的J.Aerosol Sci.，1996年，27，第5629至5630页；以Shell Oil Co.的名义公布于1997年10月16日的公布PCT申请W/O 97/37745)，以及多种其它应用。上文所引用的专利和参考文献均引入本文以供参考。通过该HIPE方法易于控制这些泡沫的密度、泡孔和孔径以及分布、泡孔支架与泡孔口的比例、以及孔隙率。经济性是使得HIPE泡沫具有商业吸引力的一个重要因素。高效率地制备稳定的HIPE是尤其重要的。为实现此目标，已进行了一些尝试；然而仍有很大的机会来实质性地改善制备HIPE的稳定性和效率，从而改善HIPE泡沫的经济吸引力。因此，将需要开发一种用于高效制备具有所需性质的开孔聚合HIPE泡沫材料的方法。专利技术概述本专利技术涉及一种制备聚合泡沫材料的方法，该方法通常包括以下步骤制备油相和水相并且混合这些相以制备油包水乳液，其中该乳液具有的水相对油相的体积对重量比率为至少约4∶1，并且水相对油相的最终体积对重量比率为约20％至约80％；通过混合额外量的水相与所述乳液，将乳液中水相对油相的体积对重量比率增加至水相对油相的最终体积对重量比率的100％；并且利用聚合反应固化油包水乳液的油相中的单体组分以形成饱和的聚合泡沫材料。乳液中水相对油相的体积对重量比率在最终达到比率之前，被增加至乳液中水相对油相的最终体积对重量比率的50％至约90％。可实施任意步数来增加该比率。可在增加体积的步骤之中或之后，加入聚合反应引发剂。本专利技术方法可提供一种具有更高水油比率的乳液。本专利技术方法还可提供混合达到相同水油比率所需的更少驻留时间。本专利技术方法还可提供该乳液稳定性的改善，从而可形成更一致的泡孔尺寸。专利技术详述I.定义给出了与本专利技术有关的下列定义。除非另外指明，本专利技术所有百分比、比率和比例均以最终组合物的重量计。除非另外指明，所有温度均为摄氏度(℃)。文中所用术语“包含”及其派生词确定为开放式术语，其明确说明了指定的特征、要素、组分、组合、实体和/或步骤的存在，但不排除其它未指定的特征、要素、组分、组合、实体和/或步骤的存在。此定义还应用于类似意义的词，例如，术语“具有”、“包括”、“拥有”以及它们的派生词，这意味着可加入其它不影响最终结果的步骤、结构、要素等等。该术语包括术语“由...组成”和“基本上由...组成”。“单一阶段混合”是指除了引发剂相的加入以外，乳液的所有方面都在一个单一阶段中完成。单一阶段定义为通过一个单一的动态搅拌器或静态搅拌器进行混合的场所。单一的动态搅拌器可包括一个动态搅拌器和一个再循环回路。单一的静态搅拌器同样包括一个静态搅拌器和一个再循环回路。然而，可在第一搅拌器下游的另一个搅拌器中加入引发剂相。“多阶段混合”是指混合在不止一个阶段中进行。在混合阶段中还可进行物料添加或乳液中水相体积与油相重量比率的任何增加，尽管不需要有一个新的阶段。典型地，乳液在第一阶段搅拌器(如单一的动态搅拌器或静态搅拌器)中形成，然而可在第二搅拌器中加入额外的分散相，或在多个搅拌器(全在第一搅拌器的下游)中分多次加入分散相。还可在另一个搅拌器中完成引发剂相的加入。多阶段混合过程中的一个步骤还可包括若干步骤，或可被描述为多阶段混合中的多阶段混合步骤。“固化”是将HIPE转化成HIPE泡沫的过程。固化涉及使单体成为聚合物的聚合反应。固化过程包括的另一步骤是交联。固化的HIPE泡沫是具有物理性质如机械完整性的泡沫，所述泡沫将在随后的处理步骤中处理(其可包括固化后处理以赋予最终所需的性质)。通常，固化可通过加热来实现。固化程度的一个指示是泡沫的机械强度，这可由屈服应力测得。“聚合”是固化过程的一部分，据此将油相中的单体转化成较高分子量的聚合物。“交联”是固化过程的一部分，据此将具有一个以上可进行自由基聚合的官能团的单体共聚成一条以上的生长聚合物链。制备乳液和固化的方法可描述为“批”方法或“连续”方法。在制备乳液的“批”方法进行时，将所有的材料加入到一个容器中。可在连续阶段中加入材料以产生多阶段混合。在容器中进行乳液的混合和形成。固化HIPE泡沫的“批”方法通常包括在用于HIPE固化的特定容器中收集HIPE。“批”包括使用多个具有比较复杂形状的小容器来收集HIPE的过程。具有上述形状的容器可提供具有三维特征的“模型”形状。制备乳液的“连续”方法是指，其中在一个以上的场所或容器中进行乳液的添加、混合和制备。典型包括管道、动态搅拌器和其它适宜的混合器具，以及某些类型的连续成型装置如挤出模具。固化HIPE泡沫的“连续”方法一般涉及在移动网上或者在管道或软管或多支管内收集HIPE，其可以通过加热区域，并形成具有不同形状和横截面的固化HIPE泡沫连续单元。A.一般的泡沫特征1.油相组分HIPE的连续油相包含可被聚合成固体泡沫结构的单体和稳定乳液所需的乳化剂。通常，单体将包含按重量计约20％至约97％的至少一种基本不溶于水的单官能丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。这种类型的示例性单体包括C4-C18烷基丙烯酸酯和C2-C18甲基丙烯酸酯。这种类型的优选单体包括丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸己酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备聚合泡沫材料的方法，所述方法包括以下步骤：Ａ）制备油相和水相并且混合所述相以制备油包水乳液，其中所述乳液具有的水相对油相的体积对重量比率为至少４∶１，并且水相对油相的最终体积对重量比率为２０％至８０％；Ｂ）通过混合额外量的水相与所述乳液，将所述乳液中水相对油相的体积对重量比率增加至水相对油相的最终体积对重量比率的１００％；Ｃ）利用聚合反应固化所述油包水乳液的油相中的所述单体组分，以形成饱和的聚合泡沫材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克P格兰伯格，托马斯A德斯马雷斯，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]