用于擠出的聚苯乙烯泡沫的發泡劑和擠出的聚苯乙烯泡沫以及發泡方法
【專利說明】用于擠出的聚苯乙烯泡沬的發泡劑和擠出的聚苯乙烯泡沬 以及發泡方法
[0001] 相關申請的交叉引用 本申請要求2012年7月19號遞交的U.S.臨時申請61/673, 603號和2012年9月11號 遞交的U.S.臨時申請61/699, 556號與2013年3月15號遞交的U.S.臨時申請61/801，980 號的優先權，其每一個通過引用全文并入本文，包括U.S.臨時申請61/673, 603號的附錄。 發明領域
[0002] 本發明涉及關于擠出的熱塑性泡沫具有實用性的組合物、方法和系統，特別包括 發泡劑、可發泡組合物、泡沫和用或由泡沫制成的制品方面。在優選的方面中，本發明涉及 該類組合物，其包含至少一種多鹵代的烯烴和至少一種額外的組分，所述額外的組分是另 一種多鹵代烯烴或不是多鹵代烯烴的另一種化合物。
【背景技術】
[0003] 已經發現碳氟化合物基流體廣泛用于許多工商業應用中，包括作為氣溶膠推進劑 和作為發泡劑。由于與有些迄今為止在這些應用中已經使用的組合物的使用伴隨的某些 可疑的環境問題，包括相對高的全球變暖潛勢，已經變得日益希望使用具有低的或者甚至0 臭氧損耗可能的流體，如氫氟碳化合物（"HFC"）。由此，希望使用不含大量氯氟碳化合物 ("CFC"）或氫氯氟碳化合物（"HCFC"）的流體。另外，有些HFC流體可能具有與之相伴的 相對高的全球變暖潛勢，和希望使用具有盡可能低的全球變暖潛勢同時保持使用性能中需 要的性能的氫氟碳化合物或其它氟化的流體。
[0004] 如上面所建議，近年來日益關注的是對地球大氣和氣候潛在的損害，和已經確定 某些氯基化合物在此方面是特別有問題的。由于伴隨許多該類化合物的臭氧損耗性能， 所以已經不贊成在許多應用中使用含氯組合物（如氯氟碳化合物（CFC)、氫氯氟碳化合物 (HCF)等）。由此對于新的碳氟化合物和氫氟碳化合物以及迄今為止在這些和其它應用中 使用的組合物的具有吸引力的備選組合物存在日益增加的需要。例如，希望通過用不損耗 臭氧層的不含氯的化合物如氫氟碳化合物（HFC)代替含氯化合物更新含氯系統，如發泡劑 系統或制冷系統。一般來說工業上持續不斷地尋求提供CFC和HCFC的備選物和認為對于 CFC和HCFC是環境更安全的替代物的新的碳氟化合物基混合物。然而，在許多情況下認為 重要的是任何可能的替代物也都必須擁有許多廣泛使用的流體中存在的那些性能，如產生 優異的絕熱性能和用作發泡劑時其它希望的泡沫特性，特別是如適當的化合物穩定性、低 的毒性或無毒性、低的可燃性或無可燃性。
[0005] 另外，通常認為對于CFC發泡劑替代物理想的是在沒有較大工程變化的情況下對 常規的泡沫生成系統是有效的。
[0006] 用于制備常規發泡材料例如熱塑性材料的方法和組合物已經久為人知了。這些方 法和組合物一般利用化學和/或物理發泡劑在聚合物基質中形成發泡的結構。該類發泡劑 包括，例如偶氮化合物、各種揮發性有機化合物（VOC)和氯氟碳化合物（CFC)。所述化學發 泡劑一般經歷某些形式的化學變化，包括與形成聚合物基質的材料化學反應（通常在預定 的溫度/壓力下），其導致釋放氣體，如氮氣、二氧化碳或一氧化碳。最常用的化學發泡劑之 一是水。所述物理發泡劑一般溶解在聚合物或聚合物前體材料中和然后體積膨脹（同樣在 預定的溫度/壓力下）促進發泡結構的形成。物理發泡劑常用在熱塑性泡沫中，但是可以 使用化學發泡劑在熱塑性泡沫中替代物理發泡劑或者除了物理發泡劑之外還使用化學發 泡劑。例如，已知在聚氯乙烯基泡沫形成中使用化學發泡劑。當然，可能某些化合物或含有 它們的組合物可以立刻構成化學和物理發泡劑。
