Procedimiento para la preparación de polímeros vinílicos aromáticos expansibles con una conductividad térmica reducida por polimerización en suspensión.

Procedimiento para la preparación de bolas de polímeros vinílicos aromáticos expansibles pirorretardantes,

capaces de producir artículos expandidos con una conductividad térmica reducida, mediante polimerización en suspensión acuosa, que comprende la polimerización de por lo menos un monómero vinílico aromático en suspensión acuosa, en presencia de un sistema iniciador de peróxido, activo a una temperatura superior a 80ºC, un agente de expansión, que se añade antes, durante o después de la polimerización, y en presencia de:

- una amida de fórmula general

R1CONHCH2-CH2NHCOR2 (I)

en la que R1 y R2, que son iguales o diferentes, representan un radical (iso)alquilo CH3(CH2)n, estando comprendido n entre 10 y 20, un radical aromático C6-C12 o alquilaromático C7-C25; y

- un sistema pirorretardante que comprende un aditivo bromado con un contenido de bromo superior al 30% en peso.

Procedimiento para la preparación de polímeros vinílicos aromáticos expansibles con una conductividad térmica reducida por polimerización en suspensión.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de polímeros vinílicos aromáticos expansibles con una conductividad térmica reducida por polimerización en suspensión.

Más específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de polímeros vinílicos aromáticos expansibles mediante polimerización en suspensión y a las composiciones expansibles a base de los polímeros vinílicos aromáticos obtenidos de este modo, capaces de dar lugar a artículos expandidos con una densidad baja y una capacidad aislante mejorada.

Aún más específicamente, la presente invención también se refiere a artículos expandidos de polímeros vinílicos aromáticos con una densidad comprendida entre 5 g/l y 5 g/l, preferentemente entre 1 g/l y 25 g/l, que presenta excelentes propiedades de aislamiento térmico, expresadas por una conductividad térmica comprendida entre 25 y 5 mW/mK, preferentemente entre 3 y 45 mW/mK, que en términos generales es, de promedio, incluso más del 1% menor que la de los artículos expandidos equivalentes obtenidos a partir de materiales convencionales presentes actualmente en el mercado, por ejemplo EXTIR A-5, de Polimeri Europa S.p.A. Estos artículos expandidos son estables a las deformaciones inducidas por la exposición a las radiaciones solares.

Todas las condiciones mencionadas en la descripción deben considerarse condiciones preferentes, aunque no se indique explícitamente.

Los polímeros vinílicos aromáticos expansibles y entre estos, particularmente, el poliestireno expansible (EPS), son productos conocidos, utilizados desde hace tiempo para preparar artículos expandidos que pueden utilizarse en diversas áreas de aplicación, entre las cuales una de las más importantes es el aislamiento térmico.

Estos productos expandidos se obtienen hinchando, en primer lugar, las bolas de polímero en un ambiente cerrado, impregnado con un fluido expansible, por ejemplo un hidrocarburo alifático, tal como pentano o hexano, y moldeando a continuación las partículas hinchadas contenidas dentro de un molde mediante el efecto simultáneo de la presión y la temperatura. Generalmente, el hlnchamlento de las partículas se lleva a cabo con vapor u otro gas, que se mantiene a una temperatura ligeramente superior a la temperatura de transición vitrea (Tg) del polímero.

Como ya se ha mencionado, un campo de aplicación particular del poliestireno expandido es el del aislamiento térmico en la industria de la construcción, donde generalmente se utiliza en forma de láminas planas. Normalmente, dichas láminas planas de poliestireno expandido se utilizan con una densidad de aproximadamente el 25 al 3 g/l, ya que la conductividad térmica del polímero presenta un mínimo para estos valores. No resulta ventajosa una densidad Inferior a estos valores, aunque sea técnicamente posible, ya que provoca un aumento drástico de la conductividad térmica de la lámina, que debe compensarse aumentando su espesor.

