专利名称：聚苯乙烯复合保温材料及保温板的制备方法
技术领域：
本发明具体涉及一种防火阻燃的聚苯乙烯复合保温材料，以及使用该材料制备保温板的方法，属于保温板材技术领域。
背景技术：
目前，市场上使用的保温材料主要分为无机保温材料和有机保温材料两大类。综合而言，有机保温材料具有重量轻、保温隔热性能好、材料加工性好等优点，但其防火性能差、稳定性差且不耐老化。无机保温材料如珍珠岩、硅藻土、石棉、矿渣棉、泡沫玻璃等，虽具备一定的防火性能，但其导热系数高、保温性能差，容重较大。市场上现有的A级保温材料有玻璃棉、岩棉板、发泡水泥、泡沫玻璃、玻化微珠等几种无机材料，其原材料价格较高，施工复杂，如玻化微珠在施工时至少需要在外墙涂抹七八公分厚的砂浆，多的则需要涂抹十几公分厚，费工又费料。而有些材料如岩棉板，属于有害物质，施工时防护不好则会引起全身瘙痒。B级保温材料有模塑聚苯乙烯(EPS)保温板、挤塑聚苯乙烯保温板板(XPS)、发泡聚氨酯(PU)保温板等几种，其施工较为方便，施工费用大约是A级保温材料的一半，在市场上的受欢迎程度较高，坐拥一定的市场占有率。然而现有有机保温材料虽然成本较低，保温效果好，施工方便，但其燃烧等级多数不达标，面临被市场淘汰的风险。虽然向有机保温材料中加入阻燃剂可提高其燃烧等级，但阻燃效果并不明显，且大多数阻燃剂在发生火灾时会产生有毒烟气，严重危及人的生命安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚苯乙烯复合保温材料。同时，本发明还提供一种采用上述聚苯乙烯复合保温材料制备保温板的方法。为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是聚苯乙烯复合保温材料，由以下重量份数的组分组成耐火阻燃型无机材料80 90份，耐火阻燃型粘结剂30 50份，分散剂O.1 I份，偶联剂O.1 I份，阻燃剂I 10份，可发性聚苯乙烯颗粒30 80份。所述的耐火阻燃型无机材料为氧化镁、氧化铝、高岭土、氧化钙、珍珠岩粉、石墨粉、硅微粉、硅酸钠、硫酸氨、磷酸钠中的一种或多种。所述的耐火阻燃型无机材料的粒径范围为1250目 5000目。所述的耐火阻燃型粘 结剂为脲醛树脂、酚醛树脂、有机硅树脂当中的一种或多种。所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、硬脂酸单甘油酯，三硬脂酸甘油酯当中的一种或多种。
所述的偶联剂为钛酸酯类偶联剂异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、三异硬酯酸钛酸异丙酯、二(二辛基焦磷酰氧基)氧代酯酸钛、二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯及硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、KH792、DL602中的一种或多种。所述的阻燃剂为红磷、氢氧化铝、膨胀性石墨、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、硼酸锌、多聚磷酸铵，三聚氰胺、季戊四醇中的一种或多种。所述的可发性聚苯乙烯颗粒为普通型聚苯乙烯颗粒经预发、熟化后的颗粒，可以为市售商品。一种采用上述聚苯乙烯复合保温材料制备保温板的方法，具体步骤如下(I)准确取各组分，先将耐火阻燃型无机材料加入到耐火阻燃型粘结剂中，再加入分散剂、偶联剂、阻燃剂，充分搅拌分散；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 08 O. 25MPa，通蒸汽加热时间为5 40s，即得聚苯乙烯复合保温板。本发明的有益效果
本发明聚苯乙烯复合保温材料采用无机保温材料与有机保温材料复合，兼具无机材料耐火、隔热、阻燃及有机材料导热系数低的特性，在不改变聚苯乙烯导热系数的前提下即能提高复合保温材料的耐火阻燃性能。本发明制备复合保温板的方法为将无机保温材料与粘结剂、分散剂、偶联剂、阻燃剂搅拌分散，加入聚苯乙烯颗粒中，在每个聚苯乙烯颗粒表面均覆盖一层防火阻燃材料，使每个颗料形成了一个完整独立的单元，从而有效阻断热量的传导和火焰的传播，达到了“准不燃”的效果，再经二次发泡成型制得聚苯乙烯复合保温板。本发明制备复合保温板的方法简单，易操作，适于规模化生产应用。本发明制备的聚苯乙烯复合保温板具有质轻、导热系数低、保温效果好、抗拉强度高、韧性好、尺寸稳定性高、吸水率低、阻燃效果好等优点，其燃烧性能可以达A2级(GB8624-2006)。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。实施例1本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过1250目筛的氧化镁80份，脲醛树脂30份，十二烷基硫酸钠O.1份，异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯O.1份，红磷I份，可发性聚苯乙烯颗粒30份。制备保温板的步骤如下(I)准确取各组分，先将氧化镁加入到盛有脲醛树脂的分散机中，再加入十二烷基硫酸钠、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、红磷，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为2500转/min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 08MPa，通蒸汽加热时间为40s，即得聚苯乙烯复合保温板。
