难燃聚苯乙烯保温材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开的难燃聚苯乙烯保温材料按重量份计是由2～50份发泡的聚苯乙烯泡沫颗粒、20～1000份水性胶黏剂、5～100份纳米粘土、0.1～10份增强剂、0.01～1份增稠保水剂和2～50份抑热剂搅拌混合均匀倒入模具，然后在1～10MPa压力下模压成型，经常规冷冻干燥制得，其密度为70～150kg/m

【技术实现步骤摘要】
难燃聚苯乙烯保温材料及其制备方法
本专利技术属于保温材料及其制备
，具体涉及一种难燃聚苯乙烯保温材料及其制备方法。
技术介绍
可发性聚苯乙烯泡沫(EPS)是通过在聚苯乙烯树脂中添加发泡剂，经发泡而成的、内部具有多孔结构的泡沫材料。它具有导热系数低、质量轻、硬度高及化学性质稳定等特点，已被广泛应用于建筑外墙保温等行业，是市场上用量最大的建筑保温隔热材料。但是由于聚苯乙烯泡沫的易燃特点，随之也带来了火灾的危害。六溴环十二烷(HBCD)是阻燃聚苯乙烯泡沫的最有效的阻燃剂，然而《斯德哥尔摩公约》已将六溴环十二烷列为持久性有机污染物，已在全球禁止使用，因而如何对聚苯乙烯泡沫进行高效无卤的阻燃是该领域需要研究解决的课题。目前公开的针对EPS泡沫高效阻燃的方法均为后处理法，即先制备阻燃粘结剂，然后再将其与EPS泡沫颗粒混合均匀、压制成板得到阻燃型的聚苯乙烯泡沫复合材料。而所制备的阻燃粘结剂可分为有机与无机两种。有机粘结剂多为热固型酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂以及丙烯酸酯类；无机粘结剂多为无机水玻璃、硅酸盐水泥以及其他复合型水泥类。如CN104151729A报道了以有机酚醛树脂为粘结剂，膨胀石墨为阻燃剂制备一种阻燃型聚苯乙烯泡沫的方法，即通过添加20％粘结剂与15％阻燃剂制备的阻燃型聚苯乙烯泡沫，其氧指数提高了24％，但是无法通过UL94V-0。CN102391588A报道了以有机酚醛树脂为粘结剂，膨胀石墨为阻燃剂、红磷为协效剂来制备一种阻燃型聚苯乙烯泡沫的方法，通过膨胀石墨与红磷进行复配虽得到了很好的阻燃效果，其产品的氧指数较高，垂直燃烧等级也通过了UL94V-0。但由于二者都使用了有机酚醛粘结剂，而有机酚醛树脂粘结剂的燃烧热值高达32MJ/kg，以至于无法满足符合B1级防火建筑保温材料。如CN103923339A报道了利用一定模数的无机水玻璃为粘结剂，结合可膨胀性石墨阻燃剂，得到了具有无卤阻燃性的EPS泡沫板材。不仅其制备的产品氧指数只有26.8％，且垂直燃烧等级也为无级。而CN102219460A则报道了一种无机有机复合材料，该复合材料是将有机材料与无机材料混合、模压成型得到的。其中所使用的有机材料为聚苯乙烯泡沫，无机材料为硅酸盐水泥。由于该复合材料中大部分为硅酸盐水泥，所以得到的材料的密度大、导热系数高，无法满足轻质泡沫的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，首先提供一种无需添加阻燃剂的难燃聚苯乙烯保温材料。本专利技术的另一目的是提供一种制备上述难燃聚苯乙烯保温材料的方法。本专利技术提供的难燃聚苯乙烯保温材料，其特征在于该保温材料以重量份计由如下组分制备而成：该难燃聚苯乙烯保温材料的密度为70～150kg/m3，压缩强度为0.2～0.3MPa，导热系数为0.045～0.06W/mK，燃烧热值为2～2.9MJ/kg，氧指数为50～70％，垂直燃烧等级为V-0级，防火燃烧等级为A2级。以上保温材料的组分优选以下配比：当以上保温材料中的增强剂为0.5～5份，抑热剂为5～25份时，该难燃聚苯乙烯保温材料的密度为70～140kg/m3，压缩强度为0.2～0.3MPa，导热系数为0.045～0.06W/mK，燃烧热值为2～2.65MJ/kg，氧指数为50～70％，垂直燃烧等级为V-0级，防火燃烧等级为A2级。以上保温材料中所述的水性胶黏剂是由海藻酸铵、海藻酸钠、海藻酸钠－海藻酸钙复盐、海藻酸铵－海藻酸钙复盐和海藻酸丙二醇酯、明胶、动物胶、黄原胶、瓜尔胶、田菁胶、胡麻胶、香豆胶、石花胶、淀粉和聚乙烯醇中的至少一种配制的固含量为5～20％的水溶液。优选海藻酸铵、海藻酸铵－海藻酸钙复盐、淀粉和聚乙烯醇中的至少一种。以上保温材料中所述的纳米粘土为蒙脱土、锂皂石、勃姆石、凹凸棒、海泡石、伊利石、绿泥石、高岭石和蛭石中的至少一种。优选蒙脱土、锂皂石、勃姆石和凹凸棒中的至少一种。以上保温材料中所述的增强剂为氯化钙、硫酸钙、磷酸钙、碳酸钙、硝酸钙、硼酸、磷酸、硼酸盐、二氧化硅、粉煤灰、炭黑、玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、铬酸盐和重铬酸盐中的至少一种。优选硼酸、磷酸、磷酸钙、碳纤维、粉煤灰和玻璃纤维中的至少一种。以上保温材料中所述的增稠保水剂为甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、羧丙基纤维素钠、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素和羧丙基纤维素中的至少一种。优选甲基纤维素钠、甲基纤维素和羧甲基纤维素中的至少一种。