CN105175990A - 聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶及其制品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶及其制品；本发明一种专门用于包覆聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶以及利用这种阻燃包覆胶制造的改性聚苯乙烯阻燃泡沫板材。本发明所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶所采用的以具有增韧成膜性能为特征的改性尿醛树脂作为胶粘介质，本身具有优异的阻燃特性，可有效改善聚苯乙烯泡沫材料的阻燃性能；同时，采用以具有增韧成膜性能为特征的改性脲醛树脂使得可以采用弱酸类物质作为阻燃包覆胶的固化剂，从而避免了类似酚醛树脂的强酸固化剂对人体、环境和设备造成的损害。

Description

聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶及其制品

技术领域

本发明专利发明了一种专门用于包覆聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶以及利用这种阻燃包覆胶制造的改性聚苯乙烯阻燃泡沫板材。

背景技术

聚苯乙烯发泡材料具有闭孔的蜂窝状结构，正是这种闭孔结构，使得聚苯乙烯保温板材具有质轻、绝缘、绝热、防震、隔音等优良性能，被广泛应用在建筑、轻工、航运等领域。但随着国家对建筑保温材料防火性能要求的提高，传统聚苯乙烯保温板材已经难以满足法律法规的要求。因此，提高传统聚苯乙烯保温材料的防火性能，制备阻燃型聚苯乙烯保温板材，已成为越来越急迫的任务。

迄今，制造聚苯乙烯阻燃材料的方法主要有以下几种：聚合阻燃法、浸渍阻燃法、后处理涂层阻燃法、树脂包覆阻燃法等。聚合阻燃法效果较持久，但是阻燃剂会导致聚合过程中的链转移，从而影响聚合度，并且可选的阻燃剂有限；浸渍阻燃法效果相对较好，但是浸渍过程受阻燃剂的分子量和粒径的限制，阻燃剂的选择也很有限；后处理涂层阻燃法不会影响材料本身的性能，但是涂层易剥落，因此阻燃效果也不理想；树脂包覆阻燃法因阻燃剂在树脂中的分散性好、阻燃剂的选择范围广泛、工艺简单、操作方便而越来越受到业界的关注。

所谓树脂包覆法是使用胶粘剂或者类似的胶粘介质为载体，加入阻燃剂和其它添加剂形成复合阻燃胶(以下称阻燃包覆胶)，然后通过物理和化学作用将阻燃包覆胶包覆到聚苯乙烯预发泡珠粒的表面，形成稳固的阻燃包覆膜，然后再将包覆后的聚苯乙烯预发泡珠粒加入成型模具进行二次发泡成型，得到具有阻燃性能的聚苯乙烯泡沫(以下称改性聚苯乙烯阻燃泡沫)板材。与其它聚苯乙烯泡沫的防火阻燃技术相比，树脂包覆法的主要优点在于如下几个方面：

⑴阻燃剂在胶粘树脂中的分散性好，阻燃剂对胶粘剂树脂的机械性能影响较小，因而使得胶粘树脂能赋予聚苯乙烯材料更好的抗冲击性。

⑵各阻燃剂之间以及阻燃剂和聚苯乙烯基体之间的相容性因有机树脂的存在而大大提高，解决了由于相容性不好而导致的泡沫制品物理力学性能下降的问题。

⑶有机树脂的包覆作用，还能防止阻燃剂的挥发、分解或失效，也提高了阻燃剂防潮、抗潮的能力，从而提高了聚苯乙烯阻燃材料的使用寿命。

不难理解，在树脂包覆法技术中，阻燃包覆胶的特性是决定改性聚苯乙烯阻燃泡沫最终性能的重要因素之一。而在一定的阻燃体系条件下，包覆胶的特性又决定于起胶粘介质作用的树脂特性和阻燃包覆胶的固化方式。因此，自包覆法技术问世以来，选择合适的胶粘介质或胶粘树脂一直是人们用来提高改性聚苯乙烯阻燃泡沫性能的主要手段。早期的包覆技术并不使用专门的粘合剂，而是利用溶剂将固体阻燃剂溶解后再粘附于聚苯乙烯预发泡珠粒的表面，如美国专利US3590014。后来采用聚乙烯醇做胶粘剂，如中国专利CN1906236A。也有报道采用聚乙烯醇与聚氨酯复合的胶粘剂，如中国专利CN102414265A。再有采用酚醛树脂做胶粘剂的，如中国专利CN103172970A。最近还有报道称可以用硅溶胶或硅酸钠、硅酸钾(水玻璃)作为阻燃包覆胶的胶粘剂，如中国专利CN103923339A等等。需要指出的是，这些包覆技术包括以往所用见诸报道的包覆技术中，包覆工艺都是分为两步：即第一步是将胶液涂覆在聚苯乙烯预发泡珠粒的表面，第二步再将涂覆的胶层烘干。然后才将包覆并干燥好的聚苯乙烯预发泡珠粒注入模具中进行二次发泡，最终得到改性聚苯乙烯阻燃泡沫材料。

