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      阻燃聚苯乙烯的制作方法

      文檔序號(hào):3644755閱讀:371來(lái)源:國(guó)知局

      專利名稱::阻燃聚苯乙烯的制作方法阻燃聚苯乙烯本發(fā)明涉及阻燃聚苯乙烯,尤其涉及阻燃聚苯乙烯泡沫。聚苯乙烯泡沫為住宅的建造和建筑目的提供了良好的綜合性能,例如;-極低的水滲透率-很高的耐水性-非常好的熱絕緣值,在產(chǎn)品壽命期間恒定(40年以上)_優(yōu)異的隔聲性-在最小重量或密度下的高構(gòu)造強(qiáng)度聚苯乙烯是本質(zhì)上可燃的材料,通常通過(guò)利用將特定的阻燃添加劑加入到聚合物中,或通過(guò)將聚苯乙烯泡沫部件和其它構(gòu)造材料組合,實(shí)現(xiàn)聚苯乙烯泡沫的良好阻燃性能。在這些產(chǎn)品類型和組合中,聚苯乙烯泡沫作為安全和非常有效的建筑/隔離材料已經(jīng)獲得了應(yīng)得的美譽(yù)。近年來(lái),存在對(duì)建造和建筑中基礎(chǔ)材料的增加的阻燃性能,尤其是避免火災(zāi)導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失的措施的新興需求。在這一點(diǎn)上一個(gè)重要的要求在于建筑材料在火中常時(shí)間保持結(jié)構(gòu)完整性,最大化從火災(zāi)中搶救建筑物和物品而避免損失的機(jī)會(huì)。典型地,保險(xiǎn)燃燒實(shí)驗(yàn)(insurancefiretests)(例如如LPCDesignGuide對(duì)于FireProtectionofBuildings,附錄B,LPS1181=Part1所規(guī)定的)比本國(guó)和歐洲立法實(shí)施的那些(小火焰實(shí)驗(yàn),單體燃燒,等等)更嚴(yán)格,尤其是在暴露于燃燒條件更長(zhǎng)時(shí)間方面。因此標(biāo)準(zhǔn)阻燃聚苯乙烯泡沫通常不能通過(guò)這些測(cè)試中最嚴(yán)格的那些。因此仍然存在對(duì)這樣的聚苯乙烯泡沫產(chǎn)品的強(qiáng)烈需求,該聚苯乙烯泡沫產(chǎn)品具有上述有益性能和當(dāng)暴露于火災(zāi)時(shí)顯著提高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性保持的獨(dú)特組合。存在很多具有非常強(qiáng)的阻燃性的建筑產(chǎn)品的例子,其中聚苯乙烯泡沫與其他材料如木材、金屬、礦物棉、聚異氰脲酯、多酚結(jié)合。在這些應(yīng)用中,聚苯乙烯泡沫可以是未經(jīng)處理的,或者可以是用所謂的阻燃添加劑制備的。聚苯乙烯泡沫阻燃添加劑的最常見(jiàn)的例子是有機(jī)鹵素化合物,如六溴環(huán)十二烷、四溴雙酚A三溴苯基烯丙基醚的衍生物。這些例子具有的共同點(diǎn)是產(chǎn)品與火的第一階段反應(yīng)控制的非常好(通過(guò)例如,與可燃性差的材料層壓)。然而,在持續(xù)著火情況中的較高溫度(200-300°C),產(chǎn)品內(nèi)部的聚苯乙烯將會(huì)熔化。這導(dǎo)致泡沫結(jié)構(gòu)和可能地整個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的坍塌。另外,如果屋頂建筑沒(méi)有很好地處理,燃燒的聚苯乙烯滴可能從所述建筑滴落。另一個(gè)提高聚苯乙烯泡沫阻燃性的途徑是改變聚苯乙烯泡沫本身的內(nèi)在燃燒-和溫度行為。對(duì)于固體非發(fā)泡聚苯乙烯,文獻(xiàn)中有大量這種例子所謂的炭化和膨脹包被加入到固體聚苯乙烯中來(lái)顯著地改變?nèi)紵袨?Georlette,P.,Simons,J.,Costa,L.“Fireretardancyofpolymericmaterials",Grand&ffilkie,Eds,MarcelDekker,NewYork,2000,p.245-283)。