专利名称：由间同立构聚丙烯与热塑性聚合物的共混物制备的泡沫塑料、的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及泡沫塑料，更具体地涉及由间同立构聚丙烯与可发泡的热塑性聚合物树脂的共混物制备的泡沫塑料。
泡沫塑料用于各种用途，包括热绝缘、包装及诸如杯子及盘子等模塑制品的形成。根据泡沫塑料的最终用途，期望泡沫塑料展现特定的性质或性质的组合。例如，当作为绝缘材料或缓冲包装材料时，泡沫塑料膨胀成低密度是相当期望的。
此外，具有高变形温度的泡沫塑料对于数种应用而言是所期望的，包括高温环境中的绝缘。依此等绝缘泡沫塑料的特殊使用而定，其亦期望此等泡沫塑料除具有高的变形温度外亦是挠性的。挠性程度及热变形需求根据绝缘泡沫塑料的最终用途而定。例如，在某些汽车的使用或用于热水管的绝缘时，需要具有高于90℃或于某些情况大于110℃-120℃的热变形温度的挠性泡沫塑料。此外，为符合Underwriters实验室测试UL1191附录A，作为个人漂浮装置中填料的泡沫塑料除需要非常软及具挠性外，亦需能长时间抵抗60℃的温度。
但是，其难以达到相同泡沫塑料中的挠性(即，低弹性模量)及高的热变形温度的性质。典型地，给定树脂的挠性(即，弹性模量)及树脂的热变形温度皆与树脂的熔点直接相关。换言之，具有低弹性模量(即，高挠性)的树脂通常需要树脂具有较低的熔点，而具有高变形温度的树脂通常需要树脂具有较高的熔点。此外，即使在相同的树脂或树脂共混物中发现挠性及高的热变形温度的性质，树脂或树脂共混物也可能不能发泡，或不能通过诸如挤出方法的方便方法来发泡。通过高压自由基方法制备的支化聚烯烃树脂可通过挤出发泡成挠性泡沫塑料，但泡沫塑料对于某些应用缺乏耐温性。支化聚烯烃树脂的例子包括具有密度范围为0.915g/cm3至0.932g/cm3的低密度聚乙烯均聚物树脂，及乙烯与乙烯基酯(诸如乙酸乙烯酯及丙烯酸甲酯)的共聚物。通过催化方法(例如，使用齐格勒-纳塔型或茂金属催化剂)制备的线型聚烯烃均聚物树脂(诸如，高密度聚乙烯及全同聚丙烯(iPP)树脂)具有较高的热变形温度，但难以通过挤出方法发泡。此外，由此等韧性均聚物树脂制得的泡沫塑料缺乏挠性。韧性较小的线型共聚物树脂可通过催化方法制得，但该树脂遭遇如均聚物那样同样缺乏可发泡性。聚烯烃树脂泡沫塑料的使用温度可通过交联增加。例如，自低密度聚乙烯树脂制得的交联泡沫塑料可于高于未交联泡沫塑料的温度下使用，但使用温度(其低于100℃)对于某些应用不够高。此外，交联泡沫塑料的制备成本高且不能循环回收。
自高熔点聚烯烃树脂(例如，高密度聚乙烯及iPP)与低密度聚乙烯(LDPE)的共混物制得的泡沫塑料难以通过挤出方法膨胀成低密度泡沫塑料，因为泡沫塑料膨胀依赖于发泡性差的高熔点树脂的冷冻转移。当应用于交联方法时，这种共混物造成另一种困难。在该方法中，可发泡的组合物于低温被挤出成片材，其中发泡剂及交联剂保持基本上未被活化。通常，高熔点的线型聚烯烃的所需加工温度超过发泡剂及交联剂的极限温度，且可能过早地使其活化。
但是，依特定的最终用途而定，并非皆期望绝缘泡沫塑料是挠性的。具有高变形温度的刚性泡沫塑料亦为所期望的。刚性绝缘泡沫塑料一般由烷基芳族聚合物(诸如，聚苯乙烯)制得，其由于环境的考虑，用二氧化碳增加膨胀。但是，用二氧化碳膨胀的低密度泡沫塑料(诸如，聚苯乙烯)展现小的泡孔尺寸。
但是，为使刚性泡沫塑料可通过便利的挤出方法易于成形且易于制备，需要使泡沫塑料具有扩大的泡孔尺寸。具有小泡孔尺寸的泡沫塑料不仅难以挤出成大截面，且亦难以加工(例如，片状或切成最终的形状)。为使其易于制备，期望使泡沫塑料具有大于0.4mm的泡孔尺寸。
已有许多努力用以通过加入各种用于扩大泡孔尺寸的添加剂来制备具有扩大的泡孔尺寸的烷基芳族泡沫塑料(参见例如美国专利4,229,396及5,489,407)。但是，典型的泡孔扩大添加剂难以加入挤出机内且易于影响泡沫塑料产品的热变形温度。
除具有高变形温度的绝缘泡沫塑料外(其是1)挠性或2)刚性并具有扩大的泡孔尺寸)，由Tg高于0℃的热塑性聚合物制得的挠性泡沫塑料是需要噪音及震动阻尼及用以减震包装的最终用途所期望的。当用于减震包装或震动阻尼时，挠性泡沫塑料通过吸收其泡孔结构内的冲击及震动能量来保护制品。此能量被吸收于气相及聚合物相内。具有能不可逆地将机械能量分散成热的泡孔壁的泡沫塑料是所期望的。聚合物树脂在树脂的玻璃化转变温度(Tg)下能最有效地分散机械能量(参见例如聚合物性质，第三版，第14章，“声学性质”，D.w.VanKrevelen,Elsevier,Amserdam-伦敦，纽约-东京，1990)。大部分传统聚烯烃树脂(诸如，聚乙烯及聚丙烯)是挠性的，但具有较低的Tg，即，低于0℃，因而，不能用于减震包装或震动阻尼的最终用途。
因此，本领域内仍存在下述需求1)具有高变形温度的挠性泡沫塑料；2)具有高变形热及扩大的泡孔尺寸的刚性烷基芳族泡沫塑料，其易于制备，且其间变形热是稳定的；及3)自Tg高于0℃的热塑性聚合物制得的挠性热塑性泡沫塑料。
可通过本发明来满足这些需要。因此，本发明提供由间同立构聚丙烯(sPP)树脂与可发泡的热塑性聚合物树脂的共混物所制备的聚合物泡沫塑料。
因此，在本发明的第一实施方案中，提供自sPP树脂与挠性热塑性聚合物树脂的共混物制备的聚合物泡沫塑料，其是挠性的，且具有高的变形温度。依据本发明第一实施方案的聚合物泡沫塑料可用作需要挠性泡沫塑料的高温环境中的绝缘泡沫塑料，诸如，某些汽车应用及热水管的绝缘。此外，因为sPP树脂具有4℃的Tg，所以依据本发明第一实施方案的聚合物泡沫塑料亦适用于作为减震包装或噪音或震动阻尼产品。
依据第一实施方案的典型共混聚合物泡沫塑料如下所示共混聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的挠性热塑性聚合物树脂；共混聚合物泡沫塑料，包含a)10重量％至50重量％的sPP树脂；及b)50重量％至90重量％的挠性热塑性聚合物树脂；及共混聚合物泡沫塑料，包含a)30重量％至50重量％的sPP树脂；及b)50重量％至70重量％的挠性热塑性聚合物树脂。
在本发明的第二实施方案中，提供由sPP树脂与刚性热塑性聚合物树脂的共混物制备的聚合物泡沫塑料，其是刚性的，具有高变形温度，并具有扩大的泡孔尺寸。用以扩大刚性热塑性聚合物泡沫塑料的泡孔尺寸的sPP树脂添加剂易于加入挤出机内，且不会影响泡沫塑料的热变形温度。
依据本发明第二实施方案的典型共混聚合物泡沫塑料如下所述共混聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的刚性热塑性聚合物树脂；及共混聚合物泡沫塑料，包含a)0.2重量％至5重量％的sPP树脂；及b)95重量％至99.8重量％的刚性热塑性聚合物树脂。
图1描述依据本发明的泡沫塑料挤出后的差示扫描量热的热分析图。