然而，利用上述技术生产的改性聚苯乙烯阻燃泡沫材料一直存在有不少问题：如US3590014所报道，由于缺少胶粘剂的作用，包覆于聚苯乙烯珠粒表面的阻燃剂膜势必会阻隔相邻表面之间的化学或物理结合作用，从而降低改性聚苯乙烯泡沫的内聚强度；根据CN1906236A报道的由聚醋酸乙烯酯作胶粘剂虽然提高了泡沫制品的内聚强度，但是由于聚醋酸乙烯本身的易燃性和易水解性，降低了聚苯乙烯泡沫的阻燃和耐水性能；而如CN102414265A所报道的用聚氨酯与聚醋酸乙烯酯复合做胶黏剂，则又进一步降低了改性聚苯乙烯泡沫的阻燃性；按照CN103172970A所述利用酚醛树脂作胶黏剂，虽然酚醛树脂本身的难燃性有利于提高改性聚苯乙烯泡沫的阻燃性，但是酚醛树脂的固化剂通常都是强酸，在生产过程中加入强酸时会剧烈放热而产生浓烈的酸性蒸汽，因此会对人体造成伤害及对设备产生严重腐蚀。另外，由于酚醛树脂本身的脆性，经包覆及干燥后的聚苯乙烯珠粒在储运过程中极易因相互之间的摩擦而致使珠粒表面包覆的阻燃胶层破裂和剥落而影响包覆效果，因而降低改性聚苯乙烯板材的粘结强度和阻燃性能；而按照CN103923339A所述采用硅溶胶或水玻璃作胶粘剂时，对提高泡沫制品的阻燃性和泡沫生产的环境固然有益，但是所得到的改性聚苯乙烯阻燃泡沫的比重却有明显增加，难以得到轻质的泡沫材料，而且这种泡沫材料的耐水性能也很成问题。

另外，如前所述，在以往的改性聚苯乙烯阻燃泡沫生产工艺中，聚苯乙烯预发泡珠粒表面包覆阻燃胶后都需要预先烘干，然后才的能进行二次发泡成型，因此可称其为“干法包覆工艺”。然而由此却带来另外几方面的问题：一是在烘干过程中含有固化剂的包覆树脂也将随之发生部分交联，进而相应减小了在成型发泡(二次发泡)阶段的交联程度，即降低了内聚能，从而导致改性聚苯乙烯阻燃泡沫综合性能的降低；二是烘干的过程会导致生产能耗增加和生产效率的降低，三是体积庞大的沸腾干燥床增加了设备投资和生产场地。

发明内容

发明目的：

本发明专利的目的在于：

1)发明一种用作苯乙烯预发泡珠粒包覆的阻燃包覆胶。这种阻燃包覆胶有如下几部分组成：

a合适的树脂；

b合适的固化剂；

c合适的阻燃剂；

d合适的活性改性；

f合适的添加剂

这种阻燃包覆胶本身具有良好的阻燃性能、成膜性能和与聚苯乙烯预发泡珠粒表面的粘合性能。即使将这种阻燃包覆胶用于“干法包覆工艺”，干燥后的阻燃包覆胶层也不会开裂或剥落，因此有效保证了改性聚苯乙烯板材的粘结强度和阻燃性能。同时固化过程温和，生产过程中不产生浓烈的酸性气体或其它腐蚀性气体。

2)发明一种包覆聚苯乙烯预发泡珠粒的“湿法包覆工艺”，这种湿法工艺的特征是利用上述1)发明的阻燃包覆胶包覆聚苯乙烯预发泡珠粒后不再需要烘干而是直接进入模具发泡成型，从而增加了泡沫材料的内聚能，最大限度地提高了泡沫材料的物理机械性能，同时降低生产能耗，提高生产效率。

3)发明一种利用上述1)发明的阻燃包覆胶和上述2)发明的湿法包覆工艺制得的改性聚苯乙烯阻燃泡沫材料，这种泡沫材料的特征是在相同密度条件下，其抗压强度是干法包覆工艺泡沫的2—3倍。

