阅读说明：本技术 一种防火保温复合挤塑板的制备方法 (Preparation method of fireproof heat-preservation composite extruded sheet ) 是由 马贵其 于 2019-10-10 设计创作，主要内容包括：本发明属于复合材料技术领域,具体涉及一种防火保温复合挤塑板的制备方法。本发明以天然鳞片石墨为原料,将载体聚酯、氧化铝纤维、纳米氧化亚铜加热熔化后浇于泡沫板表面后热压得到防火保温复合挤塑板,混合树脂在氯化锌和氯化铜的复合活化剂作用下水解降解、形成低聚物,产生较好的保温效果,在酸性条件下高浓度的锌、铜离子大量残余在芳构化有机物中,增强内部结构强度,降低导热系数。防火保温复合挤塑板为三层结构,中间层为泡沫板具有轻质保温的优点,阻燃性能也较好,表面的聚酯材料减小孔隙受外界应力的影响,天然鳞片石墨经过酸化电解后,起到一定的储能转换效果,使挤塑板应用于建筑外墙保温时冬暖夏凉,具有广阔的应用前景。(The invention belongs to the technical field of composite materials, and particularly relates to a preparation method of a fireproof heat-preservation composite extruded sheet. The invention takes natural crystalline flake graphite as raw material, heats and melts carrier polyester, alumina fiber and nano cuprous oxide, then pours the molten carrier polyester, alumina fiber and nano cuprous oxide on the surface of foam board, then carries out hot pressing to obtain the fireproof heat-preservation composite extruded sheet, the mixed resin is degraded under the action of the composite activating agent of zinc chloride and copper chloride to form oligomer, thereby producing better heat preservation effect, a great amount of high-concentration zinc and copper ions are remained in aromatized organic matter under acidic condition, the internal structural strength is enhanced, and the heat conductivity coefficient is reduced. The fireproof heat-insulation composite extruded sheet is of a three-layer structure, the foam sheet is arranged in the middle layer, the fireproof heat-insulation composite extruded sheet has the advantages of light weight and heat insulation, the flame retardant property is good, the influence of external stress on pores is reduced by the polyester material on the surface, and the natural crystalline flake graphite plays a certain energy storage conversion effect after being subjected to acidification and electrolysis, so that the extruded sheet is warm in winter and cool in summer when being applied to the heat insulation of the outer wall of a building, and has a wide application prospect.)

一种防火保温复合挤塑板的制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种防火保温复合挤塑板的制备方法。

背景技术

随着经济和社会的发展，节约能源和保护环境已成为人类的共识，降低能源的消耗已经成为人类共同努力的目标。为了能更有效的节约能源，节能建筑成为了一个重要的课题，改善建筑的保温性能，对于空调所造成的能源消耗，可以起到显著的效果，因此建筑物对高性能的隔热保温材料的需求随之也增加。

在隔热保温材料中大致可以区分为两大类，一为有机高分子材料，另一种为无机材料，有机高分子材料如挤塑聚苯乙烯保温板因其质轻、保温性能和综合性能好，已作为隔热保温板被日益广泛地应用于建材行业，而无机保温材料具经济性好、压缩模量高、阻燃性好的特性，但无机保温材料存在著质重、吸水率大、性脆、易破碎的缺点。因此有业者将有机材料及无机材料进行复合，但两者进行复合后的保温建材板却存在著厚度上的问题，同时也无法体现有机高分子材料质地轻的特性，使得在实际使用于建筑上存在著诸多的不便。

一种改性挤塑板及其制备方法，该改性挤塑板成份包含聚苯乙烯颗粒、石墨、六溴环十二烷、乙醇及发泡剂，其中石墨占聚苯乙烯颗粒总重的5％～8％，六溴环十二烷占聚苯乙烯颗粒总重的5％～8％，乙醇占聚苯乙烯颗粒总重的5％～8％，发泡剂占聚苯乙烯颗粒总重的10％；先将聚苯乙烯颗粒、石墨、六溴环十二烷与助剂放入混料仓搅拌均匀形成第一混合料，再将第一混合料注入加温后的双螺杆设备，同时加入发泡剂及乙醇进行加热搅拌形成第二混合料，最后将第二混料加入挤塑机挤压形成改性挤塑板。采用这种组成和方法制备得到的改性挤塑板存在着保温效果在一定程度上不能满足特定场合所需的问题。

