一种聚苯乙烯挤塑板及其制备工艺的制作方法

[0001]
本申请涉及挤塑板制备的领域，更具体地说，它涉及一种聚苯乙烯挤塑板及其制备工艺。


背景技术：

[0002]
目前，市场上广泛应用于房屋装饰用的线条板材质为木材、石膏、不锈钢和塑料等，而塑料材质中最常使用的即为聚苯乙烯材质，聚苯乙烯的应用又分为模塑聚苯乙烯泡沫塑料(eps)和挤塑聚苯乙烯泡沫板(xps)，聚苯乙烯泡沫板(xps)简称聚苯乙烯挤塑板，聚苯乙烯挤塑板是经由特殊工艺连续挤出发泡成型的材料，表面形成的硬膜均匀平整，内部完全闭孔，发泡均匀，呈蜂窝状结构，因此具有抗高压、轻质、不吸水、不透气和不降解等特性，特别适合应用于建筑物的隔热、保温、防潮处理，是当今建筑业物美价廉的施工材料之一。
[0003]
gb/t10801.2-2002《绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料》中规定，挤塑聚苯乙烯泡沫板的燃烧性等级为b2级，由于成本和技术水平等因素，当前国内市场上应用的挤塑聚苯乙烯泡沫板很多都打不骚b2等级，一旦发生火灾，火将随着挤塑聚苯乙烯泡沫板后面的50-70％的空腔通道迅速蔓延，形成烟囱效应，燃烧过程中对建筑结构的破坏将是巨大的。
[0004]
因此，当前市场急需一种不易燃烧的挤塑聚苯乙烯泡沫板。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种聚苯乙烯挤塑板的制备工艺，其具有能够制备出阻燃性能较佳的聚苯乙烯挤塑板的优点。
[0006]
第二个目的在于提供一种聚苯乙烯挤塑板，其具有阻燃性能较佳的优点。
[0007]
为实现上述第一个目的，本申请提供了如下技术方案：一种聚苯乙烯挤塑板，包括以下原料：聚苯乙烯100份，卤素气体20～30份，硼8～12份，氮化锂8～12份，二氧化碳48～53份，色母粒0.5～1.5。
[0008]
通过采用上述技术方案，在原料中加入硼能够提高材料的耐热性能，同时硼与卤素气体反应得到产物卤化硼，进而与氮化锂反应得到最终产物氮化硼，氮化硼具有层状结构，层与层之间通过范德华力作用，作用力较弱，聚苯乙烯可以通过插入的方式破坏分子间作用力进入氮化硼层状化合物的层间而不破坏其层状结构，这样聚苯乙烯形成一种新型插层材料，由于氮化硼片层的平面取向，氮化硼纳米复合材料具有优异的阻隔性能，耐热性明显改善，与聚苯乙烯结合后具有燃烧自熄性，为优良的有机阻燃材料；氮化硼纳米复合材料与卤素阻燃体系为插层复合阻燃与传统阻燃协同，对聚苯乙烯的阻燃性能进行改善，具有优于只用氮化硼插层复合阻燃或只用卤素阻燃体系对聚苯乙烯阻燃性进行改善的效果。
[0009]
优选的，所述原料还包括再生料350～450份。
[0010]
通过采用上述技术方案，再生料在聚苯乙烯挤塑板制备工艺中反复利用，具有节约环保、可持续发展的优点。
[0011]
优选的，所述原料还包括聚乙烯15～17份。
[0012]
通过采用上述技术方案，共混改性是指将两种或两种以上聚合物材料、无机材料及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成宏观上均匀，且在力学、热学和光学等性能上得到改善的新材料的过程，聚乙烯具有优良的抗冲击性能，有利于提高聚苯乙烯的韧性；烯烃与卤素气体反应能够得到产物卤代醇，卤代醇是传统阻燃方法常应用的材料，卤代醇阻燃效率高、价格低廉、添加量少、相容性及阻燃稳定性好且能够保持聚合物原有的理化性质，卤系阻燃剂分解后，能够捕捉聚苯乙烯初期降解生成的自由基，从而延缓并抑制了燃烧链反应，且释放出密度较大难燃气体覆盖在材料表面，起到阻隔和稀释可燃气体的作用。
[0013]
优选的，所述卤素气体为氯气。
[0014]
通过采用上述技术方案，氯气易于获得，价格低廉，同时，氯代醇的阻燃效果优于其他卤代醇的阻燃效果。
[0015]
优选的，所述原料中还包括三氧化二锑10～15份。
[0016]
通过采用上述技术方案，卤系阻燃剂与锑系化合物如三氧化二锑具有协同作用，复配使用效果更佳。
[0017]
优选的，所述原料中还包括马来酸酐3～5份。
[0018]
