Экструдированная полистирольная пена с широким распределением содержания сомономера



Экструдированная полистирольная пена с широким распределением содержания сомономера
Экструдированная полистирольная пена с широким распределением содержания сомономера

 


Владельцы патента RU 2540527:

ДАУ ГЛОБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЭлЭлСи. (US)

Изобретение относится к изделию из экструдированной полимерной пены и способу получения изделия из экструдированной полимерной пены. Получение экструдированной полимерной пены с использованием термопластичной полимерной композиции из стиролакрилонитрильного сополимера с содержанием сополимеризованного акрилонитрильного сомономера 20 весовых процентов или менее, средним содержанием акрилонитрильного сомономера, которое превышает медианное содержание акрилонитрильного сомономера, и усредненным распределением сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, ширина которого на полувысоте, определяемая на полувысоте пика кривой распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в стиролакрилонитрильном сополимера, превышает 2,5 весовых процента. Изобретение позволяет получить гладкую поверхность при использовании водного пенообразующего реагента. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА

Данная заявка имеет приоритет на основе предварительной заявки U.S. Provisional Application № 61/248898, зарегистрированной 6 октября 2009 года, полное содержание которой включено в данный документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к изделию из экструдированной полимерной пены и способу получения изделия из экструдированной полимерной пены.

ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Получение экструдированной полимерной пены, которая обладает желаемым качеством наружного слоя, представляет собой сложную задачу в том случае, когда в качестве пенообразующего реагента применяют воду. Вода обладает тенденцией вызывать образование нежелательных крошечных отверстий (известных также как поры), что может разрушать поверхность пленки пены. Ссылки уровня техники описывают некоторые способы подавления нежелательных эффектов водного пенообразующего реагента при приготовлении экструдированной пены.

В патентной публикации РСТ WO/2008/140892 раскрыто, что использование стиролакрилонитрильного сополимера (SAN) с коэффициентом полидисперсности менее 2,5 в сочетании с пенообразующим реагентом, содержащим воду и фторированное соединение, может приводить к получению полимерной пены с хорошим качеством наружного слоя, который не содержит пор. В этой публикации не охарактеризовано хорошее качество наружного слоя в отношении гладкости, оно охарактеризовано только в терминах видимых дефектов. Даже поверхность пены, которая не содержит видимых эффектов, может обладать шероховатой на ощупь поверхностью, например текстурой «апельсиновой корки».

В патенте США (USP) 5380767 раскрыто, что повышение растворимости стирольной полимерной композиции в воде или введение добавки в стирольную полимерную композицию, которая повышает растворимость данной стирольной полимерной композиции в воде, может приводить к получению из стирольного полимера мономодальной пены с закрытыми порами даже при использовании водного пенообразующего реагента. В данной публикации не обсуждают качество поверхности получающейся в результате пены, в частности гладкости поверхности пены.

В международной патентной заявке PCT/US09/038718 раскрыто применение сополимера SAN, обладающего нулевой или положительной асимметрией композиционного распределения сополимеризованного акрилонитрила (AN), что может приводить к получению экструдированной полимерной пены с высоким качеством поверхности наружного слоя даже при применении водного пенообразующего реагента. В этой публикации не охарактеризовано хорошее качество наружного слоя в отношении гладкости, оно охарактеризовано только в терминах видимых дефектов. Даже поверхность пены, которая не содержит дефектов, может обладать обнаруживаемой на ощупь шероховатостью поверхности.

Желательно добиваться дальнейшего прогресса в области техники, связанной с получением экструдированной термопластичной полимерной пены с высоким качеством поверхности наружного слоя, в частности гладким наружным слоем, при использовании водного пенообразующего реагента в рамках этих известных способов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение делает вклад в область техники, связанной с экструдированной полистирольной пеной (XPS), посредством открытия нового и оригинального способа получения XPS пены с высококачественной и гладкой поверхностью наружного слоя даже при применении водного пенообразующего реагента. Данное изобретение решает задачу получения не только не содержащей дефектов поверхности, но и получения поверхности наружного слоя, которая является гладкой на ощупь даже при использовании водного пенообразующего реагента.

Неожиданно было обнаружено, что пену из сополимера SAN, обладающую гладкой бездефектной поверхностью наружного слоя, можно получить с помощью водного пенообразующего реагента, используя сополимер SAN, отличающийся тем, что усредненное распределение сополимеризованного акрилонитрильного сомономера (AN) обладает шириной на полувысоте, определяемой на полувысоте пика кривой распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в стиролакрилонитрильном сополимере, превышающей 2,5 весовых % (вес. %).

В первом аспекте настоящее изобретение заключается в изделии из экструдированной полимерной пены, содержащем полимерную матрицу с непрерывной фазой термопластичного полимера, причем данная полимерная матрица определяет множество пор в ней, а непрерывная фаза термопластичного полимера обладает непрерывной фазой стиролакрилонитрильного полимера, отличающегося тем, что (а) содержание в нем акрилонитрила составляет 20 весовых процентов или менее и 5 весовых процентов или более, где весовые проценты приведены от общей массы стиролакрилонитрильного сополимера, (b) среднее содержание акрилонитрильного сомономера превышает срединное содержание в нем акрилонитрильного сомономера и (c) ширина на полувысоте усредненного распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, определяемая на полувысоте пика кривой распределения акрилонитрильного сомономера в стиролакрилонитрильном сополимере, превышает 2,5 весовых процента.

