CN114133675B - 一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其特征在于，是由如下按重量份计的各原料制成：聚苯乙烯80‑100份、烯丙基三苯基溴化膦/4‑氟苯乙烯/丙烯腈共聚物25‑35份、4‑硼酸三苯胺3‑5份、莫来石纤维10‑15份、偶联剂3‑5份、发泡剂6‑8份、环保增塑剂4‑6份、抗氧化剂2‑4份。本发明还公开了一种所述阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料的制备工艺。本发明公开的阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料阻燃性好、抗老化性能足，保温效果佳，环保性优异。
Description
技术领域
本发明涉及泡沫材料技术领域，尤其涉及一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料及其制备工艺。
背景技术
随着社会的进步和人民生活水平的提高，人们对居住环境或工作环境的要求越来越高，希望处于冬暖夏凉、降噪隔音的环境中，正是在这种形势下，建筑保温板应运而生。建筑保温板的使用可以使室内达到冬暖夏凉的效果，而且能够在很大程度上降低室内采暖与制冷的能耗。
聚苯乙烯泡沫材料是一种常见的建筑保温板制备用材料。其是通过加热可发性聚苯乙烯母粒，形成硬质闭孔结构的泡沫珠粒，经老化干燥后热蒸汽模压或挤塑成型而成。由于其具有低比重、耐水性能好，且隔热、隔音性能优异等优点，已经广泛应用节能建材、包装材料、制冷等行业。但是，聚苯乙烯泡沫作为一种聚合物材料，其最大的缺点在于易燃不防火、且燃烧时放出难闻的有毒浓烟，对公共安全及生命财产构成巨大威胁。除此之外，现有的聚苯乙烯泡沫材料还或多或少存在耐老化性能不足，机械力学性能和性能稳定性不佳，使用寿命短的缺陷。
如中国专利申请CN201310014571.6公开一种聚苯乙烯复合保温材料及保温板的制备方法，该方法制得的产品具有较高的阻燃性，但是加入的无机阻燃剂过多导致产品的导热系数过高保温效果明显下降而且抗压抗拉强度明显下降。且该聚苯乙烯复合保温材料由于无机阻燃剂与聚苯乙烯基材之间的相容性不佳导致材料在长期使用过程易出现外渗现象，从而影响材料性能稳定性，降低其使用寿命。
因此，寻求更为有效的制备工艺，制备出阻燃性好、抗老化性能足，保温效果佳的聚苯乙烯泡沫材料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进保温材料领域的发展具有非常重要的意义。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种阻燃性好、抗老化性能足，保温效果佳的聚苯乙烯泡沫材料及其制备工艺，该制备工艺简单，操作控制方便，无需专用设备，制备效率和成品合格率高，适合连续规模化生产。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其特征在于，是由如下按重量份计的各原料制成：聚苯乙烯80-100份、烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物25-35份、4-硼酸三苯胺3-5份、莫来石纤维10-15份、偶联剂3-5份、发泡剂6-8份、环保增塑剂4-6份、抗氧化剂2-4份。
优选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂1520、抗氧化剂1010、抗氧化剂3052中的至少一种。
优选的，所述环保增塑剂为环氧大豆油、柠檬酸三丁酯中的至少一种。
优选的，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
优选的，所述莫来石纤维的平均直径为3-9μm，长径比为(15-25):1。
优选的，所述烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂加入到有机溶剂中，在惰性气体氛围，50-65℃下搅拌反应3-5小时，后在水中沉出，接着将沉出的聚合物用乙醇洗涤3-6次，最终置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重。
优选的，所述烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂、有机溶剂的质量比为1:(3-5):2:(0.06-0.08):(30-40)。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述有机溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。
优选的，所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
优选的，所述聚苯乙烯为广州乙烯股份有限公司生产的牌号为680的聚苯乙烯。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：首先将除发泡剂之外的其它原料混合均匀后，在110-125℃下混炼10-15分钟；然后加入发泡剂混合均匀后，在90-100℃下混炼8-12分钟，然后通过成型设备加压成型，脱模后制得阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料。
优选的，所述加压成型的成型压力为5-8MPa，保压5-10min。
具体实施方式
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其特征在于，是由如下按重量份计的各原料制成：聚苯乙烯80-100份、烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物25-35份、4-硼酸三苯胺3-5份、莫来石纤维10-15份、偶联剂3-5份、发泡剂6-8份、环保增塑剂4-6份、抗氧化剂2-4份。
