CN102782038B - 在热塑性泡沫体中改善水蒸气渗透度和提高泡孔尺寸的添加剂共混物 - Google Patents

在热塑性泡沫体中改善水蒸气渗透度和提高泡孔尺寸的添加剂共混物 Download PDF

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Abstract

提供聚合物泡沫体和聚合物泡沫体产品，其含有能发泡的聚合物材料，至少一种发泡剂，聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和聚环氧乙烷的添加剂共混物，和任选的，红外衰减剂。在示例性的实施方式中，所述聚环氧乙烷是乙氧基化的聚环氧乙烷。此外，在至少一种实施方式中，所述发泡剂包括至少一种氢氟碳烃发泡剂。乙氧基化的聚环氧乙烷和聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物的共混物在挤出的泡沫体产品中提供1.1渗透英寸或更大的水蒸气渗透度，并且提高泡沫体产品的平均泡孔尺寸，并且不会有害地影响产品的物理或者热性质。此外，该添加剂用作泡孔增大剂，水蒸气渗透度提高剂，增塑剂，和加工助剂。也提供形成挤出的泡沫体产品的方法。

Description

在热塑性泡沫体中改善水蒸气渗透度和提高泡孔尺寸的添加剂共混物
发明的技术领域和工业应用性
本发明总体涉及挤出的泡沫体产品，和更具体地，涉及含有乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物的聚苯乙烯泡沫体，其中所述聚合物泡沫体具有改善的水蒸气渗透度，具有增大的平均泡孔尺寸，并且不具有消耗臭氧能力和具有低的全球变暖能力。还提供了形成这种聚合物泡沫体的方法。
发明背景
发泡的树脂结构可用于宽泛的各种应用，例如热绝缘，垫子中，作为包装，和作为吸附剂。挤出的泡沫体通常通过如下步骤制造：将聚合物与任何期望的添加剂一起熔融混合从而产生聚合物熔体。将发泡剂在合适的温度和压力与聚合物熔体混合，从而产生能发泡的凝胶混合物。然后将该能发泡的凝胶混合物冷却，并挤出到减压的区域中，这导致凝胶的发泡，和形成期望的挤出的泡沫体产品。将会理解的是，聚合物、发泡剂、和添加剂的相对量，以及温度，和压力降低的方式将往往会影响得到的泡沫体产品的品质和性质。
用于挤出的泡沫体产品的常规的发泡剂包括氯氟碳烃(CFC)和氢氯氟碳烃(HCFC)。CFC和HCFC发泡剂二者的优点之一是它们在制造工艺的过程中在聚合物熔体中的高溶解度。当将发泡剂与聚合物熔体混合时，较高的发泡剂溶解性促进粘度的降低。既而，较低的粘度导致混合需要较低的能量。另一方面，这些传统的发泡剂的主要缺点是，由于越来越多的环境考虑，世界上越来越多数目的政府已经命令取消CFC和HCFC发泡剂。已经越来越认识到CFC和许多其它的卤代烃具有严重的全球环境威胁，这是由于它们导致平流层的臭氧损耗和全球变暖的能力。化合物例如CFC和HCFC的臭氧损耗和全球变暖的影响分别是通过臭氧损耗能力(ODP)和全球变暖能力(GWP)测得的。
考虑到强制性逐步淘汰具有高ODP和高GWP的发泡剂，已经开始在绝缘泡沫体应用中用更多的环境友好的发泡剂例如氢氟碳烃(HFC)和CO2代替常规的发泡剂。虽然HCFC提供相对于HFC和CO2更优的热障，但是存在于HCFC中的氯具有臭氧损耗能力。此外，随着时间的过去，保持在泡沫体中的氯氟碳烃气相释放到大气中，由此降低泡沫体的绝缘值，并且可能进一步促进臭氧消耗和全球变暖。此外，每种"非常规的"发泡剂都导致不同的泡孔尺寸和形态，取决于选择的具体发泡剂。此外，通过这些总体上环境友好的发泡剂生产的泡沫体的泡孔尺寸太小而不能给发泡的产品提供可接受的绝缘值，并且通常导致较高的密度和更高成本的产品。
此外，使用HCFC生产的泡沫体的水蒸气渗透度通常具有1.0或更小的水蒸气渗透度。理想地，挤出的泡沫板的水蒸气渗透度为大于1.0渗透英寸。改善挤出的泡沫板中的水蒸气渗透度正在变成建筑物结构设计和应用中的重要因素。挤出的泡沫板的水蒸气渗透度在抑制冷凝的能力以及泡沫板上的和泡沫板所用于的墙壁系统中的霉菌和真菌方面是重要的因素。当水、灰尘、和其它的微生物营养物污染泡沫板时，它们提供细菌、真菌、和/或霉菌在泡沫板中或上的生长的载体媒介。细菌、真菌、和/或霉菌生长可导致气味、脱色、和/或产品劣化。以前消除霉菌生长的尝试专注于限制在壁组件中液态水和水蒸气冷凝的侵扰。
尽管以前已经有减少ODP和GWP的尝试，仍然需要本领域中获得挤出的聚合物泡沫体，其当使用非-HCFC发泡剂时具有改善的水蒸气渗透度，其保持常规的挤出的聚苯乙烯泡沫体的积极物理性质，其提供具有增加的绝缘值(R-值)的泡沫体产品，并且其满足减少全球变暖能力和臭氧损耗能力的苛刻要求。
发明内容
本发明的目的是提供用于形成闭孔、刚性热塑性聚合物泡沫体的组合物，该组合物包括能发泡的聚合物材料、至少一种发泡剂、聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物、和任选的红外衰减剂。发泡剂可选自氢氟碳烃、C1至C9脂族烃、C1至C3脂族醇、二氧化碳、丙酮、天然气、空气、水、酮类、醚类、甲酸甲酯、过氧化氢、及其组合。聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物给使用本发明的组合物制备的发泡的产品提供1.1渗透英寸(perm inch)或更大的水蒸气渗透度。在示例性的实施方式中，该能发泡的聚合物材料包括聚苯乙烯、发泡剂(其包括HFC发泡剂)、和红外衰减剂(其包括石墨或纳米石墨)。该聚环氧乙烷和马来酸酐和聚苯乙烯的共聚物具有式I和II中所示的化学结构：
式I
其中n=5-50，和R和R'独立地为H、CH3、C2H5、C3H7、或其它同系物，和
式II
其中m=100-2500和n=100-2500。在至少一种示例性实施方式中，该聚环氧乙烷是具有式III的乙氧基化聚环氧乙烷，
式III。
