一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料及其制備方法，屬于阻燃材料領(lǐng)域。所述泡沫塑料的配方包括聚苯乙烯泡沫顆粒、可固化的阻燃膠和固化劑，其中可固化的阻燃膠為改性酚醛樹(shù)脂，還可加入泡沫塑料領(lǐng)域通用的抑煙劑和/或阻燃劑。所述泡沫塑料的制備方法，為將可固化的阻燃膠均勻包覆在預(yù)發(fā)好的聚苯乙烯顆粒表面，然后在合適的溫度和壓力下制備得到聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料。所述復(fù)合泡沫塑料具有高的阻燃性能、生煙量低，成本低廉、性能優(yōu)異，從根本上解決了聚苯乙烯的燃燒滴落，為外墻保溫材料提供了新的選擇。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種聚苯乙烯復(fù)合泡沬塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料及其制備方法，屬于阻燃材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚苯乙烯泡沫塑料具有閉孔結(jié)構(gòu)，吸水性小，有優(yōu)良的抗水性；密度小，一般為
0.015~0.03 ;機(jī)械強(qiáng)度好，緩沖性能優(yōu)異；加工性好，易于模塑成型；著色性好，溫度適應(yīng)性強(qiáng)，抗放射性?xún)?yōu)異，而且尺寸精度高，結(jié)構(gòu)均勻；此外，聚苯乙烯泡沫塑料價(jià)廉，是目前全球使用量最大的外墻保溫材料。但是，聚苯乙烯泡沫塑料極易燃燒，燃燒產(chǎn)生大量濃煙，且容易燃燒時(shí)滴落，加速火災(zāi)蔓延，給消防安全帶來(lái)極大隱患。因此，改善聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性，提高聚苯乙烯泡沫塑料的安全性，已成為業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。
[0003]目前，聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃方法主要包含兩大類(lèi):一是采用添加阻燃劑的辦法實(shí)現(xiàn)，該方法較為簡(jiǎn)單和實(shí)用；二是將阻燃單體與苯乙烯共聚得到本質(zhì)阻燃的聚苯乙烯，直接發(fā)泡或與聚苯乙烯共混發(fā)泡得到，該方法工藝較為復(fù)雜，多數(shù)只停留在科學(xué)研究階段。
[0004]如專(zhuān)利US6130265、US6340713中首先提出制備含有石墨顆粒的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)的方法，所述EPS具有自熄性，可通過(guò)DIN4102燃燒試驗(yàn)的B2級(jí)。專(zhuān)利US6444714介紹了制備無(wú)鹵EPS的方法，得到的EPS可達(dá)到DIN4102燃燒試驗(yàn)BI或B2級(jí)。此外，美國(guó)專(zhuān)利US6420442中指出，1%~12%的膨脹石墨和磷系阻燃劑(紅磷或磷酸三苯酯)的復(fù)配使用可得到密度為20~200kg/m3的自熄型阻燃EPS。上述方法均對(duì)聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性有較大改善，提高了防火安全性能，但是均難以解決聚苯乙烯泡沫塑料的滴落問(wèn)題。最近，北京的外墻節(jié)能保溫材料將聚苯乙烯泡沫塑料排除在外，原因就是因?yàn)槠淙紵龝r(shí)會(huì)產(chǎn)生熔滴，聚苯乙烯泡沫塑料產(chǎn)`業(yè)鏈面臨行業(yè)危機(jī)。
[0005]酚醛樹(shù)脂具有原料價(jià)廉、阻燃性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)民生活的各個(gè)領(lǐng)域。將酚醛樹(shù)脂用脲醛、密胺或呋喃樹(shù)脂改性，不但可以進(jìn)一步降低酚醛樹(shù)脂的成本，還可提高樹(shù)脂的阻燃性能。
[0006]聚苯乙烯燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的濃煙，加入抑煙劑可有效降低其生煙量。通常使用的抑煙劑包括氫氧化鎂、氫氧化鋁、鑰化合物、鐵化合物及鋅化合物等。為了提高材料的阻燃性，還需向體系中加入阻燃劑，如溴系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑及無(wú)機(jī)系阻燃劑等。因此，可以將改性酚醛樹(shù)脂、抑煙劑和阻燃劑結(jié)合起來(lái)，得到低煙難燃的聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決聚苯乙烯泡沫塑料燃燒時(shí)的滴落問(wèn)題，并有效改善其阻燃性能，本發(fā)明的目的在于提供一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料及其制備方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
