CN103849149A - 一种高分子复合发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子复合发泡材料制备方法，包括以下步骤：第一步，密炼：将物料按一定质量比混合后加入到密炼机中进行密炼，密炼温度为90±5℃，密炼时间为6–8分钟；第二步密炼好的物料排入到单螺杆挤片机中进行挤片；第三步，将片材送如高温发泡炉进行硫化发泡；第四步：对板材进行切割裁剪成片，制成成品。本发明制备出的材料具有隔热保温效果好、质量轻、环保无毒、安装方便、价格低廉的特点，能达到A级阻燃要求，可作为节能保温材料应用于高层建筑、民用住宅、船舶工程、冷库冷藏、石油化工、化学工程、国防科技、军事工业冷隔热工程等领域。

Description

一种高分子复合发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高填充节能保温防火高分子复合发泡材料及其制备方法。通过采用特殊的橡塑加工设备，向高分子聚合物填充大量的阻燃剂与防火剂，高分子聚合物只是作为骨架材料把阻燃剂与防火剂粘合在一起，来达到防火要求，通过高温发泡工艺使产品具备较高的隔热保温性能。
背景技术
目前，高层建筑、民用住宅、冷库冷藏、船舶工程、石油化工等领域，要求保温材料具备较好的节能保温性能，防火性能，尤其是高层建筑，更是要求达到A级防火的要求，且单位体积的质量要轻。随着火灾频的繁发生,人们不断被敲醒警钟，不燃性的保温材料在实际中应用会越来越广泛。开发质轻防火、节能保温、物美价廉的新型保温材料势在必行。
目前建筑保温材料主要有无机类和有机类，无机保温材料是一种用于建筑物内外墙粉刷的保温节能材料，具有防火防冻、耐老化以及低廉的价格等特点，但保温热效率差，重量大，不能用于高层建筑。有机保温材料主要是发泡塑料，主要产品为聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡棉和聚氨酯泡沫塑料，主要缺点是易燃、易滴熔，燃烧烟雾大、毒性大，燃烧能产生氰化氢气体，一旦发生火灾对人体毒害性极大。目前的有机保温材料市场需求量大，生产工艺成熟，质量轻，易于安装，主要缺点是防火性达不到要求。
 
