[发明专利]高热阻的可发性聚苯乙烯组合物颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有优异隔热性能的阻燃可发性聚苯乙烯组合物颗粒(EPS)，及其制备方法。

背景技术

可发性聚苯乙烯颗粒(EPS)是含有物理发泡剂的聚苯乙烯颗粒，该聚合物颗粒经加热预发膨胀并经熟化之后，在模具中加热成型为所需的聚苯乙烯泡沫体，该泡沫体的发泡倍率可以达20～80倍，具有微细闭孔的结构特点。

可发性聚苯乙烯颗粒(EPS)发泡制成的泡沫板材由于具有优异持久的保温隔热性，因而在建筑、冷库、冷藏车等保温领域得到了广泛的应用。采用聚苯乙烯泡沫塑料板材的外墙外保温层，实现建筑节能，改善夏热冬冷地区住宅建筑物内的热环境质量，同时提高了能源利用效率。为了施工安装安全，建筑用EPS泡沫板还需要满足相关的阻燃法规要求。

为了进一步提高建筑节能环保的效果，降低建筑能耗，工业界一直在开发具有更高热阻且成本低廉的环保阻燃保温材料，及其新的生产工艺。

在专利文献1提出了，将炭黑直接加入到通用级聚苯乙烯树脂(GPPS)中，然后通过塑料挤出机械制造可发性苯乙烯颗粒(EPS)。但是该发明中采用的是10～100nm的炭黑，从发明实际效果来看，需要添加10％的纳米炭黑颗粒，才能明显降低导热系统(提高热阻10％以上)。10％的炭黑无机物的添加量会降低EPS发泡体的弹性，降低发泡板材的机械性能；同时该专利中，EPS在挤出过程中，挤出机段的温度只有95℃，模具的温度只有65℃，该温度条件下GPPS树脂很难加工，普通GPPS树脂挤出温度加工一般为140～260℃。所以该专利中提到的挤出法生产EPS，也难以大规模连续稳定生产。

专利文献2提出，石墨可以通过挤出机均匀分散在通用聚苯乙烯GPPS树脂中，所以该专利先将石墨颗粒与GPPS挤出造粒成含石墨的GPPS微粒，再将上述含石墨的GPPS微粒悬浮于水中，在水中并加入基于苯乙烯的单体和其他芳烃进行种子聚合以制备聚合产物，并通过加入发泡剂浸润，得到最终的EPS颗粒。该方法虽然部分避免了石墨无法均匀有效分散的问题，但是工艺步骤用挤出法将石墨均匀分散在GPPS中，然后再用悬浮聚合法聚合成最终EPS，两步法的工艺成本非常高。

专利文献3提出选择适用于降低导热性的添加剂是碳颗粒，例如炭黑和石墨。所有常用等级的炭黑都是合适的，优选粒径为80～120nm的炭黑。炭黑的用量优选2～10重量％。该专利中还提出为了引入水作为发泡剂，石墨尤为合适，优选平均粒径为0.5～200μm、更优选1～25μm、特别是2～20μm。但是水作为发泡剂，制品的泡孔内会有水分的残留，会降低最终发泡制品的热阻，该专利中未给出具体的热阻数据。

从目前工业化技术现状看，提高热阻基本上通过添加石墨、或炭黑颗粒来实现。但是石墨是一种非常昂贵的材料，天然石墨(石墨化度大于80％)资源日益枯竭，人造石墨的制造过程能耗极高。天然石墨是由富含有机质或碳质的沉积岩，在特殊的地质条件下，经过上千万年才能形成的，属于不可再生的宝贵资源，天然石墨可深加工为锂离子电池负极，广泛应用与电动车和消费电子电源，所以工业界对天然石墨的需求和消耗量都日益加大，价格越来越昂贵。众所周知，有机物要需要经过2000～3000℃的高温烧结才能形成石墨相，即基础炭材料需在2000～3000℃以上，且是保护气氛下的特殊超高温炉中，烧结数小时甚至数天，才能得到石墨化度较高的人造石墨(石墨化度大于60％)，所以人造石墨生产能耗和成本都非常高。

炭黑虽然价格便宜，但是现有技术中的槽法、炉法炭黑，直接生产的都是纳米级的非常细小颗粒，在遇到温度－30～50℃黑体辐射的中长波长(5～100微米)红外线时，根据瑞利散射和米散射的原理，该类纳米炭黑颗粒对这类较长波长的红外吸收很弱，只能加大添加量至10％才能有明显的吸收，大量无机添加物的加入，会明显降低EPS成型后的泡孔质量，没有弹性，容易缩孔变形。

专利文献1：EP0372343A1

专利文献2：CN101353439A

专利文献3：CN1484666A

发明内容

发明要解决的问题

为了解决现有技术中存在的上述问题而进行本发明，本发明的目的是通过最常用材料及简单的工艺，生产高热阻、高阻燃、泡孔机械良好的可发性聚苯乙烯组合物颗粒。

用于解决问题的方案

根据本发明的一个具体实施方式，提供一种高热阻的阻燃可发性聚苯乙烯组合物颗粒，所述组合物颗粒中含有：

a)通用聚苯乙烯，