CN104981505A - 聚亚芳基泡沫材料 - Google Patents

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Abstract

一种泡沫材料，该泡沫材料具有一个玻璃化转变温度(Tg)并且由具有至少两个玻璃化转变温度(Tg)的不可混溶的组合物通过挤出方法制成，其中所述组合物(C)包含：至少一种聚亚芳基(P1)聚合物，其中所述(P1)聚合物的重复单元的按摩尔计(摩尔％)大于50％是由亚芳基组成的重复单元(R1)，其中所述亚芳基是由一个芯组成的二价烃基团，该芯由一个苯环或通过共享两个或更多个相邻的环碳原子而稠合在一起的多个苯环构成，所述苯环是任选取代的，其中所述亚芳基各自通过第一C-C键(E1)和第二C-C键(E2)结合到相邻重复单元(R1)的两个其他亚芳基上，其中至少20摩尔％的重复单元(R1)是形成扭结的亚芳基单元(R1-b)，其余的是不同于亚芳基R1_b单元的形成刚性棒的亚芳基单元(R1-a)，其中在所述亚芳基R1_a单元中该键(E1)和该键(E2)是共线的并且彼此反向平行，所述(P1)聚合物以基于(P1)聚合物和(PPSU)聚合物的总wt.％按重量计(wt.％)低于75％并且高于10wt.％的量存在于组合物(C)中；以及(ii)至少一种聚苯砜聚合物，所述(PPSU)聚合物以基于聚亚芳基(P4)聚合物和(PPSU)聚合物的总wt.％低于90wt.％并且高于25wt.％的量存在于组合物(C)中。

Description

聚亚芳基泡沫材料
本申请要求于2012年12月6日提交的美国临时申请号61/734019以及2013年2月12日提交的欧洲申请号13154975.0的优先权，出于所有目的将这些申请中的每一个的全部内容通过引用结合在此。
发明领域
本发明涉及聚合物泡沫，具体地，涉及聚亚芳基/聚苯砜(PPSU)泡沫材料。本发明进一步涉及制造所述泡沫材料的方法以及由其制成的物品。
发明背景
已知的是对于在轻量级应用如运输(尤其是航空)、移动电子装置、建筑材料、家庭用品、餐饮服务托盘和医疗等等中使用高强度聚合物泡沫存在不断增长的需要。所述高强度聚合物泡沫，尤其在轻型结构中(例如像在结构性夹层板中)的使用暗指关键特性，诸如值得注意地非常高的机械强度(与优异的轻质性结合)而且还有耐热性、耐火性、耐环境性、低温抗冲性、隔热特性、隔音特性、抗震特性、耐化学性、以及循环特性。
由聚亚芳基，尤其是刚性棒状聚亚苯基与聚(芳醚砜)树脂，尤其是聚苯砜的共混物制成的聚合物泡沫已经在WO 2006/094988中作为具有低密度和高强度特性的令人关注的聚合物泡沫进行了描述。在WO 2006/094988中已经示出了将少量所述刚性棒状聚亚苯基聚合物共混进聚(芳醚砜)、尤其是PPSU树脂中允许制造具有较低的总的体泡沫密度同时保持该刚性棒状聚亚苯基聚合物的机械特性的泡沫。通过使用如由Baldwin,D.在聚合物工程与科学(Polymer Engineering and Science)，第36卷，第11期，第1437-1445页，1996年中描述的被称为分批发泡方法的超临界发泡方法制备所述泡沫。然而，这些工作实例仅仅示出了由特定的聚亚苯基1(即，刚性棒状聚亚苯基共聚物，以PR-120自增强的聚亚苯基可商购的，以前以1200销售)/PPSU共混物制成的泡沫，其中聚亚苯基1的浓度基于聚亚苯基1和PPSU的总重量％最大是25wt.％，并且最低的泡沫密度仅仅在6wt.％的非常低的聚亚苯基1浓度下实现。
在共混聚亚芳基聚合物与芳香族聚(芳醚砜)聚合物中的主要问题之一是在这两种聚合物之间的有限可混性。尤其，刚性棒状聚亚苯基共聚物/PPSU聚合物共混物受制于此有限可混性。
通常已知的是不可混溶的共混物在如值得注意地在聚合物泡沫工业中使用的发泡方法中显示困难。例如，如通常用于发泡方法中的成核剂可具有在两种不同的相之一中聚集的倾向，由此值得注意地导致泡沫泡孔壁的弱化。另一个缺点是例如该共混物的不混溶性阻止了起泡剂在该共混物中的均匀的溶解度。
由此，对于包含富含聚亚芳基聚合物的PPSU共混物的泡沫材料仍然存在高的需要，这些泡沫材料可以克服如上所述的所有这些缺陷，并且由此所述泡沫材料的特征为具有优异的机械特性(如在低泡沫密度下的高刚度和强度特性)，改进的热性能容量(具体地为对于在结构性发泡物品的制造中所使用的很高的温度具有更强的耐受性)并且具有改进的耐化学性同时保留所有优异的泡沫特性(如轮廓分明的、细小的并且相当均匀的泡孔结构)，并且由此由其制成的高强度泡沫物品具有优异的耐热性、耐火性、以及耐环境性、机械强度、以及低温抗冲性，并且具有优异的轻质性、隔热特性、隔音特性、抗震特性、耐化学性、以及循环特性。
发明概述
本申请人现已出人意料地发现某些聚亚芳基/聚苯砜(PPSU)泡沫材料并且任选地包含特定成分在满足以上提及的要求时是特别有效的。所述泡沫材料出乎意料地具有一种轮廓分明、细小的、并且均匀的泡孔结构，如通过封闭的并且较小的泡沫孔、较高的泡沫空隙含量、和/或较大的泡孔尺寸均匀性所证实的。此外，所述泡沫材料具有制造高强度泡沫物品所要求的优异的机械特性如低泡沫密度下的高刚度和强度特性。所述泡沫物品满足如上所述的所有要求。
因此本发明涉及一种泡沫材料，该泡沫材料具有如通过差示扫描量热法(DSC)测量的一个玻璃化转变温度(Tg)并且由具有至少两个玻璃化转变温度(Tg)的不可混溶的组合物[下文中称为组合物(C)]通过挤出发泡方法制成，其中所述组合物(C)包含：
(i)至少一种聚亚芳基(P1)聚合物，其中所述(P1)聚合物的重复单元的按摩尔计(摩尔％)大于50％是由亚芳基组成的重复单元(R1)，其中所述亚芳基是由一个芯[下文中称为芯(C)]组成的二价烃基团，该芯由一个苯环或通过共享两个或更多个相邻的环碳原子而稠合在一起的多个苯环构成，所述苯环是任选取代的，其中所述亚芳基各自通过第一C-C键(E1)和第二C-C键(E2)结合到相邻重复单元(R1)的两个其他亚芳基上，其中至少20摩尔％的重复单元(R1)是形成扭结的亚芳基单元(R1-b)[下文中称为亚芳基R1-b单元]，其余的是不同于亚芳基R1-b单元的形成刚性棒的亚芳基单元(R1-a)[下文中称为亚芳基R1-a单元]，其中在所述亚芳基R1-a单元中该键(E1)和该键(E2)是共线的并且彼此反向平行，
所述(P1)聚合物以基于(P1)聚合物和(PPSU)聚合物的总wt.％按重量计(wt.％)低于75％并且高于10wt.％的量存在于组合物(C)中，以及
(ii)至少一种聚苯砜聚合物[下文中称为(PPSU)聚合物]，其中所述(PPSU)聚合物的重复单元的按摩尔计大于50％是具有在此以下的式(A)的重复单元(RPPSU)：
所述(PPSU)聚合物以基于聚亚芳基(P1)聚合物和(PPSU)聚合物的总wt.％低于90wt.％并且高于25wt.％的量存在于组合物(C)中。
本发明的另一个方面针对用于制造这种泡沫材料的方法。
本发明的又另一个方面针对包括所述泡沫材料的物品。
实施例详细描述
聚亚芳基(P1)聚合物
重复单元(R1)的亚芳基的芯(C)由优选最多3个、更优选最多2个、并且还更优选最多一个苯环组成。
为了本发明的目的，该键(E1)和该键(E2)是“共线的”，当代表该键(E1)并且在围绕该芯(C)的三维空间中从该芯(C)向该第一相邻的重复单元延伸的矢量(e1)定位于基本上与代表该键(E2)并且从该芯(C)向该第二相邻的重复单元延伸的矢量(e2)相同的直线时。
