建筑外墙外保温聚苯板生产研发进展_陈春丽.pdf

综述CHINASYNTHETICRESINANDPLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料，2023，40（3）：83用于建筑保温材料的聚苯板主要有模塑聚苯板（EPS）和挤塑聚苯板（XPS）1。EPS是以含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒为原料，经加热预发后在模具中加热成型的具有微细闭孔结构的白色固体保温板材，其导热系数为0.0330.041 W/（m K），具有质轻、隔热、隔音、耐低温等特点，广泛应用于建筑墙体和屋面的节能保温。XPS是以聚苯乙烯辅以聚合物在加热混合的同时，注入催化剂，而后挤塑压出连续性闭孔发泡的硬质泡沫塑料板。聚苯板保温性能良好，造价低且施工简单、维修方便；但是传统聚苯板的防火性能较差，遇到火源或热源时，会迅速融化、收缩，甚至燃烧，且火势蔓延速度快，滴落严重，易引发二次火灾2。通过改性可以提升聚苯板的阻燃性能。改性聚苯板主要有石墨聚苯板、热固改性聚苯板、聚合聚苯板和渗透聚苯板。本文综述了改性聚苯板的生产研发进展。1 石墨聚苯板石墨聚苯板是在普通聚苯板生产过程中，加入石墨作为阻燃剂，广泛用于建筑内外墙保温领域。石墨聚苯板生产工艺流程通常为：颗粒预发，干燥熟化，成型，切割及包装3。安徽德全新型建材科技有限公司4制备出一种高强度的石墨聚苯板，原料组成：聚苯乙烯95.0 DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2023.03.19建筑外墙外保温聚苯板生产研发进展陈春丽（许昌陶瓷职业学院，河南 许昌 461100）摘 要：应用于建筑物外墙外保温的聚苯板需要进行改性以提高阻燃性能。通过在聚苯乙烯母粒中加入石墨等添加剂经预发、熟化、成型工艺制成石墨聚苯板；向聚苯乙烯母粒中添加阻燃剂经过预发泡、二次发泡可以制备热固改性聚苯板；聚苯乙烯预发泡再与防火材料混合搅拌后，加热二次发泡成型可以制备聚合聚苯板。成型后的聚苯板渗透防火料固化后可制得渗透聚苯板。改性后的聚苯板阻燃性能提高。关键词：聚苯板 阻燃性能 热固改性中图分类号：TQ 320.72+2 文献标志码：A 文章编号：1002-1396（2023）03-0083-04Development of polystyrene insulation plate for building s exterior wall Chen Chunli（Xuchang Ceramic Vocational College，Xuchang 461100，China）Abstract：The polystyrene plate applied for building s exterior walls insulation needs to be modified to improve its flame retardancy.Graphite/polystyrene plate is made by adding graphite to polystyrene masterbatch after pre-expansion，curing and molding.Thermal setting modified polystyrene plate can be produced by adding flame retardant to masterbatch after pre-expansion and second expansion.Polymerized polystyrene plate can be made by mixing pre-expanded