Способ улучшения изолирующей способности вспененных винилароматических полимеров и таким образом полученные продукты


 


Владельцы патента RU 2412218:

ПОЛИМЕРИ ЭУРОПА С.П.А. (IT)

Изобретение относится к способу улучшения изолирующей способности вспененных винилароматических полимеров. Описан вспениваемый винилароматический полимер, содержащий а) матрицу, полученную полимеризацией 100 мас.% винилароматического мономера; b) 1-10 мас.% в расчете на количество полимера (а), пенообразователя, заключенного в полимерную матрицу; c) 0,01-25 мас.% в расчете на количество полимера (а) технического углерода, характеризующегося средним диаметром в диапазоне от 30 до 2000 нм, площадью удельной поверхности в диапазоне от 5 до 40 м2/г, уровнем содержания серы в диапазоне от 0,1 до 1000 ч./млн и уровнем зольности в диапазоне от 0,001 до 1%; d) 0-10 мас.% в расчете на количество полимера (а), графита; е) 0-10 мас.% в расчете на количество полимера (а), алюминия; f) 0-10 мас.% в расчете на количество полимера (а), трисульфида сурьмы; при условии, что сумма количеств компонентов (a)-(f) составляет 100, и что концентрация матрицы (а) составляет не менее чем 80 мас.%, и присутствует, по меньшей мере, один представитель, выбираемый из (d)-(f). Также описано вспененное изделие, имеющее плотность в.диапазоне от 5 до 50 г/л, характеризующееся теплопроводностью в диапазоне от 25 до 50 мВт/мК, получаемое после вспенивания, при температуре, несколько превышающей температуру стеклования полимера, гранул винилароматического полимера, указанного выше. Описан способ улучшения изолирующей способности вспененного винилароматического полимера, указанного выше. Технический результат - улучшение изолирующей способности вспененного продукта. 3 н. и 10 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способу улучшения изолирующей способности вспененных винилароматических полимеров и к соответствующим продуктам, полученным таким образом.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу получения вспениваемых винилароматических полимеров, которые после вспенивания демонстрируют пониженную теплопроводность, кроме того, при низкой плотности, и к таким образом полученным продуктам.

Еще более конкретно, настоящее изобретение относится к способу улучшения изолирующей способности вспененного полистирола (EPS) и к соответствующему продукту, полученному таким образом.

Вспениваемые винилароматические полимеры и в их числе, в частности, вспениваемый полистирол, представляют собой известные продукты, которые в течение длительного времени использовали для получения вспененных изделий, которые можно использовать в различных сферах применения, в числе которых одной из наиболее важных является сфера теплоизоляции.

Данные вспененные продукты получают в результате набухания в закрытой пресс-форме гранул вспениваемого полимера, импрегнированного газом, и формования набухших частиц, содержащихся внутри формы, при использовании одновременного воздействия давления и температуры. Набухание частиц в общем случае осуществляют под действием пара или другого газа в результате выдерживания при температуре, несколько превышающей температуру стеклования (Tg) полимера.

Конкретная сфера применения вспененного полистирола представляет собой сферу теплоизоляции в строительной промышленности, где в общем случае его используют в форме плоских листов. Плоские листы вспененного полистирола обычно используют при плотности, равной приблизительно 30 г/л, поскольку теплопроводность полимера при данных значениях демонстрирует минимум. Ниже данного предела уходить невыгодно даже и тогда, когда это будет технически возможно, поскольку это приведет к резкому увеличению теплопроводности листа, что необходимо будет компенсировать увеличением его толщины. Для предотвращения возникновения данного недостатка было предложено заполнять полимер нетеплопроводящими материалами, такими как оксид алюминия, что описывается в европейском патенте 620246, или технический углерод, что описывается в международной патентной заявке WO 2004/087798.

В опубликованной патентной заявке Японии JP 61-171705 описывают способ получения частиц полистирола, также вспениваемого, наполненного техническим углеродом, который включает проведение полимеризации в водной суспензии стирола в присутствии бифункциональных органических пероксидов, не имеющих бензольного кольца, и технического углерода с размерами, меньшими чем 100 нм. Способ также включает добавление, во время или по окончании полимеризации, пенообразователя, например, изопентана, концентрация которого может варьироваться в диапазоне от 1 до 6 мас.% в расчете на количество полистирола.

Реакция радикальной полимеризации винильных мономеров в присутствии технического углерода сильно замедляется в случае использования пероксидов, имеющих бензольные кольца, что описывается в работе K. Ohkita, “Carbon”, 13, 443-448, 1975, и замедляется в такой степени, что при полимеризации стирола технический углерод даже используют в качестве ингибитора пероксидов, имеющих бензольные кольца (патент США 2993903).

В международной патентной заявке WO 2004/087798 описывают вспениваемые стирольные полимеры, наполненные техническим углеродом, способные приводить к получению вспененных материалов низкой плотности, обладающих характеристиками, сопоставимыми с характеристиками материалов, получаемых в соответствии со способами известного уровня техники при использовании пероксидов, обычно применяемых при проведении полимеризации в водной суспензии при получении вспениваемого полистирола, и, следовательно, без необходимости прибегать к использованию пероксидов, не имеющих бензольных колец. Поэтому можно получать продукты на основе винилароматических полимеров, характеризующиеся теплопроводностью, также позволяющей удовлетворить требования класса 035 предписания документа DIN 18164 Part 1, в результате введения в них конкретного типа технического углерода.

