CN109370082A - 一种纳塑保温板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳塑保温板及其制造方法,所述纳塑保温板包括以下组分:聚苯乙烯、低密度聚乙烯、纳米石墨、纳米氢氧化铝、掺锑二氧化锡、增容剂。其制备方法如下:(1)制备改性复合纳米粒子颗粒;(2)将改性复合纳米粒子颗粒、聚苯乙烯、低密度聚乙烯以及增容剂加入第一双螺杆挤出机得到熔融的混合物料熔体;(3)将步骤(2)得到的混合物料熔体加入第二螺杆挤出机得到板材半成品;(4)将步骤(3)得到的板材半成品放入蒸养装置进行蒸养;(5)对步骤(4)蒸养后板材进行整形,并按照尺寸要求进行切割,得到成品。本发明的有益效果是:本申请得到的纳塑保温板燃烧热值较传统普通挤塑板产品燃烧热值得到大幅度改善、导热系数显著的降低。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域,具体的说涉及一种纳塑保温板及其制造方法。
背景技术
挤出成型在塑料加工中又称为挤塑,在非橡胶挤出机加工中利用液压机压力于模具本身的挤出称压出。是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用,边受热塑化,边被螺杆向前推送,连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。该工艺由于生产效率高,设备简单等优点被广泛应用于聚合物制品加工涉及的多个领域,是国家提倡的产品生产加工方式。
在建筑业的外墙保温行业多被应用于制造挤塑聚苯板(XPS),但XPS板具有较高的燃烧热值,一般XPS板的燃烧热值集中在30-40MJ/kg。而燃烧热值是评价建筑材料及制品的燃烧性能的重要指标之一,燃烧热值越大说明其阻燃效果越差,越容易燃烧;燃烧热值越小说明其阻燃效果越好,越不易燃烧。特别是在国家对于节能、消防要求越来越高的今天,迫切需要一种以挤出成型工艺为基础的保温性能好,燃烧热值低的新型产品。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足,提供了一种纳塑保温板及其制造方法。
为实现上述目的,本发明采用下述技术方案:一种纳塑保温板,其特征在于,所述纳塑保温板包括以下组分:聚苯乙烯、低密度聚乙烯、纳米石墨、纳米氢氧化铝、掺锑二氧化锡、增容剂。
作为优化的,所述纳塑保温板包括如下质量分数的组合:60~80%聚苯乙烯、5~40%低密度聚乙烯、0.01~2%纳米石墨、0.1~15%纳米氢氧化铝、0.5~8%掺锑二氧化锡、0.5~2%增容剂。
作为优化的,所述纳米石墨粒径为80~150nm,所述纳米氧化铝粒径为10~60nm,所述掺锑二氧化锡粒径30~70nm。
作为优化的,所述增容剂为环状酸酐型、恶唑啉型、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物中的一种或几种。
一种纳塑保温板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)改性复合纳米粒子颗粒制备:将纳米石墨、纳米氢氧化铝、掺锑二氧化锡、低密度聚乙烯,均匀复合混炼,通过单螺旋杆混炼机挤出冷却制得圆形或圆柱形颗粒;
(2)将步骤(1)中的改性复合纳米粒子颗粒与聚苯乙烯、低密度聚乙烯、增溶剂混合均匀,加入第一双螺杆挤出机得到熔融的混合物料熔体;
(3)将步骤(2)得到的混合物料熔体加入第二螺杆挤出机得到板材半成品;
(4)将步骤(3)得到的板材半成品放入蒸养装置进行蒸养;
(5)对步骤(4)蒸养后板材进行整形,并按照尺寸要求进行切割,得到成品。
作为优化的,步骤(1)中改性复合纳米粒子颗粒直径控制在0.5~3.5mm,单螺旋杆混炼机工作温度为150~180℃、工作压力为3~8Mpa。
作为优化的,所述步骤(2)中第一双螺杆挤出机内工作区域分为5个区段:1~2区为升温区,1区温度为130~150℃,压力3~5Mpa,2区温度为150~180℃,压力5 ~10Mpa;3~4区为熔融混炼区,3区温度200~240℃,压力6~12Mpa,4区温度220~260℃,压力12~20Mpa;5区为高温高压混炼区,温度240~280℃,压力23~30Mpa;将占混合物料熔体总重量2%~5%的二氧化碳超临界流体在第一双螺杆挤出机5区末端加注到熔融的混合物料熔体内。
作为优化的,所述步骤(3)第二螺杆挤出机分为3个区段,1区温度150~200℃,压力16~20Mpa;2区温度40~80℃,压力10~14MPa,进行机械动态混炼,同时通过螺杆中设置的冷却油路强制并迅速实现降温;3区温度60~80℃,压力7 ~9Mpa,通过均化格栅进行静态混炼;在3区末端安装挤出模头,升温至90~110℃,膨胀释放压力5~8Mpa。