本实施例制得保温板的性能数据详见下表I。实施例2本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过2000目筛的氧化铝90份，酚醛树脂40份，十二烷基硫酸钠O. 5份，三异硬酯酸钛酸异丙酯O. 5份，氢氧化铝10份，可发性聚苯乙烯颗粒40份。制备保温板的步骤如下(I)准确取各组分，先将氧化铝加入到盛有酚醛树脂的分散机中，再加入十二烷基硫酸钠、三异硬酯酸钛酸异丙酯、氢氧化铝，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为2500转/min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 12MPa，通蒸汽加热时间为35s，即得聚苯乙烯复合保温板。本实施例制得保温板的性能数据详见下表I。实施例3本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过5000目筛的高岭土 90份，有机硅树脂50份， 甲基戊醇I份，二( 二辛基焦磷酰氧基)氧代酯酸钛I份，膨胀性石墨5份，可发性聚苯乙烯颗粒50份。制备保温板的步骤如下(I)准确取各组分，先将高岭土加入到盛有有机硅树脂的分散机中，再加入甲基戊醇、二(二辛基焦磷酰氧基)氧代酯酸钛、膨胀性石墨，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为 3000 转 /min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 16MPa，通蒸汽加热时间为25s，即得聚苯乙烯复合保温板。本实施例制得保温板的性能数据详见下表I。实施例4本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过3000目筛的氧化钙80份，酚醛树脂40份，聚丙烯酰胺I份，二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯I份，十溴二苯乙烷I份，可发性聚苯乙烯颗粒50份。制备保温板的步骤如下(I)准确取各组分，先将氧化钙加入到盛有酚醛树脂的分散机中中，再加入聚丙烯酰胺、二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯、十溴二苯乙烷，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为3000转/min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 18MPa，通蒸汽加热时间为15s，即得聚苯乙烯复合保温板。本实施例制得保温板的性能数据详见下表I。实施例5本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过1250目筛的珍珠岩粉85份，脲醛树脂35份，脂肪酸聚乙二醇酯O. 5份，硅烷偶联剂KH5500. 5份，多聚磷酸铵8份，可发性聚苯乙烯颗粒60份。制备保温板的步骤如下(I)准确取各组分，先将珍珠岩粉加入到盛有脲醛树脂的分散机中，再加入脂肪酸聚乙二醇酯、硅烷偶联剂KH550、多聚磷酸铵，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为2000转 /min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 20MPa，通蒸汽加热时间为10s，即得聚苯乙烯复合保温板。本实施例制得保温板的性能数据详见下表I。实施例6本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过2000目筛的石墨粉85份，脲醛树脂20份，酚醛树脂25份，硬脂酸单甘油酯O. 3份，硅烷偶联剂KH5600. 7份，十溴二苯醚2份，可发性聚苯乙烯颗粒80份。制备保温板的步骤如下( I)准确取各组分，先将石墨粉加入到盛有脲醛树脂和酚醛树脂的分散机中，再加入硬脂酸单甘油酯、硅烷偶联剂KH560、十溴二苯醚，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为2500 转 /min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 25MPa，通蒸汽加热时间为5s，即得聚苯乙烯复合保温板。本实施例制得保温板的性能数据详见下表I。实施例7本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过5000目筛的硅微粉80份，脲醛树脂20份，酚 醛树脂20份，三硬脂酸甘油酯O.1份，硅烷偶联剂KH5701份，硼酸锌2份，可发性聚苯乙烯颗粒70份。制备保温板的步骤如下(I)准确取各组分，先将硅微粉加入到盛有脲醛树脂和酚醛树脂的分散机中，再加入三硬脂酸甘油酯、硅烷偶联剂KH570、硼酸锌，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为2500 转 /min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 15MPa，通蒸汽加热时间为25s，即得聚苯乙烯复合保温板。本实施例制得保温板的性能数据详见下表I。实施例8本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过2000目筛的硅酸钠40份，硫酸铵45份，有机硅树脂20份，酚醛树脂20份，硬脂酸单甘油酯O. 3份，三硬脂酸甘油酯O. 5份，硅烷偶联剂KH7921份，三聚氰胺6份，可发性聚苯乙烯颗粒35份。制备保温板的步骤如下( I)准确取各组分，先将硅酸钠和硫酸铵加入到盛有有机硅树脂和酚醛树脂的分散机中，再加入硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、硅烷偶联剂KH792、三聚氰胺，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为3000转/min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 20MPa，通蒸汽加热时间为10s，即得聚苯乙烯复合保温板。
本实施例制得保温板的性能数据详见下表I。实施例9本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过1250目筛的磷酸钠90份，脲醛树脂20份，有机硅树脂30份，甲基戊醇I份，硅烷偶联剂DL6021份，季戊四醇7份，可发性聚苯乙烯颗粒50份。制备保温板的步骤如下 (I)准确取各组分，先将磷酸钠加入到盛有脲醛树脂和有机硅树脂的分散机中，再加入甲基戊醇、硅烷偶联剂DL602、季戊四醇，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为2000转 /min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. lOMPa，通蒸汽加热时间为30s，即得聚苯乙烯复合保温板。本实施例制得保温板的性能数据详见下表I。
