专利名称：阻燃性聚苯乙烯泡沫材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有无卤素阻燃剂的基于苯乙烯聚合物的挤出泡沫材料板，其密度为20-200g/l和截面积至少50cm2。
挤出聚苯乙烯泡沫材料(XPS)广泛地用于分隔建筑物和建筑部件。为此，它必须是经过阻燃整理的。使挤出聚苯乙烯泡沫材料阻燃常用的阻燃剂含有卤素。由于环保原因，泡沫材料中卤素的使用应该减少。
因此，本发明的目的是提供一种挤出聚苯乙烯泡沫材料，它达到了用于建筑业所需的防火等级B2，并且制备时可省去含卤素的阻燃剂。
这一目的的解决是通过将1-12wt％，优选3-8t％的膨胀石墨和任选的1-12wt％，优选3-8wt％的磷化合物一起用作阻燃剂而达到，用量均基于苯乙烯聚合物计。
在文献中已描述过用于密实聚苯乙烯的膨胀石墨与红磷或含磷化合物结合作为阻燃剂。但在以前的试验中发现，可以用于密实聚苯乙烯的无卤素阻燃剂不能用于制备泡沫体，因为发泡工艺会受到强烈的干扰或者是泡沫材料的热形状稳定性会大大下降。但意外的是，在本发明中情况不是如此。
US-A-3,574,644描述了加入膨胀石墨作为可燃材料，特别是泡沫材料的阻燃剂，其中膨胀石墨的含量应为20-40wt％。该膨胀石墨可以在发泡之前引入到发泡性材料中，或者是将之在发泡之后用膨胀石墨涂覆。但未描述含有1-12wt％膨胀石墨的挤出聚苯乙烯泡沫材料板。
JP-A 03 167 236描述了一种聚苯乙烯泡沫体，它含有膨胀石墨作为阻燃剂，其表面整个地涂有一种成膜树脂。这种涂层被表明是必需的，以避免膨胀石墨中一直存在的酸对加工机器的腐蚀；但它需要一个额外的复杂加工步骤。除膨胀石墨外，聚苯乙烯泡沫体还含有常见的阻燃剂，例如卤化的有机磷酸酯。聚苯乙烯泡沫体优选通过聚苯乙烯泡沫粒子与增粘剂和经涂覆的膨胀石墨相混合而制备；此外，它也可以通过将聚苯乙烯、发泡剂和经涂覆的膨胀石墨的混合物挤出而获得。意外地表明，在含有1-12wt％膨胀石墨作为阻燃剂的XPS板中，不需要用树脂膜涂覆膨胀石墨。
由于有层状晶格结构，石墨能够形成特殊形式的填隙化合物。在这些所谓的晶格中间体中，外来原子或分子以化学计量比部分地进入到碳碳原子间隔中。例如含有硫酸作为外来分子的这些石墨化合物，也可以工业规模生产，被称作为膨胀石墨。这种膨胀石墨的密度为1.5-2.1g/cm3，平均粒度为20-2000μm，特别是30-1000μm。
使用的磷化合物可以是无卤素的无机或有机磷酸酯、亚磷酸酯或膦酸酯以及红磷。优选的磷化合物例如是磷酸三苯酯、磷酸二苯甲苯酯、多磷酸铵、蜜胺磷酸盐、磷酸间苯二酚二苯酯或甲基膦酸二甲酯。
本发明的泡沫材料板的制备是，将苯乙烯聚合物，3-15wt％挥发性发泡剂和1-12t％膨胀石墨以及任选的1-12wt％磷化合物的混合物在苯乙烯聚合物熔点以上的温度挤出并发泡。膨胀石墨与磷化合物的重量比优选为20∶80至80∶20。
本发明意义中的苯乙烯聚合物是聚苯乙烯和含有聚合入的至少80wt％苯乙烯的苯乙烯共聚物。作为共聚单体例如考虑α-甲基苯乙烯、环上卤代的苯乙烯、环上烷基化的苯乙烯、丙烯腈、1-8个碳原子醇的(甲基)丙烯酸酯、N-乙烯基化合物如乙烯基咔唑、马来酸酐或少量含有两个可聚合双键的化合物如丁二烯、二乙烯基苯或二丙烯酸丁二醇酯。苯乙烯聚合物中可混合含有基于其重量计为1-20％的其它热塑性聚合物，例如聚丙烯酸酯、聚丙烯腈以及二烯橡胶。
