CN107641261A - 一种eps泡沫塑料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EPS泡沫塑料，属于建筑材料技术领域。本发明将椰炭纤维与多巴胺溶液混合浸泡，即得改性竹炭纤维；将原生EPS颗粒加热预发泡，再将EPS颗粒熟化，得预处理EPS颗粒，随后将三甲基铝和溶剂搅拌混合，得混合液，再将所得混合液，改性竹炭纤维，蜂蜡，表面活性剂，酚醛树脂，固化剂和路易士碱搅拌混合，再加入预处理EPS颗粒继续搅拌，在模具表面喷洒脱模剂，注膜，加热发泡，冷却，脱模，即得EPS泡沫塑料。本发明技术方案提供的EPS泡沫塑料具有优异的阻燃性能，隔热性能及力学性能。

Description

一种EPS泡沫塑料

技术领域

本发明公开了一种EPS泡沫塑料，属于建筑材料技术领域。

背景技术

EPS因其具有较优异的性能，如吸水性低、隔热、介电性能优良、力学性能好等，而被应用于包装和建筑等行业。但它是一种有机碳氢化合物，氧指数仅有18.0%，属易燃材料。即使移走火源仍然能持续燃烧，燃烧过程中伴随着浓烟并出现明显的收缩现象，而且带有明火的熔融滴落。

聚苯乙烯发泡材料根据成型方式不同有模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）之分。EPS和XPS都具有闭孔蜂窝结构，这种闭孔率较高的结构使板材具有极低的吸水性和热导系数、较高的抗压性和抗老化性。但是，聚苯板保温体系在结构安全性、防火阻燃性等方面仍存在亟待解决的技术难题，目前因达不到行业对建筑材料的临时防火要求，很多厂家聚苯乙烯泡沫板的生产线已停产。EPS泡沫塑料的蜂窝状结构决定了它的使用性能，但也是因为其内部的孔洞结构而有较高的空气流通性而源源不断地供给氧气（空气中），造成燃烧速率大、热释放量大、融滴严重、发烟量大、不易自熄等问题。

EPS泡沫塑料阻燃的方法归纳为以下几种：聚合阻燃、浸渍阻燃、后处理涂层阻燃、包覆阻燃等。聚合阻燃效果较持久，但是阻燃剂会导致链转移，从而影响聚合度，并且可选的阻燃剂有限；浸渍阻燃效果相对较好，但是浸渍过程受阻燃剂粒径的限制；后处理涂层阻燃不会影响材料本身的性能，但是涂层易剥落这一点是很难克服的；包覆阻燃因阻燃剂在树脂中分散性好、对阻燃剂的选择限制少、工艺简单、易实现而受到关注，但是这种方法虽然一定程度上提高了阻燃效果，但是阻燃性能仍然达不到理想的状态，仍需改进提高。

除此之外，EPS泡沫塑料也会出现在改性过程中，提高阻燃性能的同时，其力学性能及隔热性能下降，阻碍了其在建筑材料领域的推广使用。因此，制备一种兼具优异的阻燃性能，力学性能及隔热性能的EPS泡沫塑料，成为建筑材料行业亟待解决的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统EPS泡沫塑料易燃，隔热性能差和力学性能差的缺点，提供了一种EPS泡沫塑料。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种EPS泡沫塑料，是由以下重量份数的原料组成：40～50份原生EPS颗粒，10～20份改性竹炭纤维，8～10份蜂蜡，2～3份表面活性剂，8～10份三甲基铝，20～30份溶剂，20～30份酚醛树脂，4～5份固化剂，5～6份路易士碱，3～4份脱模剂；

所述EPS泡沫塑料的制备过程为：

按原料组成称量各原料，先将原生EPS颗粒加热预发泡后熟化，得预处理EPS颗粒，再将三甲基铝溶解于溶剂中后，与改性竹炭纤维，蜂蜡，表面活性剂，酚醛树脂，固化剂和路易士碱搅拌混合，再加入所得预处理EPS颗粒，搅拌混合均匀后依次经注模、加热发泡、冷却和脱模，即得EPS泡沫塑料；其中所述模具在使用前预先喷洒脱模剂。

