用于采用低全球變暖潛力的發泡劑制造泡沫體的非?VOC加工助劑制造技術

提供一種可發泡的聚合物混合物，其包括:聚合物組合物；至少一種發泡劑，所述發泡劑包括二氧化碳、氫氟烯烴、氫氯氟烯烴、氫氟烴、及其混合物中的至少一種；和至少一種非?VOC加工助劑，所述非?VOC加工助劑包括下述中的一種或多種：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亞丙酯、環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯?甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有機鹽在乙烯乙酸乙烯酯共聚物內的分散體。所述發泡劑包括二氧化碳、氫氟烯烴、氫氯氟烯烴、氫氟烴、及其混合物中的至少一種。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于采用低全球變暖潛力的發泡劑制造泡沫體的非-VOC加工助劑相關申請本申請要求2014年7月16日提交的標題為“Non-VOCProcessingAidsforUseinManufacturingFoamsUsingLowGlobalWarmingPotentialBlowingAgents”的美國臨時申請號62/025,128的權益，在本文中通過參考將其全文引入。
技術介紹
本專利技術涉及形成聚合物泡沫體的方法和尤其是制造擠出聚苯乙烯(XPS)泡沫體的方法。本專利技術提供采用新型的加工助劑來穩定XPS發泡擠出工藝并增加XPS泡沫體制造的操作窗。在制備擠出的合成泡沫體中所使用的通用工序通常包括下述步驟：熔融基礎聚合物組合物，在提供徹底混合發泡劑和聚合物的條件下、在防止混合物過早發泡的同時(例如在壓力下)將一種或多種發泡劑和其他添加劑摻入到聚合物熔體內。然后，典型地將這一混合物擠出通過單段或多段擠出模頭，以冷卻并減少在混合物上的壓力，允許混合物發泡并生產發泡產品。要理解，聚合物、發泡劑和添加劑的相對用量，溫度和壓力下降時的方式將傾向于影響所得泡沫體產品的品質與性能。還要理解，可發泡的混合物維持在相對高的壓力下，直到它穿過擠出模頭并允許在減壓區域內膨脹。盡管相對于擠出模頭處的壓力下降，但減壓區域可實際上維持在比大氣壓高的壓力下，例如最多約2atm，或甚至更多地在一些應用中，可維持在比大氣壓低的壓力下，例如低至約0.25atm，或在一些應用中甚至更低。進一步地，除非另有說明，所有提到本文中提供的壓力以絕對壓力形式描述。常規發泡劑例如氯氟烴("CFCs")和某些烷烴在聚苯乙烯內的溶解度傾向于降低擠出熔體粘度并改進膨脹聚苯乙烯熔體的冷卻。例如，戊烷和CFC(例如Freon11和12)的組合可部分溶于聚苯乙烯中且用于生成聚苯乙烯泡沫體，所述聚苯乙烯泡沫體顯示出通?？山邮艿耐庥^和物理性能，例如表面光潔度，泡孔尺寸和分布，取向，收縮率，絕緣性能(R-值)和勁度。然而，對這種CFC化合物明顯造成減少地球平流層內臭氧層的應答，最近因政府規章在諸如氣溶膠推進劑、制冷劑、泡沫-發泡劑和專門溶劑之類的應用中這種化合物的廣泛使用和伴隨的大氣釋放已急劇減少或消除。不鼓勵CFCs導致利用備選的發泡劑，例如含氫的氯氟烷烴(HCFCs)。然而，盡管與CFCs相比HCFC被視為環境友好的發泡劑，但這種化合物仍然含有一些氯和因此據說具有臭氧消耗潛力。另一組備選的發泡劑氫氟烴(HFC's)常用作更加臭氧友好選項。特別地，CF3CH2CF2H(HFC-245fa),1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a),1,1,2,2-四氟乙烷(HFC-134)和1,1-二氟乙烷(HFC-152a)提供所需的改進，例如零臭氧消耗和降低(但仍然顯著)的全球變暖潛力。這一組用作改進絕緣性的助劑，這至少部分是由于該蒸汽具有低的導熱率所致。然而，這些化合物昂貴，傾向于在聚苯乙烯中不那么可溶，且具有顯著的全球變暖潛力。例如，HFC-134a具有1430的全球變暖潛力(GWP)。因此，使用HFCs作為發泡劑，盡管與常規的發泡劑相比得到改進，但仍然沒有提供不具有全球變暖牽連的發泡劑。