RS58556B1 - Ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera i ekspandirana pena vinil-aromatičnog polimera koji sadrže geopolimerni kompozit i njegova upotreba u njima - Google Patents

Ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera i ekspandirana pena vinil-aromatičnog polimera koji sadrže geopolimerni kompozit i njegova upotreba u njima

Info

Publication number
RS58556B1
RS58556B1 RS20190275A RSP20190275A RS58556B1 RS 58556 B1 RS58556 B1 RS 58556B1 RS 20190275 A RS20190275 A RS 20190275A RS P20190275 A RSP20190275 A RS P20190275A RS 58556 B1 RS58556 B1 RS 58556B1
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
geopolymer
athermal
vinyl
additive
range
Prior art date
Application number
RS20190275A
Other languages
English (en)
Inventor
Filip Lukasz Kondratowicz
Piotr Rojek
Marzena Mikoszek-Operchalska
Kamil Utrata
Original Assignee
Synthos Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=52354918&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RS58556(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Synthos Sa filed Critical Synthos Sa
Publication of RS58556B1 publication Critical patent/RS58556B1/sr

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/72—Measuring, controlling or regulating
    • B29B7/726—Measuring properties of mixture, e.g. temperature or density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/72—Measuring, controlling or regulating
    • B29B7/728—Measuring data of the driving system, e.g. torque, speed, power, vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/82—Heating or cooling
    • B29B7/823—Temperature control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/88—Adding charges, i.e. additives
    • B29B7/90—Fillers or reinforcements, e.g. fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0014—Use of organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0061—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof characterized by the use of several polymeric components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0066—Use of inorganic compounding ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • C08J9/141—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/16—Making expandable particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/16—Making expandable particles
    • C08J9/18—Making expandable particles by impregnating polymer particles with the blowing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/16—Making expandable particles
    • C08J9/20—Making expandable particles by suspension polymerisation in the presence of the blowing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/224—Surface treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228—Forming foamed products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228—Forming foamed products
    • C08J9/232—Forming foamed products by sintering expandable particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/48—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/02—Foams characterised by the foaming process characterised by mechanical pre- or post-treatments
    • C08J2201/03—Extrusion of the foamable blend
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/02—Foams characterised by the foaming process characterised by mechanical pre- or post-treatments
    • C08J2201/034—Post-expanding of foam beads or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/02—Foams characterised by the foaming process characterised by mechanical pre- or post-treatments
    • C08J2201/036—Use of an organic, non-polymeric compound to impregnate, bind or coat a foam, e.g. fatty acid ester
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/14—Saturated hydrocarbons, e.g. butane; Unspecified hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/18—Binary blends of expanding agents
    • C08J2203/182—Binary blends of expanding agents of physical blowing agents, e.g. acetone and butane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00—Foams characterised by their properties
    • C08J2205/04—Foams characterised by their properties characterised by the foam pores
    • C08J2205/044—Micropores, i.e. average diameter being between 0,1 micrometer and 0,1 millimeter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00—Foams characterised by their properties
    • C08J2205/04—Foams characterised by their properties characterised by the foam pores
    • C08J2205/046—Unimodal pore distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/06—Polystyrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/16—Homopolymers or copolymers of alkyl-substituted styrenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2400/00—Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2400/10—Polymers characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups
    • C08J2400/102—Polymers characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups containing halogen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2400/00—Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2400/22—Thermoplastic resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Description

Opis
[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na upotrebu geopolimernog kompozita u ekspandiranoj peni vinil-aromatičnog polimera. Osim toga, pronalazak se odnosi na postupak za proizvodnju ekspandibilnog granulata vinil-aromatičnog polimera, i ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera. Najzad, predmetni pronalazak se odnosi na ekspandiranu penu vinil-aromatičnog polimera, i na matičnu smešu koja sadrži vinil-aromatični polimer i geopolimerni kompozit. Vinil-aromatični polimeri su poznati i koriste se za pripremu ekspandiranih proizvoda koji se koriste za različite namene, od kojih je najvažnija toplotna izolacija. Zbog toga postoji stalno rastuća potreba za ekspandiranim vinil-aromatičnim polimerima sa niskom toplotnom provodljivošću, kao i dobrim mehaničkim svojstvima i svojstvima samogašenja.
Opšte je poznato da dodavanje atermnih aditiva iz grupe apsorbera toplote (npr. industrijska čađ), raspršivača toplote (npr. minerala iz grupe silicijum dioksida i titanijum oksida) i reflektora toplote (npr. aluminijumski pigment i grafit) snižava toplotnu provodljivost polimera. Primeri takvih vrsta polimera su oni koji su dobijeni polimerizacijom u suspenziji vinil-aromatičnih monomera (posebno stirena) i opciono komonomera. Drugi primeri takvih vrsta polimera su oni dobijeni ekstruzijom polistirena opšte namene ili njegovih kopolimera.
[0002] Tipično, dodavanje kombinacije atermnih aditiva koji mogu da apsorbuju ili rasprše toplotno zračenje da produže put IR zraka rezultuje značajnim smanjenjem toplotne provodljivosti. Međutim, najpovoljniji efekat je rezultat dodavanja reflektora IR zračenja. Kombinacija raspršivača IR i reflektora IR može da utiče na smanjenje tipične koncentracije apsorbera IR (kao što je industrijska čađ) i dovodi do poboljšanja efekta samogašenja polistirenskih pena. Međutim, dodavanje industrijske čađi, posebno u postupku ekstruzije, zahteva dodavanje relativno velikih količina bromovanih usporivača gorenja, da bi se zadržala prihvatljiva svojstva samogašenja.
[0003] Sledeći problem je potrebna pravilna disperzija industrijske čađi u polimernoj fazi. Ujednačeno dispergovanje može da se postigne samo kada se primene odgovarajuće sile smicanja u ekstruderu.
[0004] Loša termička stabilnost pena napravljenih od vinil-aromatičnih polimera punjenih atermnim aditivima na bazi ugljenika takođe predstavlja problem. Takve pene, crne ili sive boje, apsorbuju relativno veliku količinu toplotne energije, tako da izolacione ploče izrađene od njih i postavljene na zidove zgrada mogu značajno da se skupljaju ili deformišu. Na taj način, performanse izolacije mogu da se pogoršaju. Konačno, pri pokušaju da se stvori optimalna ćelijska struktura sa uskom raspodelom veličine ćelija, da bi se dobili materijali sa značajno smanjenom toplotnom provodljivošću, identifikovano je nekoliko problema pri upotrebi industrijske čađi, grafita ili posebno mineralnih adheziva, jer ti aditivi deluju kao sredstva za nukleaciju i imaju negativan efekat na formiranje mehurića.
[0005] US 2008/0249 199 A1 opisuje postupak za proizvodnju penastih čestica ili čestica koje mogu da pene iz istopljenog polimera. Reciklirani istopljeni polimer se uvodi u istopljeni polimer kroz sporedni ekstruder i može da uključuje aditiv. U tekstu se kaže da je ovo ekonomičnije od upotrebe matične smeše. Ako su agensi za zaštitu od plamena koji sadrže bromid ili drugi termički nestabilni aditivi prisutni u recikliranom polimeru, ili se dodaju recikliranom polimeru, procesna temperatura u sporednom ekstruderu i u svim sledećim komponentama sistema ne sme da pređe graničnu vrednost temperature i vremena zadržavanja koja je definisana toplotnom stabilnošću aditiva.
[0006] WO 2006/058733 A1 uvodi ekspandibilne stirenske polimerne granulate koji sadrže a) atermni aditiv izabran iz grupe neorganskih praškastih materijala kao što je silicijumska kiselina i b) industrijska čađ ili grafit. Dalje, EP 0863 175, EP 0 981 574, EP 1758 951 i EP 1771 502 A2 opisuju upotrebu grafita u polistirenskoj peni dobijenoj postupkom ekstruzije.
[0007] WO 2006/058733 takođe opisuje da mehanička svojstva termoplastičnih polimera koji sadrže punila mogu da se poboljšaju korišćenjem promotora adhezije (sredstva za kuplovanje), kao što su kopolimeri stirena modifikovanog anhidridom maleinske kiseline, polimeri koji sadrže epoksi grupu, organosilani ili stirenski kopolimeri sa izocijanatom ili kiselinskom grupom. Slično kao u US 2008/0249 199 A1, VO 2006/058733 A1 takođe predlaže upotrebu sporednih ekstrudera za uvođenje aditiva kao što su čvrste materije i termički osetljivi aditivi. Ovaj raspored je, međutim, nepoželjan u situacijama u kojima se moraju uvesti aditivi koji nisu termički osetljivi, već zahtevaju dobro mešanje. To je zbog toga što bi trebalo obraditi velike količine materijala, ako bi se aditivi koji zahtevaju temeljno miješanje uneli u glavni deo polimera. Ovo je ekonomski nepoželjno. Dodavanje namenskih sredstava za kuplovanje je takođe nepoželjno, naročito ako ih je potrebno koristiti u velikim količinama.
[0008] WO 2004/087798 A1 opisuje ekspandibilne vinil-aromatične polimere koja sadrže, u matrici polimera, vrstu industrijske čađi koja ima aktivnu površinu u opsegu od 5 do 40 m<2>/g. Navedeno je da toplotna provodljivost materijala sa gustinom od 14 g/l iznosi 36,5 mW/m*K.
[0009] WO 2006/061571 A1 opisuje kompoziciju ekspandibilnog polistirena koja sadrži industrijsku čađ kao aditiv, gde industrijska čađ ima veoma veliku površinu BET, mereno u skladu sa ASTM D 6556, u opsegu od 550 do 1600 m2/g. Primeri prikazuju polistirensku penu sa toplotnom provodljivošću od 36,16 mW/m*K pri gustini od 13,3 g/l prema ASTM D 1622, odnosno 34,21 mW/m*K pri gustini od 19,4 g/l.
[0010] WO 2008/061678 A2 opisuje upotrebu industrijske čađi koja ima specifičnu električnu provodljivost, za smanjenje toplotne provodljivosti ekspandibilnih vinil-aromatičnih polimera. Industrijska čađ se uvodi tokom polimerizacije u suspenziji, ili tokom ekstruzije polimera. Primeri prikazuju polistirensku penu koja ima toplotnu provodljivost od 31,0 mW/m*K pri gustini od 17 g/l.
[0011] Japanski patent JP 63183941 opisuje upotrebu aluminijumskog pigmenta, titanijum dioksida i grafita, koji imaju specifičnu veličinu čestica i refleksiju toplotnog zračenja, za smanjenje toplotne provodljivosti polistirenskih pena. Primeri 7 do 11 prikazuju polistirensku penu proizvedenu postupkom ekstruzije i koja ima toplotnu provodljivost od 25 do 30 mW/m*K, pri čemu su matične smeše korišćene kao polazni materijal.
[0012] WO 2005/123816 A1 opisuje penaste materijale na bazi čestica polimera stirena.
[0013] WO 2004/087798 A1 opisuje ekspandibilne polistirene koji sadrže industrijsku čađ. U postupku polimerizacije u suspenziji, industrijska čađ je prisutna tokom polimerizacije u vodenoj suspenziji. Opisan je i kontinuirani postupak za pripremu ekspandibilnog polistirena u masi, pri čemu se polimer uvodi zajedno sa industrijskom čađi u ekstruder, a zatim se sredstvo za ekspandiranje i mogući dodatni aditivi ubrizgavaju u istopljeni polimer pre ekstruzije kroz kalup.
[0014] WO2010/128369 A1 opisuje termoizolacione ekspandirane artikle koji sadrže ekspandiranu polimernu matricu, dobijenu ekspanzijom i sinterovanjem kuglica/granula vinilaromatičnog (ko)polimera, u čijoj je unutrašnjosti homogeno dispergovani punilac, koji sadrži bar jedan atermni materijal odabran od koksa, grafita i industrijske čađi i opciono aktivni neorganski aditiv u okviru talasnih dužina u opsegu od 100 do 20000 cm<-1>.
[0015] US2012/264836 A1 opisuje nanokompozitne kompozicije na bazi ekspandibilnih termoplastičnih polimera koji sadrže: a) polimernu matricu, b) sredstvo za ekspandiranje ubačeno u polimernu matricu; c) atermni punilac koja sadrži nano-skalirane grafenske ploče koje imaju specifične dimenzije.
[0016] US 2008/0028994 A1 pod nazivom „Geopolymer Compositions and Application in Oilfield Industry“ opisuje kompoziciju geopolimera obrazovanu iz suspenzije koja sadrži izvor aluminosilikata, metal silikat, alkalni aktivator, i fluidni nosač. Za kontrolu gustine kompozicije mogu da se dodaju lagane čestice i/ili teški materijali. Barijum sulfat ili ilmenit su primeri teških čestica.
[0017] WO 2010/141 976 A1 pod nazivom „Concrete Aggregate“ opisuje polimerne agregate proizvedene iz letećeg pepela kombinovanog sa aktivatorom. Agregat se koristi u betonu, malteru, ili bazi za puteve. WO2009/009089 A1 opisuje postupak za obradu letećeg pepela da bi postao upotrebljiv kao aditiv za beton.
[0018] WO 2015/065710 A1 (objavljen 7. maja 2015.) opisuje čestični materijal koji može da se deformiše napravljen od cementnih materijala kao što je aluminosilikatni cement i koji ima odnos dimenzija veći od 1 do oko 25, koji može da se pomeša sa uobičajenim sredstvima za podupiranje da bi se dobila mešavina sa poboljšanim kapacitetom povratnog protoka kada se mešavina ubrizga u hidrauličnu frakturu nastalu u podzemnoj formaciji.
[0019] Kao što je pomenuto, jedno od rešenja za smanjenje toplotne provodljivosti ekspandiranih vinilnih polimera je dodavanje atermnih aditiva. Međutim, prisustvo atermnih aditiva često vodi narušavanju svojstava samogašenja i mehaničkih svojstava ekspandiranog vinil-aromatičnog polimera (tj. pene). Posledično, za postizanje odgovarajućih performansi za prolaz testa zapaljivosti prema nemačkom industrijskom standardu DIN 4102 (B1, B2) ili evropskom standardu EN ISO 11925-2 mora se koristiti veća koncentracija usporivača gorenja. Dalje, pri upotrebi vrsta industrijske čađi koje imaju visoko razvijenu aktivnu površinu, kao što je BET površina od oko 40 m<2>/g, ili slabih oblika grafita koji sadrže grafitni ugljenik u koncentraciji ispod 99% i imaju visok sadržaj sumpora i pepela, svojstva samogašenja su nedovoljna za prolaz prema DIN 4102 (B1, B2) ili čak EN ISO 11925-2 (koji je manje zahtevan test).
[0020] Sa druge strane, prisustvo malih količina atermnih aditiva tipa raspršivača toplote, npr. minerala (kao što su silicijum dioksidi, kalcijum fosfati i minerali sa strukturom perovskita), ne uzrokuje značajno pogoršanje svojstva samogašenja u vidu usporavanja gorenja pene polimera. Pre, ova svojstva su poboljšana, ali smanjenje toplotne provodljivosti pene nije toliko izraženo kao što bi to bilo u slučaju pena koje sadrže aditive na bazi ugljenika, tj. koje sadrže atermne aditive tipa apsorbera toplote ili reflektora toplote (posebno industrijskih čađi i/ili grafita).
Najzad, postoje određeni tipovi atermnih aditiva na bazi ugljeničnog apsorbera ili toplotnog reflektora (naročito čađi i grafita) koji imaju osobine koje čine ove aditive potpuno neprikladnim za upotrebu u ekspandibilnim vinil-aromatičnim polimerima i ekspandiranim vinil aromatičnim polimernim penama.
Sada je iznenađujuće pronađeno da se ovi problemi sa ekspandibilnim vinil aromatičnim polimerima mogu prevazići inkorporacijom geopolimernog kompozita koji sadrži atermni aditiv. Prema tome, pronađeno je u skladu sa ovim opisom da upotreba:
a) geopolimera;
b) kombinacije geopolimera sa atermnim aditivom; ili
c) geopolimernog kompozita sa atermnim aditivom
u ekspandiranoj polimernoj peni napravljenoj od vinilnog monomera i opciono jednog i više komonomera (tj. homopolimer ili kopolimer) snižava toplotnu provodljivost ekspandirane pene (smanjenje mereno prema ISO8301), bez negativnog uticaja na samogašenje i mehanička svojstva pene.
Pronalazak za koji se traži zaštita odnosi se na primer izvođenja c. predmetnog opisa, tj. upotrebu geopolimernog kompozita sa atermnim aditivom, gde specifično vinilni monomer predstavlja vinil-aromatični monomer.
Prema tome, dodavanje geopolimera ili njegovog kompozita pripremljenog sa različitim vrstama atermnih aditiva, čini mogućim održavanje svojstava samogašenja i mehaničkih svojstava pene u istom opsegu kao u ekspandiranom polimeru, bez dodavanja punila ili bilo kog drugog atermnog aditiva, dok u isto vreme toplotna provodljivost može da bude značajno snižena. Ovo je moguće jer geopolimer sam pruža otpornost na vatru, i dodatno inkapsulira čestice atermnog aditiva, posebno aditiva na bazi ugljenika ili minerala, i odvaja ih od bilo kakvih nepovoljnih interakcija sa plamenom, polimerom, ili usporivačem gorenja. Prisustvo geopolimera dodatno snižava toplotnu provodljivost, zbog njegovog efekta raspršivanja toplotnog zračenja.
Osim toga, predmetni opis omogućava korišćene određenih vrsta atermnih aditiva koji bi inače bili nepogodni za upotrebu u ekspandibilnim vinil-aromatičnim polimerima i ekspandiranoj peni vinil-aromatičnih polimera.
[0021] Predmetni pronalazak ima sledeće aspekte:
I) upotrebu geopolimernog kompozita koji sadrži atermni aditiv u ekspandiranoj peni vinil-aromatičnog polimera;
II) postupak za proizvodnju ekspandibilnog granulata vinil-aromatičnog polimera ekstruzijom ili postupkom u suspenziji, koji obuhvata dodavanje geopolimernog kompozita koji sadrži atermni aditiv;
III) ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera, koji sadrži vinil-aromatični polimer, jedan ili više propelanata i geopolimerni kompozit koji sadrži atermni aditiv; IV) ekspandiranu penu vinil-aromatičnog polimera koja sadrži vinil-aromatični polimer i geopolimerni kompozit koji sadrži atermni aditiv; i
V) matičnu smešu koja sadrži vinil-aromatični polimer i geopolimerni kompozit koji sadrži atermni aditiv.
Geopolimeri
[0022] Geopolimeri, kako se koristi u ovom opisu, su klasa sintetskih neorganskih aluminosilikatnih materijala obrazovanih reakcijom aluminosilikata sa rastvorom polisilikata pod jakim alkalnim uslovima. Pod ovim uslovima, stvaraju se, i povezuju, slobodne SiO -4i AlO4tetraedarne jedinice, dajući polimerne prekursore, pri čemu se svi atomi kiseonika dele između dve tetraedarne jedinice, uz oslobađanje molekula vode. Tetraedarne jedinice su uravnotežene grupom I katjona (Na+ , K+ , Li+ , Ca2+ , Ba2+ , NH
4, H3O+ , koji se nalaze u okvirnim šupljinama i uravnotežuju negativno naelektrisanje Al<3+>u tetraedarnoj koordinaciji (tj. AlO -4). Dodatno, ova klasa materijala pokazuje svojstva slična keramici, uključujući i ekstremnu otpornost na vatru. Geopolimeri mogu da budu amorfni ili kristalni materijali. Oni imaju mikrostrukturu na nanometarskoj skali (zapaženu pomoću TEM) koja se sastoji od malih aluminosilikatnih klastera sa porama raspršenih u visoko poroznoj mreži. Veličina klastera je tipično između 5 i 10 nm. Uopšteno, sinteza geopolimera iz aluminosilikatnih materijala odvija se takozvanim postupkom geopolimerizacije, koji uključuje fenomen polikondenzacije aluminatnih i silikatnih grupa sa formiranjem veza tipa Si-O-Al. Originalna sirovina koju koristi Davidovits je metakaolinit, aktiviran natrijum (ili kalijum) hidroksidom i natrijum (ili kalijum) silikatom. Nakon toga, Van Devender je utvrdio da bi mnogi drugi Si-Al materijali mogli da postanu izvori za izradu geopolimera, kao što je leteći pepeo, zgura, kvarcni kamen, rudnička jalovina, pucolan, kaolin, građevinski ostaci, i neki prirodni minerali. Nakon otprilike nekoliko sati sušenja, ovi materijali pokazuju odlične osobine kao što je mala težina i visoka čvrstoća, ali su i idealno otporni na vatru, sa netoksičnim isparenjima i dimom, i otporni na sve organske rastvarače.
