CN103601995A - “石榴式”防火保温板、制备方法以及复合型保温板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种“石榴式”防火保温板，是通过将每个聚苯乙烯颗粒单体进行复合处理，形成石榴籽式的结构，再经过成型，制成类石榴结构的防火保温板。该“石榴式”防火保温板以重量份计主要由40～80份可发性聚苯乙烯颗粒、20～60份无机覆面包裹材料、和2-10份阻燃剂组成，其中，所述无机覆面包裹材料为硅溶胶、钠水玻璃和钾水玻璃中的一种或一种以上。本发明的防火保温材料的有机保温材料被无机材料很好地分隔，不会滴落，从而具有很好的防火效果。本发明还涉及该防火保温板的制备方法以及包含该保温板的复合型保温板。本发明的保温板可以用作建筑材料。

Description

“石榴式”防火保温板、制备方法以及复合型保温板

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种防火保温板及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯泡沫板因具有吸水率低、质轻、机械强度高、价格低廉等特点而被广泛应用于保温隔热，现阶段已成为全球使用量最大的外墙保温材料。

但是，一般的聚苯乙烯泡沫板都属于易燃材料，且燃烧时易熔融滴落，并产生大量有毒浓烟，给消防安全带来极大的隐患。目前，聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃方法主要有以下几类：1.采用添加阻燃剂的方法。此种方法简单直接，但并不能有效解决防火问题。2.将阻燃单体与苯乙烯共聚得到本质阻燃的聚苯乙烯。此种方法工艺复杂，多数仅停留在科学研究阶段。3.采用热固性阻燃树脂对颗粒进行涂覆的方法，但该种方法成本较高。

CN1556056公开一种水泥聚苯隔热保温复合材料，它主要包括硅酸盐水泥4～8(份)、聚苯乙烯泡沫塑料0.8～1(份)、和适量水泥添加剂。该材料中因加入了减水剂、扩散剂、海泡石增强剂及粘合剂，提高了隔热保温和防水性能，但是该材料主题部分是水泥材料，其保温性能还有待加强。

CN102977402A披露一种包覆型无卤阻燃发泡聚苯乙烯的制备方法，其将聚乙烯醇和磷酸三钙加到去离子水中混合均匀后得到混合液A，然后将聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐或PNP膨胀阻燃剂加入到苯乙烯中，再加入过氧化苯甲酰得到混合液B，将混合液B加入到混合液A中反应，加入发泡剂，再反应，得到无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子，然后将制备的粒子置于含有少量碱金属硅酸盐水溶液和抑烟剂的酚醛树脂或密胺树脂粘结剂中进行包覆，最终制得包覆型无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子。该材料以有机材料作为包覆剂，一定程度上抑制了燃烧时烟雾的产生，但是依然具有易燃性。

CN101943308A公开一种带有防火层的保温板，包括：聚苯乙烯泡沫板或聚氨脂泡沫板或酚醛泡沫板，防火复合层，聚苯乙烯泡沫板或聚氨脂泡沫板或酚醛泡沫板表面粘接膨胀珍珠岩或膨胀蛭石或玻化微珠或硅藻土防火复合层。这种保温板仅防火层防火，而芯材依然高度易燃。

CN102219460A公开了一种有机无机复合保温材料，是一种以有机材料为骨料，无机材料为粘结剂，经过混合搅拌、在常温下模压成型或高温挤塑成型而成的复合材料，二者的重量份数比例为：有机材料∶无机材料＝5～25∶75～95。其中有机材料是聚苯乙烯泡沫或聚氯乙烯泡沫或聚氨酯泡沫；无机材料是铝硅酸盐地质聚合物材料。同样地，该材料大部分是无机材料，难以满足防火材料轻质的期望，另外，导热系数相对较高，容重较大，给施工带来了一定难度。

发明内容

为寻找一种工艺简单、成本低廉，能较好地解决聚苯乙烯泡沫阻燃问题的方法，本发明提出一种“石榴式”防火保温材料。所谓“石榴式”是指将每个聚苯乙烯颗粒单体进行复合处理，形成石榴籽式的结构，后经过特殊工艺成型，制成类石榴结构的防火保温板。

具体而言，本发明的“石榴式”防火保温板以重量份计主要由40～80份可发性聚苯乙烯颗粒、20～60份无机覆面包裹材料、和2-10份阻燃剂组成，其中，所述无机覆面包裹材料为硅溶胶、钠水玻璃和钾水玻璃中的一种或一种以上。

