CN105906968A - 聚苯乙烯复合保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种聚苯乙烯复合保温材料，按照重量份数计算，包括以下原料制成：耐火阻燃型无机材料50～60份、耐火阻燃型粘接剂20～30份、分散剂0.2～1份、偶联剂0.2～1份、阻燃剂2～8份与可发性聚苯乙烯颗粒50～100份。制备方法为：1)准确取各组分，先将耐火阻燃型无机材料加入到耐火阻燃型粘结剂中，再加入分散剂、偶联剂、阻燃剂，充分搅拌分散；2)将步骤1)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为0.1～0.2MPa，通蒸汽加热时间为10～30s，即得聚苯乙烯复合保温板。该保温材料阻燃性和抑烟性良好，且吸水率低以及抗压强度高。

Description

聚苯乙烯复合保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑保温材料，具体涉及一种聚苯乙烯复合保温材料。

背景技术

目前，市场上使用的保温材料主要分为无机保温材料和有机保温材料两大类。综合而言，有机保温材料具有重量轻、保温隔热性能好、材料加工性好等优点，但其防火性能差、稳定性差且不耐老化。无机保温材料如珍珠岩、硅藻土、石棉、矿渣棉、泡沫玻璃等，虽具备一定的防火性能，但其导热系数高、保温性能差，容重较大。玻化微珠保温砂浆是一种以玻化微珠为骨料的无机保温材料，因玻化微珠内部为蜂窝状空腔结构，表面形成玻璃体薄壳，因而具有质轻、吸水率低、强度高、理化性能稳定的特点。然而，目前我们国内生产的大部分玻化微珠都存在容重和吸水率过大问题。我国南方地区利用玻化微珠作骨料配制的保温砂浆干密度普遍偏高，使其保温性能大受影响。同时，目前制备的玻化微珠保温材料，因玻化微珠的吸水率(60％～150％)过大，导致其吸水率高，且制备的保温材料容重大多为300～500kg/m³，导热系数为0.075～1.5/W/m·K，而且强度偏低，不能够满足我国建筑节能65％的要求，特别是在寒冷的北方。

市场上现有的A级保温材料有玻璃棉、岩棉板、发泡水泥、泡沫玻璃、玻化微珠等几种无机材料，其原材料价格较高，施工复杂，如玻化微珠在施工时至少需要在外墙涂抹七八公分厚的砂浆，多的则需要涂抹十几公分厚，费工又费料。而有些材料如岩棉板，属于有害物质，施工时防护不好则会引起全身瘙痒。B级保温材料有模塑聚苯乙烯(EPS)保温板、挤塑聚苯乙烯保温板板(XPS)、发泡聚氨酯(PU)保温板等几种，其施工较为方便，施工费用大约是A级保温材料的一半，在市场上的受欢迎程度较高，坐拥一定的市场占有率。然而现有有机保温材料虽然成本较低，保温效果好，施工方便，但其燃烧等级多数不达标，面临被市场淘汰的风险。虽然向有机保温材料中加入阻燃剂可提高其燃烧等级，但阻燃效果并不明显，且大多数阻燃剂在发生火灾时会产生有毒烟气，严重危及人的生命安全。

发明内容

为解决上述现有有机保温材料存在防火性能差的问题，本发明提出一种聚苯乙烯复合保温材料，该保温材料阻燃性和抑烟性良好，其燃烧性能可以达A2级(GB8624-2006)，且吸水率低以及抗压强度高。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种聚苯乙烯复合保温材料，按照重量份数计算，包括以下原料制成：

耐火阻燃型无机材料50～60份、耐火阻燃型粘接剂20～30份、分散剂0.2～1份、偶联剂0.2～1份、阻燃剂2～8份与可发性聚苯乙烯颗粒50～100份；

所述耐火阻燃型无机材料通过以下方法制备而得：

a)取玻化微珠与膨胀珍珠岩加入到包衣机中加热至200～250℃，并加入粉煤灰和铁黑粉，搅拌均匀，其中玻化微珠与膨胀性珍珠岩混合物与粉煤灰以及铁黑粉的质量比为100:1～3:2～4；

b)接着包衣机一端喷洒蒸馏水将玻化微珠与膨胀珍珠岩浸湿，一端喷洒环氧树脂粉料，并不断搅拌30～60min，即得耐火阻燃型无机材料。

进一步，所述耐火阻燃型粘结剂为脲醛树脂、酚醛树脂、有机硅树脂当中的一种或多种。

进一步，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、硬脂酸单甘油酯，三硬脂酸甘油酯当中的一种或多种。

进一步，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、KH792、DL602中的一种或多种。

进一步，所述阻燃剂为红磷、氢氧化铝、膨胀性石墨、十溴二苯醚、硼酸锌、多聚磷酸铵与季戊四醇中的一种或多种。

聚苯乙烯复合保温材料的制备方法包括以下步骤：

1)准确取各组分，先将耐火阻燃型无机材料加入到耐火阻燃型粘结剂中，再加入分散剂、偶联剂、阻燃剂，充分搅拌分散；

2)将步骤1)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为0.1～0.2MPa，通蒸汽加热时间为10～30s，即得聚苯乙烯复合保温板。

本发明的有益效果：

1、玻化微珠与膨胀珍珠岩通过粉煤灰以及铁黑粉进行包膜处理，不仅能够降低玻化微珠与膨胀珍珠岩的吸水率，而且还能够增强玻化微珠与膨胀珍珠岩作为骨料的强度。充分利用玻化微珠理化性能十分稳定、耐老化耐候性强等优点，因此，制备出的墙体保温材料其保温性能更持久，吸水率低以及抗压强度高。

