CN104610676A - 一种聚苯乙烯彩钢夹芯板 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种聚苯乙烯彩钢夹芯板，包括面层的彩钢层和内层的聚苯乙烯XPS泡沫板，所述聚苯乙烯泡沫板为重量份的聚苯乙烯100份，成核剂2-5份，稳定剂4-7份，阻燃剂47-63份，发泡剂3-4份，抑烟剂2-5份，相容剂5-7份，经过发泡挤出而得。本发明提出一种不燃XPS彩钢保温夹芯板，XPS泡沫板为内层与彩钢板为面层粘合起来即组成夹芯墙板，本品质轻、强度高、隔热、隔声、防水、抗震和不燃，XPS泡沫夹芯板耐燃性达A级标准，完全符合建筑设计防火规范标准。本品解决了彩钢夹芯板老化自然分解，易燃着火时无法灭火，吸水率高的难点。它做到不燃、低吸水率、抗老化。拓展了彩钢保温夹芯的应用领域。
Description
技术领域
本发明属于有机高分子组合物领域，具体涉及一种以聚苯乙烯为基料的高分子材料的制备方法及所得产物。
背景技术
彩钢夹芯板分为金属面板与非金属面板两种。金属面板的彩钢夹芯板容易加工，可以做成各种形状，非金属面板相对较耐腐蚀、耐撞击。彩钢夹芯板广泛用于大型工业厂房、仓库、体育馆、超市、医院、冷库、活动房、建筑物加层、洁净车间以及需保温隔热防火的场所。夹芯板外形美观，色泽艳丽，整体效果好，它集承重，保温，防火，防水于一体，且无需二次装修，安装快捷方便，施工周期短，综合效益好，是一种用途广泛，极具潜力的高效环保建材。
以彩钢夹芯板的芯材分类，有六种主要产品：
1.聚苯夹芯板即EPS夹芯板：体积密度：≤45kg/m3，导热系数(按夹芯的导热系数估算，下同)：≤0.024W/m.K，最高使用温度：约120℃，阻燃性：B3级,吸湿率：1.4％
2.挤塑聚苯乙烯夹芯板即XPS夹芯板；体积密度≤60kg/m3，导热系数：≤0.026W/m.K，最高使用温度：约130℃，阻燃性：B3级,吸湿率：0.5％
3.岩棉彩钢夹芯板即RW夹芯板：体积密度≥120kg/m3，导热系数：≤0.043W/m.K，最高使用温度：约500℃，阻燃性：A级,吸湿率：3.9％。
4.硬质聚氨酯夹芯板即PU夹芯板：体积密度≤60kg/m3，导热系数：≤0.031W/m.K，最高使用温度：约160℃，阻燃性：B3级,吸湿率：0.7％。
5.三聚酯夹芯板即PIR夹芯板：体积密度≥60kg/m3，导热系数：≤0.028W/m.K，最高使用温度：约120℃，阻燃性：B2级，吸湿率：0.4％
6.酚醛夹芯板即PF夹芯板：体积密度≤80kg/m3，导热系数：≤0.033W/m.K，最高使用温度：约260℃，阻燃性：B1级，吸湿率：0.8％。
以上六种夹芯板，EPS、XPS、PU、PIR、PF材质夹芯板保温性能好但是防火性能偏低；RW夹芯板的防火性能好但吸水率太高。PF夹芯板的综合性能较好但是酚醛树脂不但脆性大还是一种极易老化的材料，时间久了自然粉化。
发明内容
针对本领域的不足之处，本发明提出一种聚苯乙烯A级不燃彩钢夹芯板。
本发明的另一目的是提出一种聚苯乙烯彩钢夹芯板的制备方法。
为实现本发明的目的，具体技术方案为：
一种聚苯乙烯彩钢夹芯板，包括面层的彩钢层和内层的聚苯乙烯(XPS)泡沫板，其特征在于，所述聚苯乙烯泡沫板为重量份的聚苯乙烯100份，成核剂2-5份，稳定剂4-7份，阻燃剂47-63份，发泡剂3-4份，抑烟剂2-5份，相容剂5-7份，经过发泡挤出而得。
其中，所述相容剂为马来酸酐，所述成核剂为纳米级滑石粉或纳米级二氧化硅，所述稳定剂为硬酯酸钡和/或硬脂酸铅，所述发泡剂为七氟丙烷，所述抑烟剂为三氧化钼、二茂铁、八钼酸铵、铝酸锌、硼酸锌中的一种或多种。
其中，阻燃剂由重量份的六溴环十二烷12-15份、四溴丁烷5-7份、多聚磷酸铵5-8份、三聚氰胺10-14份、阻火聚醚15-19份组成。
其中，所述阻燃聚醚采用以下方法制备而得：质量份数分别为1-2、0.5-0.8、1.4-2.3、1.5-3的氟化物、环氧丁烷、催化剂、聚四氟乙烯、在温度为500-700、压力为50～80MPa、电压1.2-2.0万伏反应条件下，经过2-4小时反应得到；
