專利名稱：合成熱塑性樹脂擠出泡沫體和它的生產(chǎn)方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及合成熱塑性樹脂擠出泡沫體和它的生產(chǎn)方法。更為特別的是，涉及了一種熱塑性樹脂擠出發(fā)泡板以及該產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，它具有高效的絕熱性能和合適的強度特性，并且作為絕熱材料特別有用。
背景技術(shù)：
由于合成樹脂擠出泡沫體具有優(yōu)異的絕熱性能，它用作房屋等的絕熱建筑材料，以有助于節(jié)省能源，并可望作為抵御全球變暖的對策之一。
使用揮發(fā)性發(fā)泡劑的方法是合成樹脂擠出泡沫體生產(chǎn)的主要方法。這些方法中所使用的揮發(fā)性發(fā)泡劑不僅充當發(fā)泡能源，而且還在擠出系統(tǒng)中作為增塑劑。另外，揮發(fā)性發(fā)泡劑在發(fā)泡階段中起到控制泡孔尺寸和泡孔生長率的作用，并存在于發(fā)泡體的泡孔中從而大大影響發(fā)泡體的性能，特別是決定絕熱性能的導熱性。因此，揮發(fā)性發(fā)泡劑的選擇在發(fā)展中的擠出發(fā)泡技術(shù)研究中一直是主要科目。
通常在合成樹脂擠出發(fā)泡過程中結(jié)合使用控制泡沫性能的微滲透發(fā)泡劑和影響發(fā)泡能源和泡孔生長率的易滲透發(fā)泡劑。微滲透發(fā)泡劑一般包括含氯氟烴(HCFC)如1-二氟-1-氯乙烷(下文簡化為HCFC142b)、氟代烴(HFC)如1，1，1，2-四氟乙烷(下文簡化為HFC134a)；以及烴，如丙烷和丁烷。易滲透發(fā)泡劑一般包括鹵代烴如氯甲烷和氯乙烷。
近年，我們一直面對的環(huán)境問題包括臭氧層破壞、全球變暖、以及化學物質(zhì)對空氣和水的污染，人們希望盡可能用對環(huán)境無害的發(fā)泡劑。為實現(xiàn)社會需求，要發(fā)展用潔凈發(fā)泡劑制得的高絕熱性能合成樹脂擠出泡沫體，該發(fā)泡劑含有水或有機氣體，而不含或含少量氟冷劑(flons)、鹵代烴和飽和烴(如有可能)。
人們長期研究將水作為發(fā)泡劑的方法，水看起來似乎是最潔凈發(fā)泡劑中的典型代表。例如JP-A-58-176226中提出，已嘗試將水注入擠出機，但是由于水很難分散在合成樹脂中，因此所有的努力都不能物質(zhì)化即工業(yè)化。
JP-A-3-109445、JP-A-3-27304和JP-A-4-80240揭示了一種方法，其中水均勻分散在合成樹脂中，以改進因此形成的泡沫體的泡孔結(jié)構(gòu)，從而改進絕熱性能。在這種方法中，HCFC142b(一種氟冷劑)被用作微滲透發(fā)泡劑例子，而氯甲烷則被用作易滲透發(fā)泡劑例子。泡沫體主要由直徑為0.25毫米或更小的泡孔和直徑為0.4-1毫米的泡孔制成。為了得到這種泡孔結(jié)構(gòu)，將水和表面層上有羥基的顆粒物質(zhì)或吸水高分子化合物結(jié)合使用。
但是，由于水與合成樹脂不相容，即使采用上述方法，可加入的水量也是有限的。加入太多的水會難以在合成樹脂中均勻分散，這導致泡沫中產(chǎn)生氣孔現(xiàn)象。因此，要求水不僅只用作泡孔結(jié)構(gòu)的改進劑，還作為一部分發(fā)泡劑以更有效地利用。
另一方面，WO99/54390揭示了用硅酸鎂為例的硅酸鹽粉末作為吸水介質(zhì)的方法。其公開內(nèi)容講解了在有限種類氣體以有限氣體比存在的情況下，在生產(chǎn)具有兩種泡孔(大泡孔和小泡孔)的泡孔結(jié)構(gòu)的過程中結(jié)合使用水的方法。文中指出，該方法只限于在確定的氣體種類和比率條件下應用，不能覆蓋大范圍條件。另外，該刊物中所記載的大量添加硅酸鎂會使閉合泡孔結(jié)構(gòu)難以維持，并使泡孔過小，從而導致發(fā)泡不充分。由于這些原因，硅酸鎂的添加量必須限制。由于水在擠出系統(tǒng)中的分散性其添加量也是有限的。這些方面都需要改進。
JP-W-8-502786揭示了一種生產(chǎn)苯乙烯樹脂擠出泡沫體的方法，它用水作為一部分發(fā)泡劑，其中苯乙烯樹脂材料通過和低分子量聚合物、低聚物和親水性聚合物等揉捏制成水溶性的。但實質(zhì)上，作為一部分發(fā)泡劑的水的用量是有限的。該方法不能減少常規(guī)使用的揮發(fā)性發(fā)泡劑，且不能提供具有優(yōu)異絕熱性能的合成樹脂擠出泡沫體。
人們一直等待著一項通過使用對環(huán)境無害且價格低廉的水、同時減少使用會影響環(huán)境的發(fā)泡劑來生產(chǎn)出具有優(yōu)異絕熱性能的泡沫體的提議。