为了本发明的目的，当将如以上定义的矢量(e1)与如以上定义的矢量(e2)相反方向指向时，该键(E1)和该键(E2)是“反向平行的”。
在如以上提及的这些亚芳基R1-a单元中的这两种键(E1)和(E2)可以值得注意地以如在此以下示出的结构1中概述：
其中在结构1中，如以上提及的芯(C)由一个圆形象化并且该键(E1)和该键(E2)分别由矢量(e1)和矢量(e2)形象化。
组成重复单元(R1)的亚芳基可以是未取代的。可替代地，它可以被至少一个一价取代基团取代。
该一价取代基团通常在性质上不是聚合的；它的分子量优选是低于500、更优选低于300、还更优选低于200并且最优选低于150。
该一价取代基团有利的是增溶基团。增溶基团是增加聚亚芳基(P1)聚合物在至少一种有机溶剂中，特别是在二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酸三酰胺、苯、四氢呋喃以及二甲氧基乙烷中的至少一种中的可溶性的基团，这些溶剂可以在通过溶液聚合法来合成聚亚芳基(P1)聚合物的过程中用作溶剂。
该一价取代基团还有利的是增加聚亚芳基(P1)聚合物的易熔性的基团，即它降低了其玻璃化转变温度及其熔体粘度，以便令人希望地使聚亚芳基(P1)聚合物适合于热加工。
优选地，该一价取代基团选自：
-烃基，诸如烷基、芳基、烷芳基以及芳烷基；
-卤素，诸如-Cl、-Br、-F以及-I；
-部分或完全地被至少一种卤素原子取代的烃基，诸如卤代烷基、卤代芳基、卤代烷芳基以及卤代芳烷基；
-羟基；
-被至少一个羟基取代的烃基，诸如羟烷基、羟芳基、羟基烷芳基以及羟基芳烷基；
-烃基氧基[-O-R，其中R是烃基]，诸如烷氧基、芳氧基、烷基芳氧基以及芳基烷氧基；
-氨基(-NH2)；
-被至少一个氨基取代的烃基，诸如氨基烷基以及氨基芳基；
-烃基胺[-NHR或-NR2，其中R是烃基]，诸如烷基胺以及芳基胺；
-羧酸类以及它们的金属盐或铵盐、羧酸卤化物类、羧酸酐类；
-被羧酸类，它们的金属盐或铵盐，羧酸卤化物类以及羧酸酐类中的至少一种取代的烃基，诸如-R-C(＝O)OH，其中R是烷基或芳基；
-烃基酯类[-C(＝O)OR或-O-C(＝O)R，其中R是烃基]，诸如烷基酯类、芳基酯类、烷芳基酯类以及芳烷基酯类；
-酰氨基[-C(＝O)NH2]；
-被至少一个酰氨基取代的烃基；
-烃基酰胺单酯类[-C(＝O)NHR或-NH-C(＝O)-R，其中R是烃基]，诸如烷基酰胺类、芳基酰胺类、烷芳基酰胺类以及芳烷基酰胺类，以及烃基酰胺二酯类[-C(＝O)NR2或-N-C(＝O)R2，其中R是烃基]，诸如二烷基酰胺类以及二芳基酰胺类；
-亚磺酸(-SO2H)、磺酸(-SO3H)、它们的金属盐或铵盐，
-烃基砜类[-S(＝O)2-R，其中R是烃基]，诸如烷基砜类、芳基砜类、烷芳基砜类、芳烷基砜类；
-醛[-C(＝O)H]以及卤代甲酰基[-C(＝O)X，其中X是卤素原子]；
-烃基酮类[-C(＝O)-R，其中R是烃基]，诸如烷基酮类、芳基酮类、烷芳基酮类以及芳烷基酮类；
-烃氧基烃基酮类[-C(＝O)-R1-O-R2，其中R1是二价烃基团，诸如亚烷基、亚芳基、烷基亚芳基或芳基亚烷基，优选C1-C18亚烷基、亚苯基、被至少一个烷基取代的亚苯基、或被至少一个苯基取代的亚烷基；并且R2是烃基，诸如烷基、芳基、烷芳基或芳烷基]，诸如烷氧基烷基酮类、烷氧基芳基酮类、烷氧基烷芳基酮类、烷氧基芳烷基酮类、芳氧基烷基酮类、芳氧基芳基酮类、芳氧基烷芳基酮类以及芳氧基芳烷基酮类；
-包括至少一个烃基或一个二价烃基R1的上述基团中的任何一个，其中所述烃基或所述R1本身被以上所列的一价取代基团中的至少一个取代，例如芳基酮-C(＝O)-R，其中R是被一个羟基取代的芳基；
其中：
-这些烃基包含优选从1个至30个碳原子，更优选从1个至12个碳原子并且还更优选从1个至6个碳原子；
-这些烷基包含优选从1个至18个碳原子，并且更优选从1个至6个碳原子；非常优选地，它们选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基；
-这些芳基被定义为由一个端和一个芯组成的一价基团，该芯是由一个苯环(如苯基)或经由碳-碳键直接彼此连接(诸如联苯基)或通过共享两个或更多个相邻的环碳原子而稠合在一起(诸如萘基)的多个苯环构成，并且其中这些环碳原子可能被至少一个氮、氧或硫原子取代；优选地，在这些芳基中，没有环碳原子被取代；
-这些芳基包含优选从6个至30个碳原子；更优选地，它们是苯基；
-包含在这些烷芳基中的烷基满足如上表述的烷基的优选因素；
-包含在这些芳烷基中的芳基满足如上表述的芳基的优选因素。
更优选地，该一价取代基团选自烃基酮类[-C(＝O)-R，其中R是烃基]以及烃氧基烃基酮类[C(＝O)-R1-O-R2，其中R1是二价烃基团并且R2是烃基]，所述烃基酮类和烃氧基烃基酮类是未取代的或被以上列出的一价取代基团中的至少一个所取代。
还更优选地，该一价取代基团选自芳基酮类以及芳氧基芳基酮类，所述芳基酮类以及芳氧基芳基酮类是未取代的或被以上列出的一价取代基团中的至少一个所取代。
最优选地，该一价取代基团是(未取代的)芳基酮，特别地它是苯基酮[-C(＝O)-苯基]。
包含在所述亚芳基R1-a单元中的亚芳基[下文中称为亚芳基R1-a基团]的非限制实例包括：
以及被至少一个如以上定义的一价取代基团、特别地被一个苯基酮基团取代的这些基团中的任何一个。
优选的亚芳基R1-a单元是被至少一个一价取代基团取代的对亚苯基。
更优选的亚芳基R1-a单元是被至少一个选自以下项的一价取代基团取代的对亚苯基：烃基酮类[-C(＝O)-R，其中R是烃基]以及烃氧基烃基酮类[-C(＝O)-R1-O-R2，其中R1是二价烃基团并且R2是烃基]，所述烃基酮类和烃氧基烃基酮类本身是未取代的或被如以上所列出的那些的至少一个一价取代基团所取代。
甚至更优选的亚芳基R1-a单元是被至少一个选自以下项的一价取代基团取代的对亚苯基：芳基酮类以及芳氧基芳基酮类，所述芳基酮类以及芳氧基芳基酮类是未取代的或被如以上所列出的那些的至少一个一价取代基团所取代。
最优选的亚芳基R1-a单元是被芳基酮基团、特别地被苯基酮基团取代的对亚苯基。
优选的亚芳基R1-b单元选自下组，该组选自如以下定义的，重复单元(R1-b1)[下文中称为亚芳基R1-b1单元]、重复单元(R1-b2)[下文中称为亚芳基R1-b2单元]、重复单元(R1-b3)[下文中称为亚芳基R1-b3单元]和重复单元(R1-b4)[下文中称为亚芳基R1-b4单元]。
在本发明的一个优选的实施例中，这些亚芳基R1-b单元是重复单元(R1-b1)[下文中称为亚芳基R1-b1单元]，其中在所述亚芳基R1-b1单元中，对应于键(E1)并且从该芯(C)向该第一相邻的重复单元延伸的矢量(e1)在围绕该芯(C)的三维空间中与对应于该键(E2)并且从该芯(C)向该第二重复单元延伸的矢量(e2)形成了一个角，其中所述角α是大于0°并且小于90°。
如以上提及的在这些亚芳基R1-b1单元中的这两种键(E1)和(E2)可以值得注意地以如在此以下示出的结构2中概述：
其中在结构2中，如以上提及的芯(C)由一个圆形象化并且该键(E1)和该键(E2)分别由矢量(e1)和矢量(e2)形象化，并且其中角α是大于0°并且小于90°。
包含在所述亚芳基R1-b1单元中的亚芳基[下文中称为亚芳基R1-b1基团]的非限制实例包括：
以及被至少一个如以上定义的一价取代基团、特别地被一个苯基酮基团取代的这些基团中的任何一个。
