[发明专利]无机粉末改性处理可发性聚苯乙烯珠粒

说明书

技术领域

本发明涉及一种可发性聚苯乙烯珠粒的无机粉体改性处理工艺及其成份，其中包括有质量百分比不高于10w％(基于苯乙烯聚合物计)的无机粉末作为聚苯乙烯颗粒的阻燃增强材料，无机粉末材料以天然矿粉为主，并可在聚苯乙烯的聚合反应之前、期间或反应之后加入体系中，通过该类无机粉体具有的特性或再与其它类阻燃剂的共同作用，得到具有优良阻燃和隔热性能的可发性聚苯乙烯珠粒。 

背景技术

可发性聚苯乙烯颗粒expandable polystyrene(EPS)自50年代由德国BASF公司开发出其珠粒生产工艺后，由于成型工艺及设备简易可行，并可制成各种形状、不同密度的产品，因而发展迅速。现在已成为苯乙烯树脂三大产品(GPPS、HIPS、EPS)中重要的品种之一。EPS的生产方法有一步法浸渍工艺和二步法浸渍工艺。所谓一步，指聚合和发泡剂浸渍在同一釜中一次完成，而二步法是用悬浮法生产的粗粒型聚苯乙烯，再经发泡剂浸渍处理(即加入物理发泡剂)而成为含有液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒。所得到的EPS再经过预发泡、熟化和发泡模塑，根据压制和发泡条件的不同，制造出不同泡型(开孔或闭孔)、不同密度的泡沫塑料制品，最常见的可发性聚苯乙烯是含有异戊烷作为发泡剂的聚苯乙烯球形粒料。 

发泡聚苯乙烯材料由于具有容易制备，重量轻，力学强度好的特点，被广泛用于包装、保温材料，但由于其受分子特性限制，发泡聚苯乙烯材料的阻燃性能不好，容易着火燃烧，在使用时受到很大的消防限制。 

在中国公开专利(CN1500815)公开了一种采用5.6-7.8份溴素作为添加阻燃剂制备阻燃型可发泡聚苯乙烯颗粒的工艺；以及中国公开专利(CN101092462)公布的采用六溴十二烷作为添加阻剂，制备阻燃型可发泡聚苯乙烯颗粒，这些技术的实施在一定程度上减缓了发泡聚苯乙烯材料的阻燃压力。 

但由于可发泡聚苯乙烯颗粒在聚合过程中对卤系阻燃剂比较敏感，如果一味追加阻燃效果，大量的添加该类阻燃剂，会导致聚合过程得到的聚苯乙烯颗粒物理力学性能不合格，甚至可能导致聚合过程不能顺利完成。并且由于环保方面的原因，发泡材料中卤素阻燃材料的使用应当减少，甚至禁止使用。 

巴斯夫公司在中国的公开专利(CN1329634A)公布了一种含有5-50wt％膨胀石墨和任选2-20wt％磷化合物作为阻燃剂，在悬浮聚合反应中实施得到具有满足防火等级B1或B2要求的发泡聚苯乙烯材料，该方法提供了一种新思路。 

中国未审查专利公开的(CN101796114A)可发性聚苯乙烯采用10-60wt％金属或非金属氧化物，金属或非金属氢氧化物、硅酸盐、硼酸盐和碳酸盐中的一种或多种粉末材料作为阻燃剂添加后，可以获得具有改善阻燃和绝缘效果的发泡聚苯乙烯泡沫。我们在实际使用中发现，在聚合过程中超过10wt％的水滑石等无机粉体材料的添加也会导致聚合过程不稳定，发泡聚苯乙烯材料的性能下降程度过大，不利于产品的最终性能的保障。因此在本发明专利中我们限定对无机粉体材料的添加比例不能超过10wt％，对于其阻燃效果的名作可以采用添加少量卤系，磷系、锑系、硼系等阻燃剂达到。 

本发明的主要目的是通过优选具有特殊结构(层状结构、片层结构、含结晶水等)和阻燃特性的无机粉体，通过与可发性聚苯乙烯材料的结合，在保持可发泡聚苯乙烯材料性能的前提下，提升可发性聚苯乙烯产品的阻燃特性，减少或不再依赖对卤系阻燃物质的使用，使生产的聚苯乙烯粒子发泡材料，其消防性能满足防火等级B1或B2要求。 

发明内容

本发明人经过多次实验研究，结果发现在苯乙烯单体悬浮聚合制备过程中可以实现改性，该工艺具有操控性能好，灵活方便，便于更改配方等优点。该发明与中国专利(CN1329634A)有所不同，注重通过采取使用水滑石等其它无机矿物粉体(不排除其中使用低于5wt％的石墨)，来保障最后得到的可发性聚苯乙烯材料的力学性能，并通过与其他卤系等阻燃剂的配合来实现最终发泡材料的阻燃性能满足防火要求。 

本发明与和中国未审查专利公开的(CN101796114A)也不同，我们采用的是价廉，容易获得的，有物理化学结构特点的无机矿粉为主的无机粉体材料，而且在实际使用过程中发现，在聚合过程中超过10wt％的水滑石等无机粉体材料的添加也会导致聚合过程不稳定，发泡聚苯乙烯材料的性能下降程度过大，不利于产品的最终性能的保障。因此在本发明专利中我们限定对无机粉体材料的添加比例不能超过10wt％，然后再添加少量卤系，磷系，锑系、硼系等阻燃剂达到防火等级要求。