Во втором аспекте настоящее изобретение состоит в способе получения изделия из экструдированной полимерной пены по первому аспекту, причем данный способ включает (а) получение способной к образованию пены термопластичной полимерной композиции, содержащей водный пенообразующий реагент и непрерывную фазу стиролакрилонитрильного полимера при исходных температуре и давлении, которые вызывают размягчение способной к образованию пены термопластичной полимерной композиции, и (b) экструзию способной к образованию пены термопластичной полимерной композиции через вспенивающую головку экструдера в среду, давление и температура которой ниже исходных температуры и давления, и расширение способной к образованию пены полимерной композиции до принятия ей формы изделия из экструдированной полимерной пены, где данный способ дополнительно отличается тем, что содержание сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в стиролакрилонитрильном сополимере составляет 20 весовых процентов или менее и 5 весовых процентов или более, где весовые проценты приведены от общей массы стиролакрилонитрильного сополимера, среднее содержание акрилонитрильного сомономера превышает медианное содержание в нем сополимеризованного акрилонитрильного сомономера и ширина на полувысоте усредненного распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, определяемая на полувысоте пика кривой распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в стиролакрилонитрильном сополимере, превышает 2,5 весовых процента.

Способ по настоящему изобретению используют для изготовления XPS пены по настоящему изобретению. Пена из XPS по настоящему изобретению пригодна, например, в качестве теплоизолирующего материала.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Методы испытания относятся к наиболее последним методам испытания на дату приоритета данного документа в том случае, когда дата не указана номером метода испытания. Ссылки на методы испытания содержат ссылку как на проводящую испытания организацию, так и на номер метода испытания. В данном документе действуют приведенные ниже аббревиатуры и кодовые обозначения методов испытания: «ASTM» относится к Американскому Обществу по Испытаниям и Материалам (American Society for Testing and Materials), «EN» относится к Европейскому Стандарту (European Norm), «DIN» относится к Немецкому Институту Стандартов (Deutches Institute für Normung), а «ISO» относится к Международной Организации по Стандартам (International Organization for Standards).

«Множество» означает два или более. «И/или» означает «и, или в качестве альтернативы». Все диапазоны значений включают граничные точки, если не указано иначе.

Изделия из полимерной пены обладают первичной поверхностью, которая представляет собой поверхность изделия, площадь планарной поверхности которой равна наибольшей площади планарной поверхности всех поверхностей данного изделия. Площадь планарной поверхности представляет собой площадь проецируемой на плоскость поверхности во избежание рассмотрения текстуры поверхности изделия.

Изделие по настоящему изобретению представляет собой изделие из экструдированной полимерной пены. Изделия из экструдированной полимерной пены являются характерно уникальными по сравнению с другими типами изделий из полимерной пены, таких как изделия из пенопласта, как по способу их изготовления, так и по характеристикам изделия. Как правило, экструдированная пена является непрерывной, монолитной структурой связанных между собой пор, получаемой из одной способной к пенообразованию композиции, расширяющейся в одну экструдированную пеноструктуру. Однако один из вариантов осуществления экструдированной пены включает «пену в виде пучка». Пена в виде пучка содержит множество экструдированных нитей пены, задаваемых непрерывными наружными слоями полимера, причем наружные слои прилегающих пен являются прилипшими друг к другу. Полимерные наружные слои в пенах в виде пучков расширяются исключительно в направлении экструзии нити и не охватывают группы пор, поскольку концы нитей не покрыты наружными слоями. В отличие от этого вспененная гранулярная пена обладает характерной непрерывной сеткой наружных слоев полимерных гранул, которые заключают в себя совокупности пор пены в этой пене. Наружные слои полимерных гранул обладают большей плотностью по сравнению со стенками пор наружных слоев гранул. Наружные слои полимерных гранул расширяются в нескольких направлениях и связывают любую поверхность пены с находящейся напротив поверхностью пены и, как правило, связывают вместе все поверхности пены. Наружные слои полимерных гранул представляют собой остаточные наружные слои от каждой гранулы пены, которые расширились с образованием такой пены. Наружные слои гранул склеиваются друг с другом, образуя пеноструктуру, содержащую множество вспученных гранул пены. Гранулярные пены обладают тенденцией крошиться сильнее по сравнению с экструдированной пеной, поскольку они могут ломаться вдоль сетки наружных слоев гранул. Более того, сетка наружных слоев гранул обеспечивает непрерывное сжатие под действием температуры от какой-либо одной стороны пены до противоположной стороны, которое является нежелательным для теплоизолирующего материала.

Изделие из экструдированной полимерной пены по настоящему изобретению содержит полимерную матрицу, которая задает множество пор в ней. Изделия из полимерной пены включают в себя непрерывную полимерную матрицу с порами, распределенными по полимерной матрице и задаваемыми полимерной матрицей. Изделия по настоящему изобретению представляют собой изделия из полимерной пены с непрерывной полимерной матрицей, которая является непрерывной фазой термопластичного полимера. Поэтому фаза термопластичного полимера определяет поры как часть полимерной матрицы. Термореактивные полимеры могут существовать в полимерной матрице при условии, что матрица является непрерывной фазой термопластичного полимера. Желательно, чтобы более 50 весовых процентов (вес. %), предпочтительно 75 вес. % или более, желательнее 80 вес. % или более, еще предпочтительнее 85 вес. % или более, и возможно 90 вес. % или более, 95 вес. % или более и даже 100 вес. % полимерной матрицы от массы полимерной матрицы могло представлять собой термопластичный полимер.

