CN107417235A - 一种阻燃聚苯乙烯泡沫板及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃聚苯乙烯泡沫板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃聚苯乙烯泡沫板，它是将一种阻燃材料包覆在聚苯乙烯泡沫板上，并通过聚苯乙烯泡沫板的微孔，渗入聚苯乙烯颗粒表面；所述的一种阻燃材料，它的重量组分为：氢氧化镁40~50份、膨胀剂5~7份、絮凝剂2份、表面活性剂0.5~1.5份、有机改性蒙脱土15~20份、有机改性氧化硼10~15份，所述的絮凝剂由羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应所得，其中所述壳聚糖的质量分数为35%；聚苯乙烯颗粒包覆一层阻燃材料；聚苯乙烯颗粒与阻燃材料的重量比为1∶4～10；燃烧后的苯板整体结构完整，无收缩、塌陷。

Description

一种阻燃聚苯乙烯泡沫板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑物保温材料技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃聚苯乙烯泡沫保温板及其制造方法。
背景技术
聚苯乙烯泡板（又称EPS板）因其强度高、耐久长、保温性能良好，而且造价低、施工简单，维修方便，而广泛用作建筑物的保温材料。但是聚苯乙烯材料本身是一种易燃高分子材料，引燃时间短，热释放速率高，且燃烧过程中会释放大量有毒气体和烟雾。传统使用的含卤素阻燃材料进一步加重了有毒气体和烟雾的释放。因此进行制备无卤阻燃的EPS板对有效预防火灾降低火灾危害具有重大意义。
为了提高 ESP 板的防火性，目前普遍采取的方法是在聚苯乙烯颗粒与防火材料搅拌后压制成板，例如申请号为 200810061225.2 的中国专利《一种聚苯乙烯泡沫板及其制作方法》公开一种聚苯乙烯泡沫板的制作方法，包括以下步骤 ： 步骤一、首先将聚苯乙烯塑料粒子通过蒸汽发泡成轻质泡沫粒子 ； 步骤二、配制氯氧镁水泥 ； 步骤三、将聚苯乙烯泡沫粒与氯氧镁水泥充分拌和，使泡沫粒子表面包覆氯氧镁水泥 ； 步骤四、将拌和好的泡沫粒子制成氯氧镁水泥聚苯乙烯泡沫板。 这种聚苯乙烯泡沫板的制作方法存在最大的问题就是氯氧镁水泥无法均匀的包覆在聚苯乙烯泡沫颗粒上，而且氯氧镁水泥和聚苯乙烯泡沫颗粒在整块聚苯乙烯泡沫板中也很难达到均匀分布的目的，这是由于聚苯乙烯泡沫颗粒和氯氧镁水泥的比重不同，它们的混合物在模具中凝固的过程中比重较大的氯氧镁水泥会逐渐沉积到底部，导致上层的聚苯乙烯泡沫颗粒的表面的氯氧镁水泥要小于下层的，这无论是对这种聚苯乙烯泡沫板的防火性能还是保温性能都是不利的。 中国专利103174228A公开了一种针刺孔法制造防火聚苯乙烯泡沫板。这种针刺孔法是在聚苯乙烯泡沫板上打若干个细孔，然后把防火材料灌入细孔中，使聚苯乙烯泡沫板具有了一定的防火性，但由于开孔密度不高，防火材料并不能大量的灌注到泡沫板中，且有相当部分的泡沫颗粒没有受到防火材料保护，因此这种EPS板的防火性能不甚理想。此外打孔会对板材的力学性能带来负面影响。 为了克服防火阻燃材料不能与聚苯乙烯颗粒良好全面接触的难题，专利CN 104481044 A利用已经成型的聚苯板中本身存在的微细闭孔将防火材料渗入、均匀包覆在聚苯乙烯颗粒的表面上。该方法显著提高了阻燃材料与聚苯乙烯颗粒的接触面，从而提高了聚苯乙烯泡沫板的阻燃性能。但是，其所用的无机阻燃材料为玻璃微珠和碳酸钙，这类无机材料对只有隔离作用，阻燃机理单一，阻燃效率较低，燃烧后的苯板易收缩、塌陷。
发明内容
本发明目的是提供一种燃烧后的苯板整体结构完整，无收缩、塌陷、阻燃效果好阻燃聚苯乙烯泡沫板及其制备方法。
一种阻燃材料体系，重量组分为：氢氧化镁30~60份 、膨胀剂5~10份、絮凝剂1~2份、表面活性剂0.5~1.5份、有机改性蒙脱土10~20份、有机改性氧化硼10~20份，所述的絮凝剂由羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应所得，其中所述壳聚糖的质量分数为30-40%，以水玻璃为混合物粘结剂，其质量分数为40~50份；（注释：水玻璃为硅酸钠的水溶液，因此可作为体系的混合载体，该水溶液具有黏结矿物质的作用）
所述的膨胀剂为明矾石膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂或氧化钙膨胀剂；
所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠；
