BRPI0408692B1 - Polímeros vinil-aromáticos expansíveis, artigos expansíveis, e, processo para preparação de polímeros vinil-aromáticos expansíveis - Google Patents
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Description
“POLÍMEROS VINIL-AROMÁTICOS EXPANSÍVEIS, ARTIGOS
EXPANSÍVEIS, E, PROCESSO PARA PREPARAÇÃO DE POLÍMEROS VINIL-AROMÁTICOS EXPANSÍVEIS” A presente invenção se refere a polímeros vinil-aromáticos expansíveis e processo para sua preparação.
Mais especifícamente, a presente invenção se refere a um processo para a preparação de polímeros vinil-aromáticos expansíveis, os quais, após expansão, têm uma condutividade térmica reduzida também a uma baixa massa específica, e os produtos, assim, obtidos.
Polímeros vinil-aromáticos expansíveis e, entre esses, em particular, poliestireno expansível, são produtos os quais têm sido conhecidos e usados por um longo tempo para preparar artigos expandidos os quais podem ser usados em campos diferentes de aplicação, entre os quais um dos mais importantes é isolamento térmico.
Esses produtos expandidos são obtidos por intumescimento em umas contas de molde fechado de polímero expansível impregnado com um gás e moldando as partículas inchadas contidas dentro do molde por meio do efeito contemporâneo de pressão e temperatura. O inchaço das partículas é geralmente efetuado com vapor, ou outro gás, mantido a uma temperatura levemente maior que a temperatura de transição vítrea (Tg) do polímero.
Um campo aplicável particular de poliestireno expandido é que de isolamento térmico na indústria de construção onde ele é geralmente usado na forma de chapas planas. As chapas de poliestireno expandidas planas são normalmente usadas com uma massa específica de cerca de 30 g/1 conforme a condutividade térmica do polímero tenha um mínimo nesses valores. Não é vantajoso cair abaixo desse limite, mesmo se ele seja tecnicamente possível, à medida que ele causa um aumento drástico na condutividade térmica da chapa a qual deve ser compensada por um aumento em sua espessura. Para evitar essa desvantagem, sugestões têm sido feitas para preencher o polímero com materiais atérmicos tais como grafita, negro de fumo ou alumina (patente Européia 620.246).
Pedido de patente japonês publicado JP 61-171.705 descreve um método para preparar partículas de poliestireno, também expansíveis, preenchidas com negro de fumo a qual compreende a polimerização em suspensão aquosa de estireno na presença de peróxidos orgânicos bifuncionais sem o anel benzênico e negro de fumo com dimensões de menos que 100 nm. O processo também compreende a adição, durante ou ao final da polimerização, de um agente de expansão, por exemplo, isopentano, cuja concentração pode variar de 1 a 6% em peso com relação ao poliestireno. A reação polimérica radical de monômeros de vinila na presença de negro de fumo é intensamente retardada quando peróxidos contendo anéis benzênicos são usados, conforme descrito em K. Ohkita, “Carbon”, 13, 443-448, 1975, à medida que negro de fumo é ainda usado como um inibidor de peróxidos contendo anéis benzênicos na polimerização de estireno (patente U.S 2.993.903). O requerente revelou agora que é possível obter polímeros de estireno expansíveis preenchidos com negro de fumo, capazes de fornecer materiais expandidos de baixa massa específica, com características comparáveis àquelas dos materiais obtidos com o método da técnica conhecida, usando os peróxidos normalmente usados na polimerização, em suspensão aquosa, de poliestireno expansível, e conseqüentemente sem ter de usar peróxidos não contendo anéis benzênicos. É, portanto, possível obter produtos baseados em polímeros vinil-aromáticos com uma condutividade térmica capaz de também satisfazer classe 035 da DIN 18164 regulation Part 1, incorporando nesse sentido um tipo particular de negro de fumo.
