CN108586965A - 热固性气凝胶改性聚苯板及其制备方法和建筑墙体 - Google Patents

热固性气凝胶改性聚苯板及其制备方法和建筑墙体 Download PDF

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Abstract

本发明提供了热固性气凝胶改性聚苯板及其制备方法和建筑墙体，涉及聚苯板建材技术领域。该热固性气凝胶改性聚苯板主要采用可发性聚苯乙烯、热固性树脂、固化剂和涂覆料等原料制成，其中，涂覆料包括特定配比的阻燃剂和二氧化硅气凝胶，由于二氧化硅气凝胶本身所具有的低导热系数、低密度、高孔隙率、俱佳的防火性能等特点，将其添加到热固性气凝胶改性聚苯板中，使得热固性气凝胶改性聚苯板也具有较低的导热系数，在较薄的厚度下即可达到良好的保温隔热性能，且质地轻，在保温要求相同条件下，比传统保温材料厚度减少50％；该热固性气凝胶改性聚苯板呈现热固性，遇火燃烧时，体积基本不变，不流淌，离火自熄，耐火性优异，可达到耐火A级标准。

Description

热固性气凝胶改性聚苯板及其制备方法和建筑墙体
技术领域
本发明涉及聚苯板建材技术领域，具体而言，涉及热固性气凝胶改性聚苯板及其制备方法和建筑墙体。
背景技术
聚苯乙烯泡沫板，简称聚苯板、EPS板，是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒经加热预发后在模具中加热成型的具有细微闭孔结构的白色泡沫。聚苯板是一种具有高抗压、吸水率低、防潮、不透气、质轻、耐腐蚀、抗老化、导热系数低等优异性能的保温材料，可用于建筑墙体、屋面保温、复合保温板材的保温层，或者用于车辆、船舶制冷设备和冷藏库的隔热材料等。
传统聚苯板属于热塑性材料，在受热时通常发生软化和融化，遇火攻击后收缩、熔化、流淌，火灾过程中热释放量较大，同时伴随着浓烈的烟雾，不仅严重污染环境，而且火灾蔓延速度快，过火面积大，难以扑救。虽然加入有机阻燃剂可提高其阻燃性，但随着有机阻燃剂的挥发，其阻燃性能也随着下降，经检测其阻燃性能只能达到B级。故在保证聚苯板具有较低导热系数的同时，提高其耐火等级是非常必要的。
有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种热固性气凝胶改性聚苯板，在具有较低的导热系数的同时还具有优良的耐火等级。
本发明的第二个目的在于提供一种热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，工艺简单、操作方便。
本发明的第三个目的在于提供一种建筑墙体。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种热固性气凝胶改性聚苯板，包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯80-120份、热固性树脂40-150份、固化剂15-40份和涂覆料35-140份；
其中，所述涂覆料包括阻燃剂和二氧化硅气凝胶，所述阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-8):1。
进一步的，所述热固性气凝胶改性聚苯板包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯90-110份、热固性树脂45-140份、固化剂18-24份和涂覆料40-130份；
其中，所述涂覆料包括阻燃剂和二氧化硅气凝胶，所述阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(1-6):1。
进一步的，所述热固性气凝胶改性聚苯板包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯95-105份、热固性树脂50-120份、固化剂18-22份和涂覆料45-120份；
其中，所述涂覆料包括阻燃剂和二氧化硅气凝胶，所述阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(2-5):1。
进一步的，所述二氧化硅气凝胶为颗粒级配二氧化硅气凝胶，包括微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶，所述微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-3):1；
所述微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0-20.0μm，所述亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为0.1-1.0μm；
优选地，所述二氧化硅气凝胶为颗粒级配二氧化硅气凝胶，包括毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶，所述毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-1):(0.5-3):1；
所述毫米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0-5.0mm，所述微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0-20.0μm，所述亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为0.1-1.0μm；
进一步优选地，所述二氧化硅气凝胶为颗粒级配二氧化硅气凝胶，包括毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶、亚微米级二氧化硅气凝胶和纳米级二氧化硅气凝胶，所述毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶、亚微米级二氧化硅气凝胶和纳米级二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-1):(0.5-3):1:(0.5-1)；
