難燃eps泡沫保溫板材的制備方法及其板材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種難燃EPS泡沫保溫板材的制備方法及保溫板材，該方法包括如下步驟：1)制備阻燃EPS預發(fā)料顆粒；2)制備阻燃EPS泡沫板材；3)對阻燃EPS泡沫板材進行包覆改性；其中，所述包覆改性是所述包覆改性是先將防火膠黏劑在0.3～1.0MPa的高壓下加入到放置有阻燃EPS泡沫板材的苯板改性設備中，然后在0.01～0.08MPa的壓力下靜置10秒～10分鐘，使得防火膠黏劑穿透入阻燃EPS泡沫板材內而達到包覆改性的目的；4)烘干固化成型。本發(fā)明的難燃EPS泡沫保溫板材的導熱系數(shù)低于0.055w/m·k，比重可達到150Kg/M3以下，抗壓強度大于150KPa熱值小于3MJ/kg。
【專利說明】難燃EPS泡沬保溫板材的制備方法及其板材

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于消防【技術領域】，具體涉及一種難燃聚苯乙烯泡沫保溫板材的制備方法 及由該方法制得的難燃聚苯乙烯泡沫保溫板材。

【背景技術】
[0002] 建筑保溫材料在建筑保溫上就起著創(chuàng)造適宜的室內熱環(huán)境和節(jié)約能源有重要作 用。在當前外墻保溫系統(tǒng)中，普遍采用阻燃型聚苯乙烯（EPS)保溫板。它具有容重輕、導 熱系數(shù)低、穩(wěn)定期長、抗?jié)B透性能好、絕熱性能好、施工方便、工程造價低等特點而被廣泛應 用。
[0003] 文獻號CN102675762A的專利申請公開了一種無鹵阻燃聚苯乙烯泡沫材料及其制 備方法，以及CN102808461A公開了一種EPS防火保溫板。該兩文獻均是通過在已發(fā)泡的EPS 泡沫顆粒表面直接包裹無機阻燃膠，再通過蒸汽成型機在一定溫度和壓力下二次發(fā)泡成型 而成。而在二次發(fā)泡過程中，蒸汽難以穿透無機阻燃膠，很難使聚苯乙烯泡沫二次發(fā)泡膨 脹，另一方面已包裹無機阻燃膠后的聚苯乙烯泡沫顆粒間粘結性很差，工業(yè)化生產很難實 現(xiàn)，既浪費了大量蒸汽能源，不滿足環(huán)保節(jié)能生產要求，同時成型后的聚苯乙烯板材的力學 強度僅僅取決于無鹵阻燃膠的粘合強度，其力學性能很差，很難滿足外墻保溫材料抗拉拔、 抗壓縮等力學性能要求。另外該無鹵阻燃聚苯乙烯泡沫材料，極限氧指數(shù)在31?39. 2,存 在防火等級不能滿足A2級防火要求。
[0004] 文獻號CN102952288A的中國專利申請公開了一種二次中溫浸泡高難燃模塑聚苯 乙烯保溫板的制備方法，其將已經發(fā)泡成型的聚苯乙烯泡沫板材浸泡在已配置有滲透劑、 阻燃劑、凝結劑、防滴落劑的改性劑溶液中，通過滲透劑的滲透作用將防火劑滲透到聚苯乙 烯泡沫板材中。然而該方法難以將防火劑均勻包覆到泡沫顆粒周圍，從而難以較大幅度提 高聚苯乙烯泡沫板材的防火等級，最后產品不能達到A2級；同時還存在生產周期長，不利 于工業(yè)化生產等方面的問題。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明針對專利文獻CN102952288A中難以將防火劑均勻包覆到EPS泡沫顆粒周 圍，從而難以提高聚苯乙烯泡沫板材的防火等級，以及生產周期長的技術問題，目的在于提 供一種新的難燃聚苯乙烯泡沫保溫板材的制備方法，包括如下步驟：
[0006] 1)制備阻燃聚苯乙烯預發(fā)料顆粒；
[0007] 2)制備阻燃聚苯乙烯泡沫板材；
[0008] 3)對阻燃聚苯乙烯泡沫板材進行包覆改性；其中所述包覆改性是先將防火膠黏 劑在0. 3?1. OMPa的高壓下加入到放置有阻燃聚苯乙烯泡沫板材的苯板改性設備中，然后 在0. 01?0. 08MPa的壓力下靜置10秒?10分鐘，使得防火膠黏劑穿透入阻燃聚苯乙烯泡 沫板材內而達到包覆改性的目的；
[0009] 4)烘干固化成型。
