[发明专利]用于制备层状发泡聚合物材料的方法

说明书

本发明涉及在层之间的界面处没有不连续性的层状发泡聚合物材料及其制备方法，所述方法包括以下步骤：‑提供可发泡聚合物材料；‑在压力下和大于20℃的温度下使所述一种或更多种发泡剂在可发泡聚合物材料中增溶；和‑将压力瞬间释放；其中增溶步骤在所述一种或更多种发泡剂的压力分布随时间可变的情况下进行。

技术领域

本发明涉及用于制备在泡孔形态方面和在密度方面的层状发泡聚合物材料的方法。

特别地，该方法使用随后的发泡所必需的以随时间可变的条件为特征的用于物理发泡剂增溶的工序。更具体地，增溶步骤的随时间可变的条件产生物理发泡剂在聚合物中的浓度的非均匀分布，这在发泡后产生相应的非均匀形态和密度。

背景技术

最近，人们对“梯度”发泡材料产生兴趣，相对于以在泡孔密度和/或形态方面的均匀结构为特征的发泡材料，所述“梯度”发泡材料的结构和功能特性得以改善。

通过最近的科学研究(理论数值和实验两者)都已证明这一点。专利文献描述了这样的层状发泡结构或具有梯度形态和/或密度的那些的用途和优点。

专利申请第US2015125663号的公开描述了以“梯度”方式组装的不同层的聚合物泡沫在吸收来自头盔中的撞击的能量中的用途。

其中层状泡沫是感兴趣的另一个领域是用于烧结的膨胀的领域(也称为蒸汽室模塑或珠粒发泡)，这在烧结的发泡聚苯乙烯产品的生产中非常普遍，但最近，除了别的以外还使用聚丙烯、热塑性聚氨酯和聚乳酸。

在该领域中，使用预发泡珠粒(形状几乎是球形并且尺寸接近毫米)，在产品的制造中，将其插入模具中并用水蒸气或热气覆盖，以实现珠粒的最终发泡和烧结。最终发泡主要是由于发泡剂，例如戊烷，所述发泡剂仍然包含在预发泡珠粒中并随着加热而放出。

实际上，在预发泡和最终发泡之间的期间防止通过扩散引起的发泡剂损失的可能性具有重大的技术重要性。当产品必须用已经经历不同保存期(储放)的珠粒生产时，这种由扩散现象引起的损失在预发泡珠粒的保存和过程标准化问题方面是一个限制。

使具有径向层状形态的预发泡珠粒，例如具有用作防止内层中的发泡剂损失的屏障的致密的中间层或外层，将解决上述问题。

一些商业产品，例如高尔夫球或运动撞击防护装置，是具有一个或更多个发泡层的层状产品(参见，例如，Sullivan等，US 2015/0283432和Donzis，US 4486901)。

然而，适于产生这样的分层结构的技术似乎是人工的、长时间的和/或难以工业化的。

例如，Nikhil Gupta等在“Comparison of compressive properties of layeredsyntactic foams having gradient in microballoon volume fraction and wallthickness”Mater.Sci.Eng A 427(2006)331-342中描述了一种实验室策略，其涉及在聚合物中放置具有不同尺寸的中空玻璃微球。

在欧洲专利申请EP1452191A2和EP1878450A1中，描述了通过使用复合材料来产生层状结构的工序。特别地，在EP1452191A2中，使用两种聚合物材料的混合物，其中浓度梯度从主要由第一材料构成的步骤到主要由第二组分构成的步骤变化，在EP1878450A1中，复合材料预制件是使用填料和/或纤维与可发泡聚合物材料一起在模具中的精确定位制造的。这些工序既需要使用复合材料，也需要这些材料的组分的复杂的制备和分配。