所述毫米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0-5.0mm，所述微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0-20.0μm，所述亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为0.1-1.0μm，所述纳米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为20-80nm。
进一步的，所述热固性树脂包括酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或糠醛树脂中的一种或至少两种的组合，优选为酚醛树脂和/或糠醛树脂；
和/或，所述固化剂包括硫酸、磷酸、对甲苯磺酸或二甲苯磺酸中的一种或至少两种的组合；
和/或，所述阻燃剂包括氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸钠、聚磷酸铵或十溴二苯醚中的一种或至少两种的组合。
进一步的，所述热固性气凝胶改性聚苯板的导热系数不大于0.03W/(m·K)；
和/或，所述热固性气凝胶改性聚苯板的耐火等级为A级；
和/或，所述热固性气凝胶改性聚苯板的密度为60-120kg/m3。
本发明还提供了上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，包括如下步骤：
(a)将可发性聚苯乙烯预发，得到聚苯乙烯预发颗粒料；
(b)将热固性树脂和固化剂加入到聚苯乙烯预发颗粒料混合均匀后，加入涂覆料，再次混合，得到表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料；
(c)将表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料模压成型，得到热固性气凝胶改性聚苯板。
进一步的，步骤(a)中，将可发性聚苯乙烯蒸汽预发，所通入蒸汽的压力为0.08-0.1MPa，通入蒸汽的时间为30-50s，得到密度为16-24kg/m3的聚苯乙烯预发颗粒料。
进一步的，步骤(b)中，热固性树脂和固化剂加入到聚苯乙烯预发颗粒料中混合，混合温度为60-80℃，混合时间为10-20min。
本发明还提供了一种建筑墙体，包括上述热固性气凝胶改性聚苯板。
与现有技术相比，本发明提供的热固性气凝胶改性聚苯板及其制备方法具有以下优势：
(1)本发明提供了一种热固性气凝胶改性聚苯板，主要采用可发性聚苯乙烯、热固性树脂、固化剂和涂覆料等原料制成，其中，涂覆料包括特定配比的阻燃剂和二氧化硅气凝胶；由于二氧化硅气凝胶本身所具有的低导热系数、低密度、高孔隙率、俱佳的防火性能等特点，将其添加到热固性气凝胶改性聚苯板中，使得热固性气凝胶改性聚苯板也具有较低的导热系数，在较薄的厚度下即可达到良好的保温隔热性能，且质地轻，在保温要求相同条件下，比传统保温材料厚度减少50％；该热固性气凝胶改性聚苯板呈现热固性，遇火燃烧时，体积基本不变，不流淌，离火自熄，耐火性能优异，可达到耐火A级标准。
(2)本发明提供了一种热固性气凝胶改性聚苯板，真正实现了集高效的保温性、优秀的耐火性于一体，且自重轻。经试验检测，热固性气凝胶改性聚苯板的导热系数不大于0.03W/(m·K)，耐火等级为A级，密度为60-120kg/m3。
(3)本发明提供了一种热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，主要是以可发性聚苯乙烯为主要原料，通过对其预发熟化形成聚苯乙烯预发颗粒料，再与热固性树脂、固化剂混合后，经过涂覆料进行包覆处理后，采用模压成型得到热固性气凝胶改性聚苯板，上述制备方法工艺简单，易于操作，为工业化生产提供依据。另外，通过该制备方法制得的热固性气凝胶改性聚苯板具有良好的保温隔热性能、耐火性能，且自重低。
(4)本发明提供了一种建筑墙体，包含上述的热固性气凝胶改性聚苯板。鉴于上述热固性气凝胶改性聚苯板所具有保温隔热、耐火等优势，采用其的建筑墙体也具有相同的技术效果，可广泛应用于建筑施工领域。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，提供了一种热固性气凝胶改性聚苯板，包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯80-120份、热固性树脂40-150份、固化剂15-40份和涂覆料35-140份；
其中，涂覆料包括阻燃剂和二氧化硅气凝胶，阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-8):1。
本发明提供的热固性气凝胶改性聚苯板，主要采用可发性聚苯乙烯、热固性树脂、固化剂和涂覆料等原料制成，其中，涂覆料包括特定配比的阻燃剂和二氧化硅气凝胶；由于二氧化硅气凝胶本身所具有的低导热系数、低密度、高孔隙率、俱佳的防火性能等特点，将其添加到热固性气凝胶改性聚苯板中，使得热固性气凝胶改性聚苯板也具有较低的导热系数，在较薄的厚度下即可达到良好的保温隔热性能，且质地轻，在保温要求相同条件下，比传统保温材料厚度减少50％；该热固性气凝胶改性聚苯板呈现热固性，遇火燃烧时，体积基本不变，不流淌，离火自熄，耐火性能优异，可达到耐火A级标准。
具体的，可发性聚苯乙烯通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物，其具有优异持久的保温隔热性、独特的缓冲抗震性、抗老化性和防水性。
在本发明中，可发性聚苯乙烯典型但非限制性的重量份数为80份、85份、90份、95份、100份、105份、110份、115份或120份。
热固性树脂在一定加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔物质的一大类合成树脂。热固性树脂作为基料在固化后，分子间交联，可形成网状结构。
在本发明中，热固性树脂典型但非限制性的重量份数为40份、50份、60份、70份、80份、90份、100份、110份、120份、130份、140份或150份。
固化剂主要是控制热固性树脂固化反应的进程。
