CN102849992A - 聚苯乙烯防火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚苯乙烯防火材料及其制备方法，所述聚苯乙烯防火材料包括聚苯乙烯泡沫颗粒和固化所述聚苯乙烯泡沫颗粒的混合填充料，其中，所述聚苯乙烯泡沫颗粒的直径小于或等于5mm；所述混合填充料的组分及重量份数关系为：100份快硬性水泥、1～25份减水剂、1～25份膨胀剂、1～25份养护剂、1～25份催化剂和1～25份粘接剂；所述混合填充料与聚苯乙烯泡沫颗粒的重量配比关系1∶0.02～1∶0.05。本发明方案中的聚苯乙烯小颗粒被混合填充料包裹，破坏了聚苯乙烯在明火条件下形成可燃烧的玻璃晶体聚合物的条件，从根本上解决了现有聚苯乙烯保温材料在明火条件下不能阻燃的问题。

Description

聚苯乙烯防火材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑保温材料技术领域，特别是涉及一种聚苯乙烯防火材料及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯(PS，Polystyrene)是由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，其玻璃转化温度为80～100℃，熔点为240℃，非晶态密度为1.04～1.06克/厘米3，晶体密度为1.11～1.12克/厘米3，电阻率为1020～1022欧·厘米，导热系数30℃时0.116瓦/米·开，吸水率为0.03～0.1，通常状态下的聚苯乙烯为非晶态无规则聚合物，具有优良的绝热、绝缘、耐水性和透明性。可发性聚苯乙烯(EPS，Expandable Polystyrene)是一种热塑性材料，经过加热发泡以后，每立方米体积含有300～600万个独立密闭气泡，内含空气体积为98％以上，这样的结构特性，使其密度可低至10～30千克/米3，同时，由于空气的热导性能很小且又被封闭于泡沫中而不能对流，所以EPS成品作为保温材料时具有强度高、重量轻、绝热、绝缘及耐水性好等特性。
多年以来，聚苯乙烯泡沫是最理想的建筑保温材料，为解决可发性聚苯乙烯保温材料遇明火易燃烧，在生产工艺中，采取了多种不同成份的改性、聚合形式，又使其成为了多种不同可以阻碍燃烧的新品种。但是，现有聚苯乙烯泡沫保温材料只是将聚苯乙烯从可以燃烧转变为难以燃烧，当使用明火燃烧该材料时，其随明火产生燃烧火焰，明火离开后其燃烧火焰即熄灭，实际上只是改变了它的一种燃烧形式，近年来发生的多场工程火灾已经证实，现有阻燃型聚苯乙烯泡沫保温材料不能从根本上解决阻燃问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚苯乙烯防火材料及其制备方法，在保持聚苯乙烯强度高、重量轻、绝热、绝缘及耐水性好等特性的情况下，解决了现有聚苯乙烯保温材料在明火条件下不能阻燃的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种聚苯乙烯防火材料，包括聚苯乙烯泡沫颗粒和固化所述聚苯乙烯泡沫颗粒的混合填充料，其中，所述聚苯乙烯泡沫颗粒的直径小于或等于5mm；所述混合填充料的组分及重量份数关系为：100份快硬性水泥、1～25份减水剂、1～25份膨胀剂、1～25份养护剂、1～25份催化剂、1～25份粘接剂和适量的水；所述混合填充料与聚苯乙烯泡沫颗粒的重量配比关系1∶0.02～1∶0.05。
优选的，还包括包裹在所述聚苯乙烯防火材料表面的硬质装饰面料，所述硬质装饰面料为无机材料、高强度散状纤维丝、高强度编织布或高强度纤维板。
优选的，所述聚苯乙烯颗粒的直径小于或等于2毫米。
优选的，所述催化剂为氧化铁。
优选的，所述粘接剂为建筑胶水或聚苯乙烯专用胶粉。
优选的，所述混合填充料还包括：1～25份引气剂、1～25份消泡剂、1～25份防水剂、1～25份防冻剂和/或1～25份速凝剂。
