ES2593804T3

ES2593804T3 - Copolímeros de poliestireno polares para formación de espuma potenciada

Info

Publication number: ES2593804T3
Application number: ES12744555.9T
Authority: ES
Inventors: Wei Wang; David W. Knoeppel; Melissa GREENBERG
Original assignee: Fina Technology Inc
Current assignee: Fina Technology Inc
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2016-12-13
Anticipated expiration: 2032-02-10
Also published as: TWI525109B; EP2673351B1; EP2673351A1; US20120208911A1; PL2673351T3; US20150057383A1; TW201245243A; EP2673351A4; US8912242B2; WO2012109505A1; US9914814B2; US20180215889A1

Abstract

Un poliestireno expandible que comprende: un copolímero estirénico resultante de la polimerización de una mezcla de reacción que comprende un monómero estirénico y un comonómero que comprende un grupo funcional polar, en el que el comonómero que comprende un grupo funcional polar está presente en cantidades que varían de 0,01 a 20 % en peso en base al peso total de la mezcla de reacción; y CO2 como un agente de expansión.

Description

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DESCRIPCION

CopoKmeros de poliestireno polares para formacion de espuma potenciada Referencia cruzada a solicitudes relacionadas No aplicable.

Campo

La presente invencion se refiere, en general, a composiciones polimericas. Mas espedficamente, la presente invencion se refiere a combinaciones de poliestireno espumado.

Antecedentes

El estireno, tambien conocido como vinilbenceno, es un compuesto aromatico que se produce en cantidades industriales a partir de etilbenceno. El procedimiento mas comun de produccion de estireno comprende la deshidrogenacion de etilbenceno, que produce un producto en bruto de monomero estireno y etilbenceno sin reaccionar e hidrogeno. El poliestireno es un polfmero aromatico producido a partir del monomero estireno. El poliestireno es un polfmero muy utilizado que se encuentra en aislamientos, envases y cubiertos desechables, asf como productos espumados incluyendo vasos de espuma.

Los diferentes tipos de materiales de poliestireno pueden incluir poliestireno para uso general (GPPS), poliestireno de alto impacto (HIPS) y poliestireno de impacto transparente (TIPS). Muchas condiciones afectan a las propiedades del producto resultante, incluyendo el tiempo de procesamiento, la temperatura, la presion, la pureza de la materia prima de monomero y la presencia de aditivos u otros compuestos. Estas y otras condiciones de procesamiento alteran las propiedades ffsicas y qmmicas del producto de poliestireno, lo que afecta a la idoneidad para un uso deseado.

El poliestireno espumado ofrece las ventajas de bajo coste y alta resistencia estructural para su densidad. Una espuma tfpica de poliestireno tambien tiene una resistencia al impacto relativamente alta y posee excelentes caractensticas de aislamiento electrico y termico. El poliestireno espumado es util en una diversidad de aplicaciones tales como aislamiento, envasado, refrigeradores, envasado de alimentos, piezas decorativas y de material de relleno. Ademas, las espumas de poliestireno se clasifican comunmente en tres categonas generales: baja densidad, densidad media y alta densidad. Las espumas de poliestireno de baja densidad por lo general tienen una densidad de aproximadamente 16 a aproximadamente 48 kg/m3mientras que las espumas de densidad media pueden tener una densidad que vana de aproximadamente 64 a aproximadamente 304 kg/m3 y las espumas de alta densidad a menudo tienen una densidad que vana de 320 a aproximadamente 481 kg/m3.

Los dos tipos principales de espuma de poliestireno son espuma de poliestireno extrudido y espuma de poliestireno expandido. La espuma de poliestireno extrudido se forma tfpicamente mediante la mezcla de poliestireno con aditivos y un agente de expansion en una extrusora que calienta la mezcla. A continuacion, se extrude la mezcla, conformada con la forma deseada y se enfna. La espuma de poliestireno expandido se forma tfpicamente mediante la expansion de perlas de poliestireno solidas que contienen un agente de expansion tal como pentano con vapor o gas caliente para formar perlas de poliestireno expandido. Estas perlas pueden mas tarde moldearse a la forma deseada y expandirse de nuevo con vapor o gas caliente para fundir las perlas juntas.

En la produccion de espuma de poliestireno, es comun utilizar agentes de expansion tales como cloruro de metilo, cloruro de etilo, clorocarburos, fluorocarburos (incluyendo HFC) y clorofluorocarburos (CFC). Sin embargo, dichos agentes de expansion se han regulado fuertemente por el potencial impacto ambiental. Muchos de estos agentes de expansion ffsicos tradicionales y actuales son compuestos halogenados, que demuestran una alta solubilidad en polfmeros polares. Una tendencia actual en el desarrollo del proceso de formacion de espuma es encontrar productos qrnmicos ambientalmente benignos como agentes de expansion. Algunos procesos de formacion de espuma han estado utilizando dioxido de carbono (CO2) como agente de expansion o agente de coexpansion. Las ventajas del uso de CO2 incluyen bajo coste, mmimo impacto ambiental y eliminacion de los riesgos potenciales de incendio. Ha sido por lo tanto deseable utilizar dioxido de carbono como agente de expansion desde ambos puntos de vista ambiental y economico.

Sin embargo, el dioxido de carbono ha presentado problemas cuando se usa como agente de expansion. El dioxido de carbono se ha encontrado que tiene una solubilidad relativamente baja en masas fundidas de polfmero de estireno. La baja solubilidad da como resultado altas presiones de extrusion, lo que aumenta los costes y reduce la calidad. La baja solubilidad tambien da como resultado un producto de mayor densidad. Por ejemplo, la solubilidad del CO2 en el poliestireno es de aproximadamente 6 % en peso a 12 MPa y 180 °C. En estas condiciones, el CO2 es un fluido supercntico. Por consiguiente, sena deseable aumentar el % en peso de CO2 en la masa fundida de polfmero de estireno. Tambien sena deseable obtener un producto de poliestireno que tenga una alta solubilidad de dioxido de carbono con el fin de reducir costes y aumentar la calidad del producto.

Sumario

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La presente invencion es poliestireno expandible que incluye un copoKmero de estireno resultante de la polimerizacion de una mezcla de reaccion de un monomero estirenico, un comonomero que tiene un grupo funcional polar y un agente de expansion.

En una realizacion no limitante, ya sea por sf mismo o en combinacion con cualquier otro aspecto de la invencion, el monomero estirenico puede seleccionarse del grupo que consiste en estireno, alfa-metilestireno, viniltolueno, p- metilestireno, terc-butilestireno, o-cloroestireno, vinilpiridina y cualquiera de sus combinaciones y puede estar presente en cantidades que vanan de 80 a 99,9 % en peso en base al peso total del poliestireno expandible.

En una realizacion no limitante, ya sea por sf mismo o en combinacion con cualquier otro aspecto de la invencion, el comonomero se puede seleccionar del grupo que consiste en metacrilato de hidroxietilo (HEMA), esteres, acrilato de caprolactona, metacrilato de alquilo, eteres, acido carboxflico, silano, monomeros fluorados y monomeros que contienen oxfgeno y combinaciones de los mismos y puede estar presente en cantidades que vanan de 0,5 a 10 % en peso en base al peso total de la mezcla de reaccion.

El agente de expansion es dioxido de carbono (CO2) y puede estar presente en el copolfmero estirenico en una proporcion en peso que vana de 1 a 30 partes por 100 partes de material estirenico.

