[发明专利]一种石墨阻燃可膨胀聚苯乙烯组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨阻燃可膨胀聚苯乙烯组合物及其制备方法。本发明的方法制备的EPS，氧指数为30‑40％，抗压强度为130‑150KPa，导热系数为0.024‑0.028W/(m·k)组合物包括以下重量份的物质：聚苯乙烯，100份；改性石墨，3‑5份；发泡剂，5‑10份；阻燃剂，1‑3份。本发明的组合物，结合了鳞片石墨的优点，大大降低了产品的导热系数，鳞片石墨表面覆盖了一层阻燃沉淀物，能够提高EPS的抗压强度，且阻燃能力也大大提高，达到国家规定的安全等级，降低了阻燃剂的含量，大大节省了成本。另外改性石墨的制备方法简单，原料易得，价格低廉，节约成本。

技术领域

本发明涉及一种石墨阻燃可膨胀聚苯乙烯组合物(石墨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。近年来，为避免火灾导致的生命和财产损失，对建造和建筑中基础材料增加日益严格的阻燃要求。建筑用EPS泡沫板必须要满足相关的阻燃法规要求，阻燃等级由低到高分别C，B(含B2和B1)，A级，城市居民建筑EPS一般需要达到B1等级的阻燃。

石墨尤其鳞片状石墨对红外线有很强的反射作用因而能显著降低EPS的导热系数的能力而备受关注。一方面，在EPS中添加鳞片状石墨可以将导热系数从0.041W/(m·k)降低到0.033W/(m·k)-0.040W/(m·k)。目前有专利介绍了石墨在EPS中的应用，如CN201280000682.5中提到降低导热系数的添加剂为炭颗粒，如炭黑和石墨；CN204781392U也提到泡沫板本体由若干聚苯乙烯发泡粒子堆积而成，聚苯乙烯发泡粒子的表面包覆有吸附层，吸附层表面吸附有由石墨粒子构成的阻燃层，聚苯乙烯发泡粒子堆积后形成的间隙内堆积有石墨粒子。

另一方面，鳞片状石墨在EPS预发过程中起到成核剂的作用，帮助泡孔成核，使EPS成功预发。

然而，发明人经过大量实践发现，石墨对阻燃剂起到严重的热催化降解作用，导致阻燃剂在挤出法制备EPS中的利用效率降低，添加大量的石墨会降低EPS中阻燃剂的阻燃能力，而阻燃剂的价格远比聚苯乙烯高，从而极大地拉高了挤出EPS的生产成本。另外，鳞片石墨的成核能力过于强大使EPS的泡孔太小太密，而石墨的尺寸是泡壁的十倍甚至几十倍，在EPS膨胀过程中，石墨会刺穿泡壁，导致EPS的抗压强度的大幅降低，预发物杯重偏大。杯重是指1L的容器或杯子所能容纳的预发EPS的重量，单位为g/L。

发明内容

本发明提供了一种石墨阻燃可膨胀聚苯乙烯组合物及其制备方法，通过对鳞片状石墨的表面包覆特定的物质进行表面改性，可阻止石墨对阻燃剂特别是六溴环十二烷的催化降解作用，降低阻燃剂的使用量，降低生产成本；同时能够减少石墨对泡壁的刺穿作用，提高EPS板的抗压能力，提高产品质量；另外，包覆层还增加了石墨对红外线的吸收，大幅降低了EPS产品的导热系数。

根据本发明的一个方面，提供了一种石墨阻燃可膨胀聚苯乙烯组合物，组合物的氧指数为30-40％，组合物的抗压强度为130-150KPa，组合物的导热系数为0.024-0.028W/(m·k)，组合物包括以下重量份的物质：

聚苯乙烯，100份；

改性石墨，3-5份；

发泡剂，5-10份；和，

阻燃剂，1-3份。

本发明的组合物，采用了改性石墨，大大降低了产品的可燃度和导热系数，降低了阻燃剂的用量，节约了生产成本。