专利名称：：用于生产泡沫塑料的泡沫剂的制作方法
技术领域：
：本发明涉及泡沫剂、所述泡沬剂的生产及其用于生产泡沬塑料的用途。
背景技术：
：泡沬塑料物质，也对应于用于发泡或膨胀的发泡体系，在文献和专利中已有很长的公开历史。发泡主要用于减轻重量和获得新性能的地方。在弹性体技术中，另一个因素是增大的压縮性。大多数利用化学发泡剂来生产弹性体泡沫塑料，其是例如通过在高温下释放气体(如氮气、氧气、二氧化碳、氢气和水蒸汽)或添加辅助物质来完成。弹性体的膨胀自然会导致机械强度的损失。在许多情况下，这些材料也可以只与特殊的交联体系或配方使用，或者由于涉及工作安全和有目的的后续应用，使得其应用受到限制。为了获得具有尽可能好的机械性能(即低的压縮变定)，以及例如高的耐温度影响或化学的性能的泡沫塑料，优选使用硅氧垸弹性体作为下面的橡胶。对于硅氧烷泡沫塑料的生产，考虑到上述缺点或限制，迄今为止还没有方法或只有非常不令人满意的方法。例如，专利说明书EP0751174Bl描述了空心的含气体填料的使用。这些技术的缺点是在同时受到热和压力(即差的压縮变定)作用时，空心孔会塌陷。在说明书EP0506241Bl中利用醇来完成发泡，并且在EP0553889Bl中利用水来完成发泡。该两种发泡剂的缺点在于是极性物质，其基本上与硅氧烷不相容。因此不得不将它们乳化在弹性体基体中，这导致在操作和稳定性上形成严重限制，例如产生混合现象和不均一性。例如在专利说明书EP0355429Bl中描述了具有相同问题的其它发泡体系，例如膦。因为必须在组分混合后原位(insitu)使用，例如在EP0416229A2中描述的氢基泡沬塑料的应用非常受限制。这些泡沫塑料可具有低的密度，但是也仅具有低的机械强度。由于考虑至U毒物学，如Reinl,W.,ErkrankungendurchTetramethylbemsteinsSuredinitrilbeiderSchaumstoffherstellung[Pathologicaleffectsoftetramethylsuccinonitrileinfoamproduction],ArchivflirToxikologie，巻16，367380页，1957禾口Azobisisobutyronitrile,HealthCounciloftheNetherlands,2002，出版2002/01OSH中所述，以及由于普通压縮变定，如在本说明书的表1中的实施例8所示，认为使用传统的氮基发泡剂(如偶氮二甲酰氨和2,2，-偶氮二异丁腈AIBN)也不能达到目标要求。最后文献提到了基于碳酸盐分解的二氧化碳形成的泡沬塑料，例如专利说明书DE19750697Al和EP0751173Bl。这些泡沫塑料的缺点是泡沬塑料结构不均一和可复制性较差，或者是形成封闭孔的泡沬塑料，该封闭孔的泡沫塑料在定义上与主要性能类似的开孔泡沫塑料相比较，具有较差的压縮变定。
