CN107603042A - 聚苯乙烯发泡保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种聚苯乙烯发泡保温材料及其制备方法，按照重量份数计算，包括以下组分：聚苯乙烯50～70份、气相二氧化硅4～8份、苯丙乳液3～6份、粉煤灰10～20份、聚丙烯纤维5～10份、复合阻燃剂4～8份、复合发泡剂1～5份、稳定剂0.5～1.5份与水70～90份；其中，所述复合阻燃剂主要由镁盐、纳米蒙脱土以及碳纳米管制备而成，所述复合发泡剂主要由二亚硝基五亚甲基四胺与硅藻土制备而成。该保温材料不仅燃烧性能达到A级不燃材料的标准，且发泡率高、导热系数低。

Description

聚苯乙烯发泡保温材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种聚苯乙烯发泡保温材料及其制备方法。

背景技术

外墙外保温***由保温层、保护层和固定材料(胶粘剂、锚固件等)构成并且适用于安装在外墙表面的非承重保温构造总称。外墙外保温可以减轻冷桥的影响，同时保护主体墙材不受多大的温度变性应力，在建筑节能方面做出了巨大的贡献，是目前我国建筑墙体节能中应用最为广泛的节能技术措施，也是目前国家大力倡导的保温做法。

目前，应用于我国的外墙外保温***主要有以下几种形式：膨胀聚苯乙烯板(EPS)薄抹灰墙外保温***、大模内置(有网、无网)外墙外保温***、胶粉聚苯颗粒外墙外保温***、聚氨酯(喷涂、板材)外墙外保温***、挤塑板(XPS)外墙外保温***等。其中EPS板以价格低廉、施工简单等优点占据保温市场的很大份额。

EPS颗粒的导热系数低，保温隔热性能优异，是理想的保温材料。PS泡沫塑料属易燃材料，其极限氧指数仅为10％，遇火后分解产生苯乙烯单体、苯乙烯二聚体及碳氢化合物(如苯、低烷基苯和少量含氧芳香化合物等)，具有较好的热值。PS泡沫塑料燃烧时易产生带明火的熔融滴落，能够引燃其他易燃物，即便移走火源仍能持续燃烧，因此在堆放及建筑施工过程中易发生火灾。

发明内容

本发明提出一种聚苯乙烯发泡保温材料，该保温材料不仅燃烧性能达到A级不燃材料的标准，且发泡率高、导热系数低。

本发明的技术方案是这样实现的：

聚苯乙烯50～70份、气相二氧化硅4～8份、苯丙乳液3～6份、粉煤灰10～20份、聚丙烯纤维5～10份、复合阻燃剂4～8份、复合发泡剂1～5份、稳定剂0.5～1.5份与水70～90份；其中，所述复合阻燃剂主要由镁盐、纳米蒙脱土以及碳纳米管制备而成，所述复合发泡剂主要由二亚硝基五亚甲基四胺与硅藻土制备而成。

优选地，所述复合阻燃剂的制备方法：

将5～10重量份的纳米蒙脱土以及3～8重量份的碳纳米管加入到80～90重量份的镁盐的乙醇溶液中，充分搅拌分散后加入1～3重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，超声分散后在分散好的悬浮液中加入50～100重量份氨水，得到混合液，将该混合液转移至110～180℃水热釜中恒温反应，待反应结束后进行后续处理，得到复合阻燃剂。

进一步，所述镁盐为氯化镁、硫酸镁、硝酸镁中的一种或者多种，所述碳纳米管为羧基化多壁碳纳米管。

进一步，所述复合发泡剂的制备方法：

将30～40重量份的二亚硝基五亚甲基四胺溶于70～100重量份的二甲基亚矾中得到二亚硝基五亚甲基四胺溶液，再加入10～20重量份的硅藻土中，升温至50～60℃进行超声震荡3～4h，然后离心烘干即可获得复合发泡剂。