技术方案：

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶由如下部分组成：a合适的树脂组分；b合适的固化剂组分；c合适的阻燃剂组分；d合适的活性改性剂；f合适的添加剂组分

其中合适的树脂组分是一种以具有增韧成膜性能为特征的改性尿醛树脂。这种改性尿醛树脂通过尿素和甲醛之间的加成反应和缩聚反应形成尿醛树脂主链，同时经过醇酯类化合物改性从而赋予脲醛树脂优良的增韧成膜性能，再通过添加其它活性添加剂以改善尿醛树脂的耐水性、耐老化性和降低尿醛树脂的游离甲醛含量等。

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶所用的以具有增韧成膜性能为特征的尿醛树脂的合适的尿素与甲醛的投料重量比(脲醛比)为1:1.3—1:3，优选的比例为1:1.5—1:2.5；本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶所用的以具有增韧成膜性能为特征的尿醛树脂的合适的醇酯类化合物包括聚醋酸乙烯酯、乙二醇单丁醚和/或十二碳醇酯，所用的聚醋酸乙烯酯的聚合度为250—600，固含量为40％-50％。它们可以单独使用，也可以相互复合使用。合适的醇醚类化合物用量为以具有增韧成膜性能为特征的改性尿醛树脂总重量的1％-20％，优选的成膜剂用量为5％-10％。这是本发明的关键技术，实验证明合适的醇酯类化合物包括但不限于聚醋酸乙烯酯、乙二醇单丁醚和十二碳醇酯及其比例是本发明增韧成膜性能的关键因素，特别以所用的聚醋酸乙烯酯的聚合度为250—600为最佳，高于或低于改性尿醛树脂总重量的1％-20％，其效果都很差，达不到产品要求。

聚醋酸乙烯酯是建筑涂料、胶黏剂和纸张、纺织整理剂的常用原料，其特点是树脂的延展性好和粘结力强；乙二醇单丁醚和十二碳醇酯都属于强溶剂，特点是对聚合物的溶解力强且挥发缓慢。上述材料都没有在本领域应用，本发明首次发现其作为改善韧性和成膜作用，首次将其作为促进成膜剂，添加与树脂中，获得非常好的效果，实施例部分做了详尽的比较。

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶的以具有增韧成膜性能为特征的改性尿醛树脂的活性添加剂，还包括但不限于三聚氰胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、苯酚、间苯二酚、对苯二酚、聚乙烯醇、聚乙二醇、玉米淀粉、面粉等，优选的活性改性剂包括但不限于三聚氰胺、二乙醇胺、间苯二酚、聚乙烯醇和玉米淀粉等。所用三聚氰胺的投料量为尿素和甲醛总重量的1％-30％，优选的投料量为5％-15％。所用的二乙醇胺的投料量为尿素和甲醛总重量的2％-10％，优选的投料量为4％-6％。所用的间苯二酚的投料量为尿素和甲醛总重量的2％-20％，优选的投料量为5％-10％。所用的聚乙烯醇投料量为尿素和甲醛总重量的0.5％-2％，优选的投料量为0.8％-1.4％。所用的玉米淀粉投料量为尿素和甲醛总重量的1％-10％，优选的投料量为3％-5％。

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶所用的以具有增韧成膜性能为特征的改性尿醛树脂的合成方法可遵循《脲醛树脂胶黏剂制备、配方、分析与应用》(赵临伍著，2009年化学工业出版社)所述的方法。

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶的固化剂组分，包括但不限于氯化铵、硫酸铵、硼酸、磷酸、草酸等。优选的固化剂使用量为氯化铵、磷酸和草酸。它们可以单独使用，也可以相互复配后混合使用。合适的固化剂使用的量为以具有增韧成膜性能为特征的改性脲醛树脂总重量的1％-8％，优选的量为2％-5％。

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆的胶阻燃剂组分，包括但不限于氢氧化铝、三氧化二锑、红磷、石墨、聚磷酸铵、硼酸锌、三聚氰胺、尿素、五溴二苯醚、三溴苯酚、季戊四醇、双季戊四醇等等。优选的阻燃剂为氢氧化铝、三氧化二锑、红磷三聚氰胺和季戊四醇等，它们可以单独使用，也可以相互复配后混合使用。合适的阻燃剂使用的量为以具有增韧成膜性能为特征的改性尿醛树脂总重量的20％-100％，优选的阻燃剂使用量为30％-50％。

