CN107880417A - 一种eps复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种EPS复合材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。本发明由以下原料制成：聚苯乙烯、层状次磷酸盐、玻璃纤维、二氧化硅、发泡剂、泡沫稳定剂、相溶剂、抗氧剂。本发明EPS复合材料冲击和拉伸性能好，阻燃性能优异。

Description

一种EPS复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种EPS复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯易加工成型，并具有透明、廉价、刚性、绝缘、印刷性好等优点，可广泛用于轻工市场，日用装璜，照明指示和包装等方面，在电气方面更是良好的绝缘材料和隔热保温材料，可以制作各种仪表外壳、灯罩、光学化学仪器零件、透明薄膜、电容器介质层等。聚苯乙烯泡沫板生产是很成熟的技术，使用非常普遍。首先将聚苯乙烯塑料通过蒸汽发泡，成为轻质的泡沫粒子，然后将泡沫粒子吸入模框。通过蒸汽将泡沫粒子粘合成整体。这种技术生产的泡沫板具有重量轻、导热系数小的优点，用于绝热保温材料。但是，由于聚苯乙烯本身的极限氧指数只有18％，在高温情况下会降解释放出乙烯单体、二聚物、苯以及低分子量烷基苯等可燃物质，属于极易燃烧材料，限制了其的使用，聚苯乙烯泡沫塑料极易燃烧，燃烧产生大量浓烟，且燃烧时容易熔滴，加速火灾蔓延，给消防安全带来极大隐患。因此，改善聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性，提高聚苯乙烯泡沫塑料的安全性，已成为业内的研究热点和重点。

现有技术中，聚苯乙烯泡沫复合材料涉及成分多，制备方法复杂，产品的阻燃性能不理想。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种EPS复合材料及其制备方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种EPS复合材料，所述EPS复合材料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯70-100份、层状次磷酸盐25-35份、玻璃纤维10-17份、二氧化硅15-26份、发泡剂5-10份、泡沫稳定剂3-6份、相溶剂2-4份、抗氧剂0.5-2份。

进一步的，所述EPS复合材料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯80-90份、层状次磷酸盐27-33份、玻璃纤维12-15份、二氧化硅18-23份、发泡剂6-9份、泡沫稳定剂4-5份、相溶剂3-4份、抗氧剂0.9-1.5份。

进一步的，所述层状次磷酸盐为层状次磷酸铝、层状次磷酸镁、层状次磷酸铁中的至少一种。

进一步的，所述层状次磷酸盐的制备方法为：按重量比1：1.9：0.02称取金属盐、次磷酸钠和脂肪酸甘油酯，置于高压釜中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，完全溶解后，于200℃的烘箱中处理5h，抽滤，依次用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，研磨制得层状次磷酸盐。

进一步的，所述金属盐为氯化铝、硫酸铝、氯化镁、硫酸镁、氯化铁和硫酸铁中的一种。

进一步的，所述发泡剂为正戊烷、环己烷中的至少一种。

进一步的，所述泡沫稳定剂为含磺酸基的表面活性剂、硅烷类泡沫稳定剂AK-8804、硅烷类泡沫稳定剂AK-8803、甲基硅油中的一种。

进一步的，所述相溶剂为马来酸酐与聚乙烯共聚物。

进一步的，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种。

一种EPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照原料重量份称取各个原料；

S2、将聚苯乙烯、层状次磷酸盐、发泡剂、泡沫稳定剂、相溶剂投入混料机中，混合均匀，得到混合料；

S3、向步骤S2制备的混合料中加入玻璃纤维、二氧化硅、抗氧剂，于60-70℃搅拌均匀后投入双螺杆挤出机中挤出，造粒，得到挤出粒；

S4、将步骤S3制备的挤出粒放入模塑机中固化成型，即可。

本发明提供一种EPS复合材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：

本发明EPS复合材料原料中加入的层状次磷酸盐具有独特的片层结构，使得层状次磷酸盐、玻璃纤维、二氧化硅与聚苯乙烯基体结合良好，制备的复合材料冲击和拉伸性能好，层状次磷酸盐，其独特的片状结构，起到了骨架作用，配合发泡剂、泡沫稳定剂、相溶剂、抗氧剂，使复合材料的弯曲强度增加。同时层状次磷酸盐具有较大的比表面积，能更有效地促进复合材料成炭过程，使形成的炭层更加致密均匀，阻隔外面热量的辐射和氧气的进入，热释放速率明显减小，从而大大提高复合材料的阻燃性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例EPS复合材料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯70份、层状次磷酸铝25份、玻璃纤维10份、二氧化硅15份、发泡剂5份、泡沫稳定剂3份、相溶剂2份、抗氧剂0.5份；

