ES2618978T3 - Composición para espuma polimérica que comprende polímero estirénico, cera de polietileno y copolímero vinilaromático/butadieno bromado - Google Patents

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Abstract

Una composición polimérica que comprende un componente polímero que comprende polímero estirénico, un copolímero vinilaromático/butadieno bromado y una cera de polietileno, en la que la concentración de la cera de polietileno es 0,02 a 1,0 por ciento en peso basado en el peso del componente polímero, y el peso molecular medio de la cera de polietileno es 10000 g/mol o menos y en la que el polímero estirénico es uno cualquiera o más de un polímero seleccionado entre homopolímero de monómero estirénico y copolímeros que contienen monómero estirénico copolimerizado y monómeros que incluyen una cualquiera de las combinaciones de más de un monómero seleccionado entre: metil-estireno, dimetil-estireno, etil-estireno, dietil-estireno, isopropil-estireno, cloroestireno, dicloro-estireno, tricloro-estireno, vinil-tolueno, vinil-xileno, divinil-benceno, ácido acrílico, ácido metacrílico, metil acrilato, metil-metacrilato, etil-acrilato, etil-metacrilato, acrilonitrilo, anhídrido maléico y anhídrido itacónico.

Description

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DESCRIPCION
Composicion para espuma polimerica que comprende poKmero estirenico, cera de polietileno y copoKmero vinilaromatico/butadieno bromado
Campo de la tecnica
Esta invencion se refiere a composiciones polimericas estirenicas que comprenden cera de polietileno y un copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado, espumas polimericas que contienen tales composiciones y un procedimiento para preparar tal espuma.
Antecedentes
Para preparar una espuma de polfmero estirenico, se usa tfpicamente un compuesto bromado de bajo peso molecular convencional como hexabromociclododecano (HBCD) como un retardante de llama. Sin embargo, el HBCD se enfrenta a la regulacion gubernamental sobre medioambiente. Por lo tanto, se requiere un retardante de llama alternativo para su uso como espumas estirenicas.
La solicitud de aplicacion de EE.UU. US2008/0287559A describe el uso de un copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado como un retardante de llama alternativo al HBCD en espumas estirenicas. Una dificultad al usar el copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado es que tiende a nuclear el crecimiento celular durante la espumacion en mayor medida que el HBCD debido a la naturaleza de partfcula dispersa del copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado en la matriz de poliestireno. Como resultado puede ocurrir una cantidad no deseada de nucleacion en la espuma de poliestireno, que produce un mayor numero de celdas, celdas mas pequenas y una espuma de mayor densidad que la espuma preparada usando HBCD.
La patente de EE.UU. US4 229 396 describe ceras naturales y sinteticas como un aumentador del tamano de celda de una resina alquenil-aromatica. Sin embargo, no existen indicios de que la cera de polietileno sea capaz de funcionar eficazmente para producir celdas mayores en presencia de partfculas al contrarrestar el efecto de nucleacion de las partfculas (tal como las partfculas de copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado) durante la formacion de una espuma de polfmero estirenico.
Los aditivos como los aumentadores del tamano de celda no solo afectan al tamano de celda y densidad de una espuma polimerica sino tambien a otras propiedades de una composicion polimerica o una espuma polimerica. Genera una dificultad en la formacion de una espuma polimerica. Por ejemplo, durante la formacion de una espuma polimerica con extrusora, la velocidad de salida de una espuma se ve afectada por las propiedades de una composicion polimerica como la uniformidad de la superficie de la composicion. Una menor uniformidad conduce a dureza en la extrusion, pero una uniformidad extrema conduce a un deslizamiento de la composicion y a un descenso en la velocidad de extrusion. El deslizamiento de la composicion causa el descenso de la productividad y el deterioro de la espuma obtenida. Por lo tanto, la combinacion del retardante de llama y los aditivos que muestre las propiedades requeridas para la composicion polimerica y la espuma polimerica es importante.
Es deseable encontrar un aditivo que permita la preparacion de una espuma de polfmero estirenico libre de HBCD que comprenda copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado que tenga un tamano de celda mayor y una densidad menor que una espuma de polfmero estirenico comparable preparada en ausencia del aditivo. Es particularmente deseable preparar tal espuma en la que el tamano de celda es al menos tan grande como en la espuma de polfmero estirenico que contiene HBCD y la densidad al menos tan baja como la de una espuma de polfmero estirenico comparable que contiene HBCD, sin afectar a la uniformidad de la superficie de la composicion polimerica.