La presente invencion incluye poliestireno obtenido a partir de poliestireno expandible y cualquier artfculo fabricado a partir de poliestireno de cualquier realizacion dada a conocer en el presente documento.

Otras realizaciones posibles incluyen dos o mas de los aspectos anteriores de la invencion. En una realizacion el procedimiento incluye todos los aspectos anteriores y los diversos procedimientos pueden llevarse a cabo en cualquier orden.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es un grafico que ilustra la distribucion del tamano de partfculas de acido polilactico (PLA) a partir de combinaciones de PLA con diversos copolfmeros de poliestireno.

La Figura 2 es un grafico que ilustra la distribucion del tamano de partfculas de PLA a partir de combinaciones de PLA modificados con estireno-antndrido maleico (SMA).

La Figura 3 es un grafico que ilustra el efecto de la concentracion de HEMA sobre el peso molecular del poliestireno.

La Figura 4 es un grafico que ilustra la temperatura de transicion vftrea del poliestireno funcional de caprolactona en

diversas cantidades en comparacion con diversas cantidades de poliestireno modificado con HEMA y poliestireno modificado con metacrilato de glicidilo (GMA).

La Figura 5 es un diagrama que ilustra el esquema experimental de medicion gravimetrica dinamica de la solubilidad de CO2.

La Figura 6 es un grafico de la desorcion de CO2 en comparacion con la solubilidad de CO 2.

La Figura 7 es un grafico de la desorcion de CO2 frente a la solubilidad de CO2 normalizada.

Descripcion detallada

La presente invencion incluye copolfmeros estirenicos y combinaciones de polfmeros. La presente invencion incluye copolfmeros estirenicos de poliestireno y un segundo monomero que contiene un grupo funcional polar. La presente invencion incluye un componente polimerico espumado que contiene un material de poliestireno de base y al menos un monomero que contiene un grupo funcional polar.

En un modo de realizacion, la composicion de la presente invencion incluye un polfmero estirenico. En otra realizacion, el polfmero estirenico incluye polfmeros de compuestos monovinilaromaticos tales como estireno, alfametilestireno y estirenos sustituidos en el anillo. El polfmero estirenico incluye un copolfmero de poliestireno. Los monomeros estirenicos para uso en la composicion de polfmero estirenico se pueden seleccionar del grupo de estireno, alfa-metilestireno, viniltolueno, p-metilestireno, terc-butilestireno, o-cloroestireno, vinilpiridina y cualquier combinacion de los mismos. El componente polimerico de estireno en la combinacion de la presente invencion puede producirse por cualquier procedimiento conocido.

La combinacion de la presente invencion puede contener cualquier cantidad deseada de un polfmero estirenico. En una realizacion, la combinacion contiene al menos un 50 % en peso de un polfmero estirenico. En otra realizacion, la combinacion contiene un polfmero estirenico en cantidades que vanan de 1 a 99 % en peso, de 50 a 95% en peso, de 60 a 92% en peso y opcionalmente de 70 a 90 % en peso. En una realizacion adicional, la combinacion contiene un polfmero de estireno en cantidades que vanan del 80 al 99 % en peso. En una realizacion adicional mas, la combinacion contiene un polfmero estirenico en cantidades que vanan de 90 a 95 % en peso.

El polfmero estirenico de la presente invencion puede formarse por la copolimerizacion de un primer monomero con

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un segundo monomero. El primer monomero y el segundo monomero se pueden copolimerizar teniendo el primer monomero y el segundo monomero presentes en una mezcla de reaccion que se somete a condiciones de polimerizacion. El primer monomero puede incluir compuestos monovinilaromaticos, tales como estireno, alfa- metilestireno y estirenos sustituidos en el anillo. En una realizacion, el primer monomero se selecciona del grupo de estireno, alfa-metilestireno, viniltolueno, p-metilestireno, terc-butilestireno, o-cloroestireno, vinilpiridina y cualquiera de sus combinaciones. En otra realizacion, el estireno se utiliza exclusivamente como el primer monomero. En una realizacion, el primer monomero esta presente en la mezcla de reaccion en cantidades de al menos un 50 % en peso de la mezcla de reaccion. En otra realizacion, el primer monomero esta presente en la mezcla de reaccion en cantidades que vanan de 80 a 99,9 % en peso de la mezcla de reaccion. En una realizacion adicional, el primer monomero esta presente en la mezcla de reaccion en cantidades que vanan de 90 a 99 % en peso. Las realizaciones del segundo monomero pueden ser cualquier monomero adecuado capaz de polimerizacion para formar un copolfmero estirenico. Los ejemplos de segundos monomeros adecuados pueden incluir ciertos acrilatos, metacrilatos, acetatos, esteres, eteres y combinaciones de los mismos.

La presente invencion incluye al menos un segundo monomero que contiene un grupo funcional polar. Tambien puede hacerse referencia en el presente documento al segundo monomero que contiene un grupo funcional polar como un "monomero polar". En una realizacion, el monomero polar es un monomero funcional de vinilo polar. En otra realizacion, el monomero polar se selecciona del grupo de metacrilato de hidroxietilo (HEMA), acetato de vinilo, esteres, acrilato de caprolactona, eteres, acido carboxflico, silano, monomeros fluorados y monomeros que contienen oxfgeno y combinaciones de los mismos. En una realizacion adicional, el monomero polar se selecciona del grupo de acrilato de caprolactona, acetato de vinilo y HEMA y combinaciones de los mismos. En aun otra realizacion, el monomero polar es HEMA. En otra realizacion, el segundo monomero se puede seleccionar del grupo de anhfdrido maleico (MAH), acrilato de butilo, metacrilato de butilo y combinaciones de los mismos.

El polfmero estirenico de la presente invencion se puede preparar por polimerizacion de una mezcla de reaccion que contiene un primer monomero y un segundo monomero que tiene un grupo funcional polar. El primer monomero y segundo monomero pueden estar presentes en la mezcla de reaccion en cualquier cantidad deseada. En una realizacion, el segundo monomero esta presente en la mezcla de reaccion en cantidades de al menos un 0,1 % en peso de la mezcla de reaccion. En otra realizacion, el segundo monomero esta presente en la mezcla de reaccion en cantidades de menos de un 10 % en peso de la mezcla de reaccion. El segundo monomero esta presente en la mezcla de reaccion en cantidades que vanan de 1 a 20 % en peso. En una realizacion, el segundo monomero esta presente en la mezcla de reaccion en cantidades que vanan de 2 a 10 % en peso. En una realizacion adicional, el segundo monomero esta presente en la mezcla de reaccion en cantidades que vanan de 5 a 10 % en peso.

En una realizacion, la proporcion en peso de primer monomero a segundo monomero en la mezcla de reaccion es de al menos 100:1. En otra realizacion, la proporcion en peso de primer monomero a segundo monomero en la mezcla de reaccion vana de 50:1 a 5:1. En una realizacion adicional, la proporcion en peso de primer monomero a segundo monomero en la mezcla de reaccion vana de 20:1 a 9:1. En una realizacion adicional mas, la proporcion en peso de primer monomero a segundo monomero en la mezcla de reaccion vana de 17:1 a 10:1.