Непрерывная фаза термопластичного полимера представляет собой непрерывный стиролакрилонитрильный (SAN) сополимер. Непрерывная фаза термопластичного полимера может содержать в дополнение к сополимеру SAN термопластичные полимеры, однако предпочтительно, когда непрерывная фаза термопластичного полимера, а также полимерная матрица сама по себе содержит более 50 весовых процентов (вес. %), желательно 75 вес. % или более, предпочтительнее 80 вес. % или более, еще желательнее 85 вес. % или более и возможно 90 вес. % или более, 95 вес. % или более и даже 100 вес. % сополимера SAN от массы фазы термопластичного полимера, массы полимерной матрицы или как массы фазы термопластичного полимера, так и массы полимерной матрицы.

Сополимер SAN состоит из сополимера SAN одного или нескольких типов. Сополимер SAN в SAN сополимерной композиции может представлять собой блок-сополимер, статистический сополимер, линейный, разветвленный или любую комбинацию сополимеров SAN таких типов. Заполимеризованные AN компоненты, как правило, составляют 20 вес. % или менее, более типично 15 вес. % или менее от общей массы сополимера SAN. Более того, целесообразно, чтобы заполимеризованные AN компоненты составляли 5 вес. % или более, предпочтительнее 10 вес. % или более от общей массы сополимера SAN. В том случае, когда концентрация сополимеризованного AN составляет менее 5 вес. %, существует риск получения сополимера SAN с нежелательно низкой растворимостью в воде, что препятствует применению водных пенообразующих реагентов.

Более того, среднее содержание сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в сополимере SAN превышает медианное содержание в нем сополимеризованного акрилонитрильного сомономера. В то же время ширина на полувысоте усредненного распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в сополимере SAN, определяемая на полувысоте пика кривой распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в стиролакрилонитрильном сополимере, превышает 2,5 вес. %. Кривая распределения содержания сополимеризованного акрилонитрильного сомономера представлена на графике, по оси х которого отложена концентрация сополимеризованного сомономера в вес. %, а по оси у отложена частота появления. Ширину распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера определяют идентифицируя пик на кривой распределения содержания сомономера, который соответствует наиболее частому появлению акрилонитрильного сомономера. Процентное содержание сомономера, при котором частота появления сомономера равна половине таковой в максимуме пика (то есть на полувысоте пика), измеряют на обеих сторонах этого пика. Абсолютное значение разницы между этими двумя значениями процентного содержания является шириной распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, определяемой на полувысоте кривой распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера. В том случае, когда сополимер SAN представляет собой смесь двух или более сополимеров SAN с различными кривыми распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, для каждого сополимера SAN в смеси определяют ширину распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, определяемую на полувысоте пика кривой распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, и усредняют их вместе, используя средневзвешенное значение в вес. % каждого сополимера, для определения среднего значения. В том случае, когда сополимер SAN содержит единственный сополимер SAN с кривой распределения индивидуального сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, то значение ширины для такого сополимера SAN играет роль «среднего» значения для сополимера SAN.

Полимерная матрица может не содержать некоторых полимеров, включая стиролбутадиеновые сополимеры, в частности те, средневесовая молекулярная масса которых составляет от 100000 до 140000 грамм на моль.

Неожиданно было обнаружено, что экструзия термопластичного полимера, состав полимерной матрицы которого таков, как только что описано, способна приводить к получению изделия из пены термопластичного полимера с гладкой на ощупь поверхностью наружного слоя при применении водного пенообразующего реагента, однако без необходимости использования сополимера SAN, коэффициент полидисперсности которого превышает 2,5, использования растворимой в воде добавки или использования сополимера SAN с нулевой или положительной асимметрией композиционного распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера. Термопластичный полимер и/или полимерная матрица изделия из экструдированной полимерной пены по настоящему изобретению может не содержать какого-либо из приведенных ниже компонентов, какую-либо комбинацию из них и даже не содержать никакого из приведенных ниже компонентов: сополимера SAN с коэффициентом полидисперсности менее 2,5, добавки для повышения растворимости воды в полимерной матрице и сополимера SAN с нулевой или положительной асимметрией композиционного распределения сополимеризованного AN.

Изделие из экструдированной термопластичной полимерной пены может дополнительно содержать одну добавку или любую комбинацию добавок нескольких типов. Примеры типов добавок охватывают ослабляющие инфракрасное излучение реагенты (например, углеродная сажа, графит, металлическая стружка, диоксид титана), глины, такие как природные абсорбирующие глины (например, каолинит и монтмориллонит) и синтетические глины, зародышеобразователи (например, тальк и силикат магния), препятствующие воспламенению реагенты (например, бромированные препятствующие воспламенению реагенты, такие как гексабромциклододекан, и бромированные полимеры и сополимеры, фосфорсодержащие препятствующие воспламенению реагенты, такие как трифенилфосфат, а также комбинации препятствующих воспламенению реагентов, которые могут включать синергетически действующие соединения, такие, например, как дикумил и поликумил), смазочные вещества (например, стеарат кальция и стеарат бария) и поглотители кислот (например, оксид магния и тетрапирофосфат натрия). Для изделия из экструдированной термопластичной полимерной пены в особенности желательно, когда оно содержит ослабляющие инфракрасное излучение реагенты для сведения к минимуму теплопроводности такого изделия. Добавки обычно диспергируют в полимерной матрице, как правило, в непрерывной фазе термопластичного полимера и присутствуют в концентрации до 15 вес. % от общей массы полимера в изделии из полимерной пены.

