КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ВИНИЛАРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ, ИМЕЮЩИХ УЛУЧШЕННЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СВОЙСТВА, И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

1. Вспениваемый гранулированный композитный материал, содержащий полимерную матрицу, подходящий для получения вспененных изделий, имеющих плотность, меньшую, чем 40 г/л и содержание закрытых пор, по меньшей мере, 60%, определенное согласно ASTM D-2856, характеризуемый наличием гетерофазных участков, состоящих из материалов, неполностью смешиваемых с упомянутой полимерной матрицей, и/или полостей, вкрапленных внутри полимерной матрицы, в котором упомянутой полимерной матрицей является теплопластический синтетический полимер, содержащий, по меньшей мере, 60% по весу матрицы относительно суммарного веса, полимера, полученного из винилароматического полимера, в котором упомянутый композитный материал содержит вспенивающую систему и неоднородно-распределенный графитовый материал, имеющий степень графитизации, рассчитанную посредством формулы Майера-Меринга, по меньшей мере, равную 0,2.
2. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.1, в котором упомянутые полости являются полостями газа и/или жидкости, состоящими в основном из вспенивающей системы.
3. Гранулированный композитный материал по п.1 или 2, в котором упомянутые полости имеют диаметры в диапазоне от 2 до 90 мкм и содержатся во вспениваемом композитном веществе с объемной долей в диапазоне от 0,5 до 20,0%.
4. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.3, в котором упомянутые полости газа и/или жидкости содержатся с объемной долей в диапазоне от 2,0 до 16,0%.
5. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.4, в котором упомянутые полости газа и/или жидкости содержатся с объемной долей в диапазоне от 3,0 до 13,0%.
6. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.1, содержащий гетерофазные участки вещества, неполностью смешиваемого с той же винилароматической матрицей, внутри которых распределен графитовый материал.
7. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.6, в котором упомянутое неполностью смешиваемое вещество содержится в количестве в диапазоне от 1 до 40% по весу винилароматической матрицы.
8. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.6, в котором упомянутое неполностью смешиваемое вещество состоит из одного или более из следующих (со)полимеров:
a) блочные или статистические винилароматические сополимеры, выбранные из стирол-бутадиена, стирол-бутадиен-стирола, стирол-изопрена, стирол-изопрен-стирола, стирол-этилен-бутадиен-стирола (SEBS), сополимеров стирола и малеинового ангидрида, сополимеров стирола и бутилакрилата, высокопрочного полистирола (HIPS), акрилонитрил-бутадиен-стирола (ABS), стирол-акрилонитрила (SAN), стирол-этилен-пропилена (SEP);
b) полимеры на основе олефинов, выбранные из поли(этиленвинилацетата) (EVA), полипропилена, полиэтилена (РЕ), полибутилентерефталата (РВТ) или полиэтилентерефталата (PET) и соответствующих смесей и интерполимеров с полистиролом;
c) конденсационные (со)полимеры, выбранные из поликарбонатов и полиэфиров, метакриловых полимеров, полиамидов, полилактатов и соответствующих смесей.
9. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.6, в котором упомянутое неполностью смешиваемое вещество состоит из одного или более из следующих материалов: полиалкиленгликоля, в котором алкенильная группа содержит от 2 до 5 атомов углерода и который имеет молекулярный вес в диапазоне от 400 до 10000, и эфиров, являющихся его производными; минеральных масел, петролатума, триглицеридов, нефтяного масла, воды, полибутиленовых синтетических жидкостей, насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты с соответствующими эфирами и солями; эфиры сорбитана.
10. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.1, в котором упомянутая вспенивающая система состоит из вспенивающего вещества или смеси вспенивающих веществ.
002
200
11. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.1, в котором упомянутый графитовый материал характеризуется высотой кристаллита LC, равной 7-150 нм и длиной когерентности кристаллита La, равной 10-200 нм.
12. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.1, в котором упомянутый графитовый материал, состоит главным образом из природного или искусственного графита, соединений, встраивающихся между слоями графита, вспененного графита, коллоидного графита, графитизированного кокса или смолы, пиролитического углерода, графитизированного углерода, углеродных нановолокон.
13. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.1, в котором содержание графитового материала изменяется в диапазоне от 1,0 до 30,0% по весу, рассчитанное относительно суммарного веса композитного материала.
14. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.12, который содержит вплоть до 15% по весу сажи относительно суммарного веса композитного материала.
15. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.1, который содержит вплоть до 40% по весу, относительно суммарного веса композитного материала, одного или более из следующих полимеров или сополимеров:
a) блочные или статистические винилароматические сополимеры, выбранные из стирол-бутадиена, стирол-бутадиен-стирола, стирол-изопрена, стирол-изопрен-стирола, стирол-этилен-бутадиен-стирола (SEBS), сополимеров стирола и малеинового ангидрида, сополимеров стирола и бутилакрилата, высокопрочного полистирола (HIPS), акрилонитрил-бутадиен-стирола (ABS), стирол-акрилонитрила (SAN), стирол-этилен-пропилена (SEP);
b) полимеры на основе олефинов, выбранные из поли(этиленвинилацетата) (EVA), полипропилена, полиэтилена (РЕ), полибутилентерефталата (РВТ) или полиэтилентерефталата (PET) и соответствующих смесей и интерполимеров с полистиролом;
c) конденсационные (со)полимеры, выбранные из поликарбонатов и полиэфиров, метакриловых полимеров, полиамидов, полилактатов и соответствующих смесей.
16. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.15, который содержит от 0,5 до 15% по весу, рассчитанных относительно суммарного веса композитного материала, бромированного органического соединения, содержащего бром в количестве, большем 30% по весу, и от 0,1 до 1,5% по весу, относительно суммарного веса композитного материала, соединения, содержащего одну или более лабильных связей между двумя атомами углерода, или между двумя атомами кислорода, или между двумя атомами азота.
17. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.16, в котором бромированным органическим соединением является гексабромциклододекан, и соединением с лабильной связью является 2,3-диметил-2,3-дифенилбутан.
18. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.1, в котором гранулы имеют практически эллипсоидальную форму, и коэффициент формы гранул изменяется от 0,6 до 0,99.
19. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.18, в котором коэффициент формы гранул изменяется от 0,7 до 0,98.
20. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.13, в котором содержание графитового материала изменяется от 2,0 до 15,0% по весу, рассчитанное относительно суммарного веса композитного материала.
2
21. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.1, у которого минимальная площадь смешения графитового материала от 35 до 3000 мкм.
2
22. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.21, у которого минимальная площадь смешения изменяется от 45 до 1000 мкм.
23. Вспениваемый гранулированный композитный материал по п.1, в котором графитовый материал имеет степень графитизации, рассчитанную посредством формулы Майера-Меринга, в диапазоне от 0,3 до 0,95.
24. Композитная пена для теплоизоляции, полученная из вспениваемых гранулированных композитных материалов, по любому из пп.1-23, имеющая плотность меньшую, чем 40 г/л и содержание закрытых пор, по меньшей мере, 60%, как определено согласно ASTM D-2856.
25. Способ получения вспениваемых гранулированных композитных материалов по любому из предшествующих пп.1-23, включающий следующие стадии:
a) полимеризация в массе/растворе винилароматического мономера, необязательно сомономеров, вместе с графитовым материалом, чью основную часть подают в виде концентрата;
b) дегазирование упомянутой частично прореагировавшей композиции в дегазаторе;
c) охлаждение полученной в результате композиции до температуры в диапазоне от Тс-25°С до Тс+25°С, где Тc является критической температурой вспенивающей системы;
d) добавление упомянутой вспенивающей системы к охлажденной композиции (b) и, необязательно, других наполнителей, выбранных из винилароматических и невинилароматических полимеров, огнезащитных веществ, антиоксидантов, зародышей кристаллизации или смазывающих агентов, поддерживая давление выше критического давления вспенивающей системы;
e) смешение упомянутых наполнителей и упомянутой вспенивающей системы с полимерной композицией посредством статических или динамических смесителей, предпочтительно в течение минимального времени пребывания, равного 2 мин;
f) необязательно охлаждение полученной в результате смеси до, температуры, по меньшей мере, на 50°С выше температуры стеклования винилароматического полимера;
g) экструзия упомянутой смеси через матричные отверстия, причем диаметры упомянутых отверстий находятся в диапазоне от 0,3 до 1,5 мм;
3
h) измельчение упомянутой экструдированной смеси до гранул, имеющих объем в диапазоне от 0,03 до 8 мм посредством ряда вращающихся ножей в грануляторе с прерываемой струей воды, находящемся под давлением выше 1,5 бар.
26. Способ получения вспениваемых гранулированных композитных материалов по любому из предшествующих пп.1-23, включающий следующие стадии:
полимеризация в массе/растворе винилароматического мономера, и необязательно сомономеров; добавление графитового материала к частично прореагировавшей смеси, чью основную часть подают в виде концентрата; и осуществление стадий (b)-(h) по п.25.