本發(fā)明根據(jù)上述背景技術(shù)完成。本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)異絕熱性能的泡沫體，它通過使用對環(huán)境無害的水、并且不使用或減少使用會影響環(huán)境的發(fā)泡劑來制得，這種會影響環(huán)境的發(fā)泡劑如HCFC142b和氯甲烷會導致臭氧層破壞、全球變暖和類似現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人對如何將不相容的水作為發(fā)泡劑在合成熱塑性樹脂中均勻分散進行了廣泛的研究。他們已注意到含水硅酸鹽材料具有特有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和有效的保水性。在硅酸鹽材料中，發(fā)現(xiàn)膨潤土的成核性能足以保證閉合泡孔，并且即使在大量加入時也不會由于發(fā)泡過小引起發(fā)泡不充分，還發(fā)現(xiàn)它允許水以更多量加入。也就是說，發(fā)現(xiàn)膨潤土加入到合成熱塑性樹脂時，會增加均勻分散并保持在熔融合成熱塑性樹脂中的水的量，且改進膨脹率。因為水能以更多量加入，所以即使減少其它發(fā)泡劑的用量也能保持高膨脹率。其次，在生產(chǎn)過程中泡沫體的泡孔結(jié)構(gòu)主要包括泡孔尺寸為0.25或更小的泡孔(下文有時稱為較小泡孔)和泡孔尺寸為0.3-1毫米的泡孔(下文有時稱為較大泡孔)，他們以“海島結(jié)構(gòu)(sea-island structure)”形式經(jīng)由泡壁分散，膨潤土被發(fā)現(xiàn)更易于形成泡孔尺寸為0.25毫米或更小的較小泡孔，這通常很難生產(chǎn)出足夠比例。也就是說，膨潤土能增加較小泡孔在泡沫截面面積中的面積比。其結(jié)果是泡沫體的絕熱性能得到進一步改進，并擴大了具有穩(wěn)定的較小泡孔和較大泡孔的泡沫體的生產(chǎn)條件范圍。本發(fā)明是基于這些發(fā)現(xiàn)完成的。
本發(fā)明提供了(1)一種合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，它含有0.2-10重量份膨潤土/100重量份合成熱塑性樹脂。
(2)如上(1)所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，其中作為發(fā)泡劑的水的用量為0.2-4重量份。
(3)如上(1)或(2)所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，其密度為15-50千克/米3。
(4)如上(1)-(3)中任何一項所述的合成樹脂擠出泡沫體，其中組成合成熱塑性樹脂擠出泡沫體的泡孔的平均泡孔尺寸為0.7毫米或更小。
(5)如上(1)-(3)中任何一項所述的合成熱塑性擠出泡沫體，所形成合成熱塑性樹脂擠出泡沫體的泡孔主要包括泡孔尺寸為0.25毫米或更小的泡孔和泡孔尺寸為0.3-1毫米的泡孔，這些泡孔以“海島結(jié)構(gòu)”形式經(jīng)由泡壁分散，并且所述的泡孔尺寸為0.25毫米或更小泡孔的泡孔面積占上述泡沫截面面積的10-90％。
(6)如上(1)-(5)中任何一項所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，其中合成熱塑性樹脂是聚苯乙烯樹脂。
(7)如上(1)-(6)中任何一項所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，其中泡沫體是厚度為10-150毫米的板。
(8)如上(1)-(7)中任何一項所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，它使用0.05-3重量份的液體石蠟作為粘度改進劑。
(9)如上(1)-(8)中任何一項所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，它包括將發(fā)泡劑注入到熔融合成熱塑性樹脂中，并對樹脂進行擠出發(fā)泡，該泡沫體含有0.2-10重量份膨潤土/100重量份合成熱塑性樹脂。并且用水作為發(fā)泡劑。
本發(fā)明所涉及的膨潤土是堿性粘土礦物，它的主要成分是蒙脫石和伴生礦物，例如有石英、α-白硅石、蛋白石、長石、云母等。從化學組成方面看，膨潤土包括作為主要成份的硅石和作為次要成分的氧化鋁。蒙脫石是一種粘土礦物，它由約1納米厚的硅酸鹽層形成層狀晶粒來制成，其表平面帶有嵌在其中的與之相反的鈉、鈣等可交換陽離子，以保持總體電中性。層間的可交換陽離子一旦與水接觸，就會和水分子水合從而在層間膨脹。上述引用的刊物中術(shù)語“硅酸鎂”表示包括作為主要成分的硅石和作為次要成分的氧化鎂的物質(zhì)。
本發(fā)明可用的膨潤土類典型例子是天然膨潤土和純化膨潤土。這兩者都包括有機膨潤土和改良蒙脫石，如用聚合物改良的陰離子蒙脫石、用硅烷處理的蒙脫石和強極性溶劑-蒙脫石絡合物。
