阻燃聚苯乙烯珠粒、阻燃聚苯乙烯保溫板及制備方法與流程
1.本發(fā)明屬于絕熱材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種阻燃聚苯乙烯珠粒、阻燃聚苯乙烯保溫板及制備方法。
背景技術(shù)：
2.當(dāng)前我國(guó)傳統(tǒng)的聚苯乙烯保溫材料存在防火性能差，燃燒性能多為b級(jí)，且燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，安全隱患大，機(jī)械強(qiáng)度低，應(yīng)用也受到了限制。
3.sio2氣凝膠因其能有效透過太陽光，同時(shí)阻止環(huán)境溫度的紅外熱輻射，且本身為無機(jī)不燃材料，近年來研究學(xué)者以其作為阻燃劑開展了大量的科研工作。但是，由于在氣凝膠制備中需要進(jìn)行疏水改性，引入有機(jī)官能團(tuán)可能會(huì)致氣凝膠材料的熱穩(wěn)定性變差，并且這些有機(jī)組分也成為潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素。
4.迄今為止，關(guān)于氣凝膠材料作為阻燃改性劑的相關(guān)研究很多。其中氣凝膠材料作為阻燃改性劑在聚苯乙烯保溫材料中的應(yīng)用，主要包括以下兩種：其一是以氣凝膠顆粒為核，采用懸浮聚合法制備氣凝膠/聚苯乙烯可發(fā)性珠粒，如，長(zhǎng)安大學(xué)的碩士論文“sio2氣凝膠ps核殼復(fù)合保溫材料制備及成型研究”中作了相關(guān)記載，但是該種方法的生產(chǎn)工藝較為繁瑣，并不適用于大規(guī)模推廣應(yīng)用，且該種技術(shù)手段制備的聚苯乙烯保溫材料阻燃和保溫隔熱性能提升不大；其二是在成型過程中將氣凝膠顆粒單純的進(jìn)行物理性摻加，但是該種技術(shù)手段制備的聚苯乙烯保溫材料阻燃和保溫隔熱性能提升不大，且該方法制備的聚苯乙烯保溫材料各測(cè)量點(diǎn)的導(dǎo)熱系數(shù)差別較大，材料內(nèi)存在很多易燃的點(diǎn)，無法解決聚苯乙烯保溫材料防火性能和，燃燒性能差的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
5.本發(fā)明的主要目的在于，提供一種阻燃聚苯乙烯珠粒、阻燃聚苯乙烯保溫板及制備方法，所要解決的技術(shù)問題是如何提高聚苯乙烯保溫材料的阻燃性能和隔熱性能，使其導(dǎo)熱系數(shù)≤0.026w/(m
·
k)，極限氧指數(shù)≥35％，垂直燃燒等級(jí)達(dá)到v0級(jí)，水平燃燒等級(jí)達(dá)到v2級(jí)～v1級(jí)，從而更加適于實(shí)用。
6.本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出一種阻燃聚苯乙烯珠粒的制備方法，其包括以下步驟：
7.1)將聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡，熟化；以質(zhì)量百分含量計(jì)，所述聚苯乙烯珠粒的原料中包括10～15％的阻燃劑；
8.2)將熟化的預(yù)發(fā)泡聚苯乙烯珠粒加入未凝膠的sio2水凝膠內(nèi)，機(jī)械攪拌，至sio2水凝膠完全包裹聚苯乙烯珠粒的表面；添加磷酸溶液至發(fā)生凝膠，反應(yīng)10～20min；再加入naoh溶液調(diào)節(jié)體系ph值至9.5～10，得sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒；
9.3)將所述sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒進(jìn)行老化，表面改性，超臨界干燥，得到阻燃聚苯乙烯珠粒。
10.本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
11.優(yōu)選的，前述的制備方法，其中所述阻燃劑選自膨脹石墨、高聚磷酸銨、、微膠囊紅磷、氫氧化鋁、硼酸鋅中的至少一種。
