CN104004281A - 一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板及制备方法，取经过预发、熟化后的EPS颗粒作为基料，加入防火阻燃胶黏剂，不断地搅拌直至颗粒表面已经均匀地涂覆上防火阻燃胶黏剂，涂膜后的防火阻燃颗粒首先经微波初步干燥，再经热风吹送完全凝胶后，进入模具内经高温蒸汽加热成型。将均匀涂覆防火胶黏剂的EPS颗粒放入模具中，关闭模具，通入高压蒸气，保压1-2min，卸压、冷却、开模得到建筑用热固复合树脂泡沫保温板。本发明的有益效果是热固复合树脂泡沫保温板的生产效率高，成本低。

Description

一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板及制备方法

技术领域

本发明属于建筑用保温材料制备技术领域，涉及一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板及制备方法。

背景技术

目前我国建筑中广泛使用的EPS保温板，具备良好的隔热、憎水性能，施工工艺成熟，质轻价廉，是目前全球使用量最大的外墙保温材料。但是这种保温板阻燃性能很差，易着火、易滴熔，存在很大的火灾隐患。全国各大城市高层建筑数量增多和高层不断攀升，给防火带来了很大的困难，一旦发生火灾，由于不能像一般建筑那样从外部进行灭火，极易造成重大人员伤亡，经济和财产损失。因此，开发出具备防火阻燃性能的EPS保温板一直是近年来的研究热点。

目前，EPS泡沫保温板的阻燃方法主要是采用添加阻燃剂的办法实现，该方法较为简单和实用，但目前采用此法制作出的防火保温板阻燃效果并不明显。具备防火阻燃功能的EPS板，通常采用颗粒表面涂覆防火阻燃剂的方法得到防火阻燃保温产品，其技术原理是在经过预发、熟化后的EPS颗粒表面均匀涂覆阻燃剂，使EPS颗粒在涂覆层的包裹下具备优良的防火性能，遇火时，颗粒表面的涂覆层可形成连续蜂窝状结构，有效阻隔火焰穿透。传统的涂覆工艺，颗粒表面的阻燃剂固化温度过高、固化时间较长，生产能耗大，严重影响生产效率。

酚醛树脂具有耐高温性、粘结性好、残碳量高、低烟低毒的优点，一直是防火阻燃胶黏剂的首选填料。以酚醛树脂作为防火胶黏剂的阻燃颗粒，其烘干系统通常采用热风烘干工艺，因EPS颗粒本身是难粘接材料，采用这种烘干方式，颗粒表面胶黏剂的凝胶速度慢，凝胶时间长达30分钟，生产效率很低。为了缩短凝胶周期，可以采用微波凝胶技术，但微波加热的效率非常高，极易造成EPS颗粒凝胶不充分或超凝胶现象。若颗粒凝胶不充分，颗粒表面仍有部分粘性，一方面难以实现颗粒的泵送，另一方面，在颗粒模压成型时，水蒸气会带走部分涂覆在颗粒表面的胶黏剂，严重影响制品的防火阻燃效果；若颗粒超凝胶，颗粒粘接活性降低，粘结性能变差，成型时易造成颗粒夹心、松散或因粘接活性差根本无法成型的后果。由于微波凝胶工艺难以掌握，现有防火保温板的制备方法中几乎无法采用微波凝胶技术。

现有普通EPS保温板的成型尺寸可以达到8120*1240*1030mm。而采用覆膜工艺的防火泡沫保温板，由于制品比重增大，尺寸太大时不利于制品运输，且由于颗粒外表面涂覆了防火阻燃胶黏剂，模压成型时蒸汽穿透阻力增加，其最大成型尺寸仅仅可以达到3600*600*1200mm。未涂覆防火阻燃胶黏剂的普通EPS泡沫保温板的成型时间仅需1分钟，而防火EPS泡沫保温板的制作过程中，阻燃颗粒的凝胶时间就长达30分钟，二者成型的体积如上所述又相差约3.5倍，以上两个因素结合在一起，生产效率相差约100倍。与现有普通EPS保温板相比，防火EPS保温板生产效率很低、生产成本高，市场推广有一定困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板，解决了目前防火EPS保温板生产效率很低、生产成本高的问题。