В упомянутой патентной заявке описывают вспениваемые винилароматические полимеры, включающие:

а) матрицу, полученную в результате проведения полимеризации 50-100 мас.% одного или нескольких винилароматических мономеров и 0-50 мас.%, по меньшей мере, одного сополимеризуемого мономера;

b) 1-10 мас.%, в расчете на количество полимера (а), пенообразователя, заключенного в полимерную матрицу;

с) 0,01-20 мас.%, в расчете на количество полимера (а), наполнителя технического углерода, гомогенно распределенного в полимерной матрице и характеризующегося средним диаметром в диапазоне от 30 до 2000 нм, площадью удельной поверхности в диапазоне от 5 до 40 м2/г, уровнем содержания серы в диапазоне от 0,1 до 1000 ч./млн и уровнем зольности в диапазоне от 0,001 до 1%.

В соответствии с данным изобретением технический углерод также характеризуется величиной потерь при нагревании в диапазоне от 0,001 до 1%, йодным числом в диапазоне от 0,001 до 20 г/кг и числом поглощения дибутилфталата (DBPA) в диапазоне от 5 до 100 мл/(100 г).

Заявитель в настоящее время открыл способ улучшения изолирующей способности вспененных винилароматических полимеров, который включает

1) получение гранул вспениваемых винилароматических полимеров, содержащих 1-10 мас.%, в расчете на количество полимера, пенообразователя, заключенного в полимерную матрицу, и 0,01-25 мас.%, в расчете на количество полимера (а), нетеплопроводящей добавки, включающей технический углерод, гомогенно распределенный в полимерной матрице и характеризующийся средним диаметром в диапазоне от 30 до 2000 нм, площадью удельной поверхности в диапазоне от 5 до 40 м2/г, уровнем содержания серы в диапазоне от 0,1 до 1000 ч./млн, уровнем зольности в диапазоне от 0,001 до 1%;

2) обработку поверхности гранул, перед осаждением покрытия, жидкой смазкой, выбираемой из:

i) гидроксилированного органического соединения, где соотношение между количеством атомов углерода (С) и гидроксильных групп (ОН) С/ОН находится в диапазоне от 1 до 1,3;

ii) натрий-фосфата С1020 этоксилированного спирта, содержащего 1-30 молей этиленоксида;

iii) бензил- или бензилалкилсульфата/сульфоната натрия, где алкильная группа содержит от 5 до 20 атомов углерода;

iv) хлорида алкилбензиламмония (водный раствор), например, хлорида бензалкония;

v) сложного эфира, полученного из жирных кислот кокосового масла и холинхлорида; и

3) тепловую обработку гранул горячим воздухом при температуре, находящейся в диапазоне от 30 до 60°С, предпочтительно равной 50°С.

Тепловая обработка гранул в присутствии смазывающих добавок улучшает изолирующую способность вспененного продукта, полученного из них в среднем на 10% в сопоставлении с тем, что имеет место для того же самого вспененного продукта из гранул, не подвергнутых тепловой обработке.

В соответствии с настоящим изобретением получение гранул вспениваемых винилароматических полимеров можно осуществить в результате проведения полимеризации в водной суспензии одного или нескольких винилароматических мономеров, возможно совместно, по меньшей мере, с одним полимеризуемым сомономером в количестве, доходящем вплоть до 50 мас.%, в присутствии не теплопроводящей добавки и в присутствии пероксидного радикального инициатора, необязательно имеющего, по меньшей мере, одно ароматическое кольцо, и пенообразователя, добавленного до начала, во время или в конце полимеризации.

Полимеризацию проводят в водной суспензии, содержащей неорганические соли фосфорной кислоты, например, трикальцийфосфат или фосфат магния. Предпочтительным является натрий-трикальцийфосфат. Данные соли можно либо добавлять к полимеризационной смеси уже тонкоизмельченными, либо синтезировать по месту в результате проведения реакции, например, между пирофосфатом натрия и сульфатом магния. Вспомогательными веществами для данных неорганических солей являются добавки, известные специалистам в соответствующей области, такие как анионные поверхностно-активные вещества, например, додецилбензолсульфонат натрия или метадисульфит натрия, что описывается в патенте США 3631014. Полимеризацию также можно проводить и в присутствии органических суспендирующих добавок, таких как поливинилпирролидон, поливиниловый спирт и тому подобное, предпочтительно в присутствии поливинилпирролидона.

Система инициатора в общем случае включает два пероксида, при этом первый характеризуется временем полураспада продолжительностью в один час при 85-95°С, а другой характеризуется временем полураспада продолжительностью в один час при 110-120°С. Примерами данных инициаторов являются бензоилпероксид и трет-бутилпербензоат.

Полученный винилароматический полимер или сополимер характеризуется молекулярной массой Mw в диапазоне от 50000 до 220000, предпочтительно от 70000 до 200000.