Желательно, чтобы плотность изделия из экструдированной термопластичной полимерной пены по настоящему изобретению составляла 64 килограмма на кубический метр (кг/м3) или менее, предпочтительно 55 кг/м3 или менее, желательнее 50 кг/м3 или менее, еще предпочтительнее 48 кг/м3 или менее, еще желательнее 36 кг/м3 или менее и могла составлять 33 кг/м3 или менее и даже 30 кг/м3 или менее. Для обеспечения механической цельности во время обработки плотность, как правило, составляет 18 кг/м3 или более. Плотность пены определяют согласно способу ASTM D-1622-03.

Полимерная пена может являться открытоячеистой или закрытоячеистой, однако предпочтительно, когда она является закрытоячеистой. Открыто-ячеистая пена обладает содержанием открытых пор 30% или более. Закрытоячеистая пена обладает содержанием открытых пор менее 30%. Желательно, чтобы пена по настоящему изобретению обладала содержанием открытых пор 20% или менее, предпочтительно 10% или менее, желательнее 5% или менее, еще предпочтительнее 1% или менее и могла обладать содержанием открытых пор 0%. Содержание открытых пор определяют согласно способу ASTM 6226-05.

Желательно, чтобы поры полимерной пены обладали средним размером или средним вертикальным размером 0,05 миллиметра, предпочтительно 0,10 миллиметра или более, а желательнее 0,15 миллиметра или более. В то же время желательно, чтобы поры изделия из полимерной пены обладали средним размером (вертикальным размером пор) один миллиметр или менее, предпочтительно 0,5 миллиметра или менее, желательнее 0,35 миллиметра или менее. Средний размер пор определяют согласно способу ASTM D-3576-04. Полимерная пена может обладать полимодальным распределением (включая бимодальное распределение) или унимодальным распределением пор по размерам. Вертикальный размер пор относится к размеру поры в вертикальном направлении. Вертикальное направление соответствует направлению, задаваемому толщиной пены, которое перпендикулярно первичной поверхности данной пены.

Способ по настоящему изобретению представляет собой способ экструзии пены, подходящий для получения изделия из термопластичной полимерной пены по настоящему изобретению. Процесс экструзии может быть непрерывным или полунепрерывным (например, аккумулятивная экструзия). В ходе обычного процесса экструзии в экструдере получают способную к образованию пены термопластичную полимерную композицию из термопластичной полимерной композиции с пенообразующим реагентом, нагревая термопластичную полимерную композицию для ее размягчения, смешивая композицию пенообразующего реагента с размягченной термопластичной полимерной композицией при исходной температуре (температуре смешения) и исходном давлении, которые предотвращают объемное расширение пенообразующего реагента в какой-либо значимой степени (предпочтительно, которые предотвращают какое-либо объемное расширение пенообразующего реагента), и выталкивая затем способную к образованию пены композицию через головку экструдера в среду, температура и давление которой находятся ниже исходной температуры и исходного давления. При выталкивании такой способной к образованию пены композиции в среду с более низким давлением пенообразующий реагент вспучивает термопластичный полимер, который превращается в термопластичную полимерную пену. Желательно охладить способную к образованию пены композицию после смешения и перед ее выдавливанием через головку экструдера. При непрерывном способе предпочтительно выдавливать способную к образованию пены композицию с фактически постоянной скоростью в среду с более низким давлением для обеспечения по существу непрерывного пенообразования.

Аккумулятивная экструзия представляет собой полунепрерывный процесс, который включает в себя (1) смешение термопластичного вещества и композиции пенообразующего реагента для получения способной к образованию пены полимерной композиции, (2) экструзию способной к образованию пены полимерной композиции в зону выдержки, температура и давления которой поддерживаются такими, чтобы не позволять способной к образованию пены полимерной композиции образовать пену, причем зона выдержки обладает головкой экструдера, задающей отверстие мундштука экструдера, выходящее в зону более низкого давления, при котором способная к образованию пены полимерная композиция образует пену, и способным открываться затвором, закрывающим отверстие мундштука экструдера, (3) периодическое открывание затвора при одновременном по существу приложении механического давления к способной к образованию пены полимерной композиции с помощью способного перемещаться затвора для выдавливания ее из зоны выдержки через отверстие мундштука экструдера в зону более низкого давления, и (4) предоставление выдавленной способной к образованию пены полимерной композиции возможности расширяться с образованием пены. В патенте США 4323528, включенном в данный документ посредством ссылки, подобный способ раскрыт в контексте изготовления полиолефиновых пен, однако его можно с легкостью адаптировать к пене из ароматических полимеров.

Способы, применяемые для коалесцированных пен, являются также подходящими вариантами осуществления способа экструзии по настоящему изобретению. Патенты США 3573152 и 4824720 (идеи обоих включены в данный документ посредством ссылки) содержат описания способов, применяемых для коалесцированных пен. Вообще говоря, в ходе используемого для получения коалесцированных пен процесса способную к образованию пены полимерную композицию экструдируют через головку экструдера, содержащую множество отверстий, ориентированных так, чтобы при вспучивании способной к образованию пены полимерной композиции при экструзии получающиеся в результате нити образующего пену полимера контактировали друг с другом и частично слипались вместе. Получающаяся в результате пена («пена из прядей») представляет собой композицию нитей пены, вытягивающихся в направлении экструзии пены. Наружный слой, как правило, определяет каждую нить в коалесцированной пене. Несмотря на то что применяемые для коалесцированных пен способы являются подходящими, способ может не включать в себя получения независимых нитей пены и последующего далее объединения нитей с образованием пены из прядей.