2、本发明制得的聚苯乙烯复合保温材料具有良好的阻燃性和抑烟性，其燃烧性能可以达A2级(GB8624-2006)，同时保温效果良好，生产成本低，制作工艺简单。

具体实施方式

实施例1

一种聚苯乙烯复合保温材料，按照重量份数计算，包括以下原料制成：

耐火阻燃型无机材料50份、脲醛树脂25份、十二烷基硫酸钠0.2份、硅烷偶联剂KH550 0.2份、氢氧化铝2份与可发性聚苯乙烯颗粒50份；其中耐火阻燃型无机材料通过以下方法制备而得：

a)取玻化微珠与膨胀珍珠岩加入到包衣机中加热至200℃，并加入粉煤灰和铁黑粉，搅拌均匀，其中玻化微珠与膨胀性珍珠岩混合物与粉煤灰以及铁黑粉的质量比为100:1:2；

b)接着包衣机一端喷洒蒸馏水将玻化微珠与膨胀珍珠岩浸湿，一端喷洒环氧树脂粉料，并不断搅拌30min，即得耐火阻燃型无机材料。

制备方法为：

1)准确取各组分，先将耐火阻燃型无机材料加入到脲醛树脂中，再加入十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂KH550、氢氧化铝，充分搅拌分散；

2)将步骤1)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为0.1MPa，通蒸汽加热时间为30s，即得聚苯乙烯复合保温板。

经检测，本实施例中的复合保温板的导热系数为0.028W/m·K，抗拉强度为0.68Kpa，吸水率为0.98％(v/v)。

实施例2

一种聚苯乙烯复合保温材料，按照重量份数计算，包括以下原料制成：

耐火阻燃型无机材料55份、酚醛树脂20份、硬脂酸单甘油酯0.5份、硅烷偶联剂KH560 0.6份、膨胀性石墨5份与可发性聚苯乙烯颗粒70份；其中耐火阻燃型无机材料通过以下方法制备而得：

a)取玻化微珠与膨胀性珍珠岩加入到包衣机中加热至230℃，并加入粉煤灰和铁黑粉，搅拌均匀，其中玻化微珠与膨胀性珍珠岩混合物与粉煤灰以及铁黑粉的质量比为100:2:3；

b)接着包衣机一端喷洒蒸馏水将玻化微珠与膨胀性珍珠岩浸湿，一端喷洒环氧树脂粉料，并不断搅拌45min，即得耐火阻燃型无机材料。

制备方法为：

1)准确取各组分，先将耐火阻燃型无机材料加入到酚醛树脂中，再加入硬脂酸单甘油酯、硅烷偶联剂KH560、膨胀性石墨，充分搅拌分散；

2)将步骤1)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为0.15MPa，通蒸汽加热时间为20s，即得聚苯乙烯复合保温板。

经检测，本实施例中的复合保温板的导热系数为0.026W/m·K，抗拉强度为0.72Kpa，吸水率为0.96％(v/v)。

实施例3

一种聚苯乙烯复合保温材料，按照重量份数计算，包括以下原料制成：

耐火阻燃型无机材料60份、有机硅树脂30份、三硬脂酸甘油酯1份、硅烷偶联剂KH792 1份、硼酸锌8份与可发性聚苯乙烯颗粒100份；其中耐火阻燃型无机材料通过以下方法制备而得：

a)取玻化微珠与膨胀性珍珠岩加入到包衣机中加热至250℃，并加入粉煤灰和铁黑粉，搅拌均匀，其中玻化微珠与膨胀性珍珠岩混合物与粉煤灰以及铁黑粉的质量比为100:3:4；

b)接着包衣机一端喷洒蒸馏水将玻化微珠与膨胀性珍珠岩浸湿，一端喷洒环氧树脂粉料，并不断搅拌60min，即得包膜玻化微珠。

制备方法为：

1)准确取各组分，先将耐火阻燃型无机材料加入到酚醛树脂中，再加入硬脂酸单甘油酯、硅烷偶联剂KH792、硼酸锌，充分搅拌分散；

2)将步骤1)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为0.2MPa，通蒸汽加热时间为10s，即得聚苯乙烯复合保温板。

经检测，本实施例中的复合保温板的导热系数为0.025W/m·K，抗拉强度为0.74Kpa，吸水率为0.97％(v/v)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下原料制成：

耐火阻燃型无机材料50～60份、耐火阻燃型粘接剂20～30份、分散剂0.2～1份、偶联剂0.2～1份、阻燃剂2～8份与可发性聚苯乙烯颗粒50～100份；

所述耐火阻燃型无机材料通过以下方法制备而得：

a)取玻化微珠与膨胀珍珠岩加入到包衣机中加热至200～250℃，并加入粉煤灰和铁黑粉，搅拌均匀，其中玻化微珠与膨胀性珍珠岩混合物与粉煤灰以及铁黑粉的质量比为100:1～3:2～4；

b)接着包衣机一端喷洒蒸馏水将玻化微珠与膨胀珍珠岩浸湿，一端喷洒环氧树脂粉料，并不断搅拌30～60min，即得耐火阻燃型无机材料。

2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于，所述耐火阻燃型粘结剂为脲醛树脂、酚醛树脂、有机硅树脂当中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、硬脂酸单甘油酯，三硬脂酸甘油酯当中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、KH792、DL602中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于，所述阻燃剂为红磷、氢氧化铝、膨胀性石墨、十溴二苯醚、硼酸锌、多聚磷酸铵与季戊四醇中的一种或多种。

6.一种如权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)准确取各组分，先将耐火阻燃型无机材料加入到耐火阻燃型粘结剂中，再加入分散剂、偶联剂、阻燃剂，充分搅拌分散；

2)将步骤1)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为0.1～0.2MPa，通蒸汽加热时间为10～30s，即得聚苯乙烯复合保温板。