CN103834056A

CN103834056A - 聚苯乙烯保温板的生产方法

Info

Publication number: CN103834056A
Application number: CN201410070293.0A
Authority: CN
Inventors: 邓刚; 彭绵广; 乔林; 吕爱超
Original assignee: Shandong Shengquan Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Shandong Shengquan Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: CN103834056B

Abstract

本发明提供一种聚苯乙烯保温板的生产方法，包括：（1）将可发性聚苯乙烯颗粒预发泡，得到聚苯乙烯珠粒；（2）将发泡剂、固化剂和表面活性剂搅拌均匀，制成液体助剂；（3）向所述聚苯乙烯珠粒中加入热固性树脂和所述液体助剂，搅拌均匀；（4）向所得混合物中加入阻燃剂，混合均匀；以及（5）将所得物料转入成型模具，在蒸汽压力下模塑成型。本发明的方法工艺简便、可以提高产品的压缩强度、拉拔强度和防火性能。

Description

聚苯乙烯保温板的生产方法

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的制备方法。

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，但该种方法工艺复杂、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。

本领域尚需要开发出一种工艺简单的制备高阻燃、低吸水率的聚苯乙烯保温板的技术。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的聚苯乙烯保温板的生产方法，以解决现有技术中以阻燃材料包覆聚苯乙烯预发颗粒引起的在聚苯板成型过程中聚苯颗粒之间粘结性能变差的问题。

本发明的另一个目的是解决包覆料质地均匀地包覆聚苯颗粒的问题。

本发明的又一目的是解决板材湿法成型中材质不均匀的问题。

本发明的聚苯乙烯保温板的生产方法包括：（1）将可发性聚苯乙烯颗粒预发泡，得到聚苯乙烯珠粒；（2）将发泡剂、固化剂和表面活性剂搅拌均匀，制成液体助剂；（3）向所述聚苯乙烯珠粒中加入热固性树脂和所述液体助剂，搅拌均匀；（4）向所得混合物中加入阻燃剂，混合均匀；以及（5）将所得物料转入成型模具，在蒸汽压力下模塑成型。本发明的方法工艺简便、可以提高产品的压缩强度、拉拔强度和防火性能。

具体实施方式

本发明的聚苯乙烯保温板的生产方法，包括：（1）将可发性聚苯乙烯颗粒预发泡，得到聚苯乙烯珠粒；（2）将发泡剂、固化剂和表面活性剂搅拌均匀，制成液体助剂；（3）向所述聚苯乙烯珠粒中加入热固性树脂和所述液体助剂，搅拌均匀；（4）向所得混合物中加入阻燃剂，混合均匀；以及（5）将所得物料转入成型模具，在蒸汽压力下模塑成型。

在申请人的在先技术中，在用包含阻燃剂、液体助剂的树脂混合液包覆好聚苯乙烯珠粒之后，总是进行一个将物料进行熟化或干燥的步骤，这是为了便于将物料转入成型机的需要。但是经过该熟化处理，在成型过程中，颗粒之间的粘结性能受到影响，导致板材的机械强度不理想。本发明中，直接进行湿法引入，在蒸汽模塑机中进行成型，珠粒之间的粘接性能明显提高。本发明的另一个优势在于，将热固性树脂、液体助剂包覆聚苯乙烯珠粒后再加入固体阻燃剂，与将树脂、液体助剂和阻燃剂预混合的技术相比，避免了该预混合物经静置后发生分层，致使预混合物质地不均匀，难以均匀包覆聚苯乙烯珠粒的缺陷。

优选地，在步骤（3）中，所述热固性树脂和所述液体助剂被分开加入，先加入其中一种，待混合均匀后再加入另一种。采用这种方式，可以避免高浓度树脂与高浓度固化剂的混合造成的树脂提前固化，这种提前固化会降低树脂包覆聚苯乙烯珠粒的效果，还会降低成型过程中的发泡效果和板材的机械强度。

优选地，在步骤（5）中，在水蒸气成型前对物料施压，使体积缩小10-30%。在申请先前的生产方法中，物料转入成型机后，根据产品的设计厚度，预先设定好成型模具上压板的高度，即上压板被固定在固定高度。成型过程中，物料在一定温度和压力的水蒸气作用下进行发泡、膨胀，最终膨胀至上压板设定的厚度。在一次生产中，成型机出现机械故障，生产人员在调试设备时，压机驱动上压板下行，向模具中的物料施加了压力，将物料压缩至原体积的80%左右。经测试发现，该施压操作提高成品的压缩强度和颗粒间的粘结强度。为此发明人对此进行了反复试验，发现该预压操作将物料压缩10-30%的体积是有效的，优选压缩10-20%的体积。作为进一步的优选方案，在成型过程中，上压板始终凭其自重对板材预成形坯施压，预成形坯在发泡膨胀过程中驱动上压板向上移动，至设定厚度时停止。这种操作可以全面提升产品性能。

