一种复合泡沫塑料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种复合泡沫塑料及其制备方法，具体涉及一种聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料及其制备方法，属于阻燃材料领域。所述泡沫塑料的配方包括聚苯乙烯泡沫颗粒、热固性磷化酚醛树脂预聚物、可膨胀石墨和固化剂。所述泡沫塑料的制备方法为，将热固性磷化酚醛树脂预聚物均匀包覆在预发好的聚苯乙烯颗粒表面，加入可膨胀石墨和固化剂，然后在合适的温度和压力下制备得到复合泡沫塑料。所述泡沫塑料具有阻燃性能高、生烟量低，成本低廉、性能优异等特点，从根本上解决了聚苯乙烯的燃烧熔滴，为外墙保温材料提供了新的选择。
【专利说明】一种复合泡沬塑料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合泡沫塑料及其制备方法，具体涉及一种聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料及其制备方法，属于阻燃材料领域。
【背景技术】
[0002]聚苯乙烯泡沫塑料是目前全球使用量最大的外墙保温材料。但是，聚苯乙烯泡沫塑料极易燃烧，燃烧产生大量浓烟，且燃烧时容易熔滴，加速火灾蔓延，给消防安全带来极大隐患。因此，改善聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性，提高聚苯乙烯泡沫塑料的安全性，已成为业内的研究热点和重点。
[0003]目前，聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃方法主要采用添加阻燃剂的办法实现，该方法较为简单和实用。如专利US6130265、US6340713中首先提出制备含有石墨颗粒的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)的方法，所述EPS具有自熄性，可通过DIN4102燃烧试验的B2级。此外，美国专利US6420442中指出，1%~12%的膨胀石墨和磷系阻燃剂(红磷或磷酸三苯酯)的复配使用可得到自熄型阻燃EPS。上述方法均对聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性有较大改善，提高了防火安全性能，但是均难以解决聚苯乙烯泡沫塑料的熔滴问题。最近，北京的外墙节能保温材料将聚苯乙烯泡沫塑料排除在外，原因就是因为其燃烧时会产生熔滴，聚苯乙烯泡沫塑料产业链面临行业危机。
【发明内容】
[0004]为解决聚苯乙烯泡沫塑料燃烧时的滴落问题，并有效改善其阻燃性能，本发明的目的在于提供一种复合泡沫塑料及其制备方法，具体涉及一种聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0006]一种复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的配方如下:
[0007]
热丨Al性磷化酚酸#脂预聚物100 ItS份；
聚苯乙烯泡沫颗粒50~100 ItS份；
of膨胀石堪5~15..?:Μ份；
I靴姻5~丨5.份；
[0008]
[0009]所述热固性磷化酚醛树脂预聚物为磷化学改性的甲阶酚醛树脂预聚物。
[0010]所述聚苯乙烯泡沫颗粒为经预发的可发性聚苯乙烯塑料颗粒，密度在14g/L~16g/L。
[0011]所述可膨胀石墨的膨胀度在60~300ml/g。
[0012]所述固化剂为硫酸、甲基苯磺酸、酚磺酸、磷酸、硼酸的一种或一种以上。[0013]所述聚苯乙烯泡沫颗粒的用量优选为:
[0014]聚苯乙烯泡沫颗粒80~100重量份。
[0015]所述热固性磷化酚醛树脂预聚物可以通过以下制备方法得到:由苯酚和磷酸脱水酯化再减压反应，用氢氧化钠溶液调PH值至10~11，加入甲醛溶液和醋酸锌升温至90-100°C反应，再降温至65°C真空蒸除水份，得到热固性磷化酚醛树脂预聚物。
[0016]一种本发明所述的复合泡沫塑料的制备方法，所述方法步骤如下:
[0017](I)聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜
[0018]向聚苯乙烯泡沫颗粒中加入热固性磷化酚醛树脂预聚物，搅拌均匀后加入可膨胀石墨，搅拌均匀后再加入固化剂，继续搅拌至得到流散性核/壳颗粒；
[0019](2)模压成型:将步骤(1)中得到的流散性核/壳颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.03~0.07MPa的高压水蒸气，保压30~50s后，卸压、冷却、开模得到所述的复合泡沫塑料。
