CN112898694A - 一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112898694A
CN112898694A CN202110076978.6A CN202110076978A CN112898694A CN 112898694 A CN112898694 A CN 112898694A CN 202110076978 A CN202110076978 A CN 202110076978A CN 112898694 A CN112898694 A CN 112898694A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
polystyrene
heat
insulating material
aluminum silicate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110076978.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张志明
王次让
王胜
郝艳明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu CITIC Guoan New Material Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu CITIC Guoan New Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu CITIC Guoan New Material Co Ltd filed Critical Jiangsu CITIC Guoan New Material Co Ltd
Priority to CN202110076978.6A priority Critical patent/CN112898694A/zh
Publication of CN112898694A publication Critical patent/CN112898694A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06—Polystyrene
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E04B1/78—Heat insulating elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E04B1/78—Heat insulating elements
    • E04B1/80—Heat insulating elements slab-shaped
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/94—Protection against other undesired influences or dangers against fire
    • E04B1/941—Building elements specially adapted therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/94—Protection against other undesired influences or dangers against fire
    • E04B1/941—Building elements specially adapted therefor
    • E04B1/942—Building elements specially adapted therefor slab-shaped
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321—Phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用，所述聚苯乙烯保温材料以重量份计包括：可发泡聚苯乙烯颗粒60～80份，二乙烯基苯基聚合物10～20份，乙烯‑醋酸乙烯共聚物15～30份，有机过氧化物0.01～2份，磷系阻燃剂10～20份，二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒20～40份，硅烷偶联剂0.01～5份。其中，磷系阻燃剂和二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒协效阻燃，不仅赋予聚苯乙烯保温材料优异的防火阻燃性，而且能够改善其保温性能；同时，通过二乙烯基苯基聚合物、乙烯‑醋酸乙烯共聚物与可发泡聚苯乙烯颗粒的协同复配，显著提升了聚苯乙烯保温材料的柔韧性、机械强度和耐久性，充分满足了建筑保温隔热材料的性能要求。

Description

一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于聚合物材料技术领域，具体涉及一种用聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用。
背景技术
建筑保温材料能够减弱建筑物室内热量向室外散发，对创建适宜的室内热环境和节约能源具有重要作用。建筑保温材料的种类繁多，性能各异，可根据主体材料类型分为无机保温材料和有机保温材料；其中，无机保温材料包括以传统水泥为基体的珍珠岩、岩棉、玻璃棉等，具有安全性好、耐久性好和强度高的优点，但无机保温材料的密度大，吸水性普遍欠佳，容易出现分层或脱落现象，而且隔热保温性较差；有机保温材料包括聚氨酯板、聚苯乙烯板、酚醛树脂板等，具有质轻、保温性能好、施工方便等特点，在建筑外墙保温中备受青睐。
聚苯乙烯(Polystyrene，PS)泡沫板是目前建筑市场上用量最大的有机保温隔热材料，通过在聚苯乙烯中添加发泡剂经发泡而成，是内部具有多孔结构的泡沫材料。聚苯乙烯易燃，一旦与火焰接触就会被点燃，其极限氧指数仅有10％，遇火后分解产生苯乙烯单体、苯乙烯二聚体、苯、烷基苯和含氧芳香化合物等有害物质，具有较高的热值；而且，聚苯乙烯燃烧时易产生带有明火的熔融滴落，能够引燃其他易燃物，移开火源仍能持续燃烧，放热量大、发烟量大，存在很大的安全隐患。因此，将聚苯乙烯应用于建筑保温材料时，必须进行防火阻燃处理。
