本發明屬于復合材料領域，涉及一種阻燃泡沫材料及其制備方法。
背景技術：
發泡聚苯乙烯樹脂，是20世紀40年代初由德國巴斯夫公司首先發明的一種具有出色的低密度和絕熱性能的泡沫材料。發泡聚苯乙烯樹脂的用途非常廣泛，由于其具有高強度、質量輕、極佳的保溫絕熱性能和高吸收能量能力，可以用作各種儀表、貴重物品、精密儀器、蔬菜水果和水產品等的包裝材料；而因為其具有熱傳導率低、吸水性小、電絕緣性好、隔音、防潮以及成型工藝簡單等優良特性，而被廣泛應用在道路橋梁的路基鋪設和房屋建筑以及漁業捕撈和冷藏行業的保溫材料等方面。其中，作為一種優良的建筑材料，發泡聚苯乙烯樹脂主要用于建筑物的屋面和墻體，其作為外保溫復合墻體具有十分良好的節能效果；而作為保溫屋面適用于住宅、工廠、平式和柏油屋面，可以起到隔音、擋水蒸汽、密封和保溫隔熱等作用。作為建筑用保溫材料，首要考慮的幾個性能指標是低的熱導率，高的阻燃能力，較好的粘接性能和較好的自身強度。
發泡聚苯乙烯樹脂的結構特點是比表面積很大，且材料內部結構為泡孔狀，并且泡孔之間為泡壁、支柱或者聚苯乙烯薄膜，其材料內部大部分體積為空氣所占有，當其著火后非常容易發生火焰擴散。因此，發泡聚苯乙烯樹脂制品的阻燃要比其他普通樹脂材料困難很多。而且，發泡聚苯乙烯樹脂燃燒時會產生橙色火焰，發出苯乙烯的氣味，并伴隨大量黑煙，毒性很大。
cn104262809a公開了一種可阻燃型保溫泡沫材料，包括下列重量份數的物質：聚苯乙烯55-76份，可膨脹石墨21-34份，橡膠15-27份，甲基硅醇鈉11.5-23.5份，大豆蛋白膠5-12份，氧化聚乙烯蠟粉1-8份，硫醇21-40份，羧酸10-17份，空心玻璃微珠15-24份，二甲苯5-17份，白油5-8份，可再分散乳膠粉1-5份，晶石11-14份，碳酸鈣5.5-12.6份。
然而上述阻燃型泡沫材料的阻燃性能仍不理想，且耐腐蝕性能較差。
技術實現要素：
針對現有阻燃型泡沫材料存在的問題，本發明提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法。本發明通過向制備阻燃型泡沫材料的原料中加入乙烯基聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚和四乙氧基硅烷，對原料進行改性，在調節其阻燃性能的同時使材料具有優異的抗腐蝕性能。
為達此目的，本發明采用以下技術方案：
第一方面，本發明提供了一種阻燃泡沫材料，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯20份～30份、聚苯乙烯20份～30份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份～20份、壬基酚聚氧乙烯醚3份～5份、四乙氧基硅烷8份～15份、抗氧劑5份～10份、阻燃劑5份～10份、阻燃助劑2份～5份和分散劑2份～5份。
其中，聚氯丁烯的重量份可為20份、22份、24份、26份、28份或30份等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；聚苯乙烯的重量份可為20份、22份、24份、26份、28份或30份等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；乙烯基聚二甲基硅氧烷的重量份可為10份、12份、14份、16份、18份或20份等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；壬基酚聚氧乙烯醚的重量份可為3份、3.5份、4份、4.5份或5份等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；四乙氧基硅烷的重量份可為8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；抗氧劑的重量份可為5份、6份、7份、8份、9份或10份等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；阻燃劑的重量份可為5份、6份、7份、8份、9份或10份等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；阻燃助劑的重量份可為2份、3份、4份或5份等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；分散劑的重量份可為2份、3份、4份或5份等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
以下作為本發明優選的技術方案，但不作為本發明提供的技術方案的限制，通過以下技術方案，可以更好地達到和實現本發明的技術目的和有益效果。
作為本發明優選的技術方案，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯25份、聚苯乙烯25份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5份、壬基酚聚氧乙烯醚4份、四乙氧基硅烷10份、抗氧劑7份、阻燃劑7份、阻燃助劑3份和分散劑3份。
作為本發明優選的技術方案，所述抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
優選地，所述阻燃劑為氫氧化鎂。
優選地，所述阻燃助劑為7-正戊氧基-4,5-二氫-2h-[1,2,4]-三唑[4,3-a]并喹啉-1-酮。
優選地，所述的分散劑為硅酮類化合物。
第二方面，本發明提供了上述阻燃泡沫材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