在本发明中，固化剂典型但非限制性的重量份数为15份、16份、18份、20份、22份、24份、25份、26份、28份、30份、32份、34份、35份、36份、38份或40份。
涂覆料可作为体系的连续相，典型但非限制性的重量份数为35份、40份、50份、60份、70份、80份、90份、100份、110份、120份、130份或135份。
涂覆料包括阻燃剂和二氧化硅气凝胶，阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-8):1，阻燃剂和二氧化硅气凝胶典型但非限制性的重量比为0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1或8:1。
作为本发明的一种优选实施方式，热固性气凝胶改性聚苯板包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯90-110份、热固性树脂45-140份、固化剂18-24份和涂覆料40-130份；
其中，涂覆料包括阻燃剂和二氧化硅气凝胶，阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(1-6):1。
作为本发明的一种优选实施方式，热固性气凝胶改性聚苯板包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯95-105份、热固性树脂50-120份、固化剂18-22份和涂覆料45-120份；
其中，涂覆料包括阻燃剂和二氧化硅气凝胶，阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(2-5):1。
通过对热固性气凝胶改性聚苯板各原料用量的进一步限定，使得热固性气凝胶改性聚苯板的保温隔热性能、耐火性能均能达到较佳水平。
本发明所述的“包括”，意指其除所述组份外，还可以包括其他组份，比如增强纤维、颜料等，这些其他组份赋予热固性气凝胶改性聚苯板不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……制成”。
作为本发明的一种优选实施方式，在上述技术方案的基础之上，所述涂覆料还包括增强纤维，增强纤维可增强热固性气凝胶改性聚苯板的强度。增强纤维、阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(0.2-1):(0.5-8):1。
增强纤维优选为聚丙烯纤维。
作为本发明的一种优选实施方式，二氧化硅气凝胶为颗粒级配二氧化硅气凝胶，包括微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶，微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-3):1，微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶典型但非限制性的重量比为0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1或3:1。
微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0-20.0μm，典型但非限制性的中位粒径为5.0μm、10.0μm、15.0μm或20.0μm；亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为0.1-1.0μm，典型但非限制性的中位粒径为0.1μm、0.5μm或1.0μm。
将级配良好的二氧化硅气凝胶颗粒掺入到热固性气凝胶改性聚苯板中，可充分利用颗粒之间的空隙，进一步减少热传导，有利于热固性气凝胶改性聚苯板保温性能的提升。
优选地，二氧化硅气凝胶为颗粒级配二氧化硅气凝胶，包括毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶，毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-1):(0.5-3):1；毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶典型但非限制性的重量比为0.5:0.5:1、0.5:1:1、0.5:1.5:1、0.5:2:1、0.5:2.5:1、0.5:3:1、1:0.5:1、1:1:1、1:1.5:1、1:2:1、1:2.5:1或1:3:1。
毫米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0-5.0mm，典型但非限制性的中位粒径为1.0mm、2.0mm或5.0mm；微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0-20.0μm，典型但非限制性的中位粒径为5.0μm、10.0μm、15.0μm或20.0μm；亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为0.1-1.0μm，典型但非限制性的中位粒径为0.1μm、0.5μm或1.0μm。
进一步优选地，二氧化硅气凝胶为颗粒级配二氧化硅气凝胶，包括毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶、亚微米级二氧化硅气凝胶和纳米级二氧化硅气凝胶，毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶、亚微米级二氧化硅气凝胶和纳米级二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-1):(0.5-3):1:(0.5-1)；毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶、亚微米级二氧化硅气凝胶和纳米级二氧化硅气凝胶典型但非限制性的重量比为0.5:0.5:1:0.5、0.5:1:1:1、0.5:1.5:1:0.8、0.5:2:1:1、0.5:2.5:1:0.5、0.5:3:1:0.6、1:0.5:1:0.5、1:1:1:0.5、1:1.5:1:0.5、1:2:1:0.5、1:2.5:1:0.5、1:3:1:0.5、1:3:1:0.8或1:3:1:1。