   发明内容
本发明的目的是制备出一种隔热保温效果好、质量轻、环保无毒、安装方便、价格低廉的高分子复合发泡材料，能达到A级阻燃要求，可作为节能保温材料应用于高层建筑、民用住宅、船舶工程、冷库冷藏、石油化工、化学工程、国防科技、军事工业冷隔热工程等领域。
为了实现上述发明目的， 本发明提供一种高分子复合发泡材料制备方法，包括以下步骤：
第一步，密炼：将硅橡胶、瓷化粉、陶瓷微球、氢氧化铝、硼酸锌、白炭黑、硅酮添加剂、硅油、过氧化二异丙苯、10#石蜡油、硬脂酸锌、AC发泡剂、二苯基硅二醇、三氧化二铁加入到密炼机中进行密炼，密炼温度为90±5℃，密炼时间为6–8分钟，所述硅橡胶、瓷化粉、陶瓷微球、氢氧化铝、硼酸锌、白炭黑、硅酮添加剂、硅油、过氧化二异丙苯、10#石蜡油、硬脂酸锌、AC发泡剂、二苯基硅二醇、三氧化二铁的质量比例为：20-30:40-60:10-15:30-50:5-8:3-5:2-3:0.5-1:0.5-0.8:2-3:1-2:3-4:2-4:3-5； 
第二步，挤片：将第一步密炼好的物料排入到单螺杆挤片机中进行挤片，单螺杆挤片机的六个工作区的工作温度分别为：一区80±5℃，二区90±5℃，三区100±5℃，四区110±5℃，五区120±5℃，六区110±5℃；
第三步，硫化发泡：将第二步挤好的片材送如高温发泡炉进行硫化发泡，发泡炉的温度为210±10℃，片材在发泡炉中的发泡时间为3±1分钟；
第四步，裁剪：对第三步硫化发泡后的板材进行切割裁剪成片，制成成品。
在上述技术方案中，原材料为：所述三元乙丙胶的颗粒、型号为EP57P；聚丙烯树脂的颗粒、型号为T30S，熔融指数2.0；聚乙烯树脂的颗粒、型号为2426H，熔融指数2.0；发泡剂：主要成分为偶氮二甲酰胺，淡黄色粉末；石蜡油的型号：10号石蜡油；聚乙烯蜡为蜡状片状粉末；TMPTMA为淡黄色粘稠液体；抗氧剂1010#为白色晶状；抗氧剂168#为白色晶状；硬脂酸锌为白色粉末；滑石粉为灰白色粉末， 3500目。
本发明同时提供一种由上述方法制备的辐照交联橡塑复合泡棉材料。
本发明的技术原理为：
采用硅橡胶作为基材材料，大量填充阻燃剂、防火剂及相关助剂，制备成高填充的硅橡胶复合物，并通过高温硫化发泡制成。一旦发生火灾，在高温火焰的烧蚀下，有机硅橡胶成分会在很短的时间内被烧蚀转化成坚硬的陶瓷状物质，形成非常坚硬的壳体，一种陶瓷状的物体，该陶瓷状物体非常坚硬，能阻断火焰的传播，使火焰不能穿透坚硬的壳体，而且烧蚀的时间越长，温度越高，坚硬的效果越明显，可以耐到1500～1800℃。而普通阻燃高分子材料只能延缓材料被烧成粉末的时间，如果持续被火烧的话，材料就逐渐变成粉状脱落，火焰还能继续蔓延。
本发明产品的防火机理与普通的高分子材料完全不同，普通阻燃高分子材料的作用机理是在高分子材料中加入有机和无机阻燃材料，在燃烧的过程中，生成的物质可以使火焰逐渐熄灭，从而达到阻燃的效果。但是，在火灾中，火焰是在持续不断燃烧着的，普通阻燃高分子材料被烧以后都会变成灰烬，所以起不到消防、防火的作用，就像目前的普通阻燃聚苯乙烯保温按和聚氨酯保温板，不能够阻隔火焰的传播，反而起到助燃作用。本发明产品克服了上述缺点，能完全阻断火焰的传播，是一种应用前景非常广阔的新型高分子复合防火材料。
本发明中主要原材料的作用如下：
本发明通过大量的配方比试、原材料对比试验以及实践经验，得出了目前的生产配方和生产工艺，所选择的原材料都是最佳的，对产品的性能贡献也是最好的。
硅橡胶：甲基乙烯基硅橡胶，型号101；
瓷化粉：白色粉末，主要成分二氧化硅；
陶瓷微球：白色粉末，中空；
氢氧化铝：白色粉末，阻燃剂；
硼酸锌：白色粉末，阻燃剂；
白炭黑：白色粉末，补强剂；
硅酮添加剂：白色粉末，超高分子量聚硅氧烷；
硅油：甲基乙烯基硅油，无色透明液体，润滑剂；
过氧化二异丙苯（DCP）：白色结晶，交联剂；
10#石蜡油：半透明的油状液体，润滑剂、填充剂；
硬脂酸锌：白色粉末，活化剂；
发泡剂：AC发泡剂，偶氮二甲酰胺，淡黄色粉末；
二苯基硅二醇：白色针状结晶，结构控制剂；
三氧化二铁：红棕色粉末，耐热添加剂。
本发明制备的高分子复合发泡材料，具备A级防火要求和较高的节能保温效果，价格低廉、质量轻、易于安装，是一种新型的节能保温材料，可用于高层建筑、民用住宅、船舶工程、冷库冷藏、石油化工、国防科技、军事工业冷隔热工程等方面，作为节能保温材料使用，安全性能高，成本低廉。
 
具体实施方式
高分子复合发泡材料制备方法，包括以下步骤：
第一步，密炼：将硅橡胶、瓷化粉、陶瓷微球、氢氧化铝、硼酸锌、白炭黑、硅酮添加剂、硅油、过氧化二异丙苯、10#石蜡油、硬脂酸锌、AC发泡剂、二苯基硅二醇、三氧化二铁加入到密炼机中进行密炼，密炼温度为90±5℃，密炼时间为6–8分钟，所述硅橡胶、瓷化粉、陶瓷微球、氢氧化铝、硼酸锌、白炭黑、硅酮添加剂、硅油、过氧化二异丙苯、10#石蜡油、硬脂酸锌、AC发泡剂、二苯基硅二醇、三氧化二铁的质量比例为：20-30:40-60:10-15:30-50:5-8:3-5:2-3:0.5-1:0.5-0.8:2-3:1-2:3-4:2-4:3-5； 
第二步，挤片：将第一步密炼好的物料排入到单螺杆挤片机中进行挤片，单螺杆挤片机的六个工作区的工作温度分别为：一区80±5℃，二区90±5℃，三区100±5℃，四区110±5℃，五区120±5℃，六区110±5℃；
第三步，硫化发泡：将第二步挤好的片材送如高温发泡炉进行硫化发泡，发泡炉的温度为210±10℃，片材在发泡炉中的发泡时间为3±1分钟；
第四步，剪：对第三步硫化发泡后的板材进行切割裁剪成片，制成成品。
采用的三元乙丙胶的颗粒、型号为EP57P；聚丙烯树脂的颗粒、型号为T30S，熔融指数2.0；聚乙烯树脂的颗粒、型号为2426H，熔融指数2.0；发泡剂：主要成分为偶氮二甲酰胺，淡黄色粉末；石蜡油的型号：10号石蜡油；聚乙烯蜡为蜡状片状粉末；TMPTMA为淡黄色粘稠液体；抗氧剂1010#为白色晶状；抗氧剂168#为白色晶状；硬脂酸锌为白色粉末；滑石粉为灰白色粉末， 3500目。
 
