CN103086676B - 一种防火阻燃聚苯乙烯泡沫及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防火阻燃聚苯乙烯泡沫，其技术要点是：在混合废旧聚苯乙烯泡沫塑料提取的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒和普通聚苯乙烯泡沫塑料颗粒中，添加无机阻燃剂、水溶性粘合剂、无机物分散剂、强度增强剂、水、发泡剂。同时，提供了该防火阻燃聚苯乙烯泡沫的生产方法。本发明所涉及的防火阻燃聚苯乙烯泡沫具有轻量性、缓冲性、隔热性、耐化学性等物理化学特性，还具有工艺简单，成本低，应用范围宽，寿命长等特点。

Description

一种防火阻燃聚苯乙烯泡沫及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种有机化工原料生产阻燃保温建筑材料技术领域，具体地说是一种防火阻燃聚苯乙烯泡沫及其生产方法。

背景技术

通常聚苯乙烯泡沫塑料是用丙烷气体或戊烷气体进行发泡膨大制取的比自身体积大30倍或50倍以上占98%空气体积的轻量（比重：0.03）物质，是一种非常经济性的产业材料，而且这种材料至今仍在开发应用。聚苯乙烯泡沫塑料的特点是保温、隔热、缓冲、轻量性能非常优良，主要广泛应用于建筑物的隔热材料、农水产品的卫生包装用、家电产品的缓冲包装用、锅炉隔热用、一次性餐具、船舶、航空等各种产业领域。

经济性、隔热性非常优良的聚苯乙烯泡沫塑料却有致命性的弱点。那就是燃点非常低而火灾危险性非常高，而且发生火灾时释放有害的挥发性气体而容易造成人们窒息身亡。从环境方面看，因聚苯乙烯泡沫塑料的体积大在使用后被丢弃时容易造成城市美观上的污染，而且聚苯乙烯泡沫塑料的颗粒在发洪水后流入江河或大海被鱼类误食而造成鱼类死亡。从科学性分析来看，降解聚苯乙烯泡沫塑料需要最少2300年的长久岁月。因此聚苯乙烯泡沫塑料对大自然和人的生命均有很大的危害性，且生产过程中释放出的各种有害物质是环境公害的主犯；作为建筑隔热材料的内层用使用时，因释放有毒物质而容易诱发呼吸器官疾病和皮肤过敏性疾病，成为人们致命性癌症疾病的原因。综上所述，随着陆续发生聚苯乙烯泡沫塑料的问题，建材生产商或相关国家机构都在鼓励开发解决上述问题的不燃或阻燃性聚苯乙烯泡沫塑料，但至今仍处于不足的状态。

为了解决聚苯乙烯泡沫塑料所出现的问题，我们观察了把聚苯乙烯泡沫塑料开发为阻燃性聚苯乙烯泡沫塑料的发明。在已公开的专利中提到了将液态水玻璃（Na₂Si0₃）阻燃剂作为阻燃涂层的方法和直接加入混合水泥的制备方法。而在废旧聚苯乙烯泡沫塑料的再生利用上，主要以还原聚苯乙烯泡沫塑料（98%）的原料EPS树脂作为原料，内部涂层后制作寝具或装饰镜框、相框等。在利用可燃性聚苯乙烯泡沫塑料或可燃性废旧聚苯乙烯泡沫塑料的颗粒后，添加水泥和稳定剂等制备阻燃性隔热聚苯乙烯泡沫塑料的方法中，主要是以调整聚苯乙烯泡沫塑料颗粒的混合比例达到隔热的目的。但如果水泥比重以3.2以上与聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行混合时，随着水泥含量的不断增加，所得产品的隔热效果将会显著下降。

第20-0356128号公告的韩国实用新型提出了聚苯乙烯泡沫塑料颗粒利用有机挥发性物质热硬化型树脂或聚缩醛树脂、三聚氰胺树脂等胶粘剂成型聚苯乙烯泡沫塑料的方法。其利用热硬化性树脂在体现聚苯乙烯泡沫塑料特点的同时达到了隔热性。虽然该热硬化树脂比聚苯乙烯泡沫塑料具有稍高的燃点，但火灾时温度达到120℃~150℃仍会被分解，而且在400℃以上温度下会被点燃而释放煤烟等有害毒性挥发性物质，因此结果物很难期待难燃性（800℃~1000℃）。

