一種複合泡沫塑料及其製備方法
2023-04-23 16:27:11 3
一種複合泡沫塑料及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種複合泡沫塑料及其製備方法，具體涉及一種聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料及其製備方法，屬於阻燃材料領域。所述泡沫塑料的配方包括聚苯乙烯泡沫顆粒、熱固性磷化酚醛樹脂預聚物、可膨脹石墨和固化劑。所述泡沫塑料的製備方法為，將熱固性磷化酚醛樹脂預聚物均勻包覆在預發好的聚苯乙烯顆粒表面，加入可膨脹石墨和固化劑，然後在合適的溫度和壓力下製備得到複合泡沫塑料。所述泡沫塑料具有阻燃性能高、生煙量低，成本低廉、性能優異等特點，從根本上解決了聚苯乙烯的燃燒熔滴，為外牆保溫材料提供了新的選擇。
【專利說明】一種複合泡沬塑料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種複合泡沫塑料及其製備方法，具體涉及一種聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料及其製備方法，屬於阻燃材料領域。
【背景技術】
[0002]聚苯乙烯泡沫塑料是目前全球使用量最大的外牆保溫材料。但是，聚苯乙烯泡沫塑料極易燃燒，燃燒產生大量濃煙，且燃燒時容易熔滴，加速火災蔓延，給消防安全帶來極大隱患。因此，改善聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性，提高聚苯乙烯泡沫塑料的安全性，已成為業內的研究熱點和重點。
[0003]目前，聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃方法主要採用添加阻燃劑的辦法實現，該方法較為簡單和實用。如專利US6130265、US6340713中首先提出製備含有石墨顆粒的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)的方法，所述EPS具有自熄性，可通過DIN4102燃燒試驗的B2級。此外，美國專利US6420442中指出，1%~12%的膨脹石墨和磷系阻燃劑(紅磷或磷酸三苯酯)的復配使用可得到自熄型阻燃EPS。上述方法均對聚苯乙烯泡沫塑料的可燃性有較大改善，提高了防火安全性能，但是均難以解決聚苯乙烯泡沫塑料的熔滴問題。最近，北京的外牆節能保溫材料將聚苯乙烯泡沫塑料排除在外，原因就是因為其燃燒時會產生熔滴，聚苯乙烯泡沫塑料產業鏈面臨行業危機。
【發明內容】
[0004]為解決聚苯乙烯泡沫塑料燃燒時的滴落問題，並有效改善其阻燃性能，本發明的目的在於提供一種複合泡沫塑料及其製備方法，具體涉及一種聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料及其製備方法。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0006]一種複合泡沫塑料，所述泡沫塑料的配方如下:
[0007]
熱丨Al性磷化酚酸#脂預聚物100 ItS份；
聚苯乙烯泡沫顆粒50~100 ItS份；
of膨脹石堪5~15..?:Μ份；
I靴姻5~丨5.份；
[0008]
[0009]所述熱固性磷化酚醛樹脂預聚物為磷化學改性的甲階酚醛樹脂預聚物。
[0010]所述聚苯乙烯泡沫顆粒為經預發的可發性聚苯乙烯塑料顆粒，密度在14g/L~16g/L。
[0011]所述可膨脹石墨的膨脹度在60~300ml/g。
[0012]所述固化劑為硫酸、甲基苯磺酸、酚磺酸、磷酸、硼酸的一種或一種以上。[0013]所述聚苯乙烯泡沫顆粒的用量優選為:
[0014]聚苯乙烯泡沫顆粒80~100重量份。
[0015]所述熱固性磷化酚醛樹脂預聚物可以通過以下製備方法得到:由苯酚和磷酸脫水酯化再減壓反應，用氫氧化鈉溶液調PH值至10~11，加入甲醛溶液和醋酸鋅升溫至90-100°C反應，再降溫至65°C真空蒸除水份，得到熱固性磷化酚醛樹脂預聚物。
[0016]一種本發明所述的複合泡沫塑料的製備方法，所述方法步驟如下:
[0017](I)聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜
[0018]向聚苯乙烯泡沫顆粒中加入熱固性磷化酚醛樹脂預聚物，攪拌均勻後加入可膨脹石墨，攪拌均勻後再加入固化劑，繼續攪拌至得到流散性核/殼顆粒；
[0019](2)模壓成型:將步驟(1)中得到的流散性核/殼顆粒置於蒸汽熱壓模具中，關閉模具，通入壓強為0.03~0.07MPa的高壓水蒸氣，保壓30~50s後，卸壓、冷卻、開模得到所述的複合泡沫塑料。
