CN103554696A

CN103554696A - 聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料及其制备方法

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Publication number: CN103554696A
Application number: CN201310511295.4A
Authority: CN
Inventors: 林百川; 刘洪瑞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明公开了一种聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料及其制备方法，属于阻燃材料领域。所述泡沫塑料的组成如下：聚苯乙烯泡沫颗粒：100重量份，可固化的阻燃胶：80～250重量份，固化剂：5～20重量份。所述泡沫塑料的制备方法如下：（1）向聚苯乙烯泡沫颗粒中加入可固化的阻燃胶，搅拌均匀后加入固化剂，搅拌得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；（2）将步骤（1）中得到的均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.03～0.07MPa的高压水蒸气，保压30～50s后，卸压、冷却、开模。所述泡沫塑料在燃烧或受到火焰轰击时不产生熔滴，阻燃性能高，生烟量低；且制备方法简单。

Description

聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料及其制备方法，属于阻燃材料领域。

背景技术

近年来，我国保温材料行业出现了迅猛发展的趋势。据统计，2009年我国保温材料总消耗量达到300万吨，实际销售收入达350亿元。伴随着保温工程的日益增长，工业保温材料、设备生产行业的发展也将迎来一个新的高潮，外墙外保温材料的发展正面临前所未有的发展机遇。

聚苯乙烯泡沫塑料是目前全球使用量最大的外墙保温材料。但是，聚苯乙烯泡沫塑料极易燃烧，燃烧产生大量浓烟，且容易燃烧时滴落，加速火灾蔓延，给消防安全带来极大隐患。因此，改善聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性，提高聚苯乙烯泡沫塑料的安全性，已成为业内的研究热点和重点。

目前，聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃方法主要包含两大类：一是采用添加阻燃剂的办法实现，该方法较为简单和实用；二是将阻燃单体与苯乙烯共聚得到本质阻燃的聚苯乙烯，直接发泡或与聚苯乙烯共混发泡得到，该方法工艺较为复杂，多数只停留在科学研究阶段。

如专利US6130265、US6340713中首先提出制备含有石墨颗粒的聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）的方法，所述EPS具有自熄性，可通过DIN4102（德国标准）燃烧试验的B2级。专利US6444714介绍了制备无卤EPS的方法，得到的EPS可达到DIN4102燃烧试验B1或B2级。此外，美国专利US6420442中指出，1%～12%的膨胀石墨和磷系阻燃剂（红磷或磷酸三苯酯）的复配使用可得到密度为20～200kg/m³的自熄型阻燃EPS。上述方法均对聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性有较大改善，提高了防火安全性能，但是均难以解决聚苯乙烯泡沫塑料的滴落问题。最近，北京的外墙节能保温材料将聚苯乙烯泡沫塑料排除在外，原因就是因为其燃烧时会产生熔滴，聚苯乙烯泡沫塑料产业链面临行业危机。

发明内容

为解决聚苯乙烯泡沫塑料燃烧时的滴落问题，并有效改善其阻燃性能，本发明的目的在于提供一种聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料及其制备方法，所述泡沫塑料在燃烧或受到火焰轰击时不产生熔滴，阻燃性能高，生烟量低；且制备方法简单。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的组成如下：

聚苯乙烯泡沫颗粒 100重量份，

可固化的阻燃胶 80～250重量份，

固化剂 5～20重量份；

其中，所述聚苯乙烯泡沫颗粒密度优选为12～20g/L；所述固化剂优选为硫酸、酚磺酸、硼酸、对甲苯磺酸、磷酸和氯化铵中的一种以上；

所述可固化的阻燃胶为呋喃树脂复合物，其组成如下：

呋喃树脂 100重量份，

抑烟剂 0～50重量份，

阻燃剂 0～100重量份；

优选所述可固化的阻燃胶的组成如下：

呋喃树脂 100重量份；

抑烟剂 10～30重量份；

阻燃剂 10～50重量份；

所述呋喃树脂优选为糠醇树脂、糠酮树脂、苯酚改性糠醇树脂和苯酚改性糠酮树脂中的一种以上；

所述抑烟剂优选为钼化合物、铁化合物、锌化合物或金属氢氧化物中的一种以上；

所述钼化合物优选为八钼酸铵，铁化合物优选为三氧化二铁或四氧化三铁，锌化合物优选为硼酸锌，金属氢氧化物优选为氢氧化镁或氢氧化铝；

所述阻燃剂优选为溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮磷系阻燃剂和无机阻燃剂中的一种以上；

