熱成形的泡沫制品的制作方法
【專利摘要】一種用于制造熱成形的聚(聯(lián)苯基醚砜)泡沫制品的方法，該方法包含以下三個(gè)步驟：步驟1制備聚(聯(lián)苯基醚砜)可發(fā)泡組合物[組合物(FP)]，使該組合物(FP)發(fā)泡以產(chǎn)生發(fā)泡聚(聯(lián)苯基醚砜)材料[泡沫(P)材料]，以及步驟2在熱和壓力的作用下模制所述泡沫(P)材料以提供熱成形的發(fā)泡制品。步驟3在熱和壓力的作用下模制所述泡沫(P)材料以便提供一種熱成形的發(fā)泡制品。
【專利說明】熱成形的泡沬制品
[0001] 本申請(qǐng)要求于2011年12月22日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/579112以及2012年 2月16日提交的歐洲申請(qǐng)?zhí)?2155762. 3以及2012年10月12日提交的號(hào)12188357. 3的 優(yōu)先權(quán)，出于所有的目的將這些申請(qǐng)中的每一個(gè)的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合在此。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于制造熱成形的聚（聯(lián)苯基醚砜）泡沫制品的方法以及由其制 成的所述制品。
[0003] 發(fā)明背景
[0004] 在遍及多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)（如運(yùn)輸、移動(dòng)電子、建筑材料、家庭用品、食物用托盤（food service trays)以及醫(yī)療）的輕型應(yīng)用中，這些制品必須滿足某些要求，包括值得注意 地高的強(qiáng)度重量比，韌性、使用時(shí)的尺寸穩(wěn)定性、隔熱、隔音、對(duì)射頻的透明度、對(duì)航空流體 (如液壓流體、燃料、清洗液、消毒劑、殺蟲劑、粘合劑、顏料、以及涂料）的抗性。
[0005] 在運(yùn)輸應(yīng)用、尤其是飛機(jī)中，尤其所希望的是以不折損由熱塑性材料制成的任何 部件的強(qiáng)度和/或化學(xué)特性的方式最大化地減少重量。減少一個(gè)具體的飛機(jī)部件的重量的 一種途徑是用具有相對(duì)低的密度的材料來制造該部件。通過降低用來制造飛機(jī)零件的材料 的密度，可以實(shí)現(xiàn)提高的重量/強(qiáng)度性能。當(dāng)然，并不是重量的任何減少都可能造成強(qiáng)度和 /或化學(xué)特性上的顯著下降，如值得注意地是它們對(duì)飛機(jī)液體的抗性。在飛機(jī)應(yīng)用中易燃性 特性是尤其重要的，并且任何重量減少必須不導(dǎo)致更差的熱氧化降解特性。
[0006] 熱成形的制品經(jīng)常受制于多個(gè)缺陷如收縮和/或開裂，尤其在熱成形成陡峭的零 件復(fù)合多軸彎頭（steep part compound multiaxial bends)時(shí)，因此（i)與未成形的泡沫 相比由于收縮增加了零件密度，（ii)可替代地，與未成形的泡沫相比，削弱了機(jī)械性能，并 且（iii)難以實(shí)現(xiàn)并且控制零件尺寸。因此，對(duì)于用于制造熱成形的聚（聯(lián)苯基醚砜）泡 沫制品的方法仍存在一種高需求，這些制品的特征在于使用中的尺寸穩(wěn)定性、低程度的回 彈和收縮（即使在陡峭的零件角度）、在該零件的每一點(diǎn)上的可靠的性能，并且這些制品可 以克服以上提及的所有這些缺陷，并且由其制成的熱成形的聚（聯(lián)苯基醚砜）泡沫制品具 有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性、以及環(huán)境抗性、機(jī)械強(qiáng)度、以及低溫抗沖擊性，并且具有優(yōu)異的輕 量、熱絕緣性、隔音性、防振性、耐化學(xué)性、以及再循環(huán)性。
[0007] 發(fā)明概述
[0008] 本 申請(qǐng)人:現(xiàn)在已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)，可以形成一種熱成形的聚（聯(lián)苯基醚砜）泡 沫，該泡沫結(jié)合了矛盾的特性如應(yīng)用中的高韌性和成形時(shí)的低回彈和低收縮。因此，該熱成 形的聚（聯(lián)苯基醚砜）泡沫不管其強(qiáng)度和剛度可以在良好控制的情況下成形為復(fù)雜的3維 熱成形的形狀。