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实施例10本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过2000目筛的氧化镁40份、氧化钙30份、石墨粉20份，有机硅树脂50份，聚丙烯酰胺O. 5份，脂肪酸聚乙二醇酯O. 5份，硅烷偶联剂KH5500. 5份，硅烷偶联剂DL6020. 5份，红磷2份，氢氧化铝5份，可发性聚苯乙烯颗粒45份。制备保温板的步骤如下(I)准确取各组分，先将氧化镁、氧化钙和石墨粉加入到盛有有机硅树脂的分散机中，再加入聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂DL602、红磷和氢氧化铝，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为3000转/min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 25MPa，通蒸汽加热时间为15s，即得聚苯乙烯复合保温板。实施例11本实施例聚苯乙烯复合保温材料由以下重量份数的组分组成过2000目筛的石墨粉90份，有机硅树脂50份，聚丙烯酰胺O. 5份，脂肪酸聚乙二醇酯O. 5份，硅烷偶联剂KH5500. 5份，硅烷偶联剂DL6020. 5份，多聚磷酸铵3份，三聚氰胺2份，季戊四醇3份，可发性聚苯乙烯颗粒45份。制备保温板的步骤如下(I)准确取各组分，先将石墨粉加入到盛有有机硅树脂的分散机中，再加入聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂DL602、多聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇，开启分散机充分搅拌分散，转速设置为3000转/min ；(2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中，使可发性聚苯乙烯颗粒填充满整个模腔，蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 25MPa，通蒸汽加热时间为15s，即得聚苯乙烯复合保温板。本实施例制得保温板的性能数据详见下表I。对比例I为市售普通聚苯乙烯(EPS)保温板。对比例2为市售岩棉保温板。对比例1、2保温板的性能数据详见下表I。表I本发明实施例制备保温板的性能数据
权利要求
1.聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于由以下重量份数的组分组成 耐火阻燃型无机材料80 90份， 耐火阻燃型粘结剂30 50份， 分散剂O.1 I份， 偶联剂O.1 I份， 阻燃剂I 10份， 可发性聚苯乙烯颗粒30 80份。
2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于所述的耐火阻燃型无机材料为氧化镁、氧化铝、高岭土、氧化钙、珍珠岩粉、石墨粉、硅微粉、硅酸钠、硫酸氨、磷酸钠中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于所述的耐火阻燃型无机材料的粒径范围为1250目 5000目。
4.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于所述的耐火阻燃型粘结剂为脲醛树脂、酚醛树脂、有机硅树脂当中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、硬脂酸单甘油酯，三硬脂酸甘油酯 当中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于所述的偶联剂为钛酸酯类偶联剂异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、三异硬酯酸钛酸异丙酯、二(二辛基焦磷酰氧基)氧代酯酸钛、二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯及硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、KH792、DL602 中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料，其特征在于所述的阻燃剂为红磷、氢氧化铝、膨胀性石墨、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、硼酸锌、多聚磷酸铵，三聚氰胺、季戊四醇中的一种或多种。
8.—种如权利要求1所述的聚苯乙烯复合保温材料制备保温板的方法，其特征在于 具体步骤如下 (1)准确取各组分，先将耐火阻燃型无机材料加入到耐火阻燃型粘结剂中，再加入分散齐U、偶联剂、阻燃剂，充分搅拌分散； (2)将步骤(I)搅拌分散后的物料再与可发性聚苯乙烯颗粒混合并搅拌分散，而后加入成型机中蒸汽加热进行二次发泡成型，蒸汽的压力为O. 08 O. 25MPa，通蒸汽加热时间为5 40s，即得聚苯乙烯复合保温板。
全文摘要
本发明公开了一种防火阻燃的聚苯乙烯复合保温材料，以及使用该材料制备保温板的方法，属于保温板材技术领域。该复合保温材料无机保温材料与有机保温材料复合，兼具无机材料耐火、隔热、阻燃及有机材料导热系数低的特性，在不改变聚苯乙烯导热系数的前提下即能提高复合保温材料的防火阻燃性能。本发明制备复合保温板的方法简单，易操作，在每个聚苯乙烯颗粒表面均覆盖一层防火阻燃材料，使每个颗料形成了一个完整独立的单元，从而有效阻断热量的传导和火焰的传播，达到了“准不燃”的效果，制得的聚苯乙烯复合保温板具有质轻、导热系数低、保温效果好、抗拉强度高、韧性好、尺寸稳定性高、吸水率低、阻燃效果好等优点，其燃烧性能可以达A2级(GB8624-2006)。
文档编号C08L25/06GK103059435SQ20131001457
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者赵祖兵, 刘永旭 申请人:河南铝城聚能实业有限公司