图2是描述于120℃老化5天后的依据本发明的泡沫塑料的差示扫描量热的热分析图。
本发明提供由sPP树脂与热塑性聚合物树脂的共混物制备的泡沫塑料。本发明的共混聚合物泡沫塑料展现所需性质的组合，其于以前难以(若非不可能时)达成。
例如，本发明的第一实施方案提供由sPP树脂与挠性热塑性聚合物树脂的共混物制备的聚合物泡沫塑料，其是挠性的，且具有高的变形温度。依据本发明第一实施方案的共混聚合物泡沫塑料用作需要挠性泡沫塑料的高温环境中的绝缘泡沫塑料，诸如某些汽车应用及热水管的绝缘。本发明第一实施方案的挠性绝缘泡沫塑料的尺寸稳定性优于只从挠性热塑性聚合物树脂制备的泡沫塑料。如前所述，具有高热变形温度的挠性泡沫塑料通过使用挠性热塑性聚合物树脂作为共混物中的可发泡热塑性聚合物树脂来制备。虽然不欲受限于任何特定理论，相信sPP树脂的添加使得共混物泡沫塑料具有高的热变形温度，且造成很少的源于树脂缓慢结晶速率的泡沫塑料膨胀的干扰。sPP的缓慢结晶速率(表示注射成型的长循环时间问题)在本发明泡沫塑料的制备中有利地应用。由于缓慢的结晶速率，sPP树脂不会在挠性热塑性聚合物树脂的发泡温度下结晶，但在环境温度下或在由共混物制备本发明第一实施方案的泡沫塑料且稳定后的第二次加热期间结晶。一旦结晶，sPP树脂组份提供具有较高变形热的共混泡沫塑料，这是因为晶体的高熔点(即，130℃)。此现象通过图1及图2所示的差示扫描量热法证实。图1描述依据本发明的由50/50重量的LDPE树脂与sPP树脂挤出制备的泡沫塑料的差示扫描量热分析图，其显示于约113℃吸热，且于约130℃(sPP晶体的熔点)时无吸热。图2描述图1的泡沫塑料于约120℃老化5天后的差示扫描量热分析图，其显示于约113℃吸热，且于约130℃(sPP晶体的熔点)时吸热。图1和图2所示的差示扫描量热分析图证实LDPE树脂与sPP树脂不相溶混，及共混物中的sPP树脂相在约120℃的加热期间进行结晶。
此外，共混物的sPP树脂组份在环境温度下泡沫塑料的老化期间不会完全结晶，但在随后的加热中观察到进一步的结晶。二次结晶可有利地用于泡沫塑料产品的热成形，因为非晶态的sPP分子使泡沫塑料片材的变形与形状符合，但于热成形期间进一步结晶，从而有助于热成形制品的固化。添加sPP树脂亦促进挠性泡沫塑料的尺寸稳定性。例如，发现由sPP树脂与LDPE树脂的共混物制备且以异丁烷膨胀的本发明泡沫塑料比以异丁烷膨胀的LDPE树脂泡沫塑料更具尺寸稳定性。此增加的尺寸稳定性是出人意料的，至少已报导一种sPP树脂具有低结晶度(约30％)[参见Wheat,w.R.“间同立构聚丙烯性质的流变学解释”ANTEC 95 Preprint]及对气体及蒸气的较高的渗透性[参见Schardl,J.等人的“间同立构聚丙烯Overview Clear Impact聚合物”ANTEC 95 Preprint]。
此外，依据本发明第一实施方案的绝缘聚合物泡沫塑料亦适合作为减震包装或噪音及震动阻尼产品。sPP树脂具有4-6℃的Tg，从而有效地使机械能分散成热。但是，单独的sPP树脂不易通过挤出方法发泡。相比之下，依据本发明第一实施方案的sPP树脂与挠性热塑性聚合物树脂的共混物不仅可发泡，而且所形成的泡沫塑料亦具有个别组份树脂的性质。因此，预期由这种不相溶混的聚合物共混物制得的泡沫塑料具有不同的Tg，因而，预期该泡沫塑料有利于宽范围的频率及温度的噪音及震动阻尼。
本发明第二实施方案提供由sPP树脂与刚性热塑性聚合物树脂的共混物制备的聚合物泡沫塑料，其是刚性的，具有高的变形温度，并具有扩大的泡孔尺寸。因此，本发明第二实施方案的共混聚合物泡沫塑料适于作为需要加工泡沫塑料的应用中的绝缘泡沫塑料。用于扩大刚性热塑性聚合物泡沫塑料的泡孔尺寸的sPP树脂添加剂易于加入挤出机内，且不会影响泡沫塑料的热变形温度。不知道聚丙烯树脂与至少一种刚性热塑性聚合物树脂(诸如，聚苯乙烯)相容(参见例如美国专利4,386,187，实施例18及22，及美国专利5,460,818，实施例3)，且不相容的聚合物共混物的发泡膨胀在不存在相容添加剂时一般是困难的(参见例如美国专利4,020,025)，向聚苯乙烯树脂中添加sPP树脂不会干扰，但有助于聚苯乙烯树脂的膨胀，这一事实是未预期的。
在本发明的任一实施方案中，sPP树脂及可发泡的热塑性聚合物树脂通常以0.1∶99.9至60∶40的重量比例共混。在第一实施方案中，其中可发泡的热塑性聚合物树脂是挠性热塑性聚合物树脂，sPP树脂对挠性热塑性聚合物树脂的优选比例是10∶90至50∶50，特别优选30∶70至50∶50的比例。在第二实施方案中，其中可发泡的热塑性聚合物树脂是刚性热塑性聚合物树脂，sPP树脂对刚性热塑性聚合物树脂的优选比例是0.1∶99.9至5∶95。
用于任一实施方案的适当sPP树脂包括所有实质上间同立构的丙烯均聚物及丙烯与可聚合单体的共聚物。典型的例子包括聚丙烯的均聚物、丙烯与乙烯的共聚物，及丙烯与1-丁烯的共聚物，这些均聚物及共聚物优选具有0.05dg/分至50dg/分的熔体流动速率，且这些均聚物及共聚物特别优选具有0.1dg/分至10dg/分的熔体流动速率。亦优选具有大于75％的间同立构规整度的sPP树脂。适当的sPP树脂的例子是具有熔融指数为2dg/分(以ASTM D-1238于230℃/2.16千克测量)，密度为0.88g/cm3及熔点为130℃的sPP树脂。此等sPP树脂的例子是EOD-96-28及EOD-96-07等级的间同立构形式的共聚物聚丙烯树脂，可购自Fina Oil和化学公司。
适用于本发明的热塑性树脂包括可通过挤出方法发泡的所有类型的热塑性聚合物。适用于本发明第一实施方案的挠性热塑性聚合物树脂的例子包括(但不限于此)挠性聚烯烃树脂，诸如LDPE树脂，乙烯/乙酸乙烯酯共聚物树脂，及iPP，其中优选具有熔融指数为0.1dg/分至20dg/分的树脂，且特别优选具有熔融指数为0.2dg/分至10dg/分的树脂。此外，当挠性热塑性聚合物树脂是乙烯/乙酸乙烯酯共聚物时，乙酸乙烯酯含量为5％至30％的树脂是优选的，且特别优选乙酸乙烯酯含量为8％至20％的树脂。再者，当挠性热塑性聚合物树脂是iPP时，当应用于tgδ少于1.5的挤出方法时具有高熔体强度的树脂是优选的，且特别优选tgδ小于1.2的树脂(tgδ是损耗模量对储能模量的比值，其是使用2.5mm厚及25mm直径的样品于190℃及1弧度/秒的振动速率测量的，如美国专利5,527,573所示)。适当的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物树脂的例子是ELVAX 460树脂，可得自Du-Pont-DowInc.。适当的iPP树脂的例子是PRO-FAX PF-814等级的高熔体强度的iPP树脂，可得自Montell聚烯烃Co.NV.。适用于本发明第二实施方案的刚性热塑性聚合物树脂的例子是烷基芳族树脂，诸如，聚苯乙烯树脂。适用于本发明第二实施方案的适当聚苯乙烯的例子是平均分子量少于240,000的聚苯乙烯。