CN104109298A公开了一种改性挤塑板及其制备方法，所述改性挤塑板中包括聚苯乙烯颗粒、石墨、六溴环十二烷、乙醇及发泡剂；其中，石墨占聚苯乙烯颗粒总重的5～8％，六溴环十二烷占聚苯乙烯颗粒总重的5～8％。该改性挤塑板具有较高的强度、较低的导热系数，能提高传统聚苯乙烯保温板的保温效果和阻燃性能；但是，阻燃剂六溴环十二烷(HBCD)对人体和环境构成潜在的长期危害，近年来被逐渐禁用。
CN102276203A公开了一种阻燃石墨聚苯乙烯保温板及其制备方法，所述阻燃石墨聚苯乙烯保温板的原料包括无机阻燃胶凝材料和石墨聚苯乙烯发泡颗粒，其中，石墨聚苯乙烯发泡颗粒是由掺有石墨微粒的聚苯乙烯原料发泡而成的颗粒型发泡材料。该保温板的阻燃性相对于传统聚苯乙烯板有所提高，但其导热系数偏高，保温性能欠佳；而且材料的抗冲击性能较差，机械强度具有很大的提升空间。
CN102391588A公开了一种高阻燃低烟密度聚苯乙烯泡沫复合隔热保温材料及其制备方法，所述复合隔热保温材料包括聚苯乙烯泡沫颗粒基料和分散有阻燃功能组份的聚合物基涂料，其中，分散有阻燃功能组份的聚合物基涂料包含酚醛树脂、可膨胀石墨和任选地胶囊红磷。该保温材料具有良好的阻燃抑烟效果，但其中含有较多的有机酚醛粘结剂，使保温材料的燃烧热值升高，难以满足B1级防火建筑保温材料的要求。
因此，开发一种具有优异的保温性、阻燃性和机械强度的聚苯乙烯保温材料，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用，所述聚苯乙烯保温材料以磷系阻燃剂和二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒作为协效阻燃剂，不仅赋予聚苯乙烯保温材料优异的防火阻燃性，而且能够改善其保温性能；同时，通过二乙烯基苯基聚合物、乙烯-醋酸乙烯共聚物与可发泡聚苯乙烯颗粒的协同复配，显著提升了聚苯乙烯保温材料的柔韧性、机械强度和耐久性，使其能够充分满足建筑保温隔热材料的性能要求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种聚苯乙烯保温材料，所述聚苯乙烯保温材料以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0002907946860000031
本发明提供的聚苯乙烯保温材料中，所述二乙烯基苯基聚合物和乙烯-醋酸乙烯共聚物能够在有机过氧化物的作用下与可发泡聚苯乙烯颗粒发生轻度交联反应，增大聚苯乙烯颗粒之间的粘接强度，并在聚合物基体中形成稳定的三维化学交联网络，从而显著提高聚苯乙烯保温材料的柔韧性、机械强度和抗冲击性，并降低材料的导热系数，改善保温性。磷系阻燃剂和二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒协效阻燃，赋予了所述聚苯乙烯保温材料优异的防火阻燃性；同时，二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒具有多孔结构，能够进一步降低聚苯乙烯保温材料的导热系数，提升保温性能。本发明中无需使用酚醛树脂等高燃烧热值的粘结剂，通过组分的筛选和协同复配，使聚苯乙烯保温材料兼具优异的保温性、阻燃性、韧性、抗拉强度和抗冲击强度，能够充分满足建筑保温隔热材料的性能要求。
所述可发泡聚苯乙烯颗粒为60～80份，例如可以为61份、63份、65份、67份、69份、70份、71份、73份、75份、77份或79份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明对所述可发泡聚苯乙烯颗粒没有特殊限制，现有技术中已知的可发泡聚苯乙烯颗粒均可实现本发明的技术效果。
所述二乙烯基苯基聚合物为10～20份，例如11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为15～30份，例如可以为16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份或29份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述有机过氧化物为0.01～2份，例如可以为0.03份、0.05份、0.08份、0.1份、0.3份、0.5份、0.7份、0.9份、1份、1.1份、1.3份、1.5份、1.7份或1.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述磷系阻燃剂为10～20份，例如可以为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒为20～40份，例如可以为21份、23份、25份、27份、29份、30份、31份、33份、35份、37份或39份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述硅烷偶联剂为0.01～5份，例如可以为0.03份、0.05份、0.08份、0.1份、0.3份、0.5份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份或4.5份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述二乙烯基苯基聚合物的聚合单体中二乙烯基苯的质量百分含量为40～100％，例如可以为45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述二乙烯基苯基聚合物的聚合单体还包括苯乙烯、丁二烯、异戊二烯或双环戊二烯中的任意一种或至少两种的组合。
本发明中，所述二乙烯基苯基聚合物可以为聚二乙烯基苯，也可以为二乙烯基苯与其他单体(例如苯乙烯、丁二烯、异戊二烯或双环戊二烯等)的共聚物，或二者的组合。