科技在进步，时代在发展，随着我国经济社会不断向前发展，社会的不断进步；并伴随着我国城市化进程的不断深入，大量的人口进入城市；我国一直处于不断的建设之中，尤其是改革开放以后；在建筑领域的节能保温和环保的问题也越来越引起人们的重视。

我国的工业化进程不断推进，化石燃料的不断使用，温室气体的排放不断增加，酸雨的程度也不断加重；酸雨对工业、农林牧副渔等各行业产生了巨大的影响；同样，酸雨对建筑物、古建筑文物等都具有腐蚀作用，现代建筑也不同程度的受到影响，建筑中使用的挤塑板也会受到酸雨的影响。

近年来挤塑板以其强度高、保温效果优良、系数率低等优点，在建筑外墙保温市场上得到大量的推广和应用，深受用户青睐。但其防火性能较差，工程应用中遇明火易发生火灾，对人员及财产安全造成一定的威胁，且达不到现行的防火规范和标准，由此研发防火性能较高的挤塑板迫在眉睫。

传统挤塑泡沫保温板导热系数较高，选用厚度增加；防火性能差，不能真正达到难燃B1级的防火要求。降低产品导热系数，使用厚度减小，改进防火性能达到B1级以上要求，既节能、又防火，可满足现行建筑外墙保温材料规范和要求,本发明石墨型挤塑板(CXPS)是以石墨聚苯乙烯合成树脂为主要原料，添加无机阻燃剂氧化镁、氧化铝和其他辅料,通过特殊工艺加热混合同时注入CO2催化剂,然后连续挤塑压出成型而制得的泡沫保温板，简称(CXPS)。

目前挤塑板存在：保温效果一般、安全性一般、防火性能一般等问题。

因此，发明一种优良的挤塑板对复合材料技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前挤塑板保温效果一般，目前有机高分子挤塑板的防火性能不佳，应用于建筑外墙保温材料时安全性较低的缺陷，提供了一种防火保温复合挤塑板的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种防火保温复合挤塑板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将混合树脂放入设定温度为100～120℃的烘箱中，预热干燥40～50min后，得到待挤原料，注入双螺杆设备进行搅拌10～15min，加热升温至150～180℃，挤出后传输进入挤塑机中，挤出得到挤塑板坯，再浸渍于锌铜活化剂中40～45min，得到活化板坯；

（2）将上述活化板坯从锌铜活化剂中取出后放入管式炉中升温，保温预烧15～20min，再以5～7℃/min的速度程序升温，且从升温开始向管式炉内通入氮气，控制气体流量为80～100mL/min，升温，保温炭化40～50min，得到泡沫板；

（3）将载体聚酯、氧化铝纤维、纳米氧化亚铜混合，加热升温至180～200℃后浇于泡沫板表面，降温至70～80℃后，开始用压力机压延成型，形成聚酯表层，控制聚酯表层厚度为4～5mm，降温至室温后得到防火保温复合挤塑板；

所述的载体聚酯具体制备步骤为：

将聚苯乙烯和醋酸乙烯树脂混合，得到混合树脂，将混合树脂倒入装有苯乙烯的三口烧瓶中，对三口烧瓶加热升温至80～90℃，启动搅拌器，以300～350r/min的转速搅拌分散，保温搅拌反应4～5h，出料，自然降温至室温得到载体聚酯；

所述的石墨酸液具体制备步骤为：

取30～35g天然鳞片石墨，放入网袋中，在网袋内放置一块钛金属板作为阳极，将网袋置于烧杯中，在烧杯内另放入一块钛金属板作为阴极，向烧杯中加入200～300mL电解液，控制烧杯内电解液温度为20～22℃，启动电源，进行电解40～45min，得到石墨酸液。

所述的防火保温复合挤塑板具体制备步骤（1）中混合树脂由石墨酸液、沥青、环氧树脂按质量比为1︰4︰5混合得到。

所述的防火保温复合挤塑板具体制备步骤（1）中锌铜活化剂通过浓度为3.0～4.0mol/L的氯化锌溶液和浓度为0.3～0.5mol/L的氯化铜溶液等体积比复配制备。

