【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于阻燃功能性聚苯乙烯發泡材料，涉及一種兼具力學性能和阻燃性能的聚苯乙烯珠粒泡沫材料及其制備方法。
技術介紹
1、在當前建筑保溫領域中，聚苯乙烯(ps)泡沫材料因其輕質、隔熱性能良好而被廣泛應用。然而，這種材料存在著一系列顯著的缺陷，特別是其熱穩定性較差，易于燃燒，且難以通過常規手段實現有效阻燃。這一特性不僅限制了ps泡沫材料在高溫或火災條件下的應用，也對其在建筑保溫領域的安全性構成了潛在威脅。
2、聚苯乙烯(ps)泡沫材料主要可分為模塑聚苯乙烯泡沫(eps)和擠塑聚苯乙烯泡沫(xps)，由于聚苯乙烯泡沫材料主要由c、h元素組成，且比表面積大、泡孔壁薄、且含有大量氣體，難以阻燃，因此無論是eps還是xps都極易燃燒，目前主要的阻燃方式均為在原料中添加溴系阻燃劑進行共混。截止2021年底，六溴環十二烷(hbcd)被全面禁用，而甲基八溴醚和溴化sbs成為聚苯乙烯泡沫最主要的阻燃劑，但兩者均為溴系阻燃劑，燃燒時會釋放溴化氫、二噁英等腐蝕性或有毒有害物質，對自然環境和人類生命健康危害極大。
3、為了應對這一挑戰，科研人員致力于開發無鹵阻燃聚苯乙烯泡沫材料。采用磷系阻燃劑替代溴系阻燃劑制備阻燃功能性聚苯乙烯泡沫是目前無溴化的一種有效措施，然而，采用磷系阻燃劑替代的無鹵阻燃聚苯乙烯泡沫材料在工業化實現中仍面臨諸多難題。一方面，阻燃劑的添加量通常較大，這不僅增加了生產成本，因磷系阻燃劑與聚苯乙烯的相容性差，還可能導致阻燃劑在材料中的析出，影響材料的整體性能和外觀，且聚苯乙烯分子結構不含o元素，磷系阻燃劑難以起
4、此外，無鹵阻燃聚苯乙烯泡沫材料在制備工藝方面也面臨諸多困難。例如，阻燃劑的分散均勻性、加工過程中的溫度控制、以及產品的質量控制等問題都需要得到妥善解決。
5、因此，亟需一種阻燃性能好、相容性佳且具備高力學性能等優點的聚苯乙烯發泡材料，以具備更佳的工業應用前景。
技術實現思路
1、本專利技術為了解決上述現有技術中的問題，提供一種兼具力學性能和阻燃性能的聚苯乙烯珠粒泡沫材料及其制備方法，本專利技術在制備工藝中利用復配阻燃劑實現負載協同、原位縮合、界面增容協同作用，制備得到高性能無鹵阻燃聚苯乙烯珠粒泡沫材料。其中所使用的復配阻燃劑均勻包覆于聚苯乙烯珠粒表面，在發泡過程中，高溫條件下催化促進交聯反應，實現發泡過程中的珠粒之間有效的粘接固化，形成穩固泡沫網絡結構，使得該復配阻燃劑同時兼具了交聯劑的功能，充分滿足了相關領域對于高性能阻燃泡沫材料的需求。
2、為實現上述目的，本專利技術是采用由以下技術措施構成的技術方案來實現的。
3、本專利技術提供了一種兼具力學性能和阻燃性能的聚苯乙烯珠粒泡沫材料的制備方法，主要包括以下步驟：
4、(1)將可發性聚苯乙烯珠粒經預發泡處理制備得到預發泡聚苯乙烯珠粒；
5、其中，所述預發泡處理的工藝參數為：預發泡壓力為0.15～0.30mpa，預發溫度為96～108℃，保溫30～35min，熟化時間4～24h；
6、(2)將步驟(1)所得預發泡聚苯乙烯珠粒浸漬于復配阻燃劑中，經機械攪拌后使得復配阻燃劑包覆于預發泡聚苯乙烯珠粒表面，得到包覆有阻燃劑的預發泡聚苯乙烯珠粒；
7、其中，所述復配阻燃劑的制備方法主要包括以下步驟：
8、(ⅰ)將阻燃劑中間體dopo經含氨基的硅烷偶聯劑改性，制備得到硅烷偶聯劑改性的阻燃劑中間體；
9、(ⅱ)將步驟(ⅰ)所得硅烷偶聯劑改性的阻燃劑中間體經醇解，制備得到粘稠透明狀液態的醇解中間體；
10、(ⅲ)將步驟(ⅱ)所得醇解中間體與可膨脹石墨按照10：(1.8～2.2)的質量比例混合，于80～85℃溫度條件下攪拌反應30～60min，制備得到復配阻燃劑；
11、(3)將步驟(2)所得包覆有阻燃劑的預發泡聚苯乙烯珠粒經高壓發泡制備得到兼具力學性能和阻燃性能的聚苯乙烯珠粒泡沫材料。
12、在本文中，步驟(1)中所述可發性聚苯乙烯珠粒為市售常規可發性聚苯乙烯(ps)珠粒原料，通常可直接選擇使用化工原料級別的ps珠粒原料。
13、在本文中，步驟(1)中所述預發泡處理為使可發性珠粒膨脹到一定程度，以使得最終成型時候泡沫材料的密度更低并減小密度梯度使泡沫均勻。需說明的是，在本專利技術中所限定的預發泡處理的工藝參數，為基于該工藝參數制備所得預發泡聚苯乙烯珠粒尺寸，與后續步驟中進行復配阻燃劑包覆提供一致性，從而達到本專利技術所聲明的技術效果。
14、通常地，步驟(1)中所述預發泡處理與后續步驟一樣同樣為高壓發泡，但應說明的是，若能夠達到與該工藝參數下高壓發泡一致的預發泡聚苯乙烯珠粒尺寸，本領域技術人員也可采用其它預發泡工藝方式。
15、在本文中，步驟(2)中所述將步驟(1)所得預發泡聚苯乙烯珠粒浸漬于復配阻燃劑中，其中預發泡聚苯乙烯珠粒與復配阻燃劑的比例選擇，以能夠滿足浸漬條件為準，為了更好地說明本專利技術，并提供一種可供參考的技術方案，所述預發泡聚苯乙烯珠粒浸漬于復配阻燃劑中，預發泡聚苯乙烯珠粒與復配阻燃劑的質量比例為1：(0.2～0.4)。
16、在其中一種技術方案中，為了使得步驟(2)中復配阻燃劑更好地包覆于預發泡聚苯乙烯珠粒表面，所述機械攪拌是在80～85℃條件下攪拌10～15min。
