一种高强度xps挤塑保温板的制备方法
阅读说明：本技术 一种高强度xps挤塑保温板的制备方法 (Preparation method of high-strength xps extrusion molding insulation board ) 是由 周祥 于 2020-11-24 设计创作，主要内容包括：一种高强度xps挤塑保温板的制备方法,包括如下步骤：(1)制备聚苯乙烯母粒：将高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂通过双螺杆挤出机进行挤出造粒,得到聚苯乙烯母粒；(2)制备高强度阻燃母粒：将上述聚苯乙烯母粒与改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油通过双螺杆挤出制备高强度阻燃母粒；(3)制备xps挤塑保温板：将上述聚苯乙烯母粒与高强度阻燃母粒,放入高速混合机混合均匀,在混合过程中加入羟甲基硅油和液体石蜡,混合好后再加入发泡剂,通过同向旋转双螺杆挤出机中进行发泡,然后加入粘合剂浆料。本发明所述的高强度xps挤塑保温板的制备方法,制备步骤设计合理,提高了xps挤塑保温板的力学性能,具有优异的阻燃性能。(A preparation method of a high-strength xps extruded insulation board comprises the following steps: (1) preparing polystyrene master batch: extruding and granulating the high-crosslinked polystyrene resin and the thermal crosslinking agent by a double-screw extruder to obtain polystyrene master batches; (2) preparing a high-strength flame-retardant master batch: extruding the polystyrene master batch, the modified expandable graphene, the microcapsule red phosphorus and the hydroxymethyl silicone oil by a double screw to prepare a high-strength flame-retardant master batch; (3) preparation of xps extruded insulation board: the polystyrene master batch and the high-strength flame-retardant master batch are put into a high-speed mixer to be uniformly mixed, the hydroxymethyl silicone oil and the liquid paraffin are added in the mixing process, the foaming agent is added after the mixing, the foaming is carried out in a co-rotating double-screw extruder, and then the adhesive slurry is added. The preparation method of the high-strength xps extrusion-molded insulation board provided by the invention has the advantages that the preparation steps are reasonably designed, the mechanical property of the xps extrusion-molded insulation board is improved, and the insulation board has excellent flame retardant property.)
技术领域
本发明属于xps挤塑保温板制备技术领域，具体涉及一种高强度xps挤塑保温板的制备方法。
背景技术
据相关资料显示，全球保温材料的速度增长将达到 5%，其中我国目前处于世界保温材料需求量较大的国家之一， 中国以净增建筑面积近 20 亿 m2的速度不断发展着，另外2016 年底预计占到全球保温市场的 30%，这个数字将是所有发达国家占有率之和。此外，环保材料越来越受到各国政府和生产企业的重视，具有十分广阔的市场和空间，其中泡沫塑料约占总量的三分之一。
xps是保温材料的一种，全称为挤塑聚苯乙烯泡沫塑料，是以聚苯乙烯树脂为原料加上其他的原辅料与聚合物,通过加热混合同时注入催化剂,然后挤塑压出成型而制造的硬质泡沫塑料板，具有完美的闭孔蜂窝结构，这种结构让XPS板有极低的吸水性、低热导系数、高抗压性、抗老化性，质量轻、强度高、吸水率低、施工方便，广泛应用于建筑物屋面保温、钢结构屋面、建筑物墙体保温、建筑物地面保湿、广场地面、地面冻胀控制、中央空调通风管道等。随着技术的不断发展和对保温材料要求的不断提高，对xps挤塑保温板的强度、耐高温性也提出了更高的要求。因此，需要研发出一种高强度xps挤塑保温板的制备方法。
