BRPI0610631A2 - processo para aperfeiçoar a capacidade de isolamento de polìmeros aromáticos de vinila expandidos e os produtos obtidos desta maneira - Google Patents
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Abstract
Patente de Invenção: PROCESSO PARA APERFEIçOAR A CAPACIDA- DE DE ISOLAMENTO DE POLìMEROS AROMáTICOS DE VINILA EXPANDIDOS E OS PRODUTOS OBTIDOS DESTA MANEIRA. A presente invenção refere-se a um processo para aperfeiçoar a capacidade de isolamento de polímero aromático de vinila expandido que compreende: 1) preparar contas de polímeros aromáticos de vinila expansíveis que contêm 1 a 10% em peso, calculadas com relação ao polímero, de um agente de expansão englobado na matriz polimérica e 0,001 a 25% em peso, calculado com relação ao polímero (a), de um aditivo atérmano que compreende negro-de-fumo homogeneamente distribuído na matriz polimérica; 2) tratar a superfície das contas, antes da deposição da cobertura, com um agente lubrificante líquido; e 3) tratar termicamente as contas com ar quente a uma tempera- tura que varia a partir de 30 a 60 C.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA APERFEIÇOAR A CAPACIDADE DE ISOLAMENTO DE POLÍME-ROS AROMATICOS DE VINILA EXPANDIDOS E OS PRODUTOS OBTIDOS DESTA MANEIRA".
A presente invenção refere-se a um processo para aperfeiçoar acapacidade de isolamento de polímeros aromaticos de vinila expandidos eos produtos relativos obtidos desta maneira.
Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um pro-cesso para a preparação de polímeros aromaticos de vinila expansíveis que,após a expansão, possuem uma condutividade térmica reduzida também emuma densidade baixa, e os produtos obtidos desta maneira.
Ainda mais especificamente, a presente invenção refere-se a umprocesso para aperfeiçoar a capacidade de isolamento de poliestireno ex-pandido (EPS) e o produto relativo obtido desta maneira.
Os polímeros aromaticos de vinila expansíveis, e entre estes, emparticular, poliestireno expansível, são produtos conhecidos que foram usa-dos durante um longo tempo para preparar artigos expandidos que podemser adotados em diversos campos práticos, entre os quais um dos mais im-portantes é o campo de isolamento térmico.
Estes produtos expandidos são obtidos por dilatação em contasde molde fechado de polímero expansível impregnado com um gás e mol-dam as partículas dilatadas contidas dentro do molde por meio do efeito con-temporâneo de pressão e temperatura. A dilatação das partículas é geral-mente realizada com vapor, ou outro gás, mantido em uma temperatura umpouco maior do que a temperatura de transição vítrea (Tg) do polímero.
Um campo prático particular de poliestireno expandido é aquelede isolamento térmico na indústria de construção onde este é geralmenteusado na forma de chapas planas. As chapas planas de poliestireno expan-dido são normalmente usadas com uma densidade de cerca de 30 g/l vistoque a condutividade térmica do polímero possui um mínimo nestes valores.Não é conveniente cair abaixo deste limite, mesmo que seja tecnicamentepossível, visto que isto causa um aumento drástico na condutividade térmicada chapa que pode ser compensada por um aumento em sua espessura.Para evitar esta desvantagem, foram feitas sugestões para preencher o po-límero com materiais atérmanos, tais como, alumina, como descrito na pa-tente européia 620.246, ou negro-de-fumo como descrito no pedido de pa-tente internacional WO 2004/087798.
O pedido de patente japonês publicado JP 61-171.705 descreveum método para preparar partículas de poliestireno, também expansível,preenchidas com negro-de-fumo que compreende a polimerização em sus-pensão aquosa de estireno na presença de peróxidos orgânicos bifuncionaissem o anel de benzeno e negro-de-fumo com dimensões menores que 100nm. O processo também compreende a adição, durante ou no término dapolimerização de um agente de expansão, por exemplo, isopentano, cujaconcentração pode variar a partir de 1 a 6% em peso com relação ao polies-tireno.
A reação polimérica radicálica de monômeros de vinila na pre-sença de negro-de-fumo é expressivamente retardada quando peróxidosque contêm anéis de benzeno forem usados, como descrito em K. Ohkita,"Carbon", 13, 443-448, 1975, a tal ponto que o negro-de-fumo ainda é usadocomo um inibidor de peróxidos que contêm anéis de benzeno na polimeriza-ção de estireno (patente U.S. 2.993.903).
O pedido de patente internacional WO 2004/087798 descrevepolímeros de estireno expansíveis preenchidos com negro-de-fumo, capazesde fornecer materiais expandidos de baixa densidade com característicascomparáveis com aquelas dos materiais obtidos com métodos da técnicaconhecida, utilizando peróxidos normalmente adotados em polimerização emsuspensão aquosa de poliestireno expansível e conseqüentemente sem anecessidade de utilizar peróxidos sem anéis de benzeno. Portanto, é possí-vel obter produtos baseados em polímeros aromáticos de vinila com umacondutividade térmica também capaz de satisfazer a classe 035 da regula-ção DIN 18164 Parte 1, ao incorporar nestes um tipo particular de negro-de-fumo.