Sumario de la invencion
La presente invencion se lleva a cabo habida cuenta de los problemas mencionados anteriormente, y proporciona una solucion al problema de hallar un aditivo que permitiera la preparacion de una espuma de polfmero estirenico libre de HBCD que comprenda copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado que tiene un tamano de celda mayor y menor densidad que una espuma de polfmero estirenico comparable preparada en ausencia del aditivo, sin afectar a la uniformidad de una superficie de una composicion polimerica.
Un primer aspecto de la presente invencion es una composicion de polfmero que comprende un componente de polfmero que comprende polfmero estirenico, un copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado y una cera de polietileno en una concentracion de 0,02 a 1,0 en tan por ciento en peso basado en el peso del componente polfmero, en la que el peso molecular medio de la cera de polietileno es 10 000 gramos por mol (g/mol) o menos de 10 000 g/mol. Es una realizacion deseable, la composicion de polfmero es una espuma polimerica en la que el componente polfmero tiene celdas definidas en ella.
Un segundo aspecto de la presente invencion es un procedimiento para preparar la espuma de la realizacion particularmente deseable del primer aspecto.
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Efecto de la invencion
La presente invencion proporciona una solucion al problema de hallar un aditivo que permitiera la preparacion de espuma de polfmero estirenico libre de HBCD que comprenda un copoKmero vinilaromatico/butadieno bromado que tenga una tamano de celda mayor y menor densidad que una espuma de polfmero estirenico comparable preparada en ausencia del aditivo. Ademas, la presente invencion resuelve tambien los problemas de preparar tal espuma en la que el tamano de celda es al menos igual al de una espuma comparativa de polfmero estirenico que contiene HBCD sin afectar a la uniformidad de la superficie de la composicion polimerica. La espuma del primer aspecto es util para muchas aplicaciones de espumas incluyendo el aislamiento termico.
Descripcion de las realizaciones
Los metodos de ensayo se refieren al metodo de ensayo mas reciente a partir de la fecha de prioridad de este documento cuando no se indique una fecha con el numero del metodo del ensayo. Las referencias de los metodos de ensayo contienen una referencia a la sociedad que lo ensaya y al numero del metodo de ensayo. Las siguientes abreviaturas de los metodos de ensayo e identificadores se emplean en este texto: JIS se refiere a Japanese Industrial Standard; ASTM se refiere a la American Society for Testing and Materials; EN se refiere a European Norm, DIN se refiere a Deutches Institut fur Normung; e ISO se refiere a International Organization for Standards.
“Multiple” significa dos o mas. “y/o” significa “y, o como una alternativa”. Todos los intervalos incluyen puntos finales a menos que se indique lo contrario.
“Copolfmero” se refiere a cualquier combinacion de mas de un monomero co-reaccionado para formar un polfmero. Copolfmero puede ser copolfmeros aleatorios o copolfmeros de bloque. Los copolfmeros de bloque pueden ser cualquier tipo que incluya copolfmeros dibloque y tribloque.
La composicion de polfmero y espuma polimerica de la presente invencion que comprende un componente polfmero que comprende un polfmero estirenico, un copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado y una cera de polietileno.
(A) Polfmero estirenico
El polfmero estirenico puede ser uno cualquiera o mas de un polfmero seleccionado entre homopolfmeros de monomeros estirenicos y copolfmeros que contienen monomero estirenico copolimerizado. El homopolfmero de poliestireno es el polfmero estirenico mas preferido para su uso en la presente invencion.
Los ejemplos de monomeros que pueden copolimerizar con monomero estirenico para formar polfmeros estirenicos adecuados para su uso en la presente invencion incluyen uno cualquiera o una combinacion de mas de un monomero seleccionado entre: metil-estireno, dimetil-estireno, etil-estireno, dietil-estireno, isopropil-estireno, cloroestireno dicloro-estireno, tricloro-estireno, vinil-tolueno, vinil-xileno, divinil-benceno, acido acnlico, acido metacnlico, metil-acrilato, metil-metacrilato, etil-acrilato, etil-metacrilato, acrilonitrilo, anhudrido maleico y anhfdrido itaconico.