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶的添加剂组分包括但不限于分散剂、乳化剂、填料、偶联剂和颜料等。合适的分散剂包括但不限于BYK-W909、BYK-W935和BYK-W966(德国比克化学有限公司)等，合适的分散剂所使用的量为以具有增韧成膜性能为特征的改性脲醛树脂总重量的0.5％-3％，优选的分散剂使用量为1％-2％。合适的乳化剂包括但不限于12烷基磺酸钠、12烷基苯磺酸钠等，合适的乳化剂使用量为以具有增韧成膜性能为特征的改性脲醛树脂总重量的3％-20％，优选的乳化剂使用量为5％-8％。合适的填料包括但不限于碳酸钙、滑石粉、粉煤灰、高岭土和膨润土等。它们可以单独使用，也可以相互复配后混合使用。合适的填料使用量为以具有增韧成膜性能为特征的改性脲醛树脂总重量的5％-40％，优选的填料使用量为15％-25％。合适的偶联剂包括但不限于γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷等，合适的偶联剂使用量为包覆胶中固体物料(固体阻燃剂和固体涂料)总重量的0.1％-1％，优选的偶联剂使用量为0.3％-0.5％。合适的颜料包括但不限于铁红、铁黄和铁篮等，它们可以单独使用，也可以相互复配混合使用。合适的颜料使用量为以具有增韧成膜性能为特征的改性尿醛树脂总重量的1—10％，优选的使用量为3—5％。

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶的配制方法是在以具有增韧成膜性能为特征的改性脲醛树脂组分中先加入除偶联剂以外的其余液体物料，并搅拌均匀。然后加入偶联剂在800—1000r/m转速下高速搅拌3分钟。接着在搅拌状态下缓慢加入固体物料(阻燃剂和填料)，最后用高速分散机在1000—1500r/m的转速下高速分散15分钟，得到本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶的主剂，备用。

在搅拌状态下将计量的固化剂组分加入上述分散好的阻燃包覆胶主剂中，并在800—1000r/m的转速下高速搅拌2分钟，即得本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其固含量为80％-85％，粘度(25℃)为1500-2000mPa.s。

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒的湿法包覆工艺需要利用一具有双轴双向螺旋搅拌器的混合仓，混合仓内加入待包覆的聚苯乙烯预发泡珠粒(直径为3—4mm)，开启螺旋搅拌器并均匀缓慢地加入上述含有固化剂的阻燃包覆胶，然后连续搅拌10-15分钟，确保混合包覆均匀。合适的阻燃包覆胶的添加量为每1M3预发泡珠粒15-45公斤包覆胶，优选的添加量为25—35公斤。

将包覆好的聚苯乙烯预发泡珠粒通过传输装置迅速加入聚苯乙烯发泡模具(俗称打板机)中，接着关闭模具，然后按特定的发泡工艺发泡。泡沫制品脱模后于50℃环境下熟化12小时，然后按要求的尺寸切割，即得到本发明专利所涉及的改性聚苯乙烯阻燃泡沫板材。

有益效果

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶所采用的以具有增韧成膜性能为特征的改性尿醛树脂作为胶粘介质，本身具有优异的阻燃特性，可有效改善聚苯乙烯泡沫材料的阻燃性能；同时，采用以具有增韧成膜性能为特征的改性脲醛树脂使得可以采用弱酸类物质作为阻燃包覆胶的固化剂，从而避免了类似酚醛树脂的强酸固化剂对人体、环境和设备造成的损害。

本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒的湿法包覆工艺与通常的干法包覆工艺的明显差别是被包覆好的聚苯乙烯预发泡珠粒无需烘干而直接用于发泡成型。在干法包覆工艺中，含有水分的阻燃包覆胶被加热烘干的同时，含有固化剂的树脂随着烘干温度的升高(60度左右)不可避免地要发生交联固化反应。特别对于酚醛树脂，通常使用强酸作为固化剂，这种情况下，固化剂加入本身还会引起剧烈的放热。因此不难理解，这种所谓的烘干过程，实际上也是树脂部分固化的过程。由于包覆用的树脂都是热固性树脂，因此它的固化过程是不可逆的。也就是说，对于一定的阻燃包覆胶体系，包覆后的树脂在加温烘干阶段被固化(即一次交联)的程度越高，在后续的模塑发泡阶段树脂的固化(即二次交联)的程度就相应越低，由此得到的改性聚苯乙烯阻燃泡沫的力学性能也就越差。