所用发泡剂可为常见的挥发性有机化合物如氟氯烃、氟烃、烃类、醇、酮和醚。但优选无卤素发泡剂和发泡剂混合物，例如无机气体如二氧化碳、氮气、氩气和氨，必要时为与醇、烃和醚的混合物。
因此，优选的发泡剂混合物为
a)1-100wt％的二氧化碳，b)最高到95wt％的醚，选自二甲醚、甲乙醚和乙烯基甲醚，c)最高到60wt％沸点为56-100℃的醇或酮，d)最高到30wt％C3-C6脂族烃。
特别优选的发泡剂混合物由以下组成a)20-90wt％二氧化碳，b)1-30wt％二甲醚，c)0-60wt％乙醇，和d)最高到10t％C3-C6脂族烃；或者a)20-95wt％二氧化碳，b)80-5wt％乙醇和d)0-10wt％C3-C6脂族烃。
也可以仅使用二氧化碳。
发泡剂的用量基于苯乙烯聚合物计为3-15wt％，优选4-12wt％。
可以以常用量向热塑性塑料基体中加入抗静电剂、稳定剂、染料、填料、隔热粒子如炭黑、石墨或金属粉末，和/或成核剂作为其它的常用添加剂和/或助剂。
下面实施例中给出的份数和百分数是基于重量。
100份聚苯乙烯和表中所给份数的阻燃剂的混合物输送到螺杆内直径53mm的挤出机中，将之熔融。通过挤出机上开的引入口向挤出机中连续压入3.5份CO2和2.1份乙醇的发泡剂混合物并混入熔体中。在挤出机中捏合均匀的熔体/发泡剂混合物然后送到螺杆直径90mm的第二挤出机中并在那里在大约10分钟的停留时间期间冷却到发泡所需的温度。这种冷却过的熔体接着通过70mm宽的宽缝喷嘴挤出到大气中。生成的泡沫体经模具成型为厚30mm和宽150mm的板。这样，得到了均匀的、闭孔和形状稳定的泡沫体。
按照DIN 4102测定所得泡沫材料板的可燃性B2。
结果列于下表。
表
TPP-磷酸三苯酯所用膨胀石墨为Kropf-mühl股份公司的CALLOTEK 600。
权利要求
1.基于苯乙烯聚合物的挤出泡沫材料板，其密度为20-200g/l和截面积至少50cm2，其特征在于，它含有基于苯乙烯聚合物计1-12wt％无表面涂层的膨胀石墨作为发泡剂。
2.按权利要求1的泡沫材料板，其特征在于，它还含有基于苯乙烯聚合物计1-12wt％的无卤素磷化合物。
3.按权利要求2的泡沫材料板，其特征在于，磷化合物是红磷、有机或无机磷酸酯、亚磷酸酯或膦酸酯。
4.按权利要求2的泡沫材料板，其特征在于，磷化合物是磷酸三苯酯、磷酸二苯基甲苯酯、多磷酸铵、蜜胺磷酸盐或磷酸二苯酯。
5.按权利要求1的泡沫材料板，其特征在于，膨胀石墨的密度为1.5-2.1g/cm3，平均粒度(最大直径)为20-2000μm。
6.权利要求1泡沫材料板的生产方法，其特征在于，将苯乙烯聚合物、3-15wt％挥发性发泡剂和1-12wt％膨胀石墨以及任选1-12wt％磷化合物的混合物在苯乙烯聚合物熔点以上的温度挤出和发泡，含量均基于苯乙烯聚合物计。
7.按权利要求6的方法，其特征在于，使用一种无卤素发泡剂。
全文摘要
本发明涉及基于苯乙烯聚合物的阻燃泡沫材料板,含有1－12wt%膨胀石墨以及任选1－12wt%磷化合物作为阻燃剂。
文档编号C08J9/00GK1335866SQ99814260
公开日2002年2月13日 申请日期1999年12月7日 优先权日1998年12月9日
发明者F－J·迪茨恩, G·格拉克, G·赫曼, G·特兹尼克, G·阿利克, K·哈恩, M·克拉特, K·布劳恩 申请人:巴斯福股份公司