27. Способ получения вспениваемых композитных материалов в форме частиц по любому из предшествующих пп.1-23, включающий следующие стадии:
i) полимеризация в массе/растворе винилароматического мономера, и необязательно сомономеров;
ii) дегазирование упомянутой частично прореагировавшей композиции в дегазаторе;
iii) охлаждение полученной в результате композиции до температуры в диапазоне от Тс-25°С до Тс+25°С, где Тc является критической температурой вспенивающей системы;
iv) получение бокового потока, содержащего графитовый материал, чью основную часть подают в виде концентрата, и необязательно другие наполнители, выбранные из винилароматических и невинилароматических полимеров, огнезащитных веществ, антиоксидантов, зародышей кристаллизации или смазывающих агентов;
v) добавление вспенивающей системы и бокового потока (iv) к охлажденной композиции (iii), поддерживая давление выше критического давления вспенивающей системы, и
vi) осуществление стадий (e)-(h) по п.25.
28. Способ получения вспениваемых композитных материалов в форме частиц по любому из предшествующих пп.1-23, включающий следующие стадии:
A) осуществление стадий (i)-(iv) по п.27;
B) добавление вспенивающей системы и смешение ее с боковым потоком;
C) добавление полученного в результате потока к потоку основного полимера, поддерживая давление выше критического давления вспенивающей системы; и
D) осуществление стадий (e)-(h) по п.25.
29. Способ по любому из предшествующих пп.25-28, в котором винилароматический мономер, и необязательно сомономеры, полимеризуют до достижения степени превращения в диапазоне от 60 до 90%.
30. Способ получения вспениваемых композитных материалов в форме частиц по любому из предшествующих пп.1-23, включающий следующие стадии:
подача винилароматического полимера в экструдер, необязательно вместе с другими (со)полимерами; и осуществление стадий (iii)-(vi) по п.27.
31. Способ получения вспениваемых композитных материалов в форме частиц по любому из предшествующих пп.1-23, включающий следующие стадии:
а1) подача винилароматического полимера в экструдер, необязательно вместе с другими (со)полимерами;
b1) полимеризация винилароматического полимера, и необязательно сомономеров, до достижения степени превращения в диапазоне от 60 до 90%;
с1) дегазирование упомянутой частично прореагировавшей композиции (b1) в дегазаторе;
d1) смешение полимерного потока, полученного на стадии (а1) с потоком, полученным на стадии (с1), при соотношении масс (а1):(с1) в диапазоне от 5:95 до 45:55; и
е1) осуществление стадий (iii)-(vi) по п.27.
32. Способ получения вспениваемых композитных материалов в форме частиц по п.30 или 31, в котором вплоть до 50% по весу полимеров, подведенных в упомянутый экструдер, состоят из вспениваемого полистирола в форме частиц, имеющего неподходящий размер частиц, и отходов.
33. Способ получения вспениваемых композитных материалов в форме частиц по любому из предшествующих пп.1-23, включающий следующие стадии:
а2) полимеризация винилароматического мономера, и необязательно сомономеров, до достижения степени превращения в диапазоне от 60 до 90%;
b2) дегазирование упомянутой частично прореагировавшей композиции в дегазаторе;
с2) подвод графитового материала, чью основную часть подают в виде концентрата, и необязательно других наполнителей в емкость дегазатора, с соответствующей выгрузкой дегазированной композиции, и
d2) осуществление стадий (с)-(h) по п.25.
34. Способ получения вспениваемых композитных материалов в форме частиц по любому из предшествующих пп.1-23, включающий следующие стадии:
а3) полимеризация винилароматического мономера и необязательно сомономеров до достижения степени превращения в диапазоне от 60 до 90%;
b3) дегазирование упомянутой частично прореагировавшей композиции в дегазаторе;
с3) добавление графитового материала, чья основную часть подают в виде концентрата, и необязательно других наполнителей к дегазированной композиции (b3), в выгружаемый поток насоса, который собирает композицию из дегазатора; и
d3) осуществление стадий (c)-(h) по п.25.
35. Способ получения вспениваемых композитных материалов в форме частиц по любому из предшествующих пп.1-23, включающий следующие стадии:
а4) смешение графитового материала с наполнителями, выбранными из винилароматических и невинилароматических полимеров, производных гликолей, жирных кислот и соответствующих эфиров, и наполнителей, таких как сгустители, диспергаторы, смазывающие агенты, огнезащитные вещества, антиоксиданты и зародыши кристаллизации;
b4) нагревание смеси до такой температуры, что полученная в результате композиция находится в расплавленной фазе и при таком давлении, что паровая фаза составляет менее чем 1% по весу относительно суммарного веса смеси; и
с4) осуществление любого из способов, как описано в пп.25-34, в котором смесь (b4) является концентратом графитового материала.
36. Способ получения вспениваемых композитных материалов в форме частиц по любому из предшествующих пп.25-28, 30-31 и 33-35, в котором графитовый материал подают в виде концентрата, в соотношении в диапазоне от 80 до 100% по весу относительно суммарного веса графитового материала, причем оставшиеся 0-20% подают, как есть.