[0020]本发明的有益效果为
[0021]1.本发明提供了一种聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料，将难燃磷化酚醛树脂热固于聚苯乙烯颗粒表面，辅以可膨胀石墨的高阻燃性，可使材料在燃烧或收到火焰轰击时难以燃烧，且不产生熔滴。所述复合泡沫塑料具有阻燃性能高、生烟量低，成本低廉、性能优异等特点，从根本上解决了聚苯乙烯的燃烧熔滴问题。
[0022]2.本发明还提供了所述聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料的制备方法，具体为采用价格低廉的热固性磷化酚醛树脂预聚物和可膨胀石墨，均匀包覆在预发好的聚苯乙烯颗粒表面，然后在合适的温度和压力下制备得到高阻燃、低烟和无熔滴的聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料。
【具体实施方式】
[0023]以下通过【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。在实施例1~7中，硫酸和磷酸均为市售的工业硫酸(浓度约为98wt%)和磷酸(浓度约为85wt%)，“份”均为重量份，可膨胀石墨由青岛海达石墨公司提供，聚苯乙烯泡沫颗粒均为大连石化生产。极限氧指数按照国标GB/T2046.2测试得到。
[0024]实施例1
[0025]热固性磷化酚醛树脂预聚物的制备:称取苯酚100g，磷酸58g，置于500ml三口烧瓶当中，升温至135°C脱水酯化5h后再减压(真空度-0.08MPa)反应2h，冷却到70°C，用30%的氢氧化钠溶液调节PH值至10~11，加入38wt%的甲醛溶液130g，醋酸锌1.2g，升温至95°C反应3.5h，随后降温至65°C，用水泵真空蒸除水份，得到热固性磷化酚醛树脂预聚物。
[0026]固化剂的调配:取酹磺酸30wt%、磷酸25wt%、硫酸15wt%、水30wt%搅拌溶解待用；
[0027]聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫颗粒基料(16g/L)，加入上述可固化的热固性磷化酚醛树脂预聚物(按实施例1所制备)200g，搅拌均匀后，加入可膨胀石墨(膨胀度300ml/g) 30g，搅拌均匀后再加入上述固化剂30g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；
[0028]模压成型:将上述均匀包覆有热固性磷化酚醛树脂预聚物的聚苯乙烯泡沫颗粒加入至蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.03MPa的高压水蒸气，并保压50s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的极限氧指数为36.7%。
[0029]实施例2
[0030]固化剂的调配:取对甲苯磺酸30wt%、磷酸10wt%、硫酸30wt%、水30wt%搅拌溶解待用；
[0031]聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫颗粒基料(密度为14g/L)，加入上述热固性磷化酚醛树脂预聚物140g，搅拌均匀后加入可膨胀石墨(膨胀度60ml/g) 7g，搅拌均匀后再加入上述固化剂7g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；
[0032]模压成型:将上述均匀包覆有热固性磷化酚醛树脂预聚物的聚苯乙烯泡沫颗粒加入至蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.05MPa的高压水蒸气，并保压40s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的极限氧指数为30.1%。
[0033]实施例3
[0034] 固化剂的调配:取酹磺酸30wt%、磷酸20wt%、对甲苯磺酸10wt%、硫酸20wt%、水20wt%搅拌溶解待用；
[0035]聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫颗粒基料(16g/L)，加入上述热固性磷化酚醛树脂预聚物(按实施例1所制备)250g，搅拌均匀后，加入可膨胀石墨(膨胀度180ml/g) 25g，搅拌均匀后再加入上述固化剂32g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；
