用于泡沫粒子的涂料組合物的制作方法

專利名稱：用于泡沫粒子的涂料組合物的制作方法
用于泡沬粒子的涂料組合物本發明涉及一種涂料組合物、用所述涂料組合物涂覆的泡沫粒子、生產泡沫模塑品的方法以及它們的用途。發泡的聚合物泡沫材料通常通過在密閉模具中用水蒸氣燒結泡沫粒子獲得，例如預發泡的可發泡性聚苯乙烯粒子(EPS)或已發泡的聚丙烯粒子(EPP)。阻燃性聚苯乙烯泡沫材料通常含有含鹵素的阻燃劑，例如六溴環十二烷(HB⑶)。但是，在建筑領域中用作隔熱材料時受限于具體的應用。原因尤其是聚合物基體在燃燒情況下的熔融和滴流。另外，含鹵素的阻燃劑由于其毒性而不能不受限制地使用。W000/050500A1描述了從預發泡的聚苯乙烯粒子衍生的阻燃性泡沫材料，這些聚苯乙烯粒子與硅酸鈉水溶液和高分子量乙酸乙烯酯共聚物膠乳一起混合，倒入模具中，并在振動的同時在空氣中干燥。這僅僅得到聚苯乙烯粒子的疏松床，它們彼此在數個點粘合，所以僅僅具有不滿意的力學強度。 W02005/105404A1描述了一種制備泡沫模塑品的節能方法，其中預發泡的泡沫粒子用樹脂溶液涂覆，所述樹脂溶液具有比可發泡性聚合物更低的軟化溫度。被涂覆的泡沫粒子隨后在模具中在施加外部壓力的情況下熔融或用熱水蒸氣對泡沫粒子進行后發泡。W02007/023089A1描述了一種從具有聚合物涂層的預發泡泡沫粒子制備泡沫模塑品的方法。作為優選的聚合物涂料，使用水玻璃溶液、水玻璃粉末和聚合物分散體的混合物。基于水泥或金屬鹽水合物(例如氫氧化鋁)的水力粘合劑可以任選地加入聚合物涂料中。W02008/0437A1描述了一種相似的方法，其中已涂覆的泡沫粒子可以干燥并隨后加工得到阻燃性和耐熱性泡沫模塑品。W000/52104A1涉及一種防火涂料，其在燃燒的情況下形成隔絕層，并且是基于在燃燒情況下能形成泡沫層和碳的物質，且含有三聚氰胺多磷酸鹽作為發泡劑。此文獻沒有提到關于耐水性的信息。W02008/043700A1涉及一種制備具有水不溶性聚合物膜的已涂覆的泡沫粒子的方法。W02009/037116涉及一種用于泡沫粒子的涂料組合物，其含有粘土、堿金屬硅酸鹽和成膜聚合物。水力粘合劑，例如水泥，即使在室溫下也在二氧化碳的存在下以水淤漿的形式沉淀。因此，會出現泡沫板的發脆。另外，根據所引用的現有技術制備的泡沫板不能耐受在燃燒情況下的高于800°C的溫度，并且在燃燒的情況下斷裂。公知的涂料組合物能同時改進阻燃性/耐熱性以及它們在暴露于水時或在濕度升高情況下的耐水性。許多公知的材料在直接暴露于水時在短時間后就喪失它們的初始形狀。此外，如果進行常規的燃燒實驗，這些材料通常完全喪失它們的結構完整性。剩下的一般都是粉末混合物，其不再滿足技術要求。W02004/022505描述了制備不含聚集體的陶瓷納米粒子分散體的方法，可以實現納米粒子要制備或要提供的物質體系中的均相和均勻的分布。EP1043094A1描述了作為粘合劑的SiO2分散體。此文獻涉及制備鑄塑和包埋組合物的方法。
DE 19534764A1描述了薄的、無裂紋的、優選透明的和無色的SiO2片材，通過溶膠-凝膠法制備它們的方法以及它們的用途，例如用作膜、濾色片、層壓材料的組分或具有引入的功能添加劑的支持材料。US-A-378020描述了電極的抗吸濕性涂料，其含有膠態Si02。US-A-4045593、EP-A-1537940、EP-A-468778 描述了用于各種熔劑的含有膠態二氧化硅的粘合劑。