O dito pedido de patente descreve polímeros aromáticos de vini-la expansíveis que compreendem:
a) uma matriz obtida por polimerização 50 a 100% em peso deum ou mais monomeros aromaticos de vinila e 0 a 50% em peso de pelomenos um monômero copolimerizável;
b) 1 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), deum 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 po-limérica que possui um diâmetro médio que varia a partir de 30 a 2000 nm,uma área de superfície que varia a partir de 5 a 40 m2/g, um teor de enxofreque varia a partir de 0,1 a 1000 ppm e um teor de cinza que varia a partir de 0,001 a 1%.
De acordo com esta invenção, o negro-de-fumo também é ca-racterizado por uma perda com calor que varia a partir de 0,001 a 1%, umnúmero de iodo que varia a partir de 0,001 a 20 g/kg e um valor de absorçãode dibutilftalato (DBPA) que varia a partir de 5 a 100 ml/(100g).
O requerente descobriu agora um processo para aperfeiçoar acapacidade de isolamento de polímeros aromaticos de vinila expandidos quecompreende:
1) preparar contas de polímeros aromaticos de vinila expansíveisque contêm 1 a 10% em peso, calculadas com relação ao polímero, de umagente de expansão englobado na matriz polimérica e 0,001 a 25% em pe-so, calculado com relação ao polímero (a), de um aditivo atérmano quecompreende negro-de-fumo homogeneamente distribuído na matriz polimé-rica com um diâmetro médio que varia a partir de 30 a 2000 nm, uma áreade superfície que varia a partir de 5 a 40 m2/g, um teor de enxofre que variaa partir de 0,1 a 1000 ppm e um teor de cinzas que varia a partir de 0,001 a 1%;
2) tratar a superfície das contas, antes da deposição da cobertu-ra, com um agente lubrificante líquido selecionado a partir de:
i. um composto orgânico hidroxilado onde a razão de C/OH, en-tre o número de átomos de carbono (C) e os grupos hidroxila (OH), varia apartir de 1 a 1,3;
ii. um fosfato de sódio de C10-C20 álcool etoxilado com 1 a 30rnols de oxido de etileno;
iii. um sulfonato de sódio/sulfato alquil benzila ou benzila, onde ogrupo alquila possui a partir de 5 a 20 átomos de carbono;
iv. um cloreto de benzikalquil amônio (solução aquosa), por e-xemplo, cloreto de benzaícônio;
v. um éster de ácidos graxos de óleo de coco com cloreto decolina; e
3) tratar termicamente as contas com ar quente em uma tempe-ratura que varia a partir de 30 a 60°C, de preferência a 50°C.
O tratamento térmico das contas na presença dos aditivos lubri-ficantes aperfeiçoa a capacidade de isolamento do produto expandido obtidoa partir deste por uma média de 10% com relação àquela do mesmo produtoexpandido de contas não-termicamente tratadas.
De acordo com a presente invenção, a preparação de contas depolímeros aromáticos de vinila expansíveis pode ser realizada através dapolimerização em suspensão aquosa de um ou mais monômeros aromáticosde vinila, possivelmente juntos com pelo menos um comonômero polimeri-zável em uma quantidade de até 50% em peso, na presença do aditivo a-térmano e na presença de um iniciador radicálico de peróxido, que contémopcionalmente pelo menos um anel aromático, e um agente de expansãoadicionado antes, durante ou no término da polimerização.
A polimerização é realizada em suspensão aquosa com sais i-norgânicos de ácido fosfórico, por exemplo, fosfato de tricálcio ou fosfato demagnésio. O fosfato de tricálcio de sódio é preferido. Estes sais podem seradicionados à mistura de polimerização tanto já finamente subdivididos co-mo sintetizados in situ por reação, por exemplo, entre pirofosfato de sódio esulfato de magnésio. Estes sais inorgânicos são coadjuvados por aditivosconhecidos por especialistas no campo, tais como agentes ativos em super-fície aniônicos, por exemplo, dodecilbenzenossulfonato de sódio ou metadis-sulfito de sódio, como descrito na patente U.S. 3.631.014. A polimerizaçãotambém pode ser realizada na presença de agentes de suspensão orgâni-cos, tais como, polivinilpirrolidona, álcool de polivinila, etc, de preferência,na presença de polivinilpirrolidona.
O sistema de iniciador compreende geralmente dois peróxidos,sendo que o primeiro com meia hora a 85°-95°C e o outro com meia hora a110oC-120°C. Os exemplos destes iniciadores são peróxido de benzoíla eperbenzoato de terc-butila.