本发明的另一目的是提供一种发泡的产品，其包括挤出的能发泡组合物，所述组合物包含能发泡的聚合物材料、至少一种发泡剂、聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物、和任选的一种或多种红外衰减剂。该聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物具有以上式I和I I中所示的化学结构。在一种或多种示例性实施方式中，该聚环氧乙烷是具有以上所示的式III的乙氧基化聚环氧乙烷。聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物增加水蒸气渗透度和增加发泡的产品的平均泡孔尺寸，并且不会有害地影响发泡的产品的物理或热学性质。例如，聚环氧乙烷(例如，乙氧基化聚环氧乙烷)和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物在聚合物泡沫体产品中提供1.1渗透英寸或更大的水蒸气渗透度，并在聚合物泡沫体产品中提供约0.1mm至约0.2mm的泡孔尺寸。在示例性的实施方式中，该能发泡的聚合物材料含有聚苯乙烯、发泡剂(包括HFC发泡剂)、和红外衰减剂(包括纳米石墨)。
本发明进一步的目的是提供形成刚性、闭孔泡沫体产品的方法，该方法包括将链烯基芳族聚合物材料、聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和聚环氧乙烷的添加剂共混物，和任选的红外衰减剂，加热至第一温度，所述第一温度足以使聚合物材料熔融并且形成聚合物熔体，在第一压力下将至少一种发泡剂掺入到聚合物熔体中，从而形成能发泡的凝胶，将该能发泡的凝胶冷却到第二温度，其中第二温度小于第一温度，和在足以形成刚性、闭孔的挤出泡沫体产品的压力挤出该冷却的聚合物熔体。所述聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物分别具有以上式I和I I中所示的化学结构。在一种或多种示例性实施方式中，聚环氧乙烷是具有以上所示的式III的乙氧基化聚环氧乙烷。该方法也可包括在载体中配混聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物，对所述经配混的聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物造粒以形成粒料，和将所述粒料加入所述聚合物熔体。
本发明的目的是提供用于形成闭孔、刚性热塑性聚合物泡沫体的组合物，其包括苯乙烯/马来酸酐共聚物、聚环氧乙烷、至少一种发泡剂、和任选的红外衰减剂。在该示例性实施方式中，苯乙烯/马来酸酐共聚物用作能发泡的聚合物材料。也将要理解，在这样的实施方式中，该能发泡组合物不含加入的聚苯乙烯和/或其它(另外的)能发泡的聚合物材料。苯乙烯：马来酸酐的比例(S：MA)可为70：30(S：MA)至99：1(S：MA)。该发泡剂可选自氢氟碳烃、C1至C9脂族烃、C1至C3脂族醇、二氧化碳、丙酮、天然气、空气、水、酮类、醚类、甲酸甲酯、过氧化氢、及其组合。
本发明的优点是聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和聚环氧乙烷的添加剂共混物改善水发泡的产品的蒸气渗透性和平均泡孔尺寸，并且不会有害地影响产品的物理或热学性质。
本发明的另一优点是本发明的组合物具有低的全球变暖能力和很小的或者没有消耗臭氧的能力。
本发明的还另一优点是在能发泡的组合物中包含该添加剂共混物不需要对现有制造设备进行改造，并因此不需要增加制造成本。
本发明的另一优点是通过本发明的组合物生产的泡沫体对活体生物(living creature)没有毒性。
本发明的还另一优点是乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物给挤出的泡沫体产品提供大于1.1渗透英寸的水蒸气渗透度。
本发明的优点是，乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物在挤出的泡沫体产品中提供约0.10mm至约0.20mm的泡孔尺寸和约5.0至7.0的R-值/英寸。
考虑下文中如下所述的具体实施方式，本发明的前述和其它目的，特征，和优点将更完整地显现。但是，要明确地理解的是附图是用于说明的目的，不应该解释为定义对本发明的限定。
附图说明
考虑到以下本发明的详细公开，尤其是当与所附的附图结合考虑时，本发明的优点将会变得明显，在附图中：
图1是根据本发明的至少一个示例性实施方式的用于形成挤出的泡沫体的挤出装置的示意图；
图2图示说明水蒸气渗透度(渗透英寸)与添加的聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的共混物的百分比(实际百分比)的关系；
图3图示说明聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的添加剂共混物对挤出的聚苯乙烯泡沫体板中平均泡孔尺寸的影响；
图4图示地说明在0.5wt%石墨含量时，聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的添加剂共混物对于平均泡孔尺寸的影响；
图5图示地说明聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的添加剂共混物对挤出压力的影响；
图6图示地说明，在0.5wt%石墨含量时，聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的添加剂共混物对平均泡孔尺寸的影响，通过扫描电子显微镜测得；
图7是含有0.5wt%的石墨和0.0wt%的聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的添加剂共混物的挤出的聚苯乙烯泡沫板样品的扫描电子显微图；
图8是含有1.0wt%的石墨和0.0wt%的聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的添加剂共混物的挤出的聚苯乙烯泡沫板样品的扫描电子显微图；
图9是含有0.5wt%的石墨和1.5wt%的聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的添加剂共混物的挤出的聚苯乙烯泡沫板样品的扫描电子显微图；和
图10是含有1.0wt%的石墨和3.0wt%的聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的添加剂共混物的挤出的聚苯乙烯泡沫板样品的扫描电子显微图。
发明的详细说明和优选实施方式
除非另外定义，否则，本申请所用的所有的技术和科学术语具有本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。虽然本申请中描述优选的方法和材料，但是与本申请所描述的那些类似或者等价的任何方法和材料都可以用于本发明的实践或者测试。将本申请引用的所有参考文献（包括公开的或者相应的美国或者外国专利申请，出版的美国或者外国专利，或者任何其它的参考文献）的全部内容都通过参考并入本申请，所述的全部内容包括所引用的参考文献中给出的所有的数据、表格、图、和文字。在附图中，为了清楚的原因，线、层和区域的厚度可能会被夸大。要指出，在整个附图中出现的相同的数字指代相同的要素。
