專利名稱：：阻燃苯乙烯聚合物泡沫塑料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及阻燃聚苯乙烯泡沫塑料，特別是一種阻燃苯乙烯聚合物泡沫塑料，利用回收苯乙烯聚合物泡沫塑料，通過普通聚苯乙烯擠出發(fā)泡工藝生產(chǎn)出具有優(yōu)良阻燃性能和一定厚度的平面板材。技術(shù)背景數(shù)十年來，隨著聚苯乙烯泡沫塑料在建筑隔熱保溫、包裝(工業(yè)和生活用品)等方面的廣泛應(yīng)用，大量廢棄的聚苯乙烯泡沫塑料造成大面積的"白色污染"，給人民生活和生產(chǎn)帶來危害。因此，大多數(shù)國內(nèi)生產(chǎn)廠家采用回收廢PS經(jīng)過處理以后的產(chǎn)品進(jìn)行擠出聚苯乙烯泡沫塑料板的生產(chǎn)，它從一個(gè)方面解決了廢舊聚苯乙烯泡沫塑料的環(huán)保問題。同時(shí)我國建筑業(yè)管理部門已經(jīng)提出，原來的模塑型聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)將逐漸被導(dǎo)熱系數(shù)更低、強(qiáng)度更好、成本低的擠塑型聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)所代替。因此，擠塑型聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)在建筑隔熱保溫方面具有較為廣闊的發(fā)展前景。聚苯乙烯泡沫塑料是一種熱塑性高聚物，屬于易燃材料，熔融溫度低，火災(zāi)中容易產(chǎn)生熔融滴落，燃燒的滴落物還可能引燃其它可燃材料，聚苯乙烯泡沫塑料在燃燒過程中，會(huì)放出大量的C02、co等有毒氣體，給滅火和火災(zāi)中的人員逃生都造成了極大危害。因此，根據(jù)不同的用途，聚苯乙烯泡沫塑料必須滿足相應(yīng)的建筑防火規(guī)范的要求。"建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16-87"對(duì)于通風(fēng)管道用保溫材料，要求使用非燃材料或難燃材料;對(duì)于管道隔熱保溫用泡沫塑料，應(yīng)該滿足下列要求管道隔熱保溫泡沫塑料的難燃試驗(yàn)項(xiàng)目及要求檢驗(yàn)項(xiàng)目依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)氧指數(shù)(％)GB/T2406〉32平均燃燒時(shí)間(s)GB/T8333《30平均燃燒高度(mm)GB/T8333《250煙密度等級(jí)GB/T8627《75為滿足國家建筑防火規(guī)范的要求，已采用各種方法改進(jìn)熱塑性聚合物的阻燃性，以降低材料的燃燒速度，防止火焰的蔓延。通常熱塑性聚合物可通過添加阻燃劑(含鹵、磷、銻的無機(jī)或有機(jī)阻燃劑，以及其它的的無機(jī)阻燃添加劑)而賦予材料阻燃性。通過試驗(yàn)，六溴環(huán)十二烷(HBCD)的阻燃效率最高。但是僅僅通過添加以上幾種阻燃劑，聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)的阻燃性，一般用氧指數(shù)法測量，只能達(dá)到26左右，繼續(xù)加大阻燃劑的添加量，氧指數(shù)并沒有大幅度的增加，僅僅在27左右，同時(shí)過量的阻燃劑影響制品的成型、表觀質(zhì)量以及其它理化性能。因此，采取復(fù)合阻燃劑的形式，HBCD-有機(jī)磷阻燃劑-氧化銻類阻燃劑-膨脹阻燃劑，是聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)的阻燃性達(dá)到要求是由本發(fā)明完成的。復(fù)合阻燃劑對(duì)提高熱塑性的聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)的阻燃性是十分有效的，但是，其添加量對(duì)制品的理化性能、結(jié)構(gòu)、表觀、生產(chǎn)工藝影響較大，造成l)粉末阻燃劑在泡沫塑料中差的分散性，造成非均勻膨脹及差的表皮質(zhì)量，2)苯乙烯聚合物的高度降解及由于過度加熱導(dǎo)致擠出方法中高度再研磨材料,造成苯乙烯聚合物泡沫塑料和再研磨苯乙烯聚合物的分子量降低，且造成物理性能下降.