一种包覆型无卤阻燃发泡聚苯乙烯的制备方法技术

本发明专利技术属于可膨胀聚苯乙烯隔热材料领域，具体涉及一种包覆型无卤阻燃发泡聚苯乙烯的制备方法。本发明专利技术步骤是：将聚乙烯醇和磷酸三钙加到去离子水中混合均匀后得到混合液A，然后将聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐或PNP膨胀阻燃剂加入到苯乙烯中，再加入过氧化苯甲酰得到混合液B，将混合液B加入到混合液A中反应，加入发泡剂，再反应，得到无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子，然后将制备的粒子置于含有少量碱金属硅酸盐水溶液和抑烟剂的酚醛树脂或密胺树脂粘结剂中进行包覆，最终制得包覆型无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子。本发明专利技术的包覆型无卤阻燃可发性聚苯乙烯具有优异的保温、隔热性能，尤其是具有突出的阻燃和抑烟性能，可用作阻燃型建筑保温材料。

【技术实现步骤摘要】
一种包覆型无南阻燃发泡聚苯乙烯的制备方法
本专利技术属于可膨胀聚苯乙烯隔热材料领域，具体涉及。
技术介绍
从2007年开始，各种外墙保温材料被广泛应用以来，由此引发的火灾此起彼伏。 央视新址大楼火灾,上海静安区高层教师公寓的大火,济南奥体中心体育馆两次失火,哈尔滨“经纬360度”双子星大厦火灾，都与保温材料有一定关系。统计显示，近几年来，九成高层火灾与保温材料有关。在目前保温材料市场中，使用最多的是可发性聚苯乙烯材料，约占 80%。之所以聚苯乙烯泡沫板等保温材料大量在建筑领域应用，是因为这些材料造价低，保温性能好且容易施工。但是，该材料的缺点是阻燃性能差，存在易着火、易滴熔等隐患。鉴于普通的聚苯乙烯泡沫板不具备阻燃功能以及含卤阻燃剂阻燃聚苯乙烯材料在环保方面的弊端，开发一种环保、高效、新型的阻燃可发性聚苯乙烯势在必行。专利申请号为200580041135. 1，名称为发泡体的制备方法的中国专利中公开了采用含有硼酸和氢氧化铝的酚醛树脂包覆聚苯乙烯预发泡珠粒，制得产品能够防止黑烟的产生，改善耐火性。但是这种方法制备的产品包覆物容易脱落，且作为原料的聚苯乙烯珠粒本身也不具有阻燃性，最终产品的阻燃效果一般。专利申请号为200880017936. 8，名称为阻燃聚苯乙烯的中国专利公开了一种阻燃聚苯乙烯组合物，具体包括(i )经膨胀或可膨胀的聚苯乙烯颗粒，(ii)膨胀剂和(iii)阻燃粘结剂，其中(i )的重量在20%-75%范围，所选的阻燃粘结剂是选自包括金属、硅酸盐、金属铝酸盐、金属铝硅酸盐和沸石的无机材料，优选硅酸钠的水溶液。这种方法主要是采用无机材料对聚苯乙烯颗粒进行包覆，这种无机粘结剂与有机聚苯乙烯颗粒的相容性会很差，黏结效果明显不如酚醛树脂或密胺树脂，因而最终制备的颗粒表面的包覆物溶液脱落。专利申请号为201210106365. 3，名称为一种复合阻燃型可发性聚苯乙烯颗粒及其制备工艺的中国专利中公开了采用膨胀石墨和磷化物(具体包括红磷、聚磷酸铵、磷酸二甲苯酯)复合阻燃剂，在苯乙烯单体悬浮聚合之前加入到反应釜中，最终制备高阻燃可发性聚苯乙烯颗粒。这种方法采用了复合阻燃剂并且复合阻燃剂的加入量较大，使得最终产品的力学性能有很大下降。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种包覆型无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子的制备方法，目的是通过在悬浮聚合反应中加入聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐或 PNP膨胀阻燃剂，首先合成出无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子，该粒子具有无毒、环保、高效、 不产生黑烟等优点，然后对粒子进行包覆。实现本专利技术目的的技术方案是(I)合成无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子首先在反应釜中加入120-150重量份去离子水，然后加入O. 05-0. 5重量份聚乙烯醇， 升温到75°C使得聚乙烯醇完全溶解，之后加入1. 0-2. O重量份磷酸三钙，混合均匀后得到混合液A ；然后将8-20重量份聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐或PNP膨胀阻燃剂加入到含有100重量份苯乙烯的反应釜，搅拌均匀并加入O. 