[0007] 已知的發泡劑種類是非氯化的、部分氫化的碳氟化合物（稱為"HFC"）。當前用作 發泡劑的某些HFC具有至少一個潛在的嚴重問題，S卩：它們通常具有相對高的固有導熱性 能（即：差的絕熱性）。另一方面，用某些更現代的HFC發泡劑，如CF 3CH2CF2H("HFC-245fa"） 制成的泡沫提供了改善的絕熱性，部分是由于HFC-245fa蒸氣低的熱導率，和部分由于 HFC-245fa賦予所述泡沫細的泡孔結構。甚至更現代的HFC，如HFC-245fa、HFC-134a、 HFC-365mfc等顯示了高于希望的全球變暖潛勢，雖然相對于其他HFC低。由此，在泡沫絕緣 體，特別是硬質泡沫絕緣體中使用HFC作為發泡劑，導致HFC對于商業泡沫絕緣體中的發泡 劑不是太理想的候選物。
[0008] 烴發泡劑也是已知的。例如，Hutzen的U. S.專利5, 182, 309號教導以各種乳液混 合物使用異戊烷和正戊烷。烴發泡劑的另一個實例是環戊烷，如Volkert的U.S.專利No. 5, 096, 933所教導。盡管許多烴類發泡劑，如環戊烷和戊烷異構體是0臭氧損耗的試劑且 顯示出非常低的全球變暖潛勢，但是該類材料不是完全理想的，因為由這些發泡劑制備的 泡沫沒有與例如通過HFC-245fa發泡劑制成的泡沫相同程度的絕熱效率。另外，所述烴類 發泡劑是極其可燃性的，這是不希望的。而且，某些烴類發泡劑在一定的情形下與由之形成 泡沫的材料，如許多多異氰脲酸酯改性的聚氨酯泡沫中常用的聚酯多元醇具有不足的溶混 性。使用這些烷烴常常要求化學表面活性劑以獲得合適的混合物。
[0009] 由此對于新的化合物以及迄今為止在這些和其它應用中使用作為發泡劑的組合 物的具有吸引力的備選組合物存在日益增加的需要。申請人由此認識到需要新的碳氟化合 物基化合物和組合物，其提供CFC和HCFC的有效備選物和認為是對于CFC和HCFC環境更 安全的替代物。然而，一般認為非常希望的是任何可能的替代物也都必須具有至少與伴隨 著許多非常廣泛使用的發泡劑那些相當的性能，或賦予泡沫所述性能，尤其如氣相熱導率 (低的k因子）、低的毒性或無毒性。
[0010] 在許多應用中一種該類可能的重要性能是可燃性。就是說，認為在許多應用中，特 別包括在發泡劑應用中，重要或者必要的是使用具有低的可燃性或沒有可燃性的組合物。 如本文所用，術語"不可燃的"是指如根據2002年的ASTM標準E-681測定為不可燃的化合 物或組合物，其通過引用并入本文。不幸的是，另外可能理想地用于泡沫發泡劑組合物的 許多HFC不是不可燃的。例如，氟代烷二氟乙烷（HFC-152a)和氟代烷1，1，1 -三氟丙烯 (HF0-1243zf)各自都是可燃的和因此在許多應用中不可用。
[0011] 使用鹵代系統發泡劑，包括氫氟代烯烴（HFO)和氫氯氟代烯烴（HCF0)，也是已知 的，如例如US 2009/0305876中所描述，其轉讓給本發明的受讓人并通過引用并入本文。 '876公開文本描述了使用立刻包含HFO組分和HCFO組分的發泡劑組合物。特別確定有利 的是HF0-1234和/或HCF0-1233的組合。例如，'876公開文本的第13頁上表中第6項公 開了包含HCF01233zd和反式-HF0-1234ze的發泡劑組合物，其中反式-HF0-1234ze的量確 定為1-99重量％和大約1-大約20%和大約80%-大約99%。還公開了使用'876專利的組 合物制備熱塑性泡沫。
[0012] US公開文本2010/0105789還公開了使用包含HFO和HCFO的用于熱塑性泡沫的發 泡劑的可能性。所述公開內容表明HFO可以包括，但不限于3, 3, 3-三氟丙烯（HF0-1243zf)、 1，2, 3, 3, 3-五氟丙烯（HF0-1225ye)、順式-和 / 或反式-1，3,