发明内容因此，本发明的目的是提供一种泡沬剂，所述泡沫剂减少了上述的缺点或甚至完全消除了上述缺点，并且通过各种挤出和成型方法得到具有低密度和好机械强度的塑料泡沫。通过将释放溶剂的化合物掺入主要的塑料母料中来达到上述目的。因此本发明提供了一种泡沬剂，所述泡沫剂包括A)100份的至少一种选自热塑性塑料、热固性塑料、弹性体或热塑性弹性体的塑料母料，B)0.1至IO份的至少一种选自无机或有机化合物的发泡剂，该发泡剂具有与液体相互作用的性质。本发明的泡沫剂还可以包括C)0至10份的进一步的发泡剂，和D)0至200份的选自交联剂、增稠剂、缓聚剂、催化剂、阻聚剂、填料例如增强和非增强填料、增塑剂、粘附促进剂、可溶染料、无机和有机颜料、溶剂、杀菌剂、香料、分散剂、流变添加剂、缓蚀剂、氧化抑制剂、光稳定剂、热稳定剂、紫外线稳定剂、阻燃剂或影响电学性能的试剂，或其混合物的进一步的组分。令人惊奇的发现，从结合于发泡剂B)的液体的沸点温度开始，本发明的泡沬剂导致形成均匀和非常一致的膨胀。通过温度影响而固化或易受温度影响的任何塑料都可以用作本发明泡沫剂中的塑料母料A)，即任意的橡胶，和用于硅氧烷(液体硅氧烷或固体硅氧烷)的情况中。塑料母料A)优选包括弹性体和特别优选包括在相对高温下交联的硅橡胶，在此优选在10(TC至250。C下交联的硅橡胶。本发明的发泡剂B)优选选自结晶的、有机或无机化合物、非晶的络合剂、或嵌入化合物。本发明的结晶发泡剂B)的实例是盐，例如芒硝和Na2S04。本发明的非晶发泡剂B)通常显示为具有间隙的层状结构，如页硅酸盐和高岭土的例子。底物的特征允许结合或嵌入极性液体(例如水)或相对非极性的液体(例如四氢呋喃)。结合在发泡剂B)上的液体分子选自有机或无机溶剂。这些溶剂优选选自水、醇、胺、四氢呋喃、戊烷、己烷、甲苯或醚，或其混合物。水为特别优选的液体分子。有非常多将液体分子结合在发泡剂上的形式，其以发泡剂B)的特性而定，例如纯粹的物理包合、吸附、共价键、配合或其它形式的化学键。所有这些液体的共同特点是其在相对高温下挥发的潜力，在结晶液体(liquidofcrystallization)的情况中破坏晶格的潜力，和在嵌入液体的情况中达到需克服结合力的能量阚值的潜力。这意味着，对于正确选择的发泡剂B)，可通过例如设定用于弹性体加工的常规温度(一般为100。C至20(TC)来形成发泡。对于正确选择的包括嵌入液体或包括结晶液体的这些发泡剂B)，当与绝大多数公知的发泡剂体系比较时，结果是其在透明或不透明的塑料和弹性体组合物中的应用具有许多优点，和对于合适选择的液体，甚至在食品相容的塑料和弹性体组合物中的应用具有许多优点。首先，它们具有优异的机械强度，例如橡胶的压縮变定，由于具有主要为开孔的混合孔结构，其显示了非常好的弹性。而且，由于发泡剂B)的非挥发性残余在很大程度上为化学惰性而不与塑料母体A)相互作用，本发明泡沫剂的整体稳定性高。而且由于它们自身绝大多数是无色的，可以根据需要对材料进行着色。对表面性能(例如手柄)无反作用，以及对于合适选择的液体，该材料适合于食品并且符合BfR(德国联邦危险评估协会)或FDA的规定。由于使用水作为液体，安全方面也支持本发明的泡沫剂，该泡沬剂不会促使火势的蔓延，在起火时，不会形成有毒的燃烧产物。而且不会与泡沫剂中配方的其它组分相互作用。优选的嵌入液体和结晶液体是水。嵌入水或结晶水是结合在有机或无机化合物的层之间和分别结合在晶体结构中的水，在这些"水合物"中有很宽的结合比例。实例是水合的沸石、页硅酸盐、含结晶水的盐(例如在公知的石膏材料中)，在蛋白质中发现其它的实例，例如酪蛋白，和在传统的盐中发现其它的实例，例如硫酸盐和磷酸盐(如芒硝、Na2SO4xl0H2O)，以及非晶的水合配位化合物。由于性能保留在发泡的物质中，本发明发泡剂B)在塑料母料A)中的使用不受限制。