在本发明的另一个实施例中，这些亚芳基R1-b单元是重复单元(R1-b2)[下文中称为亚芳基R1-b2单元]，其中在所述亚芳基R1-b2单元中，对应于键(E1)并且从该芯(C)向该第一相邻的重复单元延伸的矢量(e1)在围绕该芯(C)的三维空间中与对应于该键(E2)并且从该芯(C)向该第二相邻的重复单元延伸的矢量(e2)形成了一个角，其中所述角β是等于或大于90°并且小于180°。
如以上提及的在这些亚芳基R1-b2单元中的这两种键(E1)和(E2)可以值得注意地以如在此以下示出的结构3中概述：
结构3
其中在结构3中，如以上提及的芯(C)由一个圆形象化
并且该键(E1)和该键(E2)分别由矢量(e1)和矢量(e2)形象化，并且其中该角β是等于或大于90°并且小于180°。
包含在此类亚芳基R1-b2单元中的亚芳基[下文中称为亚芳基R1-b2基团]的非限制实例包括：
以及被至少一个如以上定义的一价取代基团、特别地被一个苯基酮基团取代的这些基团中的任何一个。
在本发明的另一个实施例中，这些亚芳基R1-b单元是重复单元(R1-b3)[下文中称为亚芳基R1-b3单元]，其中在所述亚芳基R1-b3单元中，对应于键(E1)并且从该芯(C)向该第一相邻的重复单元延伸的矢量(e1)在围绕该芯(C)的三维空间中与对应于该键(E2)并且从该芯(C)向该第二相邻的重复单元延伸的矢量(e2)(在平行线的相同方向上)是共平行的，但是不是共线的，即，不在相同的直线上。
如以上提及的在这些亚芳基R1-b3单元中的这两种键(E1)和(E2)可以值得注意地以如在此以下示出的结构4中概述：
其中在结构4中，如以上提及的芯(C)由一个圆形象化并且该键(E1)和该键(E2)分别由矢量(e1)和矢量(e2)形象化。该矢量(e2)与该矢量(e1)不是共线的，即不在一个直线上，而是与该矢量(e1)是平行的并且指向与该矢量(e1)相同的方向。
包含在所述亚芳基R1-b3单元中的亚芳基[下文中称为亚芳基R1-b3基团]的非限制实例包括：
以及被至少一个如以上定义的一价取代基团、特别地被一个苯基酮基团取代的这些基团中的任何一个。
在本发明的又另一个实施例中，这些亚芳基R1-b单元是重复单元(R1-b4)[下文中称为亚芳基R1-b4单元]，其中在所述亚芳基R1-b4单元中，对应于键(E1)并且从该芯(C)向该第一相邻的重复单元延伸的矢量(e1)在围绕该芯(C)的三维空间中与对应于该键(E2)并且从该芯(C)向该第二相邻的重复单元延伸的矢量(e2)(在平行线的相反方向上)是反向平行的，但是不是共线的，即，不在相同的直线上。
如以上提及的在这些亚芳基R1-b4单元中的这两种键(E1)和(E2)可以值得注意地以如在此以下示出的结构5中概述：
其中在结构5中，如以上提及的芯(C)由一个圆形象化并且该键(E1)和该键(E2)分别由矢量(e1)和矢量(e2)形象化。该矢量(e2)与该矢量(e1)不是共线的，即，不在一个直线上，而是与该矢量(e1)是反向平行的由此指向与该矢量(e1)相反的方向。
包含在所述亚芳基R1-b4单元中的亚芳基[下文中称为亚芳基R1-b4基团]的非限制实例包括：
以及被至少一个如以上定义的一价取代基团、特别地被一个苯基酮基团取代的这些基团中的任何一个。
在又另一个实施例中，如以上描述的这些亚芳基R1-b单元选自下组，该组选自如以上描述的亚芳基R1-b1单元、如以上描述的亚芳基R1-b2单元和如以上描述的亚芳基R1-b4单元。
优选的亚芳基R1-b1单元是任选地被至少一个如以上描述的一价取代基团取代的间亚苯基。
最优选的亚芳基R1-b1单元是间亚苯基。
在该聚亚芳基(P1)聚合物中的这些亚芳基R1-b单元的摩尔量基于包含于该聚亚芳基(P1)聚合物中的重复单元(R1)的摩尔总量优选地是至少25％、更优选至少30％、还更优选至少35％、还更优选至少40％、并且最优选至少45％。应进一步理解的是在该聚亚芳基(P1)聚合物中的这些亚芳基R1-b单元的摩尔量优选地是最多90％、更优选最多75％、还更优选最多65％并且最优选最多55％。
当在该聚亚芳基(P1)中的亚芳基R1-b单元的摩尔量基于包含于该聚亚芳基(P1)聚合物中的重复单元(R1)的摩尔总量是处于从45％-55％的量时，获得良好的结果。
在本发明的一个具体的实施例中，如以上描述的包含于该组合物(C)中的聚亚芳基(P1)聚合物除了如以上详述的重复单元(R1)之外可包含含有Ar-SO2-Ar’基团的重复单元(R1*)，其中Ar和Ar’，彼此相同或不同，是芳香族基团，所述重复单元(R1*)总体上符合式(S1)：
(S1)：-Ar5-(T’-Ar6)n-O-Ar7-SO2-[Ar8-(T-Ar9)n-SO2]m-Ar10-O-
其中：
Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、以及Ar9，彼此相同或不同并且在每次出现时，独立地为芳香族单-或多核基团；
-T和T’，彼此相等或不同并且在每次出现时，独立地是一个键或二价基团，任选包含一个或多于一个杂原子；优选地T’选自由以下各项组成的组：键、-CH2-、-C(O)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-C(＝CCl2)-、
-C(CH3)(CH2CH2COOH)-、-SO2-、以及具有下式的基团：
优选地T选自由以下各项组成的组：键、-CH2-、-C(O)-、
-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-C(＝CCl2)-、-C(CH3)(CH2CH2COOH)-、以及具有下式的基团：
-n和m，彼此相同或不同，独立地是零或1至5的整数；
重复单元(R1*)值得注意地可以选自由具有在此以下的式(S1-A)至(S1-D)的那些组成的组：
其中：
-每个R’，彼此相同或不同，选自由卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属或碱土金属磺酸盐、烷基磺酸盐、碱金属或碱土金属膦酸盐、烷基膦酸盐、胺和季铵组成的组；
-j’为零或为从0至4的整数；
-T和T’，彼此相同或不同，是一个键或二价基团，任选包含一个或多于一个的杂原子；优选地T’选自由以下各项组成的组：键、-CH2-、-C(O)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-C(＝CCl2)-、-C(CH3)(CH2CH2COOH)-、-SO2-、以及具有下式的基团：
优选地T选自由以下各项组成的组：键、-CH2-、-C(O)-、
-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-C(＝CCl2)-、-C(CH3)(CH2CH2COOH)-、以及具有下式的基团：
在重复单元(R1*)中，相应的亚苯基部分可以独立地具有到在该重复单元中不同于R’的其他部分的1,2-、1,4-或1,3-键联。优选地，所述亚苯基部分具有1,3-或1,4-键联，更优选地它们具有1,4-键联。此外，在重复单元(R1*)中，j’在每次出现时为零，也就是说，这些亚苯基部分除了在该聚合物的主链中使得能够进行键联的那些取代基之外，不具有其他取代基。
根据本发明的某些实施例，如以上描述的包含于该组合物(C)中的聚亚芳基(P1)聚合物除了如以上详述的重复单元(R1)之外可包含含有Ar-C(O)-Ar’基团的重复单元(R2*)，其中Ar和Ar’，彼此相同或不同，是芳香族基团，所述重复单元(R2*)总体上选自由在此以下的式(J-A)至(J-O)组成的组：