(1)按原料配方量在攪拌條件下先將聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反應容器中，再依次加入硫酸鉀、壬基酚聚氧乙烯醚、環氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，進行分散；
(2)步驟(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧劑、阻燃劑、阻燃助劑和分散劑，攪拌均勻后進行膨脹處理，即得到阻燃泡沫材料。
其中，本發明所述膨脹處理為本領域常規技術，故此處不再贅述。
作為本發明優選的技術方案，步驟(1)中所述分散時間為20min～30min，例如20min、22min、24min、26min、28min或30min等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
優選地，步驟(1)所述分散溫度為60℃～70℃，例如60℃、62℃、64℃、66℃、68℃或70℃等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
作為本發明優選的技術方案，步驟(2)所述攪拌的攪拌速率為500r/min～600r/min，例如500r/min、520r/min、540r/min、560r/min、580r/min或600r/min等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
作為本發明優選的技術方案，步驟(2)得到的阻燃泡沫材料的密度＜200kg/m3，例如180kg/m3、160kg/m3、140kg/m3、120kg/m3或100kg/m3等以及更低，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明通過向制備阻燃型泡沫材料的原料中加入乙烯基聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚和四乙氧基硅烷，對原料進行改性，在調節其阻燃性能的同時使材料具有優異的抗腐蝕性能。經測試，所述材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為1.0mj，著火速率(figra)為80w/s，發煙速率為(smogra)130m2/s和發煙總量(tsp)為75m2，可燃性等級為b-s2-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質損率僅為3％。
具體實施方式
為更好地說明本發明，便于理解本發明的技術方案，下面對本發明進一步詳細說明。但下述的實施例僅僅是本發明的簡易例子，并不代表或限制本發明的權利保護范圍，本發明保護范圍以權利要求書為準。
本發明具體實施例部分提供了一種阻燃泡沫材料，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯20份～30份、聚苯乙烯20份～30份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份～20份、壬基酚聚氧乙烯醚3份～5份、四乙氧基硅烷8份～15份、抗氧劑5份～10份、阻燃劑5份～10份、阻燃助劑2份～5份和分散劑2份～5份。
其制備方法為：
(1)按原料配方量在攪拌條件下先將聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反應容器中，再依次加入硫酸鉀、壬基酚聚氧乙烯醚、環氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，進行分散；
(2)步驟(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧劑、阻燃劑、阻燃助劑和分散劑，攪拌均勻后進行膨脹處理，即得到阻燃泡沫材料。
本發明各實施例中；可燃性以及熱釋放總量(thr))、著火速率(figra)、發煙速率(smogra)和發煙總量(tsp)的確定按照en13823；可燃性分級按照en13501。
以下為本發明典型但非限制性實施例：
實施例1：
本實施例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯25份、聚苯乙烯25份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5份、壬基酚聚氧乙烯醚4份、四乙氧基硅烷10份、抗氧劑7份、阻燃劑7份、阻燃助劑3份和分散劑3份。
其制備方法為：
(1)按原料配方量在攪拌條件下先將聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反應容器中，再依次加入硫酸鉀、壬基酚聚氧乙烯醚、環氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，在65℃下分散25min；
(2)步驟(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧劑、阻燃劑、阻燃助劑和分散劑，在550r/min下攪拌均勻后進行膨脹處理，即得到密度＜200kg/m3阻燃泡沫材料。
本實施例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為0.9mj，著火速率(figra)為79w/s，發煙速率為(smogra)128m2/s和發煙總量(tsp)為73m2，可燃性等級為b-s2-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質損率僅為1％。
