RS58505B1

RS58505B1 - Kombinacija silicijum dioksida i grafita i njena upotreba u smanjenju toplotne provodljivosti pene vinil-aromatičnog polimera

Info

Publication number: RS58505B1
Application number: RS20190388A
Authority: RS
Inventors: Filip Lukasz Kondratowicz; Piotr Rojek; Marzena Mikoszek-Operchalska; Kamil Utrata
Original assignee: Synthos Sa
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2019-04-30
Also published as: HRP20190163T1; HK1246819B; EP3245247A1; DK3245247T3; US10808093B2; EP3245247B1; ES2715954T3; HUE042707T2; MA41344A; US20180030231A1; WO2016113332A1; CA2973628A1; CN107428978A; PL3245247T3; CN107428978B; SI3245247T1; TR201903552T4; PT3245247T; BR112017014925A2; US20210009779A1

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na upotrebu a) određenog tipa silicijum dioksida u kombinaciji sa b) određenim tipom grafita, za smanjenje toplotne provodljivosti pene vinilaromatičnog polimera. Osim toga, pronalazak se odnosi na postupke za pripremu ekspandibilnih granulata polimera i ekspandibilni granulat polimera. Pronalazak se dalje odnosi na penu vinilaromatičnog polimera i na matičnu smešu koja sadrži smešu a) sa b).

[0002] Vinil-aromatični polimeri su poznati i koriste se za pripremu ekspandiranih proizvoda koji se koriste za različite namene, od kojih je najvažnija toplotna izolacija. Zbog toga postoji stalno rastuća potreba za ekspandiranim vinil-aromatičnim polimerima sa niskom toplotnom provodljivošću, kao i dobrim mehaničkim svojstvima i svojstvima samogašenja.

[0003] Opšte je poznato da dodavanje atermnih aditiva iz grupe apsorbera toplote (npr. industrijska čađ), raspršivača toplote (npr. minerala iz grupe silicijum dioksida i titanijum oksida) i reflektora toplote (npr. aluminijumski pigment i grafit) smanjuje toplotnu provodljivost pena vinil-aromatičnog polimera. Primeri takvih vrsta polimera su oni koji su dobijeni polimerizacijom u suspenziji vinil-aromatičnih monomera (posebno stirena) i opciono komonomera. Drugi primeri takvih vrsta polimera su oni dobijeni ekstruzijom polistirena opšte namene ili njegovih kopolimera.

[0004] Tipično, dodavanje kombinacije atermnih aditiva koji mogu da apsorbuju ili rasprše toplotno zračenje za produžavanje puta IR zraka rezultuje značajnim smanjenjem toplotne provodljivosti. Međutim, najpovoljniji efekat je rezultat dodavanja reflektora IR zračenja. Kombinacija raspršivača IR i reflektora IR može da utiče na smanjenje tipične koncentracije apsorbera IR (kao što je industrijska čađ) i dovodi do poboljšanja efekta samogašenja polistirenskih pena. Međutim, dodavanje industrijske čađi, posebno u postupku ekstruzije, zahteva dodavanje relativno velikih količina bromovanih usporivača gorenja, da bi se zadržala prihvatljiva svojstva samogašenja, npr. odgovarajuće performanse za prolaz testa zapaljivosti prema nemačkom industrijskom standardu DIN 4102 (B1, B2).

[0005] Loša termička stabilnost pena napravljenih od vinil-aromatičnih polimera punjenih atermnim aditivima na bazi ugljenika takođe predstavlja problem. Takve pene, crne ili sive boje, apsorbuju relativno veliku količinu toplotne energije, tako da izolacione ploče izrađene od njih i postavljene na zidove zgrada mogu značajno da se skupljaju ili deformišu. Na taj način, performanse izolacije mogu da se pogoršaju. Konačno, pri pokušaju da se stvori optimalna ćelijska struktura sa uskom raspodelom veličine ćelija, da bi se dobili materijali sa značajno smanjenom toplotnom provodljivošću, identifikovano je nekoliko problema pri upotrebi industrijske čađi, grafita ili posebno mineralnih adheziva, jer ti aditivi deluju kao sredstva za nukleaciju i imaju negativan efekat na formiranje mehurića.

[0006] Sa druge strane, prisustvo malih količina atermnih punilaca tipa raspršivača toplote, ne dovodi do značajnog pogoršanja svojstva samogašenja u vidu usporavanja gorenja pene polimera. Pre, ova svojstva su poboljšana, ali smanjenje toplotne provodljivosti pene nije toliko izraženo kao što bi to bilo u slučaju pena koje sadrže aditive na bazi ugljenika, tj. koje sadrže atermne aditive tipa apsorbera toplote ili reflektora toplote (posebno industrijskih čađi i/ili grafita).

[0007] WO 2006/058733 A1 opisuje ekspandibilne granulate stirenskog polimera koji sadrže a) punilac izabran iz grupe neorganskih praškastih materijala (kao što je silicijumska kiselina) i b) industrijske čađi ili grafita. Količina a) punioca je 5 do 50 tež.%, a količina b) industrijske čađi ili grafita je 0.1 do 10 tež.%. Punilac prema WO 2006/058733 A1 ima prosečan prečnik čestice u opsegu od 1 do 100 µm.

[0008] WO 2008/061678 A2 opisuje upotrebu industrijske čađi koja ima specifičnu električnu provodljivost, i opciono grafita, za smanjenje toplotne provodljivosti ekspandibilnih vinilaromatičnih polimera.

[0009] WO 2012/024708 A1 opisuje pene polimera koje sadrže atermne čestice na bazi ugljenika. Ugljenik u atermnim česticama je delimično uređen na način kao u grafitu i takođe je prisutan kao turbostratni ugljenik.

[0010] EP 0620 246 A1 opisuje upotrebu atermnih materijala u čvrstoj polistirenskoj peni (EPS ili XPS). Primeri atermnih materijala su oksidi metala (kao Fe2O3ili Al2O3), oksidi nemetala (kao SiO2), metalni prah, aluminijumski prah, ugljenik (kao industrijska čađ, grafit ili čak dijamant), ili organska sredstva za bojenje ili pigmenti za bojenje.

[0011] JP 63183941 opisuje upotrebu aluminijumskog pigmenta, titanijum dioksida i grafita, koji imaju specifičnu veličinu čestica i refleksiju toplotnog zračenja, za smanjenje toplotne provodljivosti polistirenskih pena. Prah silicijum dioksida koji se koristi u primeru 6 kako je navedeno u tabeli 1 u JP 63183941 ima prosečnu veličinu česticu od 3.2 µm.

[0012] EP 1159 338 A opisuje ekspandibilni polistiren (EPS) koji sadrži aluminijumske čestice i opciono grafit. Dalje, EP 0 863 175, EP 0 981 574, EP 1 758 951, DE 198 28 250 A1, WO 98/51734 A1, EP 1031 600 A2, EP 1661 940 A1, WO 02/055594 A1 i EP 1771 502 A2 opisuju upotrebu grafita u polistirenskim penama.

[0013] US 2012/0091388 A1 opisuje ekspandirane vinil-aromatične polimere koji sadrže a. grafit, b. opcioni samogaseći bromovani aditiv, c. opcioni sinergist za b., i d. opcioni neorganski aditiv. Primer za d. neorganski aditiv je silicijum oksid (kao silika-aerogel). BET površina tipičnog silika-aerogela je mnogo iznad 100 m2/g, a veličina čestica je mnogo ispod 10 nm. Pri upotrebi silika-aerogela, na primer u postupku ekstruzije za proizvodnju ekspandibilnog granulata vinilaromatičnog polimera, nemoguće je stabilizovati postupak čak i u prisustvu malih količina silikaaerogela, npr. ispod 1 tež.%: budući da silika-aerogel ima veoma visoku vrednost BET, rezultujuća modifikacija reoloških svojstava je tako velika da pritisak dramatično raste, i nije moguće stabilizovati postupak i granulat.

[0014] US 2007/112082 A1 opisuje odlivke pene koja može da se oblikuje livenjem, čija gustina je u opsegu od 8 do 200 g/l, koji mogu da se dobiju spajanjem unapred formiranih kuglica od pene sačinjenih od ekspandibilnih granulisanih ispunjenih termoplastičnih polimernih materijala, i postupak za pripremu ekspandibilnih granulisanih polimernih materijala.

[0015] EP 2 025 961 A2 opisuje dvostepeni postupak za proizvodnju ekspandibilnog polistirenskog granulata. Postupak uključuje mešanje grafitnih čestica sa smolom na bazi stirena i ekstruziju kompozicije, polimerizovanje zrna suspendovanjem mikropeleta koje sadrže grafit u vodi i dodavanje monomera na bazi stirena.

[0016] WO 2012/024709 A1 opisuje ekspandibilne polimere sa usporivačem gorenja koji sadrže čvrste aditive na bazi ugljenika koji sadrže sumpor, pri čemu je sadržaj sumpora najmanje 2000 ppm. Primeri čvrstog aditiva su antracit, koks i ugljena prašina.

[0017] Željena ekspandirana pena polimera treba da sadrži atermni punilac/punioce onog tipa i one količine koja održava svojstva samogašenja i mehanička svojstva pene u istom opsegu kao kod ekspandiranog polimera bez takvih punilaca, i koja u isto vreme smanjuje toplotnu provodljivost pene.

[0018] Sada je iznenađujuće nađeno, prema predmetnom pronalasku, da zajednička upotreba

a) određenog tipa silicijum dioksida, u specifičnoj količini, i

b) određenog tipa grafita, u specifičnoj količini,

smanjuje toplotnu provodljivost pene vinil-aromatičnog polimera (sniženje mereno u skladu sa dokumentom ISO 8301), bez negativnog uticaja na svojstva samogašenja i mehanička svojstva pene, i da je ovo dejstvo naročito izraženo ako se a) tip silicijum dioksida i b) tip grafita koriste u težinskom odnosu, tj. a) :b), u opsegu od 1:1 do 1:10.

[0019] Predmetni pronalazak ima sledeće aspekte:

(I) upotrebu a) silicijum dioksida u kombinaciji sa b) grafitom, za smanjenje toplotne provodljivosti pene vinil-aromatičnog polimera;

(II) postupke za pripremu ekspandibilnog granulata polimera;

(III) ekspandibilni granulat polimera koji sadrži jedan ili više propelanata, a) silicijum dioksid, b) grafit, i c) vinil-aromatični polimer;

(IV) ekspandiranu penu vinil-aromatičnog polimera koja sadrži a) silicijum dioksid, b) grafit, i c) vinil-aromatični polimer; i

(V) matičnu smešu koja sadrži a) silicijum dioksid, b) grafit, i c) vinil-aromatični polimer.

