沥青-填充的聚合物泡沫体制造技术

本发明专利技术涉及泡沫体绝缘产品，特别地挤出的聚苯乙烯泡沫体，它含有沥青作为红外衰减剂和加工添加剂，以改进绝缘性能和降低泡沫体产品的制造成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有红外衰减添加剂以增加绝缘能力和降低导热性的硬质发泡聚合物板。更特别地，本专利技术涉及硬质发泡聚合物板，其中添加沥青以增加聚合物发泡板的绝缘能力。
技术介绍
硬质发泡聚合物板在各种各样的领域中的应用是公知的。例如，聚合物泡沫板广泛用作绝缘结构元件。过去，红外衰减剂(IAA)如炭黑粉化的无定形碳、石墨和二氧化钛已在聚合物泡沫板中用作填料，使材料的导热性最小，这反过来对给定的厚度使绝缘能力最大(增加R-值)。导热性，k定义为每单位截面上的热流对每单位厚度上的温降之比，其美国单位为 和公制单位为Wm·k]]>可通过固体的导热性、气体的导热性、辐射和对流发生经由绝缘材料的传热。总热阻(R-值)，R是阻值对传热的量度，并确定为R＝t/k其中，t＝厚度。日本专利申请，JP57-147510揭示了在硬质聚氨酯泡沫体中使用炭黑，和其中最大的炭黑含量低于0.7重量份，从而实现小于4％的K-因子降低。美国专利4795763公开了含有至少2％，优选2-10％重量炭黑的炭黑填充的泡沫体。炭黑的平均粒径为约10-150纳米。泡沫体的K-因子降低至少约5％。最近，美国专利5679718揭示了含有红外衰减剂的抽空、开孔的微孔泡沫体，以提供泡沫体导热率更大比例的降低。′718专利讨论了大多数开孔，约90％或更高，和小孔，小于70微米的聚合物泡沫体。红外衰减剂包括约1-20％重量的炭黑，和石墨，基于聚合物的重量。WO 90/06339涉及含有1-20％重量炭黑的苯乙烯聚合物泡沫体，所述炭黑的粒度为10-100纳米和表面积为10-15000m2/g，其中泡沫体是发泡或模塑的发泡颗粒。所有上述专利教导了具有降低导热率的泡沫体。然而，炭黑是导热材料，因此炭黑填充的泡沫体的导热率可随炭黑的高负载而增加。此外，炭黑的亲水本性使之在没有加工助剂情况下难以均匀分散在聚合物内，和结果同样涉及大的开孔。硬质发泡塑料板广泛用作许多场合的绝热材料。高度希望在没有增加泡沫体产品的密度和/或厚度的情况下改进导热率。尤其，对于空心墙壁结构，建筑学会希望热阻值R＝10和厚度小于1.8英寸(4.572cm)的泡沫板，以保持至少1英寸(2.54cm)的空心间隙清洁(clean)。因此，需要提供具有降低的材料导热率(K-因子)的聚合物泡沫体，以提供绝缘值(R-值)增加，而没有增加聚合物泡沫体产品的密度和/或厚度的泡沫体产品，。专利技术公开本专利技术涉及含有沥青作为红外衰减剂和加工添加剂的泡沫体绝缘产品，如挤出或发泡聚苯乙烯泡沫体，以改进绝热和同时保留其它性能。沥青可容易地均匀掺混在整个聚合物中。本专利技术沥青填充的聚苯乙烯泡沫体既降低起始导热率，又降低老化导热率，或相反，增加热阻(R值)。本专利技术涉及含有沥青作为红外衰减和加工添加剂的泡沫绝缘产品，尤其挤出的聚苯乙烯泡沫体，以改进泡沫体产品的绝缘性能和降低制造成本。硬质泡沫体的泡孔由两个结构部分，即泡孔壁和泡孔支撑体(strut)组成。在硬质泡沫体中，支撑体是闭孔的，这限制空气流动并改进泡孔的热效率。如图2所示，泡孔壁是相对直棱的部分和在泡孔壁的交叉处形成支撑体。本专利技术叙述了基于泡沫体内聚合物的重量，用0.1-15％重量沥青作为红外衰减剂和加工添加剂填充的闭孔、硬质、聚合物泡沫体，沥青均匀掺混在整个聚合物中，以便沥青存在于泡孔壁和泡孔支撑体内。在优选的实施方案中，使用0.5-3％的沥青(重量)，以改进泡沫体的老化导热率到低于相应的未填充泡沫体的老化导热率。炭黑或一些其它红外衰减剂可降低辐射部分，进而降低炭黑填充的聚合物泡沫体的导热率。然而，炭黑是高度导热材料，和它倾向于增加固体的导热部分，于是导致炭黑填充的泡沫体的总导热率可随炭黑的高负载而增加。此外，现有技术没有意识到在没有加工助剂情况下，炭黑的亲水本性使之难以均匀分散到聚合物内。表1示出了在热塑性塑料内炭黑和沥青之间的光谱颜色差。