本发明涉及保温板技术领域，具体涉及防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板及其制备方法。
背景技术：
在我国，节能建筑的外墙主要采用外墙外保温技术，保温材料在外保温体系中起到了至关重要的作用。聚苯乙烯泡沫板因具有吸水率低、导热系数低、热阻高、线性膨胀率低、质轻、机械强度高、化学性质稳定、价格低廉等优点，而被广泛应用于屋顶保温、建筑墙体、复合保温板的保温层，现阶段已成为使用量最大的外墙保温材料。
申请号为201410516592.2，名称为“gpes硬质泡沫复合塑料保温板及其制造方法”的中国专利申请中公开了一种由聚苯乙烯、聚乙烯、改性纳米石墨颗粒、超临界二氧化碳流体生产的聚合物泡沫保温板，与传统的eps、xps保温板相比其抗压强度、抗拉强度等机械性能得到了一定程度的提高，且获得了更小的导热系数。但是采用这种方法制备的泡沫保温板的阻燃性能仅能达到gb/t8624-2006《建筑材料燃烧性能分级方法》中的b1级水平，其阻燃性能不能满足需求，且其抗压强度、抗拉强度、尺寸稳定性、防水性、保温隔热效果等性能还需进一步提高，而且其原料中的纳米石墨颗粒价格较高，且还需要经过改性处理，增加了加工操作步骤，产品的生产成本较高。另一方面，该泡沫保温板的制造方法需要全过程控压、控温，操作条件要求较高，操作步骤复杂。
技术实现要素：
本发明提供了一种防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板，具体技术方案如下。
一种防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板，包括以下重量份的组分：聚苯乙烯80～110份、聚乙烯1～5份、超细石墨0.1～1份、阻燃剂0.1～1份、滑石粉0.1～1份。
作为优选，所述的防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板，包括以下重量份的组分：聚苯乙烯95～100份、聚乙烯2～4份、超细石墨0.2～0.4份、阻燃剂0.7～0.9份、滑石粉0.3～0.5份。
作为优选，所述的防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板，包括以下重量份的组分：聚苯乙烯98.69份、聚乙烯3份、超细石墨0.38份、阻燃剂0.84份、滑石粉0.42份。
本发明所述的阻燃剂可以是有机阻燃剂、无机阻燃剂或两者的混合，例如氢氧化铝粉、氢氧化镁、纳米二氧化硅、氧化锑、硼酸锌、十溴二苯醚、氰尿酸三聚氰胺(mca)、微胶囊化红磷中的一种或多种。
阻燃剂的加入可以明显提高保温板的阻燃性能，选用超细石墨，用量较少，且无需经过改性处理，降低了生产成本，超细石墨不仅可以提高保温板的机械性能，而且可以提高材料的阻燃性能，滑石粉的加入可以提高产品形状的稳定性，降低变形、热膨胀系数，提高保温板的阻燃性能，增加其抗压强度、抗拉强度等机械性能。
作为优选，所述超细石墨的粒径为1.3～2μm。
本发明还提供了一种防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板的制备方法，具体技术方案如下。
一种防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯和聚乙烯混合均匀得到混合物备用；
(2)将上述混合物加入第一螺杆，使原料形成熔融状态，得到熔融聚合物；
(3)利用高压泵将液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体注入液体混合器混合，再从液体混合器将混合液体注入第一螺杆，混合液体在第一螺杆高速旋转混合下均匀溶解到熔融状态的塑料中；
(4)将聚苯乙烯、阻燃剂、超细石墨、滑石粉均匀混合在第二螺杆中，使用电加热片加热至熔融状态，得到无机混合物；
(5)将第一螺杆物质过滤后和第二螺杆物质注入到第三螺杆中混炼；
(6)将混合液注入模头释放压力挤压成型；
(7)板材整形切割。
作为优选，所述步骤1中，聚苯乙烯的用量占步骤1和步骤4中聚苯乙烯总量的95％～99％。
作为优选，所述步骤3中，高压泵的压力控制在8mpa以上，液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精的质量比为1.8～2.2:0.4～0.6:1.8～2.2:0.4～0.6，温度低于31.7℃；液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体与聚苯乙烯和聚乙烯的质量比为1:45～55；混合液体在第一螺杆后半段处注入设备。
作为优选，所述步骤2中，第一螺杆转速控制在150～220转/min。
作为优选，所述步骤4中，将聚苯乙烯、阻燃剂、超细石墨、滑石粉均匀混合在第二螺杆中，使用电加热片加热至150～160℃熔融状态，得到无机混合物。
作为优选，所述步骤5中，第一螺杆物质与第二螺杆物质的质量比为26～34:1。
作为优选，所述步骤6中，在混合液体粘度达到60万厘泊的情况下注入模头释放压力挤压成型。
