CN103408891B - 一种高分子阻燃发泡材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高分子阻燃发泡材料，由如下重量份组份混合而成：聚合物树脂83.5-97.5；阻燃剂1.8-8.8；表面活性剂0.4-4.2；聚苯乙烯泡沫粒子2-15。高分子阻燃发泡保温材料的制备方法是，先将聚合物树脂、阻燃剂和表面活性剂混合均匀制备出高分子有机阻燃胶黏剂，然后将高分子有机阻燃胶黏剂与固化剂混合后加入到聚苯乙烯泡沫粒子中，通过热压快速成型制得。本发明所制得的产品综合了泡沫粒子导热系数低的特性和高分子有机阻燃胶黏剂高效的阻燃效果，真正实现了阻燃与保温的一体化。利用多种阻燃化合物混合而成的阻燃剂，制成阻燃性能更好、保温效果更好、氧指数更高的高分子阻燃发泡保温材料。

Description

一种高分子阻燃发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻燃型发泡保温材料领域，具体是一种高分子阻燃发泡材料的制备方法，在外墙外保温及车辆保温等领域具有广泛的应用前景。

背景技术

墙外保温是一种把保温层放置在主体墙材外面的保温做法，因其可以减轻冷桥的影响，同时保护主体墙材不受多大的温度变形应力，成为目前应用最广泛的保温做法，也是目前国家大力倡导的保温做法。由于近年来多起建筑保温火灾事件的发生，引发了各界对保温防火的思考，保温材料的防火性能史无前例的引起了业内各界的高度重视。然而，很多保温材料起火都是在施工过程中产生的，如：电焊、明火、不良的施工习惯。这些材料在燃烧过程中不断产生融滴物和毒烟，同时释放出氯氟烃、氢氟碳化物、氟利昂等气体，对环境产生严重的危害。因此，保温设计过程中防火性能更好、保温性能更出色的系统更能赢得市场的任可。

CN102464880A公开了一种节能环保隔音阻燃型聚氨酯材料、制备方法及其应用。该阻燃型聚氨酯材料包括以下组分和重量份：聚醚100份、聚氨酯反应单体120～145份、发泡剂4.5～12份、泡沫稳定剂1.5～2.5份、聚酯20～40份、相容剂0.5～10份、胺类催化剂0～2.5份、锡类催化剂0～2份、阻燃剂10～20份、阻燃协效剂0～3份、隔热隔音助剂10～20份。该发明所提供的节能环保隔音阻燃型聚氨酯材料，用作泡沫建筑板材重量轻而强度高，防水致密性好，不含卤素对环境友好，保温隔热隔音效果好并且阻燃防火性好，能达到UL-94的V-0级标准，该材料可广泛用于建筑板材等众多国民经济领域。

CN102174223A公开了一种阻燃发泡聚乙烯材料及其制备方法，由如下组份和重量份数的材料组成：低密度聚乙烯100份，乙烯醋酸乙烯酯25-35份，交联剂0.5-1.5份，发泡剂4-6份，助发泡剂3-7.5份，膨胀型阻燃剂28.6-41.6份，膨胀蛭石0-13份。所述膨胀型阻燃剂由三羟乙基异氰脲酸酯与聚磷酸铵按照质量比1:3复配而成，并与阻燃协效剂膨胀蛭石协同阻燃。该发明采用效果高的磷氮阻燃剂与阻燃协效剂膨胀蛭石复配，提高材料的阻燃性能，具有比单独使用同量的膨胀型阻燃剂更高的阻燃性能，氧指数最高可达27，垂直燃烧级别（UL-94）达到V-0级，具有优异的力学性能，成本更加低廉。

目前市场已存在较好的阻燃保温材料，但是普遍存在一些问题，保温效果好阻燃效果不好或者阻燃性能好但保温效果差的问题。

发明内容

本发明目的是：通过调制出的高分子有机阻燃型胶黏剂，将其附着在聚苯乙烯泡沫粒子颗粒表面，在将颗粒粘结起来的同时形成防火阻隔层，当某些颗粒燃烧时，由于防火阻隔层的存在，使燃烧不能进一步发生，从而达到阻燃的效果，同时，利用聚苯乙烯泡沫粒子颗粒导热系数低的特性，真正实现阻燃与保温环保一体化；利用多种阻燃化合物混合而成的阻燃剂，可制成阻燃性能更好、保温效果更好、氧指数更高的高分子阻燃发泡保温材料；同时，可在满足用户需求的情况下，选择效果相同，成本较低的阻燃化合物，既降低了生产成本，又保证了产品质量。