以上保温材料中所述的抑热剂为氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铜、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化镍、氢氧化锌以及氢氧化铅、五水合硫酸铜、十水合硫酸钠、七水合硫酸亚铁、十二水合硫酸铝钾、七水合硫酸镁、七水合硫酸锌、二水合硫酸钙、一水合二硫酸钙、六水合氯化镁、三水合二氧化铁、一水合氧化铝、三水合氧化铝、十水合硼酸钠、六水合氯化镁、六水合硫酸亚铁铵、十水合碳酸钠六水合氯化钙和六水合氯化铬中的至少一种。优选氢氧化镁、氢氧化铝、七水合硫酸镁、十二水合硫酸铝钾和十水合硼酸钠中的至少一种。以上保温材料所述的防火燃烧等级是指达到高层民用保温材料(GB/T8624-2012)的防火燃烧等级。本专利技术提供制备上述难燃聚苯乙烯保温材料的方法，该方法的工艺步骤和条件如下：将2～50重量份发泡的聚苯乙烯泡沫颗粒、20～1000重量份水性胶黏剂、5～100重量份纳米粘土、0.1～10重量份增强剂、0.01～1重量份增稠保水剂、2～50重量份抑热剂搅拌混合均匀，倒入模具，然后在1～10MPa压力下模压成型，经常规冷冻干燥即可得到难燃聚苯乙烯保温材料。以上方法的工艺步骤和条件优选如下：将5～30重量份发泡的聚苯乙烯泡沫颗粒、50～500重量份水性胶黏剂、10～50重量份纳米粘土、0.5～5重量份增强剂、0.05～0.5重量份增稠保水剂、5～25重量份抑热剂搅拌混合均匀，倒入模具，然后在1～5MPa压力下模压成型，经常规冷冻干燥即可得到难燃聚苯乙烯保温材料。以上方法中所述的水性胶黏剂是由海藻酸铵、海藻酸钠、海藻酸钠－海藻酸钙复盐、海藻酸铵－海藻酸钙复盐和海藻酸丙二醇酯、明胶、动物胶、黄原胶、瓜尔胶、田菁胶、胡麻胶、香豆胶、石花胶、淀粉和聚乙烯醇中的至少一种配制的固含量为5～20％的水溶液。优选海藻酸铵、海藻酸铵－海藻酸钙复盐、淀粉和聚乙烯醇中的至少一种。以上方法中所述的纳米粘土为蒙脱土、锂皂石、勃姆石、凹凸棒、海泡石、伊利石、绿泥石、高岭石和蛭石中的至少一种。优选蒙脱土、锂皂石、勃姆石和凹凸棒中的至少一种。以上方法中所述的增强剂为氯化钙、硫酸钙、磷酸钙、碳酸钙、硝酸钙、硼酸、磷酸、硼酸盐、二氧化硅、粉煤灰、炭黑、玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、铬酸盐和重铬酸盐中的至少一种。优选硼酸、磷酸、磷酸钙、碳纤维、粉煤灰、玻璃纤维、长玻璃纤维和短玻璃纤维中的至少一种。以上方法中所述的增稠保水剂为甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、羧丙基纤维素钠、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素和羧丙基纤维素中的至少一种。优选甲基纤维素钠、甲基纤维素和羧甲基纤维素中的至少一种。以上方法中所述的抑热剂为氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种难燃聚苯乙烯保温材料，其特征在于该保温材料以重量份计由如下组分制备而成：

【技术特征摘要】
1.一种难燃聚苯乙烯保温材料，其特征在于该保温材料以重量份计由如下组分制备而成：该难燃聚苯乙烯保温材料的密度为70～150kg/m3，压缩强度为0.2～0.3MPa，导热系数为0.045～0.06W/mK，燃烧热值为2～2.9MJ/kg，氧指数为50～70％，垂直燃烧等级为V-0级，防火燃烧等级为A2级。2.根据权利要求1所述的难燃聚苯乙烯保温材料，其特征在于该保温材料的组分配比为：3.根据权利要求1或2所述的难燃聚苯乙烯保温材料，其特征在于该保温材料中所述的水性胶黏剂是由海藻酸铵、海藻酸钠、海藻酸钠－海藻酸钙复盐、海藻酸铵－海藻酸钙复盐和海藻酸丙二醇酯、明胶、动物胶、黄原胶、瓜尔胶、田菁胶、胡麻胶、香豆胶、石花胶、淀粉和聚乙烯醇中的至少一种配制的浓度为5～20％的水溶液。4.根据权利要求1或2所述的难燃聚苯乙烯保温材料，其特征在于该保温材料中所述的纳米粘土为蒙脱土、锂皂石、勃姆石、凹凸棒、海泡石、伊利石、绿泥石、高岭石和蛭石的至少一种。5.根据权利要求1或2所述的难燃聚苯乙烯保温材料，其特征在于该保温材料中所述的增强剂为氯化钙、硫酸钙、磷酸钙、碳酸钙、硝酸钙、硼酸、磷酸、硼酸盐、二氧化硅、粉煤灰、炭黑、玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、铬酸盐和重铬酸盐中的至少一种。6.根据权利要求1或2所述的难燃聚苯乙烯保温材料，其特征在于该保温材料中所述的增稠保水剂为甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、羧丙基纤维素钠、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素和羧丙基纤维素中的至少一种。7.根据权利要求1或2所述的难燃聚苯乙烯保温材料，其特征在于该保温材料中所述的抑热剂为氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉忠，朱宗民，廖望，商珂，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51