Detaljni opis

[0020] U prvom aspektu, pronalazak se odnosi na upotrebu a) određenog tipa silicijum dioksida u kombinaciji sa b) određenim tipom grafita, za smanjenje toplotne provodljivosti pene vinilaromatičnog polimera.

[0021] Polimer koji se koristi prema pronalasku zasniva se na jednom (ili više) vinil-aromatičnih monomera, poželjno stirenu, i opciono jednom ili više komonomera, odnosno on je homopolimer ili kopolimer. Kompozicija polimera sadrži, pored polimerne komponente, a) silicijum dioksid i b) grafit, i tipično i poželjno razne druge aditive, kao što je prikazano ispod u tekstu.

Silicijum dioksid

[0022] Silicijum dioksid kakav se koristi prema pronalasku je amorfan i ima sledeća specifična svojstva:

(i) BET površinu od 1 do 100 m<2>/g i,

(ii) prosečnu veličinu čestica u opsegu od 3 nm do 1000 nm.

[0023] Metod za određivanje BET površine silicijum dioksida se poželjno zasniva na standardima ASTM C1069 i ISO 9277 i izvodi se na sledeći način: u prvom koraku, 2 do 5 g uzorka se suši na 105°C i smešta u desikator da bi se uzorak ohladio i dodatno degasirao. Zatim, 0.3 do 1.0 g suvog materijala se odmerava u epruveti i smešta u jedinicu za degasiranje na oko 30 min. Nakon toga, uzorak se premešta u jedinicu za merenje i meri upotrebom instrumenta Micromeritics Tristar 3000.

[0024] Silicijum dioksid kakav se koristi prema pronalasku poželjno ima BET površinu u opsegu od 3 do 80 g/m2 , poželjnije 5 do 70 m<2>/g, najpoželjnije 8 do 60 m<2>/g, kao što je 10 do 50 m<2>/g, naročito 13 do 40 m<2>/g, ili 15 do 30 m<2>/g, kao što je oko 20 m<2>/g.

[0025] Osim toga, silicijum dioksid kakav se koristi prema predmetnom pronalasku definisan je prosečnom veličinom čestica, mereno u skladu sa postupkom koji je detaljno opisan ispod, od 3 nm do 1000 nm.

[0026] Prosečna veličina čestica u opisu predmetnog pronalaska označava medijanu veličine primarnih čestica, D(v, 0.5) ili d(0.5), i predstavlja veličinu od koje je 50% uzorka manje i 50% uzorka veće. Ova veličina je poznata i kao srednji maseni prečnik (MMD) ili medijana zapreminske raspodele.

[0027] Metod za određivanje prosečne veličine čestice izvodi se na sledeći način: u prvom koraku, 45 g destilovane vode i 5 g uzorka se stavi u čašu i meša da bi se ceo uzorak nakvasio.

Zatim, uzorak se disperguje u spoljnoj ultrazvučnoj sondi tokom 5 minuta pri amplitudi od 100%. Merenje se izvodi automatski upotrebom programa za primarni aglomerat u uređaju Malvern MasterSizer 2000.

[0028] Poželjno je da prosečna veličina čestica silicijum dioksida kakav se koristi prema predmetnom pronalasku bude u opsegu 20 do 800 nm, poželjno 30 do 600 nm, kao što je 40 do 400 nm, naročito od 100 do 200 nm.

[0029] Prema predmetnom pronalasku, silicijum dioksid je prisutan u količini od 0.01 do manje od 2 tež.%, u odnosu na težinu polimera (uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant). Poželjno, silicijum dioksid je prisutan u količini od 0.1 do 1.6 tež.%, poželjnije 0.5 do 1.5 tež.%, kao što je oko 1.0 tež.%, u odnosu na težinu vinil-aromatičnog polimera (uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant).

[0030] Silicijum dioksid prema pronalasku je amorfni (tj. ne-kristalni) silicijum dioksid, i čestice silicijum dioksida se poželjno sfernog oblika.

[0031] Najpoželjnije je da silicijum dioksid a) kakav se koristi prema ovom pronalasku sadrži tip materijala Sidistar proizvođača ELKEM, tipično sa prosečnom veličinom primarnih čestica od oko 150 nm i niskom BET površinom od oko 20 m<2>/g, i najpoželjnije je da a) bude Sidistar T120.

Grafit

[0032] Grafit kakav se koristi u pronalasku ima sledeća svojstva:

(i) sadržaj ugljenika u opsegu od 50 do 99.99 tež.% i

(ii) veličinu čestica u opsegu od 0.01 do 100 µm.

[0033] Poželjno, sadržaj ugljenika u grafitu je u opsegu od 95 do 99.9 tež.% i poželjnije preko 99.5 tež.%. Poželjno, sadržaj ugljenika meri se metodom L-03-00A kompanije GK.

[0034] Grafit kakav se koristi prema pronalasku ima veličinu čestica u opsegu od 0.01 do 100 µm, poželjno mereno u skladu sa metodom L-03-00 kompanije GK, koji predstavlja metod laserske difrakcije upotrebom opreme za analizu veličine čestica Cilas 930. Poželjno je da veličina čestica grafita kakav se koristi prema pronalasku bude od 0.1 do 30 µm. Najpoželjniji opseg veličine čestica je od 0.5 do 25 µm, naročito od 1 do 10 µm; specifično, na primer, opseg od 3 do 8 µm.

[0035] Srednja veličina čestica grafita je poželjno u opsegu od 5 do 7 µm, D90 u opsegu od 7 do 15 µm, i D100 u opsegu od 15 do 20 µm.

[0036] Sadržaj sumpora u grafitu kakav se koristi prema pronalasku poželjno je u opsegu od 10 do 2000 ppm, mereno u skladu sa ASTM D1619, poželjno od 100 do 1500 ppm, naročito od 400 do 1000 ppm.

[0037] Sadržaj pepela u grafitu kakav se koristi prema pronalasku poželjno je u opsegu od 0.01 do 2 tež.%, poželjno od 0.1 do 1 tež.%, naročito ispod 0.5 tež.%. Sadržaj pepela poželjno se meri prema metodu L-02-00 kompanije GK.

[0038] Sadržaj vlage u grafitu kakav se koristi prema pronalasku poželjno je u opsegu od 0.01 do 1 tež.%, poželjno od 0.1 do 0.5 tež.%, naročito ispod 0.4 tež.%. Sadržaj vlage poželjno se meri prema metodu kompanije GK (L-01-00).

[0039] Grafit je prisutan prema pronalasku u količini od 0.01 do 10 tež.%, u odnosu na težinu vinil-aromatičnog polimera (uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant), poželjno u opsegu od 1.0 do 8.0 tež.%, poželjnije u opsegu od 1.5 do 7.0 tež.%, naročito u opsegu od 2.0 do 6.0 tež.%, kao što je u opsegu od 2.5 do 5.0 tež.%, npr. u opsegu od 3 do 4 tež.%.

[0040] Poželjno, a) silicijum dioksid i b) grafit se koriste u težinskom odnosu a):b) u opsegu od 1:1.5 do 1:8,

[0041] poželjnije a) silicijum dioksid i b) grafit se koriste u težinskom odnosu a):b) u opsegu od 1:2 do 1:5,

[0042] najpoželjnije a) silicijum dioksid i b) grafit se koriste u težinskom odnosu a):b) od oko 1:3.

[0043] Najbolje performanse u penama u smislu

i) smanjenja toplotne provodljivosti (smanjenje mereno u skladu sa ISO 8301),

ii) povećanja specifičnih mehaničkih svojstava (povećanje čvrstoće na pritisak i čvrstoće na savijanje mereno u skladu sa EN 13163) i

iii) poboljšanja svojstava samogašenja (poboljšanje mereno u skladu sa EN ISO 11925-2, poželjno, mereno u skladu sa DIN 4102 B1, B2)

postižu se, zajedno sa smanjenjem potrebnog sadržaja grafita, kada je specifično Sidistar T120 kompanije Elkem prisutan u kombinaciji sa prirodnim grafitom CR5995 od GK, u težinskom odnosu od oko 1:3. Tada je moguće smanjiti sadržaj grafita do oko 3 tež.%, i održati toplotnu provodljivost na istom nivou kao da je korišćeno 5 do 6% grafita, dok su mehanička svojstva značajno poboljšana, u poređenju sa penom koja sadrži od 5 do 6 tež.% grafita bez dodatka proizvoda Sidistar T120.

[0044] Polimer koji se koristi prema svim aspektima pronalaska zasniva se na jednom (ili više) vinil-aromatičnih monomera, poželjno stirena, i opciono jednom ili više komonomera, tj. on je homopolimer ili kopolimer.

[0045] Dodavanje komonomera specifičnog stirenskog komonomera sa sternim ometanjem, naročito p-terc-butilstirena, ili alfa-metil stirenskog komonomera, ili nekog drugog stirenskog komonomera sa sternim ometanjem stirenu, može pogodno da poveća temperaturu staklastog prelaza takvog vinil-aromatičnog kopolimera. Na taj način, dodavanje specifičnog stirenskog komonomera stirenskom monomeru poboljšava termičku stabilnost vinil-aromatičnog kopolimera, što zatim vodi boljoj dimenzionoj stabilnosti livenih blokova napravljenih od njega.

[0046] Vinil-aromatični kopolimer kakav se koristi u predmetnom pronalasku poželjno je sačinjen od 1 do 99 tež.% stirenskog monomera i odgovarajućih 99 do 1 tež.% p-tercbutilstirenskog monomera, kao što sledi (količine u tež.%, u odnosu na ukupnu količinu monomera):

[0047] Alternativno, vinil-aromatični kopolimer kakav se koristi u predmetnom pronalasku poželjno je sačinjen od 1 do 99 tež.% stirenskog monomera i odgovarajućih 99 do 1 tež.% alfametil stirenskog monomera, kao što sledi (količine u tež.%, u odnosu na ukupnu količinu monomera):

[0048] Pored obaveznih komponenti a) i b), navedenih gore, materijali prema pronalasku (kompozicija polimera, granulat, pena i matična smeša) mogu da sadrže dodatne aditive, kao što je prikazano ispod u tekstu.

