CN101787236A - 聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂及其制备方法，由A、B组分复配而成，A、B组分的质量比为1∶1.2～1.4，原料及质量百分比为：A组分：丁苯乳液40％～50％；水玻璃35％～40％；水玻璃稳定剂1％～3％；聚磷酸铵类防火助剂3.4％～8％；稳定增稠剂10％～15％；防腐剂0.2％～0.4％；B组分：水25％～30％；防腐剂0.2％～04％；三氧化二锑3％～5％；氯化石蜡7％～11％；防火纸纤维浆1 5％～20％；云母3％～5％；氢氧化铝1 5％～20％；粉煤灰20％～25％；膨胀珍珠岩0.5％～1％等。本发明具有良好的阻燃性，能大幅提高聚苯乙烯泡沫保温材料的燃烧性能。

Description

聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑外墙保温材料，特别是一种外墙保温材料的防火界面剂。

背景技术

当前外墙外保温系统中有机保温材料(主要是EPS板和XPS板)由于其燃烧性能指标差，在施工或使用过程中如聚苯板在裸露或涂覆普通界面剂的情况下，存在严重的火灾安全隐患，由此引发的火灾事故时有发生，对人们的生命和财产安全造成了严重的危害。

现有的聚苯乙烯泡沫保温材料普通界面剂制备配方很难达到防火要求。因此，研制有机/无机复合防火隔热涂层涂覆在聚苯乙烯泡沫保温材料面层形成防火界面剂，在满足基本粘结性能指标的前提下，达到聚苯乙烯泡沫保温材料在施工或使用过程中的防火要求，防止和减少聚苯乙烯泡沫保温材料在施工和使用过程中引发的火灾事故，迫在眉睫。

发明内容

本发明提供一种聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂及其制备方法，要解决聚苯板易燃，普通界面剂无法达到防火要求的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂，由A、B组分复配而成，其特征在于：所述A、B组分的质量比为1∶1.2～1.4，A、B组分中各原料的质量百分比如下：

A组分                                 含量(wt％)

丁苯乳液                              40％～60％

水玻璃                                35％～40％

水玻璃稳定剂                          1％～3％

聚磷酸铵类防火助剂                    3.4％～8％

稳定增稠剂                            10％～15％

防腐剂                                0.2％～0.4％；

B组分                                 含量(wt％)

水                                    25％～30％

防腐剂                                0.2％～0.4％

三氧化二锑                              3％～5％

氯化石蜡                                7％～11％

防火纸纤维浆                            15％～20％

氢氧化铝                                15％～20％

填料                                    23％～30％

膨胀珍珠岩                              0.5％～1％

稳定增稠剂                              0.3％～0.5％

分散剂                                  0.2％～0.4％。

所述聚苯乙烯泡沫保温材料为模塑聚苯板，A、B组分的质量比为1∶1.4，A、B组分中各原料的质量百分比如下：

A组分                               含量(wt％)

丁苯乳液                            40％～50％

水玻璃                              35％～40％

水玻璃稳定剂                        1％～3％

聚磷酸铵类防火助剂                  3.4％～8％

稳定增稠剂                          10％～15％

防腐剂                              0.2％～0.4％；

B组分                               含量(wt％)

水                                  25％～30％

防腐剂                              0.2％～04％

三氧化二锑                          3％～5％

氯化石蜡                            7％～11％

防火纸纤维浆                        15％～20％

氢氧化铝                            15％～20％

填料                                23％～30％

膨胀珍珠岩                          0.5％～1％

稳定增稠剂                          0.3％～0.5％

分散剂                              0.2％～0.4％。

所述聚苯乙烯泡沫保温材料为挤塑聚苯板，A、B组分的质量比为1∶1.2，A、B组分中各原料的质量百分比如下：

A组分                             含量(wt％)

丁苯乳液                          50％～60％

水玻璃                            35％～40％

水玻璃稳定剂                      1％～3％

聚磷酸铵类防火助剂                3.4％～8％

稳定增稠剂                        10％～15％

防腐剂                            0.2％～0.4％；

B组分                             含量(wt％)