膨潤土是可市購的，例如以商品名Hodaka BENGEL購于HOJON KOGYO有限公司。膨潤土可單獨使用，也可以把兩種或更多種膨潤土混合使用。
用膨潤土來吸收與合成熱塑性樹脂不相容的水從而形成膠體，該膠體被認為能夠分散在合成熱塑性樹脂中。膨潤土的添加量優(yōu)選為每100重量份合成樹脂中為0.2-10重量份，特別優(yōu)選是1-5重量份。如果膨潤土量小于0.2重量份，膨潤土的吸水能力就不足以吸收所注入的水量，從而導致由于水未在擠出機中分散而產(chǎn)生氣孔。如果膨潤土量超過10重量份，過量的無機粉末難以均勻分散在合成樹脂中，這會使泡孔不均勻，并導致難以保持閉合泡孔。隨之產(chǎn)生的結(jié)果是所制得的泡沫體的絕熱性能降低，并顯示出絕熱性能分散。水和膨潤土的理想混合比為0.02-20，特別是0.25-2(重量)。
本發(fā)明的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體的制造方法是，在100重量份合成熱塑性樹脂中加入0.2-10重量份的膨潤土，加熱熔化并揉捏該混合物，在熔融的樹脂中注入0.2-4重量份(優(yōu)選0.3-3.5重量份)的水或0.2-4重量份的水和除水以外的發(fā)泡劑組成的混合物，并將混合物擠出入壓力較低區(qū)以供發(fā)泡。
只要水和除水以外的發(fā)泡劑之比小，水和除水以外的發(fā)泡劑不會形成共沸混合物，并且只要成核劑用量小，就會得到具有特殊泡孔結(jié)構(gòu)的泡沫體，其中0.25毫米或更小的較小泡孔和0.3-1毫米的較大泡孔經(jīng)由泡壁分散以形成“海島結(jié)構(gòu)”。
具有這種較大/較小泡孔結(jié)構(gòu)的泡沫體有優(yōu)異的絕熱性能和機械強度。具有較大/較小泡孔結(jié)構(gòu)的泡沫體的絕熱性能優(yōu)點，可能是由于存在于0.3-1毫米較大泡孔周圍的不超過0.25毫米的優(yōu)質(zhì)泡孔截斷了熱流，該熱流能流過具有均一泡孔結(jié)構(gòu)的常規(guī)泡沫體的均一泡孔結(jié)構(gòu)。關(guān)于其彎曲強度和彎曲撓度，似乎是因為泡壁上的應力通過例如以“海島結(jié)構(gòu)”存在的0.25毫米或更小的優(yōu)質(zhì)泡孔而分散。
如果要得到具有較大/較小泡孔結(jié)構(gòu)的泡沫體，應將泡孔尺寸為0.25毫米或更小的較小泡孔面積比調(diào)節(jié)為泡沫體截面面積的10-90％。較小泡孔的面積比優(yōu)選是泡沫體截面面積的20-90％，更優(yōu)選為30-90％，特別優(yōu)選為40-90％。為改進上述的絕熱性能，泡孔的面積比較小是優(yōu)選的。
在本發(fā)明中，不管是具有常規(guī)均一泡孔結(jié)構(gòu)的泡沫體，還是具有較大/較小泡孔結(jié)構(gòu)的泡沫體，都能被制造出來以根據(jù)所需的性能進行選擇。
本發(fā)明所用的吸水介質(zhì)可以是膨潤土和作為提供輔助作用的物質(zhì)的吸水高分子化合物或表面層上有羥基的顆粒物質(zhì)所形成的混合物。吸水高分子化合物包括聚丙烯酸鹽樹脂，例如可市購于Nippon Shokubai有限公司，商品名為AQUALIC CA。吸水高分子化合物的作用類似于膨潤土。吸水高分子化合物添加量的優(yōu)選范圍是每100重量份合成樹脂0.2-10重量份，特別優(yōu)選是0.2-2重量份。如果其用量小于上述范圍，吸水高分子化合物的吸水能力就不足以吸收所注入的水量，從而由于水未在擠出機中分散而導致產(chǎn)生氣孔，造成發(fā)泡不良。如果其用量超過上述范圍，由于吸水高分子化合物未在合成樹脂中分散，會導致泡孔不均一，并由于絕熱性能降低和分散造成發(fā)泡不良。因為吸水高分子化合物吸水所形成的膠體其粘度比膨潤土所形成的膠體大，并且該膠體往往不能分散在擠出機中，所以優(yōu)選將吸水高分子化合物和膨潤土結(jié)合使用。
表面層上有羥基的顆粒物質(zhì)一般包括表面上有硅醇基團的無水硅石，例如購于Nippon Aerosil有限公司的AEROSIL(平均粒度12×10-3微米)。表面層上有羥基的顆粒物質(zhì)的用量優(yōu)選是合成樹脂的0.05-2重量份。如果其用量小于上述范圍，所形成的較小泡孔數(shù)量會變少。如果其用量大于上述范圍，較小泡孔會難以成形。
可用于本發(fā)明的水沒有特別限制。例如，可用純水。
