CN113302031A - 通过使用微波使含有发泡剂的聚合物发泡 - Google Patents

通过使用微波使含有发泡剂的聚合物发泡 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通过热能与微波辐照的组合加热含有发泡剂的聚合物来制备(硬质)泡沫。

Description

通过使用微波使含有发泡剂的聚合物发泡
技术领域
本发明涉及通过热能与微波辐照的组合加热含有发泡剂的聚合物来制备(硬质)泡沫。
背景技术
用于制备(硬质)泡沫的聚合物的发泡方法是公知常识。已知的方法尤其包括连续挤出方法，在该方法中将聚合物在挤出机中熔融并装载发泡剂，从而在从喷嘴排出时由于压力降低而经历发泡。还已知的是粒子发泡方法，在该方法中将含有发泡剂的聚合物颗粒通过能量(热，水蒸气)的作用在模具中发泡，以及间歇方法，在该方法中将聚合物在压力下装载例如处于超临界状态下的CO2或N2，并在压力降低时经历发泡。还已知的是块状泡沫方法，在该方法中将含有发泡剂的聚合物通过在炉中加热到高于玻璃化转变温度而软化，并且由于其中存在的发泡剂而经历发泡。
上文提及的其中将含有发泡剂的聚合物片材加热到高于所述聚合物的Tg的块状泡沫方法尤其用于制备基于PMI或PMMA的硬质泡沫(DE2726259、DE1817156、EP3277748)。使用这些材料的一个原因是经由发泡温度/发泡持续时间可很好地调节所获得的泡沫的密度。此外，上文提及的基于PMI或PMMI的硬质泡沫不能通过其它制备方法经济地获得，原因是，由于它们具有高分子量(对机械性能重要)，它们不能通过挤出方法制备。
微波技术在泡沫制备中的应用仅是非常有限的，例如在弹性三聚氰胺泡沫的制备中。在此，使用微波辐射加热液体三聚氰胺-甲醛预缩合物，并且使其因此发泡并交联(EP0037470)。
EP3277748描述了细孔PMMA泡沫及其制备。特别提供了合适的成核剂。它描述了通过供应热能的经典发泡方法。其提到了也可采用与微波相结合的热供应能量的组合使含有发泡剂的PMMA浇铸聚合物发泡。然而，没有公开这种方法的进一步细节。
发明内容
要解决的技术问题
所解决的技术问题是开发一种用于发泡(硬质)泡沫的经济可行的方法。
要开发一种用于制备硬质泡沫块的经济可行的发泡方法，所述硬质泡沫块由于其基体聚合物的高摩尔质量而不能通过例如挤出方法制备(例如基于PMI和PMMA的泡沫)。
硬质泡沫块优选由通过浇铸聚合方法获得的聚合物片材制备，在所述浇铸聚合方法中，将发泡剂在聚合之前添加到单体溶液中。为了使这些含有发泡剂的聚合物片材发泡，必须将它们加热到高于所存在的发泡剂的沸点/分解点，并且同时高于所述聚合物的玻璃化转变温度。纯粹在炉中加热的缺点是，进入到所述聚合物中的能量输入纯粹是通过热能的对流和传导发生的。这个过程可能要花费2-3小时，因为塑料本身是热的不良导体，并且因此在所述聚合物片材的芯中的发泡温度只能缓慢地达到。此外，发泡聚合物将其自身相对于炉温度隔绝。
目的是显著缩短这个过程，并且因此使所述发泡方法更加经济可行。
解决方案
已经发现，当在加热过程中除了纯粹的热能输入之外，还供应微波辐射形式的能量时，发泡时间可以显著缩短。
所述问题通过以下用于制备(硬质)泡沫的方法解决，所述方法的特征在于，使含有发泡剂的聚合物组合物在由加热装置和微波组成的设备中发泡，所述加热装置和微波组合起来将所述聚合物组合物加热至高于玻璃化转变温度TgC。
用于制备硬质泡沫的合适的高温聚合物尤其包括玻璃化转变温度TgP在180℃至235℃之间的那些聚合物。具有更低玻璃化转变温度的材料经常不适合于满足高温泡沫的所希望的性能状况。相反，几乎不能获得具有更高TgP值的材料。根据本发明，玻璃化转变温度的定义涉及材料的最显著的(能量上最大的)热转变。这意味着所述材料也非常可能具有低于210℃的第二热转变。这例如发生在相分离体系中，特别是在聚合物共混物(聚合物混合物)中。