El polfmero estirenico es preferiblemente mas de 50 por ciento en peso (% en peso), mas preferiblemente 75% en peso o mas y puede ser 90 % en peso o mas, 95% en peso o mas e incluso 100% en peso basado en el peso del componente polfmero.
(B) Copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado
El retardante de llama usado en la presente invencion es un copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado. Preferiblemente, el copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado es copolfmero estireno/butadieno bromado porque el efecto retardante de llama del copolfmero estireno/butadieno bromado es mayor. El copolfmero estireno/butadieno bromado incluye copolfmero de bloque estireno/butadieno bromado, copolfmero aleatorio estireno/butadieno bromado y copolfmero injerto estireno/butadieno bromado. El copolfmero vinilaromatico tribloque/butadieno bromado como copolfmero de bloque estireno/butadieno/estireno bromado es mas preferible. El copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado es de manera deseada uno o mas copolfmero butadieno/vinilaromatico bromado seleccionado entre aquellos descritos y/o reivindicados en el documento EP1957544B1.
La concentracion de copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado es de manera deseada 0,25% en peso o mas y generalmente 70% en peso o menos basado en el peso de componente polfmero. La concentracion de copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado es preferiblemente 1,0 % en peso o mas y 6,0% en peso o menos, mas preferiblemente 2,0 % en peso o mas y 4,0% en peso o menos basado en el peso de componente polfmero. A concentraciones inferiores a 0,25% en peso el copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado no esta presente generalmente en una concentracion suficientemente alta para mejorar las propiedades de retardante de llama de la composicion de polfmero en una medida deseable. A concentraciones superiores a 70% en peso, el copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado esta en una concentracion tan alta que a menudo el procesado se hace diflcil.
Cuando la composicion de polfmero esta en la forma de espuma polimerica, la concentracion de copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado es de manera deseada 0,25% en peso o mas, preferiblemente 1,0% en peso o
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mas y mas preferiblemente 2,0% en peso o mas al mismo tiempo de manera deseada es 10% en peso o menos, preferiblemente 6% en peso o menos, y mas preferiblemente 4% en peso o menos basado en el peso del componente de polfmero.
(C) Cera de polietileno
La cera de polietileno usada en la presente invencion puede ser una cera degradada, que se obtiene por degradacion de polietileno, y una cera de polietileno oxidada, y es preferiblemente una cera de polietileno polimerizada mediante un catalizador Ziegler. En la presente invencion, el peso molecular medio de la cera de polietileno es 10 000 g/mol o menos, preferiblemente 6 000 g/mol o menos, mas preferiblemente 500 g/mol a 6 000 g/mol. Si el peso molecular medio es mas de 10 000 g/mol, el efecto del aumento del tamano de celda es bajo. El peso molecular medio de la cera de polietileno se determina normalmente por GPC comparado con un estandar de poliestireno.
Ademas, es sorprendente que la cera de polietileno que tiene 10 000 g/mol o menos de 10 000 g/mol de peso molecular medio no disminuye la carga del husillo de la extrusora de una extrusora durante la formacion de una espuma polimerica. La carga del husillo de la extrusora es un indicador de la uniformidad de una superficie de una composicion polimerica. Menos uniformidad conduce a dificultad en la extrusion, pero una uniformidad extrema conduce a un deslizamiento de la composicion y disminuye la productividad y deterioracion de la espuma obtenida. Aunque las ceras son conocidas como agentes lubricantes, los inventores encontraron que la cera de polietileno que tema 10 000 g/mol o menos de 10 000 g/mol de peso molecular medio no disminrna la carga del husillo de la extrusora de una extrusora durante la formacion de una espuma polimerica.
En la presente invencion, la concentracion de una cera de polietileno es 0,02 a 1,0 % en peso y preferiblemente 0,03 a 0,7% en peso basado en el peso del componente polfmero. Cuando la cantidad de una cera de polietileno es menos de 0,02% en peso, el efecto del aumento de los tamanos de celda es bajo.
