CN101044195A - 具有大孔度的固有开孔的聚丙烯泡沫 - Google Patents

具有大孔度的固有开孔的聚丙烯泡沫 Download PDF

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Abstract

发泡如下物质的聚合物共混物产生平均孔度为至少四毫米和固有开孔含量为至少40％的聚合物泡沫：(a)高熔体强度聚丙烯(HMS PP)；(b)线型或基本线型聚丙烯，它的熔点在(a)的十摄氏度之内，熔体流动速率显著不同于(a)并易与(a)混合；和任选地，(c)与(a)不易混合的聚乙烯。HMS PP构成(a)和(b)总结合重量的60重量％(wt％)或更多和90wt％或更少。组分(c)构成总聚合物共混物重量的60wt％或更少。

Description

具有大孔度的固有开孔的聚丙烯泡沫
交叉参考陈述
本申请要求2004年10月22日提交的U.S.临时申请No.60/621,495的权益。
发明背景
发明领域
本发明涉及具有大(至少1.5毫米)平均孔度的固有开孔的聚丙烯系聚合物泡沫(polypropylene-based polymeric foam)，制备这样聚合物泡沫的方法和使用这样聚合物泡沫的方法。
相关技术的描述
具有大平均孔度(即平均孔度为至少1.5毫米)的泡沫在应用如过滤和声学阻尼中是所需的。这些相同的应用得益于开孔泡沫。通常，这些应用进一步得益于与聚丙烯(PP)泡沫相关的热稳定性以允许热液体的过滤或温暖地方(例如发动机隔室)的声学阻尼。
PP泡沫由于它们的热稳定性，容易由挤出工艺制备的能力，和可循环性而令人满意。然而，制备具有大平均孔度并且是固有开孔(inherently open-celled)的PP泡沫具有挑战性。泡沫是″固有开孔″，条件是当泡沫在形成期间膨胀时它成为开孔，与例如机械穿孔步骤期间相对。
美国专利(USP)6,590,006 B2公开了从如下物质的结合制备的具有大孔度的聚烯烃泡沫：至少35重量％(wt％)高熔体强度(HMS)PP和至多65wt％的自由基聚合的乙烯聚合物。然而，USP 5,690,006 B2教导如何制备闭孔泡沫和将泡沫穿孔以达到开孔特征。
USP 6,541，105(USP‘105)公开了包括开孔PP泡沫的开孔聚烯烃泡沫，其孔度大于一毫米，但要求共混熔点差值为至少十摄氏度(℃)的聚烯烃。
需要在PP泡沫技术中取得进步以包括孔度大于可以采用USP’105技术获得的PP泡沫。需要具有固有开孔的PP泡沫使得不必再穿孔。如果形成泡沫的聚合物共混物不需要包括熔点差值为至少10℃的聚合物，甚至是更令人满意。仍然更所需的是可以在至少10℃的模头温度窗(die temperature window)内吹制成固有开孔PP泡沫的聚合物组合物。
发明概述
通过提供满足一种或更多上述所需特性的PP泡沫和方法，本发明在PP泡沫技术领域取得进步。
在一方面，本发明是基本由聚合物共混物组成的固有开孔的聚合物泡沫，其含有其中限定了平均孔度为至少四毫米的泡孔，其中泡沫的固有开孔含量为至少40％(根据美国材料试验学会(American Societyfor Testing and Materials，ASTM)D2856-94)和其中聚合物共混物基本由如下物质组成：(a)高熔体强度聚丙烯；(b)选自线型和基本线型聚丙烯的第二聚丙烯，它的熔点在(a)的十摄氏度之内，熔体流动速率(ASTMD-1238，条件L)显著不同于(a)，且易与(a)混合；和任选地，(c)与(a)不易混合的乙烯聚合物；其中聚合物共混物包含60重量％(wt％)或更少的(c)，以聚合物共混物重量计；和其中(a)构成(a)和(b)总重量的至少60wt％和90wt％或更少。
在第二方面，本发明是第一方面的聚合物泡沫的生产方法，方法包括通过在混合压力下将发泡剂混合入软化的聚合物共混物形成可发泡组合物和然后将可发泡组合物曝露于低于混合压力的压力并使可发泡组合物膨胀成第一方面的聚合物泡沫；其中改进在于软化的聚合物共混物基本由如下物质组成：(a)高熔体强度聚丙烯；(b)选自线型和基本线型聚丙烯的第二聚丙烯，它的熔点在(a)的十摄氏度之内，熔体流动速率(ASTM D-1238，条件L)显著不同于(a)，和易与(a)混合；和任选地，(c)与(a)不易混合的乙烯聚合物；其中聚合物共混物包含60重量％(wt％)或更少的(c)，以聚合物共混物重量计；和其中(a)构成(a)和(b)总重量的至少60wt％和90wt％或更少。