任选地，可将成核剂加入可发泡的共混物中。用于制备本发明泡沫塑料的成核剂的量根据所需泡孔尺寸、发泡温度及成核剂的组成而改变。有用的成核剂包括碳酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸钙、滑石、黏土、二氧化钛、二氧化硅、硬脂酸钡、硅藻土、柠檬酸的混合物，及酸及碳酸氢钠。当使用时，成核剂的用量可在0.01至5重量份每100重量份聚合物树脂共混物(pph)的范围内。
用于制备本发明泡沫塑料的发泡剂包括本领域所知的所有类型的发泡剂；物理及化学发泡剂及其混合物，包括无机发泡剂、有机发泡剂及化学发泡剂。适当的无机发泡剂包含二氧化碳、氮气、氩气、水、空气及氦气。有机发泡剂包括含1-6个碳原子的脂族烃、含1至3个碳原子的脂族醇，及含1至4个碳原子的完全或部分卤化的脂族烃。脂族烃包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、及异戊烷、新戊烷。脂族醇包括甲醇、乙醇、正丙醇及异丙醇。完全或部分卤化的脂族烃包括氯碳化物、氟碳化物及氯氟碳化物。用于本发明的氯碳化物包括氯甲烷、二氯甲烷、氯乙烷及1,1,1-三氯乙烷。用于本发明的氟碳化物包括氟甲烷、二氟甲烷、氟乙烷、1,1-二氟乙烷(HFC-152a)、1,1,1-三氟乙烷(HGC-143a)、1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、1,1,2,2-四氟乙烷(HFC-134)、五氟乙烷、全氟乙烷、2,2-二氟丙烷、1,1,1-三氟丙烷及1,1,1,3,3-五氟丙烷。用于本发明的部分卤化的氯氟碳化物包括氯二氟甲烷(HCFC-22)、1,1-二氯-1-氟乙烷(HCFC-141b)、1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b)、1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷(HCFC-123)及1-氯-1,2,2,2-四氟乙烷(HCFC-124)。完全卤化的氯氟碳化物亦可使用，但由于环境因素而非优选。用于本发明的化学发泡剂包括叠氮二碳酰胺、叠氮二异丁腈、苯磺肼、4,4-氧苯磺基-半卡巴肼、对-甲苯磺基半卡巴肼、N,N’-二甲基-N,N’-二硝基间苯二甲酰胺和三肼三嗪、碳酸氢钠及碳酸氢钠与柠檬酸的混合物。所有这些发泡剂的混合物亦被可考虑于本发明范围内。最适合的发泡剂的类型根据用以制备泡沫塑料的方法及所需泡沫塑料密度而定。用于挤出方法及用以制备可模塑珠粒的分批法的优选发泡剂是物理发泡剂，其中优选挥发性有机发泡剂。用于交联发泡方法的优选发泡剂是可分解的发泡剂及氮气。
加入聚合物熔融材料以制备形成泡沫塑料的凝胶的发泡剂的量是0.1至5克摩尔每千克聚合物，优选0.4-4克摩尔每千克聚合物，最优选0.9-3克摩尔每千克聚合物。
本发明的泡沫塑料任选进一步包含红外线吸收剂(传送阻止剂)，诸如碳黑、石墨及二氧化钛，以促进绝缘能力。使用时，红外线吸收剂的用量可以是以泡沫塑料内聚合物共混物重量为基准的1.0至25重量％，优选4.0至10.0重量％。碳黑可以是本领域已知的任何类型，诸如炉黑、热黑、乙炔黑及管道黑。优选的碳黑是热黑。优选的热黑具有150nm或更大的平均粒径。
优选本发明的泡沫塑料展现尺寸稳定性。虽然在某些情况下sPP树脂本身作为稳定性控制剂，但仍期望包含额外的稳定性控制剂以进一步促进本发明泡沫塑料的尺寸稳定性。例如，当sPP树脂在与聚乙烯或乙烯/乙酸乙烯酯共聚物树脂的共混物中的用量少于30％且共混物以异丁烷膨胀时，除sPP树脂外的稳定性控制剂是所期望的。在由前述共混物制备厚(即，大于4mm)片材及板状产品(比12mm厚)的基本上闭孔结构中，稳定性控制剂是特别期望的。相对地，当形成基本上开孔泡沫塑料时，额外的稳定性控制剂可能是不必要或不期望的。
尺寸稳定性通过于老化期间泡沫塑料体积对泡沫塑料起始体积的百分率来测量，在泡沫塑料膨胀后30秒内测量。使用此定义，于一个月内回复起始体积的80％或更多的泡沫塑料是可忍受的，而回复85％或更多的泡沫塑料是优选的，回复90％或更多的泡沫塑料是特别优选的。体积通过诸如水的体积置换的适当方法测量。
优选的稳定性控制剂包括C10-24脂肪酸的酰胺及酯。这种试剂可见于美国专利3,644,230及4,214,054。最优选的试剂包括硬脂基硬脂酰胺、甘油单硬脂酸酯、甘油单苯酸酯及山梨糖醇单硬脂酸酯。典型地，这种稳定性控制剂的用量在0.1至10份每100份聚合物的范围内。
各种添加剂可被加入本发明的泡沫塑料内，诸如，无机填料、颜料、抗氧化剂、酸清除剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、加工助剂及挤出助剂。
本发明的共混聚合物泡沫塑料可通过本领域熟练技术人员所知的技术及程序制备，包括挤出方法及分批法，其是使用可分解的发泡剂及交联剂，优选挤出方法。
本发明的共混聚合物泡沫塑料可为交联或未交联。用以制备聚合物泡沫塑料结构及其加工处理的方法的优异教导可见于C.P.Park，“聚烯烃泡沫塑料”，第9章，聚合物泡沫塑料及技术手册，D.Klempner及K.C.Frisch编辑，Hanser Publishers,Munich,Vienna,New York Barcelona(1991)。
本发明的未交联泡沫塑料可通过传统的挤出发泡方法制备。泡沫塑料结构一般如下制备加热预混合的sPP树脂与热塑性聚合物树脂的共混物(即，聚合物材料)以形成塑化或熔融的聚合物材料，向其中加入发泡剂而形成可发泡的凝胶，及经由模具挤出该凝胶以形成泡沫塑料产物。在发泡剂混合前，聚合物材料被加热至其Tg或熔点的温度或高于这些温度。发泡剂可通过任何本领域已知的方法掺入或混入熔融的聚合物材料，诸如用挤出机、混合器或共混器。发泡剂与熔融聚合物材料于足以避免熔融聚合物材料大量膨胀及足以在其中均匀分散发泡剂的较高压力下混合。任选地，于塑化或熔融前，成核剂可被共混于聚合物熔体内或与聚合物材料干式共混。可发泡的凝胶通常被冷却至较低温度，以使泡沫塑料结构的物理性质达到最佳。然后，凝胶经由所需形状的模具挤出或输送至减压或较低压力的区域，以形成泡沫塑料结构。较低压力的区域是压力低于可发泡凝胶于经由模具挤出前所保持的压力。较低压力可为超大气压力或次大气压力(真空)，但优选大气压水平。
本发明的未交联泡沫塑料可通过经多歧管模具挤出的sPP树脂与热塑性聚合物树脂的预混共混物(即，聚合物材料)而以聚结股的形式形成。歧管的配置使熔融挤出物的相邻流体在发泡过程期间接触，且接触面以足够的粘结彼此粘合以形成均一的泡沫塑料结构。自模口流出的熔融挤出物流体采取线股或型材的形式，其按需要发泡、聚结及彼此粘合以形成均一结构。期望聚结的个别线股或型材需于均一结构中保持粘着，以避免线股于制备、成形及使用泡沫塑料所遭遇的应力下脱层。制备聚结线股形式的泡沫塑料结构的装置及方法可参见美国专利3,573,152及4,324,720。