水                                25％～30％

防腐剂                            0.2％～04％

三氧化二锑                        3％～5％

氯化石蜡                          7％～11％

防火纸纤维浆                      15％～20％

氢氧化铝                          15％～20％

填料                              23％～30％

膨胀珍珠岩                        0.5％～1％

稳定增稠剂                        0.3％～0.5％

分散剂                            0.2％～0.4％。

所述聚磷酸铵类防火助剂是采用以下原料，各原料占A组分的质量百分比如下：

聚磷酸铵                          0.4％～1％

季戊四醇                          2％～4％

尿素                              1％～3％。

所述填料是采用以下原料，各原料占B组分的质量百分比如下：

粉煤灰                            20％～25％

云母                              3％～5％。

所述防火纸纤维浆按质量百分比配比如下：

组分                              含量(wt％)

水                                80％～90％

聚丙烯酰胺                        0.1％～0.3％

乙二醇                            0.5％～1％

十二烷基苯磺酸钠                  0.2％～0.5％

硼砂                              1％～5％

灰木素                            8％～12％。

所述水玻璃可为钠水玻璃或钾水玻璃，水玻璃的模数为3.1～3.4，水玻璃稳定剂采用NaOH或KOH。

所述防腐剂可为HF防腐剂、C-15防腐剂或BIT防腐剂。

所述稳定增稠剂可为膨润土稳定增稠剂、高秒稳定增稠剂、硅酸镁锂凝胶稳定增稠剂或聚丙烯酸乳液稳定增稠剂。

这种聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂的制备方法，其特征在于：包括下列两个步骤：

步骤一，A组分的配制，先将防火界面剂A组分的各原料称量好，然后将丁苯乳液、水玻璃和防腐剂混合低速搅拌5min以上，依次加入NaOH、高秒、聚磷酸铵、季戊四醇、尿素，低速搅拌20min以上，搅拌均匀且无颗粒状物质后，即得A组分产品；

步骤二，B组分的配制，先将防火界面剂B组分各原料称量好，制备防火纸纤维浆，在搅拌罐中加入水，低速搅拌，依次加入聚丙烯酰胺、乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、硼砂，加料完毕，低速搅拌10～20min；提高转速，慢慢加入灰木素，加料完毕，高速搅拌10～20min待用；然后在防火纸纤维浆中加入水和防腐剂，分散搅拌，依次加入三氧化二锑、氯化石蜡、云母，加料完毕，低速分散搅拌2～5min；提高分散搅拌速度，依次加入氢氧化铝、粉煤灰、分散剂、膨润土和炭黑，分散搅拌5～10min；然后将分散搅拌完全的浆料经过砂磨机或三辊研磨机研细，将研细的浆料再经过分散搅拌并搅拌过程中加入膨胀珍珠岩，搅拌时间为5～10min；搅拌均匀后，即得B组分产品；

步骤三，最后按聚苯乙烯泡沫保温材料种类不同，将A组分和B组分按质量比复配而成。

本发明的有益效果如下：

本发明采用丁苯乳液为主要成膜物质，钠水玻璃为主要无机胶粘剂，以NaOH为钠水玻璃稳定剂，并构成第一道防火硬壳，以提高胶凝材料自身的阻燃性。在通常所用的聚磷酸铵类防火助剂的基础上，加入氢氧化铝、三氧化二锑、氯化石蜡、防火纸纤维浆为主要阻燃物质，以NaOH为水玻璃稳定剂，高秒(2％溶液)和膨润土为稳定增稠剂，膨胀珍珠岩为轻骨料，并辅以填料、防腐剂和分散组成。经A、B组分复配涂覆在聚苯乙烯泡沫保温材料面层(满涂即可)，能大幅度提高聚苯乙烯泡沫保温材料的燃烧性能：氧指数＞32，水平燃烧试验为不燃，并经自创电焊试验表明，涂覆防火界面剂的聚苯乙烯泡沫材料在电焊条件下，电焊火花和呲断的钢筋头(20mm厚，长为10～20mm)很难引燃聚苯乙烯泡沫保温材料，即使引燃，火焰不会蔓延，并在短时间内自熄。该防火界面剂的制备方法简单、无污染、成本低廉、应用广泛。

1、优于本发明选用的无机胶凝材料是钠水玻璃，其硬化中析出的硅酸凝胶具有很强的粘附性，和丁苯乳液复配可以对聚苯乙烯泡沫保温材料提供很强的粘结能力。并且硅酸凝胶具有高温干燥增加强皮的特性，在聚苯乙烯泡沫保温材料表面覆盖一层难穿透的保护层，使电焊火花很难嵌入保温板，因而具有很好的防火热性。