与干法包覆工艺不同，本发明专利所涉及的聚苯乙烯预发泡珠粒的湿法包覆工艺完全避免了加热烘干过程，也就避免了“一次交联”的发生。因此，它的交联固化反应全部都是在聚苯乙烯珠粒的二次发泡(成型发泡)过程中完成，保证了阻燃包覆胶一次性整体交联固化。因此，湿法包覆工艺能够最大限度地提供改性聚苯乙烯阻燃泡沫的机械力学性能。

具体实施方式

实施例1以具有增韧成膜性能为特征的改性脲醛树脂的合成

先在反应釜中加入100公斤甲醛(37％)，用30％的氢氧化钠溶液，调整甲醛溶液的pH值达到8—8.5，然后加入18.5公斤尿素(工业级)、11公斤三聚氰胺(工业一级)、1.2公斤聚乙烯醇、3公斤二乙醇胺和5.5公斤间二苯酚，开启搅拌并加热升温至85℃，保持温度反应35分钟。随后加入30％的乙酸溶液，调整反应液的pH值达到5—6左右，再加入17公斤尿素，保持80℃继续反应15—25分钟，当反应液出现雾点后，立即用30％的氢氧化钠溶液使反应液pH达7—7.5终止缩聚反应。加入1.8公斤尿素、5公斤聚醋酸乙烯酯乳液(北京集联石油化工乳胶厂固含量50％)、3公斤十二碳醇酯和6.9公斤玉米淀粉，并保持温度75℃继续反应35分钟，结束反应并在真空下脱水，使其固含量达75％左右，然后迅速降温达40℃以下，最后调节pH值7.0—7.5，得清澈透明的改性尿醛树脂。树脂的质量指标为：固含量75％，pH值7.0—7.5，固化时间(100℃)80—100s，粘度(25℃)800—1000mPa.s，游离甲醛含量0.2—0.5％。

对比例1普通脲醛树脂的合成

先在反应釜中加入100公斤甲醛(37％)，用30％的氢氧化钠溶液，调整甲醛溶液的pH值达到8—8.5，然后加入18.5公斤尿素(工业级)、11公斤三聚氰胺(工业一级)和1.2公斤聚乙烯醇，开启搅拌并加热升温至85℃，保持温度反应35分钟。随后加入30％的乙酸溶液，调整反应液的pH值达到5—6左右，再加入17公斤尿素，保持80℃继续反应15—25分钟，当反应液出现雾点后，立即用30％的氢氧化钠溶液使反应液pH达7—7.5终止缩聚反应。加入1.8公斤尿素并保持温度75℃继续反应35分钟，结束反应并在真空下脱水，使其固含量达75％左右，然后迅速降温达40℃以下，最后调节pH值7.0—7.5，得清澈透明的改性尿醛树脂。树脂的质量指标为：固含量75％，pH值7.0—7.5，固化时间(100℃)90—110s，粘度(25℃)500—800mPa.s，游离甲醛含量0.5—0.8％。与实施例1相比不添加聚醋酸乙烯酯乳液和十二碳醇酯，固化时间延长，粘度降低，游离甲醛含量升高。

实施例2改性阻燃包覆胶的配制

在一200L的拉缸中加入60公斤由实施例1制得的以具有增韧成膜性能为特征的改性改性尿醛树脂，然后分别加入0.6公斤BYK-W909、3公斤十二烷基磺酸钠、再加入0.18公斤KH-550在800—1000r/m转速下高速搅拌3分钟。随后在搅拌状态下，分别缓慢加入19公斤聚磷酸铵、5公斤硼酸锌、5公斤碳酸钙粉、3.5公斤粉煤灰、0.5公斤膨润土和2,32公斤氧化铁红。然后在1000—1500r/m转速下利用高速分散机高速分散15分钟。最后加入1.8公斤的氯化铵和磷酸的混合物(重量比为1:1)并在800—1000r/m转速下搅拌2分钟，即得铁红色均匀细腻的阻燃包覆胶，其固含量为82-83％，粘度(25℃)为2000—3000mPa.s。