[0009] 因此，本發(fā)明涉及一種用于制造熱成形的聚（聯(lián)苯基醚砜）泡沫制品的方法，該方 法包含以下三個(gè)步驟：
[0010] 步驟1.制備一種聚（聯(lián)苯基醚砜）可發(fā)泡組合物[組合物（FP)]，
[0011] 步驟2.使該組合物（FP)發(fā)泡以便產(chǎn)生一種發(fā)泡的聚（聯(lián)苯基醚砜）材料[泡沫 ⑵材料]，以及
[0012] 步驟3.在熱和壓力的作用下模制所述泡沫（P)材料以便提供一種熱成形的發(fā)泡 制品。
[0013] 本發(fā)明的另一個(gè)方面是針對(duì)一種熱成形的聚（聯(lián)苯基醚砜）泡沫制品。
[0014] 實(shí)施例的詳細(xì)說明 [0015]組合物（FP)
[0016] 總體上，在本發(fā)明方法的該第一步驟中制備的該組合物（FP)包含一種聚（聯(lián)苯 基醚砜）（P1)聚合物，基于該組合物（FP)的總重量，其量有利地在50wt. %之上、優(yōu)選地在 80wt. %之上；更優(yōu)選地在90wt. %之上；更優(yōu)選地在95wt. %之上并且更優(yōu)選地在99wt. % 之上。
[0017] 如果希望話，該組合物（FP)不包含除了該聚（聯(lián)苯基醚砜）（P1)之外的其他聚合 物。
[0018] 在本文的其余部分，為了本發(fā)明的目的，表述"聚（聯(lián)苯基醚砜）"理解為既是復(fù)數(shù) 也是單數(shù)，也就是說，該組合物（FP)、泡沫（P)材料以及該熱成形的泡沫制品可包含一種或 多于一種聚（聯(lián)苯基醚砜）[聚（聯(lián)苯基醚砜）（P1)]。
[0019] 為了本發(fā)明的目的，該聚（聯(lián)苯基醚砜）（P1)旨在表示一種縮聚聚合物，該縮聚聚 合物的超過50wt. %的重復(fù)單元是具有一個(gè)或多個(gè)含有至少一種聯(lián)亞苯基基團(tuán)的化學(xué)式的 重復(fù)單元（R2)，該聯(lián)亞苯基基團(tuán)優(yōu)選選自由符合以下化學(xué)式的那些組成的組：
[0020]
【權(quán)利要求】
1. 一種用于制造熱成形的聚（聯(lián)苯基醚砜）泡沫制品的方法，該方法包含以下三個(gè)步 驟： 步驟1.制備聚（聯(lián)苯基醚砜）可發(fā)泡組合物[組合物（FP)]， 步驟2.使該組合物（FP)發(fā)泡以產(chǎn)生發(fā)泡的聚（聯(lián)苯基醚砜）材料[泡沫（P)材料]， 以及 步驟3.在熱和壓力的作用下模制所述泡沫（P)材料以提供熱成形的發(fā)泡制品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該組合物（FP)以基于該組合物（FP)的總重量超 過50wt. %的量包含聚（聯(lián)苯基醚砜）（P1)聚合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該聚（聯(lián)苯基醚砜）（P1)聚合物的大于50wt. % 的重復(fù)單元是具有化學(xué)式（A)的重復(fù)單元（R2): Ar1- (T-Ar2) n-〇-Ar3-S02- [Ar4- (T-Ar2) n-S02] m-Ar5-〇-(化學(xué)式 A) 其中： -Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、和Ar 5,在每次出現(xiàn)時(shí)彼此相同或不同，獨(dú)立地是芳香族單-或多核 基團(tuán)，條件是Ar1至Ar5中至少一個(gè)是包含至少一個(gè)亞聯(lián)苯基的芳香族部分，選自由符合以 下化學(xué)式的那些組成的組：
