本發(fā)明專利技術(shù)提供用于熱塑性聚合物泡沫材料的添加劑，其能擴大泡孔尺寸或減小密度，并且對熱塑性泡沫材料的熱機械特性影響極小。該添加劑是一種基本上嵌段的共聚物發(fā)泡劑增容劑。在包含熱塑性聚合物樹脂和物理發(fā)泡劑的熱塑性發(fā)泡組合物中包括該添加劑能夠產(chǎn)生泡孔尺寸更大或密度更小的泡沫材料，并且對熱塑性泡沫材料的熱機械性能只有極小影響。該嵌段共聚物增容劑具有至少第一嵌段和至少第二嵌段，所述第一嵌段具有至少一種與熱塑性樹脂相容的官能團，所述第二嵌段具有與發(fā)泡劑相容的官能團。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及熱塑性泡沫材料的添加劑。更具體地說，本專利技術(shù)涉及用于熱塑 性泡沫材料的嵌段共聚物添加劑，其中該嵌段共聚物具有一種與熱塑性樹脂相 容的官能團和一種與發(fā)泡劑相容的官能團。這些添加劑使熱塑性泡沫的泡孔尺 寸(cell size)增大或密度減小。與使用無規(guī)共聚物添加劑相比，本專利技術(shù)的 嵌段共聚物添加劑對泡沫產(chǎn)品的熱機械性能影響更小。
技術(shù)介紹
用于生產(chǎn)熱塑性聚合物泡沫材料的很多非臭氧消耗性(depleting)物理 發(fā)泡劑都有成核潛能高的問題，即它們本身就是很強的成核劑，導致所產(chǎn)生的 泡沫材料的泡孔尺寸小。泡孔尺寸小的泡沫材料的壓縮強度小，或者如果使用 紅外衰減劑，則泡孔尺寸小會給絕緣泡沫材料帶來問題。當用HFC-134a使聚苯 乙烯發(fā)泡生產(chǎn)絕熱泡沫材料時，泡孔尺寸小就更是個問題。如美國(專利)5,993，706所提到的，美國專利4,229,396提供了將蠟加入 泡沫膠中以增加泡沫材料的泡孔尺寸的示例性方法。然而，蠟會給熱穩(wěn)定性帶 來問題、造成擠出溫度不一致、或使物理特性較差。利用非蠟成分來擴大泡沫材料的泡孔尺寸的嘗試包括美國專利 5， 489, 407。美國專利5， 776, 389公開了用C8-C24脂肪酸的單甘油酯作為泡孔尺 寸擴大劑。然而，除非使用較小的濃度，否則這些材料會降低聚合物的玻璃轉(zhuǎn) 化溫度，從而使泡沫材料的熱物理特性變差，比如降低熱扭變溫度或在較高溫 度下發(fā)生載荷蠕變(cre印under load)。美國專利5， 993，706通過在可發(fā)泡聚合物烙體中包含0. 3-20重量百分比的 基本上無規(guī)共聚物(interpolymer)，優(yōu)選是基于乙烯/苯乙烯的無規(guī)共聚物， 而解決了所述問題。該專利公開了相對于沒有泡孔尺寸擴大劑的相應(yīng)泡沫材 料，泡孔尺寸擴大了5%或更多，優(yōu)選10%或更多，更優(yōu)選15%或更多。對于 一些絕熱類用途來說，發(fā)泡劑保持在泡孔中是很重要的。由于HFC-134a在聚乙烯中的擴散率很高，因此，在樹脂中摻入基于乙烯的聚合物可能對泡沫材料的 長期絕熱性不利。而且，如果共聚物均勻地分散在本體樹脂中，它可能會對泡 沫材料的整體(bulk)物理特性有不良影響。美國專利5,426， 125提供了一種用二氧化碳和具有含氧單體單元的聚合物 發(fā)泡生產(chǎn)苯乙烯聚合物泡沫的方法，以期顯著降低擠出操作的壓力。例子包括 基于苯乙烯/丙烯酸丁酯的共聚物。這些共聚物具有較高的苯乙烯含量，并推 定為(presumably)基本上無規(guī)的共聚物；預期這些共聚物使丙烯酸丁酯均勻 地分散在樹脂中，這將降低樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度或降低樹脂的總體模量(modulus)，并導致熱物理特性較差，比如熱扭變溫度低或熱穩(wěn)定性差。在 美國專利5，426， 125中，專利技術(shù)人驚奇地觀察到他們的專利技術(shù)能夠相對于沒有添加 劑的相應(yīng)泡沫擴大泡沫材料的泡孔尺寸。本專利技術(shù)的優(yōu)點包括，共聚物添加劑是 嵌段共聚物，并試圖使其與本體樹脂混合時發(fā)生微相分離。通過這種方式，共 聚物的離散區(qū)域不會對泡沫的整體特性產(chǎn)生不良影響。美國專利6,787，580公開了用所謂的發(fā)泡劑穩(wěn)定劑來生產(chǎn)泡沫材料，以期 產(chǎn)生低密度、泡孔閉合的、具有雙峰(bimodal)或多峰(nmlimodal)泡孔尺 寸分布的泡沫材料。這些發(fā)泡劑穩(wěn)定劑包括嵌段共聚物。以前的專利中已提到HFC-134a作為發(fā)泡劑，而二氧化碳通常在實施例中用 作發(fā)泡劑。二氧化碳不如HFC-134a的成核潛能大，其成核密度可比134a小幾個 數(shù)量級(Vachon和Gendron (2003)，"用二氧化碳和HFC-134a發(fā)泡聚苯乙烯"("Foaming Polystyrene with Mixtures of Carbon Dioxide and HFC-134a")， Cellular Polymers 22 (2) : 75-87)。