优选地，所述二乙烯基苯基聚合物的数均分子量为500～10000g/mol，例如可以为600g/mol、800g/mol、1000g/mol、1500g/mol、2000g/mol、2500g/mol、3000g/mol、3500g/mol、4000g/mol、4500g/mol、5000g/mol、5500g/mol、6000g/mol、6500g/mol、7000g/mol、7500g/mol、8000g/mol、8500g/mol、9000g/mol或9500g/mol，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的熔融指数为1～40g/10min，例如可以为2g/10min、3g/10min、5g/10min、8g/10min、10g/10min、12g/10min、15g/10min、18g/10min、20g/10min、22g/10min、25g/10min、28g/10min、30g/10min、32g/10min、35g/10min或38g/10min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中基于醋酸乙烯的结构单元的质量百分含量为10～40％，例如可以为12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％或38％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述二乙烯基苯基聚合物与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1:(1～2)，例如可以为1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8或1:1.9等。
作为本发明的优选技术方案，所述二乙烯基苯基聚合物与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1:(1～2)，能够使聚苯乙烯保温材料具有优异的机械强度、柔韧性、抗冲击性能和耐久性。如果二乙烯基苯基聚合物的用量过多，则会使材料的柔韧性和抗冲击性能有所降低；如果二乙烯基苯基聚合物的用量过少，会影响聚苯乙烯保温材料的机械强度和保温性，尤其会导致抗拉强度和压缩强度降低，耐久性和使用性不好。
优选地，所述有机过氧化物选自过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯或过氧化甲基异丁酮中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述磷系阻燃剂包括磷酸盐、磷酸酯、聚磷酸酯、磷腈化合物或10-(2,5-二羟基苯基)-10H-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒的粒径为0.05～30μm，例如可以为0.06μm、0.08μm、0.1μm、0.3μm、0.5μm、0.8μm、1μm、3μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm、22μm、25μm或28μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒采用如下方法进行制备，所述方法包括：将硅酸铝的分散液与正硅酸乙酯混合后进行反应，得到所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒。
本发明中，所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒为纳米二氧化硅包覆具有多孔结构的硅酸铝的复合颗粒，通过正硅酸乙酯的水解反应在多孔硅酸铝的表面原位生成纳米级二氧化硅，实现纳米二氧化硅的均匀包覆，解决了纳米二氧化硅在聚合物中易发生团聚和分散性不好的问题。
优选地，所述分散液的溶剂为水，或水与醇类溶剂的混合物。
优选地，所述醇类溶剂为乙醇。
优选地，以所述硅酸铝的质量为1g计，所述正硅酸乙酯的体积为5～50mL，例如可以为6mL、8mL、10mL、12mL、15mL、18mL、20mL、22mL、25mL、28mL、30mL、32mL、35mL、38mL、40mL、42mL、45mL或48mL，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述反应在碱性环境中进行。
优选地，所述碱性环境的pH值为8～12，例如可以为8.2、8.5、8.8、9、9.2、9.5、9.8、10、10.2、10.5、10.8、11、11.2、11.5或11.8，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述反应的温度为30～60℃，例如可以为32℃、35℃、38℃、40℃、42℃、45℃、48℃、50℃、52℃、55℃或58℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述反应的时间为2～10h，例如可以为2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h或9.5h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述反应完成后还包括过滤和干燥的步骤。
优选地，所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂或环氧基硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为乙烯基硅烷偶联剂。
优选地，所述聚苯乙烯保温材料以重量份计还包括0.01～1份抗氧化剂，例如抗氧化剂可以为0.03份、0.05份、0.08份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份或0.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或受阻胺类抗氧剂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述聚苯乙烯保温材料以重量份计还包括0.01～5份分散剂，例如分散剂可以为0.05份、0.1份、0.3份、0.5份、0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.2份、2.5份、2.8份、3份、3.2份、3.5份、3.8份、4份、4.2份、4.5份或4.8份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述分散剂包括乙撑基双硬脂酰胺、硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡或硬脂酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述聚苯乙烯保温材料还包括润滑剂、增塑剂、紫外吸收剂或颜填料中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的聚苯乙烯保温材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将可发泡聚苯乙烯颗粒、二乙烯基苯基聚合物和乙烯-醋酸乙烯共聚物混合均匀，得到第一预混料；将磷系阻燃剂、二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒和硅烷偶联剂混合均匀，得到第二预混料；
