CN106587698A - 一种改性模塑聚苯乙烯泡沫材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃烧性能达到A级，而且保温隔热性能优越的改性模塑聚苯乙烯泡沫材料的制备方法。为实现上述目的，本发明采用如下制备方法：（1）将聚苯乙烯树脂颗粒进行预发泡、熟化；（2）按比例配制好超细无机胶凝材料浆液并掺加适量硅烷偶联剂，备用；（3）通过高压喷管将超细无机胶凝材料浆液雾化，在雾化气流搅拌下使超细无机胶凝材料浆液均匀的包裹在发泡聚苯乙烯颗粒表面，同时沿管道轴向输送物料；（4）将被超细无机胶凝材料浆液包裹后的物料转入保温板成型机中，蒸汽加压模塑成型，即得改性模塑聚苯乙烯泡沫材料。

Description

一种改性模塑聚苯乙烯泡沫材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑节能保温材料，具体涉及一种改性模塑聚苯乙烯泡沫材料的制备方法。

背景技术

建筑节能政策和建筑防火规范的实施，推动了墙体保温材料的快速发展。膨胀珍珠岩保温板、发泡水泥保温板、无机材料包裹聚苯颗粒保温板等保温材料，可以达到燃烧性能分级的A级不燃材料标准要求，在建筑领域得到了较为普遍的应用，但是由于其保温隔热性能低于有机保温材料，导热系数是有机保温材料的1.5-2倍，随着我国建筑节能要求的逐步提高，其往往不能满足现行建筑节能设计标准要求。聚苯乙烯泡沫材料因其密度低、保温隔热性能优异、耐水性好在建筑保温工程中得到了较为广泛的应用，但是传统的聚苯乙烯泡沫材料极易燃烧，存在引发火灾的可能性，往往不能满足现行建筑设计防火规范的要求。

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，其采用有机阻燃剂或难燃材料作为阻燃剂制备阻燃型聚苯乙烯颗粒，由此阻燃型聚苯乙烯颗粒制成的发泡板材阻燃性得到一定提高，燃烧性能可达到B1级或B2级。

中国专利申请第201410532917.6号公开一种聚苯乙烯泡沫板的制备方法，其采用粘结树脂与阻燃性无机材料粉末混合，再与聚苯乙烯颗粒搅拌均匀制备聚苯乙烯泡沫板，该方法制得的聚苯乙烯泡沫板在防火性能上有一定的提高，产品燃烧性能可达到B1级。

但是依据现行建筑设计防火规范（GB50016-2014）中6.7.3“当保温材料的燃烧性能为B1、B2级时，保温材料两侧的墙体应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm”，上述材料的燃烧性能仅达到B1级或B2级，增加了外墙保温防护层的施工难度和施工成本。因此，进一步改善聚苯乙烯泡沫材料的易燃性，提高聚苯乙烯泡沫材料的使用安全性，研发燃烧性能达到A级且保温隔热性能好的建筑保温材料，已成为当前的研究热点。

发明内容

为了解决燃烧性能为B1、B2级的聚苯乙烯泡沫板增加外墙保温防护层施工难度和施工成本的问题，本发明采用超细无机胶凝材料浆液对聚苯乙烯颗粒进行包裹改性，通过蒸汽加压工艺模塑成型，无机胶凝材料在聚苯乙烯颗粒表面形成一层均匀的保护膜，起到阻隔空气的作用，使制品燃烧性能达到A级。本发明提供了一种燃烧性能达到A级，而且保温隔热性能优越的改性模塑聚苯乙烯泡沫材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下制备方法：（1）将聚苯乙烯树脂颗粒进行预发泡、熟化；（2）按比例配制好超细无机胶凝材料浆液并掺加无机胶凝材料质量百分数0.1-1%的硅烷偶联剂，备用；（3）将经预发泡后的发泡聚苯乙烯颗粒转移至气流混合搅拌设备中，通过高压喷管将超细无机胶凝材料浆液雾化，由设置在混料管道边缘处的喷嘴，将雾化的超细无机胶凝材料浆液喷出，喷出方向为过喷嘴的管道切线在垂直于半径R的平面内向管道轴线方向偏转β角（10°≤β≤30°）的方向，在雾化气流搅拌下使超细无机胶凝材料浆液均匀的包裹在发泡聚苯乙烯颗粒表面，同时沿管道轴向输送物料；（4）将被超细无机胶凝材料浆液包裹后的物料转入保温板成型机中，蒸汽加压模塑成型，蒸汽的压力为0.16-0.36MPa，通蒸汽加热时间为10-30s，即得改性模塑聚苯乙烯泡沫材料。