[0020]本發明的有益效果為
[0021]1.本發明提供了一種聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料，將難燃磷化酚醛樹脂熱固於聚苯乙烯顆粒表面，輔以可膨脹石墨的高阻燃性，可使材料在燃燒或收到火焰轟擊時難以燃燒，且不產生熔滴。所述複合泡沫塑料具有阻燃性能高、生煙量低，成本低廉、性能優異等特點，從根本上解決了聚苯乙烯的燃燒熔滴問題。
[0022]2.本發明還提供了所述聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料的製備方法，具體為採用價格低廉的熱固性磷化酚醛樹脂預聚物和可膨脹石墨，均勻包覆在預發好的聚苯乙烯顆粒表面，然後在合適的溫度和壓力下製備得到高阻燃、低煙和無熔滴的聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料。
【具體實施方式】
[0023]以下通過【具體實施方式】，對本發明作進一步說明。在實施例1~7中，硫酸和磷酸均為市售的工業硫酸(濃度約為98wt%)和磷酸(濃度約為85wt%)，「份」均為重量份，可膨脹石墨由青島海達石墨公司提供，聚苯乙烯泡沫顆粒均為大連石化生產。極限氧指數按照國標GB/T2046.2測試得到。
[0024]實施例1
[0025]熱固性磷化酚醛樹脂預聚物的製備:稱取苯酚100g，磷酸58g，置於500ml三口燒瓶當中，升溫至135°C脫水酯化5h後再減壓(真空度-0.08MPa)反應2h，冷卻到70°C，用30%的氫氧化鈉溶液調節PH值至10~11，加入38wt%的甲醛溶液130g，醋酸鋅1.2g，升溫至95°C反應3.5h，隨後降溫至65°C，用水泵真空蒸除水份，得到熱固性磷化酚醛樹脂預聚物。
[0026]固化劑的調配:取酹磺酸30wt%、磷酸25wt%、硫酸15wt%、水30wt%攪拌溶解待用；
[0027]聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫顆粒基料(16g/L)，加入上述可固化的熱固性磷化酚醛樹脂預聚物(按實施例1所製備)200g，攪拌均勻後，加入可膨脹石墨(膨脹度300ml/g) 30g，攪拌均勻後再加入上述固化劑30g，繼續攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯泡沫顆粒；
[0028]模壓成型:將上述均勻包覆有熱固性磷化酚醛樹脂預聚物的聚苯乙烯泡沫顆粒加入至蒸汽熱壓模具中，關閉模具，通入壓強為0.03MPa的高壓水蒸氣，並保壓50s後，卸壓、冷卻、開模，即得聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料，所述泡沫塑料的極限氧指數為36.7%。
[0029]實施例2
[0030]固化劑的調配:取對甲苯磺酸30wt%、磷酸10wt%、硫酸30wt%、水30wt%攪拌溶解待用；
[0031]聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫顆粒基料(密度為14g/L)，加入上述熱固性磷化酚醛樹脂預聚物140g，攪拌均勻後加入可膨脹石墨(膨脹度60ml/g) 7g，攪拌均勻後再加入上述固化劑7g，繼續攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯泡沫顆粒；
[0032]模壓成型:將上述均勻包覆有熱固性磷化酚醛樹脂預聚物的聚苯乙烯泡沫顆粒加入至蒸汽熱壓模具中，關閉模具，通入壓強為0.05MPa的高壓水蒸氣，並保壓40s後，卸壓、冷卻、開模，即得聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料，所述泡沫塑料的極限氧指數為30.1%。
[0033]實施例3
[0034] 固化劑的調配:取酹磺酸30wt%、磷酸20wt%、對甲苯磺酸10wt%、硫酸20wt%、水20wt%攪拌溶解待用；
[0035]聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫顆粒基料(16g/L)，加入上述熱固性磷化酚醛樹脂預聚物(按實施例1所製備)250g，攪拌均勻後，加入可膨脹石墨(膨脹度180ml/g) 25g，攪拌均勻後再加入上述固化劑32g，繼續攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯泡沫顆粒；