12.優(yōu)選的，前述的制備方法，其中所述預(yù)發(fā)泡為將所述聚苯乙烯珠粒置于100℃的水蒸氣中，于0.4～0.6mpa的飽和蒸汽壓下保持30～40s；所述熟化為將預(yù)發(fā)泡后的聚苯乙烯珠粒于室溫下在空氣流通的位置放置20～30h。
13.優(yōu)選的，前述的制備方法，其中所述sio2水凝膠按以下步驟制備：向無機(jī)硅酸鈉中加入無水乙醇和去離子水，用0.1～1mol/l的磷酸溶液調(diào)節(jié)ph值至3.0～4.0，攪拌5～10min；所述無機(jī)硅酸鈉、無水乙醇和去離子水的摩爾比為1:8:20。
14.優(yōu)選的，前述的制備方法，其中所述老化為將所述sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒升溫至45～55℃，在無水乙醇中保溫12～24h。
15.優(yōu)選的，前述的制備方法，其中所述表面改性為將老化的聚苯乙烯珠粒中加入六甲基二硅胺烷和乙醇的混合液中反應(yīng)12～24h；混合液中六甲基二硅胺烷和乙醇的摩爾比為1：1。
16.優(yōu)選的，前述的制備方法，其中所述超臨界干燥為將表面改性的聚苯乙烯珠粒放置于超臨界干燥釜內(nèi)，向其中通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行干燥處置，升壓1.5h，在壓力15～16mpa的條件下保壓反應(yīng)8～10h。
17.本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種根據(jù)前述的阻燃聚苯乙烯珠粒的制備方法制備的阻燃聚苯乙烯珠粒。
18.本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種阻燃聚苯乙烯保溫板的制備方法，其包括以下步驟：將前述的阻燃聚苯乙烯珠粒填充到模具中，通入壓力為0.4～0.6mpa的高壓水蒸汽進(jìn)行180s的蒸汽模壓成型，脫模；將脫模的板材置于60～70℃的條件下烘干陳化。
19.本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種根據(jù)前述的阻燃聚苯乙烯保溫板的制備方法制備的阻燃聚苯乙烯保溫板。
20.借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種阻燃聚苯乙烯珠粒、阻燃聚苯乙烯保溫板及制備方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)：
21.本發(fā)明提出的阻燃聚苯乙烯珠粒、阻燃聚苯乙烯保溫板及制備方法，其通過懸浮聚合制備聚苯乙烯珠粒，通過控制在聚苯乙烯原料中添加10～15％的阻燃劑以提高聚苯乙烯珠粒本身的阻燃性；同時(shí)，在聚苯乙烯珠粒的表面均勻、牢固地包覆一層sio2氣凝膠進(jìn)一步增強(qiáng)聚苯乙烯材料的阻燃性和隔熱性；進(jìn)一步的，本發(fā)明通過采用不易燃的無機(jī)硅酸鈉作為硅源，再以磷酸作為酸催化劑和阻燃劑，一方面無機(jī)硅酸鈉和磷酸本身的阻燃性好，另一方面也可以避免在sio2氣凝膠中引入有機(jī)組分，從而從雙維度顯著提高了sio2氣凝膠的阻燃性和熱穩(wěn)定性；由上所述可見，本發(fā)明技術(shù)方案中以疏水的sio2氣凝膠微觀復(fù)合，包覆于多元阻燃的一次發(fā)泡聚苯乙烯珠粒的表面，通過復(fù)合阻燃劑和無機(jī)硅源sio2氣凝膠的綜合作用對(duì)聚苯乙烯的阻燃性和隔熱性進(jìn)行協(xié)同改性，最大程度地發(fā)揮了超級(jí)絕熱材料sio2氣凝膠和有機(jī)保溫材料聚苯乙烯的優(yōu)勢(shì)，從而制備出低導(dǎo)熱系數(shù)和燃燒性能a級(jí)的模塑聚苯乙烯保溫材料；具體的，本發(fā)明制備的阻燃聚苯乙烯珠粒和阻燃聚苯乙烯保溫板的導(dǎo)熱系數(shù)≤0.026w/(m
·
k)，極限氧指數(shù)≥35％，垂直燃燒等級(jí)達(dá)到v0級(jí)，水平燃燒等級(jí)達(dá)到v2級(jí)～v1級(jí)；且，本發(fā)明上述技術(shù)方案中制備方法操作簡(jiǎn)便，在懸浮聚合制備聚苯乙烯以及制