但是對(duì)于聚苯乙烯泡沫,這卻困難得多。EP834529,例如,教導(dǎo)了為改善聚苯乙烯泡沫的阻燃行為而加入含磷有機(jī)材料和鎂。然而在非常高的阻燃劑加入量,燃燒行為卻僅僅有最低程度地改善。通常,通過(guò)將所謂的炭化和膨脹劑加入到樹(shù)脂或聚合中來(lái)改變聚苯乙烯泡沫的燃燒行為的嘗試受該問(wèn)題的困擾。作為第三途徑,聚苯乙烯泡沫,為經(jīng)膨脹的聚苯乙烯泡沫珠子的形式,與多酚樹(shù)脂混合并壓制成具有優(yōu)異的阻燃性能的泡沫板。但是,這些材料喪失了許多聚苯乙烯泡沫的初始性能要求,例如它們顯著更脆并且吸水性增加。另外,所述產(chǎn)品的制備需要在標(biāo)準(zhǔn)泡沫生產(chǎn)場(chǎng)所中不存在的專用機(jī)器。最后,存在非主要的例子,其中通過(guò)使用膨脹劑包或者粘土/硅酸鹽樹(shù)脂如水玻璃,來(lái)處理所謂的EPS(可膨脹聚苯乙烯)珠子,賦予該聚苯乙烯泡沫阻燃性能。雖然這些材料同樣表現(xiàn)出提高的阻燃性能,并且具有它們的應(yīng)用工藝與現(xiàn)有技術(shù)相容的優(yōu)點(diǎn),但是阻燃材料的典型加入量卻使得在新產(chǎn)品中許多固有的PS泡沫性能(如上面重點(diǎn)描述的)消失。我們現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)使用阻燃粘結(jié)劑和膨脹劑添加劑的組合來(lái)克服這些問(wèn)題。該添加劑包可以提供顯著改善的和協(xié)同的阻燃行為,同時(shí)保持聚苯乙烯泡沫的優(yōu)異性能特征。本發(fā)明提供了組合物,其包括(i)經(jīng)膨脹的或可膨脹的(expandedorexpandable)聚苯乙烯珠子或顆粒(ii)膨脹劑(intumescent)禾口(iii)阻燃粘結(jié)劑以⑴,(ii)和(iii)的總重量為基礎(chǔ),⑴的重量在20_75wt%。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施方案,提供了制備阻燃聚苯乙烯的方法,其包括用阻燃性粘結(jié)劑和膨脹劑涂覆經(jīng)膨脹的聚苯乙烯珠子的第一步驟,和任選的下列步驟(a)干燥所述珠子(b)轉(zhuǎn)移經(jīng)干燥的珠子到模具(c)在升高的溫度擠壓和模制所述珠子在一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施方案中,提供了珠子或顆粒形式的經(jīng)膨脹的或可膨脹的聚苯乙烯,其中所述顆粒或珠子涂覆有膨脹劑和阻燃粘結(jié)劑。只要是顆粒形式,所述經(jīng)膨脹的或可膨脹的聚苯乙烯可以是再加工、再循環(huán)或廢棄的材料。在上述限定中,阻燃粘結(jié)劑優(yōu)選作為能夠i)在發(fā)泡的珠子表面均勻地?cái)y帶和分布膨脹劑,ii)幫助將膨脹劑粘附在珠子表面和iii)一旦用火加熱就產(chǎn)生不燃材料的殘余物的液體或糊狀物施加。所述阻燃粘結(jié)劑可以是例如金屬硅酸鹽或金屬鋁硅酸鹽或沸石。所述阻燃粘結(jié)劑可以是有機(jī)的或無(wú)機(jī)的。優(yōu)選的是基于硅酸鹽和水的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑,其中硅酸鹽理解為是含有硅、氧和一種或多種金屬的大量化合物中的任何物質(zhì)。通常,硅酸鹽由與一種或多種金屬和有時(shí)候氫結(jié)合的SiO2或SiO4原子團(tuán)組成,加入有離子如鋁、鎂、鈣、鈉、或其它金屬。根據(jù)Na2CVSiO2的結(jié)合比率,可以將它們分成各種產(chǎn)品。例如,液體硅酸鈉,稱為水玻璃,是其中3102與妝20的比率不同的粘稠的堿性且透明溶液。同樣眾所周知的是沸石,鈣、鈉或鉀的水合硅酸鋁。當(dāng)基于鈣作為額外的鹽源時(shí),粘結(jié)劑甚至可以是水泥、石灰或石膏。尤其優(yōu)選的是堿金屬硅酸鹽,例如硅酸鈉或硅酸鉀,優(yōu)選硅酸鈉。