本发明的泡沫塑料结构亦成形为未交联的泡沫塑料珠粒，其适于模制成制品。泡沫塑料珠粒可通过挤出方法或分批法制备。在挤出方法中，自附接至传统泡沫塑料挤出装置的多孔模具出来的泡沫塑料线股被造粒形成泡沫塑料珠粒。泡沫塑料珠粒，若需要的话，于低于sPP树脂的熔点下加热，如此sPP分子可结晶，从而形成假网络结构，其提供泡沫塑料珠粒的抗热崩裂性。在分批法中，个别的树脂颗粒(诸如颗粒状的树脂颗粒)悬浮于液态介质中，在液态介质中它们是实质上不溶的，诸如，水；于高压釜或其它加压容器内，于升高的压力及温度下，通过将发泡剂引入液态介质而与发泡剂浸渍；快速排至大气压力或减压区以膨胀而形成泡沫塑料珠粒。此方法教导于美国专利4,379,859及4,464,484。
本发明的交联泡沫塑料可通过使用可分解泡沫塑料的交联泡沫塑料方法或通过传统的挤出方法制备。
当应用使用可分解泡沫塑料的交联泡沫塑料方法时，本发明的交联泡沫塑料可如下制备通过与可分解的化学发泡剂共混及加热sPP树脂与热塑性聚合物树脂的预混合共混物(即，聚合物材料)以形成可发泡的塑化或熔融的聚合物材料，经由模具挤出该可发泡的熔融聚合物材料，包括在熔融聚合物材料内交联，并使该熔融聚合物材料处于较高温度下，以释放发泡剂以形成泡沫塑料结构。聚合物材料及化学发泡剂可通过本领域熟知的任何装置混合及熔混，诸如用挤出机、混合器或共混器。化学发泡剂优选于加热聚合物材料至熔融形式前与聚合物材料干式共混，但亦可当聚合物材料在熔融相中时添加。可通过添加交联剂或通过辐射来诱导交联。诱导交联并暴露于较高温度下，以使发泡或膨胀作用可同时发生或先后产生。若使用交联剂，其是以与化学发泡剂相同的方式被加入聚合物材料内。再者，若使用交联剂，可发泡的熔融聚合物材料被加热或暴露于优选低于150℃的温度，以避免交联剂或发泡剂分解及避免过早交联。若使用辐射交联，可发泡的熔融聚合物材料被加热或曝露于优选低于160℃的温度，以避免发泡剂分解。可发泡的熔融聚合物经由所需形状的模具挤出或输送以形成可发泡的结构。然后，可发泡结构于升高或更高的温度(通常是150℃至250℃)下交联或膨胀(诸如，在烘箱中)以形成泡沫塑料结构。当使用辐射交联时，可发泡结构被辐射以使聚合物材料交联，然后，于上述的较高温度下膨胀。可依据上述方法使用交联剂或辐射将结构有利地制成片状或薄板状。
在使用可分解发包剂的交联发泡方法中，除使用交联剂或辐射外，交联亦可通过如C.P.Park,Supra，第9章所述的硅烷交联来完成。
本发明的交联泡沫塑料亦可通过使用如GB2,145,961A所述的long-land模具的挤出方法制成连续的厚板结构。在该方法中，聚合物、可分解的发泡剂及交联剂在挤出机内混合，加热该混合物以使聚合物交联及使发泡剂在long-land模具中分解；及经由具有泡沫塑料结构的口模成形及远离泡沫塑料结构进行，并通过适当的润滑材料来润滑模具的接触面。
本发明的交联泡沫塑料亦可形成适于模塑成制品的交联泡沫塑料珠粒。为制备泡沫塑料珠粒，(诸如颗粒状的树脂颗粒)个别树脂颗粒悬浮于实质上不可溶的液体介质中，诸如，水；于高压釜或其它加压容器内，于升高的压力及温度下与交联剂和发泡剂浸渍；并快速排至大气压力或减压区以膨胀而形成泡沫塑料珠粒。一种特定形式是聚合物珠粒以发泡剂浸渍，冷却，自容器排出，然后通过加热或蒸气膨胀。在上述方法的衍生中，苯乙烯单体可与交联剂浸渍成悬浮颗粒，以形成与聚合物材料的接枝共聚体。发泡剂可于悬浮或无水状态时被浸渍于树脂颗粒内。可膨胀的珠粒然后通过蒸气加热而膨胀，并通过用于可膨胀聚乙烯泡沫塑料珠粒的传统模塑方法来模塑。
泡沫塑料珠粒通过本领域已知的任何方法来模塑，诸如，使泡沫塑料珠粒注入模具内，压缩模具以使珠粒压缩，并用诸如蒸气加热珠粒，以使珠粒聚结及熔接形成制品。任选地，于注入模具前，珠粒可用空气或其它发泡剂预热。上述方法及模塑方法的优异教导可见于C.P.Park,Supra，第227-233页，美国专利3,886,100；3,959,189；4,168,353及4,429,059。泡沫塑料珠粒亦可通过于适当的混合装置或挤出机内制备聚合物、交联剂及可分解混合物的混合物，并使混合物形成颗粒及加热颗粒以使其交联及膨胀而制备。
另有其它制备适于模塑成制品的交联泡沫塑料珠粒的方法。将聚合物材料熔融并在传统泡沫塑料挤出装置内与物理发泡剂混合，形成基本上连续的泡沫塑料线股。泡沫塑料线股被颗粒化或造粒形成泡沫塑料珠粒。然后，泡沫塑料珠粒可通过辐射交联。交联的泡沫塑料珠粒可通过上述用于其它发泡珠粒的方法来凝集并模塑成各种制品。此方法的另外教导可参见美国专利3,616,365及C.P.Park,Supra,第224-228页。
此外，硅烷交联技术可用于挤出方法。此方法的教导可见于C.P.Park,Supra，第9章及美国专利4,714,716。当硅烷交联方法与传统挤出方法一起使用时，聚合物与乙烯基官能基硅烷或叠氮官能基硅烷接枝且被挤出成泡沫塑料。然后，挤出的泡沫塑料暴露于潮湿暖空气中以进行交联。
本发明的交联泡沫塑料可通过泡沫塑料成片方法或泡沫塑料原料方法或任何C.P.Park,Supra，第9章，第229-235页所述的方法来制备。
虽然，通常本质上是基本上闭孔的，但本发明的泡沫塑料可为开孔或闭孔。此外，本发明泡沫塑料的泡孔尺寸(即，泡孔直径)是0.01mm至10mm，优选0.1mm至5mm，特别优选0.4mm至3mm。此外，本发明的泡沫塑料的密度是9kg/m3至200kg/m3，优选密度是11kg/m3至100kg/m3，最优选的密度是15kg/m3至50kg/m3。
本发明的泡沫塑料可为本领域已知的任何物理结构，诸如，挤出的片材、杆状、厚板、型材、珠状及圈状。泡沫塑料结构亦可通过使可膨胀的珠粒模塑成任何上述结构或任何其它结构而形成。