(D) Otros aditivos
En la presente invencion, la composicion polimerica podna comprender ademas otros aditivos. Los ejemplos de otros aditivos incluyen estabilizantes para un retardante de llama, ayudantes de la extrusion, pigmento, y cargas inorganicas. Los ejemplos de estabilizante incluyen oxido de magnesio, resina epoxi, fosfonato y aceite de soja epoxidado. Los ejemplos de ayudantes de extrusion incluyen sales de metales de acido estearico como estearato de bario.
La espuma polimerica de la presente invencion tiene sorprendentemente un tamano de celda que es mayor que una espuma comparable sin la cera de polietileno. Ademas, la espuma polimerica de la presente invencion tiende a tener un tamano de celda igual o mayor que una espuma comparable que comprende una cantidad igual de HBCD en lugar de copolfmero alquilaromatico/butadieno bromado. La espuma polimerica de la presente invencion tiene de manera deseada un tamano medio de celda (“tamano de celda”) que es 0,1 milfmetros (mm) o mas y al mismo tiempo es deseable 4,0 mm o menos, preferiblemente un mm o menos, todavfa mas preferiblemente 0,8 mm o menos. Se determina el tamano de celda segun el metodo D-3576-04 de ASTM.
La espuma polimerica puede ser bien una espuma de celda abierta o una espuma de celda cerrada. De manera deseada, la espuma de polfmero estirenico tiene un contenido de celda abierta de 30 por ciento (%) o menos, preferiblemente 10% o menos, todavfa mas preferiblemente 5% o menos, incluso mas preferiblemente 1% o menos y puede ser cero%. Se determina el contenido de celdas segun el metodo D6226-05 de ASTM. Las espumas de celdas abiertas pueden contener mas de 30% de contenido de celdas abiertas.
De manera deseada, la espuma polimerica tiene una densidad de 24 kilogramos por metro cubico (kg/m3) o mas y al mismo tiempo tiene de manera deseada una densidad de 80 kilogramos por metro cubico (kg/m3) o menos, preferiblemente 48 kg/m3 o menos. Se determina la densidad del polfmero estirenico mediante la formula siguiente, [Densidad] = [peso de espuma] / [volumen de espuma]. El volumen de espuma se determina a partir de una cantidad de agua retirada cuando la espuma se sumerge. Es deseable tener una densidad de 24 kg/m3 o mas con el fin de asegurar la integridad estructural. Es deseable tener una densidad de 80 kg/m3 o menos, especialmente 48 kg/m3 o menos para propiedades optimas de aislamiento termicas.
Preparar la espuma polimerica de la presente invencion mediante cualquier metodo de espumacion adecuado para preparar una espuma polimerica. En general el procedimiento para preparar la espuma polimerica comprende: (a) mezclar en fundido el componente polimerico que comprende el polfmero estirenico con el copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado, cera de polietileno y un agente de soplado para formar una composicion de polfmero espumable; y (b) expandir la composicion de polfmero espumable en la espuma polimerica. El agente de soplado podna incorporarse en el componente polfmero separadamente de otros ingredientes del componente polimerico. Cuando los aditivos adicionales estan presentes, se mezclan fundidos tipicamente en la espuma la composicion de polfmero espumable en la etapa (a).
El procedimiento de espumacion puede ser un procedimiento por lotes o en continuo. Un ejemplo de un procedimiento adecuado para la presente invencion es: mezclar el componente polimerico que comprende el
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poKmero estirenico con copoKmero vinilaromatico/butadieno bromado y otros ingredientes excepto agente de soplado, anadir un agente de soplado a la anterior composicion mezclada a una presion de 110 a 200 kg/cm2 seguido de mezclar en fundido todos los componentes en una extrusora, enfriar el componente mezclado en fundido uniformemente, y expandir la composicion enfriada a traves de una boquilla a una presion atmosferica para formar una composicion polimerica espumable.
La temperatura de fusion de mezclar en fundido el componente polimerico con otros ingredientes es 160 a 240°C, preferiblemente 170 a 230°C, y mas preferiblemente 180 a 220°C. Cuando el agente de soplado se introduce en la composicion polimerica, la presion en la extrusora es 110 a 200 kg/cm2, y mas preferiblemente 120 a 185 kg/cm2. Los ingredientes solidos fundidos por la extrusora y los agentes de soplado se mezclan con un mezclador (velocidad de la extrusora: 20 a 40 rpm, mas preferiblemente 25 a 35 ppm), y lentamente enfriado con un refrigerante. La temperatura optima cuando la composicion mezclada en fundido se enfna y se espuma es 100 a 130°C, y mas preferiblemente 110 a 127°C.