有機(jī)粘結(jié)劑可以例如由酚醛樹(shù)脂和水的混合物、聚氨酯分散體、或蜜胺基液體混合物組成。作為一個(gè)實(shí)例,硅酸鈉和水的混合物可以作為阻燃粘結(jié)劑,但是例如水和沸石的混合物、酚衍生物(例如多酚,酚醛樹(shù)脂)或成炭鹽(例如如GB2101644中公開(kāi))也是可行的。所述阻燃粘結(jié)劑還可以為凝膠或溶膠-凝膠的形式,特別是當(dāng)所述粘結(jié)劑為硅酸鹽或沸石時(shí)。凝膠為膠態(tài)懸浮體,在其中多孔骨架包裹有液相。所述阻燃粘結(jié)劑可以作為包括硅酸鹽或鋁硅酸鹽的凝膠形成組合物應(yīng)用,該組合物可任選地還包括有機(jī)液體,特別是與水不混溶的有機(jī)液體。所述凝膠形成組合物可以通過(guò)將金屬硅酸鹽和金屬鋁酸鹽加入優(yōu)選水中原位形成。在以上限定中膨脹劑代表一旦加熱或者暴露于火,就產(chǎn)生是其原始體積的很多倍的發(fā)泡炭層的組合物。例子包括聚磷酸銨/季戊四醇混合物、蜜胺、胍類、氯化石蠟、膦類、膦酸酯/鹽、樹(shù)脂粘結(jié)劑和可膨脹石墨,優(yōu)選為可膨脹石墨。以上粘結(jié)劑與膨脹劑添加劑的組合被認(rèn)為在性質(zhì)上是互補(bǔ)的。本發(fā)明的一個(gè)特征是阻燃粘結(jié)劑和膨脹劑的總加入量不會(huì)危害最終的泡沫的機(jī)械和熱性能性質(zhì)。這與較早的公開(kāi),其中粘結(jié)劑如硅酸鹽或水玻璃被用作單一添加劑以實(shí)現(xiàn)提高的發(fā)泡聚合物的阻燃性(例如US6,545,078B1,2003;W02006/121259;WO2007/012832A2)相反。在這些情況中,為實(shí)現(xiàn)甚至是中等阻燃性而需要的加入量就過(guò)高而沒(méi)有實(shí)際用途。同樣地,膨脹劑包已經(jīng)被引入到發(fā)泡的聚合物產(chǎn)品中,但是在這種情況下需要的加入量對(duì)實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)也過(guò)高。例如NL1026339教導(dǎo)了把可膨脹石墨集中到發(fā)泡板上層(通過(guò)昂貴的模制后施加方法),以便達(dá)到可接受的燃燒行為。所述經(jīng)膨脹的聚苯乙烯珠子典型地通過(guò)可膨脹聚苯乙烯的熱處理形成(例如如ModernStyrenicsPolymers,Scheirs&Priddy·Wiley,NewYork2003巾Μ)。"SJ膨脹聚苯乙烯被理解為是包括發(fā)泡劑并且能夠借助于該發(fā)泡劑的存在膨脹的組合物。該組合物可以是顆粒的形式,或者優(yōu)選是可膨脹的珠子的形式。通常珠子是指球形或基本上球形的顆粒,特別是可以具有大直徑和小直徑的橢球形(spheroidal)顆粒,其中大直徑和小直徑之間的比率尤其是在1.0到1.3的范圍,優(yōu)選為1.0到1.2。所述可膨脹顆?;蛑樽涌梢跃哂?.3到3mm的平均尺寸,優(yōu)選為0.3到2mm,特別為0.4到1.5mm。它們還可以具有550到720kg/m3,優(yōu)選為580到710kg/m3,特別為600到770kg/m3的堆積密度(或表觀密度),根據(jù)ASTMD1622方法測(cè)量。所述可膨脹的聚苯乙烯組合物包括苯乙烯聚合物,其可以是苯乙烯的均聚物或共聚物,含有至少50%,優(yōu)選至少80%和特別是至少90%重量的苯乙烯。存在于苯乙烯共聚物中的一種或多種共聚單體可以選自乙烯基芳族化合物,特別選自α-甲基苯乙烯,在芳環(huán)上鹵化的苯乙烯或在芳環(huán)上烷基化的苯乙烯,(甲基)丙烯酸,(甲基)丙烯酸的C1到C4烷基酯如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯或丙烯酸丁酯,(甲基)丙烯酸的酰胺和腈類如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈或甲基丙烯腈,丁二烯,乙烯,二乙烯基苯和馬來(lái)酸酐。