O polímero aromático de vinila, ou copolímero, obtido possui umpeso molecular Mw que varia a partir de 50.000 a 220.000, de preferência, apartir de 70.000 a 200.000.
Geralmente, mais detalhes sobre os processos para a prepara-ção de polímeros aromáticos de vinila expansíveis em solução aquosa, oumais geralmente, sobre a polimerização em suspensão podem ser normal-mente encontrados em Journal of Macromolecular Science, Review in Ma-cromolecular Chemistry and Physics c31 (263) 215-299 (1991) ou no pedidode patente internacional WO 98/51734.
Para aumentar a estabilidade da suspensão, é possível aumen-tar a viscosidade da solução reagente ao dissolver uma quantidade de polí-mero aromático de vinila nesta, em uma concentração que varia a partir de 1a 30% em peso, de preferência, a partir de 5 a 20%, calculada com relaçãoao monômero sozinho. A solução pode ser obtida tanto ao diluir um polímeropré-formado (por exemplo, polímero novo ou os resíduos de polimerizaçõese/ou expansões anteriores) na mistura de reagente ou ao pré-polimerizar omonômero, ou mistura de monômeros, em massa, até as concentrações a-cima serem atingidas, e então a polimerização continua em suspensão a-quosa na presença dos aditivos restantes.
Durante a polimerização em suspensão, os aditivos de polimeri-zação, tipicamente usados para produzir polímeros aromáticos de vinila ex-pansíveis, são adotados, tais como, agentes de estabilização da suspensão,agentes de transferência de cadeia, coadjuvantes de expansão, agentes denucleação, plastificantes, etc, e aditivos de polímero convencionais tais co-mo pigmentos, estabilizantes, agentes retardantes de chama, agentes anti-estáticos, agentes separadores, etc.
Em particular, é preferível adicionar os agentes retardantes dechama durante a polimerização, em uma quantidade que varia a partir de0,1% a 8% em peso, com relação ao peso do polímero resultante. Os agen-tes retardantes de chama particularmente adequados para os polímeros a-romáticos de vinila expansíveis, objeto da presente invenção, são compostosalifáticos brominados, cicloalifáticos, aromáticos, tais como, pentabromomo-noclorocicloexano de hexabromociclododecano e éter alil de pentabromofe-nila, de preferência, hexabromociclododecano.
Os agentes de expansão são, de preferência, adicionados du-rante a fase de polimerização e são selecionados a partir de hidrocarbonetosalifáticos ou cicloalifáticos que contêm a partir de 3 a 6 átomos de carbono,tais como, n-pentano, isopentano, ciclopentano ou suas misturas, sendo queuma mistura de n-pentano e isopentano é preferida; derivados halogenadosde hidrocarbonetos alifáticos que contêm a partir de 1 a 3 átomos de carbo-no, tais como, por exemplo, diclorodifluorometanó, 1,2,2-trifluoroetano, 1,1,2-trifluoroetano; dióxido de carbono e água.
No final da polimerização, as contas de polímero substancial-mente esféricas são obtidas, com um diâmetro médio que varia a partir de0,2 a 2 mm, dentro das quais os aditivos, e em particular o aditivo atérmano,são homogeneamente dispersos.
De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, apreparação de contas ou grânulos de polímero aromático de vinila expansí-vel pode ser realizada por meio de polimerização em massa e em contínuo,que compreende as seguintes etapas em série:
i. alimentar um polímero aromático de vinila em uma máquina deextrusão, juntamente com o aditivo atérmano e um agente de nucleação se-lecionado a partir de ceras de polietileno ou ceras de poliamida;
ii. aquecer o polímero aromático de vinila a uma temperaturamaior que o ponto de fusão relativo;
iii. injetar o agente de expansão e possíveis aditivos, tais como,agentes retardante de chama, dentro do polímero fundido antes da extrusãoatravés de uma matriz;
iv. formar grânulos expansíveis, através de uma matriz, em umaforma substancialmente esférica com um diâmetro médio que varia a partirde 0,4 a 2 mm, e
v. re-cozer as contas obtidas desta maneira a uma temperaturaaproximadamente da Tg do polímero + sistema de agente de expansão, sobpressão.
Um método detalhado para preparar polímeros aromáticos devinila em massa e em contínuo é proporcionado na patente européia EP126.459.
No final da polimerização, seja realizada em suspensão ou emmassa e em contínuo, as contas expansíveis produzidas são descarregadasa partir das respectivas unidades de preparação e lavadas, em contínuo ouem batelada, com água.
