复合模塑纳米板及其制备方法.pdf

本发明属于建筑保温材料技术领域。复合模塑纳米板，其特征在于它由苯乙烯、去离子水、过氧化二苯甲酰、过苯甲酸叔丁酯、羟乙基纤维素、羟基磷酸钙、焦磷酸钠、戊烷、丁基萘磺酸钠和石墨原料制备而成；各原料所占质量份数为：苯乙烯100份、去离子水120份、过氧化二苯甲酰0.3～0.5份、过苯甲酸叔丁酯0.04～0.08份、羟乙基纤维素0.1～0.2份、羟基磷酸钙0.3～0.5份、焦磷酸钠0.02份、戊烷8份、丁基萘磺酸钠2～8份、石墨1.0～1.5份。该复合模塑纳米板具有：纳米孔径、导热系数低、柔性好、耐化学性能好、燃烧等级高、抗拉强度高、超低吸水率、建筑保温工程施工方便的效果。

权利要求书

复合模塑纳米板及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑保温材料技术领域，具体涉及一种复合模塑纳米板及其制备方法。
背景技术
近年来，建筑物墙面采用保温板以保证建筑物具有节能性能的方法已得到了越来越广泛的应用。现有的建筑保温板材，如中国专利申请号：201210290547.0（模板一体化保温板及其加工方法）；如中国专利申请号：201220144731.X（一种连续性发泡保温防火板）；如中国专利申请号：201230106460.4（绝热用聚苯乙烯泡沫塑料（ＥＰＳ保温板－黑色））；它们主要采用了苯乙烯、石膏、发泡剂、纤维等材料，但其导热系数、燃烧性能等级、吸水率、抗拉强度、柔韧性等综合性能有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合模塑纳米板及其制备方法，该复合模塑纳米板具有：导热系数低、柔性好、耐化学性能好、燃烧等级高、抗拉强度高、超低吸水率的效果。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：复合模塑纳米板，其特征在于它由苯乙烯、去离子水、过氧化二苯甲酰（BPO）、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）、羟乙基纤维素（HEC）、羟基磷酸钙（TCP）、焦磷酸钠、戊烷、丁基萘磺酸钠和石墨（可膨胀石墨）原料制备而成[通过间歇式悬浮聚合工艺生产而成可发性聚合物，再经预发泡工艺、模压成便于工程施工的板型（即复合模塑纳米板）]；各原料所占质量份数为：苯乙烯100份、去离子水120份、过氧化二苯甲酰（BPO）0.3～0.5份、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）0.04～0.08份、羟乙基纤维素（HEC）0.1～0.2份、羟基磷酸钙（TCP）0.3～0.5份、焦磷酸钠0.02份、戊烷8份、丁基萘磺酸钠2～8份、石墨1.0～1.5份。
所述各原料所占质量份数最佳为：苯乙烯100份、去离子水120份、过氧化二苯甲酰（BPO）0.4份、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）0.07份、羟乙基纤维素（HEC）0.1份、羟基磷酸钙（TCP）0.4份、焦磷酸钠0.02份、戊烷8份、丁基萘磺酸钠8份、石墨（可膨胀石墨）1.0份。
所述的苯乙烯为巴斯夫（中国）有限公司生产。
所述的过氧化二苯甲酰（BPO）为东莞市沁威化工有限公司生产。
所述的过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）为东莞市沁威化工有限公司生产。
所述的羟乙基纤维素（HEC）为美国陶氏化学有限公司生产。
所述的羟基磷酸钙为上海晨鸟化工有限公司生产，型号：50微米。
所述的焦磷酸钠为吴江市宏翔化工有限公司生产。