中国专利申请号为 CN201910326783.5公开了一种新型遮光XPS挤塑保温板，其成分包括：ps颗粒、阻燃颗粒、阻燃剂、成核剂、蓝色母粒；具体配方由以下重量的原料制成：ps颗粒200kg、阻燃颗粒100kg、阻燃剂24kg、成核剂10kg、蓝色母粒5kg，目的是产品具有遮光的作用，可以使产品满足避光性要求高的场所，没有提高XPS挤塑保温板的强度、耐高温性。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种高强度xps挤塑保温板的制备方法，制备方法简单，灵活性高，提高了xps挤塑保温板的力学性能，具有优异的阻燃性能，应用前景广泛。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高强度xps挤塑保温板的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备聚苯乙烯母粒：将高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到聚苯乙烯母粒；
（2）制备高强度阻燃母粒：将上述聚苯乙烯母粒与改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油通过双螺杆挤出制备高强度阻燃母粒；
（3）制备xps挤塑保温板：将上述聚苯乙烯母粒与高强度阻燃母粒，放入高速混合机混合均匀，在混合过程中加入羟甲基硅油和液体石蜡，混合好后再加入发泡剂，通过同向旋转双螺杆挤出机中进行发泡，然后加入粘合剂浆料挤出成形得到板材，板材进入定型板机，定型板机的上定型板复合与下定型板同时挤压所述板材，定型后的板材通过冷却架充分冷却后，经牵引去边机去边，经切割机切割后，得到xps挤塑保温板。
本发明所述的高强度xps挤塑保温板的制备方法，制备步骤设计合理，采用改性可膨胀石墨烯与微胶囊红磷复配代替溴系阻燃剂添加到聚苯乙烯中，提高了xps挤塑保温板的力学性能，泡孔的形态和泡孔的密度达到标准板材的标准，具有优异的阻燃性能。
其中，聚苯乙烯树脂属易燃材料，其极限氧指数仅为19．6％，所以在条件充分的条件下能够充分燃烧，使得以聚苯乙烯树脂为主原料的xps挤塑保温板具有很强的可燃性，导致了巨大的安全隐患。
本发明先将高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，进行了热交联改性，高交联聚苯乙烯树脂进行交联改性之后，形成了交联网状结构之后能够提高后续材料的阻燃性能和热稳定性能，所述高交联聚苯乙烯树脂采用溴代-萘修饰的超高交联聚苯乙烯树脂，具有更高的比表面积、机械强度以及易于修饰，便于后续与改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷等的复配；聚苯乙烯母粒与改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油通过双螺杆挤出制备高强度阻燃母粒，改性可膨胀石墨烯与微胶囊红磷有良好的阻燃协效作用，在燃烧过程中形成的膨胀结构，膨胀倍率高，并且无毒、无烟、低腐蚀性气体，没有熔滴，更安全、环保，并且对后续材料的力学性能起到了提升作用，使得后续板材泡孔的形态和泡孔的密度更好；用发泡剂挤出发泡，添加粘合剂浆料以来进一步提高强度，并且起到包裹阻燃的作用，得到了具有微发泡结构的高强度板材，板材经定型、冷却、去边、切割后得到符合要求的高强度xps挤塑保温板。
进一步的，上述的高强度xps挤塑保温板的制备方法，所述步骤（1）中高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂的质量比为90-100：1-3；所述步骤（2）中聚苯乙烯母粒、改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油的质量比为80-85：10-15：5-10：1-5；所述步骤（3）中聚苯乙烯母粒、高强度阻燃母粒、羟甲基硅油、液体石蜡、粘合剂浆料的质量比为35-40：45-50：1-3：1-2：15-20。
进一步的，上述的高强度xps挤塑保温板的制备方法，所述改性可膨胀石墨烯的制备，包括如下步骤：将无水乙醇、去离子水、可膨胀石墨加热搅拌，用氨水调节pH值至8-9，然后升温至45℃-50℃,反应10min，然后滴加正硅酸乙酯，滴加30min，然后在45℃-50℃继续搅拌4-5h，然后洗涤、抽滤，在55℃-60℃下干燥6h后，得到改性可膨胀石墨烯。
通过可膨胀石墨改性处理，正硅酸乙酯先水解然后再聚合在可膨胀石墨表面形成一层层厚厚的包覆物质，即聚硅氧烷，这层包覆物能够提高可膨胀石墨的分散性，提高和其他组分之间的相容性。
进一步的，上述的高强度xps挤塑保温板的制备方法，所述步骤（1）、（2）中所述双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为170℃、175 ℃、180℃、185 ℃，并且机头温度为185℃。
进一步的，上述的高强度xps挤塑保温板的制备方法，所述步骤（3）中所述同向旋转双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为40℃、150℃、170℃、200℃、190℃、180℃、130℃、125℃、127℃、130℃。
进一步的，上述的高强度xps挤塑保温板的制备方法，所述微胶囊红磷为密胺树脂包覆的微胶囊红磷，所述发泡剂为超临界二氧化碳。