毫米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0-5.0mm，典型但非限制性的中位粒径为1.0mm、2.0mm或5.0mm；微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0-20.0μm，典型但非限制性的中位粒径为5.0μm、10.0μm、15.0μm或20.0μm；亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为0.1-1.0μm，典型但非限制性的中位粒径为0.1μm、0.5μm或1.0μm；纳米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为20-80nm，典型但非限制性的中位粒径为20nm、40nm、50nm、60nm或80nm。
作为本发明的一种优选实施方式，热固性树脂包括酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或糠醛树脂中的一种或至少两种的组合，优选为酚醛树脂和/或糠醛树脂；
和/或，固化剂包括硫酸、磷酸、对甲苯磺酸或二甲苯磺酸中的一种或至少两种的组合；
和/或，阻燃剂包括氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸钠、聚磷酸铵或十溴二苯醚中的一种或至少两种的组合。
通过对热固性树脂、固化剂以及阻燃剂具体种类的限定，使得各原料之间相容性良好，所得到的热固性气凝胶改性聚苯板的保温耐火性能更为优良。
作为本发明的一种优选实施方式，热固性气凝胶改性聚苯板的导热系数不大于0.03W/(m·K)；
和/或，热固性气凝胶改性聚苯板的耐火等级为A级；
和/或，热固性气凝胶改性聚苯板的密度为60-120kg/m3，热固性气凝胶改性聚苯板典型但非限制性的密度为60kg/m3、70kg/m3、80kg/m3、90kg/m3、100kg/m3、110kg/m3或120kg/m3。
根据本发明的第二个方面，还提供了上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，包括如下步骤：
(a)将可发性聚苯乙烯预发，得到聚苯乙烯预发颗粒料；
(b)将热固性树脂和固化剂加入到聚苯乙烯预发颗粒料混合均匀后，加入涂覆料，再次混合，得到表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料；
(c)将表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料模压成型，得到热固性气凝胶改性聚苯板。
在热固性气凝胶改性聚苯板成型前，需经过预发阶段，以便模制品的容重控制在更低范围内。
本发明提供了一种热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，主要是以可发性聚苯乙烯为主要原料，通过对其预发熟化形成聚苯乙烯预发颗粒料，再与热固性树脂、固化剂混合后，经过涂覆料进行包覆处理后，采用模压成型得到热固性气凝胶改性聚苯板，上述制备方法工艺简单，易于操作，为工业化生产提供依据。另外，通过该制备方法制得的热固性气凝胶改性聚苯板具有良好的保温隔热性能、耐火性能，且自重低。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤(a)中，将可发性聚苯乙烯蒸汽预发，所通入蒸汽的压力为0.08-0.1MPa，通入蒸汽的时间为30-50s，得到密度为16-24kg/m3的聚苯乙烯预发颗粒料。
典型但非限制性的蒸汽压力为0.08MPa、0.09MPa或0.1MPa；典型但非限制性的通入蒸汽的时间为30s、40s或50s。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤(b)中，热固性树脂和固化剂加入到聚苯乙烯预发颗粒料中混合，混合温度为60-80℃，混合时间为10-20min。
通过控制步骤(a)中蒸汽预发的工艺条件以及步骤(b)中的混合温度和混合时间，使得所制备出的改型聚苯板的综合性能更为优异。
根据本发明的第三个方面，还提供了一种建筑墙体，包括上述热固性气凝胶改性聚苯板。
鉴于上述热固性气凝胶改性聚苯板所具有保温隔热、耐火等优势，采用其的建筑墙体也具有相同的技术效果，可广泛应用于建筑施工领域。
下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯80份、糠醛树脂45份、对甲苯磺酸15份和涂覆料45份；
其中，涂覆料包括碳酸钙和二氧化硅气凝胶，碳酸钙和二氧化硅气凝胶的重量比为0.5:1，二氧化硅气凝胶包括微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶，微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0μm，亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为0.5μm，微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为0.5:1。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，包括以下步骤：
(a)将可发性聚苯乙烯进行蒸汽预发，所通入蒸汽的压力为0.08MPa，通入蒸汽的时间为30s，得到密度为16kg/m3的聚苯乙烯预发颗粒料；
(b)将糠醛树脂和对甲苯磺酸加入到聚苯乙烯预发颗粒料中，于60℃混合20min后，再加入涂覆料，搅拌均匀后得到表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料；
(c)将表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料模压成型，得到热固性气凝胶改性聚苯板。
实施例2
本实施例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯100份、酚醛树脂80份、磷酸20份和涂覆料100份；