[0023] Prema predmetnom opisu, atermni aditiv (naročito aditiv na bazi ugljenika) postaje inkapsuliran u geopolimersku matricu tokom postupka za proizvodnju geopolimernog kompozita. Ovo ograničava kontakt (interfazu) između atermnog aditiva (naročito na bazi ugljenika), posebno kada se koristi industrijska čađ i grafit kao atermni aditiv, sa bromovanim usporivačem gorenja (posebno polimernim na bazi polistirenbutadienske gume). Poznato je da je industrijska čađ jak sakupljač radikala. Visoke sile smicanja primenjene, na primer, u dvopužnom korotirajućem ekstruderu, izazivaju degradaciju polimernog bromovanog usporivača gorenja na bazi stirenbutadienske gume, sa umrežavanjem radikala i eliminacijom bromovodonika. Svojstva samogašenja su tipično značajno smanjena zbog ove činjenice. Inkapsulacija atermnog aditiva (posebno aditiva na bazi ugljenika) u vatrostalnoj i jeftinoj neorganskoj matrici je stoga veoma povoljna. Inkapsulacija uglavnom blokira bilo kakve reakcije radikala sa atermnim aditivom (posebno aditivom na bazi ugljenika) koje bi inače smanjile efekat bromovanog usporivača gorenja. Inkapsulacija atermnog aditiva (posebno aditiva na bazi ugljenika) geopolimerskom matricom čini ga potpuno inertnim prema reakcijama radikala sa polimernim bromovanim usporivačem gorenja i neaktivnim u procesu sa radikalima koji inhibira usporavanje gorenja u kome glavnu ulogu igraju radikali broma. Ovaj efekat zauzvrat omogućava smanjenje potrebne količine bromovanog usporivača gorenja u ekspandiranoj peni vinil-aromatičnog polimera.
[0024] Takođe, dodavanje geopolimera ili geopolimernog kompozita stabilizuje ravnomernost strukture pene. Kako nanoporozna struktura geopolimera ima jaku sposobnost sorpcije ugljovodonika, nađeno je da sorpcija sredstva za ekspandiranje, a zatim njegova desorpcija, tokom postupka stvaranja pene, omogućava dobijenje vrlo slične strukture, nezavisno od sadržaja geopolimera ili geopolimernog kompozita u ekspandibilnom granulatu vinilaromatičnog polimera. Iznenađujuće je pronađeno da je jednolična ćelijska struktura korisna za smanjenje toplotne provodljivosti. Pene bele boje sa smanjenom toplotnom provodljivošću i visokom termičkom stabilnošću u odnosu na standardne ekspandirane polistirenske pene mogu isto tako da se pripreme prema ovom opisu.
[0025] Još jedna značajna prednost je da geopolimer i geopolimerni kompozit, kada se primenjuju u proizvodnji ekspandibilnog vinil-aromatičnog polimera, imaju snažnu sposobnost da modifikuju viskoznost polimera tokom procesa ekstruzije, kao i u polimerizaciji vinilaromatičnih monomera i opciono komonomera u postupcima koji se odvijaju u suspenziji. Geopolimerni lanci stvaraju snažne jonske sile i oslabljuju kohezivnu silu koja veže makromolekule polimera u istopljenom stanju. Utvrđeno je da se pritisak u postupku ekstruzije može značajno da se smanji, i protok polimera u matričnoj ploči može takođe da se značajno poboljša.
Prilikom pripreme vinil-aromatičnih polimera prema opisu polimerizacijom u suspenziji, utvrđeno je da dodavanje geopolimera ili geopolimernog kompozita ima veoma povoljan uticaj na stabilnost, a sadržaj glavne frakcije čestica veličine od 0,5 do 1,6 mm se povećava na > 90%, poželjno > 95%, naročito > 98%, dok se manje (<0,3 mm) i veće (> 2,5 mm) frakcije smanjuju na minimum.
Takođe, u postupku kalupljenja, blokovi su bolje stopljeni. Proces stvaranja pene zahteva manju količinu pare i niži pritisak, da bi se postigle niske gustine pene (ispod 12 kg/m<3>u drugom koraku i ispod 15 kg/m3 u prvom koraku). Korisno, u poređenju sa ekspandiranim proizvodima napravljenim od ekspandibilnih vinil-aromatičnih polimera koji sadrže industrijsku čađ ili grafit na primer, tj. bez geopolimera, vremena hlađenja blokova u kalupima su veoma kratka i identična kao za beli materijal bez bilo kakvog atermnog aditiva. Ekspandirana pena je takođe termički stabilnija.
Još jedna prednost je mnogo bolja adhezija pena (koje sadrže geopolimer ili kompozit geopolimera) za ona lepila koja se obično koriste za lepljenje penastih ploča na površine prilikom izolacije kuća ili zgrada. Čak i znatno bolji efekat može se postići kada se geopolimerna pasta koristi kao lepak za penaste ploče koje sadrže geopolimer ili kompozit geopolimera. Zbog veće poroznosti ekspandiranih pena (uzrokovanih prisustvom geopolimera), standardni EPS lepkovi mogu mnogo bolje da prodru kroz površinu ploče i tako se adhezija značajno poboljšava. Kada su, prema opisu, geopolimer ili geopolimerni kompozit prisutni u peni, a koristi se geopolimerni lepak, adhezija je još izraženija jer postoji jača interakcija između pene i lepka. Pored toga, lepila na bazi geopolimera imaju bolju adheziju na materijal na bazi betona, jer su delimično hemijski identični.
Ovaj novi tip atermnog aditiva prema ovom pronalasku je pogodan za smanjenje toplotne provodljivosti i za poboljšanje trajnosti, termičke stabilnosti i svojstava samogašenja, kao i za lakšu obradu ekspandibilnog vinil-aromatičnog polimernog granulata i proizvoda od ekspandiranih pena napravljenih od njega.
Takođe, očekuje se da su ova poboljšanja moguća kada se ovaj novi tip atermnog aditiva koristi u drugim ekspandibilnim vinilnim polimerima kao što su polietilen i polipropilen. U opštem slučaju, očekuje se nekoliko poboljšanja u postupku ekstruzije i ubrizgavanja u kalupe vinilaromatičnih i nearomatičnih polimera, kada se geopolimer, njegova kombinacija sa atermnim aditivom ili geopolimernim kompozitom koristi kao aditiv.
DETALJNI OPIS
[0026] Predmetni opis se odnosi na postupak za proizvodnju geopolimernog kompozita, od aluminosilikatne komponente i komponente atermnog aditiva. Uopšteno, postupak za proizvodnju geopolimernog kompozita prema opisu obuhvata sledeće korake:
a) mešanje aluminosilikatne komponente sa rastvorom alkalnog silikata, da se obrazuje gel,
b) dodavanje komponente atermnog aditiva u gel, da bi se obrazovao ispunjeni gel, c) mešanje punjenog gela, da bi se obrazovao ispunjeni geopolimer,
d) očvršćavanje, sušenje i mlevenje, da bi se dobile čestice ispunjenog geopolimera, e) opciono uklanjanje katjona iz čestica ispunjenog geopolimera, i naknadno sušenje, i f) dobijanje geopolimernog kompozita.
[0027] U prvom koraku a), mešanje aluminosilikatne komponente, naročito dehidroksilovanog kaolinita, metakaolina ili metakaolinita, sa rastvorom alkalnog silikata, uglavnom natrijum ili kalijum silikata, obrazuje takozvani „gel“. U drugom koraku b), komponenta atermnog aditiva se ugrađuje u gel, tj. geopolimer koji se formira. Mešanje u trećem koraku c) nastavlja, i odvija se geopolimerizacija, i lanci geopolimera inkapsuliraju atermni aditiv. Tokom mešanja u trećem koraku c), može da se uvede voda kao aditiv za modifikaciju viskoznosti.
[0028] Kada se postupak očvršćavanja (geopolimerizacija) suštinski završi, sušenje ispunjenih geopolimernih blokova u četvrtom koraku d) isparava višak vode. Blokovi geopolimera se prethodno melju da se formiraju ispunjene geopolimerne čestice (balast). Balast se suši, poželjno u rotirajućim cilindričnim sušačima na višoj temperaturi, da bi se uklonila preostala voda. Balast se zatim samelje, da bi se dobila pogodna veličina čestica.
[0029] Opcioni peti korak e) je elucija katjona iz geopolimera, poželjno dodavanjem koncentrovane (hlorovodonične) kiseline u čestice ispunjenog geopolimera suspendovane u vodi, i kasnije sušenjem. Katjoni mogu negativno da utiču na termičku stabilnost bromovanih usporivača gorenja, posebno polimernih stiren-butadien bromovanih guma.
[0030] U poželjnom postupku prema opisu, koji zapravo uključuje korak e), ovaj korak poželjno uključuje uklanjanje katjona kiselim rastvorom, i kasnije sušenje.
[0031] Naročito je poželjno da postupak prema opisu u stvari uključuje korak e), i korak e) pored toga što obuhvata uklanjanje katjona kiselim rastvorom, dalje obuhvata ispiranje vodom. Zatim sledi filtriranje i koncentrovanje suspenzije geopolimernog kompozita, i najzad, postupak sušenja.
[0032] U šestom koraku f) postupka, dobija se geopolimerni kompozit. Oblik čestica i veličina čestica geopolimernog kompozita, dobijenog prema opisu, takođe je utvrđena pomoću SEM merenja (vidi sliku 1).
[0033] Poželjno, aluminosilikatna komponenta sadrži jednu ili više elemenata odabranih iz grupe koja se sastoji od metakaolina, metakaolinita, meta-letećeg pepela, zgure, silicijum dioksida, rudničke jalovine, pucolana, kaolina i građevinskih ostataka,
poželjnije je da aluminosilikatna komponenta sadrži jedan ili više elemenata odabranih iz grupe koja se sastoji od metakaolina ili metakaolinita, meta-letećeg pepela i silicijum dioksida,
naročito, aluminosilikatna komponenta je metakaolin ili metakaolinit, ili njihova mešavina.
[0034] Poželjno, komponenta atermnog aditiva sadrži jedan ili više atermnih aditiva izabranih iz grupe koja se sastoji od
a. industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita, različitih tipova grafita (posebno loših i amorfnih oblika sa sadržajem ugljenika od 50 do 90%) i grafena, i
b. titanijum oksida, ilmenita, rutila, šamota, letećeg pepela, pirogenog silicijum dioksida, minerala hidromagnezita/huntita, barijum sulfata i minerala sa strukturom perovskita,
poželjno je da komponenta atermnog aditiva sadrži jedan ili više atermnih aditiva na bazi ugljenika koji su izabrani iz grupe apsorbera toplote i reflektora toplote,
naročito, komponenta atermnog aditiva je industrijska čađ, grafit ili njihova mešavina.
[0035] Što se tiče b., uopšteno, i u svim aspektima opisa, poželjno je da komponenta atermnog aditiva sadrži jedan ili više atermnih aditiva izabranih iz grupe koja se sastoji od titanijum oksida, rutila, šamota, letećeg pepela, pirogenog silicijum dioksida, minerala hidromagnezita/huntita i mineralna sa strukturom perovskita.
[0036] Dalje je poželjno u postupku prema opisu da alkalni silikat sadrži jedan ili oba od natrijum silikata i kalijum silikata, naročito, alkalni silikat je kalijum silikat.
[0037] Dalje je poželjno da se silan dodaje u komponentu aluminosilikata, pre mešanja sa rastvorom alkalnog silikata u koraku a). Alternativno, ili dodatno, silan se poželjno dodaje geopolimernom kompozitu, posle opcionog koraka e) i poželjno nakon koraka f).
[0038] Poželjno, silan se bira između aminopropiltrietoksisilana, aminopropiltrimetoksisilana, feniltrietoksisilana i njihovih smeša.
[0039] Najpoželjnije je da se silan izabere od 0,01 do 10 tež.%, poželjnije u opsegu od 0,05 do 5 tež.%, najpoželjnije od 0,1 do 3 tež.%, u odnosu na težinu geopolimernog kompozita, i njegovih smeša.
[0040] Poželjno je da se postupak odvija na sledeći način:
i) Mešanje aluminosilikatne komponente, npr. dehidroksilovanog kaolinita (metakaolina ili metakaolinita) pomešane sa kalcijum silikatom u opsegu težinskog odnosa od 10/1 do 10/5, poželjno od 10/1 do 10/3 u alkalnom rastvoru polisilikata, generalno natrijum ili kalijum silikata. U postupku mešanja, rastvaranje i hidroliza aluminosilikatne komponente odvija se u rastvoru alkalnog silikata i rezultira u formiranju gela [Mz(AlO2)x(SiO2)yMOH · H2O]. Polimerizacija se može opisati sledećim jednačinama:
Al-Si materijal (čvrst) MOH (vod.) Na2SiO3(čvrst ili vod.) (1)
Al-Si materijal (čvrst) [Mz(AlO2)x(SiO2)y·nMOH*mH2O] gel (2)
Al-Si materijal (čvrst) [Ma((AlO2)a(SiO2)b)nMOH*mH2O] geopolimer (3)
Formiranje gela je dominantan korak u reakciji geopolimerizacije, koja se odvija nakon rastvaranja. Mešanje se nastavlja u pogodnom vremenskom periodu da bi se postiglo najbolje rastvaranje aluminosilikata i poželjno se izvodi u planetarnoj mešalici. Vreme mešanja treba da se podesi u zavisnosti od količine napunjenih komponenti i poželjno je da bude u opsegu od 5 do 30 minuta.
Težinski odnos rastvora alkalnog silikata prema metakaolinu je poželjno najviše 1/1, poželjnije najviše 9/10, najpoželjnije oko 8/10. Mešanje se vrši na temperaturi okoline najmanje 5 minuta i maksimalno 60 minuta. U ovom koraku, pre dodavanja rastvora alkalnog silikata, silan se poželjno dodaje metakaolinu da bi se dodatno poboljšala adhezija geopolimera, posebno prema atermnim aditivima na bazi ugljenika.
Koncentracija silana je poželjno u opsegu od 0,01 do 10 tež.%, poželjnije u opsegu od 0,05 do 5 tež.%, najpoželjnije od 0,1 do 3 tež.%. Iako mogu da se koriste različiti silani, najbolji učinak adhezije se postiže kada se koristi aminopropiltrietoksisilan (npr.
Dynasylan AMEO proizvođača Evonik), aminopropiltriksoksilan (npr. Dynasylan AMMO proizvođača Evonik) i feniltrietoksisilan (npr. Dynasylan 9265 proizvođača Evonik).
ii) Druga faza je pripajanje atermnog aditiva poželjno iz grupe industrijske čađi, grafita, naftnog koksa, titanijum dioksida, ilmenita, rutila, perovskitnog minerala, barijum sulfata, šamota, pirogenog silicijuma, letećeg pepela, minerala hidromagnezita/huntita ili mešavine svih, ili najmanje dva aditiva istopljenom geopolimeru koji se formira. Mešanje se nastavlja, i geopolimerizacija se dalje odvija, a atermni aditiv je inkapsuliran geopolimernim lancima.
Atermni aditiv (poželjno industrijska čađ, grafit, naftni koks, titanijum dioksid, ilmenit, rutil, mineral perovskit, barijum sulfat, šamot, pirogeni silicijum dioksid, leteći pepeo, mineral hidromagnezit/huntit ili mešavina svih, ili najmanje dva aditiva) se poželjno dodaje u koncentraciji od 0,01 do 80 tež.%, poželjnije od 0,1 do 50 tež.%, najpoželjnije od 0,5 do 45 tež.% u zavisnosti od tipa aditiva ili smeše aditiva, u odnosu na težinu geopolimernog kompozita. Moguće je napraviti različite mešavine i koristiti različite odnose između atermnih aditiva. Posle dodavanja aditiva ili smeše najmanje dva aditiva od gore predloženog, tiksotropna pulpa se dalje meša da bi se dobila homogena konzistencija. Zatim se može dodati voda da bi se regulisala konačna viskoznost. Voda se dodaje u poželjnom odnosu od 1/10 do 10/10 ili u zavisnosti od tipa aditiva i njegove gustine u balku kao i od hidrofilnih svojstava.
iii) Ispunjeni geopolimer u obliku tiksotropne pulpe se uklanja iz miksera i stavlja u zatvorene kalupe, u kojima se zatim očvršćava, da se spreči isparavanje vode. Tokom ovog postupka, geopolimerizacija se nastavlja. Takođe, vreme geopolimerne polimerizacije je važno, tako da se očvršćavanje poželjno nastavlja tokom najmanje 6 h i najviše 48 h, a najpoželjnije je vreme očvršćavanja od 24 h. Nakon ovog procesa, gotovi blokovi ispunjenog geopolimera sadrže od 20 do 50 tež.% ili više vode, u zavisnosti od toga koliko je vode u višku dodavano da reguliše viskoznost pulpe.
iv) Nakon polikondenzacije (geopolimerizacije), sušenje gotovih blokova ispunjenog geopolimera je neophodno za isparavanje viška vode. Prilikom izvođenja postupka u laboratoriji, koristi se standardni kabinetski sušač. U proizvodnji, spremni blokovi se skladište na nosačima u zatvorenoj prostoriji u kojoj se topli vazduh koji ima temperaturu u rasponu od 40 do 90°C, najpoželjnije od 60 do 80°C, upumpava od poda ka vrhu prostorije i višak vode se polako uklanja tokom 24 h. Normalno, 15 do 25 tež.% vode se može ukloniti iz ispunjenih geopolimernih blokova tokom 24 h sušenja. Postupak se može produžiti u skladu sa potrebama i stepenom blokova ili viškom vode, koji treba ukloniti pre procesa mlevenja.
v) Nakon sušenja blokova, opciono može da se izvede preliminarno mlevenje ovih blokova da bi se formirao balast sa veličinom čestica od 1 mm do 50 mm. Veća veličina je moguća ako je potrebno. Bez ovog postupka, blokovi mogu odmah da se usitnjavaju i melju da bi se dobio fini prah pre eluiranja jona i konačnog sušenja pulverizacijom.
vi) Sušenje balasta može se po izboru izvesti u rotirajućem cilindričnom sušaču na višoj temperaturi, kako bi se uklonio preostali višak vode. Ovaj proces sušenja se poželjno izvodi na temperaturi iznad 100°C, obično u opsegu od 90 do 200°C, poželjno od 100 do 170°C. U ovom postupku, iz ispunjenog geopolimera može dodatno da se ukloni od 5 do 20 tež.% ili više vode u zavisnosti od tipa geopolimernog kompozita.
vii) Nakon sušenja ispunjenih geopolimernih blokova ili sušenja balasta, potrebno je mlevenje da bi se dobila pogodna veličina čestica. Odgovarajuća veličina čestica može se dobiti upotrebom različitih tipova mlinova, poželjno kugličnih mlinova, finih udarnih mlinova, stonih mlinova sa valjcima ili mlinova sa mlaznicama; poželjno je da mlin bude opremljen klasifikatorom veličine čestica. Poželjna je veličina čestica čija je srednja vrednost (D50) u opsegu od 1 do 8 µm, D90 u opsegu od 8 do 15 µm, D99 u opsegu od 15 do 20 µm, D100 u opsegu od 20 do 30 µm; ili se čestice mogu samleti samo preliminarno da bi se dobila veličina čestica u rasponu od 0,01 do 200 µm.
viii) Dalja (i opciona) faza je elucija natrijumovih, kalcijumovih, magnezijumovih ili kalijumovih katjona iz ispunjenog geopolimera, poželjno dodavanjem (koncentrovane) hlorovodonične kiseline u vodenu suspenziju. Mogu se koristiti i druge kiseline, kao što je sumporna kiselina, fosforna kiselina ili sirćetna kiselina. Alternativno, na primer katjoni magnezijuma ili amonijuma mogu da zamene katjone natrijuma. Ispunjeni geopolimerni prah (sa srednjom veličinom čestica od 0,01 do 200 µm) i procesna voda (po izboru može da se koristi demineralizovana voda, ali nije neophodno) u određenoj razmeri se stavljaju u reaktorsku posudu (opremljenu mešalicom, termoelementom i pH-metrom). Zatim se u reaktor sipa koncentrovana hlorovodonična kiselina. Voda se koristi u procesu neutralizacije u masenom višku od 1,5 do 5,0 u odnosu na ispunjeni geopolimerni prah, a hlorovodonična kiselina se koristi u postupku u količini od 10 do 30 tež.% u odnosu na ispunjeni geopolimer.
Početni pH je u rasponu od 11 do 13, a nakon tretiranja kiselinom, pH odmah pada ispod pH 5, a zatim se progresivno povećava do pH 6,5. Temperatura se povećava nakon tretiranja kiselinom, a zatim se postepeno smanjuje. Zatim, ispunjeni geopolimer se razdvaja od vodenog rastvora filtriranjem i poželjno ponovo ispere u reaktoru demineralizovanom vodom (1,5 do 5,0 masenog viška u odnosu na geopolimerni kompozitni prah) i ponovo filtrira. Konačni pH geopolimernog kompozita i filtrata je u opsegu od 7 do 8. Poželjno je da se filter-presa koristi za filtriranje. U manjem obimu, prašak može da se filtrira iz vode pomoću vreća za filtriranje.
Postupak eluiranja natrijuma može da se izvede na višoj temperaturi, npr.40-90°C, da bi se ubrzali katjoni koji difunduju iz geopolimernog kompozita. Postupak eluiranja se može izvesti na temperaturi u opsegu od 5 do 100°C, poželjno od 20 do 90°C, naročito od 30 do 80°C. Kada se temperatura poveća za 20°C, proces elucije može da se skrati za oko 50%, posebno kada je procesna temperatura u opsegu od 30 do 80°C, naročito 40 do 70°C.
