一种气凝胶复合可发性聚苯乙烯不燃板及其制备方法与流程

本发明涉及保温材料领域，特别涉及一种气凝胶复合可发性聚苯乙烯不燃板及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国人民生活水平的提高，近年来对建筑材料阻燃性能的要求逐渐提高，建筑保温材料的阻燃性能对于建筑的火灾预防尤其是高楼的火灾预防起着重要作用。目前国内保温板所用的主要分为两大类，无机保温材料和有机保温材料，无机材料如玻璃棉、岩棉等，防火性能好，可以达到a级，但这些材料的生产过程耗能高，导热系数高，保温性能差，吸水率高；有机材料如聚苯乙烯保温板、聚氨酯保温板的保温隔热性能优越，重量轻，但防火性能比较差，在加入阻燃剂或石墨改性的情况下，大多有机材料的保温板的阻燃等级才能够达到b级。为满足市场需求，有必要寻找一种兼备良好的保温性能和阻燃性能的保温材料。

技术实现思路

1、为解决上述现有的保温板制备工艺的缺点，本发明提供一种气凝胶复合可发性聚苯乙烯不燃板，按重量份计，原料包括骨料200-500份，改性聚苯乙烯颗粒40-120份，阻燃剂40-80份，水80-150份，聚羧酸减水剂1-2份，增粘剂1-2份，速凝剂1-2份，复合增强剂1-2份，引气剂2-10份，第一粘合剂10-30份，第一气凝胶粉5-10份。

2、进一步的，所述骨料为无机胶凝材料、玻璃微珠、第二气凝胶粉和气硅中的两种以上。

3、优选的，所述无机胶凝材料为石膏、硅酸盐水泥和特种高强超细水泥中的一种或几种。

4、优选的，所述第一气凝胶粉和第二气凝胶粉为sio2气凝胶粉、al2o3气凝胶粉、tio2气凝胶粉、zro气凝胶粉、sic气凝胶粉和碳气凝胶粉中的一种或几种。

5、优选的，所述玻璃微珠的粒径为1-5mm。

6、优选的，所述气凝胶粉的粒径为10-800μm。

7、优选的，所述气硅的粒径为10-800nm。

8、优选的，所述骨料中无机胶凝材料、玻璃微珠、气凝胶粉和气硅的质量比为(5-8):(0.2-3):(0.2-3):(0.2-2)。

9、通过各种骨料的特定配比进行混合，实现纳米级材料对微米级材料间空隙的填补，微米级材料对毫米级材料间空隙的填补，提高产品的致密程度。

10、进一步的，所述改性聚苯乙烯颗粒的制备方法为：将聚苯乙烯颗粒进行表面预处理，预处理完成后将聚苯乙烯颗粒和第二粘合剂、水玻璃机械搅拌、混合均匀，最后热风烘干，得到改性聚苯乙烯颗粒。

11、优选的，所述第二粘合剂为有机粘合剂，所述水玻璃为无机粘合剂，通过有机粘合剂与无机粘合剂结合，对聚苯乙烯颗粒进行表面改性，提高阻燃剂对聚苯乙烯的表面包裹的均匀性。

12、优选的，所述聚苯乙烯颗粒为纯聚苯乙烯颗粒、气凝胶复合聚苯乙烯颗粒和石墨复合聚苯乙烯颗粒中的一种或几种。

13、优选的，所述表面预处理为使用酸或碱刻蚀。

14、优选的，所述酸或碱为0.5mol/l-2mol/l的盐酸水溶液或质量分数为5％-8％的氢氧化钠水溶液。

15、优选的，所述预处理为在常温下浸泡60-120min。

16、优选的，所述第二粘合剂包括聚氨酯甲基丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、烯丙基缩水甘油醚、磺酰氧基酮和偶氮二异丁腈。

17、优选的，所述第二粘合剂中聚氨酯甲基丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、烯丙基缩水甘油醚、磺酰氧基酮和偶氮二异丁腈的质量比为50：50:(10-25):(2-6):(0.5-1)。