其中R選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成： 氫、鹵素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亞胺、堿金屬或堿土金屬 磺酸鹽、烷基磺酸酯、堿金屬或堿土金屬膦酸鹽、烷基膦酸酯、胺、和季銨，并且k和1彼此相 同或不同，獨(dú)立地是〇、1、2、3或4 ;并且 每個(gè)T彼此相同或不同，是鍵或二價(jià)基團(tuán)，任選包含一個(gè)或大于一個(gè)的雜原子； η和m彼此相同或不同，獨(dú)立地是0或1至5的整數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中以基于該組合物（FP)的總重量從 0. lwt. %至5wt. %的量在步驟1.中使用成核劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中該步驟2.中的發(fā)泡是通過選自下 組的發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行的，該組由以下各項(xiàng)組成：壓力室工藝、高壓釜工藝、擠出工藝、直接（變 溫）注射工藝和球珠發(fā)泡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中以基于該組合物（FP)的總重量從lwt. %至 15wt. %的量在步驟2.中使用起泡劑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中該步驟3.中的模制該泡沫（P)材料 是通過選自下組的熱成形工藝進(jìn)行的，該組由以下各項(xiàng)組成：真空成形、壓力成形、匹配模 制成形以及雙板熱成形工藝。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中該熱成形工藝是以四個(gè)步驟進(jìn)行的：（i)在加熱的 作用下使該泡沫（P)材料預(yù)成形（即預(yù)加熱步驟），（ii)通過在壓差和加熱下保持該泡沫 (P)材料貼著模具而形成該熱成形的發(fā)泡制品（即成形步驟）（iii)在該模具中冷卻該熱成 形的發(fā)泡制品（即冷卻步驟）（iv)修整該熱成形的發(fā)泡制品（即修整步驟）。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8中任一項(xiàng)所述的方法，其中該熱成形工藝是真空成形工藝。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一項(xiàng)所述的方法，其中在該預(yù)加熱步驟（i)中將該泡沫 (P)材料預(yù)加熱至至少200°C的溫度并且持續(xù)至少10分鐘的時(shí)間段。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中在該成形步驟（ii)中在壓差下保 持該泡沫（P)材料貼著溫度控制的模具，其中所述壓力是至少2英寸汞柱，該壓差優(yōu)選地是 呈真空的形式。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中該真空是在一個(gè)階段中施加的，并且從大氣壓 至至少5英寸汞柱的最大真空壓力水平1 [真空（1)]和以至少2英寸汞柱/分鐘的真空速 度提供。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中該真空是在兩個(gè)階段中施加的，其中在第一階 段中，從大氣壓至至少1英寸汞柱的真空壓力水平2[真空（2)]和以至少0.2英寸汞柱/ 分鐘的真空速度提供該真空，以及在第二階段中，將該真空進(jìn)一步保持恒定在真空（2)，或 者連續(xù)增加直到至少5英寸汞柱的最大真空水平3 [真空（3)]或以分段的方式增加直到真 空（3)。
14. 一種熱發(fā)泡的制品，該制品是根據(jù)依據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法制備 的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱發(fā)泡的制品，其中所述制品是飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件、移動(dòng)電子 裝置、醫(yī)療裝置、建筑材料或家庭用品。
【文檔編號(hào)】C08J9/228GK104114624SQ201280069893
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】S.W.阿克塞爾拉德, K.高塔姆, A.克勒辛, M.J.埃希布里, M.謝勒斯, N.肯卡雷 申請(qǐng)人:索爾維特殊聚合物美國(guó)有限責(zé)任公司