Após a secagem com ar a 23°C durante o tempo necessário pa-ra fluidização, que varia geralmente a partir de 5 a 20' minutos, as contassão submetidas a pré-tratamento térmico na presença de um ou mais agen-tes lubrificantes (i)-(v). A operação ocorre geralmente um forno etc, utilizan-do o aditivo em quantidades que variam a partir de 0,005 a 0,05% em pesocom relação ao total. Os aditivos preferidos de acordo com a presente in-venção são glicerina, etileno glicol, de preferência, glicerina (i), fosfato desódio de polietóxi hexil-benzila (10 rnols), fosfato de sódio de polietóxi-dodecila (10 rnols), fosfato de sódio de polietóxi dodecil-benzila (10 rnols), depreferência, fosfato de sódio de polietóxi-dodecila (10 rnols) (ii), sulfonato desódio de dodecilbenzeno, hexabenzenossulfonato de sódio, dodecilsulfatode sódio, sulfato de sódio de 2-etil-hexila (iii), cloreto de amônio trimetil-benzila, cloreto de amônio dimetiletil-benzila, cloreto de amônio polidíalildi-metila, de preferência, benzalconiocloreto (iv), cloreto de lauril colina, o ésterde ácidos graxos de óleo de coco com cloreto de colina (v). A adição com oagente lubrificante é realizada por dispositivos misturadores com parafusoArquímedianos contínuos ou em batelada, em cones rotativos, tambores ro-tativos, misturadores de palheta, etc.Graças ao tratamento térmico na presença de um ou mais agen-tes lubrificantes, os polímeros aromáticos de vinila expansíveis preparadosdesta maneira permitem que artigos termoisolantes sejam preparados comuma economia de material significativa ou, por exemplo, a preparação dechapas que possuem uma espessura menor do que aquelas produzidas compolímeros não-preenchidos tradicionais, com uma economia conseqüenteem custos e também uma redução em volume e material.
Por fim, as contas são submetidas à aplicação de uma cobertu-ra. Esta consiste essencialmente em uma mistura de mono, di e triésteres deglicerina (ou outros álcoois) com ácidos graxos, de preferência, ácido esteá-rico e estearatos metálicos, tais como, estearatos de zinco e/ou magnésio,também possivelmente misturados com negro-de-fumo.
Um objetivo adicional da presente invenção refere-se a políme-ros aromáticos de vinila expansíveis que contêm um aditivo atérmano quecompreende:
a) uma matriz obtida por polimerização 50 a 100% em peso deum ou mais monômeros aromáticos de vinila e 0 a 50% em peso de pelomenos um monômero copolimerizável;
b) 1 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), deum agente de expansão englobado na matriz polimérica;
c) 0,01 a 25% em peso, calculado com relação ao polímero (a),de um negro-de-fumo que possui um diâmetro médio que varia a partir de 30a 2000 nm, uma área de superfície que varia a partir de 5 a 40 m2/g, um teorde enxofre que varia a partir de 0,1 a 1000 ppm e um teor de cinza que variaa partir de 0,001 a 1%;
d) 0 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), degrafite;
e) 0 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), dealumínio;
f) 0 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), detrissulfeto de antimônio;
g) 0 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), deum derivado inorgânico de silício ou magnésio;
com a condição que a soma de componentes (a)-(g) se aproxi-me de 100 e que a concentração da matriz (a) não seja menor que 80% empeso e pelo menos um de (d)-(g) esteja presente.
O termo "monômero aromático de vinila", como usado na pre-sente descrição e reivindicações, refere-se essencialmente a um produtoque corresponde à seguinte fórmula geral:
<formula>formula see original document page 10</formula>
onde R é um hidrogênio ou um grupo metila, n é zero ou um número inteiroque varia a partir de 1 a 5 e Y é um halogênio, tal como clorina ou bromina,ou um radical alquila ou alcoxila que possui a partir de 1 a 4 átomos de carbono.
Exemplos de monômeros aromáticos de vinila que possuem afórmula geral definida acima são: estireno, a-metilestireno, metilestireno, eti-lestireno, butilestireno, dimetilestireno, mono, di, tri, tetra e pentacloroestire-no, bromoestireno, metóxi-estireno, acetóxi-estireno, etc. Os monômerosaromáticos de vinila preferidos são estireno e a-metilestireno.
Os monômeros aromáticos de vinila que possuem a fórmula ge-ral (I) podem ser usados separadamente ou em uma mistura de até 50% empeso com outros monômeros copolimerizáveis. Exemplos destes monôme-ros são ácido (met)acrílico, C1-C4 ésteres de alquila de ácido (met)acrílico,tais como, acrilato de metila, metil-metacrilato, acrilato de etila, etilmetacrila-to, acrilato de isopropila, acrilato de butila, amidas e nitrilas de ácido(met)acrílico tais como, acrilamida, metacrilamida, acrilonitrila, metacrilonitri-la, butadieno, etileno, divinilbenzeno, anidrido maléico, etc. Os monômeroscopolimerizáveis preferidos são acrilonitrila e metilmetacrilato.
Qualquer agente de expansão capaz de ser englobado na matrizpolimérica aromatica de vinila, pode ser usado em uma combinação com ospolímeros expansíveis, objeto da presente invenção. Exemplos típicos sãohidrocarbonetos alifáticos, freon, dióxido de carbono, água, etc, menciona-dos acima.