所述可膨脹的聚苯乙烯組合物還可以是聚苯乙烯和聚烯烴聚合物的共混物(例如NOVAChemical市售的ARCEL)或聚苯乙烯和聚苯醚共混物(NORYL)。此外,使用的可膨脹聚苯乙烯珠子中還可以加入改善最終泡沫的熱絕緣性能的材料/添加劑,例如金屬氧化物、金屬粉末、炭黑、石墨等(例如EPSSilver、Neopor和Lambdapor聚合物)。優(yōu)選使用均聚聚苯乙烯。苯乙烯聚合物的重均分子量Mw可以在150000到450000道爾頓的范圍,優(yōu)選從160000到400000道爾頓,特別為170000到300000道爾頓。苯乙烯聚合物的分子量分布,通過(guò)聚合物Mw和數(shù)均分子量Mn之間的比值計(jì)算,可以為1.5到4.0,優(yōu)選為1.7到3.5,特別為1.8到3.0。所述聚苯乙烯可以有利地具有相對(duì)低水平的殘余單體和適當(dāng)情況下一種或多種殘余共聚單體,盡管存在已知是聚合抑制劑的炭黑例如,量可以小于或等于2000重量份每百萬(wàn)份(ppm),優(yōu)選等于或低于lOOOppm。每100重量份的苯乙烯聚合物,所述可膨脹的聚苯乙烯組合物包括以重量計(jì)2到20份,優(yōu)選為3到15份且特別為3到10份的至少一種發(fā)泡劑。所述發(fā)泡劑可以選自任選氟化的脂肪族或環(huán)狀烴,二氧化碳,水,和這些化合物中的兩種或更多種的混合物。更特別地,其可以選自氟利昂,直鏈或支鏈的飽和烴和環(huán)狀飽和烴,優(yōu)選為C3到C7的烴,特別是C4到C6的烴,如正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、正己烷或異己烷,二氧化碳,水,和這些化合物中的兩種或更多種的混合物,特別是這些烴中的兩種或更多種的混合物,二氧化碳和水的混合物,二氧化碳和這些烴中的至少一種的混合物,或水和這些烴中的至少一種以及任選地二氧化碳的混合物。雖然本發(fā)明本質(zhì)上是設(shè)計(jì)用于非阻燃性EPS產(chǎn)品,但是所述可膨脹的聚苯乙烯組合物可以進(jìn)一步包括至少一種選自阻燃劑、成核劑、增塑劑、和促進(jìn)模制和膨脹的制品脫模的試劑的添加劑。特別地,其可以包括至少一種特別是選自鹵代烴,優(yōu)選溴化烴,特別是C6到C12烴,如六溴環(huán)己烷,五溴單氯環(huán)己烷或六溴環(huán)十二烷的阻燃劑,數(shù)量可以為每100重量份的苯乙烯聚合物0.05到2重量份,優(yōu)選0.1到1.5重量份。所述組合物可以進(jìn)一步包括至少一種特別是選自合成蠟,特別是Fischer-Tropsch蠟,和聚烯烴蠟如聚乙烯蠟或聚丙烯蠟的成核劑,數(shù)量可以為每100重量份苯乙烯聚合物0.05到1重量份,優(yōu)選0.1到0.5重量份。所述組合物同樣可以包括至少一種增塑劑,其特別選自礦物油和石油蠟如石蠟,數(shù)量可以為每100重量份苯乙烯聚合物0.1到1重量份,優(yōu)選0.1到0.8重量份。所述組合物可以另外包括至少一種促進(jìn)模制和膨脹的制品脫模的試劑,其特別選自硬脂酸的無(wú)機(jī)鹽和酯,如甘油單_、二_或三硬酯酸酯和硬脂酸鋅,硬脂酸鈣或硬脂酸鎂,數(shù)量可以為每100重量份苯乙烯聚合物0.05到1重量份,優(yōu)選0.1到0.6重量份。用于制備特別是可膨脹的顆粒形式或優(yōu)選可膨脹的珠子形式的可膨脹聚苯乙烯組合物的方法包括在水性懸浮液(aqueoussuspension)中聚合苯乙烯和任選至少一種如上所述的共聚單體的步驟,然后是分離和消除水相的步驟,和分離特別是可膨脹的顆粒或珠子的形式的該組合物。在水性懸浮液中的所述聚合可以在攪拌下、在至少一種自由基聚合引發(fā)劑、至少一種懸浮穩(wěn)定劑、一種或多種發(fā)泡劑的存在下進(jìn)行,所述一種或多種發(fā)泡劑可以以每100重量份的苯乙烯3到20重量份,優(yōu)選5-10重量份的量存在。水性懸浮液中的聚合可以在70到150°C的溫度進(jìn)行,優(yōu)選85到140°C。聚合可以以水與苯乙烯和任選的一種或多種共聚單體之間的重量比為0.8/1到5/1,優(yōu)選0.9/1到4/1進(jìn)行。