復(fù)合阻燃劑的阻燃劑不應(yīng)超過30%,同時(shí)復(fù)合阻燃劑含有一定的改性劑，改善塑料的流動(dòng)性能等。這些通過本發(fā)明可以完成。聚苯乙烯泡沫塑料板材一般通過擠出方法制得，其間聚合物通過熱及壓力轉(zhuǎn)化成均質(zhì)的熔體且經(jīng)模具使其形成所需的形狀和尺寸?；厥站郾揭蚁┡菽芰嫌捎诓牧蟻碓春驮偕に嚥煌總€(gè)批次的聚苯乙烯塑料產(chǎn)品的組成也不同，因此該種聚合物與原裝聚苯乙烯塑料的生產(chǎn)工藝也不同，原裝的聚苯乙烯塑料的發(fā)泡劑已經(jīng)在塑料造粒過程中加入到塑料母粒之中，擠出過程中通過發(fā)泡劑受熱分解成惰性氣體使熔融體膨脹，冷卻成型。對(duì)于回收聚苯乙烯塑料，為獲得多孔結(jié)構(gòu)，一般在塑料擠出過程中加入惰性氣體作為發(fā)泡劑，冷卻成型。兩種材料的加工工藝有所差異。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種阻燃苯乙烯聚合物泡沫塑料，它是提供擠出聚苯乙烯泡沫塑料聚合物組合物，其使用復(fù)合阻燃劑作為體系的阻燃劑，可以克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，合理的配方和添加量保證了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)質(zhì)量及/或表皮質(zhì)量。采取復(fù)合阻燃劑的形式，HBCD-有機(jī)磷阻燃劑-氧化銻類阻燃劑-膨脹阻燃劑，是聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)的阻燃性達(dá)到要求該阻燃配方，包含六溴環(huán)十二垸(HBCD)及含磷化合物的混合物，獲得了較高的阻燃性.因?yàn)槭褂幂^低含量的HBCD。同時(shí)，使用此阻燃組合物能獲得具有較低發(fā)泡密度的聚苯乙烯泡沫塑料(一般低于42kg/m2)，大大節(jié)約了成本。本發(fā)明利用回收苯乙烯聚合物泡沫塑料，通過普通聚苯乙烯擠出發(fā)泡工藝生產(chǎn)出具有優(yōu)良阻燃性能厚度平面板材。本發(fā)明提供的一種聚合物泡沫塑料組合物，包含苯乙烯聚合物和阻燃劑化合物，所述的阻燃劑化合物配方為1)含磷化合物，重量分?jǐn)?shù)為苯乙烯聚合物總重量的2%4%;2)HBCD，重量分?jǐn)?shù)至少為苯乙烯聚合物總重量的5%8%;3)氧化銻類化合物，重量分?jǐn)?shù)至少為苯乙烯聚合物總重量的2%;4)膨脹阻燃化合物，重量分?jǐn)?shù)為苯乙烯聚合物總重量的6%12%。所述的含磷化合物是化學(xué)式為(R0)3P0的磷酸酯，該磷酸酯選自TPP、磷酸三丁基酯、磷酸三乙基酯、磷酸三甲基酯、磷酸三丙基酯、磷酸三辛基酯、甲基磷酸二苯基酯、磷酸三一(2—乙基己基)酯、二苯基磷酸異癸基酯、二苯基磷酸異辛基酯、二苯基磷酸二苯基酯、磷酸三(二甲苯基)酯或磷酸三異丙基苯基酯。所述的含磷化合物的用量是苯乙烯聚合物總重量的2.02.5%。本發(fā)明提供的一種聚合物泡沫塑料組合物，上述的HBCD的用量是不少于苯乙烯聚合物總重量的2.0%。所述的膨脹阻燃劑選自膨脹石墨，P-N-C膨脹阻燃劑、膨脹蛭石粉，所述的P-N-C膨脹阻燃劑的配比為聚磷酸銨三聚氰胺季戊四醇=3:i:i。所述的膨脹阻燃劑的用量是苯乙烯聚合物總重量的9.0~11.0%。所述的阻燃劑氧化銻選自三氧化二銻或五氧化二銻。所述的氧化銻阻燃劑的用量是苯乙烯聚合物總重量的2%4%。本發(fā)明的制備方法是將苯乙烯聚合物(回收苯乙烯聚合物)母粒與配方量的阻燃劑原料均勻混合，注入發(fā)泡劑，控制擠出機(jī)轉(zhuǎn)速和溫度，擠出成型。本發(fā)明所述的苯乙烯聚合物是由回收廢舊的聚苯乙烯泡沫塑料經(jīng)過通用的處理工藝得到的聚苯乙烯母粒顆粒，平均粒徑不小于50目。本發(fā)明提供的擠出聚苯乙烯泡沫塑料聚合物組合物，其使用復(fù)合阻燃劑作為體系的阻燃劑，可以克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，合理的配方和添加量保證了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)質(zhì)量及/或表皮質(zhì)量。