所述的防火保温复合挤塑板具体制备步骤（2）中保温预烧和保温炭化温度分别优选为100～120℃、250～280℃。

所述的防火保温复合挤塑板具体制备步骤（3）中载体聚酯、氧化铝纤维、纳米氧化亚铜混合混合质量比为20︰4︰1。

所述的防火保温复合挤塑板具体制备步骤（3）中压延成型时控制压延压力为0.8～1.0MPa。

所述的载体聚酯具体制备步骤中各组分原料，按重量份数计，包括60～70份聚苯乙烯、30～40份醋酸乙烯树脂、60～70份苯乙烯。

所述的石墨酸液具体制备步骤中电解液由质量分数为75%的高氯酸溶液和质量分数为95%的冰醋酸溶液按体积比为4︰1混合得到。

所述的石墨酸液具体制备步骤中电解过程中控制电流强度为0.3～0.5A。

本发明的有益效果是：

（1）本发明以天然鳞片石墨为原料，在酸性电解液中作为阳极，电解得到石墨酸液，将石墨酸液、沥青、环氧树脂混合得到混合树脂，将混合树脂预热干燥后装入模具中，加热升温后将混合树脂熔体浇注于活化板坯，再将活化板坯浸渍于锌铜活化剂中后放入管式炉中，在氮气保护下加热保温炭化，得到泡沫板，将载体聚酯、氧化铝纤维、纳米氧化亚铜加热熔化后浇于泡沫板表面后热压得到防火保温复合挤塑板，本发明中混合树脂在氯化锌和氯化铜的复合活化剂作用下水解降解、形成低聚物，经过加热炭化反应脱水后，可促进中间产物进行缩合，芳构化，形成类石墨的微晶结构，并产生多孔体系，从而产生较好的保温效果，在酸性条件下高浓度的锌、铜离子大量残余在芳构化有机物中，形成络合物，吸附在类石墨微晶结构的微孔中，铜、锌离子还能够增强所形成多孔泡沫板的内部结构强度，降低导热系数。

本发明的防火保温复合挤塑板为三层结构，中间层为泡沫板，中间层包覆着聚酯层，中间泡沫碳厚度虽然较大，但是具有轻质保温的优点，阻燃性能也相比使一般的有机高分子挤塑板较好，其中泡沫板的实质是泡沫碳材料，在泡沫碳的制备过程中石墨酸液对混合树脂炭化有促进作用，有利于产生一氧化炭等气体使开孔更通透，产生疏松多孔的泡沫炭，提高成孔率，石墨与锌铜活化剂在炭化过程中有协同作用，可以使泡沫炭的内部形成微晶孔隙，提高孔隙的强度，并且表面的聚酯材料起到缓冲作用，减小孔隙受外界应力的影响，此外，本发明的天然鳞片石墨经过酸化电解后，受热膨胀系数增大，使制备的泡沫炭更蓬松，部分未被炭化的沥青在塑料地板中起到一定的储能转换效果，使挤塑板应用于建筑外墙保温时冬暖夏凉，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

按重量份数计，将60～70份聚苯乙烯和30～40份醋酸乙烯树脂混合，得到混合树脂，将混合树脂倒入装有60～70份苯乙烯的三口烧瓶中，对三口烧瓶加热升温至80～90℃，启动搅拌器，以300～350r/min的转速搅拌分散，保温搅拌反应4～5h，出料，自然降温至室温得到载体聚酯；称取30～35g天然鳞片石墨，放入网袋中，在网袋内放置一块钛金属板作为阳极，将网袋置于烧杯中，在烧杯内另放入一块钛金属板作为阴极，将质量分数为75%的高氯酸溶液和质量分数为95%的冰醋酸溶液按体积比为4︰1混合，得到电解液，向烧杯中加入200～300mL电解液，控制烧杯内电解液温度为20～22℃，启动电源，以电流强度为0.3～0.5A进行电解40～45min，得到石墨酸液；将上述石墨酸液、沥青、环氧树脂按质量比为1︰4︰5混合得到混合树脂，将混合树脂放入设定温度为100～120℃的烘箱中，预热干燥40～50min后，得到待挤原料，注入双螺杆设备进行搅拌10～15min，加热升温至150～180℃，挤出后传输进入挤塑机中，挤出得到挤塑板坯，再浸渍于锌铜活化剂中40～45min，得到活化板坯，锌铜活化剂通过浓度为3.0～4.0mol/L的氯化锌溶液和浓度为0.3～0.5mol/L的氯化铜溶液等体积比复配制备；

