红外衰减剂共混物制造技术

已经开发无机红外衰减剂共混物来改进聚合物泡沫例如聚苯乙烯低密度泡沫的绝热性能。所述无机红外衰减剂共混物可以包括两种或更多种金属氧化物例如二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙。在一些优选的实施方案中，所述无机红外衰减剂共混物可以包括这些金属氧化物中的四种或更多种。

Infrared attenuator blend

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】红外衰减剂共混物相关申请本申请要求于2017年8月18日提交的美国临时专利申请号62/547,212的优先权和任何利益，所述文献的内容全文通过参考引入本文。
本专利技术涉及含无机红外衰减剂的共混物的发泡聚合物绝热材料。更特别地，本专利技术涉及含金属氧化物红外衰减剂的共混物的发泡聚合物绝热材料。
技术介绍
聚合物泡沫广泛地用作绝热材料，并且硬质发泡聚合物板通常用于建筑和构造应用以为墙壁、地板、天花板及其它结构组件提供绝热。绝热材料的目的是防止或降低从高温区域到低温区域的热传递。典型的发泡聚合物板中的总传热可以分成三个分量：从泡沫孔中的气体(发泡剂)热传导、从泡沫中的聚合物固体热传导和越过发泡聚合物板的热辐射。这三种传热分量中，热辐射提供总传热的大约25％。然而，经由热辐射的热传递可以通过利用红外衰减剂改变。红外衰减剂(“IAA”)可以用于保护和改进绝热材料，例如硬质发泡聚合物板。有效的IAA提高碰撞热的吸收和再发射，这减小了热辐射经由绝热聚合物泡沫的传递。传统上，片状无机材料已经用作IAA，包括例如，石墨、铝、不锈钢、钴、镍、炭黑和二氧化钛。令人遗憾地，单种的无机IAA仅可以阻断IR谱中窄范围的波长。这是指处于不被IAA阻断的波长的IR辐射仍然越过绝热层传输。因此，仍需要阻断更宽范围的IR波长并提供足够水平的耐热性以便用于绝热聚合物泡沫的IAA。
技术实现思路
根据本公开内容，已经发现，金属氧化物的某些共混物可以充当有效的红外衰减剂(IAA)。相应地，在一个方面中，本公开内容提供包括发泡聚合物的绝热聚合物泡沫，所述发泡聚合物包含a)聚合物，b)发泡剂，和c)包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物的IAA共混物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙。在一些实施方案中，所述IAA共混物包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钴。在一些实施方案中，所述IAA共混物包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化钛、氧化铁(III)和氧化镁。在一些实施方案中，所述IAA共混物包含选自以下物质中的四种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙。在一些实施方案中，所述IAA共混物占添加到所述绝热聚合物泡沫中的红外衰减剂的总量的至少50％。在一些实施方案中，所述IAA共混物按重量计包含：a)大约0％-大约10％的吸收大于1500cm-1的红外辐射的金属氧化物；b)大约10％-大约30％的吸收大约1500cm-1-大约1200cm-1的红外辐射的金属氧化物；c)大约20％-大约50％的吸收大约1200cm-1-大约800cm-1的红外辐射的金属氧化物；d)大约10％-大约30％的吸收大约800cm-1-大约500cm-1的红外辐射的金属氧化物；和e)大约0％-大约10％的吸收小于500cm-1的红外辐射的金属氧化物。在一些实施方案中，所述IAA共混物占所述绝热聚合物泡沫的大约0.1wt％-5wt％。在一些实施方案中，所述IAA共混物还包含豌豆淀粉(peastarch)。在一些实施方案中，所述聚合物是烯基芳族聚合物，例如聚苯乙烯。在一些实施方案中，所述绝热聚合物泡沫具有大于50微米的孔度(acellsize)。在一些实施方案中，所述绝热聚合物泡沫具有50-300微米的孔度。在一些实施方案中，本公开内容提供由包括IAA共混物的发泡聚合物制得的硬质泡沫绝热板，所述IAA共混物包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙。在一些实施方案中，所述板具有大约1/8英寸-大约10英寸的厚度。在另一个方面中，本公开内容提供具有提高的耐热性的绝热聚合物泡沫的制备方法，包括以下步骤：(a)提供聚合物；b)将包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物的IAA共混物添加到所述聚合物中：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙；c)使所述聚合物熔融以形成聚合物熔体；和d)将所述聚合物熔体挤出以形成绝热聚合物泡沫。在一些实施方案中，所述IAA共混物包含选自以下物质中的四种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙。在一些实施方案中，所述IAA共混物占添加到所述绝热聚合物泡沫中的红外衰减剂的总量的至少50％。在一些实施方案中，所述IAA共混物占所述绝热聚合物泡沫的大约0.1wt％-3wt％。在一些实施方案中，所述聚合物是烯基芳族聚合物，例如聚苯乙烯。在另一个方面中，本公开内容提供可发泡聚合物材料，其包含a)聚合物，b)发泡剂，和c)包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物的IAA共混物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙。在一些实施方案中，所述IAA共混物包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钴。在一些实施方案中，所述IAA共混物包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化钛、氧化铁(III)和氧化镁。在一些实施方案中，所述IAA共混物包含选自以下物质中的四种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙。在一些实施方案中，所述IAA共混物占所述可发泡聚合物材料中的红外衰减剂总量的至少50％。在一些实施方案中，聚合物是聚苯乙烯。附图简述本公开内容可以通过参照附图更容易地理解，其中：图1提供了通过IAA颗粒散射的红外辐射的图解。图2以图形示出了显示示例性物体在25℃下的IR发射强度的谱。图3A-3C以图形示出了显示单种金属氧化物的IR吸收带的谱。图4以图形示出了包括各种无机IAA的示例性XPS泡沫的导热率。图5以图形示出了包括金属氧化物IAA共混物的示例性XPS泡沫的导热率。图6以图形示出了包括金属氧化物IAA共混物并用HFC发泡剂形成的示例性XPS泡沫的导热率。专利技术详述提供以下论述以使本领域技术人员能够作出和使用本公开内容。各种修改将对本领域技术人员是显而易见的，并且在不脱离本公开内容的范围的情况下，本文所公开的一般原理可以应用于其它实施方案和应用。因此，本公开内容不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.包含发泡聚合物的绝热聚合物泡沫，所述发泡聚合物包含：/na)聚合物，/nb)发泡剂组合物，和/nc)包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物的无机红外衰减剂共混物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170818 US 62/547,2121.包含发泡聚合物的绝热聚合物泡沫，所述发泡聚合物包含：
a)聚合物，
b)发泡剂组合物，和
c)包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物的无机红外衰减剂共混物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙。


