Способ получения вспененного полистирола

 

Использование: пенополистирол для термоизоляции. Сущность изобретения: способ получения вспененного полистирола с замкнутой ячеистой структурой путем смешения полистирола с тальком и стеаратом кальция, добавления к полученной смеси порообразователя с последующей экструзией при 110 - 128^o и атмосферном давлении, при этом смесь предварительно оплавляют при 200^oС и давлении ≈140 ат, добавляют 12 - 16 мас.ч. на 100 мас.ч. полистирола порообразователя, содержащего не менее 85% мас. 1,1-дифтор-1-хлорэтана. 3 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к способам получения стабильного пенополистирола, используемого в качестве термоизолятора.

Пенополистирол для термоизоляции имеет средний размер ячейки менее 0,5 мм и стабильность в размерах.

Известен способ получения (1) пенополистирольной массы с замкнутыми ячейками при использовании в качестве жидкого пенообразующего агента смеси двуокиси углерода и хлористого этила. В качестве составной части порообразователя возможно использование дихлордифторметана, 1,1-дифтор-1-хлорэтана и их смесей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения (2) вспененного полистирола с замкнутой ячеистой структурой путем смешения полистирола с тальком и стеаратом кальция, добавления к смеси порообразователя с последующей экструзией полученной смеси при атмосферном давлении.

Способ предусматривает использование в качестве порообразователей группу соединений, включающую 1,1-дифтор-1-хлорэтан.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение пенополистирола, имеющего множество замкнутых газосодержащих ячеек, средний размер которых, измеренный по минимальному размеру поперечного сечения, составляет от 0,05 до 2,0 мм, причем пенополистирол представляет большей частью равномерную ячеистую структуру без существенных неоднородностей, имеющую площадь поперечного сечения по крайней мере 8 кв. дюймов (51,6 см² с минимальным размером поперечного сечения по крайней мере 0,25 дюймов (6,35 мм), проницаемость паров воды не более 1,8 дюймов (3,02 см), плотность от 1,0 до 5,0 фунтов кубический фут (16 50 кг/м³, при этом любое изменение в размере в любом направлении (измеренное по методу AS TMD 2126/С578) не превышает 4% Поставленная задача достигается путем смешения полистирола с тальком и стеаратом кальция, добавления к полученной смеси 12 16 мас.ч. на 100 мас.ч. полистирола порообразователя, содержащего не менее 85% мас. 1,1-дифтор-1-хлорэтана, с последующей экструзией при 110 128^oС и атмосферном давлении.

Предпочтительно экструзию проводить при 115 128^o с получением пенополистирола с плотностью 16 40 г/л.

Экструзию можно осуществлять при 110 118^o с получением пенополистирола с плотностью 40 80 г/л.

Предпочтительно, чтобы порообразователь представляя собой 1,1-дифтор-1-хлорэтан.

Предпочтительно получать пенопласт экструдированием однородной смеси полистирола и по крайней мере одного порообразователя при 110 128^oС.

Предпочтительно, чтобы внешнее давление пенообразования было атмосферным.

Иногда предпочтительно, чтобы внешнее давление пенообразования было ниже атмосферного.

Иногда предпочтительно, чтобы внешнее давление пенообразования было выше атмосферного.

Иногда предпочтительно, чтобы внешнее давление пенообразования составляло от 0,4 до 0,6 ат. а температура экструзии составляла от 112 до 128^oС.

Иногда предпочтительно, чтобы температура экструзии составляла от 120 до 128^oС, а плотность пены составляла от 16 до 38 г/л.

Летучие жидкие пенообразующие агенты, используемые для получения пен, являются агентами, содержащими, по меньшей мере, 85 мас. 1,1-дифтор-1-хлорэтана в расчете на общий вес порообразующей смеси. Предпочтительно, чтобы порообразующий агент на 100% состоял из 1,1-дифтор-1-хлорэтана (НСFC b). Если 1,1-дифтор-1-хлорэтан не составляет 100% то оставшейся частью порообразующей смеси может быть любой другой химической или физический порообразователь. Предпочтительно, чтобы оставшейся частью порообразующей смеси являлась вода (Н₂О), алифатические углеводороды C₁-C₄, такие как этан, хлордифторметан (HCFC-22), 1,2-дифторэтан (HCFC-152a), двуокись углерода (CО₂ при условии, что содержание двуокиси углерода не превышает 6 мас. химический порообразователь, представляющий собой смесь бикарбоната натрия и борной кислоты, а также смеси вышеперечисленных веществ, включающие, в частности, СО₂ и H₂, алифатические углеводороды С₁-C₄ и CO₂, химический порообразующий агент, представляющий собой смесь бикарбоната натрия и борной кислоты, и CO₂.

Преимущественно порообразующий агент содержит не менее 90 мас. 1,1-дифтор-1-хлорэтана.