[0049] Na primer, pena polimera poželjno dodatno sadrži jedan ili više atermnih aditiva odabranih od a) praškastog neorganskog aditiva različitog od silicijum dioksida, b) praškastog karbonatnog aditiva različitog od grafita, i c) praškastog geopolimera ili praškastog geopolimernog kompozita. Praškasti neorganski aditiv je poželjno odabran od prahova kalcijum fosfata i minerala sa strukturom perovskita. Praškasti karbonatni aditiv je poželjno odabran od prahova industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita i grafena.

Kalcijum fosfat

[0050] Kalcijum fosfat kakav se tipično koristi prema pronalasku ima veličinu čestica, mereno laserskom difrakcijom, od 0.01 µm do 100 µm. Poželjno je da je veličina čestica od 0.1 µm do 50 µm, kao što je 0.5 µm do 30 µm. Kalcijum fosfat je poželjno trikalcijum fosfat (specifično tip hidroksiapatita).

[0051] Prema predmetnom pronalasku, kalcijum fosfat, ako je prisutan, poželjno se koristi u količini od 0.01 do 50 tež.%, u odnosu na težinu vinil-aromatičnog polimera uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant, poželjnije 0.1 do 15 tež.%, najpoželjnije 0.5 do 10 tež.%, naročito 1 do 8 tež.%.

Perovskit

[0052] U poželjnom primeru izvođenja predmetnog pronalaska, toplotna provodljivost (mereno u skladu sa ISO 8301) je snižena, mehanička svojstva su poboljšana (čvrstoća na pritisak i savijanje su poboljšane, mereno u skladu sa EN 13163) i/ili svojstva samogašenja su poboljšana (mereno u skladu sa EN ISO 11925, ili čak mereno u skladu sa DIN 4102/B1, B2) u peni vinil-aromatičnog polimera, upotrebom minerala opšte formule ABX3, gde su A i B katjoni, a X anjoni, pri čemu mineral ima kristalnu strukturu perovskita (u nastavku „mineral sa strukturom perovskita“, ili „perovskit“). Ova vrsta aditiva smanjuje razvoj plamena stvaranjem ugljenisanih delova sa većom viskoznošću i tako smanjuje kapanje i paljenje.

[0053] Poželjna koncentracija perovskita za smanjenje toplotne provodljivosti, dodatno povećanje svojstava samogašenja i mehaničkih svojstava je u opsegu od 0.01 do 50 tež.%, u odnosu na težinu vinil-aromatičnog polimera u granulatu uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant, poželjnije 0.05 do 25 tež.%, najpoželjnije 0.1 do 15 tež.%, naročito 0.5 do 12 tež.%, kao što je 1 do 8 tež.%.

[0054] Poželjno, A je odabran iz grupe koja se sastoji od Ca, Sr, Ba, Bi, Ce, Fe, i njihovih smeša. Osim toga, atom A može da predstavlja i hibridne organsko-neorganske grupe, npr. (CH3NH3)+ .

[0055] B atom poželjno predstavlja Ti, Zr, Ni, Al, Ga, In, Bi, Sc, Cr, Pb kao i grupe amonijuma. Atom X poželjno predstavlja kiseonik ili halidni jon, ili njihove smeše.

[0056] Među najpoželjnijim predstavnicima struktura perovskita su dielektrični BaTiO3, visokotemperaturni poluprovodnik YBa2Cu3O7-x, materijali koji ispoljavaju magnetnu otpornost R1-

xAxMnO3, gde je R = La3+ , Pr3+ ili drugi zemljani jon, A = Ca2+ , Sr2+ , Ba2+ , Bi2+ , Ce2+ i multiferoični materijali.

[0057] Perovskiti imaju izražena svojstva refleksije u širokom opsegu talasnih dužina i veliku optičku konstantu, čak i u dalekoj infracrvenoj oblasti. Stoga, perovskiti su materijali koji reflektuju u infracrvenoj oblasti, koji reflektuju infracrvene zrake uključene u sunčevu svetlost ili slično i redukuju količinu apsorbovane energije u infracrvenoj oblasti.

[0058] Poželjni perovskit ima veličinu BET površine u opsegu od 0.01 do 100 m<2>/g, mereno u skladu sa standardima ASTM C1069 i ISO 9277 kao što je gore objašnjeno. Aktivna BET površina je poželjno u opsegu od 0.05 do 50 m<2>/g i poželjnije u opsegu od 0.1 do 15 m<2>/g.

[0059] Tipični perovskiti imaju prosečnu veličinu čestica u opsegu od 0.01 do 100 µm, mereno u skladu sa standardnim postupkom upotrebom aparata Malvern Mastersizer 2000. Prosečna veličina čestica je poželjno u opsegu od 0.1 do 50 µm, poželjnije u opsegu od 0.5 do 30 µm.

Geopolimer

[0060] Dalje je nađeno da je moguće održati svojstva samogašenja i mehanička svojstva pene u istom opsegu kao u ekspandiranom polimeru bez dodatka punioca ili bilo kog drugog atermnog aditiva, dok u isto vreme toplotna provodljivost može značajno da bude smanjena, naime dodavanjem geopolimera, ili geopolimernog kompozita pripremljenog od geopolimera, i različitih vrsta atermnih punilaca. Ovo je moguće jer geopolimer sam po sebi daje otpornost na vatru, i može da inkapsulira čestice atermnog aditiva u kompozitu, posebno aditiva na bazi ugljenika, i da ih odvoji od bilo kakvih interakcija sa plamenom, polimerom ili usporivačem gorenja. Geopolimer i geopolimerni kompozit dodatno smanjuju toplotnu provodljivost, na osnovu efekta rasipanja zračenja.

[0061] Sinteza geopolimera od aluminosilikatnih materijala odvija se takozvanim postupkom geopolimerizacije, koji uključuje fenomen polikondenzacije aluminata i silikatnih grupa uz obrazovanje veza tipa Si-O-Al. U poželjnom primeru izvođenja, geopolimeri inkapsuliraju atermne punioce na bazi ugljenika u matrici i ograničavaju kontakt (interfazu) između punioca na bazi ugljenika i bromovanih usporivača gorenja, uključujući one na bazi polistiren-butadienskih guma. Ovaj fenomen omogućava značajno sniženje potrebne koncentracije bromovanih usporivača gorenja u kompozitima ekspandibilnog vinil-aromatičnog polimera.

[0062] Poželjni geopolimerni kompozit se priprema postupkom u kome je komponenta atermnog aditiva prisutna tokom proizvodnje geopolimernog kompozita, tako da geopolimerni kompozit uključuje komponentu atermnog aditiva. Poželjno, ova komponentu atermnog aditiva sadrži jedan ili više atermnih aditiva izabranih iz grupe koja se sastoji od

a. industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita, različitih vrsta grafita (posebno ugljenikom siromašnih i amorfnih formi sa sadržajem ugljenika u opsegu od 50 do 90 %) i grafena, i

b. titanijum oksida, ilmenita, rutila, šamota, letećeg pepela, pirogenog silicijum dioksida, minerala hidromagnezita/huntita, barijum sulfata i minerala sa strukturom perovskita,

poželjno komponenta atermnog aditiva sadrži jedan ili više atermnih aditiva na bazi ugljenika izabranih iz grupe apsorbera toplote i reflektora toplote, naročito, komponenta atermnog aditiva je industrijska čađ, grafit, ili njihova smeša.

[0063] Dodatni detalji o pripremi geopolimernog kompozita mogu se naći u međunarodnoj prijavi pod nazivom "Geopolymer and composite thereof and expandable vinyl aromatic polymer granulate and expanded vinyl aromatic polymer foam comprising the same", PCT/EP2016/050594, podnetoj istog datuma kao i ova prijava.

[0064] Osim toga, dodatni atermni aditivi na bazi ugljenika (različiti od posebne vrste grafita) mogu da budu prisutni u peni, kao što su industrijska čađ, naftni koks, grafitirana industrijska čađ, oksidi grafita i grafen.

Industrijska čađ

[0065] Industrijska čađ koja se poželjno koristi prema pronalasku ima BET površinu, mereno u skladu sa ASTM 6556, veću od 40 do 250 m<2>/g.

[0066] Poželjno je da BET površina industrijske čađi kakva se koristi prema pronalasku iznosi od 41 do 200 m2/g, poželjno od 45 do 150 m<2>/g, naročito od 50 do 100 m<2>/g.

[0067] Sadržaj sumpora u industrijskoj čađi koja se poželjno koristi prema pronalasku je u opsegu od 50 do 20000 ppm, mereno u skladu sa ASTM D1619, poželjno od 3000 do 10000 ppm.

[0068] Industrijska čađ je poželjno prisutna u količini od 0.1 do 12 tež.%, u odnosu na težinu vinil-aromatičnog polimera uključujući aditive, ali isključujući propelant, poželjno 0.2 do 12.0 tež.%, poželjnije 0.5 do 9.0 tež.%, kao što je 1.0 do 8.0 tež.%, naročito 2.0 do 7.0 tež.%, kao što je 3.0 do 6.0 tež.%, npr. oko 5.0 tež.%.

[0069] U nastavku teksta a) određeni tip silicijum dioksida i b) određeni tip grafita nazivaće se obaveznim atermnim puniocima ili aditivima. Dodatni atermni punioci koji su poželjno prisutni, naime, s) jedan ili više od kalcijum fosfata, minerala sa strukturom perovskita, i geopolimera i/ili geopolimernog kompozita, i t) jedan ili više od industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita i grafena, biće označeni kao opcioni atermni punioci ili aditivi.

[0070] Pena takođe poželjno sadrži jedan ili više agenasa nukleacije, usporivača gorenja, sinergista, termičkih oksidativnih stabilizatora, termičkih stabilizatora usporivača gorenja i pomoćnih sredstava za dispergovanje.

[0071] Na primer, sistem usporivača gorenja je, posebno u postupku ekstruzije, obično kombinacija dva tipa jedinjenja, naime x) bromovanog alifatičnog, cikloalifatičnog, aromatičnog ili polimernog jedinjenja koje sadrži najmanje 50 tež.% broma, i drugog jedinjenja (takozvanog sinergističkog jedinjenja, y) koje može da bude bikumil (tj. 2,3-dimetil-2,3-difenilbutan) ili 2-hidroperoksi-2-metilpropan, ili dikumil peroksid, kumen hidroksid, ili 3,4-dimetil-3,4-difenilbutan.

