[发明专利]可机械加工的热绝缘苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫

说明书

交叉引用声明

本申请要求美国临时申请系列号61/292,670的优先权。该临时申请的申请日为2010年1月6日。该临时申请的整体内容引入作为参考。

发明背景

发明领域

本发明涉及一种同时具有出色的机械加工性和低导热性的聚合泡沫制品，以及该泡沫制品的制备方法。

背景技术的描述

挤出的聚苯乙烯(XPS)泡沫是通常在许多应用中用作热绝缘，包括管道的热绝缘。然而，完成管道热绝缘特别地是一种挑战，因为它需要不同于热绝缘聚合泡沫板和片的泡沫特性。与大多数热绝缘泡沫板和片不同，管道热绝缘泡沫的机械加工性是重要的以便制造者可以按照自己的特定应用来定制管道热绝缘，该过程通常包括从泡沫板或“坯料”(其按需要被切割成较小尺寸和不同形状以提供管道周围的热绝缘)开始。

对于所有热绝缘材料共同之处是整个泡沫的低导热性。为了达到低导热性，热绝缘泡沫理想地具有小的平均孔径。理想地，孔径在纳米级以便获得克努森效应的利益，从而提高热绝缘性能。更通常地，热绝缘泡沫的平均孔径为300微米或更小。但是管道热绝缘泡沫必须平衡导热性所需的小孔径和对机械加工性的需求。

如上所述，管道热绝缘必须是良好的热绝缘体，但也必须具有良好的机械可加工性。也就是说，管道热绝缘泡沫必须能够被加工成各种形状。和导热性一样，机械加工性随孔径变化—但机械加工性通常随着孔径的增加而提高。尽管典型的热绝缘泡沫的孔径在300微米或更小，具有所需机械加工特性的泡沫的孔径通常为1毫米或更大。因此，优化管道热绝缘的性能包括对高质量热绝缘性能和高质量机械加工性能的平衡。过去，这一平衡偏向于大孔径以获得机械加工性，然后用氯氟烃类(HCFCs)，比如氯二氟代甲烷(R-22)和1-氯-1，1-二氟乙烷(R-142b)，作为发泡剂来提高热绝缘性能。然而，由于氯氟烃类的臭氧消耗潜能(ODP)使得其使用在世界范围内都受到严格控制和管理。理想的是ODP为0，但R-22的ODP值是0.05-0.04，和R-142b的ODP值是0.065.

理想的是开发具有导热性至少与过去的管道热绝缘一样低(也就是制成后180天32-37mW/m*K)和良好的机械加工性的XPS泡沫，但使用ODP为0的发泡剂制备。

发明内容

申请人意外地发现了如何制备具有导热性至少与过去的管道热绝缘一样低(也就是制成后180天32-37mW/m*K)和良好的机械加工性的XPS泡沫(但使用ODP为0的发泡剂制备)的方案。

在第一方面中，本发明是一种聚合泡沫制品，其包含其中限定多个泡孔的热塑性聚合物基质，其中：(a)该热塑性聚合物基质包含重均分子量是90,000到150,000且相对于总聚合物基质重量的聚合丙烯腈浓度为5-20重量％的苯乙烯-丙烯腈共聚物；和(b)该聚合泡沫含有1，1，1，2-四氟乙烷，但不含有臭氧消耗潜能值大于0的发泡剂；(c)该聚合泡沫制品的平均垂直孔径为0.5毫米到1.8毫米，密度为24-40千克/立方米；且(d)该聚合泡沫在研磨表面测试(Milled Surface Test)中的标准化粗糙度商数(Normalized Roughness Quotient)为3.5或更小。

在第二方面中，本发明是用于制备第一方面所述的聚合泡沫的挤出方法。该方法包括以下步骤：(a)在起始温度和起始压力下提供具有软化温度的可发泡的聚合物组合物，且该组合物包含(i)热塑性聚合物基质和发泡剂，该热塑性聚合物基质包含重均分子量在90,000到150,000且相对于总聚合物基质重量的聚合丙烯腈浓度在5-20重量％苯乙烯-丙烯腈共聚物；和(ii)发泡剂，其包含水、1，1，1，2-四氟乙烷以及二氟甲烷和1，1-二氟乙烷中的至少一种，且任选地包含具有四到八个碳的烃，但是不含二氧化碳和不含臭氧消耗潜能值大于零的发泡剂；其中，起始温度高于该可发泡聚合物组合物的软化温度，且起始压力足够高以防止发泡剂膨胀引起的发泡；(b)如果起始温度高于发泡温度，则将该可发泡的聚合物组合物冷却到高于可发泡聚合物组合物的软化温度的发泡温度；和(c)将该可发泡聚合物组合物通过发泡模具挤出至低于起始压力且足够低以允许发泡剂将该可发泡聚合物组合物膨胀成为聚合泡沫的压力中，所述聚合泡沫的平均垂直孔径为0.5毫米到1.8毫米，密度为24-40千克/立方米和研磨表面测试中的标准化粗糙度商数小于等于3.5。