依据本发明的另一优选实施例，还公开了一种聚苯乙烯防火材料的制备方法，包括：将聚苯乙烯新发泡颗粒或收集的废弃聚苯乙烯泡沫粉碎，筛选出直径小于或等于5mm的颗粒备用；按重量分数比为1∶0.02～1∶0.05的比例在容器中加入混合填充料和上述筛选出的聚苯乙烯泡沫颗粒，混合搅拌均匀；其中，所述混合填充料的组分及重量份数关系为：100份快硬性水泥、1～25份减水剂、1～25份膨胀剂、1～25份养护剂、1～25份催化剂和1～25份粘接剂；在坯料模箱中将混合均匀后的材料加压、凝固，生成具有防火性能的聚苯乙烯保温材料。
优选的，所述坯料模箱为由硬质装饰面料形成的空腔体；所述硬质装饰面料为无机材料、高强度散状纤维丝、高强度编织布或高强度纤维板。
优选的，还包括：将凝固后的材料脱模、切割；在切割后的材料表面粘贴硬质装饰面料；其中，所述硬质装饰面料为无机材料、高强度散状纤维丝、高强度编织布或高强度纤维板。
优选的，所述混合填充料还包括：1～25份引气剂、1～25份消泡剂、1～25份防水剂、1～25份防冻剂和/或1～25份速凝剂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
由于聚苯乙烯的玻璃转化温度为80～100℃，即使通过科学改性和聚合手段增加或提高其转化温度、延长其转化时间，但是聚苯乙烯只要能够形成玻璃转化体，就能产生燃烧；也就是说：聚苯乙烯在80～100℃时开始熔化并聚合形成玻璃体，玻璃体能够产生火焰燃烧才是聚苯乙烯的特性；反之，使聚苯乙烯不能直接接触明火熔化，或在明火环境下使其不能够聚合形成可以燃烧的玻璃体，就不会发生燃烧。本发明优选实施例公开的聚苯乙烯防火材料中，以新发泡或废弃的聚苯乙烯泡沫粉碎颗粒作为主要保温原料，与一定比例的由粘接剂和无机填充料组成的混合填充料混合均匀、固化后形成，使得每个聚苯乙烯小颗粒均被混合填充料包裹，彻底阻止了聚苯乙烯与明火直接接触的条件；即使个别聚苯乙烯小颗粒没有完全被混合填充料包裹，由于其粒度很小，聚苯乙烯小颗粒之间被混合填充料隔开，接触明火熔化后也不具备形成可燃烧的玻璃晶体聚合物的条件，因此，本发明优选实施例从根本上解决了现有聚苯乙烯保温材料在明火条件下不能阻燃的问题。
在本发明进一步的优选实施例中，还包括包裹在所述聚苯乙烯防火材料表面的硬质装饰面料；一方面，可以进一步减少聚苯乙烯防火材料直接接触明火的条件，达到增强防火性能的目的；另一方面，可以使得产品外观更加美观漂亮。
在本发明另一优选实施例中，根据不同季节、不同地域条件，还在混合填充料中增加一定比例的引气剂、消泡剂、防水剂、防冻剂和/或速凝剂，使得本发明方案的适用范围更广。
另外，本发明优选实施例产品可以直接粘贴、钉装于建筑内、外墙面，作为具有防火性能的建筑保温面层成型材料；也可以往建筑空腔内部直接挤压、浇灌填充，待其粘结固化后形成一种内置式保温芯层材料，因此使用更加方便灵活。
附图说明
图1是本发明聚苯乙烯防火材料一实施例的结构示意图；
图2是本发明聚苯乙烯防火材料的制备方法第一实施例的流程图；
图3是本发明聚苯乙烯防火材料的制备方法第二实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
产品实施例：
参照图1，示出了本发明聚苯乙烯防火材料一实施例的结构示意图，包括聚苯乙烯颗粒11、混合填充料12和硬质装饰面料13，其中：
聚苯乙烯颗粒11与混合填充料12的比例关系为0.02～0.05吨聚苯乙烯颗粒/每吨混合填充料；
聚苯乙烯颗粒11的粒度要求是0～5mm，为增强产品防火效果，优选选用直径不大于2mm的聚苯乙烯颗粒；
混合填充料12用于包裹和固化聚苯乙烯颗粒11，其成分及其重量份数关系为：100份快硬性水泥、1～25份减水剂、1～25份膨胀剂、1～25份养护剂、1～25份防冻剂、1～25份引气剂、1～25份消泡剂、1～25份防水剂、1～25份速凝剂、1～25份催化剂、1～25份粘接剂和适量的水；本优选实施例中，催化剂优选采用氧化铁，粘接剂可以选用聚苯乙烯专用胶粉或普通的建筑用胶水；具体每种成分的份数可根据聚苯乙烯原材料的成分情况以及地理气候等情况在上述范围内加减配置；