除水以外可用于本發(fā)明的發(fā)泡劑是在擠出發(fā)泡中通常使用的揮發(fā)性發(fā)泡劑。有用的發(fā)泡劑具體例子包括醚，如二甲基醚、二乙基醚和甲基乙基醚；醇，如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇和叔丁醇；無機氣體，如二氧化碳、氮氣、氬和氦；含有3-6個碳原子的飽和烴，如丙烷、異丁烷、正丁烷和戊烷；鹵代烴，如氯甲烷和氯乙烷；氟冷劑，如1-二氟-1-氯乙烷(HCFC142b)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC134a)、1，1-二氟乙烷(HFC152a)、1，1，1-三氟乙烷(HFC143a)、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷(HFC236ea)和1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC245fa)；以及酮，如丙酮、二甲基甲酮和甲基乙基酮。這些發(fā)泡劑既能單獨使用，也可以其中的兩種或更多種形成的混合物使用。
如果水的用量或水與其它發(fā)泡劑的總用量少，所制得的合成樹脂泡沫體往往膨脹率降低，并且該泡沫體在擠出后往往顯示出收縮加劇。因此，其用量優(yōu)選調(diào)節(jié)為每100克合成樹脂0.05摩爾或更多，特別優(yōu)選為0.15摩爾或更多(本文所用的單位“摩爾”是水和其它發(fā)泡劑的總摩爾量)。如果其用量太多，該泡沫體的尺寸穩(wěn)定性會降低。所以，每100份合成樹脂中的用量優(yōu)選為0.6摩爾或更少，特別優(yōu)選為0.3摩爾或更少。
本發(fā)明中注入或加入水或水與其它發(fā)泡劑的混合物的方式?jīng)]有限制。它們可在加熱熔化后用注射法或類似方法同時加入，或分別注入或加入。
將水或水與其它發(fā)泡劑的混合物注入加熱熔化和揉捏的混合物中的壓力沒有特別的限制，只要能將它們在比擠出機內(nèi)壓高的壓力下混入即可。
合成熱塑性樹脂和添加劑以規(guī)定的比例混合，并且加熱熔化和揉捏該化合物。水或水與其它發(fā)泡劑的混合物被加入其中，并且將混合物進行擠出發(fā)泡以獲得本發(fā)明的泡沫體。
加熱熔化和揉捏合成熱塑性樹脂和添加劑的加熱溫度、熔體揉捏溫度和熔體揉捏裝置沒有特別的限制。加熱溫度在或高于合成熱塑性樹脂的熔點，通常是130-250℃。由于單位時間的產(chǎn)量不同，熔體揉捏裝置和相似的熔體揉捏時間是不確定的。所選的時間通常使合成熱塑性樹脂和添加劑均勻分散。熔體揉捏裝置包括、但不限于螺桿擠出機，以及通常用于擠出發(fā)泡的任何裝置都可用。
隨著作為除水以外發(fā)泡劑的普通揮發(fā)性發(fā)泡劑如氯甲烷和HCFC142b的比例下降，這些發(fā)泡劑對在擠出機中的合成熱塑性樹脂的增塑作用減小。其結(jié)果往往是合成熱塑性樹脂的熔體粘度增加，從而使水和膨潤土難以均勻分散。擠出機上增加的負荷會導致設備失控并干擾合成熱塑性樹脂在發(fā)泡裝置中的料流分布。為了補償這種后果，優(yōu)選加入粘度改進劑如增塑劑，例如液體石蠟。
液體石蠟是可市購的，例如購于Mobil Sekiyu K.K.，商品名為“WHITEREX”。粘度改進劑的添加量優(yōu)選調(diào)節(jié)為每100重量份合成樹脂0.05-3重量份。如果其用量超過該范圍，泡沫體的尺寸會隨溫度而嚴重改變，并且耐熱溫度較低。
可用于本發(fā)明的合成熱塑性樹脂包括聚苯乙烯樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂和聚氨酯樹脂。其中優(yōu)選的是聚苯乙烯樹脂、聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂，因為它們適于擠出發(fā)泡。特別適用的是聚苯乙烯樹脂，其優(yōu)點是它具有優(yōu)異的絕熱性能和良好的剛性，但其撓度仍需改進。聚苯乙烯樹脂包括聚苯乙烯、苯乙烯和α-甲基苯乙烯與馬來酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯等的共聚物，并且聚苯乙烯通過適當添加苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)等來改良。
如有需要，可在合成熱塑性樹脂中混入成核劑。成核劑一般包括滑石粉和碳酸鈣粉末。這些成核劑即可單獨使用，也可以其中的兩種或更多種所形成的混合物使用。成核劑優(yōu)選具有3-100微米的顆粒直徑，優(yōu)選5-20微米。成核劑主要用于形成泡孔尺寸為0.3-1毫米的泡孔。成核劑的優(yōu)選用量是每100重量份合成熱塑性樹脂0.05-5重量份，特別優(yōu)選為0.1-2.5重量份。
如果其用量小于上述范圍，就不能完全得到添加成核劑所產(chǎn)生的預期效果，并且泡孔尺寸往往變得太大。如果其用量大于上述范圍，能形成優(yōu)質(zhì)的泡孔，但難以獲得所需的密度。
本發(fā)明中，除上述的膨潤土、吸水高分子化合物、成核劑和表面層上有羥基的顆粒物質(zhì)外，還可加入適當量的其它常用添加劑。這些添加劑包括阻燃劑，如六溴環(huán)十二烷；抗氧化劑，如聚合受阻苯酚化合物；潤滑劑，如硬脂酸鋇和硬脂酸鎂；以及著色劑。
