控制高分子板材导热系数的方法
【专利说明】控制高分子板材导热系数的方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高分子板材，特别是一种加入石墨以控制高分子板材导热系数的 方法。 【【背景技术】】
[0002] 随着经济和社会的发展，节约能源和保护环境已成为人类的共识，降低能源的消 耗已经成为人类共同努力的目标。为了能更有效的节约能源，节能建筑成为了一个重要的 课题，改善建筑的保温性能，对于空调所造成的能源消耗，可以起到显著的效果，因此建筑 物对高性能的隔热保温材料的需求随之也增加。
[0003] 在隔热保温材料中大致可以区分为两大类，一为有机高分子材料，另一种为无机 材料，有机高分子材料如挤塑聚苯乙烯保温板因其质轻、保温性能和综合性能好，已作为隔 热保温板被日益广泛地应用于建材行业，而无机保温材料具经济性好、压缩模量高、阻燃性 好的特性，但无机保温材料存在著质重、吸水率大、性脆、易破碎的缺点。因此有业者将有机 材料及无机材料进行复合，但两者进行复合后的保温建材板却存在著厚度上的问题，同时 也无法体现有机高分子材料质地轻的特性，使得在实际使用于建筑上存在著诸多的不便。
[0004] 通常来说，聚苯乙烯保温板根据制作方法不同可分为膨胀聚苯板（EPS板）及挤 塑聚苯板（XPS板），传统的膨胀聚苯板导热系数大约在0. 038~0. 041W/m.K，挤塑聚苯板 (XPS板）的导热系数约在0. 028~0. 030W/m.K，虽然均符合建筑保温材料的相关规定，但 为起到更好的保温效果及环保要求，仍须不断寻求导热系数更低的保温板材，以创造更加 有效节能的建筑。 【
【发明内容】
】
[0005] 为解决上述问题，本发明提出一种控制高分子板材导热系数的方法，包含：在高 分子材料中添加石墨，用以控制高分子板材的导热系数，其中石墨占高分子材料1%~5% 重量份，再加入阻燃剂及发泡剂进行挤压成型形成高分子板材，高分子板材导热系数为 0026 ~0. 030W/m.K。
[0006] 更进一步的，聚苯乙稀挤塑板抗压强度为150kpa~350kpa，尺寸稳定度为1%~ 2%，600秒烟气生成量为601112~200111 2，烟气生成速率为301112/82~1801112/8 2。
[0007] 更进一步的，前述高分子材料为聚苯乙烯，高分子板材为聚苯乙烯挤塑板。
[0008] 更进一步的，前述石墨为石墨颗粒或膨胀石墨。
[0009] 此外，本发明再提出一种控制高分子板材导热系数的方法，其特征在于，包含：在 高分子材料中添加石墨，用以控制高分子板材的导热系数，其中石墨占高分子材料5%~ 10%重量份，再加入阻燃剂及发泡剂进行挤压成型形成高分子板材，高分子板材导热系数 为 0020 ~0? 026W/m.K。
[0010] 更进一步的，前述高分子材料为聚苯乙烯，高分子板材为聚苯乙烯挤塑板。
[0011] 更进一步的，前述聚苯乙稀挤塑板抗压强度为350kpa~600kpa，尺寸稳定度为 0? 3%~1%，600秒烟气生成量为20m2~60m2,烟气生成速率为5m2/s2~30m2/s2。
[0012] 更进一步的，如述石墨为石墨颗粒或膨胀石墨。
[0013] 因此，本发明的主要目的在于提出一种控制高分子板材导热系数的方法，在高分 子材料中添加石墨，用以控制高分子板材的导热系数，当所添加的石墨占高分子材料一定 比例时，可将导热系数控制在〇. 030W/m.K以下，同时，加入石墨后可以使高分子板材的物 理及化学性质发生改变，有效提高高分子板材的抗压强及尺寸稳定度，并降低烟气生成量 及烟气生成率，同时，对添加石墨的高分子板材也具有耐燃的效果。 【【具体实施方式】】
