本發(fā)明涉及建筑保溫板材的制備領(lǐng)域，具體涉及一種聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠復(fù)合XPS板材的制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
XPS具有完美的閉孔蜂窩結(jié)構(gòu)，具有高熱阻、低線性、膨脹比低的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)的閉孔率達(dá)到了99%以上，形成真空層，避免空氣流動散熱，確保其保溫性能的持久和穩(wěn)定，使其具有低的導(dǎo)熱系數(shù)，此外XPS還具有一定的強(qiáng)度、可規(guī)?；尚?、工藝成熟以及施工便利的優(yōu)點(diǎn)，因而被用作建筑保溫隔熱材料存在著巨大的增長潛力，并擁有廣闊的市場前景。隨著中國經(jīng)濟(jì)特別是房地產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，XPS行業(yè)在中國具有良好的發(fā)展前景。然而，為了降低成本，以及滿足節(jié)能環(huán)保日益嚴(yán)格的要求，需要進(jìn)一步降低XPS 的熱傳導(dǎo)率。
二氧化硅氣凝膠是近年來國際上研究較多的一種由膠體粒子或高聚物分子相互交聯(lián)構(gòu)成的具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)納米多孔性非晶體固態(tài)材料。它的高孔隙率、低密度和高比表面積等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其在聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電學(xué)等方面都顯示出獨(dú)特的特性。二氧化硅氣凝膠的室溫?zé)醾鲗?dǎo)率一般小于0.02W·m-1·K-1，在抽真空的狀態(tài)下，氣凝膠的熱導(dǎo)率為0.005 W·m-1·K-1.二氧化硅氣凝膠作為一種新型輕質(zhì)納米多孔保溫隔熱材料，是其應(yīng)用的一個重要方面，也是目前氣凝膠實(shí)際應(yīng)用效果較好的領(lǐng)域。氣凝膠纖細(xì)的納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有效的抑制了固態(tài)熱傳導(dǎo)以及氣態(tài)熱傳導(dǎo)，是目前所知固體材料中熱導(dǎo)率最低的一種。
目前市場上的XPS多為單一聚苯乙烯，其絕熱性能還有提升的空間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)所解決的技術(shù)問題是提供一種聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠復(fù)合XPS板材的制備方法，采用此方法，可制備超級絕熱材料二氧化硅氣凝膠與有機(jī)材料聚苯乙烯的復(fù)合材料，最大程度的發(fā)揮有機(jī)，無機(jī)復(fù)合材料的優(yōu)勢。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠復(fù)合XPS板材的制備方法，依序包含如下步驟：
a、將引發(fā)劑、乳化劑、去離子水加入容器配置水相，并將二氧化硅氣凝膠混入其中；
b、將油相苯乙烯單體均勻滴入步驟a制得的水相制備穩(wěn)定乳液體系；
c、將上述體系進(jìn)行乳液聚合后，經(jīng)過破乳，離心，過濾干燥后得到聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠復(fù)合微球；
d、將上述制得的微球與聚苯乙烯、發(fā)泡劑一并加入擠出發(fā)泡機(jī)擠出發(fā)泡制得XPS材料。
步驟a中水相的配制，引發(fā)劑為K2S2O8，用量為0.3~0.6質(zhì)量份；乳化劑為吐溫20，用量為1-4質(zhì)量份；去離子水加入量為500質(zhì)量份。
步驟a中，加入二氧化硅氣凝膠用量為1-5質(zhì)量份，加入二氧化硅氣凝膠在室溫條件下用40%功率超聲震蕩30min。
步驟b中，苯乙烯單體所加量為100質(zhì)量份。
步驟b中，升溫到70℃，反應(yīng)時間8小時。
步驟c中，加入乙醇進(jìn)行破乳，破乳離心后得到固體，固體再加入去離子水中，放入超聲分散儀分散24h，之后過濾，干燥得到聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠復(fù)合微球。
步驟d中，所加的復(fù)合微球量為20-30質(zhì)量份，聚苯乙烯樹脂為70-80質(zhì)量份，加工溫度為110℃-135℃，之后發(fā)泡冷卻成型。
本發(fā)明的有益效果為：本方法制備的聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠復(fù)合XPS板材同時具有密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低等特點(diǎn)，其保溫性能比目前建筑保溫用XPS板提高28％左右，實(shí)現(xiàn)了降低成本，節(jié)能環(huán)保的要求。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明一種聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠復(fù)合XPS板材的制備方法，依序包含如下步驟：