在第三方面，本发明是使用第一方面的聚合物泡沫的方法，该方法包括如下步骤：将第一方面的聚合物泡沫在两个区域之间放置使得一个区域中的声音至少部分渗透泡沫以达到第二个区域。
本发明的泡沫用作，例如声学阻尼材料(acoustical dampeningmaterials)以及过滤器材料(filter materials)。
发明详述
本发明的泡沫和方法基本由聚合物共混物组成，该共混物基本由两种，优选三种不同的聚合物组成，在此，″基本由...组成″表示构成至少90重量％(wt％)或更多，以所述组合物的总重量计。例如，泡沫基本由聚合物共混物组成表示聚合物共混物构成总泡沫重量的至少90wt％。相似地，两种，优选三种聚合物构成总聚合物共混物重量的至少90wt％。
第一聚合物(组分A)是高熔体强度聚丙烯(HMS PP)。第二聚合物(组分B)是不同于组分A和选自线型和基本线型PP的第二PP，它的熔点在组分A的10℃之内。不由理论约束，需要此特定共混物以形成具有高开孔含量的大孔泡沫，这是因为HMS PP由于在泡沫膨胀期间它的应变硬化特性而在发泡期间提供稳定性，同时线型或基本线型PP缓和聚合物共混物的应变硬化特征。组分A和组分B在本发明的聚合物共混物中的浓度最优达到组分A和B两者性能的互补贡献-组分A在膨胀期间对泡孔提供整体性以防止泡沫崩塌而组分B提供膨胀性和可破裂以在泡孔之间形成开口(孔)的壁中部位。结果是，本发明中的聚合物共混物可足够膨胀以产生具有大孔度和固有开孔结构的泡沫。
组分A和B每种(组分A和B统称为″PP组分″)是包含至少50重量％(wt％)聚合的丙烯单元的聚合物，按聚合物的重量。所需地，一种或两种PP组分是80wt％或更多，优选90wt％或更多，更优选100wt％(即，PP均聚物)聚合的丙烯，以PP组分的重量计。组分A、B或A和B两者也可以是丙烯和烯烃的无规或嵌段共聚物，该烯烃选自乙烯、包含4到10个碳原子(C4-10)的1-烯烃(α-烯烃)和C4-10二烯烃，或丙烯和选自乙烯和C4-10α-烯烃的两种单体的无规三元共聚物。所需地，组分A、B或A和B两者是等规的。
组分A是高熔体强度聚丙烯(HMS PP)；意味着组分A是由任何支化方法制备的支化聚合物，该方法包括采用高能电子束的辐射(参见USP 4,916,198，该文献在此引入作为参考)、采用叠氮基官能硅烷的偶合(参见USP 4,714,716，该文献在此引入作为参考)和在多乙烯基官能单体存在下通过与过氧化物反应。HMS PP的支化系数小于1，优选小于0.9和最优选小于0.4。HMS PP的支化系数优选为至少0.2。支化系数是聚合物中长链支化的量度(参见USP 4,916，198第3栏65行到第4栏30行，该文献在此引入以参考测定支化系数的方法)。
组分A的熔体流动速率(MFR)所需地为0.01克每十分钟(g/10min.)或更多，优选0.05g/10min.或更多，更优选0.1g/10min.或更多，还更优选0.5g/10min.或更多。所需地，组分A的MFR为100g/10min.或更小，优选50g/10min.或更小，更优选20g/10min.或更小，还更优选10g/10min.或更小。MFR小于0.01g/10min.的HMS PP(组分A)倾向于是太粘性而不能发泡，而MFR大于100g/10min.的该物质倾向于太是流体的而不能发泡。根据美国材料试验学会方法(ASTM)D-1238测量(条件L：230摄氏度(℃)和2.16千克(kg)重物)MFR。
组分B的MFR显著不同于组分A，它意味着组分B的MFR等于小于组分A的MFR的一半或MFR等于或大于组分A的MFR的两倍。如果组分B的MFR不显著不同于组分A的MFR(即，MFR是HMS PP组分的MFR的0.5-2倍)，则聚合物共混物倾向于膨胀成闭孔泡沫。采用与组分A相同的方式测量MFR。由于与组分A相同的原因，组分B的MFR优选大于0.01g/10min.和小于100g/10min。