其中，所述氟化物为氟化钠、氟化钾、氟化稀土、氟化镁中的一种或多种；所述催化剂为甲醇0.6-0.8质量份、硅油0.4-0.7质量份、硅酸钠0.3-0.5质量份、碳酸氢钠0.1-0.3质量份的混合物。
进一步地，制备阻燃聚醚的反应在密闭的反应容器中进行，所述反应容器充以非氧化性气体，所述非氧化性气体为100份氮气或氩气和1-3份二氧化碳的混合物；
所述反应容器内设置有频率为80GHz-140GHz的微波发生器。
一种制备聚苯乙烯彩钢夹芯板的方法，包括步骤：
(1)将XPS放入捏炼机中密炼25分钟熔体温度控制在95℃。加入成核剂、抑烟剂、稳定剂、相溶剂和阻燃剂进行混配在96℃温度下继续密炼11分钟，取出用开炼机成片后粉碎为颗粒备用。
(2)将颗粒置于发泡挤出设备中以15兆帕压力注入发泡剂，制得厚度为20mm-100mm的板材，切割为宽度600mm，长度1200mm板材即得到保温板材备用。
(3)将白乳胶、硅溶胶、有机硅树脂胶粘剂混合后搅拌均匀，得复合高温胶粘剂，将复合高温胶粘剂均匀涂抹于彩钢板表面，将步骤(2)所得板材覆于彩钢胶粘剂面适于12公斤压力10分钟，得到彩钢保温夹芯板。
优选地，所述步骤(1)中密炼的温度为92-98℃。
优选地，所述步骤(2)中，发泡挤出设备有15段，15段的温度分别为：167℃、172℃、178℃、182℃、187℃、192℃、198℃、186℃、178℃、169℃、155℃、143℃、131℃、115℃、100℃。
其中挤出模具的温度为85℃。
进一步地，所述步骤(3)中将重量份的白乳胶15-20份，硅溶胶4-5份，有机硅树脂胶粘剂1-2份混合后搅拌均匀，得复合高温胶粘剂。
优选地，所述步骤(3)中涂抹复合高温胶粘剂后，施以12公斤压力静置10-15分钟。
本发明的有益效果为：
本发明提出一种不燃XPS彩钢保温夹芯板，XPS泡沫板为内层与彩钢板为面层粘合起来即组成夹芯墙板，本品质轻、强度高、隔热、隔声、防水、抗震和不燃，XPS泡沫夹芯板耐燃性达A级标准，完全符合建筑设计防火规范标准。本品解决了彩钢夹芯板老化自然分解，易燃着火时无法灭火，吸水率高的难点。它做到不燃、低吸水率、抗老化。拓展了彩钢保温夹芯的应用领域。
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不应用来限制本发明的范围。实施例中，如无特别说明，所用手段均为本领域常规技术手段。
导热系数用导热系数测定仪测定，生产厂家为英贝尔天津检测设备有限公司。抗压强度用万能试验机测定，生产厂家为济南新时代使金仪器有限公司。挤出机为青岛永焕新塑料机械设备制造有限公司生产的YHX-452型XPS发泡挤出机。
实施例1：阻燃聚醚的制备
2米高、圆柱形密闭的反应容器，在反应容器中设置电弧发生器，反应器壁1.5m高度处设置微波发生器。在反应开始之前，抽真空后用氮气和二氧化碳(体积比100:1.5)充满容器，使容器内压力为75MPa。
催化剂为甲醇0.6质量份、硅油0.5质量份、硅酸钠0.3质量份、碳酸氢钠0.1质量份的混合物。
质量份数分别为1、0.5、1.5、1.0的氟化稀土(购自宜兴新威利成稀土有限公司，2000目)、环氧丁烷、催化剂、聚四氟乙烯，在温度为570℃、压力为75MPa、电压1.5万伏、微波频率100GHz反应条件下，经过3小时反应得到。
实施例2：阻燃聚醚的制备
设备和压力控制同实施例1。
催化剂同实施例2。质量份数分别为1、0.5、2.0、0.5的氟化镧(购自宜兴新威利成稀土有限公司)、环氧丁烷、催化剂、聚四氟乙烯在温度为550℃、压力为75MPa、电压1.5万伏、微波频率90GHz反应条件下，经过3小时反应得到。
实施例3：
原料：聚苯乙烯100份，成核剂2份，稳定剂5份，阻燃剂49份，发泡剂3份，抑烟剂3份，相容剂5份。
复合高温粘接剂为：白乳胶16份，硅溶胶4份，有机硅树脂胶粘剂1份。