有益效果
本发明提供了一种由聚苯乙烯、聚乙烯、超细石墨、阻燃剂、滑石粉生产的聚合物泡沫保温板，选用超细石墨，用量较少，且无需经过改性处理，降低了生产成本，所述的保温板配比合理、各组分间相互配合，通过生产工艺条件的优化，利用简单可控的生产工艺，使生产的保温板的阻燃性能明显提高，燃烧性能等级达到了a2级，导热系数降低、保温隔热效果增强，还提高了抗压强度、抗拉强度、尺寸稳定性。
本发明所述的防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板的制备方法中，将聚苯乙烯和聚乙烯混合后利用螺杆的高速摩擦、剪切、挤压使原料形成熔融状态，无需加热，节约了能源，降低了生产成本；利用液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体组成的发泡剂进行发泡，使得到的泡体直径更小更均匀；将聚苯乙烯、阻燃剂、超细石墨、滑石粉均匀混合加热至熔融状态，然后与聚苯乙烯、聚乙烯和发泡剂的混合物一起混炼，可以使阻燃剂、超细石墨和滑石粉均匀分散在聚苯乙烯预发泡体外，在保温板中形成均匀的阻燃体系，可以有效提高保温板的阻燃性能，而且超细石墨和滑石粉在体系内的均匀分布，可有效提高产品形状的稳定性和抗压强度、抗拉强度等机械性能。本发明所述的防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板的制备方法操作简单可控，无需严格的全程控温控压，操作条件要求低，而且可节约能源、降低生产成本。
具体实施方式
实施例1
一种防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板，包括以下重量份的组分：聚苯乙烯80份、聚乙烯1份、超细石墨0.1份、阻燃剂0.1份、滑石粉0.1份。
所述超细石墨的粒径为1.3～2μm。
上述防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将78.4份聚苯乙烯和1份聚乙烯混合均匀得到混合物备用；
(2)将上述混合物加入第一螺杆，第一螺杆转速控制在150～220转/min，通过高速摩擦、剪切、挤压使原料形成熔融状态，得到熔融聚合物；
(3)利用高压泵在8mpa以上的压力下将温度低于31.7℃的液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体按照2:0.5:2:0.5的质量比注入液体混合器混合，且液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体与聚苯乙烯和聚乙烯的质量比为2:100；再从混合器将混合液体在第一螺杆后半段注入设备，混合液体在第一螺杆高速旋转混合下均匀溶解到熔融聚合物中去；
(4)将1.6份聚苯乙烯、0.1份阻燃剂、0.1份超细石墨、0.1份滑石粉均匀混合在第二螺杆中，使用电加热片加热至150～160℃熔融状态，得到无机混合物；
(5)将第一螺杆物质经过换网器过滤后和第二螺杆物质注入到第三螺杆中混炼，第一螺杆物质与第二螺杆物质的质量比为30：1；
(6)在混合液体粘度达到60万厘泊的情况下注入模头释放压力挤压成型；
(7)板材整形切割。
实施例2
一种防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板，包括以下重量份的组分：聚苯乙烯110份、聚乙烯5份、超细石墨1份、阻燃剂1份、滑石粉1份。
作为优选，所述超细石墨的粒径为1.3～2μm。
防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将104.5份聚苯乙烯和5份聚乙烯混合均匀得到混合物备用；
(2)将上述混合物加入第一螺杆，第一螺杆转速控制在150～220转/min，通过高速摩擦、剪切、挤压使原料形成熔融状态，得到熔融聚合物；
(3)利用高压泵在8mpa以上的压力下将温度低于31.7℃的液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体按照1.8:0.4:2.2:0.6的质量比注入液体混合器混合，且液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体与聚苯乙烯和聚乙烯的质量比为1:45；再从混合器将混合液体在第一螺杆后半段注入设备，混合
液体在第一螺杆高速旋转混合下均匀溶解到熔融聚合物中去；
(4)将5.5份聚苯乙烯、1份阻燃剂、1份超细石墨、1份滑石粉均匀混合在第二螺杆中使用电加热片加热至150摄氏度熔融状态，得到无机混合物；
(5)将第一螺杆物质经过换网器过滤后和第二螺杆物质注入到第三螺杆中混炼，第一螺杆物质与第二螺杆物质的质量比为26：1；
(6)在混合液体粘度达到60万厘泊的情况下注入模头释放压力挤压成型；
(7)板材整形切割。
实施例3
一种防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板，包括以下重量份的组分：聚苯乙烯95份、聚乙烯2份、超细石墨0.2份、阻燃剂0.7份、滑石粉0.3份。