术语"组合物"和"本发明的组合物"可互换地使用。此外，术语"泡沫体板"、"挤出的泡沫体板"、和"本发明的泡沫体板"可互换地使用。进一步地，术语"增加的平均泡孔尺寸"和"增大的平均泡孔尺寸"可互换地使用。同样地，短语"聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物"可以与"苯乙烯/马来酸酐共聚物"互换地使用。
本发明涉及挤出的或者膨胀的聚合物泡沫体，其含有聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和聚环氧乙烷的添加剂共混物("添加剂共混物")作为水蒸气渗透度提高剂来增加发泡的产品的水蒸气渗透度，和作为泡孔尺寸增大剂来增加发泡的产品的平均泡孔尺寸。聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物增加发泡的产品的水蒸气渗透度和泡孔尺寸，并且不会有害地影响形成的产品的物理或热学性质。用于形成具有改善的水蒸气渗透度和增加的泡孔尺寸的挤出的(或者膨胀的)泡沫体的组合物包括能发泡的聚合物材料、至少一种发泡剂(例如，氢氟碳烃(HFC))、聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物、和在示例性的实施方式中，红外衰减剂(例如，石墨或纳米石墨)。该聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物用作加工助剂和增塑剂，提高发泡剂的溶解性，并且降低模头压力。
该能发泡的聚合物材料是该制剂的骨架材料，其给最终产品提供强度、柔性、韧性、和耐久性。该能发泡的聚合物材料没有特别限制，并且通常任何能够发泡的聚合物都可在树脂混合物中用作能发泡的聚合物。该能发泡的聚合物材料可为热塑性的或者热固性的。可选择具体的聚合物材料来提供足够的机械强度和/或对于所使用的方法来说形成最终的发泡的聚合物产品。此外，该能发泡的聚合物材料优选在聚合物泡沫体的形成和接下来的使用过程中在预期的温度范围内是化学稳定的，即总体上非反应性的。合适的能发泡的聚合物材料的非限制性实例包括链烯基芳族聚合物、聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚异氰脲酸酯、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚氨酯、酚醛塑料、聚烯烃、苯乙烯丙烯腈(SAN)、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、丙烯酸类/苯乙烯/丙烯腈嵌段三元共聚物(ASA)、聚砜、聚氨酯、聚苯硫醚、缩醛树脂、聚酰胺、聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、乙烯和丙烯的共聚物、苯乙烯和丁二烯的共聚物、乙酸乙烯酯和乙烯的共聚物、橡胶改性的聚合物、热塑性聚合物共混物、及它们的组合。
在一种示例性实施方式中，该能发泡的聚合物材料是链烯基芳族聚合物材料。合适的链烯基芳族聚合物材料包括链烯基芳族均聚物，和链烯基芳族化合物和能共聚的烯键式不饱和共聚单体的共聚物。此外，该链烯基芳族聚合物材料可包括少量比例的非链烯基芳族聚合物。该链烯基芳族聚合物材料可由以下物质形成：一种或多种链烯基芳族均聚物，一种或多种链烯基芳族共聚物，一种或多种每种链烯基芳族均聚物和共聚物的共混物，或者其与非链烯基芳族聚合物的共混物。不论该组合物的组成如何，但是该链烯基芳族聚合物材料可包括大于50wt%或者大于70wt%的链烯基芳族单体单元。在至少一种本发明的实施方式中，该链烯基芳族聚合物材料完全由链烯基芳族单体单元形成。
链烯基芳族聚合物的实例包括但不限于源自以下链烯基芳族化合物的链烯基芳族聚合物：例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、乙烯基苯、乙烯基甲苯、氯苯乙烯、和溴苯乙烯。在至少一种实施方式中，该链烯基芳族聚合物是聚苯乙烯。
可使少量的单烯键式不饱和化合物，例如C2至C6烷基酸和酯，离子状态的衍生物(ionomeric derivatives)，和C2至C6二烯可与链烯基芳族化合物共聚。能共聚的化合物的非限制性实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、马来酸、衣康酸、丙烯腈、马来酸酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯和丁二烯。
该发泡的产品可基本上由(例如，大于95%)聚苯乙烯形成，和在大部分实施方式中，完全由聚苯乙烯形成。该能发泡的聚合物材料在组合物中存在的量可为约60重量%至约95重量%，约70重量%至约90重量%，或者约85重量%至约90重量%。在示例性的实施方式中，该能发泡的聚合物材料存在的量可为约90重量%至约95重量%。本申请所用的术语"wt%"意图指基于100%干组分的总重量的百分比。
应该理解，挤出的泡沫体或者泡沫体产品的性质可通过选择聚合物的分子量而改性。例如，通过使用低分子量聚合物便于制备低密度挤出的泡沫体产品。另一方面，通过使用较高分子量聚合物或者较高粘度树脂，便于制备较高密度挤出的泡沫体产品。
该能发泡的组合物可包括至少一种氢氟碳烃(HFC)发泡剂。使用的具体的氢氟碳烃没有特别限制。合适的HFC发泡剂的非穷举性实例列举包括1,1-二氟乙烷(HFC-152a)、1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、1,1,2,2-四氟乙烷(HFC-134)、1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)、二氟甲烷(HFC-32)、1,3,3,3-五氟丙烷(HFO-1234ze)、五氟-乙烷(HFC-125)、氟乙烷(HFC-161)、1,1,2,2,3,3-六氟丙烷(HFC 236ca)、1,1,1,2,3,3-六氟丙烷(HFC-236ea)、1,1,1,3,3,3-六氟丙烷(HFC-236fa)、1,1,1,2,2,3-六氟丙烷(HFC-245ca)、1,1,2,3,3-五氟丙烷(HFC-245ea)、1,1,1,2,3-五氟丙烷(HFC-245eb)、1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)、1,1,1,4,4,4-六氟丁烷(HFC-356mff)、1,1,1,3,3-五氟丁烷(HFC-365mfc)、FEA-1100(DuPont)、2,3,3,3-四氟丙-1-烯(2,3,3,3-tetrafluoroprop-l-end，R-1234YF，来自Arkema)、及它们的组合。