[0036]模壓成型:將上述均勻包覆有熱固性磷化酚醛樹脂預聚物的聚苯乙烯泡沫顆粒加入至蒸汽熱壓模具中，關閉模具，通入壓強為0.05MPa的高壓水蒸氣，並保壓40s後，卸壓、冷卻、開模，即得聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料，所述泡沫塑料的極限氧指數為35.1%。
[0037]實施例4
[0038]固化劑的調配:取酹磺酸10wt%、硼酸20wt%、磷酸20wt%、對甲苯磺酸10wt%、硫酸20wt%、水20wt%攪拌溶解待用；
[0039]聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫顆粒基料(16g/L)，加入上述熱固性磷化酚醛樹脂預聚物(按實施例1所製備)320g，攪拌均勻後，加入可膨脹石墨(膨脹度300ml/g) 48g，攪拌均勻後再加入上述固化劑48g，繼續攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯泡沫顆粒；
[0040]模壓成型:將上述均勻包覆有熱固性磷化酚醛樹脂預聚物的聚苯乙烯泡沫顆粒加入至蒸汽熱壓模具中，關閉模具，通入壓強為0.06MPa的高壓水蒸氣，並保壓38s後，卸壓、冷卻、開模，即得聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料，所述泡沫塑料的極限氧指數為38.9%。
[0041]實施例5
[0042]固化劑的調配:取酹磺酸30wt%、磷酸20wt%、對甲苯磺酸10wt%、硫酸20wt%、水20wt%攪拌溶解待用；
[0043]聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜:取IOL聚苯乙烯泡沫顆粒基料(16g/L)，加入上述熱固性磷化酚醛樹脂預聚物(按實施例1所製備)320g，攪拌均勻後，加入可膨脹石墨(膨脹度200ml/g) 16g，攪拌均勻後再加入上述固化劑48g，繼續攪拌至得到均勻包覆的聚苯乙烯泡沫顆粒；
[0044]模壓成型:將上述均勻包覆有熱固性磷化酚醛樹脂預聚物的聚苯乙烯泡沫顆粒加入至蒸汽熱壓模具中，關閉模具，通入壓強為0.07MPa的高壓水蒸氣，並保壓30s後，卸壓、冷卻、開模，即得聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料，所述泡沫塑料的極限氧指數為34.3%。
[0045]與傳統聚苯乙烯泡沫塑料在燃燒時產生濃重的黑煙相比，實施例1~5得到的聚苯乙烯/磷化酚醛樹脂/石墨複合泡沫塑料在燃燒時產生輕少，且無滴落。
[0046]綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的 精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種複合泡沫塑料，其特徵在於，所述泡沫塑料的配方如下:熱W性磷化酚樹脂預聚物100.tM份；聚苯乙烯泡沫顆粒50~100..?:Μ份；可膨脹石堪5~15:幣:M份；固化劑5~15.?:Μ份； 所述熱固性磷化酚醛樹脂預聚物為磷化學改性的甲階酚醛樹脂預聚物； 所述聚苯乙烯泡沫顆粒為經預發的可發性聚苯乙烯塑料顆粒，密度在14g/L~16g/L ； 所述可膨脹石墨的膨脹度在60~300ml/g ； 所述固化劑為硫酸、甲基苯磺酸、酚磺酸、磷酸、硼酸的一種或一種以上。
2.根據權利要求1所述的一種複合泡沫塑料，其特徵在於，所述聚苯乙烯泡沫顆粒的用量為: 聚苯乙烯泡沫顆粒80~100重量份。
3.根據權利要求1所述的一種複合泡沫塑料，其特徵在於，所述熱固性磷化酚醛樹脂預聚物可以通過以下製備方法得到:由苯酚和磷酸脫水酯化再減壓反應，用氫氧化鈉溶液調pH值至10~11，加入甲醛溶液和醋酸鋅升溫至90-100°C反應，再降溫至65°C真空蒸除水份，得到熱固性磷化酚醛樹脂預聚物。
4.如權利要求1~3任一項所述的一種複合泡沫塑料的製備方法，其特徵在於，所述方法步驟如下: (1)聚苯乙烯泡沫顆粒的均勻覆膜 向聚苯乙烯泡沫顆粒中加入熱固性磷化酚醛樹脂預聚物，攪拌均勻後加入可膨脹石墨，攪拌均勻後再加入固化劑，繼續攪拌至得到流散性核/殼顆粒； (2)模壓成型:將步驟(1)中得到的流散性核/殼顆粒置於蒸汽熱壓模具中，關閉模具，通入壓強為0.03~0.07MPa的高壓水蒸氣，保壓30~50s後，卸壓、冷卻、開模得到所述的複合泡沫塑料。
【文檔編號】C08G8/28GK103709594SQ201310665329
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】林百川, 劉洪瑞 申請人:林百川