CN108485106A - 一种保温隔热阻燃pvc发泡板及其用途 - Google Patents

一种保温隔热阻燃pvc发泡板及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板的制备方法和应用，其特征在于本发明所述的建筑用保温隔热发泡板的基底材料为PVC树脂，PVC发泡板发泡率高，保温隔热和隔音效果好。本发明采用绿色环保和高效安全的钙锌复合稳定剂，在提高PVC耐热性的同时，还能起到润滑的作用，发泡调节剂选用ZB‑530等多层结构的超高分子量聚合物，在PVC发泡过程中能以分子形式缠绕在PVC大分子上，形成网状结构，从而促进PVC塑化，起到提高熔体强度和延伸性的作用，使得所得发泡材料具有致密的泡孔结构和良好的外观。本发明制备的产品性价比优于同档次的聚氨酯发泡板和聚苯乙烯发泡板等优点，适用于钢结构和混凝土建筑的保温隔热材料。

Description

一种保温隔热阻燃PVC发泡板及其用途
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板的制备方法和应用。
背景技术
能源是人类活动的物质基础，持续稳定的能源供给是人类社会能够不断发展的保障。随着人们对生活质量的要求不断提高和全球人口数量的屡创新高，能源的快速消耗所带来的能源短缺问题和环境保护问题逐渐引起了人们的重视。目前我国已成为世界第二大能源消费国，虽然我国能源资源总量比较丰富，但其中污染较大的煤炭占主导地位，天然气等相对较为清洁的能源储量相对不足，并且我国作为世界第一人口大国，人均能源资源拥有量较低，因此节约能源，降低碳和其他有害物质的排放迫在眉睫。
建筑能耗是我国能源消费的重要组成部分，其中采暖和空调的消耗占到了很大的比重。随着节能减排和绿色环保等意识深入人心，目前我国的新建钢结构和混凝土建筑中大量使用发泡塑料作为保温隔热材料，其使用可减少室内外的热量交换，起到保温隔热的作用，从而降低制冷或采暖功率，达到节能环保的要求。并且保温隔热层的使用一定程度上改善了建筑的隔音效果。其中由于PVC发泡板质量较轻，绝缘性好，耐腐蚀耐候性好等优点被广泛应用于建筑保温隔热材料领域。
目前广泛采用的聚合物发泡材料有聚苯乙烯、聚氨酯和聚氯乙烯，其中聚氯乙烯(PVC)自身的防火阻燃性能要优于其余两种材料。在PVC发泡产品的制造中，发泡剂能够使PVC基体产生泡孔结构，而泡孔结构很大程度上决定了产品的综合性能，因此发泡剂的选用至关重要。目前常用的发泡剂分为无机发泡剂和有机发泡剂，其中无机发泡剂有碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵和亚硝酸铵等，它们有着价格低廉和无毒环保的优点，但其热分解温度低和在聚合物基体中分散性差的缺点限制了它们的使用。本发明选用有机发泡剂偶氮二甲酰胺，其分解温度较窄，在聚合物基体中分散性好，可以有效地防止发泡过早的现象，并且其释放的气体为氮气，氮气渗透率小，是制备PVC发泡材料的最佳选择。目前在国内，由于热稳定剂相关产业起步较晚，发展较慢，导致产品种类单一，目前毒性较大的三碱式硫酸铅仍在PVC发泡产业中使用。
发明内容
本发明的目的在于改善传统建筑用保温隔热材料阻燃性较差，发泡率不高等问题，并且降低其使用的综合成本，提供一种钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板的制备方法和应用。
为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现：一种保温隔热阻燃PVC发泡板，其由如下方法制备得到：
(1)将90～110重量份PVC树脂粉，4.0～8.0重量份发泡剂，0.0～2.0重量份发泡调节剂和2.0～4.0重量份热稳定剂共同搅拌混合，直至固体颗粒混合均匀后，加入50～70重量份增塑剂，继续混合，直至增塑剂全部被固体颗粒所吸收；
(2)将步骤(1)所得的混合物加入混炼机进行开炼，加工温度为140-165℃，直至成膜表面光滑且无龟裂；
(3)将开炼后的混合物置于平板硫化仪中加压成型；
(4)裁切之后置于冷却定型，即得到最终产品。
本发明优选的技术方案中，步骤(3)中，将开炼后的混合物置于平板硫化仪中加压成型，压力为4-9MPa，加工温度为145-170℃。
本发明优选的技术方案中，所述PVC树脂粉为发泡级PVC树脂粉，密度为1.25～1.45g/cm3，成型收缩率为0.6～1.5％，分子量为1250～1900，挥发物(包括水)质量分数不大于0.3％，100g树脂增塑剂吸收量不小于27g，残留氯乙烯单体含量不大于5μg/g。
本发明优选的技术方案中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，发气量不小于210mL/g，筛余物(筛孔38μm)不大于0.10％，加热减量不大于0.15％，密度(20℃)为1.60±0.10g/cm3，粒径为4～6μm，pH值为6.5～7.5，纯度不小于97.0％。