对于不知晓明确公开的玻璃化转变温度的材料而言，所述温度可通过DSC(差示扫描量热法)测定。在此方面，本领域技术人员知道，只有在以下情况下DSC才是充分确凿的：当在第一加热循环达到最小为比材料的最高玻璃化转变温度或熔融温度高25℃，但低于材料的最低分解温度至少20℃的温度后，将所述材料样品保持在这个温度下至少2分钟时。然后将所述样品再次冷却回到低于待测定的最低玻璃化转变温度或熔融温度至少20℃的温度，其中冷却速率应不超过20℃/分钟，优选不超过10℃/分钟。然后在另外数分钟的等待时间后，进行实际的测量，其中将所述样品在通常10℃/分钟或更小的加热速率下加热到高于最高熔融温度或玻璃化转变温度至少20℃。
本领域技术人员根据DIN EN ISO 11357-1和ISO 11357-2可进行DSC的其它工艺性能，例如关于样品制备方面的那些。DSC本身是非常稳定的方法，其只有在温度程序出现偏差的情况下才可能导致测量结果的较大变化。
根据本发明，术语“(硬质)泡沫”应被理解为意思是指具有多孔结构和低密度的人造物质。这包括热塑性泡沫(例如聚苯乙烯、PP、PVC)，弹性体泡沫(例如软质PUR泡沫)，而且还有热固性泡沫(例如硬质PUR泡沫)。根据本发明，所述术语优选应被理解为意思是指PMI(聚甲基丙烯酰亚胺)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)泡沫。聚砜和聚(醚)酰亚胺泡沫同样适用。
根据本发明优选的硬质泡沫具有低于800kg/m3，特别是在25至500kg/m3之间，特别优选在50至300kg/m3之间的密度。
玻璃化转变温度Tg取决于多种因素。每种聚合物，在没有添加剂，并且特别是在没有发泡剂的情况下，具有特定的玻璃化转变温度TgP。加入添加剂导致聚合物组合物的玻璃化转变温度TgC改变。
现在已经发现，当在发泡前，用微波辐照和热能将含有发泡剂的聚合物组合物加热到高于纯聚合物的玻璃化转变温度TgP时，获得了特别好的(硬质)泡沫。
还已经发现，当所述加热装置的温度为比在发泡前所述聚合物的玻璃化转变温度TgP低了不超过30℃时，获得了良好的结果。为获得所述玻璃化转变温度所需的能量输入可由微波辐射补充。这导致在所述聚合物组合物中的热分布显著更好，并且因此导致令人惊奇地均匀的泡沫。
特别优选的是，所述加热装置的温度为低于所述聚合物的玻璃化转变温度TgP不少于30℃，同时所述聚合物组合物在发泡操作期间的温度至少对应于所述聚合物组合物的玻璃化转变温度TgC。
所述含有发泡剂的聚合物组合物典型地是通过成片聚合(sheetpolymerization)由单体混合物获得的。例如，PMMA片材聚合物是在成核剂和在聚合条件下为非气态的发泡剂的存在下，由主要含有MMA(甲基丙烯酸甲酯)的单体混合物或者由以下浆料制备的，所述浆料是由主要或完全由MMA组成的聚合物和主要或完全由MMA组成的单体混合物形成的。
所述成核剂是直径在4至1000nm之间的氧化硅粒子。这种组合物含有0.01重量％至2.0％重量，优选0.2重量％至1.5％重量的一种或多种引发剂，2重量％至20重量％，优选3重量％至15重量％的一种或多种发泡剂，0.2重量％至10重量％，优选0.5重量％至8重量％的直径在4至1000nm之间，优选在5至500nm之间的氧化硅粒子，和70重量％至97.79重量％，优选75重量％至97.8重量％的能形成聚合物的混合物，其中这种能形成聚合物的混合物包含至少75摩尔％的MMA或MMA重复单元，并且其可以在0重量％至80重量％的程度上，优选在0重量％至50重量％的程度上以聚合物和/或低聚物的形式存在。这种组合物初始在20℃至100℃之间，优选在30℃至70℃之间的温度下聚合。