将上述活化板坯从锌铜活化剂中取出后放入管式炉中升温至100～120℃，保温预烧15～20min，再以5～7℃/min的速度程序升温，且从升温开始向管式炉内通入氮气，控制气体流量为80～100mL/min，升温至250～280℃，保温炭化40～50min，得到泡沫板；按质量比为20︰4︰1，将载体聚酯、氧化铝纤维、纳米氧化亚铜混合，加热升温至180～200℃后浇于泡沫板表面，降温至70～80℃后，开始用压力机压延成型，形成聚酯表层，控制聚酯表层厚度为4～5mm，压延压力为0.8～1.0MPa，降温至室温后得到防火保温复合挤塑板。

实施例1

载体聚酯的制备：

按重量份数计，将60份聚苯乙烯和30份醋酸乙烯树脂混合，得到混合树脂，将混合树脂倒入装有60份苯乙烯的三口烧瓶中，对三口烧瓶加热升温至80℃，启动搅拌器，以300r/min的转速搅拌分散，保温搅拌反应4h，出料，自然降温至室温得到载体聚酯；

石墨酸液的制备：

称取30g天然鳞片石墨，放入网袋中，在网袋内放置一块钛金属板作为阳极，将网袋置于烧杯中，在烧杯内另放入一块钛金属板作为阴极，将质量分数为75%的高氯酸溶液和质量分数为95%的冰醋酸溶液按体积比为4︰1混合，得到电解液，向烧杯中加入200mL电解液，控制烧杯内电解液温度为20℃，启动电源，以电流强度为0.3A进行电解40min，得到石墨酸液；

活化板坯的制备：

将上述石墨酸液、沥青、环氧树脂按质量比为1︰4︰5混合得到混合树脂，将混合树脂放入设定温度为100℃的烘箱中，预热干燥40min后，得到待挤原料，注入双螺杆设备进行搅拌10min，加热升温至150℃，挤出后传输进入挤塑机中，挤出得到挤塑板坯，再浸渍于锌铜活化剂中40min，得到活化板坯，锌铜活化剂通过浓度为3.0mol/L的氯化锌溶液和浓度为0.3mol/L的氯化铜溶液等体积比复配制备；

泡沫板的制备：

将上述活化板坯从锌铜活化剂中取出后放入管式炉中升温至100℃，保温预烧15min，再以5℃/min的速度程序升温，且从升温开始向管式炉内通入氮气，控制气体流量为80mL/min，升温至250℃，保温炭化40min，得到泡沫板；

防火保温复合挤塑板的制备：

按质量比为20︰4︰1，将载体聚酯、氧化铝纤维、纳米氧化亚铜混合，加热升温至180℃后浇于泡沫板表面，降温至70℃后，开始用压力机压延成型，形成聚酯表层，控制聚酯表层厚度为4mm，压延压力为0.8MPa，降温至室温后得到防火保温复合挤塑板。

实施例2

载体聚酯的制备：

按重量份数计，将65份聚苯乙烯和35份醋酸乙烯树脂混合，得到混合树脂，将混合树脂倒入装有65份苯乙烯的三口烧瓶中，对三口烧瓶加热升温至85℃，启动搅拌器，以325r/min的转速搅拌分散，保温搅拌反应4.5h，出料，自然降温至室温得到载体聚酯；

石墨酸液的制备：

称取32.5g天然鳞片石墨，放入网袋中，在网袋内放置一块钛金属板作为阳极，将网袋置于烧杯中，在烧杯内另放入一块钛金属板作为阴极，将质量分数为75%的高氯酸溶液和质量分数为95%的冰醋酸溶液按体积比为4︰1混合，得到电解液，向烧杯中加入250mL电解液，控制烧杯内电解液温度为21℃，启动电源，以电流强度为0.4A进行电解42.5min，得到石墨酸液；

活化板坯的制备：

将上述石墨酸液、沥青、环氧树脂按质量比为1︰4︰5混合得到混合树脂，将混合树脂放入设定温度为110℃的烘箱中，预热干燥45min后，得到待挤原料，注入双螺杆设备进行搅拌12.5min，加热升温至165℃，挤出后传输进入挤塑机中，挤出得到挤塑板坯，再浸渍于锌铜活化剂中42.5min，得到活化板坯，锌铜活化剂通过浓度为3.5mol/L的氯化锌溶液和浓度为0.4mol/L的氯化铜溶液等体积比复配制备；