備無機(jī)硅源sio2氣凝膠的基礎(chǔ)上，使二者復(fù)合形成以“聚苯乙烯珠粒”為核，以“sio2氣凝膠”為殼的核殼結(jié)構(gòu)，再將其用于制板，可進(jìn)行規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。
22.上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
附圖說明
23.圖1是阻燃聚苯乙烯珠粒和保溫板的制備工藝示意圖。
具體實(shí)施方式
24.為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效,以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種阻燃聚苯乙烯珠粒、阻燃聚苯乙烯保溫板及制備方法，其具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
25.本發(fā)明提出一種阻燃聚苯乙烯珠粒的制備方法，如附圖1所示，其包括以下步驟：將聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡，熟化；再將熟化的預(yù)發(fā)泡聚苯乙烯珠粒加入未凝膠的sio2水凝膠內(nèi)，機(jī)械攪拌，至sio2水凝膠完全包裹聚苯乙烯珠粒的表面；添加磷酸溶液至發(fā)生凝膠，反應(yīng)10～20min；再加入naoh溶液調(diào)節(jié)體系ph值至9.5～10，得sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒；將所述sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒進(jìn)行老化，表面改性，超臨界干燥，得到阻燃聚苯乙烯珠粒。
26.上述技術(shù)方案中，聚苯乙烯珠粒采用懸浮聚合進(jìn)行聚合，其具體的聚合工藝參見現(xiàn)有技術(shù)中的文獻(xiàn)“張韜，潘衛(wèi)，程飛飛，于陽輝，賴瑋，阻燃石墨/聚苯乙烯保溫材料制備試驗(yàn)研究[j]，《非金屬礦》2022,1(45)：34-36.)”，在本專利中不作贅述。其中，聚合原料中包括苯乙烯和阻燃劑；本發(fā)明技術(shù)方案中，以質(zhì)量百分含量計(jì)，聚合原料中包括10～15％的阻燃劑。所述阻燃劑可以為單一阻燃劑，也可以選用復(fù)合阻燃劑。所述阻燃劑選自膨脹石墨、高聚磷酸銨、、微膠囊紅磷、氫氧化鋁、硼酸鋅中的至少一種。進(jìn)一步的，所述阻燃劑選自膨脹石墨、高聚磷酸銨、、微膠囊紅磷、氫氧化鋁、硼酸鋅中的至少兩種，也即采用復(fù)合阻燃劑所制備的產(chǎn)品的性能更優(yōu)。
[0027]
當(dāng)采用復(fù)合阻燃劑時(shí)，上述技術(shù)方案可以取得更好的阻燃效果。
[0028]
作為優(yōu)選，所述阻燃劑為膨脹石墨、高聚磷酸銨和的復(fù)合阻燃劑，其中膨脹石墨、高聚磷酸銨和的質(zhì)量比優(yōu)選5:2:3；此時(shí)由本發(fā)明技術(shù)方案制備的聚苯乙烯保溫板的導(dǎo)熱系數(shù)可低至0.024w/(m
·
k)，極限氧指數(shù)可達(dá)到41％，垂直燃燒等級(jí)達(dá)到v0級(jí)，水平燃燒等級(jí)達(dá)到v1級(jí)。
[0029]
作為優(yōu)選，所述阻燃劑為膨脹石墨、氫氧化鋁、硼酸鋅的復(fù)合阻燃劑，其中膨脹石墨、氫氧化鋁和硼酸鋅的質(zhì)量比優(yōu)選5:3:2；此時(shí)由本發(fā)明技術(shù)方案制備的聚苯乙烯保溫板的導(dǎo)熱系數(shù)可低至0.025w/(m
·
k)，極限氧指數(shù)可達(dá)到38％，垂直燃燒等級(jí)達(dá)到v0級(jí)，水平燃燒等級(jí)達(dá)到v1級(jí)。
[0030]