В общем случае более подробную информацию относительно способов получения вспениваемых винилароматических полимеров в водном растворе или в более общем случае относительно полимеризации в суспензии обычно можно отыскать в работе Journal of Macromolecular Science, Review in Macromolecular Chemistry and Physics c31 (263) 215-299 (1991) или в международной патентной заявке WO 98/51734.

Для улучшения стабильности суспензии можно увеличить вязкость раствора реагентов в результате растворения в нем определенного количества винилароматического полимера до концентрации в диапазоне от 1 до 30 мас.%, предпочтительно от 5 до 20%, в расчете на количество только мономера. Раствор можно получать либо в результате разбавления предварительно полученного полимера (например, свежеполученного полимера или отходов производства, полученных при предшествующих полимеризациях и/или вспениваниях) в смеси реагентов, либо в результате проведения форполимеризации мономера или смеси мономеров в массе до достижения вышеупомянутых концентраций, а после этого продолжения полимеризации в водной суспензии в присутствии остальных добавок.

Во время проведения полимеризации в суспензии используют добавки к полимеризационной смеси, обычно применяемые при получении вспениваемых винилароматических полимеров, такие как стабилизаторы суспензии, регуляторы степени полимеризации, вспомогательные вещества для вспенивания, зародышеобразователи, пластификаторы и тому подобное, и обычно используемые добавки к полимерам, такие как пигменты, стабилизаторы, антипирены, антистатики, разделители и тому подобное.

В частности, антипирены предпочтительно добавлять во время проведения полимеризации в количестве в диапазоне от 0,1 до 8 мас.% в расчете на массу получающегося в результате полимера. Антипирены, в особенности подходящие для использования во вспениваемых винилароматических полимерах, которые являются целью настоящего изобретения, представляют собой бромированные алифатические, циклоалифатические, ароматические соединения, такие как гексабромциклододекан, пентаброммонохлорциклогексан и пентабромфенилаллиловый эфир, предпочтительно гексабромциклододекан.

Пенообразователи предпочтительно добавляют во время фазы полимеризации и выбирают из алифатических или циклоалифатических углеводородов, содержащих от 3 до 6 атомов углерода, таких как н-пентан, изопентан, циклопентан или их смеси, предпочтительной является смесь н-пентана и изопентана; галогенированных производных алифатических углеводородов, содержащих от 1 до 3 атомов углерода, таких как, например, дихлордифторметан, 1,2,2-трифторэтан, 1,1,2-трифторэтан; диоксида углерода и воды.

По окончании полимеризации получают по существу сферические полимерные гранулы со средним диаметром в диапазоне от 0,2 до 2 мм, внутри которых гомогенно диспергированы все добавки и, в частности, не теплопроводящая добавка.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения получение гранул или бисерин вспениваемых винилароматических полимеров можно осуществить в результате проведения полимеризации в массе и в непрерывном режиме, которая последовательно включает следующие далее стадии:

i) подача в экструдер винилароматического полимера совместно с не теплопроводящей добавкой и зародышеобразователем, выбираемым из полиэтиленовых восков или полиамидных восков;

ii) нагревание винилароматического полимера до температуры, превышающей соответствующую температуру плавления;

iii) введение пенообразователя и возможных добавок, таких как антипирены, в расплавленный полимер до экструдирования через экструзионную головку;

iv) получение при прохождении через экструзионную головку вспениваемых гранул, имеющих по существу сферическую форму со средним диаметром в диапазоне от 0,4 до 2 мм, и

v) повторное спекание таким образом полученных гранул под давлением при температуре, приблизительно равной величине Tg системы полимер + пенообразователь.

Подробный способ получения винилароматических полимеров в массе и в непрерывном режиме предложен в европейском патенте ЕР 126459.

По окончании полимеризации, проводимой либо в суспензии, либо в массе и в непрерывном режиме, полученные вспениваемые гранулы выпускают из соответствующих установок по получению и промывают водой в непрерывном или периодическом режимах.

После высушивания гранул воздухом при 23°С в течение периода времени, необходимого для их псевдоожижения, в общем случае находящегося в диапазоне от 5 до 20 минут, гранулы подвергают предварительной тепловой обработке в присутствии одной или нескольких смазок (i)-(v). Операцию в общем случае проводят в печи и тому подобном при использовании добавки в количествах в диапазоне от 0,005 до 0,05 мас.% в расчете на совокупное количество. Предпочтительными добавками, соответствующими настоящему изобретению, являются глицерин, этиленгликоль, предпочтительно глицерин (i), гексилбензилполиэтокси- (10 молей) -фосфат натрия, додецилполиэтокси- (10 молей) -фосфат натрия, додецилбензилполиэтокси- (10 молей) -фосфат натрия, предпочтительно додецилполиэтокси- (10 молей) -фосфат натрия (ii), додецилбензолсульфонат натрия, гексабензолсульфонат натрия, додецилсульфат натрия, 2-этилгексилсульфат натрия (iii), хлорид триметилбензиламмония, хлорид диметилэтилбензиламмония, хлорид полидиаллилдиметиламмония, предпочтительно хлорид бензалкония (iv), лаурилхолинхлорид, сложный эфир, полученный из жирных кислот кокосового масла и холинхлорида (v). Добавление смазки осуществляют при использовании шнековых смесительных устройств непрерывного или периодического действия, вращающихся конусов, вращающихся барабанов, лопастных смесителей и тому подобного.

