一种抗黄变高强发泡聚苯乙烯保温材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及建材领域，本发明专利技术公开了一种抗黄变高强发泡聚苯乙烯保温材料的制备方法，包括：步骤1：含长碳链烯基有机配体的制备；步骤2：含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备；步骤3：纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备；步骤4：含发泡剂的改性聚苯乙烯颗粒的制备；步骤5：发泡成型。本发明专利技术在聚苯乙烯乳液聚合过程中添加改性单体——纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料以赋予聚苯乙烯出色的抗光黄变性以及改善其强度和脆性。由于该改性物质是作为聚苯乙烯分子链段的组成部分，因此与传统的以物理共混方式复合外加剂相比，不存在分散性差的问题以及对聚苯乙烯发泡性的影响小。

【技术实现步骤摘要】
一种抗黄变高强发泡聚苯乙烯保温材料的制备方法
本专利技术涉及建材领域，尤其涉及一种抗黄变高强发泡聚苯乙烯保温材料的制备方法，
技术介绍
建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。保温材料按材料成份可分为有机隔热保温材料、无机隔热保温材料和金属类隔热保温材料；按材料形状又可分为松散隔热保温材料、板状隔热保温材料和整体保温隔热材料。其中有机材料类保温材料主要有聚氨酯泡沫、聚苯板、EPS，XPS，酚醛泡沫等。聚苯乙烯泡沫材料作为保温材料，具有重量轻、可加工性好、保温隔热效果好等优点。但其也存在明显的缺点：易老化发黄、脆性高强度低、变形系数大等。其中，高脆性低强度会使得保温材料容易受到外力冲击而破碎，而易老化尤其是对于暴露于光照下的装饰用保温材料来说，长时间受到自然光中的紫外线照射后容易发黄，不仅会影响材料的强度等物理性能，而且还会影响美观。为了改善有机材料的物理性能和抗老化性(尤其是抗光老化性)，现有技术中通常的做法是在有机树脂成型时通过物理共混外加无机增强材料和抗光老化剂等。但是由于这些无机外加剂通常是无机材质，与有机质树脂存在相容差的问题。通过物理共混方式的复合无机外加剂无法有效分散于有机基材中，对于聚苯乙烯泡沫材料来说，这不仅仅会导致无机外加剂自身的改善功能无法得以体现，并且还会在一定程度上影响聚苯乙烯的发泡性。例如，中国专利技术专利CN201611003784.9公开了一种聚碳酸酯和聚苯乙烯的阻燃复合材料，包括以下重量份的原料：聚碳酸酯20～40份、聚苯乙烯10～18份、三元乙丙橡胶18～30份、氧化锌0.2～0.6份、水杨酸0.02～0.08份、纳米二氧化钛3～10份、玻璃纤维1～6份、阻燃剂1～3份、填料8～12份、丙三醇12～18份、十二烷基苯磺酸钠0.5～1.5份。该复合材料中含有诸多无机改性剂，例如添加有纳米二氧化钛，使得复合材料具有显著的抗老化性，抗紫外线能力强。但是如前文所述，该添加方式会存在无机外加剂分散性较差、无机外加剂会影响有机基材性能的缺陷。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种抗黄变高强发泡聚苯乙烯保温材料的制备方法。本专利技术在聚苯乙烯乳液聚合过程中添加改性单体——纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料以赋予聚苯乙烯出色的抗光黄变性以及改善其强度和脆性。由于该改性物质是作为聚苯乙烯分子链段的组成部分，因此与传统的以物理共混方式复合外加剂相比，不存在分散性差的问题以及对聚苯乙烯发泡性的影响小。本专利技术的具体技术方案为：一种抗黄变高强发泡聚苯乙烯保温材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：含长碳链烯基有机配体的制备；步骤2：含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备；步骤3：纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备；步骤4：含发泡剂的改性聚苯乙烯颗粒的制备；步骤5：发泡成型。作为优选，各步骤具体为：步骤1：含长碳链烯基有机配体的制备：按固液比1-1.5g/100mL将2-羟基对苯二甲酸添加至含有10-15vol％二氯亚砜的甲醇中，升温至55-65℃反应10-15h，蒸干甲醇，萃取；按摩尔比1:(0.8-1.5):(2-4)将所得2-羟基对苯二甲酸甲酯、长碳链氯烯烃和碳酸钠溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，升温至90-110℃反应10-20h，除去N,N-二甲基甲酰胺，加入pH＝10-12的碱水溶液，在55-65℃下水解反应1-2h，得到含长碳链烯基有机配体。在步骤1中，为制得带有含长碳链烯基的用于金属有机框架材料的有机配体，本专利技术先将2-羟基对苯二甲酸中苯环上的两个羧基转化为酯基，得到2-羟基对苯二甲酸甲酯，然后用长碳链氯烯烃的氯与2-羟基对苯二甲酸甲酯上的羟基反应，接枝上烯烃长碳链，然后将苯环上的两个酯基重新还原为羧基，得到含长碳链烯基有机配体。步骤2：含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备：按摩尔比(6-8):(3.5-4.5):2将硫酸镁、含长碳链烯基有机配体和4,4-联吡啶添加至N,N-二甲基甲酰胺中并搅拌均匀，升温至110-120℃反应15-25h；反应结束后过滤固体产物，洗涤固体产物，再用无水乙醇浸泡陈化1-2天，经烘干、研磨后制得含长碳链烯基金属镁有机框架材料。步骤3：纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备：将含长碳链烯基金属镁有机框架材料分散于含钛酸丁酯的乙醇溶液中，逐滴滴加酸液调节pH为1-3进行水解反应，反应结束后静置熟化，洗涤，过滤，干燥，得到纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料。