除了所列举的组分外，所述组合物可含有最高至27.79重量％的另外的组分。这些另外的组分的实例特别是另外的聚合物组分，所述另外的聚合物组分不同于含有MMA的聚合物、UV稳定剂、填料和颜料。可以存在另外的常规添加剂，例如交联剂、链转移剂、隔离剂等等。
除了MMA外，所述能形成聚合物的混合物可包括最高至25重量％的另外的组分。这些另外的组分可包含能够与MMA共聚的单体、链转移剂和/或交联剂。所述MMA和所述能够共聚的单体可以完全以单体的形式使用。所述能形成聚合物的组合物可特别含有最高至0.5重量％的交联剂和/或最高至1.5重量％的链转移剂。
然而，在本发明的一个能够更方便操作的实施方案中，还可能的是，最高至80重量％，优选不超过50重量％的所述MMA和所述能够共聚的单体以聚合物和/或低聚物的形式存在。这样的由单体和聚合物/低聚物组成的浆料的优点是，其具有比纯的单体混合物更高的粘度并且在聚合中产生较低的蒸气压。
所述能够与MMA共聚的单体可以特别是丙烯酸酯，例如特别是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯或丙烯酸正丁酯。丙烯酸酯的共聚特别用于在高的发泡温度下额外稳定化所述泡沫，因为这些发泡温度可能高于纯MMA的上限(ceiling)温度。当没有引入稳定作用的共聚单体时，较短的发泡时间是优选的。
合适的共聚单体的另外的实例是(甲基)丙烯酸，甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丙酯，甲基丙烯酸正丁酯，(甲基)丙烯酸叔丁酯，(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯，苯乙烯，(甲基)丙烯酰胺，在烷基基团中具有1至12个碳原子的N-烷基(甲基)丙烯酰胺，在烷基基团具有1至4个碳原子的(甲基)丙烯酸羟烷基酯，聚醚(甲基)丙烯酸酯，其中所述聚醚可具有在200至5000之间的分子量。这些共聚单体还可以采取的形式是这些共聚单体中的两种或更多种的混合物。当这些共聚单体是(甲基)丙烯酸正丁酯和/或(甲基)丙烯酸正丙酯时，它们在总体组成中的比例应当不超过总共3重量％。
此处表述“(甲基)丙烯酸酯”意思是指甲基丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等)和丙烯酸酯(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等)二者，以及二者的混合物。
当使用交联剂时，这些交联剂优选是二-、三-或四(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯或含有这些交联剂中的至少两种的混合物。
当使用链转移剂时，这些链转移剂优选是具有1至5个硫醇基团的化合物、γ-萜品烯或这些链转移剂中的至少两种的混合物。所述链转移剂特别优选是季戊四醇四巯基乙酸酯、2-巯基乙醇、具有2至12个碳原子的烷基硫醇，巯基乙酸、巯基乙酸酯、γ-萜品烯或这些链转移剂中的至少两种的混合物。
尤其合适的发泡剂是叔丁醇、正庚烷、MTBE、甲基乙基酮、具有1至4个碳原子的醇、水、甲缩醛、脲、(甲基)丙烯酸异丙酯和/或(甲基)丙烯酸叔丁酯。当使用(甲基)丙烯酸异丙酯和/或(甲基)丙烯酸叔丁酯时，它们同时是所述的单体组合物的组成部分，并且初始完全或部分地聚合到在聚合过程中形成的聚合物中。在所述发泡的过程中，通过消除丙烯和异丁烯，在所述聚合物中随后形成(甲基)丙烯酸重复单元。在一个特定的实施方案中，也可以使用由大比例的这些单体或完全由这些单体制备的聚合物。这些能够聚合的和/或经聚合的、释放发泡剂的共聚单体的应用使得例如可以获得特别小的和规则的泡孔。