所述的戊烷为巴斯夫（中国）有限公司生产。
所述的丁基萘磺酸钠为孝感深远化工原料有限公司生产。
所述的可膨胀石墨为青岛天和达石墨有限公司生产。
上述的复合模塑纳米板的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1）原料的选取：按各原料所占质量份数为：苯乙烯100份、去离子水120份、过氧化二苯甲酰（BPO）0.3～0.5份、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）0.04～0.08份、羟乙基纤维素（HEC）0.1～0.2份、羟基磷酸钙（TCP）0.3～0.5份、焦磷酸钠0.02份、戊烷8份、丁基萘磺酸钠2～8份、石墨1.0～1.5份；选取苯乙烯、去离子水、过氧化二苯甲酰（BPO）、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）、羟乙基纤维素（HEC）、羟基磷酸钙（TCP）、焦磷酸钠、戊烷、丁基萘磺酸钠和石墨（可膨胀石墨）原料，备用；
2）间歇式悬浮聚合：【将苯乙烯、去离子水、过氧化二苯甲酰（BPO）、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）、羟乙基纤维素（HEC）、羟基磷酸钙（TCP）、焦磷酸钠、戊烷、丁基萘磺酸钠和可膨胀石墨原料，在悬浮剂羟基磷酸钙的存在下，以水为载体，在一定的温度和合理的搅拌下，由引发剂过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）引发单体进行聚合】；具体生产工艺如下：投入去离子水、苯乙烯，开动搅拌，投入羟乙基纤维素（HEC）总质量33.3%的羟乙基纤维素、羟基磷酸钙（TCP）总质量33.3%的羟基磷酸钙、过氧化二苯甲酰（BPO）、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）、焦磷酸钠、丁基萘磺酸钠、石墨，关上进料阀；然后升温至90℃，恒温3h，第二次投入羟乙基纤维素（HEC）总质量33.3%的羟乙基纤维素、羟基磷酸钙（TCP）总质量33.3%的羟基磷酸钙；继续恒温3h后，第三次投入余下的羟乙基纤维素（HEC）和余下的羟基磷酸钙（TCP），然后投入戊烷，控制压力≤1.0MPa【打开蒸汽阀，表压达0.8MPa时关闭蒸汽阀，使工作压力自然升至约0.9MPa】，升温至120℃，维持3‑4h后，冷却至40℃以下（最佳为室温－40℃）出料，得到可发性聚合物；
3）预发泡：采取蒸汽加热间歇式预发泡工艺对可发性聚合物预发泡【蒸汽压力降至0.2 MPa ，空气压力在0.7MPa，加热温度为90℃，时间为40s，根据体积和所要求的发泡率确定加料量，定好加料、加热温度和出料时间，使用河北广兴泡塑机械科技有限公司生产的型号为PSF160II的预发泡机为 (间歇式蒸汽预发泡机)间歇式生产】；得到发泡珠粒；
4）模压：将发泡珠粒模压，得到复合模塑纳米板（即便于工程施工的厚度分别为15mm、20mm、35mm、50mm、80mm、100mm板型）。
模压为：模具预热（温度为约100℃）、合模、加料、加热（约115℃）、冷却、脱模；加热蒸汽通过模板进入模腔，使模腔内的发泡珠粒膨胀粘结为一体，然后进行冷却，脱模取出制品，得到复合模塑纳米板。
复合模塑纳米板的长900mm，宽600mm，厚度分别有15mm、20mm、35mm、50mm、80mm、100mm；15mm厚度的退缺为宽7.5mm、退缺厚7.5mm，20mm厚度的退缺为宽10mm、退缺厚10mm，35mm厚度的退缺为宽10mm、退缺厚17.5mm，50mm厚度的退缺为宽10mm、退缺厚25mm，80mm厚度的退缺为宽10mm、退缺厚40mm，100mm厚度的退缺为宽10mm、退缺厚50mm；正反面抽的凹槽为宽30mm，正反面抽的凹槽的深2mm。
