Пенопласты, полученные из смеси синдиотактичных полипропиленов и термопластичных полимеров

Реферат

 

Изобретение относится к пенопластам, полученным из синдиотактических полипропиленов и пенообразующих термопластических полимерных смол. Смешанный полимерный пенопласт содержит от 0,1 мас.% до 60 мас.% синдиотактической пропиленовой смолы, представляющей собой гомополимер или сополимер пропилена, и от 40 мас.% до 99,9 мас.% пенообразующей термопластичной полимерной смолы. Пенообразующая термопластичная полимерная смола выбрана из группы, включающей гибкую полиолефиновую смолу, за исключением изотактического полипропилена, изотактический полипропилен, имеющий тангенс дельта меньше 1,5, определенный с использованием образца толщиной 2,5 мм и диаметром 25 мм при 190оС и 1 радиан/с скоростью осцилляции, полистирол, имеющий среднюю молекулярную массу менее 240000. Плотность смешанного пенопласта составляет от 9 кг/м3 до 100 кг/м3. Полученные пенопласты обладают сочетанием свойств, позволяющих их использовать в качестве изоляционных, амортизирующих материалов, а также в виде упаковки и при изготовлении формованных изделий, таких как чашки и подносы. 24 з.п. ф-лы, 2 ил., 6 табл.

Изобретение относится к пенопластам в целом и более конкретно к пенопластам, полученным из синдиотактичных полипропиленов и пенообразующих термопластичных полимерных смол.

Пенопласты имеют ряд применений, включая термоизоляцию, упаковку и изготовление формованных изделий, таких как чашки и подносы. В зависимости от конечного назначения пенопласта желательно, чтобы он обладал определенными свойствами или сочетанием свойств. Например, при его использовании в качестве изоляционного материала или амортизационного материала для упаковки весьма желательно расширение пенопласта до низких плотностей.

Кроме того, пенопласты, имеющие высокую температуру деформации, желательны в ряде применений, включая изоляцию при высокой температуре окружающей среды. Например, выложенная патентная заявка Японии № 08-231747 описывает вспененный лист, плотностью в пределах от 0,1 до 0,5 г/см3, полученный экструзией со вспениванием композиции пропиленовой смолы, состоящей из 5-70 весовых процентов определенного синдиотактичного полипропилена и 95-30 весовых процентов определенного изотактичного полипропилена с определенным количеством эндотермического химического вспенивающего агента, причем установлено, что этот вспененный лист обладает хорошей теплостойкостью. В зависимости от конкретного назначения подобных изоляционных пенопластов также желательно, чтобы такие пенопласты в дополнение к высокой температуре деформации, кроме того, обладали бы еще и гибкостью. Требования к степени гибкости и теплостойкости варьируются в зависимости от конечного назначения изоляционного пенопласта. Например, при использовании в автомобильной промышленности или для изоляции труб с горячей водой в некоторых случаях требуется гибкий пенопласт, имеющий температуру тепловой деформации более 90 или более 110C-120C. Кроме того, чтобы соответствовать Underwriters Laboratory Test UL 1191 Appendix А, пенопласты, использующиеся как наполнители в персональных флотационных устройствах, помимо мягкости и гибкости должны выдерживать температуры уровня 60С в течение продолжительного периода времени.

Однако получение в одном и том же пенопласте и свойства гибкости (то есть низкие модули упругости), и высокой температуры деформации оказывается трудно достижимым.