(2)将步骤(1)得到的第一预混料、第二预混料和有机过氧化物进行共混，得到成型料；
(3)将步骤(2)得到的成型料模塑成型，得到所述聚苯乙烯保温材料。
优选地，步骤(1)所述第一预混料中还包括抗氧化剂和/或分散剂。
优选地，步骤(2)所述共混的温度为150～220℃，例如155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃或215℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(2)所述共混的时间为5～60min，例如可以为10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min或55min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(3)所述模塑成型的温度为80～140℃，例如85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃或135℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(3)所述模塑成型的压力为0.01～2MPa，例如可以为0.03MPa、0.05MPa、0.08MPa、0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.3MPa、1.5MPa、1.7MPa或1.9MPa，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(3)所述模塑成型的时间为5～30min，例如可以为6min、8min、10min、12min、15min、18min、20min、22min、25min或28min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的聚苯乙烯保温材料在建筑板材中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的聚苯乙烯保温材料通过二乙烯基苯基聚合物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和可发泡聚苯乙烯颗粒的协同复配，增大了聚苯乙烯颗粒之间的粘接强度，在基体中形成稳定的三维交联网络，赋予聚苯乙烯保温材料优异的柔韧性、机械强度、抗冲击性和保温性能。同时，所述磷系阻燃剂和二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒协效阻燃，不仅改善了防火阻燃性，而且通过多孔结构使聚苯乙烯保温材料的导热系数降低，保温性能提升。所述聚苯乙烯保温材料密度小，质轻，通过组分的进一步筛选和优化，使其垂直燃烧等级达到V-0级，极限氧指数≥41％，防火燃烧等级为A2级，导热系数≤0.026W/m·k，压缩强度为0.21～0.26MPa，抗拉强度为0.28～0.35MPa，冲击强度为2.4～2.8kJ/m2，兼具优异的阻燃性、保温性、机械强度和韧性，能够充分满足建筑保温隔热材料的应用要求。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
制备例1
一种二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒，制备方法如下：
将30g硅酸铝粉、40mL水和30mL乙醇混合后充分搅拌分散，得到分散液，用氨水调节分散液的pH值为9.7；在搅拌条件下将360mL正硅酸乙酯缓慢滴加至分散液中，升温至45℃搅拌反应7h；将反应液过滤，滤渣喷雾干燥，得到所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒。
制备例2
一种二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒，制备方法如下：
将30g硅酸铝粉、40mL水和30mL乙醇混合后充分搅拌分散，得到分散液，用氨水调节分散液的pH值为10.5；在搅拌条件下将200mL正硅酸乙酯缓慢滴加至分散液中，升温至50℃搅拌反应5h；将反应液过滤，滤渣喷雾干燥，得到所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒。
制备例3
一种二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒，制备方法如下：
将30g硅酸铝粉、40mL水和30mL乙醇混合后充分搅拌分散，得到分散液，用氨水调节分散液的pH值为10.5；在搅拌条件下将600mL正硅酸乙酯缓慢滴加至分散液中，升温至40℃搅拌反应8h；将反应液过滤，滤渣喷雾干燥，得到所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒。
实施例1
一种聚苯乙烯保温材料，以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0002907946860000121
其中，可发泡聚苯乙烯颗粒购自博赛欧特的F100；二乙烯基苯基聚合物购自日本新日铁ODV-XET，数均分子量为2500g/mol；乙烯-醋酸乙烯共聚物的熔融指数为25g/10min，基于醋酸乙烯的结构单元的质量百分含量为27％；磷系阻燃剂为磷酸盐阻燃剂(科莱恩OP935)。
该聚苯乙烯保温材料的制备方法如下：
(1)将可发泡聚苯乙烯颗粒、二乙烯基苯基聚合物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、抗氧剂1010和乙撑基双硬脂酰胺EBS(分散剂)置于高速混合机中混合20min，混合均匀，得到第一预混料；将磷系阻燃剂、二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒和乙烯基三乙氧基硅烷在高速混合机中混合10min，混合均匀，得到第二预混料；
(2)将步骤(1)得到的第一预混料、第二预混料和过氧化苯甲酸叔丁酯200℃共混30min，得到成型料；
(3)将步骤(2)得到的成型料置于板材成型机中，用105℃蒸汽加热，保持压力为0.8MPa，模塑成型20min，得到所述聚苯乙烯保温材料。
实施例2