优选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂1520、抗氧化剂1010、抗氧化剂3052中的至少一种。
优选的，所述环保增塑剂为环氧大豆油、柠檬酸三丁酯中的至少一种。
优选的，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
优选的，所述莫来石纤维的平均直径为3-9μm，长径比为(15-25):1。
优选的，所述烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂加入到有机溶剂中，在惰性气体氛围，50-65℃下搅拌反应3-5小时，后在水中沉出，接着将沉出的聚合物用乙醇洗涤3-6次，最终置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重。
优选的，所述烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂、有机溶剂的质量比为1:(3-5):2:(0.06-0.08):(30-40)。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述有机溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。
优选的，所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
优选的，所述聚苯乙烯为广州乙烯股份有限公司生产的牌号为680的聚苯乙烯。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：首先将除发泡剂之外的其它原料混合均匀后，在110-125℃下混炼10-15分钟；然后加入发泡剂混合均匀后，在90-100℃下混炼8-12分钟，然后通过成型设备加压成型，脱模后制得阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料。
优选的，所述加压成型的成型压力为5-8MPa，保压5-10min。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料及其制备工艺，该制备工艺简单，操作控制方便，无需专用设备，制备效率和成品合格率高，适合连续规模化生产。通过各原料之间的相互配合，共同作用，形成互穿网络结构，使得制成的产品阻燃性好、机械力学性能和抗老化性能足，保温效果佳，环保性能优异。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
本例提供一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其特征在于，是由如下按重量份计的各原料制成：聚苯乙烯80份、烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物25份、4-硼酸三苯胺3份、莫来石纤维10份、偶联剂3份、发泡剂6份、环保增塑剂4份、抗氧化剂2份。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1520；所述环保增塑剂为环氧大豆油；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述莫来石纤维的平均直径为3μm，长径比为15:1。
所述烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂加入到有机溶剂中，在惰性气体氛围，50℃下搅拌反应3小时，后在水中沉出，接着将沉出的聚合物用乙醇洗涤3次，最终置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重；所述烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂、有机溶剂的质量比为1:3:2:0.06:30；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述有机溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氮气。
所述聚苯乙烯为广州乙烯股份有限公司生产的牌号为680的聚苯乙烯。
一种所述阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：首先将除发泡剂之外的其它原料混合均匀后，在120℃下混炼10分钟；然后加入发泡剂混合均匀后，在95℃下混炼8分钟，然后通过成型设备加压成型，脱模后制得阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料；所述加压成型的成型压力为7MPa，保压8min。
实施例2
本例提供一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其配方和制备工艺与实施例1基本相同，不同的是，是由如下按重量份计的各原料制成：聚苯乙烯85份、烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物27份、4-硼酸三苯胺3.5份、莫来石纤维12份、偶联剂3.5份、发泡剂6.5份、环保增塑剂4.5份、抗氧化剂2.5份；所述烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂、有机溶剂的质量比为1:3.5:2:0.065:33。
实施例3
本例提供一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其配方和制备工艺与实施例1基本相同，不同的是，是由如下按重量份计的各原料制成：聚苯乙烯90份、烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物30份、4-硼酸三苯胺4份、莫来石纤维13份、偶联剂4份、发泡剂7份、环保增塑剂5份、抗氧化剂3份；所述烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂、有机溶剂的质量比为1:4:2:0.07:35。