Обычно как гибкость данной смолы (то есть модуль упругости), так и температура тепловой деформации смолы имеют непосредственное отношение к точке плавления смолы. Другими словами, если смола имеет низкий модуль упругости (то есть высокую гибкость), обычно требуется, чтобы она имела более низкую точку плавления, тогда как если смола имеет высокую температуру деформации, обычно требуется, чтобы она имела более высокую точку плавления. Кроме того, даже если свойства гибкости и высокой температуры тепловой деформации обнаруживаются в одной и той же смоле или смеси смол, то и смола или смесь смол может быть не способна к вспениванию или к вспениванию общепринятыми способами, такими как экструзионный способ. Разветвленные полиолефиновые смолы, полученные с помощью свободно-радикального способа высокого давления, способны к вспениванию с образованием гибкого пенопласта путем экструзии, но для ряда применений этому пенопласту не хватает температурной устойчивости. Примеры разветвленных полиолефиновых смол включают смолы на основе полиэтиленовой гомополимерной смолы низкой плотности, имеющей плотность в пределах от 0,915 г/см3 до 0,932 г/см3, и сополимеры этилена с виниловым сложным эфиром, таким как винилацетат и метилакрилат. Линейные полиолефиновые гомополимерные смолы, полученные каталитическим способом (используя, например, Ziegler Natta или металлоценовые катализаторы), такие как полиэтилен с высокой плотностью и изотактичные полипропиленовые (iPP) смолы, имеют относительно высокую температуру тепловой деформации, но существуют трудности с пенообразованием в процессе экструзии. Кроме того, пенопласты, полученные из таких жестких гомополимерных смол, не обладают достаточной гибкостью. Менее жесткая линейная сополимерная смола может быть получена каталитическим способом, но такая смола страдает от такой же недостаточной способности к вспениванию, как и гомополимеры. Температура, при которой возможно использование пенопласта из полиолефиновой смолы, может быть повышена с помощью сшивки. Например, сшитый пенопласт из полиэтиленовой смолы низкой плотности может использоваться при более высокой температуре, чем несшитый пенопласт, но для некоторых применений использование температуры, которая ниже 100С, недостаточно. Кроме того, сшитая смола дороже в производстве и не используется в повторном цикле.

Пенопласты, полученные из смеси полиолефиновых смол с высокой точкой плавления (например, полиэтилен высокой плотности и iPP) и полиэтиленовой смолы низкой плотности (LDPE) трудно расширить экструзионным способом до пенопласта низкой плотности, так как расширение зависит от перехода при отверждении смолы с высокой точкой плавления, которая имеет слабую способность к пенообразованию. При применении подхода со сшивкой подобная смесь вызывает трудности другого рода. В этом способе пенообразующая композиция экструдируется в лист при низкой температуре, при которой вспенивающий агент и сшивающий агент остаются существенно не активированными. Часто требуемая температура переработки для линейного полиолефина с высокой точкой плавления превышает температуру, которую может выдержать вспенивающий агент и сшивающий агент, и может преждевременно активировать их.

Однако, в зависимости от конкретного назначения, не всегда желательно, чтобы изоляционный пенопласт был гибким. Также желательными являются жесткие пенопласты, имеющие высокие температуры деформации. Жесткие изоляционные пенопласты часто получают из алкилароматических полимеров, таких как полистирол, которые благодаря влиянию среды, существенно расширяются диоксидом углерода. Однако пенопласты низкой плотности, такие как полистирол, которые расширяются диоксидом углерода, имеют небольшой размер ячеек.

Однако для того чтобы жесткий пенопласт легко образовывался удобным экструзионным способом и был легок в изготовлении, необходимо, чтобы пенопласт имел увеличенный размер ячеек. Пенопласт, имеющий небольшой размер ячеек, не только трудно экструдировать с получением большого поперечного сечения, но также трудно обрабатывать (например, делить на части и разрезать до конечных размеров). Для простоты получения желательно, чтобы пенопласт имел размер ячеек более 0,4 мм.

Производились различные попытки получить алкилароматические пенопласты, имеющие увеличенный размер ячеек, путем включения добавок, которые увеличивают размер ячеек (см., например, патент США 4229396 и 5489407). Однако обычные добавки, увеличивающие размер ячеек, трудно ввести в экструдер, и они склонны оказывать влияние на температуру тепловой деформации продукта из пенопласта.

Кроме пенопластов для изоляции, имеющих высокую температуру деформации, которые являются или 1) гибкими или 2) жесткими с увеличенным размером ячеек, для применения в такой области, где требуется поглощение шума и вибрации, а также для амортизационной упаковки желательны гибкие пенопласты, которые получают из термопластичных полимеров, имеющих Тg выше 0С. При использовании в качестве амортизационного материала для упаковки или поглощения вибрации гибкий пенопласт защищает изделие путем поглощения энергии удара и вибрации в своей клеточной структуре. Энергия поглощается как в газообразной, так и в полимерной фазе. Желателен пенопласт, имеющий стенки ячеек, которые необратимо рассеивают механическую энергию в тепловую. Полимерная смола рассеивает механическую энергию наиболее эффективно при температуре стеклования (Тg) смолы (см., например. Properties of Polymers, third edition, Chapter 14, "Acoustic Properties", ed. by D.W. Van Krevelen, Elsevier, Amsterdam-London, New York-Tokyo, 1990). Наиболее общепринятые полимерные смолы, такие как полиэтилен и полипропилен, являются гибкими, но имеют относительно низкую Тg, которая ниже 0С и, таким образом, не пригодны для использования в качестве амортизационного материала для упаковки и для поглощения вибрации.