在本发明的实践中有用的其它发泡剂包括无机发泡剂、有机发泡剂、和化学发泡剂。任何合适的发泡剂都可在本发明的实践中用作发泡剂。但是，由于越来越多的在全球变暖和臭氧消耗方面的考虑，在示例性的实施方式中，期望该能发泡的组合物不含有含氯氟碳烃(CFC)的发泡剂。
适合用于本发明的有机发泡剂的非限制性实例包括C2至C9脂肪族烃(例如，甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、环戊烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、和新戊烷)，C1至C5脂肪族和非脂肪族醇(例如，甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、和丁醇)。天然气例如二氧化碳(CO2)，氮气(N2)，和/或氩气(Ar)也可用作发泡剂。水、空气、酮(例如，丙酮和甲基乙基酮)、醚(例如，二甲基醚和二乙基醚)、甲酸甲酯、丙酮、和过氧化氢也可用作发泡剂。可单独或者组合使用本申请中提出的发泡剂。在示例性的实施方式中，该发泡剂包括至少一种氢氟碳烃(HFC)发泡剂。该发泡剂在组合物中存在的量可为约4.0重量%至约10.0重量%，和在示例性的实施方式中，约4.0重量%至约8.5重量%，或者约7.5重量%至约8.0重量%，或者约7.6重量%至约7.9重量%。选择在本发明的组合物中使用的发泡剂，使得该组合物具有零臭氧损耗和低的以至于没有全球变暖能力。在至少一种示例性实施方式，该发泡剂是1,1-二氟乙烷(HFC-152a)、1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、或者1,1-二氟乙烷(HFC-152a)和1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)的组合。
如上所述，组合物也可含有至少一种红外衰减剂以增加泡沫体产品的R-值。氢氟碳烃发泡剂，虽然是环境友好的，但是往往会降低泡沫体产物的R-值，这是相比于在与之相当的密度的常规的HCFC发泡的产品(例如，每英寸R-值为5.0)而言的。如Delaviz等的美国专利公开2008/0242752(将其全部内容通过参考并入本申请)中所教导的，发现添加低含量的红外衰减剂到含有氢氟碳烃发泡剂的能发泡的组合物中会将泡沫体的R-值增加至与用HCFC发泡剂(例如，1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b))生产的泡沫体相当的或者更好的量。
也发现，通常，使用红外衰减剂和氢氟碳烃发泡剂生产的泡沫体具有5.0或更大的R-值/英寸。用于本组合物的合适的红外衰减剂的非限制性实例包括纳米石墨、炭黑、粉末状无定形碳、沥青、颗粒状的沥青、碾碎的玻璃、玻璃纤维线料、云母、黑色氧化铁、金属片(例如，铝片)、碳纳米管、纳米石墨烯小片、碳纳米管(单壁的和多壁的)、碳纳米纤维、活性炭、金属氧化物(例如，二氧化钛、氧化铝等)、及它们的组合。在本发明的以结合的方式使用的"纳米"化合物例如，"纳米石墨"，意图指代这样的化合物，其在至少一个维度上的厚度，最可能的是粒子的厚度，为小于约100纳米。在示例性的实施方式中，红外衰减剂在该泡沫体组合物中存在的量为所述组合物的总干组分的约0重量%至约5.0重量%。在另一实施方式中，红外衰减剂存在的量可为约0.01重量%至约5.0重量%，约0.05重量%至约1.0重量%，或者约0.1重量%至约0.5重量%。
虽然红外衰减剂增加含有氢氟碳烃发泡剂的泡沫体的R-值，但是添加红外衰减剂也导致减小泡沫体中泡孔的泡孔尺寸，这导致不期望的最终的发泡的产品。具体地，小泡孔尺寸导致增加板堆密度，增加产品成本，和减小在挤出工艺过程中的加工窗口。此外，红外衰减剂不期望地增加熔体流变性，其会导致模头压力的增加。
此外，虽然使用非CFC发泡剂降低或消除臭氧损耗并且非CFC发泡剂具有低的以至于没有的全球变暖能力，但是它们不提供相对于传统的CFC发泡剂而言显著改善的水蒸气渗透度。本申请所用的"水蒸气渗透度"意图指代湿气(例如，水蒸气)通过泡沫体板的能力。具有合适的或者足够的水蒸气渗透度降低或者消除冷凝(condensation)和/或霉菌和真菌在泡沫板上和/或在使用该泡沫板的壁系统中生长的能力。如本申请所已知的，霉菌和真菌可导致不期望的臭味、变色、和/或产品劣化。较高的水蒸气渗透度提高泡沫板的性能，由此容许水蒸气通过该板(并且由此通过建筑物壁)迁移，最小化或者消除冷凝和霉菌/真菌生长的发生。
使用CFC发泡剂例如HCFC-142b形成的闭孔挤出的泡沫板通常的水蒸气渗透度为1.0渗透英寸或更小。已经确定，使用HFC发泡剂例如HFC-134a和/或HFC-152a和/或CO2生产的泡沫体对于改进泡沫体的水蒸气渗透度不具有显著影响，因为这些板也通常具有小于约1.0渗透英寸的水蒸气渗透度。为了改善使用非CFC发泡剂形成的泡沫板的水蒸气渗透度，可在组合物中包含聚环氧乙烷接枝的马来酸酐-苯乙烯共聚物，其具有式I中所列的化学结构。为了改善使用非CFC发泡剂形成的泡沫板的水蒸气渗透度，和/或弥补通过该红外衰减剂和发泡剂(例如，HFC-134a和/或HFC-152a和/或CO2)导致的降低的泡孔尺寸，可在该能发泡的组合物中包含具有式I和II中所示的化学结构的(1)聚环氧乙烷和(2)马来酸酐和聚苯乙烯的共聚物的共混物：
式I
其中n=5-50，和R和R'独立地为H、CH3、C2H5、C3H7、或其它同系物，和
式II
其中m=100-2500和n=100-2500。应该理解，使用含有该添加剂共混物的本发明的组合物生产的泡沫体可在期望改善的水蒸气渗透度的市场中使用和/或在期望增加的泡孔尺寸的市场中使用。
如上所述，该聚环氧乙烷可以使用烷氧基封端，所述烷氧基例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、以及其它同系的化合物。