所述聚合可以持續(xù)使得殘余單體和適當(dāng)情況下一種或多種殘余共聚單體的量小于或等于2000ppm,優(yōu)選小于或等于IOOOppm的時(shí)間。水性懸浮液中的聚合在一種或多種自由基聚合引發(fā)劑存在下進(jìn)行,其數(shù)量可以是每100重量份單體和任選的一種或多種共聚單體0.01到2重量份,優(yōu)選0.05到1重量份。所述自由基聚合引發(fā)劑可以選自單_、雙-和多官能自由基引發(fā)劑,特別是選自過(guò)氧化物、氫過(guò)氧化物、過(guò)碳酸鹽/酯、perketals、過(guò)酸酯和偶氮化合物。其優(yōu)選選自雙官能的或多官能的自由基引發(fā)劑并且更特別地選自過(guò)酸酯。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在至少一種選自枯基過(guò)氧化氫,過(guò)酸酯如過(guò)氧化-2-乙基己酸叔丁基酯、過(guò)氧化新癸酸叔丁基酯、過(guò)氧化新戊酸叔丁基酯、過(guò)氧化二乙基醋酸叔丁基酯、過(guò)氧化異丁酸叔丁基酯、過(guò)氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁基酯,過(guò)氧化新癸酸枯基酯、過(guò)氧化-2-乙基己酸叔戊基酯、過(guò)氧化新癸酸叔戊基酯、過(guò)氧化新戊酸叔戊基酯、2,5-雙(2-乙基己酰基過(guò)氧)-2,5-二甲基己烷或2,4,4-三甲基戊基_2_過(guò)氧新癸酸酯,或選自雙官能或多官能的自由基引發(fā)劑,如1,1-雙(叔丁基過(guò)氧)_3,3,5-三甲基環(huán)己烷、1,1-雙(叔丁基過(guò)氧)環(huán)己烷、2,5_雙(叔丁基過(guò)氧)2,5_二甲基己烷、2,2_雙(叔丁基過(guò)氧)丁烷或雙(叔丁基過(guò)氧異丙基)苯的自由基聚合引發(fā)劑的存在下進(jìn)行所述聚合是特別有利的。實(shí)際上,盡管存在炭黑,但這些引發(fā)劑使得可以改善聚合反應(yīng)的產(chǎn)率。因此可以制造含有極低量的殘留苯乙烯和適當(dāng)情況下一種或多種殘留共聚單體的聚苯乙烯。所述一種或多種自由基聚合引發(fā)劑可以在聚合開(kāi)始時(shí)全部加入,或者可以在聚合開(kāi)始時(shí)加入一部分,并且剩余的部分在聚合過(guò)程中分成一份或多份加入。在水性懸浮液中的聚合優(yōu)選在至少一種懸浮穩(wěn)定劑,特別是至少一種有機(jī)懸浮穩(wěn)定劑,特別選自聚乙烯醇、羥乙基纖維素、甲基纖維素、十二烷基苯磺酸鈉、丙烯酸和乙基己基丙烯酸酯的無(wú)規(guī)共聚物淀粉、聚丙烯酰胺類和聚乙烯基吡咯烷酮,或至少一種無(wú)機(jī)懸浮穩(wěn)定劑,特別選自氧化鋁、硅酸鎂、氧化鎂、氧化鋅、碳酸鈣、氟化鈣和(焦)磷酸的無(wú)機(jī)鹽例如磷酸三鈣、磷酸鋇、磷酸鋁、或焦磷酸鎂,的存在下進(jìn)行。以苯乙烯和任選的一種或多種共聚單體為100重量份計(jì),懸浮穩(wěn)定劑用量可以是0.05到6重量份,優(yōu)選0.1到4重量份。為了改善懸浮液穩(wěn)定性,還可以在與所述組合物的所述聚合物不同,或優(yōu)選相同的苯乙烯(預(yù))聚合物的存在下進(jìn)行所述聚合,以總重為100重量份計(jì),其數(shù)量可以為1到50重量份,優(yōu)選30到45重量份。因此在開(kāi)始聚合之前,可以通過(guò)將所述苯乙烯的(預(yù))聚合物加入和溶解到所述單體或適當(dāng)情況下所述一種或多種共聚單體中來(lái)形成溶液。因此可以在苯乙烯和適當(dāng)情況下一種或多種共聚單體的本體中或溶液中進(jìn)行預(yù)聚合,直到得到上述比例的(預(yù))聚合物,并且然后在水性懸浮液中在特別是前述反應(yīng)物和添加劑的存在下繼續(xù)所述聚合。在水性懸浮液中的聚合可以在其它添加劑的存在下進(jìn)行,所述其它添加劑選自鏈轉(zhuǎn)移劑如硫醇和α-甲基苯乙烯的二聚物,阻燃劑例如商代烴,優(yōu)選溴化烴,特別是上述的那些,交聯(lián)劑如丁二烯或二乙烯基苯,增塑劑和成核劑,特別是如上所述的那些。