CN104292492A - 聚苯乙烯泡沫板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚苯乙烯泡沫板的生产方法，包括：(1)将可发性聚苯乙烯颗粒预发、熟化；(2)将熟化后的聚苯颗粒放入阻燃剂水溶液中浸渍，然后捞出，干燥；(3)将粘结树脂与阻燃性无机材料粉末混合，充分搅拌均匀；(4)将前述所得物料混合，充分搅拌均匀，再加入固化剂，快速搅拌均匀；(5)将物料转入成型机中，蒸汽加热成型，蒸汽的压力为0.01～0.15MPa，通蒸汽加热时间为5～20s，即得聚苯乙烯复合保温板。根据本发明方法生产的聚苯乙烯泡沫板具有较低的阻燃剂含量和较高的阻燃性能。

Description

聚苯乙烯泡沫板的制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料，尤其涉及建筑节能材料，具体涉及聚苯乙烯泡沫板的制备方法。

背景技术

聚苯乙烯泡沫板――又名泡沫板、EPS板，是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒经加热预发后，在模具中加热而成型的白色物体。具有低比重、耐水性能好，且隔热、隔音性能优异等优点,主要用于建筑墙体，屋面保温，复合板保温，冷库、空调、车辆、船舶的保温隔热，地板采暖，装潢雕刻等用途非常广泛。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。鉴于普通的聚苯乙烯泡沫板不具备阻燃功能以及含卤阻燃剂阻燃聚苯乙烯材料在环保方面的弊端，开发一种环保、高效、新型的阻燃可发性聚苯乙烯势在必行。

中国专利申请第201210106365.3号公开一种复合阻燃型可发性聚苯乙烯颗粒及其制备工艺，其采用膨胀石墨和磷化物(具体包括红磷、聚磷酸铵、磷酸二甲苯酯)复合阻燃剂，在苯乙烯单体悬浮聚合之前加入到反应釜中，最终制备高阻燃可发性聚苯乙烯颗粒。这种方法采用了复合阻燃剂并且复合阻燃剂的加入量较大，使得最终产品的力学性能有很大下降。

中国专利申请第201310014571.6号公开一种聚苯乙烯复合保温材料及保温板的制备方法，该方法制得的产品具有较高的阻燃性，但是加入的无机阻燃剂过多导致产品的导热系数过高保温效果明显下降而且抗压抗拉强度明显下降。

发明内容

为了解决以上阻燃剂加入过多影响强度和导热系数，表观密度过大影响产品的应用，加入量过少则阻燃效果差氧指数达不到要求的技术难题，本发明提供了一种阻燃性好而且保温性能优越表观密度低的聚苯乙烯复合保温材料的制备方法。

根据本发明的的生产方法包括：(1)将可发性聚苯乙烯颗粒预发、熟化；(2)将熟化后的聚苯颗粒放入阻燃剂水溶液中浸渍，然后捞出，干燥；(3)将粘结树脂与阻燃性无机材料粉末混合，充分搅拌均匀；(4)将前述所得物料混合，充分搅拌均匀，再加入固化剂，快速搅拌均匀；(5)将物料转入成型机中，蒸汽加热成型，蒸汽的压力为0.01～0.15MPa，通蒸汽加热时间为5～20s，即得聚苯乙烯复合保温板。

具体实施方式

本发明的一个重要特征是，采用两个阻燃手段的结合。一种是以固体粉末形式引入阻燃性无机材料，另一种是用阻燃剂水溶液浸渍处理可发性聚苯颗粒。其中，第一种形式是将阻燃性无机材料粉末与其他物料按比例混合均匀，该阻燃性无机材料的例子包铝、镁、锑、钼、锌的氧化物、氢氧化物、硫酸盐、磷酸盐和硼酸盐等，其他的阻燃剂包括珍珠岩粉、石墨粉、胶囊红磷、磷酸钠等，这些阻燃剂可以单独使用，在需要时可以组合使用，以提高阻燃效果。在本发明的典型实施方式中，使用的阻燃性无机材料是氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝、珍珠岩粉、石墨粉、胶囊红磷、磷酸钠中的一种或者多种。组合的例子包括氢氧化铝或者氢氧化镁与磷酸酯的组合，氢氧化铝与硼酸锌的组合。