polystyrene with fireproofing material after second expansion.Permeable polystyrene plate is obtained by curing molded polystyrene plate permeated fireproofing material.The flame retardancy of polystyrene plate is improved after modification.Keywords：polystyrene plate；flame retardancy；thermal setting modification收稿日期：2022-11-28；修回日期：2023-02-27。作者简介：陈春丽，女，1988年生，硕士，讲师，2013年毕业于中南大学建筑与土木工程专业，研究方向为土木工程。E-mail：。合 成 树 脂 及 塑 料2023年第40卷.84.phr，膨胀石墨粉14.0 phr，发泡剂戊烷10.0 phr，纤维素晶须（直径5 m、长度180 m）12.0 phr，聚乙烯12.0 phr，相容剂马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS-g-MAH）1.4 phr，碳酸钙粒子（粒径5 m）6.0 phr，抗氧剂1010 1.4 phr。先使用表面活性剂对膨胀石墨粉、碳酸钙粒子表面改性。将改性膨胀石墨粉和碳酸钙粒子与聚苯乙烯、聚乙烯在高速混合机中混合均匀，然后加入纤维素晶须、相容剂SEBS-g-MAH和抗氧剂1010，继续搅拌得到混合物。使用双螺杆挤出机将混合物熔融挤出，拉条冷却，切粒得到石墨聚苯板颗粒；双螺杆挤出机主机转速700 r/min，过滤器的孔径30 m，各区温度分别为225，230，232，234，235。将石墨聚苯板颗粒与戊烷发泡剂混合于挤塑机中挤压成型，在0.4 MPa，50 的条件下养护8 h得到石墨聚苯板，其悬臂梁缺口冲击强度为15.8 kJ/m2，聚苯板的整体强度得以提高。江苏卧牛山保温防水技术有限公司5提供了一种石墨聚苯板的制备方法，使用1.0 phr石墨聚苯乙烯颗粒，1.5 phr热固性树脂混合液，0.3 phr固化剂。其中，热固性树脂混合液组成：苯酚与甲醛摩尔比为0.7的酚醛树脂60.0 phr，糠醛树脂20.0 phr，甲醛与三聚氰胺摩尔比为2.0的三聚氰胺甲醛树脂1.0 phr。固化剂组成：硼酸15.0 phr，苯磺酸30.0 phr，对甲苯磺酸20.0 phr，硫酸乙酯1.0 phr，氧化镁5.0 phr，氢氧化铝7.0 phr，硅酸铝5.0 phr，平均粒径80 nm的石墨颗粒5.0 phr。将石墨聚苯乙烯颗粒进行预发，干燥，熟化，获得聚苯乙烯熟化颗粒，搅拌条件下加入热固性树脂混合液、固化剂获得前体颗粒；前体颗粒搅拌10 min后通入100 的热风干燥5 min，再进入流化床继续干燥5 min，经过两次干燥，当水含量在2（w）以下得到干燥颗粒；干燥颗粒在35 熟化24 h得到发泡倍率50倍、松散堆密度25 kg/m3的石墨聚苯乙烯熟化颗粒。熟化颗粒进入成型机，通入0.5 MPa的热蒸汽加热10 min，得到石墨聚苯板。该石墨聚苯板表观密度39 kg/m3，压缩强度0.24 MPa，垂直于板面的抗拉伸强度0.16 MPa，导热系数0.036 W/（m K），氧指数44%，燃烧没有滴落物。山东基舜节能建材有限公司6公开了一种防火隔热保温板的制备方法。以石墨XPS为基础板材，石墨XPS的一个面复合胶粉颗粒层，另一个面复合改性玻化微珠层。石墨XPS原料组成为：聚苯乙烯85.0 phr，膨胀石墨14.0 phr，滑石粉7.0 phr，阻燃剂11.5 phr，炭黑2.1 phr，CO2发泡剂8.0 phr。