Благодаря проведению тепловой обработки в присутствии одной или нескольких смазок, таким образом полученные вспениваемые винилароматические полимеры делают возможными получение теплоизолирующих изделий при значительной экономии материала или, например, получение листов, имеющих меньшую толщину в сопоставлении с теми, которые получают при использовании традиционных не наполненных полимеров, при результирующих экономии затрат, а также уменьшении объема и материала.

В заключение гранулы подвергают нанесению покрытия. Оно по существу состоит из смеси сложных моно-, ди- и триэфиров глицерина (или других спиртов) и жирных кислот, предпочтительно стеариновой кислоты, и стеаратов металлов, таких как стеараты цинка и/или магния, также возможно смешанной с техническим углеродом.

Дополнительным объектом настоящего изобретения являются вспениваемые винилароматические полимеры, содержащие не теплопроводящую добавку, которые включают

а) матрицу, полученную полимеризацией 50-100 мас.% одного или нескольких винилароматических мономеров и 0-50 мас.%, по меньшей мере, одного сополимеризуемого мономера;

b) 1-10 мас.%, в расчете на количество полимера (а), пенообразователя, заключенного в полимерную матрицу;

с) 0,01-25 мас.%, в расчете на количество полимера (а), технического углерода, характеризующегося средним диаметром в диапазоне от 30 до 2000 нм, площадью удельной поверхности в диапазоне от 5 до 40 м2/г, уровнем содержания серы в диапазоне от 0,1 до 1000 ч./млн и уровнем зольности в диапазоне от 0,001 до 1%;

d) 0-10 мас.%, в расчете на количество полимера (а), графита;

е) 0-10 мас.%, в расчете на количество полимера (а), алюминия;

f) 0-10 мас.%, в расчете на количество полимера (а), трисульфида сурьмы;

g) 0-10 мас.%, в расчете на количество полимера (а), неорганического производного кремния или магния;

при условии, что сумма количеств компонентов (a)-(g) составляет 100 и что концентрация матрицы (а) составляет не менее чем 80 мас.%, и присутствует, по меньшей мере, один представитель, выбираемый из (d)-(g).

Термин «винилароматический мономер» в соответствии с использованием в настоящих описании и формуле изобретения по существу относится к продукту, который соответствует следующей далее общей формуле:

где R представляет собой водород или метильную группу, n равен нулю или целому числу в диапазоне от 1 до 5, а Y представляет собой галоген, такой как хлор или бром, или алкильный или алкоксильный радикал, содержащий от 1 до 4 атомов углерода.

Примеры винилароматических мономеров, описываемые приведенной выше общей формулой, представляют собой стирол, α-метилстирол, метилстирол, этилстирол, бутилстирол, диметилстирол, моно-, ди-, три-, тетра- и пентахлорстирол, бромстирол, метоксистирол, ацетоксистирол и тому подобное. Предпочтительные винилароматические мономеры представляют собой стирол и α-метилстирол.

Винилароматические мономеры, описываемые общей формулой (I), можно использовать индивидуально или в смеси, содержащей вплоть до 50 мас.% других сополимеризуемых мономеров. Примерами данных мономеров являются (мет)акриловая кислота, С14 алкиловые сложные эфиры (мет)акриловой кислоты, такие как метилакрилат, метилметакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, изопропилакрилат, бутилакрилат, амиды и нитрилы (мет)акриловой кислоты, такие как акриламид, метакриламид, акрилонитрил, метакрилонитрил, бутадиен, этилен, дивинилбензол, малеиновый ангидрид и тому подобное. Предпочтительными сополимеризуемыми мономерами являются акрилонитрил и метилметакрилат.

В комбинации со вспениваемыми полимерами, являющимися целью настоящего изобретения, может быть использован любой пенообразователь, который можно заключать в матрицу винилароматического полимера. Обычными примерами являются алифатические углеводороды, фреон, диоксид углерода, вода и тому подобное, что упоминалось выше.

Наполнитель технический углерод характеризуется средним диаметром в диапазоне от 30 до 2000 нм, предпочтительно от 100 до 1000, площадью удельной поверхности в диапазоне от 5 до 40 м2/г, предпочтительно от 8 до 20 м2/г (согласно измерению в соответствии с ASTM D-6556), уровнем содержания серы в диапазоне от 0,1 до 1000 ч./млн, предпочтительно от 1 до 500 ч./млн, уровнем зольности в диапазоне от 0,001 до 1%, предпочтительно от 0,01 до 0,3% (согласно измерению в соответствии с ASTM D-1506), величиной потерь при нагревании (согласно измерению в соответствии с ASTM D-1509) в диапазоне от 0,001 до 1%, предпочтительно от 0,01 до 0,5%, числом поглощения DBPA (согласно измерению в соответствии с ASTM D-2414) 5-100 мл/(100 г), предпочтительно 20-80 мл/(100 г) и йодным числом (согласно измерению в соответствии с ASTM D-1510) в диапазоне от 0,01 до 30 г/кг, предпочтительно от 0,01 до 20 г/кг, исключительно предпочтительно от 0,1 до 10 г/кг. Упомянутый наполнитель можно добавлять к винилароматическому полимеру либо в результате проведения полимеризации в суспензии, либо при использовании широко применяющейся непрерывной технологии в таких количествах, чтобы получить в полимере конечную концентрацию в диапазоне от 0,01 до 25 мас.%, предпочтительно от 0,01 до 20, наиболее предпочтительно от 0,1 до 5%.