所述溴系阻燃剂优选为六溴环十二烷、十溴二苯醚或四溴双酚A，磷系阻燃剂优选为磷酸三乙酯或磷酸三苯酯，氮磷系阻燃剂优选为聚磷酸铵或三聚氰胺聚磷酸盐，无机阻燃剂优选为膨胀蛭石或膨胀石墨。

一种本发明所述的聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料的制备方法，所述方法步骤如下：

（1）聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜

将呋喃树脂、抑烟剂和阻燃剂按比例混合均匀，得到可固化的阻燃胶；向聚苯乙烯泡沫颗粒中加入所述可固化的阻燃胶，搅拌均匀后加入固化剂，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；

（2）模压成型：将步骤（1）中得到的均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.03～0.07MPa的高压水蒸气，保压30～50s后，卸压、冷却、开模得到本发明所述的聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料。

有益效果

1.本发明提供了一种聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，将呋喃树脂热固于聚苯乙烯颗粒表面，可使材料在燃烧或受到火焰轰击时不产生熔滴，从根本上解决了聚苯乙烯的燃烧滴落问题。且所述泡沫塑料阻燃性能高、生烟量低。

2.本发明所述聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料的制备方法，采用呋喃树脂、阻燃剂及抑烟剂组成的混合体系，成本低廉，且制备方法步骤简单。

具体实施方式

下面结合具体实施例来详述本发明，但不限于此。

在实施例1～6中，硫酸和磷酸均为市售的工业硫酸（浓度为98wt%）和磷酸（浓度为85wt%），“份”均为重量份，聚苯乙烯泡沫颗粒均为大连石化生产，糠醇树脂、糠酮树脂由石家庄世易糠醛糠醇有限公司提供，牌号分别为F-16和F-14，苯酚改性糠醇树脂和苯酚改性糠酮树脂均由北京京卫瑞源科技有限公司提供，牌号分别为BF-11和BF-6。极限氧指数按照国标GB/T2046.2测试得到。

实施例1

可固化的阻燃胶的调配：以100份糠醇树脂为基料，搅拌下加入八钼酸铵10份，搅拌均匀待用；

固化剂的调配：取酚磺酸30份、硫酸40份、磷酸10份、水20份搅拌溶解待用；

聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜：取10L聚苯乙烯泡沫颗粒为基料（密度为20g/L），加入上述可固化的阻燃胶200g，搅拌均匀后，加入上述固化剂20g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；

模压成型：将上述均匀包覆有可固化阻燃胶的聚苯乙烯泡沫颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.05MPa的高压水蒸气，并保压39s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的极限氧指数为29.4%，说明阻燃性能高。

实施例2

可固化的阻燃胶的调配：以100份糠酮树脂为基料，搅拌下加入氢氧化铝50份，膨胀石墨30份，搅拌均匀待用；

固化剂的调配：取对甲苯磺酸20份、硼酸10份、硫酸40份、水30份搅拌溶解待用；

聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜：取10L聚苯乙烯泡沫颗粒为基料（14g/L），加入上述可固化的阻燃胶112g，搅拌均匀后，加入上述固化剂28g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；

模压成型：将上述均匀包覆有可固化阻燃胶的聚苯乙烯泡沫颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.03MPa的高压水蒸气，并保压45s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的极限氧指数为26.7%，说明阻燃性能高。

实施例3

可固化的阻燃胶的调配：以100份苯酚改性糠醇树脂为基料，搅拌下加入三氧化二铁20份，六溴环十二烷10份，搅拌均匀待用；

固化剂的调配：取氯化铵20份、磷酸50份、水30份搅拌溶解待用；

聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜：取10L聚苯乙烯泡沫颗粒为基料（20g/L），加入上述可固化的阻燃胶500g，搅拌均匀后，加入上述固化剂20g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；

模压成型：将上述均匀包覆有可固化阻燃胶的聚苯乙烯泡沫颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.04MPa的高压水蒸气，并保压50s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的极限氧指数为24.5%，说明阻燃性能高。