将苯乙烯、膨胀石墨、滑石粉、阻燃剂、炭黑混合搅拌；通过长度10 m，平均温度230 螺杆高温一级塑化，并高压注入CO2发泡剂通过80 低温10 m螺杆二级混配，经过积木式模具挤出，进入整平台挤压成型。改性玻化微珠原料组成为：硅酸盐水泥124.0 phr，重钙粉37.0 phr，石英粉12.0 phr，粉煤灰12.0 phr，玻化微珠颗粒62.0 phr，有机硅憎水剂2.0 phr，抗裂纤维0.7 phr，纤维素醚1.0 phr，聚乙烯醇2.0 phr，经过双轴搅拌机混合搅拌干粉灌装得到改性玻化微珠。胶粉颗粒原料组成：180.0 phr硅酸盐水泥，26.0 phr粉煤灰，24.0 phr石英砂，12.0 phr重钙粉，11.0 phr乳胶粉瓦克，2.0 phr有机硅憎水剂，0.7 phr抗裂纤维，1.0 phr纤维素醚，1.0 phr淀粉醚，2.0 phr减水剂。改性玻化微珠、胶粉颗粒与石墨XPS复合成型得到防火隔热保温板。该保温板可以用于现浇墙体的施工过程，使墙体和保温板一体成型，施工更加方便，还可以用于外墙黏贴固定保温板的施工。保温性能提高30，燃烧性能达到A级。石墨聚苯板不仅具有普通保温板的所有性能，还具有优越的防火、保温、力学、物理性能，可成熟地应用于薄抹灰外墙保温系统、彩钢复合板、保温装饰一体板。2 热固改性聚苯板热固改性聚苯板以聚苯乙烯颗粒为主要原料，通过添加阻燃剂等添加剂对聚苯乙烯分子改性提高阻燃性能。安徽天宇国润保温节能科技有限公司7提供一种防火型EPS，其原料组成为：可发性聚苯乙烯66.0 phr，粒径120 m的可再分散乳胶粉4.5 phr，粒径10 m滑石粉9.0 phr，粒径75.0 m草木灰17.0 phr。将可发性聚苯乙烯和可再分散乳胶粉、滑石粉、草木灰混合均匀，得到混合料。混合料在100、蒸汽压力0.14 MPa、蒸汽湿度9%条件下预发泡25 s后，于38 熟化4.5 h，29 熟化8.0 h，24 熟化11.0 h，得到聚苯乙烯颗粒。聚苯乙烯颗粒投入板材成型机中，通入117 蒸汽熔融后冷却成型，成型后的板材于50 养护4.0 h后，自然条件下放置12.0 h，得到防火型EPS。该防火型EPS应用在建筑外墙外保温系统中遇火不燃，火焰烧烤无滴落物，不卷曲，具有良好的阻燃性能和保温隔热功能。厦门一华峰塑胶科技有限公司8公开了一种石墨烯聚苯板的制备方法，原料组成为：聚苯乙第 3 期.85.烯80 phr，氧化石墨烯15 phr，苯乙烯二甲基硅氧烷醇醚共聚物5 phr，蜂蜡3 phr，煅烧后的贝壳粉3 phr，加热至96100 搅拌均匀后得到预混物，于96100，0.030.05 MPa发泡4050 s，之后于2628 冷却8 h进行熟化，熟化料于120125，0.120.15 MPa二次发泡1520 s后，于2224 冷却5 h二次熟化。产物于板材成型机中加热熔融，冷却成型，得到聚苯板。该聚苯板的抗拉强度314 kPa，压缩强度293 kPa，导热系数0.01 W/（m K），吸水率0.1%，导热系数和吸水率显著降低。徐州飞云泡沫制品有限责任公司9公开了一种隔音防火聚苯板的制备方法，将聚苯乙烯38.0 phr，气相二氧化硅38.0 phr，纳米气凝胶1.0 phr，石墨烯1.0 phr，白色高温陶瓷釉料1.0 phr，杜仲胶5.0 phr，防老剂乙氧基喹啉0.5 phr，改性海泡石3.0 phr，预混后于50 搅拌10 min，再于70 烘烤20 min，得到改性聚苯乙烯混合物，于发泡机内250 发泡形成颗粒。将发泡颗粒送入二次板材成型模具250 发泡得到隔音型纳米防火聚苯板。该聚苯板隔热保温性能良好并且隔音效果强，同时达到了A级防火要求。