本发明采用超临界二氧化碳作为发泡剂，具有气体的粘度和液体的密度使得其在制备过程中具有较好的相容性，无毒、不可燃、具有化学稳定性，并且由于改性可膨胀石墨可作为成核剂，能够促进超临界二氧化碳发泡形成微发泡结构，提高了发泡效果。
进一步的，上述的高强度xps挤塑保温板的制备方法，所述粘合剂浆料，每1L体积粘合剂，包括氧化镁1100g、七350g、减水剂12g、改性剂15g，剩下为水。
本发明所述粘合剂浆料，配方设置合理，进一步提高了xps挤塑保温板的强度，并且起到包裹阻燃的作用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1） 本发明所述的高强度xps挤塑保温板的制备方法，制备步骤设计合理，灵活性高；先将高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，进行了热交联改性，高交联聚苯乙烯树脂进行交联改性之后，形成了交联网状结构之后能够提高后续材料的阻燃性能和热稳定性能，所述高交联聚苯乙烯树脂采用溴代-萘修饰的超高交联聚苯乙烯树脂，具有更高的比表面积、机械强度以及易于修饰，便于后续与改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷等的复配；
（2） 本发明所述的高强度xps挤塑保温板的制备方法，聚苯乙烯母粒与改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油通过双螺杆挤出制备高强度阻燃母粒，改性可膨胀石墨烯与微胶囊红磷有良好的阻燃协效作用，在燃烧过程中形成的膨胀结构，膨胀倍率高，并且无毒、无烟、低腐蚀性气体，没有熔滴，更安全、环保，并且对后续材料的力学性能起到了提升作用，使得后续板材泡孔的形态和泡孔的密度更好；
（3） 本发明所述的高强度xps挤塑保温板的制备方法，用发泡剂挤出发泡，添加粘合剂浆料以来进一步提高强度，并且起到包裹阻燃的作用，得到了具有微发泡结构的高强度板材。
具体实施方式
下面将结合具体实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
以下实施例1、2、3提供了一种高强度xps挤塑保温板的制备方法。
实施例1
（1） 制备聚苯乙烯母粒：将高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到聚苯乙烯母粒；所述双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为170℃、175 ℃、180℃、185 ℃，并且机头温度为185℃；
（2） 制备高强度阻燃母粒：将上述聚苯乙烯母粒与改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油通过双螺杆挤出制备高强度阻燃母粒；所述双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为170℃、175 ℃、180℃、185 ℃，并且机头温度为185℃；
（3） 制备xps挤塑保温板：将上述聚苯乙烯母粒与高强度阻燃母粒，放入高速混合机混合均匀，在混合过程中加入羟甲基硅油和液体石蜡，混合好后再加入发泡剂，通过同向旋转双螺杆挤出机中进行发泡，然后加入粘合剂浆料挤出成形得到板材；所述同向旋转双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为40℃、150℃、170℃、200℃、190℃、180℃、130℃、125℃、127℃、130℃；板材进入定型板机，定型板机的上定型板复合与下定型板同时挤压所述板材，定型后的板材通过冷却架充分冷却后，经牵引去边机去边，经切割机切割后，得到xps挤塑保温板。
其中，所述步骤（1）中高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂的质量比为95：3；所述步骤（2）中聚苯乙烯母粒、改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油的质量比为80：14：8：2；所述步骤（3）中聚苯乙烯母粒、高强度阻燃母粒、羟甲基硅油、液体石蜡、粘合剂浆料的质量比为38：50：1：2：15。
其中，所述微胶囊红磷为密胺树脂包覆的微胶囊红磷，所述发泡剂为超临界二氧化碳。
其中，所述粘合剂浆料，每1L体积粘合剂，包括氧化镁1100g、七350g、减水剂12g、改性剂15g，剩下为水。
实施例2
（1） 制备聚苯乙烯母粒：将高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到聚苯乙烯母粒；所述双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为170℃、175 ℃、180℃、185 ℃，并且机头温度为185℃；
（2） 制备高强度阻燃母粒：将上述聚苯乙烯母粒与改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油通过双螺杆挤出制备高强度阻燃母粒；所述双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为170℃、175 ℃、180℃、185 ℃，并且机头温度为185℃；