本發明的目的是提供用于泡沫粒子的涂料組合物，被涂覆的泡沫粒子，和泡沫模塑品，它們都具有滿意的阻燃性/耐熱性和滿意的在長期暴露于水時的耐水性，尤其是在耐久性實驗中，其中在此實驗中使建筑材料暴露于升高的大氣濕度(接近100%)和約65°C的溫度，并且檢測通過在特定條件下儲存樣品時的加速老化，所述特定條件是例如升高的 溫度、濕度或重復的冷凍-熔化循環，尤其是基于“對于夾心板的歐洲指南，部分1，設計(European Recommendations for Sandwich Panels, Part 1，Design)，，，由 ECCS 于 2000年 10 月 23 日公布(European Convention for Constructional Steelwork)。本發明涉及一種用于涂覆泡沫的涂料組合物，其含有陶瓷材料a)、任選地堿金屬硅酸鹽b)和任選地成膜聚合物c)，其中另外包含具有納米尺寸的SiO2粒子d)。根據本發明使用的陶瓷材料在燃燒的情況下瓷化，即不是在本發明的涂料組合物和泡沫粒子的制備期間。優選的陶瓷材料是粘土和硅酸鈣，尤其是礦物硅灰石。在一個優選實施方案中，所述組合物含有a) 20-70重量份的陶瓷材料，b)任選地20-70重量份的堿金屬硅酸鹽，c) 1-30重量份的成膜聚合物，d) 1-60重量份、尤其20-40重量份的具有納米尺寸的SiO2粒子。所述涂料組合物優選用作水分散體，其中包含結合水的水含量(例如作為結晶水)優選在10-40重量％的范圍內，尤其是15-30重量％，基于水分散體的總量計。在一個特別優選的實施方案中，另外包含e)疏水有效量的含硅化合物，尤其是有機硅化合物，尤其是0. 2-5重量份。在一個特別優選的實施方案中，這是具有不同尺寸的硅粒子的有機硅乳液。可以以此方式實現特別優良的向多孔材料中的穿透。一種優選的涂料組合物包含a) 30-50重量份的陶瓷材料，b) 30-50重量份的堿金屬硅酸鹽，c) 5-20重量份的成膜聚合物，d) 5-10重量份的具有納米尺寸的SiO2粒子，e) 0. 5-3重量份的有機硅化合物，f) 5-40重量份的紅外吸收性顏料。上述量在每種情況下表示基于涂料組合物固體計的固含量。組分a)至e)或組分a)至f)優選達到100重量％的總量。在涂料組合物中，陶瓷材料與堿金屬硅酸鹽之間的重量比優選是在1:2至2:1的范圍內。合適的形成陶瓷的粘土 a)尤其是包括以下無機材料水鋁英石Al2[Si05]&03 · ηH2O,高嶺土 A14[(0H)8/Si4010],多水高嶺土 Al4 [ (OH) 8/Si4010] · 2H20,蒙脫石(綠土 ) (Al，Mg，Fe)2[(0H2/(Si，Al)4010] .Nath33(H2O)4,蛭石 Mg2 (Al，Fe，Mg) [ (OH2/(Si1Al)4O10] ^Mga35(H2O)4，或它們的混合物。特別優選使用高嶺土。特別合適的形成陶瓷的硅酸鈣是硅灰石。作為堿金屬硅酸鹽b)，優選使用具有組成M2O(SiO2)n的水溶性堿金屬硅酸鹽或它們的混合物，其中M=鈉或鉀，η=I-4。涂料組合物一般含有未交聯的聚合物作為成膜聚合物C)，其具有一個或多個在-60 V至+100 °C范圍內的玻璃化轉變溫度。干燥的聚合物膜的玻璃化轉變溫度優選在-30°C至+80°C范圍內，特別優選在-10°C至+60°C范圍內。玻璃化轉變溫度可以通過差示掃描量熱法檢測(DSC，根據ISO 11357-2，加熱速率20K/分鐘)。通過凝膠滲透色譜法(GPC)檢測的聚合物膜的分子量優選低于400，000g/mol。所述涂料組合物優選含有烯屬不飽和單體的乳液聚合物作為成膜聚合物，烯屬不飽和單體是例如乙烯基芳族單體,例如α -甲基苯乙烯、對-甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、乙烯基苯乙烯、乙烯基甲苯、1，2-二苯基乙烯、1，I-二苯基乙烯；鏈烯烴,例如乙烯或丙烯；二烯，例如1，3_ 丁二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯、2，3-二甲基丁二烯、戊間二烯或異戊二烯；α，β_不飽和羧酸，例如丙烯酸和甲基丙烯酸，它們的酯，尤其是烷基酯，例如丙烯酸的C1,烷基酯，尤其是丁基酯，優選丙烯酸正丁酯，以及甲基丙烯酸的C1,烷基酯，尤其是甲基丙烯酸甲基酯(MMA);或羧酰胺，例如丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。