發(fā)泡可用一般方法進行，其中發(fā)泡化合物通過縫形模頭排入壓力較低區(qū)，泡沫體用與縫形模頭相連或相鄰的模、輥等裝置成形為大截面積的板。如果泡沫體具有均一的泡孔結(jié)構(gòu)，泡孔的大小沒有特別限制，但優(yōu)選為0.7毫米或更小，特別優(yōu)選為0.3毫米或更小，以保證良好的絕熱性能、機械強度和加工性能。
本發(fā)明的泡沫體厚度沒有限制。為享有良好的絕熱性能、彎曲強度和彎曲撓度，具有類似于普通板厚度的泡沫體比薄片更優(yōu)選。其厚度通常為10-150毫米，優(yōu)選為20-100毫米。為在有優(yōu)異的絕熱性能和彎曲強度的同時還享有份量輕的優(yōu)點，泡沫體優(yōu)選具有15-50千克/米3、特別優(yōu)選具有25-40千克/米3的密度。
本發(fā)明的最好實施方式下面用實施例，對根據(jù)本發(fā)明的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體和它的生產(chǎn)方法進行更為詳細地描述，但應知道這不是對本發(fā)明的限制。在對所制得的泡沫體的物理性能如密度、外觀、導熱系數(shù)和較小泡孔面積比進行檢驗之后對該方法進行描述。
(1)泡沫密度從下列公式獲得泡沫密度＝泡沫重量/泡沫體積(2)泡沫外觀用肉眼觀察泡沫體。具有光滑表層、且沒有像空穴這樣的巨大泡孔或不均一泡孔的泡沫體評為“好”(標以○)，而表層不光滑、且有像空穴這樣的巨大泡孔和不均一泡孔的泡沫體評為“差”(標以×)。
(3)導熱性根據(jù)JIS A9511測量。
(4)較小泡孔的面積比泡孔尺寸為0.25毫米或更小的泡孔占泡沫體截面面積的面積比用下述方法獲得。術(shù)語“泡孔尺寸為0.25毫米或更小的泡孔”是指其圓當量直徑為0.25毫米或更小的泡孔。
a)在掃描電子顯微鏡(購于Hitachi有限公司)下以30倍放大倍數(shù)拍攝泡沫體截面照片。
b)將一張OHP片放在顯微照相機上，將厚度方向上長度大于7.5毫米的泡孔(相當于厚度方向上的實際尺寸大于0.25毫米的泡孔)用墨水染黑，以在OHP片上進行跟蹤(初步處理)。
c)將經(jīng)初步處理的圖像輸入到圖像處理機(購于Pias K.K.的PIAS-II型)，并區(qū)分深度染色的部分(陰影部分)和輕度染色的部分(高光部分)，即區(qū)分染黑的部分和未染黑的部分。
d)將陰影部分中面積等于或小于直徑7.5毫米圓的面積的部分，即厚度方向直徑長但面積等于或小于直徑7.5毫米圓的面積的部分改為高光，以修正陰影部分。
e)“FRACTAREA(面積比)”按照下列公式獲得泡孔直徑為7.5毫米或更小的泡孔在整個圖像(由高光部分和陰影部分構(gòu)成的圖像中的高光部分)中的面積比。
較小泡孔面積比(％)＝(1-陰影部分面積/圖像總面積)×100實施例1將100重量份聚苯乙烯樹脂(購于Kaneka公司的Kanelight PS；熔融指數(shù)(MI)3)和2重量份膨潤土(購于Hojun Kogyo有限公司的Bengel 15)、0.1重量份作為表面層上有羥基的顆粒物質(zhì)的無水硅石(購于Nippon Aerosil有限公司的AEROSIL)、0.3重量份作為成核劑的滑石、3重量份作為阻燃劑的六溴環(huán)十二烷、以及0.3重量份作為潤滑劑的硬脂酸鋇混合。該混合物以200℃在擠出機中加熱-揉捏。將水(0.5重量份)以及作為其它發(fā)泡劑的4重量份氯甲烷和3重量份丙烷揮發(fā)性發(fā)泡劑注入正被揉捏的混合物中。在揉捏之后，將混合物冷卻到120℃左右，并通過具有2毫米縫的縫形模頭擠出發(fā)泡入內(nèi)壁用氟樹脂涂敷的模具中，從而獲得厚度為90-100毫米的苯乙烯樹脂發(fā)泡板。其結(jié)果示于表1。即使與下文描述的比較例1相比氯甲烷的用量減少，但由于工作環(huán)境的優(yōu)越性，所制得的泡沫體仍能保持高膨脹率，并具有30千克/米3的泡沫密度和令人滿意的外觀。
實施例2用和實施例1相同的方法制得泡沫體，不同的是將所注入的水量改為1.5重量份，揮發(fā)性發(fā)泡劑即氯甲烷和丙烷的用量分別改為1.5重量份和3重量份。所得結(jié)果示于表1。即使氯甲烷用量進一步減少，仍能保持高膨脹率，并且所制得的泡沫體具有30千克/米3的泡沫密度和令人滿意的外觀。
比較例1用和實施例1相同的方法制得泡沫體，不同的是不加膨潤土，也不注入水，代替注入的是揮發(fā)性發(fā)泡劑即5.5重量份氯甲烷和3重量份丙烷。所得結(jié)果示于表1。可獲得泡沫密度為30千克/米3和外觀令人滿意的泡沫體，但氯甲烷的用量大。
比較例2用和實施例1相同的方法制得泡沫體，不同的是加入0.1重量份膨潤土，并注入0.5重量份水、4重量份氯甲烷和3重量份丙烷，后兩者是揮發(fā)性發(fā)泡劑。所得結(jié)果示于表1。所制得的泡沫體的外觀糟糕，認為這是由于水的分散不充分所致。