2、防火界面剂中加入的季戊四醇能使聚苯乙烯保温材料炭化，使保温材料遇火不会融化滴落，并且加入的催化剂和发泡剂能使聚苯乙烯泡沫保温材料受热至200℃以上剧烈发泡，大大提高了涂层的发泡率，减少了火焰对聚苯乙烯泡沫保温材料的直接攻击。

3、防火界面剂中的三氧化二锑和氯化石蜡受热分解后，能捕获保温材料热分解产生的游离基，使氧的游离基无法与可燃整齐结合，不构成轰燃条件。

4、防火界面剂中含有大量受热分解吸热物质，使材料难以达到起燃点。

5、本发明的制备工艺简单、无污染、成本低廉、应用广泛。

本发明具有良好的阻燃性能，涂覆(薄涂)在聚苯乙烯泡沫保温材料面层，能大幅度提高聚苯乙烯泡沫保温材料的燃烧性能指标，满足聚苯乙烯泡沫保温材料在施工和使用过程中的防火要求。

具体实施方式

实施例1

聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂A组分的制备分为模塑聚苯板防火界面剂制备和挤塑聚苯板防火界面剂的制备。请参阅表1和表2：

本发明模塑聚苯板防火界面剂A组分的制备，请参阅表1例举的3个配方。首先，按表1中配方1先将各组分称量好，然后将丁苯乳液、水玻璃和防腐剂混合低速搅拌5min以上，依次加入NaOH、高秒、聚磷酸铵、季戊四醇、尿素，低速搅拌20min以上，搅拌均匀且无颗粒状物质后，即得本发明的A组分1产品，出料包装。

实施例2

按表1的配方2制备模塑聚苯板防火界面剂A组分2。制备方法与实施例1相同。

实施例3

按表1的配方3制备模塑聚苯板防火界面剂A组分3。制备方法与实施例1相同。

实施例4

本发明模塑聚苯板防火界面剂B组分的制备，请参阅表3例举的4个配方。首先，按表3中配方1先将各组分称量好，然后按表4配方先制备防火纸纤维浆，在搅拌罐中加入水，低速搅拌，依次加入聚丙烯酰胺、乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、硼砂，加料完毕，低速搅拌10～20min；提高转速，慢慢加入灰木素，加料完毕，高速搅拌10～20min待用。然后在防火纸纤维浆中加入水和防腐剂，分散搅拌，依次加入三氧化二锑、氯化石蜡、云母，加料完毕，低速分散搅拌2～5min；提高分散搅拌速度，依次加入氢氧化铝、粉煤灰、分散剂、膨润土和炭黑，分散搅拌5～10min；然后将分散搅拌完全的浆料经过砂磨机或三辊研磨机研细，将研细的浆料再经过分散搅拌并搅拌过程中加入膨胀珍珠岩，搅拌时间为5～10min；搅拌均匀后，即得本发明的B组分1产品，出料包装。

实施例5

按表3的配方2制备模塑聚苯板防火界面剂B组分2。制备方法与实施例4相同。

实施例6

按表3的配方3制备模塑聚苯板防火界面剂B组分3。制备方法与实施例4相同。

实施例7

按表3的配方4制备模塑聚苯板防火界面剂B组分4。制备方法与实施例4相同。

实施例8

本发明挤塑聚苯板防火界面剂A组分的制备，请参阅表2例举的3个配方。制备方法与实施例1相同。

实施例9

本发明挤塑聚苯板防火界面剂B组分的制备，制备方法与实施例4相同。

实施例10

模塑聚苯板防火界面剂的配制：A组分∶B组分＝1∶1.4，搅拌均与即可；

挤塑聚苯板防火界面剂的配置：A组分∶B组分＝1∶1.2，搅拌均与即可。

实施例11

本发明A组分各原料如下：

类别                  A组分

有机成膜物质          丁苯乳液

无机胶粘剂            水玻璃

水玻璃稳定剂          NaOH

催化剂，发泡剂        聚磷酸铵

成炭剂                季戊四醇

稳定增稠剂            高秒(2％溶液)

发泡剂                尿素

防腐剂                HF。

比较例：

按表5的配方制备模塑聚苯板界面剂和挤塑聚苯板界面剂。在搅拌罐中加入水，开始搅拌，依次加入防腐剂，纤维素醚溶液和707乳液，搅拌10～15min，即得聚苯乙烯泡沫保温材料界面剂。