两种PP组分的熔体张力所需地为7厘牛顿(centiNewtons，cN)或更多，优选10cN或更多，更优选15cN或更多和最优选20cN或更多。所需地，两者PP组分的熔体张力为60cN或更小，优选40cN或更小。熔体张力小于7cN的PP组分使聚合物共混物太不稳定而不能形成泡沫，而熔体张力大于60cN的PP组分使聚合物共混物太难以膨胀成泡沫。根据″Chisso方法″测量熔体张力。Chisso方法表示从直径为2.1毫米(mm)，长度为40mm，和温度为230℃的毛细管模头挤出的熔融聚合物材料的条以cN计的张力。在20mm/分钟的挤出速度和3.14米/分钟的恒定导出速度下使用Melt Tension Tester Model 2(Toyo SeikiSeisaku-sho Ltd.)挤出聚合物。
尽管组分A和组分B可具有相对于彼此的不同熔体强度值，两种PP组分的熔体强度所需地为10cN或更多，优选20cN或更多，更优选25cN或更多，还更优选30cN或更多和60cN或更小，优选55cN或更小。熔体强度小于10cN的聚合物太不稳定以致不能发泡成泡沫，而熔体强度大于60cN的聚合物难以发泡。熔体强度表示使用GoettfertRheotens熔体张力设备(Goettfert，Inc.)，从2.1mm直径和4.9mm长毛细管模头在190℃下在0.030毫升每秒的速率下挤出和在恒定加速度下拉伸的熔融聚合物条的张力。聚合物的极限拉伸力，或断裂时强度是聚合物的熔体强度。
尽管组分A和组分B可具有相对于彼此的不同熔体伸长率(meltelongation)数值，两种PP组分的熔体伸长率数值所需地为至少50％，优选150％或更多，更优选200％或更多，根据Rheotens熔体张力设备测量。如果PP组分的熔体伸长率数值小于50％，它不膨胀成泡沫。对PP组分的合适熔体伸长率数值没有已知的上限。
组分A的tanδ数值所需地为1.5或更小，优选1.2或更小，和更优选1.0或更小。组分A的tanδ数值通常为0.5或更多。tanδ数值高于1.5的聚合物是特别粘性的并倾向于在加工期间促进泡沫崩塌。tanδ数值是比例g″/g′，其中g″是聚合物熔体的损耗模量和g′是聚合物熔体的储能模量。使用2.5mm厚和25mm直径聚合物样品在190℃下并使用在1弧度每秒频率下振荡的力学频谱计(例如，Rheometrics ModelRMS-800；Rheometric，Inc.)测量聚合物的tanδ数值。
合适HMS PP聚合物的例子包括Pro-faxTMPF814(Basell PolyolefinsCompany N.V，荷兰，Montell North America Inc.的商标)和DaployWD130HMS(Borealis A/S，丹麦)。
组分B选自熔点在组分A的10℃之内的线型和基本线型PP聚合物。″线型PP″没有任何长链支化和支化系数为一(1)。″基本线型PP″包含至多三个，优选至多一个长支链每1,000个碳。典型地，基本线型PP包含0.01或更多，更典型地0.03或更多长支链每1,000个碳。基本线型PP的支化系数小于1。在本发明的聚合物共混物中，组分B的支化系数大于相同聚合物共混物中的组分A。
组分B所需地与组分A是″易混合的″，优选″完全易混合的″。使用差示扫描量热法(DSC)表征聚合物可混合性。将组分A和B的固体样品共混物从23℃加热直到样品完全熔融。将必须保持每分钟10℃的恒定样品温升的热通量对样品温度作图。如果它们是″完全易混合的″或″基本易混合的″，聚合物是″易混合的″。如果聚合物样品中的组分聚合物是″完全易混合的″，在图中存在一个峰。如果至少50％它们对应峰的面积重叠，聚合物是″基本易混合的″。如果它们是″基本不易混合的″或″完全不易混合的″，聚合物是″不易混合的″。如果对应于每个聚合物存在峰并且峰不重叠(它们是基线解析的)，聚合物是″完全不易混合的″。如果小于50％的它们对应峰的面积重叠，聚合物是″基本不易混合的″。