本发明优选的技术方案中，所述发泡调节剂为ZB-530，表观密度0.30～0.45g/cm3，挥发分不大于1.0％，筛余物(筛孔0.45mm)不大于2.0％。
本发明优选的技术方案中，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂，其主要成分为钙皂和锌皂。钙皂为硬脂酸钙、棕榈酸钙、油酸钙、亚油酸钙、戊二酸钙和癸二酸钙的一种或多种的混合体。锌皂为硬脂酸锌、棕榈酸锌、油酸锌、月桂酸锌、戊二酸锌和癸二酸锌的一种或多种的混合体。
本发明优选的技术方案中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，纯度不小于99.5％，密度(20℃)为0.98～0.99g/cm3，酸度(以苯二甲酸计)不大于0.01％，水分不大于0.1％，闪点为196～198℃，体积电阻率不小于1.0×109Ω·m。
本发明优选的技术方案中，保温隔热阻燃PVC发泡板，其由如下步骤制备得到：
(1)将90～110重量份PVC树脂粉，4.0～8.0重量份发泡剂，0.0～2.0重量份发泡调节剂和2.0～4.0重量份热稳定剂放入高速搅拌机中均匀混合，混合5～10min，直至固体颗粒混合均匀后，加入50～70重量份增塑剂，混合3～10min直至增塑剂全部被固体颗粒所吸收；
(2)将混合均匀的混合物加入双辊混炼机进行开炼，加工温度为140-165℃，直至成膜表面光滑且无龟裂；
(3)将开炼过的混合物置于平板硫化仪中加压成型，压力为4-9MPa，加工温度为145-170℃；
(4)按照需求裁切成所需的尺寸，裁剪所得边角料统一收集后可回收再利用，之后将其置于室温下冷却定型24～72h，即得到最终产品。
本发明第二方面提供上述保温隔热阻燃PVC发泡板的用途，用于钢结构和混凝土建筑材料。
本发明采用绿色环保和高效安全的钙锌复合稳定剂，在提高PVC耐热性的同时，还能起到润滑的作用，发泡调节剂选用ZB-530等多层结构的超高分子量聚合物，在PVC发泡过程中能以分子形式缠绕在PVC大分子上，形成网状结构，从而促进PVC塑化，起到提高熔体强度和延伸性的作用，使得所得发泡材料具有致密的泡孔结构和良好的外观。
本发明所述的钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板具有如下优点：
(1)本发明所述的钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板的基底材料为PVC树脂，而PVC的质量较轻，绝缘性好，机械性能好，防火阻燃性能和耐腐蚀耐候性好，适用于钢结构和混凝土建筑的保温隔热材料。
(2)本发明所述的钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板发泡率高，保温隔热和隔音效果好。
(3)本发明所述的钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板原料价格较低，加工工艺简单，产品适合混凝土建筑和钢结构建筑，并且性价比优于同档次的聚氨酯发泡板和聚苯乙烯发泡板。
附图说明
图1不同发泡剂偶氮二甲酰胺添加量样品的发泡性能对比。
具体实施方式
为进一步理解本发明，下面结合具体实施例对本发明优选方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1
(1)将100重量份发泡级PVC树脂粉，4.8重量份发泡剂偶氮二甲酰胺，1.5重量份发泡调节剂ZB-530和3.5重量份钙锌复合热稳定剂放入高速搅拌机中均匀混合，混合10min，直至固体颗粒混合均匀后，加入52重量份增塑剂邻苯二甲酸二辛酯，混合10min直至增塑剂全部被固体颗粒所吸收。
(2)将混合均匀的混合物加入双辊混炼机进行开炼，加工温度为155℃，，直至成膜表面光滑且无龟裂；
(3)将开炼过的混合物置于平板硫化仪中加压成型，压力为4.5MPa，加工温度为150℃。
(4)按照需求裁切成所需的尺寸，裁剪所得边角料统一收集后可回收再利用。之后将其置于室温下冷却定型36h，即得到最终产品。
实施例2
与实施例1相比，将第一步中发泡级PVC树脂粉用量变为110重量份，其他条件保持不变。
实施例3
与实施例1相比，将第一步中发泡剂偶氮二甲酰胺用量变为6.0重量份，其他条件保持不变。
实施例4
与实施例1相比，将第一步中发泡调节剂ZB-530用量变为1.8重量份，其他条件保持不变。
实施例5
与实施例1相比，将第一步中钙锌复合热稳定剂用量变为3.0重量份，其他条件保持不变。
实施例6
与实施例1相比，将第一步中PVC树脂粉、发泡剂、发泡调节剂和热稳定剂等固体原料混合时间变为8min，其他条件保持不变。
实施例7
与实施例1相比，将第一步中增塑剂邻苯二甲酸二辛酯用量变为58重量份，其他条件保持不变。