因此，依据前述，下列泡沫塑料表示本发明的典型泡沫塑料共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的可发泡的热塑性聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的可发泡的热塑性聚合物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的挠性热塑性聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的挠性热塑性聚合物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的刚性热塑性聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的刚性热塑性聚合物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的挠性聚烯烃树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的挠性聚烯烃树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的LDPE树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的LDPE；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是丙烯的均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的可发泡的热塑性聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是丙烯的均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的可发泡的热塑性聚合物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是丙烯的均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的挠性热塑性聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是丙烯的均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的挠性热塑性聚合物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是丙烯的均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的刚性热塑性聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的刚性热塑性聚合物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是丙烯的均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的挠性聚烯烃树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是丙烯的均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的挠性聚烯烃树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是丙烯的均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的LDPE树脂；
共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是丙烯的均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的LDPE树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是具有大于75％的间同立构规整度的丙烯均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的可发泡的热塑性聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是具有大于75％的间同立构规整度的丙烯均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的可发泡的热塑性聚合物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是具有大于75％的间同立构规整度的丙烯均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的挠性热塑性聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是具有大于75％的间同立构规整度的丙烯均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的挠性热塑性聚合物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其是具有大于75％的间同立构规整度的丙烯均聚物；及b)40重量％至99.9重量％的刚性热塑性聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂，其具有大于75％的间同立构规整度；及b)40重量％至99.9重量％的刚性热塑性聚合物树脂，其是丙烯均聚物；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物树脂；
共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的iPP树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的iPP树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的烷基芳族聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的烷基芳族聚合物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的聚苯乙烯聚合物树脂；共混的聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的聚苯乙烯聚合物树脂；该泡沫塑料的密度是9kg/m3至300kg/m3，优选11kg/m3至100kg/m3，且更优选15kg/m3至50kg/m3；下述是本发明的实施例，且并非用以限制本发明的范围。除非有其它指示，所有百分率、份数或比例是以重量计。
自sPP树脂与可发泡热塑性聚合物树脂的共混物制备的泡沫塑料的下述例子是使用19mm直径的螺杆型挤出机制备，其具有位于一般顺序的供料、熔融及计量区终端处的用于混合及冷却的额外区域。在计量和混合区间的挤出机桶上提供用于发泡剂注入的开口。于冷却区终端，其附接具有矩形开口的模具歧管。开口的高度是可调整的，宽度设定为38mm。实施例1 sPP树脂与LDPE树脂共混物泡沫塑料的制备实施例1证实依据本发明的泡沫塑料的制备，其中由50/50重量LDPE树脂与sPP树脂的共混物制备，其是使用异丁烷作为发泡剂且通过挤出方法来发泡。对依据此实施例制备的泡沫塑料的测试显示聚合物共混物可通过挤出来发泡，且泡沫塑料是尺寸稳定性的，且能耐较高的温度。