最广泛使用的感官颜色保真度量度之一是ΔE量度，如在照明标准色空间技术规格的国际委员会部分中给出的。为了使用该量度测量两种光之间的感官差别，首先，将两种光的光谱功率分布转化成XYZ表示，所述XYZ表示反映(在线性转换内)在人类视网膜上三锥的光谱功率敏感性，然后将XYZ值转化成空间，认为在该空间内氙灯的距离相应于氙灯的感官差别(“感官均匀空间”)。然后，可通过在该空间内取两个目标的欧几里德距离来计算这两个目标的感官差别。该差别以“ΔE单位”来表达。1个ΔE单位表示接近色差的阈值检测水平。若ΔE小于1，则人眼不可能检测到它。表1 本专利技术的目的是生产结合其它添加剂的沥青填充的硬质聚合物泡沫体，对于给定的厚度和密度，它显示出对泡沫体性能综合的配混效果，包括改进的导热性(降低的K-因子)和改进的绝缘值(增加的R-值)。本专利技术另一目的是生产具有保留或改进的压缩强度、耐火性和吸水性的沥青填充的硬质聚合物泡沫体。本专利技术另一目的是提供同样充当加工添加剂的红外衰减剂用于生产硬质聚合物泡沫体，以控制发泡工艺过程中泡孔的尺寸和聚合物的流变性。本专利技术另一目的是提供对于给定的厚度具有较高绝缘值(R值)的聚合物泡沫体，以更好地满足建筑学会的需要和建筑能源法规的要求。本专利技术另一目的是例如通过使用沥青作为低成本的功能着色剂，以简单和经济的方式降低聚合物泡沫体产品的成本。根据下述公开内容，本专利技术前述和其它优点将变得显而易见，在下述公开内容中，详细地描述并在附图中说明了本专利技术的一个或多个优选实施方案。认为本领域的技术人员可看出步骤、结构特征和部件的排列的变化，而没有背离本专利技术的范围或牺牲本专利技术的任何优点。附图的简要说明附图说明图1是含3％沥青(run#468-3)的聚苯乙烯泡沫体的泡孔形态的扫描电子显微(SEM)图象。图2是含3％沥青的聚苯乙烯泡沫体的壁和支撑体的SEM图象。图3是在有和无沥青的情况下聚合物熔融指数差别的图表说明。图4是显示在180天的时间段内，涉及R-值对数种密度水平的聚苯乙烯泡沫板中沥青用量的38次试验的试验结果的图表。专利技术详述通过开发含有沥青的硬质塑性泡沫体，以改进绝热和同时保留其它性能，可实现上述目的。本专利技术尤其涉及通过与沥青、发泡剂和其它添加剂一起挤出的工艺制备的硬质、闭孔聚合物泡沫体的生产。硬质发泡的塑性材料可以是适合于制造聚合物泡沫体的任何材料，它包括聚烯烃、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚偏氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚脲、酚醛(树脂)、聚异氰脲酸酯、酚醛塑料、前述的共聚物和三元共聚物、热塑性聚合物共混物和橡胶改性的聚合物等等。合适的聚烯烃包括聚乙烯和聚丙烯，和乙烯共聚物。优选的热塑性聚合物包括链烯基芳族聚合物材料。合适的链烯基芳族聚合物材料包括链烯基芳族均聚物和链烯基芳族化合物与可共聚的烯键式不饱和共聚单体的共聚物。链烯基芳族聚合物材料可进一步包括小量比例的非烯键式芳族聚合物。链烯基芳族聚合物材料可由单独的一种或多种链烯基芳族均聚物、一种或多种链烯基芳族共聚物、一种或多种各链烯基芳族均聚物和共聚物的共混物或任何前述与非链烯基芳族聚合物的共混物组成。合适的链烯基芳族聚合物包括衍生于链烯基芳族化合物如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、乙烯基苯、乙烯基甲苯、氯苯乙烯和溴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物泡沫体材料，它包括：ａ）聚合物；ｂ）沥青；和ｃ）发泡剂。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：RR罗赫，BA费边，SL巴戈博斯，MZ威克利，BJ赫尔斯，JP理恩德，
申请(专利权)人：欧文斯科尔宁格公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]