本发明中，用于浸渍处理可发性聚苯颗粒的阻燃剂水溶液是用水溶性无机阻燃剂配制而成，该阻燃剂典型的例子有磷酸二氢铵、磷酸氢二胺、硼酸钠、偏硼酸钠。作为优选，该阻燃剂与上述阻燃性无机材料不相同。使用时，将其配成质量浓度是5-60％，优选10％-30％的水溶液。所谓浸渍，是将聚苯颗粒置于阻燃剂水溶液中搅拌，使溶液充分润湿聚苯颗粒的表面。搅拌时间可以在2-30分钟。优选地，在搅拌后可以静置晾干20-100分钟，优选静置晾干40-80分钟，例如60、80分钟。

用于制备本发明产品的原料还包括可发性聚苯颗粒、粘结树脂、固化剂和表面活性剂。

本发明中，引入粘结树脂是为了将发泡后的聚苯乙烯颗粒粘结起来，赋予材料一定的机械强度，另一方面，使引入的无机阻燃剂与发泡材料紧密结合，很均匀地分布在发泡材料中。可以使用的粘结树脂包括酚醛树脂、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。其中优选不易燃的酚醛树脂、呋喃树脂、和脲醛树脂。

固化剂的种类按照粘结树脂的类型确定，这对本领域技术人员很容易实现，为高分子领域常规选择，如酚醛树脂固化剂可以是甲基苯磺酸、硼酸、醋酸等；脲醛树脂的固化剂可以是稀盐酸、稀硫酸等。

本发明中，可以使用的表面活性剂的例子包括蓖麻油聚氧乙烯醚、聚硅氧烷类等，表面活性剂可以促使树脂和粉料充分混合，使整个体系分散均匀。在本发明的典型实施方式中，聚苯乙烯泡沫板的制备原料由以下重量份数的组分组成：可发性聚苯乙烯颗粒100份；阻燃性无机材料2～30份；粘结树脂10～150份；固化剂2～45份；表面活性剂0.1～1.5份。

根据本发明，聚苯乙烯泡沫板的制备过程包括以下步骤：

(1)将可发性聚苯乙烯颗粒预发、熟化。预发是将可发性颗粒在蒸汽压力下预发泡，颗粒体积通常膨胀十几乃至几十倍，得到预发泡珠粒。熟化可以是使用干燥设备处理预发泡珠粒，挥发除去水分和发泡剂，该步骤可以直接在室温下晾干来实现。

(2)将熟化后的聚苯颗粒放入阻燃剂溶液中混合并充分搅拌分散，然后捞出，干燥。

(3)将粘结树脂与阻燃性无机材料粉末混合，充分搅拌均匀。

(4)将前述所得物料混合，充分搅拌均匀，再加入固化剂，快速搅拌均匀。

(5)将物料转入成型机中，蒸汽加热成型，蒸汽的压力为0.01～0.15MPa，通蒸汽加热时间典型地为5～20s，即得聚苯乙烯复合保温板。

根据本发明的技术方案，阻燃性无机材料加入量非常少，通过阻燃剂溶液浸渍，使阻燃剂均匀分布在聚苯颗粒表面，当产品遇热燃烧时在表面形成一层均匀的保护膜，既阻隔了空气又起到了隔热的效果。根据本发明获得的聚苯乙烯泡沫板既保持了导热系数和力学性能，又具有很好的阻燃性能。加入量过少则会导致产品阻燃性差，通过本方法得到聚苯乙烯复合保温板。

实施例1

取氧化镁2份、呋喃树脂10份、磷酸0.5份、对甲苯磺酸1.5份、蓖麻油聚氧乙烯醚类表面活性剂0.1份、预发熟化后的可发性聚苯乙烯颗粒10份、磷酸二氢氨浓度10％，按照下述步骤进行生产：