還考慮過諸如戊烷、己烷、環戊烷和這一系列的其他同系物之類的烴。從環境和經濟這兩個角度考慮，二氧化碳作為發泡劑是吸引人的候選物。然而，鑒于二氧化碳在聚苯乙烯樹脂內具有相對低的溶解度、高的擴散性和差的可加工性，與成功地使用二氧化碳作為發泡劑有關的挑戰是明顯的。已開發了具有零ODP(臭氧消耗潛力)和低(可忽略不計的)GWP(全球變暖潛力)的稱為氫氟烯烴(HFOs)和氫氯氟烯烴(HCFOs)的新一代氟烯烴發泡劑。HFOs被鑒定為潛在的低全球變暖潛力的發泡劑以生產用于絕人的熱塑性泡沫體，例如聚苯乙烯泡沫體。簡要概述本專利技術的通用概念涉及可發泡的聚合物混合物。所述可發泡的聚合物混合物包括聚合物組合物(例如聚苯乙烯類組合物)和至少一種發泡劑。這種發泡劑可例如由二氧化碳、氫氟烯烴和氫氟烴及其混合物組成。所述可發泡的聚合物混合物進一步包括至少一種非-VOC加工助劑，所述非-VOC加工助劑包括下述中的一種或多種：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亞丙酯、環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有機鹽在共聚物內的分散體。在一些例舉的實施方案中，發泡劑包括CO2，HFO-1234ze，HFO-1243zf，以及HCFO-1233zd和HFC-152a中的至少一種。本專利技術的通用概念進一步涉及制造擠出聚合物泡沫體的方法。所述方法包括將聚合物組合物引入到螺桿擠出機內，以形成聚合物熔體，和將至少一種非-VOC加工助劑和至少一種發泡劑注入到該聚合物熔體內，以形成可發泡的聚合物材料。非-VOC加工助劑可包括下述中的一種或多種：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亞丙酯、環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有機鹽在共聚物內的分散體。所述方法進一步包括將可發泡的聚合物組合物在壓力下擠出通過模頭，以生產聚合物泡沫體。本專利技術進一步的概念涉及擠出的聚合物泡沫體。由含聚合物組合物、至少一種發泡劑和非-VOC加工助劑的可發泡的聚合物材料形成該擠出的聚合物泡沫體。發泡劑可包括下述中的一種或多種：二氧化碳、氫氟烯烴、氫氯氟烯烴、氫氟烴及其混合物。非-VOC加工助劑可包括下述中的一種或多種：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亞丙酯、環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有機鹽在乙烯乙酸乙烯酯共聚物內的分散體?？紤]隨后的詳細說明，本專利技術通用概念的前述和其他目的、特征和優點將更加容易地顯而易見。附圖說明根據以下提供的和在附圖中闡述的本專利技術的某些實例實施方案的更特別的說明，本專利技術的實例實施方案將顯而易見。圖1是實踐本專利技術方法有用的例舉的擠出裝置的示意圖。圖2是增加苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物加工助劑的濃度對在60天之后泡沫體密度和k值影響的圖表描繪。圖3是增加苯甲酸辛酯加工助劑的濃度對在60天之后泡沫體密度和k值影響的圖表描繪。圖4是增加脂肪酸酯加工助劑的濃度對在60天之后泡沫體密度和k值影響的圖表描繪。詳細說明除非另外定義，本文中所使用的所有技術和科學術語具有與本專利技術所屬
的普通技術人員通常理解的相同含義。盡管可在本專利技術的實踐或測試中使用與本文描述的那些類似或相當的任何方法與材料，但優選的方法和材料如本文所描述。本文中提到的所有參考文獻，其中包括公布的或相應的美國或國外專利申請，授權的美國或國外專利，或任何其他參考文獻每一篇通過參考全文引入，其中包括在所引證的參考文獻中列出的所有數據、表格、附圖和文本。在附圖中，為了清楚起見，線，層和區域的厚度可以放大。要注意，在附圖當中的相同的數字表示相同的元件。術語“組合物”和“本專利技術的組合物”在本文中可互換使用。本文中所使用的術語“發泡劑”要理解為包括物理發泡劑(例如，溶解的氣態試劑)或化學發泡劑(例如通過分解生成的氣體)。