A carga de negro-de-fumo possui um diâmetro médio que varia apartir de 30 a 2000 nm, de preferência, a partir de 100 a 1000, uma superfí-cie específica que varia a partir de 5 a 40 m2/g, de preferência, a partir de 8a 20 m2/g, (medido de acordo com ASTM D-6556), um teor de enxofre quevaria a partir de 0,1 a 1000 ppm, de preferência, a partir de 1 a 500 ppm, umresíduo de cinza que varia a partir de 0,001 a 1%, de preferência, a partir de0,01 a 0,3% (medido de acordo com ASTM D-1506), uma perda com calor(medida de acordo com ASTM D-1509) que varia a partir de 0,001 a 1%, depreferência, a partir de 0,01 a 0,5%, um DBPA (medido de acordo comASTM D-2414) de 5 a 100 ml/(100 g), de preferência, 20 a 80 ml/(100 g) eum número de iodo (medido de acordo com ASTM D-1510) que varia a partirde 0,01 a 30 g/kg, de preferência, a partir de 0,01 a 20 g/kg, de forma muitopreferida, a partir de 0,1 a 10 g/kg. A dita carga pode ser adicionada ao po-límero aromático de vinila tanto por meio de polimerização em suspensãocomo por meio da tecnologia de massa contínua, em tais quantidades paraobter uma concentração final no polímero de 0,01 a 25% em peso, de prefe-rência, a partir de 0,01 a 20, muito preferivelmente, a partir de 0,1 a 5%.
O negro-de-fumo usado na presente invenção pode ser prepara-do de acordo com as seguintes tecnologias principais:
• processo de forno (combustão parcial de Um líquido que con-tém hidrocarbonetos aromáticos);
• processo de negro-de-fumo térmico (método baseado na de-composição de gás neutro ou hidrocarbonetos líquidos na ausência de ar ouchama);
• processo de negro de acetileno (processos de decomposiçãotérmica, 800 a 1000°C, em pressão atmosférica);
• processo de fuligem (combustão de diversos líquidos ou maté-rias-primas na ausência de ar).
Mais detalhes podem ser encontrados, por exemplo, na enciclo-pédia Kirk-Othmer, edição 4, volume 4.
O grafite neutro ou sintético pode possuir um tamanho que variaa partir de 1 a 50 um, de preferência, a partir de 2 a 13 um, com uma áreaespecífica de 5 a 20 m2/g. Um exemplo é o produto de Fluka que possui umdiâmetro de 5 um. O grafite também pode ser do tipo expansível.
O alumínio está, de preferência, na forma de pequenas placas e90% das partículas possuem um comprimento máximo de 15 um. Um exem-plo é o produto Schlenk - FM/6500 com um tamanho médio de 4 um. Osflocos de alumínio tratados de superfície também podem ser usados paraaperfeiçoar sua capacidade de dispersão na fase monomerica e aumentarsua resistência à água.
O trissulfeto de antimônio está, de preferência, na forma de pe-quenas placas ou esferas e pode possui um tamanho que varia a partir de 1a 80 um. Um exemplo é o produto Fluka com um diâmetro médio de 30 um.
O derivado de silício é um produto da família de argila, tal como,caulinita e talco, micas, argilas e montmorilonitas. O derivado de silício é, depreferência, talco em uma forma esferoidal e pode possuir um tamanho quevaria a partir de 5 a 50 um. Um exemplo é o produto TL-16 de Teloon Che-micals com um tamanho de 16 um.
O derivado de magnésio é, de preferência, hidrotalcita e um e-xemplo é DHT-4 de Kiowa Chem.
No término da adição da carga atérmana, um polímero expansí-vel é obtido, que pode ser transformado para produzir artigos expandidosque possuem uma densidade que varia a partir de 5 a 50 g/l, de preferência,a partir de 10 a 25 g/l. Estes materiais também possuem uma excelente ca-pacidade de isolamento térmico expressa por uma condutividade térmicaque varia a partir de 25 a 60 mW/mK, de preferência, a partir de 30 a 45mW/mK (medida de acordo com o padrão ISSO 8301) que é geralmentemenor do que aquela de materiais expandidos não-preenchidos equivalenteatualmente no mercado, por exemplo, EXTIR A-5000 de Polimeri EuropaS.p.A.
Alguns exemplos ilustrativos e não-limitativos são proporciona-dos para uma melhor compreensão da presente invenção e para sua moda-lidade.EXEMPLO 1 (comparativo)
Uma mistura de 150 partes em peso de água, 0,2 parte de piro-fosfato de sódio, 100 partes de estireno, 0,0020 parte de amina esteari! N,N'-bis-(2-hidroxietila), 0,30 parte de peróxido de benzoíla, 0,25 parte de per-benzoato de terc-butila e 1 parte de negro-de-fumo T990 vendido pela com-panhia CONTINENTAL CARBON de Houston - Texas (USA) com um diâ-metro médio de cerca de 362 nm, um BET de 10 m2/g, um teor de cinza de0,02%, um teor de enxofre igual a 60 ppm, uma perda com calor de 0,1%,um número de DBPA de 44 ml/(100g), são carregados dentro de um recipi-ente fechado agitado. A mistura é aquecida a 90°G sob agitação.