对比例2普通阻燃包覆胶的配制

在一200L的拉缸中加入60公斤由对比例1制得的普通尿醛树脂，然后分别加入0.6公斤BYK-W909、3公斤十二烷基磺酸钠、再加入0.18公斤KH-550在800—1000r/m转速下高速搅拌3分钟。随后在搅拌状态下，分别缓慢加入19公斤聚磷酸铵、5公斤硼酸锌、5公斤碳酸钙粉、3.5公斤粉煤灰、0.5公斤膨润土和2,32公斤氧化铁红。然后在1000—1500r/m转速下利用高速分散机高速分散15分钟。最后加入1.8公斤的氯化铵和磷酸的混合物(重量比为1:1)并在800—1000r/m转速下搅拌2分钟，即得铁红色均匀细腻的阻燃包覆胶，其固含量为82-83％，粘度(25℃)为2000—3000mPa.s。(注：外在的性能指标没有不同)实施例3改性阻燃胶的湿法包覆1

在一6000L带有双轴双向螺旋搅拌器的混合仓内加入2.8M³(约42公斤)的聚苯乙烯预发泡珠粒(直径为3—4mm)，搅拌状态下缓慢均匀地加入84公斤由实施例2制得的改性阻燃包覆胶，连续搅拌10分钟，待用。

实施例4改性阻燃胶的湿法包覆2

在一6000L带有双轴双向螺旋搅拌器的混合仓内加入3.6M³(约53.4公斤)的聚苯乙烯预发泡珠粒(直径为3—4mm)，搅拌状态下缓慢均匀地加入104公斤由实施例2制得的改性阻燃包覆胶，连续搅拌10分钟，待用。

实施例5改性阻燃胶的湿法包覆3

在一6000L带有双轴双向螺旋搅拌器的混合仓内加入2M³(约30.3公斤)的聚苯乙烯预发泡珠粒(直径为3—4mm)，搅拌状态下缓慢均匀地加入58.3公斤由实施例2制得的改性阻燃包覆胶，连续搅拌10分钟，待用。

对比例3普通阻燃胶的湿法包覆

在一6000L带有双轴双向螺旋搅拌器的混合仓内加入2.8M³(约42公斤)的聚苯乙烯预发泡珠粒(直径为3—4mm)，搅拌状态下缓慢均匀地加入84公斤由对比例2制得的普通阻燃包覆胶，连续搅拌10分钟，待用。

对比例4改性阻燃胶的干法包覆

在一6000L带有双轴双向螺旋搅拌器的混合仓内加入2.8M³(约42公斤)的聚苯乙烯预发泡珠粒(直径为3—4mm)，搅拌状态下缓慢均匀地加入84公斤由实施例2制得的改性阻燃包覆胶，连续搅拌10分钟后进入50-60℃的沸腾干燥床烘干20—25分钟。冷却后，发现珠粒表面的包覆胶层均匀、致密、完整，输送管内和储仓网底部清洁干爽，没有剥落的红色胶层碎屑，表明包覆效果优良，

对比例5普通阻燃胶的干法包覆

在一6000L带有双轴双向螺旋搅拌器的混合仓内加入2.8M³(约42公斤)的聚苯乙烯预发泡珠粒(直径为3—4mm)，搅拌状态下缓慢均匀地加入84公斤由对比例2制得的普通阻燃包覆胶，连续搅拌10分钟后进入50-60℃的沸腾干燥床烘干20—25分钟。冷却后，发现珠粒表面的包覆胶层有明显的胶层剥落，且输送管道内和储仓网底部飘落有大量的红色胶层碎屑，表明包覆效果不佳。

实施例6改性阻燃胶湿法工艺制板1

将按由实施例3改性阻燃胶湿法包覆工艺得到的包覆好的聚苯乙烯预发泡珠粒迅速加入聚苯乙烯打板机中，打板机模内尺寸为3.63m×1.23m×0.6m，模具密闭后按表一中“湿法包覆工艺”栏中的发泡工艺参数操作。泡沫按要求尺寸切割后，即得到由本专利所涉及的改性阻燃包覆胶和本专利所涉及的湿法包覆工艺制得的改性聚苯乙烯阻燃泡沫制品。性能指标如表二“改性胶湿法包覆1”栏所示。实施例7改性阻燃胶湿法工艺制板2

将按由实施例4改性阻燃胶湿法包覆工艺得到的包覆好的聚苯乙烯预发泡珠粒迅速加入聚苯乙烯打板机中，打板机模内尺寸为3.63m×1.23m×0.6m，模具密闭后按表一中“湿法包覆工艺”栏中的发泡工艺参数操作。泡沫按要求尺寸切割后，即得到由本专利所涉及的改性阻燃包覆胶和本专利所涉及的湿法包覆工艺制得的改性聚苯乙烯阻燃泡沫制品。性能指标如表二“改性胶湿法包覆2”栏所示。

