CN109354636A - 一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料及其制备方法 - Google Patents

一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料，它是由下述重量份的原料组成的：氨基硅烷改性苯乙烯溶液140‑200、引发剂3‑5、二乙基次膦酸铝2‑4、氧化钙30‑40、碳酸钠35‑41、丙烯酸甲酯20‑25、过硫酸铵0.8‑1、环氧氯丙烷3‑5、ac发泡剂6‑9、三乙胺2‑4，本发明实现了碳酸钙在聚苯乙烯间的分散相容性，提高了成品的力学稳定性，本发明加入了碳酸钙包覆聚酯，进一步提高了成品的保温性能，且质量轻，品质高。

Description

一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料及其制备方法。
背景技术
发泡聚苯乙烯树脂的用途非常广泛，由于其具有高强度、质量轻、极佳的保温绝热性能和高吸收能量能力，可以用作各种仪表、贵重物品、精密仪器、蔬菜水果和水产品等的包装材料；而因为其具有热传导率低、吸水性小、电绝缘性好、隔音、防潮以及成型工艺简单等优良特性，而被广泛应用在道路桥梁的路基铺设和房屋建筑以及渔业捕捞和冷藏行业的保温材料等方面，其中，作为一种优良的建筑材料，发泡聚苯乙烯树脂主要用于建筑物的屋面和墙体，其作为外保温复合墙体具有十分良好的节能效果；而作为保温屋面适用于住宅、工厂、平式和柏油屋面，可以起到隔音、挡水蒸汽、密封和保温隔热等作用；
目前，为了提高发泡材料的力学性能，往往在其中加入多种无机填料，然而由于无机填料与聚苯乙烯基体间的分散相容性差，容易导致成品的力学稳定性降低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料，它是由下述重量份的原料组成的：
氨基硅烷改性苯乙烯溶液140-200、引发剂3-5、二乙基次膦酸铝2-4、氧化钙30-40、碳酸钠35-41、丙烯酸甲酯20-25、过硫酸铵0.8-1、环氧氯丙烷3-5、ac发泡剂6-9、三乙胺2-4。
所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰中的一种。
所述的氨基硅烷改性苯乙烯溶液的制备方法，包括以下步骤：
取2-3重量份的硅烷偶联剂kh550，加入到其重量27-30倍的丙酮中，搅拌均匀，加入50-60重量份的苯乙烯，升高温度为50-60℃，保温搅拌1-2小时，即得。
一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过硫酸铵，加入到其重量10-18倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取丙烯酸甲酯、二乙基次膦酸铝混合，加入到混合料重量6-8倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-75℃，保温搅拌3-5小时，出料冷却，得聚酯溶液；
(3)取氧化钙、碳酸钠混合，加入到混合料重量10-15倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述聚酯溶液混合，升高温度为80-85℃，保温搅拌2-3小时，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得碳酸钙包覆聚酯；
(4)取环氧氯丙烷，加入到其重量10-14倍的丙酮中，搅拌均匀，加入上述碳酸钙包覆聚酯，送入到60-70℃的恒温水浴中，保温搅拌3-5小时，得环氧改性碳酸钙溶液；
(5)取引发剂，加入到其重量10-17倍的丙酮中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(6)取上述环氧改性碳酸钙溶液，与氨基硅烷改性苯乙烯溶液混合，搅拌均匀，加入三乙胺，升高温度为150-160℃，保温搅拌1-2小时，冷却，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3-5小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，与ac发泡剂混合，蒸汽加热1-2小时，冷却至常温，即得所述轻质环保聚苯乙烯发泡材料。
步骤(6)中所述的蒸汽加热温度为115-125℃。
本发明的优点：
本发明以二乙基次膦酸铝为掺杂剂，以丙烯酸甲酯为单体，在引发剂作用下聚合，得到聚酯乳液，然后以氧化钙、碳酸钠为原料，对聚酯进行包覆，得到碳酸钙包覆聚酯，再采用环氧氯丙烷改性，得到环氧改性碳酸钙溶液；再与氨基硅烷改性苯乙烯溶液共混，以三乙胺为催化剂，促进环氧交联，从而改善了碳酸钙与苯乙烯单体间的结合强度，然后在引发剂作用下聚合，实现了碳酸钙在聚苯乙烯间的分散相容性，提高了成品的力学稳定性，本发明加入了碳酸钙包覆聚酯，进一步提高了成品的保温性能，且质量轻，品质高。
具体实施方式
实施例1
一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料，它是由下述重量份的原料组成的：
氨基硅烷改性苯乙烯溶液200、引发剂5、二乙基次膦酸铝4、氧化钙40、碳酸钠41、丙烯酸甲酯25、过硫酸铵1、环氧氯丙烷5、ac发泡剂9、三乙胺2-4。
所述的引发剂为过氧化二苯甲酰。
所述的氨基硅烷改性苯乙烯溶液的制备方法，包括以下步骤：
取3重量份的硅烷偶联剂kh550，加入到其重量30倍的丙酮中，搅拌均匀，加入60重量份的苯乙烯，升高温度为60℃，保温搅拌2小时，即得。
一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过硫酸铵，加入到其重量18倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取丙烯酸甲酯、二乙基次膦酸铝混合，加入到混合料重量8倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为75℃，保温搅拌5小时，出料冷却，得聚酯溶液；
(3)取氧化钙、碳酸钠混合，加入到混合料重量15倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述聚酯溶液混合，升高温度为85℃，保温搅拌3小时，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得碳酸钙包覆聚酯；
(4)取环氧氯丙烷，加入到其重量14倍的丙酮中，搅拌均匀，加入上述碳酸钙包覆聚酯，送入到70℃的恒温水浴中，保温搅拌5小时，得环氧改性碳酸钙溶液；
(5)取引发剂，加入到其重量17倍的丙酮中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(6)取上述环氧改性碳酸钙溶液，与氨基硅烷改性苯乙烯溶液混合，搅拌均匀，加入三乙胺，升高温度为160℃，保温搅拌2小时，冷却，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌5小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，与ac发泡剂混合，蒸汽加热2小时，冷却至常温，即得所述轻质环保聚苯乙烯发泡材料。
步骤(6)中所述的蒸汽加热温度为125℃。
实施例2
一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料，它是由下述重量份的原料组成的：
氨基硅烷改性苯乙烯溶液140、引发剂3、二乙基次膦酸铝2、氧化钙30、碳酸钠35、丙烯酸甲酯20、过硫酸铵0.8、环氧氯丙烷3、ac发泡剂6、三乙胺2。
所述的引发剂为过氧化二异丙苯。
所述的氨基硅烷改性苯乙烯溶液的制备方法，包括以下步骤：
取2重量份的硅烷偶联剂kh550，加入到其重量27倍的丙酮中，搅拌均匀，加入50重量份的苯乙烯，升高温度为50℃，保温搅拌1小时，即得。
一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过硫酸铵，加入到其重量10倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取丙烯酸甲酯、二乙基次膦酸铝混合，加入到混合料重量6倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60℃，保温搅拌3小时，出料冷却，得聚酯溶液；
(3)取氧化钙、碳酸钠混合，加入到混合料重量15倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述聚酯溶液混合，升高温度为80℃，保温搅拌2小时，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得碳酸钙包覆聚酯；
(4)取环氧氯丙烷，加入到其重量10倍的丙酮中，搅拌均匀，加入上述碳酸钙包覆聚酯，送入到60℃的恒温水浴中，保温搅拌3小时，得环氧改性碳酸钙溶液；
(5)取引发剂，加入到其重量10倍的丙酮中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(6)取上述环氧改性碳酸钙溶液，与氨基硅烷改性苯乙烯溶液混合，搅拌均匀，加入三乙胺，升高温度为150℃，保温搅拌1小时，冷却，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，与ac发泡剂混合，蒸汽加热1小时，冷却至常温，即得所述轻质环保聚苯乙烯发泡材料。
步骤(6)中所述的蒸汽加热温度为115℃。
性能测试：
弯曲强度：63.3-66.7mpa；
压缩强度89.5-93.3mpa；
导热系数0.023-0.025w/m.k；
市售聚苯乙烯发泡材料：弯曲强度：30-50mpa，压缩强度60-80mpa，导热系数0.03-0.04w/m.k。