涂覆防火界面剂模塑聚苯板的性能见表6-1和表6-2；

涂覆防火界面剂挤塑聚苯板的性能见表7-1和表7-2；

涂覆比较例界面剂的模塑聚苯板和挤塑聚苯板性能对比见表8

表1本发明的模塑聚苯板防火界面剂A组分制备配方(wt％)

类别	原料名称	A组分1	A组分2	A组分3
					有机成膜物质	丁苯乳液	40	42	44
无机胶粘剂	钠水玻璃	40	38	36
					水玻璃稳定剂	NaOH	3	3	3
催化剂	聚磷酸铵	1.2	1	0.8
					成炭剂	季戊四醇	3	2.5	2
稳定增稠剂	高秒(2％溶液)	10	10	10
					发泡剂	尿素	1	1.5	2
防腐剂	HF防腐剂	0.3	0.3	0.3

均为占总质量的％

表2本发明的挤塑聚苯板防火界面剂A组分制备配方(wt％)

类别	原料名称	A组分1	A组分2	A组分3
					有机成膜物质	丁苯乳液	60	62	64
无机胶粘剂	钠水玻璃	50	48	46
					水玻璃稳定剂	NaOH	4	4	4
催化剂	聚磷酸铵	2	1.5	1.2
					成炭剂	季戊四醇	3.5	3	2.5
稳定增稠剂	高秒(2％溶液)	10	10	10
					发泡剂	尿素	1	1.5	2
防腐剂	HF防腐剂	0.3	0.3	0.3

均为占总质量的％

表3本发明的聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂B组分制备配方(wt％)

原料名称	B组分1	B组分2	B组分3	B组分4
					水	30	30	30	30
防腐剂	0.3	0.3	0.3	0.3
					三氧化二锑	3	4	5	6
氯化石蜡	7	6	5	4
					防火纸纤维浆	12	14	16	18
云母	4	4	4	4
					氢氧化铝	14	16	18	20
粉煤灰	20	18	16	14
					膨胀珍珠岩	0.5	0.5	0.5	0.5
膨润土	0.4	0.4	0.4	0.4
					分散剂(聚羧酸钠盐型分散剂Sn-5040)	0.3	0.3	0.3	0.3

均为占总质量的％

表4本发明的聚苯乙烯泡沫保温材料B组分中防火纸纤维浆制备配方(wt％)

均为占总质量的％

表5比较例一聚苯乙烯泡沫保温材料普通界面剂制备配方(wt％)

均为占总质量的％

表6-1涂覆防火界面剂模塑聚苯板的主要性能

表6-2涂覆防火界面剂模塑聚苯板的主要性能

表7-1涂覆防火界面剂挤塑聚苯板的主要性能

表7-2涂覆防火界面剂挤塑聚苯板的主要性能

表8涂覆对比例界面剂模塑聚苯板和挤塑聚苯板性能对比

Claims (10)

1.一种聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂，由A、B组分复配而成，其特征在于：所述A、B组分的质量比为1∶1.2～1.4，A、B组分中各原料的质量百分比如下：

A组分                         含量(wt％)

丁苯乳液                      40％～60％

水玻璃                        35％～40％

水玻璃稳定剂                  1％～3％

聚磷酸铵类防火助剂            3.4％～8％

稳定增稠剂                    10％～15％

防腐剂                        0.2％～0.4％；

B组分                         含量(wt％)

水                            25％～30％

防腐剂                        0.2％～0.4％

三氧化二锑                    3％～5％

氯化石蜡                      7％～11％

防火纸纤维浆                  15％～20％

氢氧化铝                      15％～20％

填料                          23％～30％

膨胀珍珠岩                    0.5％～1％

稳定增稠剂                    0.3％～0.5％

分散剂                        0.2％～0.4％。

2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂，其特征在于：所述聚苯乙烯泡沫保温材料为模塑聚苯板，A、B组分的质量比为1∶1.4，A、B组分中各原料的质量百分比如下：

A组分                                        含量(wt％)

丁苯乳液                                     40％～50％

水玻璃                                       35％～40％

水玻璃稳定剂                                 1％～3％

聚磷酸铵类防火助剂                           3.4％～8％

稳定增稠剂                                   10％～15％

防腐剂                                       0.2％～0.4％；

B组分                                        含量(wt％)