[0072] Ukupni sadržaj sistema usporivača gorenja, tj. x) plus y), je tipično u opsegu od 0.1 do 5.0 tež.% u odnosu na težinu vinil-aromatičnog polimera uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant, poželjno između 0.2 i 3 tež.%. Težinski odnos jedinjenja broma x) prema sinergističkom jedinjenju y) poželjno je u opsegu od 1:1 do 15:1, obično u opsegu od 3:1 do 10:1, naročito od 2:1 do 7:1.

[0073] U sledećem aspektu, pronalazak se odnosi na (II) postupke za pripremu ekspandibilnog granulata polimera.

[0074] U prvom primeru izvođenja (IIa), postupak je postupak pripreme ekspandibilnog granulata polimera koji obuhvata sledeće korake:

i) uvođenje vinil-aromatičnog polimera u ekstruder,

ii) dodavanje a) silicijum dioksida i b) grafita, i opciono termičkog stabilizatora i sredstva za suzbijanje gorenja,

iii) ubrizgavanje sredstva za ekspandiranje u rastop polimera,

iv) ekstrudiranje homogene mešavine, i

v) granulisanje mešavine u podvodnom granulatoru, tako da se dobije granulat.

[0075] Poželjno, postupak ekstruzije (IIa) obuhvata korake:

i) uvođenja prve komponente polimera koja sadrži vinil-aromatični polimer u prvu mešalicu;

ii) uvođenja prve komponente aditiva a) u prvu mešalicu, za proizvodnju prve smeše prve komponente polimera i prve komponente aditiva;

iii) uvođenja druge komponente polimera b) koja sadrži vinil-aromatični polimer u drugu mešalicu;

iv) uvođenja druge komponente aditiva b) u drugu mešalicu, za proizvodnju druge smeše druge komponente polimera i druge komponente aditiva, pri čemu su uslovi obrade u drugom mikseru teži od uslova obrade u prvom mikseru, obezbeđivanjem veće sile smicanja;

v) kombinovanja prve i druge smeše, za proizvodnju treće smeše;

vi) ubrizgavanja sredstva za ekspandiranje c) u treću smešu, za proizvodnju četvrte smeše;

vii) mešanja četvrte smeše; i

viii) granulisanja četvrte smeše, za dobijanje granulata.

[0076] Prva komponenta polimera može da bude vinil-aromatični polimer sa indeksom topljenja od 4 do 20 g/10 min, mereno u skladu sa ISO 1133.

[0077] Druga komponenta polimera može da bude vinil-aromatični (npr. stirenski) homopolimer (ili poželjno kopolimer sa p-terc butil stirenom ili alfa-metil stirenom), sa indeksom topljenja u opsegu od 4 do 30 g/10 min, mereno u skladu sa ISO 1133.

[0078] Prema prvom i poželjnom primeru izvođenja drugog aspekta, pronalazak omogućava odvojeno dodavanje prve i druge komponente aditiva u smešu koja se na kraju puni propelantom i podvrgava granulisanju, kako bi se dobio ekspandibilni granulat. Zbog odvojenog dodavanja prve i druge komponente aditiva, postupak je veoma fleksibilan i omogućava obradu aditiva koji imaju veoma različite zahteve u obradi, naročito u pogledu njihove stabilnosti pod neophodnim uslovima obrade tako da različite komponente aditiva najbolje mogu da ostvare željenu funkciju. Tipično, bar deo (i poželjno sve) od a) silicijum dioksida i/ili b) grafita, kao što je gore definisano, uvodi se kao deo druge komponente aditiva u ovom postupku ekstruzije, dok se bar deo (i poželjno sve) od sistema usporivača gorenja uvodi kao deo prve komponente aditiva u ovom postupku ekstruzije. Ovo predstavlja prednost budući da sistem usporivača gorenja tipično zahteva umerenije uslove obrade, naročito u poređenju sa a) silicijum dioksidom i b) grafitom. Na taj način, prema pronalasku, smeša koja sadrži a) silicijum dioksid i b) grafit može da se pripremi u namenskom mikseru koji osigurava visoko smicanje koje je poželjno za ove vrste aditiva, tako da budu pravilno dispergovani.

[0079] Kao prva alternativa, druga komponenta aditiva (npr. obavezni i opcioni atermni punioci) može da se meša sa polimerom, u opremi koja obezbeđuje visoko smicanje i dobru disperziju, i dobijena smeša se direktno, tj. kao rastop, kombinuje sa smešom koja sadrži prvu komponentu aditiva, da bi dala smešu koja se na kraju puni sredstvom za ekspandiranje.

[0080] Kao druga alternativa, druga komponenta aditiva (npr. obavezni i opcioni atermni punioci) može da se meša sa polimerom i da bude obezbeđena kao matična smeša. Takva matična smeša predstavlja prednost u slučaju kada dizajn postrojenja ne omogućava uslove obrade koji su poželjni za a) silicijum dioksid i/ili b) grafit, npr. uslove visokog smicanja. Matična smeša može, na primer, da se pripremi izvan lokacije, u namenskoj opremi za obradu, i bez potrebe da se obezbedi takva oprema za obradu na lokaciji. Matična smeša koja sadrži obavezne i opcione atermne punioce je predmet petog aspekta ovog pronalaska, i opisana je ispod u tekstu.

[0081] Prema drugom primeru izvođenja drugog aspekta (IIb), ekspandibilni granulat polimera priprema se postupkom polimerizacije u vodenoj suspenziji koji obuhvata korake:

i) dodavanja vinil-aromatičnog monomera i opciono jednog ili više komonomera u reaktor, i zatim dodavanja

i1) opcionog polimernog pomoćnog sredstva za suspendovanje,

i2) atermnih punilaca (obaveznih i opcionih),

i3) usporivača gorenja,

i4) najmanje jednog peroksida (ili smeše dva ili više peroksida) kao inicijatora reakcije,

ii) dodavanja demineralizovane vode, i

ii1) najmanje jednog sredstva za suspendovanje koje je so neorganske kiseline,

ii2) najmanje jednog peroksida (ili smeše dva ili više peroksida) kao inicijatora reakcije, ii3) najmanje jednog stabilizatora suspenzije izabranog iz grupe anjonskih površinski aktivnih jedinjenja i/ili visokomolekulskih jedinjenja (npr. hidrofilnih i/ili amfifilnih polimera), i

iii) nastavljanja polimerizacije (poželjno dok koncentracija vinil-aromatičnog/vinilaromatičnih monomera ne bude ispod 1000 ppm po težini, u odnosu na težinu polimera),

iv) dodavanja sredstva za ekspandiranje tokom, ili nakon koraka polimerizacije,

v) hlađenja, a zatim razdvajanja granulata od vode.

[0082] Atermni punioci koji su obavezni prema predmetnom pronalasku, naime, a) silicijum dioksid i b) grafit) mogu da se dodaju u obliku matične smeše, oni mogu da se uvedu na početku postupka polimerizacije u suspenziji, ili mogu da se rastvore u monomeru i/ili smeši monomera i komonomera. Isto se odnosi i na opcione atermne punioce, s) i t) kao što je gore pomenuto.

[0083] Prema predmetnom pronalasku, obavezni i opcioni atermni punioci uvode se kao atermni punioci i2), i mogu da se uvedu i u koraku ii) i/ili u koraku iii) postupka suspendovanja.

[0084] Granulat polimera priprema se upotrebom dobro poznatih neorganskih soli fosforne kiseline, kao što je kalcijum fosfat, magnezijum fosfat, ili kombinacija soli, kao sredstava za suspendovanje. Ove soli mogu da se dodaju u reakcionu smešu u fino raspodeljenom obliku, ili kao proizvod in situ reakcije (na primer, između natrijum fosfata i magnezijum sulfata).

[0085] Anjonska površinski aktivna jedinjenja, kao što je natrijum dodecilobenzen sulfonat ili natrijum poli (naftalen formaldehid) sulfonat podržavaju delovanje soli u olakšavanju suspendovanja. Ova površinski aktivna jedinjenja mogu takođe da se pripreme in situ upotrebom njihovih prekursora kao što su natrijum metabisulfit i kalijum persulfat. Suspenzija može da bude stabilizovana i visokomolekulskim organskim polimerima, kao što su polivinil alkohol ili hidroksietilceluloza ili hidroksipropilmetilceluloza.

[0086] Za poboljšanje stabilnosti suspenzije, može da se doda do 30 tež.% polimera (svežeg vinil-aromatičnog polimera ili otpadnog vinil-aromatičnog polimera iz prethodne polimerizacije) kao opcionog pomoćnog sredstva za suspendovanje, poželjno 5 do 15 tež.%, u odnosu na količinu vinil-aromatičnog monomera. To povećava viskoznost smeše reagenasa (monomera sa svim aditivima), što olakšava stvaranje suspenzije. Isto ili slično dejstvo može da se postigne predpolimerizacijom u masi monomera ili smeše komonomera i aditiva do postizanja pogodne viskoznosti rastopa (kao kod koncentracije polimera od 1% do 30%).

[0087] U najpoželjnijim postupcima, pre početka koraka polimerizacije iii), atermni punioci u obliku koncentrovane matične smeše dodaju se stirenu i/ili njegovoj smeši sa komonomerom, posebno p-terc-butilstirenom. Matična smeša može da sadrži od 10 do 60% atermnih punilaca, obaveznih, a) i b), i opcionih, s) i t), predsilanizovanih ili silanizovanih u postupku obrazovanja matične smeše pomoću npr. trietoksi(fenil)silana, za smanjenje njenih hidrofilnih svojstava.

[0088] Polimerizacija se zatim nastavlja u vodenoj fazi suspenzije, u prisustvu gore pomenutih sredstava za suspendovanje, stabilizatora suspenzije, atermnih punilaca, usporivača gorenja i sredstava za suzbijanje gorenja, opciono bar u prisustvu pomoćnog sredstva za suspendovanje.