[0036]模压成型:将上述均匀包覆有热固性磷化酚醛树脂预聚物的聚苯乙烯泡沫颗粒加入至蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.05MPa的高压水蒸气，并保压40s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的极限氧指数为35.1%。
[0037]实施例4
[0038]固化剂的调配:取酹磺酸10wt%、硼酸20wt%、磷酸20wt%、对甲苯磺酸10wt%、硫酸20wt%、水20wt%搅拌溶解待用；
[0039]聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫颗粒基料(16g/L)，加入上述热固性磷化酚醛树脂预聚物(按实施例1所制备)320g，搅拌均匀后，加入可膨胀石墨(膨胀度300ml/g) 48g，搅拌均匀后再加入上述固化剂48g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；
[0040]模压成型:将上述均匀包覆有热固性磷化酚醛树脂预聚物的聚苯乙烯泡沫颗粒加入至蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.06MPa的高压水蒸气，并保压38s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的极限氧指数为38.9%。
[0041]实施例5
[0042]固化剂的调配:取酹磺酸30wt%、磷酸20wt%、对甲苯磺酸10wt%、硫酸20wt%、水20wt%搅拌溶解待用；
[0043]聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫颗粒基料(16g/L)，加入上述热固性磷化酚醛树脂预聚物(按实施例1所制备)320g，搅拌均匀后，加入可膨胀石墨(膨胀度200ml/g) 16g，搅拌均匀后再加入上述固化剂48g，继续搅拌至得到均匀包覆的聚苯乙烯泡沫颗粒；
[0044]模压成型:将上述均匀包覆有热固性磷化酚醛树脂预聚物的聚苯乙烯泡沫颗粒加入至蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.07MPa的高压水蒸气，并保压30s后，卸压、冷却、开模，即得聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料，所述泡沫塑料的极限氧指数为34.3%。
[0045]与传统聚苯乙烯泡沫塑料在燃烧时产生浓重的黑烟相比，实施例1~5得到的聚苯乙烯/磷化酚醛树脂/石墨复合泡沫塑料在燃烧时产生轻少，且无滴落。
[0046]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种复合泡沫塑料，其特征在于，所述泡沫塑料的配方如下:热W性磷化酚树脂预聚物100.tM份；聚苯乙烯泡沫颗粒50~100..?:Μ份；可膨胀石堪5~15:币:M份；固化剂5~15.?:Μ份； 所述热固性磷化酚醛树脂预聚物为磷化学改性的甲阶酚醛树脂预聚物； 所述聚苯乙烯泡沫颗粒为经预发的可发性聚苯乙烯塑料颗粒，密度在14g/L~16g/L ； 所述可膨胀石墨的膨胀度在60~300ml/g ； 所述固化剂为硫酸、甲基苯磺酸、酚磺酸、磷酸、硼酸的一种或一种以上。
2.根据权利要求1所述的一种复合泡沫塑料，其特征在于，所述聚苯乙烯泡沫颗粒的用量为: 聚苯乙烯泡沫颗粒80~100重量份。
3.根据权利要求1所述的一种复合泡沫塑料，其特征在于，所述热固性磷化酚醛树脂预聚物可以通过以下制备方法得到:由苯酚和磷酸脱水酯化再减压反应，用氢氧化钠溶液调pH值至10~11，加入甲醛溶液和醋酸锌升温至90-100°C反应，再降温至65°C真空蒸除水份，得到热固性磷化酚醛树脂预聚物。
4.如权利要求1~3任一项所述的一种复合泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述方法步骤如下: (1)聚苯乙烯泡沫颗粒的均匀覆膜 向聚苯乙烯泡沫颗粒中加入热固性磷化酚醛树脂预聚物，搅拌均匀后加入可膨胀石墨，搅拌均匀后再加入固化剂，继续搅拌至得到流散性核/壳颗粒； (2)模压成型:将步骤(1)中得到的流散性核/壳颗粒置于蒸汽热压模具中，关闭模具，通入压强为0.03~0.07MPa的高压水蒸气，保压30~50s后，卸压、冷却、开模得到所述的复合泡沫塑料。
【文档编号】C08G8/28GK103709594SQ201310665329
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】林百川, 刘洪瑞 申请人:林百川