水                                           25％～30％

防腐剂                                       0.2％～04％

三氧化二锑                                   3％～5％

氯化石蜡                                     7％～11％

防火纸纤维浆                                 15％～20％

氢氧化铝                                     15％～20％

填料                                         23％～30％

膨胀珍珠岩                                   0.5％～1％

稳定增稠剂                                   0.3％～0.5％

分散剂                                       0.2％～0.4％。

3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂，其特征在于：所述聚苯乙烯泡沫保温材料为挤塑聚苯板，A、B组分的质量比为1∶1.2，A、B组分中各原料的质量百分比如下：

A组分                                        含量(wt％)

丁苯乳液                                     50％～60％

水玻璃                                       35％～40％

水玻璃稳定剂                                 1％～3％

聚磷酸铵类防火助剂                           3.4％～8％

稳定增稠剂                                   10％～15％

防腐剂                                       0.2％～0.4％；

B组分                                    含量(wt％)

水                                       25％～30％

防腐剂                                   0.2％～04％

三氧化二锑                               3％～5％

氯化石蜡                                 7％～11％

防火纸纤维浆                             15％～20％

氢氧化铝                                 15％～20％

填料                                     23％～30％

膨胀珍珠岩                               0.5％～1％

稳定增稠剂                               0.3％～0.5％

分散剂                                   0.2％～0.4％。

4.根据权利要求2或3所述的聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂，其特征在于：所述聚磷酸铵类防火助剂是采用以下原料，各原料占A组分的质量百分比如下：

聚磷酸铵                                 0.4％～1％

季戊四醇                                 2％～4％

尿素                                     1％～3％。

5.根据权利要求2或3所述的聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂，其特征在于：所述填料是采用以下原料，各原料占B组分的质量百分比如下：

粉煤灰                                   20％～25％

云母                                     3％～5％。

6.根据权利要求2或3所述的聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂，其特征在于：所述防火纸纤维浆按质量百分比配比如下：

组分                                    含量(wt％)

水                                      80％～90％

聚丙烯酰胺                              0.1％～0.3％

乙二醇                                  0.5％～1％

十二烷基苯磺酸钠                        0.2％～0.5％

硼砂                                    1％～5％

灰木素                                  8％～12％。

7.根据权利要求2或3所述的聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂，其特征在于：所述水玻璃为钠水玻璃或钾水玻璃，水玻璃的模数为3.1～3.4，水玻璃稳定剂采用NaOH或KOH。

8.根据权利要求2或3所述的聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂，其特征在于：所述防腐剂为HF防腐剂、C-15防腐剂或BIT防腐剂。

9.根据权利要求2或3所述的聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂，其特征在于：所述稳定增稠剂为膨润土稳定增稠剂、高秒稳定增稠剂、硅酸镁锂凝胶稳定增稠剂或聚丙烯酸乳液稳定增稠剂。

10.一种聚苯乙烯泡沫保温材料防火界面剂的制备方法，其特征在于：包括下列两个步骤：

步骤一，A组分的配制，先将防火界面剂A组分的各原料称量好，然后将丁苯乳液、水玻璃和防腐剂混合低速搅拌5min以上，依次加入NaOH、高秒、聚磷酸铵、季戊四醇、尿素，低速搅拌20min以上，搅拌均匀且无颗粒状物质后，即得A组分产品；

步骤二，B组分的配制，先将防火界面剂B组分各原料称量好，制备防火纸纤维浆，在搅拌罐中加入水，低速搅拌，依次加入聚丙烯酰胺、乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、硼砂，加料完毕，低速搅拌10～20min；提高转速，慢慢加入灰木素，加料完毕，高速搅拌10～20min待用；然后在防火纸纤维浆中加入水和防腐剂，分散搅拌，依次加入三氧化二锑、氯化石蜡、云母，加料完毕，低速分散搅拌2～5min；提高分散搅拌速度，依次加入氢氧化铝、粉煤灰、分散剂、膨润土和炭黑，分散搅拌5～10min；然后将分散搅拌完全的浆料经过砂磨机或三辊研磨机研细，将研细的浆料再经过分散搅拌并搅拌过程中加入膨胀珍珠岩，搅拌时间为5～10min；搅拌均匀后，即得B组分产品；

步骤三，最后按聚苯乙烯泡沫保温材料种类不同，将A组分和B组分按质量比复配而成。