Предпочтительными порообразующими агентами и их смесями являются (массовые проценты в расчете на общий вес порооборазующей смеси): 1.100% HCFC 142 b, 2. 94 100% HCFC 142 b /0 6% CO₂, 3. 80 100% HCFC 142 b /0 20% бикарбоната натрия (возможно содержащего борную кислоту), 4. 80 100% HCFC 142 b /0 20% H₂ 5. 80 100% HCFC 142 b /0 20%/ CO₂/H₂O/, содержание СО₂ 6% или менее, 6. 80 100% НCFC 142 b /0 20% этана, 7. 80 100% HCFC 142 b /0 30%/ СО₂ /этан/, содержание СО₂ 6% или менее, 8. 80 100% НCFC 142 b /0 20% HCFC 22,
9. 80 100% HCFC 142 /0 20% HCFC 152 a.

Согласно данному изобретению, получение пенопласта наиболее удобно проводить путем термопластифицирования в экструдере. Из экструдера термопластифицированную смесь направляют в смеситель, например ротационный смеситель, в котором ротор с насадкой заключен в корпус, имеющий внутреннюю поверхность с насадкой, которая сцепляется с насадкой ротора. Термопластифицированную смесь и летучий жидкий порообразователь подают во входную часть смесителя и выгружают из выходного отверстия, при этом вытекание происходит, в основном, в аксиальном направлении. Вышедшую из смесителя смесь пропускают через охладители, а из охладителей направляют на головку экструдера, которая выдавливает обычно прямоугольную доску.

При приготовлении пен, предложенных в данном изобретении, для уменьшения размера ячейки добавляют зародышеобразователь, такой как, например, тальк, силикат кальция или индиго.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Примеры.

Образцы, приведенные в табл. 1 и 2, получают из полистирола, имеющего средний молекулярный вес около 200000, стеарата кальция /количества варьируют от 0,00 до 0,08 частей на 100 частей в расчете на полимер/ и талька /количества варьируют от 0,00 до 0,08 частей на 100 частей в расчете на вес полимера/.

Эти ингредиенты помещают в экструдер и плавят при температуре около 200^oС и давлении около 140 ат.

Эту смесь термопластифицированных ингредиентов и смесь летучих порообразующих агентов (содержащую 1,1-дифтор-1-хлорэтан в количестве не менее 85% в расчете на общий вес порообразующей смеси) вводят во входную часть смесителя, где смесь тщательно перемешивают.

Затем смесь охлаждают до температуры вспенивания, экструдируют через щелевую экструзионную головку и растягивают между двумя практически параллельными плитами с образованием доски из пены, имеющей прямоугольное поперечное сечение не менее 51,6 см₂ с минимальным размером поперечного сечения не менее 6,35 мм.

Для проверки стабильности в размерах образцы, приведенные в табл. 1 и 2, готовят по методике AS TMD 2126/ C 578. Размеры образцов составляют приблизительно 10 см х 10 см х 2,54 см. Размеры образцов по трем основным направлениям (вертикальному, горизонтальному и направлению экструзии) определяют после кондиционирования с точностью ±0,1
Затем образцы выдерживают при температуре 70±2^oC и относительной влажности 97±3% в течение 7 дней. После охлаждения при комнатной температуре в течение 2 часов определяют размеры образцов по трем основным направлениям (вертикальному, горизонтальному и направлению экструзии) с точностью ±0,1% Затем определяют в процентах изменение размеров в каждом основном направлении (положительное или отрицательное изменение) с точностью 0,1%
Обычно считают, что с увеличением плотности доски из пенопласта стабильность в размерах будет расти. Однако, анализируя табл. 1 можно увидеть, что фактически наблюдается обратное. У доски из пенопласта с плотностью 38 г/л и менее абсолютное изменение в размерах в любом направлении составляет не более 4% /измеренное по методике, обозначенной как AS TMD 2126/C578/. Необходимо также отметить, что все образцы пенистых досок имеют температуру вспенивания около головки экструдера свыше 115^oС.

Как видно из табл. 2, пенистые доски, имеющие плотность выше 38 г/л и стабильность в размерах в любом направлении /измеренную по AS TMD 2126 /C578/ не более 4% можно получить, уменьшая температуру вспенивания до 118^oС или ниже.

Формула изобретения

1. Способ получения вспененного полистирола с замкнутой ячеистой структурой путем смешения полистирола с тальком и стеаратом кальция, добавления к полученной смеси порообразователя с последующей экструзией при атмосферном давлении, отличающийся тем, что смесь предварительно оплавляют при 200^oС и давлении примерно 140 атм, добавляют 12-16 мас. ч. на 100 мас.ч. полистирола порообразователя, содержащего не менее 85 мас. 1,1-дифтор-1-хлорэтана, и экструзию осуществляют при 110-128^oС.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экструзию осуществляют при 115-128^oС с получением пенополистирола с плотностью 16-40 г/л.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экструзию осуществляют при 110-118^oС с получением пенополистирола с плотностью 40-80 г/л.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что получают пенополистирол, у которого изменение размера ячеек в любом направлении не превышает 4%

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2