作为优化的,所述步骤(4)中蒸养温度为60~90℃。
通过本发明技术方案的生产的纳塑保温板,相比传统的普通挤塑板具有以下优点:
传统普通挤塑板的燃烧热值为30~40MJ/kg,本发明技术方案生产的纳塑保温板燃烧热值仅为10~20MJ/kg,产品燃烧性能得到大幅度改善。
传统普通挤塑板的导热系数一般为0.028~0.030W/(m.K),本发明技术方案生产的纳塑保温板导热系数为0.022~0.025W/(m.K)。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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
一种纳塑保温板及其制造方法:
(1)将10kg80nm的纳米石墨、290kg60nm的纳米氢氧化铝、150kg50nm的掺锑二氧化锡、550kg低密度聚乙烯均匀复合混炼,通过单螺旋杆混炼机挤出冷却而制得的直径小于1mm的圆形或圆柱形改性复合纳米粒子颗粒。单螺旋杆混炼机工作温度为150℃、工作压力为3~8Mpa。
(2)将2680g聚苯乙烯、240kg低密度聚乙烯、1000kg改性复合纳米粒子颗粒、80kg环状酸酐型增溶剂混合均匀后, 将混合物料加入第一双螺杆挤出机中,第一双螺杆挤出机内工作区域分为5个区段:1~2区为升温区,1区温度为130~150℃,压力3~5Mpa,2区温度为150~180℃,压力5~10Mpa;3~4区为熔融混炼区,3区温度200~240℃,压力6~12Mpa,4区温度220~260℃,压力12~20Mpa;5区为高温高压混炼区,温度240~280℃,压力23 ~30Mpa;将80kg二氧化碳超临界流体在第一双螺杆挤出机5区末端加注到熔融的混合物料熔体内。
(3)第二螺杆挤出机分为3个区段,属于降温减压区。1区温度150~200℃,压力16~20Mpa;2区温度40~80℃,压力10~14MPa,并进行机械动态混炼,同时通过螺杆中设置的冷却油路强制并迅速实现降温;3区温度60~80℃,压力7 ~9Mpa,通过均化格栅进行静态混炼;在3区末端安装挤出模头,升温至90~110℃,膨胀释放压力5~8Mpa。
(4)挤出板材进入蒸养装置,蒸养温度60℃。
(5)板材整形,并按客户要求尺寸进行切割。
实施例2
(1)将30kg120nm的纳米石墨、100kg10nm的纳米氢氧化铝、50kg70nm的掺锑二氧化锡、820kg低密度聚乙烯均匀复合混炼,通过单螺旋杆混炼机挤出冷却而制得的直径小于2.5mm的圆形或圆柱形改性复合纳米粒子颗粒。单螺旋杆混炼机工作温度为150℃、工作压力为3~8Mpa。
(2)将1740g聚苯乙烯、86kg低密度聚乙烯、29kg增容剂(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物按1:1混合)、1000kg改性复合纳米粒子颗粒混合均匀后, 将混合物料加入第一双螺杆挤出机中,第一双螺杆挤出机内工作区域分为5个区段:1~2区为升温区,1区温度为130~150℃,压力3~5Mpa,2区温度为150~180℃,压力5~10Mpa;3~4区为熔融混炼区,3区温度200~240℃,压力6~12Mpa,4区温度220~260℃,压力12~20Mpa;5区为高温高压混炼区,温度240~280℃,压力23 ~30Mpa;将100kg二氧化碳超临界流体在第一双螺杆挤出机5区末端加注到熔融的混合物料熔体内。
(3)第二螺杆挤出机分为3个区段,属于降温减压区。1区温度150~200℃,压力16~20Mpa;2区温度40~80℃,压力10~14MPa,并进行机械动态混炼,同时通过螺杆中设置的冷却油路强制并迅速实现降温;3区温度60~80℃,压力7 ~9Mpa,通过均化格栅进行静态混炼;在3区末端安装挤出模头,升温至90~110℃,膨胀释放压力5~8Mpa。
(4)挤出板材进入蒸养装置,蒸养温度75℃;
(5)板材整形,并按客户要求尺寸进行切割。
实施例3
(1)将10kg120nm的纳米石墨、80kg30nm的纳米氢氧化铝、40kg30nm的掺锑二氧化锡、70kg低密度聚乙烯均匀复合混炼,通过单螺旋杆混炼机挤出冷却而制得的直径小于3.5mm的圆形或圆柱形改性复合纳米粒子颗粒。单螺旋杆混炼机工作温度为150℃、工作压力为3~8Mpa。
(2)将1600g聚苯乙烯、200kg低密度聚乙烯、10kg恶唑啉型增容剂、200kg改性复合纳米粒子颗粒混合均匀后, 将混合物料加入第一双螺杆挤出机中,第一双螺杆挤出机内工作区域分为5个区段:1~2区为升温区,1区温度为130~150℃,压力3~5Mpa,2区温度为150~180℃,压力5~10Mpa;3~4区为熔融混炼区,3区温度200~240℃,压力6~12Mpa,4区温度220~260℃,压力12~20Mpa;5区为高温高压混炼区,温度240~280℃,压力23 ~30Mpa;将100kg二氧化碳超临界流体在第一双螺杆挤出机5区末端加注到熔融的混合物料熔体内。