制备了50/50重量的LDPE树脂(具有0.7dg/分的熔融指数(以ASTM D-1238于190℃/2.16kg测试)，0.923g/cm3的密度，及115℃的熔点(于10℃/分钟加热期间于吸热峰处以差示扫描量热法(DSC)决定的))与EOD 96-28等级的间同立构形式的聚丙烯共聚物树脂(可得自Fina Oil和化学公司，具有2dg/分的熔体流动速率(以ASTM D-1238于230℃/2.16kg测试)，0.88g/cm3的密度及130℃熔点)的颗粒状共混物。
颗粒状树脂与添加包装物(是由滑石粉末(成核剂)，0.2份每100份树脂(pph)，及Irganox 1010抗氧化剂(得自Ciba-Ceigy公司)，0.1pph，组成)的共混物以3.26kg/h的均一速率加入挤出机内。挤出机区的温度保持于供料区为160℃，于熔融区为190℃，于计量区为200℃，且于混合区为200℃。异丁烷(发泡剂)以414g/h(12.7pph)的均匀速率注入混合区内。冷却区的温度逐渐减低，且调整模具开口以制得良好的泡沫塑料。例如，于107℃的冷却区温度，105℃的模具温度，及1.0mm的模具开口，获得基本上闭孔结构的优异泡沫塑料(开孔量以ASTM D-2856的程序A测量为约32％)。泡沫塑料具有24.8g/cm3的密度，1.2mm的泡孔尺寸，约12mm的厚度及约19mm的宽度。测试1实施例1的泡沫塑料的尺寸稳定性将实施例1刚制得的泡沫塑料切割成约15cm长的泡沫塑料样品，于挤出后约2分钟测量泡沫塑料样品的体积，然后，在环境温度下老化期间定时地测量。当收缩至原始体积的约97％时，泡沫塑料展现优异的尺寸稳定性，且于挤出后超过30分钟不再收缩。于1天内泡沫塑料完全回复至其原始体积的100％。测试2实施例1的泡沫塑料的热稳定性挤出后1天，实施例1制备的泡沫塑料被切成8cm长的样品。样品被置入保持121℃的传热炉中，且定时监测其体积。泡沫塑料体积(以其原始体积的百分率计)如表1所示作为炉内暴露时间的函数来表示表1
可见，泡沫塑料收缩至原始体积的70％且于延长暴露于高温期间保持该体积，而观察到用于实施例1的相同LDPE树脂为基准的聚乙烯泡沫塑料于此温度完全崩裂。共混泡沫塑料的耐高温性进一步以图1及图2的先前讨论过的DSC热分布图支持。在图1和图2中，挤出的泡沫塑料(图1)及炉老化泡沫塑料(图2)的热分布图进行了比较。炉老化的泡沫塑料被暴露于121℃温度5天。炉老化泡沫塑料于约130℃及约113℃处显示尖锐的波峰。相比之下，挤出的泡沫塑料未显示于130℃处的强烈波峰，该峰是sPP晶体的熔融峰。热分布图显示用于实施例1的LDPE树脂与sPP树脂不相溶混，且共混物中的sPP树脂相于121℃加热期间进行结晶。测试3实施例1的泡沫塑料的热成形性质将实施例1制得的泡沫塑料切成两个5cm长的样品，且于121℃炉内加热5分钟。然后，从炉中取出加热的泡沫塑料，并立即通过施加温和的压力以使堆叠于另一者的顶部。泡沫塑料样品展现令人满意的粘着性，且未出现显著的收缩，这表示可发泡的珠状物可自实施例1的泡沫塑料制得，且实施例1的泡沫塑料可进行热成形。比较实施例A自sPP树脂制备泡沫塑料制备比较实施例A的泡沫塑料，以便测试单独自sPP树脂制备的泡沫塑料的发泡膨胀性质。
EOD 96-28等级的间同立构形式的共聚物聚丙烯树脂(得自FinaOil和化学公司，具有2dg/分的熔体流动速率(以ASTM D-1238于230℃/2.16kg测试)，0.88g/cm3的密度及130℃熔点)与0.4pph的滑石(成核剂)及0.1pph的Irganox 1010(得自Ciba-Geigy Corp.)共混。共混物以3.10kg/h的均一速率加入挤出机内。挤出机区域的温度于供料区保持160℃，于熔融区保持190℃，于计量区保持200℃，且于混合区保持200℃。异丁烷(发泡剂)以414g/h(12.7pph)的均一速率注入混合区。冷却区的温度以一次降低约5℃而从160℃逐渐降至80℃，且于该温度保持5至10分钟，以便观看是否制得良好的泡沫塑料。口模温度保持与冷却区相同的温度。当冷却区温度降至95℃时，口模开口保持于0.8mm。低于95℃时，模具被稍微放宽打开，以释放增加的压力。测试4比较实施例A的sPP树脂的可发泡性上述比较实施例A制得的熔体在降至95℃的温度下一点也不会膨胀。于低于95℃的温度下，泡沫塑料稍微膨胀，但立即崩裂。于80℃，挤出机压力快速上升，表示熔体粘度太高且于冷却区冷冻。不能经受进一步的冷却温度的降低。结论单独的sPP树脂不能通过挤出方法膨胀成稳定的泡沫塑料。
按表Ⅱ所示的预定比例制得LDPE树脂(具有0.7dg/分的熔融指数(以ASTM D-1238于190℃/2.16kg测试)，0.923g/cm3的密度，及115℃的熔点(于10℃/分钟加热期间于吸热峰处以差示扫描量热法(DSC)测定))与EOD 96-07等级的间同立构形式的共聚物聚丙烯树脂(可得自Fina Oil和化学公司，具有2dg/分的熔体流动速率(以ASTM D-1238于230℃/2.16kg测试)，0.88g/cm3的密度及130℃熔点)的颗粒状共混物。
颗粒树脂与0.2pph滑石粉末(成核剂)的共混物以3.1kg/h的均一速率加入挤出机内(由于共混物中的供料性质的差异，实际的挤出速率在约3kg/h至3.2kg/h范围内稍有变化，即使努力通过调整螺杆旋转速率使速率保持相同)。挤出机区域的温度于供料区保持160℃，于熔融区保持190℃，于计量区保持200℃，且于混合区保持220℃。保持冷却区的温度，如表Ⅱ所示。异丁烷(发泡剂)以表Ⅱ所示的速率被注入混合区内。冷却区的温度逐渐减低且调整模具开口以制备良好的泡沫塑料。模具温度于比较实施例B、实施例2.1至2.3中保持110℃，于实施例2.4及2.5中保持105℃。对于表Ⅱ所示的每一配方，于最佳的冷却区温度下和自1.1mm至1.2mm的模具开口获得泡沫塑料样品。
泡沫塑料的尺寸数据如表Ⅱ所示，其亦包含密度、泡孔尺寸及开孔数据。
表Ⅱ
注1共混物中sPP树脂的百分率2于100份聚合物树脂内混合的异丁烷的份数3制得泡沫塑料的冷却区的固化温度4以水置换确定的老化二个月后的泡沫塑料的密度，kg/m35以ASTM D-3576确定的泡孔尺寸，mm6以ASTM D-2856-A确定的开孔含量，％7环境温度老化期间的泡沫塑料的最小体积，以起始体积的百分率计。对于所有泡沫塑料而言，最小体积产生于一天内8环境温度下特定老化的泡沫塑料体积，以起始体积的百分率计。
ND=未确定如表Ⅱ所示，含有最高40％的sPP树脂的配方获得良好质量的泡沫塑料。LDPE/sPP的50/50共混物泡沫塑料于所选的107℃冷却温度下看来微热。泡沫塑料厚度范围是6.1mm至8.2mm，泡沫塑料宽度范围14.7mm至18.4mm。自新制的泡沫塑料切出长度约15cm的样品，且泡沫塑料样品的体积于挤出后约2分钟检测，并在环境温度老化期间定期检测。结论共混物易于产生比纯LDPE树脂大的泡孔尺寸。含有40及50％的sPP的共混物易于发展出更开放的泡孔。显示添加sPP树脂改进了泡沫塑料的尺寸稳定性。含有30％或更多的sPP含量的共混物提供具有令人满意的尺寸稳定性且于老化期间具有大于89％的最小泡沫塑料体积的泡沫塑料。