实施例8改性阻燃胶湿法工艺制板3

将按由实施例5改性阻燃胶湿法包覆工艺得到的包覆好的聚苯乙烯预发泡珠粒迅速加入聚苯乙烯打板机中，打板机模内尺寸为3.63m×1.23m×0.6m，模具密闭后按表一中“湿法包覆工艺”栏中的发泡工艺参数操作。泡沫按要求尺寸切割后，即得到由本专利所涉及的改性阻燃包覆胶和本专利所涉及的湿法包覆工艺制得的改性聚苯乙烯阻燃泡沫制品。性能指标如表二“改性胶湿法包覆3”栏所示。

对比例6普通阻燃胶湿法工艺制板

将按由比例3普通阻燃胶湿法包覆工艺得到的包覆好的聚苯乙烯预发泡珠粒迅速加入聚苯乙烯打板机中，打板机模内尺寸为3.63m×1.23m×0.6m，模具密闭后按表一中“湿法包覆工艺”栏中的发泡工艺参数操作。泡沫按要求尺寸切割后，即得到由普通阻燃包覆胶按湿法包覆工艺制得的聚苯乙烯阻燃泡沫制品。性能指标如表二“普通胶湿法包覆”栏所示。

对比例7改性阻燃胶干法工艺制板将按由对比例4改性阻燃胶干法包覆工艺得到的包覆好的聚苯乙烯预发泡珠粒加入聚苯乙烯打板机中，打板机内腔尺寸为3.63m×1.23m×0.6m，模具密闭后按表一中“干法包覆工艺”栏中的发泡工艺参数操作。泡沫按要求尺寸切割后，即得到利用本专利方法得到的改性阻燃包覆胶按干法包覆工艺制得的聚苯乙烯阻燃泡沫制品。性能指标如表二“改性胶干法包覆”栏所示。

对比例8普通阻燃胶干法工艺制板将按由对比例5普通阻燃胶干法包覆工艺得到的包覆好的聚苯乙烯预发泡珠粒加入聚苯乙烯打板机中，打板机内腔尺寸为3.63m×1.23m×0.6m，模具密闭后按表一中“干法包覆工艺”栏中的发泡工艺参数操作。泡沫按要求尺寸切割后，即得到由普通阻燃包覆胶按干法包覆工艺得到的聚苯乙烯阻燃泡沫制品。性能指标如表二“普通胶干法包覆”栏所示。

表一发泡工艺参数

表二不同胶种和不同包覆工艺制得的聚苯乙烯阻燃泡沫主要性能指标及生产工况对照表

根据表二可以看出：

1由本专利所涉及的改性阻燃包覆胶用于制作聚苯乙烯阻燃泡沫板时，利用由本专利所涉及的湿法包覆工艺制得的制品的各项性能指标和设备环境状况均优于利用传统干法包覆工艺制得的制品；由本专利所涉及的湿法包覆工艺制作聚苯乙烯泡沫板时，利用本专利所涉及的改性阻燃包覆胶制得的制品的各项性能指标均优于利用普通阻燃包覆胶制得的制品；而利用传统干法包覆工艺和普通阻燃包覆胶制得的聚苯乙烯泡沫板制品的各项性能指标均为最低，且设备腐蚀严重、生产环境恶略。

Claims (15)

1.一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于由如下部分组成：a改性尿醛树脂组分；b固化

剂组分；c阻燃剂组分；d活性添加剂；f其他组分。

2.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于所述的改性尿醛树脂组分包括尿醛树脂和醇酯类化合物，其中尿醛树脂脲醛比为1:1.3-1:3；所述的醇酯类化合物包括聚醋酸乙烯酯、乙二醇单丁醚和/或十二碳醇酯，其单独使用，也可以相互复合使用。

3.根据权利要求2所述的一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于所述的尿醛树脂的脲醛比1:1.5-1:2.5。

4.根据权利要求1-3任意一项的一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于所述的固化剂组分，包括氯化铵、硫酸铵、硼酸、磷酸、草酸；其单独使用或相互复配后混合使用；固化剂使用的量为以改性脲醛树脂总重量的1%-8%。

5.根据权利要求4所述的一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于所述的固化剂组分为氯化铵、磷酸和/或草酸。

6.根据权利要求4所述的一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于所述的固化剂组分的量为改性脲醛树脂总重量2%-5%。