Iznenađujuće je otkriveno da takav tretman eluiranja geopolimernog kompozita 1 (vidi tabelu 1 u eksperimentalnom delu) povećava njegovu termičku stabilnost u skladu sa TGA merenjem (ASTM E1131), i termička stabilnost se može dalje poboljšati eluiranjem formirane soli iz šupljina geopolimernog kompozita vodom (videti sliku 4). Stabilnost, merena krajnjom temperaturom raspadanja, povećana je za 150°C.
ix) Sušenje na kraju koraka e) tipično se izvodi u opremi za sušenje praha, ili se pulpa može sušiti u sušaču sa fluidiziranim slojem odgovarajuće konstrukcije. Konačno sušenje se poželjno odvija na višoj temperaturi, iznad 100°C (da bi se omogućilo brzo isparavanje vode, poželjno je 100 do 250°C). Prah nakon sušenja se potencijalno ponovo aglomeriše vazduhom pod pritiskom i ponovo klasifikuje tako da ima istu veličinu čestica kao i posle mlevenja u koraku d).
[0041] Oni aglomerati koji nisu mogli da budu uništeni vraćaju se u postupak mlevenja.
[0042] Oblik i veličina čestica su takođe dokazani merenjem pomoću SEM (videti sl.1).
[0043] Geopolimerni kompozit sadrži geopolimer i atermni aditiv. Atermni aditiv je poželjno odabran iz grupe koja se sastoji od
a. industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita, različitih vrsta oksida (posebno siromašnih i amorfnih sa sadržajem ugljenika od 50 do 90%) i grafena, i
b. titanijum oksida, barijum sulfata, ilmenita, rutila, šamota, letećeg pepela, pirogenog silicijum dioksida, minerala hidromagnezita/huntita, i minerala sa strukturom perovskita, poželjno atermni aditiv sadrži jedan ili više atermnih aditiva na bazi ugljenika odabranih iz grupe apsorbera toplote i reflektora toplote, posebno, komponenta atermnog aditiva je industrijska čađ, grafit, ili njihova smeša.
Poželjno, geopolimerni kompozit se može dobiti, i naročito se dobija prema postupku za proizvodnju geopolimernog kompozita u skladu sa ovim opisom, kao što je gore opisano. Geopolimerni kompozit se poželjno priprema od geopolimera, i količina atermnog aditiva je poželjno od 0,01 do 80 tež.% po težini izračunato u odnosu na suvu masu geopolimera.
[0044] Za sintezu geopolimernog kompozita poželjno se koriste sledeći atermni aditivi:
a) karbonatne supstance kao što su različite vrste industrijske čađi uključujući pećnu čađ, lampnu čađ, kanalnu čađ, termalnu čađ i acetilensku čađ; različite vrste naftnog koksa -uključujući igličasti, regularni i sunđerasti koks, kalcinisani naftni koks; različite vrste prirodnog i sintetskog grafita.
b) mineralne supstance, sintetske i prirodne, kao što je titanijum dioksid, rutil, ilmenit, minerali sa strukturama perovskita, kaolin, liskun, talk, barijum sulfat, trikalcijum sulfat, trikalcijum fosfat, silicijum dioksid i druge moguće supstance prema WO 2006/058 733 A1, EP 0863 175, EP 0981 574, EP 1758 951, EP 1771 502 A2, WO 2004/087798 A1, WO 2008/061678 A2, WO 2006/061571 A1, i drugi primeri pomenuti u predmetnoj prijavi.
[0045] Geopolimer ili geopolimerni kompozit mogu da budu modifikovani reakcijom sa sredstvima za kuplovanje da bi se dobila bolja adhezija za vinil-aromatične ekspandibilne polimere. U tom slučaju, mogu da se koriste različita sredstva za kuplovanje, u zavisnosti od toga gde se odvija dodavanje tokom pripreme geopolimera ili geopolimernog kompozita. Međutim, ovo zavisi od vrste geopolimera koji se koristi i vrste atermnog aditiva u geopolimernom kompozitu.
o Prvo, adhezija geopolimera ili geopolimernog kompozita za polimer može da se poboljša njegovim modifikovanjem (reakcijom) in situ sa silanima ili organometalnim titanatima, cirkonatima (kao što je Ken-React proizvođača Kenrich Petrochemicals Inc.). Silan ili titanat itd., može da se doda u određenom težinskom procentu u odnosu na procenat geopolimerne čvrste mase. Može da se doda u opsegu od 0,01-10,0 tež.% na 100 tež.% geopolimerne čvrste mase; posebno 0,1-5,0 tež.%, naročito 0,5-3,0 tež.%.
o Drugo, adhezija geopolimera ili geopolimernog kompozita za polimer može dodatno da se poboljša površinskom modifikacijom sa silanom ili vinil silanom gotovog praha pripremljenog od geopolimera ili geopolimernog kompozita. Silan ili vinil silan može da se doda kao u određenom težinskom procentu u odnosu na 100 tež.% praha. Može da se doda u opsegu od 0,01-10,0 tež.% na 100 tež.% geopolimerne čvrste mase; posebno 0,1-5,0 tež.%, naročito 0,5-3,0 tež.%.
[0046] Predmetni opis odnosi se na upotrebu:
a) geopolimera,
b) kombinacije geopolimera sa atermnim aditivom, ili
c) geopolimernog kompozita koja sadrži atermni aditiv za smanjenje toplotne provodljivosti (merene prema ISO 8301) pene napravljene od vinilnih polimera. Prvi aspekt predmetnog pronalaska (I) odnosi se na primer izvođenja c. predmetnog opisa, tj. upotrebu geopolimernog kompozita sa atermnim aditivom, gde specifično vinilni monomer predstavlja vinil-aromatični monomer.
[0047] Geopolimer i atermni aditiv mogu da se dodaju odvojeno, da bi rezultovali ispunjenom penom vinil-aromatičnog polimera. Alternativno, geopolimer (prah) i atermni aditiv (prah) se prvo pomešaju, a zatim dodaju kao smeša geopolimera i atermnog aditiva, da bi se dobila ispunjena pena vinil-aromatičnog polimera.
[0048] Atermni aditiv može da bude sadržan u geopolimeru, i poželjno je zapravo inkapsuliran geopolimerom.
[0049] Drugi aspekt predmetnog pronalaska (II) odnosi se na postupak za proizvodnju ekspandibilnog vinil-aromatičnog polimera u obliku granulata takozvanih ekspandibilnih čestica (mikro-peleta ili kuglica). Postoje dva primera izvođenja ovog postupka koji uključuje dodavanje geopolimernog kompozita, naime (1) postupak ekstruzije (XEPS) i (2) postupak polimerizacije u suspenziji (EPS). U obe vrste postupaka, sjedinjavanje geopolimernog kompozita povoljno doprinosi i uslovima postupka i svojstvima proizvoda.
[0050] Postupak ekstruzije za proizvodnju ekspandibilnog granulata vinil-aromatičnog polimera, poželjno dvopužnom ekstruzijom sastoji se od dvostepenog mešanja atermnog aditiva i usporivača gorenja u dva dvopužna ekstrudera. Mešanje se obavlja u sporednom dvopužnom ekstruderu kome se atermni aditiv (geopolimer, ili kombinacija geopolimera sa atermnim aditivom ili smeša atermnih aditiva, ili geopolimerni kompozit) dodaje kroz dvostrane napajalice, kako bi se istopljena masa bolje oslobodila viška vode i vazduha. Na ovaj način, matična smeša punioca stvara se „in situ“ i ispunjena istopljena masa se zatim (poželjno direktno, tj. kao istopljena masa) prenosi u glavni dvopužni ekstruder 32D.
[0051] Glavni ekstruder se puni polistirenom opšte namene (istim koji je dodat u sporedni dvopužni ekstruder), polimernim bromovanim usporivačem gorenja, sinergistom usporivača gorenja (vrstom inicijatora ili peroksida) i sredstvom za nukleaciju (vrstom polietilenskog voska, ili onim sa stepenom kristalizacije od 80% dobijenim u postupku proizvodnje Fischer-Tropsch). Zatim, istopljena masa se impregnira sredstvom za ekspandiranje (propelantom, tipično pentanima, ili pogodnom smešom). Istopljena masa koja sadrži sve aditive se zatim hladi u jednopužnom ekstruderu. Istopljena masa se zatim nishodno obrađuje postupkom peletizacije pod vodom pod pritiskom, da bi se dobio granulat vinil-aromatičnog polimera. Granulat se najzad oblaže smešom cinka (ili magnezijuma) stearata, glicerin monostearata i glicerin tristearata.
[0052] Ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera se poželjno priprema postupkom ekstruzije koji obuhvata sledeće korake:
i) Napajanje vinil-aromatičnim polimerom ili smešom različitih vrsta vinil-aromatičnog polimera koji imaju različite indekse MFI u opsegu od 4 do 20 g/10 min., mereno prema ISO 1133, glavnog korotirajućeg dvopužnog ekstrudera zajedno sa sredstvom za nukleaciju i sistemom usporivača gorenja u obliku praha ili granulata, koji sadrži bar usporivač gorenja i sinergist i opciono termo-oksidativne stabilizatore i sakupljače bromne kiseline kao termičke stabilizatore (uključujući epoksi smole i bromovane epoksi smole) kao i minerale poput hidrotalcita i/ili hidromagnezita/huntita.
Vinil-aromatični polimer, poželjno polistiren opšte namene sa prosečnom brojnom molekulskom masom (Mn) od oko 60 kg/mol i odnosom Mw/Mn od oko 3,4, i odnosom Mz/Mw od oko 2, dodaje se u glavni rezervoar sporednog dvopužnog korotirajućeg ekstrudera. Vinil-aromatični polimer je u obliku granula i poželjno se dodaje kao predsmeša sa prahom ili peletama usporivača gorenja, sinergistom i opciono termooksidativnim stabilizatorima i sakupljačima bromne kiseline i/ili bromovanim epoksi smolama kao termičkim stabilizatorima za usporivač gorenja; sredstvo za nukleaciju je takođe poželjno prisutno u smeši.
Tipični sistem usporivača gorenja poželjan u predmetnom opisu zasniva se na jedinjenjima koja sadrže bar 50 tež.% broma. Mogu da se koriste različite vrste jedinjenja, npr. alifatična, cikloalifatična, aromatična, oligomerna ili polimerna jedinjenja. Najpoželjniji usporivači gorenja su bromovani ciklični ugljovodonici (npr. heksabromociklododekan). Polimerna alternativa je bromovana stiren-butadien guma. Smanjenje količine bromovanog usporivača gorenja može da se postigne dodavanjem bromovanih (npr. pentabromomonohlorociklohekaan) ili hlorisanih ugljovodonika (npr. horisanih n-parafina sa dužinom lanca između 10 i 30 atoma ugljenika). Tipična jedinjenja koja mogu da se koriste kao sinergist usporivača gorenja su: diazo jedinjenje, peroksid ili drugi radikalni inicijatori (npr. dikumil peroksid, kumen hidroksid ili 3,4-dimetil-3,4-difenilbutan). Uobičajeni sinergisti su jedinjenja koja stvaraju radikale na temperaturama višim od procesne temperature, ali nižim od temperature razgradnje usporivača gorenja.
Poželjno, sistem usporivača gorenja je prisutan, obično predstavlja kombinaciju dve vrste jedinjenja, naime x) bromovanog alifatičnog, cikloalifatičnog, aromatičnog ili polimernog jedinjenja koje sadrži bar 50 tež.% broma, i drugog jedinjenja (takozvanog sinergističkog jedinjenja, y) koje može da bude bikumil (tj. 2,3-dimetil-2,3-difenilbutan) ili 2-hidro-peroksi-2-metilpropan, ili dikumil peroksid, kumen hidroksid, ili 3,4-dimetil-3,4-difenilbutan.
Ukupan sadržaj sistema usporivača gorenja, tj. x) plus y), tipično je u opsegu od 0,1 do 5,0 tež.% u odnosu na ukupnu težinu vinil-aromatičnog polimera, poželjno između 0,2 i 3 tež.%. Odnos težina-težina jedinjenja broma x) prema sinergističkom jedinjenju y) je poželjno u opsegu od 1:1 do 15:1, obično u opsegu od 3:1 do 10:1, posebno od 2:1 do 7:1.
Termo-oksidativni stabilizatori su opcioni, i dodaju se u koncentraciji u opsegu od 0,01 do 1,0 tež.%, u odnosu na težinu polimera. Epoksi smola ili bromovana epoksi smola, naročito proizvod F-2200 HM kompanije ICL formule C21H20Br4O4koji sadrži 48% broma, može da se doda, u koncentraciji od 0,01 do 5 tež.%, u odnosu na težinu polimera, u zavisnosti od potrebnog dejstva termičke stabilizacije. Sredstvo za nukleaciju se dodaje u količini u opsegu od 0,01 do 1,0 tež.%, poželjno od 0,1 do 0,5 tež.%, u odnosu na težinu polimera. Kao sredstva za nukleaciju, koriste se polietilenski oligomeri ili njegovi kopolimeri sa propilen oksidom (sadržaj u lancu od 10-50%) sa relativno niskom polidisperznošću (Mw/Mn) u opsegu od 1 do 2 i visokim stepenom kristalizacije (iznad 60%); poželjnije mogu da se koriste oligomeri polietilena Fischer Tropsch sa stepenom kristalizacije od oko 80%.
Temperatura postupka podešena za ekstruder od 32D/40 mm je od 100 do 250°C, poželjno od 150 do 230°C, poželjnije od 170 do 200°C. Pogodan pritisak postupka je u opsegu od 30 do 100 bara, poželjnije u opsegu od 50 do 90 bara. Disperzija usporivača gorenja može dodatno da se poboljša ugrađivanjem pomoćnih sredstava za disperziju, posebno kopolimera stirena i anhidrida maleinske kiseline (sa sadržajem anhidrida maleinske kiseline u kopolimeru u opsegu od 5 do 50 %, poželjno 10 do 30 %, poželjnije od 10 do 20 %), ili BYK sredstava za dispergovanje (u istim opsezima koncentracije).
ii) Napajanje sporedne grane korotirajućeg dvopužnog ekstrudera vinil-aromatičnim polimerom zajedno sa prahom geopolimera ili geopolimernog kompozita. Polimer može da bude vinil-aromatični homopolimer ili poželjno kopolimer sa p-terc butil stirenom ili alfa-metil stirenom, koji ima indeks topljenja u opsegu od 4 do 30 g/10 min, mereno prema ISO 1133. Može da se koristi čist geopolimer, poželjno kao praškasta smeša sa čistom industrijskom čađi. Poželjno, koncentracija industrijske čađi je od 0,01 do 12 tež.% maksimalno i koncentracija geopolimera može da varira u opsegu od 0,01 do 50 tež.%, poželjno od 0,1 do 30 tež.%, i poželjnije od 0,5 do 25 tež.%, u odnosu na ukupnu težinu polimera, izuzimajući sredstvo za ekspandiranje. Geopolimerni kompozit na bazi jednog od predloženih atermnih aditiva (uključujući industrijska čađ, grafit, barijum sulfat, naftni koks, titanijum dioksid, ilmenit, rutil, mineral perovskit, šamot, pirogeni silicijum dioksid, leteći pepeo, mineral hidromagnezit/huntit ili druge pomenute) dodaje se sam, upotrebom jedne ili dve sporedne napajalice.
Geopolimerni kompozit se tipično dodaje u koncentraciji u opsegu od 0,01 do 50 tež.% u odnosu na ukupnu težinu polimera (izuzimajući sredstvo za ekspandiranje), posebno od 0,1 do 30 tež.%, naročito od 0,5 do 25 tež.%.
Za in situ sastavljanje i) praha geopolimera ili ii) praha geopolimera uz dodavanje atermnog aditiva, ili iii) geopolimernog kompozita (uključujući jedan od predloženih atermnih aditiva (npr. industrijska čađ, grafit, naftni koks, titanijum dioksid, barijum sulfat, ilmenit, rutil, mineral perovskita, šamot, leteći pepeo, ili mineral hidromagnezit/huntit)), tipično se koristi dvopužni ekstruder od D54/25 mm, sa dizajnom puža pogodnim da obezbedi visoku silu smicanja i dobro kvašenje čestica aditiva polimerom. Pritisci topljenja od tipično 5 do 80 bara, poželjno od 7 do 50 bara, i poželjnije od 10 do 40 bara, su poželjni za postizanje dobre disperzije aditiva u finalnom materijalu. U tu svrhu, poželjno je korišćenje dugačkog dvopužnog korotirajućeg dizajna kao što je čak 55D ili duži, da bi se dobila homogenija disperzija punioca u polimeru. Poželjno, i da bi se poboljšala disperzija, 2 i poželjnije 4 elementa za gnječenje, razdvojena povratnim elementima za istopljenu masu, treba da se koriste posle odeljka za napajanje prahom, za bolje oblaganje čestica atermnog aditiva polimerom. Koncentracija geopolimera, ili njegova smeša sa atermnim aditivom, ili geopolimernim kompozitom, u istopljenoj masi koja se transportuje od sporednog dvopužnog ekstrudera, može da bude u opsegu od 10 do 55 tež.% izračunato u odnosu na masu polimera doziranog u sporedni dvopužni ekstruder.
Matična smeša istopljene mase se zatim upumpava u glavni 32D/40 mm dvopužni korotirajući ekstruder i najzad se obe istopljene mase, iz sporednog ekstrudera i iz glavnog dvopužnog ekstrudera, neposredno mešaju u ekstruderu dužine 3/4 od ekstrudera 32D. Različite dužine xD su moguće u zavisnosti od obima proizvodnja, kapaciteta proizvodnje, i različitih prečnika puža.
Procesna temperatura podešena u sporednoj grani dvopužnog ekstrudera poželjno je u opsegu od 100 do 250°C, poželjnije od 150 do 230°C, najpoželjnije od 160 do 210°C. U postupku sastavljanja, izvesna količina toplote se generiše smicanjem i može da poveća temperaturu istopljene mase potrebnoj zoni obrade za oko 10°C do 70°C. Poželjni procesni pritisci u sporednoj grani dvopužnog ekstrudera su poželjno u opsegu od 1 do 100 bara, poželjnije od 5 do 70 bara, posebno od 10 do 50 bara. Za stvaranje pogodnih sila smicanja, brzina sporedne grane dvopužnog ekstrudera treba da bude podešena na pogodan nivo, poželjno u opsegu od 100 do 2000 rpm, poželjnije od 500 do 1500, posebno od 600 do 1200 rpm.
Primenom najpoželjnije brzine i iste konfiguracije elemenata za gnječenje, nastaje pogodna brzina smicanja, poželjno u opsegu od 1/5 s<-1>do 1/100 s<-1>, poželjnije od 1/10 do 1/80 s-1 , posebno od 1/20 do 1/60 s-1. Zapaženo je da disperzija atermnog aditiva u istopljenoj masi vinil-aromatičnog polimera može dodatno da se poboljša dodavanjem specifičnih silana, posebno trietoksi-(fenil)silana.
iii) Zatim se dodaje sredstvo za ekspandiranje (propelant, tipično smeša n-pentana i izopentana), neposredno posle mešanja obe istopljene smeše u glavnom dvopužnom korotirajućem ekstruderu od 32D/40 mm. Sredstvo za ekspandiranje je poželjno odabrano od alifatičnih ili cikličnih ugljovodonika koji sadrže od 1 do 6 ugljenika, i njihovih derivata. Sredstvo za ekspandiranje se odlikuje tačkom ključanja koja je niža od procesne temperature. Tipično se koriste n-pentan, ciklopentan, i-pentan ili njihove smeše.
Takođe se često koriste halogenovani, poželjno hlorisani alifatični ugljovodonici ili alkoholi koji sadrže od 1 do 3 ugljenika. Sredstvo ili sredstva za ekspandiranje mogu da se dodaju i nakon završetka polimerizacije.
Koncentracija sredstva za ekspandiranje (propelanta) zavisi od vrste polimera i koncentracije aditiva. Tipične vrednosti su od 2,0 tež.% do 9,0 tež.%, u odnosu na ukupnu masu kompozicije (u ovom slučaju uključujući propelant).