在水性懸浮液中的聚合特別是在至少一種發(fā)泡劑的存在下進(jìn)行,以聚合反應(yīng)中所用的苯乙烯和任選的一種或多種共聚單體為100重量份計(jì),其用量在3到23重量份,優(yōu)選4到17重量份,特別為4到12重量份。通常,在聚合期間所使用的一小部分所述發(fā)泡劑發(fā)生損失并且在聚合后在可膨脹聚苯乙烯組合物中沒(méi)有得到恢復(fù)。所述一種或多種發(fā)泡劑可以選自上述的那些,并且可以在聚合開(kāi)始時(shí)或聚合過(guò)程中全部加入,或在開(kāi)始時(shí)加入一部分并在聚合過(guò)程中將剩余部分分成一份或多份加入。作為選擇它們可以在獨(dú)立的浸漬步驟中加入。所述可膨脹的聚苯乙烯組合物被用于生產(chǎn)膨脹的制品,特別是擠出或模制制品,特別地具有根據(jù)方法ASTMD1622測(cè)量的5到200kg/m3的堆積密度(或表觀密度),優(yōu)選為5到180kg/m3且特別為5到150kg/m3。所述經(jīng)膨脹的聚苯乙烯典型地通過(guò)包括以下步驟的方法制備(i)通過(guò)使所述組合物,特別是以可膨脹的顆?;蚩膳蛎浀闹樽拥男问脚c蒸汽接觸和混合進(jìn)行預(yù)膨脹(或預(yù)發(fā)泡)的步驟,特別是在攪拌罐中且特別是在能夠形成特別是具有5到200kg/m3,優(yōu)選5到100kg/m3且特別為5到50或30kg/m3堆積密度(或表觀密度)的經(jīng)膨脹的顆?;蛑樽拥膲毫蜏囟葪l件下,例如在80到110°C,或85到105°C的溫度,和在可以為10到160kPa,或50到150kPa的絕對(duì)壓力下,以及(ii)任選地,通過(guò)使它們與空氣環(huán)境接觸來(lái)穩(wěn)定化如此膨脹的所述顆?;蛑樽拥牟襟E(熟化),特別是在0到40°C的溫度,和在可以是50到130kPa,優(yōu)選80到120kPa的絕對(duì)壓力下,進(jìn)行的時(shí)間可以是幾個(gè)小時(shí)到幾天,例如4小時(shí)到3天,以便尤其是獲得環(huán)境空氣和經(jīng)膨脹的顆?;蛑樽拥膬?nèi)部氣氛之間的平衡。使所述經(jīng)膨脹的聚苯乙烯珠子與所述阻燃粘結(jié)劑和所述膨脹劑混合;實(shí)現(xiàn)兩者與珠子的良好分布是非常重要的。所述膨脹劑和阻燃粘結(jié)劑可以分別地添加或作為混合物添力口?;旌线^(guò)程可以優(yōu)選在0-100°C的溫度進(jìn)行,更優(yōu)選10_75°C,最優(yōu)選在環(huán)境溫度進(jìn)行。然后干燥所述珠子,并任選模制。因此本發(fā)明涉及特別是可膨脹的顆?;騼?yōu)選可膨脹的珠子形式的所述可膨脹的聚苯乙烯組合物以及由其生產(chǎn)的經(jīng)膨脹的顆粒和經(jīng)膨脹的珠子用于制備具有如上所述的堆積密度(或表觀密度)的模制的和膨脹的制品的用途,所述堆積密度(或表觀密度)例如為5到200kg/m3,優(yōu)選為5到100kg/m3,特別為5到50kg/m3,且尤其為5到30kg/m3。模制所述經(jīng)膨脹的聚苯乙烯的顆粒或珠子典型地特別是通過(guò)將它們引入模具中并且通過(guò)加熱模具,從而使顆粒或珠子彼此熔接進(jìn)行,例如在80到120°C的溫度,從而制備特別是具有期望的堆積密度(或表觀密度)的模制和膨脹的制品,該期望的堆積密度(或表觀密度)優(yōu)選與所述預(yù)膨脹的顆?;蛑樽拥亩逊e密度(或表觀密度)基本上相同。所述阻燃粘結(jié)劑優(yōu)選在溶液中優(yōu)選水溶液中使用??梢允褂盟鲎枞颊辰Y(jié)劑的其它溶劑或載體。當(dāng)所述阻燃粘結(jié)劑作為溶液,例如水溶液應(yīng)用時(shí),所述阻燃粘結(jié)劑在溶液中的濃度為2-80%重量,優(yōu)選10-70%重量,更優(yōu)選為15-50%重量。所述膨脹劑可以是任何由于熱暴露而膨脹,體積增加且密度減小的物質(zhì)。膨脹劑典型地被用于被動(dòng)防火中,并且典型地是吸熱的且可含有化學(xué)結(jié)合水。