一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板及其制备方法技术

一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板及其制备方法，属于建筑材料阻燃技术领域。该改性粉煤灰包覆阻燃苯板由可发性聚苯乙烯珠粒、改性粉煤灰、水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂和聚磷酸铵制得；其制备方法为：首先采用制备的偶联剂(4‑乙烯基苯基)硅烷改性粉煤灰；将可发性聚苯乙烯珠粒在90～110℃水蒸气下进行一次发泡，发泡结束后，加入其他原料配制的混合水溶液，搅拌0.5～1.5h，陈化6～10h；将得到的复合聚苯乙烯珠粒在100～150℃水蒸气下进行二次发泡成型，得到改性粉煤灰包覆阻燃苯板。该方法在提高苯板阻燃级别的同时，大量利用了火电厂废弃物粉煤灰，不仅具有明显的环保价值，更能大幅降低阻燃苯板的生产成本，生产设施简单，具有广泛的推广性。

Modified fly ash coated flame retardant benzene plate and preparation method thereof

The invention relates to a modified fly ash coating flame retardant benzene board and a preparation method thereof, belonging to the field of building material fire retardant technology. The modified fly ash coated flame retardant polystyrene board by expandable polystyrene beads, modified fly ash, water soluble epoxy resin, water-soluble phenolic resin and preparation of poly ammonium phosphate; the preparation method is as follows: firstly, by coupling agent preparation (4 Vinyl phenyl) silane modified powder fly ash; the expandable polystyrene beads in 90 ~ 110 degrees of water vapor under a foam, foaming after adding mixed solution of other raw materials, stirring for 0.5 ~ 1.5h, aged 6 ~ 10h; the obtained composite polystyrene beads in 100 ~ 150 degrees of water vapor under two foam molding, modified fly ash coated flame retardant polystyrene board. This method can improve the flame retardant level of benzene plate at the same time, a large number of use of waste fly ash in thermal power plant, not only has obvious environmental value, it can greatly reduce the production cost of flame retardant plate production, simple facilities, has wide application.