聚合物可以任選地含有1-5重量％的共聚單體，例如(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、脲基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙基酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙基酯、丙烯酰氨基丙磺酸、羥甲基丙烯酰胺，或乙烯基磺酸的鈉鹽。成膜聚合物特別優選由一種或多種以下單體構成苯乙烯，丁二烯，丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸(V4烷基酯，甲基丙烯酸CV4烷基酯，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，以及羥甲基丙烯酰胺。合適的聚合物c)可以例如通過烯屬不飽和單體例如苯乙烯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的自由基乳液聚合制備，例如參見W000/50480。聚合物c)是按照本身公知的方法制備，例如通過乳液聚合、懸浮聚合或分散聚合，優選在水相中進行。也可以通過溶液聚合或本體聚合制備聚合物，在合適時將其粉碎，并隨后按照常規方式將聚合物粒子分散在水中。聚合反應使用引發劑、乳化劑或懸浮助劑、鏈轉移劑或常規用于相應聚合工藝的其它助劑進行；聚合反應在常規反應器中在常規用于相應工藝的溫度和壓力下連續或間歇地進行。根據本發明使用的具有納米尺寸的SiO2粒子d)優選是含水的膠態SiO2粒子分散體。
優選使用通過每專離子作為抗衡粒子來穩定的含水的膠態SiO2粒子分散體，尤其是通過銨離子例如NH4+穩定(作為另一個選擇，也可以用堿金屬離子和/或堿土金屬離子穩定)。SiO2粒子的平均粒子直徑在l_200nm范圍內，優選10_50nm。SiO2粒子的比表面積一般在10-3000m2/g的范圍內，優選30-1000m2/g。商購SiO2粒子分散體的固含量取決于粒徑，并且一般在10-60重量％的范圍內，優選30-50重量％。含水的膠態SiO2粒子分散體可以通過用酸中和稀硅酸鈉的反應、離子交換、硅化合物的水解、熱解法硅酸鹽的分散或凝膠沉淀來獲得。根據本發明使用的具有納米尺寸的SiO2粒子是本身公知的，可以根據制備工藝以各種形式存在。因此，可以獲得合適的基于例如二氧化硅溶膠、硅膠、熱解法二氧化硅、沉淀法二氧化硅或其混合物的分散體。如已知的那樣，二氧化硅溶膠是無定形二氧化硅在水中的膠態溶液，也稱為二氧化硅溶膠或SiO2溶膠。一般而言，二氧化硅是以球形粒子的形式存在，這些粒子在表面上被羥基化。SiO2粒子的表面可以具有電荷，電荷用合適的抗衡離子平衡。用堿穩定的二氧化硅溶膠一般具有7-11. 5的pH，并且可以通過例如堿金屬氫氧化物或氮堿來成為堿性的。二氧化硅溶膠也可以作為弱酸性的膠態溶液存在。最后，溶膠可以例如具有在表面上的鋁化合物。在沉淀法二氧化硅和熱解法二氧化硅的情況下，粒子可以作為初級粒子存在，或以二級粒子的形式存在(聚集體)。在這里提到的平均粒徑根據本發明是通過超離心檢測的 平均粒徑，并且包括初級粒子和任何可能存在的聚集體的尺寸。