本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種阻燃泡沫材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

發(fā)泡聚苯乙烯樹脂，是20世紀(jì)40年代初由德國巴斯夫公司首先發(fā)明的一種具有出色的低密度和絕熱性能的泡沫材料。發(fā)泡聚苯乙烯樹脂的用途非常廣泛，由于其具有高強(qiáng)度、質(zhì)量輕、極佳的保溫絕熱性能和高吸收能量能力，可以用作各種儀表、貴重物品、精密儀器、蔬菜水果和水產(chǎn)品等的包裝材料；而因為其具有熱傳導(dǎo)率低、吸水性小、電絕緣性好、隔音、防潮以及成型工藝簡單等優(yōu)良特性，而被廣泛應(yīng)用在道路橋梁的路基鋪設(shè)和房屋建筑以及漁業(yè)捕撈和冷藏行業(yè)的保溫材料等方面。其中，作為一種優(yōu)良的建筑材料，發(fā)泡聚苯乙烯樹脂主要用于建筑物的屋面和墻體，其作為外保溫復(fù)合墻體具有十分良好的節(jié)能效果；而作為保溫屋面適用于住宅、工廠、平式和柏油屋面，可以起到隔音、擋水蒸汽、密封和保溫隔熱等作用。作為建筑用保溫材料，首要考慮的幾個性能指標(biāo)是低的熱導(dǎo)率，高的阻燃能力，較好的粘接性能和較好的自身強(qiáng)度。

發(fā)泡聚苯乙烯樹脂的結(jié)構(gòu)特點是比表面積很大，且材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)為泡孔狀，并且泡孔之間為泡壁、支柱或者聚苯乙烯薄膜，其材料內(nèi)部大部分體積為空氣所占有，當(dāng)其著火后非常容易發(fā)生火焰擴(kuò)散。因此，發(fā)泡聚苯乙烯樹脂制品的阻燃要比其他普通樹脂材料困難很多。而且，發(fā)泡聚苯乙烯樹脂燃燒時會產(chǎn)生橙色火焰，發(fā)出苯乙烯的氣味，并伴隨大量黑煙，毒性很大。

cn104262809a公開了一種可阻燃型保溫泡沫材料，包括下列重量份數(shù)的物質(zhì)：聚苯乙烯55-76份，可膨脹石墨21-34份，橡膠15-27份，甲基硅醇鈉11.5-23.5份，大豆蛋白膠5-12份，氧化聚乙烯蠟粉1-8份，硫醇21-40份，羧酸10-17份，空心玻璃微珠15-24份，二甲苯5-17份，白油5-8份，可再分散乳膠粉1-5份，晶石11-14份，碳酸鈣5.5-12.6份。

然而上述阻燃型泡沫材料的阻燃性能仍不理想，且耐腐蝕性能較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有阻燃型泡沫材料存在的問題，本發(fā)明提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法。本發(fā)明通過向制備阻燃型泡沫材料的原料中加入乙烯基聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚和四乙氧基硅烷，對原料進(jìn)行改性，在調(diào)節(jié)其阻燃性能的同時使材料具有優(yōu)異的抗腐蝕性能。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種阻燃泡沫材料，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯20份～30份、聚苯乙烯20份～30份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份～20份、壬基酚聚氧乙烯醚3份～5份、四乙氧基硅烷8份～15份、抗氧劑5份～10份、阻燃劑5份～10份、阻燃助劑2份～5份和分散劑2份～5份。

其中，聚氯丁烯的重量份可為20份、22份、24份、26份、28份或30份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用；聚苯乙烯的重量份可為20份、22份、24份、26份、28份或30份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用；乙烯基聚二甲基硅氧烷的重量份可為10份、12份、14份、16份、18份或20份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用；壬基酚聚氧乙烯醚的重量份可為3份、3.5份、4份、4.5份或5份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用；四乙氧基硅烷的重量份可為8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用；抗氧劑的重量份可為5份、6份、7份、8份、9份或10份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用；阻燃劑的重量份可為5份、6份、7份、8份、9份或10份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用；阻燃助劑的重量份可為2份、3份、4份或5份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用；分散劑的重量份可為2份、3份、4份或5份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