因此，用二氧化碳來生產(chǎn)大泡孔尺寸的泡 沫材料可能比用134a的難度小。附圖簡述附圖說明圖1顯示了在整個測試溫度范圍內(nèi)對樣品1-5的函A掃描的儲能模量G，和損 耗角正切tan 5。圖2是圖1中約40-13(TC溫度范圍和G' > 108 Pa的DMA掃描部分的放大圖。 專利技術(shù)詳述本專利技術(shù)提供了一種生產(chǎn)泡孔尺寸擴大或密度減小的熱塑性聚合物泡沫材 料的方法。本專利技術(shù)的一種實施方式是，發(fā)泡組合物包含熱塑性聚合物樹脂，物理發(fā)泡劑，和基本上嵌段的共聚物發(fā)泡劑增容劑(co即atibilizer)。該嵌段 共聚物經(jīng)設(shè)計具有與熱塑性樹脂相容的至少一種官能團和與發(fā)泡劑相容的至 少一種官能團。優(yōu)選設(shè)計該嵌段共聚物使其與熱塑性樹脂混合時發(fā)生微相分 離，形成均勻分布的嵌段共聚物離散區(qū)域。通過這種方式，嵌段共聚物發(fā)泡劑 增容劑不會對本體樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度或總體模量有顯著影響，因此對本體泡 沫材料的熱物理特性影響較小，從而這些特性將在熱塑性樹脂中占優(yōu)勢。將具有軟的、低玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)單元的聚合物添加劑例如聚丙烯酸丁 酯(Tg約為-54至-49。C)與具有高Tg的熱塑性樹脂例如聚苯乙烯(Tg約為110至 115°C)組合使用的一個可能效果是易于軟化或降低混合樹脂的模量。對于熱塑 性泡沫材料來說，較低的模量將會軟化最終發(fā)泡產(chǎn)物和/或降低其熱扭變溫度。 當添加劑和樹脂形成均一的均質(zhì)混合物時可看到這種效果。已知熱塑性均聚物樹脂和嵌段共聚物的混合物可形成具有微相分離結(jié)構(gòu) 的非均質(zhì)混合物。有些情況下，這些結(jié)構(gòu)在均聚物樹脂基質(zhì)中形成小的嵌段共 聚物添加成分離散區(qū)域。即使這種混合物可能含有很大一部分低Tg的嵌段共聚 物材料，微相分離結(jié)構(gòu)會將這種"軟的"組分隔離到離散的微滴中，保留"較 硬"樹脂的連續(xù)基質(zhì)。其結(jié)果是，與采用非微相分離共聚物添加劑例如很多無 規(guī)共聚物相比，將嵌段共聚物添加劑對樹脂混合物的Tg和模量的影響最小化。 很多因素影響均聚物樹脂和嵌段共聚物添加劑混合物的可混合性和微相分離， 包括但不限于，聚合物和共聚物的組成、均聚物和共聚物嵌段單元的分子量、 添加劑在混合物中所占分數(shù)、溫度、其它添加劑的存在，等等。已發(fā)現(xiàn)，當將具有與熱塑性樹脂相容的至少一種嵌段和與發(fā)泡劑相容的至 少一種嵌段的嵌段共聚物加入到熱塑性樹脂/發(fā)泡劑組合物中時導致嵌段共聚 物微相分離，形成均勻分布的嵌段共聚物離散區(qū)域，使得所述微相分離的嵌段 共聚物發(fā)泡劑增容劑對本體樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度或總體模量沒有顯著影響，因 此對本體泡沫材料的熱物理特性影響較小。所以，這些特性將在熱塑性樹脂中 占優(yōu)勢。本專利技術(shù)的嵌段共聚物優(yōu)選是二-嵌段共聚物，但也可以是三-嵌段或多 -嵌段共聚物。本專利技術(shù)的嵌段共聚物優(yōu)選通過可控的自由基聚合技術(shù)形成，從 而可小心地控制嵌段共聚物的物理特性。示例性嵌段共聚物是聚苯乙烯/聚丙烯酸丁酯(PS/PBA)的嵌段共聚物和 聚苯乙烯/聚丙烯酸丁酯/聚苯乙烯(PS/PBA/PS)的三嵌段共聚物。雖然本專利技術(shù) 的示例性共聚物是為了HFC-134a用作發(fā)泡劑而選擇的，但可也用其它發(fā)泡劑，包括含有其它HFC的發(fā)泡劑，例如l，l-二氟乙垸(HFC-152a) 、 二氟甲垸 (HFC-32)、 1， 1， 1，3, 3-五氟丙烷(HFC-245fa)、 五氟乙烷(HFC-125) 、 1， 1, l-三氟乙烷 (HFC-143a) 、 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種熱塑性泡沫材料，其包含熱塑性樹脂、發(fā)泡劑和嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含至少第一嵌段和第二嵌段，其中所述第一嵌段包含與所述熱塑性樹脂相容的至少一種官能團，所述第二嵌段包含與所述發(fā)泡劑相容的至少一種官能團。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：BL范霍恩，CA伯蒂羅，NE梅西，SC施米特，
申請(專利權(quán))人：阿科瑪股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
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