原料成分：相溶剂为马来酸酐，成核剂为纳米级滑石粉(意大利IMFABI,HTP Ultra)，稳定剂为硬酯酸钡，阻燃剂为六溴环十二烷12份、四溴丁烷6份、多聚磷酸铵5份、三聚氰胺11份、实施例1制阻火聚醚15份的混合物，发泡剂为七氟丙烷，抑烟剂为三氧化钼。
制配工艺(流程如图1)：
(1)将XPS放入捏炼机中密炼25分钟熔体温度控制在95℃。加入成核剂、抑烟剂、稳定剂、相容剂和阻燃剂进行混配在96℃温度下继续密炼11分钟，取出用开炼机成片后粉碎为颗粒备用。
(2)将颗粒置于发泡挤出机设备中以15兆帕压力注入发泡剂制得厚度为20mm-100mm的板材，切割为宽度600mm，长度1200mm板材即得到保温板材备用。注：挤出机1-15区温度分别为167℃、172℃、178℃、182℃、187℃、192℃、198℃、186℃、178℃、169℃、155℃、143℃、131℃、115℃、100℃，磨具温度为85℃。
(3)将白乳胶、硅溶胶、有机树脂胶粘剂加入搅拌中搅拌均匀，得复合高温胶粘剂。胶粘剂均匀涂抹于彩钢板表面将(2)所得板材覆于彩钢胶粘剂面适于12公斤压力10分钟，得到彩钢保温夹芯板。
体积密度≤60kg/m3，导热系数：≤0.027W/m.K，最高使用温度：约210℃，阻燃性：A级,吸湿率：0.6％。
最高使用温度是指材料不发生变形的最高温度。即，本实施例制得的材料在温度210℃以上则会变形。.
实施例4：
原料：聚苯乙烯100份，成核剂4份，稳定剂6份，阻燃剂45份，发泡剂3份，抑烟剂4份，相容剂6份。
复合高温粘接剂为：白乳胶17份，硅溶胶5份，有机硅树脂胶粘剂2份。
原料成分：相溶剂为马来酸酐，成核剂为纳米级滑石粉(意大利IMFABI,HTP Ultra)，稳定剂为硬酯酸钡，阻燃剂为六溴环十二烷14份、四溴丁烷6份、多聚磷酸铵7份、三聚氰胺2份、实施例2制阻火聚醚16份的混合物，发泡剂为七氟丙烷，抑烟剂为三氧化钼。
制配工艺同实施例3。
体积密度≤60kg/m3，导热系数：≤0.029W/m.K，最高使用温度：约210℃，阻燃性：A级,吸湿率：0.55％
实施例5：
原料：聚苯乙烯100份，成核剂5份，稳定剂7份，阻燃剂62份，发泡剂4份，抑烟剂5份，相溶剂7份。复合高温粘接剂为：白乳胶20份，硅溶胶5份，有机硅树脂胶粘剂2份。
原料成分：相溶剂为马来酸酐，成核剂为纳米级滑石粉(意大利IMFABI,HTP Ultra)，稳定剂为硬酯酸钡，阻燃剂为六溴环十二烷15份、四溴丁烷7份、多聚磷酸铵8份、三聚氰胺14份、实施例2制阻火聚醚18份的混合物，发泡剂为七氟丙烷，抑烟剂为三氧化钼。
制配工艺同实施例3。
体积密度≤60kg/m3，导热系数：≤0.029W/m.K，最高使用温度：约210℃，阻燃性：A级,吸湿率：0.58％
实验例
按照现行中华人民共和国GB 8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》的A级标准检测其防火等级
各取实施例3、4、5制得的芯材，直径45mm，高50mm板样品2块(共6块)，实验仪器为JCB－2建材不燃性试验炉。测试结果为：1.炉内平均温升△T≤50℃；2、试样平均质量损失率≤50％。燃烧时间的测试结果见下表1。
各取宽度495mm，长度1500mm板样品1块；宽度1000mm，长度1500mm板样品1块，经建材制品单体燃烧试验装置(DT-1型)测试，结果为1、燃烧增长率指数FIGRA≤120W/s；2、火焰横向蔓延长度LFS＝0m；3、时间为600s时的总放热量THR600s≤7.5MJ；4、燃烧滴落物/微粒d0级。
各取边长为400mm的方形板材1块用产烟毒性试验装置，依据国家标准“GB/T20285-2006材料产烟毒性危险分级进行测试，测试结果为：产烟毒性t0级。
表1：芯材阻燃性能测试结果
| 燃烧时间s | 烟密度(GB-8624-1997标准) | 氧指数 | |
| 实施例3 | 18秒 | 72 | 53 |
| 实施例4 | 17 | 71 | 51 |
| 实施例5 | 17 | 72 | 52 |