本发明的特征在于包括：（1）通过高压喷管将超细无机胶凝材料浆液雾化，由设置在混料管道边缘处的喷嘴，将雾化的超细无机胶凝材料浆液喷出，喷出方向为过喷嘴的管道切线在垂直于半径R的平面内向管道轴线方向偏转β角（10°≤β≤30°）的方向，在雾化气流搅拌下使超细无机胶凝材料浆液均匀的包裹在发泡聚苯乙烯颗粒表面，同时沿管道轴向输送物料；（2）在超细无机胶凝材料浆液中掺加无机胶凝材料质量百分数0.1-1%的硅烷偶联剂，使有机材料与无机材料有效结合。

在本发明的典型实施方式中，使用的阻燃性无机材料包括超细氯氧镁水泥、超细硅酸盐水泥、超细硫铝酸盐水泥、硅气凝胶、水玻璃、氟硅酸钠等。组合的例子包括超细氯氧镁水泥与硅气凝胶的组合，超细硅酸盐水泥与硅气凝胶的组合，超细硫铝酸盐水泥与硅气凝胶的组合，水玻璃、氟硅酸钠与硅气凝胶的组合。

根据本发明的技术方案，其显著效果体现于：采用超细无机胶凝材料浆液对聚苯乙烯颗粒进行包裹改性，通过蒸汽加压工艺模塑成型，无机胶凝材料在聚苯乙烯颗粒表面形成一层均匀的保护膜，起到阻隔空气的作用，使制品燃烧性能达到A级。根据本发明获得的聚苯乙烯泡沫材料既保持了导热系数和力学性能，又具有很好的防火性能。并且本发明提供的制备方法涉及制备工艺简单，易于实现。

附图说明

图1是本发明所涉及的气流混合搅拌工艺原理示意图。

图中，1为管道轴线，2为喷嘴位置，3为管道切线，4为β角，5为超细无机胶凝材料浆液喷出方向，6进料口，7为出料口。

具体实施方式

本发明针对燃烧性能为B1、B2级的聚苯乙烯泡沫板增加外墙保温防护层施工难度和施工成本的问题，创新提出了一种燃烧性能达到A级，而且保温隔热性能优越的改性模塑聚苯乙烯泡沫材料的制备方法。

根据本发明，改性模塑聚苯乙烯泡沫材料的制备过程包括以下步骤：

（1）将聚苯乙烯树脂颗粒进行预发泡、熟化。

（2）按比例配制好超细无机胶凝材料浆液并掺加无机胶凝材料质量百分数0.1-1%的硅烷偶联剂，备用。

（3）将经预发泡后的发泡聚苯乙烯颗粒转移至气流混合搅拌设备中，通过高压喷管将超细无机胶凝材料浆液雾化，由设置在混料管道边缘处的喷嘴，将雾化的超细无机胶凝材料浆液喷出，喷出方向为过喷嘴的管道切线在垂直于半径R的平面内向管道轴线方向偏转β角（10°≤β≤30°）的方向，在雾化气流搅拌下使超细无机胶凝材料浆液均匀的包裹在发泡聚苯乙烯颗粒表面，同时沿管道轴向输送物料。