Uopšteno, koristi se smeša pentana i izopentana, sa težinskim odnosom 85/15, 80/20, 75/25, ili 70/30%. Alternativni propelanti su na primer n-propan, n-butan, izobutan, neopentan, ciklopentan, n-heksan, ili cikloheksan, ili halogenovani ugljovodonik kao što je dihlorodifluorometan ili trifluorohlorometan.
iv) Istopljena masa se hladi postupkom dinamičkog hlađenja, do oko 5 do 30°C, i istopljena masa koja sadrži sve gore pomenute aditive, posebno vinil-aromatični polimer, usporivač gorenja, sinergist i opciono termo-oksidativne stabilizatore, bromovanu epoksi smolu, sakupljače bromne kiseline, i a. geopolimer (samo) ili b. kombinaciju geopolimera sa atermnim aditivom (odvojeno dodavanje), ili smešu geopolimera sa atermnim aditivom ili c. geopolimerni kompozit na bazi geopolimera i atermnog aditiva (tipično iz grupe industrijske čađi, grafita, naftnog koksa, titanijum dioksida, ilmenita, rutila, barijum sulfata, minerala perovskita, šamota, pirogenog silicijum dioksida, letećeg pepela, minerala hidromagnezita/huntita) se zatim transportuje u jednopužni rashladni ekstruder. Tokom ove faze, dalje rastvaranje pentana nastavlja da se poboljšava u statičkoj mešalici povezanoj nakon ekstrudera. Temperaturni opseg podešen u rashladnom ekstruderu poželjno je 140-190°C, poželjno 160-185°C, poželjnije 165-180°C. Temperatura u statičkoj mešalici se održava u skladu sa temperaturom istopljene mase u rashladnom ekstruderu. Zatim se kompozicija potiskuje rotacionom pumpom za istopljenu masu kroz sita veličine od tipično 315 µm i zatim prolazi kroz zatvoreni ventil za preusmeravanje do matrične ploče prečnika od poželjno 0,7 mm. Moguće je instalirati i manju veličinu kao što je 0,6 mm. Poželjni pritisak u rashladnom ekstruderu (dužine 30D) je u opsegu od 50 do 100 bara, poželjno od 60 do 90 bara.
v) Dalje se istopljena masa nishodno obrađuje u postupku peletizacije pod vodom pod pritiskom, da bi se dobio zaobljeni granulat (mikro-čestice) ekstrudiran kroz ploču sa rupama, poželjno sa raspodelom veličina u opsegu od 0,8 do 1,6 mm. U ovom koraku, ispunjeni polimer se seče rotirajućim noževima na površini ploče sa rupama, pod pritiskom vode za brzo hlađenje granulata polimera i izbegavanje stvaranja pene u granulatu. Moguće su i druge veličine, kao što je 0,5 do 1,3 ili 0,3 do 0,8 mm. Voda se uklanja iz čestica u centrifugi. Čestice se zatim podvrgavaju prosejavanju da bi se izbegli bilo kakvi aglomerati u finalnom materijalu i da bi se osigurala 100% ispravna frakcija (najpoželjnija je 0,8-1,6 mm), i proizvod se zatim sprovodi na postupak oblaganja. Brzina rotirajućih noževa je tipično od 2000 rpm do 4000 rpm, poželjno 2500-3500 rpm, poželjnije od 2800-3300 rpm. Pritisak vode je poželjno u opsegu od 7 do 13 bara, poželjno 8 do 11 bara, poželjnije od 9 do 10 bara. Brzina centrifuge za dobijanje najviše 100 ppm ukupne vlažnosti čestica treba da bude u opsegu od 1500-3000 rpm, poželjno 2000-2800 rpm. Procesna temperatura vode je u opsegu od 40-80°C, poželjno od 50-70°C, poželjnije od 60-70°C. Temperatura matrične ploče je u opsegu od 150 do 270°C, poželjno od 200-240°C, poželjnije od 205-235°C.
vi) Najzad, materijal se oblaže smešom magnezijum (ili cink) stearata, glicerin monostearata i glicerin tristearata. Fini prah se dozira u mikser sa lopatom gravimetrijskim sistemom zajedno sa česticama ekspandibilnog vinil-aromatičnog polimera. Zatim se čestice oblažu tokom nekoliko minuta i materijal se prazni iz mešalice u oktabin, ispunjen zaštitnom vrećom sa barijerom za pentan.
[0053] Uopšteno, ukupna količina prevlake može da bude od 0,2 do 0,6 tež.%, poželjno od 0,3 do 0,5 tež.%, u odnosu na težinu granulata polimera (uključujući sve aditive, i uključujući propelant), u zavisnosti od čestica u proizvedenoj frakciji. Uopšteno, 99,9% je tražena frakcija, na primer 0,8 do 1,6 mm.
[0054] U alternativnom postupku dvopužne ekstruzije, aditiv, tj. (i) geopolimer, ili (ii) kombinacija geopolimera sa atermnim aditivom, ili (ii) geopolimerni kompozit, može da se doda glavnom ekstruderu u obliku koncentrovane matične smeše. Matična smeša se priprema u istom sporednom dvopužnom korotirajućem ekstruderu dužine 54D, ali odvojeno, a zatim se dodaje u glavni ekstruder dužine 32D zajedno sa usporivačem gorenja. U ovoj alternativi, postupak ne zahteva sporedni dvopužni ekstruder za pripremu smeše in situ.
[0055] Ekspandibilni vinil-aromatični polimer može da se pripremi u postupku polimerizacije u suspenziji.
[0056] U prvom koraku poželjnog postupka u suspenziji, kopolimerizacija inicirana radikalima poželjno se odvija u prisustvu praha a. geopolimera, ili b. kombinacije geopolimera sa atermnim aditivom, ili c. geopolimernog kompozita, pri čemu je svaki poželjno hidrofobizovan na površini pomoću sredstava za kuplovanje, posebno pomoću vinil silana. U sledećem koraku, odvija se mešanje pred-polimera dobijenog u prvom koraku sa vinil-aromatičnim polimerom, poželjno u dvopužnom korotirajućem ekstruderu. Peletizacija pod vodom daje matičnu smešu u obliku granulata. Zatim, ova matična smeša se poželjno rastvara u stirenu, zajedno sa usporivačem gorenja i sredstvom za nukleaciju. Zatim se dodaje voda, praćena peroksidom i surfaktantima. Polimerizacija se nastavlja na temperaturi u opsegu od 75 do 130°C. Sledeće, rezultujući polimer se centrifugira da bi se uklonila voda iz čestica polimera (granulata), čestice se suše i najzad oblažu smešom magnezijum (ili cink) stearata i/ili mono- i/ili di- i/ili tristearata glicerina.
[0057] Postupak poželjno obuhvata sledeće korake, kao što je detaljnije opisano ispod u tekstu:
i) U prvom koraku, a. geopolimer, ili b. kombinacija geopolimera sa atermnim aditivom (poželjno iz grupe industrijske čađi, naftnog koksa, grafita, titanijum dioksida, barijum sulfata, ilmenita, rutila, minerala perovskita, šamota, pirogenog silicijum dioksida, letećeg pepela, minerala hidromagnezita/huntita), ili c. geopolimerni kompozit, svi poželjno hidrofobizovani na površini pomoću sredstava za kuplovanje (posebno pomoću vinil silana kao što je viniltrietoksisilan ili metakriloksipropiltrimetoksisilan) se kopolimerizuju radikalima sa vinil-aromatičnim monomerom pri sledećim parametrima kopolimerizacije: parametar „Q“ u opsegu od 0,01 do 1 i parametar „e“ u opsegu od -0,1 do -0,9.
Vinil-aromatični monomer je naročito stiren. Pogodni komonomeri mogu da budu derivati stirena kao što je parametil-stiren i njegovi dimeri, vinil toluen, tercijarni-butil stiren ili divinilbenzen.
Postupak se poželjno sprovodi u zatvorenom reaktoru pod niskim pritiskom azota u opsegu od 0,1 do 2 bara. Polimerizacija (kopolimerizacija) se odvija u rastopljenom stanju, do konverzije vinilnog monomera i/ili komonomera od 40 do 90%, naročito od 50 do 80%. Istopljena masa je koncentrovana i može da sadrži od 10 do 50 tež.% a. geopolimera ili b. kombinacije geopolimera sa atermnim aditivom (poželjno industrijska čađ) u odnosu od 1/99 do 99/1, posebno od 10/90 do 90/10, i naročito od 20/80 do 80/20, ili c. geopolimernog kompozita.
Pred-polimer poželjno ima prosečnu brojnu molekulsku masu od 0,50 do 50 kg/mol. Procesna temperatura je poželjno u opsegu od 50 do 130°C, poželjnije od 70 do 120°C, most poželjno od 80 do 100°C. Brzina mešanja mora da bude optimalna i najbolja mešalica je ona koja može da radi sa visoko viskoznim tečnostima. Konverzija komonomera se meri refraktometrom svakih oko 5 ili 10 minuta da bi se podesilo pogodno vreme polimerizacije monomera.
Koncentracija a. geopolimera, ili b. kombinacije geopolimera sa atermnim aditivom (poželjno iz grupe industrijske čađi, naftnog koksa, grafita, titanijum dioksida, barijum sulfata, ilmenita, rutila, minerala perovskita, šamota, pirogenog silicijum dioksida, letećeg pepela, minerala hidromagnezita/huntita), ili c. geopolimernog kompozita je poželjno u opsegu od 10 do 50 tež.%, poželjnije u opsegu od 15 do 40 tež.%, u odnosu na ukupnu težinu pred-polimera.
ii) U sledećem koraku, pred-polimer koji sadrži aditiv (a., b., i/ili c.) se prebacuje u ekstruder u istopljenom stanju poželjno u obliku praha (prvo uklonjen iz reaktora, ohlađen, usitnjen i samleven). Pred-polimer se dozira u ekstruder i meša sa vinilaromatičnim polimerom, u dvopužnom korotirajućem ekstruderu dužine 54 ili 55D.
U ovom postupku, ekstruder se napaja vinil-aromatičnim polimerom u obliku granulata, ali može i da se upumpava u istopljenom stanju iz postrojenja za polimerizaciju kontinuirane mase. Istopljena masa se zatim dozira u prvu zonu ekstrudera. Granulama velike molekulske težine vinil-aromatičnog polimera napaja se glavni rezervoar koji se nalazi ispred prve zone.
Pred-polimer u obliku praha se poželjno napaja pomoću dvopužne korotirajuće sporedne napajalice u ekstruder spojen sa drugom ili trećom zonom. Pred-polimerom u istopljenom stanju se napaja treća ili četvrta zona. Dvopužni korotirajući ekstruder tipično ima 12 zona i dužinu 54D. Koncentracija atermnog aditiva dodatog u pred-polimer se razblažuje, u zavisnosti od dodate količine vinil-aromatičnog polimera velike molekulske težine. On može da bude poželjno razblažen do koncentracije u opsegu od 5 do 35 tež.%. Prema predmetnom opisu, moguće je povećati koncentraciju atermnog aditiva u ekstrudiranoj istopljenoj masi dodavanjem odgovarajućeg dela potrebnog atermnog aditiva u obliku praha u ekstruder. Prah može da se dozira u glavni rezervoar tako što se prvo pomeša sa granulama vinil-aromatičnog polimera velike molekulske težine. Prah atermnog aditiva može da se dozira pomoću dvopužne sporedne napajalice. Zatim koncentracija može da se poveća do 60 tež.%, poželjno do 50 tež.%, poželjnije do 40 tež.%, izračunato u odnosu na ukupnu masu matične smeše.
U ekstruderu, odvija se dalja polimerizacija, sa rezidualnim monomerom i/ili komonomerom koji se kalemi na delimično kopolimerizovane atermne aditive. Zatim se atermni aditivi dobro nakvase rastućim polimernim lancima na višoj temperaturi, i sile smicanja obezbeđuju veoma dobru disperziju atermnog aditiva. Isti ili slični gore opisani parametri korišćeni u sporednom postupku ekstruzije mogu da se koriste za dobijanje dobro izreagovanih i dispergovanih atermnih aditiva u vinil-aromatičnom polimeru postupkom u suspenziji.
Granulat se zatim priprema peletizacijom pod vodom na normalnom pritisku vode i temperaturi vode od oko 40 do 70°C.
iii) Sledeći korak je poželjno priprema organske faze rastvaranjem pripremljene matične smeše, koja sadrži dispergovani a. geopolimer, ili b. kombinaciju geopolimera sa atermnim aditivom (poželjno iz grupe industrijske čađi, naftnog koksa, grafita, titanijum dioksida, barijum sulfata, ilmenita, rutila, minerala perovskita, šamota, pirogenog silicijum dioksida, letećeg pepela, minerala hidromagnezita/huntita), ili c. geopolimerni kompozit, ili smešu bilo kog od a. do c., u monomeru stirena i/ili njegovim komonomernim derivatima, zajedno sa usporivačem gorenja, sredstvom za nukleaciju i jednim od peroksida, naročito dikumil peroksidom. Rastvaranje se odvija tokom 10 do 60 minuta, poželjno 30 minuta, na temperaturi koja polazi od 20°C pa do 70°C, a zatim se rastvaranje nastavlja sa porastom temperature do temperature polimerizacije, koja je poželjno 78 do 85°C, naročito 79 do 83°C. Korak se obično izvodi u reaktoru od 201 sa turbinskom mešalicom sa 4 lopatice. Svi naredni koraci su izvedeni u istom reaktoru.
iv) Sledeći korak je dodavanje demineralizovane vode, peroksida i surfaktanata i izvođenje prvog koraka polimerizacije na niskoj temperaturi, konkretno 79 do 83°C. Poželjni odnos vode prema organskoj fazi je 1:1. Peroksidi su tipično t-butil 2-etilperoksiheksanoat (Peroxan PO kompanije Pergan) i t-butilperoksi-(2-etilheksil)karbonat (TBPEHC kompanije United Initiators). Benzoil peroksid (BPO) može da se koristi umesto Peroxan PO. Peroksidi se dodaju neposredno po završetku doziranja vode. Polimerizacija se nastavlja tokom 60-180 minuta, poželjno 120 minuta, a zatim se temperatura povećava, tokom najmanje 15 minuta i najviše 60 minuta, do 88-92°C, poželjno oko 90°C. Na oko 90°C, polimerizacija se nastavlja do trenutka dostizanja tačke identiteta čestica u suspenziji, obično oko 120 minuta, mereno od dostizanja temperature polimerizacije.
Sledeći sistem surfaktanta može da se koristi za stabilizaciju organske faze pri upotrebi profila niske temperature polimerizacije 82-90°C:
- Kalijum persulfat - dodat u opsegu 0,00001-1,0 % u odnosu na ukupnu težinu organske faze, poželjno 0,00005-0,5 %. On povećava stabilnost suspenzije.
- Poval 205 (polivinil alkohol sa 86,5-89 mol% stepena hidrolize i viskoznošću od 4,6-5,4 mPa·s) - dodat u opsegu od 0,01 do 1,0 % u odnosu na ukupnu težinu organske faze. Poval 205 doprinosi obliku čestica.
- Poval 217 (polivinil alkohol sa 87-89 mol% stepena hidrolize i viskoznošću od 20,5-24,5 mPa·s) - dodat u količini u opsegu od 0,01 do 1,0 % u odnosu na ukupnu težinu organske faze.
- Poval 224 (polivinil alkohol sa 87-89 mol% stepena hidrolize i viskoznošću od 40-48 mPa·s) može da se koristi umesto Poval 217. Poval 217 i 224 deluju kao stabilizatori suspenzije.
- Arbocel CE 2910 HE 50 LV - hidroksipropil metil celuloza, dodata u količini u opsegu od 0,01 do 1,0 % u odnosu na ukupnu težinu organske faze. Reguliše stabilnost suspenzije i deluje kao zaštitni koloid.
- DCloud 45 (polivinil alkohol sa 47.3 mol% stepena hidrolize) - dodat u količini u opsegu od 0,01 do 1,0 % u odnosu na ukupnu težinu organske faze. Reguliše oblik čestica.
Alternativno može da se koristi sistem za stabilizaciju Pickering:
- Trikalcijum fosfat - na primer, 0,4% u odnosu na ukupnu težinu organske faze (korišćen kao sredstvo za suspendovanje), tipični opseg sadržaja je 0,01-1,0 %.
- Kalijum persulfat - na primer, 0,0001% u odnosu na ukupnu težinu organske faze (korišćen kao stabilizator suspenzije), tipični opseg sadržaja je 0,00001-0,1 %.
Dodatno, može da se doda so, kao što je natrijum acetat u količini u opsegu od 0,01 do 3 tež.% u odnosu na vodenu fazu, poželjno od 0,05 do 1,5 tež.%, najpoželjnije od 0,1 do 1 tež.%, ili natrijum hlorid u količini u opsegu od 0,01 do 3 tež.% u odnosu na vodenu fazu, poželjno od 0,1 do 2 tež.%, najpoželjnije od 0,5 do 1,5 tež.%, da bi se smanjio unutrašnji sadržaj vode u polimeru. Smanjenje unutrašnjeg sadržaja vode je važno za obrazovanje strukture tokom postupka formiranja pene. Manje vode omogućava formiranje ujednačenije strukture.
v) Dalje, sredstvo za ekspandiranje se dodaje tokom od 30 do 120 minuta, poželjno tokom oko 60 minuta. Korišćena je mešavina izopentana 20% i n-pentana 80%.
vi) Polimerizacija se zatim nastavlja na visokoj temperaturi od 105-130°C, poželjno do 125°C, poželjnije oko 120°C, tokom najmanje 60 minuta i najviše 240 minuta, u zavisnosti od procesne temperature. Pre početka polimerizacije, dodaje se deo surfaktanta, poželjno može da se koristi Poval 217 ili Poval 224, u koncentraciji od 0,01 do 0,2 tež.%, poželjno od 0,5 do 0,1 tež.%. Alternativno, može da se koristi natrijumova so naftalen-2-sulfonske kiseline (Spolostan 4P) u koncentraciji od 0,01 do 0,1 tež.% sa trikalcijum fosfatom. Opciono, umesto kalijum persulfata, natrijumova so p-stiren sulfonske kiseline može da se koristi u sličnoj koncentraciji. Alternativno mogu da se dodaju i druge neorganske natrijumove soli – koje se koriste kao anjonska površinski aktivna sredstva (poznata kao emulgatori Pickering) kao što je opisano u WO 2008/061678.
viii) Po završetku polimerizacije, gusta suspenzija se hladi do 35°C i zaobljene ekspandibilne vinil-aromatične čestice koje sadrže aditiv, naročito a. geopolimer, ili b. kombinaciju geopolimera sa atermnim aditivom (poželjno iz grupe industrijske čađi, naftnog koksa, grafita, titanijum dioksida, barijum sulfata, ilmenita, rutila, minerala perovskita, šamota, pirogenog silicijum dioksida, letećeg pepela, minerala hidromagnezita/huntita), ili c. geopolimerni kompozit, ili smešu svega navedenog, centrifugiraju se iz guste suspenzije i uklanja se voda. Čestice polimera mogu da budu oprane tokom postupka centrifugiranja upotrebom nejonskih površinski aktivnih sredstava, da bi se izbeglo bilo kakvo elektrostatičko naelektrisanje tokom sušenja i transporta granulata.
ix) Nakon postupka centrifugiranja, granulat se suši toplim vazduhom (temperature od 35-50°C) na pokretnom fluidizovanom sloju. Može da se upotrebi standardni sušač sa fluidizovanim slojem. Finalni sadržaj vlage je poželjno od 0,1 do 1%, poželjnije od 0,2-0,5%, najpoželjnije oko 0,3%, u odnosu na težinu polimera uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, isključujući propelant.
x) Najzad, materijal se oblaže smešom magnezijum (ili cink) stearata, glicerin monostearata i glicerin tristearata. Fini prah se dozira u mikser sa lopatom gravimetrijskim sistemom zajedno sa česticama ekspandibilnog vinil-aromatičnog polimera. Zatim se čestice oblažu tokom nekoliko minuta i materijal se prazni iz mešalice u oktabin, ispunjen zaštitnom vrećom sa barijerom za pentan. Ukupna količina premaza može da bude od 0,2 do 0,6 tež.%, poželjno 0,3 do 0,5 tež.%, u odnosu na težinu polimera u zavisnosti od frakcije veličine čestica.
[0058] Predmetni opis odnosi se i na ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera koji sadrži vinil-aromatični polimer, jedan ili više propelanata, i
a. geopolimer;
b. kombinaciju geopolimera sa atermnim aditivom; ili
c. geopolimerni kompozit koja sadrži atermni aditiv.
[0059] Poželjno, granulat može da se dobije prema postupku ovog opisa. Treći aspekt pronalaska (III) odnosi se na primer izvođenja c. predmetnog opisa, tj. na upotrebu geopolimernog kompozita sa atermnim aditivom, konkretno u kome vinilni monomer predstavlja vinilaromatični monomer.
[0060] Dalje je poželjan ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera, i proizvodi od ekspandirane pene napravljeni od njega, koji sadrži vinil-aromatični polimer pripremljen od monomera stirena sa opcionim uključivanjem jednog ili više komonomera vinila, i
a) 0,01-50 tež.% (u odnosu na težinu polimera, uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant) geopolimera u obliku praha, sa srednjom veličinom čestica od 0,01 µm do 200 µm, mereno upotrebom aparata Malvern Mastersizer prema ISO 13320-1, i BET površinom u opsegu od 0,01 do 10000 m<2>/g, mereno upotrebom analizatora površine Gemini 2360 kompanije Micromeritics prema ISO 9277:2010,
b) 0,01-50 tež.% (u odnosu na težinu polimera, uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant) kombinacije geopolimera sa industrijskom čađi ili smešom bar dve vrste industrijske čađi. Odnos geopolimera prema industrijskoj čađi ili smeši bar dve industrijske čađi tipično je u opsegu od 1/100 do 100/1. Težinski odnos prve industrijske čađi prema drugoj, trećoj ili četvrtoj industrijskoj čađi tipično je u opsegu od 1/100 do 100/1; moguća je i smeša u istom odnosu druge prema trećoj ili treće prema četvrtoj industrijskoj čađi. Može da se koristi najviše 10 različitih industrijskih čađi, u respektivnom odnosu u opsegu od 1/100 do 100/1, i/ili
c) 0,01-50 tež.% (u odnosu na težinu polimera, uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant) geopolimernog kompozita u obliku praha, sa srednjom veličinom čestica od 0,01 µm do 200 µm, mereno upotrebom aparata Malvern Mastersizer prema ISO 13320-1, i BET površinom u opsegu od 0,01 do 10000 m<2>/g, mereno upotrebom analizatora površine Gemini 2360 kompanije Micromeritics prema ISO 9277:2010.