张淼10使用无卤阻燃剂包覆聚苯乙烯制备聚苯板，原料组成：聚苯乙烯100 phr，酚醛树脂90 phr，酸值491 mg/g的固化剂20 phr，膨胀石墨4 phr，聚磷酸铵8 phr。所制聚苯板氧指数33.0%，拉伸强度0.310 MPa，压缩强度0.109 MPa，热稳定性能好，阻燃性能好，能够降低热释放速率。热固改性聚苯板是在传统EPS的基础上进行改良，从而达到A级阻燃效果的保温隔热材料，解决无机材料不保温、有机材料不防火的难题。3 聚合聚苯板聚合聚苯板是由预发泡聚苯乙烯颗粒或改性聚苯乙烯颗粒与无机防火材料混合搅拌加热二次发泡成型得到。青岛龙商建设有限公司11公开了一种阻燃型硅质聚苯板墙体保温材料的制备方法，将60.0 phr粒径125 m的聚苯乙烯与6.4 phr纳米二氧化硅、2.0 phr纳米氢氧化铝在150 搅拌混合均匀并反应1 h，得到改性聚苯乙烯；将1.0 phr硬脂酸锌润滑剂和1.5 phr阻燃剂（质量比为1 1的磷酸三乙醇胺和磷酸铵的混合物）混合均匀，然后与改性聚苯乙烯颗粒混合后进入流化干燥床干燥，预发泡熟化得到改性聚苯乙烯珠粒；将10.0 phr酚醛树脂、6.0 phr环氧树脂、1.0 phr脱模剂脂肪酸钠、4.5 phr阻燃剂、2.0 phr稳定剂三盐基硫酸铅、3.0 phr发泡剂（质量比为2 1碳酸钙和碳酸氢钠混合物）充分混合搅拌均匀得到覆膜料。将改性聚苯乙烯珠粒、覆膜料、9.0 phr固化剂乙酸丁酯置入高速混合机中充分混合后烘干，破碎，加热模塑成型得到阻燃型硅质聚苯板。该板阻燃等级达到保温材料A级防火标准，可以改善聚苯板遇火收缩、熔滴的缺陷。安徽三棵树涂料有限公司12开发出一种阻燃聚苯板，将硅酸钾15.0 phr，硅酸钠15.0 phr，硅酸锂5.0 phr，乳液2.0 phr，憎水剂0.1 phr，漂珠5.0 phr，水20.0 phr混合均匀后加入堆密度为18 kg/m3的预发泡聚苯乙烯颗粒6.018.0 phr进行一次涂覆；一次涂覆后的聚苯乙烯颗粒于65 干燥8 h，搅拌得到干燥分散状态的一次涂覆聚苯乙烯颗粒。称取酚醛树脂20.0 phr，玻璃纤维1.0 phr，氢氧化镁10.0 phr，碳酸钙10.0 phr，水20.0 phr，混合均匀后与5.0 phr磷酸树脂充分混合，均匀涂覆于一次涂覆聚苯乙烯颗粒并干燥分散，转移至成型机中进行模塑成型；脱模后常温干燥养护14 d，经切割制得阻燃聚苯板，其氧指数55%，阻燃性能显著提升。聚合聚苯板防火等级为A级，在大火燃烧时无烟无味，过火后还可继续使用。并且生产工艺简单，施工方便，施工程序与其他板材施工没有区别。4 渗透聚苯板渗透聚苯板是成型后的聚苯板渗透防火料或其他材料固化而成。保定威尔达节能科技有限公司13制备了一种防火聚苯板。首先制备防火料，将10.00 phr氯化石蜡、2.00 phr丙烯酸酯乳液、2.00 phr环氧硅油乳液以及30.00 phr水，以1 600 r/min的速率搅拌10 min后加入20.00 phr改性海泡石粉、4.00 phr磷酸铝、1.00 phr硬脂酸镁、0.25 phr二茂铁、0.75 phr硼酸锌以及0.10 phr 1-羟基环己基苯基甲酮，搅拌均匀后加入40.00 phr硅酸钾，升温到35 以200 r/min的速率搅拌30 min，冷却后得到防火料。将聚苯板置于密闭容器注入防火料，抽真空至-0.06 MPa，覆有防火料的聚苯板在60 干燥2 h，紫外光照射10 min，得到防火聚苯板。北京工业大学14公开了一种XPS的改性方法。首先，配制紫外固化涂层溶液：将2 phr光引发剂溶解于20 phr丙烯酸、20 phr丙烯酸丁酯和2 phr-氨丙基三甲氧基硅烷混合液中，磁力搅拌30 min至光引发剂完全溶解；倒入100 phr双酚A型环氧丙烯陈春丽.