05-1. O重量份过氧化苯甲酰，得到含有单体的混合液B ;再将上述混合液B加入到混合液A中，调节搅拌速度为400-600 rpm,加热反应釜，温度控制在75-78°C之间反应1小时，之后将温度升高到82-85°C，再继续反应2小时，用吸管吸取反应物料于表面器中进行观察，当反应物料颗粒变硬发脆时，向反应釜中加入5-15重量份戊烷发泡剂，升温到125°C反应1. 5小时之后自然冷却，进行抽滤，得到固体产物颗粒，清洗烘干后得到粒径均匀的无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子；(2)包覆无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子将2-10重量份的碱金属硅酸盐水溶液加入到83. 0-97. 4重量份的酚醛树脂或密胺树脂中，混合均匀形成混合液C ；将O. 5-5. O重量份的抑烟剂均匀分散在混合液C中，再加入O. 1-2. O重量份固化剂，分散均匀后制得粘结剂；立即将第一步制得的无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子置于粘结剂中，搅拌至少5min，粘结剂在粒子表面均匀包覆，然后将包覆后的粒子取出干燥过筛，最终制得包覆型无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子；所述的无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子和粘结剂的质量比是(1-2) :1。其中，所述的聚磷酸铵是聚合度大于1000的结晶态水不溶性长链状聚磷酸铵；所述的三聚氰胺聚磷酸盐是粒径为5-15微米、含氮量至少为40%、含磷量至少为14%的阻燃剂；所述的PNP膨胀阻燃剂是粒径在5-15微米、热分解温度大于250°C、含磷量至少为20%、 含氮量至少为17%膨胀阻燃剂。所述碱金属硅酸盐水溶液是硅酸钾、硅酸钠或硅酸锂的水溶液，其浓度在35 56 波美度之间。所述的抑烟剂是硼酸锌、二茂铁、有机硅、氢氧化铝、三氧化钥或钥酸铵其中的一种或多种以任意比例混合的混合物。所述的树脂选用酚醛树脂时，固化剂为苯酚磺酸或甲苯磺酸；选用密胺树脂时，固化剂是磷酸、草酸、甲酸、冰乙酸、碳酸、氢硫酸或柠檬酸。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及有益效果(1)本专利技术的包覆型无卤阻燃可发性聚苯乙烯具有优异的保温、隔热性能，尤其是具有突出的阻燃和抑烟性能，可用作建筑保温隔热材料，替代现有的保温材料，避免火灾的发生；(2)本专利技术的包覆型无卤阻燃可发性聚苯乙烯与以往阻燃可发性聚苯乙烯相比，它的主要特色是，本专利技术采用两步法即在第一步中通过悬浮聚合使得可发性聚苯乙烯粒子中引入少量氮磷系阻燃剂，不影响产品性能的同时使得粒子具有一定的阻燃功能；然后通过第二步中粘结剂的包覆实现粒子的阻燃和抑烟功能，这样可以保证样品在受热时外层包覆的含有少量碱金属硅酸盐和抑烟剂的酚醛树脂或密胺树脂发挥阻燃和抑烟作用，即使包覆层完全破坏之后，苯乙烯粒子本身又能发挥一定的阻燃功能，因此，通过二者的结合可以进一步改善产品的阻燃和抑烟功能；(3)本专利技术的包覆型无卤阻燃可发性聚苯乙烯中包覆粒子所用的粘结剂与以往专利采用的粘结剂有很大不同，以往专利多采用硅酸盐水溶液优选水玻璃或者加入阻燃剂的酚醛树脂作为粘结剂对可发性聚苯乙烯粒子进行包覆；而本专利中的粘结剂为含有少量碱金属硅酸盐和抑烟剂的酚醛树脂或密胺树脂，在树脂中加入少量的碱金属硅酸盐水溶液可以发挥硅酸盐或二氧化硅的阻燃作用，另外还可以发挥硅酸盐与建筑物的容易结合作用，改善其施工性能；同时，加入少量的抑烟剂可以与本身具有阻燃功能的酚醛树脂(氧指数为30) 或密胺树脂(氧指数35)发挥一定的协效作用，阻燃的同时能够抑制发烟；同时，添加少量硅酸盐水溶液和抑烟剂不会造成树脂的力学性能和黏结性能的下降。具体实施方式下面结合实施例说明该专利技术的具体实施方式，本专利技术的实施方式不仅限于实施例所述内容。本专利技术所用的主要阻燃剂或抑烟剂产品包括但不限于以下公司的相关产品，如 杭州捷尔思阻燃化工厂的聚合度大于1000多聚磷酸铵(II型APP)、PNP-ID型阻燃剂，镇江星星阻燃剂有限公司生产的粒径小于15 μ m的三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)，中国铝业有限公司的1500目的氢氧化铝，山东淄博五维实业有限公司的ZB800型硼酸锌(8μπι)，河南宏达化工厂的七钥酸铵(15 μ m)。