[发明专利]加工助剂和包含该加工助剂的聚合物制剂以及制备它们的方法

说明书

技术领域

本发明涉及多阶段乳液加工助剂聚合物，包含加工助剂聚合物的可发泡的卤化聚合物，制备加工助剂的方法以及制备可发泡的聚合物制剂的方法。

背景技术

卤化聚合物例如聚氯乙烯(“PVC”)用作建筑材料在多种应用中代替木材，所述应用例如为房屋招牌，装饰，和装饰性成型磨光工具(decorative molding mill work)。本申请使用的“卤化聚合物”表示(1)包含大于80％的氯乙烯、氟乙烯、偏二氯乙烯、偏二氟乙烯、或其组合的均聚物或共聚物，和(2)氯化的聚氯乙烯、氯化的聚乙烯、或其组合。工业上最常见的这些聚合物是聚氯乙烯(PVC)，因此本申请的一般性描述重点将PVC和发泡的PVC作为实例。PVC泡沫体也用于标记，甲板(deck boards)，以及一些类型的PVC管的芯。

对于各种应用，发泡的PVC通常在连续挤出法中制备。最常见的挤出实践包括离开模头自由发泡，然后进行一些类型的校正和Celuka或一体化皮层法(integrated skin process)。这些PVC发泡法和典型的制剂成分的描述可见D.Klempner和V.Sendijarevic，“PVC Foams”，Chapter9，Handbook of Polymeric Foams and Foam Technology，2nd Ed.，Hanser Publishers，Munich(2004)。

发泡的PVC制剂的关键组分是PVC，热稳定剂，润滑剂，一种或多种发泡剂，和(共)聚合物添加剂例如抗冲改性剂和加工助剂聚合物。加工助剂聚合物是下述材料，其与PVC的可相容的，并且往往是在甲基丙烯酸甲酯或与PVC相容的其它组分方面含量高的共聚物，例如，苯乙烯丙烯腈共聚物。美国专利2,646,417，3,975,315，5,206,296，和6,765,033和欧洲专利EP1153936描述了用作PVC加工助剂的聚合物组合物类型。本申请使用的“可相容的”表示加工助剂聚合物在热成型过程中均匀地混合或分散到PVC中。

高分子量加工助剂使得，当加热的聚合物离开挤出机模头时，在聚合物加工过程中，聚合物能够膨胀或模头溶胀。这种膨胀在诸如Celuka法(其中需要聚合物膨胀以填充空腔)或者在其中需要一定的片材厚度的自由发起泡沫体的方法中是重要的。这些加工助剂聚合物也增加熔体延展性和熔体强度，这是由于它们的高分子量和与PVC的相容性。这进而有助于控制泡沫体的泡孔膨胀并提供小的均匀泡孔尺寸。另外，高熔体强度有助于防止当将挤出的泡沫体片材冷却时泡沫体塌陷，且有助于固定泡沫体结构。另外，高的熔体强度使得能够将热挤出的材料拖拉通过校准或校正设备。可以将任何废料或修整废弃材料碾碎并重新用于挤出工艺中，在该挤出工艺中发泡的材料是热塑性的并且不是交联的热固性材料。能够以再研料重复利用的材料对于经济和废物处理是重要的。

这些加工助剂具有的重均分子量为500,000至15,000,000，且较大MW的材料显示较高效率并不异常(B.Haworth et al.，Plastics，Rubber and Composites Processing and Applications，vol.22，p.159，1994)。制剂中的用量可以为0.5至20份每一百份PVC，这取决于加工助剂的MW，所需密度，和片材厚度。较低的密度和较高的片材厚度需要较高的加工助剂用量。

使用高MW加工助剂以允许发泡的可替换方法是使用基质聚合物的交联剂。交联剂必须在与使泡沫体固化的化学发泡剂分解的温度和速率类似的温度和速率固化。该方法用于制备聚氨酯、环氧泡沫体等的行业。D.Klempner和V.Sendijarevic，Handbook of Polymeric Foams and Foam Technology，2nd Ed.，Hanser Publishers，Munich(2004)。

该固化方法也已经用于卤化聚合物如PVC。在典型的方法中，将PVC、发泡剂、和交联剂混合在一起并放进压力下的模具中。将模具加热至使得发泡剂生成气体的温度，释放压力，使得在相同的时间期限内发生发泡和固化。由此，固定了泡沫体结构，并生成具有高耐热性和耐压缩变定性质的热固性材料，但是来自泡沫体的废料并不容易再加工。同样，这种类型的方法并不像固化往往在挤出机内发生一样而限于挤出型发泡工艺。