例如在擠出機中，和在合適的條件下，通常將發泡劑加入到熔融聚合物中，以引發發泡，產生發泡熱塑性材料。發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可發泡的聚合物混合物，其包括：聚合物組合物；至少一種發泡劑，所述發泡劑包括二氧化碳、氫氟烯烴、氫氯氟烯烴、氫氟烴、及其混合物中的至少一種；和至少一種非?VOC加工助劑，其包括下述中的一種或多種：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亞丙酯、環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯?甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有機鹽在乙烯乙酸乙烯酯共聚物內的分散體。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.07.16 US 62/025,1281.一種可發泡的聚合物混合物，其包括：聚合物組合物；至少一種發泡劑，所述發泡劑包括二氧化碳、氫氟烯烴、氫氯氟烯烴、氫氟烴、及其混合物中的至少一種；和至少一種非-VOC加工助劑，其包括下述中的一種或多種：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亞丙酯、環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有機鹽在乙烯乙酸乙烯酯共聚物內的分散體。2.權利要求1的可發泡的聚合物混合物，其中所述聚合物組合物包含鏈烯基芳族聚合物。3.權利要求2的可發泡的聚合物混合物，其中所述聚合物組合物包含聚苯乙烯。4.權利要求1的可發泡的聚合物混合物，其中所述發泡劑包括CO2，HFO-1243zf和HFO-1234ze中的至少一種，以及HCFO-1233zd和HFC-152a中的至少一種。5.權利要求4的可發泡的聚合物混合物，其中所述發泡劑包括約1.0-5.0wt％的CO2、約1.0-14.0wt％的HFO-1234ze和約0.05-2.0wt％的HCFO-1233zd，基于可發泡聚合物混合物的總重量。6.權利要求4的可發泡的聚合物混合物，其中所述發泡劑包括約99/1-1/99的HFO-1234ze/HFC-152a比。7.權利要求1的可發泡的聚合物混合物，其中所述發泡劑在所述可發泡聚合物混合物內的存在量為約2.0-12.0wt％。8.權利要求1的可發泡的聚合物混合物，其中所述非-VOC加工助劑不含醚、酮、醇和烴。9.權利要求1的可發泡的聚合物混合物，其中所述加工助劑占全部可發泡聚合物混合物的0.05-10.0wt％。10.權利要求1的可發泡的聚合物混合物，其中微囊化所述加工助劑。11.權利要求1的可發泡的聚合物混合物，進一步包括下述物質中的一種或多種：紅外衰減劑、阻燃劑、成核劑、增塑劑、顏料、彈性體、擠出助劑、抗氧劑、填料、抗靜電劑、殺生物劑、殺白蟻劑、著色劑、油、蠟、阻燃劑協同劑和/或UV吸收劑。12.權利要求11的可發泡的聚合物混合物，其中所述紅外衰減劑包括下述物質中的一種或多種：納米石墨、炭黑、粉化無定形碳、瀝青、粒化瀝青、研磨玻璃、玻璃纖維束、云母、黑色氧化鐵、金屬薄片或粉末、碳納米管、納米石墨烯小片、碳納米纖維、活性炭、二氧化鈦。13.權利要求11的可發泡的聚合物混合物，其包括約0.005-5.0wt％的所述紅外衰減劑，基于所述可發泡聚苯乙烯混合物的重量。14.一種制造擠出的聚合物泡沫體的方法，其包括：將聚合物組合物引入到螺桿擠出機內，以形成聚合物熔體；將至少一種非-VOC加工助劑和至少一種發泡劑引入到所述聚合物熔體內，以形成可發泡的聚合物材料，所述至少一種非-VOC加工助劑包括下述中的一種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：Y·德拉維茲，C·J·布德羅，韓向民，S·T·布拉默，B·A·法畢安，M·Z·維克利，
申請(專利權)人：歐文斯科寧知識產權資產有限公司，
類型：發明
國別省市：美國,US