一种双重改性EPS泡沫及其制备方法与流程

一种双重改性eps泡沫及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种建筑和包装行业使用的轻质、防火保温材料，具体涉及一种双重改性eps泡沫及其制备方法。


背景技术：

2.eps泡沫是一种广泛用于建筑业和包装行业的泡沫隔热材料，具有比重轻、吸水性小，隔热保温性能优良、化学性能稳定、易成型分割，是一种质优价廉的材料。但其具有易燃性，且燃烧时会熔滴，且会伴有大量有毒气体，这限制了eps泡沫材料的应用。
3.为了解决这一问题，就要通过对eps泡沫进行改性来提高其阻燃性能。
4.在现有的eps泡沫改性技术中，表面涂层和渗透改性技术都是对成型的eps泡沫板材进行后处理，由于操作流程简便、不会降低已成型板材的力学性能，被广泛应用。渗透改性技术，在真空浸渍条件下，将具有阻燃性能的胶黏剂充分渗透进入eps泡沫板材，并使其固化成膜，使入eps泡沫板材具有一定的阻燃防火性，胶黏剂的固化还会进一步增强eps泡沫板材的力学强度。表面涂层是在eps泡沫板材表面涂覆一层阻绝火源的隔离层，涂覆材料的的选择决定其防火性，表面固化的作用也能增强eps泡沫板材表面的力学性能。
5.相比于渗透改性技术，无需考虑渗透成膜效果，表面涂层改性技术所选用的阻燃剂范围更广，表层的阻燃效果更好。渗透改性后的eps泡沫，由于其表面也包覆了一层改性层，再进行第二层表面涂层涂覆时，往往存在涂覆粘结效果不佳、易脱落、结构不稳定等问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明公开了一种包覆粘结效果良好、结构稳定、具有优异阻燃性和力学性能的双重改性eps泡沫及其制备方法。
7.一种双重改性eps泡沫，以eps泡沫板材为基材，基材内部渗透树脂和无机阻燃剂，基材表面包覆两层，内层主要成分为树脂和无机阻燃剂，外层主要成分为耐高温树脂和耐高温粘合剂。
8.优选地、所述基材内部渗透的树脂和表面内层的树脂为水溶性酚醛树脂，所述内层的无机阻燃剂为氯氧镁水泥，所述外层的耐高温树脂为硼酚醛树脂，所述耐高温粘合剂为硅溶胶。
9.一种双重改性eps泡沫的制备方法，包括以下步骤：
10.s1、准备eps泡沫基材，eps泡沫基材的表观密度选择12
‑
15g/l；
11.s2、渗透浸泡溶液的制备：水溶性酚醛树脂溶液为浸泡溶液的基液，加入阻燃剂氯氧镁水泥,加入协效阻燃剂、固化剂、渗透剂和分散剂，加热搅拌混合均匀；
12.s3、将eps泡沫基材浸泡在上述渗透溶液中，真空保压，使溶液充分渗透进入eps泡沫基材中，脱水烘干固化得到真空渗透改性的eps泡沫板材；
13.s4、外涂层溶液的制备：将硼酚醛树脂完全溶解在乙醇内，加入硅溶胶，加热搅拌
混合；
14.s5、将上述涂层溶液均匀涂敷在s3所得的泡沫表面，烘干后加热固化，形成一定厚度的表面外层阻燃层。
15.优选地、s2步骤中：所述基液为浓度为1
‑
3％的水溶性酚醛树脂水溶液，所述浸泡溶液中基液的重量份数为100份，氯氧镁水泥为12
‑
17份，氯氧镁水泥中mgo和mgcl2质量比为2.85
‑
3.05，协效阻燃剂为3
‑
5份，固化剂为5
‑
10份，渗透剂为0.5
‑
1份，分散剂为1
‑
2份，所述加热温度为55
‑
65℃。所述协效阻燃剂是粉煤灰、石墨、红磷、磷酸中的一种或多种；固化剂是甲苯磺酰氯；所述渗透剂为脂肪醇聚氧烷基醚、十二烷基苯磺酸钠、和磷酸酯中的一种或多种；所述分散剂为乙醇。
16.优选地、s3步骤中：所述真空度为0.08
‑
0.09mpa，所述保压时间为20
‑
30min，所述烘干固化温度为50
‑
70℃，时间为2
‑
4h。
17.优选地、s4步骤中：所述硅溶胶加入量为硼酚醛树脂质量的40％
‑
50％，所述加热温度为70
‑
80℃。
18.优选地、s5步骤中：所述所述烘干温度为50
‑
70℃，所述烘干时间为5
‑
8h，所述固化加热温度为160
‑
180℃，所述固化时间为1
‑
2h，所述厚度为1.5mm
‑
4mm。
19.本发明的有益效果是：
20.1、本发明的制备方法操作简便、成本低廉，制品具有优异的阻燃性和力学性能。