其中：
-每个R’，彼此相同或不同，选自由卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属或碱土金属磺酸盐、烷基磺酸盐、碱金属或碱土金属膦酸盐、烷基膦酸盐、胺和季铵组成的组；
-j’为零或为从0至4的整数。
根据本发明的另一个具体的实施例，如以上描述的包含于该组合物(C)中的聚亚芳基(P1)聚合物除了如以上详述的重复单元(R1)之外可包含重复单元(R3*)，这些重复单元(R3*)总体上选自由在此以下的式(K-A)和(K-B)组成的组：
其中：
-每个R’，彼此相同或不同，选自由卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属或碱土金属磺酸盐、烷基磺酸盐、碱金属或碱土金属膦酸盐、烷基膦酸盐、胺和季铵组成的组；
-j’为零或为从0至4的整数。
根据某些优选的实施例，大于70％摩尔、并且更优选大于85％摩尔的该聚亚芳基(P1)聚合物的重复单元是如以上详述的重复单元(R1)，补足到100％摩尔的总体上是如以上详述的重复单元(R1*)、和/或如以上详述的重复单元(R2*)、和/或如以上详述的重复单元(R3*)。
还更优选地，基本上该聚亚芳基(P1)聚合物的所有重复单元是重复单元(R1)，可能存在链缺陷或非常少量的其他单元，应理解的是这些后者基本上不改变该聚亚芳基(P1)聚合物的特性。
如之后将详述的，该聚亚芳基(P1)聚合物可以是一种聚亚苯基共聚物。
为了本发明的目的，术语“聚亚苯基共聚物”旨在表示任何以下聚合物，该聚合物的重复单元的按摩尔计大于50％是重复单元(R聚亚苯基)，其中所述重复单元(R聚 亚苯基)的至少20摩尔％是选自以下项的亚芳基R1-b单元：如以上定义的间亚苯基，任选地被至少一个一价取代基团取代，或/和如以上定义的邻亚苯基，任选地被至少一个一价取代基团取代，其余的是如以上定义的对亚苯基，任选地被至少一个一价取代基团取代。
该聚亚苯基共聚物的重复单元的优选地按摩尔计大于75％、优选地按摩尔计大于85％、优选地按摩尔计大于95％、优选地按摩尔计大于99％是如以上描述的重复单元(R聚亚苯基)。最优选地，基本上该聚亚苯基共聚物的所有重复单元是如以上描述的重复单元(R聚亚苯基)，其中可能存在链缺陷或非常少量的其他单元，应理解的是这些后者基本上不改变该聚亚苯基共聚物的特性。
在本发明的一个更优选的实施例中，该聚亚苯基共聚物的按摩尔计大于75％、优选地按摩尔计大于85％、更优选地按摩尔计大于90％、更优选地按摩尔计大于99％、甚至更优选基本上所有重复单元是未取代的间亚苯基和被芳基酮基团(尤其被苯基酮基团)取代的对亚苯基的混合物。
当该聚亚苯基共聚物包含、优选地主要由如以上详述的未取代的间亚苯基和被芳基酮基团(尤其被苯基酮基团)取代的对亚苯基的混合物组成时，则未取代的间亚苯基与被芳基酮基团(尤其被苯基酮基团)取代的对亚苯基的摩尔比是从70:30至30:70、更优选从60:40至40:60并且最优选约50:50。
聚亚苯基共聚物值得注意地是从美国苏威特种聚合物公司(Solvay SpecialtyPolymers US,L.L.C.)以PR-250聚亚苯基聚合物可商购的。
该聚亚芳基(P1)聚合物可以通过任何方法制备。
该聚亚芳基(P1)聚合物的数均分子量(number weight molecular weight)总体上是从2000至200,000、优选地从10000至140000。
该聚亚芳基(P1)的重均分子量是通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用聚苯乙烯校定标准物测量的。
本发明的聚亚芳基(P1)聚合物有利地具有至少50℃、优选至少120℃、最优选至少150℃的玻璃化转变温度(Tg)。
该聚亚芳基(P1)聚合物可具有120℃至200℃的玻璃化转变温度(Tg)。
当该聚亚芳基(P1)聚合物具有在150℃至180℃的范围内的玻璃化转变温度时，获得良好的结果。
玻璃化转变温度(Tg)可根据ASTM D 3418标准通过差示扫描量热法(DSC)来测量。
已经发现这些聚亚芳基(P1)聚合物特别适合用于包含在本发明的泡沫材料中的组合物(C)，鉴于它们有利的高强度和高刚度，这进而赋予给该泡沫材料。
聚苯砜(PPSU)聚合物
如所述，该聚合物组合物(C)包含至少一种(PPSU)聚合物。
在本发明的一个优选的实施例中，该(PPSU)聚合物的按摩尔计大于75％、更优选地按摩尔计大于90％、更优选地按摩尔计大于99％、甚至更优选地基本上所有的重复单元是具有式(A)的重复单元(RPPSU)，可能存在链缺陷或非常少量的其他单元，应理解的是这些后者基本上不改变特性。
该(PPSU)聚合物值得注意地可以是均聚物，或共聚物，例如无规的或嵌段的共聚物。当该(PPSU)聚合物是共聚物时，它的重复单元有利地是具有式(A)的重复单元(RPPSU)与重复单元(RPPSU*)的混合物，重复单元(RPPSU*)不同于重复单元(RPPSU)，例如值得注意地具有以下示出的式(D)、(E)或(F)的重复单元：
以及它们的混合物。
该(PPSU)聚合物还可以是之前引述的均聚物和共聚物的共混物。
来自美国苏威特种聚合物公司的R PPSU是可商购的聚苯砜均聚物的一个实例。
(PPSU)聚合物可以通过已知的方法制备。
如通过凝胶渗透色谱法使用ASTM D5296与聚苯乙烯标准所确定的，该(PPSU)聚合物的重均分子量可以是20,000至100,000克/摩尔(g/mol)。在一些实施例中，该(PPSU)聚合物的重均分子量可以是40,000至80,000克/摩尔(g/mol)。
本发明的(PPSU)聚合物有利地具有至少150℃、优选至少180℃、最优选至少200℃的玻璃化转变温度(Tg)。
该(PPSU)聚合物可具有200℃至240℃的玻璃化转变温度(Tg)。
玻璃化转变温度(Tg)可根据ASTM D 3418标准通过差示扫描量热法(DSC)来测量。
本申请人已经发现该(PPSU)聚合物尤其良好地适合于提供包含在本发明的泡沫材料中的组合物(C)，这些组合物具有高玻璃化转变温度并且易于制成具有小于120kg/m3并且低至30kg/m3的密度的低密度泡沫。
组合物(C)
该聚亚芳基(P1)聚合物的重量基于该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物的总重量有利地是低于70％、优选地低于65％、更优选地低于60％。另一方面，该聚亚芳基(P1)聚合物的重量基于该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物的总重量有利地是大于15％、优选地大于20％。
该(PPSU)聚合物的重量基于该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物的总重量有利地是低于85％、优选地低于80％。另一方面，该(PPSU)聚合物的重量基于该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物的总重量有利地是大于30％、优选地大于35％并且更优选地大于40％。