其中，涂覆料包括氢氧化铝和二氧化硅气凝胶，氢氧化铝和二氧化硅气凝胶的重量比为1:1，二氧化硅气凝胶包括微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶，微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为10.0μm，亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0μm，微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为1:1。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，包括以下步骤：
(a)将可发性聚苯乙烯进行蒸汽预发，所通入蒸汽的压力为0.09MPa，通入蒸汽的时间为40s，得到密度为20kg/m3的聚苯乙烯预发颗粒料；
(b)将酚醛树脂和磷酸加入到聚苯乙烯预发颗粒料于70℃混合15min后，再加入涂覆料，搅拌均匀后得到表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料；
(c)将表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料模压成型，得到热固性气凝胶改性聚苯板。
实施例3
本实施例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，除了氢氧化铝和二氧化硅气凝胶的重量比为4:1，其余原料用量与实施例2相同。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法与实施例2相同。
实施例4
本实施例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，除了氢氧化铝和二氧化硅气凝胶的重量比为8:1，其余原料用量与实施例2相同。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法与实施例2相同。
实施例5
本实施例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，除了氢氧化铝和二氧化硅气凝胶的重量比为0.6:1，其余原料用量与实施例2相同。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法与实施例2相同。
实施例6
本实施例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，除了微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为3:1，其余原料组成以及用量与实施例2相同。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法与实施例2相同。
实施例7
本实施例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为20.0μm，亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0μm，其余原料组成以及用量与实施例2相同。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法与实施例2相同。
实施例8
本实施例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，其中，二氧化硅气凝胶包括毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶，毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为0.5:1:1；
毫米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0mm，微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为10.0μm，亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0μm，其余原料组成以及用量与实施例2相同。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法与实施例2相同。
实施例9
本实施例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，其中，二氧化硅气凝胶包括毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶、亚微米级二氧化硅气凝胶和纳米级二氧化硅气凝胶，毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶、亚微米级二氧化硅气凝胶和纳米级二氧化硅气凝的重量比为0.5:1:1:1；
毫米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0mm，微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为10.0μm，亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0μm，纳米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为50nm，其余原料组成以及用量与实施例2相同。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法与实施例2相同。
实施例10
本实施例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯120份、酚醛树脂150份、硫酸40份、涂覆料140份和增强纤维20份；