通过采用上述技术方案，马来酸酐作为相容剂，接枝到聚苯乙烯，可增加聚苯乙烯与苯乙更加彻底，得到较优效果。
[0019]
为实现上述第二个目的，本申请提供了如下技术方案：一种聚苯乙烯挤塑板，包括以下步骤：s1:将包括聚苯乙烯，聚乙烯，硼，氮化锂在内的原料混合均匀，加入到塑料挤出机中，形成聚苯乙烯熔体；s2：在s1所得聚苯乙烯熔体中通入氯气，反应30min，使氯气与聚苯乙烯熔体充分混合，得到含氯聚苯乙烯熔体；s3：将二氧化碳注入挤出机中，形成可发泡的凝胶；s4：使s2所得含氯聚苯乙烯熔体和s3所得凝胶在挤出机中的双螺杆剪切作用下充分混合，物料在向前输送的过程中逐渐降温，得到混合物；s5：将s4所得聚合物凝胶通过特定形状的口模挤出，形成聚苯乙烯挤塑板。
[0020]
通过采用上述技术方案，能够得到插层复合阻燃与传统阻燃方法协同改性的聚苯乙烯挤塑板，提高聚苯乙烯挤塑板阻燃性能的同时增强了聚苯乙烯挤塑板的抗冲击性能和耐热性能。
[0021]
优选的，所述聚乙烯、聚苯乙烯先加入，其他原料后加入。
[0022]
通过采用上述技术方案，聚乙烯、聚苯乙烯先加入能够保证聚乙烯与聚苯乙烯混合较为彻底，减少硼和氮化锂与其一起加入后使得硼和氮化锂影响聚乙烯和聚苯乙烯的接触，降低反应效率，使反应不彻底的可能。
[0023]
优选的，上述任一所述一种聚苯乙烯挤塑板的制备工艺，所述聚乙烯、聚苯乙烯先加入，其他原料后加入
通过采用上述技术方案，获得一种阻燃性能、抗冲击性能和耐热性能较优的聚苯乙烯挤塑板。
[0024]
综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用插层复合与传统阻燃方法相结合，由于插层复合与传统阻燃方法相结合优于单一阻燃方法改性聚苯乙烯的效果，获得了阻燃性能较高的聚苯乙烯挤塑板的效果。
[0025]
2、本申请中优选采用聚乙烯与基苯乙烯共混，由于聚乙烯与基苯乙烯共混能够提高聚苯乙烯的抗冲击性能，获得了抗冲击性能较优的聚苯乙烯挤塑板的效果。
[0026]
3、本申请的方法，通过采用硼与氯气生成三氯化硼进而与氮化锂得到氮化硼，硼作为插层原料又能够提高聚苯乙烯的耐热性，因此获得了耐热性能较优的聚苯乙烯的效果。
具体实施方式
[0027]
本申请所用聚苯乙烯和聚乙烯为成都顶塑塑料有限公司产品，氯气为深圳金谷气体有限公司产品，硼为北京中科言诺新材料科技有限公司产品，氮化锂为北京浩克科技有限公司产品，二氧化碳为长沙长钢气体有限公司产品，色母粒为河北健牛新材料有限公司产品，再生料为本厂聚苯乙烯制备过程中形状不符合规格的废料；马来酸酐为山东隆汇化工有限公司产品，三氧化二锑为山东晨旭新材料股份有限公司产品。
[0028]
实施例1，一种聚苯乙烯挤塑板，包括以下质量份数的原料：聚苯乙烯100份，聚乙烯15份，氯气20份，硼8份，氮化锂8份，二氧化碳48份，色母粒0.5份，再生料350份，一种聚苯乙烯挤塑板的制备工艺，包括以下步骤：s1:将包括聚苯乙烯，聚乙烯，硼，氮化锂在内的原料混合均匀，加入到塑料挤出机中，设定挤出机系统温度为200℃，使原料充分熔融混合，形成聚苯乙烯熔体；s2：在s1所得聚苯乙烯熔体中通入氯气，反应30min，使氯气与聚苯乙烯熔体充分混合，得到含氯聚苯乙烯熔体；s3：将二氧化碳注入挤出机中，注入压力为16mpa，形成可发泡的凝胶；s4：使s2所得含氯聚苯乙烯熔体和s3所得凝胶在挤出机中的双螺杆剪切作用下充分混合，物料在向前输送的过程中逐渐降温，得到混合物；s5：将s4所得混合物通过特定形状的口模挤出，形成聚苯乙烯挤塑板。
[0029]
实施例2一种聚苯乙烯挤塑板，基于实施例1的基础上，其区别之处在于，包括以下质量份数的原料：聚苯乙烯100份，聚乙烯17份，氯气30份，硼12份，氮化锂12份，二氧化碳53份，色母粒1.5份，再生料450份。
[0030]
实施例3，
一种聚苯乙烯挤塑板，基于实施例1的基础上，其区别之处在于，包括以下质量份数的原料：聚苯乙烯100份，聚乙烯16份，氯气25份，硼10份，氮化锂10份，二氧化碳50份，色母粒2份，再生料400份。
[0031]
实施例4，一种聚苯乙烯挤塑板，基于实施例3的基础上，其区别之处在于，用等质量的聚丙烯代替聚乙烯。
[0032]