A fin de superar este inconveniente, se ha sugerido, tal como se describe, por ejemplo, en la publicación de patente de Estados Unidos US28/3328, añadir pequeñas cantidades (,1-,1% en peso) de cera de polietileno de bajo peso molecular a la formulación de polimerización. De hecho, la conductividad térmica baja, llegando por ejemplo a 37,4 mW/mK a 14 g/l, mientras que un EPS de referencia tiene una conductividad de aproximadamente 39-4 mW/mk para esa misma densidad. Este resultado se obtiene gracias al diámetro elevado de celda (aproximadamente 23-24 pm) del producto de EPS expandido a 14 g/l, un diámetro que, sin embargo, afecta negativamente a las propiedades mecánicas del producto final. De hecho, el esfuerzo de compresión se reduce, al 1% de deformación, de 75 kPa de un EPS estándar a 55 kPa.

También se conoce el hecho de rellenar el polímero con materiales atérmanos, tales como grafito, negro de humo o aluminio. De hecho, los materiales atérmanos son capaces de ¡nteractuar con el flujo térmico radiactivo, reduciendo su transmisión y, en consecuencia, aumentando el aislamiento de los materiales expandidos en el que están contenidos. De este modo, es posible preparar artículos termoaislantes con una densidad Incluso menor de 2 g/l, con una elevada capacidad de aislamiento, sin experimentar reducciones del aislamiento que deban compensarse aumentando el espesor.

Los artículos termoaislantes de poliestireno expandido relleno de materiales atérmanos, en particular grafito y/o negro de humo, presentan la desventaja de deformarse fácilmente cuando se exponen a la Irradiación solar, Incluso durante períodos breves de tiempo, ya que las partículas expandidas de las que están formados tienden a hundirse.

Ahora, el presente solicitante ha descubierto que es posible preparar un poliestireno plrorretardante sin los inconvenientes anteriores, es decir, capaz de dar lugar a artículos (por ejemplo, láminas) con una conductividad térmica, por ejemplo, de aproximadamente 34-36 mW/mk a 17 g/l y con un esfuerzo de compresión, para el 1% de deformación, de 75 kPa a 14 g/l, y por consiguiente casi Idénticos a los de un EPS de referencia, gracias a un diámetro de celda óptimo de aproximadamente 12-13 pm. La conductividad térmica de las láminas es

sustancialmente idéntica a la del EPS modificado con materiales atérmanos. Los posibles defectos pueden compensarse mediante un aumento moderado del espesor.

Este resultado puede considerarse extremadamente sorprendente debido al hecho de que, como saben los expertos en la materia, los sistemas plrorretardantes a base de bromo, que se utilizan actualmente para preparar resinas de EPS pirorretardantes, tienden a incluir agua del sistema de suspensión en las bolas producidas. Como es sabido, el agua tiene capacidad de nucleación y contribuye a la formación de artículos expandidos, es decir láminas, con una estructura de celdas que presenta celdas de pequeño tamaño y, por consiguiente, los artículos tienen una capacidad de aislamiento térmico reducida. La presente invención, en cambio, ha invertido esta tendencia. Además, las láminas obtenidas pueden permanecer expuestas a la radiación solar sin sufrir deformación.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención consiste en un procedimiento para la preparación de bolas de polímeros vinílicos aromáticos expansibles pirorretardantes, capaces de producir artículos expandidos con una conductividad térmica reducida mediante polimerización en suspensión acuosa, que comprende la polimerización, por lo menos, de un monómero vinílico aromático, por ejemplo estlreno o una mezcla de estlreno que contiene hasta un 25% en peso de a-metilestireno, en suspensión acuosa, en presencia de un sistema iniciador de peróxido, activo a una temperatura superior al 8°C, un agente de expansión, que se añade antes, durante o después de la polimerización, y en presencia de:

- una amida de fórmula general (I)

en la que Ri y R2, que son iguales o diferentes, representan un radical (Iso)alqullo CHsjChhjn, estando comprendido n entre 1 y 2, preferentemente entre 16 y 18, un radical aromático C6-C12 o alquilaromático

C7-C25; y

un sistema pirorretardante que comprende un aditivo bromado con un contenido de bromo superior al 3% en

Según la presente invención, en la polimerización en suspensión, la amida de fórmula general (I) se añade en una cantidad comprendida entre 5 y 5 ppm con respecto al peso de la base monomérlca, preferentemente entre 1 y 5 ppm. El producto preferente es la N,N-et¡len-bis-estearamida.