實施例2：
本實施例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯20份、聚苯乙烯20份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份、壬基酚聚氧乙烯醚3份、四乙氧基硅烷8份、抗氧劑5份、阻燃劑5份、阻燃助劑2份和分散劑2份。
其制備方法為：
(1)按原料配方量在攪拌條件下先將聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反應容器中，再依次加入硫酸鉀、壬基酚聚氧乙烯醚、環氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，在60℃下分散30min；
(2)步驟(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧劑、阻燃劑、阻燃助劑和分散劑，在500r/min下攪拌均勻后進行膨脹處理，即得到密度＜200kg/m3阻燃泡沫材料。
本實施例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為1.3mj，著火速率(figra)為81w/s，發煙速率為(smogra)132m2/s和發煙總量(tsp)為78m2，可燃性等級為b-s2-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質損率僅為2％。
實施例3：
本實施例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料按重量份計包括以下組分：聚氯丁烯30份、聚苯乙烯30份、乙烯基聚二甲基硅氧烷20份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、四乙氧基硅烷15份、抗氧劑10份、阻燃劑10份、阻燃助劑5份和分散劑5份。
其制備方法為：
(1)按原料配方量在攪拌條件下先將聚氯丁烯和聚苯乙烯加入反應容器中，再依次加入硫酸鉀、壬基酚聚氧乙烯醚、環氧改性醇酯和四乙氧基硅烷，在70℃下分散20min；
(2)步驟(1)分散完后依次向其中加入配方量的抗氧劑、阻燃劑、阻燃助劑和分散劑，在600r/min下攪拌均勻后進行膨脹處理，即得到密度＜200kg/m3阻燃泡沫材料。
本實施例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為1.2mj，著火速率(figra)為84w/s，發煙速率為(smogra)131m2/s和發煙總量(tsp)為81m2，可燃性等級為b-s2-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質損率僅為3％。
對比例1：
本對比例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料除了原料中不添加乙烯基聚二甲基硅氧烷外，其他物料用量均與實施例1中相同。
其制備方法與實施例1中相同。
本對比例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為3.2mj，著火速率(figra)為144w/s，發煙速率為(smogra)210m2/s和發煙總量(tsp)為133m2，可燃性等級為c-s3-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質損率為7.6％。
對比例2：
本對比例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料除了原料中不添加壬基酚聚氧乙烯醚外，其他物料用量均與實施例1中相同。
其制備方法與實施例1中相同。
本對比例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為4.3mj，著火速率(figra)為156w/s，發煙速率為(smogra)223m2/s和發煙總量(tsp)為121m2，可燃性等級為c-s3-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質損率為8％。
對比例3：
本對比例提供了一種阻燃泡沫材料及其制備方法，所述阻燃泡沫材料除了原料中不添加四乙氧基硅烷外，其他物料用量均與實施例1中相同。
其制備方法與實施例1中相同。
本對比例制得的材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為5.4mj，著火速率(figra)為142w/s，發煙速率為(smogra)212m2/s和發煙總量(tsp)為115m2，可燃性等級為c-s3-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質損率為7.1％。
綜合上述實施例和對比例可以看出，本發明通過向制備阻燃型泡沫材料的原料中加入乙烯基聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚和四乙氧基硅烷，對原料進行改性，在調節其阻燃性能的同時使材料具有優異的抗腐蝕性能。經測試，所述材料的可燃性以及熱釋放總量(thr)為1.0mj，著火速率(figra)為80w/s，發煙速率為(smogra)130m2/s和發煙總量(tsp)為75m2，可燃性等級為b-s2-d0；且所述材料在酸堿條件下，其質損率僅為3％。
申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。