膨脹劑的典型實(shí)例是可膨脹石墨,納米粘土,可膨脹玻璃珠(例如Expancell,從Akzo商購(gòu)),優(yōu)選可膨脹石m蠻O作為經(jīng)膨脹的或可膨脹的聚苯乙烯珠子或顆粒,膨脹劑和阻燃粘結(jié)劑的總重量的百分?jǐn)?shù),經(jīng)膨脹的或可膨脹的聚苯乙烯珠子或顆粒的重量為20-75%,優(yōu)選為25-60%,更優(yōu)選35-45%。作為經(jīng)膨脹的或可膨脹的聚苯乙烯顆珠子或顆粒,膨脹劑和阻燃粘結(jié)劑的總重量的百分?jǐn)?shù),所述膨脹劑的重量?jī)?yōu)選為10-30%,更優(yōu)選為15-25%,例如17-23%。作為經(jīng)膨脹的或可膨脹的聚苯乙烯顆珠子或顆粒,膨脹劑和阻燃粘結(jié)劑的總重量的百分?jǐn)?shù),所述阻燃粘結(jié)劑的重量?jī)?yōu)選為30-50%,更優(yōu)選為35-45%,例如37_43%。為免除疑問(wèn),所述阻燃粘結(jié)劑的重量不包括任何液體溶劑或載體的重量。典型地,所述膨脹劑和阻燃粘結(jié)劑將在模制前施加于所述可膨脹的或優(yōu)選經(jīng)膨脹的聚苯乙烯。然而所述阻燃粘結(jié)劑和膨脹劑可以通過(guò)浸漬,噴射或浸泡在浴中而施加于已經(jīng)模制的聚苯乙烯泡沫制品、塊或者片材;在這種情況下可以通過(guò)例如將所述制品、塊或者片材放置在容器(例如袋)中,通過(guò)重力或泵送作用使阻燃粘結(jié)劑和膨脹劑的液體溶液或漿通過(guò)所述容器,而使所述阻燃粘結(jié)劑和膨脹劑滲透到所述制品、塊或者片材中。本發(fā)明進(jìn)一步包括制品,其包含用阻燃粘結(jié)劑和膨脹劑處理的聚苯乙烯泡沫以及任選的通常用于建筑目的的材料例如石膏,鐵板,鋁或一些其它的金屬材料。本發(fā)明現(xiàn)在將參考以下實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。通過(guò)常規(guī)懸浮聚合制備可膨脹的聚苯乙烯聚合物顆粒。使用蒸汽使所述顆粒預(yù)膨脹到具有19kg/m3的表觀密度并熟化。實(shí)施例1將250g如以下所定義的硅酸鈉溶液和40g可膨脹石墨混合到一起。然后將得到的漿和IOOg所述預(yù)膨脹的聚苯乙烯珠子混合。在干燥所述混合物后,將經(jīng)涂覆的預(yù)發(fā)泡珠子使用標(biāo)準(zhǔn)的EPS設(shè)備和模制條件進(jìn)行模制(300X300X50mm)。在泡沫在烘箱中干燥48小時(shí)/70°C后,其進(jìn)一步在50%RH和23°C調(diào)理24小時(shí),之后切成190X90X20mm的試樣。根據(jù)DIN4102部分1:B2燃燒試驗(yàn)測(cè)試這些試樣。結(jié)果如表1中所示。實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1,除了使250g硅酸鈉溶液首先與所述預(yù)膨脹的珠子充分混合,然后添加40g可膨脹石墨并進(jìn)一步混合之外。實(shí)施例3重復(fù)實(shí)施例1,除了不使用硅酸鈉溶液或可膨脹石墨之外。實(shí)施例4重復(fù)實(shí)施例1,除了不使用硅酸鈉溶液,而僅僅使用40g的可膨脹石墨與IOOg的預(yù)膨脹聚苯乙烯珠子混合之外。沒(méi)有觀察到可膨脹石墨涂層(附著到所述預(yù)發(fā)泡的珠子)。在所述預(yù)發(fā)泡的珠子層下觀察到了可膨脹石墨的沉積。實(shí)施例5重復(fù)實(shí)施例5,除了僅使用250g的硅酸鈉溶液而沒(méi)有將可膨脹石墨添加到混合物中以外。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>*膨脹劑層硅酸鈉溶液(水玻璃)水中36-38%wt硅酸鈉表2中列出了實(shí)施例1,2,3的泡沫的所選擇的物理特性。