21.2、表面渗透改性内层的主要成分水溶性酚醛树脂和外表面涂层的主要成分硼酚醛树脂具有相似的化学性质和结构，俩者具有亲合性，且表面涂层溶液中的粘合剂硅溶胶具有一定的渗透性，当加热固化时，胶体粒子会牢固地附着在内层表面，粒子间形成硅氧结合，具有很强的粘合性，这使得内层和外层具有很好的粘结性。
22.3、硼酚醛树脂具有比水溶性酚醛树脂更高的耐热性，瞬时耐高温性能、耐热氧化性能，其作为外表涂层能进一步的提高本发明所述泡沫的阻燃性。
23.4、氯氧镁水泥作为渗透改性的主要阻燃剂，除了成本低、耐高温、具有很好的阻燃性能外，其质量轻、固化后强度高，能进一步的提高本发明所述泡沫的力学强度。
具体实施方式
24.现在对本发明作进一步详细的说明。
25.本发明公开了一种双重改性eps泡沫及其制备方法，所述双重改性eps泡沫的制备方法，包括以下步骤：
26.s1、准备eps泡沫基材，eps泡沫基材的表观密度选择12
‑
15g/l；
27.s2、渗透浸泡溶液的制备：以浓度为1
‑
3％的水溶性酚醛树脂溶液为基液100份，加入阻燃剂氯氧镁水泥12
‑
17份,加入协效阻燃剂3
‑
5份、固化剂甲苯磺酰氯5
‑
10份、渗透剂0.5
‑
1份和分散剂乙醇1
‑
2份，在55
‑
65℃下搅拌混合均匀；其中，所述协效阻燃剂是粉煤灰、石墨、红磷、磷酸中的一种或多种；所述渗透剂为脂肪醇聚氧烷基醚、十二烷基苯磺酸钠、和磷酸酯中的一种或多种；
28.s3、将eps泡沫基材浸泡在上述渗透溶液中，在真空度为0.08
‑
0.09mpa真空保压20
‑
30min，使溶液充分渗透进入eps泡沫基材中，在50
‑
70℃脱水烘干2
‑
4h固化得到真空渗透改性的eps泡沫板材；
29.s4、外涂层溶液的制备：将硼酚醛树脂完全溶解在乙醇内，加入硅溶胶，硅溶胶加入量为硼酚醛树脂质量的40％
‑
50％，在70
‑
80℃的温度下搅拌混合；
30.s5、将上述涂层溶液均匀涂敷在s3所得的泡沫表面，在50
‑
70℃烘干5
‑
8h后，在160
‑
180℃加热固化1
‑
2h，形成厚度在1.5mm
‑
4mm的表面外层阻燃层。
31.现选用表观密度为13g/l的同一种eps泡沫板材作为基材。以五个案例制得的五种产品做性能对比，其中对比例1是对基材仅做渗透改性，对比例2是对基材仅做表面涂层改性，实施例1
‑
3是本发明提供的制备方法。其各试剂配方组分见表1。
32.表1：
33.[0034][0035]
对比例1：
[0036]
s1、选用表观密度为13g/l的eps泡沫板材作为基材。
[0037]
s2、渗透浸泡溶液的制备：100份水溶性酚醛树脂溶液为浸泡溶液的基液，水溶性酚醛树脂2份，加入mgo和mgcl2质量比为2.95氯氧镁水泥15份,加入粉煤灰2份，磷酸2份，加入甲苯磺酰氯7份，加入脂肪醇聚氧烷基醚0.4份，磷酸酯0.3份，加入乙醇1.5份、在60℃下搅拌混合均匀。
[0038]
s3、将eps泡沫基材浸泡在上述渗透溶液中，0.085mpa真空度下保压25min，使溶液充分渗透进入eps泡沫基材中，脱水后，65℃下烘干固化3h，得到真空渗透改性的eps泡沫板材产品a。
[0039]
对比例2：
[0040]
s1、选用同一种表观密度为13g/l的eps泡沫板材作为基材。
[0041]
s2、外涂层溶液的制备：将100份硼酚醛树脂完全溶解在乙醇内，加入45份硅溶胶，75℃加热搅拌混合。
[0042]
s3、将上述涂层溶液均匀涂敷在基材泡沫表面，根据最终表面外层厚度决定涂敷量，在65℃烘干6h后，在170℃下加热固化1.5h，形成3mm厚度的表面外层阻燃层。得到产品b。
[0043]
实施例1：
[0044]
s1、选用同一种表观密度为13g/l的eps泡沫板材作为基材。
[0045]
s2、渗透浸泡溶液的制备：100份水溶性酚醛树脂溶液为浸泡溶液的基液，水溶性酚醛树脂2份，加入mgo和mgcl2质量比为2.95氯氧镁水泥15份,加入粉煤灰2份，磷酸2份，加入甲苯磺酰氯7份，加入脂肪醇聚氧烷基醚0.4份，磷酸酯0.3份，加入乙醇1.5份、在60℃下搅拌混合均匀。
[0046]
s3、将eps泡沫基材浸泡在上述渗透溶液中，0.085mpa真空度下保压25min，使溶液充分渗透进入eps泡沫基材中，脱水后，65℃下烘干固化3h，得到真空渗透改性的eps泡沫板材。
[0047]