一种聚苯乙烯保温材料，以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0002907946860000131
其中，可发泡聚苯乙烯颗粒、二乙烯基苯基聚合物和乙烯-醋酸乙烯共聚物的种类均与实施例1相同；该聚苯乙烯保温材料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种聚苯乙烯保温材料，以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0002907946860000132
Figure BDA0002907946860000141
其中，可发泡聚苯乙烯颗粒、二乙烯基苯基聚合物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和磷系阻燃剂的种类均与实施例1相同；该聚苯乙烯保温材料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种聚苯乙烯保温材料，以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0002907946860000142
其中，可发泡聚苯乙烯颗粒、二乙烯基苯基聚合物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和磷系阻燃剂的种类均与实施例1相同；该聚苯乙烯保温材料的制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种聚苯乙烯保温材料，其与实施例1的区别仅在于，二乙烯基苯基聚合物为17份，乙烯-醋酸乙烯共聚物为18份；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
实施例6
一种聚苯乙烯保温材料，其与实施例1的区别仅在于，二乙烯基苯基聚合物为12份，乙烯-醋酸乙烯共聚物为23份；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
实施例7
一种聚苯乙烯保温材料，其与实施例1的区别仅在于，二乙烯基苯基聚合物为20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物为15份；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
实施例8
一种聚苯乙烯保温材料，其与实施例1的区别仅在于，二乙烯基苯基聚合物为10份，乙烯-醋酸乙烯共聚物为25份；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
对比例1
一种聚苯乙烯保温材料，其与实施例1的区别仅在于，二乙烯基苯基聚合物为5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物为30份；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
一种聚苯乙烯保温材料，其与实施例1的区别仅在于，二乙烯基苯基聚合物为25份，乙烯-醋酸乙烯共聚物为10份；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
一种聚苯乙烯保温材料，其与实施例1的区别仅在于，将二乙烯基苯基聚合物用等质量的丁二烯-苯乙烯共聚物(克雷威利Ricon 100，数均分子量为4500g/mol)替换；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
对比例4
一种聚苯乙烯保温材料，其与实施例1的区别仅在于，将二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒用30份未经包覆的硅酸铝替换；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
对比例5
一种聚苯乙烯保温材料，其与实施例1的区别仅在于，不添加二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒，加入30份未经包覆的硅酸铝和8份纳米二氧化硅；其他原料、配比及制备方法均与实施例1相同。
将实施例1～8、对比例1～5提供的聚苯乙烯保温材料进行密度、阻燃性、保温性和机械强度的测试，具体方法如下：
(1)体积密度：通过天平和游标卡尺，按照标准GB/T 6343-1995中的方法进行测试；
(2)阻燃性：通过HC-2C型氧指数测定仪，按照标准GB/T 2406-1993中方法测试极限氧指数；通过CZF-2型垂直燃烧仪，按照GB/T 2408-1996中的方法测试垂直燃烧等级；防火燃烧等级按照标准GB/T 8624-2012中的方法进行测试；
(3)保温性：测试板材的导热系数，单位为W/m·K，按照标准GB/T10294-2008中的方法进行测试；
(4)压缩强度：按照标准GB/T 8813-2008中记载的方法进行测试；
(5)抗拉强度：按照标准GB/T 9641-1988中记载的方法进行测试；
(6)冲击强度：单位为kJ/m2，按照标准GB/T 1043-2008中记载的方法进行测试；
测试结果如表1和表2所示。
表1
Figure BDA0002907946860000171
表2
Figure BDA0002907946860000172
Figure BDA0002907946860000181
根据表1和表2的性能数据可知，本发明实施例1～6提供的聚苯乙烯保温材料质轻，体积密度为26.5～28.1kg/m3，极限氧指数为41.2～43.9％，防火燃烧等级为A2级，垂直燃烧等级达到V-0级，导热系数低至0.017～0.026W/m·k，冲击强度为2.43～2.8kJ/m2，抗拉强度为0.28～0.35MPa，压缩强度为0.21～0.26MPa，具有优异的阻燃性、保温性、强度和韧性，可以充分满足了建筑保温隔热材料的性能要求。同时，所述二乙烯基苯基聚合物与乙烯-醋酸乙烯共聚物以质量比为1:(1～2)相互协同，能够进一步增大聚苯乙烯颗粒间的粘接强度，在聚合物基体中形成更加稳定的三维化学交联网络，实现材料韧性和强度完善和优化；如果二乙烯基苯基聚合物的用量偏多(实施例7)，则会使材料的抗冲击强度有所降低；如果二乙烯基苯基聚合物的用量偏少(实施例8)，会影响聚苯乙烯保温材料的抗拉强度、压缩强度和保温性。
