熱固型改性SEPS石墨保溫板的研發(fā)與應(yīng)用

宋 紅 旗

(山西六建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

0 引言

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)家提出建筑節(jié)能能耗在原有50%基礎(chǔ)上再降低至65%，公共及住宅建筑均要求采取節(jié)能設(shè)計(jì)及采用節(jié)能保溫材料。隨著時(shí)代的發(fā)展，節(jié)能能耗會(huì)降至更低甚至達(dá)到被動(dòng)房保溫要求。

研發(fā)的熱固型改性SEPS石墨保溫板“阻燃性能好、表觀密度小、絕熱性能優(yōu)異、導(dǎo)熱系數(shù)小及性能環(huán)保”等特性正是我們需要既能滿足導(dǎo)熱系數(shù)小、重量輕，又能滿足阻燃性能好的極佳的建筑材料。

1 技術(shù)突破及技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1)本項(xiàng)目研究一種懸浮覆膜固化旋窯分離造粒工藝，該工藝將無(wú)機(jī)懸混覆膜液通過(guò)高壓霧化噴嘴噴入覆膜倉(cāng)內(nèi)形成負(fù)離子與EPS發(fā)泡顆粒懸浮攪拌吸附粘結(jié)覆膜、固化干燥過(guò)程完成EPS顆粒造粒。

2)覆膜液中的石墨對(duì)紅外波有很強(qiáng)的散射吸收特性，起到很好的保溫隔熱效果。利用其耐高溫阻燃性能，熔點(diǎn)可達(dá)到3 850 ℃±50 ℃的特性，附著在EPS顆粒表面，達(dá)到B1級(jí)及以上阻燃防火效果。

2 技術(shù)方案和路線

2.1 熱固改性SEPS石墨聚苯板阻燃原理

熱固型改性SEPS石墨保溫板生產(chǎn)工藝是在聚苯乙烯EPS中添加可膨脹石墨及發(fā)泡劑等助劑，采用“顆粒防火隔離膜”技術(shù)，使石墨混合液包裹在泡壁外壁形成防火層，運(yùn)用共聚改性使EPS單體顆粒具有與防火物質(zhì)相同的特性，每個(gè)顆粒形成相對(duì)獨(dú)立的有機(jī)顆粒防火單元，遇火焰形成斷熱阻隔連續(xù)蜂窩狀結(jié)構(gòu)，阻隔火焰?zhèn)鞑ズ痛┩?，杜絕燃燒的發(fā)生。

2.2 熱固改性石墨聚苯板實(shí)驗(yàn)、研發(fā)過(guò)程

2.2.1實(shí)驗(yàn)樣品采集

試樣統(tǒng)一采用30 mm厚板材，樣品尺寸分別為:

1 500 mm×1 000 mm×30 mm；600 mm×600 mm×30 mm。

2.2.2燃燒試驗(yàn)程序及步驟

試樣和濾紙狀態(tài)調(diào)節(jié)根據(jù)EN13238進(jìn)行八周的狀態(tài)調(diào)節(jié)期，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度為(23±2)℃，相對(duì)濕度(50±5)%→固定試樣受火端距離試樣夾底端30 mm→試樣下方收集盤(尺寸為100 mm×50 mm×10 mm)內(nèi)放置兩張鋁箔→點(diǎn)燃燃燒器，測(cè)量火焰高度應(yīng)為(20±1) mm，火焰穩(wěn)定，將燃燒器角度調(diào)整為45°，采用表面點(diǎn)火方式，水平推向前直至火焰抵達(dá)預(yù)設(shè)的試樣接觸點(diǎn)→開(kāi)始計(jì)時(shí)，點(diǎn)火30 s撤離燃燒器。

2.2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄

記錄點(diǎn)火位置，試樣是否被引燃，有無(wú)滴落物及是否引燃濾紙現(xiàn)象。記錄10 s,30 s,60 s,600 s試樣狀態(tài)。

經(jīng)過(guò)對(duì)石墨聚苯板的生產(chǎn)配比進(jìn)行多次研究調(diào)試，分別進(jìn)行了大量試驗(yàn)，并形成測(cè)試報(bào)告，見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)上述六組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析如下：

1)顆粒粒徑d越大，其材料本身表觀密度ρ呈下降趨勢(shì)，阻燃性能減弱，導(dǎo)熱系數(shù)λ降低。

2)相同粒徑摻加不同石墨s及阻燃劑z，其阻燃效果不同，同組分無(wú)機(jī)化合物阻燃劑情況下，石墨摻量加大，則導(dǎo)熱系數(shù)λ下降，阻燃效果提升。