Um objeto da presente invenção, portanto, se refere a polímeros vinil-aromáticos expansíveis os quais compreendem: a) uma matriz obtida polimerizando 50 a 100% em peso de um ou mais monômeros vinil-aromáticos e 0 a 50% em peso de pelo menos um monômero copolimerizável; b) 1 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), de um agente de expansão englobado na matriz polimérica; c) 0,01 a 20% em peso, calculado com relação ao polímero (a), de uma carga de negro de fumo homogeneamente distribuída na matriz polimérica tendo um diâmetro médio variando de 30 a 2000 nm, uma área de superfície variando de 5 a 40 m /g, um teor de enxofre variando de 0,1 a 1000 ppm e um teor de cinza variando de 0,001 a 1%.
De acordo com a presente invenção, o negro de fumo é também caracterizado pela uma perda de peso com calor variando de 0,001 a 1%, um número de iodo variando de 0,001 a 20 g/kg e um valor de absorção de dibutilftalato (DBPA) variando de 5 a 100 ml/(100 g). O termo “monômero vinil-aromático”, como usado na presente descrição e reivindicações, essencialmente se refere a um produto a qual corresponde a seguinte fórmula geral: onde R é um hidrogênio ou um grupo metila, n é zero ou um inteiro variando de 1 a 5 e Y é um halogênio, tal como cloro ou bromo, ou um radical alquila ou alcoxila tendo de 1 a 4 átomos de carbono.
Exemplos de monômeros vinil-aromáticos tendo a fórmula geral definida acima são: estireno, α-metilestireno, metilestireno, etilestireno, butilestireno, dimetilestireno, mono-, di-, tri-, tetra- e penta-cloroestireno, bromoestireno, metoxiestireno, acetoxi-estireno, etc. Monômeros vinil- aromáticos preferidos são estireno e a-metilestireno.
Os monômeros vinil-aromáticos tendo a fórmula geral (I) podem ser usados sozinhos ou em uma mistura de até 50% em peso com outros monômeros copolimerizáveis. Exemplos desses monômeros são ácido (met)acrílico, ésteres de alquila C1-C4 de ácido (met)acrílico, tais como acrilato de metila, metilmetacrilato, acrilato de etila, etilmetacrilato, acrilato de isopropila, acrilato de butila, amidas e nitrilas de ácido (met)acrílico tais como acrilamida, metacrilamida, acrilonitrila, metacrilonitrila, butadieno, etileno, divinilbenzeno, anidrido maleico, etc. Monômeros copolimerizáveis preferidos são acrilonitrila e metilmetacrilato.
Qualquer agente de expansão capaz de ser englobado na matriz polimérica vinil-aromática pode ser usado em uma combinação com os polímeros expansíveis objeto da presente invenção. Exemplos típicos são hidrocarbonetos alifáticos, freon, dióxido de carbono, água, etc. A carga de negro de fumo tem um diâmetro médio variando de 30 a 2000 nm, de preferência de 100 a 1000, uma superfície específica variando de 5 a 40 m /g, de preferência de 8 a 20 m /g, (medido de acordo com ASTM D-6556), um teor de enxofre variando de 0,1 a 2000 ppm, de preferência de 1 a 500 ppm, um resíduo de cinza variando de 0,001 a 1%, de preferência de 0,01 a 0,3% (medido de acordo com ASTM D-1506), uma perda de peso com calor (medida de acordo com ASTM D-1509) variando de 0,001 a 1%, de preferência de 0,01 a 0,5%, um DBPA (medido de acordo com ASTM D-2414) de 5 a 100 ml/(100 g), de preferência 20 a 80 ml/(100 g) e um número de iodo (medido de acordo com ASTM D-1510) variando de 0,01 a 20 g/kg, de preferência de 0,1 a 10 g/kg. Dita carga pode ser adicionada ao polímero vinil-aromático ou por meio de polimerização em suspensão ou por meio da tecnologia de massa contínua, em tais quantidades como para dar uma concentração final no polímero de 0,01 a 20% em peso, de preferência de 0,1 a 5%. O negro de fumo usado na presente invenção pode ser preparado de acordo com as seguintes tecnologias principais: - processo de forno (combustão parcial de uns hidrocarbonetos aromáticos contendo líquido); - processo de negro de fumo térmico (método baseado na decomposição de gás natural ou hidrocarbonatos líquidos na ausência de ar ou chama); - processo de negro de acetileno (processo de decomposição térmica, 800 a 1000°C, à pressão atmosférica); - processo de negro de fumo (combustão de vários líquidos ou matérias-primas na ausência de ar).