所述的重量组分为：氢氧化镁40~50份 、膨胀剂5~7份、絮凝剂2份、表面活性剂0.5~1.5份、有机改性蒙脱土15~20份、有机改性氧化硼10~15份，水玻璃40~50份；所述的絮凝剂由羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应所得，其中所述壳聚糖的质量分数为 35%；
所述的有机改性蒙脱土的粒度为800~1500目；
所述的有机改性氧化硼的粒度为800~1500目。
一种阻燃聚苯乙烯泡沫板，它是由下述方法制备的：
a) 将所述的一种阻燃材料，（注释：水玻璃是一种水溶液，作为共混物的混合载体）搅拌10-15min，均匀后静置25～35min；
b)将聚苯乙烯泡沫板放入模具中，将步骤a)处理后的一种阻燃材料注入模具中，从聚苯乙烯泡沫板上部均匀渗入并逐渐固化3-5min ；
c) 将聚苯乙烯泡沫板从模具中取出，在90℃温度下烘干，烘干时间为60min；
所述聚苯乙烯泡沫板颗粒的粒度为4～6mm，所述聚苯乙烯泡沫板与所述一种阻燃材料的重量比为1:4~10。
本发明提供了一种阻燃聚苯乙烯泡沫板，它是将一种阻燃材料包覆在聚苯乙烯泡沫板上，并通过聚苯乙烯泡沫板的微孔，渗入聚苯乙烯颗粒表面；所述的一种阻燃材料，它的重量组分为：氢氧化镁40~50份 、膨胀剂5~7份、絮凝剂2份、表面活性剂0.5~1.5份、有机改性蒙脱土15~20份、有机改性氧化硼10~15份，所述的絮凝剂由羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应所得，其中所述壳聚糖的质量分数为 35%；聚苯乙烯颗粒包覆一层阻燃材料。聚苯乙烯颗粒与阻燃材料的重量比为 1 ∶ 4 ～ 10。
聚苯乙烯泡沫遇到明火则软化、熔融、收缩和滴落,在空中和地面形成流窜火和流淌火,同时释放大量热量、黑烟和毒性气体产物。本发明利用聚苯乙烯泡沫板本身存在的微孔，通过渗透法，将一种阻燃材料渗入泡沫板，使聚苯乙烯颗粒表面包覆一层无机阻燃材料，其一起到隔离作用，将热原、氧气与聚苯乙烯颗粒隔离。其二，氢氧化镁阻燃材料在高温下会发生脱水反应，生成大量水带走热量，降低材料表面温度，同时水汽可以稀释空气中的氧气，和可燃物气体浓度，从而起到阻燃作用。其三，氧化硼具有较低的熔融温度，在大火燃烧下，会熔融形成高粘度融体，该融体将氢氧化镁脱水后的固体产物和蒙脱土黏结在一起，在更高温度条件下以上无机混合物成瓷形成致密固体结构，防止聚苯乙烯发生熔滴现象。最终燃烧后的苯板整体结构完整，无收缩、塌陷。此外本发明的无机阻燃剂体系具有较强的抑烟功能，从而显著减少有毒气体和烟雾的产生。其四，本发明中无机阻燃剂粒度细且表面进行了有机改性，与聚苯乙烯颗粒具有很好的相容性，因此无机阻燃剂可以均匀牢固的吸入在聚苯乙烯颗粒表面，提高了阻燃效率。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1一种阻燃材料
一种阻燃材料，重量组分为：氢氧化镁30份、明矾石膨胀剂5份、絮凝剂1份、十二烷基硫酸钠表面活性剂0.5份、有机改性蒙脱土10份（粒度800目）、有机改性氧化硼10份（粒度800目）、水玻璃40份，所述的絮凝剂是由羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应获得的，其中所述壳聚糖的质量分数为30%。将上述物料加入到密闭的搅拌机中搅拌10min，均匀后静置30min即得到本发明所述阻燃剂体系。
实施例2一种阻燃聚苯乙烯泡沫板
一种阻燃聚苯乙烯泡沫板，它是由下述方法制备的：
a)将聚苯乙烯泡沫板放入模具中， 将实施例1所述的一种阻燃材料，注入模具中，从聚苯乙烯泡沫板上部均匀渗入并逐渐固化3min ；
b) 将聚苯乙烯泡沫板从模具中取出，在90℃温度下烘干，烘干时间为60min；
所述聚苯乙烯泡沫板颗粒的粒度为4～6mm，所述聚苯乙烯颗粒与所述一种阻燃材料的重量比为1:4。
实施例3一种阻燃材料
一种阻燃材料，重量组分为：氢氧化镁40份、明矾石膨胀剂7份、絮凝剂1.5份、十二烷基硫酸钠表面活性剂1.5份、有机改性蒙脱土15份（粒度1000目）、有机改性氧化硼20份（粒度1500目）、水玻璃50份，所述的絮凝剂是由羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应获得的，其中所述壳聚糖的质量分数为35%。将上述物料加入到密闭的搅拌机中搅拌10min，均匀后静置30min即得到本发明所述阻燃剂体系。
实施例4一种阻燃聚苯乙烯泡沫板
一种阻燃聚苯乙烯泡沫板，它是由下述方法制备的：
a)将聚苯乙烯泡沫板放入模具中，将实施例3所述的一种阻燃材料注入模具中，从聚苯乙烯泡沫板上部均匀渗入并逐渐固化3min ；
b) 将聚苯乙烯泡沫板从模具中取出，在90℃温度下烘干，烘干时间为60min；