仅以20mm厚的板的模型说明：
成型后板长900mm，宽600mm，厚20mm；
退缺为宽10mm，退缺的厚10mm；
正反面抽的凹槽为宽30mm，正反面抽的凹槽的深2mm。
本发明的有益效果是：
1）采用苯乙烯，聚合物单体，聚合后的树脂耐化学性能稳定，吸水率低；
2）采用过氧化二苯甲酰（BPO），低温催化剂（触媒）；
3）采用过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB），高温引发剂；
4）采用羟乙基纤维素（HEC），具有良好的增稠、乳化、悬浮、分散、抗微生物侵蚀等性能，能使苯乙烯在水中有效、均匀的分散成小油滴，悬浮在体系中，使聚合物粒度均匀，成型粒子有效润滑、不粘结；
5）采用羟基磷酸钙（TCP），具有一定的活性和悬浮分散性。能保护胶体，防止珠状聚苯乙烯在成型时分离，防止聚苯乙烯于软粘阶段时分散不好凝结在一起而胶结，还可以控制、调节可发性聚苯乙烯珠粒的形状和粒径大小；
6）采用焦磷酸钠，作分散剂和乳化剂；
7）采用戊烷，发泡剂，受热汽化产生压力使珠粒膨胀，并形成闭孔结构；
8）采用丁基萘磺酸钠，阴离子表面活性剂，乳化剂和软化剂；
9）采用可膨胀石墨，阻燃剂，同时能吸收红外线和反射，降低导热系数；
10）本发明的各原料相互作用下，使该复合模塑纳米板具有：纳米孔径、导热系数低、柔性好、耐化学性能好、燃烧等级高、抗拉强度高、超低吸水率、建筑保温工程施工方便的效果。
本发明适用于新建和既有建筑改造等墙体表面的保温隔热。
附图说明
图1是实施例1的复合模塑纳米板的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
复合模塑纳米板，它由苯乙烯、去离子水、过氧化二苯甲酰（BPO）、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）、羟乙基纤维素（HEC）、羟基磷酸钙（TCP）、焦磷酸钠、戊烷、丁基萘磺酸钠和可膨胀石墨原料通过间歇式悬浮聚合工艺生产而成可发性聚合物，再经预发泡工艺、模压成便于工程施工的板型（即复合模塑纳米板）；各原料所占质量份数为：苯乙烯100份、去离子水120份、过氧化二苯甲酰（BPO）0.4份、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）0.07份、羟乙基纤维素（HEC）0.1份、羟基磷酸钙（TCP）0.4份、焦磷酸钠0.02份、戊烷8份、丁基萘磺酸钠8份、可膨胀石墨1.0份。
所述的苯乙烯为巴斯夫（中国）有限公司生产。
所述的过氧化二苯甲酰（BPO）为东莞市沁威化工有限公司生产。
所述的过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）为东莞市沁威化工有限公司生产。
所述的羟乙基纤维素（HEC）为美国陶氏化学有限公司生产。
所述的羟基磷酸钙为上海晨鸟化工有限公司生产，型号：50微米。
所述的焦磷酸钠为吴江市宏翔化工有限公司生产。
所述的戊烷为巴斯夫（中国）有限公司生产。
所述的丁基萘磺酸钠为孝感深远化工原料有限公司生产。
所述的可膨胀石墨为青岛天和达石墨有限公司生产。
上述复合模塑纳米板的制备方法，它包括如下步骤：
1）原料的选取：按上述选取各原料；