Таким образом, в технике сохраняется необходимость в 1) гибких пенопластах, имеющих высокую температуру деформации; 2) жестких алкилароматических пенопластах, имеющих высокую температуру деформации и увеличенный размер ячеек, которые легко получить и у которых тепловая деформация является стабильной; 3) упругих термопластичных пенопластах, полученных из термопластичного полимера, имеющего Тg выше 0С.

Эти потребности удовлетворяются настоящим изобретением. Так, настоящее изобретение относится к полимерным пенопластам, полученным из смеси синдиотактичной полипропиленовой (sPP) смолы и пенообразующей термопластичной полимерной смолы.

Так, в первом воплощении настоящего изобретения предлагаются полимерные пенопласты, полученные из смеси sPP смолы и гибкой термопластичной полимерной смолы, которая является гибкой и имеет высокую температуру деформации. Полимерные смолы в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения пригодны в качестве изоляционных пенопластов в условиях высокой температуры окружающей среды, где необходим гибкий пенопласт, как в ряде применений в автомобильной промышленности и при изоляции труб с горячей водой. Кроме того, так как sPP смола имеет Тg в 4С, полимерные пенопласты в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения также пригодны в качестве амортизационного материала для упаковки или как вещество, поглощающее шум или вибрацию.

Типичный смешанный полимерный пенопласт в соответствии с первым воплощением представляет собой:

смешанный полимерный пенопласт, содержащий: а) от 0,1 процента до 60 процентов по весу sPP смолы; b) от 40 процентов до 99,9 процентов по весу гибкой термопластичной полимерной смолы;

смешанный полимерный пенопласт, содержащий: а) от 10 процентов до 50 процентов по весу sPP смолы; b) от 50 процентов до 90 процентов по весу гибкой термопластичной полимерной смолы;

смешанный полимерный пенопласт, содержащий: а) от 30 процентов до 50 процентов по весу sPP смолы; b) от 50 процентов до 70 процентов по весу гибкой термопластичной полимерной смолы.

Во втором воплощении настоящего изобретения предлагаются полимерные пенопласты, полученные из смеси sPP смолы и жесткой термопластичной полимерной смолы, которые являются жесткими, имеют высокую температуру деформации и увеличенный размер ячеек. Добавка в виде sPP смолы, которая увеличивает размер ячеек жесткого термопластичного полимерного пенопласта, легко вводится в экструдер и не оказывает вредного воздействия на температуру тепловой деформации пенопласта.

Типичные смешанные полимерные пенопласты в соответствии со вторым воплощением настоящего изобретения представляют собой:

смешанный полимерный пенопласт, содержащий: а) от 0,1 процента до 60 процентов по весу sPP смолы; b) от 40 процентов до 99,9 процентов по весу жесткой термопластичной полимерной смолы; и

смешанный полимерный пенопласт, содержащий: а) от 0,2 процентов до 5 процентов по весу sPP смолы: b) от 95 процентов до 99,8 процентов по весу жесткой термопластичной полимерной смолы.

Фиг.1 показывает термограмму только что экструдированного пенопласта по настоящему изобретению, полученную методом дифференциальной сканирующей калориметрии.

Фиг.2 показывает термограмму пенопласта по настоящему изобретению после выдерживания при 120С в течение 5 дней, полученную методом дифференциальной сканирующей калориметрии.

Настоящее изобретение предлагает пенопласты, полученные из смеси sPP смолы и пенообразующей термопластичной полимерной смолы. Смешанные полимерные пенопласты настоящего изобретения обладают сочетанием желаемых свойств, которого до этого было трудно, если не невозможно, достигнуть.