（4）将被超细无机胶凝材料浆液包裹后的物料转入保温板成型机中，蒸汽加压模塑成型，蒸汽的压力为0.16-0.36MPa，通蒸汽加热时间为10-30s，即得改性模塑聚苯乙烯泡沫材料。

实施例1

取超细氯氧镁水泥50-100份、硅气凝胶10-20份、水50-100份、聚苯乙烯树脂颗粒100份。按照下述步骤生产：

（1）将聚苯乙烯树脂颗粒进行预发泡、熟化。

（2）按比例配制好超细氯氧镁水泥、硅气凝胶浆液并掺加无机胶凝材料质量百分数0.1-1%的硅烷偶联剂，备用。

（3）将（1）中经预发泡后的发泡聚苯乙烯颗粒转移至气流混合搅拌设备中，通过高压喷管将（2）中超细无机胶凝材料浆液雾化，由设置在混料管道边缘处的喷嘴，将雾化的超细无机胶凝材料浆液喷出，喷出方向为过喷嘴的管道切线在垂直于半径R的平面内向管道轴线方向偏转β角（β=10°）的方向，在雾化气流搅拌下使超细无机胶凝材料浆液均匀的包裹在发泡聚苯乙烯颗粒表面，同时沿管道轴向输送物料。

（4）将（3）中被超细无机胶凝材料浆液包裹后的物料转入保温板成型机中，蒸汽加压模塑成型，蒸汽的压力为0.16-0.36MPa，通蒸汽加热时间为10-30s，即得改性模塑聚苯乙烯泡沫材料。

实施例2

取超细硅酸盐水泥50-100份、硅气凝胶10-20份、水50-100份、聚苯乙烯树脂颗粒100份。按照下述步骤生产：

（1）将聚苯乙烯树脂颗粒进行预发泡、熟化。

（2）按比例配制好超细硅酸盐水泥、硅气凝胶浆液并掺加无机胶凝材料质量百分数0.1-1%的硅烷偶联剂，备用。

（3）将（1）中经预发泡后的发泡聚苯乙烯颗粒转移至气流混合搅拌设备中，通过高压喷管将（2）中超细无机胶凝材料浆液雾化，由设置在混料管道边缘处的喷嘴，将雾化的超细无机胶凝材料浆液喷出，喷出方向为过喷嘴的管道切线在垂直于半径R的平面内向管道轴线方向偏转β角（β=15°）的方向，在雾化气流搅拌下使超细无机胶凝材料浆液均匀的包裹在发泡聚苯乙烯颗粒表面，同时沿管道轴向输送物料。

（4）将（3）中被超细无机胶凝材料浆液包裹后的物料转入保温板成型机中，蒸汽加压模塑成型，蒸汽的压力为0.16-0.36MPa，通蒸汽加热时间为10-30s，即得改性模塑聚苯乙烯泡沫材料。

实施例3

取超细硫铝酸盐水泥50-100份、硅气凝胶10-20份、水50-100份、聚苯乙烯树脂颗粒100份。按照下述步骤生产：

（1）将聚苯乙烯树脂颗粒进行预发泡、熟化。

（2）按比例配制好超细硫铝酸盐水泥、硅气凝胶浆液并掺加无机胶凝材料质量百分数0.1-1%的硅烷偶联剂，备用。

（3）将（1）中经预发泡后的发泡聚苯乙烯颗粒转移至气流混合搅拌设备中，通过高压喷管将（2）中超细无机胶凝材料浆液雾化，由设置在混料管道边缘处的喷嘴，将雾化的超细无机胶凝材料浆液喷出，喷出方向为过喷嘴的管道切线在垂直于半径R的平面内向管道轴线方向偏转β角（β=20°）的方向，在雾化气流搅拌下使超细无机胶凝材料浆液均匀的包裹在发泡聚苯乙烯颗粒表面，同时沿管道轴向输送物料。