La polimerizacion del monomero estirenico y el comonomero polar se puede llevar a cabo utilizando cualquier procedimiento conocido por un experto en la tecnica o efectuando dichas polimerizaciones. En una realizacion, la polimerizacion puede llevarse a cabo mediante el uso de un iniciador de polimerizacion. En una realizacion, los iniciadores de polimerizacion incluyen pero no se limitan a percetales, hidroperoxidos, peroxicarbonatos y similares. En otra realizacion, los iniciadores de polimerizacion se pueden seleccionar del grupo de peroxido de benzoflo, peroxido de lauroflo, peroxibenzoato de terc-butilo y 1,1-di-terc-butil-peroxi-2,4-di-terc-butilciclohexano y combinaciones de los mismos. En una realizacion, la cantidad del iniciador de polimerizacion es de 0,01 a 1,0 % en peso de la mezcla de reaccion. En otra realizacion, la cantidad del iniciador de polimerizacion es de 0,01 a 0,5 % en peso de la mezcla de reaccion. En una realizacion adicional, la cantidad del iniciador de polimerizacion es de 0,025 a 0,05 % en peso de la mezcla de reaccion.

Cualquier procedimiento capaz de procesamiento o polimerizacion de monomeros estirenicos se puede utilizar para preparar el copolfmero estirenico de la presente invencion. En una realizacion, la reaccion de polimerizacion para preparar el copolfmero estirenico se puede llevar a cabo en un proceso de polimerizacion en solucion o en masa. La polimerizacion en masa, o polimerizacion a granel, hace referencia a la polimerizacion de un monomero en la ausencia de cualquier medio distinto de los monomeros y un catalizador o iniciador de polimerizacion. La polimerizacion en solucion hace referencia a un procedimiento de polimerizacion en el que los monomeros e iniciadores de polimerizacion se disuelven en un disolvente lfquido no monomerico al comienzo de la reaccion de polimerizacion.

La polimerizacion puede ser un procedimiento por lotes o un procedimiento continuo. En una realizacion, la reaccion de polimerizacion puede llevarse a cabo usando un proceso de produccion continua en un aparato de polimerizacion que incluye un unico reactor o reactores multiples. La composicion de polfmero estirenico se puede preparar usando un reactor de flujo ascendente, un reactor de flujo descendente o cualquiera de sus combinaciones. Los reactores y las condiciones para la produccion de una composicion de polfmero, espedficamente poliestireno, se dan a conocer en la patente de EE.UU. N.°: 4.777.210.

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Los intervalos de temperatura utiles en el procedimiento de polimerizacion de la presente divulgacion pueden seleccionarse para ser compatibles con las caractensticas de funcionamiento del equipo utilizado para efectuar la polimerizacion. En una realizacion, la temperatura de polimerizacion vana de 90 a 240 °C. En otra realizacion, la temperatura de polimerizacion vana de 100 a 180 °C. En aun otra realizacion, la reaccion de polimerizacion puede llevarse a cabo en reactores multiples en los que cada reactor se hace funcionar en un intervalo optimo de temperatura. Por ejemplo, la reaccion de polimerizacion se puede llevar a cabo en un sistema de reactores que emplea un primer reactor de polimerizacion y un segundo reactor de polimerizacion que pueden ser cualesquiera reactores de tanque agitado continuo (CSTR) o reactores de flujo piston. En una realizacion, un proceso de polimerizacion para la produccion de un copolfmero estirenico del tipo dado a conocer en el presente documento que contiene multiples reactores puede tener el primer reactor (por ejemplo, un CSTR), al que tambien se hace referencia como un reactor de prepolimerizacion, funcionando a temperaturas que vanan de 90 a 135 °C mientras que el segundo reactor (por ejemplo, CSTR o de flujo piston) puede hacerse funcionar a temperaturas que vanan de 100 a 165 °C.

En una realizacion, la polimerizacion del copolfmero estirenico puede incluir poner en contacto un monomero estirenico sobre un tamiz molecular. En un modo de realizacion, el tamiz molecular comprende una zeolita. La zeolita puede incluir aluminosilicatos metalicos cristalinos hidratados que tienen una proporcion molar de sflice a alumina que vana de 1:100 a 100:1. En una realizacion, las zeolitas adecuadas para su uso en esta divulgacion incluyen, sin limitacion zeolita L, zeolita X, zeolita Y, zeolita omega, zeolita beta, mordenita, faujasita, o combinaciones de las mismas.

En una realizacion alternativa, el copolfmero puede obtenerse por polimerizacion en la que el calor se utiliza como iniciador. En una realizacion adicional, el copolfmero puede prepararse usando un iniciador no convencional tal como un catalizador de metaloceno como se da a conocer en la Patente de los Estados Unidos. N.°: 6.706.827 cedida a Lyu et al. En una realizacion, los monomeros se pueden mezclar con un disolvente y luego polimerizarse. En otra realizacion, uno de los monomeros se disuelve en el otro y luego se polimeriza. En aun otra realizacion, los monomeros pueden alimentarse simultaneamente y por separado a un reactor, puros o disueltos en un disolvente, tal como aceite mineral. En aun otra realizacion, el segundo monomero se puede preparar in situ o inmediatamente antes de la polimerizacion mediante la mezcla de los componentes de las materias primas tales como un acido o anhfdrido insaturado y un alcoxido metalico, en lmea o en el reactor. Puede utilizarse cualquier procedimiento para la polimerizacion de monomeros que tienen insaturacion polimerizable conocido por ser util para los expertos en la tecnica en la preparacion de dichos polfmeros. Por ejemplo, puede utilizarse el procedimiento dado a conocer en la patente de los Estados Unidos N.°: 5.540.813 de Sosa, et al. Se pueden utilizar los procedimientos dados a conocer en la Patente de los Estados Unidos N.°: 3.660.535 de Finch, et al. y la patente de los Estados Unidos N.°: 3.658.946 de Bronstert, et al. Cualquier procedimiento para la preparacion de poliestireno de uso general puede utilizarse para preparar el copolfmero estirenico de la presente invencion.

En ciertas realizaciones, el copolfmero estirenico se puede mezclar con aditivos antes usarse en aplicaciones de uso final. Por ejemplo, el copolfmero estirenico se puede mezclar con aditivos que incluyen sin limitacion estabilizadores, agentes de transferencia de cadena, antioxidantes, estabilizadores de UV, lubricantes, plastificantes, agentes de proteccion ultravioleta, oxidantes, antioxidantes, agentes antiestaticos, absorbentes de luz ultravioleta, ignifugantes, aceites de procesamiento, agentes de desmoldeo, cargas, pigmentos/tintes, agentes colorantes y otras composiciones similares. Puede utilizarse cualquier aditivo conocido por los expertos en la tecnica por ser util en la preparacion de copolfmeros estirenicos. La solubilidad de CO2 puede aumentar para el copolfmero de poliestireno de peso molecular mas bajo, por lo tanto, sena deseable mantener o controlar el peso molecular del copolfmero estirenico. En una realizacion, los agentes de transferencia de cadena y/o diluyentes se pueden anadir antes y/o durante la polimerizacion con el fin de ayudar a controlar el peso molecular del copolfmero estirenico resultante.

El copolfmero de poliestireno obtenido puede entonces mezclarse con el agente de expansion para obtener una combinacion polimerica que contiene el agente de expansion. La combinacion polimerica que contiene el agente de expansion puede enviarse entonces a una extrusora u otra etapa para obtener un artfculo de uso final.