本发明中，步骤（1）的预发泡时间可以为3-40min，优选20-40min，最优选20-30min。蒸汽压力可以为0.04MPa-0.7MPa，优选0.1-0.5，最优选0.3。

本发明中，预发泡得到的聚苯乙烯珠粒的直径可以在2-10mm，优选在3-6mm之间。相应地，在步骤（3）中的包覆厚度可以为0.03-0.6mm。优选0.1-0.3mm之间，包覆的过厚会影响粘结性能，过薄则降低防火性能。

本发明中，成型蒸汽压力通常在0.15MPa-0.75MPa之间，优选在0.25-0.55MPa之间；成型时间为2-25min，优选在5-15min之间。

在本发明的典型实施方式中，所使用的按重量计包括：可发性聚苯乙烯颗粒100份；热固性树脂20-100份，优选40-80份；无机阻燃粉料3-15份；发泡剂0.5-10份；固化剂2-10份；和表面活性剂2-5份。使用该比例的原料，既可顺利包覆聚苯乙烯珠粒，所得的包覆料又不至于湿度过大而不便于物料转移。

本发明中使用的树脂优选酚醛树脂、呋喃树脂、脲醛树脂、密胺树脂中的一种或一种以上，酚醛树脂的粘度适宜为500-6000mPa·s，呋喃树脂的粘度适宜为500-3000mPa·s，脲醛树脂的粘度适宜为100-5000mPa·s，密胺树脂的粘度适宜为300-2000mPa·s。

在其他方面，阻燃剂可以是氢氧化铝粉，硼酸锌，十溴二苯醚，可膨胀石墨，氰尿酸三聚氰胺（MCA），微胶囊化红磷中的一种或多种。发泡剂可以是为二氯甲烷，正戊烷，异戊烷，正己烷，石油醚，环戊烷之中的一种或多种。固化剂可以是硫酸，磷酸，盐酸，对甲苯磺酸，苯酚磺酸中的一种或多种。

可以用于本发明的表面活性剂包括但不限于聚硅氧烷、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨硬脂酸脂和蓖麻油聚氧乙烯醚。

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。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，使用的酚醛树脂，呋喃树脂，脲醛树脂为山东济南圣泉集团生产。

实施例1

将普通级E-303型可发性聚苯乙烯颗粒在0.3MPa蒸汽压力下预发15min，得到粒径6-8mm的聚苯乙烯珠粒。

将可膨胀石墨5重量份，微胶囊化红磷2重量份干混均匀，另将正戊烷2重量份、聚氧乙烯醚3重量份、对甲苯磺酸5重量份充分混合后制得液体助剂。

将向放于混料仓中的80重量份聚苯乙烯珠粒中加入40重量份粘度为1000的酚醛树脂，充分混合，使树脂均匀涂覆在珠粒表面。倒入液体助剂，继续搅拌，混合均匀。然后再倒入上述阻燃剂干混料，混合均匀。

在颗粒潮湿状态下倒入成型机进行机械压缩，使其体积压缩减少10%，然后在0.3MPa压力的下成型20分钟。成型完成后，切割得到一种新型的热固性改性聚苯防火保温板。其相关指标检测结果如下：

表1.实施例1产品测试结果

实施例2

将普通级E-303型可发性聚苯乙烯颗粒在0.1MPa蒸汽压力下预发35min，得到粒径5-7mm的聚苯乙烯珠粒。

将氢氧化铝粉8重量份，MCA4重量份干混均匀。将石油醚5重量份、环戊烷1重量份、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯8重量份、盐酸9重量份充分混合后制得液体助剂。

向装有90重量份聚苯乙烯颗粒的混料仓中加入90重量份粘度为2000的呋喃树脂，充分混合并涂覆均匀。倒入液体助剂，继续搅拌，混合均匀。然后再倒入上述阻燃剂干混料，混合均匀。

在颗粒潮湿状态下倒入成型机进行机械压缩，使其体积压缩减少12%，然后在0.7MPa压力的下成型5分钟。成型完成后，切割得到一种新型的热固性改性聚苯防火保温板。其相关指标检测结果如下：

