一种云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料的制备方法、其产品及应用
【技术领域】
[0001]本发明属于节能保温材料领域，具体涉及一种云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料的制备方法、其产品及应用。
【背景技术】
[0002]随着保温材料市场竞争日益加剧，建筑外墙保温领域对发泡聚苯乙烯(EPS)保温材料的保温性能和阻燃性能提出了更高的要求。为顺应我国节能减排策略，同时满足保温建材防火等级提升的需要。急需开发一种高性能的EPS产品，既能降低制冷和保暖的成本，减少二氧化碳的排放，又能同步提升EPS的阻燃性能。本发明制备的云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料具有优异的隔热保温性能和阻燃性能，该技术工艺简单，易于工业化生产。目前，国内没有云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料的技术报道。
[0003]目前，通常采用以下两种方法制备云母钛聚苯乙烯保温材料。第一种方法是表面涂层法，在EPS保温板的外层涂覆一层云母片，该方法必须利用胶黏剂将云母片与EPS保温板粘合在一起，胶黏剂中含易挥发有毒溶剂，污染环境，还容易破坏EPS保温板结构，工艺复杂，应用领域大大受限。第二种方法是共混造粒法，利用共混工艺将聚苯乙烯与云母钛粉体加热熔融，经共混、挤出造粒、发泡剂浸渍、发泡成型等工序制备，但是，云母钛粉体与聚苯乙烯的界面相容性很差，难以在聚苯乙烯基体中均匀分散，大大降低了聚苯乙烯的力学性能，此外该工艺的工序复杂、成本高，难以广泛应用。因此本发明立足解决上述工艺中的问题，设计了一种云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料的制备方法、其产品及应用。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术的不足，本发明提供了一种云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料的制备方法、其产品及应用。
[0005]—种云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料的制备方法，包括以下步骤:
[0006]I)水相云母钛的原位低温疏水改性
[0007]以水为分散介质、在机械搅拌作用下，将云母钛粉体分散在水中，在一定的改性温度下加入疏水改性剂，对云母钛表面进行疏水改性，再经抽滤、真空干燥得到亲油性云母钛粉体；
[0008]2)云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料的制备
[0009]在机械搅拌作用下，将油系辅料分散于水系辅料中，缓慢升温至聚合温度进行聚合反应，聚合后期加入发泡剂、升温继续聚合至粒子硬化、洗涤得到可发性云母钛聚苯乙烯复合粒子，再经发泡成型，得到云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料，其中:
[0010]所述油系辅料包括苯乙烯单体、引发剂、阻燃剂和步骤I)得到的亲油性云母钛粉体；
[0011]所述水系辅料包括去离子水、无机主悬浮剂、无机助悬浮剂、水溶性高分子悬浮剂和表面活性剂。
[0012]具体的，步骤I)中:
[0013]所述的云母钛是片状黑色云母表面经纳米二氧化钛包覆过的复合粉体；
[0014]所述的疏水改性剂是十八烯酸、十六醇、十八醇、聚乙二醇磷酸酯或聚丙二醇磷酸酯中的任意一种，优选的为十八烯酸。
[0015]具体的，步骤2)中:
[0016]所述引发剂选自过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈中的一种，优选的为过氧化苯甲酰。
[0017]所述阻燃剂选自六溴环十二烷或十溴二苯醚中的任意一种或两者混合，优选的为六溴环十二烷；
[0018]所述无机主悬浮剂选自活性磷酸钙、滑石粉或高岭土中的任意一种，优选的为活性磷酸钙；
[0019]所述无机助悬浮剂选自无水硫酸钠或无水硫酸氢钠中的任意一种，优选的为无水硫酸钠；
[0020]所述水溶性高分子悬浮剂选自聚乙烯醇、羟乙基纤维素、聚丙烯酸盐类、聚乙烯吡咯烷酮、明胶或纤维素醚中的任意一种，优选的为聚乙烯醇；
[0021]所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚或非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚中的任意一种，优选的为十二烷基苯磺酸钠。