En una realizacion, el monomero de estireno se combina con un comonomero polar y un plastificante y posteriormente se polimeriza para formar un copolfmero de poliestireno polar. El copolfmero de poliestireno polar se puede combinar luego con agentes de expansion para obtener una combinacion. La combinacion final puede enviarse entonces a una extrusora u otra etapa para obtener un artfculo de uso final. En una realizacion, los agentes de expansion se pueden anadir a la composicion que contiene poliestireno durante la etapa de extrusion.

El monomero de estireno se combina con un segundo monomero polar y posteriormente se polimeriza para formar un copolfmero de poliestireno. El copolfmero de poliestireno se mezcla con un agente de expansion para obtener una combinacion. La combinacion final puede enviarse entonces a una extrusora u otra etapa para obtener un artfculo de uso final. En una realizacion, los agentes de expansion se pueden anadir a la composicion que contiene poliestireno durante la etapa de extrusion.

La presente invencion puede incluir artfculos de espuma que se pueden formar por fusion y mezcla de la combinacion de copolfmero estirenico de la invencion para formar una masa fundida de polfmero, incorporando un agente de expansion a la masa fundida de polfmero para formar una mezcla espumable y extrudiendo la mezcla

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espumable a traves de un troquel para formar la estructura de espuma. Durante la fusion y el mezclado, el material polimerico puede calentarse a una temperatura de o por encima de la temperatura de transicion vftrea del material polimerico. La fusion y mezcla de material polimerico y aditivos pueden lograrse por cualquier medio conocido en la tecnica, incluyendo extrusion, mezclado y/o combinacion. En una realizacion, se combina un agente de expansion con el material polimerico fundido. La combinacion del agente de expansion con el material polimerico fundido se puede efectuar a presiones atmosfericas o elevadas.

En una realizacion, el agente de expansion se incorpora al copolfmero estirenico en una proporcion en peso que vana de 1 a 30 partes por 100 partes de material polimerico a expandirse. En otra realizacion, el agente de expansion se incorpora al copolfmero estirenico en una proporcion en peso que vana de 2 a 18 por 100 partes de material polimerico a expandirse. En una realizacion adicional, el agente de expansion se incorpora al copolfmero estirenico en una proporcion en peso que vana de 4 a 12 partes por 100 partes de material polimerico a expandirse.

Los agentes de expansion de la presente invencion son dioxido de carbono (CO2). En una realizacion, el agente de soplado de la presente invencion esta compuesto en su totalidad por CO2.

La combinacion espumable se puede enfriar despues de que el agente de expansion se incorpora a la combinacion estirenica para obtener la combinacion espumable. En una realizacion, la combinacion espumable se enfna a temperaturas que vanan de 30 a 150 °C, opcionalmente de 75 a 150 °C. La combinacion espumable enfriada puede hacerse pasar a continuacion a traves de un troquel a una zona de menor presion para formar una combinacion expandida, artfculo u otra estructura de espuma. El uso del copolfmero de poliestireno tambien se puede utilizar no solo para espumas, sino tambien para combinaciones ngidas.

El copolfmero de poliestireno expandido obtenido puede tener cualquier densidad deseada. En una realizacion, la densidad del copolfmero de poliestireno expandido vana de 0,240 a 0,002 g/cm3. En otra realizacion, la densidad del copolfmero de poliestireno expandido vana de 0,160 a 0,008 g/cm3. En una realizacion adicional, la densidad del copolfmero de poliestireno expandido vana de 0,048 a 0,010 g/cm3.

Un artfculo de uso final puede incluir una combinacion de la presente invencion. En una realizacion, los artfculos incluyen pelfculas y artfculos termoconformados o de espuma. Por ejemplo, un artfculo final puede termoconformarse a partir de una lamina que contiene la combinacion. En otra realizacion, los artfculos de uso final incluyen artfculos de espuma, que pueden tener una estructura de espuma. En una realizacion, se puede obtener un artfculo sometiendo la composicion polimerica a un proceso de conformacion de plastico tal como la extrusion. La composicion polimerica se puede conformar en artfculos de uso final incluyendo envasado de alimentos, envases de alimentos/bebidas, sustrato de espuma polimerica, aislamiento de espuma, aislamiento de edificios, proteccion de la cabeza, juguetes, material de relleno y similares.

En una realizacion, la espuma de poliestireno obtenida es un artfculo multicelular que tiene una pluralidad de celdas que pueden estar abiertas o cerradas. En otra realizacion, la mayona de las celdas estan abiertas. En una realizacion adicional, la mayona de las celdas estan cerradas.

Ejemplos

Ejemplo 1:

Se elaboraron una serie de muestras de poliestireno de acuerdo con las condiciones generales por lotes de poliestireno cristalino con la adicion de modificadores polares como se enumeran en la Tabla 3 a continuacion. Los modificadores polares enumerados en la Tabla 3 incluyen comonomeros de estireno-anhndrido maleico (SMA), incluyendo SmA® 1000P, SMA® 3000P y SMA® EF80, que estan todos comercialmente disponibles en Sartomer Company, Inc. Los modificadores polares enumerados en la Tabla 3 tambien incluyen acrilato de butilo, metacrilato de butilo, metacrilato de hidroxietilo (HEMA) y anhndrido maleico (MAH). La carga de modificadores es de un 5 % en peso, a excepcion de anhndrido maleico (mAh). La carga de MAH se limita a un 3,5 % en peso y en una muestra separada, a un 1,75 % en peso debido a su solubilidad limitada en estireno. En la Tabla 3 a continuacion, PDI representa mdice de polidispersidad en el que PDI = Pm/Mn y Tg1 representa la primera temperatura de transicion vftrea y Tg2 representa una segunda temperatura de transicion vftrea, en su caso.

TABLA 3: Caracterizacion de poliestireno modificado

Modificador: Ninguno SMA 1000P (1:1) SMA 3000P (3:1) SMAEF80 (8:1)

% p: 0 5,0 5,0 5,0

mol (n.° de moles de unidad monomerica polar)/(100 g de polfmero): 0 0,025 0,012 0,005

Transparencia: Transparente Opaca Opaca Opaca

Tg1: 105,2 104,8 104,5 104,4

Tg2: n/a 169,3 n/a n/a

fndice de fluidez: 2,1 2,2 2,8 2,9

Mn: 130.000 138.000 132.000 84.100

Pm: 271.000 273.000 269.000 262.000

Mz: 415.000 439.000 418.000 417.000

PDI: 2,1 2,0 2,0 3,1

Pm pico: 259.000 255.000 259.000 265.000

Modificador: Acrilato de butilo Metacrilato de butilo HEMA MAH MAH

% p: 5,0 5,0 5,0 1,75 3,5

mol (n.° de moles de unidad monomerica polar)/(100 g de polfmero): 0,039 0,035 0,038 0,018 0,036

Transparencia: Transparente Transparente Transparente Transparente Semitransparente