实施例4
本例提供一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其配方和制备工艺与实施例1基本相同，不同的是，是由如下按重量份计的各原料制成：聚苯乙烯95份、烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物33份、4-硼酸三苯胺4.5份、莫来石纤维14份、偶联剂4.5份、发泡剂7.5份、环保增塑剂5.5份、抗氧化剂3.5份；所述烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂、有机溶剂的质量比为1:4.5:2:0.075:38。
实施例5
本例提供一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其配方和制备工艺与实施例1基本相同，不同的是，是由如下按重量份计的各原料制成：聚苯乙烯100份、烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物35份、4-硼酸三苯胺5份、莫来石纤维15份、偶联剂5份、发泡剂8份、环保增塑剂6份、抗氧化剂4份；所述烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂、有机溶剂的质量比为1:5:2:0.08:40。
对比例1
本例提供一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加4-硼酸三苯胺。
对比例2
本例提供一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加烯丙基三苯基溴化膦。
为了进一步说明本申请各实施例产品的有益技术效果，对各例制成的阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料进行相关性能测试，测试结果见表1，测试方法参见我国现行相应国标或本领域常规方法；所述抗老化性是将各例产品置于85℃的热空气中96小时后拉伸强度的保留率。
表1
| 项目 | 抗伸强度(MPa) | 导热系数(W/m.K) | 抗老化性(％) | 极限氧指数(％) |
| 实施例1 | 29.4 | 0.029 | 92.3 | 33 |
| 实施例2 | 31.0 | 0.027 | 93.0 | 35 |
| 实施例3 | 32.3 | 0.024 | 93.5 | 37 |
| 实施例4 | 33.3 | 0.023 | 94.2 | 38 |
| 实施例5 | 35.1 | 0.021 | 95.1 | 40 |
| 对比例1 | 20.2 | 0.033 | 84.3 | 28 |
| 对比例2 | 21.0 | 0.034 | 83.1 | 25 |
从表1数据可以看出，本申请实施例中产品较对比例具有更高的机械力学性能，更好的保温性，更优异的抗老化性和阻燃性，4-硼酸三苯胺、烯丙基三苯基溴化膦的加入，与其它组分共同配合作用，能改善上述性能。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其特征在于，是由如下按重量份计的各原料制成：聚苯乙烯80-100份、烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物25-35份、4-硼酸三苯胺3-5份、莫来石纤维10-15份、偶联剂3-5份、发泡剂6-8份、环保增塑剂4-6份、抗氧化剂2-4份；
所述烯丙基三苯基溴化膦/4-氟苯乙烯/丙烯腈共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂加入到有机溶剂中，在惰性气体氛围，50-65℃下搅拌反应3-5小时，后在水中沉出，接着将沉出的聚合物用乙醇洗涤3-6次，最终置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重；所述烯丙基三苯基溴化膦、4-氟苯乙烯、丙烯腈、引发剂、有机溶剂的质量比为1:(3-5):2:(0.06-0.08):(30-40)；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述有机溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂1520、抗氧化剂1010、抗氧化剂3052中的至少一种；所述环保增塑剂为环氧大豆油、柠檬酸三丁酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其特征在于，所述莫来石纤维的平均直径为3-9μm，长径比为(15-25):1。
5.根据权利要求1所述的阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料，其特征在于，所述聚苯乙烯为广州乙烯股份有限公司生产的牌号为680的聚苯乙烯。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：首先将除发泡剂之外的其它原料混合均匀后，在110-125℃下混炼10-15分钟；然后加入发泡剂混合均匀后，在90-100℃下混炼8-12分钟，然后通过成型设备加压成型，脱模后制得阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料。
7.根据权利要求6所述阻燃性好的聚苯乙烯泡沫材料的制备工艺，其特征在于，所述加压成型的成型压力为5-8MPa，保压5-10min。
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