虽然，上文中已经本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种聚苯乙烯彩钢夹芯板，包括面层的彩钢层和内层的聚苯乙烯(XPS)泡沫板，其特征在于，所述聚苯乙烯泡沫板为重量份的聚苯乙烯100份，成核剂2-5份，稳定剂4-7份，阻燃剂47-63份，发泡剂3-4份，抑烟剂2-5份，相容剂5-7份，经过发泡挤出而得。
2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯彩钢夹芯板，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐，所述成核剂为纳米级滑石粉或纳米级二氧化硅，所述稳定剂为硬酯酸钡和/或硬脂酸铅，所述发泡剂为七氟丙烷，所述抑烟剂为三氧化钼、二茂铁、八钼酸铵、铝酸锌、硼酸锌中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯彩钢夹芯板，其特征在于，所述阻燃剂由重量份的六溴环十二烷12-15份、四溴丁烷5-7份、多聚磷酸铵5-8份、三聚氰胺10-14份、阻燃聚醚15-19份组成。
4.根据权利要求3所述的聚苯乙烯彩钢夹芯板，其特征在于，所述阻燃聚醚采用以下方法制备而得：质量份数分别为1-2、0.5-0.8、1.4-2.3、1.5-3的氟化物、环氧丁烷、催化剂、聚四氟乙烯、在温度为500-700、压力为50～80MPa、电压1.2-2.0万伏反应条件下，经过2-4小时反应得到；
其中，所述氟化物为氟化钠、氟化钾、氟化稀土、氟化镁中的一种或多种；所述催化剂为甲醇0.6-0.8质量份、硅油0.4-0.7质量份、硅酸钠0.3-0.5质量份、碳酸氢钠0.1-0.3质量份的混合物。
5.根据权利要求4所述的聚苯乙烯彩钢夹芯板，其特征在于，制备阻燃聚醚的反应在密闭的反应容器中进行，所述反应容器充以非氧化性气体，所述非氧化性气体为100份氮气或氩气和1-3份二氧化碳的混合物；
所述反应容器内设置有频率为80GHz-140GHz的微波发生器。
6.一种制备聚苯乙烯彩钢夹芯板的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)将XPS放入捏炼机中密炼25分钟熔体温度控制在95℃。加入成核剂、抑烟剂、稳定剂、相溶剂和阻燃剂进行混配在96℃温度下继续密炼11分钟，取出用开炼机成片后粉碎为颗粒备用；
(2)将颗粒置于发泡挤出设备中以15兆帕压力注入发泡剂，制得厚度为20mm-100mm的板材，切割为宽度600mm，长度1200mm板材即得到保温板材备用；
(3)将白乳胶、硅溶胶、有机硅树脂胶粘剂混合后搅拌均匀，得复合高温胶粘剂，将复合高温胶粘剂均匀涂抹于彩钢板表面，将步骤(2)所得板材覆于彩钢胶粘剂面适于12公斤压力10分钟，得到彩钢保温夹芯板。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中密炼的温度为92-98℃。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，发泡挤出设备有15段，15段的温度分别为：167℃、172℃、178℃、182℃、187℃、192℃、198℃、186℃、178℃、169℃、155℃、143℃、131℃、115℃、100℃，挤出模具温度为85℃。
9.根据权利要求6-8任一所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将重量份的白乳胶15-20份，硅溶胶4-5份，有机硅树脂胶粘剂1-2份混合后搅拌均匀，得复合高温胶粘剂。
10.根据权利要求6-8任一所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中涂抹复合高温胶粘剂后，施以12公斤压力静置10-15分钟。
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