一种无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒，按照重量份计算，由以下组分混合制备而成：苯乙烯100份，石墨2.0～5.5份，水200～400份，阻燃剂6～10份，引发剂0.50～0.70份，成核剂1.5～2.5份，增塑剂0.6～1.5份，发泡剂6～9份，分散剂0.2～1.0份，乳化剂0.05～0.10，阻燃协效剂0.2～0.8份；本发明专利技术生产的聚苯乙烯颗粒极限氧指数高，导热系数低，保温阻燃效果好，采用磷系阻燃剂替代传统卤素类阻燃剂，磷系阻燃剂在燃烧时产生磷酸液态膜覆盖聚合物表面，在燃烧时发烟量小，燃烧不产生有毒或腐蚀性气体，安全系数高，符合相关环保要求。

A kind of halogen-free flame retardant expandable polystyrene particles and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒及其制备方法
本专利技术涉及发泡塑料
，尤其涉及一种改性发泡聚苯乙烯颗粒及其制备方法。
技术介绍
可发性聚苯乙烯(EPS)是一种重要的建筑保温材料，随着人们环保和安全意识的逐渐增强，人们对保温材料的阻燃性能的要求也越来越高。在导热系数方面，经过研究导热系数最低的材料为石墨料，其导热系数最低可达到0.033W/(m·K)。根据国家标准GB/T29906-2013《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》，039级导热系数≤0.039W/(m·K)，032级导热系数≤0.032W/(m·K)的要求，导热系数最低的石墨料也很难达到032级；在阻燃性能方面，根据GB8624-2006《建筑材料燃烧性能分级》，将建筑材料燃烧等级分为A1、A2、B、C、D、E、F七个等级，目前，建筑保温用EPS模塑聚苯板可达到B级，石墨本身燃点在2000℃，这样加入石墨也可达到阻燃效果，但也是很难达到B1级别，因此，在制备聚苯乙烯材料时需要用到阻燃剂和一些辅料以进一步提高阻燃和隔热效果。目前EPS作为一种高分子材料，大部分采用卤素类作为阻燃剂，而卤素化合物在材料燃烧时释放大量的有毒有害气体卤化氢，该气体吸收空气中的水分形成的氢卤酸具有很强的腐蚀作用，造成二次污染，据统计，火灾发生时，90％的死亡原因是由于燃烧时所产生的强烈的甚至有毒的烟雾所导致的窒息昏迷使人失去逃生的机会，因此，研究燃烧时发烟量小，不产生有毒、腐蚀性气体的无卤阻燃型EPS是非常必要的。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的提供一种无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒，按照重量份计算，由以下组分混合制备而成：苯乙烯100份，石墨2.0～5.5份，水200～400份，阻燃剂6～10份，引发剂0.50～0.70份，成核剂1.5～2.5份，增塑剂0.6～1.5份，发泡剂6～9份，分散剂0.2～1.0份，乳化剂0.05～0.10，阻燃协效剂0.2～0.8份；所述阻燃剂为三氯氧磷或间苯二酚(二苯基)磷酸脂或对苯二酚双(二苯基)磷酸脂(HDP)或间苯二酚四苯基二磷酸酯或硫代磷酸三苯基异氰酸酯或聚磷酸脂一种或组合；所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰；所述成核剂为酚醛树脂或聚乙烯蜡；所述增塑剂为菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯或蓖麻油聚氧乙烯醚或二者按比例混合；所述分散剂为活性碳酸钙、磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、聚甲基丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素、三聚磷酸钠、无水硫酸钠中的至少一种；所述发泡剂为戊烷、丁烷或庚烷，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钙(SDBSO)，所述阻燃协效剂为二氧化硅、聚硅氧烷树脂。进一步，上述的无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒，按重量份计包含以下组分：苯乙烯100份，石墨4.5份，水320份，阻燃剂8.5份，引发剂0.60份，成核剂2.1份，增塑剂1.2份，发泡剂8份，分散剂0.65份，乳化剂0.08份，阻燃协效剂0.6份；所述阻燃剂为对苯二酚双(二苯基)磷酸脂(HDP)，所述引发剂为过氧化苯甲酰，所述成核剂为聚乙烯蜡，所述增塑剂为蓖麻油聚氧乙烯醚，所述分散剂为聚乙烯醇，所述发泡剂为戊烷，具体为正戊烷、异戊烷和新戊烷的至少一种，所述阻燃协效剂为二氧化硅。进一步，上述的无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒，所述发泡剂为正戊烷和新戊烷的组合，组合比例3:2。一种无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒的制备方法，包含以下步骤：A、将苯乙烯100份、阻燃剂6～10份、阻燃协效剂0.2～0.8份，乳化剂0.05～0.1，石墨2.0～5.5份，依次加入反应釜内，搅拌0.5～1h，制得阻燃苯乙烯浆料；B、向反应釜内加入水200～400份，分散剂0.2～1份，混合搅拌15～30min得到水系基质，再加入步骤A所制得的阻燃苯乙烯浆料，混合搅拌2.5～8.5h；C、向反应釜内通入高温蒸汽，以0.5～1.0℃/min速率升温至50～55℃时加入成核剂1.5～2.5份、增塑剂0.6～1.5份和引发剂0.5～1.0份并持续搅拌，继续升温至88.5～89.5℃，进行低温造粒反应，维持该温度低温造粒5.5～6h；D、低温造粒完成后，加入发泡剂6～9份，按照0.5～0.7℃/min速率升温至120.5～122.5℃进行高温反应，高温反应恒温时间4.5～5.5℃/min，压力保持在0.45～0.65MP间；E、发泡完毕，经洗涤，干燥，筛分，涂膜，振动，包装制得所述聚苯乙烯颗粒。与现有技术相比，本专利技术所提供的无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒，优化了聚苯乙烯聚合反应所述原料苯乙烯、石墨、水及其他辅助试剂添加比例，并同时采用有机磷系阻燃剂和硅系阻燃协效剂混配反应制得的阻燃剂替代现有卤素类阻燃剂，可进一步降低聚合反应所得聚苯乙烯的导热系数，改善保温效果，同时，有机磷系和硅系阻燃剂在燃烧时产生挥发性自由基，从而捕获气相火焰区中的氢自由基和羧基自由基，降低火焰区氢自由基浓度，另外有机磷系化合物在燃烧时分解生成磷酸液态膜来保护聚合物基质，磷酸又进一步脱水生成偏磷酸，偏磷酸进一步聚合生成聚偏磷酸脂，聚偏磷酸脂使聚合物基质脱水炭化，形成覆盖聚合物基质表面的炭层，抑制链式反应，从而提高阻燃性能，可达B1级阻燃；由于磷酸液态膜覆盖聚合物基质表面，因此在燃烧时发烟量小，无有毒或腐蚀性气体产生，安全系数高，符合相关环保要求。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术具体实施方式作进一步地详细描述：一种无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒，按照重量份计算，由以下组分混合制备而成：苯乙烯100份，石墨2.0～5.5份，水200～400份，阻燃剂6～10份，引发剂0.50～0.70份，成核剂1.5～2.5份，增塑剂0.6～1.5份，发泡剂6～9份，分散剂0.2～1.0份，乳化剂0.05～0.10，阻燃协效剂0.2～0.8份；阻燃剂为三氯氧磷或间苯二酚(二苯基)磷酸脂或对苯二酚双(二苯基)磷酸脂(HDP)或间苯二酚四苯基二磷酸酯或硫代磷酸三苯基异氰酸酯或聚磷酸脂一种或组合；引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰；成核剂为酚醛树脂或聚乙烯蜡；增塑剂为菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯或蓖麻油聚氧乙烯醚或二者按比例混合；分散剂为活性碳酸钙、磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、聚甲基丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素、三聚磷酸钠、无水硫酸钠中的至少一种；发泡剂为戊烷、丁烷或庚烷，乳化剂为十二烷基苯磺酸钙(SDBSO)，阻燃协效剂为二氧化硅、聚硅氧烷树脂。优选的，上述无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒，按重量份计包含以下组分：苯乙烯100份，石墨4.5份，水320份，阻燃剂8.5份，引发剂0.60份，成核剂2.1份，增塑剂1.2份，发泡剂8份，分散剂0.65份，乳化剂0.08份，阻燃协效剂0.6份；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒，其特征在于按照重量份计算，主要由以下组分混合制备而成：苯乙烯100份，石墨2.0～5.5份，水200～400份，阻燃剂6～10份，引发剂0.50～0.70份，成核剂1.5～2.5份，增塑剂0.6～1.5份，发泡剂6～9份，分散剂0.2～1.0份，乳化剂0.05～0.10，阻燃协效剂0.2～0.8份；/n所述阻燃剂为三氯氧磷或间苯二酚(二苯基)磷酸脂或对苯二酚双(二苯基)磷酸脂(HDP)或间苯二酚四苯基二磷酸酯或硫代磷酸三苯基异氰酸酯或聚磷酸脂一种或组合；/n所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰；/n所述成核剂为酚醛树脂或聚乙烯蜡；/n所述增塑剂为菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯或蓖麻油聚氧乙烯醚或二者按比例混合；/n所述分散剂为活性碳酸钙、磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、聚甲基丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素、三聚磷酸钠、无水硫酸钠中的至少一种；/n所述发泡剂为戊烷、丁烷或庚烷，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钙(SDBSO)，所述阻燃协效剂为二氧化硅、聚硅氧烷树脂。/n