[0014] 本发明主要揭露一种控制高分子板材导热系数的方法，其中所用的基本材料除特 别说明外，应已为相关技术领域的技术人员所熟知，故以下文中的说明，不再对材料成分作 完整描述，在先说明。
[0015] 本发明提出一种控制高分子板材导热系数的方法，包含：在高分子材料中添加石 墨，石墨可以是膨胀石墨、石墨颗粒或石墨粉，用以控制高分子板材的导热系数，其中石墨 占高分子材料1%~5%重量份，再加入阻燃剂及发泡剂进行挤压成型形成高分子板材，高 分子板材导热系数为0026~0. 030W/m.K。本发明选用的高分子材料为聚苯乙稀，高分子板 材为聚苯乙烯挤塑板。
[0016] 聚苯乙烯挤塑板在添加入石墨后，会使得板材的物理性质及化学性质发生变化， 如抗压强度为150kpa~350kpa，尺寸稳定度为1%~2%，600秒烟气生成量为60m2~ 200m2,烟气生成速率为30m2/s2~180m2/s2,相较于传统的聚苯乙烯挤塑板均有大幅度的提 升及改善。
[0017] 此外，当石墨占聚苯乙烯5%~10%重量份时，聚苯乙烯挤塑板的导热系数可以 降低至0020~0? 026W/m.K，抗压强度为350kpa~600kpa，尺寸稳定度为0? 3 %~1 %，600 秒烟气生成量为20m2~60m2,烟气生成速率为5m2/s2~30m2/s2。
[0018] 在具体的制作过程中，如下列步骤：
[0019] (1)将聚苯乙烯颗粒、占聚苯乙烯颗粒总重1 %~10%重量份的石墨、占聚苯乙烯 颗粒总重5 %~8 %重量份的阻燃剂及占聚苯乙烯颗粒总重1 %~2 %的助剂先加入混料仓 进行混料，混合均匀后形成第一混合料；
[0020] (2)再将双螺杆设备加热至180°C~220°C后，将第一混合料注入双螺杆设备进 行搅拌，在搅拌过程中加入占聚苯乙烯颗粒10%重量份的发泡剂及占聚苯乙烯颗粒5%~ 8%重量份的乙醇形成第二混合料；
[0021] (3)将第二混合料加入挤塑机挤压成型。
[0022] 上述的助剂进一步还可以包含氢氧化铝、硬脂酸锌、及硬脂酸钙，其中氢氧化铝占 聚苯乙烯颗粒总重的0. 5%~0. 8%、硬脂酸锌占聚苯乙烯颗粒总重的0. 2%~0. 5%、硬脂 酸钙占聚苯乙烯颗粒的0.3%~0.7%。在本发明中所采用的的氢氧化铝为800目氢氧化 铝，主要作为阻燃剂的添加剂，加入后可增加阻燃剂的阻燃效果，并且能防止在生产过程中 发泡产生的烟尘和有毒气体，利于环保；硬脂酸锌主要作为润滑剂，增强基础环节的润滑的 作用；硬脂酸钙作为聚苯乙烯的稳定剂使用，加入后可增加在高温搅拌过程中，聚苯乙烯在 双螺杆设备高温过程中的热稳定性，同时在挤出环节也能起到润滑剂的作用。
[0023] 在成份中加入乙醇，主要配合发泡剂进行反应，使挤塑板在发泡过程中的孔状结 构分布更加均匀，均匀的孔状结构可以提高挤塑板的强度，而阻燃剂属高溴含量的脂环族 添加型阻燃剂，它具有阻燃效果好、对改性挤塑板物理性能影响小等特点，用于制造改性挤 塑板更能增强其阻燃性能和保温性能。
[0024] 此外，在上述成分中的石墨可为石墨细粉，直径约0. 03mm-0. 05mm，石墨细粉在常 温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀，同时还具有耐高温的特性； 石墨细粉的熔点约为3850±50°C，沸点约为4250°C，因此在挤塑板中加入石墨细粉对挤塑 板的稳定性具有很大的效益。特别要说明的是，本技术方案采用直径较小的石墨细粉，石墨 细粉直径小使得分布的均匀性好，应用在挤塑板中可以有效抑制过程中发泡的孔径，使发 泡孔径适中，从而增加了单位体积中的发泡孔密度，使得挤塑板的阻燃效果佳，且在强度方 面也可以获得显著提升。