【技术实现步骤摘要】
一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料阻燃
，具体涉及一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板及其制备方法。
技术介绍
由于价格低廉、保温性能优异及质轻易加工，聚苯乙烯保温板(简称苯板，下同)在有机保温材料市场中占有率超过83％，但因配套的安全法规相对滞后，大量可燃、易燃的普通苯板被应用于大型公用建筑和高层建筑，涉及该类材料的重大火灾事故时有发生。加速推广阻燃型苯板时解决这一问题的有效手段。当前生产阻燃性能B级以上苯板主要是通过向聚苯乙烯发泡原料里添加小分子阻燃剂，再由发泡珠粒二次发泡成型制成阻燃苯板。如中国专利CN101891852A公开了一种聚苯乙烯/膨胀石墨复合发泡材料的制备方法，加入的小分子阻燃剂为表面改性的膨胀石墨粉体和纳米氢氧化铝，其内热性和阻燃型均有提高。如巴斯夫公司的中国专利CN1135251C公开了一种发泡性聚苯乙烯粒子的制备工艺，在苯乙烯悬浮聚合过程中引入膨胀石墨和含磷化合物作为阻燃剂，可令苯板满足B1、B2的防火等级，以该公司Neopor牌B1级石墨苯板为例，其专利配方中，膨胀石墨添加量为5％～50％，磷酸酯阻燃剂添加量为2％～20％。目前国内苯乙烯价格在0.9～1万/吨，膨胀石墨价格为1万～1.5万/吨左右，不同化学组成的磷酸酯阻燃剂价格不尽相同，但均远贵于前者。采用该工艺技术生产阻燃苯板技术路线复杂，成本高昂。我国大部分苯板加工厂主要从上游企业购买发泡原料进行苯板成型加工，不具备这种阻燃原料的生产能力，生产成本受人所制，工业附加值低，因此产品价格居高不下。同时因生产厂商众多，竞争激烈，加之监管缺位，市场上质优价高的阻燃苯板受到普通苯板冲击，产生了明显的“劣币驱逐良币”效应。故而设法降低材料生产成本是加速推广阻燃苯板并最终降低该类材料失火率的有效手段。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，主要成分有SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O、MnO2等。在文献报道中，截止2010年我国粉煤灰产生量大约在4.5亿吨，预计明年将达到5.8亿吨，每年治理费耗资1.5亿元以上，缴纳粉煤灰排污费1000多万元，同时大量粉煤灰的堆放也占用了宝贵的土地资源(参考文献：董晔，武晨华.电厂粉煤灰利用技术发展现状[J]，内蒙古科技与经济2013，3(5)：124～125)。扩展粉煤灰的应用领域，提高其利用率已成为当前的研究热点。目前我国粉煤灰主要用于建筑建材领域，制作粉煤灰水泥、砖块、陶粒、耐火砖等。粉煤灰质轻，其中的空心微珠具有高强度、耐高温、绝缘性好的特点，可做为高分子填料用于生产轻质耐火材料；粉煤灰导热系数为0.23W/(m·K)，可用于制备高效保温材料；同时，粉煤灰表面疏松多孔，比表面积大，含有SiO2、Al2O3、CaO活性成分，具有物理吸附能力，可望在火灾发生时起到一定的抑烟及吸附有毒气体作用，目前我国一级粉煤灰售价在70～200元/吨，与其他填料及聚合物基体料相比具有巨大的成本优势，因此可以作为填料用于阻燃苯板。
技术实现思路
为解决现有阻燃苯板制备技术路线复杂，成本居高不下的问题，本专利技术提供了一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板及其制备方法，该方法采用经新型偶联剂4-乙烯苯基硅烷改性的粉煤灰作为阻燃填料制备复合苯板，在提高苯板阻燃级别的同时，大量利用了火电厂废弃物粉煤灰，本专利技术不仅具有明显的环保价值，更能大幅降低阻燃苯板的生产成本，同时适用于现有苯板工艺设备，具有广泛的推广性。本专利技术的一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板，由可发性聚苯乙烯珠粒、改性粉煤灰、水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂和聚磷酸铵制得，按质量百分比为：改性粉煤灰为28～32％，水溶性环氧树脂为2.0～2.5％，水溶性酚醛树脂0.5～0.9％，聚磷酸铵为8～12％，余量为可发性聚苯乙烯珠粒。所述的改性粉煤灰包覆阻燃苯板，密度为10～100Kg/m3。本专利技术的一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板的制备方法，包括以下步骤：步骤1，包覆复合聚苯乙烯珠粒的制备按照改性粉煤灰包覆阻燃苯板的组分配比，称取原料，将水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、改性粉煤灰和聚磷酸铵混合，加入水，配制成质量浓度为400～500g/L的混合物料水溶液；将可发性聚苯乙烯珠粒加入发料釜中，在90～110℃水蒸气下进行一次发泡，一次发泡时间为3～10min，待一次发泡结束后，向反应釜中加入混合物料水溶液，并继续搅拌0.5～1.5h，出料陈化6～10h，得到复合聚苯乙烯珠粒；所述的步骤1中，所述的复合聚苯乙烯珠粒为改性粉煤灰包覆在聚苯乙烯珠粒上的核壳结构的颗粒，其中，加入的原料水溶性环氧树脂，水溶性酚醛树脂形成树脂层和含环氧基团的改性粉煤灰之间发生了交联固化反应，形成树脂层、聚磷酸铵、改性粉煤灰混合后的壳，聚苯乙烯珠粒为核。步骤2，成型将复合聚苯乙烯珠粒吸入板机，在100～150℃水蒸气下进行二次发泡成型，时间10～30min，压力0.5～1MPa，得到改性粉煤灰包覆阻燃苯板。所述的步骤1中，改性粉煤灰的制备方法，包括以下步骤：(1)粉煤灰的初步改性将粉煤灰溶于水和乙醇的混合液中，得到质量浓度为0.5～2g/mL的溶液，边搅拌边加入偶联剂(4-乙烯基苯基)硅烷，加入乙酸将pH调至5～6，常温搅拌1～3h；过滤，将滤饼烘干，得到初步改性的粉煤灰；其中，按质量比，粉煤灰∶偶联剂(4-乙烯基苯基)硅烷＝100∶(0.3～0.8)；所述的步骤(1)中，所述的初步改性的粉煤灰的水接触角为115°～120°。所述的步骤(1)中，所述的混合液中，水和乙醇的混合比例为任意比。所述的步骤(1)中，此过程，偶联剂(4-乙烯基苯基)硅烷，在酸性环境可以促进Si-H水解成Si-OH，生成(4-乙烯基苯基)硅烷三醇，然后，Si-OH再与粉煤灰的OH反应。(2)初步改性粉煤灰的环氧化按固液比，初步改性的煤粉灰∶二氯甲烷＝100g∶(100～200)mL，按摩尔比，间氯过氧苯甲酸∶偶联剂(4-乙烯基苯基)硅烷＝(3～4)∶1，称取物料；将初步改性粉煤灰、间氯过氧苯甲酸、二氯甲烷混合，20～40℃搅拌1～3小时，过滤，将滤饼烘干，得到改性粉煤灰；所述的步骤(1)中，偶联剂(4-乙烯基苯基)硅烷的合成方法，包括以下步骤：(一)按摩尔比，Mg∶1-乙烯基-4-溴-苯∶氯硅烷＝(4～6)∶1∶(1.1～1.5)，称取原料；将各个原料分别溶液THF中，得到相应的原料THF溶液；(二)将1-乙烯基-4-溴-苯的THF溶液滴加入Mg的THF溶液中，滴加结束后，回流1～3h，静置至室温；再滴入氯硅烷的THF溶液，常温搅拌20～40min，过滤，旋干溶剂，制得偶联剂(4-乙烯基苯基)硅烷。所述的偶联剂(4-乙烯基苯基)硅烷为淡黄色油状物，其产率≥90％。所述的步骤(一)中，原料水溶液的配制方法为：将镁屑分散于THF中，得到摩尔浓度为2～3mol/L的Mg的THF溶液，将1-乙烯基-4-溴-苯溶于THF中，得到摩尔浓度为4～6mol/L的1-乙烯基-4-溴-苯的THF溶液，将氯硅烷溶于THF中，得到摩尔浓度为0.5～1.5mol/L的氯硅烷的THF溶液。本专利技术的改性粉煤灰的合成路线如下：本专利技术的一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板及其制备方法，相比于现有技术，其有益效果在于：1.本专利技术无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板，其特征在于，该改性粉煤灰包覆阻燃苯板由可发性聚苯乙烯珠粒、改性粉煤灰、水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂和聚磷酸铵制得，按质量百分比为：改性粉煤灰为28～32％，水溶性环氧树脂为2.0～2.5％，水溶性酚醛树脂0.5～0.9％，聚磷酸铵为8～12％，余量为可发性聚苯乙烯珠粒。