欧洲公开的说明书EP1375622Al和EP1266948A2描述了自粘的硅氧烷，该公开的相关部分并入本文作为参考。没有检测到本发明发泡剂B)对这些自粘性质的影响。相反，在现有技术中涉及的所有其它发泡剂都显示了对所述硅氧烷自粘性质的明显影响。本发明发泡剂B)的另一个优点是以固体的形式存在，其可以非常容易地分散在塑料母料A)中，而不需额外的辅助物质。如果正确贮存，混合在材料中的发泡剂B)是稳定的，不会随时间而发生任何变化。而且，本发明的泡沫剂可与公知的发泡剂(如碳酸盐、氮化合物、以及水和醇基发泡剂)以任何需要的结合形式使用，本发明的泡沫剂改善了泡沫塑料的最终性能。当混合在材料中时，发泡剂可以为固体的形式或者先溶解或转化为母炼胶，或直接存在于基体中。本发明泡沫剂的生产、操作和加工方法在塑料技术中是常见的，因此不需要任何特殊的设备。本发明进一步提供一种生产本发明泡沫剂的方法，对于亚分批(sub-batch)或分批生产，所述方法包括通过捏合或混合将组分B)至D)掺入塑料母料A)中。本发明泡沬剂用于生产泡沫塑料。由本发明泡沫剂生产本发明泡沫塑料的工艺方法也是公知的，其包括自由发泡成型、挤出、和/或泡沫剂的成型。挤出方法的实例是挤出、吹塑和压延。成型方法的实例是注射成型、传递成型和压縮成型。通过本发明泡沬剂获得的泡沫塑料特征在于具有混合孔的结构，具有好的压縮变定、低的密度和好的机械和化学性能。例如，吸水性小于开孔泡沫塑料的吸水性，且压縮变定优于闭孔泡沫塑料的压縮变具体实施方式实施例实施例l:硅氧烷泡沬塑料挤出物的生产将30份含水的技术NaHS04和10份白云母(来自Goodfellow公司，Devon,美国，一种页硅酸盐)，以及5份乙酸钠非常细地分散在50份平均链长为10000个SiO单元的硅氧烷聚合物中，所述乙酸钠用作稳定层状结构聚硅酸縮合的酸调节剂。然后使用60肖氏A的理论最终硬度，通过剪切材料将3份分散体捏合至100份的硅氧垸基体(由聚合物和作为填料的气相二氧化硅组成)中。使用1份2，4-二氯过氧化苯甲酰催化该混合物，并使用标准挤压机挤出，其中加热管温度为23(TC，并硫化。得到的挤出物是无色的，加热后，通常密度约为0.5g/cm3，通常压縮变定(加热后)小于15%(在15(TC下22小时，25%压縮)。实施例2:硅氧垸泡沬塑料成型的生产在刚刚室温以上的滚筒(roll)上，利用最小的空隙和磨擦力(l丄3)，将8克包括结晶水的粉末状技术右旋糖(来自MerckKGaA，达姆施塔特，德国)精细分散在100毫升摩尔质量为约40000g/mo1的低粘度的硅氧烷聚合物(来自WackerChemieGmbH，德国慕尼黑)中。然后冷却滚筒，对于60肖氏A的最终硬度，在3毫米空隙宽度和磨擦力1:1.1下，使右旋糖混合物与800克催化的准备使用的硅氧垸橡胶混合物ELASTOSILRp/w4001/40(来自WackerChemieGmbH，德国慕尼黑)混合。使用约80%的容量因子(under-capacityfactor),将最终的泡沫塑料混合物装料进压模中，将其封闭并在烘箱中加热至250°C。10分钟后将材料脱模，除去溢料。加热后发泡物质的密度约为0.75g/cm3，具有小于25%的近似压縮变定(加热)(在150。C下22小时，25%压縮)。实施例3:硅氧烷泡沬塑料片材的生产如实施例2中生产泡沫混合物。