專利名稱：包含粉狀活性炭的膨脹聚烯烴的制作方法
包含粉狀活性炭的膨脹聚烯烴本發(fā)明涉及包含粉狀活性炭(按照首字母縮寫(xiě)常稱為PAC)的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒。優(yōu)選地，聚烯烴的主構(gòu)成單體是丙烯，因此，本發(fā)明的優(yōu)選產(chǎn)品是一類膨脹聚丙烯(EPP)。本發(fā)明還涉及包含PAC和位阻胺醚阻燃劑(sterically hindered amine etherflame retardant)的預(yù)膨脹聚烯烴。本發(fā)明涉及一種制備本發(fā)明預(yù)膨脹聚烯烴顆粒的方法，并且還涉及由此得到的模制品。
背景技術(shù)：
發(fā)泡聚丙烯樹(shù)脂(EPP)模制品的典型性質(zhì)是與制品重量有關(guān)的高水平結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、優(yōu)越的耐化學(xué)性、耐熱性、耐沖擊性和壓縮后的畸變速率。因此，EPP被廣泛用于多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中，例如緩沖包裝材料、可回收容器、絕緣材料或汽車的保險(xiǎn)杠芯、側(cè)沖擊能量吸收器和地面材料、建筑材料以及裝置和器具中的零件等。但是，發(fā)泡聚烯烴樹(shù)脂模制品具有易燃的缺點(diǎn)，因?yàn)榫郾┰谥饡r(shí)不僅充當(dāng)燃料，而且每個(gè)EPP發(fā)泡顆粒都包含空氣，因而充當(dāng)氧氣來(lái)源，從而維持并支援火。近年來(lái)，強(qiáng)烈要求產(chǎn)品(例如汽車零件、建筑材料以及裝置和器具中的塑料零件)具有耐燃性或自熄性。更具體地，這些產(chǎn)品需要根據(jù)其應(yīng)用滿足具體耐燃性要求。多個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)描述了多個(gè)測(cè) 試來(lái)評(píng)價(jià)這些產(chǎn)品的燃燒行為。例如，IS03795或FMVSS標(biāo)準(zhǔn)第572.302章描述了測(cè)定公路用車內(nèi)部材料可燃性的方法。兩種測(cè)試的結(jié)果是材料水平燃燒速率(horizontal burning rate)的值。此外，UL94標(biāo)準(zhǔn)第12段描述了“水平燃燒發(fā)泡材料測(cè)試(Horizontal BurningFoamed Materials Test) ”,這是一種評(píng)價(jià)用于非結(jié)構(gòu)應(yīng)用中裝置和器具零件的塑料發(fā)泡材料燃燒行為的測(cè)試方法。如果材料的測(cè)試結(jié)果遵守某一標(biāo)準(zhǔn)，則得到“HBF”、“HF-2”或“HF-1 ”等級(jí)，其指示其耐火性水平。作為將耐燃性賦予聚烯烴樹(shù)脂模制品的方法，有多種已知方法，如JP-A-3-269029、 JP-A-5-331310、 JP-A-7-238178、 JP-A-3-269029、 JP-A-5-331310、JP-A-7-238178、JP-A-4-363341、JP-A-6-192465、JP-A-7-309967、JP-A-10-147661、JP-A-9-227711 和 W02003/048239A 中所述。另一方面，為了滿足關(guān)于燃燒行為的要求，已鑒定了多種阻燃添加劑以賦予塑性產(chǎn)品耐燃性，如鹵化物化合物、磷化合物、金屬氫氧化物等。但是，許多阻燃添加劑具有嚴(yán)重的缺陷。例如，包含鹵化物阻燃添加劑的塑性樹(shù)脂產(chǎn)品在燃燒期間可產(chǎn)生有害氣體。此外，磷化合物和金屬氫氧化物在其中將預(yù)膨脹顆粒填充到模具中并通過(guò)蒸氣加熱使其融為一體的模內(nèi)發(fā)泡工藝(in-mold foaming process)中抑制預(yù)膨脹顆粒的良好熔融粘附。尤其是，這些化合物難以實(shí)現(xiàn)良好的表觀并且它們?cè)诔杀竞驮傺h(huán)的角度上不利。USP6822023公開(kāi)了由包含聚烯烴樹(shù)脂和位阻胺醚阻燃劑的樹(shù)脂組合物制成的阻燃聚烯烴預(yù)膨脹顆粒，其可被模塑成具有良好可塑性，得到具有優(yōu)良耐燃性并且在燃燒時(shí)不產(chǎn)生有害氣體的模內(nèi)發(fā)泡制品。JP-2003053333證明，即使僅有少量的阻燃劑內(nèi)容物并且盡管將炭黑用作著色劑，這種所述位阻胺醚阻燃劑也賦予聚烯烴樹(shù)脂膨脹顆粒優(yōu)良的阻燃作用。

發(fā)明內(nèi)容