所述超细石墨的粒径为1.3～2μm。
上述防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将92份聚苯乙烯和2份聚乙烯混合均匀得到混合物备用；
(2)将上述混合物加入第一螺杆，第一螺杆转速控制在150～220转/min，通过高速摩擦、剪切、挤压使原料形成熔融状态，得到熔融聚合物；
(3)利用高压泵在8mpa以上的压力下将温度低于31.7℃的液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体按照2.2:0.6:1.8:0.6的质量比注入液体混合器混合，且液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体与聚苯乙烯和聚乙烯的质量比为1:55；再从混合器将混合液体在第一螺杆后半段注入设备，混合液体在第一螺杆高速旋转混合下均匀溶解到熔融聚合物中去；
(4)将3份聚苯乙烯、0.7份阻燃剂、0.2份超细石墨、0.3份滑石粉均匀混合在第二螺杆中，使用电加热片加热至150～160℃熔融状态，得到无机混合物；
(5)将第一螺杆物质经过换网器过滤后和第二螺杆物质注入到第三螺杆中混炼，第一螺杆物质与第二螺杆物质的质量比为34：1；
(6)在混合液体粘度达到60万厘泊的情况下注入模头释放压力挤压成型；
(7)板材整形切割。
实施例4
一种防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板，包括以下重量份的组分：聚苯乙烯100份、聚乙烯4份、超细石墨0.4份、阻燃剂0.9份、滑石粉0.5份。
作为优选，所述超细石墨的粒径为1.3～2μm。
防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将99份聚苯乙烯和4份聚乙烯混合均匀得到混合物备用；
(2)将上述混合物加入第一螺杆，第一螺杆转速控制在150～220转/min，通过高速摩擦、剪切、挤压使原料形成熔融状态，得到熔融聚合物；
(3)利用高压泵在8mpa以上的压力下将温度低于31.7℃的液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体按照2:0.5:2:0.4的质量比注入液体混合器混合，且液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体与聚苯乙烯和聚乙烯的质量比为1:50；再从混合器将混合液体在第一螺杆后半段注入设备，混合液体在第一螺杆高速旋转混合下均匀溶解到熔融聚合物中去；
(4)将1份聚苯乙烯、0.9份阻燃剂、0.4份超细石墨、0.5份滑石粉均匀混合在第二螺杆中，使用电加热片加热至150～160℃熔融状态，得到无机混合物；
(5)将第一螺杆物质经过换网器过滤后和第二螺杆物质注入到第三螺杆中混炼，第一螺杆物质与第二螺杆物质的质量比为30：1；
(6)在混合液体粘度达到60万厘泊的情况下注入模头释放压力挤压成型；
(7)板材整形切割。
实施例5
一种防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板，包括以下重量份的组分：聚苯乙烯98.69份、聚乙烯3份、超细石墨0.38份、阻燃剂0.84份、滑石粉0.42份。
作为优选，所述超细石墨的粒径为1.3～2μm。
防火gpes硬质泡沫复合塑料保温板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将97份聚苯乙烯和3份聚乙烯混合均匀得到混合物备用；
(2)将上述混合物加入第一螺杆，第一螺杆转速控制在150～220转/min，通过高速摩擦、剪切、挤压使原料形成熔融状态，得到熔融聚合物；
(3)利用高压泵在8mpa以上的压力下将温度低于31.7℃的液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体按照2:0.5:2:0.5的质量比注入液体混合器混合，且液态二氧化碳、液态氟利昂、水、酒精四种液体与聚苯乙烯和聚乙烯的质量比为2:100；再从混合器将混合液体在第一螺杆后半段注入设备，混合液体在第一螺杆高速旋转混合下均匀溶解到熔融聚合物中去；
(5)将1.69份聚苯乙烯、0.84份阻燃剂、0.38份超细石墨、0.42份滑石粉均匀混合在第二螺杆中使用电加热片加热至150～160摄氏度熔融状态，得到无机混合物；
(5)将第一螺杆物质经过换网器过滤后和第二螺杆物质注入到第三螺杆中混炼，第一螺杆物质与第二螺杆物质的质量比为30：1；
(6)在混合液体粘度达到60万厘泊的情况下注入模头释放压力挤压成型；
(7)板材整形切割。
本发明实施例1-5所述保温板的性能指标如表1所示。
表1.本发明实施例所得保温板的性能指标
由表中数据可以看出本发明所述的保温板的阻燃性能得到明显的提高，燃烧性能等级达到了a2级，而且其获得了较低的导热系数，保温隔热效果好，还提高了抗压强度、抗拉强度、尺寸稳定性，且其吸水率和水蒸气透湿系数较低，防水效果较好。