（3） 制备xps挤塑保温板：将上述聚苯乙烯母粒与高强度阻燃母粒，放入高速混合机混合均匀，在混合过程中加入羟甲基硅油和液体石蜡，混合好后再加入发泡剂，通过同向旋转双螺杆挤出机中进行发泡，然后加入粘合剂浆料挤出成形得到板材；所述同向旋转双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为40℃、150℃、170℃、200℃、190℃、180℃、130℃、125℃、127℃、130℃；板材进入定型板机，定型板机的上定型板复合与下定型板同时挤压所述板材，定型后的板材通过冷却架充分冷却后，经牵引去边机去边，经切割机切割后，得到xps挤塑保温板。
其中，所述步骤（1）中高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂的质量比为90-100：1-3；所述步骤（2）中聚苯乙烯母粒、改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油的质量比为82：15：8：3；所述步骤（3）中聚苯乙烯母粒、高强度阻燃母粒、羟甲基硅油、液体石蜡、粘合剂浆料的质量比为38：48：1：1：18。
其中，所述微胶囊红磷为密胺树脂包覆的微胶囊红磷，所述发泡剂为超临界二氧化碳。
其中，所述粘合剂浆料，每1L体积粘合剂，包括氧化镁1100g、七350g、减水剂12g、改性剂15g，剩下为水。
实施例3
（1） 制备聚苯乙烯母粒：将高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到聚苯乙烯母粒；所述双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为170℃、175 ℃、180℃、185 ℃，并且机头温度为185℃；
（2） 制备高强度阻燃母粒：将上述聚苯乙烯母粒与改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油通过双螺杆挤出制备高强度阻燃母粒；所述双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为170℃、175 ℃、180℃、185 ℃，并且机头温度为185℃；
（3） 制备xps挤塑保温板：将上述聚苯乙烯母粒与高强度阻燃母粒，放入高速混合机混合均匀，在混合过程中加入羟甲基硅油和液体石蜡，混合好后再加入发泡剂，通过同向旋转双螺杆挤出机中进行发泡，然后加入粘合剂浆料挤出成形得到板材；所述同向旋转双螺杆挤出机的各段挤出温度分别为40℃、150℃、170℃、200℃、190℃、180℃、130℃、125℃、127℃、130℃；板材进入定型板机，定型板机的上定型板复合与下定型板同时挤压所述板材，定型后的板材通过冷却架充分冷却后，经牵引去边机去边，经切割机切割后，得到xps挤塑保温板。
其中，所述步骤（1）中高交联聚苯乙烯树脂与热交联剂的质量比为90-100：1-3；所述步骤（2）中聚苯乙烯母粒、改性可膨胀石墨烯、微胶囊红磷、羟甲基硅油的质量比为80：15： 10：2；所述步骤（3）中聚苯乙烯母粒、高强度阻燃母粒、羟甲基硅油、液体石蜡、粘合剂浆料的质量比为35： 50：2：1：16。
其中，所述微胶囊红磷为密胺树脂包覆的微胶囊红磷，所述发泡剂为超临界二氧化碳。
其中，所述粘合剂浆料，每1L体积粘合剂，包括氧化镁1100g、七350g、减水剂12g、改性剂15g，剩下为水。
效果验证：
对由上述实施例1、实施例2、实施例3中得到的xps挤塑保温板、对比例1（纯聚苯乙烯挤塑发泡板材）的各项技术性能进行检测，结果见表1。
力学性能：（1）抗压试验：选取上述实施例1、实施例2、实施例3中得到的xps挤塑保温板的试件以及对比例1的试件，以成型时侧面为上下受压面，试件妥放在专用夹具上，夹具置于压力机中心，几何对中，以10mm／min加压直至试件破坏，记下破坏极限荷载，计算出抗压强度；（2）抗拉实验：选取上述实施例1、实施例2、实施例3中得到的xps挤塑保温板的试件以及对比例1的试件，将试件按照GB/T 1040—2008标准测定，每组试件三个，测试结果取平均值。
阻燃性能：（1）极限氧指数(LOI)：按照GB/T 2406。19测试标准，制备上述实施例1、实施例2、实施例3中得到的xps挤塑保温板的试件以及对比例1的试件，当试件燃烧5cm时或是试件燃烧3min中时，试件恰好熄灭，此时氧指数测试仪中显示的氧指数即为试件的LOI；（2）水平垂直燃烧等级（UL-94）：按照GB/T 2408—1996测试上述实施例1、实施例2、实施例3中得到的xps挤塑保温板的试件以及对比例1的试件进行垂直燃烧性能，按照标准分别对试样进行分类，V0，V1，V2，NR（没有等级）。
保温性能：采用HFM型热流计法导热仪测量上述实施例1、实施例2、实施例3中得到的xps挤塑保温板的试件以及对比例1的试件的导热系数。
表1性能测试结果
项目 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 抗压强度/Kpa 200 660 680 700 抗拉强度/KPa 150 500 480 520 极限氧指数/% 19.6 29.6 30.1 30.2 水平垂直燃烧等级 NR V0 V0 V0 导热系数/W/(m.k) 0.41 0.29 0.27 0.28
由表1可知，由上述实施例1、实施例2、实施例3中的xps挤塑保温板，相对对比例1（纯聚苯乙烯挤塑发泡板材），具有更好的力学性能、阻燃性能以及保温性能。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种抗菌乒乓球材料及其制备方法