在一個優選實施方案中，使用二氧化硅分散體，其中SiO2S子是作為離散的未交聯的初級粒子存在的。根據本發明使用的有機硅化合物e)優選是含水的有機硅乳液。在一個特別優選的實施方案中，在有機硅乳液中包含至少一種以下組分硅酸，二乙氧基辛基甲硅烷基三甲基甲硅烷基醚，羥基封端的二甲基硅氧烷，氨基乙基氨基丙基倍半硅氧烷，三乙氧基辛基硅燒。為了降低熱導率，紅外吸收性顏料(IR吸收劑)例如炭黑、焦炭、鋁、石墨或二氧化鈦的用量優選是5-40重量％，尤其是10-30重量％，基于涂料的固體計。IR吸收性顏料的粒徑一般是在O. 1-100微米的范圍內，尤其是O. 5-10微米。優選使用平均初級粒徑在10-300nm范圍內、尤其在30_200nm范圍內的炭黑。BET表面積優選是在10-120m2/g的范圍內。作為石墨，優選使用平均粒徑在1-50微米范圍內的石墨。此外，涂料組合物可以含有阻燃劑，例如可發泡性石墨、硼酸鹽，尤其是硼酸鋅，特別是正磷酸硼，或能在高溫下、尤其在從高于80°C至100°C的溫度下膨脹、溶脹或發泡的膨脹組合物，從而形成絕緣和耐熱性的泡沫材料，其保護在下面的絕熱泡沫粒子免受燃燒和熱的影響。當在聚合物涂料中使用阻燃劑時，也可以使用不含任何阻燃劑、尤其不含鹵化阻燃劑的泡沫粒子達到滿意的防火作用，或使用更少量的阻燃劑，因為在聚合物涂料中的阻燃劑濃縮在泡沫粒子的表面上并在熱或火焰的作用下形成固體框架。涂料組合物可以含有膨脹組合物，其含有化學結合水或能在高于40的溫度下清除水，例如金屬氫氧化物、金屬鹽水合物和金屬氧化物水合物，作為額外的添加劑。合適的金屬氫氧化物尤其是元素周期表2族(堿土金屬)和13族(硼族)的那些。優選氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鋁和硼砂。特別優選氫氧化鋁。合適的金屬鹽水合物是所有在晶體結構中引入結晶水的金屬鹽。類似地，合適的金屬氧化物水合物是包含被弓I入晶體結構中的結晶水的所有金屬氧化物。在這里，每個結構單元中的結晶水的分子數目可以是最大可能的數值或更低，例如硫酸銅五水合物、三水合物或一水合物。除了結晶水之外，金屬鹽水合物或金屬氧化物水合物也可以含有組成水。優選的金屬鹽水合物是以下物質的水合物金屬鹵化物(尤其是氯化物)、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽或硼酸鹽。合適的化合物是例如硫酸鎂十水合物、硫酸鈉十水合物、硫酸銅五水合物、硫酸鎳七水合物、氯化鈷(II)六水合物、氯化鉻(III)六水合物、碳酸鈉十水合物、氯化鎂六水合物和硼酸錫水合物。硫酸鎂十水合物和硼酸錫水合物是特別優選的。其它可能的金屬鹽水合物是復鹽或明礬，例如具有通式M1M111(SO4)2 · 12H20的那些。M1可以是例如鉀、鈉、銣、銫、銨、銘或招離子。例如，招、鎵、銦、鈧、鈦、銀、鉻、猛、鐵、鈷、銠或銥可以用作M111。合適的金屬氧化物水合物是例如氧化鋁水合物和優選是氧化鋅水合物或三氧化硼水合物。除了陶瓷材料之外，其它無機物例如水泥、氧化鋁、蛭石或珍珠巖，可以另外加入涂料中。這些可以以含水淤漿或分散體的形式引入涂料組合物中。水泥也可以通過“撒粉”施用到泡沫粒子上。用于固定水泥所必需的水可以然后在燒結期間作為水蒸氣引入。涂料組合物尤其用于涂覆泡沫粒子。所以，本發明還提供了一種制備涂覆的泡沫粒子的方法，其中將本發明的涂料組合物、優選以水分散體的形式施用到泡沫粒子上并任選地干燥。作為泡沫粒子，可以使用發泡的聚烯烴，例如發泡的聚乙烯(EPE)或發泡的聚丙烯(EPP)，或可發泡性苯乙烯聚合物的預發泡粒子，尤其可發泡性聚苯乙烯(EPS)。泡沫粒子通常具有2-10mm范圍內的平均粒子直徑。泡沫粒子的堆積密度一般是5_100kg/m3，優選5-40kg/m3，尤其是 8-16kg/m3，根據 DIN EN ISO 60 檢測。基于苯乙烯聚合物的泡沫粒子可以通過在預發泡器中用熱空氣或水蒸氣將EPS預發泡至所需的密度來獲得。低于10g/l的最終堆積密度可以通過在壓力預發泡器或連續預發泡器中單次或重復地預發泡來獲得。