[0025] 下列提出本发明控制高分子板材导热系数方法的具体实施例：
[0026]实施例1:
[0027] (1)将聚苯乙烯颗粒200kg、占聚苯乙烯颗粒1%重量份的石墨、占聚苯乙烯颗粒 6%的阻燃剂、及占聚苯乙烯颗粒2%的助剂加入混料仓进行混料形成第一混合料；
[0028] (2)再将双螺杆设备加热至185°C后，将第一混合料注入双螺杆设备进行搅拌，在 搅拌过程中加入占聚苯乙烯颗粒5%的乙醇及占聚苯乙烯颗粒10%的发泡剂加热搅拌20 分钟形成第二混合料；
[0029] (3)将第二混合料加入挤塑机以80°C挤压成型及形成本发明的改性挤塑板。
[0030] 下列提供本发明改性挤塑板的各项测试结果：
【主权项】
1. 一种控制高分子板材导热系数的方法，其特征在于，包含：在高分子材料中添加 石墨，用以控制所述高分子板材的导热系数，所述石墨占高分子材料1%~5%重量份， 再加入阻燃剂及发泡剂进行挤压成型形成所述高分子板材，所述高分子板材导热系数为 0026 ~0. 030W/m.K。
2. 根据权利要求1所述的控制高分子板材导热系数的方法，其特征在于：所述高分子 材料为聚苯乙烯，所述高分子板材为聚苯乙烯挤塑板。
3. 根据权利要求2所述的控制高分子板材导热系数的方法，其特征在于：所述聚苯 乙烯挤塑板抗压强度为150kpa~350kpa，尺寸稳定度为1%~2%，600秒烟气生成量为 6〇1112~20〇1112，烟气生成速率为3〇111 2/82~18〇1112/82。
4. 根据权利要求1~3任一项所述的控制高分子板材导热系数的方法，其特征在于： 所述石墨为石墨颗粒或膨胀石墨。
5. -种控制高分子板材导热系数的方法，其特征在于，包含：在高分子材料中添加 石墨，用以控制所述高分子板材的导热系数，所述石墨占高分子材料5%~10%重量份， 再加入阻燃剂及发泡剂进行挤压成型形成所述高分子板材，所述高分子板材导热系数为 0020 ~0. 026W/m.K。
6. 根据权利要求5所述的控制高分子板材导热系数的方法，其特征在于：所述高分子 材料为聚苯乙烯，所述高分子板材为聚苯乙烯挤塑板。
7. 根据权利要求6所述的控制高分子板材导热系数的方法，其特征在于：所述聚苯乙 烯挤塑板抗压强度为350kpa~600kpa，尺寸稳定度为0. 3 %~1 %，600秒烟气生成量为 20m2~60m2，烟气生成速率为5m2/s2~30mVs2。
8. 根据权利要求5~7任一项所述的控制高分子板材导热系数的方法，其特征在于： 所述石墨为石墨颗粒或膨胀石墨。
【专利摘要】本发明提出一种控制高分子板材导热系数的方法，在高分子材料中添加石墨，用以控制所述高分子板材的导热系数，当石墨占高分子材料1％～5％重量份，高分子板材导热系数为0026～0.030W/m.K，当石墨占高分子材料5％～10％重量份，高分子板材导热系数为0020～0.026W/m.K。因此当在高分子板材中添加不同比例的石墨时，可有效改变高分子板材的导热系数，应用在保温板材领域可以起到更好的保温效果。
【IPC分类】C08L25-06, C09K5-14, C08K7-24, C08K3-04
【公开号】CN104693633
【申请号】CN201510073835
【发明人】赵宏宇, 冯宝均
【申请人】北京天利合兴保温建材有限责任公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月11日