合适组分B聚合物的例子包括Pro-fax 6823(Basell PolyolefinsCompany N.V，荷兰)和PP 5D45(the Dow Chemical Company，USA)。
组分A和组分B的熔点在10℃之内和结果是，有效地在泡沫加工期间共混。
组分A和组分B在聚合物共混物中的结合物包含60wt％或更多和90wt％或更少组分A，以组分A和B的结合重量计。结合物可包含70wt％或更多，甚至80wt％或更多组分A。Wt％是相对于组分A和B的结合物的总重量。包含小于60wt％HMS PP的聚合物共混物倾向于是不稳定的和在发泡时崩塌。包含大于90wt％组分A的聚合物共混物倾向于是闭孔(20％或更少开孔含量)。
第三聚合物组分(组分C)，乙烯聚合物组分，是所需的但不是聚合物共混物中必须的。组分C提高从聚合物共混物制备的泡沫的声学阻尼性能。不由理论约束，与从仅PP组分制备的壁相比，组分C在泡沫壁中的存在可使壁更容易振动和，因此更容易抑制声能。组分C与组分A是″不易混合的″，优选″完全不易混合的″。使用对于PP组分所述的DSC方法表征可混合性。
适于作为组分C的聚合物包括大于五十(50)wt％，优选大于八十(80)wt％聚合的乙烯单元，以聚合物的重量计。用于组分C的合适聚合物的例子包括低密度聚乙烯(LDPE)，线型低密度聚乙烯(LLDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、和乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)。组分C可包含一种或更多合适的聚合物。优选，组分C选自LDPE、LLDPE和HDPE。最优选，组分C是LDPE。
支化乙烯聚合物特别所需地作为组分C以提供泡沫中的声学阻尼效果和提供发泡期间的最优发泡稳定性。支化聚合物在发泡时在聚合物膨胀期间经历应变硬化，这提供泡沫在它形成期间的稳定性。
所需地，组分C的熔体指数，I2为0.1g/10min.或更多，优选0.25g/10min.或更多，更优选0.5g/10min.或更多和100g/10min.或更小，优选50g/10min.或更小，更优选5g/10min.或更小。根据ASTM D-1238在190℃下和采用2.16kg负荷测量I2。I2小于0.1g/10min.的乙烯聚合物是太粘性的而不容易发泡，而I2大于100g/10min.的乙烯聚合物不具有足够的粘度以形成稳定的泡沫。
组分C可以在聚合物共混物中存在的数量等于60wt％或更小，优选50wt％或更少和更优选40wt％或更少，以聚合物共混物的总重量计。包含多于60wt％组分C的聚合物共混物倾向于形成在加工期间崩塌的不稳定泡沫。聚合物共混物可以没有组分C；因此组分C是任选的组分。
用于组分C的合适聚合物的例子包括LDPE 620i和LDPE 300R(两者购自the Dow Chemical Company)。
在第一方面，本发明是基本由组分A、B和任选地C的聚合物共混物组成的聚合物泡沫。组分A，B和C的相对比例如以上对于聚合物共混物所述。泡沫的平均孔度为4mm或更大，优选7mm或更大。泡沫的平均孔度可以为10mm或更大。对本发明的孔度没有已知上限，尽管泡沫的平均孔度通常小于20mm。根据ASTM D 3756测量平均孔度。
本发明的泡沫是固有开孔的，意味着互连泡孔的孔在泡沫形成过程期间形成。同样地，不需要另外的加工(例如，穿孔)以在发泡之后开启本泡沫的泡孔结构。本发明的固有开孔的泡沫不同于穿孔泡沫(perforated foam)。穿孔泡沫具有通过包括至少一个泡沫表面的两个或更多泡孔(至少3个泡孔壁)的开口的线性排列。开口基本为相同的尺寸。通常，穿孔泡沫具有开口的线性排列，形成通过两个相对主泡沫表面(最大面积的表面)延伸的途径而不削磨泡沫表面。
相反地，固有开孔的泡沫典型地没有通过两个或更多泡孔延伸的开口的线性排列，特别是基本相同尺寸的开口的这样排列。此外，固有开孔的泡沫典型地没有基本相同尺寸的线性排列开口的途径，它形成通过两个相对主泡沫表面延伸的途径，而不消磨泡沫表面。