Например, по первому воплощению настоящего изобретения предлагаются полимерные пенопласты, полученные из смеси sPP смолы и гибкой термопластичной полимерной смолы, причем эти пенопласты являются гибкими и имеют высокую температуру деформации. Смешанные полимерные пенопласты в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения пригодны в качестве изоляционных пенопластов в условиях высокой температуры среды, где желательна гибкая пена, как например, в ряде применений в автомобильной промышленности и для изоляции труб с горячей водой. Упругие изоляционные пенопласты первого воплощения настоящего изобретения проявляют более высокую пространственную стабильность, чем при получении пенопластов только из гибкой термопластичной полимерной смолы. Как было изложено выше, гибкие смолы, имеющие высокую температуру тепловой деформации, получают с использованием гибкой термопластичной полимерной смолы в качестве пенообразующей термопластичной полимерной смолы в смеси. Не связывая это с какой-то определенной теорией, полагают, что добавление sPP смолы обеспечивает получение смешанного пенопласта с высокой температурой тепловой деформации при небольшом разрушении расширения пенопласта благодаря медленной скорости кристаллизации смолы. Медленная скорость кристаллизации sPP, которая создает проблемы, связанные с удлинением цикла переработки при литьевом формовании, успешно используется при получении пенопластов настоящего изобретения. Благодаря медленной скорости кристаллизации sPP смола не кристаллизуется при температуре пенообразования гибкой термопластичной смолы, но кристаллизуется при температуре окружающей среды или в течение вторичного нагревания после того, как пенопласт по первому воплощению настоящего изобретения получен из смеси и стабилизирован. Однажды кристаллизованный, компонент в виде sPP смолы обеспечивает смешанный пенопласт с относительно высокой температурой деформации благодаря высокой точке плавления (а именно 130С) кристаллов. Этот феномен демонстрируется с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии, как показано на Фиг.1 и Фиг.2. Фиг.1 показывает термограмму пенопласта по настоящему изобретению, полученного из 50/50 по весу смеси LDPE смолы и sPP смолы, непосредственно после экструзии, полученную методом дифференциальной сканирующей калориметрии, показывая эндотерму при приблизительно 113С и отсутствие эндотермы при приблизительно 130С, точки плавления sPP кристаллов. Фиг.2 показывает термограмму пенопласта на Фиг.1 после выдерживания при приблизительно 120С в течение 5 дней, показывая эндотерму при приблизительно 113С и эндотерму при приблизительно 130С, температуре плавления sPP кристаллов. Термограммы, полученные методом дифференциальной сканирующей калориметрии, показанные на Фиг.1 и Фиг.2, демонстрируют, что LDPE смола и sPP смола являются несмешиваемыми и что фаза sPP смолы в смеси подвергается кристаллизации в течение нагревания при приблизительно 120С.

Кроме того, sPP смола как компонент смеси не кристаллизуется полностью в процессе старения пенопласта при температуре окружающей среды, но впоследствии при нагревании наблюдается дальнейшая кристаллизация. Эта вторичная кристаллизация может быть благоприятно использована при термоформовании вспененного продукта таким образом, что молекулы sPP в аморфном состоянии позволяют лист пенопласта деформировать по форме шаблона с дальнейшей кристаллизацией при термоформовании, посредством чего хорошо сохраняется форма формованного изделия. Добавление sPP смолы также повышает пространственную стабильность гибкого пенопласта. Например, обнаружено, что пенопласт по настоящему изобретению, полученный из смеси sPP смолы и LDPE смолы и расширенный изобутаном, обладает большей пространственной стабильностью, чем пенопласт из LDPE смолы, расширенный изобутаном. Такая повышенная пространственная стабильность удивительна с учетом того, что по крайней мере одна sPP смола имеет низкую кристалличность (около 30 процентов) [см. Wheat, W.R., "Rheological Explanations for Syndiotactic Polypropylene Behaviors," ANTEC 95 Preprint] и относительно высокую проницаемость для газов и паров [см. Schardl, J. et al., "Syndiotactic Polypropylene Overview Clear Impact Polymer," ANTEC 95 Preprint].