上述懸浮聚合制備的聚苯乙烯珠粒進(jìn)行預(yù)發(fā)泡，并熟化。該步驟中預(yù)發(fā)泡以及熟化的要求可以采用現(xiàn)有技術(shù)中聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡以及熟化的工藝；作為優(yōu)選，所述預(yù)發(fā)泡為將所述聚苯乙烯珠粒置于100℃的水蒸氣中，于0.4～0.6mpa的飽和蒸汽壓下保持30～40s；所述熟化為將預(yù)發(fā)泡后的聚苯乙烯珠粒于室溫下在空氣流通的位置放置20～30h。
[0031]
上述技術(shù)方案中，所述sio2水凝膠的制備技術(shù)很關(guān)鍵，其具體步驟如下：向無機(jī)硅酸鈉中加入無水乙醇和去離子水，控制所述無機(jī)硅酸鈉、無水乙醇和去離子水的摩爾比為1:8:20；然后用0.1～1mol/l的磷酸溶液調(diào)節(jié)混合液的ph值至3.0～4.0，攪拌5～10min，使其形成sio2水凝膠。本發(fā)明中選擇無機(jī)硅酸鈉作為硅源，一方面是考慮無機(jī)硅酸鈉成本低廉，另一方面也是更重要的一點(diǎn)則是為了減少或避免水凝膠中有機(jī)組分的引入，從而提高其熱穩(wěn)定性，減少有機(jī)組分成為潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素。本發(fā)明中選擇磷酸溶液調(diào)節(jié)體系的ph值，旨在考慮磷酸具有一定的阻燃性，其既可以將體系調(diào)節(jié)為酸性環(huán)境使其發(fā)生水解反應(yīng)，同時(shí)磷酸的阻燃性可以提高其熱穩(wěn)定性，減少其潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素。
[0032]
按照上述步驟將聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡并熟化，制備好sio2水凝膠后，將熟化的預(yù)發(fā)泡聚苯乙烯珠粒加入未凝膠的sio2水凝膠內(nèi)，機(jī)械攪拌，使所述sio2水凝膠完全包裹聚苯乙烯珠粒的表面，形成以“熟化的預(yù)發(fā)泡聚苯乙烯珠粒”為核，以“sio2水凝膠”為殼的核殼結(jié)構(gòu)；然后，通過向體系中添加磷酸溶液，以其作為酸催化劑使體系內(nèi)發(fā)生水解反應(yīng)直至發(fā)生凝膠，再反應(yīng)10～20min；再向體系中加入naoh溶液調(diào)節(jié)體系ph值至9.5～10，使凝膠發(fā)生縮聚反應(yīng)，得到sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒。此時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為以“熟化的預(yù)發(fā)泡聚苯乙烯珠粒”為核，以“sio2濕凝膠”為殼的核殼結(jié)構(gòu)。
[0033]
然后再將上述sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒進(jìn)行老化，表面改性，超臨界干燥，通過溶膠凝膠反應(yīng)和超臨界二氧化碳干燥使包覆于聚苯乙烯珠粒表面的sio2濕凝膠變成sio2氣凝膠，即可得到阻燃聚苯乙烯珠粒；所述阻燃聚苯乙烯珠粒的結(jié)構(gòu)為以“熟化的預(yù)發(fā)泡聚苯乙烯珠粒”為核，以“sio2氣凝膠”為殼的核殼結(jié)構(gòu)。通過所述核殼結(jié)構(gòu)，使得sio2氣凝膠均勻、牢固地包裹于聚苯乙烯珠粒，且sio2氣凝膠本身的硅源采用無機(jī)硅酸鈉，使其最大可能地避免或減少有機(jī)組分引入，同時(shí)所述聚苯乙烯珠粒懸浮聚合時(shí)在原料中添加了質(zhì)量百分含量10～15％的阻燃劑強(qiáng)化其本身的阻燃性，通過上述幾種技術(shù)手段的綜合應(yīng)用，使得本發(fā)明所制備的阻燃聚苯乙烯珠粒具有優(yōu)異的阻燃性能和隔熱性能，通過實(shí)施例測(cè)試數(shù)據(jù)可見，本發(fā)明所制備的阻燃聚苯乙烯珠粒導(dǎo)熱系數(shù)≤0.026w/(m
·
k)，垂直燃燒等級(jí)達(dá)到v0級(jí)，水平燃燒等級(jí)達(dá)到v2級(jí)～v1級(jí)。
[0034]