第10-0264531号公告的韩国发明专利，提出了再生利用废旧聚苯乙烯泡沫塑料的制备方法。现有的再生利用聚苯乙烯泡沫塑料的方法，主要是减少聚苯乙烯泡沫塑料的体积后，在重新进行发泡制作成包装容器或包装材料等。所得材料主要用于代替木材用作建筑辅助材料制作各种窗框、地板、装饰柜、衣柜内饰等。该方法通过粉碎、熔融块状废旧聚苯乙烯泡沫塑料，并在凝胶状态下进行压制，同时在凝胶状态下混合具有发泡剂、硬度调节剂、氧化稳定剂重新进行熔融，以凝胶状态压出成型获得隔热的效果。该专利是用木粉和聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行合成而作为隔热性木材的替代品，其用途广泛，但隔热性却比聚苯乙烯泡沫塑料的隔热性（比重0.03）差；同时，在其制备过程中并未加入阻燃性物质，因此其阻燃效果难以预见。

公开号为102006009414的韩国专利利用废旧聚苯乙烯泡沫塑料制备阻燃性聚苯乙烯泡沫塑料中把粉碎提取为2~3mm粒度的废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒与废旧海绵和锯末子进行混合以提高隔热性，而且为带来阻燃性把水泥作为硬化物使用。方法中将混合聚苯乙烯泡沫塑料和锯末子混合后添加将作为硬化物的水泥。由此可以看出除了成型的方法以外，但在聚苯乙烯泡沫塑料的轻量、缓冲、隔热等物理、化学性特点上根本无法达到理想的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有能形成防火保护层的一种防火阻燃聚苯乙烯泡沫及其生产方法。通过提取可燃性废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒和普通可燃性聚苯乙烯泡沫塑料颗粒并进行混合后，适当添加一定量的无机物和有机物制备一种不可燃聚苯乙烯泡沫塑料。

本发明的目的是这样实现的：在混合300～350重量份废旧聚苯乙烯泡沫塑料提取的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒和500～800重量份普通聚苯乙烯泡沫塑料颗粒的900～1000重量份中，添加无机阻燃剂12～30 重量份、水溶性粘合剂2～4重量份、无机物分散剂1～2重量份、pH调节剂0.5～1重量份、强度增强剂10～20重量份、无机抗菌剂2～4重量份、水20～30重量份、发泡剂0.5～1重量份；

所述无机阻燃剂为氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钾或/和石墨中的一种或一种以上任意比例的混合；

所述水溶性粘合剂为氢氧化钙、碳酸钙或生石灰中的一种；

所述无机物分散剂为硅酸钠或偏硅酸钠中的一种；

所述pH调节剂为磷酸钾或氢氧化钾中的一种；

所述强度增强剂为硫酸铝、氧化铝、氧化铁、氧化镁或/和水泥中的的一种或一种以上任意比例的混合；

所述无机抗菌剂为氧化钛、氧化铝或硼酸中的一种；

所述发泡剂为四氮六甲环、乙二酸或碳酸氢钠中的一种。

本发明优化的成分及重量份包括：在混合300～350重量份废旧聚苯乙烯泡沫塑料提取的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒和500～800重量份普通聚苯乙烯泡沫塑料颗粒的1000重量份中，添加无机阻燃剂12～30 重量份、水溶性粘合剂2～4重量份、无机物分散剂1～2重量份、强度增强剂10～20重量份、水20～30重量份、发泡剂0.5～1重量份。

本发明以上述成分及重量份为基础，所述的生产方法如下：首先把收集的废旧可燃性聚苯乙烯泡沫塑料填充到粉碎机上粉碎为粒径1mm～2mm的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒，并把300～350重量份的废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒和500～800重量份的普通可燃性聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行混合，并通过传送机投入到混炼机中；然后再依次添加无机阻燃剂12～30 重量份、水溶性粘合剂2 ～4重量份、无机物分散剂1～2重量份、强度增强剂10～20重量份、水20～30重量份、无机发泡剂0.5～1重量份进行15～25分钟混炼后，生产出不可燃废聚苯乙烯泡沫塑料原料；再将该原料投入到模具中，液压机上压成型，脱模后即为成品；