本发明的泡沫具有对应于40％或更多，优选60％或更多，更优选80％或更多，还更优选90％或更多开孔含量的固有开孔结构。本发明的泡沫可具有至多和包括100％开孔含量的固有开孔结构。根据ASTMD2856-94，程序A测量开孔含量。另外的加工方法如穿孔适于改进或提高本发明的泡沫的开孔特征。方法如穿孔可以是特别所需的以提高通过泡沫表面上的皮层的开孔特征。
所需地，本发明的泡沫是可循环的。如果与在相同加工条件下在没有再加工的聚合物时制备的新聚合物泡沫相比，它可以再加工成聚合物泡沫而不引起对新聚合物泡沫性能的任何视觉可检测到的影响，该泡沫是″可循环的″。理想地，本发明的泡沫是足够可循环的以使得以聚合物共混物重量计，至少20wt％加载入聚合物泡沫而不影响泡沫性能。
本发明的泡沫用于吸收20到20,000赫兹(Hz)，优选500到10,000Hz，更优选2,000到5,000Hz范围的声音。
所需地，采用或不采用泡沫的皮层，本发明的泡沫的噪声降低系数(noise reduction coefficient，NRC)为0.2或更多，优选0.35或更多，更优选0.4或更多。泡沫的皮层是可以由削磨除去的泡沫表面上的聚合物膜。NRC是在250、500、1000和2000赫兹下吸音系数的算术平均值。根据ASTM E-1050使用29mm和100mm直径和25mm厚的样品测量吸音系数。测量系数的合适设备包括Model 4206声音阻抗管和Model 3555信号分析仪，两者购自Bruel and Kiaer A/S，Maerum，丹麦。
本发明的许多泡沫的热变形温度也为130℃或更多，优选140℃或更多，更优选150℃或更多。热变形温度表示以下的温度：在该温度以上在对这个温度曝露多于一小时时泡沫收缩它的体积的至少5％。在要求相对高服务温度的应用中具有高热变形温度是所需的(例如，汽车的发动机隔室)。高服务温度应用得益于含有PP均聚物作为组分A和组分B的泡沫以获得最优的热稳定性。
在第二方面，本发明是由如下方式制造第一方面的聚合物泡沫的方法：从发泡剂和可流动聚合物组合物形成可发泡组合物和然后膨胀可发泡组合物形成泡沫。通过软化基本由组分A、B、和优选(尽管不必须地)组分C组成的聚合物共混物制备可流动聚合物组合物(即软化的聚合物共混物)。组分A、B和C的相对比例如以上对于聚合物共混物所述。通过在混合压力下向可流动聚合物组合物中混入发泡剂制备可发泡组合物。曝露可发泡组合物于低于混合压力的压力以膨胀可发泡组合物形成泡沫。本领域技术人员认识到这是制备聚合物泡沫的通常方法并且任何的许多已知方法都合适。
挤出方法是最所需的。在挤出方法中，将聚合物组分(组分A、B和当存在时，C)在足以软化每种聚合物的温度下加入挤出机。混合聚合物组分以形成可流动聚合物组合物。在混合压力下向共混的组合物中加入发泡剂以形成可发泡组合物。在模头温度和压力下通过模头将可发泡组合物挤出到压力低于模头压力的区域。优选，保持模头在必须软化包括聚合物共混物的所有聚合物组分的最低温度的30℃之内的温度以形成可流动组合物。将所有聚合物组分软化成可流动组合物的必须的最低温度是可发泡组合物中最高熔点聚合物组分的结晶熔点TM或具有最高玻璃化转变温度的可发泡组合物中聚合物组分的玻璃化转变温度(Tg)，它是更高的。所需地，保持模头温度低于165℃或发泡剂倾向于通过软化的聚合物共混物快速渗透而不引起聚合物的膨胀。
本发明的一个优点在于聚合物共混物允许宽模头温度窗，它是模头温度的范围，其中制备平均孔度为4mm或更多的固有开孔的泡沫(大于20％开孔含量)在挤出方法期间是可能的。通常，模头温度窗是8℃或更多，和可以是10℃或更多，甚至15℃或更多。
由本领域已知的任何措施如采用挤出机、混合机或共混机将发泡剂混入可流动聚合物组合物。任何常规发泡剂适于形成本发明的泡沫。例如USP 5,527,573，在第4栏66行到第5栏20行描述了适于本发明的方法的发泡剂(在此引入作为参考)。特别所需的发泡剂包括沸点在-50℃和+50℃之间的脂族烃如正戊烷、异戊烷、正丁烷、异丁烷、丙烷及其结合，该结合包括异丁烷/正丁烷共混物。水和二氧化碳也是所需的发泡剂。卤代发泡剂如氟化烃也是合适的发泡剂。可发泡组合物可包含任何一种发泡剂或发泡剂的混合物。