[0061] Ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera može da se ekspandira do oblika pene sa ujednačenom strukturom nezavisno od koncentracije geopolimera ili geopolimernog kompozita u peni. Ujednačena struktura se karakteriše raspodelom veličine ćelija, mereno statističkom analizom slike dobijene merenjem optičkom mikroskopijom. Iz poprečnog preseka penaste kuglice, određuje se raspodela veličine ćelija. Specifična struktura je stvorena dodavanjem geopolimera ili geopolimernog kompozita i proizvodi veličinu ćelija pene u opsegu od 10-100 µm, i sadržaj ćelija veličine od 50 µm je veći od 30%, 60 µm veći od 25%; poželjno imaju veličinu ćelija u opsegu od 30 do 80 µm i sadržaj ćelija veličine od 50 µm iznad 35%, 60 µm iznad 30%; poželjnije sa veličinom ćelija u opsegu od 40 do 70 µm i sadržajem ćelija veličine od 50 µm iznad 45%, 60 µm iznad 40%. U svim slučajevima, sadržaj ćelija veličine od 40 µm je približno između 10 i 20% i sa veličinom od 70 µm je približno između 5 i 20%. Tipične strukture (sa histogramima napravljenim za ekspandirani vinil-aromatični polimer) dobijene dodavanjem čistog geopolimera i geopolimernog kompozita prikazane su na sl.2.
[0062] Poželjno, i prema trećem aspektu, pronalazak se odnosi na ekspandibilni granulat vinilaromatičnog polimera (čestice) kakav se može dobiti prema drugom aspektu, u postupcima ekstruzije ili postupcima koji se odvijaju u suspenziji.
[0063] Ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera sadrži polimer, jedan ili više propelanata i aditiv koji je geopolimerni kompozit pripremljen od geopolimera i pogodnog atermnog aditiva kao što su oni iz grupe atermnih aditiva na bazi ugljenika (npr. industrijska čađ ili naftni koks), uz opciono dodavanje geopolimernih veziva i minerala (npr. vatrostalne gline kao što je šamot, kaolinit, i minerali kao rude titanijuma uključujući ilmenit, rutil, kao i titanijum dioksid i sintetski rutil, i opciono barijum sulfat). Veziva i/ili minerali i/ili atermni aditivi na bazi ugljenika mogu da se koriste sami u b. kombinaciji geopolimera ili da se koriste odvojeno u skladu sa željenim svojstvima geopolimernog kompozita i finalnog (penastog) proizvoda.
[0064] Dodatno, granulat ili pena mogu da sadrže: bromovani usporivač gorenja, poželjno ekološki polimerni bromovani usporivač gorenja (Emerald 3000 kompanije Chemtura, FR-122P kompanije ICL ili GREENCREST kompanije Albemarle); sinergist iz grupe inicijatora ili peroksida sa relativno visokom temperaturom raspadanja; sredstvo za nukleaciju visokim stepenom kristalizacije, poželjno polietilenske oligomere iz grupe Polywax (Baker Hughes) ili voskova Fischer Tropsch kompanije Evonik na primer; sredstvo za ekspandiranje iz grupe ugljovodonika sa niskom tačkom ključanja, kao što je pentan ili njegove pogodne smeše sa izopentanom.
[0065] Vinil-aromatični polimer korišćen u svim aspektima opisa je konkretno polistiren ili vinil-aromatični stirenski kopolimer. U kopolimeru, deo monomera stirena je supstituisan nezasićenim komonomerom, čija je reaktivnost bliska reaktivnosti monomera stirena, kao što je p-metil stiren i njegovi dimeri, vinil toluen, t-butil stiren ili divinilbenzen. Za postupak ekstruzije i postupak u suspenziji, tipično se koriste vinil-aromatični polimeri koji imaju različitu prosečnu brojnu molekulsku masu.
[0066] U postupku ekstruzije, poželjno je koristiti vrstu polistirena opšte namene (ili kopolimer sa nezasićenim derivatima stirena) sa prosečnom brojnom molekulskom masom (Mn) od 40 do 100 kg/mol, poželjno od 50 do 80 kg/mol, poželjnije od 55 do 70 kg/mol, i pogodnom polidisperznošću Mw/Mn u opsegu od 2,0 do 5,0, poželjno od 2,5 do 4,0, poželjnije od 3,0 do 3,5, i Mz/Mw u opsegu od 1,5 do 2,5.
[0067] Vinil-aromatični polimer proizveden postupkom u suspenziji poželjno ima prosečnu brojnu molekulsku masu (Mn) od 50 do 120 kg/mol, poželjno od 60 do 100 kg/mol, poželjnije od 70 do 90 kg/mol, i pogodnu polidisperznost Mw/Mz u opsegu od 2,0 do 4,5, poželjno od 2,5 do 4,0, poželjnije od 3,0 do 4,0, i Mz/Mw u opsegu od 1,5 do 2,5.
Usporivač gorenja i sistem usporivača gorenja
[0068] Tipično, usporivač gorenja se koristi prema svim aspektima opisa, da bi se napravili ekspandirani vinil-aromatični polimeri koji su samogaseći. Usporivač gorenja je obično kombinacija dve vrste jedinjenja, naime bromovanog alifatičnog, cikloalifatičnog, aromatičnog ili polimernog jedinjenja koje sadrži bar 50 tež.% broma, i drugog jedinjenja (takozvanog sinergističkog jedinjenja) koje može da bude bikumil (tj. 2,3-dimetil-2,3-difenilbutan) i/ili njegov polimerni oblik, ili 2-hidroperoksi-2-metilpropan.
[0069] Opciono, usporivač gorenja može da bude stabilizovan dodavanjem termo-oksidativnih stabilizatora, naročito standardnih komponenti (npr. Irganox 1010 u sinergističkoj smeši sa Irgafos 126), u kojoj se komponente koriste u odnosu od 1/2, poželjno 1/1. Sakupljač bromne kiseline koji se koristi može da bude epoksi smola, npr. čvrsta multifunkcionalna epihlorohidrin/krezol novolak epoksi smola, na primer Epon 164 sa epoksi ekvivalentnom težinom od 200 do 240 g/ekv. Smola se tipično koristi u odnosu od 2/1 sa Irganox 1010 i Irgafos 126.
[0070] Drugi sakupljači kiselina koji mogu da se koriste su specijalne vrste hidrotalcita kao što je DHT-4A proizvođača Kisuma Chemicals i mineral hidromagnezit/huntit, hidratisani magnezijum karbonat pomešan sa pločastim magnezijum kalcijum karbonatom (kao što je UltraCarb 1250 proizvođača Minelco). Dodatno, hidromagnezit/huntit može da ima ulogu usporivača gorenja i sredstva za suzbijanje dima bez halogena i tako može u kombinaciji sa bromovanim usporivačem plamena da pojača efekat samogašenja. Uočen je i povoljan uticaj ovog minerala u smanjenju toplotne provodljivosti.
Geopolimerni kompozit
[0071] Geopolimerni kompozit koji se koristi u skladu sa opisom je poželjno sintetisan od metakaolina (geopolimerno vezivo zasnovano na vatrostalnim glinama - metaglina) i rastvora natrijum ili kalijum polisilikata, poželjno može da se koristi rastvor natrijuma, i/ili industrijska čađ i/ili naftni koks i/ili grafit i/ili šamot i druge kristalne vatrostalne gline kao prekursori umrežavanja i/ili titanijum dioksid, i/ili barijum sulfat i/ili sintetski rutil i/ili ilmenit i/ili perovskit i/ili pirogeni silicijum dioksid i/ili leteći pepeo i/ili mineral hidromagnezit/huntit mogu takođe da se koriste.
[0072] Geopolimerni kompozit može npr. da sadrži do 70% atermnog aditiva iz grupe aditiva na bazi ugljenika, kao što su industrijske čađi i/ili naftni koks i/ili grafit. Različite vrste industrijske čađi i naftnog koksa i grafita mogu da se dodaju. Dodatno, moguće je pripojiti grafitiranu industrijsku čađ, zajedno sa sintetskim ili prirodnim grafitom, ili samu. Koncentracija atermnih aditiva u geopolimernom kompozitu zavisi od viskoznosti geopolimernog kompozita, i ovo je povezano sa veličinom čestica atermnog aditiva i površinom BET konkretnog aditiva.
[0073] Prah geopolimernog kompozita se poželjno odlikuje sledećim parametrima:
- srednja veličina čestica, merena laserskom difrakcijom, konkretno upotrebom aparata Malvern Mastersizer prema standardu ISO 13320-1. Srednja veličina čestica treba da bude u opsegu od 0,01 do 200 µm, poželjno od 0,1 do 50 µm, poželjnije od 0,5 do 30 µm, i naročito od 1 do 25 µm.
- površina BET u opsegu od 0,01 do 10000 m<2>/g, mereno analizatorom površine Gemini 2360 proizvođača Micromeritics, prema ISO 9277:2010,
- sadržaj vlage u opsegu od 0,1 do 10 % po ukupnoj masi geopolimernog kompozita.
Kaolinit i metakaolin
[0074] Kaolinit koji se koristi u skladu sa predmetnim opisom je mineralna glina sačinjena od aluminosilikatnih oksida formule Al2O3·2SiO2·2H2O. To je slojeviti silikatni mineral, sa jednim tetraedarskim slojem vezanim preko atoma kiseonika za jednu oktaedarsku ploču oktaedra aluminijum oksida.
[0075] Endotermna dehidratacija kaolinita započinje na 550-600°C, stvarajući neuređeni metakaolin, ali se kontinuirani gubitak hidroksil grupe zapaža do 900°C.
[0076] Kalcinacija kaolinske gline na 550-900°C, poželjno 600-800°C i više, poželjnije 600-700°C, rezultuje u metakaolinu koji se poželjno koristi u skladu sa opisom.
[0077] Metakaolin koji se koristi u skladu sa opisom je poželjno sačinjen od:
- aluminijum oksida u količini u opsegu od 25-50 tež.%, poželjno 30-45 tež.% i poželjnije 33-43 tež.%.
- silicijum-dioksida u količini u opsegu od 35-70 tež.%, poželjno 50-65 tež.% i poželjnije 55-60 tež.%.
Titanijum dioksid
[0078] Titanijum dioksid se javlja u obliku tri uobičajene kristalne faze, naime rutila, anataza i brukita. Rutil je najstabilniji oblik, dok se anataz i brukit polako pretvaraju u rutil pri zagrevanju iznad 550°C i 570°C. Sva tri oblika titanijum dioksida imaju šest koordiniranih atoma titana u svojim jediničnim ćelijama. Rutilne i anatazne strukture su tetragonalne. Titanijum dioksid se odlikuje odličnim svojstvima obrade, lakoćom vlaženja i disperzije. Osim toga, on je sposoban da apsorbuje infracrveno zračenje, tako da je na ovaj način korišćen u sintezi geopolimernog kompozita iz opisa, da bi se smanjila toplotna provodljivost ekspandiranog vinil-aromatičnog polimera (mereno prema ISO 8301).
[0079] Titanijum dioksid koji se poželjno koristi u predmetnom opisu ima sadržaj TiO2u opsegu od 70,0-99,9 tež.%, mereno prema standardu PT-5006, poželjno 85,0-99,0 tež.%, poželjnije od 90-98 tež.%. Ukupni sadržaj Al2O3i SiO2je u opsegu od 0,1 do 30 tež.%, poželjno u opsegu od 1 do 10 tež.%, poželjnije od 3-5 tež.%, mereno prema standardima PT-5003 i PT-5002. Gustina je poželjno 1 do 7 kg/dm<3>, mereno prema standardu DIN ISO 787, poželjno 2 do 6 kg/dm<3>, poželjnije 3 do 5 kg/dm<3>. Prosečna veličina čestica je u opsegu od 0,01 do 100 µm, poželjno u opsegu od 0,1 do 30 µm, poželjnije 0,5 do 25 µm, mereno aparatom Malvern Mastersizer prema standardu ISO 13320-1.
Ilmenit
[0080] Ilmenit je mineral titanijum-gvožđe oksid (FeTiO3), ima slabo magnetna svojstva, smatra se najvažnijom rudom titanijuma. Ilmenit najčešće sadrži značajne količine magnezijuma i mangana, a puna hemijska formula se može izraziti kao (Fe, Mg, Mn, Ti)O3. Ilmenit kristalizuje u trigonalnom sistemu. Kristalna struktura se sastoji od uređenog derivata strukture korunda.
[0081] Ilmenit koji se koristi u skladu sa opisom poželjno ima sadržaj TiO2u opsegu od 10 do 70 tež.%, poželjno od 30 do 50 tež.%, poželjnije od 40 do 45 tež.%. Poželjno je da ukupni sadržaj Fe bude od 5 do 50 tež.%, poželjno od 20 do 40 tež.%, poželjnije od 33 do 38 tež.%. Sadržaj SiO2, MnO, MgO, Cao, Al2O3i V2O5je u opsegu od 0,1 do 20 tež.%, poželjno u opsegu od 1 do 15 tež.%, poželjnije u opsegu od 5 do 10 tež.%. Gustina je poželjno od 2 do 6 kg/dm<3>, mereno prema DIN ISO 787, poželjno 3 do 5 kg/dm<3>. Prosečna veličina čestica je u opsegu od 0,01 do 100 µm, poželjno u opsegu od 0,5 do 30 µm, mereno laserskom difrakcijom, upotrebom aparata Malvern Mastersizer prema ISO 13320-1.
Rutil
[0082] Rutil je mineral sačinjen prvenstveno od titanijum dioksida (TiO2). Prirodni rutil može da sadrži do 10% gvožđa i značajne količine niobijuma i tantala. Rutil kristalizuje u tetragonalnom sistemu.
[0083] Titanijum dioksid korišćen u predmetnom opisu poželjno ima sadržaj TiO2u opsegu od 70,0 do 99,9 tež.%, poželjno od 85,0 do 99,0 tež.%, poželjnije od 90 do 93 tež.%. Sadržaj SiO2je u opsegu od 0,1 do 10 tež.% poželjno u opsegu od 1 do 5 tež.%, poželjnije od 2 do 4 tež.%. Gustina je od 1 do 7 kg/dm3, mereno prema DIN ISO 787, poželjno 2 do 6 kg/dm<3>, poželjnije 3 do 5 kg/dm3. Prosečna veličina čestica je u opsegu od 0,01 do 100 µm, poželjno u opsegu od 0,1 do 30 µm, poželjnije u opsegu od 0,5 do 25 µm, mereno laserskom difrakcijom, upotrebom aparata Malvern Mastersizer prema ISO 13320-1.
Perovskit
[0084] Poželjno je prisutan mineral opšte formule ABX3, gde su A i B katjoni, a X anjoni, pri čemu mineral ima kristalnu strukturu perovskita (u nastavku „mineral sa strukturom perovskita“, ili „perovskit“). Ova vrsta aditiva smanjuje razvoj plamena stvaranjem ugljenisanih delova sa većom viskoznošću i tako smanjuje kapanje i paljenje.
[0085] Perovskit koji se poželjno koristi u skladu sa opisom ima sledeća specifična svojstva:
- kristalnu strukturu opšte formule ABX3 gde su A i B dva katjona različitih veličina, a X je anjon koji se vezuje za oba, atomi A su veći od atoma B,
i njegovi jonski radijusi su bliski onom na anjonu X, tako da zajedno mogu da formiraju kubično (ortorombičko) gusto pakovanje sa prostornom grupom Pm3m. Po strukturi, B katjon je 6-struko koordiniran i A katjon je 12-struko koordiniran sa anjonima kiseonika.
[0086] Struktura idealne kubične strukture perovskita prikazana je na sl. 3, gde su katjoni A prikazani na uglovima kocke, a katjon B u centru sa jonima kiseonika na površinski centriranim položajima.
[0087] Za stehiometrijski oksid perovskit, zbir oksidacionih stanja katjona A i B treba da bude jednak šest.
[0088] Poželjno, A je odabran iz grupe koja se sastoji od Ca, Sr, Ba, Bi, Ce, Fe, i njihovih smeša. Osim toga, atom A može da bude predstavljen i hibridnim organsko-neorganskim grupama, npr. (CH3NH3)+ .
[0089] Atom B je poželjno predstavljen sa Ti, Zr, Ni, Al, Ga, In, Bi, Sc, Cr, Pb, kao i amonijumskim grupama. Atom X je poželjno predstavljen kiseonikom ili halidnim jonom, ili njihovim smešama.
[0090] Među najznačajnijim predstavnicima minerala koji imaju strukturu perovskita su dielektrični BaTiO3, visokotemperaturni poluprovodnik YBa2Cu3O7x, materijali koji pokazuju magnetnu otpornost R1-xAxMnO3, pri čemu je R = La3+ , Pr3+ ili drugi jon zemljanog elementa, A = Ca2+ , Sr2+ , Ba2+ , Bi2+ , Ce2+ , i multiferoični materijali.
[0091] Perovskiti imaju veliku reflektivnost u širokom opsegu talasnih dužina i visoku optičku konstantu, čak i u dalekom infracrvenom području. Dakle, perovskiti su infracrveni reflektivni materijali koji reflektuju infracrvene zrake uključene u sunčevu svetlost ili slično, i smanjuju nivo apsorbovanih infracrvenih zraka.
[0092] Perovskiti prema opisu se poželjno karakterišu:
- površinom BET u opsegu od 0,01 do 100 m<2>/g mereno prema ASTM C1069 i ISO 9277 kao što je gore objašnjeno. Aktivna površina BET je poželjno u opsegu od 0,05 do 50 m<2>/g i poželjnije u opsegu od 0,1 do 15 m2/g.
- veličinom čestica u opsegu od 0,01 do 100 µm mereno standardnim postupkom upotrebom aparata Malvern Mastersizer 2000. Veličina čestica je poželjno u opsegu od 0,1 do 30 µm, poželjnije u opsegu od 0,5 do 25 µm.
Natrijumski aktivator (staklena voda) kao poželjni alkalni silikat
[0093] Staklena voda je silikat alkalnog metala rastvorljiv u vodi sa određenim molarnim odnosom od M2O:SiO2(M predstavlja Na ili K, ili smešu Na i K), koji odgovara hemijskoj formuli M2O:2SiO2*nH2O, gde je n obuhvaćen između 2 i 6. U predmetnom opisu, M je u jednom primeru izvođenja poželjno Na.
[0094] Alternativno, M je K. Iako je kalijum silikat skuplji od natrijum silikata, svojstva geopolimera pripremljenih sa kalijum silikatom su mnogo bolja nego ona koja se dobijaju sa natrijum silikatom.
[0095] U predmetnom opisu, molarni odnos M2O:SiO2je poželjno sadržan između 0,2 i 0,8. U sledećim primerima, rastvor silikata alkalnog metala sadrži 20 do 30 tež.% SiO2, 15 do 26 tež.% K2O ili Na2O, i 45 do 65 tež.% vode. Rastvor može da se pripremi unapred ili može da nastane rastvaranjem čvrstog (sprašenog) alkalnog silikata prisutnog u smeši, sa dodatom vodom.
Kalcijum silikat kao deo, ili kao aluminosilikatna komponenta
[0096] Poželjni su kalcijum silikati sa atomskim odnosom Ca/Si jednakim ili većim od 1, kao što je volastonit Ca(SiO3), gehlenit (2CaO·Al2O3·SiO2), akermanit (2CaO·MgO·2SiO2). Kada su čestice ovih supstanci izložene alkalnom rastvoru (NaOH ili KOH), dolazi do veoma brze desorpcije CaO, tako da atomski odnos Ca/Si postaje manji od 1 i je bliži 0,5. Dolazi do in situ proizvodnje rastvorljivog kalcijum disilikata Ca(H3SiO4)2koji doprinosi geopolimernoj reakciji.
Industrijski sporedni proizvodi i visokotemperaturne rezidue sadrže suštinski bazne silikate gehlenit, akermanit i volastonit, i stoga su veoma pogodni. Nalaze se u zguri visoke peći.
[0097] Pod mikroskopom, očvrsli geopolimerni primeri cementa pokazuju da su sitnija zrna zgure nestala. Vidimo samo otisak njihovog prvobitnog oblika, u obliku košuljice koja je verovatno sastavljena od akermanita, koji nije reagovao.
[0098] Ovaj postupak je veoma pravilan i može da se završi u okviru 30 minuta. Međutim, kada zgura ima veoma sitnu veličinu zrna, kao što je 400 m<2>/kg ili više (ovo odgovara srednjoj veličini zrna d50od 10 µm), očvršćavanje geopolimernog kompozita je prebrzo. Sada, u stanju tehnike, korišćena zgura iz visoke peći ima specifičnu površinu u opsegu od 400 do 600 m<2>/kg, tj. d50manji od 10 µm, kao što je u WO 98/31644.