При способе по настоящему изобретению предоставляют способную к образованию пены термопластичную полимерную композицию, содержащую водный пенообразующий реагент и непрерывную фазу сополимера SAN при исходных температуре и давлении, которые обеспечивают нахождение способной к образованию пены термопластичной полимерной композиции в размягченном состоянии - размягченном в достаточной степени для осуществления экструзии без разрушения полимера. Способная к образованию пены термопластичная полимерная композиция представляет собой термопластичную полимерную композицию, которая является такой, как описано для полимерной матрицы изделия из пены по настоящему изобретению (способная к образованию пены термопластичная полимерная композиция фактически становится термопластичной полимерной матрицей получающейся в результате пены). Как описано ранее, содержание сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в сополимере SAN составляет 20 вес. % или менее от общей массы сополимера SAN, среднее содержание сополимеризованного акрилонитрильного сомономера превышает медианное содержание в нем сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, а ширина распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, определяемая на полувысоте пика кривой распределения содержания акрилонитрила, превышает 2,5 вес. %.

Способная к образованию пены термопластичная полимерная композиция, содержащая описанную ранее полимерную матрицу, может включать в себя упомянутые выше добавки.

Способная к образованию пены термопластичная полимерная композиция дополнительно содержит водный пенообразующий реагент, что означает, что пенообразующий реагент содержит воду. Желательно, чтобы вода присутствовала в концентрации 0,5 вес. % или более, предпочтительно 0,9 вес. % или более, чтобы максимально использовать экономически выгодный пенообразующий реагент. В то же время вода, как правило, присутствует в концентрации 1,7 вес. % или менее, типичнее 1,2 вес. % или менее. Концентрация воды приведена относительно общей массы полимера в способной к образованию пены термопластичной полимерной композиции.

Помимо воды пенообразующий реагент может содержать любой или любую комбинацию более чем одного дополнительного пенообразующего реагента. Подходящие дополнительные пенообразующие реагенты охватывают неорганические газы, такие как диоксид углерода, аргон, азот, а также воздух, органические пенообразующие реагенты, такие как алифатические и циклические углеводороды, содержащие от одного до девяти атомов углерода, включая метан, этан, пропан, н-бутан, изобутан, н-пентан, изопентан, неопентан, циклобутан и циклопентан, полностью и частично галогенированные алканы и алкены с числом атомов углерода от одного до пяти, предпочтительно те из них, которые не содержат атомов хлора (например, дифторметан (HFC-32), перфторметан, этилфторид (HFC-161), 1,1-дифторэтан (HFC-152a), 1,1,1-трифторэтан (HFC-143a), 1,1,2,2-тетрафторэтан (HFC-134), 1,1,1,2-тетрафторэтан (HFC-134a), пентафторэтан (HFC-125), перфторэтан, 2,2-дифторпропан (HFC-272fb), 1,1,1-трифторпропан (HFC-263fb), 1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан (HFC-227ea), 1,1,1,3,3-пентафторпропан (HFC-245fa) и 1,1,1,3,3-пентафторбутан (HFC-365mfc)), полностью и частично галогенированные полимеры и сополимеры, желательно фторированные полимеры и сополимеры, еще предпочтительнее фторированные полимеры и сополимеры, не содержащие атомов хлора, алифатические спирты с числом атомов углерода от одного до пяти, такие как метанол, этанол, н-пропанол и изопропанол, карбонилсодержащие соединения, такие как ацетон, 2-бутанон и ацетальдегид, содержащие простоэфирную группировку соединения, такие как диметиловый эфир, диэтиловый эфир, метилэтиловый эфир, содержащие карбоксилатную группировку соединения, такие как метилформиат, метилацетат, этилацетат, карбоновая кислота, и химические пенообразующие реагенты, такие как азодикарбонамид, азодиизобутиронитрил, бензолсульфогидразид, полукарбазид 4,4-оксибензолсульфонила, полукарбазид пара-толуолсульфонила, азодикарбоксилат бария, N,N'-диметил-N,N'-динитрозотерефталамид, тригидразинотриазин и бикарбонат натрия.

В одном предпочтительном варианте осуществления используют пенообразующий реагент, содержащий воду и диоксид углерода и который может состоять из них.

Размягченную способную к образованию пены термопластичную полимерную композицию экструдируют через вспенивающую головку экструдера в среду, давление и температура которой ниже исходных температуры и давления. Головка экструдера обладает температурой мундштука, которая желательно составляет 60 градусов Цельсия (°С) или выше, предпочтительно 65°С или выше, еще желательнее 70°С или выше. В то же время предпочтительно, чтобы температура мундштука экструдера составляла 90°С или ниже. Экструдированной способной к образованию пены термопластичной полимерной композиции предоставляют возможность расшириться в изделие из полимерной пены с гладкой поверхностью наружного слоя и характеристиками, описанными для изделия по настоящему изобретению.

К вспенивающейся или вспененной термопластичной полимерной композиции можно применять конструктивное охлаждение или охлаждение может происходить просто в ходе экструзии в окружающую среду с более низкой температурой по сравнению с температурой в экструдере.

Получающееся в результате изделие из экструдированной термопластичной полимерной пены представляет собой изделие по настоящему изобретению.

ПРИМЕРЫ

Приведенные ниже примеры иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения.

Приведенные ниже четыре полимера используют для приготовления образцов и их можно получить с использованием либо корпусного реактора с непрерывным перемешиванием (CSTR), либо расположенных последовательно трех трубчатых реакторов с перемешиванием (STR).