—1 (Q: 94,8 98,2 102,6 105,0 104,0

Tg2: n/a n/a n/a n/a n/a

fndice de fluidez: 3,3 2,9 1,7 2,2 3,3

Mn: 136.000 122.000 128.000 115.000 97.300

Pm: 284.000 260.000 312.000 250.000 220.000

Mz: 433.000 398.000 529.000 391.000 350.000

PDI: 2,1 2,1 2,4 2,2 2,3

Pm pico: 271.000 250.000 270.000 239.000 212.000

Un indicador del cambio de polaridad en el poliestireno es lo bien que el material se combina con otro polfmero polar tal como acido polilactico (PLA). En este experimento, se combinaron las muestras de poliestireno modificado anteriores con 5 % en peso de PLA en un mezclador. El mezclador Haake se hizo funcionar a una temperatura de 210 °C en una atmosfera de nitrogeno durante 3 minutos con agitacion a velocidades de 60 rpm. Las combinaciones 5 resultantes eran opacas o transparentes como se indica en la Tabla 3. El tamano de las partfculas de PLA en las combinaciones se evaluo mediante dispersion de luz en solucion. Las muestras de la combinacion se dispersaron en metiletilcetona (MEK), un buen disolvente para poliestireno pero no para PLA. La Figura 1 y la Figura 2 muestran la distribucion de tamano de partfculas de PLA de diferentes combinaciones de poliestireno. La Figura 1 compara poliestireno copolimerizado con comonomeros diferentes. Todas las muestras de copolfmeros de poliestireno 10 mejoran la dispersion de PLA en cierto grado en comparacion con poliestireno cristalino. La incorporacion de HEMA dio con mucho el mejor resultado, con una distribucion relativamente mas estrecha con un pico de tamano de partfcula de 0,5 pm. Se obtuvieron resultados similares pero ligeramente peores con poliestireno modificado por acrilato de butilo/metacrilatos de butilo asf como con anhfdrido maleico. Las apariciones de multiples maximos (o picos) de 10 a 100 pm indicaron una importante presencia de grandes dominios de PLA en esas combinaciones.

15 La Figura 2 compara poliestireno modificado con diferentes copolfmeros de estireno-anlddrido maleico (SMA). Los SMA se incorporaron al poliestireno durante las reacciones por lotes como una forma de combinacion ffsica. Las distribuciones de tamano de partfcula de PLA de las combinaciones de SMA no paredan mejorar mucho en comparacion con GPPS. Las distribuciones de tamano de partfcula de PLA de las combinaciones de SMA eran mucho peores que el poliestireno modificado por copolimerizacion con comonomeros polares. Los SMA no eran tan 20 efectivos como los comonomeros polares debido a la concentracion molar relativamente mas baja de grupos polares de los SMA sometidos a la misma carga en porcentaje en peso (vease la Tabla 3 mas arriba). Ademas, los sMa que

contienen el mayor porcentaje de anhndrido maleico (tales como 1000P y 3000P) son menos solubles en estireno. Se elaboro una combinacion miscible de GPPS y SMA solo con SMA EF80, que tiene una proporcion de estireno frente a anhndrido maleico de 8:1 y contiene la concentracion mas baja de anlmdrido maleico entre los diversos SMA utilizados. La Figura 2 tambien muestra que la incorporacion de HEMA consegma el mejor resultado con una 5 distribucion relativamente mas estrecha del tamano de partfculas con un pico de tamanos de partfculas de 0,5 pm.

Ejemplo 2

Se preparo poliestireno hidroxilo funcional en un proceso de reaccion por lotes mediante la copolimerizacion de estireno con metacrilato de 2-hidroxietilo (HEMA) a concentraciones variadas que vanan de 0 a 5 % en peso en la alimentacion (vease la Tabla 4). La reaccion de polimerizacion se llevo a cabo en un reactor discontinuo de tipo 10 CSTR. Se anadio Lupersol-233 como el iniciador con una concentracion inicial de aproximadamente 170 ppm en la mezcla de reaccion. Despues la reaccion se ejecuto isotermicamente a 130 °C con agitacion continua a 150 rpm durante aproximadamente 3 horas o hasta que se obtuvo una conversion del 75 %. La mezcla de reaccion se transfirio luego sobre una superficie de aluminio y se desvolatilizo en vado activo de menos de 1,3 kPa a 225 °C durante 45 minutos. Despues de la desvolatilizacion, el material resultante tema muy buena adherencia a la 15 superficie de aluminio.

Tabla 4: Formulaciones de alimentacion en la smtesis por lotes de poliestireno modificado con HEMA

N.° de ejecucion: 1 2 3 4

Estireno (gramos): 200 198 195 185,4

HEMA (gramos): 0 2 5 10,0

SMA EF-80: 0 0 0 4,6

HEMA (%): 0 1,0 2,5 5,0

TOTAL (gramos): 200 200 200 200

El efecto de la concentracion de grupos hidroxilo sobre las propiedades del poliestireno se muestra en la Tabla 5 a continuacion. El mdice de fusion del poliestireno modificado con HEMA se redujo y el peso molecular del poliestireno (especialmente, Mz) aumento a medida que la concentracion de HEMA aumentaba. La adicion de modificadores 20 polares adicionales, tales como SMA EF80 parece exacerbar este efecto, segun se evidencia del dramatico aumento en el valor de Mz mostrado en la Figura 3. Parece que hay un efecto sinergico entre HEMA y el aditivo polar para inducir la reticulacion, ya que el aumento del valor de Mz con la adicion de EF80 era mucho mayor del que se lograna con la adicion de la misma cantidad de comonomeros. Los resultados sugieren que la reticulacion ffsica intercatenaria mediante interaccion secundaria (por ejemplo, enlace de hidrogeno) puede reforzarse por la adicion 25 de un copolfmero de estireno-anhfdrido maleico que tiene un peso molecular mas bajo y por tanto una relajacion mas rapida que la matriz de poliestireno.

Tabla 5: Caracterizacion de poliestireno modificado con HEMA

HEMA (% p): Mn (g mol-1) Pm (gmol-1) Mz (gmol-1) Mp (gmol-1) PDI Pm/Mn: MFI (g-10 min-1) Tg [°C]

0,0: 129.000 269.000 408.000 260.000 2,1 2,2 104,4

1,0: 135.000 329.000 515.000 309.000 2,4 1,1-2,5 104,1

2,5: 142.000 336.000 523.000 315.000 2,4 1,9-2,3 103,2

5,0: 127.000 355.000 584.000 320.000 2,8 0,3 103,1

5,0 + EF80 (2,3): 106.000 485.000 1.053.000 299.000 4,6 0,1 103,4

Ejemplo 3

Se ejecutaron reacciones por lotes para incorporar cantidades variadas de 0, 1, 2,5 y 5 % en peso de acrilato de 30 caprolactona en poliestireno, de acuerdo con las formulaciones mostradas en la Tabla 6. Las condiciones de ejecucion por lotes fueron las mismas que para el poliestireno modificado con HEMA en el Ejemplo 2. Con caprolactona en la alimentacion, la reaccion pareda hacer subir la viscosidad significativamente en la etapa temprana de la polimerizacion, en particular con un 5 % en peso de caprolactona en la alimentacion. El poliestireno resultante tema una fuerte tendencia a subir por el eje de agitacion y la reaccion tuvo que detenerse a una 35 conversion del 50 %. Se observo un fenomeno similar con 2,5 % en peso de acrilato de caprolactona, pero en menor medida. La reaccion continuo para terminar con una conversion del 62 %. En contraste, no se observaron tales problemas de reaccion con HEMa como comonomero.