本发明采用以下技术方案：一种高分子阻燃发泡材料，主要由如下重量份组份制备而成：

其中聚苯乙烯泡沫粒子的质量尤其为9-15份。

所述聚合物树脂为酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂或密胺树脂。所述阻燃剂为由氧化铝、氧化镁、硼酸锌、三聚氰胺、聚磷酸铵、亚磷酸三甲酯和磷酸三甲酯组成的物质组中选择的一种或一种以上的物质的混合物。

进一步的，阻燃剂为重量比例为1:1的氧化铝和亚磷酸三甲酯的混合。

进一步的，阻燃剂为重量比例为1:1的氧化镁和亚磷酸三甲酯的混合。

进一步的，表面活性剂为由十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、山梨坦单硬脂酸酯、山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚组成的物质组中选择的一种或一种以上的物质的混合物。

进一步的，聚合物树脂中的酚醛树脂、脲醛树脂和密胺树脂对应的固化剂为盐酸，环氧树脂对应的固化剂为乙二胺。

进一步的，聚苯乙烯泡沫粒子的粒径为0.5-5mm。

一种高分子阻燃发泡材料的制备方法，其特征在于：包括以下两个步骤：

步骤一、在20-120℃，搅拌速率100-1500转/分钟的条件下将一定比例的聚合物树脂、阻燃剂和表面活性剂混合搅拌10-30分钟，制备出有机阻燃胶黏剂；

步骤二、将有机阻燃胶黏剂与相应的固化剂在100-1500转/分钟下混合1-5分钟后加入到聚苯乙烯泡沫粒子中，通过80-200℃热压快速成型制得高分子阻燃发泡材料。

聚苯乙烯泡沫粒子可以用聚丙烯泡沫粒子代替。

本发明的有益效果是：通过调制出的高分子有机阻燃型胶黏剂，将其附着在聚苯乙烯泡沫颗粒表面，在将颗粒粘结起来的同时形成防火阻隔层，当某些颗粒燃烧时，由于防火阻隔层的存在，使燃烧不能进一步发生，从而达到阻燃的效果，同时，利用聚苯乙烯泡沫粒子导热系数低的特性，真正实现阻燃与保温环保一体化；利用多种阻燃化合物混合而成的阻燃剂，制成阻燃性能更好、保温效果更好、氧指数更高的高分子阻燃发泡保温材料；同时，可在满足用户需求的情况下，选择效果相同，成本较低的阻燃化合物，既降低了生产成本，又保证了质量。聚苯乙烯泡沫粒子的质量是为9-15份的质量更轻，且如采用聚丙烯泡沫粒子材料，其强度更好（抗压等性能更好）。

具体实施方法

本发明高分子阻燃发泡材料及制备方法的实施例：在20-120℃，搅拌速率100-1500转/分钟的条件下将一定比例的聚合物树脂、阻燃剂和表面活性剂混合搅拌10-30分钟，制备出有机阻燃胶黏剂；将有机阻燃胶黏剂与相应的固化剂在100-1500转/分钟下混合1-5分钟后加入到聚苯乙烯泡沫粒子中，通过80-200℃热压快速成型制得高分子阻燃发泡材料。聚苯乙烯泡沫粒子可以聚丙烯泡沫粒子来代替。聚苯乙烯泡沫粒子可以聚丙烯泡沫粒子聚苯乙烯泡沫粒子和聚丙烯泡沫粒子均采用现有热发泡工艺或粒子减压发泡的方式。