按表Ⅲ所示的预定比例制得LDPE树脂(具有0.7dg/分的熔融指数(以ASTM D-1238于190℃/2.16kg测试)，0.923g/cm3的密度，及115℃的熔点(于10℃/分钟加热期间于吸热峰处以差示扫描量热法(DSC)确定))与EOD 96-07等级的间同立构形式的共聚物聚丙烯树脂(可得自Fina Oil和化学公司，具有2dg/分的熔体流动速率(以ASTM D-1238于230℃/2.16kg测试)，0.88g/cm3的密度及130℃熔点)的颗粒状共混物。
颗粒树脂与0.2pph滑石粉末(成核剂)的共混物以3.1kg/h的均一速率加入挤出机内(由于共混物中的供料性质的差异，实际的挤出速率于约3kg/h至3.2kg/h范围内稍微变化，即使努力通过调整螺杆旋转速率使速率保持相同)。挤出机区域的温度于供料区保持160℃，于熔融区保持190℃，于计量区保持200℃，且于混合区保持220℃。保持冷却区的温度如表Ⅲ所示。异丁烷(发泡剂)以表Ⅲ所示的速率被注入混合区内。冷却区的温度逐渐减低且调整模具开口以制备良好的泡沫塑料。模具温度于比较实施例C、实施例3.1及3.2中保持110℃，且于实施例3.3中保持100℃。对于表Ⅲ所示的每一配方，在最佳的冷却区温度下及自1.1mm至1.2mm的模具开口获得泡沫塑料样品。
泡沫塑料的尺寸数据如表Ⅲ所示，其亦包含密度、泡孔尺寸及开孔数据。
表Ⅲ
注1共混物中sPP树脂的百分率
2于100份聚合物树脂内混合的异丁烷的份数3制得泡沫塑料的冷却区的固化温度4以水置换确定的老化二个月后的泡沫塑料的密度，kg/m35以ASTM D-3576确定的泡孔尺寸，mm6以ASTM D-2856-A确定的开孔含量，％7环境温度老化期间的泡沫塑料的最小体积，以起始体积的百分率计。对于所有泡沫塑料而言，最小体积产生于一天内8环境温度下特定老化的泡沫塑料体积，以起始体积的百分率计。
ND=未确定如表Ⅲ所示，良好泡沫塑料自含有最高为50％的sPP树脂的共混物制得。40/60的LDPE/sPP共混物是泡沫塑料的可加工性的最低限度。为自共混物制备泡沫塑料，冷却区的温度必须降至82℃。泡沫塑料以高含量的开孔产生最低限度的满意度。所有泡沫塑料的密度较低，表示高含量的发泡剂。泡沫塑料的表观开孔含量较高，大于36％。ASTM D-2856-A的开孔方法易于过度评估挠性泡沫塑料的开孔含量。在这些实施例中制得的泡沫塑料比实施例2制得的泡沫塑料具较低的密度及较低的模量，导致开孔含量测量误差较大。对于过度评估开孔的解释是由LDPE泡沫塑料的尺寸稳定性的数据看出。虽然，表观开孔含量较高(41％)，但泡沫塑料于老化期间收缩达50％，且回复较慢。
按表Ⅳ所示的预定比例制得Elvax 460树脂(Du Pont-Dow][nc.公司提供，具有2.5dg/分的熔融指数(以ASTM D-1238于230℃/2.16kg测试)，0.941g/cm3的密度，及88℃的熔点)与EOD 96-07等级的间同立构形式的共聚物聚丙烯树脂(可得自Fina Oil和化学公司，具有2dg/分的熔体流动速率，0.88g/cm3的密度及130℃熔点)的颗粒状共混物。
表Ⅳ
注1共混物中sPP树脂的百分率2于100份聚合物树脂内混合的异丁烷的份数3制得泡沫塑料的冷却区的固化温度4以水置换确定的老化二个月后的泡沫塑料的密度，kg/m35以ASTM D-3576确定的泡孔尺寸，mm6以ASTM D-2856-A确定的开孔含量，％7环境温度老化期间的泡沫塑料的最小体积，以起始体积的百分率计。对于所有泡沫塑料而言，最小体积产生于一天内8环境温度下特定老化的泡沫塑料体积，以起始体积的百分率计。
ND=未确定颗粒树脂与0.4pph滑石粉末(成核剂)的共混物以3kg/h的均一速率加入挤出机内(由于共混物中的供料性质的差异，如表Ⅳ所示，实际的挤出速率于固定的挤出机螺杆旋转速率时，自3kg/h降至至2.6kg/h)。挤出机区域的温度于供料区保持120℃，于熔融区保持150℃，于计量区保持180℃，且于混合区保持180℃。保持冷却区的温度如表Ⅳ所示。异丁烷(发泡剂)以表Ⅳ所示的速率被注入混合区内对于比较实施例D及实施例4.1及4.2是380g/h，对于实施例4.3及4.4是450g/h(由于聚合物及发泡剂的供料速率改变，树脂中发泡剂的量自12.7pph至17.3pph变化，参见表Ⅳ)。模具间隙在整个测试中保持于1.75mm，且模具温度保持于低于冷却区温度0℃至5℃。泡沫塑料的尺寸稳定性数据(参见实施例1的方法)如表Ⅳ所示，其亦包含密度、泡孔尺寸及开孔数据。
如表Ⅳ所示，良好的泡沫塑料是自含有最高达40％的sPP树脂的共混物制得。相对于开孔数据，比较实施例D及实施例4.1及4.2制得的泡沫塑料当以手指挤压测试时是基本上闭孔。实施例4.3及4.4制得的泡沫塑料是开孔的。再者，软质聚烯烃泡沫塑料的开孔数据是不可靠的。比较实施例D制得的EVA泡沫塑料遭遇过度的收缩(最小体积=25％)，即使ASTM D-2856-A表示泡沫塑料含有83％的开孔。结论再者，sPP树脂与可发泡的乙烯/乙酸乙烯酯树脂的共混物制得良好的泡沫塑料，且显示sPP树脂改进尺寸稳定性，且sPP树脂含量为30％或更大时产生具有令人满意的尺寸稳定性的泡沫塑料。测试5比较实施例D及实施例4的泡沫塑料的热稳定性于老化16天后，比较实施例D及实施例4制得的泡沫塑料进行测试2所述的热暴露测试。泡沫塑料样品被置于炉内，其保持于90℃。于1小时后，及8小时后，移开样品并测量体积的改变，如表Ⅴ所示。
表Ⅴ
1共混物内的sPP树脂的百分率2于90℃老化期间的泡沫塑料的体积保持如表Ⅴ所示，所有泡沫塑料皆收缩，但含有sPP树脂的泡沫塑料保持其体积比不含有sPP树脂的泡沫塑料(比较实施例D)具较大程度。自含有40％的sPP树脂的共混物制得的泡沫塑料于炉内8小时后保持83％的体积。实施例5自sPP树脂与iPP树脂的共混物制备泡沫塑料于实施例5中，可发泡的高熔体强度(HMS)的iPP树脂与sPP树脂的共混物用于制备依据本发明的泡沫塑料。
制得50/50重量的Pro-fax PF-814等级的高熔体强度的iPP树脂(得自Montell聚烯烃Co.N.V.，具有3dg/分的熔融指数(以ASTMD-1238于230℃/2.16kg测试)，0.90g/cm3的密度，及160℃的熔点)与EOD 96-28等级的间同立构形式的共聚物聚丙烯树脂(可得自FinaOil和化学公司，具有2dg/分的熔体流动速率，0.88g/cm3的密度及130℃熔点)的颗粒状共混物。