Claims (5)

1.一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
氨基硅烷改性苯乙烯溶液140-200、引发剂3-5、二乙基次膦酸铝2-4、氧化钙30-40、碳酸钠35-41、丙烯酸甲酯20-25、环氧氯丙烷3-5、ac发泡剂6-9、三乙胺2-4、过硫酸铵0.8-1。
2.根据权利要求1所述的一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料，其特征在于，所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料，其特征在于，所述的氨基硅烷改性苯乙烯溶液的制备方法，包括以下步骤：
取2-3重量份的硅烷偶联剂kh550，加入到其重量27-30倍的丙酮中，搅拌均匀，加入50-60重量份的苯乙烯，升高温度为50-60℃，保温搅拌1-2小时，即得。
4.一种如权利要求1所述轻质环保聚苯乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取过硫酸铵，加入到其重量10-18倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取丙烯酸甲酯、二乙基次膦酸铝混合，加入到混合料重量6-8倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-75℃，保温搅拌3-5小时，出料冷却，得聚酯溶液；
(3)取氧化钙、碳酸钠混合，加入到混合料重量10-15倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述聚酯溶液混合，升高温度为80-85℃，保温搅拌2-3小时，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得碳酸钙包覆聚酯；
(4)取环氧氯丙烷，加入到其重量10-14倍的丙酮中，搅拌均匀，加入上述碳酸钙包覆聚酯，送入到60-70℃的恒温水浴中，保温搅拌3-5小时，得环氧改性碳酸钙溶液；
(5)取引发剂，加入到其重量10-17倍的丙酮中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(6)取上述环氧改性碳酸钙溶液，与氨基硅烷改性苯乙烯溶液混合，搅拌均匀，加入三乙胺，升高温度为150-160℃，保温搅拌1-2小时，冷却，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3-5小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，与ac发泡剂混合，蒸汽加热1-2小时，冷却至常温，即得所述轻质环保聚苯乙烯发泡材料。
5.根据权利要求4所述的一种轻质环保聚苯乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述的蒸汽加热温度为115-125℃。
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