17、在本文中，步驟(ⅰ)中所述含氨基的硅烷偶聯劑，為現有技術中通用的含氨基官能團的市售硅烷偶聯劑，例如選擇包括kh550、kh560、kh570其中任意一種或多種。
18、在本文中，步驟(ⅰ)中所述將阻燃劑中間體dopo經含氨基的硅烷偶聯劑改性，可直接參照所選用的硅烷偶聯劑相關文獻或產品說明書進行改性。
19、為了更好地說明本專利技術，并提供一種可供參考的技術方案，步驟(ⅰ)中所述將阻燃劑中間體dopo經含氨基的硅烷偶聯劑改性，當含氨基的硅烷偶聯劑選擇為kh560時，具體是將阻燃劑中間體dopo與kh560按照摩爾比為1：(1.2～1.4)共混，于180～185℃溫度條件下攪拌處理6～8h，時間到達后，得到透明液態的硅烷偶聯劑改性的阻燃劑中間體。
20、在本文中，步驟(ⅰ)中所述阻燃劑中間體dopo，cas：35948-25-5，可直接通過購買市售產品獲得。
21、在其中一種技術方案中，步驟(ⅱ)中所述將步驟(ⅰ)所得硅烷偶聯劑改性的阻燃劑中間體經醇解，其中醇解具體為將硅烷偶聯劑改性的阻燃劑中間體加入至質量濃度為70％的乙醇水溶液中，攪拌至少30min后，經旋轉蒸發去除乙醇制備得到粘稠透明狀液態的醇解中間體；為了充分保障醇解效果，進一步優選硅烷偶聯劑改性的阻燃劑中間體與乙醇水溶液的質量比值為1/10。
22、需注意的是，步驟(ⅲ)所得復配阻燃劑若非制備后即用，宜在80～85℃溫度條件下攪拌至少本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種兼具力學性能和阻燃性能的聚苯乙烯珠粒泡沫材料的制備方法，其特征在于主要包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：所述預發泡聚苯乙烯珠粒浸漬于復配阻燃劑中，預發泡聚苯乙烯珠粒與復配阻燃劑的質量比例為1：(0.2～0.4)。
3.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述機械攪拌是在80～85℃條件下攪拌10～15min。
4.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：步驟(Ⅰ)中所述含氨基的硅烷偶聯劑包括KH550、KH560、KH570其中任意一種或多種。
5.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：步驟(Ⅰ)中所述將阻燃劑中間體DOPO經含氨基的硅烷偶聯劑改性，當含氨基的硅烷偶聯劑選擇為KH560時，具體是將阻燃劑中間體DOPO與KH560按照摩爾比為1：(1.2～1.4)共混，于180～185℃溫度條件下攪拌處理6～8h，時間到達后，得到透明液態的硅烷偶聯劑改性的阻燃劑中間體。
6.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：步驟(Ⅱ)中所述將步驟(Ⅰ)所得硅烷偶聯劑改性的阻燃劑中間
7.根據權利要求6所述制備方法，其特征在于：硅烷偶聯劑改性的阻燃劑中間體與乙醇水溶液的質量比值為1/10。
8.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述高壓發泡的工藝參數為：發泡壓力0.15～0.30Mpa，溫度115～126℃，保溫40～60min。
9.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：步驟(Ⅲ)所得復配阻燃劑若非制備后即用，宜在80～85℃溫度條件下攪拌至少10min后，再將預發泡聚苯乙烯珠粒浸漬于復配阻燃劑中。
10.如權利要求1所述兼具力學性能和阻燃性能的聚苯乙烯珠粒泡沫材料的制備方法所制備得到的兼具力學性能和阻燃性能的聚苯乙烯珠粒泡沫材料。
...【技術特征摘要】
1.一種兼具力學性能和阻燃性能的聚苯乙烯珠粒泡沫材料的制備方法，其特征在于主要包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：所述預發泡聚苯乙烯珠粒浸漬于復配阻燃劑中，預發泡聚苯乙烯珠粒與復配阻燃劑的質量比例為1：(0.2～0.4)。
3.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述機械攪拌是在80～85℃條件下攪拌10～15min。
4.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：步驟(ⅰ)中所述含氨基的硅烷偶聯劑包括kh550、kh560、kh570其中任意一種或多種。
5.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于：步驟(ⅰ)中所述將阻燃劑中間體dopo經含氨基的硅烷偶聯劑改性，當含氨基的硅烷偶聯劑選擇為kh560時，具體是將阻燃劑中間體dopo與kh560按照摩爾比為1：(1.2～1.4)共混，于180～185℃溫度條件下攪拌處理6～8h，時間到達后，得到透明液態的硅烷偶聯劑改性的阻燃劑中間體。
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