[0010] 本發(fā)明利用在低壓下將防火膠黏劑穿透入阻燃聚苯乙烯泡沫板材的內部，有利于 防火膠黏劑均勻包覆在EPS顆粒周圍，而達到均勻包覆改性的目的。而文獻CN102952288A 完全是在無外力作用下，通過膠黏劑中滲透劑的自身化學吸附進行滲透，無法滲透入阻燃 聚苯乙烯泡沫板材的內部，達不到均勻包覆改性的目的。
[0011] 步驟3)中，優(yōu)選地，所述包覆改性是先將防火膠黏劑在0. 4?0. 8MPa的高壓下加 入到放置有阻燃聚苯乙烯泡沫板材的苯板改性設備中，然后在〇. 02?0. 06MPa的壓力下靜 置20秒?7分鐘。
[0012] 優(yōu)選地，首先將聚苯乙烯泡沫板材置于苯板改性設備中，然后將配置好的防火膠 黏劑在0. 4?0. 8MPa的高壓下加入到放置阻燃聚苯乙烯泡沫板材的苯板改性設備中，隨后 在0. 02?0. 06MPa壓力下靜置20秒?7分鐘，使得防火膠黏劑穿透入聚苯乙烯泡沫板材 中，從而達到改性包覆目的。
[0013] 步驟3)中，所述的防火膠黏劑包括：耐高溫粘合劑100份、阻燃劑10?70份，阻燃 協(xié)效劑〇. 5?50份，強度增強劑5?50份、固化改性劑0. 01?2. 0份、防水改性劑0. 05? 20. 0份、分散助劑0. 01?0. 5份和/或增稠保水劑0. 01?0. 5份、滲透劑0. 01?0. 5份、 消泡劑0. 01?0. 5份。
[0014] 所述的耐高溫粘合劑為固含量20%?50%的水溶液，具體可選自硅溶膠、硅酸 鈉、硅酸鉀、硅酸鋰、硅酸銨、I型硅酸鹽水泥和II型硅酸鹽水泥物質組中的一種或多種。耐 高溫粘合劑可增加 EPS泡沫保溫板材的耐高溫性能，使其在高溫下仍能保持較好的力學強 度和粘結性能，解決了現(xiàn)有泡沫保溫板材在高溫下坍塌、掉渣等不足。
[0015] 所述阻燃劑為氫氧化鋁與氫氧化鎂的混合物，其配合比例為任意比。
[0016] 所述阻燃協(xié)效劑選自硼酸鋅、微膠囊化紅磷、三氧化二銻、聚磷酸銨、季戊四醇、三 聚氰胺、氯化石蠟、六溴十二烷、十溴二苯乙烷、納米蒙脫土、分子篩、活性白土和高嶺土物 質組中的兩種或多種。
[0017] 本發(fā)明阻燃劑及阻燃協(xié)效劑的添加，使聚苯乙烯泡沫保溫板材集多種阻燃機理于 一體，從而較好的發(fā)揮了阻燃劑的協(xié)同阻燃作用，一方面抑制了可燃物質的進一步燃燒分 解，另一方面通過阻燃劑氫氧化鋁和氫氧化鎂的大量分解吸熱，顯著降低了聚苯乙烯泡沫 保溫板材的總發(fā)熱量，從而使本發(fā)明聚苯乙烯泡沫保溫板材滿足A2級防火等級要求。阻燃 劑及阻燃協(xié)效劑既發(fā)揮了阻燃劑間的協(xié)同阻燃作用，同時還可以減少阻燃劑及無機增強填 料的添加量，致使本發(fā)明難燃聚苯乙烯泡沫保溫板保持了傳統(tǒng)聚苯乙烯泡沫保溫板材導熱 系數(shù)低、比重低等優(yōu)良性能。
[0018] 另外，阻燃劑及協(xié)同阻燃劑的添加有助于減少無機填料的加入量，從而使改性后 的聚苯乙烯泡沫保溫板材在滿足A2級防火等級條件下保持較好的比重及較優(yōu)的導熱系 數(shù)，最后所研制的A2級聚苯乙烯泡沫保溫板材比重可達到150Kg/M 3以下，抗壓強度大于 150KPa，導熱系數(shù)小于0. 055w/m · k，較好的克服了傳統(tǒng)無機保溫板比重大于260Kg/M3,導 熱系數(shù)大于0. 〇63w/m · k等不足。
[0019] 所述強度增強劑選自石英砂、硅微粉、碳酸鈣、滑石粉、石膏粉、氮化硼、莫來石、珍 珠巖、碳化硅和氧化鋁物質組中的兩種或多種。強度增強劑的添加有助于協(xié)助高溫下聚苯 乙烯泡沫保溫板材不致產生過大熱力而破壞粘結，同時還降低了防火膠黏劑固化時的收縮 率，從而防止了聚苯乙烯泡沫保溫板材表面開裂等方面問題。
[0020] 所述固化改性劑選自縮合磷酸鋁、二氧化硅、氟硅酸鈉、氯化銨、氧化鋅、醋酸丁酯 和硅酸丁酯組物質組中的一種或多種。