硬质装饰面料13包裹在聚苯乙烯颗粒11和混合填充料12均匀混合、凝固后的材料表面；其中，硬质装饰面料13可以根据需要选用无机材料、高强度散状纤维丝、高强度编织布或高强度纤维板；另外，硬质装饰材料13可以粘贴在切割后的材料表面，也可以将聚苯乙烯颗粒11和混合填充料12均匀混合后倒入硬质装饰材料13围成的空腔中加压、凝固成型。
需要说明的是，上述实施例属于优选实施例，所涉及的组分并不一定是本发明所必须的。如，硬质装饰面料13仅适用于对产品外观有一定要求的用户和场景，特别是以往建筑空腔内部直接挤压、浇灌填充聚苯乙烯防火材料的情况，硬质装饰面料13是不需要的；对于混合填充料中的防冻剂，只有在冬天且纬度较高的地区才有必要，而且防冻剂的用量，也可以根据每天天气情况进行调整。
方法实施例一：
在本优选实施例中，混合填充料由快硬性水泥、减水剂、膨胀剂、养护剂、氧化铁、聚苯乙烯专用胶粉等成分组成，其中的氧化铁可催化聚苯乙烯颗粒的吸附、固定过程，使之在凝固过程中不漂移、不流动，保证聚苯乙烯颗粒被混合填充料尽可能好的包裹，增强聚苯乙烯颗粒之间的隔离效果，从根本上破坏明火条件下聚苯乙烯的聚合条件，实现产品的防火目标。参照图2，示出了本发明聚苯乙烯防火材料制备方法第一实施例的流程，具体包括：
步骤S201：将新发泡的聚苯乙烯颗粒或收集的废弃聚苯乙烯泡沫粉碎，筛选出符合条件的颗粒备用；
本优选实施例对聚苯乙烯材料的质量没有要求，无论是新发泡的聚苯乙烯颗粒，还是聚苯乙烯泡沫成品废弃料，都可以作为本优选实施例原料使用，既可以解决聚苯乙烯废弃料的白色污染问题，又可以降低生产成本。
为保证成品的防火效果，本优选实施例选用直径小于或等于2mm的聚苯乙烯粉碎颗粒或粉末。
步骤S202：按一定的重量份数比在容器中加入混合填充料和上述筛选出的聚苯乙烯泡沫颗粒，混合搅拌均匀；
其中，聚苯乙烯颗粒和混合填充料的配比关系为：0.02～0.05吨聚苯乙烯颗粒/每吨混合填充料；
混合填充料的主要成分及其重量份数关系为：100份快硬性水泥、1～25份减水剂、1～25份膨胀剂、1～25份养护剂、1～25份氧化铁、1～25份聚苯乙烯专用胶粉和适量的水；具体每种成分的份数可根据聚苯乙烯原材料的成分情况在上述范围内加减配置。
步骤S203：在坯料模箱中将混合均匀后的材料加压，然后将凝固后的材料脱模、切割；
步骤S204：在切割后的材料表面粘贴硬质装饰面料。
方法实施例二：
在本优选实施例中，将混合均匀后的聚苯乙烯泡沫材料和混合填充料直接倒入建筑空腔或由硬质材料围成的空腔内，作为保温材料使用，不仅可保持聚苯乙烯强度高、重量轻、绝热、绝缘及耐水性好等特性，还可保证其在明火条件下使聚苯乙烯不能直接接触明火熔化，或即使熔化也不能够聚合形成可以燃烧的玻璃体，从根本上解决保温材料的防火问题。另外，为保证产品在冬季时也能够在北方地区生产，混合填充料中除包括方法实施例一中的成分外，还添加有防冻剂、引气剂、消泡剂、防水剂、速凝剂等成分。参照图3，示出了本发明聚苯乙烯防火材料制备方法第二实施例的流程，具体包括：
步骤S301：将新发泡的聚苯乙烯颗粒或收集的废弃聚苯乙烯泡沫粉碎，筛选出符合条件的颗粒备用；
本优选实施例中，聚苯乙烯粉碎颗粒的筛选条件为：颗粒直径范围为0～5mm。
步骤S302：按一定的重量份数比在容器中加入混合填充料和上述筛选出的聚苯乙烯泡沫颗粒，混合搅拌均匀；
其中，聚苯乙烯颗粒和混合填充料的配比关系为：0.02～0.05吨聚苯乙烯颗粒/每吨混合填充料；
混合填充料的主要成分及其重量份数关系为：100份快硬性水泥、1～25份减水剂、1～25份膨胀剂、1～25份养护剂、1～25份防冻剂、1～25份引气剂、1～25份消泡剂、1～25份防水剂、1～25份速凝剂、1～25份催化剂、1～25份建筑胶水和适量的水；具体每种成分的份数可根据聚苯乙烯原材料的成分情况以及地理、气候等情况在上述范围内加减配置。
步骤S303：在建筑空腔内部、或由硬质装饰面料围成的空腔内倒入混合均匀后的材料加压、凝固；