实施例4

可固化的阻燃胶的调配：以100份苯酚改性糠酮树脂为基料，搅拌下加入膨胀石墨100份，搅拌均匀待用；

固化剂的调配：取对甲苯磺酸20份、硼酸20份、硫酸30份、水30份搅拌溶解待用；

聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜：取10L聚苯乙烯泡沫颗粒为基料（16g/L），加入上述可固化的阻燃胶400g，搅拌均匀后，加入上述固化剂30g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；

模压成型：将上述均匀包覆有可固化阻燃胶的聚苯乙烯泡沫颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.07MPa的高压水蒸气，并保压30s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的极限氧指数为36.9%，说明阻燃性能高。

实施例5

可固化的阻燃胶的调配：以50份糠醇树脂、50份苯酚改性糠醇树脂为基料，搅拌下加入磷酸三乙酯40份，搅拌均匀待用；

固化剂的调配：取对甲苯磺酸10份、氯化铵30份、硫酸20份、磷酸10份、水30份搅拌溶解待用；

聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜：取10L聚苯乙烯泡沫颗粒为基料（12g/L），搅拌，上述阻燃胶140g，搅拌均匀后，加入上述固化剂6g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；

模压成型：将上述均匀包覆有可固化阻燃胶的聚苯乙烯泡沫颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入高压水蒸气0.05MPa，并保压40s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，所得材料的极限氧指数为24.3%，说明阻燃性能高。

实施例6

可固化的阻燃胶的调配：以40份糠酮树脂，60份苯酚改性糠醇树脂为基料，搅拌下加入三氧化二铁30份，膨胀石墨50份，搅拌均匀待用；

固化剂的调配：取酚磺酸30份、硫酸30份、磷酸10份、水30份搅拌溶解待用；

聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜：取10L聚苯乙烯泡沫颗粒为基料（16g/L），搅拌，上述阻燃胶400g，搅拌均匀后，加入上述固化剂25g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；

模压成型：将上述均匀包覆有可固化阻燃胶的聚苯乙烯泡沫颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入高压水蒸气0.06MPa，并保压37s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，所得材料的极限氧指数为39.1%，说明阻燃性能高。

实施例1～6得到的聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料在燃烧时或火焰轰击时只产生轻烟，且无滴落。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，其特征在于，所述泡沫塑料的组成如下：

聚苯乙烯泡沫颗粒 100重量份，

可固化的阻燃胶 80～250重量份，

固化剂 5～20重量份；

所述可固化的阻燃胶为呋喃复合物，其组成如下：

呋喃树脂 100重量份，

抑烟剂 0～50重量份，

阻燃剂 0～100重量份；

所述呋喃树脂为糠醇树脂、糠酮树脂、苯酚改性糠醇树脂和苯酚改性糠酮树脂的中的一种以上；

所述固化剂为硫酸、酚磺酸、硼酸、对甲苯磺酸、磷酸和氯化铵中的一种以上。

2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，其特征在于，所述聚苯乙烯泡沫颗粒密度为12～20g/L。

3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，其特征在于，所述可固化的阻燃胶的组成如下：

呋喃树脂 100重量份；

抑烟剂 10～30重量份；

阻燃剂 10～50重量份。

4.根据权利要求1、2或3所述的聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，其特征在于，所述抑烟剂为钼化合物、铁化合物、锌化合物和金属氢氧化物中的一种以上。

5.根据权利要求1、2或3所述的聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，其特征在于，所述阻燃剂为溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮磷系阻燃剂和无机阻燃剂中的一种以上。

6.根据权利要求4所述的聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，其特征在于，所述钼化合物为八钼酸铵，铁化合物为三氧化二铁或四氧化三铁，锌化合物为硼酸锌，金属氢氧化物为氢氧化镁或氢氧化铝。

7.根据权利要求5所述的聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料，其特征在于，所述溴系阻燃剂为六溴环十二烷、十溴二苯醚或四溴双酚A，磷系阻燃剂为磷酸三乙酯或磷酸三苯酯，氮磷系阻燃剂为聚磷酸铵或三聚氰胺聚磷酸盐，无机阻燃剂为膨胀蛭石或膨胀石墨。

8.一种如权利要求1所述的聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

（1）聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜

（2）模压成型：将步骤（1）中得到的均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.03～0.07MPa的高压水蒸气，保压30～50s后，卸压、冷却、开模得到聚苯乙烯/呋喃树脂复合泡沫塑料。