CN103711211B

CN103711211B - 改性三聚氰胺甲醛树脂基eps阻燃保温板及其制备方法

Info

Publication number: CN103711211B
Application number: CN201310633936.3A
Authority: CN
Inventors: 陈晓龙; 李聚刚; 杨彰堂; 赵长才
Original assignee: Suzhou Institute Of Building Science Group Co Ltd
Current assignee: Suzhou Institute Of Building Science Group Co Ltd
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: CN103711211A

Abstract

本发明公开了一种改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板及其制备方法，该改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板采用改性三聚氰胺甲醛为粘结剂，以聚苯乙烯发泡颗粒为发泡隔热材料，在一定工艺条件下加工制备而成。本发明公开的阻燃保温板燃烧性能达到A级，遇明火炙烤不燃烧、不塌陷、无滴落，消除了外墙外保温的火灾隐患；且具有优异的保温性能与力学强度；可以使用胶黏剂、固定锚栓、热镀锌丝网等方式固定在建筑外围护结构上起保温隔热作用。

Description

改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种EPS阻燃保温板，具体涉及一种改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板及其制备方法，属于建筑材料制造技术领域。

背景技术

目前建筑外墙外保温用有机保温材料主要有模塑聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS）、挤塑聚苯乙烯泡沫板（XPS）、硬质聚氨酯发泡板（PU）、酚醛泡沫板（PF）等。其中硬质聚氨酯发泡板价格一直居高不下，难以大范围推广；酚醛泡沫板也由于密度大、整体强度低、国内产品质量参差不齐，短期内无法成为主流产品；聚苯乙烯泡沫、挤塑聚苯乙烯泡沫在建筑外墙外保温系统中的使用最为广泛，但EPS与XPS为易燃材料，燃烧性能只能达到B2级。很多大楼的火灾就是由于易燃的外保温高分子材料的使用导致火焰迅速蔓延至其它楼层，导致火灾无法控制，并且燃烧释放的烟雾和有毒气体让处于火灾中的人窒息，造成了巨大的财产损失和严重的人员伤亡。所以，对此类高效保温材料的阻燃改性，是现在外墙外保温工程的当务之急。

目前市场上有大量的砂浆包覆EPS复合板，虽然表面为难燃砂浆层，但是在高温炙烤下内部的EPS板会迅速熔融收缩、导致整个复合板塌陷、破裂；还有一些阻燃型EPS保温板，其方法均为将优选的阻燃剂与聚苯乙烯相熔融后，再制成颗粒发泡模塑成型，为达到共融的目的，其阻燃剂需精心选择搭配，且受到较大的局限性，阻燃效果不理想，只能达到B1级。

另外，三聚氰胺甲醛树脂为热固性树脂，它具有阻燃，耐水、耐热、耐老化、耐化学腐蚀的性能；但是在三聚氰胺与甲醛的反应中，三聚氰胺三嗪环上的三个氨基中的六个氢原子都有可能被甲醛中的羟甲基取代，容易生成高交联度的三维立体结构；并且三嗪环是一种类似苯环的杂环，具有较大的刚性，而且三嗪环之间通过一个碳原子的亚甲基相互连接，交联密度高，分子内部可变形能力小、刚性大，制成的材料发硬发脆，容易开裂，机械性能差，强度低；直接将三聚氰胺甲醛树脂应用于EPS保温板中则无法满足板材力学性能的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板及其制备方法，所述阻燃保温板燃烧性能达到A级，遇明火炙烤不燃烧、不塌陷、无滴落，消除了外墙外保温的火灾隐患；且具有优异的保温性能与力学强度。可以使用胶黏剂、固定锚栓、热镀锌丝网等方式固定在建筑外围护结构上起保温隔热作用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板，所述阻燃保温板由以下质量份的原料制备得到：

EPS颗粒40～90份

改性三聚氰胺甲醛树脂80～160份

增粘剂1～2份

固化剂2~5份

所述增粘剂为纤维素醚；

所述改性三聚氰胺甲醛树脂由以下质量份的原料制备得到：

甲醛水溶液400～600份

三聚氰胺200～275份

苯代三聚氰胺30～60份

长链聚醇类改性剂水溶液10～30份

醚化剂45～75份

碱性pH调节剂0.5~15份

酸性pH调节剂0.5~7份

所述甲醛水溶液的质量浓度为37%；

所述长链聚醇类改性剂水溶液中，长链聚醇类改性剂的质量浓度为10%，长链聚醇类改性剂为聚乙二醇或者聚乙烯醇；

所述醚化剂为醇。

上述技术方案中，所述增粘剂为羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素或者羟丙基甲基纤维素；所述固化剂为过硫酸铵、磷酸、氯化铵、六次甲基四胺、质量浓度为30%的稀硫酸、甲酸、酒石酸中的一种或者几种；所述长链聚醇类改性剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙烯醇1788或者聚乙烯醇1778；所述醚化剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、二乙二醇、丁醇、戊醇中的一种或者几种；所述碱性PH调节剂为、三乙醇胺、二乙醇胺或者质量浓度为30%的六亚甲基四胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或者几种；所述酸性pH调节剂为质量浓度为30%的稀硫酸、甲酸、酒石酸中的一种或者几种。