2.权利要求1的绝热聚合物泡沫，其中所述红外衰减剂共混物包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钴。


3.权利要求1的绝热聚合物泡沫，其中所述红外衰减剂共混物包含选自以下物质中的两种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化钛、氧化铁(III)和氧化镁。


4.权利要求1的绝热聚合物泡沫，其中所述红外衰减剂共混物包含选自以下物质中的四种或更多种金属氧化物：二氧化硅、氧化锰(IV)、氧化铁(III)、氧化镁、氧化铋(III)、氧化钴、氧化锆(IV)、氧化钼(III)、氧化钛和氧化钙。


5.权利要求1的绝热聚合物泡沫，其中所述红外衰减剂共混物占添加到所述绝热聚合物泡沫中的红外衰减剂的总量的至少50重量％。


6.权利要求1的绝热聚合物泡沫，其中所述红外衰减剂共混物按重量计包含：
a)大约0％-大约10％的吸收大于1500cm-1的红外辐射的金属氧化物；
b)大约10％-大约30％的吸收大约1500cm-1-大约1200cm-1的红外辐射的金属氧化物；
c)大约20％-大约50％的吸收大约1200cm-1-大约800cm-1的红外辐射的金属氧化物；
d)大约10％-大约30％的吸收大约800cm-1-大约500cm-1的红外辐射的金属氧化物；和
e)大约0％-大约10％的吸收小于500cm-1的红外辐射的金属氧化物。


7.权利要求1的绝热聚合物泡沫，其中所述红外衰减剂共混物具有大约1μm-大约100μm的平均粒度。


8.权利要求1的绝热聚合物泡沫，其中所述红外衰减剂占所述绝热聚合物泡沫的大约0.1wt％-5wt％。


9.权利要求1的绝热聚合物泡沫，其中所述聚合物包含烯基芳族聚合物。


10.权利要求9的绝热聚合物泡沫，其中所述聚合物包含聚苯乙烯。


11.权利要求1的绝热聚合物泡沫，其中所述绝热聚合物泡沫具有大于50微米的平均孔度。


12.包含权利要求1的绝热聚合物的硬质泡沫绝热板。


13.权利要求12的硬质泡沫绝热板，其中所述板具有大约1/2英寸-大约10英寸的厚度。


14.具有提高的耐热性的绝热聚合物泡沫的制备方法，包括以下步骤：
a)提供聚合物；
b)将包含选自以下物质中两种或更多种金属氧化物的无机红外衰减剂共混物添加到所述聚合物中：二氧化硅、氧化锆(IV)、氧化镁、氧化铁(II...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩向民，N·雷文斯克罗夫特，J·门德斯安迪诺，C·J·布德罗，Y·德拉维兹，J·R·格林，H·阿尔斯波，
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