比較例3用和實施例1相同的方法制得泡沫體，不同的是加入12重量份過量的膨潤土，并注入4.5重量份水、1.5重量份氯甲烷和3重量份丙烷，后兩者是揮發(fā)性發(fā)泡劑。所得結(jié)果示于表1。過量使用的膨潤土不能令人滿意地分散在合成樹脂中，這導致泡孔不均一。水的分散也不能令人滿意，所以只能獲得外觀糟糕的泡沫體。
實施例3用和實施例1相同的方法制得泡沫體，不同的是加入1.5重量份膨潤土，并注入0.5重量份水以及揮發(fā)性發(fā)泡劑即2.7重量份氯甲烷和11重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表1。即使和下文所述的比較例4相比氯甲烷用量減少，所制得的泡沫體仍能保持高膨脹率，并具有29千克/米3的泡沫密度和令人滿意的外觀。
實施例4用和實施例1相同的方法制得泡沫體，不同的是加入1.5重量份膨潤土，并注入1.5重量份水以及揮發(fā)性發(fā)泡劑即11重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表1。即使沒有氯甲烷，仍能保持高膨脹率從而提供泡沫密度為29千克/米3和外觀令人滿意的泡沫體。
實施例5用和實施例1相同的方法制得泡沫體，不同的是加入1.5重量份膨潤土，并注入2重量份水以及揮發(fā)性發(fā)泡劑即8重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表1。即使沒有氯甲烷，并且和下文所述的比較例4相比減少了臭氧層破壞系數(shù)相對較高的HCFC142b的用量，仍能保持高膨脹率從而提供泡沫密度為29千克/米3和外觀令人滿意的泡沫體。
實施例6用和實施例1相同的方法制得泡沫體，不同的是加入0.5重量份膨潤土，并注入2重量份水以及揮發(fā)性發(fā)泡劑即8重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表1。即使沒有氯甲烷，并且和下文所述的比較例4相比減少了臭氧層破壞系數(shù)相對較高的HCFC142b的用量，仍能保持高膨脹率從而提供泡沫密度為29千克/米3和外觀令人滿意的泡沫體。
實施例7用和實施例1相同的方法制得泡沫體，不同的是加入8重量份膨潤土，并注入3.5重量份水以及揮發(fā)性發(fā)泡劑即8重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表1。即使沒有氯甲烷，并且和下文所述的比較例4相比減少了臭氧層破壞系數(shù)相對較高的HCFC142b的用量，仍能保持高膨脹率從而提供泡沫密度為31千克/米3和外觀令人滿意的泡沫體。
比較例4用和實施例1相同的方法制得泡沫體，不同的是不加膨潤土，也不注入0.5重量份水，代替注入的是揮發(fā)性發(fā)泡劑即4重量份氯甲烷和11重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表1。得到泡沫密度為29千克/米3和外觀令人滿意的泡沫體，但是氯甲烷和HCFC142b的用量大。
表1

下述的實施例8-13關(guān)于由較大泡孔和較小泡孔制成的泡沫體。給出比較例5-9以作比較。
實施例8
將100重量份聚苯乙烯樹脂(購于A$M苯乙烯有限公司的Styron G9401；熔融指數(shù)(MI)2.0)和1重量份膨潤土(購于Hojun Kogyo有限公司的膨潤土Hodaka)、0.1重量份作為成核劑的滑石、3重量份作為阻燃劑的六溴環(huán)十二烷、以及0.3重量份作為潤滑劑的硬脂酸鋇混合，并且該混合物以200℃在擠出機中加熱-揉捏。將水(0.5重量份)和作為其它發(fā)泡劑的揮發(fā)性發(fā)泡劑即4重量份二甲醚和4重量份異丁烷注入正被揉捏的混合物中。在揉捏之后，將混合物冷卻到120℃左右，并通過具有2毫米縫的縫形模頭擠出發(fā)泡入內(nèi)壁用氟樹脂涂敷的模具中，從而獲得厚度為40-50毫米的苯乙烯樹脂發(fā)泡板。其結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體提供了令人滿意的外觀和31千克/米3的泡沫密度、33％的較小泡孔面積比、0.028瓦/毫開的導熱系數(shù)。該產(chǎn)品比下文所述的比較例的較大泡孔面積比大，并具有改進的導熱性。
實施例9用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是將所注入的水量改為1重量份。所得結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體提供了令人滿意的外觀和31千克/米3的泡沫密度、51％的較小泡孔面積比和0.027瓦/毫開的導熱系數(shù)。該產(chǎn)品比下文所述的比較例6的較小泡孔面積比大，并具有改進的導熱性。