Após cerca de 2 horas a 90°C, 4 partes de uma solução em 10%de polivinilpirrolidona são adicionadas. A mistura é aquecida, ainda sob agi-tação, durante 2 horas adicionais a 100°C, 7 partes de uma mistura de 70/30de n-pentano e i-pentano são adicionadas, a mistura é aquecida durante 4horas adicionais a 125°C, e então resfriada e a batelada descarregada.
As contas de polímero expansível produzidas desta maneira sãosubseqüentemente recuperadas, lavadas, secas em um fluxo de ar a 23°C,0,02% de agente ativo de superfície não-iônico que consiste em um conden-sado de oxido de etileno e oxido de propileno sobre uma base de glicerina,vendidas por Dow (Voranol CP4755), são adicionadas, e peneiradas paraseparar a fração com um diâmetro que varia a partir de 1 â 1,5 mm.
Esta fração provou ser 40%, sendo que uma fração de 30% estáentre 0,5 e 1 mm, uma fração de 15% entre 0,2 e 0,5 mm e a fração bruta de15% entre 1,5 e 3 mm.
0,2% de monoestearato de glicerila e 0,01% de estearato de zin-co são então adicionados à fração de 1 a 1,5 mm.
O produto é pré-expandido com vapor em uma temperatura de100°C, envelhecido durante um dia e usado para a moldagem de blocos(dimensões: 1040 x 1030 x 550 mm).
Os blocos foram então cortados para preparar chapas planassobre as quais a condutividade térmica foi medida. A condutividade térmicaera de 35,2 mW/mK, enquanto que uma chapa que possui a mesma densi-dade (17 g/l) preparada com um produto de referência tradicional (EXTIR A-5000), era de 42,5 mW/mK.
Uma parte da fração peneirada entre 1 e 1,5 mm é termicamentetratada com ar a 50°C durante 1 h. 0,2% de monoestearato de glicerila e0,01% de estearato de zinco são então adicionados às contas. O produto épré-expandido com vapor a uma temperatura de 100°C, envelhecido duranteum dia e usado para a moldagem de blocos (dimensões: 1040 x 1030 x 550 mm).
Os blocos foram então cortados para preparar as chapas planassobre as quais a condutividade térmica foi medida. A condutividade térmicaera de 35 mW/mK.
EXEMPLO 2
O Exemplo 1 é repetido até a secagem das contas com ar a 23°.0,02% de um fosfato de sódio de um álcool C12 etoxilado com 10 rnols deEO (Forlanit of Cognis) é então adicionado às contas que são subseqüente-mente peneiradas, separando a fração com um diâmetro que varia a partirde 1 a 1,5 mm.
0,2% de monoestearato de glicerila e 0,01% de estearato de zin-co são então adicionados a uma parte da fração de 1 a 1,5 mm.
O produto é pré-expandido com vapor a uma temperatura de100°C, envelhecido durante um dia e usado para a moldagem de blocos(dimensões: 1040 x 1030 x 550 mm).
Os blocos foram então cortados para preparar chapas planassobre as quais a condutividade térmica foi medida. A condutividade térmicaera 35,3 mW/mK (densidade = 17 g/l).
A outra parte da fração entre 1 e 1,5 mm é de forma subseqüen-te tratada termicamente com ar a 50°C durante 1 h, e 0,2% de monoesteara-to de glicerila e 0,01% de estearato de zinco são então adicionados.
O produto é subseqüentemente processado utilizando o mesmoprocedimento do Exemplo 1 (densidade = 17 g/l). A condutividade térmicacaiu para 33 mW/mK.EXEMPLO 3
O Exemplo 2 é repetido até a secagem das contas com ar a 23°.0,02% de glicerina é então adicionado às contas.
As contas de polímero expansível produzidas desta maneira sãoprocessadas como no Exemplo 1, para separar a fração que varia a partir de1 a 1,5 mm.
A fração entre 1 e 1,5 mm é de forma subseqüente tratada ter-micamente com ar a 50°C durante 1 h e processada como no Exemplo 1. Acondutividade térmica provou ser 33,3 mW/mK.
EXEMPLO 4
Uma mistura de 150 partes em peso de água, 0,2 parte de trical-ciofosfato de sódio (TCP), 100 partes de estireno, 0,0020 parte de amina deestearil N,N'-bis-(2-hidroxietila), 0,30 parte de peróxido de benzoíla, 0,25parte de perbenzoato de terc-butila, 1 parte de negro defumo usada no E-xemplo 1 e 1 parte de grafite, são descarregadas dentro de um recipientefechado agitado, 0,7% de hexabromociclododecano e 0,25% de dicumilperó-xido são adicionados juntamente com o estireno para tornar o produto resis-tente ao fogo. A mistura é aquecida a 80°C sob agitação. 15 ppm de meta-bissulfito de sódio são adicionadas e o aquecimento continua a 90°C.