该“石榴式”防火保温板优选以重量份计主要由下述组分组成：可发性聚苯乙烯颗粒50～60份；无机覆面包裹材料30～40份；阻燃剂5-10份。

优选地，该防火保温板进一步包含5～20份的粘结树脂。该粘结树脂优选是酚醛树脂和脲醛树脂中的一种或一种以上，酚醛树脂粘度500-6000mPa·s，脲醛树脂粘度100-5000mPa·s。

用于本发明的阻燃剂为可膨胀石墨、微胶囊化红磷、氢氧化铝/镁、磷酸酯、六溴环十二烷中的一种或一种以上。

本发明的“石榴式”防火保温板从根本解决了易燃、熔融滴落等问题。

本发明还涉及上述“石榴式”防火保温板的制备方法，包括如下步骤：

（1）将可发性聚苯乙烯颗粒预发泡后得到聚苯乙烯珠粒；

（2）将无机覆面包裹材料、阻燃剂及助剂混合均匀后得到混合后得到料浆；

（3）将所述料浆倒入聚苯乙烯珠粒，搅拌，直至将珠粒全部包覆均匀；

（4）将包覆后珠粒熟化、干燥、分散后，在蒸汽压力下模塑成型

（5）切割得到所述“石榴式”防火保温板。

所用的聚苯乙烯珠粒的直径优选是为2-8mm，该粒径的材料既适于包覆、又可以获得很好的保温性能。

步骤（1）中的预发泡时间可以在3-40min之间，蒸汽压力可以是0.05MPa-0.6MPa。

在步骤（3）中，优选的包覆厚度为0.05-0.5mm。

在步骤（4）中，熟化时间可以在2-30min，熟化温度为50-120℃。

在步骤（4）中，成型蒸汽压力可以在0.1MPa-0.7MPa之间，成型时间为1-20min。

上述“石榴式”防火保温板可以以更优选的方式使用，其中一种复合型保温板包括：作为保温层的上述“石榴式”防火保温板；复合在所述保温层第一表面的第一聚合物水泥基覆面层，以及可选地，复合在所述保温层第二表面的第二聚合物水泥基覆面层。

其中，保温层的厚度可以在10mm-200mm之间。

所述的第一或第二聚合物水泥基覆面层厚度通常为0.2mm-10mm；

所述第一或第二聚合物水泥基覆面层厚度超过2mm时，覆面层之间铺设耐碱玻纤网格布。

上述第一或第二聚合物水泥基覆面层由硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、菱镁水泥、或高铝水泥中形成。

该复合型保温板的另一种使用形式是上述第一或第二聚合物水泥基覆面层由彩钢板、铝板、铝塑板、硅钙板、石膏板、水泥板、或大理石板代替，通过粘结剂粘接。

附图说明

图1示出本发明上述保温板型材的一种优选的应用形式，其为一种复合型保温板。

具体实施方式

在本发明中，采用无机不燃材料包覆可发性聚苯乙烯预发颗粒，然后制成板材，其中，聚苯乙烯占比较大，通常占总重的40～70%。聚苯乙烯材料在板材中备被分隔成一个个小的单元，从而在燃烧时不滴落，甚至不易燃。作为本发明的一般适用范围，该防火保温板以重量份计主要由40～80份可发性聚苯乙烯颗粒、20～60份无机覆面包裹材料、2-10份阻燃剂组成，其中，所述无机覆面包裹材料为硅溶胶、钠水玻璃和钾水玻璃中的一种或一种以上。选用这些无机包覆材料，有利于后续的板材成型，使得聚苯乙烯依然可以在蒸汽压力下粘接成型。

在本发明的优选实施方式中，防火保温板以重量份计主要包含可发性聚苯乙烯颗粒50～60份、无机覆面包裹材料30～40份；阻燃剂5-10份；以及助剂。.采用该比例，聚苯乙烯单元之间的最小壁厚可以达到0.05mm～0.2mm的范围。

可以对硅溶胶的浓度、水玻璃的模数和浓度加以选择。选择浓度主要是调节包覆料的粘度，使得在常规搅拌条件下具有适宜的流动性，并且方便将无机料包覆在聚苯乙烯珠粒的表面。通常，硅溶胶浓度为20-60%，水玻璃模数为2-4，浓度为10-50%。