建筑外墙外保温聚苯板生产研发进展合 成 树 脂 及 塑 料2023年第40卷.86.酸酯中继续搅拌均匀，脱出气泡。将制备好的溶液涂布在XPS上，通过匀胶机吸附保温板，旋涂甩出多余的溶液。涂布后的XPS置于功率为200 mW/cm2、主波峰为365 nm的LED紫外灯下照射30 s进行光固化。经表面光固化后的XPS与黏结砂浆进行黏结，放入养护箱中养护28 d。XPS在出厂前，通过紫外固化涂层溶液表面改性，可以改善与无机砂浆之间的表面润湿性，两者之间的拉伸黏结强度为0.216 MPa，耐水拉伸黏结强度为0.16 MPa，能够省去现场施工涂刷界面剂的步骤。渗透聚苯板具有良好的隔热保温性能，铺装时不需要特殊施工工艺，只需在现场切割成所需的形状直接贴在所需部位，减少施工时间。5 结语聚苯板应用于建筑物的外墙外保温，近年来针对提高聚苯板的阻燃性能一直在研究，通过对苯乙烯原料的改性、对聚苯乙烯发泡粒子的涂覆包裹以及对聚苯板的涂覆渗透等方法可以提高聚苯板的阻燃性能，还可以优化施工步骤。6 参考文献1 姬辉.EPS板和XPS板性能比较及节能价值 J.江西建材，2022（7）：141-142.2 温芝刚.聚苯板外墙保温系统施工质量控制对策 J.建材与装饰，2020（3）：13.3 李瑜.建筑节能市场的新宠石墨聚苯板J.砖瓦，2018（10）：85.4 安徽德全新型建材科技有限公司.一种高强度的石墨聚苯板及其制备方法：中国，108047581A P.2018-05-18.5 江苏卧牛山保温防水技术有限公司.一种树脂组合物、石墨聚苯板及其制备方法：中国，104744885A P.2015-07-01.6 山东基舜节能建材有限公司.一种防火隔热保温材料及其制备方法和应用：中国，110577388A P.2019-12-17.7 安徽天宇国润保温节能科技有限公司.一种防火型模塑聚苯板及其制备方法：中国，110256773A P.2019-09-20.8 厦门一华峰塑胶科技有限公司.一种石墨烯聚苯板及其制备方法：中国，109666228A P.2019-04-23.9 徐州飞云泡沫制品有限责任公司.一种隔音型A级防火聚苯板及其制备方法：中国，110776700A P.2020-02-11.10 张淼.无卤阻燃剂包覆聚苯乙烯板的制备方法与性能研究D.太原：中北大学，2017.11 青岛龙商建设有限公司.一种阻燃型硅质聚苯板墙体保温材料：中国，109401094A P.2019-03-01.12 安徽三棵树涂料有限公司.一种阻燃聚苯板及其制备方法：中国，114479299A P.2022-05-13.13 保定威尔达节能科技有限公司.一种防火聚苯板用防火料及其制备和使用方法：中国，110305489A P.2019-10-08.14 北京工业大学.紫外固化涂层溶液、制备方法、挤塑聚苯板改性方法及应用：中国，114605898A P.2022-06-10.52 Zhai Yao，Ma Yaoguang，David S N，et al.Scalable-manufactured randomized glass-polymer hybrid metamaterial for daytime radiative coolingJ.Science，2017，355（6329）：1062-1066.53 陈可成.利用辐射冷却原理制造的新型降温膜材料 J.塑料包装，2017，27（2）：60-63；15.54 Firstenberg M S，Stahel P F，Hanna J，et al.Successful COVID-19 rescue therapy by extra-corporeal membrane 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