所述聚苯乙烯泡沫板颗粒的粒度为4～6mm，所述聚苯乙烯颗粒与所述一种阻燃材料的重量比为1:8。
实施例5一种阻燃材料
一种阻燃材料，重量组分为：氢氧化镁50份、氧化钙膨胀剂7份、絮凝剂2份、十二烷基磺酸钠表面活性剂1.5份、有机改性蒙脱土20份（粒度1500目）、有机改性氧化硼15份（粒度1000目），所述的絮凝剂是由羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应获得的、水玻璃45份，其中所述壳聚糖的质量分数为40%。将上述物料加入到密闭的搅拌机中搅拌14min，均匀后静置30min即得到本发明所述阻燃剂体系。
实施例6一种阻燃聚苯乙烯泡沫板
一种阻燃聚苯乙烯泡沫板，它是由下述方法制备的：
a)将聚苯乙烯泡沫板放入模具中，将实施例5所述的一种阻燃材料注入模具中，从聚苯乙烯泡沫板上部均匀渗入并逐渐固化5min ；
b) 将聚苯乙烯泡沫板从模具中取出，在90℃温度下烘干，烘干时间为60min；
所述聚苯乙烯泡沫板颗粒的粒度为4～6mm，所述聚苯乙烯颗粒与所述一种阻燃材料的重量比为1:10。
实施例7一种阻燃材料
一种阻燃材料，重量组分为：氢氧化镁60份、硫铝酸钙膨胀剂7份、絮凝剂2份、十二烷基磺酸钠表面活性剂1.5份、有机改性蒙脱土20份（粒度1500目）、有机改性氧化硼18份（粒度1200目），所述的絮凝剂是由羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应获得的、水玻璃48份，其中所述壳聚糖的质量分数为30-40%。将上述物料加入到密闭的搅拌机中搅拌15min，均匀后静置30min即得到本发明所述阻燃剂体系。
实施例8一种阻燃聚苯乙烯泡沫板
一种阻燃聚苯乙烯泡沫板，它是由下述方法制备的：
a)将聚苯乙烯泡沫板放入模具中，将实施例7所述的一种阻燃材料注入模具中，从聚苯乙烯泡沫板上部均匀渗入并逐渐固化5min ；
b) 将聚苯乙烯泡沫板从模具中取出，在90℃温度下烘干，烘干时间为60min；
所述聚苯乙烯泡沫板颗粒的粒度为4～6mm，所述聚苯乙烯颗粒与所述一种阻燃材料的重量比为1:10。
经测试，实施例2、4、6、8的保温板阻燃等级均为UL94-V0级。

Claims (7)

1.一种阻燃材料，重量组分为：氢氧化镁30~60份 、膨胀剂5~10份、絮凝剂1~2份、表面活性剂0.5~1.5份、有机改性蒙脱土10~20份、有机改性氧化硼10~20份，所述的絮凝剂由羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应所得，其中所述壳聚糖的质量分数为 30-40%。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃材料，其特征在于：所述的膨胀剂为明矾石膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂或氧化钙膨胀剂。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃材料，其特征在于：所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠。
4. 根据权利要求3所述的一种阻燃材料，其特征在于：所述的重量组分为氢氧化镁40~50份 、膨胀剂5~7份、絮凝剂2份、表面活性剂0.5~1.5份、有机改性蒙脱土15~20份、有机改性氧化硼10~15份，所述的絮凝剂由羧甲基壳聚糖和聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应所得，其中所述壳聚糖的质量分数为 35%。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃材料，其特征在于：所述的有机改性蒙脱土的粒度为800~1500目；所述的有机改性氧化硼的粒度为800~1500目。
6.一种阻燃聚苯乙烯泡沫板，它是由下述方法制备的：
a) 将所述的一种阻燃材料，搅拌10-15min，均匀后静置25～35min；
b)将聚苯乙烯泡沫板放入模具中，将步骤a)处理后的一种阻燃材料注入模具中，从聚苯乙烯泡沫板上部均匀渗入并逐渐固化3-5min ；
c) 将聚苯乙烯泡沫板从模具中取出，在90℃温度下烘干，烘干时间为60min。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃聚苯乙烯泡沫板，其特征在于：所述聚苯乙烯泡沫板颗粒的粒度为4～6mm，所述聚苯乙烯泡沫板与所述一种阻燃材料的重量比为1:4~10。
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