当该聚亚芳基(P1)聚合物以基于该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物的总重量范围为从20wt.％至60wt.％的量存在时，获得了良好的结果。
当该聚亚芳基(P1)聚合物以基于该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物的总重量范围为从25wt.％至50wt.％的量存在时，获得了优异的结果。
该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物的总重量基于该组合物(C)的总重量有利地是大于60％、优选地大于80％；更优选地大于90％并且更优选地大于95％并且更优选地大于99％。
如果希望，该组合物(C)由该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物组成。
本发明的组合物(C)可进一步包含至少一种其他热塑性聚合物(聚合物T)。
为了本发明的目的，其他的热塑性聚合物可值得注意地是任何适合的能够被发泡的热塑性聚合物。
适合在本发明的组合物(C)中使用的聚合物(T)的非限制性实例包括例如聚砜、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯和聚芳酯。
基于该组合物(C)的总重量，所述其他聚合物的重量范围有利地是从0至40％、优选地从0至30％、更优选地从0至20％并且甚至更优选从0至10％。
该组合物(C)可进一步包含一种或多种不同于该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物的成分[下文中称为成分(I)]。
适合在本发明的组合物(C)中使用的成分(I)的非限制性实例是聚合物组合物，添加剂如UV吸收剂；稳定剂如光稳定剂和其他；润滑剂；增塑剂；颜料；染料；着色剂；抗静电剂；成核剂、发泡剂；起泡剂；金属减活剂；以及包含一种或多种以上添加剂的组合。抗氧化剂可以是化合物如亚磷酸盐、磷酸酯、受阻酚、或它们的混合物。还可以添加表面活性剂来帮助泡沫成核并且使之在发泡过程的气泡生长阶段稳定。
基于聚合物组合物(C)的总重量，所述成分(I)的重量范围有利地是从0至15％、优选地从0至10％并且更优选地从0至5％。
如果希望，该组合物(C)含有大于85wt.％的该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物，其条件是该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物是该组合物(C)中的仅有的聚合物组分，和一种或多种任选的成分如值得注意地添加剂；稳定剂；润滑剂；增塑剂；颜料；染料；着色剂；抗静电剂；成核剂；发泡剂；起泡剂；金属减活剂；抗氧化剂和表面活性剂可存在于其中，在这些组分不会显著地影响该组合物(C)的相关的机械和韧度特性的情况下。
表述“聚合物组分”将按照其通常含义来理解，即，包括以重复的连接单元为特征的、典型具有2000或更高的分子量的化合物。
如所述的，该组合物(C)具有至少两个玻璃化转变温度(Tg)。
玻璃化转变温度(Tg)可根据ASTM D 3418标准通过差示扫描量热法(DSC)来测量。
在本发明的一个实施例中，该组合物(C)具有两个玻璃化转变温度Tg1和Tg2，其中在Tg1与Tg2之间的绝对值上的差γ是至少10℃、优选至少20℃、更优选至少30℃。
该组合物(C)可通过多种涉及密切混合聚合物材料与如以上详述的、配方中所希望的任何任选成分(I)的方法制备，例如通过熔体混合或干混和熔体混合的组合。典型地，对如以上详述的该聚亚芳基(P1)聚合物和该(PPSU)聚合物以及所有其他任选的热塑性聚合物(聚合物T)和任选的成分(I)进行干混是通过使用高强度混合机、如值得注意地亨舍尔(Henschel)型混合机和螺带混合机来进行的。
这样得到的粉末混合物可以包含适合用于得到有效发泡的呈如以上详述的重量比的如以上详述的该聚亚芳基(P1)聚合物、该(PPSU)聚合物以及所有其他任选的热塑性聚合物(聚合物T)和任选的成分(I)，或者可以是在后续的加工步骤中有待用作母料并且在另外量的如以上详述的该聚亚芳基(P1)聚合物、该(PPSU)聚合物以及所有其他任选的热塑性聚合物(聚合物T)和任选的成分(I)中稀释的一种浓缩混合物。
还有可能通过将如以上所描述的粉末混合物进一步熔融配混来制造本发明的组合物。如所述的，熔融配混可以在如以上详述的粉末混合物上进行，或者优选地直接在如以上详述的该聚亚芳基(P1)聚合物、该(PPSU)聚合物以及所有其他任选的热塑性聚合物(聚合物T)和任选的成分(I)上进行。可以使用常规熔融配混装置，如同向和反向旋转的挤出机、单螺杆挤出机、往复式捏合机、盘组加工机(disc-packprocessor)以及多种其他类型的挤出设备。优选地，挤出机，更优选地双螺杆挤出机可以使用。
特别优选的是专门设计的挤出机，即专门设计用于有效地控制温度，使得进一步的过程如发泡不被过早地引发、并且使得可以将该组合物熔融、共混、挤出并且制粒而没有该组合物的过早发泡的挤出机。该混配螺杆的设计(例如螺距和宽度、间隙、长度、以及操作条件)将有利地进行选择这样使得提供足够的热能和机械能，以有利地完全熔融如以上所详细说明的粉末混合物或成分，并且有利地得到不同成分的均匀分布，但是仍然足够的温和以便有利地将该组合物的加工温度保持为低于可能过早引发发泡的温度，在任选的化学发泡成分包括在该组合物中的情形下。假设加工温度保持在远远高于该聚亚芳基(P1)聚合物、该(PPSU)聚合物以及所有其他任选的热塑性聚合物(聚合物T)和任选的成分(I)的软化点，并且当包含一种或多种化学发泡剂时，低于可能存在的任何所述化学发泡组分的分解温度，有利的是有可能获得本发明的组合物(C)的线料挤出物，该线料挤出物未经受显著的发泡。例如，可以通过向下对齐模口板的旋转切刀(通常用一种水下装置)切这种线料挤出物，并且以球粒或球珠的形式收集这种线料挤出物，该旋转切刀保证了切刀与模口板的完美的对齐。因此，例如，然后可以将能够以球粒或球珠的形式存在的组合物(C)进一步用于制造泡沫材料。
泡沫材料
如所述的，本发明的泡沫材料是由如以上描述的组合物(C)通过一种挤出发泡方法制成的。
本申请人已经出人意料地发现如以上提到的组合物(C)的挤出发泡在提供具有一个玻璃化转变温度(Tg)的泡沫材料中是有效的。
本发明的泡沫材料有利地具有至少150℃、优选至少160℃、更优选至少175℃的玻璃化转变温度(Tg)。
本发明的泡沫材料总体上具有175℃至215℃的玻璃化转变温度(Tg)，换言之，所述玻璃化转变温度(Tg)是如以上描述的组合物(C)的两种聚合物组分的Tg的中间值，证实了呈发泡状态的这两种聚合物之间的混溶性。
已经发现具有一个玻璃化转变温度(Tg)的本发明的泡沫材料被赋予具有优异的机械特性(如在低泡沫密度下的高刚度和强度特性)，改进的热性能容量(具体地为对于在结构性发泡物品的制造中所使用的很高的温度具有更强的耐受性)并且具有改进的耐化学性，改进的结构完整性、高空隙含量；低表观密度；闭孔结构和基本上均匀的泡孔尺寸。
为了本发明的目的，术语“基本上均匀的泡孔尺寸”旨在表示一种泡沫材料，其中泡孔尺寸频率分布(cell size frequency distribution)的一个标准偏差的量级是所估算的平均泡孔尺寸值的最多40％，所以作为一个例子，具有100微米的估算平均泡孔尺寸和在泡孔尺寸分布上的35微米的标准偏差的泡沫将落入以上对“基本上均匀的泡孔尺寸”的定义的范围之内。