所述聚合物树脂为酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂或密胺树脂。所述阻燃剂为由氧化铝、氧化镁、硼酸锌、三聚氰胺、聚磷酸铵、亚磷酸三甲酯和磷酸三甲酯组成的物质组中选择的一种或一种以上的物质的混合物。所述表面活性剂为由十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、山梨坦单硬脂酸酯、山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚组成的物质组中选择的一种或一种以上的物质的混合物。

进一步的，聚合物树脂中的酚醛树脂、脲醛树脂和密胺树脂对应的固化剂为盐酸，环氧树脂对应的固化剂为乙二胺。

实施实例1

在40℃，搅拌速率300转/分钟的条件下将重量比例为100:4:1的脲醛树脂、氧化镁和山梨坦单硬脂酸酯混合25分钟，制备出有机阻燃胶黏剂。将有机阻燃胶黏剂与盐酸在1000转/分钟下搅拌混合5分钟后加入到粒径为5mm聚苯乙烯泡沫粒子中，通过80℃快速热压成型制得高分子阻燃发泡材料。聚苯乙烯泡沫粒子可以聚丙烯泡沫粒子来代替。

实施实例2

在80℃，搅拌速率300转/分钟的条件下将重量比例为80:2:1的环氧树脂、聚磷酸铵和山梨坦单硬脂酸酯混合20分钟，制备出有机阻燃胶黏剂。将有机阻燃胶黏剂与乙二胺在500转/分钟下搅拌混合5分钟后加入到粒径为0.5mm聚苯乙烯泡沫粒子中，通过140℃快速热压成型制得高分子阻燃发泡材料。

实施实例3

在40℃，搅拌速率1200转/分钟的条件下将重量比例为120:3:1的脲醛树脂、三聚氰胺和山梨糖醇酐单油酸酯混合25分钟，制备出有机阻燃胶黏剂。将有机阻燃胶黏剂与盐酸在1500转/分钟下搅拌混合5分钟后加入到粒径为1mm聚苯乙烯泡沫粒子中，通过180℃快速热压成型制得高分子阻燃发泡材料。聚苯乙烯泡沫粒子可以聚丙烯泡沫粒子来代替。

优选方案为，所述阻燃剂为由氧化铝、氧化镁、硼酸锌、三聚氰胺、聚磷酸铵、亚磷酸三甲酯和磷酸三甲酯组成的物质组中选择的两种或两种以上的物质的混合物。氧化铝、氧化镁和聚磷酸铵三种混合的效果也很好，尤其氧化铝或氧化镁与亚磷酸三甲酯混合，一种有机和一种无机阻燃剂的效果更好。

实施实例4

在60℃，搅拌速率400转/分钟的条件下将重量比例为120:1:1:1的酚醛树脂、氧化铝、亚磷酸三甲酯和山梨糖醇酐单油酸酯混合15分钟，制备出有机阻燃胶黏剂。将有机阻燃胶黏剂与盐酸在700转/分钟下搅拌混合1分钟后加入到粒径为1mm聚苯乙烯泡沫粒子中，通过160℃快速热压成型制得高分子阻燃发泡材料。

实施实例5

在60℃，搅拌速率400转/分钟的条件下将重量比例为120:1.5:1.5:1的脲醛树脂、硼酸锌、磷酸三甲酯和聚磷酸铵混合20分钟，制备出有机阻燃胶黏剂。将有机阻燃胶黏剂与盐酸在1200转/分钟下搅拌混合3分钟后加入到粒径为1mm聚苯乙烯泡沫粒子中，通过100℃快速热压成型制得高分子阻燃发泡材料。

实施实例6

在80℃，搅拌速率200转/分钟的条件下将重量比例为80:2:2:0.5:0.5的酚醛树脂、三聚氰铵、聚磷酸铵、十二烷基三甲基氯化铵和山梨糖醇酐单油酸酯混合25分钟，制备出有机阻燃胶黏剂。将有机阻燃胶黏剂与盐酸在700转/分钟下搅拌混合5分钟后加入到粒径为1mm聚苯乙烯泡沫粒子中，通过200℃快速热压成型制得高分子阻燃发泡材料。聚苯乙烯泡沫粒子可以聚丙烯泡沫粒子来代替。