[0089] Postupak polimerizacije se pokreće inicijatorima. Normalno, kao inicijatori se koriste dva organska peroksida. Prvi peroksid, sa polu-životom od oko jednog časa na 80-95°C, koristi se za započinjanje i odvijanje reakcije. Drugi, sa polu-životom od oko jednog časa na 105-125°C, koristi se tokom nastavka postupka polimerizacije koji se nastavlja na višoj temperaturi, u takozvanom ciklusu visokih temperatura (HTC). Za gore navedeni specifični postupak sa prisustvom industrijske čađi, korišćena je kompozicija tri peroksida za postizanje pogodne prosečne molekulske težine, uprkos negativnom inhibitornom dejstvu izazvanom prisustvom industrijske čađi. Poželjno su korišćeni: dikumil peroksid i terc-butilperoksi-2-etil heksil karbonat peroksid kao peroksidi u ciklusu visokih temperatura (120°C) i terc-butil 2-etilperoksiheksanoat kao peroksid u ciklusu niskih temperatura (82-90°C) .

[0090] Kraj postupka je tipično označen koncentracijom rezidualnog vinilnog/vinilnih monomera nižom od 1000 ppm po težini, u odnosu na masu vinil-aromatičnog polimera ili kopolimera. Vinil-aromatični polimer ili kopolimer koji se dobija na kraju postupka tipično ima prosečnu molekulsku masu (Mw) u opsegu od 50 do 600 kg/mol, poželjno od 150 do 450, najpoželjnije od 100 do 350 kg/mol. Postupak za kontrolu molekulske mase pri polimerizaciji u suspenziji je poznat i detaljno opisan u časopisu Journal of Macromolecular Science, Review in Macromolecular Chemistry and Physics C31 (263) p.215-299 (1991).

[0091] Tokom postupka polimerizacije, konvencionalni aditivi mogu da se dodaju direktno monomeru/monomerima, njihovom rastvoru sa pomoćnim sredstvom za suspendovanje, predpolimeru, ili suspenziji. Aditivi kao što su sistem usporivača gorenja, agensi za nukleaciju, antistatička sredstva, sredstva za ekspandiranje i sredstva za bojenje ostaju u kapima polimera tokom postupka i na taj način su prisutni u finalnom proizvodu. Koncentracije konvencionalnih aditiva su iste kao za postupak ekstruzije, kao što je gore navedeno.

[0092] Sistemi usporivača gorenja pogodni za predmetni postupak u suspenziji slični su onima koji se koriste u postupku ekstruzije koji je gore opisan. Jedan pogodan sistem je kombinacija dve vrste jedinjenja, naime bromovanog alifatičnog, cikloalifatičnog, aromatičnog ili polimernog jedinjenja koje sadrži najmanje 50 tež.% broma (kao što je heksabromociklododekan, pentabromomonohlorocikloheksan, ili polimerno jedinjenje broma, konkretno bromovana stirenbutadienska guma) i drugog jedinjenja nazvanog sinergističko jedinjenje koje može da bude npr. inicijator ili peroksid (dikumil peroksid, kumen hidroksid, i 3,4-dimetil-3,4-difenilbutan). Sadržaj sistema usporivača gorenja je tipično u opsegu od 0.1 do 5.0 tež.% u odnosu na ukupnu težinu vinil-aromatičnog polimera (težina monomera plus težina polimera ako je dodat na početku), poželjno između 0.2 i 3 tež.%. Odnos između jedinjenja broma i sinergističkog jedinjenja je poželjno u opsegu od 1:1 do 15:1 težine prema težini, obično od 3:1 do 5:1.

[0093] Sredstvo ili sredstva za ekspandiranje se poželjno dodaju tokom polimerizacije u fazu suspenzije i odabrana su od alifatičnih ili cikličnih ugljovodonika koji sadrže od 1 do 6 ugljenika i njihovih derivata. Tipično se koriste n-pentan, ciklopentan, i-pentan, kombinacija dva od njih ili njihova smeša. Pored toga, obično se koriste halogenovani alifatični ugljovodonici ili alkoholi koji sadrže od 1 do 3 ugljenika. Sredstvo ili sredstva za ekspandiranje mogu da se dodaju i posle završetka polimerizacije.

[0094] Na kraju polimerizacije, sferne čestice ekspandibilnog stirenskog polimera dobijaju se u vidu granulata, sa opsegom prosečnih prečnika od 0.3 do 2.3 mm, poželjno od 0.8 do 1.6 mm. Čestice mogu da imaju različitu raspodelu prosečne molekulske mase, u zavisnosti od njihove veličine, ali sve sadrže upotrebljene aditive koji su homogeno dispergovani u matrici polimera.

[0095] U finalnom koraku posle HTC koraka, masa se hladi do npr.35°C, i granulat polimera se razdvaja od vode, poželjno postupkom centrifugiranja. Čestice se zatim suše i poželjno oblažu smešom mono- i triglicerida masnih kiselina i soli stearinske kiseline.

[0096] Nakon ispuštanja čestica iz reaktora, one se tipično peru: prvo vodom, zatim nejonskim surfaktantom u vodenom rastvoru, i najzad ponovo vodom; zatim se podvrgavaju desikaciji i sušenju vrućim vazduhom koji ima temperaturu u opsegu 35-65°C.

[0097] Finalni proizvod se tipično predtretira oblaganjem premazom (istim kao za ekstrudirani granulat) i može da bude ekspandiran istim postupkom kao ekstruzioni proizvod.

[0098] Prema trećem primeru izvođenja drugog aspekta (IIc), ekspandibilni granulat polimera priprema se kontinuiranim postupkom u masi koji obuhvata sledeće korake:

i) kontinuirano snabdevanje reaktora za predpolimerizaciju u masi (ili prvog u nizu reaktora) tokom:

i1) vinil-aromatičnog monomera i opciono najmanje jednog komonomera (poželjno pterc-butilstirena),

i2) najmanje jednim rastvorom aditiva, i

i3) opciono recikliranim monomerom,

ii) nastavljanje polimerizacije u reaktoru za predpolimerizaciju ili u nizu kaskadnih reaktora,

iii) dodavanje atermnih punilaca (obaveznih i opcionih),

iv) degasiranje polimera,

v) uvođenje polimera u istopljenom stanju u ekstruder, poželjno direktno iz postrojenja za polimerizaciju,

vi) opciono dodavanje sistema usporivača gorenja koji uključuje sinergist i termičke stabilizatore,

vii) ubrizgavanje sredstva za ekspandiranje,

viii) ekstrudiranje homogene polimerne smeše, i

ix) granulisanje u podvodnom granulatoru, tako da se dobije granulat.

[0099] Reaktor ili kaskadni reaktor je poželjno postavljen horizontalno. Ako se upotrebljava kaskadni reaktor, tada ima poželjno do 5 reaktora, naročito do 4, kao što su tri reaktora.

[0100] Kontinuirana polimerizacija u masi je postupak podudaran sa postupkom ekstruzije, ali se vinil-aromatični polimer ili kopolimer zajedno sa atermnim puniocima koriste u istopljenom stanju i ekstruder se napaja direktno iz postrojenja za polimerizaciju.

[0101] Reaktor za polimerizaciju u masi (ili prvi od kaskadnih reaktora) napaja se kontinuirano vinil-aromatičnim monomerom, naročito stirenom, i opciono njegovim vinil-aromatičnim komonomerom, na primer p-terc-butilstirenom.

[0102] U ovoj fazi se u reaktor za polimerizaciju u masi dodaju atermni punioci u obliku matične smeše ili u obliku praha, jedan ili više aditiva i opciono reciklirani monomer koji se dobija iz postupka.

[0103] Atermni aditivi (npr. matične smeše) se poželjno rastvaraju u vinil-aromatičnom monomeru ili pre dodavanja u reaktor za polimerizaciju.

[0104] Reakcija polimerizacije započinje termalno, bez dodavanja inicijatora. Da bi se olakšalo sakupljanje toplote, polimerizacija se generalno izvodi u prisustvu, na primer, monocikličnog aromatičnog ugljovodonika.

[0105] Predpolimerizovana masa iz predpolimerizacionog reaktora se pumpa kroz niz od nekoliko horizontalnih reaktora, i reakcija polimerizacije se zatim nastavlja.

[0106] Na kraju faze polimerizacije u masi, ostatak nepolimerizovanog monomera uklanja se degasiranjem rastopa.

[0107] Vinilni polimer u istopljenom stanju, koji je proizveden polimerizacijom u masi i koji sadrži atermne punioce, dodaje se u ekstruder na temperaturi u opsegu od 100 do 250°C, poželjno od 150 do 230°C. U sledećoj fazi, rastopu polimera se dodaje sistem usporivača gorenja i sredstvo za nukleaciju. Ponovo, može da se koristi kombinacija dve vrste jedinjenja za usporavanje gorenja, naime bromovanog alifatičnog, cikloalifatičnog, aromatičnog ili polimernog jedinjenja koje sadrži najmanje 50 tež.% broma, i drugog jedinjenja nazvanog sinergističko jedinjenje, koje može da bude bikumil (2,3-dimetil-2,3-difenilbutan) ili 2-hidroperoksi-2-metilpropan. Koncentracije aditiva su tipično iste kao kod postupka ekstruzije, kao što je prikazano gore u tekstu.

[0108] U narednoj fazi, sredstvo za ekspandiranje ubrizgava se u istopljenu polimernu smešu i meša. Sredstvo ili sredstva za ekspandiranje su ista kao kod postupka u suspenziji, tj. odabrana od alifatičnih ili cikličnih ugljovodonika koji sadrže od 1 do 6 ugljenika i njihovih derivata. Polimer sa svim aditivima i sredstvom za ekspandiranje se zatim ekstrudiraju da bi se dobila ekspandibilna zrna.

[0109] Homogena polimerna smeša koja sadrži aditive i sredstvo za ekspandiranje se pumpa do kalupa, gde se ekstrudira kroz brojne cilindrične rupe kalupa prečnika 0.5-0.8 mm, odmah hladi mlazom vode i seče setom rotirajućih noževa u podvodnom granulatoru pod pritiskom, za dobijanje mikropeleta (granulata).

[0110] Mikropelete se transportuju vodom, peru, cede i frakcionišu. Finalni proizvod se predtretira na isti način kao kod postupka u suspenziji i postupka ekstruzije.

[0111] U sledećem aspektu, pronalazak se odnosi na (III) ekspandibilni granulat polimera koji sadrži jedan ili više propelanata, a) silicijum dioksid, b) grafit i c) vinil-aromatični polimer, pri čemu su silicijum dioksid i grafit prisutni u težinskom odnosu u opsegu od 1:1 do 1:10.