В сравнительных примерах А(i)-(iii) применяют термопластичную полимерную композицию, которая представляет собой смесь полимеров 1 и 2 в массовом соотношении 50/50. Среднее содержание %AN на полувысоте пика для сравнительных примеров составляет 2,0. Медианное содержание AN в вес. % также превышает среднее содержание AN в вес. % в данной полимерной композиции.

В примерах 1(i)-(iii) используют термопластичную полимерную композицию, которая представляет собой смесь полимеров 3 и 4 в массовом соотношении 50/50. Среднее содержание AN в вес. % на полувысоте пика для примеров 1(а)-(е) составляет 3,74. Среднее значение AN в вес. % превышает медианное значение AN в вес. % для данной полимерной композиции.

Подходящую термопластичную полимерную композицию подают в экструдер со скоростью 91 килограмм (200 фунтов) в час при исходной температуре (температуре смешения) приблизительно 200 градусов Цельсия (°С). Добавляют приведенные ниже добавки: 0,2 вес. % стеарата бария, 0,3 вес. % линейного полиэтилена низкой плотности (полиэтилен марки DOWLEX® 2247g, DOWLEX является торговой маркой фирмы The Dow Chemical Company), 0,15 вес. % талька, 0,74 вес. % гексабромциклододекана Saytex® HP-900 (Saytex является торговой маркой фирмы Albemarle Corp.), 0,11 вес. % орто-крезольной новолачной эпоксидной смолы ECN1280 и 0,11 вес. % термостабилизатора Irganox®B215 (Irganox является торговой маркой фирмы CIBA Specialty Chemicals Corp.), где вес. % приведены от общей массы термопластичной полимерной композиции.

Получают способную к образованию пены полимерную композицию, добавляя композицию пенообразующего реагента, содержащую 7,5 вес. % 1,1,1,2-тетрафторэтана (HFC-134a), 1,2 вес. % диоксида углерода и 0,9 вес. % воды. Как и ранее, вес. % приведены относительно общей массы термопластичной полимерной композиции.

Способную к образованию пены полимерную композицию охлаждают до температуры 132°С. Способную к образованию пены полимерную композицию экструдируют через щель шириной 13,3 сантиметра (5,25 дюйма) в среду с нормальным давлением (приблизительно 760 миллиметров ртутного столба) и предоставляют ей возможность расшириться в изделие из термопластичной полимерной пены с размерами поперечного сечения, указанными в таблице 1 (ниже). Для образцов (i)-(iii) используют различные температуры мундштука головки экструдера, приведенные ниже: (i) температура мундштука головки экструдера составляет 70°С, (ii) 80°С и (iii) 90°C.

Определяют характеристики качества поверхности наружного слоя для первичной поверхности и поверхности, которая противоположна первичной поверхности, для каждого образца и затем усредняют характеризующую качество величину для каждой из таких поверхностей для получения среднего значения качества поверхности наружного слоя.

Характеристики и свойства получающихся в результате изделий из термопластичной полимерной пены приведены в таблице 1.

Данные таблицы 1 демонстрируют неожиданный результат, что при всех других одинаковых параметрах изделия из термопластичной полимерной пены, полученные с использованием сополимера SAN с усредненным распределением сополимеризованного акрилонитрильного сомономера с шириной на полувысоте, определяемой на полувысоте пика кривой распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в стиролакрилонитрильном сополимере, превышающей 2,5 вес. %, и средним значением содержания AN в вес. %, которое превышает медианное содержание AN в вес. %, обладают более высоким качеством поверхности наружного слоя по сравнению с изделиями из термопластичной полимерной пены, полученными с использованием сополимера SAN со средней шириной распределения содержания сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, определяемой на полувысоте пика, менее 2,5 вес. %, и медианным содержанием AN в вес. %, которое превышает среднее содержание AN в вес. %, при приготовлении при температуре мундштука головки экструдера в диапазоне от 70°С до 90°С.

1. Изделие из экструдированной полимерной пены, содержащее полимерную матрицу с непрерывной фазой термопластичного полимера, причем полимерная матрица задает множество пор в нем, и непрерывная фаза термопластичного полимера с непрерывной фазой стиролакрилонитрильного полимера, отличается тем, что обладает
(а) содержанием акрилонитрила 20 весовых процентов или менее и 5 весовых процентов или более, где весовые проценты приведены от общей массы стиролакрилонитрильного сополимера,
(b) средним содержанием акрилонитрильного сомономера, которое превышает медианное содержание акрилонитрильного сомономера, и
(c) усредненным распределением сополимеризованного акрилонитрильного сомономера, ширина которого на полувысоте, определяемая на полувысоте пика кривой распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в стиролакрилонитрильном сополимере, превышает 2,5 весовых процента.

2. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.1, отличающееся тем, что оно обладает гладким на ощупь качеством поверхности наружного слоя.

3. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.1, отличающееся тем, что оно свободно от сополимера SAN с положительной асимметрией распределения в нем концентрации сополимеризованного акрилонитрила, и тем, что коэффициент полидисперсности стиролакрилонитрильного сополимера превышает 2,5.

4. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.1, отличающееся тем, что ослабляющее инфракрасное излучение вещество диспергировано в непрерывной фазе термопластичного полимера.

5. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.1, отличающееся тем, что его плотность составляет 32 килограмма на кубический метр или менее, а содержание открытых пор составляет 30% или менее.