Технический углерод, используемый в настоящем изобретении, можно получать в соответствии со следующими далее основными технологиями:

топочный способ (неполное сгорание жидкости, содержащей ароматические углеводороды);

способ получения термической сажи (способ на основе разложения природного газа или жидких углеводородов в отсутствие воздуха или пламени);

способ получения ацетиленовой сажи (способ термического разложения при 800-1000°С при атмосферном давлении);

способ получения ламповой сажи (сгорание различных жидкостей или материалов исходного сырья в отсутствие воздуха).

Более подробную информацию можно отыскать, например, в работе Kirk-Othmer encyclopaedia, edition 4, volume 4.

Природный или синтетический графит может иметь размер в диапазоне от 1 до 50 мкм, предпочтительно от 2 до 13 мкм, при площади удельной поверхности 5-20 м2/г. Примером является продукт от компании Fluka с диаметром 5 мкм. Графит также может относиться к вспучиваемому типу.

Алюминий предпочтительно присутствует в форме небольших пластинок, и 90% частиц имеют максимальную длину 15 мкм. Примером является продукт от компании Schlenk - FM/6500 или EM/LS/6500-пасты для систем на основе растворителей, при среднем размере 4 мкм. Для улучшения его диспергируемости в фазе мономера и увеличения его стойкости к воздействию воды также можно использовать и чешуйки алюминия, подвергнутые поверхностной обработке.

Трисульфид сурьмы предпочтительно присутствует в форме небольших пластинок или сфер и может иметь размер в диапазоне от 1 до 80 мкм. Примером является продукт от компании Fluka со средним диаметром 30 мкм.

Кремнийсодержащим производным являются продукт из семейства глин, такой как каолинит и тальк, слюды, глины и монтмориллониты. Кремнийсодержащим производным предпочтительно является тальк в сфероидальной форме, и он может иметь размер в диапазоне от 5 до 50 мкм. Примером является продукт TL-16 от компании Teloon Chemicals с размером 16 мкм.

Магнийсодержащее производное предпочтительно представляет собой гидротальцит, и примером является DHT-4-стабилизатор для полиолефинов от компании Kiowa Chem.

По окончании добавления не теплопроводящего наполнителя получают вспениваемый полимер, который можно подвергнуть переработке до получения вспененных изделий, имеющих плотность в диапазоне от 5 до 50 г/л, предпочтительно от 10 до 25 г/л. Данные материалы также демонстрируют превосходную теплоизолирующую способность, выраженную в теплопроводности в диапазоне от 25 до 50 мВт/мК, предпочтительно от 30 до 45 мВт/мК (согласно измерению в соответствии со стандартом ISO 8301), что в общем случае меньше того, что имеет место для эквивалентных не наполненных вспененных материалов, в настоящий момент представленных на рынке, например, EXTIR A-5000 от компании Polimeri Europa S. p. A.

Для лучшего понимания настоящего изобретения и в качестве варианта его реализации приводятся некоторые иллюстративные и неограничивающие примеры.

ПРИМЕР 1 (сравнительный)

В закрытый контейнер с перемешиванием загружают смесь 150 мас.ч. воды, 0,2 части пирофосфата натрия, 100 частей стирола, 0,0020 части N,N'-бис(2-гидроксиэтил)стеариламина, 0,30 части бензоилпероксида, 0,25 части трет-бутилпербензоата и 1 части технического углерода Т990, продаваемого компанией CONTINENTAL CARBON из Хьюстона - Техас (США), характеризующегося средним диаметром, равным приблизительно 362 нм, площадью удельной поверхности, определяемой по методу Брунауэра-Эммета-Теллера, 10 м2/г, уровнем зольности 0,02%, уровнем содержания серы, равным 60 ч./млн, уровнем потерь при нагревании 0,1%, числом поглощения DBPA 44 мл/(100 г). Смесь нагревают до 90°С при перемешивании.

По истечении приблизительно 2 часов при 90°С добавляют 4 части раствора, содержащего 10% поливинилпирролидона. Смесь нагревают, все еще при перемешивании, еще в течение 2 часов до 100°С, добавляют 7 частей смеси н-пентана и изопентана с составом 70/30, смесь нагревают еще в течение 4 часов до 125°С, а после охлаждают и выгружают партиями.

После этого гранулы таким образом полученного вспениваемого полимера извлекают, промывают, высушивают в потоке воздуха при 23°С, добавляют 0,02% неионного поверхностно-активного вещества, состоящего из конденсата этиленоксида и пропиленоксида на глицериновой основе, продаваемого компанией Dow (Voranol CP4755), и проводят просеивание, выделяя фракцию с диаметром в диапазоне от 1 до 1,5 мм.