a、將引發(fā)劑、乳化劑、去離子水加入容器配置水相，并將二氧化硅氣凝膠混入其中；
b、將油相苯乙烯單體均勻滴入步驟a制得的水相中，制備穩(wěn)定的乳液體系；
c、將上述體系進(jìn)行乳液聚合后，經(jīng)過破乳，離心，過濾干燥后得到聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠復(fù)合微球；
d、將上述制得的微球與聚苯乙烯、發(fā)泡劑一并加入擠出發(fā)泡機(jī)擠出發(fā)泡制得XPS材料。
步驟a中水相的配制，引發(fā)劑為K2S2O8，用量為0.3~0.6質(zhì)量份；乳化劑為吐溫20，用量為1-4質(zhì)量份；去離子水加入量為500質(zhì)量份。
步驟a中，加入二氧化硅氣凝膠用量為1-5質(zhì)量份，加入二氧化硅氣凝膠并在室溫條件下用40%功率超聲震蕩30min。
步驟b中，苯乙烯單體所加量為100質(zhì)量份，可以用注射器將苯乙烯單體緩慢滴加到高速攪拌的，由步驟a制得的水相中，以制備穩(wěn)定的乳液體系。并升溫到70℃，反應(yīng)時間8小時。
步驟c中，加入乙醇進(jìn)行破乳，利用高速離心機(jī)離心，破乳離心后得到白色固體，固體再加入去離子水中，放入超聲分散儀分散24h，之后過濾，干燥得到聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠復(fù)合微球。可以利用真空烘箱中低溫干燥恒重。
步驟d中，所加的復(fù)合微球量為20-30質(zhì)量份，聚苯乙烯樹脂為70-80質(zhì)量份，加工溫度為110℃-135℃，在輔機(jī)上定型之后發(fā)泡冷卻成型。
以下為本案的具體實(shí)施例。其中所有份數(shù)都是質(zhì)量份。
實(shí)施例1。
1）水相溶液配制，將去離子水500份，引發(fā)劑K2S2O8 0.5份，乳化劑吐溫20 3份加入反應(yīng)容器，高速攪拌使其混合均勻配置成水相溶液。
2）將二氧化硅氣凝膠3份加入到步驟1）中配置的水相溶液，并在室溫條件下40%功率超聲振蕩30min。
3）用注射器將油相苯乙烯單體100份緩慢滴加到高速攪拌的步驟2）中配置的混合液中，升溫至70℃，反應(yīng)8h，得到聚合物復(fù)合微球。
4）加入一定量的乙醇進(jìn)行破乳，在高速離心機(jī)離心，得到白色固體。將白色固體加入去離子水中，在超聲分散儀分散24h。最后過濾得到聚合物復(fù)合微球，放入真空烘箱中低溫干燥恒重。
5）將所得的聚合物復(fù)合微球20份、聚苯乙烯樹脂80份與二氧化碳發(fā)泡劑加入擠出發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，加工溫度為110℃~135℃，然后在輔機(jī)上定型、冷卻發(fā)泡成型。
6）按照步驟1-5的方法制備聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠的復(fù)合XPS板材。
導(dǎo)熱系數(shù)檢測主要依據(jù)GB及T10801.2《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》，測試結(jié)果顯示由此法聚苯乙烯樹脂制備的XPS擠出板導(dǎo)熱系數(shù)為0.028W及(m·K)。
實(shí)施例2。
1）水相溶液配制，將去離子水500份，引發(fā)劑K2S2O8 0.5份，乳化劑吐溫20 4份加入反應(yīng)容器，高速攪拌使其混合均勻配置成水相溶液。
2）將二氧化硅氣凝膠5份加入到步驟1）中配置的水相溶液，并在室溫條件下40%功率超聲振蕩30min。
3）用注射器將油相苯乙烯單體100份緩慢滴加到高速攪拌的步驟2）中配置的混合液中，升溫至70℃，反應(yīng)8h，得到聚合物復(fù)合微球。
4）加入一定量的乙醇進(jìn)行破乳，在高速離心機(jī)離心，得到白色固體。將白色固體加入去離子水中，在超聲分散儀分散24h。最后過濾得到聚合物復(fù)合微球，放入真空烘箱中低溫干燥恒重。
5）將所得的聚合物復(fù)合微球20份、聚苯乙烯樹脂80份與二氧化碳發(fā)泡劑加入擠出發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，加工溫度為110℃~135℃，然后在輔機(jī)上定型、冷卻發(fā)泡成型。
6）按照步驟1-5的方法制備聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠的復(fù)合XPS板材。
導(dǎo)熱系數(shù)檢測主要依據(jù)GB及T10801.2《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》，測試結(jié)果顯示由此法聚苯乙烯樹脂制備的XPS擠出板導(dǎo)熱系數(shù)為0.025W及(m·K)。
實(shí)施例3。
1）水相溶液配制，將去離子水500份，引發(fā)劑K2S2O8 0.5份，乳化劑吐溫20 4份加入反應(yīng)容器，高速攪拌使其混合均勻配置成水相溶液。
2）將二氧化硅氣凝膠5份加入到步驟1）中配置的水相溶液，并在室溫條件下40%功率超聲振蕩30min。
3）用注射器將油相苯乙烯單體100份緩慢滴加到高速攪拌的步驟2）中配置的混合液中，升溫至70℃，反應(yīng)8h，得到聚合物復(fù)合微球。