[0022]优选的，步骤I)中，改性温度为55?65°C;步骤2)中，缓慢升温至聚合温度85?89 °C，升温速率为0.5?1°C /min。
[0023]进一步的，步骤2)中，当体系达到聚合温度后，第一次补加无机主悬浮剂；当聚合过程进入悬浮聚合危险期时，第二次补加无机主悬浮剂和表面活性剂。
[0024]具体的，第一次添加的无机主悬浮剂选自活性磷酸钙、滑石粉或高岭土中的任意一种，优选的为活性磷酸钙；
[0025]第二次添加的无机主悬浮剂选自活性磷酸钙、滑石粉或高岭土中的任意一种，优选的为活性磷酸钙；
[0026]第二次添加的表面活性剂选自阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚或非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚中的任意一种，优选的为十二烷基苯磺酸钠。
[0027]优选的，云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料的制备方法包括以下步骤:
[0028]I)水相云母钛的原位低温疏水改性
[0029]在反应釜中依次加入去离子水400?800g、云母钛粉体40?160g，三叶式搅拌桨转速100?300转/分，充分搅拌分散10?25分钟，加热至改性温度55?65°C，加入疏水改性剂1.0?4.0g,反应25?35分钟，冷却并停止搅拌，抽滤、真空干燥得到亲油性云母钛粉体，放置备用；
[0030]2)云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料的制备
[0031]2a)水系辅料:依次向高压反应釜中加入去离子水300?500g、无机主悬浮剂0.5?4.0g、无机助悬浮剂0.5?2.0g、质量分数为0.02?0.05%表面活性剂水溶液5?15g、质量分数为6.0?10.0%水溶性高分子悬浮剂的水溶液15?30g，机械搅拌转速为150?300转/分，预分散5?10分钟；
[0032]2b)油系辅料:预先将苯乙烯单体150?250g、引发剂1.5?2.5g、阻燃剂3.0?
9.0混合均匀，然后加入步骤I)得到的亲油性云母钛粉体2.0?10.0g，分散均匀后，将所有油系辅料加入步骤2a)所在的反应釜中，通入氮气排空反应釜中的空气，调节搅拌桨转速为150?300转/分，使苯乙烯单体小液滴在复配型悬浮剂、表面活性剂和机械搅拌剪切作用下，以设计的尺寸大小悬浮分散在水中，缓慢升温至聚合温度85?89°C，升温速率为0.5?1°C /min,补加无机主悬浮剂0.5?4.0g,反应1.5?2.5小时后，悬浮聚合危险期，需再补加无机主悬浮剂0.5?4.0g和质量分数为0.02?0.05%表面活性剂水溶液1.0?5.0g，保护聚合着的单体液滴不增大、不变形、反应平稳进行，并通过不断取样观察聚合粒子的长势及大小。随着聚合单体转化率增加，云母钛粉体被均匀地锚定在聚苯乙烯基体中；
[0033]2c)发泡剂填充:向步骤2a)反应釜中加入发泡剂戊烷10?20g，关闭加料和取样口，逐渐升高温度至108?114°C，继续反应4?6h，戊烷充分渗透到聚苯乙烯基体中，单体聚合完全，通过取样观察可发性云母钛聚苯乙烯复合粒子完全硬化，停止反应；
[0034]2d)洗涤:冷却出料，将合成的可发性云母钛聚苯乙烯复合粒子用6?10%的盐酸水溶液和清水洗涤，除去表面的无机悬浮剂；
[0035]2e)发泡成型:用水蒸气对可发性云母钛聚苯乙烯复合粒子进行发泡成型得到云母钛聚苯乙烯银灰色保温材料。
[0036]进一步的，步骤I)中，加入疏水改性剂1.0?4.0g时还加入无水乙醇作为疏水改性剂的助溶剂，相应的添加量为0.5?2.0g。
[0037]本发明还提供了根据上述制备方法制备得到的云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料。
[0038]本发明还提供了上述云母钛原位填充的聚苯乙烯银灰色保温材料的应用，用于制作建筑外墙保温板或泡沫保温箱。
[0039]本发明所提供的制备方法先利用水相云母钛的原位低温疏水改性工艺，在机械搅拌作用下，将云母钛分散在去离子水中，加入疏水改性剂，在较低的改性温度下反应，即得到疏水性云母钛粉体。再采用悬浮聚合原位填充工艺，直接将改性后的亲油性云母钛粉体分散于苯乙烯单体中，再加入引发剂和阻燃剂组成油系辅料，然后，在机械搅拌作用下，将油系辅料分散于由去离子水、表面活性剂、无机主悬浮剂、无机助悬浮剂、水溶性高分子悬浮剂，经加热聚合，后期通入发泡剂，聚合完全得到可发性云母钛聚苯乙烯复合粒子，发泡成型得到云母钛聚苯乙烯银灰色保温材料。片状云母钛的反射热辐射和隔热隔