实施例5，一种聚苯乙烯挤塑板，基于实施例3的基础上，其区别之处在于，用等质量的聚丁烯代替聚乙烯。
[0033]
实施例6，一种聚苯乙烯挤塑板，基于实施例3的基础上，其区别之处在于，用等物质的量的氟气代替氯气。
[0034]
实施例7，一种聚苯乙烯挤塑板，基于实施例3的基础上，其区别之处在于，用等物质的量的溴气代替氯气。
[0035]
实施例8，一种聚苯乙烯挤塑板，基于实施例3的基础上，其区别之处在于，用等物质的量的四氧化二锑代替三氧化二锑。
[0036]
实施例9，一种聚苯乙烯挤塑板，基于实施例3的基础上，其区别之处在于，用等物质的量的硫化亚锑代替三氧化二锑。
[0037]
对比例1，一种聚苯乙烯挤塑板，基于实施例3的基础上，其区别之处在于，原料中不包括三氧化二锑。
[0038]
对比例2，一种聚苯乙烯挤塑板，基于实施例3的基础上，其区别之处在于，原料中不包括马来酸酐。
[0039]
实施例10，一种聚苯乙烯挤塑板的制备工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于，聚乙烯和聚苯乙烯先加入，其他原料后加入。
[0040]
性能检测试验聚苯乙烯挤塑板燃烧等级测试根据gb/t8332-2008中的方法进行测验：选取试样，要求试样表面清洁、平整、光滑，没有影响燃烧行为的缺陷，在距试样点燃端25mm和100mm处，与试样长轴垂直，各划一条标线，用夹具夹紧试样远离25mm标线的一端，使其长轴呈水平，横截面轴线与水平方向成45
°
，将金属网水平地固定在试样下面，与试样最低棱边相距10mm，并使金属网的前缘与试样自由端对齐。将工业级甲烷或其他燃烧气体的气源与本生灯接通。在离试样约150mm的地方点燃本生灯，调节燃气流量，使灯管在竖直位置时产生(20
±
2)mm高的黄色火焰，然后打开空气进口阀，仅调节确保本生灯产生(20
±
2)mm高的蓝色火焰。
[0041]
将火焰移到试样自由端较低的边上，使灯管中心轴线与试样长轴方向底边处于同一竖直平面，并向试样端部倾斜，与水平方向约呈45
°
角，调整本生灯位置，使试样自由端(6
±
1)mm长度承受火焰，并开始记录施焰时间。
[0042]
在保持本生灯位置不变的情况下，对试样施加火焰30s，撤去本生灯，如果施焰时间不足30s，火焰前缘已达到25mm标线时，应立即移开本生灯，停止施焰。停止施焰后，若试样继续燃烧，则应记录燃烧前沿从25mm标线到燃烧终止时间的，并记录从25mm标线到燃烧终止端的烧损长度。计算试样线性燃烧速度的算术平均值。
[0043]
燃烧等级分类抗冲击性能检测进行冲击试验，摆锤从垂直位置挂于机架扬臂上，把扬臂提升扬角，摆锤获得一定位能，释放摆锤，让其自由落下，将防于支架上的样条冲断，向反向回升时，推动指针，从刻度盘读数读出冲断试样所消耗的功，计算出冲击强度。
[0044]
测试结果如下：
通过对比实施例和对比例可知，实施例10为最优，燃烧等级对比例2为最差，冲击强度实施例4为最差。
[0045]
对比实施例1，实施例2和实施例3可知，当各组分用量分别为聚苯乙烯100份，聚乙烯16份，氯气25份，硼10份，氮化锂10份，二氧化碳50份，色母粒2份，再生料400份时，效果较佳；对比实施例3和实施例10可知，在上述用量的情况下聚乙烯、聚苯乙烯先加入，其他原料后加入的效果最佳；对比实施例3，实施例4和实施例5可知，聚乙烯对聚苯乙烯挤塑板的抗冲击性能有显著提高作用，而其他聚烯烃的作用不明显；对比实施例3，实施例6和实施例7可知，用氯气做传统阻燃方法优于其他卤素气体；对比是实施例3，实施例8和实施例9可知，三氧化二锑与氯代醇协同作用阻燃效果优于锑的其他化合物与氯代醇共同作用的效果；由对比例1可知，三氧化二锑与氯代醇协同作用阻燃效果更优；由对比例2可知，马来酸酐接枝能够提高聚苯乙烯与其他聚合物的相容性，使反应过程进行的较为彻底，获得阻燃性能较好的聚苯乙烯挤塑板。
[0046]
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

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