[0112] Poželjno, ekspandibilni granulat polimera se može dobiti (i poželjnije se dobija) pomoću postupka prema drugom aspektu.

[0113] Poželjno, ekspandibilni granulat polimera dalje sadrži jedan ili više opcionih atermnih aditiva s) i t) datih gore, poželjnije ekspandibilni granulat polimera dalje sadrži jedan ili više aditiva odabranih od s) prahova kalcijum fosfata, minerala sa strukturom perovskita, geopolimera i geopolimernog kompozita, i t) industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita i grafena.

[0114] U sledećem aspektu, pronalazak se odnosi na (IV) ekspandiranu penu polimera koja sadrži a) silicijum dioksid, b) grafit i c) vinil-aromatični polimer, pri čemu su silicijum dioksid i grafit prisutni u težinskom odnosu u opsegu od 1:1 do 1:10, gde pena ima

- gustinu od 8 do 30 kg/m3, i

- toplotnu provodljivost od 25 - 35 mW/K·m.

[0115] Ekspandirana pena polimera se poželjno može dobiti (i najpoželjnije se dobija) ekspanzijom ekspandibilnog granulata polimera prema trećem aspektu.

[0116] Prema petom aspektu, pronalazak se odnosi na (V) matičnu smešu. Matična smeša sadrži a) specifični silicijum dioksid, b) specifični grafit i c) vinil-aromatični polimer, i ukupna količina a) i b) (tj. zbir količina a) silicijum dioksida i b) grafita, respektivno), je u opsegu od 10 do 70 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše.

[0117] U opštem primeru izvođenja, a) silicijum dioksid i b) grafit ne moraju neophodno da budu prisutni u matičnoj smeši u težinskom odnosu u opsegu od 1:1 do 1:10, budući da se deo a) silicijum dioksida i/ili b) grafita može uvesti u postupak na drugi način, tj. bez prisustva u matičnoj smeši.

[0118] Međutim, u poželjnom primeru izvođenja, a) silicijum dioksid i b) grafit su prisutni u matičnoj smeši u težinskom odnosu u opsegu od 1:1 do 1:10. To će obezbediti pogodne obavezne aditive u pogodnom odnosu za postupak (II). Poželjnije, a) silicijum dioksid i b) grafit se upotrebljavaju u težinskom odnosu a) :b) u opsegu od 1:1.5 do 1:8, najpoželjnije a) silicijum dioksid i b) grafit se upotrebljavaju u težinskom odnosu a):b) u opsegu od 1:2 do 1:5, naročito a) silicijum dioksid i b) grafit se upotrebljavaju u težinskom odnosu a):b) od oko 1:3.

[0119] Poželjno, ukupna količina a) i b) je u opsegu od 10 do 65 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše, poželjnije od 20 do 60 tež.%, naročito od 25 do 55 tež.%.

[0120] U poželjnom primeru izvođenja, c) vinil-aromatični polimer ima indeks topljenja u opsegu od 4 do 30 g/10 min, mereno u skladu sa ISO 1133, i vinil-aromatični polimer je poželjno homopolimer ili kopolimer sa p-terc butil stirenom ili alfa-metil stirenom.

[0121] Matična smeša može, pored obaveznih komponenata a) silicijum dioksida, b) grafita i c) vinil-aromatičnog polimera, da sadrži dodatne komponente, kao što je jedan ili više od opcionih atermnih aditiva s) i t). Poželjni opcioni atermni punioci koji su poželjno prisutni u matičnoj smeši su s) jedan ili više od kalcijum fosfata, minerala sa strukturom perovskita, i geopolimera i/ili geopolimernog kompozita, i t) jedan ili više od industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita i grafena. Ovi opcioni atermni punioci veoma često zahtevaju procesne uslove koji su slični onima za silicijum dioksid i grafit.

[0122] Osim toga, matična smeša poželjno sadrži jedan ili više silana. Poželjni silani su na primer aminopropiltrietoksisilan (npr. Dynasylan AMEO kompanije Evonik), aminopropiltrimetoksisilan (npr. Dynasylan AMMO kompanije Evonik), i feniltrietoksisilan (npr. Dynasylan 9265 kompanije Evonik).

[0123] Poželjno, količina silana je u opsegu od 0.01 do 1 tež.%, u odnosu na težinu atermnog aditiva u matičnoj smeši.

[0124] Treba napomenuti da je, za razliku od svojstava aditiva kao polaznih materijala, svojstva aditiva sadržanih u granulatu ili peni veoma teško odrediti. Često se u ovoj oblasti smatra prikladnijim karakterisanje aditiva u granulatu i peni pozivanjem na svojstva aditiva kakvi se polazno koriste.

[0125] Prednosti predmetnog pronalaska postaju očigledne iz sledećih primera. Osim ako nije drugačije naznačeno, svi procenti su dati po težini.

[0126] Osim toga, kada god se u predmetnom opisu pronalaska pomene količina aditiva "po težini vinil-aromatičnog polimera", to se odnosi na količinu aditiva po težini komponente polimera uključujući (čvrste i, ako ih ima, tečne) aditive, ali isključujući propelant.

Primeri

Prema pronalasku, ekspandibilni granulat polimera pripremljen je postupkom ekstruzije, sa dodatkom atermnih punilaca u obliku praha (Primeri 1 do 8):

Primer 1 (komparativni)

[0127] Smeša vinil-aromatičnog polimera u obliku granula, koja sadrži 2.0 tež.% polimernog bromovanog usporivača gorenja (Emerald 3000), 0.4 tež.% bikumila, Irganox 1010 u količini od 0.1 tež.%, Irgafos 126 u količini od 0.1 tež.% i Epon 164 u količini od 0.2 tež.% je dozirana u glavni rezervoar glavnog dvopužnog korotirajućeg ekstrudera od 32D/40 mm. Temperatura rastopa u glavnom ekstruderu bila je 180°C.

[0128] Grafitni prah (CR CR5995 kompanije GK) u količini od 3 tež.%, u odnosu na ukupnu težinu granulata, isključujući propelant, doziran je u sporedni dvopužni korotirajući ekstruder (54D/25 mm) preko jednostranog dozatora, a vinil-aromatični polimer (u obliku granula) je doziran u glavni rezervoar ovog ekstrudera. Rastop koji sadrži 30 tež.% koncentrovanog grafita je transportovan do glavnog ekstrudera. Temperatura rastopa unutar ekstrudera bila je 190°C.

[0129] Sredstvo za ekspandiranje (smeša n-pentana/izopentana u odnosu 80/20%) je ubrizgano u glavni ekstruder 32D/40 mm nishodno od mesta ubrizgavanja rastopa iz sporednog dvopužnog ekstrudera. Koncentracija sredstva za ekspandiranje bila je 5.5 tež.%, izračunato u odnosu na ukupnu masu proizvoda.

[0130] Rastop vinil-aromatičnog polimera koji sadrži usporivač gorenja, bikumil, grafit i sredstvo za ekspandiranje transportovan je do rashladnog ekstrudera 30D/90 mm i upumpan kroz statičku mešalicu dužine 60 mm, pumpu za istopljenu masu, mehanizam za zamenu sita, ventil za odvajanje i ekstrudiran kroz glavu kalupa sa rupama prečnika 0.75 mm, i granulisan pod vodom pomoću rotirajućih noževa. Nishodno, zaobljeni proizvod, granulat sa raspodelom veličine čestica od 99.9% frakcije 0.8-1.6 mm, centrifugiran je da bi se uklonila voda, i najzad obložen smešom magnezijum stearata sa glicerin monostearatom i tristearatom. Temperatura rastopa u rashladnom ekstruderu bila je 170°C.

[0131] Obložene kuglice su ekspandirane radi merenja finalnih opštih svojstava kompozita ekspandirane pene:

- toplotne provodljivosti prema standardu ISO 8301.

- mehaničkih svojstava (čvrstoće na pritisak i savijanje) prema standardu EN 13163.

- zapaljivosti prema metodama ispitivanja: EN ISO 11925-2 i DIN 4102 B1, B2.

Primer 2 (prema pronalasku)

[0132] Upotrebljene su komponente prema primeru 1. Dodatno je korišćen amorfni silicijum dioksid sfernog oblika kompanije ELKEM (Sidistar T120 kao što je gore navedeno) u količini od 1 tež.%. Prah silicijum dioksida je inicijalno pomešan sa grafitnim prahom i smeša je zatim dozirana u sporedni dvopužni korotirajući ekstruder (54D/25 mm) preko jednostranog dozatora. Rastop u sporednom ekstruderu imao je u tom slučaju koncentraciju od 40 tež.%.

Primer 3 (komparativni)

[0133] Korišćene su komponente prema primeru 1. Upotrebljen je grafit (CR5995) u količini od 4 tež.%.

Primer 4 (prema pronalasku)

[0134] Dozirane su komponente prema primeru 3 i dodat je amorfni silicijum dioksid sfernog oblika kompanije ELKEM (Sidistar T120 kao što je gore navedeno) u količini od 1.3 tež.%. Rastop u sporednom ekstruderu imao je u tom slučaju koncentraciju od 40 tež.%.

Primer 5 (komparativni)

[0135] Dozirane su komponente prema primeru 1. Sadržaj grafita (CR5995) povećan je na 5 tež.%. Ovaj primer je izveden posebno da bi se pokazalo da su bolja svojstva pene zapravo dobijena u primerima 2 i 4 gde je sadržaj grafita bio niži i gde je korišćen Sidistar silicijum dioksid.

Primer 6 (komparativni)

[0136] Korišćene su komponente prema primeru 1. Irganox 1010, Irgafos 126 i Epon 164 nisu dodavani.

Primer 7 (prema pronalasku)

[0137] Korišćene su komponente prema primeru 2. Irganox 1010, Irgafos 126 i Epon 164 nisu dodavani.

Primer 8 (prema pronalasku)

[0138] Korišćene su komponente prema primeru 4. Irganox 1010, Irgafos 126 i Epon 164 nisu dodavani.

Tabela 1. Sažetak primera 1 do 8.

Tabela 2. Primeri 1 do 8.