實施例10用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是將所注入的水量改為2重量份。所得結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體提供了令人滿意的外觀和31千克/米3的泡沫密度、54％的較小泡孔面積比和0.027瓦/毫開的導熱系數(shù)。
實施例11用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是將所注入的水量改為1重量份，并注入揮發(fā)性發(fā)泡劑即3重量份氯甲烷和9重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體提供了令人滿意的外觀和30千克/米3的泡沫密度、47％的較小泡孔面積比和0.026瓦/毫開的導熱系數(shù)。該產(chǎn)品比下文所述的比較例7的較小泡孔面積比大，并具有改進的導熱性。
實施例12
用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是將所注入的水量改為2重量份，并注入揮發(fā)性發(fā)泡劑即3重量份氯甲烷和9重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體提供了令人滿意的外觀和30千克/米3的泡沫密度、52％的較小泡孔面積比和0.026瓦/毫開的導熱系數(shù)。該產(chǎn)品比下文所述的比較例8和10的較小泡孔面積比大，并具有改進的導熱性。
實施例13用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是將所注入的水量改為1.8重量份，并注入揮發(fā)性發(fā)泡劑即9重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體提供了令人滿意的外觀和42千克/米3的泡沫密度、48％的較小泡孔面積比和0.026瓦/毫開的導熱系數(shù)。
比較例5用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是用1重量份吸水性聚合物(購于Nippon Shokubai有限公司的Aqualic CAML10)代替膨潤土，將所注入的水量改為0.5重量份，并注入揮發(fā)性發(fā)泡劑即4重量份二甲醚和4重量份異丁烯。所得結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體提供了令人滿意的外觀和31千克/米3的泡沫密度、13％的較小泡孔面積比和0.029瓦/毫開的導熱系數(shù)。
比較例6用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是用1重量份吸水性聚合物代替膨潤土，將所注入的水量改為1重量份，并注入揮發(fā)性發(fā)泡劑即4重量份二甲醚和4重量份異丁烯。所得結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體具有糟糕的外觀和35千克/米3的泡沫密度、11％的較小泡孔面積比和0.031瓦/毫開的導熱系數(shù)。
比較例7用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是用1重量份吸水性聚合物代替膨潤土，將所注入的水量改為1重量份，并注入揮發(fā)性發(fā)泡劑即3重量份氯甲烷和9重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體具有糟糕的外觀，認為是由于水分散不充分所致，以及33千克/米3的泡沫密度、17％的較小泡孔面積比和0.030瓦/毫開的導熱系數(shù)。
比較例8用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是用1重量份吸水性聚合物代替膨潤土，將所注入的水量改為2重量份，并注入揮發(fā)性發(fā)泡劑即3重量份氯甲烷和9重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體具有糟糕的外觀，認為是由于水分散不充分所致。該泡沫體具有34千克/米3的泡沫密度、18％的較小泡孔面積比和0.030瓦/毫開的導熱系數(shù)。
比較例9用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是用1重量份無水硅石(購于Nippon Aerosil有限公司的AEROSIL)代替膨潤土，將所注入的水量改為2重量份，并注入揮發(fā)性發(fā)泡劑即3重量份氯甲烷和9重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表2。所制得的泡沫體具有糟糕的外觀，認為是由于水分散不充分所致。該泡沫體具有35千克/米3的泡沫密度、15％的較小泡孔面積比和0.031瓦/毫開的導熱系數(shù)。
