[發明專利]一種阻燃聚苯乙烯材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010910860.4
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN111978587A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 彭其周;趙高林
• 申請（專利權）人: 安徽祥欣新材料科技有限公司
• 主分類號: C08J9/224
• 分類號: C08J9/224;C08J9/228;C08J9/16;C08J9/14;C08F112/08;C08F2/20;C08F2/44;C08K9/00;C08K3/04;C08K5/523;C08L25/06;C08L61/06;C08K7/26
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產權代理有限公司 34138
• 代理人: 楊濤

本發明公開了一種阻燃聚苯乙烯材料及其制備方法，本發明將膨脹石墨作與磷酸三苯酯相互搭配作為阻燃劑，有效提高了PS珠粒及EPS珠粒的阻燃效果，在懸浮聚合法生產PS珠粒過程中，利用膨脹石墨的疏水親油特性均勻分散于水相中，并在聚合反應過程中轉移至油相并均勻分布于PS珠粒中，沒有發生聚集大顆粒的現象，有利于膨脹石墨的隔熱阻燃性能的發揮，不影響后續的發泡工藝。酚醛樹脂中添加阻燃隔熱的二氧化硅氣凝膠，有效包裹隔絕EPS發泡顆粒，起到阻燃作用，同時由于二氧化硅極小的容重，可以在滿足隔熱阻燃的作用下大幅降低包覆材料的重量，有效發揮材料的輕量化優點。

技術領域

本發明涉及聚苯乙烯改性材料領域，特別涉及一種阻燃聚苯乙烯材料及其制備方法。

背景技術

傳統的聚苯乙烯發泡塑料具有較低的導熱系數和吸水率，質輕，遇火易燃，燃燒滴落物具有二次引燃性，氧指數只有18％，目前對聚苯乙烯材料的阻燃改性多為在懸浮聚合生產時直接加入阻燃劑。鹵族阻燃劑與EPS相容性好，效率高，是傳統聚合方法最常用的阻燃劑。其中六嗅環十二烷(HBCD)是典型的EPS材料阻燃劑。但用鹵素阻燃劑制成的阻燃材料在燃燒過程中會產生大量的有毒氣體、腐蝕性氣體和煙霧，容易使人窒息，危害巨大。無鹵阻燃劑如炭黑，二氧化硅等無機阻燃劑、含磷阻燃劑等雖然在高溫下不易產生有毒氣體，但存在阻燃效果不及鹵素阻燃劑，制備過程中不易分散于聚苯乙烯油相的缺點。目前主要解決方法還是對無機阻燃劑進行表面改性以適應粉末在油相中的分散，防止聚集。而無鹵阻燃劑阻燃效果差的解決方法主要是與其他種類的阻燃劑組合使用，但這樣明顯會增加合成工藝難度和成本。

懸浮聚合是一個比較復雜的聚合體系，除去單體和水之外，還要添加多種助劑，因此，影響苯乙烯懸浮聚合反應過程的因素較多，包括苯乙烯的純度、水中的雜質、聚合溫度、反應釜的形狀、分散劑用量、引發劑濃度、攪拌速度和攪拌槳的位置等。如果反應條件控制不當，就會造成苯乙烯相分散不好，水相、油相分離，體系粘度快速增加，分散相發生團聚，甚至暴聚，最終導致聚合反應失敗。

膨脹石墨(Expanded Graphite，簡稱EG)是由天然石墨鱗片經插層、水洗、干燥、高溫膨化得到的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質，性質穩定，具有極佳的抗氧化性和耐高溫性，膨脹后的石墨薄片是膨脹體系的碳源，也是起到隔熱作用的絕熱層，提高材料的阻燃性能。膨脹石墨具有疏水性和親油性，常用于吸附石油等有機物。

包覆阻燃是使用樹脂、水、硅酸鹽等能起到粘結作用的物質，與阻燃劑混合均勻，對EPS顆粒進行包覆處理，使阻燃劑牢固地吸附到EPS預發泡珠粒表面，進行模壓成型從而實現阻燃。這種方法使可選擇的阻燃劑種類更多，且阻燃劑的相容性、穩定性好，包覆物在顆粒外層己形成隔離防火層，因此阻燃性能更優，且為環保型阻燃劑阻燃EPS保溫板的應用提供了有利條件。包覆EPS所用樹脂常為熱固性樹脂，如:酚醛樹脂、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂或幾種樹脂的混合使用，外層樹脂通常在固化劑或高溫下交聯固化，形成絕熱防火層。其中，酚醛樹脂除了能用做改善各種有機塑料和無機填料相容性的粘結劑，其本身有隔熱性能良好、難燃、遇火炭化、離火自熄、低毒低煙等特點，是EPS包覆溶劑的最佳選擇。但包覆阻燃會顯著增加泡沫材料的重量，影響輕量化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：選取輕質無機阻燃劑膨脹石墨與含磷阻燃劑搭配獲得高效阻燃的PS或EPS顆粒，在發泡成型過程中包覆輕質阻燃物，提高強度的同時進一步提高阻燃效果，降低材料容重。

為解決上述技術問題，本發明提供以下的技術方案：

一種阻燃聚苯乙烯材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)水相溶液配制：取100重量份去離子水加入反應釜中，量取5重量份濃度為4wt％的聚乙烯醇水溶液、1重量份活性磷酸鈣和0.6重量份濃度為0.2wt％的十二烷基苯磺酸鈉水溶液加入到反應釜中，加熱至50℃充分溶解，再向反應釜中加入4～6重量份膨脹石墨粉充分混勻；