特别合适的发泡剂是(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、叔丁醇、异丙醇、叔丁基甲基醚和聚(甲基)丙烯酸叔丁酯。
另外一组优选的硬质泡沫得自PMI(聚甲基丙烯酰亚胺)聚合物。
所述聚合物，例如以浇铸聚合物形式的聚合物的制备包括初始制备单体混合物，该单体混合物含有作为它们的主要成分的(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯腈，其优选的摩尔比例在2:3至3:2之间。还可以使用另外的共聚单体，例如丙烯酸或甲基丙烯酸的酯、苯乙烯、马来酸或衣康酸或它们的酸酐或者乙烯基吡咯烷酮。所述共聚单体的比例应当不超过所述两种主要成分的30重量％，优选不超过10重量％。还可使用少量的交联单体，例如丙烯酸烯丙酯。然而，量应当优选不超过0.05重量％至2.0重量％。
用于所述共聚的混合物进一步含有发泡剂，该发泡剂在约150至300℃的温度下要么分解要么蒸发以形成气相。
可非必要将所述混合物与常规添加物质混合。添加物质的合适的总量例如为基于所述单体混合物计的0重量％至20重量％，0重量％至10重量％或0重量％至5重量％。所述常规添加物质不同于所述的单体、交联剂、发泡剂或引发剂。
它们尤其包括抗静电剂、抗氧化剂、脱模剂、润滑剂、染料、流动改进剂、填料、光稳定剂和有机磷化合物(例如亚磷酸酯或盐或者膦酸酯或盐)、颜料、隔离剂、气候老化保护剂和增塑剂。另外可以添加阻燃剂。除了含卤阻燃剂(它们中的一些含有氧化锑)外，还可以使用含磷化合物。考虑到着火情况下较低的烟气毒性，含磷化合物
是优选的。所述磷化合物尤其包括膦(phosphane)、膦氧化物、
Figure BDA0003164023550000071
化合物、膦酸酯或盐、亚磷酸酯或盐和/或磷酸酯或盐。这些化合物性质上可以是有机的和/或无机的，例如磷酸单酯、膦酸单酯、磷酸二酯、膦酸二酯和磷酸三酯，以及多磷酸酯或盐。
防止所述泡沫的静电充电的导电粒子是另一类优选的添加物质。这些尤其包括金属粒子和炭黑粒子，其还可以以纤维的形式存在，所述纤维具有在10nm至10mm范围内的尺寸，如在EP 0 356 714A1中描述的。
优选通过本体聚合的变型进行所述聚合，例如在现有技术中描述的所谓的室工艺(chamber process)，但不限于此。
在自由基聚合引发剂的存在下，所述聚合有利地以块的形式发生。在扁平块的制备中，例如在具有最高至80mm厚度的层中，使所述单体混合物位于两个玻璃片之间，所述玻璃片在每种情况下在边缘处被密封并形成一种扁平室。这种扁平室被水浴包围，所述水浴被设定到希望的聚合温度。
所述聚合优选在成型用容器中进行，特别是在两个片(例如玻璃片)之间的室聚合的形式。在最简单的情况下，例如可以考虑矩形槽。在这样的槽中的聚合随后获得片，该片的厚度由在所述槽中的填充水平/片间距决定。然而，对于所述容器，更复杂的形状也是可想到的。所述聚合优选在30至70℃之间的温度下进行。可用的引发剂不仅包括公知的自由基引发剂，例如过氧化物或偶氮引发剂，而且还包括氧化还原体系或UV引发剂。低于40℃的聚合温度特别适用于这些氧化还原体系和UV引发剂。UV引发剂是通过用合适的UV光进行辐照而引发的，而氧化还原引发剂包含双组份体系，其是通过将所述两种组分和所述单体混合而引发的。
根据本发明的用于发泡的方法的特征在于，利用微波辐照和热能的组合将所述含有发泡剂的聚合物组合物发泡。
已经发现必须将所述聚合物组合物加热到高于所述聚合物组合物的玻璃化转变温度TgC至少5℃，优选至少10℃。
已经发现，令人惊奇地，为了获得具有精细孔的硬质泡沫，应当用微波辐照和热能将所述含有发泡剂的聚合物组合物加热到高于所述纯聚合物的玻璃化转变温度TgP。
可经由多种加热设备实现热能的供应。优选采用炉或能加热的微波设备。取决于能量来源，合适的设备包括例如工业炉、热风炉、辐射炉和热处理炉。