Tabla 6: Formulaciones de alimentacion en la smtesis por lotes de poliestireno funcional con caprolactona

N.° de ejecucion: 1 2 3 4

Estireno (g): 200 198 195 190

Caprolactona (g): 0 2 5 10

Caprolactona (% en: 0,0 1,0 2,5 5,0

TOTA L: 200 200 200 200

La estructura de acrilato de caprolactona, como se muestra a continuacion, tiene una cadena alquil/ester larga para extender la funcionalidad hidroxilo lejos del grupo de vinilo donde se produce la polimerizacion de estireno. Los grupos hidroxilo extendidos pueden permitir una interaccion polar mas eficiente que HEMA, donde los grupos -OH se 5 extienden a traves de un enlace de etilo corto. En los copoftmeros, la funcionalidad hidroxilo en HEMA esta estructuralmente cercana a la cadena principal y puede estar oculta en el entrelazamiento de las cadenas estirenicas. La interaccion polar potenciada del acrilato de caprolactona puede elevar la solubilidad de CO2 en copoftmeros al tiempo que da una potenciacion de la resistencia a la fusion, siendo ambas propiedades deseadas para la formacion de espuma con CO2. La interaccion mas eficiente de la caprolactona puede ayudar a reducir la 10 cantidad de comonomero necesaria para la modificacion de poliestireno.

V V o

1 V { \ I II

OH 4- Clli-J—C - C“0 CHi-ClIj- 0-

Como se muestra en la Tabla 7, el copoftmero de poliestireno con caprolactona tema mayores valores de Pm y Mz que los copoftmeros de HEMA con la misma carga, a pesar de sus valores de Mn similares. El valor de Mz es especialmente sensible a los componentes de alto peso molecular y puede ser una indicacion de reticulaciones. Los 15 valores de Pm y Mz segrnan la concentracion de comonomero de caprolactona, pero se redudan a una carga de un 5 % en peso.

Tabla 7: Comparacion de los pesos moleculares: Caprolactona frente a HEMA

: Caprolactona HEMA

Carga (% en peso): 1,0 2,5 5,0 1,0 2,5 5,0

Mn (g-mol"1): 142.000 139.000 86.9000 135.000 142.000 127.000

Pm (g-mol-1): 426.000 522.000 280.000 329.000 336.000 355.000

Mz (g-mol"1): 860.000 1.144.000 639.000 515.000 523.000 584.000

Mp (g-mol-1): 269.000 248.000 176.000 309.000 315.000 320.000

Pm/Mn: 3,0 3,8 3,2 2,4 2,4 2,8

A pesar de su interaccion polar eficiente, el analisis termico de poliestireno funcional con caprolactona mostro una disminucion drastica de la temperatura de transicion vftrea con la concentracion (veanse la Tabla 8 y la Figura 4).

20 Normalmente, se esperana que la interaccion polar potenciada reforzara las interacciones intercatenarias, limitara la libertad segmentaria de las cadenas de poftmero y por tanto inhibiera la cafda de la temperatura de transicion vftrea. Para la caprolactona, sin embargo, la cafda de la Tg fue mas significativa que para HEMA o GMA con una carga similar. Curiosamente, la longitud de cadena extendida de caprolactona en realidad plastificaba la matriz de poliestireno al tiempo que facilitaba la interaccion polar.

25 Tabla 8

Monomero polar (tipo): Monomero polar (% en peso) Tg1 (°C)

Caprolactona: 0 105

Caprolactona: 1,0 99

Caprolactona: 2,5 92

Caprolactona: 5,0 86

HEMA: 0 105

HEMA: 2,5 103,2

HEMA: 5,0 103,1

GMA: 0 105

GMA: 1 104

GMA: 2,5 103

GMA: 5,0 103

Ejemplo 4

Medicion de la solubilidad del CO2 El esquema general de la medicion se ilustra en la Figura 5. Las muestras de poftmero se moldearon en discos con un espesor de 1,4 mm y un diametro de 25 mm. El area superficial

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

relativamente grande en ambos lados de los discos asegura que la difusion de gas se produce principalmente en la direccion normal de los planos de disco. El disco de muestra se peso (Mini) y despues se transfirio a un recipiente a presion Parr, que se purgo con CO2 al menos 3 veces, posteriormente se calento a 50 °C y se presurizo con dioxido de carbono a 10,3 MPa para alcanzar un estado supercntico. Tanto la temperatura como la presion se mantuvieron durante un penodo de tiempo (t3 en la Figura 5) para permitir la absorcion de CO2 en el disco de muestra. La presion entonces se libera de forma instantanea a la atmosfera (a t4). El disco de muestra se toma rapidamente del recipiente de presion y se coloca sobre una balanza de humedad (Ohaus) para registrar la perdida de peso como una funcion del tiempo. Se observo una reduccion del peso de la muestra debido a la desorcion de CO2. La evolucion dinamica del peso (Mt) se registro por un ordenador y el programa WinWedge. Se utilizo el cambio de peso dinamico del disco de muestra registrado (despues de ts) para calcular la solubilidad de CO2, as^ como la difusividad con la ayuda de la ley de difusion de Fick y las condiciones de contorno apropiadas. Los datos de peso registrados (despues de ts) se pueden extrapolar al peso inicial (a t4), antes de la despresurizacion, para obtener la concentracion de absorcion de CO2, asf como el mdice de desorcion de CO2.

La cantidad de CO2 que queda en el disco de muestra en cualquier momento dado puede representarse por Mgas,t y se calcula segun la ecuacion: Mgas,t = (Mt - Mini)/Mini X 100 %. La cantidad de CO2 disuelto en una muestra en condiciones de equilibrio es Mgas,0 a t = 0, es decir, justo antes de la despresurizacion. Mgas,t debena caer como una funcion del tiempo (t) y eventualmente aproximarse a cero cuando t = <».

Para encontrar la cantidad de CO2 disuelto en la muestra antes de la despresurizacion, es necesario extrapolar los datos a t = 0. Suponiendo un coeficiente de difusion constante de CO2, se puede demostrar a partir de la bibliograffa que Mgas,t es una funcion lineal de la rafz cuadrada del tiempo:

Mgas,l Mgas,0 ~ n *Mgas,0 (Ecuacion 1)

donde /es el espesor del disco de muestra y D es el coeficiente de difusion de CO2. El uso de esta ecuacion supone implfcitamente la uniformidad de la concentracion de gas inicial y la homogeneidad e isotropfa de la estructura de la muestra. Esto tambien implica que el coeficiente de difusion es constante independientemente del tiempo de desorcion, la concentracion de gas en la muestra durante la desorcion y la variacion de temperatura que podna existir durante el proceso de despresurizacion. Al hacer una representacion lineal de Mgas,t frente a 11/2, se pueden calcular Mgas,0 y D a partir de la interseccion (en t = 0) y la pendiente, que corresponde a la solubilidad y difusividad de CO2 en el polfmero de la muestra, respectivamente.

Las difusividades por desorcion de CO2 son del orden de 10"6cm2/s. Se utilizo una temperatura de 50 °C para ser coherente con la temperatura de remojo. Los datos de difusividad son mas altos que los resenados en la bibliograffa (10-7 cm2/s), donde se utilizo una temperatura de equilibrio ambiente.

Solubilidad de CO2 en PS modificado Las mediciones de solubilidad de CO2 dinamica se llevaron a cabo sobre un PS de referencia no modificado, poli(estireno-co-acrilonitrilo) (SAN) comercial y una serie de muestras de laboratorio de PS de polaridad modificada. La Tabla 9 siguiente enumera los resultados por el nombre de los comonomeros en los copolfmeros de poliestireno. Se construyo tambien una grafica de difusividad frente a solubilidad de CO2 de diversas muestras como se muestra en la Figura 6.