Maiores detalhes podem ser encontrados, por exemplo, na enciclopédia Kirk-Othmer, edição 4, volume 4.
Ao final da adição da carga, um polímero expansível é obtido, o qual pode ser transformado para produzir artigos expandidos tendo uma massa específica variando de 5 a 50 g/1, de preferência de 10 a 25 g/1. Esses materiais também têm uma capacidade de isolamento térmico excelente expressa por uma condutividade térmica variando de 25 a 50 mW/mK, de preferência de 30 a 45 mW/mK a qual é geralmente em uma média mesmo além de 10% menor que aquela dos materiais expandidos não preenchidos equivalentes atualmente no mercado, por exemplo, EXTIR A-5000 de Polimeri Europa S.p.A. Graças a essas características dos polímeros expansíveis, objeto da presente invenção, é possível preparar artigos termos- isolantes com economia de material significante ou, por exemplo, para preparar chapas tendo uma espessura menor que aquelas produzidas com polímeros não preenchidos tradicionais, com uma consequente redução em espaço.
Aditivos convencionais, geralmente usados com materiais tradicionais, tais como, pigmentos, estabilizadores, retardadores de chama, agentes anti-estáticos, agentes de remoção, etc., podem ser adicionados para os polímeros expansíveis objeto da presente invenção.
Outro objeto da presente invenção se refere aos processos para a preparação de polímeros expansíveis com uma condutividade térmica melhorada, com uma massa específica, após expansão, menor que 30 g/1.
Em particular, outro objeto da presente invenção se refere a um processo para preparar polímeros vinil-aromáticos expansíveis os quais compreendem polimerizar em suspensão aquosa um ou mais monômeros vinil-aromáticos, opcionalmente juntos com pelo menos um co-monômero polimerizável em uma quantidade de até 50% em peso, na presença de negro de fumo tendo um diâmetro médio variando de 30 a 2000 nm, uma área de superfície variando de 5 a 40 m2/g, um teor de enxofre variando de 0,1 a 2000 ppm e um resíduo de cinza variando de 0,001 a 1% e na presença de um iniciador de radical de peróxido, opcionalmente contendo pelo menos um anel aromático, e um agente de expansão adicionado antes, durante ou ao final da polimerização. O negro de fumo é também caracterizado por uma perda de peso com calor variando de 0,001 a 1%, um número de iodo variando de 0,001 a 20 g/kg e um valor de DBPA variando de 5 a 100 ml/(100 g). A polimerização é realizada em suspensão aquosa com sais inorgânicos de ácido fosfórico, por exemplo, fosfato de tricálcio ou fosfato de magnésio. Esses sais podem ser adicionados para a mistura de polimerização ou já finamente subdivido ou sintetizado in situ por reação, por exemplo, entre pirofosfato de sódio e sulfato de magnésio.
Esses sais inorgânicos são coadjuvados por aditivos conhecidos para especialistas no campo, tais como agentes tensoativos aniônicos, por exemplo, dodecilbenzenosulfonato de sódio ou metadissulfito de sódio, conforme descrito na patente U.S 3.631.014. A polimerização pode também ser realizada na presença de agentes de suspensão orgânicos tais como polivinil pirrolidona, polivinil álcool, etc. O sistema iniciador geralmente compreende dois peróxidos, o primeiro com um tempo dividido em dois igualmente de uma hora a 85 a 95°C e o outro com um tempo dividido em dois igualmente de uma hora a 110 a 120°C. Exemplos desses iniciadores são peróxido de benzoíla e perbenzoato de terc-butila. O polímero vinil-aromático, ou copolímero, obtido tem um peso molecular Pm variando de 50.000 a 220.000, de preferência de 70.000 a 200.000. Maiores detalhes nos processos para preparação de polímeros vinil- aromáticos expansíveis na solução aquosa, ou mais geralmente, na polimerização em suspensão, podem geralmente ser encontrados no Journal of Macromolecular Science, Review in Macromoelecular Chemistry and Physics c31 (263) 215-299 (1991) ou no pedido de patente internacional WO 98/51734.