实施例1：
高分子复合发泡材料制备方法，包括以下步骤：
第一步：密炼：取28Kg硅橡胶、52Kg瓷化粉、12Kg陶瓷微球、38Kg氢氧化铝、6.6Kg硼酸锌、3.8Kg白炭黑、2.2Kg硅酮添加剂、0.75Kg硅油、0.6Kg过氧化二异丙苯、2.2Kg10#石蜡油、0.6Kg硬脂酸锌、3.2KgAC发泡剂3.6Kg二苯基硅二醇、3.3Kg三氧化二铁加入到密炼机中，充分密炼，密炼温度为92℃，密炼时间为6分钟；
第二步：挤出：将第一步密炼好的物料排入到单螺杆挤片机中进行挤片，单螺杆挤片机的工作温度为：一区78℃，二区88℃，三区985℃，四区112℃，五区122℃，六区113℃；
第三步：硫化发泡：将第二步挤好的片材送如高温发泡炉进行硫化发泡，发泡炉的温度为210℃，片材在发泡炉中的发泡时间为3分钟；
第四步：裁剪：对第三步硫化发泡后的板材进行切割裁剪。
本实施例制备的高分子复合发泡材料主要性能数据：保温板型号（长1200mm，宽600，厚50mm），压缩强度300KPa；密度45Kg/m3；导热系数0.019 W/m·K，吸水率0.49%，透湿系数2.55ng/（m·s·pa），尺寸稳定性0.9%，燃烧性能A级阻燃。
 
实施例2：
高分子复合发泡材料制备方法，包括以下步骤：
第一步：密炼：取20Kg硅橡胶、40Kg瓷化粉、10Kg陶瓷微球、30Kg氢氧化铝、5Kg硼酸锌、3Kg白炭黑、2Kg硅酮添加剂、0.5Kg硅油、0.5Kg过氧化二异丙苯、2Kg10#石蜡油、1Kg硬脂酸锌、3KgAC发泡剂、2Kg二苯基硅二醇、3Kg三氧化二铁加入到密炼机中，充分密炼，密炼温度为90℃，密炼时间为6分钟；
第二步：挤出：将第一步密炼好的物料排入到单螺杆挤片机中进行挤片，单螺杆挤片机的工作温度为：一区80℃，二区90℃，三区100℃，四区110℃，五区120℃，六区110℃；
第三步：硫化发泡：将第二步挤好的片材送如高温发泡炉进行硫化发泡，发泡炉的温度为210℃，片材在发泡炉中的发泡时间为3分钟；
第四步：裁剪：对第三步硫化发泡后的板材进行切割裁剪。
本实施例制备的高分子复合发泡材料主要性能数据：保温板型号（长1200mm，宽600，厚50mm），压缩强度306KPa；密度48Kg/m3；导热系数0.018 W/m·K，吸水率0.5%，透湿系数2.6ng/（m·s·pa），尺寸稳定性0.8%，燃烧性能A级阻燃。
 
实施例3
高分子复合发泡材料制备方法，包括以下步骤：
第一步，密炼：取30Kg硅橡胶、60Kg瓷化粉、15Kg陶瓷微球、50Kg氢氧化铝、8Kg硼酸锌、5Kg白炭黑、3Kg硅酮添加剂、1Kg硅油、0.8Kg过氧化二异丙苯、3Kg10#石蜡油、2Kg硬脂酸锌、4KgAC发泡剂、4Kg二苯基硅二醇、5Kg三氧化二铁加入到密炼机中进行密炼，密炼温度为95℃，密炼时间为8分钟；
第二步，挤片：将第一步密炼好的物料排入到单螺杆挤片机中进行挤片，单螺杆挤片机的六个工作区的工作温度分别为：一区85℃，二区95℃，三区105℃，四区115℃，五区125℃，六区115℃；
第三步，硫化发泡：将第二步挤好的片材送如高温发泡炉进行硫化发泡，发泡炉的温度为210±10℃，片材在发泡炉中的发泡时间为3±1分钟；
第四步：裁剪：对第三步硫化发泡后的板材进行切割裁剪成片，制成成品。
主要性能数据：保温板型号（长1200mm，宽600，厚50mm），压缩强度293KPa；密度56Kg/m3；导热系数0.016 W/m·K，吸水率0.6%，透湿系数2.1ng/（m·s·pa），尺寸稳定性0.6%，燃烧性能A级阻燃。
 
