通过调谐发泡剂和矿物之间的表面相互作用的受控聚合物发泡制造技术

生产聚合物泡沫的方法可包括提供聚合物组合物，将碱土金属硅酸盐引入聚合物组合物中，和使用气体使聚合物组合物发泡以形成聚合物泡沫。生产聚合物基质的方法可包括提供聚合物组合物，用碱土金属硅酸盐使聚合物组合物成核，和使用发泡剂由聚合物组合物形成聚合物泡沫。碱土金属硅酸盐可以促进聚合物泡沫中的泡孔成核。聚合物泡沫组合物，可包含基于聚合物的泡沫基质和在基于聚合物的泡沫基质的泡孔内的碱土金属硅酸盐。

Controlled polymer foaming by tuning the surface interaction between blowing agents and minerals

The methods for producing polymer foams can include the provision of polymer compositions, the introduction of alkaline earth metal silicate into the polymer composition, and the use of gas to make polymer compositions foaming to form a polymer foam. The method of producing a polymer matrix may include the provision of a polymer composition, the nucleation of the polymer composition by the alkaline earth metal silicate, and the formation of a polymer foam by the polymer composition using a foaming agent. Alkaline earth silicate promotes the nucleation of vesicles in polymer foams. The polymer foam composition may include a polymer based foam matrix and an alkaline earth silicate in a polymer based foam matrix.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过调谐发泡剂和矿物之间的表面相互作用的受控聚合物发泡优先权的主张本PCT国际申请主张2015年10月2日提交的美国临时专利申请No.62/236,300和2015年11月3日提交的欧洲专利申请No.EP15290282.1的优先权权益，这些专利申请的主题通过全文引用并入本文。公开的领域本公开涉及具有改进的多孔结构并使用至少一种碱土金属硅酸盐作为成核剂的基于聚合物的泡沫。本公开还涉及使用至少一种碱土金属硅酸盐作为成核剂提供基于聚合物的泡沫的方法。背景由轻质聚合物材料形成的轻质部件用于许多应用中，例如食品包装和汽车工业。涉及轻质聚合物材料的主要挑战中的一种在于开发越来越轻的部件但保留较重部件的机械性能。开发轻质部件的可能策略可以包括使基础材料发泡以减小重量或密度。发泡可以包括将增强和/或功能性填料引入泡沫中以充当泡孔成核剂或促进剂。泡孔成核剂可用于聚合物发泡过程以增进泡孔成核。由于成核剂的存在，异相成核成为聚合物发泡过程中泡孔成核的主要模式。聚丙烯泡沫是已知的，但是与常规聚丙烯相比，它们具有降低的刚度和机械强度，并且目前的发泡过程可能不足以在保持所需机械性能的同时减小重量。油价上涨也已促使塑料树脂和成品塑料产品的生产成本增加。塑料树脂成本通常占任何给定塑料产品总成本的50％至60％；因此，在保持塑料产品的机械性能和其他性能的同时减少塑料中的树脂量可以提供相当大的经济益处。聚合物泡沫可描述为具有通过在聚合物内形成气泡而形成的多孔结构的材料。聚合物泡沫可以提供优于其实心类似物的某些优点，包括较低的密度、较高的绝热性、增强的隔音性和可调谐的机械性能。在闭孔聚合物泡沫中，泡孔的尺寸和分布可能对所得物理性能有影响。例如，具有小于聚合物的临界缺陷尺寸的泡孔尺寸的泡沫可以限制断裂并且可以在不牺牲机械性能的情况下减轻重量。因此，开发直截了当的策略来控制聚合物泡沫内的泡孔的尺寸和分布是合乎需要的。因此，可能需要提供具有改进的性能的基于聚合物的泡沫。还可能需要提供生产基于聚合物的泡沫的方法。概要根据本公开的一个方面，生产聚合物泡沫的方法可以包括提供聚合物组合物，将碱土金属硅酸盐引入聚合物组合物中，和使用气体使聚合物组合物发泡以形成聚合物泡沫。