Ekspandibilni granulat polimera je dalje pripremljen postupkom ekstruzije, ali sa dodatkom atermnih punilaca u obliku matične smeše (Primeri 9 do 13):

[0139] Primeri od 1 do 5 su ponovljeni, sa tom razlikom što je smeša grafita sa silicijum dioksidom dodata u glavni korotirajući dvopužni ekstruder u obliku matične smeše koncentracije 40 tež.%. U primeru gde je grafit korišćen bez silicijum dioksida, koncentracija matične smeše bila je 30 tež.%. Matične smeše su pripremljene na istom ekstruderu kao što je sporedni korotirajući dvopužni ekstruder - 54D/25 mm.

[0140] Kao polimerni nosač matične smeše korišćen je Synthos PS 585X. Rezultati su veoma slični onima koji su dobijeni u gore navedenim primerima 1 do 5.

Ekspandibilni granulat polimera pripremljen je postupkom u suspenziji (Primeri 14 do 18):

Primer 14 (prema pronalasku)

[0141] U reaktor zapremine 60 m3 dozirano je 20 000 kg stirena. Zatim su dodate sledeće komponente (izračunato po težini stirena): 4.0 tež.% atermnih punilaca silanizovanih sa 0.1 tež.% silana - Dynasylan 9265 (uključujući 3.0 tež.% grafita CR5995 kompanije GK i 1.0 tež.% silicijum dioksida Sidistar T120 kompanije Elkem) u obliku matične smeše koncentracije 40 tež.% na bazi Synthos PS 585X, 0.002 tež.% divinilbenzena, 1 tež.% proizvoda Emerald 3000, 0.3 tež.% proizvoda Polywax 1000 i 0.5 tež.% dikumil peroksida.

[0142] Smeša je zagrejana relativno brzo do temperature od 70°C i mešana na ovoj temperaturi 30 minuta na 275 rpm. Zatim je temperatura povećana do 90°C i dodato je 30 000 kg demineralizovane vode (temperature od 60°C). Sila mešanja odmah je stvorila suspenziju predpolimera i suspenzija je zagrevana do 82°C. Odmah je dodato 0.3 tež.% Peroxan PO i 0.5 tež.% TBPEHC. Polimerizacija pomoću radikala je započela i uvedena je sledeća kompozicija surfaktanta:

- kalijum persulfat – 0.0001 tež.%

- Poval 205 – 0.18 tež.% vodenog rastvora koncentracije 5%

- Poval 217 (alternativno Poval 224) – 0.09 tež.% vodenog rastvora koncentracije 5%

- DCloud 45 – 0.1 tež.%

- Arbocel CE 2910HE50LV – 0.1 tež.% (hidroksipropilmetilceluloza dobavljača J. RETTENMAIER & SOHNE GMBH)

[0143] Polimerizacija je zatim nastavljena tokom 120 minuta na temperaturi od 82°C, i temperatura je zatim povećana do 90°C. Suspenzija je održavana na ovoj temperaturi 120 minuta da bi se dostigla tačka identiteta čestica u suspenziji. Dodata je sledeća porcija Poval 217 (u koncentraciji od 0.3 tež.% vodenog rastvora koncentracije 5%). U ovom koraku, može da se doda natrijum hlorid u količini od 0.5 tež.% u odnosu na vodenu fazu, da bi se smanjio sadržaj vode u polimeru. Alternativno može da se koristi surfaktant (natrijum dodecilbenzensulfonat, SDBS) u količini od 0.2 tež.%.

[0144] Reaktor je zatvoren i dodavana je smeša n-pentana/izopentana u odnosu 80/20% u količini od 5.5 tež.% tokom 60 minuta. Istovremeno, temperatura je povećana do 125°C. Zatim je polimerizacija nastavljena tokom 120 minuta i nakon tog vremena gusta suspenzija je ohlađena do 25°C.

[0145] Proizvod je uklonjen iz reaktora i voda je uklonjena u centrifugi sa korpama. Čestice su zatim osušene u sušaču sa fluidizovanim slojem na temperaturi od 40°C tokom 30 minuta i frakcionisane na 80% čestica frakcije 0.8-1.6 mm, 15% frakcije 0.3-1.3, 4% frakcije 1.0-2.5 mm i 1% frakcije veće i manje veličine. Frakcije su zatim obložene na isti način kao proizvod dobijen postupkom ekstruzije, i zatim ekspandirane do pene na 35 °C. Zatim je polimer centrifugiranjem odvojen od vode i osušen u sušaču sa fluidizovanim slojem. Najzad, nakon prosejavanja, granulat je obložen smešom glicerol monostearata i glicerol tristearata.

Primer 15 (prema pronalasku)

[0146] Ovaj primer je ekvivalentan primeru 14, ali je grafit (CR5995) upotrebljen u količini od 4 tež.%, i silicijum dioksid (Sidistar T120) u količini od 1.3 tež.%

Primer 16 (komparativni)

[0147] Ovaj primer je urađen prema primeru 14; silicijum dioksid nije korišćen, i grafit je korišćen u količini od 3 tež.%.

Primer 17 (komparativni)

[0148] Ovaj primer je urađen prema primeru 14; silicijum dioksid nije korišćen, i grafit je korišćen u količini od 4 tež.%.

Primer 18 (komparativni)

[0149] Ovaj primer je urađen prema primeru 14; silicijum dioksid nije korišćen, i grafit je korišćen u količini od 5 tež.%.

Tabela 3. Sažetak primera 14 do 18.

Tabela 4. Primeri 14 do 18.

Ekspandibilni granulat polimera je pripremljen postupkom kontinuirane polimerizacije u masi (Primeri 19 do 24):

Primer 19 (prema pronalasku)

[0150] Kontinuirana polimerizacija u masi je sprovedena u tri kaskadna reaktora. Polimerizacija stirena je inicirana zagrevanjem. U prvi reaktor su dodati praškasti oblici grafita (CR5995) i silicijum dioksida (Sidistar T120), oba silanizovana pomoću 0.1 tež.% silana - Dynasylan 9265, u ukupnoj količini od 4 tež.% (3 tež.% grafita i 1 tež.% silicijum dioksida). Posle polimerizacije i degasiranja rastopa polimera, dodat je usporivač gorenja u koncentraciji od 1.5 tež.%, zajedno sa sledećim: bikumil u koncentraciji od 0.3 tež.%, Irganox 1010 u količini od 0.075 tež.%, Irgafos 126 u količini od 0.075 tež.%, Epon 164 u količini od 0.15 tež.% i sredstvo za nukleaciju -Polywax 2000 u koncentraciji od 0.3 tež.%, direktno u sirovi polistiren koji se ekstrudira. Ekstruzija je izvedena u ekstruderu sličnom ekstruderu 32D/40 mm spojenom sa jedinicom za degasiranje. Tokom postupka, u ekstruder je doziran pentan u smeši sa izopentanom (80/20%) u koncentraciji od 5.5 tež.%. Pena granulata je dobijena putem podvodnog granulisanja.

Primer 20 (prema pronalasku)

[0151] Ovaj primer je ekvivalentan primeru 19, ali je grafit (CR5995) upotrebljen u količini od 4 tež.%, a silicijum dioksid (Sidistar T120) u količini od 1.3 tež.%

Primer 21 (komparativni)

[0152] Ovaj primer je urađen prema primeru 19; silicijum dioksid nije korišćen, a grafit je korišćen u količini od 3 tež.%.

Primer 22 (komparativni)

[0153] Ovaj primer je urađen prema primeru 19; silicijum dioksid nije korišćen, a grafit je korišćen u količini od 4 tež.%.

Primer 23 (komparativni)

[0154] Ovaj primer je urađen prema primeru 19; silicijum dioksid nije korišćen, a grafit je korišćen u količini od 5 tež.%.

Primer 24 (prema pronalasku)

[0155] Ovaj primer je urađen prema primeru 19, ali Irganox 1010, Irgafos 126 i Epon 164 nisu dodati.

Tabela 5. Sažetak primera 19 do 24.

Tabela 6. Primeri 19 do 24.

[0156] Primeri pokazuju da pene pripremljene prema pronalasku ne samo da imaju nisku toplotnu provodljivost, već imaju i dobra mehanička svojstva i svojstva samogašenja.

Claims

Patentni zahtevi

1. Upotreba

a) silicijum dioksida u kombinaciji sa

b) grafitom

za smanjenje toplotne provodljivosti pene vinil-aromatičnog polimera, pri čemu se smanjenje meri u skladu sa dokumentom ISO 8301,

naznačena time, što, pri parametrima merenim prema postupcima koji su dati u opisu,

a) silicijum dioksid je amorfan i ima

- BET površinu od 1 do 100 m<2>/g,

- prosečnu veličinu čestica u opsegu od 3 nm do 1000 nm, i

silicijum dioksid je prisutan u količini od 0.01 do manje od 2 tež.%, u odnosu na težinu polimera (uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant), i b) grafit ima

- sadržaj ugljenika u opsegu od 50 do 99.99 tež.% i

- veličinu čestica u opsegu od 0.01 do 100 µm, i

grafit je prisutan u količini u opsegu od 0.1 do 10 tež.%, u odnosu na težinu vinilaromatičnog polimera (uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant),

pri čemu se silicijum dioksid i grafit upotrebljavaju u težinskom odnosu u opsegu od 1:1 do 1:10.

2. Upotreba prema patentnom zahtevu 1, naznačena time, što silicijum dioksid ima BET površinu od 3 do 80 m2/g, poželjno 5 do 70 m<2>/g, poželjnije 8 do 60 m<2>/g, kao što je 10 do 50 m<2>/g, naročito 13 do 40 m<2>/g, najpoželjnije 15 do 30 m<2>/g, kao što je oko 20 m<2>/g.

3. Upotreba prema patentnom zahtevu 1 ili patentnom zahtevu 2, naznačena time, što silicijum dioksid ima prosečnu veličinu čestica u opsegu od 20 do 800 nm, poželjno 30 do 600 nm, kao što je 40 do 400 nm, naročito od 100 do 200 nm.

4. Upotreba prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time, što je količina silicijum dioksida 0.1 do 1.6 tež.%, poželjno 0.5 do 1.5 tež.%, poželjnije oko 1.0 tež.%, u odnosu na težinu polimera.

5. Upotreba prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time, što veličina čestica grafita iznosi od 0.1 do 30 µm, poželjno od 0.5 do 25 µm, naročito od 1 do 10 µm; na primer od 3 do 8 µm.