采取復(fù)合阻燃劑的形式，HBCD-有機(jī)磷阻燃劑-氧化銻類阻燃劑-膨脹阻燃劑，是聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)的阻燃性達(dá)到要求，該阻燃配方，包含六溴環(huán)十二烷(HBCD)及含磷化合物的混合物，使用含磷化合物能使其它阻燃劑得到較好的分散性，獲得了較高的阻燃性，使苯乙烯聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，亦會(huì)形成具有較低密度的泡沫塑料。因?yàn)槭褂幂^低含量的HBCD。同時(shí)，使用此阻燃組合物能獲得具有較低發(fā)泡密度的聚苯乙烯泡沫塑料(一般低于42kg/m2)，大大節(jié)約了成本。本發(fā)明利用回收苯乙烯聚合物泡沫塑料，通過普通聚苯乙烯擠出發(fā)泡工藝生產(chǎn)出具有優(yōu)良阻燃性能和一定厚度的泡沫塑料制品，尤其平面板材。本發(fā)明中非常重要一點(diǎn)就是引入了膨脹阻燃劑，該阻燃劑通過遇熱膨脹性質(zhì)，形成的膨脹炭層使高聚物表面與空氣中的氧隔絕，從而提高了材料的阻燃性。膨脹阻燃劑通常分為化學(xué)膨脹阻燃劑和物理膨脹阻燃劑兩種，其中化學(xué)膨脹阻燃劑通常由聚磷酸銨、多元醇、惰性發(fā)泡劑組成，物理膨脹阻燃劑一般由膨脹蛭石或膨脹石墨及炭層穩(wěn)定劑等組成。本發(fā)明中選用的發(fā)泡劑為工業(yè)上常用的HCFC(含氫氯氟烴)，符合環(huán)保要求。本發(fā)明提供的擠出型阻燃聚苯乙烯泡沫塑料板的阻燃性能最終可以達(dá)到氧指數(shù)(LOI)》32.0;平均續(xù)燃時(shí)間《30s，平均燃燒高度250mm;煙密度《75。(制品的密度為40kg/m3)。本發(fā)明得到的擠出型阻燃聚苯乙烯泡沫塑料板材具有導(dǎo)熱系數(shù)低(節(jié)能效率高)、強(qiáng)度高，同時(shí)其阻燃性能滿足國家建筑防火規(guī)范的要求，將取代模塑型聚苯乙烯泡沫塑料，在建筑保溫、管道夾層隔熱保溫等方面具有良好的應(yīng)用前景。具體實(shí)施方式本發(fā)明的實(shí)施例，不應(yīng)被用以限制目的，除非有其它指示，所有百分率、份數(shù)或比例都以重量計(jì)。實(shí)施例首先把回收聚苯乙烯塑料與下述配方的(表1)各種阻燃劑通過機(jī)械混合均勻，然后由加料機(jī)加入到長徑比為30:1的KSJ-30雙螺桿塑料擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/min,進(jìn)料溫度170°C，中段溫度180195°C，出口溫度145°C。HCFC的壓力20mpa。試驗(yàn)采取的工藝路線如下混合，擠出成型回收的苯乙烯聚合物母粒-^阻燃聚苯乙烯泡沫塑料阻燃劑其中，回收廢舊的聚苯乙烯泡沫塑料經(jīng)過通用的處理工藝得到的聚苯乙烯母粒顆粒，平均粒徑不小于50目。通過出口模具控制聚苯乙烯泡沫塑料板的厚度，實(shí)驗(yàn)厚度為2.0cm，切割長度為2.4m，最終得到的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料板的密度利用天平和游標(biāo)卡尺測定，結(jié)果為40kg/m3;阻燃性能按照GB8624測試，結(jié)果為氧指數(shù)(LOI)》32.0;平均續(xù)燃時(shí)間《30s，平均燃燒高度250mm;煙密度《45。表1實(shí)施例1~3和比較實(shí)施例A~C具體配方(重量分?jǐn)?shù)％)配方及阻燃性能(LOI)樣品編號(hào)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例及比較實(shí)施例A~C:依據(jù)本發(fā)明的閉孔阻燃聚苯乙烯泡沫塑料使用KSJ-30雙螺桿塑料擠出機(jī)(長徑比為30:1)來制備，其間注入發(fā)泡劑，出口處設(shè)有一定厚度的模具。