其中，涂覆料包括聚丙烯纤维、十溴二苯醚和二氧化硅气凝胶，增强纤维、阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为1:2:1；二氧化硅气凝胶包括毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶，毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为1:2:1；毫米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0mm，微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为15.0μm，亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0μm。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，包括以下步骤：
(a)将可发性聚苯乙烯进行蒸汽预发，所通入蒸汽的压力为0.10MPa，通入蒸汽的时间为50s，得到密度为24kg/m3的聚苯乙烯预发颗粒料；
(b)将酚醛树脂和硫酸加入到聚苯乙烯预发颗粒料于80℃混合12min后，再加入涂覆料，搅拌均匀后得到表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料；
(c)将表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料模压成型，得到热固性气凝胶改性聚苯板。
实施例11
本实施例提供的热固性气凝胶改性聚苯板的原料及用量与实施例2相同。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，除了步骤(a)中将可发性聚苯乙烯进行蒸汽预发，所通入蒸汽的压力为0.08MPa，通入蒸汽的时间为45s，得到密度为20kg/m3的聚苯乙烯预发颗粒料之外，其余步骤以及工艺参数与实施例9相同。
对比例1
本对比例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，除了涂覆料中未添加二氧化硅气凝胶，其余原料和用量及制备方法与实施例2相同。
对比例2
本对比例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，除了涂覆料中阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为0.2:1，其余原料和用量及制备方法与实施例2相同。
对比例3
本对比例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，除了涂覆料中阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为10:1，其余原料和用量及制备方法与实施例2相同。
对比例4
本对比例提供的一种热固性气凝胶改性聚苯板，原料组成以及用量与实施例2相同。
上述热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，包括以下步骤：
(a)将可发性聚苯乙烯进行蒸汽预发，所通入蒸汽的压力为0.09MPa，通入蒸汽的时间为40s，得到密度为20kg/m3的聚苯乙烯预发颗粒料；
(b)将热固性树脂和固化剂加入到聚苯乙烯预发颗粒料于70℃混合15min后，搅拌均匀后模压成型，得到聚苯板；
(c)在将涂覆料浇注在聚苯板上，并控制涂覆料从聚苯板的顶部均匀渗入并逐渐固化，干燥，得到热固性气凝胶改性聚苯板。
为了验证实施例1-11以及对比例1-4的效果，特设以下实验例。
实验例1
将实施例1-11和对比例1-4的热固性气凝胶改性聚苯板的性能进行测试，具体结果见表1。
表1各实施例和对比例的性能检测结果
从表1中数据可以看出，本发明实施例提供的热固性气凝胶改性聚苯板具有良好的保温隔热性能、较高的防火等级和较低的密度。
具体的，实施例3-5、对比例1-3为实施例2的对照实验，几者不同之处在于氢氧化铝和二氧化硅气凝胶的重量配比不同。从表1中可以看出，当氢氧化铝和二氧化硅气凝胶在本发明限定的配比范围内，随着氢氧化铝和二氧化硅气凝胶的配比的减小(即二氧化硅气凝胶用量的增多)，热固性气凝胶改性聚苯板的导热系数逐渐减小，这说明二氧化硅气凝胶的加入可以有效提升热固性气凝胶改性聚苯板的保温隔热性能。当氢氧化铝和二氧化硅气凝胶的配比继续增大超出本发明限定的最大配比或者降低至一定数值超出最小配比时，对于热固性气凝胶改性聚苯板的导热系数的改善均不明显。
实施例6-9为实施例2的对照实验，几者不同之处在于二氧化硅气凝胶中级配颗粒的重量配比不同或者级配颗粒的粒径不同。由表1中可以看出，级配二氧化硅气凝胶颗粒的重量配比或者粒径对于热固性气凝胶改性聚苯板的导热系数存在一定的影响。
对比例4为实施例2的对比实验，两者不同之处在于热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法不同。对比例4中采用传统的渗透法将涂覆液渗透到聚苯板的内部，由于渗透法可能存在渗透不均匀，对于热固性气凝胶改性聚苯板的保温性能和耐火性能提升作用不明显。而本发明实施例所采用的制备方法，可以将涂覆液包覆于聚苯乙烯预发颗粒料表面，遇明火时颗粒表面迅速形成闭孔的、连续的蜂窝状阻隔结构，以隔绝氧气、阻止热量的进一步传导，达到防止火焰穿透的目的，且表面结碳、无滴落、无卷曲。
综上所述，本发明提供的热固性气凝胶改性聚苯板具有良好的保温隔热性能、较高的耐火等级，并且自重轻，可广泛应用于建筑施工等领域。且本发明提供的热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法工艺简单，易于操作，制备得到的热固性气凝胶改性聚苯板的性能良好，为工业化生产提供依据。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种热固性气凝胶改性聚苯板，其特征在于，包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯80-120份、热固性树脂40-150份、固化剂15-40份和涂覆料35-140份；