根据另一方面，生产聚合物基质的方法可以包括提供聚合物组合物，用碱土金属硅酸盐使聚合物组合物成核，和使用发泡剂由聚合物组合物形成聚合物泡沫。碱土金属硅酸盐可以促进聚合物泡沫中的泡孔成核。根据又一方面，引入碱土金属硅酸盐可以包括使用挤出-混合工艺将碱土金属硅酸盐引入聚合物组合物中。根据再一方面，聚合物组合物可以包括热塑性聚合物或热塑性弹性体中的至少一种。在另一方面，聚合物组合物可以至少包括选自以下的聚合物：聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚氨酯、聚乙烯亚胺(polyethylenemine)、聚甲醛、聚酯、聚丙烯酸酯及其共聚物和共混物。在另一方面，聚合物组合物可以至少包括选自以下的聚合物：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚(乙基-乙酸乙烯酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯及其共聚物和共混物。根据再一方面，聚合物组合物可以包括热塑性聚合物或热塑性弹性体中的至少一种。例如，聚合物组合物可以包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚氨酯、聚(乙基-乙酸乙烯酯)(EVA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其共聚物中的至少一种。根据另一方面，聚合物组合物可以包括热固性聚合物，比如，例如聚酯或脲-甲醛聚合物。根据又一方面，聚合物组合物可以包括聚烯烃。根据另一方面，发泡剂可以包括CO2、N2或有机气体中的至少一种。有机气体可以包括例如己烷、丙烷、丁烷、正丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、正戊烷、CHF2Cl、CF2ClCH3、CHF2CH3、CHCl2CF3、CHFClCF2Cl、CHFClCF3、CH2FCF3、CH3CF3、CFCl3、CF2Cl2、CFCl2CF2Cl、CF2ClCF2Cl、CH3Cl或CH2Cl2。根据再一方面，聚合物组合物可以是聚合物泡沫的主要组分。例如，聚合物组合物可以以下的量存在：以聚合物泡沫的重量计大于约50％，以聚合物泡沫的重量计大于约55％，大于约60％，大于约65％，大于约70％，大于约75％，大于约80％，大于约85％，大于约90％，大于约92％，大于约95％，大于约96％，大于约97％，大于约98％，大于约98.5％，大于约99％，大于约99.5％或大于约99.7％。根据另一方面，碱土金属硅酸盐或成核剂可以在聚合物泡沫的约1重量％至约30重量％范围内的量存在，比如，例如在聚合物泡沫的约5重量％至约20重量％，约5重量％至约15重量％，约10重量％至约20重量％，约15重量％至约25重量％，或约20重量％至约25重量％范围内。根据另一方面，碱土金属硅酸盐可以包括硅酸钙、硅酸镁、硅酸铍、硅酸锶或硅酸钡中的至少一种。在另一方面，硅酸钙可以包括合成硅酸钙。在另一方面，硅酸钙可以包括天然硅酸钙，比如，例如硅灰石。根据另一方面，碱土金属硅酸盐可以包括衍生的硅酸钙，比如，例如硅藻土衍生的硅酸钙。根据另一方面，碱土金属硅酸盐可以包括碱土金属硅酸盐的共混物。根据另一方面，除碱土金属硅酸盐以外，碱土金属硅酸盐可以包含次生矿物。根据另一方面，碱土金属硅酸盐可包括硫酸氧镁(magnesiumoxysulfate)作为次生矿物。在一个方面，硫酸氧镁可以具有在约1至约50，比如，例如约1至约40，或约10至约40的范围内的长径比。在另一方面，碱土金属硅酸盐可以包括选自高岭土、膨润土、滑石、绿泥滑石(chloritictalc)、研磨膨胀珍珠岩和硅藻土的次生矿物。根据另一方面，碱土金属硅酸盐可以包括功能化的碱土金属硅酸盐。功能化碱土金属硅酸盐可以具有可增强与气体或聚合物组合物中的一种或多种的相互作用的表面处理。例如，表面处理可赋予碱土金属硅酸盐疏水性。根据另一方面，表面处理可以包括硅烷、硅油、硅氧烷、脂肪酸、其盐或其酯。根据另一方面，脂肪酸、其盐或其酯可以具有C8或更长的链长。根据另一方面，除碱土金属硅酸盐以外，碱土金属硅酸盐可以包含次生矿物。根据另一方面，碱土金属硅酸盐可以包含硫酸氧镁作为次生矿物。在一个方面，硫酸氧镁可以具有在约1至约50，比如，例如约1至约40，或约10至约40范围内的长径比。在另一方面，碱土金属硅酸盐可以包括选自高岭土、膨润土、滑石、绿泥滑石、研磨膨胀珍珠岩和硅藻土的次生矿物。根据另一方面，滑石或绿泥滑石可以包括层状滑石、微层状滑石、微晶滑石和粗晶滑石中的至少一种。根据另一方面，矿物成核剂(比如，例如碱土金属硅酸盐)可以具有高长径比。