El agente de soplado se selecciona tipicamente entre agentes de soplado organicos, agentes de soplado inorganicos y agentes de soplado qmmicos. De manera deseada, el agente de soplado comprende o consiste en uno o mas hidrocarburos saturados que tienen 3 a 5 atomos de carbono.
Los ejemplos de hidrocarburo saturado que tiene 3 a 5 atomos de carbono son: propano, n-butano, iso-butano, butano industrial (mezcla de n-butano e iso-butano), n-pentano, iso-pentano, ciclopentano y neopentano. El hidrocarburo preferible que tiene 3 a 5 atomos de carbono es n-butano o iso-butano debido al efecto espumante y el efecto de aislamiento de la espuma obtenida. El hidrocarburo mas preferible que tiene 3 a 5 atomos de carbono es iso-butano. La concentracion de hidrocarburo saturado que tiene 3 a 5 atomos de carbono es preferiblemente 1 a 10 partes en peso basado en 100 partes por peso de polfmero estirenico, mas preferiblemente, 1,5 a 5 partes en peso basado en 100 partes de polfmero estirenico con el fin de obtener ambos efectos de aislamiento de calidad y efecto retardante de llama.
Los ejemplos de otros agentes de soplado organicos incluye: cloruros de alquilo como cloruro de metilo o cloruro de etilo; eteres como dimetil-eter, dietil-eter, metil-etil-eter, isopropil-eter, n-butil-eter, diisopropil-eter, furano, furfural, 2- metil-furano, tetrahidrofurano o tetrahidropirano; cetonas como dimetil-cetona, metil-etil-cetona, dietil-cetona, metil-n- propil-cetona, metil-n-butil-cetona, metil-isobutil-cetona, metil-n-amil-cetona, metil-n-hexil-cetona, etil-n-propil-cetona o etil-n-butil-cetona; alcoholes como metanol, etanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol o butanol terciario; y esteres carbonicos como formiato de metilo, formiato de etilo, formiato de propilo, formiato de butilo, formiato de amilo, propionato de metilo o propionato de etilo.
Los ejemplos de agentes de soplado inorganicos incluyen dioxido de carbono y agua. Los ejemplos de agentes de soplado qmmicos incluyen compuestos azo. Los agentes de soplado podnan usarse solos o como una mezcla de mas de dos agentes de soplado. Otros agentes de soplado adecuados incluyen cloruro de metilo, cloruro de etilo o dimetil-eter.
La concentracion total de agentes de soplado es, preferiblemente, 0,5 a 20% en peso basado en el peso de componente polimerico.
Ejemplos
Ejemplos 1 a 3 y Ejemplos Comparativos A y B
La composicion de polfmero fue homopolfmero de poliestireno con un peso molecular medio de 210 000 g/mol. El copolfmero alquilaromatico/butadieno bromado fue un copolfmero de bloque estireno/butadieno/estireno bromado que es 64% en peso de bromo y que tiene un punto de ablandamiento de 120 grados Celsius (°C), peso molecular de 100 000-160 000 g/mol y un 5% de perdida de peso a la temperatura del analisis termogravimetrico a 262°C (Br- SBC, por ejemplo EMERALD INNOVATION™ 3000, EMERALD INNOVATION es una marca de Chemtura Corporation). La cera de polietileno fue cera de polietileno con un peso molecular medio de 6000 g/mol (LICOWAX™ PE520 distribuido por Clariant Corporation).
Para los Ejemplos (Ej) 1 a 3 y Ejemplos Comparativos (Ej Comp) A, usar el copolfmero alquilaromatico/butadieno bromado como un aditivo de retardante de llama en una concentracion de 2,85% en peso basado en el peso de homopolfmero de poliestireno, Para los Ejs 1 a 3, incluir ademas 0,05, 0,20 y 0,40 % en peso de cera de polietileno respectivamente basado en peso de homopolfmero de poliestireno.
El Ej Comp B incluye hexabromociclododecano (HBCD) como un aditivo retardante de llama en 2,5% en peso basado en el peso de homopolfmero de poliestireno en lugar de copolfmero alquilaromatico/butadieno bromado y no incluye ninguna cera de polietileno.
