CN113493587A - 一种含可膨胀石墨的阻燃型eps复合泡沫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子阻燃材料技术领域，且公开了一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫及其制备方法，其制备原料包括以下组分，苯乙烯100‑120份、引发剂0.1‑2份，可膨胀石墨0.5‑3份、脱盐水100‑130份、单硬脂酸甘油酯0.02‑0.05份，磷酸钙1‑3份，发泡剂2‑10份、去离子水100‑200份、分散剂0.1‑1份和乳化剂0.1‑0.5份。该含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫的制备方法，制得的复合泡沫具有良好的保温性能和阻燃性能，通过采用可膨胀石墨制备的过程中通过对常规阻燃剂改性，提高产品的阻燃效果，同时密度相对较低、强度相对较高，施工便利。

Description

一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子阻燃材料技术领域，具体为一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯(EPS)泡沫保温材料具有导热系数小、吸水率低、容重小、保温性能好、力学强度和韧性好、介电性能优良、耐腐蚀和成型加工简易生产率高等优点，在外墙保温体系中得到了广泛的应用，但聚苯乙烯树脂最大的缺点就是氧指数低，极易燃烧，并且融滴较多，生烟密度较大。随着人们生活水平和消防安全意识的提高，对保温材料的使用性能也有了更高的要求。仅具有单一性能的材料很难满足人们的需求。人们不但需要材料的各种使用性能优良，也需要材料的附加性能如安全性和环保性等优良。目前，对聚苯乙烯树脂的阻燃方法多是采用共混添加型阻燃剂的方法，但是较大的阻燃剂添加量会恶化材料的使用性能，也会造成二次污染。含卤阻燃剂具有较高的阻燃性能，但在燃烧过程会产生致癌物质，世界环保组织呼吁禁用含卤阻燃剂，人们不得不淘汰该类阻燃剂。另外，也有用酚醛树脂或密胺树脂包覆的EPS泡沫阻燃保温材料，但遇火燃烧时酚醛树脂或密胺树脂经烧蚀后形成大量多孔无定型炭层，这些无定型炭层在气流的机械剪切作用下产生机械剥离，从而影响其阻燃隔热性能，因此，寻找对聚苯乙烯树脂更有效的阻燃方法和更高效的阻燃剂具有十分重大的意义。
聚苯乙烯泡沫材料，作为市场上应用最广泛的建筑保温材料之一，它的阻燃性能一直是人们关注的热点。但是，市场上聚苯乙烯成品的阻燃性并不令人满意。建筑保温材料易燃引起的火灾惨剧仍然不断地发生着。国家已经出台了很严厉的建筑用保温材料的阻燃标准，但是很少有厂家生产的产品符合要求。导致了国内很多相关产业的厂家被迫停产滞销等，造成了不少的损失，这也不得不引起广泛的关注。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫及其制备方法，可以解决现有的市场上EPS复合泡沫成品的阻燃性并不令人满意问题；本发明通过设置一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫及其制备方法，有效解决现有技术问题。
为实现上述的一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫及其制备方法目的，本发明提供如下技术方案：一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫，其制备原料包括以下组分，苯乙烯100-120份、引发剂0.1-2份，可膨胀石墨0.5-3份、脱盐水100-130份、单硬脂酸甘油酯0.02-0.05份，磷酸钙1-3份，发泡剂2-10份、去离子水100-200份、分散剂0.1-1份和乳化剂0.1-0.5份。
进一步地，一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫，其制备方法包括以下步骤，
步骤一，以天然鳞片石墨、氧化剂和插层剂为原料，采用爆炸法制备可膨胀石墨；
步骤二，在爆炸法制备可膨胀石墨过程中，向反应物中加入金属盐做改性膨胀剂，对得到的可膨胀石墨进行表面改性，得到表面改性的可膨胀石墨；
步骤三，在反应容器内加入脱盐水，依次加入单硬脂酸甘油酯、磷酸钙，再加入步骤二得到的表面改性的可膨胀石墨和苯乙烯，边加边搅拌，分散后加入引发剂持续搅拌进行预聚，得到可膨胀石墨与苯乙烯的预聚溶液；