[0099] U patentima Forss, specifična površina zgure je veća od 400 m<2>/kg, poželjno sadržana između 500 i 800 m<2>/kg. Ovo nije slučaj u predmetnom opisu u kome se koristi, poželjno, 5 do 15 delova u odnosu na težinu zgure iz visoke peći sa specifičnom površinom manjom od 380 m2/kg ili sa d50između 15 i 25 µm. Ovo rezultuje smešama sa vremenom upotrebljivosti u opsegu između 1 i 4 časa.
[0100] Uopšteno, upotreba kalcijum silikata poboljšava geopolimerna svojstva pomoću boljeg rastvaranja metakaolinita u natrijumskom aktivatoru.
Industrijska čađ kao najpoželjniji atermni aditiv ili komponenta
[0101] Industrijska čađ koja se najpoželjnije koristi u pripremi geopolimernog kompozita prema opisu ima BET površinu, izmerenu prema standardu ASTM 6556, u opsegu od 5 do 1000 m<2>/g. Sledeće industrijske čađi sa ovim opsegom BET površine mogu da se okarakterišu:
- Pećna čađ, ovo je najznačajnija industrijska čađ, u kojoj su ugljovodonici delimično sagoreli i odmah ugašeni vodom. Primarna čestica se sastoji od nekoliko slojeva sličnih grafenu, koji se kombinuju tako da obrazuju ovalne ili sferne čestice. Procesni uslovi utiču na prečnik čestice. Primarne čestice se kombinuju, tako da obrazuju agregate različitih veličina i strukture.
- Acetilenska čađ ima poseban značaj u elektrohemijskim primenama i proizvodi se delimičnom oksidacijom gasa acetilena na visokoj temperaturi. Acetilenska čađ pokazuje visoko agregiranu strukturu i orjentaciju kristala.
- Čista čađ, koja predstavlja pećnu čađ, grafitiranu u drugom koraku postupkom kontinuirane grafitizacije u fluidizovanom sloju. Grafitizacija preuređuje slojeve grafena u grafitnu strukturu i čini ih visoko provodnim. Sakupljanje vlage je veoma ograničeno i apsorpcija rastvarača je mala.
- Lampna čađ je vrsta industrijske čađi dobijena iz čađi od spaljene masti, ulja, katrana ili smole. Lampna čađ je nežno smeđe- ili plavičasto-crni pigment koji je vrlo stabilan i na njega ne utiče svetlost, kiseline i baze. Ovaj crni, amorfni, ugljenični pigment se proizvodi termičkom razgradnjom 100% prirodnih ugljovodonika. Tradicionalne vrste lampne čađi su najraznovrsnije, jer je lampna čađ proizvedena sakupljanjem čađi iz uljanih lampi. Materijal ima nepravilne iglice, kristale, kuglice i pahuljice od 15 do 95 nm.
[0102] U svim aspektima opisa poželjno je da:
- BET površina industrijske čađi bude od 5 do 200 m<2>/g, poželjno od 10 do 150 m<2>/g, naročito od 15 do 100 m2/g, mereno prema standardu ISO 9477.
- sadržaj sumpora u industrijskoj čađi bude u opsegu od 50 do 20 000 ppm, mereno prema standardu ASTM D1619, poželjno od 3000 do 10000 ppm.
- jodni broj industrijske čađi bude od 10 do 100 mg/g, naročito od 20 do 80 mg/g, posebno od 25 do 50 mg/g, mereno prema standardu ISO 1304.
- uljani broj (OAN) industrijske čađi bude od 50 do 150 cc/100g, naročito 60 do 110 cc/100g, mereno prema ISO 4656.
- sadržaj vlage industrijske čađi bude od 0,2 do 1,5%.
- jačina nijansiranja industrijske čađi bude od 5 do 100 %, poželjno od 10 do 50 % maksimalno, mereno prema ISO 5435.
Naftni koks
[0103] U zavisnosti od čistoće, uslova u koksari i narednih kalcinacija, mogu da se proizvedu različite vrste koksa. Tipični proizvodi koksa su igličasti koks, regularni koks i sunđerasti koks. Igličasti koks se sastoji od visoko struktuiranih slojeva grafena. Regularni koks se sastoji od nepravilno orjentisanih slojeva grafena. Sunđerasti koks je koks sa visoko poroznom strukturom. Prema predmetnom opisu, za pripremu geopolimernog kompozita poželjno je korišćenje koksa koji ima sadržaj sumpora u opsegu od 1 do 100 000 ppm, poželjno 50 do 20 000 ppm, mereno prema ASTM D1619, i sadržaj pepela od 0,1 do 1%. Dodatno, poželjno, srednja veličina prečnika čestica koksa treba da bude u opsegu od 0,01 do 100 µm, poželjnije u opsegu od 0,1 do 30 µm, pogodno 0,5 do 25 µm.
[0104] Da bi se dobila pogodna svojstva geopolimernog kompozita i ekspandirane pene kompozita, dodatna svojstva koksa su poželjno:
- jodni broj od 10 do 60 mg/g, posebno od 20 do 50 mg/g, naročito od 25 do 40 mg/g, mereno prema standardu ISO 1304.
- uljani broj (OAN) od 10 do 150 cc/100 g, naročito 20 do 100 cc/100 g, poželjnije od 25 do 50 cc/100 g, mereno prema standardu ISO 4656.
- sadržaj vlage od 0,2 do 1,5%.
- jačina nijansiranja od 1 do 100%, poželjno od 5 do 50% maksimalno, mereno prema standardu ISO 5435.
Šamot
[0105] Šamot koji se poželjno koristi u skladu sa opisom poželjno je sačinjen od:
- aluminijum oksida u količini u opsegu od 25 do 50 tež.%, poželjno 30 do 45 tež.% i poželjnije 33 do 43 tež.%.
- silicijum dioksida u količini u opsegu od 30 do 65 tež.%, poželjno 40 do 60 tež.% i poželjnije 50 do 55 tež.%.
- gvožđe(III) oksida u količini u opsegu od 0,1 do 4.5 tež.%, poželjno 0,5 do 4.0 tež.% i poželjnije 1 do 3 tež.%.
- kalcijum oksida i magnezijum oksida u ukupnoj količini u opsegu od 0,1 do 3 tež.%.
[0106] Poželjno je da apsorpcija vode od strane šamota koji se koristi u skladu sa opisom bude 10 tež.% maksimalno, poželjno niža od 7 tež.% i poželjnije niža od 5 tež.%.
[0107] Osim toga, šamot koji se koristi u skladu sa opisom poželjno tačku topljenja približno 1780°C. Njegov koeficijent toplotnog širenja je najpoželjnije oko 5,2 mm/m, i toplotna provodljivost (izmerena prema ISO 8301) je oko 0,8 W/(m·K) na 100°C i oko 1,0 W/(m·K) na 1000°C.
[0108] Šamot koji se koristi u ovom opisu deluje kao prekursorsko sredstvo za umrežavanje.
Pirogeni silicijum dioksid
[0109] U predmetnom opisu, izraz termička silikatna prašina označava isključivo amorfni tip silicijum dioksida koji se dobija kondenzacijom para SiO koja rezultuje iz veoma visoke temperature elektrofuzije silikatnih materijala, generalno na oko 2000°C; pomenuti alkalni silikat se poželjno dobija rastvaranjem pomenutog termičkog silicijum dioksida u koncentrovanom rastvoru NaOH i/ili KOH.
[0110] U poželjnom primeru izvođenja opisa, termička silikatna prašina se priprema elektrofuzijom cirkonskog peska. Dobijena termička silikatna prašina poželjno sadrži najviše 10 tež.% Al2O3i bar 90 tež.% SiO2. Ima hemijsku formulu između (13Si2O5, Al2O2) i (16Si2O5, Al2O2), i predstavlja aluminosilikatni oksid sa Al u koordinaciji (IV), sa dodatnim amorfnim silicijum dioksidom SiO2. U sledećem delu ove specifikacije, aluminosilikatni oksid koji ima svojstva ovog termičkog silicijum dioksida obeležen je kao (15Si2O5,Al2O2), što, međutim, ne isključuje iz obima pronalaska, druge termičke silikatne prašine sa kompozicijama koje sadrže najviše 10 tež.% Al2O3i bar 90 tež.% SiO2.
[0111] Pirogeni silicijum dioksid koji se koristi u ovom opisu ima ulogu prekursorskog sredstva za umrežavanje i modifikatora viskoznosti.
Huntit i hidromagnezit
[0112] Huntit (magnezijum kalcijum karbonat formule Mg3Ca(CO3)4) i hidromagnezit (hidratisani magnezijum karbonat formule Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O) ili njihova kombinacija u određenim odnosima koriste se u skladu sa opisom kao usporivači gorenja koji pospešuju stvaranje ugljenisanih površina. Huntit i hidromagnezit prema predmetnom opisu poželjno imaju sledeća specifična svojstva:
- gustinu u balku od 0,24 do 0,36 kg/m3.
- veličinu čestica u opsegu od 0,01 do 100 µm, mereno standardnim postupkom upotrebom aparata Malvern Mastersizer 2000. Veličina čestica je poželjno u opsegu od 0,1 do 30 µm, poželjnije u opsegu od 0,5 do 25 µm.
- BET aktivnu površinu poželjno u opsegu od 5 do 30 m<2>/g i poželjnije u opsegu od 10 do 20 m2/g.
- ugljenisani ostatak, na 1000°C, veći od 35 tež.%, poželjno veći od 45 tež.% i poželjnije veći od 50 tež.%.
- specifičnu težinu u opsegu od 2,32 do 2,66 g/cm<3>.
- pH u opsegu od 9 do 12.
- tvrdoća prema Mohsovoj skali minerala u opsegu od 2 do 3.
- apsorpciju ulja u opsegu od 23 do 39 ml/100g.
[0113] Ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera poželjno sadrži jednu ili više vrsta geopolimernog kompozita (koji sadrži inkapsulirane ili fizički ili hemijski modifikovane atermne aditive odabrane iz grupe industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita, grafita i grafena, titanijum oksida, barijum sulfata, ilmenita, rutila, šamota, letećeg pepela, pirogenog silicijum dioksida, minerala hidromagnezit/huntit, minerala perovskita).
[0114] Postupak za proizvodnju ekspandirane pene vinil-aromatičnog polimera poželjno obuhvata sledeće korake:
i) prvi korak je poželjno preliminarna ekspanzija, poznata u industriji kao prvi korak ekspanzije, za dobijanje potrebne gustine od približno 17 kg/m<3>, pre drugog koraka ekspanzije za dobijanje još niže gustine, na primer približno 11 ili 12 kg/m<3>. Očigledno, prvi korak ekspanzije može da se koristi samo za dobijanje ekspandiranih kuglica spremnih za postupak kalupljenja u blokove. Koriste se pritisci pare u opsegu od 0,02 do 0,22 kPa. Vreme izlaganja pari može da varira od 30 do 100 sekundi.
ii) U sledećem koraku, ekspandirane kuglice se podvrgavaju starenju, što je potrebno nakon prvog i nakon drugog procesa ekspanzije. Starenje se sprovodi u silosima napravljenim od prozračnog materijala. Obično je potrebno najmanje 6 h da bi se postigla dobra svojstva završnog materijala i optimalni uslovi za oblikovanje. Poželjno je da se koristi najviše 24 h. Starenje služi da stabilizuje sadržaj sredstva za ekspandiranje u kuglicama zamenom dela sredstva vazduhom. Ovaj postupak takođe izjednačava pritisak gasova u ćelijama.
iii) U drugom koraku, postupak kalupljenja u blokove se nastavlja i ekspandirane kuglice se međusobno stapaju da bi se formirao blok pene sa kuglicama. U zavisnosti od gustine pene i tipa pene, pritisak pare varira od 0,4 do 0,9 kPa. Sa ovim materijalom mogu se dobiti sve moguće gustine pene za tržište EPS-a, od 8 do 30 kg/m<3>.
iv) Zatim se ukalupljeni blokovi kondicioniraju nekoliko dana, da se ukloni ostatak sredstva za ekspandiranje i vode, i da se stabilizuje njihov oblik. Nakon tog vremena blokovi mogu da se seku do završnih penastih izolacionih ploča.
[0115] Predmetni opis se odnosi na ekspandiranu penu vinilnog polimera koja sadrži vinilni polimer i
a. geopolimer;
b. kombinaciju geopolimera sa atermnim aditivom; ili
c. geopolimerni kompozit.
[0116] Poželjno, ekspandirana pena vinilnog polimera sadrži vinil-aromatični polimer, i pena se poželjnije može dobiti ekspanzijom granulata.
[0117] Četvrti aspekt pronalaska (IV) odnosi se na ekspandiranu vinil-aromatičnu penu koja sadrži vinil-aromatični polimer i geopolimerni kompozit koja sadrži atermni aditiv.
[0118] Pena (napravljena od ekspandiranog vinil-aromatičnog polimera sa dodatkom geopolimernog kompozita) ima gustinu od 8 do 30 kg/m3, i toplotnu provodljivost (mereno prema ISO 8301) od 25 do 35 mW/K·m. Specifično, pena treba da ima toplotna provodljivost za niske gustine u opsegu od 31 do 34 mW/m·K pri gustinama od 8 do 14 kg/m3. Za veće gustine, toplotna provodljivost je poželjno u opsegu od 28 do 31 mW/mK, pri gustinama od 17 do 21 kg/m3.
[0119] U svim aspektima predmetnog pronalaska, prisustvo geoplimernog kompozita ne isključuje prisustvo atermnog aditiva koji nije sadržan u geopolimernom kompozitu.
[0120] Predmetni opis se dalje odnosi na matičnu smešu koja sadrži vinilni polimer i a., b. i/ili c. Peti aspekt predmetnog pronalaska (V) odnosi se na primer izvođenja c. predmetnog opisa, tj. upotrebu geopolimernog kompozita sa atermnim aditivom, pri čemu specifično vinilni monomer predstavlja vinil-aromatični monomer.
[0121] Predmetni opis se dalje odnosi na matičnu smešu koja sadrži vinilni polimer i a. geopolimer, pri čemu je količina geopolimera u opsegu od 10 do 70 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše. Poželjna je matična smeša u kojoj je količina u opsegu od 10 do 65 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše, poželjnije, količina je u opsegu od 20 do 60 tež.%, najpoželjnije, količina je u opsegu od 25 do 55 tež.%.
[0122] Predmetni opis se dalje odnosi na matičnu smešu koja sadrži vinilni polimer i b. kombinaciju geopolimera sa atermnim aditivom, pri čemu je ukupna količina geopolimera i atermnog aditiva u opsegu od 10 do 70 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše. Poželjna je matična smeša u kojoj je količina u opsegu od 10 do 65 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše, poželjnije, količina je u opsegu od 20 do 60 tež.%, najpoželjnije, količina je u opsegu od 25 do 55 tež.%.
[0123] Predmetni pronalazak se odnosi na matičnu smešu koja sadrži vinil-aromatični polimer i c. geopolimerni kompozit dobijen od geopolimera i koja sadrži atermni aditiv, pri čemu je količina geopolimernog kompozita u opsegu od 10 do 70 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše. Poželjna je matična smeša u kojoj je količina u opsegu od 10 do 65 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše, poželjnije, količina je u opsegu od 20 do 60 tež.%, najpoželjnije, količina je u opsegu od 25 do 55 tež.%.
[0124] Prema predmetnom opisu poželjna je, i za nju se traži patentna zaštita, matična smeša u kojoj vinilni polimer predstavlja vinil-aromatični polimer, poželjnije vinil-aromatični polimer ima indeks topljenja u opsegu od 4 do 30 g/10 min, mereno prema ISO 1133, najpoželjnije vinilaromatični polimer je homopolimer ili kopolimer sa p-terc butil stirenom ili alfa-metil stirenom.
[0125] Matična smeša može dalje da sadrži jedan ili više silana (poželjno odabranih od aminopropiltrietoksisilana, aminopropiltrimetoksisilana i feniltrietoksisilana). Poželjno, količina silana je u opsegu od 0,01 do 1 tež.%, u odnosu na respektivne težine a., b. ili c. u matičnoj smeši.
[0126] Materijali prema predmetnom opisu (kompozicija polimera, granulat, pena i matična smeša) mogu, pored
a. geopolimera;
b. kombinacije geopolimera sa atermnim aditivom; ili
c. geopolimernog kompozita,
da sadrže dodatne aditive, kao što je gore navedeno.
[0127] Primećeno je da je, za razliku od svojstava polaznih materijala, svojstva aditiva koji se nalaze u granulatu ili peni izuzetno teško odrediti. Često se smatra prikladnijim da se karakterišu aditivi u granulatu i peni u odnosu na svojstva aditiva kakvi su polazno korišćeni.
[0128] Prednosti predmetnog pronalaska postaju očigledne iz primera koji slede u nastavku teksta. Osim ako nije drugačije naznačeno, svi procenti su dati težinski.
[0129] Osim toga, kada se u opisu pominje količina bilo kog aditiva „u odnosu na težinu polimera“, ovo se odnosi na količinu aditiva u odnosu na težinu komponente polimera uključujući (čvrste i, ako ih ima, tečne) aditive, ali isključujući propelant.
Primeri
PRIMER 1
[0130] Ovaj primer pokazuje prednosti pronalaska kada je u pitanju pena dobijenu od ekstruzionog granulata polimera, sa dodatkom od 16 tež.% geopolimernog kompozita, i njena priprema, i kompozitna pena na bazi suspenzije sa dodatkom od 10 i 5 tež.% geopolimernog kompozita, respektivno.
1. Priprema geopolimernog kompozita
[0131] Sastojci: 572 kg smeše koja sadrži metakaolinit i kalcijum silikat u optimalnom težinskom odnosu (proizvod Baucis L160 kompanije Ceské lupkové závody, a.s.) i 457 kg natrijumovog vodenog stakla, sipani su u planetarnu mešalicu zapremine 2 m<3>i mešano tokom 15 minuta, da bi se dobila tiksotropna pulpa. Zatim je dodat atermni aditiv, naime naftni koks (Ranco 9895 proizvođača Richard Anton KG sa srednjim prečnikom veličine čestica od 5 µm, BET površinom od 28,7 m<2>/g, i sadržajem sumpora od 10100 ppm) u količini od 250 kg, i zatim je dodato 163 l vode u pulpu i mešano tokom sledećih 15 minuta. Posle toga, visoko viskozna, homogena pulpa je ispražnjena iz mešalice u hermetičke kalupe napravljene od polipropilena (svaka porcija bila je 100 kg). Kalupi su zatim prevezeni u halu (hermetička soba za polikondenzaciju) i smešteni na nosače. Posle 24 časa, gotovi blokovi (svaki od približno 100 kg) su izvađeni iz kalupa i ponovo smešteni na nosače i topli vazduh temperature od oko 70°C je upumpavan od poda prema plafonu polikondenzacione hale. Pod ovim uslovima, geopolimerni kompozit se sušio tokom 24 h, i 25 tež.% viška vode je evaporisano iz materijala.
[0132] Osušeni blokovi geopolimernog kompozita su zatim stavljeni u mlin za drobljenje da bi se dobio balastni oblik materijala. Balast sa srednjim prečnikom od 10 mm je osušen u rotacionom cilindričnom sušaču tokom 30 minuta na temperaturi od 140°C. U sledećem koraku, balast je samleven, da bi se dobile fine čestice (prah) sa srednjom veličinom prečnika od 6 µm, koje sadrže D90 = 10 µm, D99 = 15 µm, D100 = 20 µm.
[0133] Fini prah (količina od približno 1000 kg) je zatim stavljen u tank od 5 m<3>opremljen turbinskom mešalicom sa lopaticama. Neposredno nakon toga, u sud je sipano 2000 l procesne vode i istovremeno je započeto mešanje. Količina od 250 kg koncentrovanog vodenog rastvora hlorovodonične kiseline (37%) je zatim u kapima dodavana u tank tokom 30 minuta (8,3 kg/min.). Polazni pH, izmeren pre dodavanja kiseline, bio je 13, posle 60 minuta mešanja i elucije, finalni pH bio je 7,5. Voda je otfiltrirana iz praha geopolimernog kompozita, i druga porcija vode je dodata da bi se razblažio preostali natrijum hlorid, i gusta suspenzija je mešana 30 minuta. Posle tog vremena, pH se povećao do 7,7.
[0134] Gusta suspenzija (voda i prah) je zatim parcijalno filtrirana u filter-presi i podvrgnuta postupku sušenja praha za uklanjanje vode i sušenje praha. Posle filtracije, pH praha bio je 7,2. Nakon postupka sušenja praha, fini prah je imao istu raspodelu veličina čestica kao i posle postupka mlevenja.
[0135] Kako bi se poboljšala adhezija naftnog koksa ili drugog atermnog aditiva na bazi ugljenika za geopolimer, 1 tež.% silana (aminopropiltrietoksisilana ili feniltrietoksisilana) je dodat u smešu metakaolinita i kalcijum silikata (1 tež.% silana na količinu smeše) pre dodavanja natrijumove staklene vode, i smeša je mešana nekoliko minuta. Može da se koristi specijalna oprema za silanizaciju praha, na primer dvokonusni blender ili vakuumska sušilica. Alternativno, silanizacija može da se sprovede u reaktoru sa gustom suspenzijom, upotrebom na primer toluena kao tečnog medijuma.