Para melhorar a estabilidade da suspensão, é possível aumentar a viscosidade da solução reagente dissolvendo uma quantidade de polímero vinil-aromático nesse sentido, em uma concentração variando de 1 a 30% em peso, de preferência de 5 a 20%, calculado com relação ao monômero sozinho. A solução pode ser obtida ou diluindo um polímero pré-formado (por exemplo, polímero fresco ou produtos de refugo de polimerizações e/ou expansões anteriores) na mistura reagente ou pré-polimerizar o monômero, ou mistura de monômeros, em massa, até a concentração acima ser alcançada, e então continuar a polimerização em suspensão aquosa na presença dos aditivos remanescentes.
Durante a polimerização em suspensão, aditivos de polimerização, tipicamente usados para produzir polímeros vinil-aromáticos expansíveis, são adotados, tais como agentes de estabilização da suspensão, agentes de transferência de cadeia, auxiliares de expansão, agentes de nucleação, plastificantes, etc. Em particular, é preferível adicionar agentes retardadores de chama durante a polimerização em uma quantidade variando de 0,1% a 8% em peso, com relação ao peso do polímero resultante. Agentes retardadores de chama particularmente adequados para os polímeros vinil- aromáticos expansíveis, objeto da presente invenção, são compostos alifáticos, cicloalifáticos, aromáticos bromados tais como hexabromociclododecano, pentabromomonoclorociclo-hexano e pentabromofenil alil éter.
Os agentes de expansão são de preferência adicionados durante a fase de polimerização e são selecionados dos hidrocarbonetos alifáticos ou cicloalifáticos contendo de 3 a 6 átomos de carbono tais como n- pentano, isopentano, ciclo-pentano ou suas misturas; derivados halogenados de hidrocarbonetos alifáticos contendo de 1 a 3 átomos de carbono tais como, por exemplo, diclorodifluorometano, 1,2,2-trifluoroetano, 1,1,2- trifluoroetano; dióxido de carbono e água.
Ao final da polimerização, contas de polímero substancialmente esféricas são obtidas, com um diâmetro médio variando de 0,2 a 2 mm, dentro do qual aditivo é homogeneamente dispersado.
As contas são então descarregadas do reator de polimerização e lavadas, continuamente e em batelada com agentes tensoativos não iônicos ou, altemativamente, com ácidos, conforme descritos na patente U.S 5.041.465.
Um outro objeto da presente invenção se refere a um processo para preparar em massa e em polímeros vinil-aromáticos expansíveis, contínuos, os quais compreendem as seguintes etapas em série: 1. alimentar um polímero vinil-aromático, conforme descrito acima, para uma extrusora, junto com uma carga de negro de fumo, tendo um diâmetro médio variando de 30 a 2000 nm, uma área de superfície variando de 5 a 40 m /g, um teor de enxofre variando de 0,1 a 2000 ppm e um resíduo de cinza variando de 0,001 a 1%. O negro de fumo é também caracterizado por uma perda de peso com calor variando de 0,001 a 1%, um número de iodo variando de 0,001 a 20 g/kg e um valor de DBPA variando de 5 a 100 ml/(100 g) ii. aquecer o polímero vinil-aromático para uma temperatura maior que o ponto de fusão relativo; iii. injetar o agente de expansão e aditivos possíveis tais como agentes retardadores de chama, no polímero em fusão antes da extrusão através de uma matriz; e iv. formar contas expansíveis, através de uma matriz, em uma forma substancialmente esférica com um diâmetro médio variando de 0,2 a 2 mm.
