一种层状制品及其制造方法技术

一种闭孔硬质聚合物泡沫，以泡沫中聚合物的重量为基准计算，它含有至少２（重）％的炭黑作为填充剂，炭黑均匀分散于泡沫中，使泡沫孔壁上具有适量炭黑，以降低泡沫的老化系数Ｋ，使其低于相应的未填充泡沫的老化系数ｋ。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及泡沫隔热产品，特别涉及用炭黑作填充剂的聚氨酯和聚异氰尿酸酯泡沫。本专利技术也涉及一种制造上述产品的方法。众所周知，泡沫塑料已经有效地用于各个方面。例如，硬质聚氨酯和聚异氰尿酸酯泡沫已广泛用作隔热构件。人们更希望通过加入填充剂来降低上述构件的聚合物含量，从而降低成本。已有技术的一般方法是已被反复提出过的方法，即在形成泡沫的反应混合物中加入填充剂，并且使用少量填充剂的具体资料已经公开，例如可参见US 3,644,168、4,092,276、4,110,270、4,165,414、4,248,975、4,366,204、4,467,014、4,649,162以及加拿大专利853,771。没有在硬质隔热泡沫中广泛使用填充剂是可以理解的。因为虽然已经看出使用填充剂的优点，但在泡沫中加入填充剂后如何保持泡沫的综合优良性能等等问题仍须解决。日本专利申请特开昭57—147510描述了硬质泡沫塑料中炭黑的使用。它指出当使用的最高炭黑含量小于0.7(重)％时，系数K的降低小于4％。该申请未公开老化对填充泡沫系数K的影响。但是上述日本专利在一定程度上是成功的，它证明了很少有人感兴趣的以炭黑作泡沫填充剂是正确的。这在本领域应是一个显著的进步。它提供了一种硬质填充泡沫，其特点是降低了成本，大大改善了隔热值。本专利技术涉及一种改进了的、以简单经济的方式生产硬质填充高隔热值泡沫塑料的方法。本专利技术还涉及生产一种硬质填充泡沫塑料，它具有综合优良性能，包括优良的绝热性、形状稳定性、耐热性和抗压强度，并且具有允许的脆性。本专利技术也涉及填充闭孔泡沫塑料，可作为建筑板材，具有优良的隔热和耐火性能。一方面本专利技术涉及一种硬质泡沫塑料，它用炭黑作填充剂，以便改善泡沫的隔热性能。炭黑均匀分散于整个泡沫产品，并且其量应足以增加产品初始期和老化期的隔热值，即R值，使它的隔热值高于未填充炭黑泡沫的隔热值。任何能均匀分散于泡沫中的炭黑，它的填充量以泡沫中的聚合物重量为基准计算，在1(重)％～20(重)％的范围内，最好在2(重)％～10(重)％的范围内，均能改善隔热值。对于本专利技术最广泛的方面来讲，硬质泡沫塑料材料可以是任何在已有技术中描述的材料。例如这些材料是聚氨酯、聚异氰尿酸酯、聚脲、聚烯烃、聚苯乙烯、酚甲醛、环氧和其它聚合泡沫。本专利技术发现，当泡沫塑料是硬质类型时，则用它作为高性能隔热材料最有效，特别是硬质聚氨酯和聚异氰尿酸酯泡沫。更具体地说，本专利技术涉及生产一种闭孔硬质聚合物泡沫。它是由一种含发泡剂的聚合物泡沫形成组分制备的，以泡沫中聚合物的重量为基准计算，泡沫中含有至少约2(重)％的炭黑作为填充剂。炭黑均匀分散于泡沫中，使得泡沫孔壁上具有适量炭黑，这样可降低泡沫的老化系数K，使其低于相应的未填充的泡沫的老化系数K。所说未填充泡沫具有与填充泡沫大约相同的密度，并且除不加炭黑外未填充泡沫的泡沫形成组分与填充泡沫的相同，减少发泡剂的量可使填充和未填充泡沫的密度相同。本专利技术还特别涉及到一个生产炭黑填充闭孔硬质聚合物泡沫的方法，该方法包括(a)提供一种炭黑分散于含发泡剂聚合物泡沫形成组分中的分散体，和(b)随后使所得到的填充泡沫形成组分发泡并固化，加入并均匀分散于泡沫形成组分中炭黑的量，以泡沫中聚合物的重量为基准计算，至少约为2(重)％，以降低泡沫的老化系数K，使其低于相应的未填充泡沫的老化系数K，所说未填充泡沫具有与填充泡沫大约相同的密度，并且除不加炭黑外未填充泡沫的泡沫形成组分与填充泡沫的相同，减少发泡剂的量可使填充和未填充泡沫的密度相同。本专利技术硬质泡沫塑料，由于填充了炭黑，所以具有更好的隔热性能。已经发现在硬质泡沫中均匀分散足够量的炭黑能降低泡沫初始期和老化期的老化系数K。例如本专利技术优选的炭黑填充聚氨酯和聚异氰尿酸酯硬质泡沫与具有类似密度的未填充泡沫相比，系数K降低14％，这意味着泡沫的隔热值即R值有显著改善，同时还降低了成本。