實(shí)施例1~3及比較實(shí)施例A~C是依據(jù)上述工藝流程進(jìn)行加工的，其成品的性能見表2:表2成品的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種阻燃發(fā)泡聚合物組合物，包含苯乙烯聚合物，阻燃化合物，其特征在于所述的阻燃配方為1)含磷化合物，重量分?jǐn)?shù)為苯乙烯聚合物總重量的2％～4％；2)HBCD，重量分?jǐn)?shù)至少為苯乙烯聚合物總重量的5％～8％；3)氧化銻類化合物，重量分?jǐn)?shù)至少為苯乙烯聚合物總重量的2％；4)膨脹阻燃化合物，重量分?jǐn)?shù)為苯乙烯聚合物總重量的6％～12％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃發(fā)泡聚合物組合物，其特征在于所述的含磷化合物是化學(xué)式為(R0)3P0的磷酸酯，該磷酸酯選自TPP、磷酸三丁基酯、磷酸三乙基酯、磷酸三甲基酯、磷酸三丙基酯、磷酸三辛基酯、甲基磷酸二苯基酯、磷酸三一(2—乙基己基)酯、二苯基磷酸異癸基酯、二苯基磷酸異辛基酯、二苯基磷酸二苯基酯、磷酸三(二甲苯基)酯或磷酸三異丙基苯基酯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃發(fā)泡聚合物組合物，其特征在于所述的含磷化合物的用量是苯乙烯聚合物總重量的2.02.5%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃發(fā)泡聚合物組合物，其特征在于所述的HBCD的用量是不少于苯乙烯聚合物總重量的2.0%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃發(fā)泡聚合物組合物，其特征在于所述的膨脹阻燃劑選自膨脹石墨、P-N-C膨脹阻燃劑、膨脹蛭石粉。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻燃發(fā)泡聚合物組合物，其特征在于所述的P-N-C膨脹阻燃劑的配比為聚磷酸銨三聚氰胺季戊四醇=3:i:i。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃發(fā)泡聚合物組合物，其特征在于所述的膨脹阻燃劑的用量是苯乙烯聚合物總重量的9.011.0%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃發(fā)泡聚合物組合物，其特征在于所述的阻燃劑氧化銻選自三氧化二銻或五氧化二銻。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃發(fā)泡聚合物組合物，其特征在于所述的氧化銻阻燃劑的用量是苯乙烯聚合物總重量的2%4%。10.權(quán)利要求19任一項(xiàng)所述的阻燃發(fā)泡聚合物組合物制成的阻燃聚苯乙烯泡沫塑茅斗制品o全文摘要本發(fā)明涉及一種阻燃苯乙烯聚合物泡沫塑料，它包含苯乙烯聚合物和阻燃劑化合物，含磷化合物的重量分?jǐn)?shù)為苯乙烯聚合物總重量的2％～4％；HBCD的重量分?jǐn)?shù)至少為苯乙烯聚合物總重量的5％～8％；氧化銻類化合物的重量分?jǐn)?shù)至少為苯乙烯聚合物總重量的2％；膨脹阻燃化合物的重量分?jǐn)?shù)為苯乙烯聚合物總重量的6％～12％。本發(fā)明是利用回收聚苯乙烯泡沫塑料，通過普通聚苯乙烯泡沫塑料擠出生產(chǎn)工藝得到具有優(yōu)良阻燃性能的聚苯乙烯泡沫塑料板材(阻燃性能滿足GB8624關(guān)于隔熱用泡沫塑料的要求)。本發(fā)明得到的擠出型阻燃聚苯乙烯泡沫塑料板材具有導(dǎo)熱系數(shù)低(節(jié)能效率高)、強(qiáng)度高，同時(shí)其阻燃性能滿足國家建筑防火規(guī)范的要求，將取代模塑型聚苯乙烯泡沫塑料，在建筑保溫、管道夾層隔熱保溫等方面具有良好的應(yīng)用前景。文檔編號(hào)C08L25/06GK101157780SQ20071015021公開日2008年4月9日申請(qǐng)日期2007年11月19日優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日發(fā)明者萍卓,支洋波,胡勝利申請(qǐng)人:公安部天津消防研究所