已经发现本发明的泡沫材料(赋予具有均匀的泡孔尺寸)具有改进的机械特性，因为较大的泡孔在泡沫中作为一个弱点，这可能引起失效。
该挤出发泡方法总体上是一种连续方法。总体上，在挤出发泡方法中，通过熔融热塑性塑料或包含热塑性塑料的混合物(例如组合物(C)和处于球粒或球珠形式的成核剂)、给出熔体来形成泡沫，由此将所述熔体在压力下与至少一种起泡剂混合。在挤出机的出口，在减压过程中，起泡剂蒸发并且通过吸收蒸发热而迅速冷却熔体从而形成泡沫。
可以使用任何合适的能够加工本发明的组合物(C)的挤出设备用于该挤出发泡。例如，可以使用单或多螺杆挤出机，其中串联挤出机是优选的。
在一个具体的优选实施例中，首先在一个主挤出机中将包含组合物(C)和任何成核试剂的混合物熔融共混到一起。然后在该主挤出机的最后区段将起泡剂进料到该主挤出机中，并且在高压和高温下混合到熔融共混物中。然后将该熔体在压力下进料到一个次级挤出机中，该次级挤出机用来冷却该有待发泡的材料，并且将其通过模口输送到一个校准器中以形成该泡沫材料。该校准器帮助控制发泡混合物的冷却速率。因此，该校准器在帮助控制泡沫材料的厚度、宽度、和密度方面是有益的。该模口在特定的温度范围和压力范围操作以提供必需的熔体强度并且抑制模口中的过早发泡。在一个实施例中，使用单螺杆挤出机用于该主挤出机和次级挤出机两者。在一个替代实施例中，使用双螺杆挤出机用于该主挤出机和次级挤出机两者。在又另一个替代实施例中，对于该主挤出机和次级挤出机中的一个使用单螺杆挤出机，并且对另一个使用双螺杆挤出机。在一个优选的实施例中，一个双螺杆挤出机用于该主挤出机并且一个单螺杆挤出机用于该次级挤出机。
在本发明的挤出发泡方法中，取决于所希望的泡沫密度，可有利地以不同的量使用起泡剂或起泡剂的共混物。在本发明的一个优选的实施例中，所使用的起泡剂的量在每种情况下基于该组合物(C)的总重量是从2至15重量百分比、优选从3至14重量百分比、特别优选从5至12重量百分比。
总体上，更大量的起泡剂可用于其中有待形成更低密度的泡沫的实施例中。
总体上，将该起泡剂选择为充分可溶的以使这些空隙生长成气泡，这些气泡形成具有所选择密度的泡沫材料。作为结果，如果所有的参数包括起泡剂与该聚亚芳基(P1)聚合物、该(PPSU)聚合物和所有其他任选的热塑性聚合物(聚合物T)的溶解度(在压力、温度和剪切速率下)是平衡的并且气泡的壁足够稳定使得它们不破裂或合并直到树脂/起泡剂的粘度/熔体强度足够强以随其冷却形成稳定的泡沫，则结果是好的，均匀的、具有所选择密度的小孔泡沫。
总体上，有待生产的泡沫的类型还可以取决于其他因素如成核剂颗粒的存在、载荷和/或加工条件、以及用来形成泡沫材料的设备类型而变化。
在本发明的挤出发泡方法中，成核剂或成核剂共混物可以被有利地使用，并且除起泡剂或起泡剂共混物外是优选使用的。总体上，成核剂通过提供用于气泡形成的位点来帮助控制泡沫结构，并且位点数目越多，每单位体积所形成的气泡数目越多，在不存在一种成核剂下，预期的是随机不均匀并且大尺寸的，然而对于高的成核剂浓度预期非常均匀的细小的泡孔结构，但是以更高的密度为代价。需要成核剂的最佳浓度来实现所希望的密度和细小的泡孔尺寸连同泡孔均匀性的平衡。
可以用于本发明的适合的成核剂包括但不限于，金属氧化物如二氧化钛(TiO2)、黏土、滑石、硅酸盐、二氧化硅、铝酸盐、重晶石、钛酸盐、硼酸盐、氮化物(值得注意地是氮化硼)、以及甚至一些精细分散的非反应性金属、碳基材料(如金刚石、炭黑、碳纳米管以及石墨烯)、或包括前述试剂的至少一种的组合，优选地二氧化钛和滑石在形成本发明的泡沫材料中被用作适合的成核剂。
在替代实施例中，硅以及任何在加工温度下为刚性的且不溶解的交联的有机材料也可以起到成核剂的作用。
在替代性实施例中，可以使用其他填充剂，只要这些填充剂就提供用于气泡形成的位点而言具有与成核剂相同的作用。这包括纤维填充剂如芳族聚酰胺纤维、碳纤维、玻璃纤维、矿物纤维、或包括前述纤维中的至少一种的组合。一些纳米填充剂和纳米强化物也可以用作成核剂。这些包括这类材料，如纳米硅酸盐、纳米黏土、碳纳纤维及碳纳米管以及石墨烯和多层石墨纳米片。
在一个优选的实施例中，优选地按以下的量使用该成核剂：每种情况下基于组合物(C)的总重量，有利地按重量计从0.1％至5％，优选地按重量计从0.2％至3％。
当该成核剂是二氧化钛或滑石并且以基于该组合物(C)的总重量按重量计从0.5％至2％的量使用时，获得了良好的结果。
考虑到起泡剂的性质，发泡方法可以是一种化学的或物理的发泡方法。
在一个优选的实施例中，该挤出发泡方法是一种物理发泡方法。
在一种物理发泡方法中，使用物理发泡成分如物理起泡剂以及任选地成核剂。
物理发泡剂总体上指的是在发泡温度下呈气态的那些化合物。
可以将这些物理发泡剂(或者以其气态形式或以任何其他形式)进料到在其中发生发泡的设备中，由此将通过一个物理过程(例如，蒸发、解吸)产生一种气体。这些在环境条件下可能呈或可能不呈液态。在一个优选的实施例中，该物理起泡剂在室温和环境压力下呈液态。否则，物理发泡可能包括在有待引进到发泡设备中的预形成组合物(C)中。
在本发明的发泡挤出方法中，可以使用任何常规的物理起泡剂，如惰性气体，例如CO2、氮气、氩气；烃类，如丙烷、丁烷、戊烷、己烷；脂肪醇，如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇；脂肪酮，如丙酮、甲基乙基酮；脂肪酯，如乙酸甲酯和乙酸乙酯；氟化烃，如1,1,1,2-四氟乙烷(HFC 134a)和二氟乙烷(HFC 152a)；以及它们的混合物。优选地，使用异丙醇或乙醇作为物理起泡剂。
应理解的是由于该物理起泡剂是以流体形式供应给熔体，它有利地生成气泡。这也可以在挤出装置中实现。
在本发明的一个替代性实施例中，该挤出发泡方法是一种化学发泡方法。
在一种化学发泡方法中，通常使用化学发泡剂、特别是化学起泡剂。
化学发泡剂总体上指的是在发泡条件下在热影响下分解或反应以生成发泡气体的那些组合物。
可以将化学发泡剂添加到熔体中，由此原位生成发泡气体或可替代地，将生成的发泡气体添加到熔体中。这也可以在挤出装置中实现。
合适的化学发泡剂值得注意地包括简单的盐如铵或碳酸氢钠、释放氮气的发泡剂；值得注意地芳香族的、脂肪-芳香族的以及脂肪族的偶氮化合物和重氮化合物，比如偶氮二酰胺和磺酰肼如苯磺酰肼和氧-双(苯磺酰肼)。所述化学发泡剂可任选与合适的活化剂进行混合，这些活化剂是例如像胺类和酰胺类、尿素、磺酰肼(也可充当次级发泡剂)；等。
虽然成品泡沫材料基本不含起泡剂，预计的是残留量的一种或多种起泡剂可能保留在泡沫材料中，尽管这些残留量不足以不利地影响泡沫材料的泡沫性质。
在替代性实施例中，可以通过使泡沫材料进一步暴露于一个热循环来降低任何残留起泡剂。
本发明的泡沫材料有利地具有在从10至500kg/m3、优选从20至400kg/m3、更优选从20至300kg/m3、甚至更优选从25至250kg/m3、最优选从25至100kg/m3的范围内的密度。
本发明的泡沫材料有利地具有小于1000m、优选地小于500m、更优选地小于250m、甚至更优选地小于180m并且最优选地小于130m的平均泡孔尺寸。
密度可以根据ASTM D792测量。
可以使用光学或扫描电子显微镜测量泡孔尺寸。
如根据本发明形成的泡沫材料可能呈多种形状，如泡沫板、泡沫片、泡沫膜、泡沫管、或如本领域技术人员使用标准技术和日常作业、温度、功率、和该组合物在挤出机中的停留时间确定的任何可能的形状，以便获得所希望的最终成形的具有所希望的空隙率或发泡水平的泡沫零件。
