[发明专利]通过使用微波使含有发泡剂的聚合物发泡

说明书

本发明涉及通过热能与微波辐照的组合加热含有发泡剂的聚合物来制备(硬质)泡沫。

技术领域

本发明涉及通过热能与微波辐照的组合加热含有发泡剂的聚合物来制备(硬质)泡沫。

背景技术

用于制备(硬质)泡沫的聚合物的发泡方法是公知常识。已知的方法尤其包括连续挤出方法，在该方法中将聚合物在挤出机中熔融并装载发泡剂，从而在从喷嘴排出时由于压力降低而经历发泡。还已知的是粒子发泡方法，在该方法中将含有发泡剂的聚合物颗粒通过能量(热，水蒸气)的作用在模具中发泡，以及间歇方法，在该方法中将聚合物在压力下装载例如处于超临界状态下的CO₂或N₂，并在压力降低时经历发泡。还已知的是块状泡沫方法，在该方法中将含有发泡剂的聚合物通过在炉中加热到高于玻璃化转变温度而软化，并且由于其中存在的发泡剂而经历发泡。

上文提及的其中将含有发泡剂的聚合物片材加热到高于所述聚合物的T_g的块状泡沫方法尤其用于制备基于PMI或PMMA的硬质泡沫(DE2726259、DE1817156、EP3277748)。使用这些材料的一个原因是经由发泡温度/发泡持续时间可很好地调节所获得的泡沫的密度。此外，上文提及的基于PMI或PMMI的硬质泡沫不能通过其它制备方法经济地获得，原因是，由于它们具有高分子量(对机械性能重要)，它们不能通过挤出方法制备。

微波技术在泡沫制备中的应用仅是非常有限的，例如在弹性三聚氰胺泡沫的制备中。在此，使用微波辐射加热液体三聚氰胺-甲醛预缩合物，并且使其因此发泡并交联(EP0037470)。

EP3277748描述了细孔PMMA泡沫及其制备。特别提供了合适的成核剂。它描述了通过供应热能的经典发泡方法。其提到了也可采用与微波相结合的热供应能量的组合使含有发泡剂的PMMA浇铸聚合物发泡。然而，没有公开这种方法的进一步细节。

发明内容

要解决的技术问题

所解决的技术问题是开发一种用于发泡(硬质)泡沫的经济可行的方法。

要开发一种用于制备硬质泡沫块的经济可行的发泡方法，所述硬质泡沫块由于其基体聚合物的高摩尔质量而不能通过例如挤出方法制备(例如基于PMI和PMMA的泡沫)。

硬质泡沫块优选由通过浇铸聚合方法获得的聚合物片材制备，在所述浇铸聚合方法中，将发泡剂在聚合之前添加到单体溶液中。为了使这些含有发泡剂的聚合物片材发泡，必须将它们加热到高于所存在的发泡剂的沸点/分解点，并且同时高于所述聚合物的玻璃化转变温度。纯粹在炉中加热的缺点是，进入到所述聚合物中的能量输入纯粹是通过热能的对流和传导发生的。这个过程可能要花费2-3小时，因为塑料本身是热的不良导体，并且因此在所述聚合物片材的芯中的发泡温度只能缓慢地达到。此外，发泡聚合物将其自身相对于炉温度隔绝。

目的是显著缩短这个过程，并且因此使所述发泡方法更加经济可行。

解决方案

已经发现，当在加热过程中除了纯粹的热能输入之外，还供应微波辐射形式的能量时，发泡时间可以显著缩短。

所述问题通过以下用于制备(硬质)泡沫的方法解决，所述方法的特征在于，使含有发泡剂的聚合物组合物在由加热装置和微波组成的设备中发泡，所述加热装置和微波组合起来将所述聚合物组合物加热至高于玻璃化转变温度T_gC。

用于制备硬质泡沫的合适的高温聚合物尤其包括玻璃化转变温度TgP在180℃至235℃之间的那些聚合物。具有更低玻璃化转变温度的材料经常不适合于满足高温泡沫的所希望的性能状况。相反，几乎不能获得具有更高TgP值的材料。根据本发明，玻璃化转变温度的定义涉及材料的最显著的(能量上最大的)热转变。这意味着所述材料也非常可能具有低于210℃的第二热转变。这例如发生在相分离体系中，特别是在聚合物共混物(聚合物混合物)中。