步骤四，在反应容器中加入分散剂和水，均匀搅拌，然后加入可膨胀石墨与苯乙烯的预聚溶液，之后再向混合溶液中加入发泡剂，得到可膨胀石墨与聚苯乙烯的颗粒状物质；
步骤五，将可膨胀石墨与聚苯乙烯的颗粒状物质在水蒸气下预先发泡，熟化后进行高压发泡成型，得到含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫。
优选的，步骤一中所述天然鳞片石墨的固定碳含量≥90％，粒度为150目以下。
优选的，步骤一中所述插层剂为硫酸、硝酸、磷酸、高氯酸和冰乙酸中的任意一种或至少两种的混合物。
优选的，步骤二中所述爆炸法采用膨胀剂为KClO4、Mg(ClO4)2·nH2O、Zn(NO3)2·NH2O等制得的烟火药或混合物。
优选的，步骤三中所述搅拌过程中，调节pH为4.0-6.0，升温至70-80℃，保温搅拌反应1-2小时。
优选的，步骤三中所述引发剂的质量占所述苯乙烯质量的2-6％，引发剂为过氧化合物引发剂、氧化还原引发剂中的任意一种。
优选的，步骤四中所述发泡剂的质量占所述苯乙烯质量的10-20％，所述发泡剂为戊烷、己烷、庚烷和二氯甲烷中的任意一种或至少两种的混合物。
与现有技术相比，本发明提供了一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫及其制备方法，具备以下有益效果：
本一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫及其制备方法，制得的复合泡沫具有良好的保温性能和阻燃性能，通过采用可膨胀石墨制备的过程中通过对常规阻燃剂改性，提高产品的阻燃效果，同时密度相对较低、强度相对较高，施工便利，具体的，本发明制得的含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫，导热系数可达到为0.36～0.42W/(m·K)，燃烧等级为B1，表观密度为19～25kg/m3，抗拉强度为0.1～0.2MPa。
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做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。
一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫，其制备原料包括以下组分，苯乙烯100-120份、引发剂0.1-2份，可膨胀石墨0.5-3份、脱盐水100-130份、单硬脂酸甘油酯0.02-0.05份，磷酸钙1-3份，发泡剂2-10份、去离子水100-200份、分散剂0.1-1份和乳化剂0.1-0.5份。
综上，
实施例一：
S1，以天然鳞片石墨、氧化剂和插层剂为原料，采用爆炸法制备可膨胀石墨；
S2，在爆炸法制备可膨胀石墨过程中，向反应物中加入金属盐做改性膨胀剂，对得到的可膨胀石墨进行表面改性，得到表面改性的可膨胀石墨；
S3，在反应容器内加入100份脱盐水，依次加入0.02份单硬脂酸甘油酯、1份磷酸钙，再加入步骤二得到的表面改性的可膨胀石墨和100份苯乙烯，边加边搅拌，分散后加入0.1份引发剂持续搅拌进行预聚，得到可膨胀石墨与苯乙烯的预聚溶液；
S4，在反应容器中加入0.1份分散剂和水，均匀搅拌，然后加入1份可膨胀石墨与苯乙烯的预聚溶液，之后再向混合溶液中加入2份发泡剂，得到可膨胀石墨与聚苯乙烯的颗粒状物质；
S5，将可膨胀石墨与聚苯乙烯的颗粒状物质在水蒸气下预先发泡，熟化后进行高压发泡成型，得到含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫。
实施例二：
S1，以天然鳞片石墨、氧化剂和插层剂为原料，采用爆炸法制备可膨胀石墨；
S2，在爆炸法制备可膨胀石墨过程中，向反应物中加入金属盐做改性膨胀剂，对得到的可膨胀石墨进行表面改性，得到表面改性的可膨胀石墨；
S3，在反应容器内加入130份脱盐水，依次加入0.05份单硬脂酸甘油酯、3份磷酸钙，再加入步骤二得到的表面改性的可膨胀石墨和120份苯乙烯，边加边搅拌，分散后加入2份引发剂持续搅拌进行预聚，得到可膨胀石墨与苯乙烯的预聚溶液；
S4，在反应容器中加入1份分散剂和水，均匀搅拌，然后加入3份可膨胀石墨与苯乙烯的预聚溶液，之后再向混合溶液中加入10份发泡剂，得到可膨胀石墨与聚苯乙烯的颗粒状物质；
