本发明属于复合材料领域，涉及一种阻燃泡沫材料及其制备方法。
背景技术：
发泡聚苯乙烯树脂，是20世纪40年代初由德国巴斯夫公司首先发明的一种具有出色的低密度和绝热性能的泡沫材料。发泡聚苯乙烯树脂的用途非常广泛，由于其具有高强度、质量轻、极佳的保温绝热性能和高吸收能量能力，可以用作各种仪表、贵重物品、精密仪器、蔬菜水果和水产品等的包装材料；而因为其具有热传导率低、吸水性小、电绝缘性好、隔音、防潮以及成型工艺简单等优良特性，而被广泛应用在道路桥梁的路基铺设和房屋建筑以及渔业捕捞和冷藏行业的保温材料等方面。其中，作为一种优良的建筑材料，发泡聚苯乙烯树脂主要用于建筑物的屋面和墙体，其作为外保温复合墙体具有十分良好的节能效果；而作为保温屋面适用于住宅、工厂、平式和柏油屋面，可以起到隔音、挡水蒸汽、密封和保温隔热等作用。作为建筑用保温材料，首要考虑的几个性能指标是低的热导率，高的阻燃能力，较好的粘接性能和较好的自身强度。
发泡聚苯乙烯树脂的结构特点是比表面积很大，且材料内部结构为泡孔状，并且泡孔之间为泡壁、支柱或者聚苯乙烯薄膜，其材料内部大部分体积为空气所占有，当其着火后非常容易发生火焰扩散。因此，发泡聚苯乙烯树脂制品的阻燃要比其他普通树脂材料困难很多。而且，发泡聚苯乙烯树脂燃烧时会产生橙色火焰，发出苯乙烯的气味，并伴随大量黑烟，毒性很大。
cn104262809a公开了一种可阻燃型保温泡沫材料，包括下列重量份数的物质：聚苯乙烯55-76份，可膨胀石墨21-34份，橡胶15-27份，甲基硅醇钠11.5-23.5份，大豆蛋白胶5-12份，氧化聚乙烯蜡粉1-8份，硫醇21-40份，羧酸10-17份，空心玻璃微珠15-24份，二甲苯5-17份，白油5-8份，可再分散乳胶粉1-5份，晶石11-14份，碳酸钙5.5-12.6份。
然而上述阻燃型泡沫材料的阻燃性能仍不理想，且耐腐蚀性能较差。
技术实现要素：
针对现有阻燃型泡沫材料存在的问题，本发明提供了一种阻燃泡沫材料及其制备方法。本发明通过向制备阻燃型泡沫材料的原料中加入乙烯基聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚和四乙氧基硅烷，对原料进行改性，在调节其阻燃性能的同时使材料具有优异的抗腐蚀性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种阻燃泡沫材料，所述阻燃泡沫材料按重量份计包括以下组分：聚氯丁烯20份～30份、聚苯乙烯20份～30份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份～20份、壬基酚聚氧乙烯醚3份～5份、四乙氧基硅烷8份～15份、抗氧剂5份～10份、阻燃剂5份～10份、阻燃助剂2份～5份和分散剂2份～5份。
其中，聚氯丁烯的重量份可为20份、22份、24份、26份、28份或30份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；聚苯乙烯的重量份可为20份、22份、24份、26份、28份或30份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；乙烯基聚二甲基硅氧烷的重量份可为10份、12份、14份、16份、18份或20份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；壬基酚聚氧乙烯醚的重量份可为3份、3.5份、4份、4.5份或5份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；四乙氧基硅烷的重量份可为8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；抗氧剂的重量份可为5份、6份、7份、8份、9份或10份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；阻燃剂的重量份可为5份、6份、7份、8份、9份或10份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；阻燃助剂的重量份可为2份、3份、4份或5份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；分散剂的重量份可为2份、3份、4份或5份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述阻燃泡沫材料按重量份计包括以下组分：聚氯丁烯25份、聚苯乙烯25份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5份、壬基酚聚氧乙烯醚4份、四乙氧基硅烷10份、抗氧剂7份、阻燃剂7份、阻燃助剂3份和分散剂3份。
作为本发明优选的技术方案，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化镁。
优选地，所述阻燃助剂为7-正戊氧基-4,5-二氢-2h-[1,2,4]-三唑[4,3-a]并喹啉-1-酮。
优选地，所述的分散剂为硅酮类化合物。