本发明的另一个目的是提供此种建筑用热固复合树脂泡沫保温板的制备方法：

本发明所采用的技术方案是采用以下质量份数的原材料组成：经预发熟化后的EPS颗粒100份、阻燃胶黏剂50-250份、固化剂10-15份。

进一步，所述阻燃胶黏剂为改性酚醛树脂复合物，所述的阻燃胶黏剂采用以下质量份数的原材料组成：改性酚醛树脂100份、阻燃剂10-150份、交联剂3-20份、抑烟与结构增强剂10-30份、发泡剂10-15份、表面活性剂5-10份。

进一步，所述的改性酚醛树脂，为腰果酚改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂、木质素改性酚醛树脂中的一种或一种以上。

进一步，所述的腰果酚改性酚醛树脂的制备过程为：苯酚100份，腰果酚10-50份，加入碱性催化剂2-3份，升温至80℃，分多次加入甲醛或聚甲醛110-180份，恒温反应2.5-4h，得到腰果酚改性酚醛树脂。

进一步，所述的三聚氰胺改性酚醛树脂的制备过程为：甲醛或聚甲醛10-15份、碱性催化剂1-1.5份，升温至65℃，加入5-8份三聚氰胺，升温至80℃并保持直到完全溶解，冷却至65℃；加入40-50份苯酚、45-50份甲醛和1-2份碱性催化剂，加热至80℃保持15min，再加热至沸腾，保持30min后，尽快冷却至80℃；加入0.5-0.8份油酸和0.5-1份碱性催化剂，再加热至沸腾，得到三聚氰胺改性酚醛树脂。

进一步，所述的木质素改性酚醛树脂的制备过程为：苯酚100份、甲醛或聚甲醛100-150份、碱催化剂5-10份，在70℃左右的温度下反应，反应时间为1-2h；向反应液中加入碱木质素10-50份，搅拌后得到木质素改性酚醛树脂。

进一步，所述的碱性催化剂可以是氢氧化钠溶液、氨水、苯胺、二乙醇胺的一种或其组合。

进一步，所述的阻燃剂为无机阻燃剂即氢氧化铝、氢氧化镁、可膨胀石墨、微胶囊红磷、膨胀蛭石的一种或几种的组合；或所述的阻燃剂为有机阻燃剂即硅氧烷、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮磷系阻燃剂中的一种或几种的组合。

进一步，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、硅酮类表面活性剂系列、非硅酮类表面活性剂吐温系列或有机硅系列中的一种或组合；表面活性剂用量为树脂用量的5％，表面活性剂可以减小酚醛树脂以及各原料组分之间的界面张力，加快反应过程，缩短固化时间。

一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：EPS颗粒的覆膜与凝胶：取经过预发、熟化后的EPS颗粒作为基料，加入防火阻燃胶黏剂，其中预发、熟化后的EPS颗粒与防火阻燃胶黏剂的质量比为1:0.5-2.5，不断地搅拌直至颗粒表面已经均匀地涂覆上防火阻燃胶黏剂，涂膜后的防火阻燃颗粒首先经微波初步干燥，再经热风吹送完全凝胶后，进入模具内经高温蒸汽加热成型；

步骤2：将均匀涂覆防火胶黏剂的EPS颗粒放入模具中，关闭模具，通入高压蒸气，保压1-2min，卸压、冷却、开模得到建筑用热固复合树脂泡沫保温板。

本发明的有益效果是所发明的热固复合树脂泡沫保温板的生产效率高，成本低。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明利用改性酚醛树脂作为EPS颗粒涂覆层的主要成分，有效解决EPS防火保温板固化温度高、固化时间长、生产成本高的缺陷。

本发明的另一个目的是提供一种高效、低成本的热固复合树脂泡沫保温板的制备方法。所述的热固复合树脂泡沫保温板由经过预发、熟化的EPS颗粒和具备防火阻燃功能的胶黏剂经搅拌混合、凝胶、模压成型制得。在制备方法中，本发明提供了一种阻燃颗粒的微波配合热风吹送的复合凝胶技术，可以有效提高颗粒的涂覆效果，降低颗粒凝胶时间，大幅度提高制品生产效率。

所述的热固复合树脂泡沫保温板的配方如下:

经预发、熟化后的EPS颗粒100份、阻燃胶黏剂50-250份、固化剂10-15份。

阻燃胶黏剂为改性酚醛树脂复合物，阻燃胶黏剂采用以下质量份数的原材料组成：改性酚醛树脂100份、阻燃剂10-150份、交联剂3-20份、抑烟与结构增强剂10-30份、发泡剂10-15份、表面活性剂5-10份。改性酚醛树脂，为腰果酚改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂、木质素改性酚醛树脂中的一种或一种以上。腰果酚改性酚醛树脂的制备过程为：苯酚100份，腰果酚10-50份，加入碱性催化剂2-3份，升温至80℃，分多次加入甲醛或聚甲醛110-180份，恒温反应2.5-4h，得到腰果酚改性酚醛树脂。