所述原生EPS颗粒粒径为1～4mm。

所述改性竹炭纤维的制备过程为：按重量比1：50～1：60将椰炭纤维与多巴胺溶液混合浸泡，即得改性竹炭纤维。

所述表面活性剂为吐温-85，斯潘-60或斯潘-80中的任意一种。

所述溶剂为己烷，庚烷，甲苯或二甲苯中的任意一种。

所述固化剂由磷酸，对甲苯磺酸和无水乙醇按质量比1：2：2混合配制而成。

所述路易士碱为砷化氢，磷化氢，N,N-二甲基苯胺或N,N-二丙基-1-丙胺中的任意一种。

所述脱模剂由聚二甲基硅氧烷和丙烷按质量比1：1混合配制而成。

本发明的有益效果是：

（1）本发明利用烃类溶剂稀释三甲基铝，提高三甲基铝的稳定性，在制备过程中，三甲基铝分散在体系中，在水蒸气熏蒸过程中，一方面，三甲基铝与水发生反应，生成氢氧化铝和甲烷，生成的气体帮助体系发泡，提高体系的发泡率，提高EPS泡沫塑料的孔隙率，提升EPS泡沫塑料的隔热性能，另一方面，由于氢氧化铝在高温环境下不稳定，进一步分解成氧化铝和水，生成的氧化铝分散在体系中，增强EPS泡沫塑料阻燃性能，另外，在高温条件下，三甲基铝可与路易士碱发生反应，形成稳定的络合物，提高EPS泡沫塑料的力学性能；

（2）本发明通过添加多巴胺溶液浸泡的竹炭纤维，在制备过程中，竹炭纤维经过多巴胺溶液浸泡，增强了吸附能力，能够吸附更多的水分，促进三甲基铝与水在竹炭纤维内部发生反应，反应生成的氧化铝填充在竹炭纤维的孔隙中，同时，由于三甲基铝反应生成氢氧化铝和甲烷，生成的甲烷可起到辅助发泡的作用，进一步丰富体系孔隙结构，蜂蜡加入到体系中后，可吸附填充在竹炭纤维的孔隙中，在提高竹炭纤维吸附能力的同时，可与竹炭纤维协同增强体系的力学性能。

具体实施方式

按重量比1：50～1：60将椰炭纤维与质量浓度2g/L多巴胺溶液加入烧杯中，于转速为400～500r/min条件下，搅拌混合浸泡30～40min，即得改性竹炭纤维；按重量份数计，依次取40～50份原生EPS颗粒，10～20份改性竹炭纤维，8～10份蜂蜡，2～3份表面活性剂，8～10份三甲基铝，20～30份溶剂，20～30份酚醛树脂，4～5份固化剂，5～6份路易士碱，先将原生EPS颗粒用纱布包裹，再将包裹了原生EPS颗粒的纱布加入薰蒸炉中，于压力为300～320kPa条件下，以温度为130～135℃水蒸气预发泡5～6min，得预发泡EPS颗粒；再将预发泡EPS颗粒置于空气中熟化18～24h，得预处理EPS颗粒；随后将三甲基铝和溶剂按体积比1：50～1：70加入单口烧瓶中，将单口烧瓶中置于冰水浴中，于温度为0～2℃条件下，转速为200～300r/min条件下，搅拌混合30～40min，即得混合液；再将所得混合液加入混料机中，随后向混料机中加入改性竹炭纤维，蜂蜡，表面活性剂，酚醛树脂，固化剂和路易士碱，于转速为400～500r/min条件下，搅拌混合30～40min，再向混料机中加入所得预处理EPS颗粒，于转速为400～500r/min条件下，继续搅拌混合30～40min，得混合浆料，在模具上喷洒脱模剂后，将混合浆料加入模具中，随后将模具置于薰蒸炉，于压力为400～420kPa条件下，以温度为140～145℃水蒸气发泡1～2h，再将物料模具取出，静置并自然冷却至室温，脱模，即得EPS泡沫塑料。所述原生EPS颗粒粒径为1～4mm。所述表面活性剂为吐温-85，斯潘-60或斯潘-80中的任意一种。所述溶剂为己烷，庚烷，甲苯或二甲苯中的任意一种。所述固化剂由磷酸，对甲苯磺酸和无水乙醇按质量比1：2：2混合配制而成。所述路易士碱为砷化氢，磷化氢，N,N-二甲基苯胺或N,N-二丙基-1-丙胺中的任意一种。所述脱模剂由聚二甲基硅氧烷和丙烷按质量比1：1混合配制而成。