Кроме того, гибкий изоляционный полимерный пенопласт по первому воплощению настоящего изобретения также пригоден в качестве амортизационного материала для упаковки или материала, поглощающего шум и вибрацию. sPP смола имеет Тg порядка 4С-6С и, таким образом, может быть эффективна в рассеивании механической энергии в тепловую. Однако sPP смола сама по себе не может быть легко вспенена экструзионным способом. В отличие от этого смеси sPP смолы и гибкой термопластичной полимерной смолы по первому воплощению настоящего изобретения не только являются пенообразующими, но полученный в результате пенопласт также несет свойства отдельного компонента смол. Таким образом, ожидается, что пенопласты, полученные из такой несмешивающейся полимерной смеси, несут различные Тg, и, таким образом, ожидается, что они будут благоприятно способствовать поглощению шума и вибрации в широком спектре частот и температур.

Второе воплощение настоящего изобретения предлагает полимерные пенопласты, полученные из смеси sPP смолы и жесткой термопластичной полимерной смолы, причем такие пенопласты являются жесткими, имеют высокую температуру деформации и имеют увеличенный размер ячеек. Таким образом, смешанные полимерные пенопласты по второму воплощению настоящего изобретения являются пригодными для использования их в качестве изоляционных пенопластов в таких областях, где требуется формование пенопласта. Добавка sРР смолы, которая увеличивает размер ячеек жесткого термопластичного полимерного пенопласта, легко загружается в экструдер и не оказывает воздействия на температуру тепловой деформации пенопласта. Так как до сих пор не было известно, чтобы полипропиленовые смолы были совместимы с по крайней мере одной жесткой термопластичной полимерной смолой, такой как полистирол (см., например, патент США №4386187, примеры 18 и 22 и патент США 5460818, пример 3), и что расширение пенопласта несовместимой полимерной смеси часто затруднено при отсутствии добавки, способствующей совмещению (см., например, патент США 4020025), довольно неожиданным явился тот факт, что добавление ax sPP смолы к полистирольной смоле не разрушает, а помогает расширению полистирольной смолы.

В других воплощениях настоящего изобретения sPP смола и пенообразующая термопластичная полимерная смола обычно смешиваются друг с другом в весовом соотношении от 0,1:99,9 до 60:40. В первом воплощении, где пенообразующая термопластичная полимерная смола представляет собой гибкую термопластичную полимерную смолу, предпочтительное отношение sPP смолы к гибкой термопластичной полимерной смоле составляет от 10:90 до 50:50, причем предпочтительным является соотношение от 30:70 до 50:50. Во втором воплощении, где пенообразующая полимерная смола представляет собой жесткую термопластичную полимерную смолу, предпочтительное соотношение между sРР и жесткой термопластичной полимерной смолой составляет от 0,1:99,9 до 5:95.

Подходящие sРР смолы для использования в любом воплощении включают все в основном (по существу) синдиотактичные гомополимеры пропилена и сополимеры пропилена со способными к полимеризации мономерами. Типичные примеры включают гомополимеры полипропилена, сополимеры пропилена с этиленом и сополимеры пропилена с 1-бутеном, причем предпочтительными являются такие гомополимеры и сополимеры, которые имеют скорость течения расплава от 0,05 дг/мин до 50 дг/мин, и особенно предпочтительными являются гомополимеры и сополимеры, имеющие скорость течения расплава от 0,1 дг/мин до 10 дг/мин. Также предпочтительными являются sРР смолы, имеющие синдиотактичность более 75 процентов. Примером подходящей sРР смолы является sРР смола, имеющая индекс расплава от 2 дг/мин (как установлено по ASTM D-1238 при 230С/2,16 кг), плотность 0,88 г/см3 и точку плавления 130С. Примерами таких sРР смол являются синдиотактичная форма сополимерных полипропиленовых смол категории EOD-96-28 и EOD-96-07, доступных от Fina Oil и Chemical Company.