【技术特征摘要】
1.一种改性粉煤灰包覆阻燃苯板，其特征在于，该改性粉煤灰包覆阻燃苯板由可发性聚苯乙烯珠粒、改性粉煤灰、水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂和聚磷酸铵制得，按质量百分比为：改性粉煤灰为28～32％，水溶性环氧树脂为2.0～2.5％，水溶性酚醛树脂0.5～0.9％，聚磷酸铵为8～12％，余量为可发性聚苯乙烯珠粒。2.如权利要求1所述的改性粉煤灰包覆阻燃苯板，其特征在于，所述的改性粉煤灰包覆阻燃苯板，密度为10～100Kg/m3。3.权利要求1所述的改性粉煤灰包覆阻燃苯板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，包覆复合聚苯乙烯珠粒的制备按照改性粉煤灰包覆阻燃苯板的组分配比，称取原料，将水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、改性粉煤灰和聚磷酸铵混合，加入水，配制成质量浓度为400～500g/L的混合物料水溶液；将可发性聚苯乙烯珠粒加入发料釜中，在90～110℃水蒸气下进行一次发泡，一次发泡时间为3～10min，待一次发泡结束后，向反应釜中加入混合物料水溶液，并继续搅拌0.5～1.5h，出料陈化6～10h，得到复合聚苯乙烯珠粒；步骤2，成型将复合聚苯乙烯珠粒吸入板机，在100～150℃水蒸气下进行二次发泡成型，时间10～30min，压力0.5～1MPa，得到改性粉煤灰包覆阻燃苯板。4.如权利要求3所述的改性粉煤灰包覆阻燃苯板的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的复合聚苯乙烯珠粒为改性粉煤灰包覆在聚苯乙烯珠粒上的核壳结构的颗粒，其中，加入的原料水溶性环氧树脂，水溶性酚醛树脂形成树脂层和含环氧基团的改性粉煤灰之间发生了交联固化反应，形成树脂层、聚磷酸铵、改性粉煤灰混合后的壳，聚苯乙烯珠粒为核。5.如权利要求3所述的改性粉煤灰包覆阻燃苯板的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，改性粉煤灰的制备方法，包括以下步骤：(1)粉煤灰的初步改性将粉煤灰溶于水和乙醇的混合液中，得到质量浓度为0.5～2g/mL的溶液，边搅拌边加入偶联剂(4-乙烯基苯基)硅烷，加入乙酸将pH调至5～6，常温搅拌1～3h...

【专利技术属性】
技术研发人员：王柏，刘术军，
申请(专利权)人：公安部沈阳消防研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21