[发明专利]一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法。本发明提供的聚苯乙烯保温材料为包覆型阻燃保温材料，聚苯乙烯泡沫表面包覆有阻燃剂层，阻燃剂层中包含一定比例搭配的可膨胀石墨、阳离子型胶黏剂、无机阻燃剂、无机纳米粒子和带正电磁性纳米粒子，其中，阳离子型胶黏剂由一定比例的水性聚氨酯、丙烯酰胺、阳离子单体、引发剂、交联剂和水制得，通过制备上述阳离子型胶黏剂并以一定比例引入阻燃剂层中，与上述阻燃剂层其它组分配合，能够有效改善聚苯乙烯泡沫的阻燃能力，同时提高其机械性能。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯作为常见的聚合物材料，其产量仅次于聚烯烃、聚氯乙烯等聚合物。并广泛应用于家装、包装材料、汽车内饰、建筑保温、航空等领域。在建筑保温领域，聚苯乙烯泡沫材料常被用于建筑屋面、管道、墙体及地面，且成本低、性能优异。聚苯乙烯泡沫材料比表面积大，材料内部结构为泡孔状，极易燃烧，燃烧后火焰迅速扩散，燃烧过程中会释放出大量的有毒气体。因此，需制备出一种既符合环保要求要求，又达到阻燃等级标准的高阻燃性环保型聚苯乙烯保温板。

传统的含卤阻燃剂在燃烧时发烟量大，且放出有毒气体，严重危及人的生命安全，膨胀型阻燃剂(IFR)具有无卤、无毒、无污染等特点，是一种新型、高效的环保型阻燃剂。膨胀型阻燃剂包括P-N膨胀型阻燃体系和膨胀型石墨阻燃剂(EG)。膨胀石墨是塑料材料良好的阻燃剂，具有阻燃效果明显、保温效果好、膨胀倍率高，防水性好等特点。单独使用或与其它阻燃剂混合使用都可达到理想的阻燃效果。在火灾发生时，膨胀型阻燃剂通过体积的瞬间增大将火焰窒息，同时在膨胀过程中要吸收大量的环境热量，达到降低体系温度的效果从而达到阻燃防火之目的。但由于可膨胀石墨的强度较低，附着力非常弱，因此如何改善膨胀型石墨阻燃剂的强度及附着力成为工业生产中有待解决的问题。目前提高附着力的方法有卡槽、表面凹凸、连接块等方式，但这些方法无法从根本上解决问题。

为提高聚苯乙烯泡沫保温板的阻燃性，可通过本体阻燃、包覆阻燃、表面涂覆阻燃等方式对基体材料进行改善。其中，本体阻燃是将阻燃剂以分散相形态与聚苯乙烯基体形成微观的多相分散系统；如专利申请CN 104895205 A采用本体阻燃方法，将聚苯乙烯与石墨粉混合后发泡，制备石墨聚合物保温板，然而该方法所得产品存在石墨分布不均匀，导热系数较高，膨胀系数不理想，产品质量难以控制等问题。表面涂覆的阻燃是将阻燃层涂覆基体表面以提高阻燃性；如专利CN 20529446 U采用表面涂覆方法，在聚苯乙烯板材表面涂覆一层阻燃材料，虽然能达到一定的阻燃效果，但在表面涂层受到破坏或者长时间的火焰作用下发生失效，因此局限性较大。包覆阻燃工艺最早是由美国的Monsanto公司和Shell公司所开发的，是将阻燃剂通过共混的方式包覆在发泡聚苯乙烯(EPS)珠粒表面，该方法操作简单，阻燃效率高，可调节性强。通过调节包覆层的材料种类、含量及配比等，可对聚苯乙烯阻燃性能泡沫材料的阻燃性能、力学性能和保温性能有效的调控，以满足市场及实际应用的需求。

例如专利申请CN 106117856 A利用包覆阻燃的方法制备出一种防火聚苯乙烯保温板，其采用脲醛树脂、醇酸树脂、氢氧化铝、聚磷酸铵等材料作为阻燃剂，阻燃性能明显提高，但该阻燃剂在室温条件下就会发生固化反应，因此在实际生产中会产生阻燃剂包覆不均匀，混合工序耗能大等问题。专利申请CN 102391588 A利用阻燃剂包覆聚苯乙烯颗粒的方法，制备了一种高阻燃保温聚苯乙烯泡沫保温板；其采用无机-有机复合阻燃剂，利用酚醛树脂、可膨胀石墨、红磷为阻燃涂层，包覆在聚苯乙烯泡沫表面，但该阻燃剂与聚苯乙烯结合性较差，使得产品机械性能较差，在燃烧过程中会出现阻燃剂粉碎、脱落等问题。以上现有技术皆为利用包覆阻燃的方法制备的聚苯乙烯泡沫，然而专利中对如何兼顾阻燃、环保、机械性能、固化速率等问题并没有很好地解决。

专利CN203583688U、CN206495346U、CN208105555U等均采用凹槽的方式在聚苯乙烯外层附加一层阻燃层以提高材料的阻燃性，该方法操作复杂，且存在外层材料不牢固，易脱落等问题，无法从根本上提高阻燃性。

发明内容