其中，层状次磷酸铝的制备方法为：按重量比1：1.9：0.02称取氯化铝、次磷酸钠和脂肪酸甘油酯，置于高压釜中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，完全溶解后，于200℃的烘箱中处理5h，抽滤，依次用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，研磨制得层状次磷酸盐；

发泡剂为正戊烷、环己烷按照重量1：1混合而成；

抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯按照重量1：1.5：1：1.2混合而成；

本实施例EPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照原料重量份称取各个原料；

S2、将聚苯乙烯、层状次磷酸铝、发泡剂、泡沫稳定剂、相溶剂投入混料机中，混合均匀，得到混合料；

S3、向步骤S2制备的混合料中加入玻璃纤维、二氧化硅、抗氧剂，于60℃搅拌均匀后投入双螺杆挤出机中挤出，造粒，得到挤出粒；

S4、将步骤S3制备的挤出粒放入模塑机中固化成型，即可。

实施例2：

本实施例EPS复合材料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯100份、层状次磷酸铝35份、玻璃纤维17份、二氧化硅26份、发泡剂10份、泡沫稳定剂6份、相溶剂4份、抗氧剂2份；

其中，层状次磷酸铝的制备方法为：按重量比1：1.9：0.02称取硫酸铝、次磷酸钠和脂肪酸甘油酯，置于高压釜中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，完全溶解后，于200℃的烘箱中处理5h，抽滤，依次用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，研磨制得层状次磷酸盐；

发泡剂为正戊烷、环己烷按照重量1：2混合而成；

抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯按照重量1：1：1混合而成；

本实施例EPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照原料重量份称取各个原料；

S2、将聚苯乙烯、层状次磷酸铝、发泡剂、泡沫稳定剂、相溶剂投入混料机中，混合均匀，得到混合料；

S3、向步骤S2制备的混合料中加入玻璃纤维、二氧化硅、抗氧剂，于70℃搅拌均匀后投入双螺杆挤出机中挤出，造粒，得到挤出粒；

S4、将步骤S3制备的挤出粒放入模塑机中固化成型，即可。

实施例3：

本实施例EPS复合材料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯85份、层状次磷酸镁30份、玻璃纤维14份、二氧化硅21份、发泡剂7份、泡沫稳定剂4.5份、相溶剂3份、抗氧剂1.3份；

其中，层状次磷酸镁的制备方法为：按重量比1：1.9：0.02称取氯化镁、次磷酸钠和脂肪酸甘油酯，置于高压釜中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，完全溶解后，于200℃的烘箱中处理5h，抽滤，依次用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，研磨制得层状次磷酸盐；

本实施例EPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照原料重量份称取各个原料；

S2、将聚苯乙烯、层状次磷酸镁、发泡剂、泡沫稳定剂、相溶剂投入混料机中，混合均匀，得到混合料；

S3、向步骤S2制备的混合料中加入玻璃纤维、二氧化硅、抗氧剂，于65℃搅拌均匀后投入双螺杆挤出机中挤出，造粒，得到挤出粒；

S4、将步骤S3制备的挤出粒放入模塑机中固化成型，即可。

实施例4：

本实施例EPS复合材料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯80份、层状次磷酸铁27份、玻璃纤维12份、二氧化硅18份、发泡剂6份、泡沫稳定剂4份、相溶剂3份、抗氧剂0.9份；

其中，层状次磷酸铁的制备方法为：按重量比1：1.9：0.02称取硫酸铁、次磷酸钠和脂肪酸甘油酯，置于高压釜中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，完全溶解后，于200℃的烘箱中处理5h，抽滤，依次用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，研磨制得层状次磷酸盐；