Após 3 horas a 90°C, 0,3% de TCP é adicionado, seguido por 7partes de uma mistura de 70/30 de n-pentano e i-pentanó, a mistura é aque-cida durante 4 horas adicionais a 125°C, resfriada e descarregada.
As contas de polímero expansível produzidas desta maneira sãolavadas, secas, Forlanit é então adicionado como no Exemplo 2, e peneira-das, separando a fração que varia a partir de 1 a 1,5 mm.
Esta fração provou ser 70%, sendo que uma fração de 10% estáentre 0,5 e 1 mm, uma fração de 5% entre 0,2 e 0,5 mm e a fração bruta de15% entre 1,5 e 3 mm.
0,2% de monoesterato de glicerila e 0,01% de estearato de zincosão então adicionados a uma parte da fração de 1 a 1,5 mm, que é proces-sada como descrito no Exemplo 1. A condutividade térmica provou ser iguala 34,3 mW/mK.A outra parte da fração de 1 a 1,5 mm é termicamente tratadacom ar a 50°C durante 1 hora e processada como descrito no Exemplo 1. Acondutividade térmica caiu para 32,7 imW/mK e a amostra de teste passouno teste de fogo de acordo com DIN 4102 de regulação.
EXEMPLO 5
O Exemplo 4 foi repetido substituindo o grafite por 1% de sulfetode antimônio de Fluka (diâmetro = 30 um). A condutividade térmica foi avali-ada de forma análoga ao Exemplo 4 sobre a fração de 1 a 1,5 mm, secacom ar a 23°C, e provou ser 34,4 mW/mK. A condutividade térmica sobre afração de 1 a 1,5 mm tratada termicamente provou ser igual a 32,5 mW/mK.
EXEMPLO 6
O Exemplo 4 foi repetido substituindo o grafite por 1 % de placasde alumínio FM6500 de Schlenk (diâmetro nominal = 4 um). A condutividadetérmica foi avaliada, analogamente ao Exemplo 4, sobre a fração de 1 a 1,5mm seca com ar a 23°C, e provou ser 34,2 mW/mK. A condutividade térmicasobre a fração de 1 a 1,5 mm tratada termicamente provou ser igual a 32,1mW/mK.
Claims (16)
1. Polímeros aromáticos de vinila expansíveis que contêm umaditivo atérmano que compreende:a) uma matriz obtida por polimerização 50 a 100% em peso deum ou mais monômeros aromáticos de vinila e 0 a 50% em peso de pelomenos um monômero copolimerizável;b) 1 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), deum agente de expansão englobado na matriz polimérica;c) 0,01 a 25% em peso, calculado com relação ao polímero (a),de um negro-de-fumo que possui um diâmetro médio que varia a partir de 30a 2000 nm, uma área de superfície que varia a partir de 5 a 40 m2/g, um teorde enxofre que varia a partir de 0,1 a 1000 ppm e um teor de cinza que variaa partir de 0,001 a 1%;d) 0 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), degrafite;e) 0 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), dealumínio;f) 0 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), detrissulfeto de antimônio;g) 0 a 10% em peso, calculado com relação ao polímero (a), deum derivado inorgânico de silício ou magnésio;com a condição que a soma de componentes (a)-(g) se aproxi-me de 100 e que a concentração da matriz (a) não seja menor que 80% empeso e pelo menos um de (d)-(g) esteja presente.
2. Polímeros aromáticos de vinila, de acordo com a reivindicação 1,em que a carga de negro-de-fumo possui um diâmetro médio que varia apartir de 100 a 1000 nm, uma superfície específica que varia a partir de 8 a 20 m2/g, (medido de acordo com ASTM D-6556), um teor de enxofre quevaria a partir de 1 a 500 ppm, um resíduo de cinza que varia a partir de 0,01a 0,3% (medido de acordo com ASTM D-1506), uma perda com calor (medi-da de acordo com ASTM D-1509) que varia a partir de 0,001 a 1%, um DB-PA (medido de acordo com ASTM D-2414) de 5 a 100 ml/(100 g), e um nú-mero de iodo (medido de acordo com ASTM D-1510) que varia a partir de 0,01 a 30 g/kg.
3. Polímeros aromáticos de vinila, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o grafite é natural ou sintético e possui uma dimensão quevaria a partir de 1 a 50 um, com uma área específica de 5 a 20 m2/g.
4. Polímeros aromáticos de vinila, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o grafite é do tipo expansível.
5. Polímeros aromáticos de vinila, de acordo com qualquer rei-vindicação anterior, em que o alumínio está na forma de pequenas placas e 90% das placas possuem um comprimento máximo de 15 um.