4）加入一定量的乙醇進(jìn)行破乳，在高速離心機(jī)離心，得到白色固體。將白色固體加入去離子水中，在超聲分散儀分散24h。最后過濾得到聚合物復(fù)合微球，放入真空烘箱中低溫干燥恒重。
5）將所得的聚合物復(fù)合微球25份、聚苯乙烯樹脂75份與二氧化碳發(fā)泡劑加入擠出發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，加工溫度為110℃~135℃，然后在輔機(jī)上定型、冷卻發(fā)泡成型。
6）按照步驟1-5的方法制備聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠的復(fù)合XPS板材。
導(dǎo)熱系數(shù)檢測主要依據(jù)GB及T10801.2《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》，測試結(jié)果顯示由此法聚苯乙烯樹脂制備的XPS擠出板導(dǎo)熱系數(shù)為0.024W及(m·K) 。
實(shí)施例4。
1）水相溶液配制，將去離子水500份，引發(fā)劑K2S2O8 0.5份，乳化劑吐溫20 4份加入反應(yīng)容器，高速攪拌使其混合均勻配置成水相溶液。
2）將二氧化硅氣凝膠5份加入到步驟1）中配置的水相溶液，并在室溫條件下40%功率超聲振蕩30min。
3）用注射器將油相苯乙烯單體100份緩慢滴加到高速攪拌的步驟2）中配置的混合液中，升溫至70℃，反應(yīng)8h，得到聚合物復(fù)合微球。
4）加入一定量的乙醇進(jìn)行破乳，在高速離心機(jī)離心，得到白色固體。將白色固體加入去離子水中，在超聲分散儀分散24h。最后過濾得到聚合物復(fù)合微球，放入真空烘箱中低溫干燥恒重。
5）將所得的聚合物復(fù)合微球30份、聚苯乙烯樹脂70份與二氧化碳發(fā)泡劑加入擠出發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，加工溫度為110℃~135℃，然后在輔機(jī)上定型、冷卻發(fā)泡成型。
6）按照步驟1-5的方法制備聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠的復(fù)合XPS板材。
導(dǎo)熱系數(shù)檢測主要依據(jù)GB及T10801.2《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》，測試結(jié)果顯示由此法聚苯乙烯樹脂制備的XPS擠出板導(dǎo)熱系數(shù)為0.023W及(m·K)。
實(shí)施例5。
1）水相溶液配制，將去離子水500份，引發(fā)劑K2S2O8 0.3份，乳化劑吐溫20 1份加入反應(yīng)容器，高速攪拌使其混合均勻配置成水相溶液。
2）將二氧化硅氣凝膠1份加入到步驟1）中配置的水相溶液，并在室溫條件下40%功率超聲振蕩30min。
3）用注射器將油相苯乙烯單體100份緩慢滴加到高速攪拌的步驟2）中配置的混合液中，升溫至70℃，反應(yīng)8h，得到聚合物復(fù)合微球。
4）加入一定量的乙醇進(jìn)行破乳，在高速離心機(jī)離心，得到白色固體。將白色固體加入去離子水中，在超聲分散儀分散24h。最后過濾得到聚合物復(fù)合微球，放入真空烘箱中低溫干燥恒重。
5）將所得的聚合物復(fù)合微球30份、聚苯乙烯樹脂70份與二氧化碳發(fā)泡劑加入擠出發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，加工溫度為110℃~135℃，然后在輔機(jī)上定型、冷卻發(fā)泡成型。
6）按照步驟1-5的方法制備聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠的復(fù)合XPS板材。
導(dǎo)熱系數(shù)檢測主要依據(jù)GB及T10801.2《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》，測試結(jié)果顯示由此法聚苯乙烯樹脂制備的XPS擠出板導(dǎo)熱系數(shù)為0.023W及(m·K)。
實(shí)施例6。
1）水相溶液配制，將去離子水500份，引發(fā)劑K2S2O8 0.6份，乳化劑吐溫20 3份加入反應(yīng)容器，高速攪拌使其混合均勻配置成水相溶液。
2）將二氧化硅氣凝膠1份加入到步驟1）中配置的水相溶液，并在室溫條件下40%功率超聲振蕩30min。
3）用注射器將油相苯乙烯單體100份緩慢滴加到高速攪拌的步驟2）中配置的混合液中，升溫至70℃，反應(yīng)8h，得到聚合物復(fù)合微球。
4）加入一定量的乙醇進(jìn)行破乳，在高速離心機(jī)離心，得到白色固體。將白色固體加入去離子水中，在超聲分散儀分散24h。最后過濾得到聚合物復(fù)合微球，放入真空烘箱中低溫干燥恒重。
5）將所得的聚合物復(fù)合微球30份、聚苯乙烯樹脂70份與二氧化碳發(fā)泡劑加入擠出發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，加工溫度為110℃~135℃，然后在輔機(jī)上定型、冷卻發(fā)泡成型。
6）按照步驟1-5的方法制備聚苯乙烯及二氧化硅氣凝膠的復(fù)合XPS板材。
導(dǎo)熱系數(shù)檢測主要依據(jù)GB及T10801.2《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》，測試結(jié)果顯示由此法聚苯乙烯樹脂制備的XPS擠出板導(dǎo)熱系數(shù)為0.023W及(m·K)。