本发明还公开了一种上述改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配比，将37%甲醛水溶液加入反应釜中，使用碱性pH值调节剂调节pH值为7～10.5；然后加入三聚氰胺、苯代三聚氰胺，于60～90℃搅拌反应15～30分钟；再加入长链聚醇类改性剂，继续反应10～30分钟；然后将温度调节至40～70℃，加入醚化剂，并用酸性pH调节剂调节pH值为5～7，醚化反应15～50分钟；然后用碱性pH值调节剂调节pH值为7～10.5，于60～90℃搅拌反应15～30分钟后得到改性三聚氰胺甲醛树脂；

(2)按配比，将增粘剂、固化剂、上述改性三聚氰胺甲醛树脂以及EPS颗粒混合均匀后注入模具内，经热压成型，即可得到所述改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板。

优选的技术方案中，步骤（2）中，先将增粘剂加入到改性三聚氰胺甲醛树脂中，待增粘剂完全溶解后再加入固化剂，待固化剂完全溶解后再加入EPS颗粒，混合均匀后注入模具内。

上述技术方案中，步骤（2）中，热压成型工艺为先在温度为85～115℃、压力为7～12KPa条件下固化10～15分钟，再在温度为50～60℃、压力为5～8KPa条件下陈化90～160分钟。

三聚氰胺甲醛树脂为热固性树脂，具有优异的阻燃性能，可明显改善EPS保温板材的阻燃性，但是其交联密度高，分子内部可变形能力小、刚性大，导致制成的材料发硬发脆、容易开裂、机械性能差、强度低。本发明通过采用苯代三聚氰胺部分代替三聚氰胺进行反应，部分地降低了三聚氰胺官能度，从而降低固化时的交联度，使固化后产物韧性增大；本发明在合成过程中加入有一定乳化作用的柔性高分子聚乙烯醇，使其参与体系的聚合，使体系在乳化高分子的作用下处于均相状态，并且引入具有柔性的聚乙二醇小分子链段，提高产物的韧性；本发明采用醚化剂对三聚氰胺甲醛树脂进行醚化反应，利用醇对三聚氰胺甲醛树脂中过量的羟基进行封闭，不但可以提高树脂的储存稳定性，而且减少官能度，降低固化时的交联度，进一步减小树脂固化后的刚性，提高产品韧性。因而本发明制备的改性三聚氰胺甲醛树脂韧性好、不易开裂、强度高，易于使用。

另外，本发明采用的固化剂在常温下缓慢交联但不固化，赋予颗粒拌和料有适合的粘度防止树脂沉底但并不增加搅拌混合阻力，在高温制板时迅速充分固化，减少固化时间，加快生产效率，避免后期继续缓慢固化而引起的体积收缩、开裂现象。

由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1．本发明首次将柔性高分子聚乙烯醇、具有柔性的聚乙二醇小分子链段应用到三聚氰胺甲醛树脂的合成中，降低了体系的刚性、增加了体系的韧性，从而得到了力学性能优异的改性三聚氰胺甲醛树脂；

2．通过采用本发明的改性三聚氰胺甲醛树脂为粘接剂、以聚苯乙烯发泡颗粒为发泡隔热材料制备的EPS保温板在具有优良保温性能的同时，也具有优异的阻燃性能，其燃烧等级达到A级，并且受外来火焰炙烤不收缩、无塌陷、无滴落物；

3．本发明的改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板压缩强度高、抗拉强度高、吸水率低、软化系数高，并且制备方法简单易行，成本较低，适于推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

一种改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板，其制备方法如下：

（1）改性三聚氰胺甲醛树脂的制备

将550份37%甲醛水溶液加入反应釜，搅拌，用4.5份30%的氢氧化钠水溶液调pH值至9.3，加入250份三聚氰胺、50份苯代三聚氰胺，开始升温，在30分钟内升温至80℃，在80±2℃保温20分钟。加入20份聚乙二醇600水溶液，继续保温20分钟。降温至55℃，加入60份甲醇，用3.4份30%稀硫酸调节pH值至6，保温30分钟。用6份30%的氢氧化钠水溶液调pH值至10，升温至85摄氏度，保温30分钟，降温，出料，备用；