Um método detalhado para preparar polímeros vinil- aromáticos em massa e continuo é fornecido na patente européia EP 126.459.
Ao final da polimerização, se é realizada em suspensão ou em massa e contínua, as contas expansíveis produzidas são submetidas ao pré- tratamento geralmente aplicado às contas expansíveis convencionais e a qual essencialmente consiste de: 1. revestir as contas com um agente anti-estático líquido tal como aminas, alquilaminas etoxiladas terciárias, copolímeros de óxido de etileno- óxido de propileno, etc. O propósito desse agente é facilitar ambos adesão do revestimento e também peneiração das contas preparadas em suspensão; 2. aplicar o revestimento às contas acima, dito revestimento essencialmente consistindo de uma mistura de mono-, di- e tri-ésteres de glicerina (ou outros álcoois) com ácidos graxos e de estearatos metálicos tais como estearato de zinco e/ou magnésio, opcionalmente misturado com o negro de fumo.
Alguns exemplos ilustrativos, mas não limitativos, são fornecidos para um melhor entendimento da presente invenção e para sua modalidade. EXEMPLO 1 Uma mistura de 150 partes em peso de água, 0,2 partes de pirofosfato de sódio, 100 partes de estireno, 0,25 partes de peróxido de benzoíla, 0,25 partes de perbenzoato de terc-butila e 1 parte de negro de fumo T990 vendido pela companhia CONCARB de Houston - Texas (EUA) com um diâmetro médio de cerca de 362 nm, um BET de 10 m /g, um teor de cinza de 0,02%, um teor de enxofre igual a 60 ppm, uma perda de peso com calor de 0,1%, um número de DBPA de 44 ml/(100 g), são carregadas em um recipiente fechado agitado. A mistura é aquecida para 90°C sob agitação.
Após cerca de 2 horas a 90°C, 4 partes de uma solução a 10% de polivinilpirrolidona são adicionadas. A mistura é aquecida, ainda sob agitação, para umas outras 2 horas para 100°C, 7 partes de uma mistura 70/30 de n-pentano e i-pentano são adicionados, a mistura é aquecida por umas outras 4 horas a 125°C, é então resfriada e a batelada descarregada. Uma certa quantidade de espuma estava presente quando descarregada.
As contas de polímero expansível assim produzidas são subseqüentemente recuperadas e lavadas com água desmineralizada contendo 0,05% de um agente tensoativo não iônico consistindo de um álcool graxo condensado com óxido de etileno e óxido de propileno, vendido por Huntsman sob a marca registrada de Empilan 2638. Elas são então secas em uma corrente de ar quente, 0,02% de amina etoxilada são adicionadas, e peneiradas separando a fração com um diâmetro variando de 1 a 1,5 mm.
Essa fração provou ser 40%, uma fração de 30% estando entre 0,5 a 1 mm, uma fração de 15% entre 0,2 e 0,5 mm e a fração inicial de 15% entre 1,5 e 3 mm. 0,2% de monoestearato de glicerila e 0,1% de estearato de zinco são então adicionados à fração de 1 a 1,5 mm. O produto é pré-expandido com vapor a uma temperatura de 100°C, envelhecido por um dia e usado para a moldagem de blocos (dimensões: 1040 x 1030 x 550 mm).
Os blocos foram então cortados para preparar chapas planas nas quais a condutividade térmica foi medida. A condutividade térmica era 36.5 mW/mK enquanto aquela de uma chapa tendo a mesma massa específica (14 g/1) preparada com um produto de referência tradicional (EXTIR A- 5000), era 42,5 mW/mK. EXEMPLO 2 Uma mistura de 150 partes em peso de água, 0,2 partes de fosfato de tricálcio de sódio, 100 partes de estireno, 0,25 partes de peróxido de benzoíla, 0,25 partes de perbenzoato de terc-butila, 0,01 partes de dodecilbenzenosulfonato de sódio e 1 parte de negro de fumo usado no Exemplo 1 são carregados em um recipiente fechado agitado. A mistura é aquecida para 90°C sob agitação.