三聚氰胺改性酚醛树脂的制备过程为：甲醛或聚甲醛10-15份、碱性催化剂1-1.5份，升温至65℃，加入5-8份三聚氰胺，升温至80℃并保持直到完全溶解，冷却至65℃；加入40-50份苯酚、45-50份甲醛和1-2份碱性催化剂，加热至80℃保持15min，再加热至沸腾，保持30min后，尽快冷却至80℃；加入0.5-0.8份油酸和0.5-1份碱性催化剂，再加热至沸腾，得到三聚氰胺改性酚醛树脂。木质素改性酚醛树脂的制备过程为：苯酚100份、甲醛或聚甲醛100-150份、碱催化剂5-10份，在70℃左右的温度下反应，反应时间为1-2h；向反应液中加入碱木质素10-50份，搅拌后得到木质素改性酚醛树脂。

碱性催化剂可以是氢氧化钠溶液、氨水、苯胺、二乙醇胺的一种或其组合。阻燃剂为无机阻燃剂即氢氧化铝、氢氧化镁、可膨胀石墨、微胶囊红磷、膨胀蛭石的一种或几种的组合；或所述的阻燃剂为有机阻燃剂即硅氧烷(SI)、溴系阻燃剂(如六溴环十二烷、十溴二苯醚、四溴双酚A)、磷系阻燃剂(如磷酸三乙酯、磷酸三苯酯)、氮磷系阻燃剂(如聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐)中的一种或几种的组合。交联剂为多异氰酸酯，如二异氰酸酯及其衍生物MDI、TDI、TDI-TMP、HDI三聚体、HDI二聚体、HDI缩二脲、多亚甲基多苯基异氰酸酯、多异氰酸酯混合物TDI-HDI混合多聚体、HDI-IPDI混合多聚体TDI/MDI混合物、三异氰酸酯及四异氰酸酯等。抑烟与结构增强剂为钼化合物(如八钼酸铵)、铁化合物(如三氧化二铁、四氧化三铁)、碳酸锂、锂云母、硼酸、硼砂、锌化合物(如硼酸锌)中的一种或几种的组合。固化剂为磷酸、对甲苯磺酸、盐酸和硫酸的混合物。使用盐酸、硫酸、磷酸等无机酸，由于酸性较强能够提供足够的热量加快固化反应，但是残留的强酸有很强的腐蚀作用。使用对甲苯磺酸等弱酸效果与使用强酸刚好相反，因此，本发明用强酸和弱酸复配进行使用。

发泡剂可以是环戊烷、异戊烷、正戊烷、石油醚、二氯甲烷、氟氯烃发泡剂以及脂肪烃和卤代烃类中的一种。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、硅酮类表面活性剂系列、非硅酮类表面活性剂吐温系列或有机硅系列中的一种或组合。表面活性剂用量为树脂用量的5％左右。表面活性剂可以减小酚醛树脂以及各原料组分之间的界面张力，加快反应过程，缩短固化时间。

本发明一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板的制备方法为

步骤1：EPS颗粒的覆膜与凝胶：取经过预发、熟化后的EPS颗粒作为基料，加入防火阻燃胶黏剂，其中EPS颗粒与防火阻燃胶黏剂的质量比为1:0.5-2.5，不断地搅拌直至颗粒表面已经均匀地涂覆上防火阻燃胶黏剂，涂膜后的防火阻燃颗粒首先经微波初步干燥，再经热风吹送完全凝胶后，进入模具内经高温蒸汽加热成型。

步骤2：模压成型：将步骤1中得到的均匀涂覆防火胶黏剂的EPS颗粒。颗粒放入模具中，关闭模具，通入高压蒸气，保压1-2min，卸压、冷却、开模得到建筑用热固复合树脂泡沫保温板。

本发明的优点还有：

利用改性酚醛树脂生产出的制品遇火时着火面碳化，无纵、横向明火蔓延，离火自熄，无阴燃，无燃屑滴落，烟气量低且无毒，安全无虞有保证。

采用改性酚醛树脂作为胶黏剂的主要组分，经改性的酚醛树脂有效改善了树脂的力学性能，提高了成型泡沫塑料的憎水性，克服了酚醛树脂固化温度过高的缺陷，降低了生产能耗。

采用微波配合热风吹送烘干的复合凝胶技术，阻燃颗粒的凝胶时间从30min缩短到3min，板材模压成型时，可一次成型两块制品，与以往EPS防火保温板的生产过程相比，生产效率提高了20倍以上。