[0136] Da bi se dodatno poboljšala adhezija, i time disperzija praha finalnog geopolimernog kompozita u ekspandibilnom vinil-aromatičnom polimeru dobijenom postupkom ekstruzije, može da se sprovede silanizacija finalnog praha. Silan feniltrietoksisilan može da se koristi u ovu svrhu, u koncentraciji od 1 tež.% izračunato na količinu praha geopolimernog kompozita.
[0137] Da bi se ispitao uticaj dodavanja silana u geopolimerni kompozit na koheziju matrice kompozita merena su mehanička svojstva, posebno jačina prema standardu ISO 679 koja se koristi za merenje mehaničkih svojstava betona.
[0138] Velika sposobnost apsorpcije sredstva za ekspandiranje (tipično ugljovodonika) geopolimera ili geopolimernog kompozita potvrđena je merenjem u skladu sa standardom ASTM C830-00.
2. Priprema ekspandibilnog vinil-aromatičnog polimera ekstruzionim postupkom
[0139] Smeša vinil-aromatičnog polimera u obliku granula, koja sadrži 1,5 tež.% polimernog bromovanog usporivača gorenja (Emerald 3000) i 0,3 tež.% bikumila, dozirana je u glavni rezervoar glavnog 32D/40 mm dvopužnog korotirajućeg ekstrudera. Temperatura istopljene mase u glavnom ekstruderu bila je 180°C.
[0140] Prah geopolimernog kompozita u koncentraciji od 16 tež.% (koji sadrži 25 % Ranco 9595, sa srednjom veličinom čestica od 6 µm i BET površinom od 20,5 m<2>/g) doziran je u sporednu granu (54D/25 mm) dvopužnog korotirajućeg ekstrudera putem dve sporedne napajalice i vinil-aromatični polimer (u obliku granula) je doziran u glavni rezervoar ovog ekstrudera. Istopljena masa koja sadrži 40 tež.% koncentrovanog geopolimernog kompozita transportovana je do glavnog ekstrudera. Temperatura istopljene mase u sporednom ekstruderu bila je 190°C.
[0141] Sredstvo za ekspandiranje (smeša n-pentana/izopentana 80/20%) ubrizgana je u glavni ekstruder 32D/40 mm nishodno od mesta ubrizgavanja istopljene mase iz sporednog dvopužnog ekstrudera. Koncentracija sredstva za ekspandiranje bila je 5,5 tež.%, izračunato u odnosu na ukupnu masu proizvoda.
[0142] Istopljena masa vinil-aromatičnog polimera koja sadrži usporivač gorenja, bikumil, geopolimerni kompozit i sredstvo za ekspandiranje transportovana je do rashladnog ekstrudera 30D/90 mm i upumpana kroz statičku mešalicu dužine 60 mm, pumpu za istopljenu masu, mehanizam za zamenu sita, ventil za odvajanje i ekstrudirana kroz glavu kalupa sa rupama prečnika 0,75 mm, i peletizovana pod vodom pomoću rotirajućih noževa. Nishodno, zaobljeni proizvod, granulat sa raspodelom veličine čestica od 99,9% frakcije 0,8-1,6 mm je centrifugiran da bi se uklonila voda, i najzad obložen pogodnom smešom magnezijum stearata sa glicerin monostearatom i tristearatom. Temperatura istopljene mase u rashladnom ekstruderu bila je 170°C.
[0143] Obložene kuglice su ekspandirane radi merenja finalnih opštih svojstava kompozita ekspandirane pene:
- toplotne provodljivosti prema standardu ISO 8301.
- mehaničkih svojstava (čvrstoća na pritisak i savijanje) prema standardu EN 13163.
- zapaljivosti prema metodama ispitivanja: EN ISO 11925-2 i DIN 4102 B1, B2.
- dimenzionalne stabilnosti pod određenim uslovima temperature i vlažnosti ekspandirane pene određene prema standardu PN-EN 1604+AC, koji se obično koristi za materijale XPS.
- ukupnog sadržaja vode u česticama ekspandibilnog polimera određenog standardnom metodom Karl-Fišerove titracije prema ASTM E203.
[0144] Ekspandibilni granulat sa raspodelom veličina čestica 0,8 do 1,6 mm tretiran je u predekspanderu 50 sekundi parom pod pritiskom od 0,2 kPa, a zatim je osušen u spojenom sušaču sa fluidizovanim slojem. Gustina dobijenih kuglica bila je 17 kg/m3. Zatim su ekspandirane kuglice kondicionirane u silosu tokom 24 h i uvedene u kalup za blokove dimenzija 1000 x 1000 x 500 mm. Para pod pritiskom od 0,7 kPa korišćena je za stapanje kuglica, i za dobijanje ukalupljenih blokova gustine 17.5 kg/m3. Vreme hlađenja kalupa u ovom slučaju bilo je 70 sekundi. Gotovi blokovi su isečeni u ploče, a zatim uzorkovani nakon 6 dana kondicioniranja na sobnoj temperaturi.
3. Priprema ekspandibilnog vinil-aromatičnog polimera postupkom u suspenziji
[0145] U reaktorski sud na 20 bara od 50 l, opremljen okvirnom mešalicom, napunjeno je 20 kg monomera stirena. Geopolimerni kompozit (proizveden prema primeru 1, ali silanizovan sa 1 tež.% viniltrietoksisilana) je uveden u reaktor, deo po deo, u jednakim porcijama od 4 kg svaka. Kompozicija je mešana, da bi se dobila homogena pasta, i dodato je 0,5 tež.% benzoil peroksida, kao i dikumil peroksid u istoj koncentraciji od 0,5 tež.%. Reaktor je zatvoren i pritisak azota od 1 bara je uspostavljen. Intenzivno mešana masa je zagrevana do 100°C i održavana na toj temperaturi 40 minuta. Posle toga, pumpa za istopljenu masu prenela je istopljenu masu do korotirajućeg dvopužnog ekstrudera 54D/25 mm brzinom koja je takva da obezbeđuje koncentraciju od 10 tež.% geopolimernog kompozita u istopljenoj masi. Količina od 30 tež.% u odnosu na ukupnu masu matične smeše praha geopolimernog kompozita (silanizovanog sa 2 tež.% viniltrietoksisilana) uvedena je u ekstruder sporednom napajalicom pre ubrizgavanja istopljene mase iz ekstrudera. Vinil-aromatični polimer velike molekulske mase (Mn od 80 kg/mol) doziran je u glavni rezervoar u prvoj zoni ekstrudera. Na ovaj način, dobijen je kopolimer sa geopolimernim kompozitom (kopolimerizovan sa stirenom i kalemljen sa polistirenom) u obliku granula matične smeše koje sadrže 40 tež.% geopolimernog kompozita u matrici polimera. Velika sila smicanja i procesna temperatura od 190°C podešene u svim zonama u ekstruderu obezbedile su dobru reakciju. Matična smeša sa srednjom veličinom granula od 3 mm proizvedena je metodom peletizacije pod vodom.
[0146] Količina od 2,15 kg matične smeše koncentracije 40 tež.% (10 tež.% geopolimernog kompozita) je zatim stavljena u 6,2 kg stirena, kombinovana u reaktoru od 20 l opremljenom turbinskom mešalicom sa 4 lopatice, i mešana polako, a zatim je u smešu dodato 0,002 tež.% divinilbenzena, 1 tež.% Emerald 3000, 0,3 tež.% Polywax 1000 i 0,5 tež.% dikumil peroksida.
[0147] Smeša je zagrejana relativno brzo do temperature od 70°C i mešana na ovoj temperaturi 30 minuta na 275 rpm. Zatim je temperatura povećana do 90°C i dodato je 9 l demineralizovane vode (temperature od 60°C). Sila mešanja odmah je stvorila suspenziju pred-polimera i suspenzija je zagrevana do 82°C. Odmah je dodato 0,3 tež.% Peroxan PO i 0,5 tež.% TBPEHC. Polimerizacija pomoću radikala je započela i uvedena je sledeća kompozicija surfaktanta:
- kalijum persulfat - 0,0001 tež.%
- Poval 205 - 0,18 tež.% vodenog rastvora koncentracije 5%
- Poval 217 (alternativno Poval 224) - 0,09 tež.% vodenog rastvora koncentracije 5%
- DCloud 45 - 0,1 tež.%
- Arbocel CE 2910HE50LV - 0,1 tež.% (hidroksipropilmetilceluloza dobavljača J. RETTENMAIER & SÖHNE GMBH)
[0148] Polimerizacija je zatim nastavljena tokom 120 minuta na temperaturi od 82°C, i temperatura je zatim povećana do 90°C. Suspenzija je održavana na ovoj temperaturi 120 minuta da bi se dostigla tačka identiteta čestica u suspenziji. Dodata je sledeća porcija Poval 217 (u koncentraciji od 0,3 tež.% vodenog rastvora koncentracije 5%) i reaktor je napunjen sa 0,5 1 demineralizovane vode. U ovom koraku, može da se doda natrijum hlorid u količini od 0,5 tež.% u odnosu na vodenu fazu, da bi se smanjio sadržaj vode u polimeru. Alternativno može da se koristi surfaktant (natrijum dodecilbenzensulfonat, SDBS) u količini od 0,2 tež.%.
[0149] Reaktor je zatvoren i dodavana je smeša n-pentana/izopentana 80/20 % u količini od 5,5 tež.% tokom 60 minuta. Istovremeno, temperatura je povećana do 125°C. Zatim je polimerizacija nastavljena tokom 120 minuta i nakon tog vremena gusta suspenzija je ohlađena do 25°C.
[0150] Proizvod je uklonjen iz reaktora i voda je uklonjena u centrifugi sa korpama. Čestice su zatim osušene u sušaču sa fluidizovanim slojem na temperaturi od 40°C tokom 30 minuta i frakcionisane na 80% čestica frakcije 0,8-1,6 mm, 15% frakcije 0,3-1,3, 4% frakcije 1,0-2,5 mm i 1% frakcije veće i manje veličine. Frakcije su zatim obložene na isti način kao proizvod dobijen postupkom ekstruzije, i zatim ekspandirane do pene.
PRIMER 2
[0151] Ovaj primer je uporediv sa primerom 1, ali sa manjom količinom geopolimernog kompozita u peni, i sa većim sadržajem atermnog aditiva na bazi ugljenika u kompozitu.
[0152] Ekspandibilni granulat je proizveden pod istim uslovima i prema postupku kao u primeru 1, sa tom razlikom, što je korišćeno 10 tež.% geopolimernog kompozita koji sadrži 40 tež.% Ranco 9895 i ima srednju veličinu čestica od 6 µm i BET površinu od 10 m<2>/g.
PRIMER 3
[0153] Ovaj primer pokazuje uticaj silanizacije na kohezivnost geopolimernog kompozita i mehanička svojstva pene. Primer je uporediv sa primerom 1.
[0154] Ekspandibilne čestice su proizvedene korišćenjem istih uslova, koncentracija sastojaka i postupka kao u primeru 1, osim što je aminopropiltrietoksisilan dodat u koncentraciji od 2 tež.% u odnosu na količinu upotrebljanog Baucis L160, Dodatno, gotov prah geopolimernog kompozita je silanizovan sa feniltrietoksisilanom u koncentraciji od 1 tež.% u odnosu na suvu težinu praha.
PRIMER 4
[0155] U ovom primeru, korišćen je drugačiji atermni aditiv. Ovaj primer pokazuje da je moguće nezavisno dobiti ista, ili veoma slična svojstva pene.
[0156] Ekspandibilne čestice su proizvedene korišćenjem istih uslova i postupka kao u primeru 1, osim što je, umesto naftnog koksa, za pripremu geopolimernog kompozita korišćeno 20 tež.% industrijske čađi Monarch 460 sa BET površinom od 71,8 m<2>/g i 5600 ppm sumpora. Osim toga, u ukupnu kompoziciju je dodat gotov kompozitni prah sa srednjim prečnikom od 7 µm i BET površinom od 21,3 m<2>/g u koncentraciji od 15 tež.%.
PRIMER 5 (nije prema pronalasku)
[0157] Ovaj primer poredi uticaj dodavanja čistog geopolimera na strukturu i svojstva kompozitne pene i pokazuje da su svojstva veoma slična onim primerima u kojima su korišćeni geopolimerni kompoziti.
[0158] Ekspandibilne čestice su proizvedene korišćenjem istih uslova kao u primeru 1, osim što je čist geopolimer (bez dodavanja bilo kakvog atermnog punioca) pripremljen i dodat u ekspandibilni vinil-aromatični polimer u koncentraciji od 10 tež.% izračunato u odnosu na ukupnu masu ekspandirane kompozitne pene.
PRIMER 6
[0159] Ovaj primer pokazuje da su atermni aditivi na bazi ugljenika (koji bi inače pogoršali svojstva samogašenja ekspandiranih pena napravljenih od ekspandibilnih vinil-aromatičnih polimera) u potpunosti inertni kada su dobro inkapsulirani u matrici geopolimera, tako da je pogodno smanjenje koncentracije usporivača gorenja moguće u skladu sa pronalaskom.
[0160] Ekspandibilne čestice su proizvedene pod istim uslovima kao u primeru 1, osim što je usporivač gorenja Emerald 3000 dodat u koncentraciji od 1 tež.%.
PRIMER 7
[0161] Ovaj primer dalje se fokusira na to da pokaže da još niža količina usporivača gorenja može da bude dodata, kada su termički i termo-oksidativni stabilizatori uključeni u smešu.
[0162] Ekspandibilne čestice su proizvedene pod istim uslovima kao u primeru 1, osim što su termo-oksidativni stabilizatori dodati u koncentraciji od 0,04 tež.% proizvoda Irgafos 126 i 0,04 tež.% proizvoda Irganox 1010, i što je u svojstvu sakupljača kiseline HBr korišćeno 0,08 tež.% proizvoda Epon 164, i u svojstvu termičkog stabilizatora za Emerald 3000 (prema preporuci ICL) 0,32 tež.% proizvoda F-2200 HM. Koncentracija usporivača gorenja je snižena do 0,8 tež.%.
PRIMER 8
[0163] U ovom primeru, složeni geopolimerni kompozit je pripremljen i korišćen za pripremu ekspandirane pene. Primer je izveden posebno da pokaže uticaj geopolimernog kompozita na bazi smeše ilmenita, rutila i industrijske čađi na smanjenje toplotne provodljivosti pene.
[0164] Ekspandibilne čestice su proizvedene pod istim uslovima kao u primeru 1, osim što je 10 tež.% proizvoda Monarch 460, 10 tež.% sintetskog rutila proizvođača Iluka sa srednjom veličinom čestica od 5 µm, i 10 tež.% ilmenita (standardnog stepena proizvođača Titania AS, Norveška, sa srednjom veličinom čestica od 5 µm) korišćeno za pripremu geopolimernog kompozita sa srednjom veličinom čestica od 6 µm, i geopolimerni kompozit je upotrebljen u količini od 15 tež.%. Koncentracija proizvoda Emerald 3000 je smanjena na 1,25%.
PRIMER 9
[0165] U ovom primeru, pripremljen je geopolimerni kompozit sa perovskitom, barijum titanatom (BaTiO3), sa malim uključivanjem hidromagnezita/huntita (proizvod UltraCarb 1250) i šamota. Korišćena je i veoma mala količina usporivača gorenja (0,7 tež.%).
[0166] Ekspandibilne čestice su proizvedene pod istim uslovima kao u primeru 1, osim što je korišćeno 30 tež.% barijum titanata sa srednjom veličinom čestica od 5 µm i 5 tež.% hidromagnezita/huntita sa srednjom veličinom čestica od 2,6 µm, i 5 tež.% šamota sa srednjom veličinom čestica od 6 µm proizvođača Ceské lupkové závody, a.s. za pripremu geopolimernog kompozita sa srednjom veličinom čestica od 6 µm, koji je dodat u koncentraciji od 10 tež.%.
PRIMER 10
[0167] U ovom primeru, korišćen je postupak u suspenziji specifikovan u primeru 1, tačka 3 za pripremu ekspandirane pene; uključeno je 10 tež.% geopolimernog kompozita. Korišćen je organski sistem za stabilizaciju suspenzije.
PRIMER 11
[0168] U ovom primeru, suspenzija je pripremljena u skladu sa primerom 10, osim što je koncentracija geopolimernog kompozita snižena do 5 tež.% i što je korišćen neorganski sistem za stabilizaciju na bazi kalijum persulfata i trikalcijum fosfata.
[0169] Sledeća tabela (tabela 1) navodi sastav sedam različitih kompozicija geopolimernog kompozita korišćenih u primerima 1 do 11 (primer 5 nije u skladu sa pronalaskom). Svojstva rezultujućih geopolimernih kompozita prikazana su ispod u tabeli 5.
Tabela 1. Kompozicije geopolimernog kompozita
Tabela 2. Rezime primera - pena dobijena postupkom ekstruzije
Tabela 3. Rezime primera - pena dobijena postupkom u suspenziji
[0170] Uopšteno, moguće su različite smeše, i za sve mogućnosti, biće dobijena ista ili slična struktura, kao i mehanička svojstva, obrazovanje pene, i parametri kalupljenja u blokove. Razlika će postojati samo u toplotnoj provodljivosti, kao što je prikazano u tabeli 4.
Tabela 4. Parametri ekspandirane kompozitne pene pri oko 17,0 kg/m3.
Tabela 5. Parametri geopolimera i geopolimernog kompozita

Claims (11)

Patentni zahtevi
1. Upotreba geopolimernog kompozita koji je dobijen iz geopolimera i koji sadrži atermni aditiv, za smanjenje toplotne provodljivosti pene koja sadrži vinil-aromatični polimer (smanjenje se meri prema standardu ISO 8301).
2. Upotreba prema patentnom zahtevu 1, naznačena time, što atermni aditiv sadrži jedan ili više elemenata odabranih iz grupe koja se sastoji od:
a. industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita, grafita i grafena, i
b. titanijum oksida, barijum sulfata, ilmenita, rutila, šamota, letećeg pepela, pirogenog silicijum dioksida, minerala hidromagnezita/huntita, i minerala sa strukturom perovskita,
gde poželjno atermni aditiv predstavlja jedan ili više atermnih aditiva na bazi ugljenika odabranih iz grupe apsorbera toplote i reflektora toplote,
naročito gde je atermni aditiv industrijska čađ, grafit, ili njihova smeša.
3. Postupak za proizvodnju ekspandibilnog granulata vinil-aromatičnog polimera ekstruzijom ili postupkom u suspenziji, gde postupak obuhvata dodavanje geopolimernog kompozita koji je dobijen iz geopolimera i koji sadrži atermni aditiv.
4. Ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera koji sadrži vinil-aromatični polimer, jedan ili više propelanata, i geopolimerni kompozit koji je dobijen iz geopolimera i koji sadrži atermni aditiv.
5. Granulat vinil-aromatičnog polimera prema patentnom zahtevu 4, koji može da se dobije u skladu sa postupkom prema patentnom zahtevu 3.
6. Ekspandirana pena vinilnog polimera, koja sadrži vinil-aromatični polimer i geopolimerni kompozit koji je dobijen iz geopolimera i koji sadrži atermni aditiv,
pri čemu pena ima
- gustinu od 8 do 30 kg/m3, i
- toplotnu provodljivost (mereno prema standardu ISO 8301) od 25 do 35 mW/K·m.
7. Ekspandirana pena vinilnog polimera prema patentnom zahtevu 6, naznačenu time, što pena može da se dobije ekspanzijom granulata prema patentnom zahtevu 4 ili patentnom zahtevu 5.
8. Matična smeša koja sadrži vinil-aromatični polimer, i geopolimerni kompozit dobijen iz geopolimera i koji sadrži atermni aditiv, naznačena time, što je količina geopolimernog kompozita u opsegu od 10 do 70 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše.
9. Matična smeša prema patentnom zahtevu 8 naznačena time, što je količina u opsegu od 10 do 65 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše,
poželjno gde je količina u opsegu od 20 do 60 tež.%,
poželjnije gde je količina u opsegu od 25 do 55 tež.%.
10. Matična smeša prema patentnom zahtevu 8 ili patentnom zahtevu 9 naznačena time, što vinilaromatični polimer ima indeks topljenja u opsegu od 4 do 30 g/10 min, mereno prema standardu ISO 1133,
poželjno gde vinil-aromatični polimer predstavlja homopolimer ili kopolimer sa p-terc butil stirenom ili alfa-metil stirenom.
11. Matična smeša prema bilo kom od patentnih zahteva 8 do 10, koja dodatno sadrži jedan ili više silana (poželjno odabranih od aminopropiltrietoksisilana, aminopropiltrimetoksisilana i feniltrietoksisilana),
poželjno gde je količina silana u opsegu od 0,01 do 1 tež.%, u odnosu na odgovarajuću težinu a. ili b. u matičnoj smeši.