為了制備具有高隔熱能力的隔熱板，特別優選使用預發泡的可發泡性苯乙烯聚合物，其含有絕熱性固體，例如炭黑、鋁、石墨或二氧化鈦，尤其是具有在1-50微米范圍內的平均粒子直徑的石墨，含量是O. 1-10重量％，尤其是2-8重量％，基于EPS計，并且例如參見EP-B 981 574 和 EP-B 981575 所述。此外，泡沫粒子可以含有3-60重量％、優選5-20重量％的填料，基于預發泡的泡沫粒子計。可能的填料是有機和無機的粉末或纖維材料，以及它們的混合物。作為有機填料，可以使用例如木粉、淀粉、亞麻、大麻、苧麻、黃麻、劍麻、棉、纖維素或芳族聚酰胺纖維。作為無機填料，可以使用例如碳酸鹽、硅酸鹽、重晶石、玻璃球、沸石或金屬氧化物。優選粉末無機材料，例如滑石、白堊、高嶺土(Al2 (Si2O5) (0H)4)、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氮化鋁、硅酸鋁、硫酸鋇、碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化硅、石英粉、AerosiP、氧化鋁，或者球形或纖維狀無機材料，例如玻璃球、玻璃纖維或碳纖維。平均粒子直徑或在纖維狀填料情況下的長度應當在泡孔尺寸或更小的范圍內。優選平均粒子直徑在1-100微米范圍內，優選2-50微米。特別優選使用密度在I. 0-4. Og/cm3范圍內的無機填料，尤其在I. 5-3. 5g/cm3范圍內。亮度(DIN/IS0)優選是50-100%，尤其是60-98%。
填料的類型和用量會影響可發泡性熱塑性聚合物和由其獲得的發泡聚合物泡沫模塑品的性能。使用粘合劑例如馬來酸酐改性的苯乙烯共聚物、含有環氧化物基團的聚合物、有機硅烷或具有異氰酸酯或酸基團的苯乙烯共聚物能將填料粘合到聚合物基體上，并因此顯著改進發泡的聚合物泡沫模塑品的力學性能。一般，無機填料降低可燃性。尤其是，加入無機粉末例如氫氧化鋁、氫氧化鎂或硼砂能進一步改進燃燒行為。 這些含填料的泡沫粒子可以例如通過將含填料的可發泡性熱塑性粒料發泡來獲得。在高填料含量的情況下，為此目的所需的可發泡性粒料可以通過擠出包含發泡劑的熱塑性熔體并隨后進行水下壓力造粒來獲得，參見例如WO 2005/056653。聚合物泡沫粒子可以另外含有阻燃劑。為此目的，它們可以含有例如1-6重量％的有機溴化合物，例如六溴環十二烷(HBCD)，和任選地另外在泡沫粒子或涂料的內部含有O. 1-0. 5重量％的聯枯基或過氧化物。但是，優選不使用含鹵素的阻燃劑。本發明的涂料組合物優選以含水聚合物分散體的形式施用到泡沫粒子上。在涂料混合物中所含的水玻璃粉末導致更好或更快地成膜，并因此更快地固化泡沫模塑品。如果合適的話，基于水泥、石灰膠結料或石膏的水力粘合劑可以另外按照不會使泡沫材料顯著變脆的量加入。為了涂覆泡沫粒子，可以使用常規的方法，例如在常規混合器、噴涂設備、浸涂設備或鼓式設備中用含水涂料組合物噴涂、浸涂或潤濕泡沫粒子。此外，已經根據本發明涂覆的泡沫粒子可以另外用兩親性或疏水性有機化合物涂覆。用疏水化劑涂覆是有利地在施用本發明的含水涂料組合物之前進行。在疏水性有機化合物中，可以特別提到Cltl-C3tl鏈烷烴蠟，N-羥甲基胺和脂肪酸衍生物的反應產物，C9-C11羰基合成醇與環氧乙烷、環氧丙烷或環氧丁烷的反應產物，或聚氟烷基(甲基)丙烯酸酯，或它們的混合物，它們可以優選以水乳液的形式使用。