以下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制，通過以下技術(shù)方案，可以更好地達(dá)到和實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯25份、聚苯乙烯25份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5份、壬基酚聚氧乙烯醚4份、四乙氧基硅烷10份、抗氧劑7份、阻燃劑7份、阻燃助劑3份和分散劑3份。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

優(yōu)選地，所述阻燃劑為氫氧化鎂。

優(yōu)選地，所述阻燃助劑為7-正戊氧基-4,5-二氫-2h-[1,2,4]-三唑[4,3-a]并喹啉-1-酮。

優(yōu)選地，所述的分散劑為硅酮類化合物。

第二方面，本發(fā)明提供了上述阻燃泡沫材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)按原料配方量在攪拌條件下先將聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反應(yīng)容器中，再依次加入硫酸鉀、壬基酚聚氧乙烯醚、環(huán)氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，進(jìn)行分散；

(2)步驟(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧劑、阻燃劑、阻燃助劑和分散劑，攪拌均勻后進(jìn)行膨脹處理，即得到阻燃泡沫材料。

其中，本發(fā)明所述膨脹處理為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)，故此處不再贅述。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中所述分散時間為20min～30min，例如20min、22min、24min、26min、28min或30min等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

優(yōu)選地，步驟(1)所述分散溫度為60℃～70℃，例如60℃、62℃、64℃、66℃、68℃或70℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述攪拌的攪拌速率為500r/min～600r/min，例如500r/min、520r/min、540r/min、560r/min、580r/min或600r/min等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)得到的阻燃泡沫材料的密度＜200kg/m³，例如180kg/m³、160kg/m³、140kg/m³、120kg/m³或100kg/m³等以及更低，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過向制備阻燃型泡沫材料的原料中加入乙烯基聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚和四乙氧基硅烷，對原料進(jìn)行改性，在調(diào)節(jié)其阻燃性能的同時使材料具有優(yōu)異的抗腐蝕性能。經(jīng)測試，所述材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為1.0mj，著火速率(figra)為80w/s，發(fā)煙速率為(smogra)130m²/s和發(fā)煙總量(tsp)為75m²，可燃性等級為b-s2-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質(zhì)損率僅為3％。

具體實施方式

為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實施例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。

本發(fā)明具體實施例部分提供了一種阻燃泡沫材料，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯20份～30份、聚苯乙烯20份～30份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份～20份、壬基酚聚氧乙烯醚3份～5份、四乙氧基硅烷8份～15份、抗氧劑5份～10份、阻燃劑5份～10份、阻燃助劑2份～5份和分散劑2份～5份。

其制備方法為：

(1)按原料配方量在攪拌條件下先將聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反應(yīng)容器中，再依次加入硫酸鉀、壬基酚聚氧乙烯醚、環(huán)氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，進(jìn)行分散；

(2)步驟(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧劑、阻燃劑、阻燃助劑和分散劑，攪拌均勻后進(jìn)行膨脹處理，即得到阻燃泡沫材料。

本發(fā)明各實施例中；可燃性以及熱釋放總量(thr))、著火速率(figra)、發(fā)煙速率(smogra)和發(fā)煙總量(tsp)的確定按照en13823；可燃性分級按照en13501。

以下為本發(fā)明典型但非限制性實施例：

實施例1：

本實施例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯25份、聚苯乙烯25份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5份、壬基酚聚氧乙烯醚4份、四乙氧基硅烷10份、抗氧劑7份、阻燃劑7份、阻燃助劑3份和分散劑3份。

其制備方法為：

(1)按原料配方量在攪拌條件下先將聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反應(yīng)容器中，再依次加入硫酸鉀、壬基酚聚氧乙烯醚、環(huán)氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，在65℃下分散25min；