可以用于本发明的阻燃剂包括但不限于可膨胀石墨、微胶囊化红磷、氢氧化铝/镁、磷酸酯、六溴环十二烷。阻燃剂的用量基于上述重量份在2～10份之间，优选为5～10份。

在本发明的一种具体实施方式中，可以引入适量不易燃或者难燃树脂，这些树脂包括酚醛树脂、卤化树脂、聚酯、卤代烯烃树脂（如过氯乙煅树脂）、氨基树脂（三聚氰胺树脂、脲醛树脂等）、呋喃树脂、杂环树脂（如聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺等），这些树脂通常是含有预聚体的混合物，在热作用下可以快速固化。其中优选酚醛树脂和脲醛树脂。酚醛树脂粘度可以在500-6000mPa·s，脲醛树脂粘度可以在100-5000mPa·s。但是引入的粘结树脂的量优选不大于上述无机覆面包裹材料，优选为后者的一半或以下。

在需要时可以引入少量助剂，例如固化剂和表面活性剂（在使用树脂的情况下），固化剂按照树脂类型确定，为高分子领域常规选择，如酚醛树脂固化剂浓硫酸、甲基苯磺酸、硼酸等；脲醛树脂的固化剂稀盐酸、稀硫酸等。表面活性剂如硅油、蓖麻油等。

制备本发明的防火保温板的方法包括下面的步骤：

预发泡：选择粒径在0.4-1.8mm之间的聚苯乙烯颗粒料，在0.05MPa-0.6MPa的蒸汽压力下预发泡3-40min，得到2～8mm的珠粒。

包覆：在该步骤中，将无机包覆材料、阻燃剂及可选的助剂混合均匀，得到料浆，然后加入预发泡的聚苯乙烯珠粒，搅拌，直至包覆均匀。

熟化：熟化步骤通常在烘箱中进行，温度控制在50～120℃之间，时间为2～30min，经过熟化处理，对包覆的聚苯颗粒进行干燥，边干燥边分散，防止颗粒间发生团聚。

成型：将熟化的物料转移至蒸汽模塑机中，在0.1MPa-0.7MPa的蒸汽压力成型。

以下实施例中使用的可发性聚苯乙烯颗粒由东营海容新材料有限公司生产，硅溶胶、钠水玻璃和钾水玻璃均由兴化市康达助剂厂生产，酚醛树脂由山东圣泉化工股份有限公司生产，脲醛树脂由济宁市东方防腐工程技术有限公司生产。

实例1

将普通级E-303型可发性聚苯乙烯颗粒在0.05MPa蒸汽压力下预发30min，得到粒径4-6mm的聚苯乙烯珠粒，计为50份。

将40%浓度硅溶胶40份，3000mPa·s酚醛树脂7份，微胶囊化红磷阻燃剂3份，与助剂充分搅拌均匀后，同50份预发的聚苯乙烯珠粒一同倒入混料机混合并涂覆均匀，后放入70℃烘箱熟化20min后取出。

将熟化后的覆膜珠粒在0.15MPa蒸汽压力下成型10min，切割后得“石榴式”防火保温板，所得的保温板燃烧时无滴落，极限氧指数为24.8%。

实例2

将普通级E-501型可发性聚苯乙烯颗粒在0.2MPa蒸汽压力下预发18min，得到粒径3-5mm的聚苯乙烯珠粒，计为65份。

将模数2.8，浓度15%钠水玻璃10份，2000mPa·s酚醛树脂20份，氢氧化铝阻燃剂2份，可膨胀石墨阻燃剂3份，与助剂充分搅拌均匀后，同65份预发的聚苯乙烯珠粒一同倒入混料机混合并涂覆均匀，后放入105℃烘箱熟化7min后取出。

将熟化后的覆膜珠粒在0.1MPa蒸汽压力下成型20min，切割后得“石榴式”防火保温板，所得的保温板燃烧时无滴落，极限氧指数为26.2%。

实例3

将阻燃级F-302型可发性聚苯乙烯颗粒在0.35MPa蒸汽压力下预发8min，得到粒径2-4mm的聚苯乙烯珠粒，计为45份。

将模数3.1，浓度25%钾水玻璃20份，浓度30%的硅溶胶20份，1000mPa·s脲醛树脂5份，氢氧化镁阻燃剂5份，磷酸酯阻燃剂5份，与助剂充分搅拌均匀后，同45份预发的聚苯乙烯珠粒一同倒入混料机混合并涂覆均匀，后放入90℃烘箱熟化15min后取出。

将熟化后的覆膜珠粒在0.35MPa蒸汽压力下成型12min，切割后得“石榴式”防火保温板，所得的保温板燃烧时无滴落，极限氧指数为22.7%。

根据前述配方和工艺获得的保温板型材可以直接用在建筑物中，例如用于建筑内墙、屋顶板材等。

图1示出本发明上述保温板型材的一种优选的应用形式，其为一种复合型保温板。如图1所示，2为保温板型材，1和3分别为第一表面的第一聚合物水泥基覆面层和第二表面的第二聚合物水泥基覆面层：4和5为耐碱玻纤网格布。