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒，其特征在于按照重量份计算，主要由以下组分混合制备而成：苯乙烯100份，石墨2.0～5.5份，水200～400份，阻燃剂6～10份，引发剂0.50～0.70份，成核剂1.5～2.5份，增塑剂0.6～1.5份，发泡剂6～9份，分散剂0.2～1.0份，乳化剂0.05～0.10，阻燃协效剂0.2～0.8份；
所述阻燃剂为三氯氧磷或间苯二酚(二苯基)磷酸脂或对苯二酚双(二苯基)磷酸脂(HDP)或间苯二酚四苯基二磷酸酯或硫代磷酸三苯基异氰酸酯或聚磷酸脂一种或组合；
所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰；
所述成核剂为酚醛树脂或聚乙烯蜡；
所述增塑剂为菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯或蓖麻油聚氧乙烯醚或二者按比例混合；
所述分散剂为活性碳酸钙、磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、聚甲基丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素、三聚磷酸钠、无水硫酸钠中的至少一种；
所述发泡剂为戊烷、丁烷或庚烷，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钙(SDBSO)，所述阻燃协效剂为二氧化硅、聚硅氧烷树脂。


2.根据权利要求1所述的无卤阻燃剂可发性聚苯乙烯颗粒，其特征在于按重量份计，包含以下组分：
苯乙烯100份，石墨4.5份，水320份，阻燃剂8.5份，引发剂0.60份，成核剂2.1份，增塑剂1.2份，发泡剂8份，分散剂0.65份，乳化剂0.08份，阻燃协效剂0.6份；
所述阻燃剂为对苯二酚双(二苯基)磷酸脂(HDP)，所述引发...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长军，王昶，张彬，高明，黄卫东，刘森，
申请(专利权)人：新疆蓝山屯河新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65