泡沫板的制备：

将上述活化板坯从锌铜活化剂中取出后放入管式炉中升温至110℃，保温预烧17.5min，再以6℃/min的速度程序升温，且从升温开始向管式炉内通入氮气，控制气体流量为90mL/min，升温至265℃，保温炭化45min，得到泡沫板；

防火保温复合挤塑板的制备：

按质量比为20︰4︰1，将载体聚酯、氧化铝纤维、纳米氧化亚铜混合，加热升温至190℃后浇于泡沫板表面，降温至75℃后，开始用压力机压延成型，形成聚酯表层，控制聚酯表层厚度为4.5mm，压延压力为0.9MPa，降温至室温后得到防火保温复合挤塑板。

实施例3

载体聚酯的制备：

按重量份数计，将70份聚苯乙烯和40份醋酸乙烯树脂混合，得到混合树脂，将混合树脂倒入装有70份苯乙烯的三口烧瓶中，对三口烧瓶加热升温至90℃，启动搅拌器，以350r/min的转速搅拌分散，保温搅拌反应5h，出料，自然降温至室温得到载体聚酯；

石墨酸液的制备：

称取35g天然鳞片石墨，放入网袋中，在网袋内放置一块钛金属板作为阳极，将网袋置于烧杯中，在烧杯内另放入一块钛金属板作为阴极，将质量分数为75%的高氯酸溶液和质量分数为95%的冰醋酸溶液按体积比为4︰1混合，得到电解液，向烧杯中加入300mL电解液，控制烧杯内电解液温度为22℃，启动电源，以电流强度为0.5A进行电解45min，得到石墨酸液；

活化板坯的制备：

将上述石墨酸液、沥青、环氧树脂按质量比为1︰4︰5混合得到混合树脂，将混合树脂放入设定温度为120℃的烘箱中，预热干燥50min后，得到待挤原料，注入双螺杆设备进行搅拌15min，加热升温至180℃，挤出后传输进入挤塑机中，挤出得到挤塑板坯，再浸渍于锌铜活化剂中45min，得到活化板坯，锌铜活化剂通过浓度为4.0mol/L的氯化锌溶液和浓度为0.5mol/L的氯化铜溶液等体积比复配制备；

泡沫板的制备：

将上述活化板坯从锌铜活化剂中取出后放入管式炉中升温至120℃，保温预烧20min，再以7℃/min的速度程序升温，且从升温开始向管式炉内通入氮气，控制气体流量为100mL/min，升温至280℃，保温炭化50min，得到泡沫板；

防火保温复合挤塑板的制备：

按质量比为20︰4︰1，将载体聚酯、氧化铝纤维、纳米氧化亚铜混合，加热升温至200℃后浇于泡沫板表面，降温至80℃后，开始用压力机压延成型，形成聚酯表层，控制聚酯表层厚度为5mm，压延压力为1.0MPa，降温至室温后得到防火保温复合挤塑板。

对比例1与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少石墨酸液。

对比例2与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少氧化铝纤维。

对比例3青岛某公司生产的挤塑板。

分别对本发明和对比例中的挤塑板进行性能检测，检测结果如表1所示：

检测方法：

导热系数参照GBT10801.2-2002的标准进行检测。

吸水性检测：将对比例和实施例中相同面积的挤塑板都放于温度均为25℃的环境下，浸在水中经96h后测定其重量的增加。

燃烧性能标准：

A级：不燃性建筑材料；

B1级：难燃性建筑材料，离开火源后自动熄灭，或10秒内熄灭；

B2级：可燃性建筑材料，点着以后火势不会变大，且滴落物不会引燃滤纸；

B3级：易燃性建筑材料，一点就着火，且火势越来越大。

表1挤塑板性能测定结果

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2	对比例3
							导热系数（W/m·K）	0.019	0.018	0.017	0.031	0.028	0.026
吸水性（%）	0.7	0.6	0.5	1	0.9	0.8
							燃烧性能	B1	B1	B1	B2	B2	B2

通过表1能够看出，本发明制备的防火保温复合挤塑板，导热系数较低，保温效果较好，吸水性能较低，防火性能较好，燃烧性能达到B1，应用于建筑外墙保温材料时安全性较高，有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。