Após cerca de 2 horas a 90°C, a mistura é aquecida por umas outras 2 horas para 100°C e 7 partes de uma mistura 70/30 de n-pentano e i- pentano são adicionados, a mistura é aquecida por umas outras 4 horas a 125°C, é então resfriada e a descarregada. Quando descarregado o reator, uma espuma pesada estava presente, a qual pode ser eliminada com agentes anti- espuma conhecidos na técnica ou com água de lavagem abundante.
As contas de polímero expansíveis assim produzidas são processadas como descrito no Exemplo, separando a fração variando de 1 a 1.5 mm.
Essa fração provou ser 60%, uma fração de 25% estando entre 0,5 a 1 mm, uma fração de 5% entre 0,2 e 0,5 mm e a fração inicial de 10%, entre 1,5 e 3 mm. 0,2% de monoestearato de glicerila e 0,1% de estearato de zinco são então adicionados à fração de 1 a 1,5 mm. A expansão e moldagem foram efetuadas conforme descrito no Exemplo 1. A condutividade térmica provou ser idêntica àquela do Exemplo 1. EXEMPLO 3 Exemplo 2 foi repetido com a exceção do dodecilbenzenosulfonato de sódio, o qual foi substituído com 0,01% de metadissulfito de sódio.
Quando o reator foi descarregado, a presença de espuma era insignificante.
As contas de polímero expansíveis assim produzidas são processas como descrito no Exemplo 1, separando a fração variando de 1 a 1.5 mm.
Essa fração provou ser 75%, uma fração de 10% estando entre 0,5 e lmm, uma fração de 5% entre 0,2 e 0,5 mm e a fração inicial de 10%, entre 1,5 e 3 mm. A fração entre 1 a 1,5 mm é então lavada como descrito no Exemplo 1. Não havia variação na condutividade térmica. EXEMPLO 4 Exemplo 3 foi repetido adicionando, junto com o estireno, 0,7% de hexabromociclododecano e 0,2% de peróxido de dicumila para fazer o produto resistente à chama.
Quando o reator foi descarregado, a presença de espuma era insignificante.
As contas de polímero expansíveis assim produzidas são processadas como descrito no Exemplo 1, separando a fração variando de 1 a 1.5 mm.
Essa fração provou ser 70%, uma fração de 10% estando entre 0,5 e lmm, uma fração de 5% entre 0,2 e 0,5 mm e a fração inicial de 15%, entre 1,5 e 3 mm. A fração entre 1 a 1,5 mm é então lavada como descrito no Exemplo 1. As chapas são colocadas em um forno a 70°C por 2 dias para remover o pentano residual; amostras de teste são então tomadas (9cm x 19 cm x 2 cm) para o teste de comportamento à chama de acordo com o regulamento DIN 4102. As amostras passaram no teste. EXEMPLO 5 97,8 partes de um poliestireno tendo um índice de fusão de 12 g/10' a 200°C/5 kg pré-misturados com 1 parte de negro de fumo usado no exemplo 1, 1 parte de hexabromociclododecano (Saytex HP 900 vendido por Albemarle) e 0,2 partes de difenilbutano (Perkadox 30 vendido por Akzo), são alimentados para uma extrusora de parafuso geminado equipada com um funil de alimentação. Após levar o polímero ao estado em fusão, 7 partes de uma mistura de n-pentano/i-pentano com uma relação em peso de 70/30, são injetados. A massa resultante é estirada através de uma cabeça de extrusão equipada com furos. O polímero emergindo dos furos é cortado por uma série de facas rotativas em contato com a superfície da matriz de modo a obter contas substancialmente esféricas tendo um diâmetro médio de cerca de 1,2 mm. A matriz é imersa em um banho-maria.
As contas são enviadas pela corrente de água, resfriadas a 35°C, separadas da água e secas em uma corrente de ar quente.
Amina e o revestimento do Exemplo 1 são então adicionados às contas.