虽然聚环氧乙烷的任何这些同系物都适合用于本发明的组合物中，但是本申请中提及乙氧基化聚环氧乙烷，其具有式III中所列的结构式
式III
其中n=5-50。
已经出乎意料地发现添加其量为少至1.0wt%的乙氧基化聚环氧乙烷和马来酸酐和聚苯乙烯的共聚物的添加剂共混物产生水蒸气渗透度大于1.1渗透英寸(perminch)的泡沫板。此外，已经发现，在能发泡的组合物中添加低至1.0wt%的乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物导致水蒸气渗透度提高超过50%。向能发泡的组合物中添加聚苯乙烯/聚环氧乙烷共聚物提供大于1.1渗透英寸的水蒸气渗透度，和在示例性的实施方式中，提供1.1渗透英寸至1.5渗透英寸，或者1.2渗透英寸至1.5渗透英寸，或者1.3渗透英寸至1.5渗透英寸的水蒸气渗透度，而不有害地和/或负面影响挤出的泡沫体板的总体物理和热性质。
也出乎意料地发现，乙氧基化聚环氧乙烷和马来酸酐和聚苯乙烯的共聚物的添加剂共混物增加聚合物泡沫体的泡孔尺寸，并且抵消或者甚至是排除了HFC发泡剂和/或红外衰减剂导致的降低的泡孔尺寸。此外，乙氧基化聚环氧乙烷和马来酸酐和聚苯乙烯的共聚物的共混物对于组合物中的HFC发泡剂的可加工性具有积极效果，同时放宽加工窗口和增加HFC在聚合物熔体中的溶解性。因此，存在于本发明的组合物中的乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物用作泡孔增大剂、增塑剂、和加工助剂。此外，聚环氧乙烷部分增加聚合物熔体的极性并且帮助增加HFC发泡剂(例如，HFC-134a、HFC-152a、和CO2)的溶解性。由于乙氧基化聚环氧乙烷和马来酸酐和聚苯乙烯的共聚物的共混物的增塑效果，在熔体中产生了自由体积(free volume)，其导致较高的发泡剂溶解性和熔体粘度的降低。
乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物与红外衰减剂的结合使用容许形成具有优化的泡孔尺寸和高的绝缘值(R-值)的泡沫体，并且优化最终发泡的产品的物理性质。此外，乙氧基化聚环氧乙烷和马来酸酐和聚苯乙烯的共聚物的共混物给发泡的产品提供增加的泡孔尺寸，而不损害泡沫体的物理和热性质。认为发泡剂和红外衰减剂对泡孔形态和泡孔尺寸的降低具有协同效果，并且这出乎意料地通过添加乙氧基化聚环氧乙烷和马来酸酐和聚苯乙烯的共聚物的共混物而得到了克服。
此外，在可发泡组合物中包含红外衰减剂对于通过乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物导致的挤出的泡沫体板的水蒸气渗透度的改进方面没有显著影响。因此，使用红外衰减剂、氢氟碳烃发泡剂、和乙氧基化聚环氧乙烷和马来酸酐和聚苯乙烯的共聚物的共混物生产的泡沫体同时具有增加的R-值/英寸和增加的水蒸气渗透度。
添加到该组合物中的该乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物的量可为约0.5重量%至约5.0重量%，尤其是约1.0重量%至约4.0重量%，和在示例性的实施方式中，约1.0重量%至约3.0重量%的所述组合物的总干组分。
此外，本发明的组合物可含有耐火剂的量为高达约1.0wt%。例如，可在挤出的泡沫体制造工艺中添加耐火剂化合物，从而给挤出的泡沫体产品赋予耐火特性。在示例性的实施方式中，将耐火剂添加到能发泡的凝胶，这在以下的本发明的泡沫体的形成中描述。用于本发明的组合物的合适的耐火剂化合物的非限制性实例包括溴化脂肪族化合物例如六溴环十二烷和五溴环己烷、溴化苯基醚、四溴邻苯二甲酸的酯、及其组合。
可将任选的添加剂例如成核剂、增塑剂、颜料、弹性体、挤出助剂、抗氧化剂、填料、防静电剂、生物杀灭剂、和/或UV吸收剂添加到本发明的组合物中。这些任选的添加剂可以以获得具有期望特性的能发泡的凝胶或者得到的挤出的泡沫体产品所需的量添加。可将这些添加剂添加到聚合物混合物中，或者可在用于制备聚合物的聚合方法之前、过程中或者之后将它们掺入到聚合物混合物中。
在一种示例实施方式中，该能发泡的聚合物材料从该组合物中省去了，并且该添加剂共混物中的苯乙烯/马来酸酐共聚物用作能发泡的聚合物材料。在这种情况下，苯乙烯：马来酸酐：的比(S：MA)可为70：30(S：MA)至99：1(S：MA)，或70：30至95：5(S：MA)。应该理解，在这些实施方式中，该能发泡组合物不含另外的聚苯乙烯和/或其它(单独)能发泡的聚合物材料。本发明的组合物的剩余物保持与以上详细描述的相同，并且包括作为泡孔尺寸增大剂和水蒸气渗透度提高剂存在于该添加剂共混物中的聚环氧乙烷、一种或多种发泡剂，和任选的红外衰减剂、阻燃剂、和/或其它添加剂。
为了形成根据本发明的原理的挤出的聚合物泡沫体，可将该能发泡的聚合物材料(例如，聚苯乙烯)加热至在或者高于聚合物玻璃化转变温度或熔点的温度，从而形成增塑的或者熔融的聚合物材料。在增塑或者熔融该能发泡的聚合物材料之前，可将该红外衰减剂(例如，纳米石墨)共混到聚合物熔体中，或者与该聚合物材料干共混。应该理解，该纳米石墨也可作为粉末、以压紧的形式或者以浆料形式直接添加。聚苯乙烯和聚环氧乙烷的共聚物在室温是高粘性液体和/或蜡。因此，可将聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的共混物在载体例如聚苯乙烯中配混、造粒、和添加到聚合物熔体中，这如以下实施例中所说明的。或者，可直接添加该乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物，可使用其它载体/聚合物，或者溶于溶剂例如醇中，和作为液体使用泵添加到挤出工序。
注意到，在其中苯乙烯马来酸酐共聚物用作所述能发泡的聚合物材料的一种实施方式中，用于形成所述聚合物熔体过程与以上所述的相同，所不同的是用苯乙烯马来酸酐共聚物代替聚苯乙烯，并且该添加剂共混物由聚环氧乙烷组成。
可通过本领域技术人员已知的任何常规的方法将一种或多种发泡剂(例如，1,1-二氟乙烷(HFC-152a)和/或1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a))掺入到或者混合到熔融的聚合物材料中，所述常规方法例如使用挤出机、混合机、或者搅拌机。当将发泡剂添加到聚合物熔体中时，发泡剂变得可溶，即溶于该聚合物熔体中，并且形成能发泡的凝胶。此外，可将发泡剂与熔融的聚合物材料混合，混合在足以防止熔融聚合物材料的显著膨胀和总体上将该发泡剂均匀地或者不均匀地分散在熔融的聚合物材料中的升高的压力下进行。