（2）改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板的制备

将1份羟乙基甲基纤维素缓慢加入到120份改性三聚氰胺甲醛树脂中，分散均匀，使其完全溶解，然后加入0.6份过硫酸铵、1.3份85%的磷酸、0.1份氯化铵，使其完全溶解，再加入70份EPS颗粒，充分拌合，注入模具中。在105℃、9KPa条件下固化10分钟，然后在50℃、6KPa条件下陈化90分钟。拆模，即得改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板。

实施例二：

（1）改性三聚氰胺甲醛树脂的制备

将420份37%甲醛水溶液加入反应釜，搅拌，用5份30%的三乙醇胺调pH值至7.8，加入200份三聚氰胺、60份苯代三聚氰胺，开始升温，在30分钟内升温至75℃，在75±2℃保温20分钟。加入30份10%聚乙烯醇1788水溶液，继续保温30分钟。降温至60℃，加入50份正丁醇，用6份甲酸调节pH值至6，保温30分钟。用7份30%的三乙醇胺调pH值至10，升温至85摄氏度，保温30分钟，降温，出料，备用；

（2）改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板的制备

将1.2份羟丙基甲基纤维素缓慢加入到80份改性三聚氰胺甲醛树脂中，分散均匀，使其完全溶解，然后加入2份30%的稀硫酸、0.7份氯化铵、0.5份六次甲基四胺，使其完全溶解，再加入80份EPS颗粒，充分拌合，注入模具中。在95℃、8KPa条件下固化10分钟，然后在60℃、8KPa条件下陈化120分钟。拆模，即得改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板。

实施例三：

（1）改性三聚氰胺甲醛树脂的制备

将600份37%甲醛水溶液加入反应釜，搅拌，用2.5份30%的六亚甲基四胺和3份二乙醇胺调pH值至10，加入275份三聚氰胺、55份苯代三聚氰胺，开始升温，在30分钟内升温至83℃，在83±2℃保温30分钟。加入25份聚乙二醇800水溶液，继续保温25分钟。降温至50℃，加入70份戊醇，用4.5份的30%稀硫酸调节pH值至5.8，保温25分钟。用6份30%氢氧化钠调pH值至10，升温至85℃，保温30分钟，降温，出料，备用；

（2）改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板的制备

将1.4份羟乙基纤维素缓慢加入到160份改性三聚氰胺甲醛树脂中，分散均匀，使其完全溶解，然后加入2.4份30%的稀硫酸、0.7份氯化铵、0.8份六次甲基四胺，使其完全溶解，再加入50份EPS颗粒，充分拌合，注入模具中。在115℃、11KPa条件下固化15分钟，然后在55℃、5KPa条件下陈化160分钟。拆模，即得改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板。

实施例四：

（1）改性三聚氰胺甲醛树脂的制备

将470份37%甲醛水溶液加入反应釜，搅拌，用2.5份30%的六亚甲基四胺和3份二乙醇胺调pH值至9.5，加入265份三聚氰胺、60份苯代三聚氰胺，开始升温，在30分钟内升温至83℃，在83±2℃保温30分钟。加入30份聚乙二醇800水溶液，继续保温25分钟。降温至50℃，加入70份戊醇，用4.5份30%稀硫酸调节pH值至5.8，保温25分钟。用6份的30%氢氧化钠调pH值至10，升温至85℃，保温30分钟，降温，出料，备用；

（2）改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板的制备

将1.6份羟乙基纤维素缓慢加入到160份改性三聚氰胺甲醛树脂中，分散均匀，使其完全溶解，然后加入2.4份30%的稀硫酸、0.7份氯化铵、0.8份六次甲基四胺，使其完全溶解，再加入60份EPS颗粒，充分拌合，注入模具中。在105℃、11KPa条件下固化15分钟，然后在60℃、5KPa条件下陈化160分钟。拆模，即得改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板。

实施例五：

（1）改性三聚氰胺甲醛树脂的制备

将490份37%甲醛水溶液加入反应釜，搅拌，用2.5份30%的六亚甲基四胺和3份二乙醇胺调pH值至10，加入275份三聚氰胺、55份苯代三聚氰胺，开始升温，在30分钟内升温至83℃，在83±2℃保温30分钟。加入25份聚乙二醇800水溶液，继续保温25分钟。降温至50℃，加入50份正丁醇，用4.5份30%稀硫酸调节pH值至5.8，保温25分钟。用6份30%氢氧化钠调pH值至10，升温至85℃，保温30分钟，降温，出料，备用；

