[发明专利]使用丙烯酸酯化的环氧化脂肪酸使聚烯烃发泡的方法以及由此生产的泡沫塑料

说明书

发明领域

当前公开的主题总体上涉及使用环保的发泡剂构建聚烯烃泡沫塑料的方法，以及使用所公开的方法生产的泡沫塑料。具体地，当前公开的主题涉及通过与至少一种丙烯酸酯化的环氧化脂肪酸共混，使聚烯烃(例如低密度聚乙烯)发泡的方法。使用至少一种物理发泡剂(例如二氧化碳)生产泡沫塑料。

背景

聚烯烃泡沫塑料和制造聚烯烃泡沫塑料棒、板条和片材的方法为本领域公知的。参见，例如，美国专利号5,462,974和5,667,728，其所有公开内容通过引用而结合到本文中。用于生产泡沫塑料的一种最常见的聚烯烃为聚乙烯，具体地，低密度聚乙烯(LDPE)。虽然LDPE具有多个有益的物理和化学性质，但当用于生产发泡的产品时，一个缺点在于常用的物理发泡剂(烃、氯代烃、氢氯氟烃、氢氟烃或它们的组合)可导致形成烟雾，具有高臭氧消耗可能性或全球变暖可能性，和/或可为危险的空气污染物。此外，长的固化过程和与烃关联的可燃性已产生对于开发利用非可燃物理发泡剂(例如二氧化碳和氮)的新技术的新关注。因此，使用烃和卤代烃发泡剂来制备聚合的泡沫塑料在环境上是不优选的，并且对制造过程强加许多限制，因此使制造复杂化和显著提高制造成本。

然而，当使用物理发泡剂(例如二氧化碳)时，聚烯烃传统上不呈现有利的发泡行为。特别是，当在传统的聚烯烃(例如LPDE)发泡过程中用作物理发泡剂时，二氧化碳产生不限定(non-descript)的聚合材料团块或者产生会坍塌的差品质热塑性泡沫塑料。当热塑性/发泡剂组合离开模具时，相信聚合物-气体相容性的缺乏和二氧化碳在熔融的热塑性挤出物内有限的溶解度导致在泡沫塑料结构中产生不可控的高水平的开孔。此外，即使所得到的泡沫塑料具有可见的泡沫塑料结构，由于二氧化碳相对于空气相对高的渗透性，在制造24小时内，所述结构倾向于快速坍塌(即，由于从泡孔快速逸出二氧化碳而产生的部分真空，泡孔可坍塌)，并且变得不可用于大多数实际应用。

当前公开的主题涉及一种使用物理发泡剂使聚烯烃发泡的方法。具体地，当聚烯烃与丙烯酸酯化的环氧化脂肪酸(例如丙烯酸酯化的环氧化大豆油)共混，并且使用物理发泡剂(例如二氧化碳)时，聚烯烃的发泡性显著提高。

概述

在一些实施方案中，当前公开的主题涉及一种构建聚烯烃泡沫塑料的方法，所述方法包括将(1) 约91-99.9%聚烯烃和(2) 约0.1-9%丙烯酸酯化的环氧化脂肪酸共混，其中所述重量百分比基于共混物中(1)和(2)的总量。所述方法还包括使物理发泡剂与共混物混合，和在混合物内引起发泡剂膨胀，从而形成泡沫塑料。在一些实施方案中，泡沫塑料的密度为0.1-9磅/立方英尺。

在一些实施方案中，当前公开的主题涉及一种泡沫塑料，所述泡沫塑料包含约91-99.9%聚烯烃和约0.1-9%丙烯酸酯化的环氧化脂肪酸的共混物，其中所述重量百分比基于在共混物中聚烯烃和丙烯酸酯化的环氧化脂肪酸的总量。

附图简述

图1示意性表示根据当前公开的主题的一些实施方案使用的分批发泡过程。

图2为说明LDPE、LDPE+2% AESO和LDPE+5% AESO样品的熔体流变学的线图。

图3a、3c和3e分别为LDPE、LDPE+2% AESO和LDPE+5% AESO未发泡样品的DSC图。

图3b、3d和3f分别为LDPE、LDPE+2% AESO和LDPE+5% AESO发泡样品的DSC图。

图3g为LDPE、LDPE+2% AESO和LDPE+5% AESO未发泡样品的DSC叠加。

图3h为LDPE、LDPE+2% AESO和LDPE+5% AESO发泡样品的DSC叠加。

图3i为LDPE、LDPE+2% AESO和LDPE+5% AESO未发泡和发泡样品的DSC叠加。

图3j为说明LDPE、LDPE+2% AESO和LDPE+5% AESO未发泡和发泡样品的焓的条形图。

图4a-4f说明LDPE、LDPE+2% AESO和LDPE+5% AESO发泡样品的环境扫描电子显微术照片。

详述

I. 概要考虑

参考附图，在下文将更充分地描述当前公开的主题，其中显示一些(但不是所有的)实施方案。实际上，当前公开的主题可以许多不同的形式体现，并且不应看作是局限于本文描述的实施方案。而是，提供所公开的实施方案，使得本公开满足可实施的法律要求。