本发明的另一个目的是提供一种聚苯乙烯发泡保温材料的制备方法，包括以下步骤：

1)首先按配方比例称取所需的聚苯乙烯与气相二氧化硅，然后将两者在蒸汽加热100～150℃的条件下进行混合搅拌，得到聚苯乙烯硅凝胶混合物；

2)然后将聚苯乙烯硅凝胶混合物、复合阻燃剂、水以及复合发泡剂加入发泡机中发泡，搅拌均匀然后加入苯丙乳液、粉煤灰、聚丙烯纤维与稳定剂混合搅拌均匀，得到混合浆料；

3)在模具底部铺设耐碱玻璃纤维网格布，将混合浆料浇筑成型；最后在浆体表面再铺一层网格布，自然养护而成。

本发明的有益效果：

本发明的聚苯乙烯发泡保温材料通过气相二氧化硅与聚苯乙烯在蒸汽条件下进行反应形成复合颗粒，再与复合阻燃剂在复合发泡剂的作用下，提高了保温材料的阻燃性能。

本发明的保温材料阻燃剂由镁盐、纳米蒙脱土以及碳纳米管制备而成，不仅阻燃率高，而降低阻燃剂对保温材料机械性能的损害。复合发泡剂主要由二亚硝基五亚甲基四胺与硅藻土制备而成，其不仅可以提高发泡率还可以降低发泡孔径，从而提高其阻燃效率。

本发明的聚苯乙烯发泡保温材料导热系数0.015～0.020w/m.k，抗压强度≥32MPa，其燃烧性能达到GB8624-1997标准规定的A1级不燃材料的要求。

具体实施方式

实施例1

复合阻燃剂的制备方法：

将8重量份的纳米蒙脱土以及6重量份的羧基化多壁碳纳米管加入到85重量份的硫酸镁的乙醇溶液中，充分搅拌分散后加入2重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，超声分散后在分散好的悬浮液中加入70重量份氨水，得到混合液，将该混合液转移至150℃水热釜中恒温反应，待反应结束后进行后续处理，得到复合阻燃剂。

复合发泡剂的制备方法：

将30重量份的二亚硝基五亚甲基四胺溶于70重量份的二甲基亚矾中得到二亚硝基五亚甲基四胺溶液，再加入10重量份的硅藻土中，升温至60℃进行超声震荡3h，然后离心烘干即可获得复合发泡剂。

实施例2

复合阻燃剂的制备方法：

将10重量份的纳米蒙脱土以及8重量份的碳纳米管加入到80重量份的氯化镁的乙醇溶液中，充分搅拌分散后加入3重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，超声分散后在分散好的悬浮液中加入100重量份氨水，得到混合液，将该混合液转移至180℃水热釜中恒温反应，待反应结束后进行后续处理，得到复合阻燃剂。

复合发泡剂的制备方法：

将40重量份的二亚硝基五亚甲基四胺溶于100重量份的二甲基亚矾中得到二亚硝基五亚甲基四胺溶液，再加入20重量份的硅藻土中，升温至50℃进行超声震荡4h，然后离心烘干即可获得复合发泡剂。

实施例3

一种聚苯乙烯发泡保温材料，按照重量份数计算，包括以下组分：聚苯乙烯60份、气相二氧化硅6份，苯丙乳液5份、粉煤灰16份，聚丙烯纤维7份、实施例1的复合阻燃剂6份、实施例1的复合发泡剂4份、硬脂酸镁1份与水78份。

制备方法，包括以下步骤：

1)首先按配方比例称取所需的聚苯乙烯与气相二氧化硅，然后将两者在蒸汽加热130℃的条件下进行混合搅拌，得到聚苯乙烯硅凝胶混合物；

2)然后将聚苯乙烯硅凝胶混合物、实施例1的复合阻燃剂、水以及实施例1的复合发泡剂加入发泡机中发泡，搅拌均匀然后加入苯丙乳液、粉煤灰、聚丙烯纤维与硬脂酸镁混合搅拌均匀，得到混合浆料；

3)在模具底部铺设耐碱玻璃纤维网格布，将混合浆料浇筑成型；最后在浆体表面再铺一层网格布，自然养护而成。

实施例4

一种聚苯乙烯发泡保温材料，按照重量份数计算，包括以下组分：聚苯乙烯50份、气相二氧化硅4份，苯丙乳液3份、粉煤灰20份，聚丙烯纤维10份、实施例2的复合阻燃剂4份、实施例1的复合发泡剂1份、硬脂酸钠0.5份与水70份。

