[发明专利]包含胶乳颗粒的水膨胀性聚合物珠

说明书

本发明涉及用于制备水膨胀性聚合物珠的无乳化剂的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供包括苯乙烯的无乳化剂的起始组合物，b)使起始组合物预聚，以获得预聚物组合物，c)将含水发泡剂与预聚物组合物在升高的温度混合，以获得水微滴在预聚物组合物中的反相乳液，其中含水发泡剂包括水和溶于所述水中的水溶性引发剂并且所述水微滴包括苯乙烯聚合物的球，其中由于升高的温度，所述水溶性引发剂部分地分解，导致形成水微滴在预聚物组合物中的反相乳液，d)将所述反相乳液分散在含水介质中，以生成经悬浮的微滴的含水悬浮液，和e)使通过步骤d)获得的悬浮液的微滴中的单体聚合，以获得水膨胀性聚合物珠。

本发明涉及用于制备水膨胀性聚合物珠(WEPS)的方法。本发明还涉及这样的WEPS和通过使这样的WEPS膨胀获得的经膨胀的聚合物珠。

商业上可得的膨胀性聚苯乙烯珠(EPS)通常使用戊烷异构体作为发泡剂。戊烷及其异构体的应用导致低密度的均匀的EPS泡沫。然而，使用戊烷或其异构体的一个主要的不利之处在于对环境的危害性。研究显示，戊烷及其异构体都有助于在较低的大气中的臭氧形成。在戊烷的光氧化期间还形成有助于温室效应的二氧化碳。

可追溯至1997年的J.J.Crevecoeur的埃因霍芬大学的学位论文“WaterExpandable Polystyrene”描述了用于生产WEPS的方法，其中首先借助于表面活性物质将细分散在苯乙烯中的水完全乳化，这之后使苯乙烯聚合至多50％的转化率，将混合物采用相反转悬浮于水中并且借助于过氧化物引发剂将苯乙烯最终聚合至完成。所使用的表面活性物质为两亲性乳化剂，例如双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠(AOT)或苯乙烯磺酸钠(SSS)和苯乙烯的嵌段共聚物，其使用如US6242540中描述的相转移催化剂原位制备。全部这些物质均显示出亲水性和疏水性结构部分二者并且因此能够使水在苯乙烯中乳化。

WO98/01489描述了由聚苯乙烯均聚物组成的珠的制备。将另外的乳化剂(优选双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠：AOT)用于预聚步骤，以使聚苯乙烯/苯乙烯预聚物混合物中的水微滴乳化。使用具有长的直链烷基链的乳化剂的问题在于，这些脂族乳化剂尾部与芳族苯乙烯/聚苯乙烯相的混溶性随着苯乙烯/聚苯乙烯混合物的转化率增加而降低。在显示某种高粘度的某个转化程度，可能发生反相乳液的失稳，这导致经分散的水微滴的聚结。

US5096931描述了水-吸附剂有机聚合物(如交联的聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸)作为将水引入聚苯乙烯基质中的手段的用途。在US5096931中，除传统的有机烃发泡剂以外，将水用作辅助发泡剂。WO98/01501中描述了吸水性极性聚合物在其中水为仅有的发泡剂的WEPS中的用途。

Polymer,2006,47,6303-6310和WO2007/030719描述了类似于由Crevecoeur等人开发来制备WEPS珠的方法的方法。然而，将钠蒙脱石纳米粘土(Na⁺MMT)添加至经乳化的水作为水吸收剂/载体。对于这些反应，将乳化剂双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠(AOT)用作乳化剂。描述了由于存在钠蒙脱石纳米粘土在储存期间改进的水吸收和降低的水损失。获得具有小于50kg/m³的密度的WEPS泡沫。根据这些公开文献，蒙脱石纳米粘土在发泡WEPS珠期间形成围绕泡孔壁的层。该层减少了在发泡程序期间水从所述珠自由扩散出来，从而对于膨胀可获得更多的水并且因此获得更大的膨胀比例。此外，已发现纳米粘土的存在减少了在储存期间的水的损失。

WO2013/029757公开了包括苯乙烯和极性共聚单体的共聚物而不是聚苯乙烯均聚物的WEPS的制备。此外，该公开文献公开了纳米粘土作为水吸收剂/载体在无乳化剂的方法中的用途。存在苯乙烯和极性共聚单体的共聚物和纳米粘土导致稳定的悬浮液和显示出高水吸收的最终的珠和纳米粘土/水分散体在聚合物基质中的均匀的分布。然而，大量极性共聚单体与苯乙烯的共聚可能在某些情况下导致具有相当宽的玻璃化转变温度T_g的珠。这样的宽的T_g通常与在使这样的珠发泡期间的不均匀膨胀相关。