(2)步驟(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧劑、阻燃劑、阻燃助劑和分散劑，在550r/min下攪拌均勻后進(jìn)行膨脹處理，即得到密度＜200kg/m³阻燃泡沫材料。

本實施例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為0.9mj，著火速率(figra)為79w/s，發(fā)煙速率為(smogra)128m²/s和發(fā)煙總量(tsp)為73m²，可燃性等級為b-s2-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質(zhì)損率僅為1％。

實施例2：

本實施例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯20份、聚苯乙烯20份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份、壬基酚聚氧乙烯醚3份、四乙氧基硅烷8份、抗氧劑5份、阻燃劑5份、阻燃助劑2份和分散劑2份。

其制備方法為：

(1)按原料配方量在攪拌條件下先將聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反應(yīng)容器中，再依次加入硫酸鉀、壬基酚聚氧乙烯醚、環(huán)氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，在60℃下分散30min；

(2)步驟(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧劑、阻燃劑、阻燃助劑和分散劑，在500r/min下攪拌均勻后進(jìn)行膨脹處理，即得到密度＜200kg/m³阻燃泡沫材料。

本實施例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為1.3mj，著火速率(figra)為81w/s，發(fā)煙速率為(smogra)132m²/s和發(fā)煙總量(tsp)為78m²，可燃性等級為b-s2-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質(zhì)損率僅為2％。

實施例3：

本實施例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯30份、聚苯乙烯30份、乙烯基聚二甲基硅氧烷20份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、四乙氧基硅烷15份、抗氧劑10份、阻燃劑10份、阻燃助劑5份和分散劑5份。

其制備方法為：

(1)按原料配方量在攪拌條件下先將聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反應(yīng)容器中，再依次加入硫酸鉀、壬基酚聚氧乙烯醚、環(huán)氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，在70℃下分散20min；

(2)步驟(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧劑、阻燃劑、阻燃助劑和分散劑，在600r/min下攪拌均勻后進(jìn)行膨脹處理，即得到密度＜200kg/m³阻燃泡沫材料。

本實施例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為1.2mj，著火速率(figra)為84w/s，發(fā)煙速率為(smogra)131m²/s和發(fā)煙總量(tsp)為81m²，可燃性等級為b-s2-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質(zhì)損率僅為3％。

對比例1：

本對比例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料除了原料中不添加乙烯基聚二甲基硅氧烷外，其他物料用量均與實施例1中相同。

其制備方法與實施例1中相同。

本對比例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為3.2mj，著火速率(figra)為144w/s，發(fā)煙速率為(smogra)210m²/s和發(fā)煙總量(tsp)為133m²，可燃性等級為c-s3-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質(zhì)損率為7.6％。

對比例2：

本對比例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料除了原料中不添加壬基酚聚氧乙烯醚外，其他物料用量均與實施例1中相同。

其制備方法與實施例1中相同。

本對比例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為4.3mj，著火速率(figra)為156w/s，發(fā)煙速率為(smogra)223m²/s和發(fā)煙總量(tsp)為121m²，可燃性等級為c-s3-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質(zhì)損率為8％。

對比例3：

本對比例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料除了原料中不添加四乙氧基硅烷外，其他物料用量均與實施例1中相同。

其制備方法與實施例1中相同。

本對比例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為5.4mj，著火速率(figra)為142w/s，發(fā)煙速率為(smogra)212m²/s和發(fā)煙總量(tsp)為115m²，可燃性等級為c-s3-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質(zhì)損率為7.1％。

綜合上述實施例和對比例可以看出，本發(fā)明通過向制備阻燃型泡沫材料的原料中加入乙烯基聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚和四乙氧基硅烷，對原料進(jìn)行改性，在調(diào)節(jié)其阻燃性能的同時使材料具有優(yōu)異的抗腐蝕性能。經(jīng)測試，所述材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為1.0mj，著火速率(figra)為80w/s，發(fā)煙速率為(smogra)130m²/s和發(fā)煙總量(tsp)為75m²，可燃性等級為b-s2-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質(zhì)損率僅為3％。

申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。