可将该能发泡的凝胶冷却至模头熔融温度。为了最优化发泡的产品的物理特性，该模头熔融温度通常比熔融的混合物的温度低。此外，该模头压力可以足以防止，或至少最小化，能发泡的凝胶的预发泡。预发泡是能发泡的凝胶在将凝胶挤出到减压区域中之前不期望的过早发泡。因此，该模头压力根据能发泡的凝胶中存在的发泡剂的类型和量而变化。然后可将该能发泡的凝胶挤出通过具有期望形状的模头，到达较低压力或者减压的区域，从而形成期望的泡沫结构或者发泡的产品。较低压力的区域是在比在挤出通过模头之前该能发泡的凝胶所保持的压力低的压力。所述较低的压力可为超大气压或者亚大气压(即，真空)，但是在大部分实施方式中，它是在大气压水平。由此产生的泡沫体是刚性、闭孔的聚合物泡沫体。
用于本发明的螺杆挤出机总地以标号10在图1中标出。用于本发明的螺杆挤出机可同样地为单螺杆或者双螺杆挤出机。本申请提及的是单螺杆挤出机。挤出机10由机桶12和至少一个螺杆14形成，所述螺杆基本上沿着机桶12的长度延伸。发动机(M)可用于驱动螺杆14。螺杆14含有以箭头18的方向旋转的螺旋刮板16。螺杆14的刮板16与限定通道的机桶12的圆筒形内表面配合，用于使树脂和增强纤维向前通过机桶12。可将能发泡的聚合物材料从一个或多个进料料斗20作为流动的固体例如珠料、颗粒、或者粒料进料进入螺杆挤出机10。
随着能发泡的聚合物材料沿箭头18的方向流动通过挤出机10，螺杆14的刮板16之间的间距减小。因此，刮板16之间的体积随着聚合物熔体向下游移动而减小。本申请所用的术语"下游"是指树脂和纤维流动通过机桶12的方向。这种减小的体积，与从机桶12和螺杆14产生的机械作用和摩擦一起，使该能发泡的聚合物材料熔融并且形成熔融的聚合物材料。
应该理解，螺杆14的刮板16与限定通道的机桶12的圆筒形内表面配合，用于使聚合物熔体向前通过机桶12。如图1中所示，在挤出机上的指定位置提供多个端口用于插入红外衰减剂、聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的共混物，和用于注入发泡剂。具体地，在进料料斗20的下游提供料斗22，从而将红外衰减剂进料到机桶12中。通过螺杆14的旋转将红外衰减剂和乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物混合到聚合物熔体中。但是，要指出的是，可在机桶12上存在其它的端口和/或料斗用于包含其它的材料或者添加剂，例如但不限于，阻燃剂、成核剂(例如，滑石)、生物杀灭剂、增塑剂、颜料、弹性体、挤出助剂、抗氧化剂、填料、和/或防静电剂。
在至少一种实施方式中，所述树脂和聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的共混物基本上同时通过进料料斗22进料到挤出机10的机桶12中。本申请所用的术语"基本上同时进料"意图指聚合物树脂、和聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物和乙氧基化聚环氧乙烷的共混物同时或者接近同时进料到机桶12中。
一旦将红外衰减剂、发泡剂、和乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的添加剂共混物已经引入到机桶12中，就使得到的能发泡的混合物经受另外的共混从而在整个能发泡的混合物中基本上均匀地分配红外衰减剂、发泡剂、和乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物。
来自机桶12中的螺杆14的内部摩擦的热导致发泡剂均匀地或者基本上均匀地分散，从而改善溶解度。然后使该能发泡的混合物在熔体冷却器25冷却至较低的温度，然后从挤出机10运送通过挤出模头26，该挤出模头26设计为将该泡沫体成形为期望的形状，并且产生压力降，该压力降容许发泡剂膨胀并且发展成泡沫体层或厚块形式的发泡的泡孔结构。具体地，该能发泡的混合物进入在它退出模头使进入到降压区域。可使该聚合物泡沫体经受另外的加工例如压延、水浸没、冷却喷雾(cooling sprays)、后蒸煮(post-steaming)、或者其它的操作从而控制得到的泡沫体产品的厚度和其它性质。
该泡沫体组合物产生刚性、闭孔的聚合物泡沫板，其通过挤出过程制备。挤出的泡沫体具有孔结构(cellular structure)，其中泡孔通过泡孔膜和支柱限定。支柱在泡孔膜的相交处形成，其中该泡孔膜覆盖支柱之间互连的微孔窗。在本发明中，本发明的组合物产生基本上封闭的微孔泡沫体，其中平均密度为约1.3lbs/ft3至约3.0lbs/ft3，约1.5lbs/ft3至约4.0lbs/ft3，或者约1.3lbs/ft3至约4.0lbs/ft3。将会理解，术语"基本上封闭的泡孔"意图指该泡沫体含有所有封闭的泡孔或者在该微孔结构中接近所有的泡孔是封闭的。在大部分示例性实施方式中，不超过约5.0%的泡孔是开放的泡孔。封闭的泡孔结构帮助增加形成的发泡的绝缘产品的R-值。但是，将会理解，生产开孔的泡孔结构也在本发明的权限范围内，但是这种开孔的泡孔结构不是示例性的实施方式。
此外，本发明的泡沫体组合物产生挤出的泡沫体，其绝缘值(R-值)等于或者好于使用1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b)生产的常规挤出泡沫体。本发明的泡沫体和泡沫体产品的R-值/英寸可为5.0至7.0。在至少一种实施方式中，该R-值/英寸为5.0至6.0。此外，本发明的泡沫体和发泡的产品的平均泡孔尺寸为约0.1mm至约0.2mm，或者约0.14mm至约0.16mm。在一些实施方式中，平均泡孔尺寸为约0.12mm至约0.16mm。可将挤出的本发明的泡沫体形成为绝缘产品例如刚性绝缘板、绝缘泡沫体、包装产品、和建筑绝缘体或者地下绝缘体(例如，公路、机场跑道、轨道、和地下设施的绝缘体)。
本发明的挤出的泡沫体的另一方面是它们具有高水平的尺寸稳定性。例如，在任何方向上的尺寸变化为约5%或更小。此外，通过本发明组合物形成的泡沫体理想地为单峰的(monomodal)，并且泡孔具有相对均匀的平均泡孔尺寸。本申请所用的平均泡孔尺寸是在X、Y和Z方向上测定的泡孔尺寸的平均值。具体地，"X"方向是挤出方向，"Y"方向是横向(cross machine direction)，和"Z"方向是厚度。在本发明中，泡孔放大中最高的冲击在X和Y方向上，其从取向和R-值来看是理想的。此外，进一步的方法改进会允许增加Z-取向，从而改进机械性质，同时仍然获得可接受的热性质。挤出的本发明的泡沫体可用于制备绝缘产品例如刚性绝缘板、绝缘泡沫体、和包装产品。