取决于所述聚合物组合物，在供应热能的过程中，所述温度应当在100℃至250℃之间，优选在160℃至200℃之间。特别地，在加热装置空间中的环境温度应当在100℃至250℃之间，因为额外的加热是通过与微波辐射的组合实现的。
发泡和先前进行的聚合都可各自在多个温度阶段中进行。在所述聚合中，随后提高温度可另外提高转化率，并且因此降低残留单体含量。在发泡过程中，发泡温度的逐步提高可用于影响孔分布、孔尺寸和孔数量。
非必要地，还可以实施所述方法使得仅不完全地进行所述聚合，在这种情况下，优选进行到转化率为至少80％，和在发泡过程中实现最终的完全聚合。这样的方法的优点是，在发泡操作开始时，相对短的聚合物链和残留的单体具有增塑效果，而没有任何增塑化合物保留在最终的泡沫中。因此，在这样的实施方案中，所述聚合和所述发泡会部分地，在一个单独的发泡温度下同时发生。
还已经发现，所述温度必须低于纯粹热发泡相同材料所需的温度不超过30℃，优选不超过25℃和特别优选不超过20℃。如果所述温度低于此极限，则不会发生均匀的发泡。
还已经发现，令人惊奇地，待要发泡的聚合物在发泡过程中必须相对于微波场移动以避免场的不均匀性。在静态微波场的情况下可以移动待要发泡的聚合物，或者在空间静态聚合物的情况下可以改变微波场。如果不这样做，会获得不均匀发泡的泡沫。
通过使用可移动的空心导体使固定的聚合物片经受微波辐射，可以实现所述聚合物片和所述微波场的相对移动。可以使微波功率输出、距离和路径长度单独适应所述聚合物片的几何形状以制备具有所需密度的均匀泡沫。使用线性导轨或可自由编程的处理系统来实现移动。
在聚合物片的基于微波的发泡中，在密度分布和孔形态方面改进均匀性的另一优选变体是使用旋转镜连续改变微波辐射的振动模式。这减少了所谓热点的形成，所述热点可能导致局部过热并因此—由于过多的能量输入—导致与局部密度不足相关的不希望的高发泡度或甚至导致泡沫孔的坍塌。
通过相对于微波场移动待要发泡的聚合物组合物来实现进一步的优化。在此，将聚合物片(待要发泡的聚合物组合物)放在微波炉的中央并放在转盘上。所述转盘的旋转使得所述聚合物片经历不同的辐射场，因此减少局部过热。所述转盘随着时间的推移升温，因此导致所述聚合物片的底部通过传导经历加热，并且侧边缘向上凸起。在所述微波炉中的高的炉温和热空气的湍流确保所述聚合物片的所有区域都发泡。所述聚合物片具有均匀的水平面。所述聚合物片的部分不均匀发泡导致所发泡的片的边缘的长度有微小差异，并因此导致翘曲。然而，所述聚合物片的这种放置加上高的炉温和长的发泡时间导致均匀发泡的片。
另一种选择包括将所述聚合物片垂直放置在所述微波炉的转盘上并禁用所述转盘的旋转功能。这种替代性的放置使得可以实现平整发泡的片。在边缘处轻微的变形和在侧面处小的不平坦可能是显而易见的。因此发泡的片在侧边缘处或在表面处没有显示出裂纹。尽管在所述炉中的位置发生了变化，并且因此来自所述微波的辐射场不同，所述片仍经历均匀发泡。
合适的微波设备应当提供0.1kW/kg至10kW/kg(输入功率/千克待要发泡的聚合物)的功率，优选0.8kW/kg至1.2kW/kg，非常特别优选1kW/kg，并且取决于应用，应当提供使所述待要发泡的聚合物相对于所述微波场移动或者使所述微波场相对于所述聚合物移动的选项。根据本发明，所述微波设备必须额外是可加热的。
应用上文描述的方法使得可以将基于PMMA和PMI的泡沫的发泡时间从几个小时缩短到约15分钟。
根据本发明的方法使得可以实现具有各种厚度的聚合物片的发泡。
进一步发现，令人惊奇地，对于所述含有发泡剂的聚合物的相同配制剂，所获得的泡沫的孔尺寸比在纯粹热发泡相同起始材料的情况下更细。在有利于部件重量的夹层复合材料的制备中，较细的孔结构导致较低的树脂吸收。
根据本发明，细孔结构应理解为意思是指平均孔尺寸为20-300μm，优选在50至280μm之间，非常特别优选在60至250μm之间。