本实施例EPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照原料重量份称取各个原料；

S2、将聚苯乙烯、层状次磷酸铁、发泡剂、泡沫稳定剂、相溶剂投入混料机中，混合均匀，得到混合料；

S3、向步骤S2制备的混合料中加入玻璃纤维、二氧化硅、抗氧剂，于62℃搅拌均匀后投入双螺杆挤出机中挤出，造粒，得到挤出粒；

S4、将步骤S3制备的挤出粒放入模塑机中固化成型，即可。

实施例5：

本实施例EPS复合材料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯90份、层状次磷酸铁33份、玻璃纤维15份、二氧化硅23份、发泡剂9份、泡沫稳定剂5份、相溶剂4份、抗氧剂1.5份；

其中，层状次磷酸铁的制备方法为：按重量比1：1.9：0.02称取氯化铁、次磷酸钠和脂肪酸甘油酯，置于高压釜中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，完全溶解后，于200℃的烘箱中处理5h，抽滤，依次用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，研磨制得层状次磷酸盐；

本实施例EPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照原料重量份称取各个原料；

S2、将聚苯乙烯、层状次磷酸铁、发泡剂、泡沫稳定剂、相溶剂投入混料机中，混合均匀，得到混合料；

S3、向步骤S2制备的混合料中加入玻璃纤维、二氧化硅、抗氧剂，于68℃搅拌均匀后投入双螺杆挤出机中挤出，造粒，得到挤出粒；

S4、将步骤S3制备的挤出粒放入模塑机中固化成型，即可。

将实施例1-5制备的EPS复合材料注塑打样，进行力学性能测试，结果见表1。

表1不同样品力学性能测试结果

表1实施例1-5制备的EPS复合材料力学性能测试结果可以看出，本发明的EPS复合材料具有较高的拉伸强度、弯曲强度、硬度、热变形温度，力学性能优良。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种EPS复合材料，其特征在于，所述EPS复合材料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯70-100份、层状次磷酸盐25-35份、玻璃纤维10-17份、二氧化硅15-26份、发泡剂5-10份、泡沫稳定剂3-6份、相溶剂2-4份、抗氧剂0.5-2份。

2.根据权利要求1所述的EPS复合材料，其特征在于，所述EPS复合材料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯80-90份、层状次磷酸盐27-33份、玻璃纤维12-15份、二氧化硅18-23份、发泡剂6-9份、泡沫稳定剂4-5份、相溶剂3-4份、抗氧剂0.9-1.5份。

3.根据权利要求1所述的EPS复合材料，其特征在于：所述层状次磷酸盐为层状次磷酸铝、层状次磷酸镁、层状次磷酸铁中的至少一种。

4.根据权利要求1或3所述的EPS复合材料，其特征在于，所述层状次磷酸盐的制备方法为：按重量比1：1.9：0.02称取金属盐、次磷酸钠和脂肪酸甘油酯，置于高压釜中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，完全溶解后，于200℃的烘箱中处理5h，抽滤，依次用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，研磨制得层状次磷酸盐。

5.根据权利要求4所述的EPS复合材料，其特征在于：所述金属盐为氯化铝、硫酸铝、氯化镁、硫酸镁、氯化铁和硫酸铁中的一种。

6.根据权利要求1所述的EPS复合材料，其特征在于：所述发泡剂为正戊烷、环己烷中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的EPS复合材料，其特征在于：所述泡沫稳定剂为含磺酸基的表面活性剂、硅烷类泡沫稳定剂AK-8804、硅烷类泡沫稳定剂AK-8803、甲基硅油中的一种。

8.根据权利要求1所述的EPS复合材料，其特征在于：所述相溶剂为马来酸酐与聚乙烯共聚物。

9.根据权利要求1所述的EPS复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种。

10.一种如权利要求1-8任一所述EPS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照原料重量份称取各个原料；

S2、将聚苯乙烯、层状次磷酸盐、发泡剂、泡沫稳定剂、相溶剂投入混料机中，混合均匀，得到混合料；

S3、向步骤S2制备的混合料中加入玻璃纤维、二氧化硅、抗氧剂，于60-70℃搅拌均匀后投入双螺杆挤出机中挤出，造粒，得到挤出粒；

S4、将步骤S3制备的挤出粒放入模塑机中固化成型，即可。