比較例10用和實施例8相同的方法制得泡沫體，不同的是用1重量份硅酸鎂(購于Nippon硅石有限公司的Laponite)代替膨潤土，將所注入的水量改為2重量份，并注入揮發(fā)性發(fā)泡劑即3重量份氯甲烷和9重量份HCFC142b。所得結(jié)果示于表2。由于產(chǎn)生較小泡孔，發(fā)泡不能令人滿意，并且所制得的泡沫體具有表層不光滑的糟糕外觀。該泡沫具有34千克/米3的泡沫密度、18％的較小泡孔面積比和0.030瓦/毫開的導熱系數(shù)。
表2

工業(yè)應用根據(jù)本發(fā)明，即使減少了對環(huán)境有不利影響的發(fā)泡劑用量，通過有效利用對環(huán)境無害的水作為發(fā)泡劑，可制得具有優(yōu)異絕熱性能的輕質(zhì)泡沫體。本發(fā)明所制得的泡沫體由大泡孔和小泡孔制成，其中小泡孔令人滿意地成形以獲得改進的小泡孔面積比。從而制得由大泡孔和小泡孔組成的合乎需要的泡孔結(jié)構(gòu)，它能為絕熱性能帶來更進一步的改進。
權(quán)利要求
1.一種合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，其特征在于它含有0.2-10重量份膨潤土/100重量份合成熱塑性樹脂。
2.如權(quán)利要求1所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，其特征在于作為發(fā)泡劑的水的用量為0.2-4重量份。
3.如權(quán)利要求1或2所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，其特征在于它的密度為15-50千克/米3。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的合成樹脂擠出泡沫體，其特征在于組成所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體的泡孔的平均泡孔尺寸為0.7毫米或更小。
5.如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的合成熱塑性擠出泡沫體，其特征在于形成合成熱塑性樹脂擠出泡沫體的泡孔主要包括泡孔尺寸為0.25毫米或更小的泡孔和泡孔尺寸為0.3-1毫米的泡孔，這些泡孔以“海島結(jié)構(gòu)”形式經(jīng)由泡壁分散，并且泡孔尺寸為0.25毫米或更小的泡孔的泡孔面積占所述泡沫體截面面積的10-90％。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，其特征在于所述的合成熱塑性樹脂是聚苯乙烯樹脂。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一項所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，其特征在于所述的泡沫體是厚度為10-150毫米的板。
8.如權(quán)利要求1-7中任何一項所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體，其特征在于它使用0.05-3重量份液體石蠟作為粘度改進劑。
9.一種生產(chǎn)如權(quán)利要求1-8所述的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體的方法，它包括將發(fā)泡劑注入到熔融的合成熱塑性樹脂中，并對樹脂進行擠出發(fā)泡，其特征是所述的泡沫體含有0.2-10重量份膨潤土/100重量份合成熱塑性樹脂，并且用水作為發(fā)泡劑。
全文摘要
對環(huán)境無害的水能最有效地用作發(fā)泡劑來減少會影響環(huán)境的發(fā)泡劑用量。本發(fā)明提供了一種有大泡孔和小泡孔的具有優(yōu)異絕熱性能的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體,其中可存在更多比例的小泡孔。該泡沫體的生產(chǎn)方法包括將0.2－10重量份的膨潤土摻合入100重量份的熱塑性樹脂中,并用水作為發(fā)泡劑。由該方法得到的合成熱塑性樹脂擠出泡沫體的密度為15－50千克/米
文檔編號C08L25/00GK1362975SQ01800273
公開日2002年8月7日 申請日期2001年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月14日
發(fā)明者林隆博, 田中研吉, 伊藤敏也, 田谷內(nèi)貴大 申請人:鐘淵化學工業(yè)株式會社