因此获得的细孔性对于多种应用是非常重要的。在绝缘应用中，对于相同的密度和孔气体，泡沫的绝缘效果通常随着孔尺寸降低而增加。在其中泡沫芯面对树脂浸渍的外层的轻质构造应用中，树脂被所述泡沫芯的吸收应当最小以节约重量。为此目的使用的闭孔泡沫的孔越细，可被吸收的树脂的量越少。
根据本发明制备的PMMA泡沫还具有令人惊奇地高的强度以及令人惊奇地低的脆性，并且因此可例如在轻质构造中应用。良好的材料性能进一步使得可以避免使用增塑剂，例如相对长链的烷基(甲基)丙烯酸酯或邻苯二甲酸酯，其根据目前为止的认识对流动性和/或发泡性具有积极作用，但同时对所述PMMA泡沫的机械性能，特别是强度，具有消极影响。
具体实施方式
实施例
实施例1
待要发泡的聚合物组合物相对于微波场移动
Figure BDA0003164023550000111
基于单体甲基丙烯腈(MAN)和甲基丙烯酸(MAA)，所述单体通过加入添加物质而在多阶段过程中发生反应以提供所需的产物。取决于配方，将限定量的发泡剂、交联剂和稳定剂加入到所述单体中。采用的发泡剂例如是甲酰胺和多种醇。在随后的步骤中，将所述两种单体和所述添加物质在室工艺中聚合以提供共聚物。将液体单体混合物引入到用橡胶环密封并固定的两个玻璃片之间。将其在处于约50℃的水浴中停留一段时间。所述停留时间取决于片厚度，并且在3-10天之间变化。在此过程中开始发生放热的自由基反应，在该放热的自由基反应中，引发剂由于热的作用而分解。由所述两种单体形成甲基丙烯腈-甲基丙烯酸共聚物。然后对所述共聚物片进行热处理，使得残留的单体可以反应。在这个步骤之后，将大的片切割成一定尺寸。将所述聚合物片切割成70×70×30mm的尺寸。
在随后的预热过程中，所述片呈黄橙色至透明。预热温度为约160-180℃，和预热时间为约120分钟。它们最初被预热到高于玻璃化转变温度以使得它们变得有弹性。一旦所述片达到所需的预热温度，就进行实际的发泡。
为此目的，将片引入到由加热装置和微波组成的设备中。将所述加热装置的温度设定为低于在发泡前的所述聚合物的玻璃化转变温度TgP约20℃。借助于微波辐射和热能，所述含有发泡剂的聚合物组合物被加热到至少所述聚合物组合物的玻璃化转变温度TgC。为了测量在所述片中的温度分布，使所述片具有四个洞，之后将温度传感器放置在所述洞中。一个温度传感器测量表面处的温度，一个温度传感器测量在所述片内部的温度，和另外两个温度传感器测量在所述片的边缘处的温度。将所述片放置在转盘上。所述片的旋转用于减少由于入射到材料上的微波辐射而可能发生的局部过热。红外分析可用于证明所述片由于旋转而被均匀地加热。
发泡的循环时间显著缩短，并且电磁辐射允许所述聚合物片在其芯中被深处加热。
对比例1C
待要发泡的聚合物组合物相对于微波场没有移动
根据实施例1制备聚合物片。将其放置在微波板的中心。旋转功能保持禁用。IR图像揭示了多个热点和不均匀的温度分布。局部过热导致过早发泡。
对比例2
低于Tg的
Figure BDA0003164023550000121
发泡
研究了是否可以在低于Tg(205℃)的温度下发泡
Figure BDA0003164023550000122
实验参数
·样品尺寸：50×50×23mm
·炉温度：160℃
·加热持续时间：180分钟
实验过程/方法步骤
·将样品在23℃和50％大气湿度下预调理48小时。
·在开始之前，将所述炉预热至160℃维持至少60分钟。
·将样品放置在炉中。
·记录发泡开始的时间。
由于化学反应是放热的，因此芯中的温度能够上升，其比热量可向外散发的速度更快。发泡仅在85分钟后开始。芯中的温度上升允许内部区域的进一步发泡。热导率，和因此热传递，在发泡过程中发生变化。在约180分钟后，整个样品都发泡。然而，泡沫块的膨胀/扩大由于相对低的温度而是相对有限的，因此赋予泡沫块非常高的最终密度。