出乎意料地發(fā)現(xiàn)，并且這是本發(fā)明的基礎(chǔ):將粉狀活性炭(PAC)引入膨脹(發(fā)泡)聚烯烴例如膨脹聚丙烯(EPP)中增加了耐燃性，降低了水平燃燒速率。粉狀活性炭(PAC)是表面積異常高(超過(guò)500m2/g)的材料，它通過(guò)碳基材料(如木材、堅(jiān)果外殼、泥煤或煤)的熱解，任選地與化學(xué)活化或氧化組合得到。PAC的典型粒徑為1—150 μ m0炭黑是通過(guò)油爐法(oil furnace process)由液態(tài)芳香徑的不完全燃燒產(chǎn)生的材料。初級(jí)炭黑顆粒的平均直徑范圍為8至300納米。在熔爐中，這些初級(jí)炭黑顆粒聚結(jié)形成較大的三維結(jié)構(gòu)，稱為初級(jí)聚集體。聚集程度可高可低，分別產(chǎn)生低結(jié)構(gòu)和高結(jié)構(gòu)等級(jí)。炭黑的表面積通常為約100m2/g。本發(fā)明人出乎意料地發(fā)現(xiàn)，與粉狀活性炭不同，將炭黑添加到聚烯烴(如聚丙烯)中并不由此賦予預(yù)膨脹顆粒和發(fā)泡制品增強(qiáng)的耐燃性以滿足耐燃性要求。相反地，相對(duì)于沒(méi)有該添加劑的膨脹聚烯烴產(chǎn)品，燃燒行為實(shí)際上惡化了。因此顆粒碳源的簡(jiǎn)單存在不足以增強(qiáng)耐燃性。此外，出乎意料地發(fā)現(xiàn)，將粉狀活性炭(PAC)和位阻胺醚阻燃劑引入膨脹(發(fā)泡)聚烯烴，如膨脹聚丙烯(EPP)中進(jìn)一步增加了耐燃性。優(yōu)選地，所述位阻胺醚阻燃劑是式(I)的化合物:
RiNhch2Ch2Ch2Nr2Ch2Ch2Nr3Ch2Ch2Ch2Nhr4 ⑴其中R1和R2是式⑵的均三嗪部分T:
權(quán)利要求
1.一種預(yù)膨脹聚烯烴顆粒，其包含粉狀活性炭(PAC)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒，其中所述預(yù)膨脹聚烯烴顆粒的密度為10至 200g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒，其中所述粉狀活性炭的中值粒徑為I 至 10 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒，其中所述粉狀活性炭(PAC)的量相對(duì)于100重量％的總組分為0.1至15重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒，其還包含位阻胺醚阻燃劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒，其中所述位阻胺醚阻燃劑是式(I)的化合物:RiNhch2Ch2Ch2Nr2Ch2Ch2Nr3Ch2Ch2Ch2Nhr4 (I) 其中R1和R2是式⑵的均三嗪部分T:
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6中任一項(xiàng)所述的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒，其中所述阻燃劑的量相對(duì)于100重量％的總組分為0.01至20重量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒，其中所述聚烯烴選自聚丙烯、聚乙烯或乙烯-丙烯共聚物。
9.一種用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的預(yù)膨脹聚烯烴產(chǎn)品的方法，其包括以下步驟: (a)提供包含粉狀活性炭的聚烯烴聚合物微粒； (b)在5至50巴的壓力和100至170°C的溫度下用水性懸液中的揮發(fā)性發(fā)泡劑浸潰所述包含粉狀活性炭的聚烯烴聚合物微粒；以及 (c)減壓至大氣壓力。
10.一種用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的預(yù)膨脹聚烯烴產(chǎn)品的方法，其包括以下步驟: (a)提供包含位阻胺醚阻燃劑和粉狀活性炭的聚烯烴聚合物微粒；(b)在5至50巴的壓力和100至170°C的溫度下用水性懸液中的揮發(fā)性發(fā)泡劑浸潰所述包含粉狀活性炭的聚烯烴聚合物微粒；以及 (c)減壓至大氣壓力。
11.一種用于生產(chǎn)膨脹聚烯烴產(chǎn)品的方法，其包括使聚烯烴微粒與粉狀活性炭在擠出機(jī)中熔化，以提供轉(zhuǎn)化為微粒的包含粉狀活性炭的聚烯烴材料，然后將由此得到的所述微粒用于權(quán)利要求8的方法。
12.一種用于生產(chǎn)膨脹聚烯烴產(chǎn)品的方法，其包括使聚烯烴微粒與粉狀活性炭在擠出機(jī)中熔化，以提供轉(zhuǎn)化為微粒的包含粉狀活性炭的聚烯烴材料，然后將由此得到的所述微粒用于權(quán)利要求9的方法。
13.一種模制品， 其通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒的模內(nèi)成形制備和/或通過(guò)權(quán)利要求8至11的方法制備。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含粉狀活性炭(PAC)的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒及包含PAC和位阻胺醚阻燃劑的預(yù)膨脹聚烯烴顆粒、以及用于制備預(yù)膨脹聚烯烴顆粒的方法。用于產(chǎn)生預(yù)膨脹聚烯烴的方法包括提供包含粉狀活性炭的聚烯烴聚合物微粒；在5至50巴的壓力和100至170℃的溫度下用水性懸液中的揮發(fā)性發(fā)泡劑浸漬所述聚烯烴聚合物微粒；以及減壓至大氣壓力。
文檔編號(hào)C08L23/02GK103097451SQ201180041200
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者皮埃爾·萬(wàn)·拉韋斯特, 南?！だｍf倫 申請(qǐng)人:Kaneka比利時(shí)公司