Термопластичные смолы, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают все виды термопластичных полимеров, которые способны к пенообразованию в процессе экструзии. Примеры гибких термопластичных полимерных смол, подходящих для первого воплощения настоящего изобретения, включают, не ограничиваясь ими, гибкие полиолефиновые смолы, такие как LDPE смолы, этилен/винилацетатные сополимерные смолы, и iPP, причем предпочтительными являются те из указанных смол, которые имеют индекс расплава от 0,1 до 20 дг/мин, и особенно предпочтительными являются те, которые имеют индекс расплава от 0,2 дг/мин до 10 дг/мин. Кроме того, когда гибкая термопластичная полимерная смола представляет собой этилен/винилацетатный сополимер, предпочтительной является смола с содержанием винилацетата от 5 процентов до 30 процентов, и особенно предпочтительной является смола с содержанием винилацетата от 8 процентов до 20 процентов. Кроме того, когда гибкая термопластичная смола представляет собой iPP, предпочтительной является такая смола, которая имеет высокую прочность расплава при использовании в экструзионном способе при тангенс дельта ниже 1,5, и особенно предпочтительной является смола с тангенс дельтой менее 1,2 (тангенс дельта представляет собой соотношение модуля потерь к модулю накопления, определенное с использованием образца толщиной 2,5 мм и диаметром 25 мм при 190С и 1 радиан/с скоростью осцилляции, как показано в патенте США 5527573. Примером подходящей этилен/винилацетатной сополимерной смолы является смола категории ELVAX460, доступная от Du Pont-Dow Inc. Примером подходящей iPP смолы является iPP смола категории PRO-FAX PF-814 с высокой прочностью расплава, доступная от Montell Polyolefins Co. NV. Примерами жесткой термопластичной полимерной смолы, подходящей для использования во втором воплощении настоящего изобретения, являются алкилароматические смолы, такие как полистирольная смола. Примером подходящего полистирола для использования во втором воплощении настоящего изобретения является полистирол, имеющий средний молекулярный вес менее 240000.

К пенообразующей смеси необязательно может быть добавлен зародышеобразователь. Количество зародышеобразователя, используемого для получения пенопластов настоящего изобретения, варьируется в зависимости от желаемого размера ячеек, температуры пенообразования и композиции зародышеобразователя. Подходящие зародышеобразователи включают карбонат кальция, стеарат бария, стеарат кальция, тальк, глину, диоксид титана, двуокись кремния, стеарат бария, кизельгур, смеси лимонной кислоты и бикарбоната натрия. При их использовании количество используемого зародышеобразователя может колебаться от 0,01 до 5 весовых частей на сто весовых частей смеси полимерной смолы (части на сто частей).

Вспенивающие агенты, пригодные для получения настоящих пенопластов, включают все виды вспенивающих агентов, известных в области техники; физические и химические вспенивающие агенты и их смеси, включая неорганические вспенивающие агенты, органические вспенивающие агенты и химические вспенивающие агенты. Подходящие неорганические вспенивающие агенты включают диоксид углерода, азот, аргон, воду, воздух и гелий. Органические вспенивающие агенты включают алифатические углеводороды, имеющие 1-6 атомов углерода, алифатические спирты, имеющие 1-3 атома углерода, и полностью и частично галогенированные алифатические углеводороды, имеющие от 1 до 4 атомов углерода. Алифатические углеводороды включают метан, этан, пропан, н-бутан, изобутан, н-пентан и изопентан, неопентан. Алифатические спирты включают метанол, этанол, н-пропанол и изопропанол. Полностью и частично галогенированные алифатические углеводороды включают хлоруглероды, фторуглероды и хлорфторуглероды. Хлоруглероды, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают метилхлорид, метиленхлорид, этилхлорид и 1,1,1-трихлорэтан. Фторуглероды, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают метилфторид, метиленфторид, этилфторид, 1,1-дифторэтан (HFC-152a), 1,1,1-трифторэтан (HGC-143a), 1,1,1,2-тетрафторэтан (HFC-134a), 1,1,2,2,-тетрафторэтан (HFC-134), пентафторэтан, перфторэтан, 2,2-дифторпропан, 1,1,1-трифторпропан и 1,1,1,3,3-пентафторпропан. Частично галогенированные хлорфторуглероды, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают хлордифторметан (HCFC-22), 1,1-дихлор-1-фторэтан (HCFC-141b), 1-хлор-1,1-дифторэтан (HCFC-142b), 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтан (HCFC-123) и 1-хлор-1,2,2,2,-тетрафторэтан (HCFC-124). Полностью галогенированные хлорфторуглероды также могут использоваться, но они не являются предпочтительными по причинам загрязнения окружающей среды. Химические вспенивающие агенты для использования в настоящем изобретении включают азодикарбонамид, азодиизобутиронитрил, бензолсульфонгидразид, 4,4-оксибензолсульфонилсемикарбазид, п-толуолсульфонилсемикарбазид, N,N-диметил-N,N-динитрозотерефталамид и тригидразинтриазин, бикарбонат натрия и смеси бикарбоната натрия и лимонной кислоты. Также предполагается, что смеси всех этих вспенивающих агентов входят в область настоящего изобретения. Вид наиболее подходящих вспенивающих агентов зависит от способа, применяемого для производства основы пенопласта и от желаемой плотности пены. Предпочтительными вспенивающими агентами для экструзионного способа и периодического способа получения формовочных шариков являются физические вспенивающие агенты, причем предпочтительными являются летучие органические вспенивающие агенты. Предпочтительными вспенивающими агентами для способа получения сшитого пенопласта являются разлагающиеся вспенивающие агенты и азот.