对于直接粘贴、钉装于建筑内、外墙面，作为具有防火性能的建筑保温面层成型材料的情况，可以选用在由硬质装饰面料围成的空腔内倒入混合均匀后的材料加压、凝固的方式；另外，还可以采用往建筑空腔内部直接挤压、浇灌填充，待其粘结固化后直接形成一种内置式保温芯层材料的方式。
对于前述的各方法实施例，为了描述简单，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域的技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为根据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或同时执行；其次，本领域技术人员也应该知悉，上述方法实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的，如，对于第一方法实施例，步骤S203的切割后的聚苯乙烯防火材料已经完全具备防火性能，步骤S204只是进一步增强其防火性能并形成更加美观漂亮的产品，因此，步骤S204并不是本发明必须的步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的一种聚苯乙烯防火材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种聚苯乙烯防火材料，其特征在于，包括聚苯乙烯泡沫颗粒和固化所述聚苯乙烯泡沫颗粒的混合填充料，其中，
所述聚苯乙烯泡沫颗粒的直径小于或等于5mm；
所述混合填充料的组分及重量份数关系为：100份快硬性水泥、1～25份减水剂、1～25份膨胀剂、1～25份养护剂、1～25份催化剂和1～25份粘接剂；
所述混合填充料与聚苯乙烯泡沫颗粒的重量配比关系1∶0.02～1∶0.05。
2.如权利要求1所述的聚苯乙烯防火材料，其特征在于，还包括包裹在所述聚苯乙烯防火材料表面的硬质装饰面料；所述硬质装饰面料为无机材料、高强度散状纤维丝、高强度编织布或高强度纤维板。
3.如权利要求1所述的聚苯乙烯防火材料，其特征在于，所述聚苯乙烯颗粒的直径小于或等于2毫米。
4.如权利要求1所述的聚苯乙烯防火材料，其特征在于，所述催化剂为氧化铁。
5.如权利要求1所述的聚苯乙烯防火材料，其特征在于，所述粘接剂为建筑胶水或聚苯乙烯专用胶粉。
6.如权利要求1所述的聚苯乙烯防火材料，其特征在于，所述混合填充料还包括：1～25份引气剂、1～25份消泡剂、1～25份防水剂、1～25份防冻剂和/或1～25份速凝剂。
7.一种聚苯乙烯防火材料的制备方法，其特征在于，包括：
将聚苯乙烯新发泡颗粒或收集的废弃聚苯乙烯泡沫粉碎，筛选出直径小于或等于5mm的颗粒备用；
按重量分数比为1∶0.02～1∶0.05的比例在容器中加入混合填充料和上述筛选出的聚苯乙烯泡沫颗粒，混合搅拌均匀；其中，所述混合填充料的组分及重量份数关系为：100份快硬性水泥、1～25份减水剂、1～25份膨胀剂、1～25份养护剂、1～25份催化剂和1～25份粘接剂；
在坯料模箱中将混合均匀后的材料加压、凝固，生成具有防火性能的聚苯乙烯保温材料。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述坯料模箱为由硬质装饰面料形成的空腔体；所述硬质装饰面料为无机材料、高强度散状纤维丝、高强度编织布或高强度纤维板。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
将凝固后的材料脱模、切割；
在切割后的材料表面粘贴硬质装饰面料；其中，所述硬质装饰面料为无机材料、高强度散状纤维丝、高强度编织布或高强度纤维板。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述混合填充料还包括：1～25份引气剂、1～25份消泡剂、1～25份防水剂、1～25份防冻剂和/或1～25份速凝剂。
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