As contas são então expandidas, moldadas e, como nos exemplos anteriores, amostras das chapas são tomadas para o teste de comportamento à chama. As amostras passaram no teste á chama de acordo com DIN4102. EXEMPLO 6 (comparativo) Exemplo 1 foi repetido, substituindo o negro de fumo de CONCARB com um tipo de negro de fumo tendo um diâmetro de 15 nm, uma superfície específica de 200 m /g vendida por DEGUSSA sob a marca registrada de Printex 85MR.
Após 60 minutos a 90°C a suspensão é aglomerada conforme as contas tenham aderido a cada outra; a conversão de estireno em polímero foi também menor (10%).
Claims (21)
1. Polímeros vinil-aromáticos expansíveis, caracterizados pelo fato de que compreende: a) uma matriz obtida polimerizando 50 a 100% em peso de um ou mais monômeros vinil-aromáticos e 0 a 50% em peso de um monômero copolimerizável; b) 1 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), de um agente de expansão englobado na matriz polimérica; c) 0,01 a 20% em peso, calculado com relação ao polímero (a), de negro de fumo homogeneamente distribuído na matriz polimérica tendo um diâmetro médio variando de 30 a 2000 nm, uma área de superfície variando de 5 a 40 m /g, um teor de enxofre variando de 0,1 a 2000 ppm e um teor de cinza variando de 0,001 a 1%.
2. Polímeros de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que o negro de fumo é caracterizado por uma perda de peso com calor variando de 0,001 a 1%, um número de iodo variando de 0,001 a 20 g/kg e um valor de absorção de dibutilftalato (DBPA) variando de 5 a 100 ml/(100g).
3. Polímeros de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que o monômero vinil-aromático é selecionado daqueles correspondentes a seguinte fórmula geral: onde R é um hidrogênio ou um grupo metila, n é zero ou um inteiro variando de 1 a 5 e Y é um halogênio, tal como cloro ou bromo, ou um radical alquila ou alcoxila tendo de 1 a 4 átomos de carbono.
4. Polímeros de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizados pelo fato de que os monômeros vinil-aromáticos tendo fórmula geral (I) são usados em uma mistura, de até 50% em peso, com outros monômeros copolimerizáveis selecionados de ácido (met)acrílico, ésteres de alquila CrC4 de ácido (met)acrílico, amidas e nitrilas de ácido (met)acrílico, butadieno, etileno, divinilbenzeno, anidrido maleico.
5. Polímeros de acordo com a reivindicação 4, caracterizados pelo fato de que os monômeros polimerizáveis são acrilonitrila e metilmetacrilato.
6. Polímeros de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizados pelo fato de que a carga de negro de fumo tem um diâmetro médio variando de 100 a 1000 nm, uma área de superfície variando de 8 a 20 m /g (medido de acordo com ASTM D-6556), um teor de enxofre variando de 1 a 500 ppm, um resíduo de cinza variando de 0,01 a 0,3% (medido de acordo com ASTM D-1506), uma perda de peso com calor (medido de acordo com ASTM D-1509) variando de 0,01 a 0,5%, um DBPA (medido de acordo com ASTM D-2414) de 20 a 80 ml/(100 g) e um número de iodo (medido de acordo com ASTM- Dl510) variando de 0,1 a 10 g/kg.
7. Polímeros de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizados pelo fato de que a carga de negro de fumo é usada em uma quantidade variando de 0,1 a 5% em peso, com relação ao polímero.
8. Artigos expansíveis, caracterizados pelo fato de que podem ser obtidos com os polímeros vinil-aromáticos expansíveis como definidos em qualquer uma das reivindicações precedentes, tendo uma massa específica variando de 5 a 50 g/1 e uma condutividade térmica variando de 25 a 50 mW/mK, geralmente mesmo além de 10% menor que aquele dos materiais expandidos equivalentes sem negro de fumo.