利用微波配合热风吹送的复合凝胶方式对颗粒进行烘干时，可以严格控制颗粒的凝胶效果，不会出现超凝胶或凝胶不充分的现象。当颗粒处于凝胶状态时，颗粒表面的防火胶黏剂与颗粒包裹比较牢固，不会出现表层胶黏剂脱落的现象，而模塑加热成型时又利于粘接，板材成型质量好，阻燃效果优异。利用腰果酚、木质素、三聚氰胺部分替代苯酚，可大大降低生产的成本，市场前景很好。本发明制得的建筑用热固复合树脂泡沫保温板阻燃效果优异，着火面碳化，无阴燃，无燃屑滴落，烟气量低且无毒，安全可靠。

下面列举具体实施例对本发明进行说明：

实施例1：阻燃胶黏剂的制备：以100份腰果酚改性酚醛树脂为基料，搅拌下加入可膨胀石墨80份，二异氰酸酯3份，硼砂18份，正戊烷5份，表面活性剂DC-193和非硅酮类表面活性剂吐温-80的混合物质5份；固化剂的调配：取对甲苯磺酸40份、磷酸30份、硫酸10份、盐酸5份，水15份搅拌溶解；EPS颗粒的覆膜：取经过预发、熟化后的EPS颗粒100g，阻燃胶黏剂150g，搅拌均匀后，加入固化剂10g，继续搅拌至得到均匀覆膜的EPS泡沫颗粒；微波加热烘干约0.5min，再经热风吹送烘干1-2min，得到凝胶后的EPS泡沫颗粒；模压成型：将上述均匀覆膜的EPS泡沫颗粒放入模具中，关闭模具，通入压强为0.06-0.08Mpa的水蒸气，保压1-2min，卸压、冷却、开模，得到热固复合树脂泡沫保温板。

实施例2：阻燃胶黏剂的制备：以100份木质素改性酚醛树脂为基料，搅拌下加入微胶囊红磷60份，氢氧化镁10份，二异氰酸酯5份，硼砂15份，正戊烷5份，表面活性剂DC-193和非硅酮类表面活性剂吐温-20的混合物质5份；固化剂的调配：取对甲苯磺酸50份、磷酸20份、硫酸10份、盐酸8份，水12份搅拌溶解；EPS颗粒的覆膜：取经过预发、熟化后的EPS颗粒100g，阻燃胶黏剂250g，搅拌均匀后，加入固化剂15g，继续搅拌至得到均匀覆膜的EPS颗粒；微波加热烘干0.5-1min，再经热风吹送烘干约2min，得到凝胶后的EPS颗粒；模压成型：将上述均匀覆膜的EPS颗粒放入模具中，关闭模具，通入压强为0.06-0.08Mpa的水蒸气，保压1-2min，卸压、冷却、开模，得到热固复合树脂泡沫保温板。

实施例3：阻燃胶黏剂的制备：以100份三聚氰胺改性酚醛树脂为基料，搅拌下加入可膨胀石墨50份，氢氧化镁20份，二异氰酸酯5份，硼砂20份，正戊烷5份，表面活性剂DC-193和非硅酮类表面活性剂吐温-80的混合物质5份；固化剂的调配：取对甲苯磺酸40份、磷酸20份、硫酸15份、盐酸10份，水15份搅拌溶解；EPS颗粒的覆膜：取经过预发、熟化后的EPS颗粒100g，阻燃胶黏剂250g，搅拌均匀后，加入固化剂15g，继续搅拌至得到均匀覆膜的EPS颗粒；微波加热烘干0.5-1min，再经热风吹送烘干约2min，得到凝胶后的EPS颗粒；模压成型：将上述均匀覆膜的EPS颗粒放入模具中，关闭模具，通入压强为0.06-0.08Mpa的水蒸气，保压1-2min，卸压、冷却、开模，得到热固复合树脂泡沫保温板。