s4、外涂层溶液的制备：将100份硼酚醛树脂完全溶解在乙醇内，加入45份硅溶胶，75℃加热搅拌混合。
[0048]
s5、将上述涂层溶液均匀涂敷在s3所得的泡沫表面，根据最终表面外层厚度决定涂敷量，在65℃烘干6h后，在170℃下加热固化1.5h，形成3mm厚度的表面外层阻燃层。得到产品c。
[0049]
实施例2：
[0050]
s1、选用同一种表观密度为13g/l的eps泡沫板材作为基材。
[0051]
s2、渗透浸泡溶液的制备：100份水溶性酚醛树脂溶液为浸泡溶液的基液，水溶性酚醛树脂1份，加入mgo和mgcl2质量比为2.85氯氧镁水泥13份,加入石墨2份,红磷2份，加入甲苯磺酰氯5份，加十二烷基苯磺酸钠0.5份，加入乙醇1份、在55℃下搅拌混合均匀。
[0052]
s3、将eps泡沫基材浸泡在上述渗透溶液中，0.08mpa真空度下保压30min，使溶液充分渗透进入eps泡沫基材中，脱水后，60℃下烘干固化4h，得到真空渗透改性的eps泡沫板材。
[0053]
s4、外涂层溶液的制备：将100份硼酚醛树脂完全溶解在乙醇内，加入40份硅溶胶，70℃加热搅拌混合。
[0054]
s5、将上述涂层溶液均匀涂敷在s3所得的泡沫表面，根据最终表面外层厚度决定涂敷量，在55℃烘干8h后，在160℃下加热固化2h，形成2mm厚度的表面外层阻燃层。得到产品d。
[0055]
实施例3：
[0056]
s1、选用同一种表观密度为13g/l的eps泡沫板材作为基材。
[0057]
s2、渗透浸泡溶液的制备：100份水溶性酚醛树脂溶液为浸泡溶液的基液，水溶性酚醛树脂3份，加入mgo和mgcl2质量比为3.05的氯氧镁水泥17份,加入粉煤灰1份，石墨1份,红磷2份，磷酸1份,加入甲苯磺酰氯10份，加入脂肪醇聚氧烷基醚0.3份，十二烷基苯磺酸钠0.2份，磷酸酯0.5份，加入乙醇2份、在65℃下搅拌混合均匀。
[0058]
s3、将eps泡沫基材浸泡在上述渗透溶液中，0.09mpa真空度下保压20min，使溶液充分渗透进入eps泡沫基材中，脱水后，70℃下烘干固化2h，得到真空渗透改性的eps泡沫板材。
[0059]
s4、外涂层溶液的制备：将100份硼酚醛树脂完全溶解在乙醇内，加入50份硅溶胶，80℃加热搅拌混合。
[0060]
s5、将上述涂层溶液均匀涂敷在s3所得的泡沫表面，根据最终表面外层厚度决定涂敷量，在70℃烘干5h后，在180℃下加热固化1h，形成4mm厚度的表面外层阻燃层。得到产品e。
[0061]
依据gb/t8813
‑
2008对泡沫试样进行压缩强度性能测试，以恒定的速率5mm/min对试样进行压缩，测定达到10％相对形变量时的压缩应力；依据gb/t9641
‑
1988对泡沫试样进行拉伸强度性能测试，拉伸速率为5mm/min；依据gb/t9341
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2008对泡沫试样进行弯曲强度性能测试，试验速率设定为10mm/min；依据gb/t2406.2
‑
2009对泡沫试样进行氧指数的测定,指一定的情况下，泡沫试样在一定比例的混合氮气氧气中,刚好维持试样燃烧所需最低氧浓度，以氧气的体积分数表示；依据gb/t2408
‑
2008对泡沫试样进行垂直燃烧等级测定,指按一定的火焰高度和一定的施焰角度对垂直状态的泡沫试样定时施燃若干次，以泡沫试样点燃、灼热燃烧的持续时间和泡沫试样下铺垫的引燃物是否引燃来评定其燃烧性。对产品a、b、c、d、e做力学性能测试和燃烧性能测试，其性能如表2。
[0062]
表2：
[0063][0064]
由上表2可知，本发明制得的产品c、d、e都有良好的力学性能和阻燃效果。产品c较基材压缩强度提高了131.2％，拉伸强度提高了80.5％，弯曲强度提高了31.0％，极限氧指数提高了132.7％，产品c较产品a压缩强度提高了18.4％，拉伸强度提高了8.2％，弯曲强度提高了5.7％，极限氧指数提高了7.6％，产品c较产品b压缩强度提高了9.1％，拉伸强度提高了20.3％，弯曲强度提高了13.7％，极限氧指数提高了12.6％。
[0065]
上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。