（2）改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板的制备

将1.5份羟乙基纤维素缓慢加入到160份改性三聚氰胺甲醛树脂中，分散均匀，使其完全溶解，然后加入2.4份30%的稀硫酸、0.7份氯化铵、0.8份六次甲基四胺，使其完全溶解，再加入90份EPS颗粒，充分拌合，注入模具中。在110℃、11KPa条件下固化15分钟，然后在55℃、5KPa条件下陈化120分钟。拆模，即得改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板。

性能测试

本发明参照JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》和JG158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》等标准，制定了相关指标；并对上述改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板进行测试，结果如表1所示。由表1可以看出，本发明制备的改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板性能符合指标要求。

表1改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板的性能表征

序号	项目	指标	实施例一	实施例二	实施例三	实施例四	实施例五
								1	干表观密度，kg/m³，小于等于	210	180	165	195	185	162
2	压缩强度，MPa，大于等于	0.2	0.5	0.35	0.55	0.53	0.36
								3	抗拉强度，MPa，大于等于	0.15	0.25	0.18	0.3	0.27	0.19
4	吸水率，%（v/v），小于等于	5	4	4	2	3	4
								5	导热系数，W/（m.K），小于等于	0.06	0.052	0.048	0.058	0.053	0.044
6	水蒸气透湿系数	符合设计要求	符合	符合	符合	符合	符合
								7	尺寸稳定性，%，小于等于	4	2	2	2	2	2.5
8	软化系数，大于等于	0.7	0.95	0.92	0.97	0.97	0.91
								9	燃烧性能	A2级	A2级	A2级	A2级	A2级	A2级

Claims

1.一种改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板，其特征在于，所述阻燃保温板由以下质量份的原料制备得到：

EPS颗粒40～90份

改性三聚氰胺甲醛树脂80～160份

增粘剂1～2份

固化剂2~5份

所述增粘剂为纤维素醚；

所述改性三聚氰胺甲醛树脂由以下质量份的原料制备得到：

甲醛水溶液400～600份

三聚氰胺200～275份

苯代三聚氰胺30～60份

长链聚醇类改性剂水溶液10～30份

醚化剂45～75份

碱性pH调节剂0.5～15份

酸性pH调节剂0.5～7份

所述甲醛水溶液的质量浓度为37%；所述长链聚醇类改性剂水溶液中，长链聚醇类改性剂的质量浓度为10%，长链聚醇类改性剂为聚乙二醇或者聚乙烯醇；

所述醚化剂为醇；

按配比，将甲醛水溶液加入反应釜中，使用碱性pH值调节剂调节pH值为7～10.5；然后加入三聚氰胺、苯代三聚氰胺，于60～90℃搅拌反应15～30分钟；再加入长链聚醇类改性剂，继续反应10～30分钟；然后将温度调节至40～70℃，加入醚化剂，并用酸性pH调节剂调节pH值为5～7，醚化反应15～50分钟后得到改性三聚氰胺甲醛树脂。

2.根据权利要求1所述的改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板，其特征在于：所述增粘剂为羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素或者羟丙基甲基纤维素；所述固化剂为过硫酸铵、磷酸、氯化铵、六次甲基四胺、质量浓度为30%的稀硫酸、甲酸、酒石酸中的一种或者几种。

3.根据权利要求1所述的改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板，其特征在于：所述长链聚醇类改性剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙烯醇1788或者聚乙烯醇1778。

4.根据权利要求1所述的改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板，其特征在于：所述醚化剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、二乙二醇、丁醇、戊醇中的一种或者几种；所述碱性PH调节剂为三乙醇胺、二乙醇胺或者质量浓度为30%的六亚甲基四胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或者几种；所述酸性pH调节剂为质量浓度为30%的稀硫酸、甲酸、酒石酸中的一种或者几种。

5.一种如权利要求1～4所述的任意一种改性三聚氰胺甲醛树脂基EPS阻燃保温板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按配比，将甲醛水溶液加入反应釜中，使用碱性PH值调节剂调节pH值为7～10.5；然后加入三聚氰胺、苯代三聚氰胺，于60～90℃搅拌反应15～30分钟；再加入长链聚醇类改性剂，继续反应10～30分钟；然后将温度调节至40～70℃，加入醚化剂，并用酸性pH调节剂调节pH值为5～7，醚化反应15～50分钟后得到改性三聚氰胺甲醛树脂；

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，先将增粘剂加入到改性三聚氰胺甲醛树脂中，待增粘剂完全溶解后再加入固化剂，待固化剂完全溶解后再加入EPS颗粒，混合均匀后注入模具内。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，热压成型工艺为先在温度为85～115℃、压力为7～12KPa条件下固化10～15分钟，再在温度为50～60℃、压力为5～8KPa条件下陈化90～160分钟。