实施例4：
高分子复合发泡材料制备方法，包括以下步骤：
第一步：密炼：取25Kg硅橡胶、50Kg瓷化粉、13Kg陶瓷微球、40Kg氢氧化铝、7Kg硼酸锌、4Kg白炭黑、2.5Kg硅酮添加剂、0.8Kg硅油、0.7Kg过氧化二异丙苯、2.5Kg10#石蜡油、1.5Kg硬脂酸锌、3.5KgAC发泡剂、3Kg二苯基硅二醇、4Kg三氧化二铁；加入到密炼机中进行密炼，密炼温度为94℃，密炼时间为6.5分钟；
第二步，挤片：将第一步密炼好的物料排入到单螺杆挤片机中进行挤片，单螺杆挤片机的六个工作区的工作温度分别为：一区84℃，二区89℃，三区985℃，四区112℃，五区122℃，六区110℃；
第三步，硫化发泡：将第二步挤好的片材送如高温发泡炉进行硫化发泡，发泡炉的温度为220℃，片材在发泡炉中的发泡时间为3分钟；
第四步：裁剪：对第三步硫化发泡后的板材进行切割裁剪成片，制成成品。
本实施例制备的高分子复合发泡材料主要性能数据：保温板型号（长1200mm，宽600，厚50mm），压缩强度300KPa；密度53Kg/m3；导热系数0.017 W/m·K，吸水率0.7%，透湿系数2.2ng/（m·s·pa），尺寸稳定性0.7%，燃烧性能A级阻燃。

Claims (3)

1.一种高分子复合发泡材料制备方法，包括以下步骤：
第一步，密炼：将硅橡胶、瓷化粉、陶瓷微球、氢氧化铝、硼酸锌、白炭黑、硅酮添加剂、硅油、过氧化二异丙苯、10#石蜡油、硬脂酸锌、AC发泡剂、二苯基硅二醇、三氧化二铁加入到密炼机中进行密炼，密炼温度为90±5℃，密炼时间为6–8分钟，所述硅橡胶、瓷化粉、陶瓷微球、氢氧化铝、硼酸锌、白炭黑、硅酮添加剂、硅油、过氧化二异丙苯、10#石蜡油、硬脂酸锌、AC发泡剂、二苯基硅二醇、三氧化二铁的质量比例为：20-30:40-60:10-15:30-50:5-8:3-5:2-3:0.5-1:0.5-0.8:2-3:1-2:3-4:2-4:3-5； 
第二步，挤片：将第一步密炼好的物料排入到单螺杆挤片机中进行挤片，单螺杆挤片机的六个工作区的工作温度分别为：一区80±5℃，二区90±5℃，三区100±5℃，四区110±5℃，五区120±5℃，六区110±5℃；
第三步，硫化发泡：将第二步挤好的片材送如高温发泡炉进行硫化发泡，发泡炉的温度为210±10℃，片材在发泡炉中的发泡时间为3±1分钟；
第四步：裁剪：对第三步硫化发泡后的板材进行切割裁剪成片，制成成品。
2.根据权利要求1所述的高分子复合发泡材料及其制备方法，其特征在于：所述原材料为：所述三元乙丙胶的颗粒、型号为EP57P；聚丙烯树脂的颗粒、型号为T30S，熔融指数2.0；聚乙烯树脂的颗粒、型号为2426H，熔融指数2.0；发泡剂：主要成分为偶氮二甲酰胺，淡黄色粉末；石蜡油的型号：10号石蜡油；聚乙烯蜡为蜡状片状粉末；TMPTMA为淡黄色粘稠液体；抗氧剂1010#为白色晶状；抗氧剂168#为白色晶状；硬脂酸锌为白色粉末；滑石粉为灰白色粉末， 3500目。
3.一种由权利要求1或2制备的辐照交联橡塑复合泡棉材料。
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