[0021] 所述防水改性劑選自甲基硅醇鈉、氧基聚二甲基硅氧烷、苯丙乳液、硅丙乳液、純 丙乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液和硅橡膠物質組中的一種或多種。
[0022] 所述分散助劑選自聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯（吐溫80)、十二烷基苯磺酸鈉、辛 基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺、失水山梨糖醇單油酸酯（司盤-80)、油酸鈉、十八碳烯胺 醋酸鹽和聚乙二醇型多元醇物質組中的一種或多種。
[0023] 所述增稠保水劑選自聚丙烯酰胺（PAM)、羧甲基纖維素鈉（CMC)、羥丙基甲基纖維 素（HPMC)、羥乙基纖維素（HEC)和甲基纖維素物質組中的一種或多種。
[0024] 分散助劑和/或增稠保水劑的添加一方面有助于防火膠黏劑膠體溶液中阻燃劑 及填料的均勻分散，避免了乳液分層，另一方面分散助劑和/或增稠保水劑還有助于吸附 膠體溶液中的多余水分，利于膠體溶液在聚苯乙烯泡沫顆粒表面的固化成膜，并避免了膠 體固化后皸裂、掉粉等問題，與此同時還保持了聚苯乙烯泡沫保溫板材一定的水分，進一步 降低了聚苯乙烯泡沫保溫板材的熱值。
[0025] 所述滲透劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC)、仲辛醇聚氧乙烯醚（JFC-2)、順丁烯二 酸二仲辛酯磺酸鈉（快速滲透劑T)、磺化琥珀酸二辛酯鈉鹽（0EP-70)和異辛醇聚氧乙烯醚 磷酸酯（AEP-98)物質組中的一種或多種。
[0026] 所述消泡劑為有機乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇 胺醚、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯。
[0027] 在本發(fā)明中，每100份耐高溫粘合劑配成的防火膠黏劑用于5?50份阻燃聚苯乙 烯泡沫板材。
[0028] 步驟1)中，制備阻燃聚苯乙烯預發(fā)料顆粒是將可發(fā)型聚苯乙烯在0. 01?0. 4Mpa 的蒸汽壓力、80?110°C的溫度下預發(fā)泡10秒?5分鐘，然后干燥熟化2?48小時，得到 阻燃聚苯乙烯預發(fā)料顆粒。
[0029] 步驟2)中，制備阻燃聚苯乙烯泡沫板材是將步驟1)得到的阻燃聚苯乙烯預發(fā)料 顆粒，在0. 05?0. 6Mpa的蒸汽壓力下，預熱2?10分鐘，然后蒸汽穿透2?15次優(yōu)選3? 10次制成阻燃聚苯乙烯泡沫板材。泡沫蒸汽成型，可以使得EPS泡沫保溫板材力學性能不 需完全由防火膠黏劑粘結成型，可有效減少防火膠黏劑的添加量，并同時較好地保持了 EPS 泡沫保溫板材的導熱系數(shù)低、抗拉拔性能、抗壓縮性能優(yōu)良等性能。
[0030] 步驟4)中，所述烘干固化成型是在40?80°C溫度下烘干5?48小時。
[0031] 本發(fā)明的另一目的在于提供由本發(fā)明所述的方法制得的難燃聚苯乙烯泡沫保溫 板材。
[0032] 本發(fā)明中，所述的份均指重量份。
[0033] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0034] 1)本發(fā)明的制備方法簡單可行，利于工業(yè)化生產。本發(fā)明僅需要在傳統(tǒng)阻燃EPS 泡沫保溫板材的生產基礎上增加一套苯板改性設備即可，設備投入少，且生產周期短，有利 于工業(yè)化推廣應用。