[0009]一種本發(fā)明所述的聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，所述泡沫塑料的配方如下:
[0010]聚苯乙烯泡沫顆粒100重量份；[0011]可固化的阻燃膠65~400重量份；
[0012]固化劑10~30重量份。
[0013]其中，可固化的阻燃膠為改性酚醛樹(shù)脂復(fù)合物，還可加入泡沫塑料領(lǐng)域通用的抑煙劑和/或阻燃劑，所述可固化的阻燃膠的配方如下:
[0014]改性酚醛樹(shù)脂100重量份；
[0015]抑煙劑O~50重量份；
[0016]阻燃劑O~200重量份。
[0017]優(yōu)選所述可固化的阻燃膠的配方如下:
[0018]改性酚醛樹(shù)脂100重量份；
[0019]抑煙劑10~30重量份；
[0020]阻燃劑10~100重量份。
[0021]優(yōu)選所述改性酚醛樹(shù)脂，為密胺改性酚醛樹(shù)脂、呋喃改性酚醛樹(shù)脂或脲醛改性酚醛樹(shù)脂中的一種或一種以上。
[0022]優(yōu)選所述抑煙劑，為鑰化合物(如八鑰酸銨)、鐵化合物(如三氧化二鐵、四氧化三鐵)、鋅化合物(如硼酸鋅)或金屬氫氧化物(如氫氧化鎂、氫氧化鋁等)中的一種或一種以上。
[0023]優(yōu)選所述阻燃劑，為溴系阻燃劑(如六溴環(huán)十二烷、十溴二苯醚、四溴雙酚A)、磷系阻燃劑(如磷酸三乙酯、磷酸三苯酯)、氮磷系阻燃劑(如聚磷酸銨、三聚氰胺聚磷酸鹽)或無(wú)機(jī)阻燃劑(如膨脹蛭石、膨脹石墨)中的一種或一種以上。
[0024]固化劑的選擇和用量，根據(jù)所用改性酚醛樹(shù)脂的種類(lèi)確定，為高分子領(lǐng)域的常規(guī)選擇，如稀鹽酸、稀硫酸、磷酸、苯磺酸、酚磺酸或?qū)妆交撬嶂械囊环N或一種以上；在固化劑中也可以含有表面活性劑(如吐溫80、硅油)和/或發(fā)泡劑(如戊烷類(lèi)發(fā)泡劑、141B (—氟二氯乙烷))，所述表面活性劑和/發(fā)泡劑的選擇和用量也根據(jù)改性酚醛樹(shù)脂的種類(lèi)確定；
[0025]優(yōu)選所述固化劑的用量為:基于100重量份的改性酚醛樹(shù)脂，固化劑為10~50重量份，表面活性劑為O~10重量份,發(fā)泡劑為O~10重量份。
[0026]一種本發(fā)明所述的聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料的制備方法，所述方法步驟如下:
[0027](I)聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜
[0028]向聚苯乙烯泡沫顆粒中加入可固化的阻燃膠，攪拌均勻后加入固化劑，繼續(xù)攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯泡沫顆粒；
[0029](2)模壓成型:將步驟(1)中得到的均勻包覆有可固化阻燃膠的聚苯乙烯泡沫顆粒置于蒸汽熱壓模具中，關(guān)閉模具，通入壓強(qiáng)為0.03~0.07MPa的高壓水蒸氣，保壓30~50s后，卸壓、冷卻、開(kāi)模得到本發(fā)明所述的聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料。
[0030] 有益效果
[0031]1.本發(fā)明提供了一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，將改性酚醛樹(shù)脂熱固于聚苯乙烯顆粒表面，可使聚苯乙烯難以產(chǎn)生熔滴滴落。所述復(fù)合泡沫塑料具有高的阻燃性能、生煙量低，成本低廉、性能優(yōu)異，從根本上解決了聚苯乙烯的燃燒滴落，為外墻保溫材料提供了新的選擇。
[0032]2.本發(fā)明還提供了所述泡沫塑料的制備方法，具體為采用價(jià)格低廉的改性酚醛樹(shù)月旨、阻燃劑及抑煙劑組成的混合體系，均勻包覆在預(yù)發(fā)好的聚苯乙烯顆粒表面，然后在合適的溫度和壓力下制備得到高阻燃、低煙和無(wú)熔滴的聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料?！揪唧w實(shí)施方式】
[0033]以下通過(guò)【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。在實(shí)施例1~6中，硫酸和磷酸均為市售的工業(yè)硫酸(濃度約為98wt%)和磷酸(濃度約為85wt%)，“份”均為重量份，聚苯乙烯泡沫顆粒均為大連石化生產(chǎn)。極限氧指數(shù)按照國(guó)標(biāo)GB/T2046.2測(cè)試得到。
[0034]實(shí)施例1
[0035]可固化的阻燃膠的調(diào)配:以100份脲醛改性酚醛樹(shù)脂為基料，攪拌下加入膨脹蛭石50份，八鑰酸銨10份，充分?jǐn)嚢杈鶆虼茫?br> [0036]固化劑的調(diào)配:取對(duì)甲苯磺酸40份、硫酸30份、磷酸10份、水20份攪拌溶解待用；