在本实例中，保温板型材2为复合板的基材，其厚度为10mm～200mm。具有保温性能好、质量轻、燃烧无熔融滴落等特点。

1和3为喷涂或抹涂至保温板型材2的第一表面的第一聚合物水泥基覆面层和第二表面的第二聚合物水泥基覆面层，厚度为0.2mm-10mm，可明显改善了产品的阻燃性能，大大提高了产品的抗冲击性和抗弯强度，由于覆面层的低碱性，又消除了泡沫直接与强碱性粘结剂或抹面剂结合较差的风险。

4和5为嵌入1和3中的耐碱玻纤网格布，当1和3聚合物水泥基覆面层的厚度超过2mm时执行，对聚合物水泥基覆面层起加强作用。

在另一个未图示出的应用例中，前述第一聚合物水泥基覆面层和/或第二聚合物水泥基覆面层由彩钢板、铝板、铝塑板、硅钙板、石膏板、水泥板、或大理石板代替。在保温板型材与覆面层之间用粘结剂粘接。可用的粘结层为聚氨酯胶、酚醛树脂胶、环氧树脂胶、脲醛树脂胶中的一种或多种，粘结层厚度0.1mm-5mm。

Claims (15)

1.一种“石榴式”防火保温板，其以重量份计主要由下述组分组成：

可发性聚苯乙烯颗粒40～80份；

无机覆面包裹材料20～60份；

阻燃剂2-10份，

其中，所述无机覆面包裹材料为硅溶胶、钠水玻璃和钾水玻璃中的一种或一种以上。

2.如权利要求1所述的“石榴式”防火保温板，其以重量份计主要由下述组分组成：

可发性聚苯乙烯颗粒50～60份；

无机覆面包裹材料30～40份；

阻燃剂5-10份。

3.如权利要求1或2所述的“石榴式”防火保温板，进一步包含5～20份的粘结树脂。

4.如权利要求1所述的“石榴式”防火保温板，其中，所述阻燃剂为可膨胀石墨、微胶囊化红磷、氢氧化铝/镁、磷酸酯、六溴环十二烷中的一种或一种以上。

5.如权利要求3所述的“石榴式”防火保温板，其中，所述粘结树脂为酚醛树脂和脲醛树脂中的一种或一种以上，酚醛树脂粘度500-6000mPa·s，脲醛树脂粘度100-5000mPa·s。

6.如权利要求1所述的“石榴式”防火保温板的制备方法，包括如下步骤：

（1）将可发性聚苯乙烯颗粒预发泡后得到聚苯乙烯珠粒；

（2）将无机覆面包裹材料、阻燃剂及助剂混合均匀后得到混合后得到料浆；

（3）将所述料浆倒入聚苯乙烯珠粒，搅拌，直至将珠粒全部包覆均匀；

（4）将包覆后珠粒熟化、干燥、分散后，在蒸汽压力下模塑成型；

（5）切割得到所述“石榴式”防火保温板。

7.如权利要求6所述的制备方法，其中，所述聚苯乙烯珠粒直径为2-8mm。

8.如权利要求6所述的制备方法，其中，所述步骤（1）中的预发泡时间为3-40min，蒸汽压力为0.05MPa-0.6MPa。

9.如权利要求6所述的制备方法，其中，所述步骤（3）中的包覆厚度为0.05-0.5mm。

10.如权利要求6所述的制备方法，其中，所述步骤（4）中的熟化时间为2-30min，熟化温度为50-120℃。

11.如权利要求6所述的制备方法，其中，所述步骤（4）中的成型蒸汽压力为0.1MPa-0.7MPa，成型时间为1-20min。

12.一种复合型保温板，其包括：

权利要求1至5任一项所述的“石榴式”防火保温板，作为保温层；

复合在所述保温层第一表面的第一聚合物水泥基覆面层，以及可选地，

复合在所述保温层第二表面的第二聚合物水泥基覆面层。

13.如权利要求12所述的复合型保温板，所述，所述第一或第二聚合物水泥基覆面层厚度超过2mm时，覆面层之间铺设耐碱玻纤网格布。

14.如权利要求12所述的复合型保温板，所述的第一或第二聚合物水泥基覆面层由硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、菱镁水泥、或高铝水泥中形成。

15.如权利要求12所述的复合型保温板，其中，所述第一或第二聚合物水泥基覆面层由彩钢板、铝板、铝塑板、硅钙板、石膏板、水泥板、或大理石板代替，通过粘结剂粘接。

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