RS20190275A 2015-01-14 2016-01-14 Ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera i ekspandirana pena vinil-aromatičnog polimera koji sadrže geopolimerni kompozit i njegova upotreba u njima RS58556B1 (sr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15461507 2015-01-14
EP16700584.2A EP3245172B1 (en) 2015-01-14 2016-01-14 Expandable vinyl aromatic polymer granulate and expanded vinyl aromatic polymer foam comprising geopolymer composite and its use therein
PCT/EP2016/050594 WO2016113321A1 (en) 2015-01-14 2016-01-14 Geopolymer composite and expandable vinyl aromatic polymer granulate and expanded vinyl aromatic polymer foam comprising the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS58556B1 true RS58556B1 (sr) 2019-05-31

Family

ID=52354918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20190275A RS58556B1 (sr) 2015-01-14 2016-01-14 Ekspandibilni granulat vinil-aromatičnog polimera i ekspandirana pena vinil-aromatičnog polimera koji sadrže geopolimerni kompozit i njegova upotreba u njima

Country Status (21)

Country Link
US (3) US10961154B2 (sr)
EP (2) EP3495335A1 (sr)
JP (1) JP2018502965A (sr)
KR (1) KR20170106391A (sr)
CN (1) CN107406325B (sr)
AU (1) AU2016208052C1 (sr)
BR (1) BR112017014972A2 (sr)
CA (1) CA2973630A1 (sr)
DK (1) DK3245172T3 (sr)
ES (1) ES2718408T3 (sr)
HK (1) HK1246767B (sr)
HR (1) HRP20190608T1 (sr)
HU (1) HUE042408T2 (sr)
LT (1) LT3245172T (sr)
MA (2) MA41339B1 (sr)
PL (1) PL3245172T3 (sr)
PT (1) PT3245172T (sr)
RS (1) RS58556B1 (sr)
SI (1) SI3245172T1 (sr)
TR (1) TR201903834T4 (sr)
WO (1) WO2016113321A1 (sr)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2953999A1 (de) 2013-02-05 2015-12-16 SGL Carbon SE Polystyrolhartschaumstoffe
WO2016113321A1 (en) 2015-01-14 2016-07-21 Synthos S.A. Geopolymer composite and expandable vinyl aromatic polymer granulate and expanded vinyl aromatic polymer foam comprising the same
MA41344B1 (fr) 2015-01-14 2019-01-31 Synthos Sa Combinaison de silice et de graphite et son utilisation pour réduire la conductivité thermique d'une mousse de polymère aromatique vinylique
MA41342A (fr) 2015-01-14 2017-11-21 Synthos Sa Procédé pour la production de granulés de polymère vinylique aromatique expansible ayant une conductivité thermique réduite
KR20170108043A (ko) 2015-01-14 2017-09-26 신도스 에스.에이. 비닐 방향족 중합체 발포체내에서의 페로브스카이트 구조의 미네랄의 용도
KR101749281B1 (ko) * 2015-11-13 2017-06-21 강범형 난연 입자 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 난연 스티로폼
US20190218359A1 (en) 2016-07-20 2019-07-18 Synthos S.A. Use of geopolymeric additive in combination with non-brominated flame retardant in polymer foams
EP3487830B1 (en) 2016-07-20 2025-08-20 Synthos Dwory 7 spolka z ograniczona odpowiedzialnoscia Use of modified geopolymer for decreasing the thermal conductivity of vinyl aromatic polymers
LT3487829T (lt) 2016-07-20 2021-10-25 Synthos Dwory 7 Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Jawna Geopolimero arba geopolimero kompozito gamybos būdas
US12122729B2 (en) 2016-08-12 2024-10-22 Xi'an Crysten Materials Technology Corporation Limited Perovskite-type compounds of formula ABX3
CN107721781B (zh) * 2016-08-12 2020-08-28 西安固能新材料科技有限公司 一类化合物在作为含能材料方面的用途
JP6697353B2 (ja) * 2016-08-24 2020-05-20 太陽誘電株式会社 水位測定装置
SI3684852T1 (sl) 2017-09-22 2023-09-29 Synthos Dwory 7 Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Vinilaromatski polimerni granulat in pena, ki vsebujeta obdelane delce antracita kot atermani dodatek, in postopek za proizvodnjo le-teh
CN108164741B (zh) * 2017-12-12 2021-03-26 湖北航天化学技术研究所 一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料及其制备方法
KR101988942B1 (ko) * 2017-12-14 2019-06-13 장준원 산업폐기물을 활용한 건축재료용 단열흡음성 발포체의 조성물 및 상기 조성물을 이용한 단열흡음성 발포체의 제조방법
HUE061550T2 (hu) * 2017-12-27 2023-07-28 Versalis Spa Áramkör és eljárás tranziensek kezelésére egy granulált expandálható polimerek folyamatos tömeggyártására szolgáló üzemben
CN108640547B (zh) * 2018-07-05 2021-06-04 武汉科技大学 一种铁尾矿\偏高岭土基地质聚合物及其制备方法
EP3663268A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-10 ImerTech SAS Expanded and expandable granular materials
WO2021007608A1 (en) * 2019-07-12 2021-01-21 Speedpanel GP Pty Ltd Method and formulation of set-on-demand aerated geopolymer concrete
KR102243042B1 (ko) * 2019-10-04 2021-04-21 최재영 불연성 단열재 및 이의 제조 방법
CN111154194B (zh) * 2020-01-03 2021-06-08 武汉理工大学 新型改性水菱镁矿-eg-聚苯乙烯复合阻燃材料及其制备工艺
US11162015B2 (en) * 2020-02-14 2021-11-02 Halliburton Energy Services, Inc. Geopolymer formulations for mitigating losses
US11332654B2 (en) 2020-02-14 2022-05-17 Halliburton Energy Services, Inc. Well bore spacer and efficiency fluids comprising geopolymers
US11242479B2 (en) 2020-02-14 2022-02-08 Halliburton Energy Services, Inc. Geopolymer cement for use in subterranean operations
IT202100005723A1 (it) * 2021-03-11 2022-09-11 Daniel Pinter Pannello isolante
WO2022272115A1 (en) 2021-06-24 2022-12-29 Bmic Llc Building materials comprising graphene and related methods
MX2022008284A (es) 2021-07-01 2023-01-02 Bmic Llc Materiales para techos que contienen grafeno y métodos relacionados.
EP4422839A1 (en) * 2021-10-29 2024-09-04 ExxonMobil Chemical Patents Inc. Method of forming a composition comprising a functionalized polymer
MX2024005660A (es) * 2021-11-11 2024-07-19 Polystyvert Inc Métodos para reciclar material de poliestireno que comprende contaminantes bromados.
CN113877532B (zh) * 2021-11-15 2023-07-18 东北大学 一种氧化石墨烯强化固废无机球形吸附剂、制备方法及其应用
WO2024030495A1 (en) * 2022-08-02 2024-02-08 Arclin Usa Llc Geopolymer compositions and methods of making and using the same
WO2024155855A2 (en) * 2023-01-18 2024-07-25 Cooper-Standard Automotive, Inc. Bead foam compositions
IT202300012726A1 (it) * 2023-06-20 2024-12-20 Geomits S R L Procedimento per la fabbricazione di manufatti a blocco
WO2025017394A1 (en) * 2023-07-19 2025-01-23 Reco2 S.R.L. Sustainable composite material and method for making a sustainable composite material
US12486614B1 (en) 2023-10-06 2025-12-02 Bmic Llc Magnetic-responsive compositions for roofing materials
WO2025197878A1 (ja) * 2024-03-21 2025-09-25 積水テクノ成型株式会社 樹脂組成物及び樹脂成形体

Family Cites Families (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3393260A (en) 1965-04-27 1968-07-16 Baker Perkins Inc Process for preparing foam products
JPS63183941A (ja) 1987-01-27 1988-07-29 Asahi Chem Ind Co Ltd 断熱用熱可塑性樹脂発泡体
JP3018341B2 (ja) * 1988-02-23 2000-03-13 ザ ヘラ コーポレーション ジオポリマー複合材料
US5244726A (en) * 1988-02-23 1993-09-14 The Hera Corporation Advanced geopolymer composites
DE9305431U1 (de) 1993-04-13 1994-08-11 AlgoStat GmbH & Co. KG, 29227 Celle Formkörper aus Polystyrol-Hartschaum
JPH0722834A (ja) 1993-06-30 1995-01-24 Murata Mfg Co Ltd アンテナ用誘電体レンズ及びその製造方法
JPH08311232A (ja) 1995-05-24 1996-11-26 Sekisui Plastics Co Ltd セラミックス入り発泡性樹脂粒子の製造方法
AU2960897A (en) 1996-05-28 1998-01-05 Basf Aktiengesellschaft Expandable styrene polymers containing carbon black
FR2758323B1 (fr) 1997-01-15 1999-08-06 Cordi Geopolymere Sa Methodes de fabrication de ciments geopolymeriques et ciments obtenus par ces methodes
DK0856353T3 (da) 1997-01-29 2002-07-15 Sulzer Chemtech Ag Modul til en statisk blandeindretning til et opholdstidskritisk blandingsmateriale med plastisk flydeevne
DE19709119A1 (de) 1997-03-06 1998-09-10 Basf Ag Schaumstoffplatten mit verminderter Wärmeleitfähigkeit
WO1998051735A1 (de) 1997-05-14 1998-11-19 Basf Aktiengesellschaft Graphitpartikel enthaltende expandierbare styrolpolymerisate
CA2290007C (en) 1997-05-14 2006-07-11 Basf Aktiengesellschaft Method for producing expandable styrene polymers containing graphite particles
DE19828250B4 (de) 1998-06-25 2007-08-16 Basf Ag Polystyrol-Schaumstoffkugeln und ihre Verwendung für Dränageplatten
JP2001151900A (ja) 1998-12-14 2001-06-05 Toray Ind Inc 樹脂射出成形品および射出成形用ペレットおよび金属部品をインサート成形した樹脂射出成形筐体
AT406477B (de) 1999-01-25 2000-05-25 Sunpor Kunststoff Gmbh Teilchenförmige, expandierbare styrolpolymerisate und verfahren zu ihrer herstellung
DE19907663A1 (de) 1999-02-23 2000-08-24 Basf Ag Schaumstoffplatten mit verminderter Wärmeleitfähigkeit
JP2001250423A (ja) 2000-03-03 2001-09-14 Achilles Corp 耐熱性誘電発泡体
JP2001279014A (ja) 2000-03-31 2001-10-10 Achilles Corp 改良された寸法安定性を有する誘電発泡成形品
JP3638889B2 (ja) 2000-07-27 2005-04-13 大塚化学ホールディングス株式会社 誘電性樹脂発泡体及びそれを用いた電波レンズ
DE10101432A1 (de) 2001-01-13 2002-07-18 Basf Ag Kohlenstoffpartikel enthaltende expandierbare Styrolpolymerisate
IL146821A0 (en) 2001-11-29 2002-07-25 Bromine Compounds Ltd Fire retarded polymer composition
ITMI20030627A1 (it) 2003-03-31 2004-10-01 Polimeri Europa Spa Polimeri vinilaromatici espandibili e procedimento per la loro preparazione.
DE10341298A1 (de) * 2003-09-04 2005-03-31 Fagerdala Deutschland Gmbh Partikelschaumstoffe mit flammhemmenden Eigenschaften, Verfahren zu deren Herstellung und Anwendungsgebiete
US7135263B2 (en) 2003-09-12 2006-11-14 Canon Kabushiki Kaisha Toner
DE10358786A1 (de) 2003-12-12 2005-07-14 Basf Ag Partikelschaumformteile aus expandierbaren, Füllstoff enthaltenden Polymergranulaten
DE102004028768A1 (de) 2004-06-16 2005-12-29 Basf Ag Styrolpolymer-Partikelschaumstoffe mit verringerter Wärmeleitfähigkeit
DE102004034516A1 (de) 2004-07-15 2006-02-16 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von flammgeschütztem, expandierbarem Polystyrol
DE102004057589A1 (de) 2004-11-29 2006-06-08 Basf Ag Schaumstoffplatten mit verminderter Wärmeleitfähigkeit
DE102004058586A1 (de) 2004-12-03 2006-06-14 Basf Ag Halogenfrei flammgeschützte, expandierbare Styrolpolymerisate
DE102004058583A1 (de) 2004-12-03 2006-06-14 Basf Ag Expandierbare Styrolpolymergranulate und Partikelschaumstoffe mit verringerter Wärmeleitfähigkeit
WO2006061571A1 (en) 2004-12-06 2006-06-15 Ineos Europe Limited Expandable polystyrene composition
AU2005243604A1 (en) * 2004-12-13 2006-06-29 Blue Circle Southern Cement Limited Stabilising compositions and processes
RU2295439C2 (ru) 2005-02-21 2007-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМПЛАСТ 14" Способ получения гранул вспенивающегося стирольного полимера
NL1028357C2 (nl) 2005-02-21 2006-08-22 Synbra Tech Bv Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS), werkwijze ter vervaardiging van deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen, alsmede een bijzondere toepassing van polystyreenschuimmateriaal.
CN1321929C (zh) 2005-08-22 2007-06-20 严素玲 地聚合物干粉再生聚苯乙烯保温隔热砂浆
US7794537B2 (en) 2006-08-07 2010-09-14 Schlumberger Technology Corporation Geopolymer composition and application in oilfield industry
EP1892034B1 (de) 2006-08-23 2010-09-08 Sulzer Chemtech AG Verfahren zur Herstellung einer Formmasse
JP5165991B2 (ja) 2006-11-23 2013-03-21 スルザー ケムテック アクチェンゲゼルシャフト ポリマー粒子を製造するための方法及びプラント
ITMI20062245A1 (it) 2006-11-23 2008-05-24 Polimeri Europa Spa Polimeri vinilaromatici espandibili a migliorata capacita' di isolamento termico e procedimento per la loro preparazione
ITMI20071005A1 (it) 2007-05-18 2008-11-19 Polimeri Europa Spa Procedimento per la preparazione di granuli a base di polimeri termoplastici espandibili e relativo prodotto
ITMI20071003A1 (it) 2007-05-18 2008-11-19 Polimeri Europa Spa Compositi a base di polimeri vinilaromatici aventi migliorate proprieta' di isolamento termico e procedimento per la loro preparazione
US8172940B2 (en) * 2007-07-12 2012-05-08 Ceramatec, Inc. Treatment of fly ash for use in concrete
EP2025961A1 (de) 2007-07-25 2009-02-18 LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG Kupplungsaggregat
JP2009144134A (ja) 2007-11-20 2009-07-02 Techno Polymer Co Ltd 発泡成形用熱可塑性樹脂組成物、発泡成形品及び積層品
DE102008047594A1 (de) * 2008-09-17 2010-04-15 H.C. Carbon Gmbh Infrarotblocker enthaltende Formkörper aus Polystyrolhartschaum oder Polystyrolpartikelschaum
IT1392391B1 (it) 2008-12-19 2012-03-02 Polimeri Europa Spa Composizioni di polimeri vinilaromatici espansibili a migliorata capacita' di isolamento termico, procedimento per la loro preparazione ed articoli espansi da loro ottenuti
IT1393962B1 (it) 2009-05-05 2012-05-17 Polimeri Europa Spa Articoli espansi con ottima resistenza allo irraggiamento solare e ottime proprieta' termoisolanti e meccaniche
WO2010141976A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Polyrox Pty Ltd Concrete aggregate
EP2267065A1 (en) 2009-06-22 2010-12-29 Total Petrochemicals Research Feluy Expandable vinyl aromatic polymers and process for the preparation thereof
IT1396193B1 (it) 2009-10-07 2012-11-16 Polimeri Europa Spa Composizioni polimeriche nanocomposite termoplastiche espansibili con migliorata capacita' di isolamento termico.
EP2353832A1 (en) 2010-01-28 2011-08-10 Total Petrochemicals Research Feluy Method to start-up a process to make expandable vinyl aromatic polymers
ES2583329T3 (es) 2010-03-08 2016-09-20 Asahi Kasei Chemicals Corporation Composición de espuma, procedimiento para producirla y espuma
US8455559B2 (en) 2010-03-12 2013-06-04 Basf Se Preparing expandable styrene polymers
US20120032103A1 (en) 2010-08-09 2012-02-09 Basf Se High-temperature-stable and moisture-stable materials which have improved insulation properties and are based on foams and disperse silicates
AT510312B1 (de) 2010-08-27 2013-02-15 Sunpor Kunststoff Gmbh Polymerschaumkörper oder teilchenförmige expandierbare polymerisatpartikel und verfahren zu deren herstellung
AT510311B1 (de) 2010-08-27 2013-02-15 Sunpor Kunststoff Gmbh Flammgeschützte, wärmedämmende polymerisate und verfahren zu deren herstellung
KR101699580B1 (ko) 2010-09-03 2017-01-24 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 수지 복합 재료 및 수지 복합 재료의 제조 방법
BR112013004043A2 (pt) 2010-09-10 2016-07-05 Total Res & Technology Feluy polímeros aromáticos vinílicos expansíveis
US20140005302A1 (en) * 2010-10-14 2014-01-02 Tnemec Company, Inc. Geopolymer and epoxy simultaneous interpenetrating polymer network composition, and methods for the same
BR112013008987A2 (pt) 2010-10-18 2016-07-05 Total Res & Technology Feluy polímeros aromáticos de vinil expansíveis
KR101034033B1 (ko) 2011-03-04 2011-05-11 주식회사 엠씨엠그룹 발포 스티렌폼용 난연성 코팅 조성물
EP2702119B1 (en) 2011-04-28 2015-10-28 Ineos Styrenics International SA Fire retardant polystyrene
KR102060844B1 (ko) 2011-09-21 2019-12-30 아리조나 보드 오브 리전트스, 아리조나주의 아리조나 주립대 대행법인 지오폴리머 수지 재료, 지오폴리머 재료, 및 그에 의해 제조된 재료
JP2013159632A (ja) 2012-02-01 2013-08-19 Bridgestone Corp 熱可塑性エラストマー組成物及び発泡体
JP6068920B2 (ja) 2012-10-16 2017-01-25 株式会社カネカ 発泡性スチレン系樹脂粒子とその製造方法、スチレン系樹脂発泡成形体
US20140184249A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 University Of Strathclyde Smart paint
DE102013001927B4 (de) * 2013-02-04 2019-01-17 Refratechnik Holding Gmbh Geopolymer-Bindemittelsystem für Feuerbetone, trockener Feuerbetonversatz enthaltend das Bindemittelsystem sowie die Verwendung des Versatzes
KR101431002B1 (ko) 2013-07-25 2014-09-22 주식회사 지케이 발포 폴리스티렌폼용 난연성 코팅 조성물
US20150114641A1 (en) 2013-10-30 2015-04-30 Baker Hughes Incorporated Proppants with improved flow back capacity
JP6036646B2 (ja) 2013-10-31 2016-11-30 株式会社ジェイエスピー 発泡性スチレン系樹脂粒子、及びその製造方法、並びにスチレン系樹脂発泡粒子成形体
MA41344B1 (fr) 2015-01-14 2019-01-31 Synthos Sa Combinaison de silice et de graphite et son utilisation pour réduire la conductivité thermique d'une mousse de polymère aromatique vinylique
WO2016113321A1 (en) 2015-01-14 2016-07-21 Synthos S.A. Geopolymer composite and expandable vinyl aromatic polymer granulate and expanded vinyl aromatic polymer foam comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
US20210276920A1 (en) 2021-09-09
TR201903834T4 (tr) 2019-04-22
AU2016208052C1 (en) 2020-07-16
HRP20190608T1 (hr) 2019-05-31
US20180029937A1 (en) 2018-02-01
AU2016208052A1 (en) 2017-07-13
PL3245172T3 (pl) 2019-06-28
US20240083817A1 (en) 2024-03-14
MA41339B1 (fr) 2019-05-31
US12195397B2 (en) 2025-01-14
SI3245172T1 (sl) 2019-05-31
BR112017014972A2 (pt) 2018-03-20
ES2718408T3 (es) 2019-07-01
AU2016208052B2 (en) 2020-04-16
CN107406325B (zh) 2021-01-15
US10961154B2 (en) 2021-03-30
LT3245172T (lt) 2019-02-11
US11708306B2 (en) 2023-07-25
PT3245172T (pt) 2019-04-23
KR20170106391A (ko) 2017-09-20
MA41339A (fr) 2017-11-22
CA2973630A1 (en) 2016-07-21
WO2016113321A1 (en) 2016-07-21
CN107406325A (zh) 2017-11-28
EP3495335A1 (en) 2019-06-12
HK1246767B (en) 2019-10-11
MA47749A (fr) 2020-01-15
JP2018502965A (ja) 2018-02-01
DK3245172T3 (en) 2019-04-23
HUE042408T2 (hu) 2019-06-28
EP3245172B1 (en) 2019-01-09
EP3245172A1 (en) 2017-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12195397B2 (en) Geopolymer composite and expandable vinyl aromatic polymer granulate and expanded vinyl aromatic polymer foam comprising the same
US20250230097A1 (en) Process for the production of geopolymer or geopolymer composite
US11440843B2 (en) Modified geopolymer and modified geopolymer composite and process for the production thereof
RS66241B1 (sr) Postupak za proizvodnju ekspandabilnog vinil aromatičnog polimernog granulata sa smanjenom toplotnom provodljivošću
JP2019528334A (ja) ポリマーフォームにおける非臭素系難燃剤と組み合わせたジオポリマー添加剤の使用
RS58505B1 (sr) Kombinacija silicijum dioksida i grafita i njena upotreba u smanjenju toplotne provodljivosti pene vinil-aromatičnog polimera
EP3245242A1 (en) Use of a mineral having perovskite structure in vinyl aromatic polymer foam