合适的挤出方法包括根据USP 4,323,528和USP 5,817,705中教导的累积挤出方法(accumulating extrusion process)(它们两者在此引入作为参考)。累积挤出采用挤出机-累积器(extruder-accumulator)系统，该系统包括保持区(或累积器)，其中可发泡凝胶保持在排除发泡的条件下。累积器含有开启入降低压力的区域的出口模头。模头具有间歇开启和然后再次关闭的孔口。与孔口的开启同时机械臂在可发泡组合物上施加压力。当臂施加压力时，一部分组合物通过模头挤出和进入降低压力的区域，其中组合物膨胀成聚合物泡沫。累积挤出方法是挤出聚合物泡沫的间歇，而不是连续方式。然而，来自累积器挤出机的泡沫产物可非常类似连续挤出方法的泡沫产物。
聚结的泡沫方法(coalesced foam process)也是本挤出方法的合适实施方案。USP 3,573,152和USP 4,824,720(两者的教导在此引入作为参考)包含聚结的泡沫方法的描述。通常，在聚结的泡沫方法期间可发泡聚合物组合物通过包含多个取向的孔口的模头挤出，使得当可发泡聚合物组合物在挤出时膨胀时，获得的发泡聚合物的条彼此接触和部分聚结在一起。获得的泡沫是在泡沫的挤出方向中延伸的泡沫条的组合物。皮层典型地确定聚结的泡沫中的每个条。
珠粒泡沫方法(bead foam process)也是本发明的合适实施方案。挤出和间歇珠粒泡沫方法是合适的。挤出方法要求挤出泡沫条和将条造粒以形成珠粒。间歇方法要求形成离散树脂粒子，如粒状树脂粒料，成为在其中粒料基本不溶的液体介质(例如，水介质)中的悬浮液；采用发泡剂在高压力和温度下浸渍粒料；和然后快速将粒料排入压力低于高压力的区域并使粒料膨胀成泡沫珠粒。USP 4,379,859和USP4,464,484(两者在此引入作为参考)公开了合适的间歇珠粒泡沫方法。
本发明的泡沫特别用作隔声材料。使用泡沫作为隔声材料的方法包括如下步骤：将本发明的第一方面的泡沫布置在两个区域之间使得一个区域中的声音至少部分渗透泡沫以达到第二区域。区域可以是，例如建筑物的房间，外壳中的隔室(例如，发动机隔室和车辆的客室)，或建筑物中房间的两部分。所需地，当需要在达到第二区域之前声音的声学阻尼时，在一个区域中的声音源和第二区域之间布置泡沫。
本发明的泡沫也非常适于用作过滤应用中的过滤器。
本发明的泡沫可包含一种或更多在聚合物共混物中分散的常规添加剂。添加剂包括无机填料、导电填料、颜料、抗氧剂、酸清除剂、阻燃剂、紫外吸收剂、加工助剂、挤出助剂、渗透性改进剂、抗静电剂、辐射阻断材料和其它热塑性聚合物。本发明的泡沫材料优选包含至少一种辐射阻断材料如炭黑和阻燃添加剂。常规添加剂在本发明的泡沫中的总数量是10wt％或更少，以总泡沫重量计。
如下实施例用于进一步说明本发明的具体实施方案。
材料
Pro-fax PF814树脂是MFR为3g/10min.的HMS PP，购自BasellPolyolefins Company N.V，荷兰。
PP1是熔体流动分率(fractional melt flow)为0.5的PP均聚物树脂。(PP1可以是，例如Pro-fax PF6823，购自Basell Polyolefins CompanyN.V，荷兰)。
LDPE 1是密度为0.923克每立方厘米(g/cm3)和I2为1.0g/10min的LDPE树脂。(例如，LDP 300R，购自The Dow Chemical Company，Midland，Michigan，USA)。
PLASBLAKTMPE3037是在LDPE中包含25wt％炭黑(按浓缩物重量)的浓缩物组合物。PLASBLAK是Cabot Corporation的商标。
EPR 1是MFR为0.8g/10min和其中10wt％单体单元是乙烯的乙烯/丙烯共聚物。特别地，EPR 1是具有基于EPR 1重量的80wt％PP和基于EPR 1重量的20wt％丙烯/乙烯(PE)嵌段共聚物的共聚物，该嵌段共聚物包含50wt％丙烯单元和50wt％乙烯单元，以PE共聚物重量计。EPR 1的MFR为0.8g/10min.(230℃，2.16kg负荷)和密度为0.9g/cm3。