Количество вспенивающего агента, включенного в расплав полимерного материала для получения пенообразующего геля, составляет от 0,1 до 5, предпочтительно от 0,4 до 4 и наиболее предпочтительно от 0,9 до 3 граммоль на килограмм полимера.

Кроме того, для улучшения изоляционной способности настоящие пенопласты могут необязательно содержать инфракрасный абсорбер (блокатор трансмиссии), такой как углеродная сажа, графит и диоксид титана. При использовании инфракрасного абсорбера, он может содержаться в пенопласте в количестве 0,1-25 весовых процентов и, более предпочтительно, 4,0-10,0 весовых процентов, беря за основу вес полимерной смеси. Углеродная сажа может быть любого известного в технике типа, такого как печная сажа, термическая сажа, ацетиленовая сажа и трубная сажа. Предпочтительной углеродной сажей является термическая сажа. Предпочтительная термическая сажа имеет средний размер частиц от 150 нанометров или более.

Предпочтительно, чтобы пенопласты настоящего изобретения обладали пространственной стабильностью. Хотя сама sPP смола действует как регулирующий стабильность агент, в некоторых случаях желательно включить дополнительный регулирующий стабильность агент для дополнительного повышения пространственной стабильности пенопласта настоящего изобретения. Например, дополнительный к sPP смоле регулирующий стабильность агент может быть желателен, когда sPP смола входит в смесь с полиэтиленом или этил/винилацетатной сополимерной смолой в количестве менее 30 процентов, и смесь расширяется изобутаном. Регулирующий стабильность агент может быть особенно желателен при получении продуктов по существу закрытой ячеистой структуры в виде толстого (толще 4 мм) листа и планки (тоньше 12 мм) из упомянутой выше смеси. В отличие от этого, дополнительный регулирующий стабильность агент возможно не является необходимым, когда получают пенопласты с существенно открытыми ячейками.

Пространственная стабильность измеряется как процент объема пенопласта при его старении от начального объема пенопласта, измеренного в течение 30 секунд после расширения пенопласта. Используя это определение, пенопласт, который сохраняет 80 процентов или более начального объема в течение месяца, является удовлетворительным, тогда как пенопласт, который сохраняет 85 процентов и более, является предпочтительным, а пенопласт, сохраняющий 90 процентов и более, является особенно предпочтительным. Объем измеряется подходящим способом, таким как кубическое вытеснение воды.

Предпочтительные регулирующие стабильность агенты включают амиды и сложные эфиры С10-24 жирных кислот. Такие агенты представлены в патентах США 3644230 и 4214054. Наиболее предпочтительные агенты включают стеарилстеарамид, моностеарат глицерина, монобененат глицерина и моностеарат сорбита. Обычно такие регулирующие стабильность агенты применяются в количестве от 0,1 до 10 частей на сто частей полимера.

В данные пенопласты также могут быть включены различные добавки, такие как неорганические наполнители, пигменты, антиоксиданты, уловители кислоты, ультрафиолетовые абсорберы, антипирены, технологические добавки, улучшающие обработку и экструзию.

Смешанные полимерные пенопласты настоящего изобретения также могут быть получены с помощью хорошо известных специалистам в данной области техники методик и способов, которые включают экструзионный способ, а также периодический способ, используя разлагающийся вспенивающий агент и сшивку, причем предпочтительным является экструзионный способ.

Смешанные полимерные пенопласты настоящего изобретения могут быть сшитыми и несшитыми. Прекрасные руководства по способам получения структуры полимерного пенопласта и его обработки см. в С.Р. Park, "Polyolefin Foam", Chapter 9, Handbook of Polymer Foams and Technology, edited by D. Klempner and K.C. Frisch, Hanser Publishers, Vienna, New York, Barcelona, 1991.