在滚筒上以约2毫米的厚度将混合物压延成聚四氟乙烯箔，然后通过220。C的加热区。材料自由延伸，并得到具有相干表面(coherentsurface)和约0.5g/cm3的密度和好的压縮变定的泡沫塑料片材。实施例4-8:泡沫塑料挤出物的压縮变定的测试和比较以生产理想延伸的6毫米圆珠轮廓的方式挤出5个硅氧垸橡胶混合物，在挤出速度和温度以及挤压机模具几何形状的变化下，在每种情况下均在可获得的加工纬度范围内，其中实施例4、5、6和8使用ELASTOSILR401/40，实施例7使用ELASTOSILRp/w4305/40(来自WackerChemieGmbH，德国慕尼黑)，在每种情况下包括下面的40肖氏A橡胶、硫化添加剂，以及在实施例4中，乳化的水用作发泡剂(与EP0553889Bl类似)，在实施例5中使用充气的空心热塑性球(与EP0751174Bl类似)，在实施例6和7中使用本发明的发泡剂体系(与实施例1和实施例2类似)，在实施例8中使用商业购得的AIBN(来自MerckKGaA，达姆施塔特，德国)。加热(200。C下4小时)后或不加热情况下，将圆珠插入金属模具中，该金属模具在密闭时形成泡沫塑料圆珠30%的压縮。将模具存放在15(TC下22小时，然后减压，冷却后再测试轮廓的直径。这样得到发泡部分的残余形变，称作压縮变定或CS。不同发泡但是同样40肖氏A硅氧烷橡胶的CS结果列在表1中。本发明的实施例6和7显示出于现有技术实施例4、5和8可比的或甚至更好的结果。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1.一种泡沫剂，所述泡沫剂包括A)100份的至少一种选自热塑性塑料、热固性塑料、弹性体或热塑性弹性体的塑料母料，B)0.1至10份的至少一种选自无机或有机化合物的发泡剂，该发泡剂具有与液体相互作用的性质。2、根据权利要求1所述的泡沫剂，其包括C)0至IO份的进一歩的发泡剂，禾口D)0至200份的选自交联剂、增稠剂、缓聚剂、催化剂、阻聚剂、填料例如增强和非增强填料、增塑剂、粘附促进剂、可溶染料、无机和有机颜料、溶剂、杀菌剂、香料、分散剂、流变添加剂、缓蚀剂、氧化抑制剂、光稳定剂、热稳定剂、紫外线稳定剂、阻燃剂或影响电学性能的试剂，或其混合物的进一步的组分。3、根据权利要求1或2所述的泡沫剂，其中发泡剂B)选自结晶的、有机或无机化合物、非晶的络合剂、或嵌入化合物。4、根据权利要求1-3任一项所述的泡沫剂，其中结合在发泡剂B)上的液体分子选自有机或无机溶剂。5、根据权利要求4所述的泡沬剂，其中有机或无机溶剂选自水、醇、胺、四氢呋喃、戊烷、己烷、甲苯或醚，或其混合物。6、一种生产如权利要求l-5任一项所述的泡沫剂的方法，对于亚分批或分批生产，所述方法包括通过捏合或混合将组分B)至D)掺入塑料母料A)中。7、根据权利要求l-5任一项所述的泡沬剂的用途，其用于生产泡沫塑料。全文摘要本发明涉及一种泡沫剂，所述泡沫剂包括A)100份的至少一种选自热塑性塑料、热固性塑料、弹性体或热塑性弹性体的塑料母料，B)0.1至10份的至少一种选自无机或有机化合物的发泡剂，该发泡剂具有与液体相互作用的性质。文档编号C08J9/00GK101305036SQ200680041797公开日2008年11月12日申请日期2006年11月3日优先权日2005年11月10日发明者J·魏丁格尔申请人:瓦克化学有限公司