（4）将（3）中被超细无机胶凝材料浆液包裹后的物料转入保温板成型机中，蒸汽加压模塑成型，蒸汽的压力为0.16-0.36MPa，通蒸汽加热时间为10-30s，即得改性模塑聚苯乙烯泡沫材料。

实施例4

取水玻璃100-150份、氟硅酸钠10-15份、硅气凝胶10-20份、水10-20份、聚苯乙烯树脂颗粒100份。按照下述步骤生产：

（1）将聚苯乙烯树脂颗粒进行预发泡、熟化。

（2）按比例配制好水玻璃、氟硅酸钠、硅气凝胶浆液并掺加无机胶凝材料质量百分数0.1-1%的硅烷偶联剂，备用。

（3）将（1）中经预发泡后的发泡聚苯乙烯颗粒转移至气流混合搅拌设备中，通过高压喷管将（2）中超细无机胶凝材料浆液雾化，由设置在混料管道边缘处的喷嘴，将雾化的超细无机胶凝材料浆液喷出，喷出方向为过喷嘴的管道切线在垂直于半径R的平面内向管道轴线方向偏转β角（β=30°）的方向，在雾化气流搅拌下使超细无机胶凝材料浆液均匀的包裹在发泡聚苯乙烯颗粒表面，同时沿管道轴向输送物料。

（4）将（3）中被超细无机胶凝材料浆液包裹后的物料转入保温板成型机中，蒸汽加压模塑成型，蒸汽的压力为0.16-0.36MPa，通蒸汽加热时间为10-30s，即得改性模塑聚苯乙烯泡沫材料。

本发明按照标准号为GB/T 10801.1-2002的中华人民共和国国家标准《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》中记载的检测方法，对上述实施例得到的无机材料改性的聚苯乙烯泡沫材料进行性能测试，结果如表1所示。

表1 实施例产品的测试结果

项目	抗压强度/MPa	导热系数/W·(m·K)-1	表观密度/kg·m-3	燃烧性能
					实施例1	0.34	0.038	46	A
实施例2	0.37	0.037	47	A
					实施例3	0.39	0.035	44	A
实施例4	0.36	0.037	40	A

通过表1可以看出：经超细无机胶凝材料浆液包裹改性后的聚苯乙烯泡沫材料，其燃烧性能等级均达到A级，其他各项性能指标都满足标准要求。综合考虑各性能指标，实施例3具有较高的抗压强度、较低的导热系数和表观密度，具有较优越的性能。

Claims (2)

1.改性模塑聚苯乙烯泡沫材料的制备方法：采用超细无机胶凝材料浆液对聚苯乙烯颗粒进行包裹改性，通过蒸汽加压工艺模塑成型，制得改性模塑聚苯乙烯泡沫材料。

2.权利要求1所述的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚苯乙烯树脂颗粒进行预发泡、熟化；

（2）按比例配制好超细无机胶凝材料浆液并掺加无机胶凝材料质量百分数0.1-1%的硅烷偶联剂，备用；

（3）将经预发泡后的发泡聚苯乙烯颗粒转移至气流混合搅拌设备中，通过高压喷管将超细无机胶凝材料浆液雾化，由设置在混料管道边缘处的喷嘴，将雾化的超细无机胶凝材料浆液喷出，喷出方向为过喷嘴的管道切线在垂直于半径R的平面内向管道轴线方向偏转β角（10°≤β≤30°）的方向，在雾化气流搅拌下使超细无机胶凝材料浆液均匀的包裹在发泡聚苯乙烯颗粒表面，同时沿管道轴向输送物料；

（4）将被超细无机胶凝材料浆液包裹后的物料转入保温板成型机中，蒸汽加压模塑成型，蒸汽的压力为0.16-0.36MPa，通蒸汽加热时间为10-30s，即得改性模塑聚苯乙烯泡沫材料。