2）间歇式悬浮聚合：【将苯乙烯、去离子水、过氧化二苯甲酰（BPO）、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）、羟乙基纤维素（HEC）、羟基磷酸钙（TCP）、焦磷酸钠、戊烷、丁基萘磺酸钠和可膨胀石墨原料，在悬浮剂羟基磷酸钙的存在下，以水为载体，在一定的温度和合理的搅拌下，由引发剂过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）引发单体进行聚合】；具体生产工艺如下：投入去离子水、苯乙烯，开动搅拌，投入羟乙基纤维素（HEC）总质量33.3%的羟乙基纤维素、羟基磷酸钙（TCP）总质量33.3%的羟基磷酸钙、过氧化二苯甲酰（BPO）、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）、焦磷酸钠、丁基萘磺酸钠、石墨，关上进料阀；然后升温至90℃，恒温3h，第二次投入羟乙基纤维素（HEC）总质量33.3%的羟乙基纤维素、羟基磷酸钙（TCP）总质量33.3%的羟基磷酸钙；继续恒温3h后，第三次投入余下的羟乙基纤维素（HEC）和余下的羟基磷酸钙（TCP），然后投入戊烷，打开蒸汽阀，表压达0.8MPa时关闭蒸汽阀，使工作压力自然升至约0.9MPa（控制压力≤1.0MPa），升温至120℃，维持3‑4h后，冷却至40℃以下（最佳为室温－40℃）出料，得到可发性聚合物；
3）预发泡：采取蒸汽加热间歇式预发泡工艺对可发性聚合物预发泡，蒸汽压力降至0.2 MPa ，空气压力在0.7MPa，加热温度为90℃，时间为40s，根据体积和所要求的发泡率确定加料量，定好加料、加热温度和出料时间，使用河北广兴泡塑机械科技有限公司生产的型号为PSF160II的预发泡机为 (间歇式蒸汽预发泡机)间歇式生产；得到发泡珠粒；
4）模压：模具预热（温度约为100℃）、合模、加料、加热（约115℃）、冷却、脱模；加热蒸汽通过模板进入模腔，使模腔内的发泡珠粒膨胀粘结为一体，然后进行冷却，脱模取出制品，得到复合模塑纳米板（即便于工程施工的厚度分别为15mm、20mm、35mm、50mm、80mm、100mm板型），常温养护42天后即可施工使用。
仅以20mm厚的板的模型（即复合模塑纳米板）说明（如图1所示）：
成型后板长900mm，宽600mm，厚20mm；
退缺为宽10mm，厚10mm；
正反面抽的凹槽为宽30mm，正反面抽的凹槽的深2mm。
将本实施例制备的复合模塑纳米板进行如下测试： 
1、导热系数测试：按GB/T 10294测试，实验结果为0.0279 W/﹙m*k﹚，说明本发明导热系数低。
2、断裂弯曲负荷测试：按GB/T 8812测试。实验结果为61N，说明本发明柔性好。
3、耐化学性能：按GB/T 3857测试。实验结果为在试验介质分别为5%盐酸溶液、10%氨水溶液、95%乙醇溶液测试其抗拉强度损失率为5%以下，说明本发明耐化学性能好。
4、燃烧性能实验：按GB/T 8624测试。实验结果为A级不燃，说明本发明燃烧等级高。
5、抗拉强度测试：按JGJ 144测试。实验结果为0.179MPa，说明本发明抗拉强度高。
6、吸水率测试：按GB/T 8810测试。实验结果为0.81%，说明本发明超低吸水率。
7、复合模塑纳米板的粒径测试：使用马尔文粒径仪器测试。实验结果为207nm，说明本发明纳米孔径。
8、建筑保温工程施工方便在此不作描述。
实施例2：
与实施例1基本相同，不同之处在于各原料所占质量份数不同，本实施例：各原料所占质量份数为：苯乙烯100份、去离子水120份、过氧化二苯甲酰（BPO）0.3份、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）0.08份、羟乙基纤维素（HEC）0.1份、羟基磷酸钙（TCP）0.5份、焦磷酸钠0.02份、戊烷8份、丁基萘磺酸钠8份、可膨胀石墨1.5份。
其制备方法同实施例1（只是各原料所占质量份数不同）。
将本实施例制备的复合模塑纳米板进行如下测试： 