本专利技术所用的主要碱金属硅酸盐水溶液产品包括但不限于以下公司的相关产品， 如河北邢台大洋化工厂的模数为2. 7-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包覆型无卤阻燃发泡聚苯乙烯的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）合成无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子：首先在反应釜中加入120?150重量份去离子水，然后加入0.05?0.5重量份聚乙烯醇，升温到75℃使得聚乙烯醇完全溶解，之后加入1.0?2.0重量份磷酸三钙，混合均匀后得到混合液A；然后将8?20重量份聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐或PNP膨胀阻燃剂加入到含有100重量份苯乙烯的反应釜，搅拌均匀并加入0.05?1.0重量份过氧化苯甲酰，得到含有单体的混合液B；再将上述混合液B加入到混合液A中，调节搅拌速度为400?600?rpm，加热反应釜，温度控制在75?78℃之间反应1小时，之后将温度升高到82?85℃，再继续反应2小时，用吸管吸取反应物料于表面器中进行观察，当反应物料颗粒变硬发脆时，向反应釜中加入5?15重量份戊烷发泡剂，升温到125℃反应1.5小时之后自然冷却，进行抽滤，得到固体产物颗粒，清洗烘干后得到粒径均匀的无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子；（2）包覆无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子：将2?10重量份的碱金属硅酸盐水溶液加入到83.0?97.4重量份的酚醛树脂或密胺树脂中，混合均匀形成混合液C；?将0.5?5.0重量份的抑烟剂均匀分散在混合液C中，再加入0.1?2.0重量份固化剂，分散均匀后制得粘结剂；立即将第一步制得的无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子置于粘结剂中，搅拌至少5min，粘结剂在粒子表面均匀包覆，然后将包覆后的粒子取出干燥过筛，最终制得包覆型无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子；所述的无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子和粘结剂的质量比是（1?2）：1。...

【技术特征摘要】
1.一种包覆型无卤阻燃发泡聚苯乙烯的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行(1)合成无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子首先在反应釜中加入120-150重量份去离子水，然后加入O. 05-0. 5重量份聚乙烯醇， 升温到75°C使得聚乙烯醇完全溶解，之后加入I. 0-2. O重量份磷酸三钙，混合均匀后得到混合液A ；然后将8-20重量份聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐或PNP膨胀阻燃剂加入到含有100重量份苯乙烯的反应釜，搅拌均匀并加入O. 05-1. O重量份过氧化苯甲酰，得到含有单体的混合液B ;再将上述混合液B加入到混合液A中，调节搅拌速度为400-600 rpm,加热反应釜，温度控制在75-78°C之间反应I小时，之后将温度升高到82-85°C，再继续反应2小时，用吸管吸取反应物料于表面器中进行观察，当反应物料颗粒变硬发脆时，向反应釜中加入5-15重量份戊烷发泡剂，升温到125°C反应I. 5小时之后自然冷却，进行抽滤，得到固体产物颗粒，清洗烘干后得到粒径均匀的无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子；(2)包覆无卤阻燃可发性聚苯乙烯粒子将2-10重量份的碱金属硅酸盐水溶液加入到83. 0-97. 4重量份的酚醛树脂或密胺树脂中，混合均匀形成混合液C ；将O. 5-5. O重量份的抑烟剂均匀分散在混合液C中，再加入O. 1-2. O重量份固化剂，分散均匀后制得...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪晓东，姜海艳，刘思远，杨东旭，邓恩燕，郑国阔，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：