第二方面，本发明提供了上述阻燃泡沫材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按原料配方量在搅拌条件下先将聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反应容器中，再依次加入硫酸钾、壬基酚聚氧乙烯醚、环氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，进行分散；
(2)步骤(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧剂、阻燃剂、阻燃助剂和分散剂，搅拌均匀后进行膨胀处理，即得到阻燃泡沫材料。
其中，本发明所述膨胀处理为本领域常规技术，故此处不再赘述。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中所述分散时间为20min～30min，例如20min、22min、24min、26min、28min或30min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述分散温度为60℃～70℃，例如60℃、62℃、64℃、66℃、68℃或70℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述搅拌的搅拌速率为500r/min～600r/min，例如500r/min、520r/min、540r/min、560r/min、580r/min或600r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)得到的阻燃泡沫材料的密度＜200kg/m3，例如180kg/m3、160kg/m3、140kg/m3、120kg/m3或100kg/m3等以及更低，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过向制备阻燃型泡沫材料的原料中加入乙烯基聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚和四乙氧基硅烷，对原料进行改性，在调节其阻燃性能的同时使材料具有优异的抗腐蚀性能。经测试，所述材料的可燃性以及热释放总量(thr)为1.0mj，着火速率(figra)为80w/s，发烟速率为(smogra)130m2/s和发烟总量(tsp)为75m2，可燃性等级为b-s2-d0；且所述材料在酸碱条件下，其质损率仅为3％。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施例部分提供了一种阻燃泡沫材料，所述阻燃泡沫材料按重量份计包括以下组分：聚氯丁烯20份～30份、聚苯乙烯20份～30份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份～20份、壬基酚聚氧乙烯醚3份～5份、四乙氧基硅烷8份～15份、抗氧剂5份～10份、阻燃剂5份～10份、阻燃助剂2份～5份和分散剂2份～5份。
其制备方法为：
(1)按原料配方量在搅拌条件下先将聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反应容器中，再依次加入硫酸钾、壬基酚聚氧乙烯醚、环氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，进行分散；
(2)步骤(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧剂、阻燃剂、阻燃助剂和分散剂，搅拌均匀后进行膨胀处理，即得到阻燃泡沫材料。
本发明各实施例中；可燃性以及热释放总量(thr))、着火速率(figra)、发烟速率(smogra)和发烟总量(tsp)的确定按照en13823；可燃性分级按照en13501。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种阻燃泡沫材料及其制备方法，所述阻燃泡沫材料按重量份计包括以下组分：聚氯丁烯25份、聚苯乙烯25份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5份、壬基酚聚氧乙烯醚4份、四乙氧基硅烷10份、抗氧剂7份、阻燃剂7份、阻燃助剂3份和分散剂3份。
其制备方法为：
(1)按原料配方量在搅拌条件下先将聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反应容器中，再依次加入硫酸钾、壬基酚聚氧乙烯醚、环氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，在65℃下分散25min；
(2)步骤(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧剂、阻燃剂、阻燃助剂和分散剂，在550r/min下搅拌均匀后进行膨胀处理，即得到密度＜200kg/m3阻燃泡沫材料。