实施例8
与实施例1相比，将第一步中增塑剂邻苯二甲酸二辛酯与固体颗粒的混合时间变为5min，其他条件保持不变。
实施例9
与实施例1相比，将第二步中加工温度变为150℃，其他条件保持不变。
实施例10
与实施例1相比，将第三步中加工压力变为5.0Mpa，其他条件保持不变。
实施例11
与实施例1相比，将第三步中加工温度变为160℃，其他条件保持不变。
实施例12
与实施例1相比，将第四步中冷却定型时间变为48h，其他条件保持不变。
实施例2-12中获得的钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板与实施例1的产品具有类似的性能。
试验例1钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板发泡性能测试
为了探究不同发泡剂偶氮二甲酰胺添加量对钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板发泡性能的影响，针对发泡剂偶氮二甲酰胺添加量分别为4.8重量份，7.2重量份和8.0重量份的三种钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板进行了发泡性能测试。试验方法如下：
在不同发泡剂偶氮二甲酰胺添加量的发泡板上分别取样10份，样品面积为1cm2，测量其厚度并记录。将样品放入220℃的烘箱下进行发泡，对于相同发泡剂偶氮二甲酰胺添加量的10份样品分别测试15s，30s，45s，60s，75s，90s，105s，120s，135s和150s。测试完成后记录发泡后厚度，通过对比发泡前后的厚度增大倍率，即可反映出发泡性能的好坏。
试验结果如表1，表2，表3所示，其中对应的发泡剂偶氮二甲酰胺添加量分别是4.8重量份，7.2重量份和8.0重量份
表1发泡性能测试结果(发泡剂添加量为4.8重量份)
表2发泡性能测试结果(发泡剂添加量为7.2重量份)
表3发泡性能测试结果(发泡剂添加量为8.0重量份)
本发明使用绿色环保，高效安全的钙锌复合稳定剂，在提高PVC耐热性的同时，还能一定程度上起到润滑的作用。本发明中发泡调节剂选用ZB-530，它是由丙烯酸酯类单体经多段乳液聚合而成，是一种具有多层结构的超高分子量聚合物，在PVC发泡材料中使用时，能以分子形式缠绕在PVC大分子上，形成网状结构，从而促进PVC塑化，起到提高熔体强度和延伸性的作用，使得所得发泡材料具有致密的泡孔结构和良好的外观。相较于PA-30，ZB-530的塑化性能与之相似，但ZB-530可明显降低PVC的塑化时间和塑化温度，并且国产的ZB-530价格较低，有利于控制产品的综合成本。
综上所述，本发明提出一种钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板的制备方法和应用，该钢结构和混凝土建筑用保温隔热阻燃PVC发泡板发泡率高，阻燃性好，综合成本较低，适用于钢结构和混凝土建筑，并且性价比优于同档次的聚氨酯发泡板和聚苯乙烯发泡板。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种保温隔热阻燃PVC发泡板，其由如下方法制备得到：
(1)将90～110重量份PVC树脂粉，4.0～8.0重量份发泡剂，0.0～2.0重量份发泡调节剂和2.0～4.0重量份热稳定剂共同搅拌混合，直至固体颗粒混合均匀后，加入50～70重量份增塑剂，继续混合，直至增塑剂全部被固体颗粒所吸收；
(2)将步骤(1)所得的混合物加入混炼机进行开炼，加工温度为140-165℃，直至成膜表面光滑且无龟裂；
(3)将开炼后的混合物置于平板硫化仪中加压成型；
(4)裁切之后置于冷却定型，即得到最终产品。
2.根据权利要求1所述的PVC发泡板，其特征在于，步骤(3)中，将开炼后的混合物置于平板硫化仪中加压成型，压力为4-9MPa，加工温度为145-170℃。
3.根据权利要求1所述的PVC发泡板，其特征在于，所述PVC树脂粉为发泡级PVC树脂粉。
4.根据权利要求1所述的PVC发泡板，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
5.根据权利要求1或4所述的PVC发泡板，其特征在于，所述发泡调节剂为ZB-530。
6.根据权利要求1或4所述的PVC发泡板，其特征在于，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂。
7.根据权利要求1或4所述的PVC发泡板，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
8.权利要求1-7所述的保温隔热阻燃PVC发泡板用于钢结构和混凝土建筑材料的用途。
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