其中，所述涂覆料包括阻燃剂和二氧化硅气凝胶，所述阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-8):1。
2.根据权利要求1所述的热固性气凝胶改性聚苯板，其特征在于，包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯90-110份、热固性树脂45-140份、固化剂18-24份和涂覆料40-130份；
其中，所述涂覆料包括阻燃剂和二氧化硅气凝胶，所述阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(1-6):1。
3.根据权利要求1所述的热固性气凝胶改性聚苯板，其特征在于，包括以下重量份数的原料制成：可发性聚苯乙烯95-105份、热固性树脂50-120份、固化剂18-22份和涂覆料45-120份；
其中，所述涂覆料包括阻燃剂和二氧化硅气凝胶，所述阻燃剂和二氧化硅气凝胶的重量比为(2-5):1。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的热固性气凝胶改性聚苯板，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶为颗粒级配二氧化硅气凝胶，包括微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶，所述微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-3):1；
所述微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0-20.0μm，所述亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为0.1-1.0μm；
优选地，所述二氧化硅气凝胶为颗粒级配二氧化硅气凝胶，包括毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶，所述毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶和亚微米级二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-1):(0.5-3):1；
所述毫米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0-5.0mm，所述微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0-20.0μm，所述亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为0.1-1.0μm；
进一步优选地，所述二氧化硅气凝胶为颗粒级配二氧化硅气凝胶，包括毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶、亚微米级二氧化硅气凝胶和纳米级二氧化硅气凝胶，所述毫米级二氧化硅气凝胶、微米级二氧化硅气凝胶、亚微米级二氧化硅气凝胶和纳米级二氧化硅气凝胶的重量比为(0.5-1):(0.5-3):1:(0.5-1)；
所述毫米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为1.0-5.0mm，所述微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为5.0-20.0μm，所述亚微米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为0.1-1.0μm，所述纳米级二氧化硅气凝胶的中位粒径为20-80nm。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的热固性气凝胶改性聚苯板，其特征在于，所述热固性树脂包括酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或糠醛树脂中的一种或至少两种的组合，优选为酚醛树脂和/或糠醛树脂；
和/或，所述固化剂包括硫酸、磷酸、对甲苯磺酸或二甲苯磺酸中的一种或至少两种的组合；
和/或，所述阻燃剂包括氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸钠、聚磷酸铵或十溴二苯醚中的一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的热固性气凝胶改性聚苯板，其特征在于，所述热固性气凝胶改性聚苯板的导热系数不大于0.03W/(m·K)；
和/或，所述热固性气凝胶改性聚苯板的耐火等级为A级；
和/或，所述热固性气凝胶改性聚苯板的密度为60-120kg/m3。
7.权利要求1-6任意一项所述的热固性气凝胶改性聚苯板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将可发性聚苯乙烯预发，得到聚苯乙烯预发颗粒料；
(b)将热固性树脂和固化剂加入到聚苯乙烯预发颗粒料混合均匀后，加入涂覆料，再次混合，得到表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料；
(c)将表面包覆涂覆料的聚苯乙烯预发颗粒料模压成型，得到热固性气凝胶改性聚苯板。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，将可发性聚苯乙烯蒸汽预发，所通入蒸汽的压力为0.08-0.1MPa，通入蒸汽的时间为30-50s，得到密度为16-24kg/m3的聚苯乙烯预发颗粒料。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中，热固性树脂和固化剂加入到聚苯乙烯预发颗粒料中混合，混合温度为60-80℃，混合时间为10-20min。
10.包含权利要求1-6任意一项所述的热固性气凝胶改性聚苯板的建筑墙体。
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