6. Способ получения изделия из экструдированной полимерной пены по п.1, включающий
(а) получение способной к образованию пены термопластичной полимерной композиции, содержащей водный пенообразующий реагент и непрерывную фазу стиролакрилонитрильного полимера при исходных температуре и давлении, которые вызывают переход способной к образованию пены термопластичной полимерной композиции в размягченное состояние, и
(b) экструзию способной к образованию пены термопластичной полимерной композиции через вспенивающую головку экструдера в среду, давление и температура которой ниже исходных температуры и давления, а также расширение способной к образованию пены полимерной композиции в изделие из экструдированной полимерной пены,
отличающийся тем, что содержание сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в стиролакрилонитрильном сополимере составляет 20 весовых процентов или менее и 5 весовых процентов или более, где весовые проценты приведены от общей массы стиролакрилонитрильного сополимера, среднее содержание акрилонитрильного сомономера превышает медианное содержание сополимеризованного акрилонитрильного сомономера и ширина усредненного распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера на полувысоте, определяемой на полувысоте пика кривой распределения сополимеризованного акрилонитрильного сомономера в стиролакрилонитрильном сополимере, превышает 2,5 весовых процента.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что способная к образованию пены полимерная композиция расширяется в гладкое на ощупь изделие из полимерной пены.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в нем не используют стиролакрилонитрильный сополимер с нулевой или положительной асимметрией распределения концентрации сополимеризованного акрилонитрила, и тем, что коэффициент полидисперсности стиролакрилонитрильного сополимера составляет менее 2,5.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что способная к образованию пены термопластичная полимерная композиция содержит ослабляющее инфракрасное излучение вещество.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что водный пенообразующий реагент содержит по меньшей мере пять весовых процентов воды от общей массы пенообразующего реагента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ламинированному листу вспененной фенольной смолы и к способу его производства. Лист содержит вспененную фенольную смолу и поверхностный материал, который покрывает поверхность вспененной фенольной смолы, где вспененная фенольная смола содержит углеводород, хлорированный алифатический углеводород или их комбинацию, плотность вспененной фенольной смолы равна от 10 кг/м3 до 100 кг/м3, средний диаметр ячеек вспененной фенольной смолы составляет 5-200 мкм, содержание закрытых ячеек вспененной фенольной смолы составляет 85-99%, и абсолютная величина степени изменения размеров вспененной фенольной смолы Δεb, определяемая методом испытания, описанным в стандарте EN1604, составляет 0,49% или меньше.
Настоящее изобретение относится к изделию из экструзионного пенополистирола. Описано изделие из экструзионного пенополистирола, включающее полистирольную матрицу, которая определяет ячейки; частицы галлуазитовой глины, диспергированные в полистирольной матрице в концентрации более 0,1 масс.ч.

Изобретение относится к термоизоляционной полимерной пене, содержащей компонент, ослабляющий инфракрасное излучение, и к способу получению полимерной пены. Полимерную пену изготавливают путем экструзионного вспенивания вспениваемой термопластичной полимерной смеси с применением вспенивающего компонента.

Изобретение относится к полимерному пеноматериалу, включающему композицию на основе термопластичных полимеров, где 75 или более процентов по массе всех негалогенированных полимеров в полимерном пеноматериале составляют композицию сополимеров стирола-акрилонитрила, имеющую распределение содержания полимеризованного акрилонитрила с положительной асимметрией, положительную разность, выраженную в процентах, между средним и медианным распределением содержания сополимеризованного акрилонитрила и среднее содержание сополимеризованного акрилонитрила 20 массовых процентов или менее.

Изобретение относится к способу получения вспененного полимера на основе стирольного гомополимера или сополимера и к экструдированным пенопластам, полученным этим способом.
Изобретение относится к термопластичным полимерным пенам, и в особенности к экструдированным пеносмесям низкой плотности, и к их переработке. .

Изобретение относится к технологии получения гранулированных вспениваемых композиций на основе винилароматических соединений и может быть использовано при производстве изделий из пенопластов.

Изобретение относится к способу получения термоизолирующей полимерной пены, термоизолирующей полимерной пене и способу применения термоизолирующей полимерной пены.
Изобретение относится к полимерному пенопласту, включающему композицию сополимера стирола и акрилонитрила и агента, ослабляющего инфракрасное излучение. .

Изобретение относится к получению кристаллического пеноматериала и к самому кристаллическому пеноматериалу. Кристаллический пеноматериал получают в несколько стадий в результате создания сначала кристаллической компоновки газовых пузырьков в отверждаемой композиции и после этого обеспечение отверждения данной композиции. Получают жидкую отверждаемую композицию, способную образовывать множество из одной или нескольких групп, выбираемых из уретановых, изоциануратных и оксазолидоновых групп. Получают кристаллическую компоновку газовых пузырьков в отверждаемой композиции за счет осаждения монодисперсных газовых пузырьков в указанную жидкую отверждаемую композицию. Отверждают указанную композицию. Полученный пеноматериал характеризуется наличием большой упорядоченности ячеек, которые могут содержать один или несколько выбранных газов. Пеноматериал может быть использован, например, в областях применения теплоизоляции, плавучести, в строительстве, при упаковывании, в обувных подошвах, мебели и т.д. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 пр.
Изобретение относится к пенополиизоциануратной композиции, которая может найти применение при изготовлении теплоизолирующих материалов и строительных панелей. Пенополиизоциануратная композиция включает полиизоцианатное соединение, первый полиэфирполиол на основе сложного эфира, включающего остаток ортофталевой кислоты, второй полиэфирполиол на основе сложного эфира, включающий остаток терефталевой кислоты, по меньшей мере один полиэфирполиол на основе простого эфира, характеризующийся функциональностью, составляющей по меньшей мере 3, и гидроксильное число, изменяющееся в пределах от 200 до 850 мг КОН/г. Композиция включает также физический пенообразователь и воду в количестве от 0,2 до 3 мас.% в расчете на совокупное количество компонентов в реакционной смеси, где изоцианатный индекс составляет от 250 до 500. Описаны также изделие, содержащее композицию, и способ получения панели, имеющей облицовку и блок из пенополиизоцианурата. Технический результат - стабильность геометрических размеров во всех направлениях, небольшая степень усадки, повышение предела прочности пеноматериала, а также отсутствие образования волнистого рисунка на поверхности изделия. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр.