使用本发明的组合物形成泡沫体产品有很多优点。例如，在本发明的制剂中使用发泡剂比目前的HFC-142b具有较低的全球变暖能力，并且具有低的以至于零损耗臭氧的能力。此外，可将该红外衰减剂和乙氧基化聚环氧乙烷和聚苯乙烯和马来酸酐的共聚物的添加剂共混物添加到常规形式的熔融聚合物中。因此，在至少一些示例性实施方式中，不需要改变现有的设备或者改变制造生产线来适应红外衰减剂或者乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物。此外，该乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物是环境友好的，并且不产生任何负面的环境问题。此外，乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物增加发泡的产品的水蒸气渗透度和平均泡孔尺寸，而不有害地影响该产品的物理或热性质。此外，添加乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物改善泡沫体的总表面品质。
此外，乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物改善HFC发泡剂在能发泡的组合物中的溶解性。该乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物用作增塑剂减少熔体粘度，和降低挤出压力。同样地，马来酸酐以及聚环氧乙烷部分的存在给整个基质中的C-CO-C和C-O-C键提供极性，导致发泡剂例如HFC-134a、HFC-152a、和CO2的改善的溶解性。
此外，通过增塑作用，该聚环氧乙烷部分在基质中产生自由体积，其导致较高的发泡剂溶解性和降低的熔体粘度。总之，乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物用作加工助剂，和，如在以下的实施例中所说明的，降低挤出压力。
已经在总体上描述了本发明，可通过参考以下说明的某些具体的实施例获得进一步理解，所述的实施例是仅提供用于说明的目的，和不意图包含所有或者是限制，否则会另外明确指出。
实施例
水蒸气渗透度
形成表1中所述的含有聚苯乙烯、HFC-134a/HFC-152a的混合物作为发泡剂、石墨、和乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物(添加剂共混物)的组合物，并用于产生泡沫板样品。具体地，将纳米石墨以20%的活性量(active)混配到具有以下特性的通用聚苯乙烯中：Mw 253000，Mn 613000，Mz 532500，Mw/Mn(多分散性)3.44。将该添加剂共混物以0.5%、1/0%、1.5%、2.0%、4%、6%、8%、10%、和12%的活性量混配到通用聚苯乙烯中。使用的发泡剂为HFC-134a/HFC-152a的50：50共混物，其量为7.5wt%，基于树脂重量。由该组合物在Owens Corning卧式中试线挤出机上以160kg/小时干处理速率形成泡沫板。
表1
一旦制备了泡沫板，就根据ASTM E-96(材料的水蒸气传输性的标准测试方法(干燥剂法))中所列的过程测试该板的水蒸气渗透度。测试方法包括：用干燥剂填充非渗透性的试验盘至英寸的样品。密封盘子的圆周从而防止蒸气扩散进或者扩散出盘子。然后将含有该样品和干燥剂的盘子放入控制温度和湿度的空间，并且周期性地称量直到达到稳定态的重量增益。然后从获得的数据计算水蒸气渗透度。结果描述于图2中。
如图2中所示，添加其量低达1.0%的乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物导致泡沫板的水蒸气渗透度的显著增加。其量为约1.0%至约3.0%的乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物对水蒸气渗透度方面具有显著的增加。也注意到，当将额外的乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物添加到聚合物混合物中超过约3%时，水蒸气渗透度没有显著的增加。
在挤出的聚苯乙烯泡沫体板中包含乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物
形成表2中所述的含有聚苯乙烯、作为发泡剂的HFC-134a/HFC-152a的混合物、石墨、和乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物(添加剂共混物)的组合物，并用于产生泡沫板样品。具体地，将纳米石墨以20%活性量混配到具有以下特性的通用聚苯乙烯中：Mw 201800，Mn 53900，Mz 407600，Mw/Mn(多分散性)3.4和10.7的熔体流动指数(使用ASTM D1238条件G确定)。将乙氧基化聚环氧乙烷和苯乙烯/马来酸酐共聚物的共混物以25%的活性量混配进通用目的聚苯乙烯。使用的发泡剂是7.0wt%的HFC-134a/HFC-152a的50：50共混物，基于树脂重量。由该组合物在Owens Corning液压真空(hydrovac)卧式中试线挤出机上以160kg/小时处理速率形成泡沫板。
表2
以下是从表2中注意到的和/或总结的：
●对照1在能发泡的组合物具有0.5%的实际石墨。此外，对照1不含有任何添加剂共混物。对照1的平均泡孔尺寸为0.117mm。
●样品1、2、3、和4含有相同的石墨含量，和逐渐升高的作为泡孔增大剂的添加剂共混物含量。当如样品3和4中所示添加3.0%的实际添加剂共混物时，平均泡孔分别增加至0.146mm和0.161mm。可以确定，当添加3.0%添加剂共混物时，有约38%的平均泡孔尺寸的增加(相对于对照)。注意到，样品3具有高得多的密度(即，1.93pcf)，认为这种较高的密度解释了为何样品3的平均泡孔尺寸为0.148mm，而不接近于实施例4中的0.161mm。
●样品1，其含有1.0%添加剂共混物，相对于对照样品而言，对平均泡孔尺寸基本上没有影响。注意到样品1在密度方面特别接近于样品4，因此认为它解释了为何能发泡的组合物中较高含量的添加剂共混物在与之相当的密度用作泡孔增大剂。
●在存在0.5wt%的石墨时，添加剂共混物对平均泡孔尺寸有大的影响，这如图3和4中所图示说明的。
表3
以下是从表3中注意到的和/或总结的：