En comparacion con el poliestireno no-modificado, el SAN mostro significativamente mayor solubilidad de CO2 (15,6 %) y menor difusividad por desorcion de CO2 (1,1 x 10-7 cm2/s). La difusividad mayor en PS apoya la hipotesis anterior de que el equilibrio de CO2 debena alcanzarse mas rapidamente en PS que en SAN. La afinidad de grupos polares en SAN hacia el CO2 puede explicar en parte, desde el punto de vista de la entalpfa, la solubilidad potenciada (termodinamica) y difusividad ralentizada (cinetica). El hinchamiento en CO2 era pequeno (<5 % en el espesor) tanto para SAN como PS.

Ademas de SAN, esta claro que todos los copolfmeros de PS de polaridad modificada muestran mayor solubilidad de CO2, mas o menos, en comparacion con el PS de referencia no modificado. La mayor potenciacion de la solubilidad de CO2 se observo en PS modificado con metacrilato de 3-(trimetoxisilil)propilo (silil-PS), con un 20 % de aumento de la solubilidad. Esto fue seguido por PS copolimerizado con metacrilatos de alquilo o acrilato fluorado. El hecho de que ninguna de las muestras tenga menor solubilidad de CO2 que el PS no modificado demuestra la efectividad de la modificacion estructural impulsada por la polaridad de PS para la potenciacion de la solubilidad de CO2.

No se desea alta difusividad gaseosa para los procesos de formacion de espuma ya que tiene un impacto negativo en el control de la morfologfa celular y puede conducir a intercambio de gases acelerado con el aire (envejecimiento de la espuma). Entre los diferentes PS modificados ensayados, parece que hay unos pocos copolfmeros que en realidad muestran una difusividad menor que el PS de referencia no modificado. Los ejemplos incluyen PS modificado con HEMA, con metacrilato de alquilo y con caprolactona. El SAN comercial tiene una muy baja difusividad de CO2 de 1,1 x 10-7 cm2/s, a pesar de su alta solubilidad de CO2. Se necesita una mayor comprension de este material.

Tabla 9: Solubilidad y difusividad de CO2 en copoKmeros de PS (Condiciones: 10342138,63 pascales (1500 psi), 50 °C)

Q_: O O O O CD CM O O O O CM CO 0 0 0 LO CO 0 0 0 CD CM 0 0 0 0 LO CM 0 0 0 CO h- CM O O O CM LO CM O O O O CD CM O O O CD CM O O O O h- CM 0 0 0 CO "3 CM O O O CD O O O CM CM

C E CL: cm" CO cm" -3 cm" CM cm" cm" CD cm" cm" CO cm" LO cm" co" CO co" CD lo" CM co"

N: O O O CO O CO O O O CO LO 0 0 0 CO CM LO O O O LO CO 0 0 0 CO O) CO O O O CO CD CD O O O CT> O O O O CO a> O O O O CO CD 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O O O CO CD

E CL: O O O CT> CD CM * O O O LO CD 0 0 0 LO LO CO O O O CD CO CO O O O h- CM 0 0 0 0 CD CM O O O CM CD CO O O O LO CD CM O O O CO O) CM O O O LO CO CO 0 0 0 ct> h- 0 0 0 CM CM LO 0 0 0 co CD co O O O CO CO

c: O O O CT> CM 0 0 0 CM O O O CM 0 0 0 LO CM 0 0 0 CM CM O O O O O O LO CM O O O CO CM O O O CM CO 0 0 0 CT> CO O O O CT> CO 0 0 0 CT> CD 0 0 0 CD 0

O 'a) .E r e: CM cm" CO 0" a> cm" a> cm" O co" 0 c CD cm" 0 c CM_ 0 c CO 0"

0 0 O) H: O LO 0 CO 0 CO 0 0 CO O) ,^r O) CD a> O h O) CO O) CM O) CO 0 co

c 0 -zr 0 p c 0 # 0 ° a- .E 0 _c: s° 0s LO SO 0s SO 0s CO SO 0s h- SO 0s sp 0s CM s° 0s CO s° 0s CM sp 0s CD SO 0s CD CO sO 0s CM sO 0s a> 0 c sp 0s O CO

'0 <N E 0 0 0: CO cm" - a> CD cm" 0 co" CO cm" CO cm" O co" LO co" CO lO" co" CM cm" 0 c O lO"

§.3? D> o> 2 CM O £ 8° 0 LO ^: 0" CD lO" 0" 0 0 h- h- CM O" cm" 0 CO O" O

0 2 0 T3 0 "° £= E _ 0 -o 0 § M a. = E -Q O 0 0: LO h- CO a> CO a> a> CO CO CD 0 CM CM O CM LO LO CM LO LO CM LO LO CM CD CD CM 'cn CL CN 'cn CL CN

0 -1—< 0 0 3: 0 O c 0 0 ■o »- 0 r> 0 3. 2 > ) 1 O ' $ : o_ ^ c ) 0 sO 0s LO "0 < LU X SO 0s LO cm" "0 < LU X SO 0s LO "0 < 0 sp 0s LO "0 < 3 CD "0 < 2 O 0 "D sO O 0s “ LO s° 0s LO "0 0 ■0 0 0 3 LL sp 0s LO cm" "0 _o C0 < sO 0s LO "0 _o C0 CO SO 0s LO "0 _o c0 "0 0 c 0 _0 O sO Q.5' ro lo O CM "0 < 0 LO CO 0 ^ LU 0s CL LO "0 < O LO LO O ^ LU 0s CL lo

5

10

15

20

25

30

Como se muestra en la Tabla 9, el PS modificado con silano a la misma concentracion de comonomero (5 % en peso) puede tener diferente solubilidad y difusividad de CO2. La muestra de sililo A tiene mayor solubilidad de CO 2 y correspondientemente mayor difusividad que la muestra B, a pesar de la misma concentracion de comonomero en poliestireno. Se tiene en cuenta que la muestra B tiene un valor de Mz significativamente mayor (~ 1,1 millones) que la muestra A, demasiada reticulacion en los polfmeros puede haber limitado la solubilidad del gas a pesar de que la disminucion de la difusividad del gas parece beneficiosa.

Los datos de solubilidad de CO2 medidos han indicado una solubilidad de CO2 potenciada cuando se incorporan comonomeros polares de diversas concentraciones al poliestireno. Para comparar la eficiencia modificadora de la mejora de solubilidad de CO2, se normalizo la porcion de solubilidad de CO2 aportada por el comonomero con respecto al peso. Los datos normalizados (Tabla 10 y Figura 7) mostraron que el metacrilato de sililo y HEMA fueron mas efectivos para promover la solubilidad de CO2 que otros comonomeros. Curiosamente, el acrilonitrilo tema solo eficiencia moderada en potenciacion de la solubilidad de CO2, comparable a acrilatos de isodecilo y fluorados.