上述技術(shù)方案中所述老化優(yōu)選為將所述sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒升溫至45～55℃，在無水乙醇中保溫12～24h。所述表面改性優(yōu)選為將老化的聚苯乙烯珠粒中加入六甲基二硅胺烷和乙醇的混合液中反應(yīng)12～24h；混合液中六甲基二硅胺烷和乙醇的摩爾比為1：1。本發(fā)明在進(jìn)行sio2濕凝膠表面改性時(shí)優(yōu)選采用堿性體系，旨在避免酸性條件下表面改性時(shí)可能會(huì)破壞顆粒表面由于堿性縮聚反應(yīng)形成的堿性包覆層，從而使得包覆于聚苯乙烯珠粒表面的sio2濕凝膠層能夠有效地被保護(hù)。所述超臨界干燥為將表面改性的聚苯乙烯珠粒放置于超臨界干燥釜內(nèi)，向其中通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行干燥處置，升壓1.5h，在壓力15～16mpa的條件下保壓反應(yīng)8～10h；所述超臨界干燥的溫度采用二氧化碳干燥的常規(guī)溫度控制，一般為30～60℃，在本專利中不作具體限定。
[0035]
本發(fā)明還提出一種根據(jù)前述的阻燃聚苯乙烯珠粒的制備方法制備的阻燃聚苯乙烯珠粒。所述阻燃聚苯乙烯珠粒具有優(yōu)異的阻燃性能和隔熱性能，可以用于制備阻燃聚苯乙烯保溫板，以使所述聚苯乙烯保溫也具有優(yōu)異的阻燃性能和隔熱性能。
[0036]
本發(fā)明還提出一種阻燃聚苯乙烯保溫板的制備方法，其包括以下步驟：將前述的阻燃聚苯乙烯珠粒填充到模具中，通入壓力為0.4～0.6mpa的高壓水蒸汽進(jìn)行180s的蒸汽
模壓成型，脫模；將脫模的板材置于60～70℃的條件下烘干陳化。
[0037]
本發(fā)明還提出一種根據(jù)前述的阻燃聚苯乙烯保溫板的制備方法制備的阻燃聚苯乙烯保溫板。所述的阻燃聚苯乙烯保溫板具有優(yōu)異的阻燃性能和隔熱性能。其導(dǎo)熱系數(shù)≤0.026w/(m
·
k)，極限氧指數(shù)≥35％，垂直燃燒等級(jí)達(dá)到v0級(jí)，水平燃燒等級(jí)達(dá)到v2級(jí)～v1級(jí)。
[0038]
下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不能理解為是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0039]
若無特殊說明，以下所涉及的材料、試劑等均為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的市售商品；若無特殊說明，所述方法均為本領(lǐng)域公知的方法。除非另外定義，所使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所理解的通常意義。
[0040]
實(shí)施例1
[0041]
本實(shí)施例制備一種多元改性的阻燃聚苯乙烯保溫板，具體步驟如下：
[0042]
可發(fā)性聚苯乙烯珠粒制備：
[0043]
以膨脹石墨為阻燃劑，以苯乙烯為聚合單體，采用懸浮聚合法制備可發(fā)性聚苯乙烯珠粒待用；本實(shí)施例中懸浮聚合法的具體工藝如文獻(xiàn)“張韜，潘衛(wèi)，程飛飛，于陽輝，賴瑋，阻燃石墨/聚苯乙烯保溫材料制備試驗(yàn)研究[j]，《非金屬礦》2022,1(45)：34-36.)”中所記載；所述聚合原料中阻燃劑質(zhì)量百分含量為10wt％。
[0044]
聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡，熟化：
[0045]
將一定量的可發(fā)性聚苯乙烯珠粒放在100℃水蒸氣中，在0.6mpa的飽和蒸汽壓下進(jìn)行40s的預(yù)發(fā)泡；然后，將預(yù)發(fā)泡的聚苯乙烯珠粒放置在室溫下，空氣流通較好的位置放置20h進(jìn)行熟化。
[0046]
sio2水凝膠制備：
[0047]
以無機(jī)硅酸鈉作為硅源，加入適量的無水乙醇和去離子水，其中無機(jī)硅酸鈉、無水乙醇和去離子水的摩爾比為1:8:20；然后用1mol/l的磷酸稀溶液調(diào)節(jié)溶液的ph值在3.0～4.0范圍內(nèi)，攪拌5～10min。
