[发明专利]可发性聚苯乙烯微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子化学，并且具体地涉及含有发泡剂(EA)的可发性聚苯乙烯(EPS)的生产。EPS在加热的作用下能够发泡。这种发泡过程导致名为泡沫聚苯乙烯(PSF)的多孔材料的形成。PSF以其在各工业领域中的广泛应用而著称。例如，PSF板广泛应用于以热防护和隔音为目的的建筑。另外，PSF用作包括固体包装的通用包装材料，以及用于技术仪器和设备运输的复杂的轮廓包装。PSF还可以用作轨道下的减震垫以及相似应用。

每种应用需要PSF的某些物理和机械性能。PSF的基本物理和机械性能是发泡产品(例如用作铁路和电车轨道的减震垫的盘)的填充密度必须最小为35kg/m³，或者更好地最小为45kg/m³。建筑中所用的板具有25-35kg/m³的填充密度。PSF包装材料通常非常轻，表现出12-20kg/m³的填充密度。因此，从消费者的观点来看，最优先考虑由可发性聚苯乙烯生产的泡沫聚苯乙烯产品的填充密度。

背景技术

PSF可以用挤出法生产。在这种情况下，聚苯乙烯熔化在挤出机中。向热熔体中装入发泡剂和其他添加剂，挤出泡沫产品。从EP 0445847A2中可知生产PSF的这种挤出方法。根据该已知方法，在挤出机的熔化区熔化聚苯乙烯。然后，装入从不同组成的氟利昂、链长为C₂-C₃的饱和烃、二氧化碳或它们的混合物中选出的发泡剂。所述聚合物熔体在熔化区与发泡剂混合。然后，在冷却区冷却混和物，并挤出泡沫产物。从这种方法得到的发泡产品的表面质量(surface finish)通过将混合区入口和挤出机机膛内径间的压力差保持在一定范围内来控制。

只有分子量分布窄并且熔体流动指数低(MFI g/10min)的特殊等级的聚苯乙烯才可以用挤出法来生产PSF。对聚苯乙烯的这种苛刻要求是由于基于挤出法的发泡方法的特点。这些要求大大限制了泡沫产品生产线并增加了其成本。特别的，挤出法基本上不能生产填充密度小于30kg/m³的轻质泡沫产品。挤出法的另一个局限在于其产品的范围窄。例如，只能分步地(in sections)生产最大厚度为50cm的膜、盘、板形式的产品。

如果要生产另一形状的轻质泡沫产品，就要使用另外的EPS。这种EPS是通过苯乙烯的成粒聚合制成的，其包括在聚合步骤中浸湿聚合物球和发泡剂。这种基于成粒聚合的EPS生产方法是广泛已知的，例如从JP(专利申请公开)491141、US5,240,967、RU2087486C1、FR2725995A1、US5,616,413、DE19548311A1、DE19642658A1和FR2820427A1。这种方法制成的聚合物具有小于200000的相对低的分子量，并且熔体的熔体流动指数为3或更高。这种可发性悬浮聚苯乙烯适用于填充密度为25kg/m³以及更小的任意形状泡沫产品的生产。

然而，由于原材料消耗(EPS)及其处理所需的能量，使用可发性悬浮聚苯乙烯生产盘，或其他高密度产品的成本过高。这是不合理的，因为它不可能达到与挤出法生产的PSF相同的质量。

另外，所述基于悬浮(suspension)的方法产生大量要处理的废水。用上述基于悬浮的方法制备的EPS微球的特点是其粒径分布宽。但是，泡沫产品的生产只用某些粒径分布的EPS微球。这就需要额外地筛出直径或粒径大于1.5mm的微球(参见例如Chem.-Ing.Techn.，1996，v68，No.10，p.1200)，并回收剩余的微球和粉状残留物。

另一种从US5000801已知的生产粒径分布窄的EPS微球或细粒的方法在于，将EPS与成核剂混合。所述EPS微球由基于悬浮的方法生产，并且含有5.9-7.5重量％的发泡剂。所述成核剂由柠檬酸和苏打的混和物提供，并且加入量为0.25-0.4g/公斤EPS。EPS微球和成核剂在混合器中混合然后送入挤出机中。将所述聚合物熔化。在温度在115-125℃范围内，压力在1800-2000psi范围内，并且在防止发泡的条件下挤出聚合物丝。这些条件中包括水浴，水温约为22℃(15-30℃)。在此水浴中，以高于挤出速率1.8倍的速率拉出挤出丝。将该伸长的丝切成含有发泡剂的聚苯乙烯微球。