本发明的一个方面还提供一种物品，该物品包括至少一个包含如以上详述的泡沫材料的部件，提供了超过现有技术的零件和物品的多种优势，特别是在给定高温下(特别是在150℃与230℃之间的温度下)的密度下相对于现有技术水平的泡沫更高的刚度和改进的强度特性；尤其当应用高温制造步骤比如例如热固性树脂传递模塑法时，在高温下增加的强度和刚度将导致泡沫总体上的改进的结构完整性。
优选地，该物品或该物品的零件由如以上详述的泡沫材料组成。
在一个具体的实施例中，该物品是一种飞机结构部件，结构性或次级飞机部件。
在另一个具体实施例中，该飞机结构部件是夹层板，包括：包含本发明的泡沫材料的芯，以及包括连续的纤维增强的热固性或热塑性复合物的层压的表皮层。
所述的夹层板可通过已知的方法制备，如例如通过值得注意地涉及用环氧树脂通过所施加的真空浸渍一个含有具有表皮的泡沫的系统的真空浸渍，该表皮含有碳纤维或如以上提及的其他纤维。上述浸渍总体上在低温下进行，这些低温通常在从80℃至130℃的范围内并且固化总体上在120℃和200℃之间。
本发明的泡沫材料作为如以上所描述的飞机结构性部件的一个部分的用途也是本发明的目的。
本领域中已知的是，环氧树脂体系如Hexflow VRM34(一种两部分胺固化的环氧体系)用于真空辅助的树脂传递模塑(VARTM)过程，用于制造飞机结构性部件如机翼和机身结构元件。
若任何通过引用结合在此的专利、专利申请、以及公开物的披露内容与本申请的描述相冲突的程度到了可能导致术语不清楚，则本说明应该优先。
实例
现在将参照以下实例更详细描述本发明，这些实例的目的仅是说明性的并且不旨在限制本发明的范围。
原料
二氧化钛：–R-105二氧化钛，一种通过氯化物法制造的，用二氧化硅和氧化铝处理过的金红石TiO2。
来自美国苏威特种聚合物公司的R PPSU
来自美国苏威特种聚合物公司的PR-250聚亚苯基聚合物
来自巴斯夫公司(BASF Corp.)的1010
来自科联电信国际公司(Lintech Inernational)的Vapor滑石
用于制备泡沫材料(P)的通用程序
将一种聚合物或聚合物混合物与R-105 TiO2或Vapor滑石以及任选地1010混配。在Berstorff 25mm的双螺杆挤出机上进行混配成球粒，该挤出机具有40:1的L/D比以及八个机筒段，其中段2-8配备有加热和冷却。然后将该物理混合物计重地进料至一个25mm Berstorff同向旋转啮合双螺杆挤出机的第一机筒段中，该挤出机具有40的L/D比以及八个机筒段。分别根据适当的温度(参见以下详情)设定机筒段2至8的机筒温度设定并且不将热施加到该挤出机进料喉管位于的机筒段1上。模口温度设定是在330℃或340℃下。使用适当的挤出机螺杆速度(参见以下详情)并且将真空通风施加在机筒段7处以去除可能存在的任何残留的挥发性化合物。将来自每一种共混物配制品的挤出物成股至一个水浴中，在该水浴中冷却这些线料并且然后使用造粒机将其切成球粒。在发泡之前将由每一种配制品生产的球粒在混配之后在干燥状态下包装至或者不透气密封的聚乙烯桶中或者铝内衬防潮袋中以保持干燥。将来自每一种配制品的球粒接着进料至由来自的串联挤出生产线组成的发泡设置中，该串联挤出生产线由两个挤出机组成，第一个是具有43的L/D和41mm的螺杆直径的双螺杆挤出机(即，挤出机“A”)以塑炼这些聚合物并且注入该发泡剂，并且第二个是单螺杆挤出机(即，挤出机“B”)以冷却该聚合物/发泡剂混合物并且将其泵送通过一个狭缝模口以产生泡沫。该第二或冷却挤出机具有30的L/D和50mm的螺杆直径。在挤出机“B”的出口处使用一个具有30mm宽度和1.5mm高度的狭缝模口。异丙醇或乙醇被用作发泡剂并且将其浓度设定在适当值(参见表1和2中，以wt％表示)。将该发泡剂使用三个高压液相色谱法(HPLC)泵计量至该挤出机“A”中，这些泵的进料线被并入一个T结构中。来自这三个泵的发泡剂的合并通过量相对于树脂配制品和发泡剂的总通过量总计为所希望量的进料速率。在该挤出机“A”上的发泡剂的计量点是从该挤出机的进料喉管沿着该机筒的长度向下约三分之二处。在该挤出机“A”的后部分中的混合段保证了在该聚合物配制品与该发泡剂之间的良好的均化。在挤出机“A”中有9个机筒段并且这些机筒段温度设定如下：段1为140℃，段2为330℃，段3至5为340℃-360℃并且段6至9为330℃。该挤出机“A”的三个加热区域中的温度设定对于所有三个区域是360℃。在该挤出机“B”中的温度设定低得多并且从在该入口段的250℃逐步下降至就在该模口之前的区域中的150℃-200℃的范围。通过电加热器结合在单独控制的机筒段中循环水用于冷却的电磁控制的水线控制挤出机“B”温度设定。从该模口中挤出该泡沫材料。
通过DSC进一步分析由该聚合物或聚合物混合物制成的球粒以确定它们的玻璃化转变温度(Tg)(结果总结于表1中)。
通过DSC进一步分析所获得的泡沫以确定它们的玻璃化转变温度(Tg)，并且对密度和泡孔尺寸分布进行表征(结果总结于表1中)。
在实例材料上进行的下列表征在以下表明：
玻璃化转变温度(Tg)测量
根据ASTM D 3418标准通过差示扫描量热法(DSC)测量如以上描述的由聚合物或聚合物混合物制成的球粒以及如以上描述的所获得的泡沫的玻璃化转变温度(Tg)。
密度测量
使用两种技术测量密度。对于未校准的泡沫样品(实例C1、2-4和C5)，它们不具有精确的几何形状，按照ASTM方法D792的程序通过在空气和水中称重这些泡沫试样使用浮力技术。另一方面，为了校准的泡沫样品，采用ASTM方法D1622，其中密度作为具有精确尺寸的泡沫块的重量与体积的比例进行测量。
泡孔尺寸测量
所获得的泡沫的泡孔尺寸和泡孔尺寸分布是通过扫描电子显微镜(SEM)来表征的。使用在互联网上公开可用的“ImageJ”图像分析软件1.44版进行泡沫截面的SEM图像的图像分析。
机械特性
对于抗压强度，根据ASTM D1621标准方法测定所获得的泡沫的机械特性。首先，在所生产的泡沫板上和下表面上铺满沙子以去除泡沫材料两侧的不规则的表皮，并且使板的上和下表面变得平坦和光滑。然后，使用精密带锯机加工2英寸x 2英寸的方形区域，以产生用于抗压测试的具有明确定义的尺寸的试样。在抗压测试之前，在强制空气对流烘箱中在225°F(107℃)的温度下热处理抗压试验试样持续24小时以保证从泡沫试样中去除任何残留的发泡剂。
已知的是泡沫材料的抗压强度极大地依赖于其泡沫密度。因此，通过使用以下等式S60＝S(60/ρ)1.5和S100＝S(100/ρ)1.5，其中S60为标准化至60kg/m3的密度的抗压强度并且S100为标准化至100kg/m3的密度的抗压强度，将对于泡沫材料测量的所有抗压强度数据分别标准化为在60kg/m3的密度、和在100kg/m3的密度下的抗压强度值；S和ρ分别为样品的抗压强度和密度。
实例C1、2-4和C5
根据如以上描述的通用程序制备实例C1、2-4和C5的泡沫材料。首先通过将聚合物和TiO2(相对于组合物(C)的总重量2wt.％)的物理混合物以22lb/hr(10kg/hr)的速率进料至25mm Berstorff同向旋转啮合双螺杆挤出机的第一机筒段中来生产该发泡化合物。将机筒段2至8的机筒温度设定分别设置在以下温度：260℃、290℃、300℃、300℃、320℃、340℃和340℃并且不将热施加到该挤出机进料喉管位于的机筒段1上。该模口温度设定是330℃。所使用的挤出机螺杆速度是130-140RPM。所使用的发泡方法是以上在标题“用于制备泡沫材料(P)的通用程序”下描述的相同的那种。在该发泡方法中，异丙醇被用作发泡剂并且将其浓度设定在8wt％。从该模口中挤出泡沫并且作为没有校准的片材在该模口的出口处收集。相对应的特性在表1中示出。