[0048]
聚苯乙烯珠粒包覆：
[0049]
向過量的未凝膠的sio2水凝膠內(nèi)加入已經(jīng)預(yù)發(fā)泡的聚苯乙烯珠粒，機(jī)械攪拌，直至聚苯乙烯珠粒表面完全被sio2水凝膠包裹；然后，向體系中添加1mol/l的磷酸溶液，至發(fā)生凝膠，反應(yīng)10min；再加入1mol/l的naoh溶液調(diào)節(jié)體系ph值至堿性9.5～10，后升溫至45～55℃在無水乙醇中進(jìn)行保溫老化12h；老化完畢后，再把老化的聚苯乙烯珠粒移至改性容器中，加入摩爾比1:1的六甲基二硅胺烷和乙醇的混合液進(jìn)行表面改性，反應(yīng)24h；最后，將表面改性的聚苯乙烯珠粒放置于超臨界干燥釜內(nèi)，通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行干燥處置，升壓1.5h，壓力達(dá)到15mpa后保壓反應(yīng)8h，后泄氣至常壓后開釜，獲得包覆改性的聚苯乙烯珠粒。
[0050]
阻燃聚苯乙烯保溫板制備：
[0051]
將上述制備的包覆改性的聚苯乙烯珠粒填充到模具中，通入壓力為0.4mpa的高壓水蒸汽，進(jìn)行180s的蒸汽模壓成型，脫模；再將脫模后的樣品放入60℃的環(huán)境中進(jìn)行烘干、陳化處理，得到多元改性的阻燃聚苯乙烯保溫板。經(jīng)檢驗(yàn)，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。
[0052]
實(shí)施例2
[0053]
本實(shí)施例制備一種多元改性的阻燃聚苯乙烯保溫板，具體步驟如下：
[0054]
可發(fā)性聚苯乙烯珠粒制備：
[0055]
同實(shí)施例1，區(qū)別在于：聚合原料中阻燃劑質(zhì)量百分含量為15wt％，所述阻燃劑為膨脹石墨、高聚磷酸銨和的復(fù)合阻燃劑，其中膨脹石墨、高聚磷酸銨和的質(zhì)量比優(yōu)選5:2:3。
[0056]
聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡，熟化：
[0057]
同實(shí)施例1，區(qū)別在于：預(yù)發(fā)泡是在0.4mpa的飽和蒸汽壓下進(jìn)行30s；熟化時(shí)間為30h。
[0058]
sio2水凝膠制備：
[0059]
同實(shí)施例1，區(qū)別在于：采用0.5mol/l的磷酸稀溶液調(diào)節(jié)溶液的ph值。
[0060]
聚苯乙烯珠粒包覆：
[0061]
同實(shí)施例1，區(qū)別在于：凝膠反應(yīng)時(shí)間為20min；老化時(shí)間為24h；表面改性時(shí)間為12h；超臨界干燥是在16mpa后保壓反應(yīng)10h。
[0062]
阻燃聚苯乙烯保溫板制備：
[0063]
同實(shí)施例1。經(jīng)檢驗(yàn)，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。
[0064]
實(shí)施例3
[0065]
本實(shí)施例制備一種多元改性的阻燃聚苯乙烯保溫板，具體步驟如下：
[0066]
可發(fā)性聚苯乙烯珠粒制備：
[0067]
同實(shí)施例1，區(qū)別在于：聚合原料中阻燃劑質(zhì)量百分含量為12wt％，所述阻燃劑為膨脹石墨、氫氧化鋁、硼酸鋅的復(fù)合阻燃劑，其中膨脹石墨、氫氧化鋁和硼酸鋅的質(zhì)量比優(yōu)選5:3:2。
[0068]
聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡，熟化：
[0069]
同實(shí)施例1，區(qū)別在于：預(yù)發(fā)泡是在0.5mpa的飽和蒸汽壓下進(jìn)行35s；熟化時(shí)間為25h。
[0070]
sio2水凝膠制備：
[0071]
同實(shí)施例1，區(qū)別在于：采用0.1mol/l的磷酸稀溶液調(diào)節(jié)溶液的ph值。
[0072]
聚苯乙烯珠粒包覆：
[0073]