Изобретение относится к способу изготовления полиуретановой пены, включающему следующие последовательные стадии: предоставление смеси в смесительной головке, причем смесь включает: A) полиол, способный реагировать с изоцианатами; B) детергентный компонент (ПАВ); C) компонент - вспениватель, выбранный из группы, включающей линейные, разветвленные или циклические алканы с 1-6 атомами углерода, линейные, разветвленные или циклические фторалканы с 1-6 атомами углерода, N2, O2, аргон и/или CO2, причем компонент - вспениватель С) находится в сверхкритическом или околокритическом состоянии и в виде микроэмульсии в полиоле; D) полиизоцианатный компонент; вывод смеси, включающей компоненты А), В), С) и D), из смесительной головки. После смешивания компонентов А), В), С) и D) давление составляет от ≥73,7 бар до ≤300 бар, а при выводе смеси давление снижают до атмосферного давления. Доля вспенивателя в реакционной смеси, включающей компоненты А), В), С) и D), составляет от ≥3 вес.% до ≤60 вес.%. Температура составляет от ≥20°C до ≤80°C. Массовая доля у детергентного компонента В) в смеси, включающей компоненты А), В) и С), составляет от ≥0,05 до ≤0,3. Также изобретение относится к полиуретановой пене со средним диаметром пор от ≥10 нм до ≤ 10000 нм. Технический результат - получение полиуретановых пен с бимодальным распределением ячеек по размеру с применением сверхкритического вспенивателя для получения малого размера ячеек. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.

Настоящее изобретение относится к реакционной смеси в форме эмульсии, пригодной для преобразования в полиуретаны, содержащей первую фазу и вторую фазу в эмульсии и дополнительно содержащую полиолы, вспенивающие агенты, поверхностно-активные вещества и изоцианаты. Описана реакционная смесь в форме эмульсии, пригодная для преобразования в полиуретаны, содержащая первую фазу и вторую фазу в эмульсии и содержащая следующие компоненты: A) соединения, реакционноспособные по отношению к изоцианату, выбранные из группы, включающей полиолы, полиэфирполиолы, сложные полиэфирполиолы, поликарбонатполиолы, полиэфирэстерполиолы и/или полиакрилатполиолы, где дополнительное число ОН этого компонента А) составляет от ≥ 100 мг КОН/г до ≤ 800 мг КОН/г и средняя ОН функциональность данного компонента А) составляет ≥ 2; B) вспенивающие агенты, выбранные из группы, включающей линейные, разветвленные или циклические C1-C5-алканы, линейные, разветвленные или циклические C1-C5-фторалканы и/или CO2; C) поверхностно-активные вещества, выбранные из группы, содержащей алкоксилированные алканолы, алкоксилированные алкилфенолы, алкоксилированные жирные кислоты, сложные эфиры жирных кислот, полиалкиленамины, алкил сульфаты, алкиловые полиэфиры, алкилполиглюкозиды, фосфатидилинозитолы, фторированные поверхностно-активные вещества, поверхностно-активные вещества, содержащие силоксановые группы и/или бис(2-этил-1-гексил) сульфосукцинат и D) изоцианаты, которые имеют функциональность NCO ≥ 2; где соединения А), реакционноспособные по отношению к изоцианату, присутствуют в первой фазе эмульсии и вспенивающий агент В) присутствует во второй фазе, при этом вспенивающий агент В) присутствует в околокритическом или сверхкритическом состоянии и далее в том, что изоцианат D) присутствует во второй фазе в количестве ≥ 10% массы от общего количества изоцианата D) в реакционной смеси. Раскрыт способ получения пенополиуретанов, включающий стадии: обеспечение соединений А), реакционноспособных по отношению к изоцианату, вспенивающих агентов В), поверхностно-активных веществ С) и изоцианатов D), где вспенивающий агент присутствует в околокритическом или сверхкритическом состоянии, и снижение давления полученной композиции, таким образом, вспенивающие агенты переходят в газообразное состояние. И раскрыт способ получения пенополиуретанов, включающий стадии: получение композиции, содержащей соединения А), реакционноспособные по отношению к изоцианату, и поверхностно-активные вещества С); обеспечение композиции, содержащей вспенивающий агент В) и изоцианат D), в котором вспенивающий агент присутствует в околокритическом или сверхкритическом состоянии и в котором изоцианат D) присутствует во вспенивающем агенте В); смешивание двух композиций; снижение давления полученного состава смеси, таким образом, вспенивающий агент переходит в газообразное состояние. Также в изобретении описаны пенополиуретан, полученный любым из указанных способов, и применение вышеуказанной реакционной смеси для производства пенополиуретанов. Технический результат - создание альтернативного способа получения пенополиуретанов, имеющих меньшие размеры ячеек, а также реакционных смесей, используемых в этих методах. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 пр., 1 табл., 8 ил.
Наверх