将颗粒树脂共混物及由0.2pph滑石粉末(4成核剂)及0.1pph的Irganox 1010抗氧化剂(得自Ciba-Geigy Corp.)所组成的添加剂包装物预混并以4.2kg/h的均一速率加入挤出机内。于冷却区保持温度，供料区保持160℃，于熔融区保持190℃，于计量区保持200℃，且于混合区保持200℃。异丁烷(发泡剂)以10.7pph的均匀速率被注入混合区内。模具开口保持于约0.8mm。调整冷却区的温度且调整模具开口以制备良好的泡沫塑料。在170℃至160℃范围内的冷却区域温度下，获得基本上闭孔结构的良好泡沫塑料。例如，于160℃制得的泡沫塑料具有26.3kg/m3的密度，1.8mm的泡孔尺寸，17％的开孔含量，约1imm的厚度，及约20mm的宽度。泡沫塑料是强且韧的。比较实施例E自sPP树脂与iPP树脂的共混物制备泡沫塑料于比较实施例E中，重复实施例5的程序，但使用20/80的相同iPP与sPP树脂的共混物，而非50/50的共混物。在从180℃至150℃扫描的冷却区温度下，未制得泡沫塑料。
<p>5老化一星期的泡沫塑料的密度，kg/m3，以水置换确定6以ASTM D-3576确定的泡孔尺寸，mm7以ASTM D-2856-A确定的开孔含量，％如表Ⅵ所示，sPP树脂使截面大小及泡孔尺寸变大。含有2％及5％的sPP树脂的泡沫塑料显示不具有开孔。80/20的PS/sPP树脂共混物提供具有一些开孔的泡沫塑料。
权利要求
1．一种共混聚合物泡沫塑料，包含a)0.1重量％至60重量％的sPP树脂；及b)40重量％至99.9重量％的可发泡的热塑性聚合物树脂。
2．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该泡沫塑料具有9kg/m3至300kg/m3的密度。
3．根据权利要求2的共混聚合物泡沫塑料，其中该泡沫塑料具有11kg/m3至100kg/m3的密度。
4．根据权利要求3的共混聚合物泡沫塑料，其中该泡沫塑料具有15kg/m3至50kg/m3的密度。
5．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该可发泡的热塑性聚合物树脂是挠性热塑性聚合物树脂。
6．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该可发泡的热塑性聚合物树脂是刚性热塑性聚合物树脂。
7．根据权利要求5的共混聚合物泡沫塑料，其中该可发泡的热塑性聚合物树脂是挠性聚烯烃树脂。
8．根据权利要求7的共混聚合物泡沫塑料，其中该挠性聚烯烃树脂是LDPE树脂。
9．根据权利要求8的共混聚合物泡沫塑料，其中该LDPE树脂具有0.1dg/分至20dg/分的熔融指数。
10．根据权利要求10的共混聚合物泡沫塑料，其中该sPP树脂是丙烯的均聚物。
11．根据权利要求10的共混聚合物泡沫塑料，其中该sPP树脂具有0.05dg/分至50dg/分的熔体流动速率。
12．根据权利要求10的共混聚合物泡沫塑料，其中该sPP树脂具有大于75％的间同立构规整度。
13．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该sPP树脂是丙烯与乙烯的共聚物。
14．根据权利要求13的共混聚合物泡沫塑料，其中该sPP树脂具有0.05dg/分至50dg/分的熔体流动速率。
15．根据权利要求13的共混聚合物泡沫塑料，其中该sPP树脂具有大于75％的间同立构规整度。
16．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该sPP树脂是丙烯与1-丁烯的共聚物。
17．根据权利要求16的共混聚合物泡沫塑料，其中该sPP树脂具有0.05dg/分至50dg/分的熔体流动速率。
18．根据权利要求16的共混聚合物泡沫塑料，其中该sPP树脂具有大于75％的间同立构规整度。
19．根据权利要求5的共混聚合物泡沫塑料，其中该挠性聚烯烃树脂是乙烯/乙酸乙烯酯共聚物树脂。
20．根据权利要求19的共混聚合物泡沫塑料，其中该乙烯/乙酸乙烯酯共聚物树脂具有5％至30％的乙酸乙烯酯含量。
21．根据权利要求19的共混聚合物泡沫塑料，其中该乙烯/乙酸乙烯酯共聚物树脂具有0.1dg/分至20dg/分的熔融指数。
22．根据权利要求5的共混聚合物泡沫塑料，其中该挠性聚烯烃树脂是可发泡的iPP树脂。
23．根据权利要求22的共混聚合物泡沫塑料，其中该可发泡的iPP树脂当用于tgδ小于1.5的挤出方法时是高熔体强度的树脂。
24．根据权利要求6的共混聚合物泡沫塑料，其中该刚性热塑性聚合物树脂是PS树脂。
25．根据权利要求24的共混聚合物泡沫塑料，其中该PS树脂具有少于240,000的平均分子量。
26．根据权利要求5的共混聚合物泡沫塑料，其中该共混泡沫塑料内的sPP树脂在10％至50％的范围内。
27．根据权利要求26的共混聚合物泡沫塑料，其中该共混泡沫塑料内的sPP树脂在30％至50％的范围内。
28．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该共混泡沫塑料通过挤出方法制备。
29．根据权利要求28的共混聚合物泡沫塑料，其中该挤出方法使用异丁烷作为发泡剂。
30．根据权利要求29的共混聚合物泡沫塑料，其中该挤出方法使用二氧化碳作为发泡剂。
31．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该共混泡沫塑料具有0.01mm至10mm的泡孔尺寸。
32．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该共混泡沫塑料未被交联。
33．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该共混泡沫塑料被交联。
34．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该共混泡沫塑料是片材形式。
35．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该共混泡沫塑料是板材形式。
36．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该共混泡沫塑料是聚结线股泡沫塑料板材形式。
37．根据权利要求1的共混聚合物泡沫塑料，其中该共混泡沫塑料是珠粒形式。
全文摘要
提供了由间同立构聚丙烯(sPP)树脂与可发泡的热塑性聚合物树脂的共混物制得的泡沫塑料,其展现先前难以(若非不可能者)达成的所需性质的结合。本发明的泡沫塑料可应用于诸如热绝缘、包装及形成模塑制品(诸如,杯子及盘子)的用途。
文档编号C08L23/04GK1315982SQ99810453
公开日2001年10月3日 申请日期1999年8月26日 优先权日1998年8月28日
发明者C·P·帕克 申请人:陶氏化学公司