对比实例6(C6)
根据一种分批发泡方法，即，一种超临界发泡方法制备这个对比实例C6。根据如在WO 2006/094988(以其全文通过引用结合在此)的实例9中描述的程序由50wt.％的R 5100PPSU和50wt.％的PR-250聚亚苯基、自增强的(SRP)的共混物制备一种具有1cm×1cm×0.25cm尺寸的模制板。将所述模制板引入至一个不锈钢高压容器中并且在45巴的压力下向该容器中通入CO2。将该高压容器加热至130℃的温度并且将该聚合物样品保持在这个压力和温度下24小时。在这个处理之后，使该容器减压并且移出该样品并且立即将其置于控制在240℃的温度下的矿物油浴中持续30秒以允许其膨胀。在其之后，将泡沫样品从油浴中取出并且立即浸入在室温下的水浴中以防止该泡沫塌陷。测量如此得到的泡沫块的密度并且发现具有656kg/m3的密度。相对应的特性在表1中示出。
实例C7、8-10和C11
根据如以上描述的通用程序制备实例C7、8-10和C11的泡沫材料。首先通过将聚合物、Vapor滑石(量参见以下表2中)和1010(相对于组合物(C)的总重量0.125wt.％)的物理混合物以25lb/hr(11.4kg/hr)的速率计重地进料至25mm Berstorff同向旋转啮合双螺杆挤出机的第一机筒段中来制备该发泡化合物。将机筒段2至8的机筒温度设定设置在300℃并且不将热施加到该挤出机进料喉管位于的机筒段1上。该模口温度设定是340℃。所使用的挤出机螺杆速度是200RPM。所使用的发泡方法是以上在标题“用于制备泡沫材料(P)的通用程序”下描述的相同的那种。在该发泡方法中，乙醇被用作发泡剂并且将其浓度设定在如以下表2中示出的所希望的重量％。在“A”和“B”挤出机中的温度设定和其他设置条件是如在通用程序中描述的。这些实例相对于先前那些的一个显著的差异是在这些实例中使用加热的校准器来提供对泡沫厚度均匀性的更好的控制。从该模口中挤出泡沫并且使用该加热的校准器使其符合范围从5至30mm的均匀厚度以产生具有均匀厚度和宽度的板。
所获得的泡沫通过DSC进一步分析以确定它们的玻璃化转变温度(Tg)并且示出了如通过DSC测量的单一的Tg(实例8-10的泡沫材料)，该Tg是该共混物的两种聚合物组分的Tg的中间值，证实了在呈发泡状态的这两种聚合物之间的混溶性。相对应的泡沫材料的特性在表2中示出。

Claims (15)

1.一种泡沫材料，该泡沫材料具有如通过差示扫描量热法（DSC）测量的一个玻璃化转变温度（Tg）并且由具有至少两个玻璃化转变温度（Tg）的不可混溶的组合物[下文中称为组合物（C）]通过挤出方法制成，其中所述组合物（C）包含：
(i)至少一种聚亚芳基（P1）聚合物，其中所述（P1）聚合物的重复单元的按摩尔计（摩尔%）大于50%是由亚芳基组成的重复单元（R1），其中所述亚芳基是由一个芯[下文中称为芯（C）]组成的二价烃基团，该芯由一个苯环或通过共享两个或更多个相邻的环碳原子而稠合在一起的多个苯环构成，所述苯环是任选取代的，其中所述亚芳基各自通过第一C-C键（E1）和第二C-C键（E2）结合到相邻重复单元（R1）的两个其他亚芳基上，其中至少20摩尔%的重复单元（R1）是形成扭结的亚芳基单元（R1-b）[下文中称为亚芳基R1-b单元]，其余是不同于亚芳基R1-b单元的形成刚性棒的亚芳基单元（R1-a）[下文中称为亚芳基R1-a单元]，其中在所述亚芳基R1-a单元中该键（E1）和该键（E2）是共线的并且彼此反向平行，所述（P1）聚合物以基于（P1）聚合物和（PPSU）聚合物的总wt.%按重量计（wt.%）低于75%并且高于10wt.%的量存在于组合物（C）中，以及
(ii)至少一种聚苯砜聚合物[下文中称为（PPSU）聚合物]，其中所述（PPSU）聚合物的重复单元的按摩尔计大于50%是具有在此以下的式(A)的重复单元（RPPSU）：
所述（PPSU）聚合物以基于聚亚芳基（P1）聚合物和（PPSU）聚合物的总wt.%低于90wt.%并且高于25wt.%的量存在于组合物（C）中。
2.根据权利要求1所述的泡沫材料，其中亚芳基R1-b单元在该聚亚芳基（P1）中的摩尔量基于这些重复单元（R1）的摩尔总量是呈从45%-55%的量。
3.根据权利要求1或2所述的泡沫材料，其中这些亚芳基R1-a单元是被至少一个选自芳基酮类和芳氧基芳基酮类的一价取代基团取代的对亚苯基，所述芳基酮类和芳氧基芳基酮类是未取代的或被至少一个一价取代基团取代。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的泡沫材料，其中这些亚芳基R1-b1单元是间亚苯基，任选地被至少一个一价取代基团取代。
5.根据权利要求1所述的泡沫材料，其中该聚亚芳基（P1）聚合物是聚亚苯基共聚物，其中这些重复单元的按摩尔计大于50%是重复单元（R聚亚苯基），其中所述重复单元（R聚亚苯基）的至少20摩尔%是选自以下项的亚芳基R1-b单元：间亚苯基，任选地被至少一个一价取代基团取代，或/和邻亚苯基，任选地被至少一个一价取代基团取代，其余的是对亚苯基，任选地被至少一个一价取代基团取代。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的泡沫材料，其中该聚亚芳基（P1）聚合物以基于该聚亚芳基（P1）聚合物和该（PPSU）聚合物的总重量范围为从25wt.%至50wt.%的量存在。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的泡沫材料，其中所述泡沫材料的玻璃化转变温度（Tg）是至少150℃。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的泡沫材料，其中该泡沫材料具有10至500kg/m3的密度。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的泡沫材料，其中该泡沫材料具有基本上均匀的泡孔尺寸。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的泡沫材料，其中在该挤出方法中以基于该组合物（C）的总重量按重量计从2%至15%的量使用发泡剂，其中该发泡剂优选地是异丙醇或乙醇。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中在该挤出发泡方法中以基于该组合物（C）的总重量按重量计从0.1%至5.0%的量使用成核剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中该成核剂是二氧化钛或滑石。
13.一种物品，该物品包含至少一个包含根据权利要求1至10中任一项所述的泡沫材料的部件。
14.如权利要求13所述的物品，其中所述物品是结构性或次级飞机部件。
15.如权利要求14所述的物品，其中所述结构性飞机部件是夹层板，该夹层板包括：包含本发明的泡沫材料的芯，以及包括连续的纤维增强的热固性或热塑性复合物的层压的表皮层。
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