7.根据权利要求1-3任意一项一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于所述的阻燃剂组分包括氢氧化铝、三氧化二锑、红磷、石墨、聚磷酸铵、硼酸锌、三聚氰胺、尿素、五溴二苯醚、三溴苯酚、季戊四醇、双季戊四醇，其单独使用或相互复配后混合使用；阻燃剂使用的量为以改性尿醛树脂总重量的20%-100%。

8.根据权利要求7任意一项一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于所述的阻燃剂组分为改性尿醛树脂总重量的30%-50%。

9.根据权利要求7或8所述的一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于所述的阻燃剂组分为氢氧化铝、三氧化二锑、红磷三聚氰胺或季戊四醇。

10.根据权利要求1-3任意一项所述的一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于活性添加剂包括三聚氰胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、苯酚、间苯二酚、对苯二酚、聚乙烯醇、聚乙二醇、玉米淀粉、面粉。

11.根据权利要求10所述的一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于活性添加剂为三聚氰胺、二乙醇胺、间苯二酚、聚乙烯醇和玉米淀粉；所用三聚氰胺的投料量为尿素和甲醛总重量的1%-30%；所用的二乙醇胺的投料量为尿素和甲醛总重量的2%-10%；所用的间苯二酚的投料量为尿素和甲醛总重量的2%-20%；所用的聚乙烯醇投料量为尿素和甲醛总重量的0.5%-2%；所用的玉米淀粉投料量为尿素和甲醛总重量的1%-10%。

12.根据根据权利要求11项所述的一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于所用三聚氰胺的投料量为尿素和甲醛总重量的5%-15%；所用的二乙醇胺的投料量为尿素和甲醛总重量的4%-6%；所用的间苯二酚的投料量为尿素和甲醛总重量的5%-10%；所用的聚乙烯醇投料量为尿素和甲醛总重量的0.8%-1.4%；，所用的玉米淀粉投料量为尿素和甲醛总重量的3%-5%。

13.根据根据权利要求1-3任意一项项所述的一种聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶，其特征在于其他组分包括分散剂、乳化剂、填料、偶联剂和颜料；分散剂包括BYK-W909、BYK-W935和BYK-W966，分散剂所使用的量为以改性脲醛树脂总重量的0.5%-3%；乳化剂包括12烷基磺酸钠、12烷基苯磺酸钠，乳化剂使用量为以改性脲醛树脂总重量的3%-20%，优选的乳化剂使用量为5%-8%；合适的填料包括但不限于碳酸钙、滑石粉、粉煤灰、高岭土和膨润土等，它们可以单独使用，也可以相互复配后混合使用，合适的填料使用量为以具有增韧成膜性能为特征的改性脲醛树脂总重量的5%-40%，优选的填料使用量为15%-25%；偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷合适的偶联剂使用量为包覆胶中固体物料（固体阻燃剂和固体涂料）总重量的0.1%-1%；颜料包括铁红、铁黄和铁篮，颜料使用量为以具有改性尿醛树脂总重量的1—10%。

14.一种如权利要求1-13任意一项的聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶的配制方法，其特征在于是在以改性脲醛树脂组分中先加入除偶联剂以外的其余液体物料，并搅拌均匀；然后加入偶联剂在800—1000r/m转速下高速搅拌3分钟；接着在搅拌状态下缓慢加入固体物料，最后用高速分散机在1000—1500r/m的转速下高速分散15分钟，得到聚苯乙烯预发泡珠粒阻燃包覆胶的主剂，备用；

在搅拌状态下将计量的固化剂组分加入上述分散好的阻燃包覆胶主剂中，并在800—1000r/m的转速下高速搅拌2分钟，即得聚苯乙烯预发泡珠粒的阻燃包覆胶。

15.一种改性聚苯乙烯阻燃泡沫板材的制备方法，其特征在于在双轴双向螺旋搅拌器的混合仓内加入待包覆的聚苯乙烯预发泡珠粒，其直径为3—4mm，开启螺旋搅拌器并均匀缓慢地加入权利要求1-12任意一项所述的阻燃包覆胶，然后连续搅拌10-15分钟，确保混合包覆均匀；阻燃包覆胶的添加量为每1M³预发泡珠粒15-45公斤包覆胶；

将包覆好的聚苯乙烯预发泡珠粒通过传输装置迅速加入聚苯乙烯发泡模具中，接着关闭模具，然后发泡；泡沫制品脱模后于50℃环境下熟化12小时，然后按要求的尺寸切割，即得改性聚苯乙烯阻燃泡沫板材。