无卤阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的研究


聚苯乙烯泡沫塑料广泛应用于建筑外墙保温材料。据不完全统计,我国建筑外墙保温材料中,聚苯乙烯泡沫塑料板材占了约85 的市场份额,而且有进一步增长的趋势。这主要是聚苯乙烯泡沫塑料具有优良的保温性能,还具有防水、耐蚀、隔音、化学性质稳定及成型加工工艺成熟等特点。但聚苯乙烯泡沫塑料应用于建筑外墙保温材料时存在易燃等缺点,因为聚苯乙烯是一种有机高碳氢化合物,其氧指数只有18 ,离开火焰仍能继续燃烧,存在带明火的熔融物滴落现象。近几年,因使用聚苯乙烯泡沫塑料发生的建筑大火造成了巨大的生命财产损失,如2008年,北京海淀区北京师范大学科技园区在建的孵化大厦失火,烧毁保温材料约300 m ;2009年,央视新台址园区文化中心大火;2010年,上海胶州路教师公寓特大火灾事故;2011年,沈阳皇朝万鑫大厦火灾等口]。究其原因均是由外界火源引燃墙体隔热保温聚苯乙烯泡沫塑料。为了解决因使用聚苯乙烯泡沫塑料作为建筑外墙保温材料引起火灾的问题,亟需研制阻燃聚苯乙烯泡沫塑料材料。虽然含卤阻燃剂阻燃效率高、效果好,但在聚苯乙烯泡沫塑料材料中使用时不但对环境造成不良影响,而且存在聚苯乙烯燃烧时产生含卤毒气,对人体产生伤害,所以无卤阻燃聚苯乙烯泡沫塑料材料的研究具有良好的市场前景。聚苯乙烯泡沫塑料阻燃的方法较多,主要有聚苯乙烯发泡原料合成时添加阻燃剂、聚苯乙烯预发泡珠粒包覆阻燃剂、聚苯乙烯珠粒子浸渍阻燃剂、聚苯乙烯泡沫塑料板材涂覆阻燃剂等。聚苯乙烯发泡原料合成时添加阻燃剂的效果较持久,但是阻燃剂会导致链转移,影响聚合度,并且可选的阻燃剂有限;聚苯乙烯珠粒浸渍阻燃剂的效果较好,但是浸渍过程受阻燃剂粒径的限制;聚苯乙烯泡沫塑料板材涂覆阻燃剂不会影响材料本身的性能,但是涂层易剥落而影响板材的阻燃效果;聚苯乙烯预发泡珠粒包覆阻燃剂,因阻燃剂在树脂中分散性好,对阻燃剂的选择限制少,工艺简单而受到关注。另外,目前对预发泡珠粒进行改性的研究也越来越多,根据使用需要,通过对预发泡珠粒的改性,可以赋予发泡颗粒低吸油性、低吸水性、耐化学药剂性、高抗冲击性能等,从而实现聚苯乙烯泡沫塑料板材性能的差异化。目前聚苯乙烯预发泡珠粒包覆阻燃剂通常使用酚醛树脂。笔者采用脲醛树脂预聚体为包覆溶剂,有机磷系阻燃剂聚磷酸铵(APP)为主阻燃剂,硼酸锌(ZB)为成炭剂,对可发性聚苯乙烯(EPS)预发泡珠粒包覆,并研究阻燃珠粒压制成型得到板材的性能。
最后得出结论:(1)聚苯乙烯预发泡珠粒用UF胶涂覆后具有一定的阻燃效果。与空白试验相比,添加125份UF,所得的泡沫塑料的氧指数增大6.5 ,燃烧时间延长了47 S,而且发泡工艺操作顺利。(2)通过预发泡试验,获得了预发泡工艺条件。在101 kPa、95℃ 下预发泡4 min,室温下熟化12 h得到预发泡珠粒适合后续的工艺操作,得到的聚苯乙烯泡沫塑料的导热系数在0.040左右,适用于隔热材料,其它综合性能也较好。(3)无卤阻燃聚苯乙烯泡沫塑料生产配比为m(EPS):m(UF树脂):m(APP):m(ZB)一100:(12O~130):18:1时,生产的聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃性最好,材料表面光滑,而且具有自熄性。