(1)先将氧化镁加入到呋喃树脂中，充分搅拌均匀；

(2)将可发性聚苯乙烯颗粒放入磷酸二氢氨溶液中混合并充分搅拌分散20min，而后将聚苯乙烯颗粒用鼓风机将聚苯乙烯颗粒吹干；

(3)将(1)中的混合料和聚苯乙烯颗粒充分搅拌均匀；

(4)待3搅拌均匀后将磷酸、对甲苯磺酸均匀的洒入并快速搅拌均匀；

(5)加入成型机中蒸汽加热成型，蒸汽的压力为0.01MPa，通蒸汽加热时间为5s，即得聚苯乙烯复合保温板。

实施例2：

取氧化镁30份、尿醛树脂150份、磷酸25份、硫酸20份、聚硅氧烷类表面活性剂0.5份、预发、熟化后可发性聚苯乙烯颗粒120份、磷酸二氢氨浓度10％，按照下述步骤进行生产：

(1)先将氧化镁加入到尿醛树脂中，充分搅拌均匀；

(2)将预发、熟化的可发性聚苯乙烯颗粒放入磷酸二氢氨溶液中混合并充分搅拌分散20min，而后将聚苯乙烯颗粒用鼓风机将聚苯乙烯颗粒吹干；

(3)将(1)中的混合料和聚苯乙烯颗粒充分搅拌均匀；

(4)待3搅拌均匀后将磷酸、硫酸均匀的洒入并快速搅拌均匀；

(5)加入成型机中蒸汽加热成型，蒸汽的压力为0.12MPa，通蒸汽加热时间为20s，即得聚苯乙烯复合保温板。

实施例3：

取石墨30份；酚醛树脂150份；磷酸25份；醋酸20份；聚硅氧烷类表面活性剂0.5份；可发性聚苯乙烯颗粒120份；磷酸氢二氨浓度40％，按照下述步骤进行生产：

(1)先将石墨加入到酚醛树脂中，充分搅拌均匀；

(2)将可发性聚苯乙烯颗粒放入磷酸氢二氨溶液中混合并充分搅拌分散20min，而后将聚苯乙烯颗粒用鼓风机将聚苯乙烯颗粒吹干；

(3)将(1)中的混合料和聚苯乙烯颗粒充分搅拌均匀；

(4)待3搅拌均匀后将磷酸、醋酸均匀的洒入并快速搅拌均匀；

(5)加入成型机中蒸汽加热成型，蒸汽的压力为0.08MPa，通蒸汽加热时间为20s，即得聚苯乙烯复合保温板。

实施例4：

取氢氧化铝30份；酚醛树脂150份；磷酸10份；硫酸20份；聚硅氧烷类表面活性剂1份；可发性聚苯乙烯颗粒150份；磷酸氢二氨浓度30％，按照下述步骤进行生产：

(1)准确取各组分，先将氢氧化铝加入到酚醛树脂中，充分搅拌均匀；

(2)将可发性聚苯乙烯颗粒放入磷酸氢二氨溶液中混合并充分搅拌分散20min，而后将聚苯乙烯颗粒用鼓风机将聚苯乙烯颗粒吹干；

(3)将(1)中的混合料和聚苯乙烯颗粒充分搅拌均匀；

(4)待3搅拌均匀后将磷酸、硫酸酸均匀的洒入并快速搅拌均匀；

(5)加入成型机中蒸汽加热成型，蒸汽的压力为0.04MPa，通蒸汽加热时间为10s，即得聚苯乙烯复合保温板。

对比例1：

聚苯乙烯复合保温材料，由以下重量份数的组分组成：

氢氧化铝30份；酚醛树脂150份；磷酸10份；硫酸20份；聚硅氧烷类表面活性剂1份；可发性聚苯乙烯颗粒150份。

(1)准确取各组分，先将氢氧化铝加入到酚醛树脂中，充分搅拌均匀；

(3)将(1)中的混合料和聚苯乙烯颗粒充分搅拌均匀；

(4)待3搅拌均匀后将磷酸、硫酸酸均匀的洒入并快速搅拌均匀；

(5)加入成型机中蒸汽加热成型，蒸汽的压力为0.04MPa，通蒸汽加热时间为10s，即得聚苯乙烯复合保温板。

对比例2：

聚苯乙烯复合保温材料，由以下重量份数的组分组成：

氢氧化铝200份；酚醛树脂150份；磷酸10份；硫酸20份；聚硅氧烷类表面活性剂1份；可发性聚苯乙烯颗粒150份。

(1)准确取各组分，先将氢氧化铝加入到酚醛树脂中，充分搅拌均匀；

(3)将(1)中的混合料和聚苯乙烯颗粒充分搅拌均匀；

(4)待3搅拌均匀后将磷酸、硫酸酸均匀的洒入并快速搅拌均匀；