实例1

按重量比1：60将椰炭纤维与质量浓度2g/L多巴胺溶液加入烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合浸泡40min，即得改性竹炭纤维；按重量份数计，依次取50份原生EPS颗粒，20份改性竹炭纤维，10份蜂蜡，3份表面活性剂，10份三甲基铝，30份溶剂，30份酚醛树脂，5份固化剂，6份路易士碱，先将原生EPS颗粒用纱布包裹，再将包裹了原生EPS颗粒的纱布加入薰蒸炉中，于压力为320kPa条件下，以温度为135℃水蒸气预发泡6min，得预发泡EPS颗粒；再将预发泡EPS颗粒置于空气中熟化24h，得预处理EPS颗粒；随后将三甲基铝和溶剂按体积比1：70加入单口烧瓶中，将单口烧瓶中置于冰水浴中，于温度为2℃条件下，转速为300r/min条件下，搅拌混合40min，即得混合液；再将所得混合液加入混料机中，随后向混料机中加入改性竹炭纤维，蜂蜡，表面活性剂，酚醛树脂，固化剂和路易士碱，于转速为500r/min条件下，搅拌混合40min，再向混料机中加入所得预处理EPS颗粒，于转速为500r/min条件下，继续搅拌混合40min，得混合浆料，在模具上喷洒脱模剂后，将混合浆料加入模具中，随后将模具置于薰蒸炉，于压力为420kPa条件下，以温度为145℃水蒸气发泡2h，再将物料模具取出，静置并自然冷却至室温，脱模，即得EPS泡沫塑料。所述原生EPS颗粒粒径为4mm。所述表面活性剂为吐温-85。所述溶剂为己烷。所述固化剂由磷酸，对甲苯磺酸和无水乙醇按质量比1：2：2混合配制而成。所述路易士碱为砷化氢。所述脱模剂由聚二甲基硅氧烷和丙烷按质量比1：1混合配制而成。

实例2

按重量比1：60将椰炭纤维与质量浓度2g/L多巴胺溶液加入烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合浸泡40min，即得改性竹炭纤维；按重量份数计，依次取50份原生EPS颗粒，20份改性竹炭纤维，10份蜂蜡，3份表面活性剂，30份酚醛树脂，5份固化剂，6份路易士碱，先将原生EPS颗粒用纱布包裹，再将包裹了原生EPS颗粒的纱布加入薰蒸炉中，于压力为320kPa条件下，以温度为135℃水蒸气预发泡6min，得预发泡EPS颗粒；再将预发泡EPS颗粒置于空气中熟化24h，得预处理EPS颗粒；再将改性竹炭纤维，蜂蜡，表面活性剂，酚醛树脂，固化剂和路易士碱加入混料机中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合40min，再向混料机中加入所得预处理EPS颗粒，于转速为500r/min条件下，继续搅拌混合40min，得混合浆料，在模具上喷洒脱模剂后，将混合浆料加入模具中，随后将模具置于薰蒸炉，于压力为420kPa条件下，以温度为145℃水蒸气发泡2h，再将物料模具取出，静置并自然冷却至室温，脱模，即得EPS泡沫塑料。所述原生EPS颗粒粒径为4mm。所述表面活性剂为吐温-85。所述固化剂由磷酸，对甲苯磺酸和无水乙醇按质量比1：2：2混合配制而成。所述路易士碱为砷化氢。所述脱模剂由聚二甲基硅氧烷和丙烷按质量比1：1混合配制而成。