为进一步加强并保证本发明成品的使用强度，则在加入强度增强剂的同时，还包括加入pH调节剂0.5～1重量份，所述的pH调节剂为磷酸钾或氢氧化钾中的一种。

在加入水的同时，还包括加入无机抗菌剂2～4重量份，所述的无机抗菌剂为氧化钛、氧化铝或硼酸中的一种；以防止本发明成品的细菌繁殖，影响其使用寿命。

本发明关于各成份加入量的确定：

所述聚苯乙烯泡沫塑料颗，关于废旧可燃性聚苯乙烯泡沫塑料颗粒的使用，当加入量低于300重量份时，单价上升经济性下降；当加入量350重量份时，其隔热性能会下降。

所述水溶性粘合剂，如果不足2重量份时聚苯乙烯泡沫塑料颗粒的粘合性会下降，将影响其商品性，如果超过4重量份，由于粘合性太大，会影响泡沫效果，导致经济性下降。

所述无机阻燃剂，如果不足12重量份将降低阻燃性，如果超过30重量份因粘度差而降低产品硬度。

所述无机物分散剂，如果不足1重量份，将会延长混炼时间，如果超过2重量份材料将出现成团现象。

所述pH调节剂，如果不足0.5重量份，因不可燃物质和其他添加的内容物pH值不同而容易导致物性变化，如果超过1重量份容易下降产品强度（因粘度下降）。

所述强度增强剂，如果不足10重量份将导致强度下降，如果超过20重量份将导致产品抗挠强度下降而缺乏伸缩性。

所述无机抗菌剂，如果不足4重量份将无法期待持续的抗菌能力，如果超过4重量份将提升产品单价。

所述饮用水，如果不足20重量份混炼中将不容易分散而出现成团现象，如果超过30重量份将会延长产品硬化时间及强度下降。

所述无机发泡剂，如果不足0.5重量份将发泡不足而加重产品比重，如果超过1重量份将出现饱和气泡现象而下降产品强度。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本发明提供了能最大限度减少毁坏聚苯乙烯泡沫塑料特点的，具有轻量性、缓冲性、隔热性、耐化学性等物理化学特性的A级阻燃性聚苯乙烯泡沫塑料。

2、采用这样的方法制作的产品不仅维持聚苯乙烯泡沫塑料的特性，还作为不可燃聚苯乙烯泡沫塑料具备隔热性、缓冲性的特征，在火灾的危险中具备安全性，并通过再生利用废旧聚苯乙烯泡沫塑料而可以节省资源和减少环境公害，冬季还可以预防结露带来抑制霉菌繁殖而具有生态环境的效果。

3、本发明还具有工艺简单，成本低，应用范围宽，寿命长等特点。

附图说明

图1是本发明成品在800～1000℃火焰下燃烧1分钟状态示意简图；

图2是本发明成品在800～1000℃火焰下燃烧2分钟状态示意简图；

图3是本发明成品在800～1000℃火焰下燃烧3分钟状态示意简图；

图4是本发明成品在800～1000℃火焰下燃烧4分钟状态示意简图；

图5是普通聚苯乙烯泡沫塑料在800～1000℃火焰下燃烧1秒钟状态示意简图；

图6是普通聚苯乙烯泡沫塑料在800～1000℃火焰下燃烧2秒钟状态示意简图；

图7是普通聚苯乙烯泡沫塑料在800～1000℃火焰下燃烧2.5秒钟状态示意简图；

图8是普通聚苯乙烯泡沫塑料在800～1000℃火焰下燃烧3秒钟状态示意简图。

下面将结合附图并通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

实施例1

首先把收集的废旧可燃性聚苯乙烯泡沫塑料填充到粉碎机上粉碎为粒径1mm～2mm的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒，并把300g的废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒和700g的普通可燃性聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行混合，并通过传送机投入到混炼机中；然后再依次添加无机阻燃剂20g、水溶性粘合剂3g、无机物分散剂2g、强度增强剂15g、pH调节剂1g、水30g、无机抗菌剂4g、无机发泡剂1g，将上述成分进行15～25分钟混炼后，生产出不可燃废聚苯乙烯泡沫塑料原料；再将该原料投入到模具中，液压机上按照450mm×450mm×50mm的规格压成型，脱模后即为成品；