3)隨著石墨摻量的增加，其本身石墨的阻燃性能及絕熱性能特性表現(xiàn)明顯。導(dǎo)熱系數(shù)下降同時(shí)阻燃性能提高。

4)石墨摻量不大，而隨著無(wú)機(jī)化合物摻量加大造成導(dǎo)熱系數(shù)的提高，同時(shí)材料的表觀密度加大。

由此得出，石墨對(duì)材料的阻燃效果明顯，對(duì)材料的表觀密度影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于無(wú)機(jī)化合物阻燃劑。適當(dāng)?shù)臒o(wú)機(jī)化合物阻燃劑和石墨摻量的加大對(duì)材料的阻燃性能的提高和導(dǎo)熱系數(shù)的優(yōu)化起到很好的作用。

3 熱固改性石墨聚苯板生產(chǎn)工藝

3.1 生產(chǎn)工藝流程

生產(chǎn)工藝流程圖見(jiàn)圖1。

3.2 入料發(fā)泡

把聚苯顆粒加入發(fā)泡機(jī)內(nèi)，通過(guò)蒸汽直接加熱，控制溫度在120 ℃左右，將EPS發(fā)泡。

3.3 配置無(wú)機(jī)覆膜液

無(wú)機(jī)覆膜液由如下原料組成：粘結(jié)劑、固化劑、阻燃劑。粘結(jié)劑為高抗沖聚苯乙烯粘結(jié)劑，固化劑為速凝劑或水溶性酚醛樹(shù)脂，阻燃劑為十澳二苯酚、氫氧化鋁、三氧化二銻(Sb2O3)三元并用體系與無(wú)機(jī)材料石墨和硅酸鹽水泥或脫硫石膏二元無(wú)機(jī)混合材料。

3.4 覆膜

將EPS發(fā)泡顆粒置入氣懸覆膜倉(cāng)，在氣懸覆膜倉(cāng)的底部通壓力為0.5 MPa～1.5 MPa的蒸汽將EPS發(fā)泡顆粒懸浮于氣懸覆膜倉(cāng)內(nèi)；接著將無(wú)機(jī)覆膜液通過(guò)霧化噴嘴噴入氣懸覆膜倉(cāng)內(nèi)與EPS發(fā)泡顆粒懸浮攪拌覆膜，覆膜厚度為0.1 mm～0.4 mm，形成SEPS顆粒。

3.5 熟化、烘干發(fā)泡、固化成型

將覆膜SEPS發(fā)泡顆粒吸入熟化料倉(cāng)內(nèi)熟化后吸入SEPS全自動(dòng)真空板機(jī)進(jìn)行成型。

4 與同類產(chǎn)品的性能比較

與其他保溫材料性能指標(biāo)比較見(jiàn)表2。

由表2對(duì)比分析，熱固型改性SEPS石墨保溫板在密度上屬于輕質(zhì)，在阻燃性能上能達(dá)到B1級(jí)甚至A級(jí)，在薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)及經(jīng)過(guò)加強(qiáng)處理的外墻面磚墻面上均能得到廣泛應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上工藝原理采用無(wú)機(jī)懸混液及負(fù)離子吸附工藝將EPS顆粒有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料有效融合，在不改變EPS顆粒物理性能的基礎(chǔ)上充分利用石墨等無(wú)機(jī)材料阻燃性能，達(dá)到既保溫又阻燃的效果，同時(shí)由于質(zhì)量輕便，施工操作簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易保證，受外界環(huán)境變化影響因素較小，是很好的保溫節(jié)能材料。

在改善人們居住環(huán)境的同時(shí)降低了建筑能耗水平，必定會(huì)成為高性價(jià)比的外墻外保溫系統(tǒng)產(chǎn)品，對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)意義。

[1] GB 8624—2012,建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)[S].

[2] GB/T 8626—2007,建筑材料可燃性試驗(yàn)方法[S].

[3] GB/T 20285—2006,材料產(chǎn)煙毒性危險(xiǎn)分級(jí)[S].

[4] GB/T 20284—2006,建筑材料或制品的單體燃燒實(shí)驗(yàn)[S].

[5] GB/T 29906—2013,模塑聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)材料[S].

[6] DB J04/T337—2007,熱固改性聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[7] EN 13238—2010,建材著火試驗(yàn)反應(yīng).基材選擇調(diào)節(jié)規(guī)程和通則[S].