IRGANOXTM1010是酚类抗氧剂/稳定剂。IRGANOX是CIBASpecialty Chemicals Corporation的商标。
IRGAFOSTM126是磷酸酯抗氧剂/稳定剂。IRGAFOS是CIBASpecialty Chemicals Corporation的商标。
GMS是甘油单硬脂酰酯，泡沫稳定剂。
根据ASTM D 3756测定每个实施例中样品的平均孔度。根据ASTM D2856-94测定开孔含量。根据ASTM D3575，Suffix W，方法A测定样品的密度。
实施例1
实施例1说明本发明的聚合物泡沫。实施例1中的聚合物共混物组合物使得通过在至少17℃的模头温度窗内的挤出而制造本发明的聚合物泡沫。泡沫的性能见表1。
使用单螺杆2-英寸(50.8mm)挤出机制备样品1.1-1.4，该挤出机具有(按顺序)树脂和固体添加剂的进料区、熔融区、计量区、混合区和冷却区。在计量区和混合区之间的是发泡剂注入的开口。在冷却区之后将宽度为50mm的矩形间隙可调节孔口连接到挤出机。
表1给出聚合物组分和1.1-1.4每个样品的浓度，以及那些样品的获得的泡沫性能。通过混合组分A、B和C的粒料形成造粒聚合物混合物(参见表1)。加入足够的PLASBLAK PE3037以达到0.4重量份炭黑每100份造粒聚合物混合物重量的浓度。加入0.66重量份IRGANOX1010和0.1重量份IRGAFOS 126到造粒聚合物混合物，每个基于100重量份造粒聚合物混合物重量。加入作为LDPE(0.92g/cm3和I2为22g/10min.)中25wt％浓缩物的IRGANOX和IRGAFOS组分。也加入0.8重量份GMS，基于造粒聚合物混合物重量。
将造粒聚合物混合物和添加剂在50kg每小时的速率下加入挤出机。保持挤出机区域的温度在：进料区160℃，熔融区190℃，计量区220℃和混合区220℃。保持冷却区和模头温度在相同的温度(参见表1得到对于每个样品的那个温度)。在基于造粒聚合物混合物和添加剂总重量的8wt％的均匀速率下将异丁烷再混合区注入挤出机以在挤出机内部形成可发泡聚合物组合物。
使用3500千帕(kPa)的模头压力通过模头孔口将可发泡聚合物组合物挤入大气压(101kPa)和23℃并使得组合物膨胀成聚合物泡沫。模头狭缝开口是0.35mm。获得的泡沫样品的厚度3-4厘米和宽度为13-14厘米。
表1
  样品   模头块温度(℃)     聚合物共混物组分(聚合物共混物的wt％)   泡沫密度(kg/m3)   平均孔度(mm)   开孔含量(％)   NRCw/皮层(ASTME-1050)
    A     B     C
  1.1   161     Pro-faxPF814(40)     PP1(20)     LDPE1(40)   27.2   12.2   91.8   (未测量)
  1.2   155     Pro-faxPF814(40)     PP1(20)     LDPE1(40)   26.5   11.8   84.5   (未测量)
  1.3   152     Pro-faxPF814(40)     PP1(20)     LDPE1(40)   27.8   11.2   72.2   (未测量)
  1.4   144     Pro-faxPF814(40)     PP1(20)     LDPE1(40)   30.2   10.6   43.7   0.42
  2.1   161     Pro-faxPF814(50)     PP1(10)     LDPE1(40)   28.9   4.1   89.5   0.36
  2.2   155     Pro-faxPF814(50)     PP1(10)     LDPE1(40)   28.3   10.5   41.1   041
  3.1   144     Pro-faxPF814(40)     EPR1(20)     LDPE1(40)   30.6   4.1   74.6   (未测量)