彪<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求組合物,其包括(i)經(jīng)膨脹的或可膨脹的聚苯乙烯珠子或顆粒(ii)膨脹劑,和(iii)阻燃粘結(jié)劑以(i),(ii)和(iii)的總重量為基準(zhǔn),(i)的重量為20-75重量%。2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物,其中所述經(jīng)膨脹的或可膨脹的聚苯乙烯為珠子的形式。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的組合物,其中所述聚苯乙烯具有150,000-450,000道爾頓的重均分子量。4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的組合物,其中所述膨脹劑是蜜胺、膦類、膦酸酯、可膨脹石墨、可膨脹玻璃珠和納米粘土中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求4的組合物,其中所述膨脹劑是可膨脹石墨。6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的組合物,其中所述阻燃粘結(jié)劑可以是選自包括酚樹(shù)脂、聚氨酯分散體、多酚和酚醛樹(shù)脂的清單的有機(jī)材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1到5任一項(xiàng)的組合物,其中所述阻燃粘結(jié)劑是選自包括金屬、硅酸鹽、金屬鋁酸鹽、金屬鋁硅酸鹽和沸石的清單的無(wú)機(jī)材料。8.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物,其中所述阻燃粘結(jié)劑是硅酸鈉。9.根據(jù)權(quán)利要求1到8任一項(xiàng)的組合物,其中以(i),(ii)和(iii)的總重量為基準(zhǔn),(i)經(jīng)膨脹的或可膨脹的聚苯乙烯珠子或顆粒的重量為35-45%。10.根據(jù)權(quán)利要求1到8任一項(xiàng)的組合物,其中以(i),(ii)和(iii)總重量為基準(zhǔn),(ii)膨脹劑的重量為10-30%。11.根據(jù)權(quán)利要求1到8任一項(xiàng)的組合物,其中以(i),(ii)和(iii)的總重量為基準(zhǔn),(iii)阻燃粘結(jié)劑的重量為30-50%。12.制備阻燃聚苯乙烯的方法,其包括用阻燃粘結(jié)劑和膨脹劑涂覆經(jīng)膨脹的聚苯乙烯珠子或顆粒的第一步驟,和任選的其他步驟(a)干燥所述經(jīng)涂覆的珠子(b)將干燥后的珠子轉(zhuǎn)移到模具,和(c)在升高的溫度擠壓和模制所述珠子。13.制品,其包括用阻燃粘結(jié)劑和膨脹劑處理過(guò)的聚苯乙烯泡沫,其中所述處理過(guò)的聚苯乙烯泡沫包括權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)的組合物。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了組合物,其包括(i)經(jīng)膨脹的或可膨脹的聚苯乙烯珠子或顆粒,(ii)膨脹劑,和(iii)阻燃粘結(jié)劑,基于(i),(ii)和(iii)的總重量,(i)的重量在20-75重量%的范圍。所述阻燃粘結(jié)劑是選自包括金屬、硅酸鹽、金屬鋁酸鹽、金屬鋁硅酸鹽和沸石的清單的無(wú)機(jī)材料,優(yōu)選硅酸鈉的水溶液。本發(fā)明還公開(kāi)了制備阻燃聚苯乙烯的方法。文檔編號(hào)C08J9/00GK101835827SQ200880017936公開(kāi)日2010年9月15日申請(qǐng)日期2008年5月22日優(yōu)先權(quán)日2007年5月30日發(fā)明者E·H·E·拉斯,G·勞尼亞,W·D·布勞韋,W·H·M·索倫,W·范里伊特申請(qǐng)人:英尼奧斯諾瓦國(guó)際有限公司;Crh荷蘭有限公司
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