Para los Ej 1 a 3, alimentar homopolfmero de poliestireno, copolfmero de bloque estireno/butadieno/estireno bromado, cera de polietileno junto con los restantes aditivos identificados en la Tabla 1 en un deposito de una extrusora con cuatro zonas de calentamiento, una seccion de mezcla del agente de soplado, una seccion de enfriamiento con tres zonas de calentamiento y una apertura ajustable de la boquilla. Mezclar en fundido los
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componentes en la extrusora con las cuatro zonas de calentamiento ajustadas a 110°C, 140°C, 185°C y 200°C respectivamente. Inyectar una composicion con agente de soplado (dioxido de carbono, butano industrial (mezcla 35/65 de isobuteno/n-butano), y cloruro de etilo en las proporciones de la Tabla 1) en la mezcla en la seccion de mezcla del agente de soplado para formar una composicion de polfmero espumable. Mezclar la composicion de polfmero espumable, luego alimentar en la seccion del enfriador ajustada a 140°C, 135°C y 125°C respectivamente. Enfriar la composicion de polfmero espumable uniformemente y extruir a traves de una apertura de la boquilla a 100°C a presion atmosferica y dejar expandir en espuma polimerica. Los aditivos usados en el Ej 1 son; una resina novolac epoxi-cresol (resina de tipo CN, el nombre del producto es ARALDITE ECN 1280, distribuido por Huntsman Japan), un fosfato (DOVERPHOS S-9228, distribuido por Dover Chemical Corporation) y un aceite de soja epoxidado (Plas-Check 775, distribuido por Ferro Corporation) como estabilizantes, estearato de bario como un agente de lubricacion y azul de ftalocianina como un colorante.
Preparar el Ej Comp A de manera similar a los Ejemplos 1-3 excepto por no incluir la cera polietileno.
Preparar el Ej Comp B de manera similar a los Ejemplos 1-3 excepto por no incluir ni la cera polietileno ni el copolfmero de bloque estireno/butadieno/estireno bromado y en su lugar incluye HBCD como un retardante de llama. Como estabilizante, se usa oxido de magnesio en lugar de resina novolac epoxi-cresol, fosfato y aceite de soja epoxidado.
Determinar la densidad del polfmero estirenico mediante la siguiente formula, [Densidad]= [peso de espuma] / [volumen de espuma]. El volumen de la espuma se determina a partir de la cantidad de agua retirada cuando se sumerge la espuma. El diametro medio del tamano de celda se determina mediante el valor medio del espesor, direcciones de anchura y longitud del tamano de celda segun el metodo D 3576 de ASTM. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
Las caractensticas de la espuma revelan que la cera de polietileno contrarresta de manera eficaz el efecto de nucleacion de Br-SBC (comparar Ej 1-3 frente a Ej Comp A) y un efecto tal que incluso produce una espuma que tiene un tamano de celda mayor que una espuma preparada usando HBCD (comparar Ej 1-3 frente a Ej Comp B).
Tabla 1
Ej 1 Ej 2 Ej 3 Ej Comp A Ej Comp B
Retardante de llama
Br-SBC 2,8 2,8 2,8 2,8 -
HBCD
- - - - 2,5
Contenido de bromo
1,9 1,9 1,9 1,9 1,9
Estabilizante
Resina epoxi de tipo CN 0,48 0,48 0,48 0,48
Fosfato
0,28 0,28 0,28 0,28 -
Aceite de soja epoxidado
0,24 0,24 0,24 0,24
Oxido de magnesio
0,03
Cera de polietileno
Licowax PE520 0,05 0,20 0,40
Agente lubricante
Estearato de bario 0,10 0,10 0,10 0,10 0,07
Colorante
Azul de ftalocianina 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10
Agente de soplado
Butano industrial 2,0 1,9 2,0 1,9 2,0
Cloruro de etilo
4,0 3,9 4,0 3,9 4,0
Dioxido de carbono
2,7 2,6 2,7 2,6 2,7
Ej 1 Ej 2 Ej 3 Ej Comp A Ej Comp B
Caractensticas de la espuma
Densidad sin piel (kg/m3) 37 38 38 38 37
Diametro medio del tamano de celda (milfmetros) 0,43 0,51 0,65 0,21 0,45
En la tabla 1, la unidad de cada numero para los ingredientes (retardante de llama, estabilizante, cera de polietileno, agente lubricante, colorante y agente de soplado) es % en peso basado en el peso de homopoKmero de poliestireno.