实施例4：阻燃胶黏剂的制备：以100份腰果酚改性酚醛树脂为基料，搅拌下加入可膨胀石墨30份，微胶囊红磷40份，氢氧化镁20份，二异氰酸酯5份，硼砂15份，正戊烷5份，表面活性剂DC-193和非硅酮类表面活性剂吐温-80的混合物质5份；固化剂的调配：取对甲苯磺酸45份、磷酸25份、硫酸10份、盐酸5份，水15份搅拌溶解；EPS颗粒的覆膜：取经过预发、熟化后的EPS颗粒100g，阻燃胶黏剂200g，搅拌均匀后，加入固化剂10g，继续搅拌至得到均匀覆膜的EPS颗粒；微波加热烘干约0.5min左右，再经热风吹送烘干1-2min，得到凝胶后的EPS颗粒；模压成型：将上述均匀覆膜的EPS颗粒放入模具中，关闭模具，通入压强为0.06-0.08Mpa的高压水蒸气，并保压1-2min左右，卸压、冷却、开模，得到热固复合树脂泡沫保温板。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板，其特征在于采用以下质量份数的原材料组成：经预发熟化后的EPS颗粒100份、阻燃胶黏剂50-250份、固化剂10-15份。

2.按照权利要求1所述一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板，其特征在于：所述阻燃胶黏剂为改性酚醛树脂复合物，所述的阻燃胶黏剂采用以下质量份数的原材料组成：改性酚醛树脂100份、阻燃剂10-150份、交联剂3-20份、抑烟与结构增强剂10-30份、发泡剂10-15份、表面活性剂5-10份。

3.按照权利要求2所述一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板，其特征在于：所述的改性酚醛树脂，为腰果酚改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂、木质素改性酚醛树脂中的一种或一种以上。

4.按照权利要求3所述一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板，其特征在于：所述的腰果酚改性酚醛树脂的制备过程为：苯酚100份，腰果酚10-50份，加入碱性催化剂2-3份，升温至80℃，分多次加入甲醛或聚甲醛110-180份，恒温反应2.5-4h，得到腰果酚改性酚醛树脂。

5.按照权利要求3所述一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板，其特征在于：所述的三聚氰胺改性酚醛树脂的制备过程为：甲醛或聚甲醛10-15份、碱性催化剂1-1.5份，升温至65℃，加入5-8份三聚氰胺，升温至80℃并保持直到完全溶解，冷却至65℃；加入40-50份苯酚、45-50份甲醛和1-2份碱性催化剂，加热至80℃保持15min，再加热至沸腾，保持30min后，尽快冷却至80℃；加入0.5-0.8份油酸和0.5-1份碱性催化剂，再加热至沸腾，得到三聚氰胺改性酚醛树脂。

6.按照权利要求3所述一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板，其特征在于：所述的木质素改性酚醛树脂的制备过程为：苯酚100份、甲醛或聚甲醛100-150份、碱催化剂5-10份，在70℃左右的温度下反应，反应时间为1-2h；向反应液中加入碱木质素10-50份，搅拌后得到木质素改性酚醛树脂。

7.按照权利要求4至6任一所述一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板，其特征在于：所述的碱性催化剂可以是氢氧化钠溶液、氨水、苯胺、二乙醇胺的一种或其组合。

8.按照权利要求2所述一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板，其特征在于：所述的阻燃剂为无机阻燃剂即氢氧化铝、氢氧化镁、可膨胀石墨、微胶囊红磷、膨胀蛭石的一种或几种的组合；或所述的阻燃剂为有机阻燃剂即硅氧烷、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮磷系阻燃剂中的一种或几种的组合。

9.按照权利要求2所述一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板，其特征在于：所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、硅酮类表面活性剂系列、非硅酮类表面活性剂吐温系列或有机硅系列中的一种或组合；表面活性剂用量为树脂用量的5％，表面活性剂可以减小酚醛树脂以及各原料组分之间的界面张力，加快反应过程，缩短固化时间。

10.按照权利要求1所述一种建筑用热固复合树脂泡沫保温板的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：EPS颗粒的覆膜与凝胶：取经过预发、熟化后的EPS颗粒作为基料，加入防火阻燃胶黏剂，其中预发、熟化后的EPS颗粒与防火阻燃胶黏剂的质量比为1:0.5-2.5，不断地搅拌直至颗粒表面已经均匀地涂覆上防火阻燃胶黏剂，涂膜后的防火阻燃颗粒首先经微波初步干燥，再经热风吹送完全凝胶后，进入模具内经高温蒸汽加热成型；

步骤2：将均匀涂覆防火胶黏剂的EPS颗粒放入模具中，关闭模具，通入高压蒸气，保压1-2min，卸压、冷却、开模得到建筑用热固复合树脂泡沫保温板。