同實(shí)施例1，區(qū)別在于：凝膠反應(yīng)時(shí)間為15min；老化時(shí)間為24h；表面改性時(shí)間為24h；超臨界干燥是在15mpa后保壓反應(yīng)10h。
[0074]
阻燃聚苯乙烯保溫板制備：
[0075]
同實(shí)施例1。經(jīng)檢驗(yàn)，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。
[0076]
對(duì)比例1
[0077]
本對(duì)比例制備一種阻燃聚苯乙烯保溫板，具體步驟如下：
[0078]
可發(fā)性聚苯乙烯珠粒制備：
[0079]
同實(shí)施例1。
[0080]
聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡，熟化：
[0081]
同實(shí)施例1。
[0082]
阻燃聚苯乙烯保溫板制備：
[0083]
同實(shí)施例1。經(jīng)檢驗(yàn)，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。
[0084]
對(duì)比例2
[0085]
本對(duì)比例制備一種阻燃聚苯乙烯保溫板，具體步驟如下：
[0086]
可發(fā)性聚苯乙烯珠粒制備：
[0087]
同實(shí)施例1。
[0088]
聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡，熟化：
[0089]
同實(shí)施例1。
[0090]
阻燃聚苯乙烯保溫板制備：
[0091]
將上述制備的預(yù)發(fā)泡聚苯乙烯珠粒中混合質(zhì)量百分含量為5％的40～50μm的sio2氣凝膠疏水粉末，將二者攪拌均勻后填充到模具中，后續(xù)工藝同實(shí)施例1。
[0092]
本對(duì)比例中添加的sio2氣凝膠疏水粉末，在通入水蒸氣蒸汽模壓時(shí)會(huì)隨著氣流產(chǎn)生聚集效應(yīng)，導(dǎo)致sio2氣凝膠疏水粉末在阻燃聚苯乙烯保溫板中分散不均勻，因此本對(duì)比例的方法制備的阻燃聚苯乙烯保溫板的性能指標(biāo)在不同位置的參數(shù)存在較大差異；本對(duì)比例測(cè)試時(shí)，隨機(jī)取了5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)熱數(shù)據(jù)的測(cè)量，其結(jié)果分別為0.027w/(m
·
k)，0.032w/(m
·
k)，0.030w/(m
·
k)，0.029w/(m
·
k)，0.031w/(m
·
k)，其中各點(diǎn)的性能具有較大的波動(dòng)，在導(dǎo)熱系數(shù)高的區(qū)域，其阻燃性能也隨之降低。
[0093]
表1
[0094][0095][0096]
本發(fā)明權(quán)利要求和/或說明書中的技術(shù)特征可以進(jìn)行組合，其組合方式不限于權(quán)利要求中通過引用關(guān)系得到的組合。通過權(quán)利要求和/或說明書中的技術(shù)特征進(jìn)行組合得到的技術(shù)方案，也是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0097]
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種阻燃聚苯乙烯珠粒的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：1)將聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡，熟化；以質(zhì)量百分含量計(jì)，所述聚苯乙烯珠粒的原料中包括10～15％的阻燃劑；2)將熟化的預(yù)發(fā)泡聚苯乙烯珠粒加入未凝膠的sio2水凝膠內(nèi)，機(jī)械攪拌，至sio2水凝膠完全包裹聚苯乙烯珠粒的表面；添加磷酸溶液至發(fā)生凝膠，反應(yīng)10～20min；再加入naoh溶液調(diào)節(jié)體系ph值至9.5～10，得sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒；3)將所述sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒進(jìn)行老化，表面改性，超臨界干燥，得到阻燃聚苯乙烯珠粒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述阻燃劑選自膨脹石墨、高聚磷酸銨、、微膠囊紅磷、氫氧化鋁、硼酸鋅中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述預(yù)發(fā)泡為將所述聚苯乙烯珠粒置于100℃的水蒸氣中，于0.4～0.6mpa的飽和蒸汽壓下保持30～40s；所述熟化為將預(yù)發(fā)泡后的聚苯乙烯珠粒于室溫下在空氣流通的位置放置20～30h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述sio2水凝膠按以下步驟制備：向無機(jī)硅酸鈉中加入無水乙醇和去離子水，用0.1～1mol/l的磷酸溶液調(diào)節(jié)ph值至3.0～4.0，攪拌5～10min；所述無機(jī)硅酸鈉、無水乙醇和去離子水的摩爾比為1:8:20。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述老化為將所述sio2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒升溫至45～55℃，在無水乙醇中保溫12～24h。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述表面改性為將老化的聚苯乙烯珠粒中加入六甲基二硅胺烷和乙醇的混合液中反應(yīng)12～24h；混合液中六甲基二硅胺烷和乙醇的摩爾比為1：1。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超臨界干燥為將表面改性的聚苯乙烯珠粒放置于超臨界干燥釜內(nèi)，向其中通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行干燥處置，升壓1.5h，在壓力15～16mpa的條件下保壓反應(yīng)8～10h。8.一種根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的阻燃聚苯乙烯珠粒的制備方法制備的阻燃聚苯乙烯珠粒。9.一種阻燃聚苯乙烯保溫板的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：將權(quán)利要求8所述的阻燃聚苯乙烯珠粒填充到模具中，通入壓力為0.4～0.6mpa的高壓水蒸汽進(jìn)行180s的蒸汽模壓成型，脫模；將脫模的板材置于60～70℃的條件下烘干陳化。10.一種根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻燃聚苯乙烯保溫板的制備方法制備的阻燃聚苯乙烯保溫板。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明是關(guān)于一種阻燃聚苯乙烯珠粒、阻燃聚苯乙烯保溫板及制備方法。所述方法包括以下步驟：將聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)泡，熟化；以質(zhì)量百分含量計(jì)，聚苯乙烯珠粒的原料中包括10～15％的阻燃劑；將熟化的預(yù)發(fā)泡聚苯乙烯珠粒加入未凝膠的SiO2水凝膠內(nèi)，機(jī)械攪拌，至SiO2水凝膠完全包裹聚苯乙烯珠粒的表面；添加磷酸溶液至發(fā)生凝膠，反應(yīng)10～20min；再加入aOH溶液調(diào)節(jié)體系PH值至9.5～10，得SiO2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒；將SiO2濕凝膠包覆的聚苯乙烯珠粒進(jìn)行老化，表面改性，超臨界干燥，得到阻燃聚苯乙烯珠粒。所解決的技術(shù)問題是如何提高聚苯乙烯保溫材料的阻燃性能和隔熱性能，使其導(dǎo)熱系數(shù)≤0.026W/(m