Ejemplos 4 a 7 y Ejemplos Comparativos C a G
5 Se ensayo el efecto sobre el tamano medio de celda y la carga del husillo de la extrusora durante la formacion de una espuma polimerica para varias ceras.
Preparar los Ej 4-7 y Ej Comp C-G de manera similar al Ejemplo 1 excepto porque incluye cada aumento del tamano de celda mostrado en la Tabla 3 en lugar de Licowax PE520. La cantidad de cada ingrediente para cada ejemplo se muestra tambien en la Tabla 3. Las propiedades de las ceras se muestran en la Tabla 2.
10 Tabla 2
Punto de fusion (°C) Peso molecular medio (g/mol) Otras propiedades
Cera de polietileno
Hi WAX 220P 113 2000 Baja densidad de polietileno
Hi WAX 220P
130 2000 Alta densidad de polietileno
Licowax PE130
127-132 4800
Licowax PE520
117-123 6000
Licowax PE190
132-138 18000
Cera natural
Cera candelilla 68-72 -
Cera de arroz
78-82 -
Cera carnauba
80-86 -
Hi WAX 220P y Hi WAX 220P estan fabricadas por Mitsui Chemical co. Ltd. Licowax PE130 y Licowax PE190 estan fabricadas por Clariant co. Ltd.
La carga del husillo de la extrusora se determino mediante la formula siguiente.
15 carga del husillo de la extrusora = (peso de produccion real de espuma por hora (kg/h)) / frecuencia de rotacion de la extrusora (rpm)
peso de produccion real de espuma por hora (kg/h) = (peso de salida medido de espuma por hora (kg/h)) - (peso de agente espumante inyectado por hora (kg/h))
Tabla 3
Ej 4 Ej 5 Ej 6 Ej 7 o Q_ £ __„ o LU O Ej Comp D LU Q. £ __„ o LU O Ll_ Q. £ __„ o LU O Q. £ __„ o HIOO
Retardante de llama
Br-SBC 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2
Resina epoxi de tipo CN 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37
Fosfato
0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22
Aceite de soja epoxidado
0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18
Ceras
Hi WAX 220P 0,3
Hi WAX 220P
0,3
Licowax PE130
0,3
Licowax PE520
0,3
Licowax PE190
0,3
Cera candelilla
0,3
Cera de arroz
0,3
Cera carnauba
0,3
Agente lubricante
Estearato de bario 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Colorante
Ftalocianuro blue 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Agente de soplado
Butano industrial 1,90 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,1 2,0 2,1
Cloruro de etilo
3,9 3,9 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,1
Dioxido de carbono
2,6 2,6 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,8 2,7
Carga del husillo de la extrusora (kg/h* rpm)
0,26 0,26 0,28 0,23 0,17 0,15 0,14 0,15 0,22
Caracteristicas de la espuma
Densidad sin piel (kg/m3) 48,6 43,8 40,4 40,3 41,7 37,3 28,1 29,2 40,8
Diametro medio del tamano de celda (milimetros)
0,94 0,89 0,73 0,66 0,57 0,53 0,50 0,54 0,20
En la tabla 3, la unidad de cada numero para los ingredientes (retardante de llama, estabilizante, ceras, agente lubricante, colorante y agente de soplado) esta en % en peso basado en peso de homopoKmero de poliestireno.
Muchas ceras de polietileno que tienen un peso molecular medio de 10 000 o menos de 10 000 contrarrestan de manera eficaz el efecto de nucleacion de Br-SBC (Ej 4-7) sin afectar la carga del husillo de la extrusora (comparar Ej 4-7 frente a Ej Comp G). El tamano de celda de la espuma que comprende cera de polietileno que tiene 18 000 de peso molecular medio o cera natural es menor que la que comprende cera de polietileno que tiene 10 000 o menos 5 de 10 000, al mismo tiempo que la carga del husillo de la extrusora es menor (comparar Ej 4-7 frente a Ej Comp C- F).
Ejemplo 8 y Ejemplo Comparativo H e I
Se ensaya el efecto sobre el tamano medio de celda para la espuma de alta presion del panel de aislamiento termico JIS A9511.