实施实例7

在60℃，搅拌速率400转/分钟的条件下将重量比例为40:2:2:1:1的密胺树脂、磷酸三甲酯、亚磷酸三甲酯、蓖麻油聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚混合25分钟，制备出有机阻燃胶黏剂。将有机阻燃胶黏剂与盐酸在1500转/分钟下搅拌混合5分钟后加入到粒径为3mm聚苯乙烯泡沫粒子中，通过200℃快速热压成型制得高分子阻燃发泡材料。

实施实例8

在120℃，搅拌速率1500转/分钟的条件下将重量比例为120:1.5:1.5:1:0.5的酚醛树脂、磷酸三甲酯、亚磷酸三甲酯、十二烷基二甲基苄基氯化铵和脂肪醇聚氧乙烯醚单油酸酯混合15分钟，制备出有机阻燃胶黏剂。将有机阻燃胶黏剂与盐酸在1500转/分钟下搅拌混合1分钟后加入到粒径为1mm聚苯乙烯泡沫粒子中，通过160℃快速热压成型制得高分子阻燃发泡材料。

最优选方案为，所述阻燃剂为由成本较低的氧化镁、亚磷酸三甲酯和磷酸三甲酯组成的物质组中选择的两种或两种以上的物质的混合物。

实施实例9

在80℃，搅拌速率400转/分钟的条件下将重量比例为120:1.5:1.5:1的脲醛树脂、氧化镁、亚磷酸三甲酯和山梨糖醇酐单油酸酯混合20分钟，制备出有机阻燃胶黏剂。将有机阻燃胶黏剂与盐酸在700转/分钟下搅拌混合5分钟后加入到粒径为1mm聚苯乙烯泡沫粒子中，通过160℃快速热压成型制得高分子阻燃发泡材料。

实施实例10

在60℃，搅拌速率400转/分钟的条件下将重量比例为120:1.5:1.5:1的环氧树脂、氧化镁、磷酸三甲酯和山梨糖醇酐单油酸酯混合25分钟，制备出有机阻燃胶黏剂。将有机阻燃胶黏剂与乙二胺在800转/分钟下搅拌混合5分钟后加入到粒径为3mm聚苯乙烯泡沫粒子中，通过200℃快速热压成型制得高分子阻燃发泡材料。

性能指标如表1所示：

表1

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (4)

1.一种高分子阻燃发泡材料，其特征在于：由如下重量份组份混合而成：

聚合物树脂83.5-97.5

阻燃剂1.8-8.8

表面活性剂0.4-4.2

聚苯乙烯泡沫粒子9-15；

所述聚合物树脂为酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂或密胺树脂；且所述聚合物树脂中的酚醛树脂、脲醛树脂和密胺树脂对应的固化剂为盐酸，环氧树脂对应的固化剂为乙二胺；

所述阻燃剂为由氧化铝、氧化镁、硼酸锌、三聚氰胺、聚磷酸铵、亚磷酸三甲酯和磷酸三甲酯组成的物质组中选择的一种或一种以上的物质的混合物；

所述表面活性剂为由十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、山梨坦单硬脂酸酯、山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚组成的物质组中选择的一种或一种以上的物质的混合物；

所述聚苯乙烯泡沫粒子的粒径为0.5-5mm。

2.根据权利要求1所述的高分子阻燃发泡材料，其特征在于：所述阻燃剂为重量比例为1:1的氧化铝和亚磷酸三甲酯的混合。

3.根据权利要求1所述的高分子阻燃发泡材料，其特征在于：所述阻燃剂为重量比例为1:1的氧化镁和亚磷酸三甲酯的混合。

4.根据权利要求1-3之一所述的一种高分子阻燃发泡材料的制备方法，其特征在于：包括以下两个步骤：

步骤一、在20-120℃，搅拌速率100-1500转/分钟的条件下将聚合物树脂、阻燃剂和表面活性剂混合搅拌10-30分钟，制备出有机阻燃胶黏剂；

步骤二、将有机阻燃胶黏剂与相应的固化剂在100-1500转/分钟下混合1-5分钟后加入到聚苯乙烯泡沫粒子中，通过80-200℃热压快速成型制得高分子阻燃发泡材料。