本发明中，特定用量的可发泡聚苯乙烯颗粒、二乙烯基苯基聚合物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、有机过氧化物、磷系阻燃剂、二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒和硅烷偶联剂等组分的复配，赋予聚苯乙烯保温材料优异的阻燃性、保温性和力学性能，不添加二乙烯基苯基聚合物(对比例3)或添加过量的二乙烯基苯基聚合物(对比例1、2)，都无法获得高韧性、高强度和低导热系数的保温材料，进而影响材料的使用性和耐久性。同时，二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒与磷系阻燃剂具有协效阻燃的效果，如果使用未经二氧化硅包覆的硅酸铝粉(对比例4)，则会使极限氧指数降低，防火阻燃性下降；如果将纳米二氧化硅直接添加至聚苯乙烯保温材料中(对比例5)，纳米材料在聚合物体系中难以分散均匀，反而会影响材料阻燃性、保温性和机械强度，无法满足使用要求。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种聚苯乙烯保温材料，其特征在于，所述聚苯乙烯保温材料以重量份计包括如下组分：
Figure FDA0002907946850000011
2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯保温材料，其特征在于，所述二乙烯基苯基聚合物的聚合单体中二乙烯基苯的质量百分含量为40～100％；
优选地，所述二乙烯基苯基聚合物的聚合单体还包括苯乙烯、丁二烯、异戊二烯或双环戊二烯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述二乙烯基苯基聚合物的数均分子量为500～10000g/mol。
3.根据权利要求1或2所述的聚苯乙烯保温材料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的熔融指数为1～40g/10min；
优选地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中基于醋酸乙烯的结构单元的质量百分含量为10～40％；
优选地，所述二乙烯基苯基聚合物与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1:(1～2)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的聚苯乙烯保温材料，其特征在于，所述有机过氧化物选自过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯或过氧化甲基异丁酮中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述磷系阻燃剂包括磷酸盐、磷酸酯、聚磷酸酯、磷腈化合物或10-(2,5-二羟基苯基)-10H-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1～4任一项所述的聚苯乙烯保温材料，其特征在于，所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒的粒径为0.05～30μm；
优选地，所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒采用如下方法进行制备，所述方法包括：将硅酸铝的分散液与正硅酸乙酯混合后进行反应，得到所述二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒；
优选地，所述分散液的溶剂为水，或水与醇类溶剂的混合物；
优选地，以所述硅酸铝的质量为1g计，所述正硅酸乙酯的体积为5～50mL；
优选地，所述反应在碱性环境中进行；
优选地，所述碱性环境的pH值为8～12；
优选地，所述反应的温度为30～60℃；
优选地，所述反应的时间为2～10h；
优选地，所述反应完成后还包括过滤和干燥的步骤。
6.根据权利要求1～5任一项所述的聚苯乙烯保温材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂或环氧基硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的组合，优选为乙烯基硅烷偶联剂；
优选地，所述聚苯乙烯保温材料以重量份计还包括0.01～1份抗氧化剂；
优选地，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或受阻胺类抗氧剂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述聚苯乙烯保温材料以重量份计还包括0.01～5份分散剂；
优选地，所述分散剂包括乙撑基双硬脂酰胺、硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡或硬脂酸盐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述聚苯乙烯保温材料还包括润滑剂、增塑剂、紫外吸收剂或颜填料中的任意一种或至少两种的组合。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的聚苯乙烯保温材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将可发泡聚苯乙烯颗粒、二乙烯基苯基聚合物和乙烯-醋酸乙烯共聚物混合均匀，得到第一预混料；将磷系阻燃剂、二氧化硅包覆硅酸铝复合颗粒和硅烷偶联剂混合均匀，得到第二预混料；
(2)将步骤(1)得到的第一预混料、第二预混料和有机过氧化物进行共混，得到成型料；
(3)将步骤(2)得到的成型料模塑成型，得到所述聚苯乙烯保温材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一预混料中还包括抗氧化剂和/或分散剂；
优选地，步骤(2)所述共混的温度为150～220℃；
优选地，步骤(2)所述共混的时间为5～60min。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述模塑成型的温度为80～140℃；
优选地，步骤(3)所述模塑成型的压力为0.01～2MPa；
优选地，步骤(3)所述模塑成型的时间为5～30min。
10.一种如权利要求1～6任一项所述的聚苯乙烯保温材料在建筑板材中的应用。