在步骤2-3中，本专利技术先通过水热反应制备得到镁金属有机框架材料。众所周知，金属有机框架材料以有机配体为骨架，具有三维的笼状结构，该结构赋予其丰富的内部空隙结构，适合作为吸附剂以及载体。但是目前尚无将其应用于建材材料领域中的先例。本专利技术在制得镁金属有机框架材料后，再将其浸渍于含钛酸丁酯乙醇溶液中使钛酸丁酯充分渗透进入其笼状结构中，然后调节pH进行水解，在笼状结构中原位生长纳米二氧化钛，从而得到纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料。将上述材料引入到聚苯乙烯分子链的侧链上，由于纳米二氧化钛具有出色的抗光老化性，因此能够赋予聚苯乙烯耐黄变性；而金属镁有机框架材料的笼状结构作为侧链能够改善聚苯乙烯的强度，尤其是可显著降低聚苯乙烯泡沫的脆性。其原理为三维笼状结构能够作为“锚固点”扎钉于硬质泡沫材料基质中，当基质受到外力冲击时，不易于碎裂，韧性得到改善而脆性降低。步骤4：含发泡剂的改性聚苯乙烯颗粒的制备：将分散剂和水添加至反应釜内搅拌均匀，调节pH为7.5-8.5，再依次加入苯乙烯单体、纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料、成核剂、引发剂和阻燃剂，搅拌均匀，加热至120-150℃进行悬浮聚合3-5h，加入发泡剂，保温维持2-4h，经冷却、洗涤、离心和干燥后，制得含发泡剂的改性聚苯乙烯颗粒。步骤5：发泡成型：将含发泡剂的改性聚苯乙烯颗粒置于发泡器中用蒸汽加热预发泡，在室温下静置熟化，将熟化后的改性发泡聚苯乙烯颗粒装入模具中，通蒸汽加热发泡，成型后水冷，制得抗黄变高强发泡聚苯乙烯保温材料。作为优选，步骤1中，所述长碳链氯烯烃的碳链长度为C8-15，且氯取代位与烯键之间至少间隔8个碳原子。作为进一步优选，步骤1中，所述长碳链氯烯烃为10-氯-1-癸烯。10-氯-1-癸烯的结构如下：在上述分子结构中，烯键和氯分别位于碳链的两端，相距很远。因此在与苯乙烯进行双键聚合反应时，端烯基不会受到较大位阻(金属有机框架材料)而导致反应活性较低，也就是说烯键与氯相距更远更容易参与苯乙烯的乳液聚合，由此带来的好处是所得的纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料中端烯基与接枝上的纳米二氧化钛@金属镁有机框架材料之间具有更长的碳链，当其作为改性单体存在于改性聚苯乙烯的侧链时，更加有利于发挥纳米二氧化钛@金属镁有机框架材料的功能性，相当于改性聚苯乙烯的主链上分布有丰富的长碳链的、含有纳米二氧化钛@金属镁有机框架材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗黄变高强发泡聚苯乙烯保温材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤1：含长碳链烯基有机配体的制备；/n步骤2：含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备；/n步骤3：纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备；/n步骤4：含发泡剂的改性聚苯乙烯颗粒的制备；/n步骤5：发泡成型。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗黄变高强发泡聚苯乙烯保温材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：含长碳链烯基有机配体的制备；
步骤2：含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备；
步骤3：纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备；
步骤4：含发泡剂的改性聚苯乙烯颗粒的制备；
步骤5：发泡成型。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：各步骤具体为：
步骤1：含长碳链烯基有机配体的制备：按固液比1-1.5g/100mL将2-羟基对苯二甲酸添加至含有10-15vol％二氯亚砜的甲醇中，升温至55-65℃反应10-15h，蒸干甲醇，萃取；按摩尔比1:(0.8-1.5):(2-4)将所得2-羟基对苯二甲酸甲酯、长碳链氯烯烃和碳酸钠溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，升温至90-110℃反应10-20h，除去N,N-二甲基甲酰胺，加入pH＝10-12的碱水溶液，在55-65℃下水解反应1-2h，得到含长碳链烯基有机配体；
步骤2：含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备：按摩尔比(6-8):(3.5-4.5):2将硫酸镁、含长碳链烯基有机配体和4,4-联吡啶添加至N,N-二甲基甲酰胺中并搅拌均匀，升温至110-120℃反应15-25h；反应结束后过滤固体产物，洗涤固体产物，再用无水乙醇浸泡陈化1-2天，经烘干、研磨后制得含长碳链烯基金属镁有机框架材料；
步骤3：纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料的制备：将含长碳链烯基金属镁有机框架材料分散于含钛酸丁酯的乙醇溶液中，逐滴滴加酸液调节pH为1-3进行水解反应，反应结束后静置熟化，洗涤，过滤，干燥，得到纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料；
步骤4：含发泡剂的改性聚苯乙烯颗粒的制备：将分散剂和水添加至反应釜内搅拌均匀，调节pH为7.5-8.5，再依次加入苯乙烯单体、纳米二氧化钛@含长碳链烯基金属镁有机框架材料、成核剂、引发剂和阻燃剂，搅拌均匀，加热至120-150℃进行悬浮聚合3-5h，加入发泡剂，保温维持2-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪秀英，
申请(专利权)人：长沙三思新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43