Se conoce la adición de amidas en la polimerización de monómeros aromáticos vinílicos para reducir la formación de coágulos, por ejemplo a través de la patente US n° 3.339.97. Sin embargo, estos polímeros no contienen aditivos bromados y la adición es problemática, ya que tiene que llevarse a cabo con una cierta conversión del monómero en polímero, esto es del 16 al 95%, ya que las adiciones prematuras dan lugar a emulsiones con agua, mientras que las adiciones retardadas ponen en peligro el efecto de la amida.

También se conoce la adición de amidas, de nuevo en la polimerización de monómeros aromáticos vinílicos sin aditivos pirorretardantes para obtener celdas pequeñas, por ejemplo a través de la patente US n° 3.96.787.

Por otro lado, sorprendentemente, la adición de amidas a polímeros pirorretardantes da lugar a celdas anchas y, por consiguiente, a una mayor capacidad de aislamiento, un efecto que es exactamente opuesto al descrito en la patente de la técnica... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de bolas de polímeros vinílicos aromáticos expansibles pirorretardantes, capaces de producir artículos expandidos con una conductividad térmica reducida, mediante polimerización en suspensión acuosa, que comprende la polimerización de por lo menos un monómero vinílico aromático en suspensión acuosa, en presencia de un sistema iniciador de peróxido, activo a una temperatura superior a 8°C, un agente de expansión, que se añade antes, durante o después de la polimerización, y en presencia de:

- una amida de fórmula general

R1CONHCH2-CH2NHCOR2 (I)

en la que R1 y R2, que son iguales o diferentes, representan un radical (iso)alquilo CH3(CH2)n, estando comprendido n entre 1 y 2, un radical aromático C6-Ci2 o alquilaromático C7-C25; y

- un sistema pirorretardante que comprende un aditivo bromado con un contenido de bromo superior al 3% en peso.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el monómero vinílico aromático es estireno o una mezcla de estireno que contiene hasta un 25% en peso de a-metilestireno, y n está comprendido entre 16 y 18.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que la amida de fórmula general (I) se añade en cantidades comprendidas entre 5 y 5 ppm con respecto al peso de la base monomérica.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la amida es N,N-etilen-bis- estearamida.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agente de expansión se selecciona de entre hidrocarburos alifáticos o cicloalifáticos que contienen entre 3 y 6 átomos de carbono; derivados halogenados de hidrocarburos alifáticos que contienen entre 1 y 3 átomos de carbono; dióxido de carbono; alcohol etílico.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agente de expansión se utiliza en una cantidad comprendida entre el 1 y el 1% en peso con respecto al peso de la base monomérica.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema pirorretardante comprende compuestos aromáticos alifáticos, cicloalifáticos, bromados, con un contenido de bromo superior al 3%

en peso.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los agentes pirorretardantes se utilizan en una cantidad comprendida entre el ,1 y el 3% en peso.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema pirorretardante comprende un agente sinérgico que contiene por lo menos un enlace C-C o C-O-O-C termolábil.

1. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agente sinérgico se utiliza en unas cantidades comprendidas entre el y el 1% en peso.

11. Composiciones expansibles en forma de bolas a base de compuestos vinílicos aromáticos, capaces de dar lugar a productos expandidos con una densidad baja y una capacidad aislante mejorada, que comprenden:

a. una matriz obtenida por polimerización del 5 al 1% en peso de uno o más monómeros aromáticos vinílicos y del al 5% en peso de por lo menos un monómero copolimerizable;

b. del 1 al 1% en peso, calculado con respecto a la matriz polimérica (a), de un agente de expansión;

c. del ,1 al 3% en peso, calculado con respecto a la matriz polimérica (a), de un aditivo bromado autoextinguible;

d. del al 1% en peso, calculado con respecto a la matriz polimérica (a), de un agente sinérgico de (c) que contiene, por lo menos, un enlace C-C o C-O-O-C termolábil,

e. de 5 a 5 ppm en peso, calculadas con respecto a la matriz polimérica (a), de una amida que tiene la fórmula general (I),

que se puede obtener mediante el procedimiento en suspensión acuosa descrito en las reivindicaciones anteriores.

12. Artículos expandidos que pueden obtenerse mediante la expansión y sinterización de bolas a base de compuestos aromáticos vinílicos con la composición según la reivindicación 11.