根据再又一方面，滑石或绿泥滑石可以包括高长径比滑石、高长径比层状滑石、高长径比微层状滑石、高长径比绿泥滑石、高长径比层状绿泥滑石和高长径比微层状绿泥滑石中的一种或多种。根据另一方面，矿物成核剂的高长径比可以通过湿磨工艺来实现。根据再一方面，矿物成核剂可以包括滑石和绿泥滑石的共混物。例如，矿物成核剂可以包括作为矿物的滑石和作为次生矿物的绿泥滑石，或者可以包括作为矿物的绿泥滑石和作为次生矿物的滑石。根据又一方面，聚合物泡沫组合物可以具有大于或等于约1000MPa的挠曲模量，比如，例如大于或等于约1300MPa，大于或等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产聚合物泡沫的方法，所述方法包括：提供聚合物组合物；将碱土金属硅酸盐引入聚合物组合物中；和使用气体使聚合物组合物发泡以形成聚合物泡沫。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.03 EP 15290282.1;2015.10.02 US 62/2363001.一种生产聚合物泡沫的方法，所述方法包括：提供聚合物组合物；将碱土金属硅酸盐引入聚合物组合物中；和使用气体使聚合物组合物发泡以形成聚合物泡沫。2.根据权利要求1的方法，其中引入碱土金属硅酸盐包括使用挤出-混合工艺将碱土金属硅酸盐引入聚合物组合物中。3.根据权利要求1的方法，其中所述聚合物组合物包括热塑性聚合物或热塑性弹性体中的至少一种。4.根据权利要求1的方法，其中所述聚合物组合物包含聚苯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚(乙基-乙酸乙烯酯)(EVA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其共聚物中的至少一种。5.根据权利要求1的方法，其中所述发泡剂包含CO2、N2或有机气体中的至少一种。6.根据权利要求1的方法，其中所述聚合物组合物是聚合物泡沫的主要组分。7.根据权利要求1的方法，其中碱土金属硅酸盐包含硅酸钙或硅酸镁中的至少一种。8.根据权利要求1的方法，其中所述聚合物泡沫具有小于或等于约450μm的平均泡孔尺寸(φ)。9.根据权利要求1的方法，其中所述聚合物泡沫具有大于或等于约3.0x107/cm3的泡孔密度(Nf)。10.根据权利要求1的方法，其中所述碱土金属硅酸盐具有大于或等于约3.0m2/g的BET表面积。11.根据权利要求1的方法，其中所述碱土金属硅酸盐具有大于或等于约1μm的中值粒度(d50)。12.根据权利要求1的方法，其中所述碱土金属硅酸盐具有在约1μm至约50μm范围内的中值粒度(d50)。13.根据权利要求1的方法，其中所述方法包括两步挤出-混合和发泡工艺。14.根据权利要求1的方法，其中所述方法包括一步注塑发泡工艺。15.根据权利要求1的方法，其中所述碱土金属硅酸盐包含硅藻土衍生的硅酸钙。16.根据权利要求1的方法，其中所述碱土金属硅酸盐包含硅灰石。17.根据权利要求1的方法，其中所述碱土金属硅酸盐具有大于或等于约300重量％的吸油率。18.根据权利要求1的方法，其中所述碱土金属硅酸盐具有大于或等于约400重量％的吸水率。19.根据权利要求1的方法，其中所述碱土金属硅酸盐具有在约1至约50范围内的长径比。20.根据权利要求1的方法，其中所述碱土金属硅酸盐还包含次生矿物。21.根据权利要求20的方法，其中所述次生矿物选自硫酸氧镁、高岭土、膨润土、滑石、绿泥滑石、研磨膨胀珍珠岩和硅藻土。22.一种聚合物泡沫组合物，其包含：基于聚合物的泡沫基质；和在基于聚合物的泡沫基质的泡孔内的矿物成核剂。23.根据权利要求22的聚合物泡沫组合物，其中所述矿物成核剂包含碱土金属硅酸盐。24.根据权利要求22的聚合物泡沫组合物，其中所述矿物成核剂包含硫酸氧镁、高岭土、滑石、绿泥滑石、珍珠岩、膨胀研磨珍珠岩、硅藻土、玻璃碎片、长石、霞石正长岩和膨润土中的至少一种。25.根据权利要求22的聚合物泡沫组合物，其中所述基于聚合物的泡沫基质包含热塑性聚合物基质或热塑性弹性体基质中的至少一种。26.根据权利要求22的聚合物泡沫组合物，其中所述基于聚合物的泡沫基质包含聚苯乙烯基质、聚丙烯基质、聚氨酯基质、聚(乙基-乙酸乙烯酯)(EVA)基质、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基质或其共聚物基质中的至少一种。27.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：N特里特，J卢，C阿布勒，
申请(专利权)人：英默里斯筛选矿物公司，
类型：发明
国别省市：美国,US