[0037]聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫顆?；?密度為16g/L)，加入上述可固化的阻燃膠260g，攪拌均勻后，加入上述固化劑30g，繼續(xù)攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯泡沫顆粒；
[0038]模壓成型:將上述均勻包覆有可固化阻燃膠的聚苯乙烯泡沫顆粒加入至蒸汽熱壓模具中，關(guān)閉模具，通入壓強(qiáng)為0.04MPa的高壓水蒸氣，并保壓45s后，卸壓、冷卻、開(kāi)模，SP得聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，所述泡沫塑料的極限氧指數(shù)為32.4%。
[0039]實(shí)施例2
[0040]可固化的阻燃膠的調(diào)配:以100份密胺改性酚醛樹(shù)脂為基料，攪拌下加入膨脹石墨80份，氫氧化鋁10份，充分?jǐn)嚢杈鶆虼茫?br> [0041]固化劑的調(diào)配:取苯磺酸50份、硫酸20份、水30份攪拌溶解待用；
[0042]聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜:取10L聚苯乙烯泡沫顆?；?16g/L)，加入上述可固化的阻燃膠380g，攪拌均勻后，加入上述固化劑60g，繼續(xù)攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯泡沫顆粒；
[0043]模壓成型:將上述均勻包覆有可固化阻燃膠的聚苯乙烯泡沫顆粒加入至蒸汽熱壓模具中，關(guān)閉模具，通入壓強(qiáng)為0.05MPa的高壓水蒸氣，并保壓37s后，卸壓、冷卻、開(kāi)模，即得聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，所述泡沫塑料的極限氧指數(shù)為38.7%。
[0044]實(shí)施例3
[0045]可固化的阻燃膠的調(diào)配:以100份呋喃改性酚醛樹(shù)脂為基料，攪拌下加入六溴環(huán)十二烷10份，三氧化二鐵10份，充分?jǐn)嚢杈鶆虼茫?br> [0046]固化劑的調(diào)配:取對(duì)甲苯磺酸50份、磷酸20份、水30份攪拌溶解待用；
[0047]聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫顆?；?20g/L)，加入上述可固化的阻燃膠130g，攪拌均勻后，加入上述固化劑30g，繼續(xù)攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯泡沫顆粒；
[0048]模壓成型:將上述均勻包覆有可固化阻燃膠的聚苯乙烯泡沫顆粒加入至蒸汽熱壓模具中，關(guān)閉模具，通入壓強(qiáng)為0.03MPa的高壓水蒸氣，并保壓50s后，卸壓、冷卻、開(kāi)模，即得聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，所述泡沫塑料的極限氧指數(shù)為30.7%。
[0049]實(shí)施例4
[0050]可固化的阻燃膠的調(diào)配:以100份脲醛改性酚醛樹(shù)脂為基料，攪拌下加入磷酸三乙酯100份，硼酸鋅50份，充分?jǐn)嚢杈鶆虼?；[0051]固化劑的調(diào)配:取對(duì)甲苯磺酸50份、磷酸20份、水30份攪拌溶解待用；
[0052]聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫顆?；?14g/L),加入上述可固化的阻燃膠500g，攪拌均勻后，加入上述固化劑60g，繼續(xù)攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯泡沫顆粒；
[0053]模壓成型:將上述均勻包覆有可固化阻燃膠的聚苯乙烯泡沫顆粒加入至蒸汽熱壓模具中，關(guān)閉模具，通入壓強(qiáng)為0.07MPa的高壓水蒸氣，并保壓30s后，卸壓、冷卻、開(kāi)模，即得聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，所述泡沫塑料的極限氧指數(shù)為38.6%。
[0054]實(shí)施例5
[0055]阻燃膠的調(diào)配:以100 份呋喃改性酚醛樹(shù)脂為基料，攪拌下加入磷酸三氯丙酯50份，三氧化鑰10份，吐溫805份，充分?jǐn)嚢杈鶆虼茫?br> [0056]固化劑的調(diào)配:取對(duì)甲苯磺酸60份、磷酸10份、水30份攪拌溶解待用；
[0057]聚苯乙烯珠粒的均勻覆膜:取IOL聚苯乙烯珠粒基料(14g/L)，攪拌，上述阻燃膠300g，攪拌均勻后，加入上述固化劑40g，繼續(xù)攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯珠粒；
[0058]模壓成型:將上述均勻包覆有可固化阻燃膠的聚苯乙烯珠粒加入至蒸汽熱壓模具中，關(guān)閉模具，通入高壓水蒸氣0.04MPa,并保壓50s后，卸壓、冷卻、開(kāi)模，即得聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，所得材料的極限氧指數(shù)為31.3%。