Данная фракция, как оказалось, составляла 40%, 30% составляла фракция с размерами в диапазоне от 0,5 до 1 мм, 15% составляла фракция с размерами в диапазоне от 0,2 до 0,5 мм, и 15% составляла низкодисперсная фракция с размерами в диапазоне от 1,5 до 3 мм.

После этого к фракции с размерами в диапазоне от 1 до 1,5 мм добавляют 0,2% глицерилмоностеарата и 0,01% стеарата цинка.

Продукт подвергают предварительному вспениванию под действием пара при температуре 100°С, выдерживают в течение одного дня и используют для формования блоков (размеры: 1040×1030×550 мм).

После этого блоки разрезали до получения плоских листов, для которых измеряли теплопроводность. Теплопроводность составляла 35,2 мВт/мК, в то время как теплопроводность листа, имеющего ту же самую плотность (17 г/л) и полученного при использовании традиционного эталонного продукта (EXTIR А-5000), составляла 42,5 мВт/мК.

Часть отсеянной фракции с размерами в диапазоне от 1 до 1,5 мм подвергают тепловой обработке воздухом при 50°С в течение 1 часа. После этого к гранулам добавляют 0,2% глицерилмоностеарата и 0,01% стеарата цинка. Продукт подвергают предварительному вспениванию под действием пара при температуре 100°С, выдерживают в течение одного дня и используют для формования блоков (размеры: 1040×1030×550 мм).

После этого блоки разрезали до получения плоских листов, для которых измеряли теплопроводность. Теплопроводность составляла 35 мВт/мК.

Пример 2

Пример 1 повторяют вплоть до высушивания гранул воздухом при 23°С. После этого к гранулам, которые впоследствии просеивали, выделяя фракцию с диаметром в диапазоне от 1 до 1,5 мм, добавляют 0,02% натрий-фосфата С12 спирта, этоксилированного при использовании 10 молей ЭО (Forlanit- натриевая соль фосфата алкилового эфира, от компании Cognis).

Затем к части фракции с размерами в диапазоне от 1 до 1,5 мм добавляют 0,2% глицерилмоностеарата и 0,01% стеарата цинка.

Продукт подвергают предварительному вспениванию под действием пара при температуре 100°С, выдерживают в течение одного дня и используют для формования блоков (размеры: 1040×1030×550 мм).

После этого блоки разрезали до получения плоских листов, для которых измеряли теплопроводность. Теплопроводность составляла 35,3 мВт/мК (плотность = 17 г/л).

Затем другую часть фракции с размерами в диапазоне от 1 до 1,5 мм подвергают тепловой обработке воздухом при 50°С в течение 1 часа и после этого добавляют 0,2% глицерилмоностеарата и 0,01% стеарата цинка.

Затем продукт подвергают переработке при использовании той же самой методики, что и в примере 1 (плотность=17 г/л). Теплопроводность уменьшалась до 33 мВт/мК.

Пример 3

Пример 2 повторяют вплоть до высушивания гранул воздухом при 23°С. После этого к гранулам добавляют 0,02% глицерина.

Гранулы таким образом полученного вспениваемого полимера подвергают той же самой переработке, что и в примере 1, выделяя фракцию с размерами в диапазоне от 1 до 1,5 мм.

После этого фракцию с размерами в диапазоне от 1 до 1,5 мм подвергают тепловой обработке воздухом при 50°С в течение 1 часа и той же самой переработке, что и в примере 1. Теплопроводность оказалась равной 33,3 мВт/мК.

Пример 4

В закрытый контейнер с перемешиванием загружают смесь 150 мас.ч. воды, 0,2 части натрий-трикальцийфосфата (TCP), 100 частей стирола, 0,0020 части N,N'-бис(2-гидроксиэтил)стеариламина, 0,30 части бензоилпероксида, 0,25 части трет-бутилпербензоата, 1 части технического углерода, использованного в примере 1, и 1 части графита Fluka. Для придания продукту огнестойкости совместно со стиролом добавляют 0,7% гексабромциклододекана и 0,25% дикумилпероксида. Смесь нагревают до 80°С при перемешивании. Добавляют 15 ч./млн метабисульфита натрия и продолжают нагревание до 90°С.

По истечении 3 часов при 90°С добавляют 0,3% TCP с последующим добавлением 7 частей смеси н-пентана и изопентана с составом 70/30, смесь нагревают в течение еще 4 часов при 125°С, охлаждают и выгружают.

Гранулы таким образом полученного вспениваемого полимера промывают, высушивают, после этого, как и в примере 2, добавляют Forlanit-натриевая соль фосфата алкилового эфира, и проводят просеивание, выделяя фракцию с размерами в диапазоне от 1 до 1,5 мм.

Как оказалось, данная фракция составляла 70%, 10% составляла фракция с размерами в диапазоне от 0,5 до 1 мм, 5% составляла фракция с размерами в диапазоне от 0,2 до 0,5 мм, и 15% составляла низкодисперсная фракция с размерами в диапазоне от 1,5 до 3 мм.

После этого к части фракции с размерами в диапазоне от 1 до 1,5 мм добавляют 0,2% глицерилмоностеарата и 0,01% стеарата цинка и проводят ту же самую переработку, что и описанная в примере 1. Теплопроводность оказалась равной 34,3 мВт/мК.