S5，将可膨胀石墨与聚苯乙烯的颗粒状物质在水蒸气下预先发泡，熟化后进行高压发泡成型，得到含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫
本发明的工作使用流程以及安装方法为，本一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫及其制备方法在使用时，制得的复合泡沫具有良好的保温性能和阻燃性能，通过采用可膨胀石墨制备的过程中通过对常规阻燃剂改性，提高产品的阻燃效果，同时密度相对较低、强度相对较高，施工便利，具体的，本发明制得的含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫，导热系数可达到为0.36～0.42W/(m·K)，燃烧等级为B1，表观密度为19～25kg/m3，抗拉强度为0.1～0.2MPa。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫，其特征在于：其制备原料包括以下组分，苯乙烯100-120份、引发剂0.1-2份，可膨胀石墨0.5-3份、脱盐水100-130份、单硬脂酸甘油酯0.02-0.05份，磷酸钙1-3份，发泡剂2-10份、去离子水100-200份、分散剂0.1-1份和乳化剂0.1-0.5份。
2.一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫的制备方法，其特征在于：基于权利要求1所述的一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫，其制备方法包括以下步骤，
步骤一，以天然鳞片石墨、氧化剂和插层剂为原料，采用爆炸法制备可膨胀石墨；
步骤二，在爆炸法制备可膨胀石墨过程中，向反应物中加入金属盐做改性膨胀剂，对得到的可膨胀石墨进行表面改性，得到表面改性的可膨胀石墨；
步骤三，在反应容器内加入脱盐水，依次加入单硬脂酸甘油酯、磷酸钙，再加入步骤二得到的表面改性的可膨胀石墨和苯乙烯，边加边搅拌，分散后加入引发剂持续搅拌进行预聚，得到可膨胀石墨与苯乙烯的预聚溶液；
步骤四，在反应容器中加入分散剂和水，均匀搅拌，然后加入可膨胀石墨与苯乙烯的预聚溶液，之后再向混合溶液中加入发泡剂，得到可膨胀石墨与聚苯乙烯的颗粒状物质；
步骤五，将可膨胀石墨与聚苯乙烯的颗粒状物质在水蒸气下预先发泡，熟化后进行高压发泡成型，得到含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫。
3.根据权利要求2步骤一所述的一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫的制备方法，其特征在于：所述天然鳞片石墨的固定碳含量≥90％，粒度为150目以下。
4.根据权利要求2步骤一所述的一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫的制备方法，其特征在于：所述插层剂为硫酸、硝酸、磷酸、高氯酸和冰乙酸中的任意一种或至少两种的混合物。
5.根据权利要求1步骤二所述的一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫的制备方法，其特征在于：所述爆炸法采用膨胀剂为KClO4、Mg(ClO4)2·nH2O、Zn(NO3)2·NH2O等制得的烟火药或混合物。
6.根据权利要求1步骤三所述的一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫的制备方法，其特征在于：所述搅拌过程中，调节pH为4.0-6.0，升温至70-80℃，保温搅拌反应1-2小时。
7.根据权利要求1步骤三所述的一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫的制备方法，其特征在于：所述引发剂的质量占所述苯乙烯质量的2-6％，引发剂为过氧化合物引发剂、氧化还原引发剂中的任意一种。
8.根据权利要求1步骤四所述的一种含可膨胀石墨的阻燃型EPS复合泡沫的制备方法，其特征在于：所述发泡剂的质量占所述苯乙烯质量的10-20％，所述发泡剂为戊烷、己烷、庚烷和二氯甲烷中的任意一种或至少两种的混合物。
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