一種聚苯乙烯阻燃泡沫材料及其製備方法
2023-05-15 19:34:56
一種聚苯乙烯阻燃泡沫材料及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及聚苯乙烯阻燃材料領域，特別涉及一種聚苯乙烯阻燃泡沫材料及其製備方法。聚苯乙烯阻燃泡沫材料，由以下配比的原料製成：按重量百分比計，可發性聚苯乙烯顆粒30-85％，熱塑性酚醛樹脂5-40％，膨脹石墨10-50％。本發明提供的聚苯乙烯阻燃泡沫材料，加入的膨脹石墨受熱後迅速增大其體積，隔絕了球粒間的相互接觸，而膨脹石墨有很好的隔熱效果，降低內部的熱傳遞，防止聚苯乙烯阻燃泡沫材料中球粒受熱降解，達到增強材料阻燃性能作用；各原料之間相互協同配合，得到的聚苯乙烯阻燃泡沫材料的極限氧指數數值均達到24％以上；製備方法簡單易行，成本低，有效的提高了其阻燃性能，並且提高了聚苯乙烯阻燃泡沫材料中的殘炭量。
【專利說明】一種聚苯乙烯阻燃泡沬材料及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及聚苯乙烯阻燃材料領域，具體而言，涉及一種聚苯乙烯阻燃泡沫材料 及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 聚苯乙烯易加工成型，並具有透明、廉價、剛性、絕緣、印刷性好等優點，可廣泛用 於輕工市場，日用裝璜，照明指示和包裝等方面，在電氣方面更是良好的絕緣材料和隔熱保 溫材料，可以製作各種儀表外殼、燈罩、光學化學儀器零件、透明薄膜、電容器介質層等。但 是，由於聚苯乙烯本身的極限氧指數只有18%，在高溫情況下會降解釋放出乙烯單體、二聚 物、苯以及低分子量烷基苯等可燃物質，屬於極易燃燒材料，限制了其的使用，為了改善它 的燃燒性質，拓展應用範圍，需要賦予聚苯乙烯泡沫材料高效的阻燃特性。
[0003] 目前公布的專利中美國專利局專利號US5270353中介紹了一種由間規苯乙烯基 聚合物通過環氧樹脂粘結無機填料並用含矽或鈦元素化合物進行表面處理得到的阻燃聚 苯乙烯泡沫；美國專利局專利號US5391603中介紹了一種以礦物質、玻纖、陶瓷、聚合物或 碳一種或多種配合增強的芳香醚或極性改性芳香醚提高間規乙烯基芳香族熱塑性樹脂的 阻燃性能的方法；在申請專利CN201410086595中介紹了一種以矽酸鹽與無機發泡劑、水、 增韌劑、無機粘合劑和滲透固化劑混合形成的可發性聚苯乙烯表面塗覆阻燃膠；在申請專 利CN201410056479中介紹了一種製備含膨脹石墨的阻燃可發泡聚苯乙烯粒子的方法；在 申請專利CN201310665326中介紹了一種包含熱固性磷化酚醛樹脂以及固化劑的阻燃聚苯 乙烯泡沫。但是，這些方法製備的阻燃聚苯乙烯泡沫涉及成分多，製備方法複雜，產品的阻 燃性能不理想。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於提供一種聚苯乙烯阻燃泡沫材料及其製備方法，以解決上述的 問題。
[0005] 在本發明的實施例中提供了一種聚苯乙烯阻燃泡沫材料，由以下配比的原料制 成：按重量百分比計，可發性聚苯乙烯顆粒30-85%，熱塑性酚醛樹脂5-40%，膨脹石墨 10-50%。
[0006] 優選地，按重量百分比計，所述可發性聚苯乙烯顆粒為40-60%，熱塑性酚醛樹脂 10-30 %，膨脹石墨 20-30 %。
[0007] 優選地，所述可發性聚苯乙烯顆粒為45-50%。
[0008] 優選地，按重量百分比計，所述可發性聚苯乙烯顆粒為50-55%，熱塑性酚醛樹脂 20-30 %，膨脹石墨 20-30 %。
[0009] 優選地，所述可發性聚苯乙烯顆粒的粒徑為0. l-100mm。
[0010] 更優選地，所述可發性聚苯乙烯顆粒的粒徑為l_50mm。
[0011] 更優選地，所述可發性聚苯乙烯顆粒的粒徑為5_30mm。
[0012] 優選地，所述熱塑性酚醛樹脂為溶解於有機溶劑呈現的液態狀；所述有機溶劑為 甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、四氫呋喃中的任一種或多種。
[0013] 優選地，所述有機溶劑的添加量為所述熱塑性酚醛樹脂重量的5-10%。
[0014] 本發明還提供了聚苯乙烯阻燃泡沫材料的製備方法，包括以下步驟：
[0015] (a)、將所述可發性聚苯乙烯顆粒預發泡和熟化；
[0016] (b)、將液態熱塑性酚醛樹脂與熟化好的可發性聚苯乙烯顆粒混勻，在50_70°C抽 真空 25-35min ;
[0017] (c)、添加膨脹石墨並混勻，在50-70°C抽真空l_2h，然後發泡成型製得最終製品。
[0018] 優選地，在所述步驟（a)中，所述預發泡的溫度為95°C_135°C，預發泡時間為 0· 5min_30min ;然後室溫熟化 lh_48h。
[0019] 更優選地，室溫熟化10_24h。
[0020] 優選地，室溫熟化5_10h。