優選的疏水化劑是在碳鏈中具有10-30個碳原子的鏈烷烴蠟，并優選具有在10-70°C范圍內的熔點，尤其是25-60°C。這些鏈烷烴蠟例如包括在以下商購BASF產品中RAMASIT KGT, PERSISTOL E 和 PERSIST0LHP，以及來自 Henkel 公司的 AVERSIN HY-N 和來自Sandoz 公司的 CEROL ZN。其它類型的合適的疏水化劑包含N-羥甲基胺與脂肪酸衍生物的樹脂狀反應產物，脂肪酸衍生物是例如脂肪酸酰胺、胺或醇，例如參見US-A-2927090或GB-A 475170。它們的熔點一般是50-90°C。這些樹脂包含在例如BASF產品PERSISTOL HP中。最后，聚氟烷基(甲基)丙烯酸酯也是合適的，例如聚全氟辛基丙烯酸酯。后一種物質包含在BASF產品PERSISTOL O和來自Pfersee公司的0LE0PH0B0L C中。其它合適的涂飾劑是抗靜電劑,例如Emulgator K30 (仲鏈燒磺酸鈉的混合物)或硬脂酸甘油酯，例如單硬脂酸甘油酯GMS或三硬脂酸甘油酯。但是，常規用于涂覆可發泡性聚苯乙烯的涂飾劑，尤其是硬脂酸酯，可以在本發明方法中按照降低的量使用或完全省去，且不會不利地影響產品質量。為了生產泡沫模塑品，具有本發明涂料的泡沫粒子可以在模具中燒結。在這里，已涂覆的泡沫粒子可以以仍然濕的狀態或在干燥之后使用。施用于泡沫粒子的涂料組合物的干燥可以例如在流化床中、在槳式干燥器中或通過使空氣或氮氣經過疏松床進行。一般，在0-80°C、優選30-60°C的溫度下干燥5分鐘至24小時、優選30-180分鐘的時間足以形成水不溶性聚合物膜。被涂覆的泡沫粒子在干燥之后的水含量優選是在1-40重量％范圍內，特別優選2-30重量％，非常特別優選5-15重量％。這可以例如通過卡爾-費歇爾滴定被涂覆的泡沫粒子檢測。泡沫粒子/涂料混合物在干燥之后的重量比優選是2:1至1:10，特別優選I: I至 1: 5。已經根據本發明干燥的泡沫粒子可以用熱空氣或水蒸氣在常規模具中燒結以生產泡沫模塑品。在泡沫粒子的燒結或粘合中，可以產生壓力，例如通過用可移動的沖床減少模具的體積來產生壓力。一般而言，在這里設定在0.5-30kg/cm2范圍內的壓力。為此目的，將已涂覆的泡沫粒子的混合物引入開放的模具中。在關閉模具之后，泡沫粒子用沖床壓制，其中在泡沫粒子之間的空氣逃逸并且降低隙間體積。泡沫粒子經由涂料結合在一起以形成泡 沫模塑品。優選壓縮初始體積的約10-90%，優選60-30%，尤其是50_30%。在具有約Im2橫截面的模具中，1-5巴的壓力一般是足夠的。根據泡沫模塑品的所需幾何形狀來設計模具。填充的程度尤其取決于未來模塑品的所需厚度。在泡沫板的情況下，可以使用簡單的箱式模具。在尤其是更復雜的幾何形狀的情況下，可以必要的是將引入模具中的粒子的床稠化，并以此方式清除不需要的空隙。稠化可以例如通過振動模具、形成轉動運動或其它合適的措施進行。為了加速固化，可以將熱空氣或水蒸氣注入模具中，或可以加熱模具。但是，任何傳熱介質例如油或水蒸氣可以用于加熱模具。為此目的，有利地將熱空氣或模具加熱到在20-120 °C范圍內的溫度，優選30-90 V。作為另一個選擇或另外地，可以在用微波能輻照下連續或間歇地進行燒結。一般在這里使用頻率在O. 85-lOOGHz范圍內的微波，優選O. 9_10GHz，輻照時間在O. 1_15分鐘范圍內。具有超過5cm厚度的泡沫板也可以按照此方式生產。當使用具有在80-150°C范圍內溫度的熱空氣或水蒸氣或用微波能輻照時，通常建立O. 1-1. 5巴的表壓，使得此工藝也可以在沒有外部壓力和不會降低模具體積的情況下進 行。通過較高溫度產生的內部壓力允許泡沫粒子略微更多地發泡，并且它們也可以通過經由聚合物涂料粘合之外使泡沫粒子本身軟化而變得熔合。