泡沫的R值越高，它们热流动阻力越大，而系数K越高导热率越高，或者说热越容易流过泡沫。虽然通过加入填充剂降低聚合物含量可降低成本，但是已经证明，使填充剂在硬质泡沫例如聚氨酯和聚异氰尿酸酯泡沫中占有较大比例是困难的，并且填充剂量太高会损坏泡沫的泡孔，显著降低了其隔热性能，并使泡沫变得很脆。日本专利申请特开昭57—147510公开了在泡沫中使用少量填充剂的方法，它给出的填充炭黑的量以形成聚合物的反应组分(异氰酸酯和多元醇组分)的重量为基准计算，小于0.7(重)％。日本专利申请中说明的使用少量填充剂生产泡沫未带来很大的益处。在上述低含量的情况下，泡沫中使用炭黑与使用其它惯用填充剂十分相似，最初它可能稍微改进其隔热值，但偏偏又不可能保持到老化期。本专利技术意外地发现，使用高于日本专利申请的炭黑含量可以显著地常期改善隔热值，而其它惯用填充剂使用如此高含量时则会丧失泡沫的老化期隔热值。泡沫中炭黑的含量应足以将隔热值改进到所希望的水平，例如系数K至少降低约5％，并且在老化期保持不变。以固体泡沫聚合物的重量为基准计算，该量一般约在1(重)％—10(重)％的范围内，例如4(重)％—9(重)％，特别是在7(重)％—8(重)％的范围内。所用炭黑颗粒的尺寸可以不同，但是通常炭黑颗粒的平均直径约在10毫微米—150毫微米的范围内，优先选用50毫微米—100毫微米，最好是在70毫微米—95毫微米的范围内。炭黑可以是任何现有不同种类的，例如灯黑、槽法炭黑、气炉法炭黑、油炉法炭黑和热炭黑。不过也可使用松散的粒状和丸状炭黑，已发现丸状炭黑特别适用于大规模生产。优选的平均直径为75毫微米的丸状炭黑可由肯伯特公司(Cabot Company)得到，商标名称为Sterling-NS。特别适用于本专利技术隔热泡沫的炭黑是非导电炭黑。导电炭黑用在导电泡沫上，并且与非导电炭黑相比，通常它的颗粒平均尺寸较小，比表面积较大。按照本专利技术，可以使用导电炭黑。特别好的隔热泡沫含有足量的炭黑颗粒，与通常用于导电泡沫炭黑的相应尺寸相比，它们的颗粒平均直径较大而比面积较小。本专利技术泡沫产品最合适的泡沫材料其颗粒平均直径大于约40毫微米好，大于约50毫微米更好。上述炭黑材料其比面积小于约200米2/克好，小于约142米2/克更好，小于约100米2/克最好。按照本专利技术炭黑均匀分散于泡沫成品中是显著改善隔热值的根本条件。为生产所须要的均质填充泡沫，应首先用惯用的分散装置将炭黑均布于至少一种泡沫形成组分中。所用的一种或几种组分的量必须是足够的，它或它们可作为分散介质充分分散炭黑，防止炭黑结块。炭黑均匀分散于本专利技术的闭孔硬质聚合物泡沫中，使得足量炭黑位于泡沫的孔壁上，以降低炭黑填充泡沫的老化系数K，使其低于未填充炭黑泡沫的老化系数K。已经发现用于长期最佳保持隔热值的炭黑含量，以泡沫中形成聚合物的反应物的重量为基准计算，至少约为2(重)％，至少约为5(重)％较好，炭黑含量的取值范围约在5(重)％—9(重)％好，约在5(重)％—8(重)％更好。与未填充泡沫相比，加入炭黑会有助于把填充泡沫90天时的老化系数降低到至少为4，较好的情况至少为5，最好的情况至少为6，上述未填充泡沫与填充泡沫的密度基本相同，并且除不加炭黑外，这两种泡沫用相同的泡沫形成组分制成。使炭黑精细分散会产生过高的泡沫物系粘度，它引起不本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含至少一个粘附于炭黑填充闭孔硬质聚合物泡沫上的衬面的层状制品，该泡沫包括：（ａ）提供一种炭黑分散于含发泡剂聚合物泡沫形成组分中的分散体，并且（ｂ）此后使所得到的填充泡沫形成组分发泡并固化，以泡沫中聚合物的重量为基准计算，加入并均匀分散于泡沫形成组分中炭黑的量为至少２（重）％，以降低泡沫的老化系数Ｋ，使其低于相应的未填充泡沫的老化系数Ｋ，所说未填充泡沫具有所填充泡沫相同的密度，并且除不添加炭黑外，其泡沫形成组分与填充泡沫相同，减少其发泡剂的量使得填充和未填充泡沫密度相同。

【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：大卫G格拉克，托马斯G索卡伯，威廉姆J穆尔，
申请(专利权)人：塞劳泰克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]