[发明专利]一种宽加工窗口的聚苯乙烯类发泡材料及其制作方法

说明书

本发明是一种宽加工窗口的聚苯乙烯类发泡材料及其制作方法。因为发泡材的隔热效果，不容易控制发泡过程中的温度能全面均匀及完全精准，随着发泡密度愈来愈低，材料设计时要兼顾可操作的加工窗口愈加挑战。本创作利用添加特定比例具有双嵌段共聚高分子结构、接枝共聚高分子结构或侧链共聚高分子结构的相容剂，有效改善控制聚苯乙烯发泡材材料在高温加工范围内的密度稳定性，降低破泡的情形。

技术领域

高分子发泡材拥有较轻、高乘载强度(load-bearing strength)、良好的热绝缘性以及高耐冲击强度等等，因此相较于未发泡的高分子材料，高分子发泡材可以应用于更多领域，例如汽车、航空、包装与建筑材料等等。高分子发泡中polystyrene(聚苯乙烯,PS)发泡是目前世界上运用最广泛及大量的发泡材。

背景技术

高分子发泡材从1930年早期的大泡孔型聚苯乙烯发泡(macrocellularpolystyrene foams)发表后，高分子发泡(polymer foams)就开始被广泛的研究，并且受到学术界及工业界的高度兴趣，近年来高分子发泡的研究从早期的细泡孔(fine-celledfoams)泡孔尺寸(cell size)介于10至100微米(μm)与中期的微泡孔(microcellularfoams)泡孔尺寸(cell size)小于或等于10微米(μm)，演变为纳米泡孔(nanocellularfoams)小于或等于1微米(μm)。在维持一定机械强度下，降低密度与成本是高分子发泡材的研究主要方向。聚苯乙烯拥有良好的热阻性、较高的杨氏模数与抗张强度等，并且利用聚苯乙烯制作的合胶，可以提供高弹性、高韧性以及良好的抗化学性等等，发泡的聚苯乙烯材大多用于包装方面，防止货物碰撞破裂，因此也能用于保护材上，例如安全帽的填充材等，而其优异的热阻性，也能用于建材上的防火砖，以及食品、药品、血袋等医疗用品的保温等，其中聚苯乙烯发泡也能展现优异的机械性，成本低廉且高利润。由于上述聚苯乙烯发泡拥有优异的机械性质与抗化学性的特性，因此先前已有不少文献及专利研究聚苯乙烯的合胶发泡材。

在弹性体添加在聚苯乙烯发泡材的领域中，史瑞生在台湾专利号码I371367中以化学发泡的方式，将聚苯乙烯与聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯)(poly(styrene-b-butadiene-b-styrene)，又称SBS)的合胶发泡，制备出一仿木材料，专利中所提出的实施方式是以100wt％的组合物中，含有10-80wt％的热塑性弹性体材料为基底，如SBS、聚(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)(poly(styrene-isoprene-styrene)，又称SIS)、苯乙烯类嵌段共聚物(styrenic block copolymers，又称SBC)或前述化合物的任一混合物的高分子化合物群组，10-80wt％的该硬段结构材料，如聚苯乙烯(PS)、acrylonitrile-styrene(AS)、acrylonitrile-butadiene-styrene(ABS)、high impact polystyrene(HIPS)或前述化合物的任一混合物的高分子化合物群组，0.01-2.0wt％的架桥剂，如过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide)、2,5-(叔丁基过氧化物)-2,5-二甲基己烷(2,5-(tert-butylperoxide)-2,5-dimethylhexane)或硫磺，0.1-15.0wt％的发泡剂，如偶氮类化学发泡剂或小苏打等物理性发泡剂，并且可另外添加发泡助剂、色料或是防火剂来强化或提升此仿木材料的性能。在史瑞生其他专利中，都是使用此专利配方，如:台湾专利(I321097)是使用前述专利的配方，进行高倍率的发泡发明，在台湾专利(I227186)则是以前述的配方进行连续制程的生产发明，在美国专利申请案US 2005/0029697、美国专利(US 2005/0029696)也都是使用前述配方的发明。