[0035] 2)本發(fā)明通過高壓加料、低壓穿透方式，將防火膠粘劑穿透入EPS泡沫板材的內 部，并包覆在已成型的EPS泡沫顆粒周圍，從而達到聚苯乙烯泡沫均勻包覆改性的目的。通 過該方法，既可以提高聚苯乙烯泡沫保溫板材的防火性能，最后可達到A2級防火等級，同 時聚苯乙烯泡沫板材由于本身已通過蒸汽成型，已具有一定的力學強度，當通過低壓穿透 防火膠黏劑固化后，防火膠黏劑會進一步增強聚苯乙烯泡沫板材的力學強度，最后所研制 的A2級聚苯乙烯泡沫保溫板材的抗壓強度大于150KPa。同時還將大量防火劑包裹在泡沫 顆粒周圍，顯著增強了聚苯乙烯泡沫保溫板材的防火性能及耐老化性能。
[0036] 3)本發(fā)明難燃聚苯乙烯泡沫保溫板材較好的克服了傳統(tǒng)擠塑成型聚苯乙烯保溫 板材的成型周期長、易脆化、易粉化、易掉渣、抗拉拔性能差等問題，同時還較好的克服了傳 統(tǒng)無機保溫板保溫性能差、比重大等不足。較好的滿足了目前外墻保溫材料的安全、節(jié)能、 防火需求。
[0037] 4)本發(fā)明的難燃聚苯乙烯泡沫保溫板材的導熱系數(shù)低于0. 055w/m · k，比重可達 至lj 150Kg/M3以下，抗壓強度大于150KPa，熱值小于3MJ/kg，滿足了 GB8624-2012建筑材料 燃燒性能分級A2級難燃等級要求。

【具體實施方式】
[0038] 實施例1?5以及對比實施例1?2
[0039] 步驟1)制備阻燃聚苯乙烯預發(fā)料顆粒
[0040] 將阻燃可發(fā)型聚苯乙烯投入到預發(fā)料機中，控制蒸汽壓力PiMpa、溫度Trc，預發(fā) 泡t n分鐘得到阻燃型可發(fā)聚苯乙烯，干燥熟化t12小時，得到阻燃聚苯乙烯預發(fā)料顆粒。
[0041] 步驟2)制備阻燃聚苯乙烯泡沫板材
[0042] 將m份阻燃聚苯乙烯預發(fā)料顆粒吸入到蒸汽成型機中，在P2Mpa的蒸汽壓力下，預 熱t(yī) 2分鐘，蒸汽穿透η次制備得到阻燃聚苯乙烯泡沫板材。
[0043] 步驟⑶包覆改性
[0044] 將阻燃聚苯乙烯泡沫板材置于苯板改性設備中，然后將表2中配方的防火膠黏劑 在？^? &的高壓下加入到放置有阻燃聚苯乙烯泡沫板材的苯板改性設備中，隨后在？410^壓 力下靜置時間t 3，使防火膠黏劑穿透入阻燃聚苯乙烯泡沫板材，從而進行包覆改性。
[0045] 步驟4)烘干固化成型
[0046] 于T4°C烘干t4小時固化成型，得到難燃EPS泡沫保溫板材。
[0047] 表1難燃EPS泡沫保溫板材的制備工藝參數(shù)
[0048]

【權利要求】
1. 一種難燃聚苯乙烯泡沫保溫板材的制備方法，包括如下步驟： 1) 制備阻燃聚苯乙烯預發(fā)料顆粒； 2) 制備阻燃聚苯乙烯泡沫板材； 3) 對阻燃聚苯乙烯泡沫板材進行包覆改性；其中所述包覆改性是先將防火膠黏劑在 0. 3?1. OMPa的高壓下加入到放置有阻燃聚苯乙烯泡沫板材的苯板改性設備中，然后在 0. 01?0. 08MPa的壓力下靜置10秒?10分鐘，使得防火膠黏劑穿透入阻燃聚苯乙烯泡沫 板材內而達到包覆改性的目的； 4) 烘干固化成型。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟3)中，所述包覆改性是先將防火膠黏 劑在0. 4?0. 8MPa的高壓下加入到放置有阻燃聚苯乙烯泡沫板材的苯板改性設備中，然后 在0· 02?0· 06MPa壓力下靜置20秒?7分鐘。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟3)中，所述的防火膠黏劑包括：耐高溫 粘合劑100份、阻燃劑10?70份，阻燃協(xié)效劑0· 5?50份，強度增強劑5?50份、固化改 性劑0. 01?2. 0份、防水改性劑0. 05?20. 0份、分散助劑0. 01?0. 5份和/或增稠保水 劑0. 01?0. 5份、滲透劑0. 01?0. 5份、消泡劑0. 01?0. 5份。