本实施例制得的材料的可燃性以及热释放总量(thr)为0.9mj，着火速率(figra)为79w/s，发烟速率为(smogra)128m2/s和发烟总量(tsp)为73m2，可燃性等级为b-s2-d0；且所述材料在酸碱条件下，其质损率仅为1％。
实施例2：
本实施例提供了一种阻燃泡沫材料及其制备方法，所述阻燃泡沫材料按重量份计包括以下组分：聚氯丁烯20份、聚苯乙烯20份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份、壬基酚聚氧乙烯醚3份、四乙氧基硅烷8份、抗氧剂5份、阻燃剂5份、阻燃助剂2份和分散剂2份。
其制备方法为：
(1)按原料配方量在搅拌条件下先将聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反应容器中，再依次加入硫酸钾、壬基酚聚氧乙烯醚、环氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，在60℃下分散30min；
(2)步骤(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧剂、阻燃剂、阻燃助剂和分散剂，在500r/min下搅拌均匀后进行膨胀处理，即得到密度＜200kg/m3阻燃泡沫材料。
本实施例制得的材料的可燃性以及热释放总量(thr)为1.3mj，着火速率(figra)为81w/s，发烟速率为(smogra)132m2/s和发烟总量(tsp)为78m2，可燃性等级为b-s2-d0；且所述材料在酸碱条件下，其质损率仅为2％。
实施例3：
本实施例提供了一种阻燃泡沫材料及其制备方法，所述阻燃泡沫材料按重量份计包括以下组分：聚氯丁烯30份、聚苯乙烯30份、乙烯基聚二甲基硅氧烷20份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、四乙氧基硅烷15份、抗氧剂10份、阻燃剂10份、阻燃助剂5份和分散剂5份。
其制备方法为：
(1)按原料配方量在搅拌条件下先将聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反应容器中，再依次加入硫酸钾、壬基酚聚氧乙烯醚、环氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，在70℃下分散20min；
(2)步骤(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧剂、阻燃剂、阻燃助剂和分散剂，在600r/min下搅拌均匀后进行膨胀处理，即得到密度＜200kg/m3阻燃泡沫材料。
本实施例制得的材料的可燃性以及热释放总量(thr)为1.2mj，着火速率(figra)为84w/s，发烟速率为(smogra)131m2/s和发烟总量(tsp)为81m2，可燃性等级为b-s2-d0；且所述材料在酸碱条件下，其质损率仅为3％。
对比例1：
本对比例提供了一种阻燃泡沫材料及其制备方法，所述阻燃泡沫材料除了原料中不添加乙烯基聚二甲基硅氧烷外，其他物料用量均与实施例1中相同。
其制备方法与实施例1中相同。
本对比例制得的材料的可燃性以及热释放总量(thr)为3.2mj，着火速率(figra)为144w/s，发烟速率为(smogra)210m2/s和发烟总量(tsp)为133m2，可燃性等级为c-s3-d0；且所述材料在酸碱条件下，其质损率为7.6％。
对比例2：
本对比例提供了一种阻燃泡沫材料及其制备方法，所述阻燃泡沫材料除了原料中不添加壬基酚聚氧乙烯醚外，其他物料用量均与实施例1中相同。
其制备方法与实施例1中相同。
本对比例制得的材料的可燃性以及热释放总量(thr)为4.3mj，着火速率(figra)为156w/s，发烟速率为(smogra)223m2/s和发烟总量(tsp)为121m2，可燃性等级为c-s3-d0；且所述材料在酸碱条件下，其质损率为8％。
对比例3：
本对比例提供了一种阻燃泡沫材料及其制备方法，所述阻燃泡沫材料除了原料中不添加四乙氧基硅烷外，其他物料用量均与实施例1中相同。
其制备方法与实施例1中相同。
本对比例制得的材料的可燃性以及热释放总量(thr)为5.4mj，着火速率(figra)为142w/s，发烟速率为(smogra)212m2/s和发烟总量(tsp)为115m2，可燃性等级为c-s3-d0；且所述材料在酸碱条件下，其质损率为7.1％。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明通过向制备阻燃型泡沫材料的原料中加入乙烯基聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚和四乙氧基硅烷，对原料进行改性，在调节其阻燃性能的同时使材料具有优异的抗腐蚀性能。经测试，所述材料的可燃性以及热释放总量(thr)为1.0mj，着火速率(figra)为80w/s，发烟速率为(smogra)130m2/s和发烟总量(tsp)为75m2，可燃性等级为b-s2-d0；且所述材料在酸碱条件下，其质损率仅为3％。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。