尽管发泡是有限的，但实验表明
Figure BDA0003164023550000131
在低于玻璃化转变温度(Tg)的温度下也能发泡。然而，开始该过程所需的时间明显长于在玻璃化转变温度以上的常规发泡温度的情况。
实施例3
Figure BDA0003164023550000133
的孔尺寸(孔形态)的分析
为了分析
Figure BDA0003164023550000134
的孔形态，对从密度为约71kg/m3的片上切下的三个立方体试样进行分析。单个立方体的尺寸为80×80×45mm。随后，从单个立方体上切下厚度为5mm的条带，并在三个地方折断。沿箭头方向从上方观察折断的部分，并确定孔尺寸。
所述片在中间具有最大的体积，并且因此那里的密度是最低的。孔数目和孔尺寸由所述条带的单个部分确定。下表显示了单个立方体试样在x、y和z轴上的孔尺寸的平均值。
表1：三维坐标系中的平均孔尺寸
Figure BDA0003164023550000132
很明显，样品在x和y方向上具有大致相等的孔尺寸，而在z方向上的孔尺寸是更大的。立方体8具有最低的密度并且在z方向具有最大的孔尺寸。所述孔是长的、圆的和棒状的，并在z方向上拉长。这种孔形状被称为扁长形，并且在传统发泡中是不能检测的。
实施例4
Figure BDA0003164023550000141
的孔尺寸(孔形态)的分析
为了分析
Figure BDA0003164023550000142
的孔形态，类似于实施例3进行分析。这导致以下孔尺寸：
表2：三维坐标系中的平均孔尺寸
Figure BDA0003164023550000143
在所有3个方向上，孔尺寸大致相等。因此证明了格外精细的孔度。
对比例4C
Figure BDA0003164023550000144
常规发泡的孔尺寸(孔形态)的分析
为了分析常规发泡的
Figure BDA0003164023550000145
的孔形态，类似于实施例3进行分析。这导致以下孔尺寸：
表3：三维坐标系中的平均孔尺寸
Figure BDA0003164023550000146
常规发泡的
Figure BDA0003164023550000147
在所有3个方向上具有均匀的孔尺寸，但与本发明实施例4中实现的孔尺寸相比，其具有精细度显著更低的孔度。

Claims (8)

1.制备(硬质)泡沫的方法，其特征在于，使含有发泡剂的聚合物组合物在由加热装置和微波组成的设备中发泡，所述加热装置和微波组合起来将所述聚合物组合物加热至高于玻璃化转变温度TgC。
2.根据权利要求1的制备硬质泡沫的方法，其特征在于，所述加热装置的温度为比发泡前所述聚合物的玻璃化转变温度TgP低了不超过30℃。
3.根据权利要求1的制备硬质泡沫的方法，其特征在于，所述加热装置的温度为比所述聚合物的玻璃化转变温度TgP低了不少于30℃，同时所述聚合物组合物在发泡操作期间的温度至少对应于所述聚合物组合物的玻璃化转变温度TgC。
4.根据权利要求1的制备硬质泡沫的方法，其特征在于，用微波辐照和热能将所述含有发泡剂的聚合物组合物加热到比所述聚合物组合物的玻璃化转变温度TgC高了至少5℃。
5.根据权利要求1的制备硬质泡沫的方法，其特征在于，用微波辐照和热能将所述含有发泡剂的聚合物组合物加热到比所述聚合物组合物的玻璃化转变温度TgC高了至少10℃。
6.根据权利要求1的制备硬质泡沫的方法，其特征在于，相对于微波场移动待要发泡的聚合物组合物。
7.根据权利要求1的制备硬质泡沫的方法，其特征在于，相对于待要发泡的聚合物组合物改变微波场。
8.根据权利要求1的制备硬质泡沫的方法，其特征在于，在所述加热装置空间中的环境温度在100℃至250℃之间。
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