[0059]實(shí)施例6
[0060]阻燃膠的調(diào)配:以100份密胺改性酚醛樹(shù)脂為基料，攪拌下加入磷酸三氯丙酯50份，三氧化鑰20份，硅油5份，環(huán)戊烷5份，充分?jǐn)嚢杈鶆虼茫?br> [0061]固化劑的調(diào)配:取苯磺酸60份、磷酸10份、水30份攪拌溶解待用；
[0062]聚苯乙烯珠粒的均勻覆膜:取IOL聚苯乙烯珠?；?14g/L)，攪拌，上述阻燃膠180g，攪拌均勻后，加入上述固化劑30g，繼續(xù)攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯珠粒；
[0063]模壓成型:將上述均勻包覆有可固化阻燃膠的聚苯乙烯珠粒加入至蒸汽熱壓模具中，關(guān)閉模具，通入高壓水蒸氣0.04MPa,并保壓50s后，卸壓、冷卻、開(kāi)模，即得聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，所得材料的極限氧指數(shù)為32.1%。
[0064]與傳統(tǒng)聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料在燃燒時(shí)產(chǎn)生濃重的黑煙相比，實(shí)施例1~6得到的聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料在燃燒時(shí)產(chǎn)生輕煙，且滴落較少。
[0065]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，其特征在于:所述泡沫塑料的配方如下: 聚苯乙烯泡沫顆粒100重量份； 可固化的阻燃膠65~400重量份；固化劑10-50重量份； 其中，可固化的阻燃膠為改性酚醛樹(shù)脂復(fù)合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，其特征在于:所述可固化的阻燃膠為改性酚醛樹(shù)脂、抑煙劑和/或阻燃劑，配方如下: 改性酚醛樹(shù)脂100重量份；抑煙劑0~50重量份；阻燃劑0~200重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，其特征在于:所述可固化的阻燃膠的配方如下: 改性酚醛樹(shù)脂100重量份；抑煙劑10~30重量份； 阻燃劑10~100重量份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，其特征在于:所述改性酚醛樹(shù)脂，為脲醛改性酚醛樹(shù)脂、呋喃改性酚醛樹(shù)脂及密胺改性酚醛樹(shù)脂中的一種或一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，其特征在于:所述抑煙劑，為鑰化合物、鐵化合物、鋅化合物或金屬氫氧化物中的一種或一種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，其特征在于:所述阻燃劑，為溴系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮磷系阻燃劑或無(wú)機(jī)阻燃劑中的一種或一種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，其特征在于:所述溴系阻燃劑為六溴環(huán)十二烷或四溴雙酚A，所述磷系阻燃劑為磷酸三乙酯、磷酸三苯酯或三氯丙基磷酸酯，所述氮磷系阻燃劑為三聚氰胺磷酸鹽，所述無(wú)機(jī)阻燃劑為膨脹石墨或膨脹蛭石。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料，其特征在于:在固化劑中含有表面活性劑和/或發(fā)泡劑； 所述固化劑的用量為:基于100重量份的改性酚醛樹(shù)脂，固化劑為10~50重量份，表面活性劑為0~10重量份，發(fā)泡劑為O~10重量份。
9.如權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的一種聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料的制備方法，所述方法步驟如下: (1)聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜 向聚苯乙烯泡沫顆粒中加入可固化的阻燃膠，攪拌均勻后加入固化劑，繼續(xù)攪拌至得到均勻包覆有可固化的阻燃膠的聚苯乙烯泡沫顆粒； (2)模壓成型:將步驟(1)中得到的均勻包覆有可固化的阻燃膠的聚苯乙烯泡沫顆粒置于蒸汽熱壓模具中，關(guān)閉模具，通入壓強(qiáng)為0.03~0.07MPa的高壓水蒸氣，保壓30~50s后，卸壓、冷卻、開(kāi)模得到所述的聚苯乙烯復(fù)合泡沫塑料。
【文檔編號(hào)】C08L25/06GK103483714SQ201310413958
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】林百川, 劉洪瑞 申請(qǐng)人:林百川