[0021] 本發明實施例提供的聚苯乙烯阻燃泡沫材料，由特定含量的可發性聚苯乙烯顆 粒、熱塑性酚醛樹脂以及膨脹石墨製備而成，加入的膨脹石墨在受熱後能迅速增大其體積， 隔絕了球粒間的相互接觸，而且膨脹石墨有很好的隔熱效果，能降低內部的熱傳遞，防止聚 苯乙烯阻燃泡沫材料中球粒受熱降解，從而達到增強材料阻燃性能的作用；從而使各原料 之間相互協同配合，得到的聚苯乙烯阻燃泡沫材料的極限氧指數數值均達到24%以上，阻 燃性能好；本發明還提供了聚苯乙烯阻燃泡沫材料的製備方法，製備方法簡單易行，成本 低，有效的提高了其阻燃性能，並且提高了聚苯乙烯阻燃泡沫材料中的殘炭量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1示出了本發明實施例1製得的聚苯乙烯阻燃泡沫材料和聚苯乙烯泡沫材料的 熱釋放速率圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面通過具體的實施例子並結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。
[0024] 在本發明的實施例中提供了一種聚苯乙烯阻燃泡沫材料，由以下配比的原料制 成：按重量百分比計，可發性聚苯乙烯顆粒30-85%，熱塑性酚醛樹脂5-40%，膨脹石墨 10-50%。
[0025] 本發明實施例提供的聚苯乙烯阻燃泡沫材料，由特定含量的可發性聚苯乙烯顆 粒、熱塑性酚醛樹脂以及膨脹石墨製備而成，加入的膨脹石墨在受熱後能迅速增大其體積， 隔絕了球粒間的相互接觸，而且膨脹石墨有很好的隔熱效果，能降低內部的熱傳遞，防止聚 苯乙烯阻燃泡沫材料中球粒受熱降解，從而達到增強材料阻燃性能的作用；從而使各原料 之間相互協同配合，得到的聚苯乙烯阻燃泡沫材料的極限氧指數數值均達到24%以上，阻 燃性能好。
[0026] 為了驗證不同含量的膨脹石墨對聚苯乙烯阻燃泡沫材料阻燃性能的影響，做了以 下實驗。
[0027] 以20%的熱塑性酚醛樹脂作為基準，然後添加不同含量的膨脹石墨，餘量為可發 性聚苯乙烯顆粒，按以下步驟製備出聚苯乙烯阻燃泡沫材料：將可發性聚苯乙烯顆粒預發 泡，預發泡的溫度為120°C，預發泡時間為5min，然後室溫熟化24h ;將液態熱塑性酚醛樹脂 與熟化好的可發性聚苯乙烯顆粒混勻，在60°C抽真空30min ;添加膨脹石墨並混勻，在60°C 抽真空2h，然後發泡成型製得最終製品。製得的聚苯乙烯阻燃泡沫材料測定其極限氧指數 數值，得到的數據如表1所示。
[0028] 表1不同膨脹石墨含量的聚苯乙烯阻燃泡沫材料的極限氧指數數值
[0029]
[0030]
【權利要求】
1. 一種聚苯乙烯阻燃泡沫材料，其特徵在於，由以下配比的原料製成：按重量百分比 計，可發性聚苯乙烯顆粒30-85 %，熱塑性酚醛樹脂5-40 %，膨脹石墨10-50 %。
2. 根據權利要求1所述的聚苯乙烯阻燃泡沫材料，其特徵在於，按重量百分比計，所述 可發性聚苯乙烯顆粒為40-60 %，熱塑性酚醛樹脂10-30 %，膨脹石墨20-30 %。
3. 根據權利要求1所述的聚苯乙烯阻燃泡沫材料，其特徵在於，按重量百分比計，所述 可發性聚苯乙烯顆粒為50-55 %，熱塑性酚醛樹脂20-30 %，膨脹石墨20-30 %。
4. 根據權利要求1-3任一項所述的聚苯乙烯阻燃泡沫材料，其特徵在於，所述可發性 聚苯乙烯顆粒的粒徑為0. l-100mm。
5. 根據權利要求4所述的聚苯乙烯阻燃泡沫材料，其特徵在於，所述可發性聚苯乙烯 顆粒的粒徑為l_50mm。
6. 根據權利要求1所述的聚苯乙烯阻燃泡沫材料，其特徵在於，所述熱塑性酚醛樹脂 為溶解於有機溶劑呈現的液態狀；所述有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、四氫呋喃中的任 一種或多種。
7. 根據權利要求6所述的聚苯乙烯阻燃泡沫材料，其特徵在於，所述有機溶劑的添加 量為所述熱塑性酚醛樹脂重量的5-10%。
8. 權利要求1-7任一項所述的聚苯乙烯阻燃泡沫材料的製備方法，其特徵在於，包括 以下步驟： (a) 、將所述可發性聚苯乙烯顆粒預發泡和熟化； (b) 、將液態熱塑性酚醛樹脂與熟化好的可發性聚苯乙烯顆粒混勻，在50-70°C抽真空 25_35min ; (c) 、添加膨脹石墨並混勻，在50-70°C抽真空l_2h，然後發泡成型製得最終製品。
9. 根據權利要求8所述的聚苯乙烯阻燃泡沫材料的製備方法，其特徵在於，在所述步 驟（a)中，所述預發泡的溫度為95°C _135°C，預發泡時間為0. 5min-30min ;然後室溫熟化 lh_48h。
10. 根據權利要求9所述的聚苯乙烯阻燃泡沫材料的製備方法，其特徵在於，在所述步 驟（a)中，室溫熟化10-24h。
【文檔編號】C08L61/06GK104151729SQ201410400169
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】辛菲, 錢立軍, 楊溢鍇 申請人:北京工商大學