Несшитые пенопласты настоящего изобретения могут быть получены с помощью обычного экструзионного способа получения пенопласта. Структуру пенопласта обычно получают нагреванием предварительно перемешанной смеси sPP смолы и термопластичной полимерной смолы (то есть полимерного материала) для образования пластифицированного или расплавленного полимерного материала включением туда вспенивающего агента для образования пенообразующего геля и экструзией геля через головку экструдера для образования вспененного продукта. До смешивания с вспенивающим агентом полимерный материал нагревают до температуры его Тg или выше, или до точки плавления. Вспенивающий агент может быть введен или примешан в расплавленный полимерный материал любыми известными в технике способами, как например с помощью экструдера, смесителя или мешалки. Вспенивающий агент смешивают с расплавленным полимерным материалом при повышенном давлении, достаточном для предупреждения значительного расширения расплавленного полимерного материала и для общего гомогенного диспергирования в нем вспенивающего агента. Зародышеобразователь необязательно может быть примешан в расплавленный полимер или смешан в сухом виде с полимерным материалом до пластифицирования или плавления. Пенообразующий гель обычно охлаждают до более низкой температуры, чтобы оптимизировать физические характеристики структуры пенопласта. Затем гель экструдируют или транспортируют через головку экструдера желаемой формы в зону низкого или пониженного давления для образования структуры пенопласта. В зоне низкого давления давление ниже, чем в той зоне, где пенообразующий гель находился до экструзии через головку. Пониженное давление может быть выше атмосферного или ниже атмосферного (вакуум), но предпочтителен уровень атмосферного давления.

Несшитые пенопласты настоящего изобретения могут формоваться в виде соединенных нитей путем экструзии предварительно смешанной смеси sPP смолы и термопластичной полимерной смолы (то есть полимерного материала) через головку экструдера с большим количеством отверстий. Отверстия расположены таким образом, чтобы во время процесса экструзии осуществлялся контакт между смежными потоками расплавленного экструдата и чтобы контактирующие поверхности слипались друг с другом в достаточной степени для получения в результате однородной структуры пенопласта. Потоки расплавленного экструдата, выходящие из головки, принимают форму нитей или профилей, которые желательно вспениваются, соединяются и слипаются друг с другом для образования однородной структуры. Желательно, чтобы отдельные соединенные нити или профили оставались слипшимися в однородную структуру для предупреждения расслаивания нитей под воздействием напряжений при получении, формовании и использовании пенопласта. Устройства и способ получения структуры пенопласта в виде соединенных нитей описаны в патентах США №3573152 и 4324720.

Настоящая структура пенопласта также может быть формована в несшитые вспененные шарики, пригодные для формования в изделия. Вспененные шарики могут быть получены экструзионным способом или периодическим способом. В экструзионном способе нити пенопласта, выходя из головки с большим количеством отверстий, соединенной с обычным устройством для экструзии пенопластов, гранулируются с образованием вспененных шариков. Вспененные шарики при необходимости нагревают до точки плавления sPP смолы, так чтобы sРР молекулы могли кристаллизоваться, образуя таким образом псевдосетчатую структуру, которая придает вспененным шарикам устойчивость к терморазрушению. В периодическом способе отдельные частицы смолы, такие как гранулированные шарики смолы, суспендируют в жидкой среде, в которой они в значительной степени нерастворимы, такой как вода; пропитывают вспенивающим агентом путем введения вспенивающего агента в жидкую среду при повышенном давлении и температуре в автоклаве или другом сосуде под давлением и быстро выгружают в область атмосферного или пониженного давления для расширения с целью получения вспененных шариков. Этот способ хорошо изложен в патентах США №4379859 и 4464484.

Сшитые пенопласты настоящего изобретения могут быть получены или способом сшивки пенопласта, применяя разлагающийся вспенивающий агент, или обычным экструзионным способом.

При применении способа сшивки с использованием разлагающегося вспенивающего агента сшитые пенопласты настоящего изобретения могут быть получены смешиванием и нагреванием предварительно перемешанной смеси sPP смолы и термопластичной полимерной смолы (то есть полимерным материалом) с разлагающимся химическим вспенивающим агентом для получения пенообразующего пластифицированного или р