這導致泡沫粒子之間的間隙消失。為了加速固化，模具可以另外用上述傳熱介質加熱。當采用微波輻照時，一般出現無機涂料成分的加熱，它們然后交聯或因此更快速地縮合。用于生產聚氨酯泡沫的雙帶裝置也適用于連續生產泡沫模塑品。例如，可以將預發泡的和已涂覆的泡沫粒子連續地施用到兩個金屬帶中的較下面的那個帶上，這些帶可以任選地具有孔，并且在有或沒有壓縮的情況下用會聚的金屬帶加工以形成連續的泡沫板。在一個工藝實施方案中，在兩個帶之間的體積越來越小，因此產物在這些帶之間被壓縮，并且在泡沫粒子之間的間隙消失。在固化區之后，得到連續的板。在另一個實施方案中，在帶之間的體積可以保持恒定，并且泡沫粒子可以經過具有熱空氣或微波輻照的區域，泡沫粒子在此區域中進一步發泡。在這里，所述間隙也消失并且獲得連續的板材。也可以將兩個連續工藝方案組合使用。泡沫板的厚度、長度和寬度可以在寬范圍內變化，并且受工具的尺寸和閉合力的限制。泡沫板的厚度通常是l-500mm，優選10-300mm。其它優選的尺寸和數值級別是10-200mm，優選20-110mm，特別優選25_95mm。根據DIN 53240，泡沫模塑品的厚度一般是10-150kg/m3，優選20-90kg/m3。此方法使得可以獲得在整個橫截面上具有均勻厚度的泡沫模塑品。外層的密度大約對應于泡沫模塑品的內部區域的密度。也可以在本發明方法中使用來自再循環泡沫模塑品的粉碎泡沫粒子。為了根據本發明生產泡沫模塑品，粉碎的再循環泡沫材料可以按照100重量％的比例或例如按照2-90重量％、尤其是5-25重量％的比例與新鮮材料一起使用，且不會顯著損害強度和力學性能。也可以向涂料中加入其它添加劑，這些添加劑優選具有極小的(如果有的話)對可燃性的貢獻，和/或加入在處于非燃燒狀態時對力學性能或熱性能有積極影響的材料，例如蛭石,從而改進力學性能和水力性能。一種優選的方法包括以下步驟i)將可發泡性苯乙烯聚合物預發泡以形成泡沫粒子，ii)將本發明的涂料組合物以含水分散體的形式施用到所述泡沫粒子上，iii)干燥在所述泡沫粒子上的分散體以形成水不溶性聚合物膜，iV)將被聚合物膜涂覆的泡沫粒子弓I入模具中并燒結。一種特別優選的方法包括根據以下工藝壓制仍被水潤濕的泡沫粒子i)將可發泡性苯乙烯聚合物預發泡以形成泡沫粒子，ii)將本發明的涂料組合物以含水分散體的形式施用到所述泡沫粒子上，iii)將已被涂料組合物涂覆且仍被水潤濕的泡沫粒子弓I入模具中、壓制并在熱和/或微波的作用下固化。本發明的涂料組合物適用于生產簡單或復雜的泡沫模塑品，例如板、塊料、管、棒、型材等。優選生產板或塊料，可隨后將塊料鋸或切成板。板或塊料可例如在建筑和結構中用于外墻的隔熱。它們特別優選作為芯層用于生產夾心元件，例如結構隔熱板(SIP)，其用于建設冷藏庫或倉庫。實施例試驗方法
為了檢測樣品的品質，進行一系列試驗試驗A首先，在燃燒情況下的體積的降低(試驗A)是在合適的儲存時間之后檢測的。為此目的，將邊緣長度為5cm的立方體在1030°C或800°C下在馬弗爐中燒結15分鐘。隨后再次檢測立方體的體積，并減去初始體積。試驗B也檢測所述立方體的浙濾(試驗B)。為此目的，將邊緣長度為5cm的立方體完全浸入溫度為50°C的水中，并完全用水潤濕24小時。隨后干燥立方體并再次稱重，由此確定被洗出的涂料的比例。在容器中的水被蒸發，并稱量殘余物從而測定更準確的值。試驗C所述立方體隨后再次完全干燥，并如對于試驗A所述進行燃燒試驗。這得到在暴露于水之后的燃燒損失(試驗C)。
涂料混合物和聚苯乙烯泡沫粒子的制備將商購聚苯乙烯泡沫粒子(iog/ ，Neopor ' 2300)用表2所示的涂料按照其中
規定的EPS :混合物重量比均勻地涂覆。已涂覆的粒子然后被引入鋁模具(20x20cm)中并壓