1、导热系数测试：按GB/T 10294测试，实验结果为0.0279 W/﹙m*k﹚，说明本发明导热系数低。
2、断裂弯曲负荷测试：按GB/T 8812测试。实验结果为60N，说明本发明柔性好。
3、耐化学性能：按GB/T 3857测试。实验结果为在试验介质分别为盐酸5%、氨水10%、乙醇95%的溶液测试其抗拉强度损失率为5%以下，说明本发明耐化学性能好。
4、燃烧性能实验：按GB/T 8624测试。实验结果为A级不燃，说明本发明燃烧等级高。
5、抗拉强度测试：按JGJ 144测试。实验结果为0.170MPa，说明本发明抗拉强度高。
6、吸水率测试：按GB/T 8810测试。实验结果为0.81%，说明本发明超低吸水率。
7、复合模塑纳米板的粒径测试：使用马尔文粒径仪器测试。实验结果为207nm，说明本发明纳米孔径。
8、建筑保温工程施工方便在此不作描述。
实施例3：
与实施例1基本相同，不同之处在于各原料所占质量份数不同，本实施例：各原料所占质量份数为：苯乙烯100份、去离子水120份、过氧化二苯甲酰（BPO）0.4份、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）0.06份、羟乙基纤维素（HEC）0.1份、羟基磷酸钙（TCP）0.4份、焦磷酸钠0.02份、戊烷8份、丁基萘磺酸钠8份、可膨胀石墨1.2份。
其制备方法同实施例1（只是各原料所占质量份数不同）。
将本实施例制备的复合模塑纳米板进行如下测试： 
1、导热系数测试：按GB/T 10294测试，实验结果为0.0279 W/﹙m*k﹚，说明本发明导热系数低。
2、断裂弯曲负荷测试：按GB/T 8812测试。实验结果为62N，说明本发明柔性好。
3、耐化学性能：按GB/T 3857测试。实验结果为在试验介质分别为盐酸5%、氨水10%、乙醇95%的溶液测试其抗拉强度损失率为5%以下，说明本发明耐化学性能好。
4、燃烧性能实验：按GB/T 8624测试。实验结果为A级不燃，说明本发明燃烧等级高。
5、抗拉强度测试：按JGJ 144测试。实验结果为0.171MPa，说明本发明抗拉强度高。
6、吸水率测试：按GB/T 8810测试。实验结果为0.81%，说明本发明超低吸水率。
7、复合模塑纳米板的粒径测试：使用马尔文粒径仪器测试。实验结果为207nm，说明本发明纳米孔径。
8、建筑保温工程施工方便在此不作描述。
实施例4：
与实施例1基本相同，不同之处在于各原料所占质量份数不同，本实施例：各原料所占质量份数为：苯乙烯100份、去离子水120份、过氧化二苯甲酰（BPO）0.5份、过苯甲酸叔丁酯（T‑BPB）0.04份、羟乙基纤维素（HEC）0.2份、羟基磷酸钙（TCP）0.3份、焦磷酸钠0.02份、戊烷8份、丁基萘磺酸钠2份、可膨胀石墨1.0份。
其制备方法同实施例1（只是各原料所占质量份数不同）。
将本实施例制备的复合模塑纳米板进行如下测试： 
1、导热系数测试：按GB/T 10294测试，实验结果为0.0279 W/﹙m*k﹚，说明本发明导热系数低。
2、断裂弯曲负荷测试：按GB/T 8812测试。实验结果为60N，说明本发明柔性好。
3、耐化学性能：按GB/T 3857测试。实验结果为在试验介质分别为盐酸5%、氨水10%、乙醇95%的溶液测试其抗拉强度损失率为5%以下，说明本发明耐化学性能好。
4、燃烧性能实验：按GB/T 8624测试。实验结果为A级不燃，说明本发明燃烧等级高。
5、抗拉强度测试：按JGJ 144测试。实验结果为0.170MPa，说明本发明抗拉强度高。
6、吸水率测试：按GB/T 8810测试。实验结果为0.80%，说明本发明超低吸水率。
7、复合模塑纳米板的粒径测试：使用马尔文粒径仪器测试。实验结果为207nm，说明本发明纳米孔径。
8、建筑保温工程施工方便在此不作描述。