实施例2
实施例2说明使用如下物质制备的本发明的两个泡沫样品(2.1和2.2)：50wt％的Pro-fax PF814作为组分A，10wt％的PP 1作为组分B，和40wt％的LDPE 1作为组分C，及wt％以聚合物共混物重量计。此实施例也说明此特定聚合物共混物比例的模头温度窗为至少6℃。
采用与样品1.1-1.4相同的方式制备样品2.1和2.2，区别在于使用表1所示的聚合物组合物和模头温度，以及1900kPa的模头压力。样品2.1和2.2的性能也见表1。
实施例3
实施例3说明本发明的泡沫样品(3.1)，该样品包括乙烯/丙烯共聚物作为组分B代替PP均聚物。
采用与样品1.1-1.4相同的方式制备样品3.1，区别在于使用2100kPa的模头压力和表1所示的模头温度。样品3.1的性能也见表1。

Claims (20)

1.基本由聚合物共混物组成的固有开孔的聚合物泡沫，其含有其中限定的平均孔度为至少四毫米的泡孔，其中泡沫的固有开孔含量为至少40％(根据美国材料试验学会(ASTM)D2856-94)和其中聚合物共混物基本由如下物质组成：
(a)高熔体强度聚丙烯；
(b)选自线型和基本线型聚丙烯的第二聚丙烯，它的熔点在(a)的十摄氏度之内，熔体流动速率(ASTM D-1238，条件L)显著不同于(a)，并易与(a)混合；和任选地，
(c)与(a)不易混合的乙烯聚合物，
其中聚合物共混物包含60重量％(wt％)或更少的(c)，以聚合物共混物重量计，其中(a)构成(a)和(b)总重量的至少60wt％和90wt％或更少。
2.根据权利要求1所述的泡沫，其中(a)是聚丙烯均聚物。
3.根据权利要求1所述的泡沫，其中(b)是聚丙烯均聚物。
4.根据权利要求3所述的泡沫，其中(a)是聚丙烯均聚物。
5.根据权利要求1所述的泡沫，其中聚合物共混物包括组分(c)。
6.根据权利要求5所述的泡沫，其中(a)是聚丙烯均聚物。
7.根据权利要求5所述的泡沫，其中(b)是聚丙烯均聚物。
8.根据权利要求7所述的泡沫，其中(a)是聚丙烯均聚物。
9.根据权利要求5所述的泡沫，其中(c)是低密度聚乙烯。
10.根据权利要求1所述的聚合物泡沫的生产方法，该方法包括通过在混合压力下将发泡剂混入软化的聚合物共混物形成可发泡组合物，然后将可发泡组合物曝露于低于混合压力的压力并使可发泡组合物膨胀成权利要求1的聚合物泡沫；其中改进在于软化的聚合物共混物基本由如下物质组成：
(a)高熔体强度聚丙烯；
(b)选自线型和基本线型聚丙烯的第二聚丙烯，它的熔点在(a)的十摄氏度之内，熔体流动速率(ASTM D-1238，条件L)显著不同于(a)，并易与(a)混合；和任选地，
(c)与(a)不易混合的乙烯聚合物，
其中聚合物共混物包含60重量％(wt％)或更少的(c)，以聚合物共混物重量计；和其中(a)构成(a)和(b)总重量的至少60wt％和90wt％或更少。
11.根据权利要求10所述的方法，其中该方法包括从软化的聚合物共混物和发泡剂在挤出机中形成可发泡聚合物组合物，然后将可发泡聚合物组合物从挤出机，通过模头挤入压力低于挤出机的气氛中。
12.根据权利要求10所述的方法，其中(a)是聚丙烯均聚物。
13.根据权利要求10所述的方法，其中(b)是聚丙烯均聚物。
14.根据权利要求13所述的方法，其中(a)是聚丙烯均聚物。
15.根据权利要求10所述的方法，其中聚合物共混物包括(c)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中(a)是聚丙烯均聚物。
17.根据权利要求15所述的方法，其中(b)是聚丙烯均聚物。
18.根据权利要求17所述的方法，其中(a)是聚丙烯均聚物。
19.根据权利要求15所述的方法，其中(c)是低密度聚乙烯。
20.权利要求1所述的聚合物泡沫的使用方法，其包括如下步骤：将权利要求1的泡沫在两个区域之间放置使得一个区域中的声音至少部分渗透泡沫以达到第二个区域。
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