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟3)中，所述的耐高溫粘合劑為固含量 20 %?50 %的水溶液，具體選自硅溶膠、硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰、硅酸銨、I型硅酸鹽水泥 和II型硅酸鹽水泥物質組中的一種或多種； 所述阻燃劑為氫氧化鋁與氫氧化鎂的混合物； 所述阻燃協(xié)效劑選自硼酸鋅、微膠囊化紅磷、三氧化二銻、聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰 胺、氯化石蠟、六溴十二烷、十溴二苯乙烷、納米蒙脫土、分子篩、活性白土和高嶺土物質組 中的兩種或多種； 所述強度增強劑選自石英砂、硅微粉、碳酸鈣、滑石粉、石膏粉、氮化硼、莫來石、珍珠 巖、碳化硅和氧化鋁物質組中的兩種或多種； 所述固化改性劑選自縮合磷酸鋁、二氧化硅、氟硅酸鈉、氯化銨、氧化鋅、醋酸丁酯和硅 酸丁酯物質組中的一種或多種； 所述防水改性劑選自甲基硅醇鈉、氧基聚二甲基硅氧烷、苯丙乳液、硅丙乳液、純丙乳 液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液和硅橡膠物質組中的一種或多種； 所述分散助劑選自聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯、十二烷基苯磺酸鈉、辛基酚聚氧乙烯 醚、聚氧乙烯酰胺、失水山梨糖醇單油酸酯、油酸鈉、十八碳烯胺醋酸鹽和聚乙二醇型多元 醇物質組中的一種或多種； 所述增稠保水劑選自聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素鈉、羥丙基甲基纖維素、羥乙基纖維素 和甲基纖維素物質組中的一種或多種； 所述滲透劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚、仲辛醇聚氧乙烯醚、順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉、 磺化琥珀酸二辛酯鈉鹽和異辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯物質組中的一種或多種； 所述消泡劑為有機乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、 聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯物質組中的一種。
5. 如權利要求1所述的方法，其特征在于：每100份耐高溫粘合劑配成的防火膠黏劑 用于5?50份阻燃聚苯乙烯泡沫板材。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1)中，制備阻燃聚苯乙烯預發(fā)料顆粒 是將可發(fā)型聚苯乙烯在〇. 01?〇. 4Mpa的蒸汽壓力、80?110°C的溫度下預發(fā)泡10秒?5 分鐘，然后干燥熟化2?48小時，得到阻燃聚苯乙烯預發(fā)料顆粒。
7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟2)中，制備阻燃聚苯乙烯泡沫板材是 將步驟1)得到的阻燃聚苯乙烯預發(fā)料顆粒，在〇. 05?0. 6Mpa的蒸汽壓力下，預熱2?10 分鐘，然后蒸汽穿透2?15次優(yōu)選3?10次制成阻燃聚苯乙烯泡沫板材。
8. 如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟4)中，所述烘干固化成型是在40? 80°C溫度下烘干5?48小時。
9. 由權利要求1所述的方法制得的難燃聚苯乙烯泡沫保溫板材。
【文檔編號】C08L25/06GK104086913SQ201410379339
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權日:2014年8月4日
【發(fā)明者】李碧英, 張澤江, 蘭彬, 李風, 朱劍, 屈文良, 劉松林, 張文騫, 曾緒斌, 文桂英, 張寒 申請人:公安部四川消防研究所