Tabla 10: Solubilidad y difusividad de CO2 normalizadas en copolfmeros de PS (Condiciones: 10,3 MPa, 50°C)

Muestra: Sco2 (g por 100 g de polfmero) Contribucion a la solubilidad- comonomero (Sco2 adicional) Sco2 adicional/masa de comonomero D (10"' cm2 s-1)

PS de referencia: 10,1 0,0 0,10 2,8

SAN al 25 % en peso: 15,6 8,0 0,32 1,1

HEMA al 5 %: 10,7 1,1 0,22 1,9

HEMA al 2,5 %: 11,0 1,2 0,46 2,6

GMA al 5 %: 11,0 1,4 0,28 3,0

Butil-MA al 5 %: 11,4 1,8 0,36 2,3

Isodecil-MA al 5 %: 11,7 2,1 0,42 2,8

Fluorado al 5 %: 11,7 2,1 0,42 3,0

Sililo al 2,5 %: 10,2 0,4 0,14 3,5

Sililo al 5 % A: 12,1 2,5 0,50 5,8

Sililo al 5 % B: 11,0 1,4 0,28 3,4

Caprolactona al 2,5 %: 10,8 1,0 0,38 2,2

PEG350 MA al 5 %: 11,4 1,8 0,36 n/a

PEG550 MA al 5 %: 11,0 1,4 0,28 5,0

Consideradas tanto la difusividad como la solubilidad normalizadas, parecfa haber unos pocos comonomeros que alcanzaban un buen equilibrio de difusividad y solubilidad. Los ejemplos incluyen PS modificado con caprolactona, con metacrilato de butilo y con hidroxietilo. La mejora de la solubilidad de CO2 en estos PS modificados supero a la de SAN, mientras que la difusividad estaba bien contenida para estar por debajo de la de PS no modificado. El SAN comercial tiene una difusividad de CO2 muy baja de 1,1 x 1O-7 cm2/s, a pesar de su alta solubilidad de CO2.

Los resultados demuestran claramente que la presencia de grupos polares en el poliestireno puede conducir a una mayor solubilidad de CO2. Se observa una potenciacion de la solubilidad de CO2 tan alta como un 20 % en PS modificado con metacrilato de sililo.

Tal como se utiliza en el presente documento, el termino "monomero" hace referencia a un compuesto relativamente simple, que contiene habitualmente carbono y de bajo peso molecular, que puede reaccionar mediante la combinacion de uno o mas compuestos similares consigo mismo para producir un polfmero.

Tal como se utiliza en el presente documento, el termino "comonomero" hace referencia a un monomero que se copolimeriza con al menos un monomero diferente en una reaccion de copolimerizacion que da como resultado un copolfmero.

Tal como se utiliza en el presente documento, el termino "homopolfmero" hace referencia a un polfmero resultante de la polimerizacion de una sola especie de monomero.

Tal como se utiliza en el presente documento, el termino "copolfmero", tambien conocido como "heteropolfmero," es un polfmero resultante de la polimerizacion de dos o mas especies de monomeros.

Tal como se utiliza en el presente documento, el termino "copolimerizacion hace referencia a la polimerizacion

simultanea de dos o mas especies de monomeros.

Tal como se utiliza en el presente documento, el termino "polfmero" generalmente incluye, pero no se limita a homopoUmeros, copoKmeros tales como, por ejemplo, copolfmeros de bloque, de injerto, aleatorios y alternados y combinaciones y modificaciones de los mismos.

5 Tal como se utilizan en el presente documento, los terminos "reactor de tanque agitado continuo", "reactor de tanque agitado continuamente " y "CSTR", hacen referencia a un tanque que tiene un rotor que agita reactivos dentro del tanque para asegurar un mezclado adecuado, un CSTR se puede utilizar para una diversidad de reacciones y procesos y se conoce generalmente en la tecnica.

El uso del termino "opcionalmente" con respecto a cualquier elemento de una reivindicacion se entiende que 10 significa que el elemento en cuestion es necesario o, como alternativa, no es necesario. Tambien se pretende que ambas alternativas entren dentro del alcance de la reivindicacion. El uso de terminos mas amplios tales como comprende, incluye, tiene, etc. debe entenderse para proporcionar apoyo a terminos mas espedficos tales como consistente en, consistente esencialmente en, compuesto sustancialmente de, etc.

Dependiendo del contexto, todas las referencias a la "invencion" en el presente documento pueden hacer referencia 15 en algunos casos a ciertas realizaciones espedficas solamente. En otros casos, ello puede hacer referencia a la materia objeto referida en una o mas, pero no necesariamente en todas las, reivindicaciones.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

REIVINDICACIONES

1. Un poliestireno expandible que comprende:

un copoUmero estirenico resultante de la polimerizacion de una mezcla de reaccion que comprende un monomero estirenico y un comonomero que comprende un grupo funcional polar, en el que el comonomero que comprende un grupo funcional polar esta presente en cantidades que vanan de 0,01 a 20 % en peso en base al peso total de la mezcla de reaccion; y CO2 como un agente de expansion.
2. El poliestireno expandible de la reivindicacion 1, en el que el monomero estirenico se selecciona del grupo que consiste en estireno, alfa-metilestireno, viniltolueno, p-metilestireno, terc-butilestireno, o-cloroestireno, vinilpiridina y cualquiera de sus combinaciones.
3. El poliestireno expandible de la reivindicacion 1, en el que el comonomero que comprende un grupo funcional polar es un monomero polar seleccionado del grupo que consiste en HEMA, esteres, acrilatos de caprolactona, metacrilatos de alquilo, eteres, acidos carboxflicos, silanos, metacrilato de 3-(trimetoxisilil)propilo, monomeros fluorados, monomeros que contienen oxfgeno, anhndrido maleico (MAH), acrilato de butilo, metacrilato de butilo y combinaciones de los mismos, preferiblemente en el que el comonomero que comprende un grupo funcional polar comprende HEMA.
4. El poliestireno expandible de la reivindicacion 1, en el que el copolfmero estirenico esta presente en cantidades que vanan desde el 80 % hasta el 100 % en peso en base al peso total del poliestireno expandible.
5. El poliestireno expandible de la reivindicacion 1, en el que el agente de expansion esta incorporado al poliestireno expandible en una proporcion en peso que vana de 1 a 30 partes por 100 partes del material estirenico.
6. Un poliestireno obtenido a partir del poliestireno expandible de la reivindicacion 1, que esta hecho preferiblemente en un artfculo.
7. Un procedimiento de fabricacion de un poliestireno polar que comprende:

la combinacion de un monomero de estireno y un comonomero polar para obtener una mezcla de reaccion, en la que el comonomero polar se anade a la mezcla de reaccion en cantidades que vanan del 0,01 al 20 % en peso en base al peso total de la mezcla de reaccion;

someter la mezcla de reaccion a condiciones de polimerizacion para obtener un copolfmero estirenico; y combinar el copolfmero estirenico con un agente de expansion para obtener una combinacion espumable.
8. El procedimiento de la reivindicacion 7, en el que el comonomero polar se selecciona del grupo que consiste en HEMA, esteres, acrilato de caprolactona, anhndrido maleico (MAH), acrilato de butilo, metacrilato de butilo, metacrilatos de alquilo, eteres, metacrilato de 3-(trimetoxisilil)propilo , acidos carboxflicos, silanos, monomeros fluorados, monomeros que contienen oxfgeno y combinaciones de los mismos, preferiblemente en el que el comonomero polar se selecciona del grupo que consiste en HEMA, acrilato de caprolactona y combinaciones de los mismos.
9. El procedimiento de la reivindicacion 7, en el que el agente de expansion se anade al copolfmero estirenico en una proporcion en peso que vana de 1 a 30 partes por 100 partes de material estirenico.