表2.实施例2产品测试结果

实施例3

将普通级E-303型可发性聚苯乙烯颗粒在0.2MPa蒸汽压力下预发20min，得到粒径4-6mm的聚苯乙烯珠粒，计为70重量份。

将十溴二苯醚5重量份，硼酸锌3重量份，微胶囊化红磷3重量份干混均匀。将二氯甲烷3重量份、异戊烷2重量份、蓖麻油聚氧乙烯醚5质量、硫酸8重量份充分混合后制得液体助剂。

向装有70重量份聚苯乙烯颗粒的混料仓中加入50重量份粘度为800的脲醛树脂，充分混合并涂覆均匀。倒入液体助剂，继续搅拌，混合均匀。然后再倒入上述阻燃剂干混料，混合均匀。

在颗粒潮湿状态下倒入成型机进行机械压缩，使其体积压缩减少15%，然后在0.5MPa压力的下成型10分钟。成型完成后，切割得到一种新型的热固性改性聚苯防火保温板。其相关指标检测结果如下：

表3.实施例3产品测试结果

比较例1

将粘度为1000的酚醛树脂40重量份、可膨胀石墨5重量份、微胶囊化红磷2重量份干混均匀、将正戊烷2重量份、聚氧乙烯醚3重量份、对甲苯磺酸5重量份充分混合得到包覆料。被静置3小时后加入到放于混料仓中的80重量份聚苯乙烯珠粒中，搅拌混合。

表4.比较例1产品测试结果

比较例2

在颗粒潮湿状态下倒入成型机，不进行机械压缩，使其体积压缩减少10%，然后在0.3MPa压力的下成型20分钟。成型完成后，切割得到一种新型的热固性改性聚苯防火保温板。其相关指标检测结果如下：

表5.比较例2产品测试结果

比较例3

将普通级E-303型可发性聚苯乙烯颗粒在0.45MPa蒸汽压力下预发10min，得到粒径5-7mm的聚苯乙烯珠粒，计为85重量份。

将粘度为1500的酚醛树脂50重量份，粘度为1500的呋喃树脂50重量份，可膨胀石墨5重量份，氢氧化铝粉4重量份，正己烷6重量份，聚硅氧烷5重量份，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯2重量份充分混合后制得涂覆料。

将制成的涂覆料与85重量份的聚苯乙烯颗粒放入混料仓中充分混合并涂覆均匀，然后加入8重量份的盐酸，颗粒表面经完全固化干燥后，真空泵抽入成型机，不经机械压缩，在0.2MPa压力的下成型20分钟。成型完成后，切割得到一种新型的热固性改性聚苯防火保温板。其相关指标检测结果如下：

表6.比较例3产品测试结果

Claims

1.一种聚苯乙烯保温板的生产方法，包括如下步骤：

（1）将可发性聚苯乙烯颗粒预发泡，得到聚苯乙烯珠粒；

（2）将发泡剂、固化剂和表面活性剂搅拌均匀，制成液体助剂；

（3）向所述聚苯乙烯珠粒中加入热固性树脂和所述液体助剂，搅拌均匀；

（4）向所得混合物中加入阻燃剂，混合均匀；

（5）将所得物料转入成型模具，在蒸汽压力下模塑成型。

2.如权利要求1所述的生产方法，其中，在步骤（3）中，所述热固性树脂和所述液体助剂被分开加入，先加入其中一种，待混合均匀后再加入另一种。

3.如权利要求1所述的生产方法，其中，在步骤（5）中，在水蒸气成型前对物料施压，使体积缩小10-30%。

4.如权利要求1所述的生产方法，其中，所述步骤（1）中的预发泡时间为3-40min，蒸汽压力为0.1-0.5MPa。

5.如权利要求1所述的生产方法，其中，所述步骤（3）中的包覆厚度为0.1-0.3mm。

6.如权利要求1所述的生产方法，其中，成型蒸汽压力为0.25MPa-0.55MPa，成型时间为5-15min。

7.如权利要求1所述的生产方法，其中，使用原料按重量计由下述构成：

可发性聚苯乙烯颗粒100份；

热固性树脂20-100份；

无机阻燃粉料3-15份；

发泡剂0.5-10份；

固化剂2-10份；以及表面活性剂2-5份。

8.如权利要求1所述的制备方法，其中，优选所述阻燃剂为选自氢氧化铝粉，硼酸锌，十溴二苯醚，可膨胀石墨，MCA，微胶囊化红磷中的一种多种。

9.如权利要求5所述的生产方法，其中，在步骤（5）中，蒸汽成型机的上板始终落在板材预成形坯上，凭借自重对板材施压。