(5)加入成型机中蒸汽加热成型，蒸汽的压力为0.04MPa，通蒸汽加热时间为10s，即得聚苯乙烯复合保温板。

对比例3：

聚苯乙烯复合保温材料，由以下重量份数的组分组成：，

氢氧化铝200份；酚醛树脂150份；磷酸10份；硫酸20份；聚硅氧烷类表面活性剂1份；可发性聚苯乙烯颗粒150份；磷酸氢二氨浓度30％。

(1)准确取各组分，先将氢氧化铝加入到酚醛树脂中，充分搅拌均匀；

(2)将可发性聚苯乙烯颗粒放入磷酸氢二氨溶液中混合并充分搅拌分散20min，而后将聚苯乙烯颗粒用鼓风机将聚苯乙烯颗粒吹干；

(3)将(1)中的混合料和聚苯乙烯颗粒充分搅拌均匀；

(4)待3搅拌均匀后将磷酸、硫酸酸均匀的洒入并快速搅拌均匀；

(5)加入成型机中蒸汽加热成型，蒸汽的压力为0.04MPa，通蒸汽加热时间为10s，即得聚苯乙烯复合保温板。

本发明按照标准号为GB/T 10801.2-2002的中华人民共和国国家标准《绝热模塑聚苯乙烯泡沫塑料》中记载的检测方法，对上述实施例和对比例得到的酚醛改性聚苯乙烯泡沫板进行性能测试，结果如表1所示。

表1.实施例和对比例产品的测试结果

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1	对比例2	对比例3
								抗压强度MPa	0.28	0.32	0.35	0.38	0.28	0.25	0.25
抗拉强度MPa	0.44	0.42	0.42	0.47	0.38	0.32	0.32
								氧指数％	29	28.7	30.2	34.5	24.5	33.7	37.8
导热系数W/m.K	0.026	0.025	0.026	0.024	0.024	0.033	0.034
								表观密度KG/m3	34	45	40	40	45	85	85

通过表1可以看出：在加入相同的少量阻燃性粉料时，通过浸洗型阻燃剂处理的产品氧指数明显高于没有处理过的产品。通过实施例1-4和对比例2、3的结果可以看出：加入阻燃性粉料提高时抗压抗拉强度有所下降导热系数高(不利于产品保温)表观密度大(不利于施工)。综合考虑各性能指标，实施例4具有较好和氧指数的抗压抗拉强度，较低的导热系数和表观密度，具有较优越的性能。

Claims (7)

1.聚苯乙烯泡沫板的生产方法，包括：以喊阻燃剂的水溶液浸渍预发的聚苯颗粒。

2.权利要求1所述的生产方法，包括以下步骤：

(1)将可发性聚苯乙烯颗粒预发、熟化；

(2)将熟化后的聚苯颗粒放入阻燃剂水溶液中浸渍；

(3)将粘结树脂与阻燃性无机材料粉末混合，充分搅拌均匀；

(4)将前述所得物料混合，充分搅拌均匀，再加入固化剂，快速搅拌均匀；

(5)将物料转入成型机中，蒸汽加热成型即得聚苯乙烯复合保温板。

3.权利要求2所述的生产方法，其中，所用的原料按重量计包括：

可发性聚苯乙烯颗粒 100份；

阻燃性无机材料 2～30份；

粘结树脂 10～150份；

固化剂 2～45份；

表面活性剂 0.1～1.5份。

4.权利要求1所述的生产方法，其中，所述阻燃剂水溶液的浓度为10％-30％。

5.权利要求1所述的生产方法，其中，所述阻燃剂水溶液由磷酸二氢铵、磷酸氢二胺、硼酸钠、或偏硼酸钠，或者其混合物制成。

6.权利要求2所述的生产方法，其中，所述粘结树脂是酚醛树脂、呋喃树脂、或脲醛树脂。

7.权利要求2所述的生产方法，其中，所述阻燃性无机材料选自氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝、珍珠岩粉、石墨粉、胶囊红磷、磷酸钠。