10 Preparar el Ej 8 de manera similar al Ejemplo 1 con la excepcion de usar isobuteno en lugar de butano industrial. La cantidad de cada ingrediente se muestra en la Tabla 4.
Preparar el Ej Comp I de manera similar al Ejemplo 8 con la excepcion de no incluir la cera de polietileno.
Preparar el Ej Comp I de manera similar al Ejemplo 8 con la excepcion de no incluir ni la cera de polietileno ni copolfmero de bloque estireno/butadieno/estireno bromado y en su lugar incluir HBCD como un retardante de llama. 15 Como estabilizante, se usa oxido de magnesio en lugar de resina novolac epoxi-cresol, fosfato y aceite de soja epoxidado. Los resultados se muestran tambien en la Tabla 4.
Tabla 4
Ej 8 Ej Comp H Ej Comp I
Retardante de llama
Br-SBC 3,6 3,6 -
HBCD
- - 3,1
Contenido de bromo
2,3 2,3 2,3
Estabilizante
Resina epoxi de tipo CN 0,59 0,59
Fosfato
0,35 0,35 -
Aceite de soja epoxidado
0,29 0,29
Oxido de magnesio
- - 0,03
Cera de polietileno
Licowax PE520 0,05 - -
Agente lubricante
Estearato de bario 0,10 0,10 0,07
Colorante
Azul de ftalocianina 0,08 0,08
Isobutano
3,0 3,0 3,0
Cloruro de etilo
2,3 2,3 2,3
Dioxido de carbono
1,7 1,7 1,7
Caractensticas de la espuma
Densidad sin piel (kg/m3) 46 42 44
Diametro medio de tamano de celda (milfmetros)
0,33 0,13 0,26
En la Tabla 4, la unidad de cada numero para los ingredientes (retardante de llama, estabilizante, ceras, agente 20 lubricante, colorante y agente de soplado) esta en % en peso basado en peso de homopolfmero de poliestireno.
Las caractensticas de la espuma revelan que la cera de polietileno contrarresta de manera eficaz el efecto de nucleacion de Br-SBC (comparar Ej 8 frente a Ej Comp H) y un efecto tal que incluso produce una espuma que tiene un tamano de celda mayor que la espuma preparada usando HBCD (comparar Ej 8 frente a Ej Comp I).

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una composicion polimerica que comprende un componente poKmero que comprende poKmero estirenico, un copoKmero vinilaromatico/butadieno bromado y una cera de polietileno, en la que la concentracion de la cera de polietileno es 0,02 a 1,0 por ciento en peso basado en el peso del componente polfmero, y el peso molecular medio
    5 de la cera de polietileno es 10000 g/mol o menos y en la que el polfmero estirenico es uno cualquiera o mas de un polfmero seleccionado entre homopolfmero de monomero estirenico y copolfmeros que contienen monomero estirenico copolimerizado y monomeros que incluyen una cualquiera de las combinaciones de mas de un monomero seleccionado entre: metil-estireno, dimetil-estireno, etil-estireno, dietil-estireno, isopropil-estireno, cloroestireno, dicloro-estireno, tricloro-estireno, vinil-tolueno, vinil-xileno, divinil-benceno, acido acnlico, acido metacnlico, metil- 10 acrilato, metil-metacrilato, etil-acrilato, etil-metacrilato, acrilonitrilo, anhndrido maleico y anhndrido itaconico.
  2. 2. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el peso molecular medio en peso de la cera de polietileno es 6000 g/mol o menos.
  3. 3. La composicion de la reivindicacion 1 o 2, en la que el copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado es un copolfmero tribloque estireno/butadieno/estireno bromado.
    15 4. La composicion de las reivindicaciones 1-3, en la que el polfmero estirenico comprende poliestireno.
  4. 5. Espuma polimerica extrmda que contiene la composicion de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
  5. 6. Espuma polimerica que contiene la composicion de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que el componente polfmero tiene celdas definidas en este texto.
  6. 7. Un procedimiento para preparar la espuma polimerica de la reivindicacion 5, comprendiendo el 20 procedimiento: (a) mezclar en fundido el componente polfmero que comprende el polfmero estirenico con el
    copolfmero vinilaromatico/butadieno bromado, cera de polietileno y un agente de soplado para formar una composicion de polfmero espumable; y (b) expandir la composicion de polfmero espumable en la espuma polimerica.
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