制备方法，包括以下步骤：

1)首先按配方比例称取所需的聚苯乙烯与气相二氧化硅，然后将两者在蒸汽加热100℃的条件下进行混合搅拌，得到聚苯乙烯硅凝胶混合物；

2)然后将聚苯乙烯硅凝胶混合物、实施例2的复合阻燃剂、水以及实施例1的复合发泡剂加入发泡机中发泡，搅拌均匀然后加入苯丙乳液、粉煤灰、聚丙烯纤维与硬脂酸盐混合搅拌均匀，得到混合浆料；

3)在模具底部铺设耐碱玻璃纤维网格布，将混合浆料浇筑成型；最后在浆体表面再铺一层网格布，自然养护而成。

实施例5

一种聚苯乙烯发泡保温材料，按照重量份数计算，包括以下组分：聚苯乙烯70份、气相二氧化硅8份，苯丙乳液6份、粉煤灰10份，聚丙烯纤维5份、实施例1的复合阻燃剂8份、实施例2的复合发泡剂5份、硬脂酸镁1.5份与水90份。

制备方法，包括以下步骤：

1)首先按配方比例称取所需的聚苯乙烯与气相二氧化硅，然后将两者在蒸汽加热150℃的条件下进行混合搅拌，得到聚苯乙烯硅凝胶混合物；

2)然后将聚苯乙烯硅凝胶混合物、实施例1的复合阻燃剂、水与实施例2的复合发泡剂加入发泡机中发泡，搅拌均匀然后加入苯丙乳液、粉煤灰、聚丙烯纤维与硬脂酸镁混合搅拌均匀，得到混合浆料；

3)在模具底部铺设耐碱玻璃纤维网格布，将混合浆料浇筑成型；最后在浆体表面再铺一层网格布，自然养护而成。

试验例

按照相应的标准对实施例3～5的聚苯乙烯发泡保温材料的各项性能进行了测试，结果参见表1。

表1 本发明实施例3～5的性能测试结果

实施例	导热系数(w/m.k)	防火等级
			3	0.018	A1
4	0.015	A1
			5	0.020	A1

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种聚苯乙烯发泡保温材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下组分：

聚苯乙烯50～70份、气相二氧化硅4～8份、苯丙乳液3～6份、粉煤灰10～20份、聚丙烯纤维5～10份、复合阻燃剂4～8份、复合发泡剂1～5份、稳定剂0.5～1.5份与水70～90份；其中，所述复合阻燃剂主要由镁盐、纳米蒙脱土以及碳纳米管制备而成，所述复合发泡剂主要由二亚硝基五亚甲基四胺与硅藻土制备而成。

2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯发泡保温材料，其特征在于，所述复合阻燃剂的制备方法：

将5～10重量份的纳米蒙脱土以及3～8重量份的碳纳米管加入到80～90重量份的镁盐的乙醇溶液中，充分搅拌分散后加入1～3重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，超声分散后在分散好的悬浮液中加入50～100重量份氨水，得到混合液，将该混合液转移至110～180℃水热釜中恒温反应，待反应结束后进行后续处理，得到复合阻燃剂。

3.根据权利要求2所述的聚苯乙烯发泡保温材料，其特征在于，所述镁盐为氯化镁、硫酸镁、硝酸镁中的一种或者多种，所述碳纳米管为羧基化多壁碳纳米管。

4.根据权利要求1所述的聚苯乙烯发泡保温材料，其特征在于，所述复合发泡剂的制备方法：

将30～40重量份的二亚硝基五亚甲基四胺溶于70～100重量份的二甲基亚矾中得到二亚硝基五亚甲基四胺溶液，再加入10～20重量份的硅藻土中，升温至50～60℃进行超声震荡3～4h，然后离心烘干即可获得复合发泡剂。

5.如权利要求1所述的聚苯乙烯发泡保温材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先按配方比例称取所需的聚苯乙烯与气相二氧化硅，然后将两者在蒸汽加热100～150℃的条件下进行混合搅拌，得到聚苯乙烯硅凝胶混合物；

2)然后将聚苯乙烯硅凝胶混合物、复合阻燃剂、水以及复合发泡剂加入发泡机中发泡，搅拌均匀然后加入苯丙乳液、粉煤灰、聚丙烯纤维与稳定剂混合搅拌均匀，得到混合浆料；

3)在模具底部铺设耐碱玻璃纤维网格布，将混合浆料浇筑成型；最后在浆体表面再铺一层网格布，自然养护而成。