实例3

按重量份数计，依次取50份原生EPS颗粒，10份蜂蜡，3份表面活性剂，10份三甲基铝，30份溶剂，30份酚醛树脂，5份固化剂，6份路易士碱，先将原生EPS颗粒用纱布包裹，再将包裹了原生EPS颗粒的纱布加入薰蒸炉中，于压力为320kPa条件下，以温度为135℃水蒸气预发泡6min，得预发泡EPS颗粒；再将预发泡EPS颗粒置于空气中熟化24h，得预处理EPS颗粒；随后将三甲基铝和溶剂按体积比1：70加入单口烧瓶中，将单口烧瓶中置于冰水浴中，于温度为2℃条件下，转速为300r/min条件下，搅拌混合40min，即得混合液；再将所得混合液加入混料机中，随后向混料机中加入蜂蜡，表面活性剂，酚醛树脂，固化剂和路易士碱，于转速为500r/min条件下，搅拌混合40min，再向混料机中加入所得预处理EPS颗粒，于转速为500r/min条件下，继续搅拌混合40min，得混合浆料，在模具上喷洒脱模剂后，将混合浆料加入模具中，随后将模具置于薰蒸炉，于压力为420kPa条件下，以温度为145℃水蒸气发泡2h，再将物料模具取出，静置并自然冷却至室温，脱模，即得EPS泡沫塑料。所述原生EPS颗粒粒径为4mm。所述表面活性剂为吐温-85。所述溶剂为己烷。所述固化剂由磷酸，对甲苯磺酸和无水乙醇按质量比1：2：2混合配制而成。所述路易士碱为砷化氢。所述脱模剂由聚二甲基硅氧烷和丙烷按质量比1：1混合配制而成。

对比例：宁波市海曙某保温材料有限公司生产的EPS泡沫塑料。

将实例1至3所得的EPS泡沫塑料及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：

1.极限氧指数：根据GB/T2406塑料燃烧性能试验方法氧指数法测定。气体流速设定为10L/min，试样尺寸为120mm×10mm×10mm；

2.力学性能：采用CTM2500微机控制电子万能材料试验机，按照GB/T2568进行测试；

3.导热系数：按照GB/T10294规定方法进行检测。

具体检测结果如表1所示：

表1

由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的EPS泡沫塑料兼具优异的阻燃性能和力学性能，同时，其隔热性能也显著提高，在建筑材料行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (8)

1.一种EPS泡沫塑料，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：40～50份原生EPS颗粒，10～20份改性竹炭纤维，8～10份蜂蜡，2～3份表面活性剂，8～10份三甲基铝，20～30份溶剂，20～30份酚醛树脂，4～5份固化剂，5～6份路易士碱，3～4份脱模剂；

所述EPS泡沫塑料的制备过程为：

按原料组成称量各原料，先将原生EPS颗粒加热预发泡后熟化，得预处理EPS颗粒，再将三甲基铝溶解于溶剂中后，与改性竹炭纤维，蜂蜡，表面活性剂，酚醛树脂，固化剂和路易士碱搅拌混合，再加入所得预处理EPS颗粒，搅拌混合均匀后依次经注模、加热发泡、冷却和脱模，即得EPS泡沫塑料；其中所述模具在使用前预先喷洒脱模剂。

2.根据权利要求1所述的一种EPS泡沫塑料，其特征在于：所述原生EPS颗粒粒径为1～4mm。

3.根据权利要求1所述的一种EPS泡沫塑料，其特征在于：所述改性竹炭纤维的制备过程为：按重量比1：50～1：60将椰炭纤维与多巴胺溶液混合浸泡，即得改性竹炭纤维。

4.根据权利要求1所述的一种EPS泡沫塑料，其特征在于：所述表面活性剂为吐温-85，斯潘-60或斯潘-80中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种EPS泡沫塑料，其特征在于：所述溶剂为己烷，庚烷，甲苯或二甲苯中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种EPS泡沫塑料，其特征在于：所述固化剂由磷酸，对甲苯磺酸和无水乙醇按质量比1：2：2混合配制而成。

7.根据权利要求1所述的一种EPS泡沫塑料，其特征在于：所述路易士碱为砷化氢，磷化氢，N,N-二甲基苯胺或N,N-二丙基-1-丙胺中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种EPS泡沫塑料，其特征在于：所述脱模剂由聚二甲基硅氧烷和丙烷按质量比1：1混合配制而成。