Другую часть фракции с размерами в диапазоне от 1 до 1,5 мм подвергают тепловой обработке воздухом при 50°С в течение 1 часа и той же самой переработке, что и описанная в примере 1. Теплопроводность уменьшалась до 32,7 мВт/мК, а образец для испытаний успешно проходил испытание на огнестойкость в соответствии с предписаниями документа DIN 4102.

ПРИМЕР 5

Пример 4 повторяли, замещая графит на 1% сульфида сурьмы от компании Fluka (диаметр = 30 мкм). Теплопроводность оценивали аналогично варианту из примера 4 для фракции с размерами 1-1,5 мм, высушенной воздухом при 23°С, и она оказалась равной 34,4 мВт/мК. Теплопроводность для подвергнутой тепловой обработке фракции с размерами 1-1,5 мм оказалась равной 32,5 мВт/мК.

ПРИМЕР 6

Пример 4 повторяли, замещая графит на 1% алюминиевых пластинок FM6500 от компании Schlenk (номинальный диаметр = 4 мкм). Теплопроводность оценивали аналогично варианту из примера 4 для фракции с размерами 1-1,5 мм, высушенной воздухом при 23°С, и она оказалась равной 34,2 мВт/мК. Теплопроводность для подвергнутой тепловой обработке фракции с размерами 1-1,5 мм уменьшалась до 32,1 мВт/мК.

1. Вспениваемый винилароматический полимер, содержащий:
a) матрицу, полученную полимеризацией 100 мас.% винилароматического мономера;
b) 1-10 мас.%, в расчете на количество полимера (а), пенообразователя, заключенного в полимерную матрицу;
c) 0,01-25 мас.%, в расчете на количество полимера (а) технического углерода, характеризующегося средним диаметром в диапазоне от 30 до 2000 нм, площадью удельной поверхности в диапазоне от 5 до 40 м2/г, уровнем содержания серы в диапазоне от 0,1 до 1000 ч./млн и уровнем зольности в диапазоне от 0,001 до 1%;
d) 0-10 мас.%, в расчете на количество полимера (а), графита;
e) 0-10 мас.%, в расчете на количество полимера (а), алюминия;
f) 0-10 мас.%, в расчете на количество полимера (а), трисульфида сурьмы;
при условии, что сумма количеств компонентов (a)-(f) составляет 100, и что концентрация матрицы (а) составляет не менее чем 80 мас.%, и присутствует, по меньшей мере, один представитель, выбираемый из (d)-(f).

2. Винилароматический полимер по п.1, где технический углерод характеризуется средним диаметром в диапазоне от 100 до 1000 нм, площадью удельной поверхности в диапазоне от 8 до 20 м2/г (согласно измерению в соответствии с ASTM D-6556), уровнем содержания серы в диапазоне от 1 до 500 ч./млн, уровнем зольности в диапазоне от 0,01 до 0,3% (согласно измерению в соответствии с ASTM D-1506), величиной потерь при нагревании (согласно измерению в соответствии с ASTM D-1509) в диапазоне от 0,001 до 1%, числом поглощения DBPA (согласно измерению в соответствии с ASTM D-2414) 5-100 мл/(100 г) и йодным числом (согласно измерению в соответствии с ASTM D-1510) в диапазоне от 0,01 до 30 г/кг.

3. Винилароматический полимер по п.1 или 2, где графит является природным или синтетическим и имеет размер в диапазоне от 1 до 50 мкм при площади удельной поверхности 5-20 м2/г.

4. Винилароматический полимер по п.1 или 2, где графит относится к вспучиваемому типу.

5. Винилароматический полимер по п.1, где алюминий присутствует в форме небольших пластинок, и 90% пластинок имеют максимальную длину 15 мкм.

6. Винилароматический полимер по п.1, где трисульфид сурьмы предпочтительно присутствует в форме небольших пластинок или сфер и имеет размер в диапазоне от 1 до 80 мкм.

7. Винилароматический полимер по любому из пп.1, 2, 5 или 6, где винилароматическим мономером является стирол или альфа-метилстирол.

8. Вспененное изделие, имеющее плотность в диапазоне от 5 до 50 г/л, характеризующееся теплопроводностью в диапазоне от 25 до 50 мВт/м·К, получаемое после вспенивания, при температуре, несколько превышающей температуру стеклования полимера, гранул винилароматического полимера по любому из предшествующих пунктов.

9. Способ улучшения изолирующей способности вспененного винилароматического полимера по пп.1-7, который включает
1) получение гранул вспениваемого винилароматического полимера, содержащего 1-10 мас.%, в расчете на количество полимера, пенообразователя, заключенного в полимерную матрицу, и 0,01-25 мас.%, в расчете на количество полимера технического углерода, гомогенно распределенного в полимерной матрице и характеризующегося средним диаметром в диапазоне от 30 до 2000 нм, площадью удельной поверхности в диапазоне от 5 до 40 м2/г, уровнем содержания серы в диапазоне от 0,1 до 1000 ч./млн, уровнем зольности в диапазоне от 0,001 до 1%;
2) обработку поверхности гранул, перед осаждением покрытия, жидкой смазкой, выбираемой из
i. гидроксилированного органического соединения, где соотношение между количеством атомов углерода (С) и гидроксильных групп (ОН) С/ОН находится в диапазоне от 1 до 1,3;
ii. натрий-фосфата С1020этоксилированного спирта, содержащего 1-30 молей этиленоксида;
iii. бензил- или бензилалкилсульфата/сульфоната натрия, где алкильная группа содержит от 5 до 20 атомов углерода;
iv. хлорида алкилбензиламмония (водный раствор) (например хлорида бензалкония);
v. сложного эфира, полученного из жирных кислот кокосового масла и холинхлорида; и
3) тепловую обработку гранул горячим воздухом при температуре в диапазоне от 30 до 60°С.