6. Polímeros aromáticos de vinila, de acordo com qualquer rei-vindicação anterior, em que o trissulfeto de antimônio está, de preferência,na forma de pequenas placas ou esferas e possui uma dimensão que varia apartir de 1 a 80 um.
7. Polímeros aromáticos de vinila, de acordo com qualquer rei-vindicação anterior, em que o derivado de silício e um produto da família deargila, tal como, caulinita e talco, micas, argilas e montmorilonitas.
8. Polímeros aromáticos de vinila, de acordo com a reivindicação 7, em que o derivado de silício é talco em forma esferoidal e possui uma di-mensão que varia a partir de 5 a 50 um.
9. Polímeros aromáticos de vinila, de acordo com qualquer rei-vindicação anterior, em que o derivado de magnésio é hidrotalcita.
10. Polímeros aromáticos de vinila, de acordo com qualquer rei-vindicação anterior, em que o monômero aromático de vinila é estireno ou a-metilestireno.
11. Artigos expandidos que possuem uma densidade que varia apartir de 5 a 50 g/l, que possui uma condutividade térmica que varia a partirde 25 a 50 mW/mK obtida após a expansão, em uma temperatura levementemaior que a temperatura de transição vítrea do polímero, de contas de polí-meros aromáticos de vinila, de acordo com qualquer reivindicação anterior.
12. Processo para aperfeiçoar a capacidade de isolamento depolímeros aromáticos de vinila expandidos que compreende:-1) preparar contas de polímeros aromaticos de vinila expansíveisque contêm 1 a 10% em peso, calculadas com relação ao polímero, de umagente de expansão englobado na matriz polimérica e de um aditivo atérma-no que compreende negro-de-fumo homogeneamente distribuído na matrizpolimérica com um diâmetro médio que varia a partir de 30 a 2000 nm, umaárea de superfície que varia a partir de 5 a 40 m2/g, um teor de enxofre quevaria a partir de 0,1 a 1000 ppm, um teor de cinzas que varia a partir de 0,001 a 1%;-2) tratar a superfície das contas, antes da deposição da cobertu-ra, com um agente lubrificante líquido selecionado a partir de:i. um composto orgânico hidroxilado onde a razão de C/OH, en-tre o número de átomos de carbono (Ç) e os grupos hidroxila (OH), varia apartir de 1 a 1,3;ii. um fosfato de sódio de C10-C20 álcool etoxilado com 1 a 30rnols de oxido de etileno;iii. um sulfonato de sódio/sulfato alquil benzila ou benzila, onde ogrupo alquila possui a partir de 5 a 20 átomos de carbono;iv. um cloreto de benzil-alquil amônio (solução aquosa), (por e-xemplo, cloreto de benzalcônio);v. um éster de ácidos graxos de óleo de coco com cloreto decolina; e-3) tratar termicamente as contas com ar quente em uma tempe-ratura que varia a partir de 30 a 60°C.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, em que a pre-paração das contas de polímero aromático de vinila expansível é realizadaatravés da polimerização em suspensão aquosa de um ou mais monomerosaromaticos de vinila, possivelmente juntos com pelo menos um comonomeropolimerizável em uma quantidade de até 50% em peso, na presença do adi-tivo atérmano e na presença de um iniciador radicálico de peróxido, que con-tém opcionalmente pelo menos um anel aromático, e um agente de expan-são adicionado antes, durante ou no término da polimerização.
14. Processo, de acordo com a reivindicação 12, em que a pre-paração das contas de polímeros aromáticos de vinila expansíveis é realiza-da por meio de polimerização em massa e em contínuo, que compreende asseguintes etapas em série:i. alimentar um polímero aromático de vinila em uma máquina deextrusão, juntamente com o aditivo atérmano e um agente de nucleação se-lecionado a partir de ceras de polietileno ou ceras de poliamida;ii. aquecer o polímero aromático de vinila a uma temperaturamaior que o ponto de fusão relativo;iii. injetar o agente de expansão e possíveis aditivos, tais como,agentes retardante de chama, dentro do polímero fundido antes da extrusãoatravés de uma matriz;iv. formar grânulos expansíveis, através de uma matriz, em umaforma substancialmente esférica com um diâmetro médio que varia a partirde 0,4 a 2 mm, ev. re-cozer as contas obtidas desta maneira a uma temperaturaaproximadamente da Tg do polímero + sistema de agente de expansão, sobpressão.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 12, 13 ou 14, emque o agente lubrificante líquido é adicionado em quantidades que variam apartir de 0,005 a 0,05% em peso.
16. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, em que as contas são submetidas à aplicação de uma coberturaque consiste essencialmente em uma mistura de mono, di e triésteres deglicerina (ou outros álcoois) com ácidos graxos e estearatos de metal, tam-bém possivelmente em uma mistura com negro-de-fumo.
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