9. Processo para preparação de polímeros vinil-aromáticos expansíveis, caracterizado pelo fato de que compreende polimerizar em suspensão aquosa um ou mais monômeros vinil-aromáticos, opcionalmente juntos com pelo menos um co-monômero polimerizável em uma quantidade de até 50% em peso, na presença de um negro de fumo tendo um diâmetro médio variando de 30 a 2000 nm, uma área de superfície variando de 5 a 40 m /g, um teor de enxofre variando de 0,1 a 2000 ppm e um teor de cinza variando de 0,001 a 1%, e na presença de um iniciador de radical de peróxido, opcionalmente contendo pelo menos um anel aromático, e um agente de expansão adicionado antes, durante ou ao final da polimerização.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o negro de fumo é caracterizado por uma perda de peso com calor variando de 0,001 a 1%, um número de iodo variando de 0,001 a 20 g/kg e um valor de DBPA variando de 5 a 100 ml/(100 g).
11. Processo de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a polimerização é realizada na presença de agentes de suspensão de ambos os tipos orgânicos e inorgânicos.
12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os agentes de suspensão inorgânicos são coadjuvados pelos agentes tensoativos aniônicos ou metadissulfito de sódio.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que a polimerização em suspensão é efetuada através de uma solução de polímero vinil-aromático no monômero, ou mistura de monômeros, nos quais a concentração de polímero varia de 1 a 30% em peso.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que ao final da polimerização, contas de polímero são obtidas em uma forma substancialmente esférica, com um diâmetro médio variando de 0,2 a 2 mm dentro do qual a carga de negro de fumo é homogeneamente dispersada.
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 14, caracterizado pelo fato de que as contas de polímero obtidas ao final da polimerização são lavadas com agentes tensoativos não iônicos.
16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 15, caracterizado pelo fato de que durante a polimerização agentes retardadores de chama são adicionados em uma quantidade variando de 0,1 a 8% em peso, com relação ao peso do polímero resultante.
17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 16, caracterizado pelo fato de que os agentes de expansão são adicionados durante a fase de polimerização e são selecionados dos hidrocarbonetos alifáticos ou cicloalifáticos contendo de 3 a 6 átomos de carbono; derivados halogenados de hidrocarbonetos alifáticos contendo de 1 a 3 átomos de carbono; dióxido de carbono e água.
18. Processo para preparação de polímeros vinil-aromáticos expansíveis, em massa e continuamente, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas em série: i. alimentar um polímero vinil-aromático, como descrito acima, para uma extrusora, junto com uma carga de negro de fumo, tendo um diâmetro médio variando de 30 a 2000 nm, uma área de superfície variando de 5 a 40 m2/g, um teor de enxofre variando de 0,1 a 2000 ppm e um resíduo de cinza variando de 0,001 a 1%; ii. aquecer o polímero vinil-aromático a uma temperatura maior que o ponto de fusão relativo; iii. injetar o agente de expansão e possíveis aditivos tais como agentes retardadores de chama, no polímero em fusão antes da extrusão através de uma matriz; e iv. formar contas expansíveis, através de uma matriz, em uma forma substancialmente esférica com um diâmetro médio variando de 0,2 a 2 mm.
19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o negro de fumo é caracterizado por uma perda de peso com calor variando de 0,001 a 1%, um número de iodo variando de 0,001 a 20 g/lg e um valor de DBPA variando de 5 a 100 ml/(100 g).
20. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 19, caracterizado pelo fato de que as contas expansíveis produzidas são pré- tratadas usando métodos geralmente aplicados às contas produzidas com processos convencionais os quais essencialmente consistem em: a) revestir as contas com agente anti-estático líquido tal como aminas, alquilaminas etoxiladas terciárias, copolímeros de óxido de etileno- óxido de propileno; b) aplicar o revestimento às contas assim tratadas, dito revestimento essencialmente consistindo de uma mistura de mono-, di- e tri- ésteres de glicerina com ácidos graxos e de estearatos metálicos tais como estearato de zinco e/ou magnésio.
21. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 20, caracterizado pelo fato de que o negro de fumo é também adicionado ao revestimento junto com a mistura de ésteres.
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