PL200582B1 - Sposób wytwarzania trudno palnego spienialnego polistyrenu - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania trudno palnego spienialnego polistyrenu, przez perełkową polimeryzację w wodzie monomeru lub prepolimeru styrenu, zmieszanego z inicjatorem i ś rodkiem ekspandują cym, znamienny tym, że wytwarza się mieszaninę prepolimeru styrenu o lepkości 8-30 Pa-s w temperaturze 25°C lub mieszaninę roztworu o lepkości 8-30 Pa-s w temperaturze 25°C polistyrenu w styrenie z ekspandowalnym grafitem, dodanym w ilości 7-35 części wagowych na 100 części wagowych prepolimeru styrenu lub roztworu polistyrenu w styrenie, po czym wytwarza się emulsję wodną mieszaniny i prowadzi się polimeryzację styrenu, następnie oddziela się uzyskane perełki polimeru od fazy wodnej i suszy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania trudno palnego spienionego polistyrenu przez polimeryzację styrenu.

Znane są sposoby wytwarzania spienionego polistyrenu przez polimeryzację perełkową styrenu zawierającego inicjator i środek spieniający w emulsji wodnej zawierającej koloid ochronny uniemożliwiający sklejanie się perełek. Uzyskane przez polimeryzację perełki suszy się, wstępnie spienia w gorącej wodzie lub w strumieniu gorącego powietrza, a następnie formuje kształtki w zamkniętych formach.

Jako inicjatory stosuje się organiczne nadtlenki rozpuszczalne w styrenie, na przykład nadtlenek benzoilu, nadtlenek dikumylu a także ich mieszaniny. Środkiem spieniającym jest najczęściej węglowodór alifatyczny lub mieszanina węglowodorów alifatycznych o temperaturze wrzenia 30-40°C, na przykład pentan lub eter naftowy. Jako koloidu ochronnego używa się polimeru mającego w łańcuchu grupy silnie hydrofilowe, na przykład karboksylowe - karboksymetyloceluloza, lub hydroksylowe - polialkohol winylowy).

Otrzymany w ten sposób spieniony polistyren w postaci płyt odznacza się bardzo dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi, ale jest łatwo palny, a podczas palenia wytwarza duże ilości czarnego dymu.

Znane są sposoby zmniejszania palności spienionego polistyrenu przez dodatek różnych substancji, które hamują proces palenia. Szczególnie przydatne są do tego celu nielotne organiczne związki wielochlorowcowe, a szczególnie wielobromowe, jak heksabromocyklododekan, dekabromobifenyl lub pentabromoetylobenzen. Są one bardzo efektywne, ale podczas pożaru wydzielają toksyczne i silnie drażniące opary.

Dlatego często używa się antypirenów nieorganicznych, jak wodorotlenku glinu lub tritlenku antymonu. Zmniejszają one palność w stosunkowo niewielkim stopniu, a często pogarszają wytrzymałość mechaniczną materiału.

Stwierdzono, że jeśli podczas polimeryzacji styrenu prowadzącej do uzyskania ekspandowalnych perełek, do mieszaniny reakcyjnej doda się ekspandowalnego grafitu, wówczas uformowany wyrób ze spienionego polistyrenu wykazuje zmniejszoną palność w stosunku do wyrobu ze spienionego polistyrenu bez dodatku grafitu.

Sposób wytwarzania trudno palnego spienialnego polistyrenu, przez perełkową polimeryzację zdyspergowanego w wodzie monomeru lub prepolimeru styrenu, zmieszanego z inicjatorem i środkiem ekspandującym, według wynalazku polega na tym, że wytwarza się mieszaninę prepolimeru styrenu o lepkości 8-30 Pa-s w temperaturze 25°C, lub mieszaninę roztworu o lepkości 8-30 Pa-s w temperaturze 25°C polistyrenu w styrenie, z ekspandowalnym grafitem, dodanym w ilości 7-35 części wagowych na 100 części wagowych prepolimeru styrenu lub roztworu polistyrenu w styrenie, po czym wytwarza się emulsję wodną mieszaniny i prowadzi się polimeryzację styrenu, następnie oddziela się uzyskane perełki polimeru od fazy wodnej i suszy.

W sposobie według wynalazku korzystnie jest stosować prepolimer styrenu uzyskany przez przerwanie rodnikowej polimeryzacji styrenu po osiągnięciu lepkości 8-30 Pa-s w temperaturze 25°C, przez ochłodzenie polimeryzującego prepolimeru do temperatury poniżej 30°C.

Korzystnie jest również stosować roztwór polistyrenu o wagowo średnim ciężarze cząsteczkowym 50 000 - 200 000 w styrenie.

Korzystnie jest stosować mieszaninę zawierającą 10-15 części wagowych ekspandowalnego grafitu na 100 części wagowych prepolimeru lub roztworu polistyrenu w styrenie.

Korzystnie jest polimeryzację styrenu prowadzić do zawartości monomeru poniżej 0,8% wagowych.

Ekspandowalny grafit jest produktem modyfikacji naturalnego grafitu. Podczas ekspansji powiększa on swą objętość od 50- do 200 - krotnic.

Sposób otrzymywania trudno palnego spienialnego polistyrenu według wynalazku ilustrują przykłady.

P r z y k ł a d II. W reaktorze ciśnieniowym o ciśnieniu nominalnym 1,0 MPa umieszcza się 60 części wagowych styrenu i 40 części wagowych niskoudarowego polistyrenu, nie zawierającego środków uniepalniających, i miesza się w temperaturze 50°C do całkowitego rozpuszczenia.