CN202110076978.6A 2021-01-20 2021-01-20 一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用 Pending CN112898694A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110076978.6A CN112898694A (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110076978.6A CN112898694A (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112898694A true CN112898694A (zh) 2021-06-04

Family

ID=76116888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110076978.6A Pending CN112898694A (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112898694A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103333423A (zh) * 2013-06-15 2013-10-02 太原理工大学 一种复配阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法
CN105754558A (zh) * 2016-04-08 2016-07-13 东南大学 一种防泄漏、阻燃型复合相变材料及其制备方法
CN107325600A (zh) * 2017-06-29 2017-11-07 铜陵市永创变压器电子有限公司 一种壳聚糖‑绢云母复合填充的防污抑菌绝缘漆及其制备方法
CN111004412A (zh) * 2019-12-20 2020-04-14 亚士创能科技(上海)股份有限公司 一种防火隔热组合物、防火隔热复合板及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103333423A (zh) * 2013-06-15 2013-10-02 太原理工大学 一种复配阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法
CN105754558A (zh) * 2016-04-08 2016-07-13 东南大学 一种防泄漏、阻燃型复合相变材料及其制备方法
CN107325600A (zh) * 2017-06-29 2017-11-07 铜陵市永创变压器电子有限公司 一种壳聚糖‑绢云母复合填充的防污抑菌绝缘漆及其制备方法
CN111004412A (zh) * 2019-12-20 2020-04-14 亚士创能科技(上海)股份有限公司 一种防火隔热组合物、防火隔热复合板及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Meng et al. Effects of expandable graphite and ammonium polyphosphate on the flame‐retardant and mechanical properties of rigid polyurethane foams
CN110982185A (zh) 一种防火密封橡胶材料
CN102391588B (zh) 一种高阻燃低烟密度聚苯乙烯泡沫复合隔热保温材料及其制备方法
CN102675762B (zh) 无卤阻燃聚苯乙烯泡沫材料及其制备方法
CN102977402B (zh) 一种包覆型无卤阻燃发泡聚苯乙烯的制备方法
CN111978587A (zh) 一种阻燃聚苯乙烯材料及其制备方法
CN111500071A (zh) 一种单组分阻燃硅胶泡沫材料及其制备方法
CN103102579A (zh) 无卤膨胀阻燃电缆外护套料的组合物及其制备方法
CN106904929A (zh) 一种a级防火不燃聚苯乙烯颗粒保温板制备方法
CN103709431A (zh) 高阻燃性能聚苯乙烯及其制备方法
Xu et al. Investigation of novel intumescent flame retardant low‐density polyethylene based on SiO2@ MAPP and double pentaerythritol
KR101950680B1 (ko) 난연액을 이용한 난연 코팅 스티로폼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 난연 코팅 스티로폼
CN113338458A (zh) 一种阻燃型eps保温板及其制备方法
CN103333403A (zh) 一种无卤膨胀阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法
CN112898694A (zh) 一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用
CN102617936B (zh) 一种无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法
CN111635471B (zh) 一种难燃型聚苯乙烯树脂及其制备方法和用途
CN113861431A (zh) 应用于a1级阻燃芯材的高分子嵌段共聚物及其制备方法
CN103012636B (zh) 一种无卤黑料阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法
CN115109298B (zh) 一种阻燃型聚苯乙烯复合材料及其制备方法
CN104559043B (zh) 气相主动阻燃改性聚苯板及其制备方法
KR101988943B1 (ko) 폐 난연 스티로폼을 이용한 재생 난연 스티로폼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 재생 난연 스티로폼
CN100352859C (zh) 纳米复合阻燃母料及其制备方法和应用
CN112759851A (zh) 一种阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用
CN108219183A (zh) 一种阻燃改性的热膨胀微球及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20231229