所述无机阻燃剂选自氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钾或/和石墨中的一种或一种以上任意比例的混合；

所述水溶性粘合剂选自氢氧化钙、碳酸钙或生石灰中的一种；

所述无机物分散剂选自原硅酸钠或偏硅酸钠中的一种；

所述强度增强剂选自硫酸铝、氧化铝、氧化铁、氧化镁或/和水泥中的的一种或一种以上任意比例的混合；

所述发泡剂选自四氮六甲环、乙二酸或碳酸氢钠中的一种。

所述的pH调节剂选自磷酸钾或氢氧化钾中的一种；

所述无机抗菌剂选自氧化钛、氧化铝或硼酸中的一种；

其中水作为粘度调节剂及分散剂。

将实施例1制备的板材在不可燃试验使用直径为25mm的丙烷气喷灯，试验片与喷灯的距离为30mm。喷火后以1分钟为间隔确认状态的结果，最终4分钟后试验片的表面略有烧焦，但几乎未发出异味。

对比实施例1

对比实施例1采用普通可燃性聚苯乙烯泡沫塑料，将其制成与实施例1相同的规格，并以相同的方法进行了不可燃试验。普通可燃性聚苯乙烯泡沫塑料在着火3秒内全部燃烧，而且燃烧释放出了呛鼻的异味和黑烟。

实施例1与对比实施例1的板材参数如下表：

Claims (4)

1.一种防火阻燃聚苯乙烯泡沫，其特征在于：在混合300～350重量份废旧聚苯乙烯泡沫塑料提取的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒和500～800重量份普通聚苯乙烯泡沫塑料颗粒的900～1000重量份中，添加无机阻燃剂12～30重量份、水溶性粘合剂2～4重量份、无机物分散剂1～2重量份、强度增强剂10～20重量份、水20～30重量份、发泡剂0.5～1重量份；

所述无机阻燃剂为氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钾或/和石墨中的一种或一种以上任意比例的混合；

所述水溶性粘合剂为氢氧化钙、碳酸钙或生石灰中的一种；

所述无机物分散剂为原硅酸钠或偏硅酸钠中的一种；

所述强度增强剂为硫酸铝、氧化铝、氧化铁、氧化镁或/和水泥中的的一种或一种以上任意比例的混合；

所述发泡剂为四氮六甲环、乙二酸或碳酸氢钠中的一种；

还包括加入pH调节剂0.5～1重量份，所述的pH调节剂为磷酸钾或氢氧化钾中的一种。

2.一种防火阻燃聚苯乙烯泡沫的生产方法，所述的生产方法如下：首先把收集的废旧可燃性聚苯乙烯泡沫塑料填充到粉碎机上粉碎为粒径1mm～2mm的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒，并把300～350重量份的废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒和500～800重量份的普通可燃性聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行混合，并通过传送机投入到混炼机中；然后再依次添加无机阻燃剂12～30重量份、水溶性粘合剂2～4重量份、无机物分散剂1～2重量份、强度增强剂10～20重量份、水20～30重量份、无机发泡剂0.5～1重量份进行15～25分钟混炼后，生产出不可燃废聚苯乙烯泡沫塑料原料；再将该原料投入到模具中，液压机上压成型，脱模后即为成品；

所述无机阻燃剂为氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钾或/和石墨中的一种或一种以上任意比例的混合；

所述水溶性粘合剂为氢氧化钙、碳酸钙或生石灰中的一种；

所述无机物分散剂为硅酸钠或偏硅酸钠中的一种；

所述强度增强剂为硫酸铝、氧化铝、氧化铁、氧化镁或/和水泥中的的一种或一种以上任意比例的混合；

所述发泡剂为四氮六甲环、乙二酸或碳酸氢钠中的一种。

3.根据权利要求2所述的防火阻燃聚苯乙烯泡沫的生产方法，其特征在于：在加入强度增强剂的同时，还包括加入pH调节剂0.5～1重量份，所述的pH调节剂为磷酸钾或氢氧化钾中的一种。

4.根据权利要求2所述的防火阻燃聚苯乙烯泡沫的生产方法，其特征在于：在加入水的同时，还包括加入无机抗菌剂2～4重量份，所述的无机抗菌剂为氧化钛、氧化铝或硼酸中的一种。

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