●比较具有0%PEO添加剂的对照和具有1.5%添加剂共混物的样品3，可看出，在挤出和静态混合压力方面分别有13%和8%的降低。添加剂共混物对挤出压力的效果在存在1.0wt%石墨时更加显著，这如表3中所示和如图5中所说明的。对于0.0和1.5wt%的添加剂共混物，挤出压力分别为232.6和202.30巴。整体上较低的挤出压力等同于更好的加工性和更宽的加工窗口。也可得出结论，添加剂共混物的增塑效果、极性和亲水性提高了HFC-134a和HFC-152a在聚苯乙烯熔体中的溶解性，降低了粘度，和降低了总的挤出过程压力。
●注意到，当添加剂共混物用于该能发泡的组合物中时，对于挤出的泡沫板的总物理和热性质没有任何有害的和/或负面影响。
扫描电子显微镜(SEM)
以上形成的泡沫板的泡孔形态还使用扫描电子显微镜(SEM)进行研究。这种方法(即，SEM)显示出添加剂共混物对平均泡孔尺寸的影响并描述于表4和图6中。在0.0和3.0wt%的共混物存在下，平均泡孔尺寸分别为0.113mm和0.203mm。计算得到泡孔尺寸有约80%的增加。
表4通过SEM测得的平均泡孔尺寸
挤出的泡沫板的SEM分析表明随着泡孔变大，泡孔壁的厚度和支柱直径总体上变小，这如表7中所示。
表5
在0.5和1.0wt%石墨存在下时，添加剂共混物对泡孔形态的影响描述于图7-10中所述的SEM显微图中。
以上已经一般性地和通过具体的实施方式描述了本申请的发明。虽然，已经在认为是优选的实施方式方面描述了本发明，但是可在一般性的公开中选择本领域技术人员已知的宽泛的替换方案。除了以下所列的权利要求的记载之外，本发明不受其它限制。

Claims (19)

1.水蒸气渗透度为1.1-1.5渗透英寸的闭孔、刚性热塑性聚合物泡沫体组合物，该组合物包含：
能发泡的聚合物材料；
至少一种发泡剂；和
添加剂共混物，该添加剂共混物包含具有下式的聚环氧乙烷
其中n＝5-50，并且R和R'独立地为H、CH3、C2H5、C3H7、或其它同系物，以及具有下式的苯乙烯马来酸酐共聚物
其中m＝100-2500，并且n＝100-2500，
其中所述添加剂共混物以所述组合物的总干组分的0.5-3重量％的量存在。
2.权利要求1所述的组合物，其中所述聚环氧乙烷为具有下式的乙氧基化聚环氧乙烷
其中n＝5-50。
3.权利要求1所述的组合物，进一步包含至少一种红外衰减剂。
4.权利要求3所述的组合物，其中所述一种或多种红外衰减剂选自纳米石墨、炭黑、活性碳、沥青、磨碎玻璃、玻璃纤维线束、云母、金属薄片、金属氧化物、碳纳米管、纳米石墨烯小片、碳纳米纤维、和它们的组合。
5.权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种发泡剂选自氢氟碳烃、C1-C9脂族烃、C1-C3脂族醇、二氧化碳、天然气、空气、水、酮类、醚类、甲酸甲酯、过氧化氢和它们的组合。
6.权利要求3所述的组合物，其中：
所述能发泡的聚合物材料以所述组合物的总干组分的60重量％-95重量％的量存在于所述组合物中；
所述至少一种发泡剂以所述组合物的总干组分4.0重量％-10.0重量％的量存在于所述组合物中；以及
所述红外衰减剂以所述组合物的总干组分0.01重量％-5.0重量％的量存在于所述组合物中。
7.刚性热塑性聚合物泡沫体产品，包含：
水蒸气渗透度为1.1-1.5渗透英寸的挤出的可发泡组合物，所述可发泡组合物包含：
能发泡的聚合物材料；
至少一种发泡剂；和
添加剂共混物，所述添加剂共混物包含具有下式(I)的聚环氧乙烷，
其中n＝5-50，并且R和R'独立地为H、CH3、C2H5、C3H7、或其它同系物，以及具有下式(II)的苯乙烯马来酸酐共聚物
其中m＝100-2500，并且n＝100-2500，
其中所述添加剂共混物以所述挤出的可发泡组合物的总干组分的0.5-3重量％的量存在。
8.权利要求7的热塑性聚合物泡沫体产品，其中所述聚环氧乙烷为具有下式(III)的乙氧基化聚环氧乙烷
其中n＝5-50。
9.权利要求7的热塑性聚合物泡沫体产品，其中所述添加剂共混物在所述聚合物泡沫体产品中提供0.1mm-0.2mm的泡孔尺寸。
10.形成刚性、闭孔泡沫体产品的方法，包括：
加热至少一种链烯基芳族聚合物材料和添加剂共混物到足以熔化所述至少一种聚合物材料并形成聚合物熔体的第一温度，所述添加剂共混物包含具有下式的聚环氧乙烷，
其中n＝5-50，并且R和R'独立地为H、CH3、C2H5、C3H7、或其它同系物，以及具有下式的苯乙烯马来酸酐共聚物
其中m＝100-2500，并且n＝100-2500；
在第一压力下将一种或多种发泡剂掺入所述聚合物熔体以形成能发泡的凝胶；
冷却所述能发泡的凝胶到第二温度，所述第二温度低于所述第一温度；以及
在足以形成水蒸气渗透度为1.1-1.5渗透英寸的刚性、闭孔的挤出泡沫体产品的压力下挤出所述冷却的聚合物熔体，
其中所述添加剂共混物以所述挤出的发泡产品的总干组分的0.5-3重量％的量存在。
11.权利要求10所述的方法，其中所述聚环氧乙烷为具有下式的乙氧基化聚环氧乙烷
其中n＝5-50。
12.权利要求10所述的方法，其中所述加热步骤进一步包括加热红外衰减剂以将所述红外衰减剂掺入所述聚合物熔体。
13.权利要求10所述的方法，其中所述添加剂共混物和所述至少一种加工助剂被同时或基本上同时加入所述聚合物熔体。
14.权利要求10所述的方法，进一步包括：
在载体中配混所述添加剂共混物；
对所述经配混的添加剂共混物造粒以形成粒料；以及
将所述粒料加入所述聚合物熔体。
15.水蒸气渗透度为1.1-1.5渗透英寸的闭孔、刚性热塑性聚合物泡沫体的组合物，所述组合物包含：
具有下式的苯乙烯马来酸酐共聚物
其中m＝l00-2500，并且n＝100-2500；
由具有下式的聚环氧乙烷组成的泡孔尺寸和水渗透改善剂
其中n＝5-50，并且R和R'独立地为H、CH3、C2H5、C3H7、或其它同系物；以及
至少一种发泡剂，
其中所述苯乙烯马来酸酐共聚物和所述泡孔尺寸和水渗透改善剂以所述组合物的总干组分的0.5-3重量％的量存在。
16.权利要求15所述的组合物，其中所述聚环氧乙烷为具有下式的乙氧基化聚环氧乙烷
其中n＝5-50。
17.权利要求15所述的组合物，其中所述组合物不含加入的聚苯乙烯。
18.权利要求15所述的组合物，其中所述苯乙烯/马来酸酐共聚物中的苯乙烯与马来酸酐配给比例(S：MA)的范围在70：30(S：MA)-99：1(S：MA)。
19.权利要求4所述的组合物，其中所述一种或多种红外衰减剂选自粉末状无定形碳、粒状沥青、氧化铁黑、二氧化钛、和它们的组合。
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