6. Upotreba prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time, što je količina grafita u opsegu od 1.0 do 8.0 tež.%, poželjno u opsegu od 1.5 do 7.0 tež.%, naročito u opsegu od 2.0 do 6.0 tež.%, kao što je u opsegu od 2.5 do 5.0 tež.%, npr. u opsegu od 3 do 4 tež.%.

7. Upotreba prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time, što se a) silicijum dioksid i b) grafit upotrebljavaju u težinskom odnosu a):b) u opsegu od 1:1.5 do 1:8, poželjno gde se a) silicijum dioksid i b) grafit upotrebljavaju u težinskom odnosu a):b) u opsegu od 1:2 do 1:5,

poželjnije gde se a) silicijum dioksid i b) grafit upotrebljavaju u težinskom odnosu a):b) od oko 1:3.

8. Upotreba prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time, što pena polimera dodatno sadrži jedan ili više atermnih aditiva odabranih od s) praškastog neorganskog aditiva različitog od silicijum dioksida i t) praškastog karbonatnog aditiva različitog od grafita.

9. Upotreba prema patentnom zahtevu 8 naznačena time, što je praškasti neorganski aditiv odabran od prahova kalcijum fosfata, minerala sa strukturom perovskita, geopolimera i geopolimernog kompozita.

10. Upotreba prema patentnom zahtevu 8 ili 9, naznačena time, što je praškasti karbonatni aditiv odabran od prahova industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita i grafena.

11. Upotreba prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time, što polimer predstavlja homopolimer stirena ili kopolimer stirena.

12. Upotreba prema patentnom zahtevu 11, naznačena time, što polimer predstavlja kopolimer stirena, a komonomer predstavlja p-terc-butilstiren.

13. Postupak za pripremu ekspandibilnog granulata polimera koji obuhvata sledeće korake:

i) uvođenje vinil-aromatičnog polimera u ekstruder,

iii) ubrizgavanje sredstva za ekspandiranje u rastop polimera,

iv) ekstrudiranje homogene mešavine, i

v) granulisanje mešavine u podvodnom granulatoru, tako da se dobije granulat,

naznačen time, što, pri parametrima merenim prema postupcima koji su dati u opisu,

a) silicijum dioksid je amorfan i ima

- BET površinu od 1 do 100 m<2>/g,

- prosečnu veličinu čestica u opsegu od 3 nm do 1000 nm, i

- sadržaj ugljenika u opsegu od 50 do 99.99 tež.% i

- veličinu čestica u opsegu od 0.01 do 100 µm, i

grafit je prisutan u količini u opsegu od 0.1 do 10 tež.%, u odnosu na težinu vinilaromatičnog polimera (uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant); pri čemu se silicijum dioksid i grafit upotrebljavaju u težinskom odnosu u opsegu od 1:1 do 1:10.

14. Postupak za pripremu ekspandibilnog granulata polimera koji obuhvata sledeće korake:

i) dodavanje vinil-aromatičnog monomera i opciono jednog ili više komonomera u reaktor, i zatim dodavanje

i1) opcionog polimernog pomoćnog sredstva za suspendovanje,

i2) atermnih punilaca,

i3) usporivača gorenja,

ii) dodavanje demineralizovane vode, i

ii1) najmanje jednog sredstva za suspendovanje koje je so neorganske kiseline, ii2) najmanje jednog peroksida (ili smeše dva ili više peroksida) kao inicijatora reakcije, ii3) najmanje jednog stabilizatora suspenzije izabranog iz grupe anjonskih površinski aktivnih jedinjenja i/ili visokomolekulskih jedinjenja (npr. hidrofilnih i/ili amfifilnih polimera), i

iii) nastavljanje polimerizacije (poželjno dok koncentracija vinil-aromatičnog/vinilaromatičnih monomera ne bude ispod 1000 ppm po težini, u odnosu na težinu polimera), iv) dodavanje sredstva za ekspandiranje tokom ili nakon koraka polimerizacije,

v) hlađenje, a zatim razdvajanje granulata od vode,

gde se a) silicijum dioksid i b) grafit uvode kao atermni punioci i2), i mogu takođe da se uvedu u koraku ii) i/ili koraku iii), i

a) silicijum dioksid je amorfan i ima

- BET površinu od 1 do 100 m<2>/g,

- prosečnu veličinu čestica u opsegu od 3 nm do 1000 nm, i

- sadržaj ugljenika u opsegu od 50 do 99.99 tež.% i

- veličinu čestica u opsegu od 0.01 do 100 µm, i

15. Postupak za pripremu ekspandibilnog granulata polimera koji obuhvata sledeće korake:

i) kontinuirano snabdevanje reaktora za predpolimerizaciju u masi (ili prvog u nizu reaktora) protokom:

i2) najmanje jednog rastvora aditiva, i

i3) opciono recikliranog monomera,

ii) nastavljanje polimerizacije u reaktoru za predpolimerizaciju ili u nizu kaskadnih reaktora, iii) dodavanje atermnih punilaca: a) silicijum dioksida i b) grafita, i opciono dodatnih aditiva, poželjno sredstva za suzbijanje gorenja,

iv) degasiranje polimera,

vii) ubrizgavanje sredstva za ekspandiranje,

viii) ekstrudiranje homogene polimerne mešavine, i

ix) granulisanje u podvodnom granulatoru, tako da se dobije granulat,

a) silicijum dioksid je amorfan i ima

- BET površinu od 1 do 100 m<2>/g,

- prosečnu veličinu čestica u opsegu od 3 nm do 1000 nm, i

- sadržaj ugljenika u opsegu od 50 do 99.99 tež.% i

- veličinu čestica u opsegu od 0.01 do 100 µm, i

grafit je prisutan u količini u opsegu od 0.1 do 10 tež.%, u odnosu na težinu vinilaromatičnog polimera (uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant);

16. Ekspandibilni granulat polimera koji sadrži jedan ili više propelanata, a) silicijum dioksid, b) grafit i c) vinil-aromatični polimer, naznačen time, što, pri parametrima merenim prema postupcima koji su dati u opisu,

a) silicijum dioksid je amorfan i ima

- BET površinu od 1 do 100 m<2>/g,

- prosečnu veličinu čestica u opsegu od 3 nm do 1000 nm, i

- sadržaj ugljenika u opsegu od 50 do 99.99 tež.% i

- veličinu čestica u opsegu od 0.01 do 100 µm, i

grafit je prisutan u količini u opsegu od 0.1 do 10 tež.%, u odnosu na težinu vinil-aromatičnog polimera (uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant),

pri čemu su silicijum dioksid i grafit prisutni u težinskom odnosu u opsegu od 1:1 do 1:10.

17. Ekspandibilni granulat polimera prema patentnom zahtevu 16, naznačen time, što granulat može da se dobije postupkom prema bilo kom od patentnih zahteva 13 do 15,

gde poželjno ekspandibilni granulat polimera dodatno sadrži jedan ili više aditiva odabranih od s) prahova kalcijum fosfata, minerala sa strukturom perovskita, geopolimera i geopolimernog kompozita, i t) industrijske čađi, naftnog koksa, grafitirane industrijske čađi, oksida grafita i grafena.

18. Ekspandirana pena polimera koja sadrži a) silicijum dioksid, b) grafit i c) vinil-aromatični polimer, naznačena time, što, pri parametrima merenim prema postupcima koji su dati u opisu,

a) silicijum dioksid je amorfan i ima

- BET površinu od 1 do 100 m<2>/g,

- prosečnu veličinu čestica u opsegu od 3 nm do 1000 nm, i

- sadržaj ugljenika u opsegu od 50 do 99.99 tež.% i

- veličinu čestica u opsegu od 0.01 do 100 µm, i

grafit je prisutan u količini u opsegu od 0.1 do 10 tež.%, u odnosu na težinu vinilaromatičnog polimera (uključujući čvrste i, ako ih ima, tečne aditive, ali isključujući propelant)

gde su silicijum dioksid i grafit prisutni u težinskom odnosu u opsegu od 1:1 do 1:10,

pri čemu pena ima

- gustinu od 8 do 30 kg/m3, i

- toplotnu provodljivost od 25 - 35 mW/K·m.

19. Ekspandirana pena polimera prema patentnom zahtevu 18, naznačena time, što se pena može dobiti ekspanzijom ekspandibilnog granulata polimera prema bilo kom od patentnih zahteva 16 i 17.

20. Matična smeša koja sadrži a) silicijum dioksid, b) grafit i c) vinil-aromatični polimer, naznačena time, što, pri parametrima merenim prema postupcima koji su dati u opisu,

a) silicijum dioksid je amorfan i ima

- BET površinu od 1 do 100 m<2>/g,

- prosečnu veličinu čestica u opsegu od 3 nm do 1000 nm, i

b) grafit ima

- sadržaj ugljenika u opsegu od 50 do 99.99 tež.% i

- veličinu čestica u opsegu od 0.01 do 100 µm, i

gde je ukupna količina a) i b) u opsegu od 10 do 70 tež.% u odnosu na težinu matične smeše; i

gde su silicijum dioksid i grafit poželjno prisutni u matičnoj smeši u težinskom odnosu u opsegu od 1:1 do 1:10.

21. Matična smeša prema patentnom zahtevu 20 naznačena time, što je ukupna količina a) i b) u opsegu od 10 do 65 tež.%, u odnosu na težinu matične smeše,

gde je poželjno ukupna količina a) i b) u opsegu od 20 do 60 tež.%,

gde je poželjnije ukupna količina a) i b) u opsegu od 25 do 55 tež.%.

22. Matična smeša prema patentnom zahtevu 20 ili patentnom zahtevu 21 naznačena time, što je c) vinil-aromatični polimer koji ima indeks topljenja u opsegu od 4 do 30 g/10 min, mereno u skladu sa dokumentom ISO 1133,

gde je poželjno vinil-aromatični polimer homopolimer ili kopolimer sa p-terc butil stirenom ili alfa-metil stirenom.

23. Matična smeša prema bilo kom od patentnih zahteva 20 do 22, koja dodatno sadrži jedan ili više silana (poželjno odabranih od aminopropiltrietoksisilana, aminopropiltrimetoksisilana i feniltrietoksisilana),

gde je poželjno količina silana u opsegu od 0.01 do 1 tež.%, u odnosu na težinu atermnog aditiva u matičnoj smeši.

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5