Do roztworu dodaje się 10 części wagowych pentanu, 16 części wagowych ekspandowalnego grafitu GRAFGuard™ 220-80 firmy UCAR Carbon Company Inc. (USA) i 0,6 części wagowych nadtlenku benzoilu (w przeliczeniu na bezwodny). Po wymieszaniu zawartości dodaje się do reaktora

PL 200 582 B1 mieszaninę 215 części wagowych wody demineralizowanej i 1,3 części wagowych poli(alkoholu winylowego). Zamyka się reaktor, uruchamia mieszadło i wprowadza azot pod ciśnieniem 0,3 MPa. Jednocześnie do płaszcza reaktora wprowadza się gorącą wodę, tak aby w czasie 2 godzin temperatura w reaktorze wzrosła od 20°C do 85°C. W tym czasie ciśnienie w reaktorze wzrasta do 0,46 MPa. Parametry te utrzymuje się przez 4 godziny. Po 4 godzinach rozpoczyna się chłodzenie. Po doprowadzeniu temperatury do 30°C (ciśnienie spada do około 0,35 MPa) otwiera się reaktor i zawartość wylewa do wody. Perełki filtruje się, przemywa na sicie i pozostawia na 1 dobę. Perełki spienia się w gorącej wodzie, a po spienieniu pozostawia do sezonowania. Po sezonowaniu formuje się kształtki w formie w gorącej wodzie, a następnie suszy.

P r z y k ł a d II. Postępuje się w sposób jak w przykładzie I, dodając do roztworu polistyrenu w styrenie 30 części wagowych ekspandowalnego grafitu GRAFGuard™ 220-80 firmy UCAR Carbon Company Inc. (USA).

P r z y k ł a d III. Do reaktora ciśnieniowego o ciśnieniu nominalnym 1,0 MPa wprowadza się 100 części wagowych styrenu i 0,3 części wagowych nadtlenku benzoilu (w przeliczeniu na bezwodny). Styren z inicjatorem ogrzewa się w 85°C przez 1 godzinę, następnie pobiera się próbkę i oznacza w niej lepkość w 25°C. Oznaczona lepkość wyniosła w tej temperaturze 11 Pa-s. Zawartość reaktora chłodzi się do 27°C i wprowadza 14 części wagowych eteru naftowego, 16 części wagowych ekspandowalnego grafitu GRAFGuard™ 220-80, 0,3 części wagowych nadtlenku benzoilu i miesza 5 minut. Następnie dodaje się 200 części wagowych wody demineralizowanej zawierającej 1,3 części wagowych poli(alkoholu winylowego), zamyka się reaktor, uruchamia mieszadło i doprowadza ciśnienie w reaktorze do 0,3 MPa sprężonym azotem. Do płaszcza reaktora wprowadza się gorącą wodę, ogrzewając zawartość reaktora do 85°C, potem utrzymuje się tę temperaturę przez 4 godziny, po czym chłodzi się. Po doprowadzeniu do temperatury 30°C otwiera się reaktor i zawartość wylewa do wody. Perełki filtruje się, przemywa na sicie i pozostawia do następnego dnia. Następnego dnia perełki spienia się w gorącej wodzie, a po spienieniu pozostawia do sezonowania przez 18 godzin. Formuje się kształtki w gorącej wodzie, a następnie suszy.

P r z y k ł a d IV. Postępuje się w sposób opisany w przykładzie III, dodając 30 części wagow^yc^h e^ks^pan^dowa^lne^go ^gra^fitu ^GRAFGuar^d™²²⁰-⁸°.

Z kształtek wycina się próbki do badań palności. Badania palności wykonuje się według normy PN-88/C-89297 „Oznaczanie zdolności samogaśnięcia. Wyniki oznaczeń ciężaru właściwego i badań palności pianek polistyrenowych otrzymanych w przykładach I-IV znajdują się w tabeli.

T a b e l a

Przykład	Ciężar właściwy Kg/m3	Średnia długość drogi palenia, mm	Czas samogaśnięcia sek
I	36,5	32	16
II	27,0	30	14
III	31,7	30	20
IV	29,2	27	16

Zastrzeżenia patentowe

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania trudno palnego spienialnego polistyrenu, przez perełkową polimeryzację w wodzie monomeru lub prepolimeru styrenu, zmieszanego z inicjatorem i środkiem ekspandującym, znamienny tym, że wytwarza się mieszaninę prepolimeru styrenu o lepkości 8-30 Pa-s w temperaturze 25°C lub mieszaninę roztworu o lepkości 8-30 Pa-s w temperaturze 25°C polistyrenu w styrenie z ekspandowalnym grafitem, dodanym w ilości 7-35 części wagowych na 100 części wagowych prepolimeru styrenu lub roztworu polistyrenu w styrenie, po czym wytwarza się emulsję wodną mieszaniny i prowadzi się polimeryzację styrenu, następnie oddziela się uzyskane perełki polimeru od fazy wodnej i suszy.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się prepolimer styrenu uzyskany przez ochłodzenie prepolimeru styrenu do temperatury poniżej 30°C po osiągnięciu przez prepolimer lepkości 8-30 Pa-s w temperaturze 25°C.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się roztwór polistyrenu o wagowo średnim ciężarze cząsteczkowym 50 000 - 200 000 w styrenie.

   PL 200 582 B1
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, żż stosuje się mieszaninęzawierającą 10-15 części wagowych dkzonędswnlęsgs gznfiOg nn 5 00 zaęśzi wngswyzh ozsoslimszg lub zsaOwszg oslizryzsęg w zryzsnis.
5. 5. Sposóbwedług zan^z. 1, znamienny tym, żer p^llrm^rz^^£^c^je- styrenu pre^s^ć^c^^i sti żo zawarrości monomsag ooęiżsj 0,8% wngowych.