縮到初始體積的50%。所得樣品的檢測按照上述“試驗方法”進行。在以下實施例中，使用以下物質表I
權利要求
1.一種用于泡沫材料的涂料組合物，其含有陶瓷材料a)、任選地堿金屬硅酸鹽b)和任選地成膜聚合物c)，其中另外包含具有納米尺寸的SiO2粒子d)。
2.根據權利要求I的涂料組合物，其中具有納米尺寸的SiO2粒子是作為含水的膠態分散體被包含的。
3.根據前述權利要求中至少一項的涂料組合物，其中所述具有納米尺寸的SiO2粒子的平均粒子直徑是10_50nm。
4.根據前述權利要求中至少一項的涂料組合物，其中所述組合物含有 a)20-70重量份的陶瓷材料，尤其是粘土或硅灰石， b)任選地20-70重量份的堿金屬娃酸鹽， c)1-30重量份的成膜聚合物， d)1-60重量份的具有納米尺寸的SiO2粒子d)，和 任選地e)用量足以進行疏水化的含硅化合物。
5.根據前述權利要求中至少一項的涂料組合物，其中具有納米尺寸的SiO2粒子d)具有10-3000m2/g的BET表面積。
6.根據前述權利要求中至少一項的涂料組合物，其中陶瓷材料a)與堿金屬硅酸鹽b)之間的重量比是在1:2至2:1的范圍內。
7.根據前述權利要求中至少一項的涂料組合物，其含有以下物質作為陶瓷材料硅灰石，或水招英石 Al2 [SiO5]&03 n H2O,聞嶺石 Al4[ (OH)8/Si401(l]，多水聞嶺土 Al4[ (OH)8/Si4O10] 2H20，蒙脫石(綠 ± ) (Al1Mg1Fe)2 [(OH2/(Si, AD4O10] -Na0^3(H2O)4,蛭石Mg2 (Al, Fe, Mg) [ (OH2/ (Si, Al) 4010] Mg0.35 (H2O) 4，或它們的混合物。
8.根據前述權利要求中至少一項的涂料組合物，其含有具有組成M2O(SiO2)n的水溶性堿金屬硅酸鹽或它們的混合物作為堿金屬硅酸鹽b)，其中M=鈉或鉀，n=l-4。
9.根據前述權利要求中至少一項的涂料組合物，其含有烯屬不飽和單體的乳液聚合物作為成膜聚合物，所述乳液聚合物具有在_30°C至+80°C范圍內的玻璃化轉變溫度。
10.一種泡沫粒子，其具有根據前述權利要求中至少一項的涂料。
11.根據權利要求10的泡沫粒子，其中泡沫粒子是選自發泡的聚烯烴粒子或任選地可發泡性苯乙烯聚合物的預發泡粒子。
12.—種生產泡沫模塑品的方法，包括在模具中燒結根據權利要求10或11的泡沫粒子。
13.根據權利要求12的方法，包括以下步驟 i)將可發泡性苯乙烯聚合物預發泡以形成泡沫粒子， ii)將本發明的涂料組合物以含水分散體的形式施用到所述泡沫粒子上， iii)干燥在所述泡沫粒子上的分散體以形成水不溶性聚合物膜，和 iv)將被聚合物膜涂覆的泡沫粒子引入模具中并燒結。
14.根據權利要求12的方法，包括以下步驟 i)將可發泡性苯乙烯聚合物預發泡以形成泡沫粒子， ii)將本發明的涂料組合物以含水分散體的形式施用到所述泡沫粒子上， iii)將已被涂料組合物涂覆且仍然被水潤濕的泡沫粒子引入模具中、壓制并在熱和/或微波的作用下固化。
15.根據前述權利要求中至少一項的方法生產的泡沫模塑品用于生產板、塊料、管、棒、型材和作為生產夾心元件用的芯層的用途。
全文摘要
本發明涉及一種涂料組合物、用所述涂料組合物涂覆的泡沫粒子、生產泡沫模塑品的方法以及它們的用途。
文檔編號B29C67/20GK102712117SQ201080059435
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月24日 優先權日2009年11月27日
發明者B·內爾斯, B·施密德, K·哈恩, S·富赫斯, T·尤拉諾瓦 申請人:巴斯夫歐洲公司