10. Способ по п.9, где получение гранул вспениваемого винилароматического полимера осуществляют в результате проведения полимеризации в водной суспензии винилароматического мономера, в присутствии технического углерода и в присутствии пероксидного радикального инициатора, необязательно имеющего, по меньшей мере, одно ароматическое кольцо, и пенообразователя, добавленного до начала, во время или в конце полимеризации.

11. Способ по п.9, где получение гранул вспениваемого винилароматического полимера осуществляют в результате проведения полимеризации в массе и в непрерывном режиме, который последовательно включает следующие далее стадии:
i. подача в экструдер винилароматического полимера совместно с техническим углеродом и зародышеобразователем, выбираемым из полиэтиленовых восков или полиамидных восков;
ii. нагревание винилароматического полимера до температуры, превышающей соответствующую температуру плавления;
iii. введение пенообразователя и возможных добавок, таких как антипирены, в расплавленный полимер до экструдирования через экструзионную головку;
iv. получение при прохождении через экструзионную головку вспениваемых гранул, имеющих, по существу, сферическую форму со средним диаметром в диапазоне от 0,4 до 2 мм, и
v. повторное спекание таким образом полученных гранул под давлением при температуре, приблизительно равной величине Tg системы полимер + пенообразователь.

12. Способ по пп.9, 10 или 11, где жидкую смазку добавляют в количествах в диапазоне от 0,005 до 0,05 мас.%.

13. Способ по любому из пп.9, 10 или 11, где гранулы подвергают нанесению покрытия, по существу, состоящему из смеси сложных моно-, ди- и триэфиров глицерина (или других спиртов) и жирных кислот, и стеаратов металлов, необязательно также в смеси с техническим углеродом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к органическим соединениям, в частности к ароматическим моно- бис- и трифенолам, которые могут быть использованы в качестве стабилизаторов полимерных композиций.

Изобретение относится к области получения огнестойких пластифицированных поливинилхлоридных материалов и может быть использовано в производстве пожаробезопасных полимерных материалов и покрытий.

Изобретение относится к полиолефиновой композиции, которая пригодна для изготовления труб. .

Изобретение относится к редиспергируемым в воде дисперсионным порошковым составам, к способу получения таких составов, а также к их применению в строительных материалах.

Изобретение относится к редиспергируемым в воде дисперсионным порошковым составам, к способу получения таких составов, а также к их применению в строительных материалах.

Изобретение относится к поликарбонату в качестве материала-подложки для изготовления прозрачных литых изделий. .
Изобретение относится к составам композиций на основе пероксида бензоила, используемых для отверждения ненасыщенных полиэфирных смол, а также иных соединений, содержащих двойные связи, и может быть использовано в химической, горной промышленности, строительстве и других отраслях техники.

Изобретение относится к металлоорганической химии, в частности к новым комплексам переходных металлов восьмой группы, которые используются в качестве катализаторов полимеризации циклических олефинов, в частности дициклопентадиена (ДЦПД).

Изобретение относится к резиновой смеси для шины, имеющей улучшенную характеристику сцепления с обледеневшей поверхностью дороги. .
Изобретение относится к свободным от галогенов огнестойким вспенивающимся гранулированным стирольным полимеризатам, содержащим а) от 5 до 50 мас.% наполнителя, выбираемого из таких порошкообразных неорганических веществ, как тальк, мел, каолин, гидроксид алюминия, нитрит алюминия, силикат алюминия, сульфат бария, карбонат кальция, диоксид титана, сульфат кальция, кремниевая кислота, кварцевая мука, аэросил, глинозем или волластонит, и б) от 2 до 40 мас.% расширенного графита со средним размером частиц в пределах от 10 до 1000 мкм,в) от 0 до 20 мас.% красного фосфора или же неорганического или органического фосфата, фосфита или фосфоната,г) от 0 до 10 мас.% сажи или графита.
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, резина из которой характеризуется повышенной адгезией.
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, резина из которой характеризуется повышенной адгезией.
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, резина из которой характеризуется повышенной адгезией.

Изобретение относится к полимерным композициям, предназначенным для получения биодеградируемых термоформованных изделий и пленок, в том числе коррексы для цветочной и овощной рассады, пленки для мульчирования и уничтожения сорняков с эффектом прогревания.
Изобретение относится к твердой порошкообразной композиции, включающей нерасширенные терморасширяемые микросферы и ингибитор, и предназначенной для применения в композициях, содержащих полимерную смолу, ее получению, способу изготовления подобной композиции и изделиям, получаемым из нее.
Наверх