(3)第二螺杆挤出机分为3个区段,属于降温减压区。1区温度150~200℃,压力16~20Mpa;2区温度40~80℃,压力10~14MPa,并进行机械动态混炼,同时通过螺杆中设置的冷却油路强制并迅速实现降温;3区温度60~80℃,压力7 ~9Mpa,通过均化格栅进行静态混炼;在3区末端安装挤出模头,升温至90~110℃,膨胀释放压力5~8Mpa。
(4)挤出板材进入蒸养装置,蒸养温度90℃。
(5)板材整形,并按客户要求尺寸进行切割。
表1纳塑保温板与普通挤塑板性能对比
项目 | 单位 | 普通挤塑板 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
燃烧热值 | MJ/kg | 30~40 | 18 | 12 | 15 |
导热系数 | W/(m.K) | 0.028~0.030 | 0.022 | 0.025 | 0.023 |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种纳塑保温板,其特征在于,所述纳塑保温板包括以下组分:聚苯乙烯、低密度聚乙烯、纳米石墨、纳米氢氧化铝、掺锑二氧化锡、增容剂。
2.根据权利要求1所述的一种纳塑保温板,其特征在于,所述纳塑保温板包括如下质量分数的组合:60~80%聚苯乙烯、5~40%低密度聚乙烯、0.01~2%纳米石墨、0.1~15%纳米氢氧化铝、0.5~8%掺锑二氧化锡、0.5~2%增容剂。
3.根据权利要求1或2所述的任一一种纳塑保温板,其特征在于,所述纳米石墨粒径为80~150nm,所述纳米氧化铝粒径为10~60nm,所述掺锑二氧化锡粒径30~70nm。
4.根据权利要求1或2所述的任一一种纳塑保温板,其特征在于,所述增容剂为环状酸酐型、恶唑啉型、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种纳塑保温板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)改性复合纳米粒子颗粒制备:将纳米石墨、纳米氢氧化铝、掺锑二氧化锡、低密度聚乙烯,均匀复合混炼,通过单螺旋杆混炼机挤出冷却制得圆形或圆柱形颗粒;
(2)将步骤(1)中的改性复合纳米粒子颗粒与聚苯乙烯、低密度聚乙烯、增溶剂混合均匀,加入第一双螺杆挤出机得到熔融的混合物料熔体;
(3)将步骤(2)得到的混合物料熔体加入第二螺杆挤出机得到板材半成品;
(4)将步骤(3)得到的板材半成品放入蒸养装置进行蒸养;
(5) 对步骤(4)蒸养后板材进行整形,并按照尺寸要求进行切割,得到成品。
6.根据权利要求5所述的一种纳塑保温板及其制造方法,其特征在于,步骤(1)中改性复合纳米粒子颗粒直径控制在0.5~3.5mm,单螺旋杆混炼机工作温度为150~180℃、工作压力为3~8Mpa。
7.根据权利要求5所述的一种纳塑保温板的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中第一双螺杆挤出机内工作区域分为5个区段:1~2区为升温区,1区温度为130~150℃,压力3~5Mpa,2区温度为150~180℃,压力5 ~10Mpa;3~4区为熔融混炼区,3区温度200~240℃,压力6~12Mpa,4区温度220~260℃,压力12~20Mpa;5区为高温高压混炼区,温度240~280℃,压力23~30Mpa;将占混合物料熔体总重量2%~5%的二氧化碳超临界流体在第一双螺杆挤出机5区末端加注到熔融的混合物料熔体内。
8.根据权利要求5所述的一种纳塑保温板的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)第二螺杆挤出机分为3个区段,1区温度150~200℃,压力16~20Mpa;2区温度40~80℃,压力10~14MPa,进行机械动态混炼,同时通过螺杆中设置的冷却油路强制并迅速实现降温;3区温度60~80℃,压力7 ~9Mpa,通过均化格栅进行静态混炼;在3区末端安装挤出模头,升温至90~110℃,膨胀释放压力5~8Mpa。
9.根据权利要求5所述的一种纳塑保温板的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中蒸养温度为60~90℃。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190222 |
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