18、优选的，所述聚苯乙烯颗粒、第二粘合剂、水玻璃的质量比为：(3-8):(1-5):(1-5)。

19、优选的，所述聚苯乙烯颗不同粒径的质量比为3-5mm:2-4mm:1-2mm:0.5-1mm＝(2-3):(4-5):(1-2):(1-2)。

20、一定比例下不同粒径的聚苯乙烯颗粒间可以实现小颗粒填补大颗粒间产生的空隙，提高产品的致密程度。

21、进一步的，所述阻燃剂包括氢氧化镁、氢氧化铝、聚磷酸铵、三聚氰胺焦磷酸盐、硼酸锌和三氧化二锑中的两种以上。

22、优选的，所述阻燃剂中氢氧化镁、氢氧化铝、聚磷酸铵、三聚氰胺焦磷酸盐、硼酸锌、三氧化二锑的质量比为(5-8)：(0.5-2)：(0.2-2)：(0.2-2)：(0.2-2)：(0.2-2)。

23、进一步的，所述增粘剂为铝矾土、膨润土和硅酸盐中的一种或多种。

24、进一步的，所述速凝剂为铝矾土、碳酸钠和生石灰中的一种或多种。

25、进一步的，所述为复合增强剂包括二甘醇、糖稀和三乙醇胺。

26、优选的，所述复合增强剂中二甘醇、糖稀和三乙醇胺的质量比为(6-7)：(3-4)：(0.5-2)。

27、进一步的，所述引气剂为烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠和聚烷基芳基磺酸盐、泡沫中的一种或多种；其中，所述泡沫通过发泡剂制得。

28、优选的，所述泡沫的制备方法为：用水将发泡剂稀释100倍后，机械发泡得到泡沫；所述发泡剂为植物性水泥发泡剂或动物性水泥发泡剂。

29、进一步的，所述第一粘合剂包括聚氨酯甲基丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、烯丙基缩水甘油醚、磺酰氧基酮、偶氮二异丁腈；

30、优选的，所述第一粘合剂中聚氨酯甲基丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、烯丙基缩水甘油醚、磺酰氧基酮和偶氮二异丁腈的质量比为50：50:(10-25):(2-6):(0.5-1)；

31、光固化树脂主要由光活性预聚体、活性稀释剂、光引发剂三个部分组成，也可以加入光敏剂做为光固化反应的催化剂，本发明所述第一粘合剂中，所述聚氨酯甲基丙烯酸树脂和环氧丙烯酸酯树脂为光活性预聚体，烯丙基缩水甘油醚为活性稀释剂，磺酰氧基酮为光引发剂，偶氮二异丁腈为光敏剂，组成第一粘合剂在特定波长光照下实现化学交联反应。

32、本发明还提供一种气凝胶复合可发性聚苯乙烯不燃板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

33、s1、取骨料、聚羧酸减水剂、增粘剂、速凝剂、复合增强剂、阻燃剂、和引气剂搅拌混匀后，加入水继续搅拌，形成浆料；

34、s2、在所述浆料中加入改性聚苯乙烯颗粒，搅拌混匀后加入第一气凝胶粉和第一粘合剂，继续搅拌至上述物料在改性聚苯乙烯颗粒表面包覆均匀，得到预产物a；

35、s3、将s2所得的预产物a转移到模具中，上表面铺平，将所述预产物a的厚度下压40％-60％，调节模具温度为40-80℃，加热压缩成型，得到预产物b；

36、s4、将s3得到的预产物b在395-400nm波长的紫外光下照射15-60s后，在60-100℃下干燥24-72h，并在自然条件下风干进行熟化，得到所述气凝胶复合可发性聚苯乙烯不燃板。

37、在紫外光下，以特定波长照射样品，使第一粘合剂发生化学交联反应，实现预固化。

38、优选的，uv led灯的功率为400-1000w、光照度为120-150mw/cm2、波长范围为395-400nm。

39、进一步的，步骤s1中所述机械搅拌，形成浆料，搅拌速度为500-2000r/min，搅拌时间5-30min；

40、进一步的，步骤s2中搅拌速度为500-2000r/min，搅拌5-60min。

41、需要说明的是，步骤s3中预产物a的厚度是指预产物在竖直面上的尺寸。

42、与现有技术相比，本发明提供的气凝胶复合可发性聚苯乙烯不燃板的制备方法步骤简单、生产效率高、成本较低，适于工业生产；通过对聚苯乙烯颗粒进行表面改性使阻燃剂对聚苯乙烯颗粒表面包裹更加均匀，与增强型助剂及胶凝材料间结合更紧密；通过调控聚苯乙烯颗粒的粒径分布及限定气凝胶粉、气硅、玻璃微珠的粒径大小完成对聚苯乙烯颗粒与颗粒间空隙的填补，进一步降低了产品的导热系数；通过该方法制得的不燃板保温性能好、阻燃性强、抗压抗折性能佳，适合推广使用。