[发明专利]用于采用低全球变暖潜力的发泡剂制造泡沫体的非‑VOC加工助剂

说明书

相关申请

本申请要求2014年7月16日提交的标题为“Non-VOC Processing Aids for Use in Manufacturing Foams Using Low Global Warming Potential Blowing Agents”的美国临时申请号62/025,128的权益，在本文中通过参考将其全文引入。

背景技术

本发明涉及形成聚合物泡沫体的方法和尤其是制造挤出聚苯乙烯(XPS)泡沫体的方法。本发明提供采用新型的加工助剂来稳定XPS发泡挤出工艺并增加XPS泡沫体制造的操作窗。

在制备挤出的合成泡沫体中所使用的通用工序通常包括下述步骤：熔融基础聚合物组合物，在提供彻底混合发泡剂和聚合物的条件下、在防止混合物过早发泡的同时(例如在压力下)将一种或多种发泡剂和其他添加剂掺入到聚合物熔体内。然后，典型地将这一混合物挤出通过单段或多段挤出模头，以冷却并减少在混合物上的压力，允许混合物发泡并生产发泡产品。要理解，聚合物、发泡剂和添加剂的相对用量，温度和压力下降时的方式将倾向于影响所得泡沫体产品的品质与性能。还要理解，可发泡的混合物维持在相对高的压力下，直到它穿过挤出模头并允许在减压区域内膨胀。尽管相对于挤出模头处的压力下降，但减压区域可实际上维持在比大气压高的压力下，例如最多约2atm，或甚至更多地在一些应用中，可维持在比大气压低的压力下，例如低至约0.25atm，或在一些应用中甚至更低。进一步地，除非另有说明，所有提到本文中提供的压力以绝对压力形式描述。

常规发泡剂例如氯氟烃("CFCs")和某些烷烃在聚苯乙烯内的溶解度倾向于降低挤出熔体粘度并改进膨胀聚苯乙烯熔体的冷却。例如，戊烷和CFC(例如Freon 11和12)的组合可部分溶于聚苯乙烯中且用于生成聚苯乙烯泡沫体，所述聚苯乙烯泡沫体显示出通常可接受的外观和物理性能，例如表面光洁度，泡孔尺寸和分布，取向，收缩率，绝缘性能(R-值)和劲度。

然而，对这种CFC化合物明显造成减少地球平流层内臭氧层的应答，最近因政府规章在诸如气溶胶推进剂、制冷剂、泡沫-发泡剂和专门溶剂之类的应用中这种化合物的广泛使用和伴随的大气释放已急剧减少或消除。

不鼓励CFCs导致利用备选的发泡剂，例如含氢的氯氟烷烃(HCFCs)。然而，尽管与CFCs相比HCFC被视为环境友好的发泡剂，但这种化合物仍然含有一些氯和因此据说具有臭氧消耗潜力。

另一组备选的发泡剂氢氟烃(HFC's)常用作更加臭氧友好选项。特别地，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)提供所需的改进，例如零臭氧消耗和降低(但仍然显著)的全球变暖潜力。这一组用作改进绝缘性的助剂，这至少部分是由于该蒸汽具有低的导热率所致。然而，这些化合物昂贵，倾向于在聚苯乙烯中不那么可溶，且具有显著的全球变暖潜力。例如，HFC-134a具有1430的全球变暖潜力(GWP)。因此，使用HFCs作为发泡剂，尽管与常规的发泡剂相比得到改进，但仍然没有提供不具有全球变暖牵连的发泡剂。

还考虑过诸如戊烷、己烷、环戊烷和这一系列的其他同系物之类的烃。从环境和经济这两个角度考虑，二氧化碳作为发泡剂是吸引人的候选物。然而，鉴于二氧化碳在聚苯乙烯树脂内具有相对低的溶解度、高的扩散性和差的可加工性，与成功地使用二氧化碳作为发泡剂有关的挑战是明显的。

已开发了具有零ODP(臭氧消耗潜力)和低(可忽略不计的)GWP(全球变暖潜力)的称为氢氟烯烃(HFOs)和氢氯氟烯烃(HCFOs)的新一代氟烯烃发泡剂。HFOs被鉴定为潜在的低全球变暖潜力的发泡剂以生产用于绝人的热塑性泡沫体，例如聚苯乙烯泡沫体。

简要概述

本发明的通用概念涉及可发泡的聚合物混合物。所述可发泡的聚合物混合物包括聚合物组合物(例如聚苯乙烯类组合物)和至少一种发泡剂。这种发泡剂可例如由二氧化碳、氢氟烯烃和氢氟烃及其混合物组成。所述可发泡的聚合物混合物进一步包括至少一种非-VOC加工助剂，所述非-VOC加工助剂包括下述中的一种或多种：己二酸酯、苯甲酸酯、脂肪酸及其衍生物、碳酸亚丙酯、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、和脂肪酸的有机盐在共聚物内的分散体。