一種云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料的制備方法、其產品及應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于節能保溫材料領域，具體涉及一種云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料的制備方法、其產品及應用。
【背景技術】
[0002]隨著保溫材料市場競爭日益加劇，建筑外墻保溫領域對發泡聚苯乙烯(EPS)保溫材料的保溫性能和阻燃性能提出了更高的要求。為順應我國節能減排策略，同時滿足保溫建材防火等級提升的需要。急需開發一種高性能的EPS產品，既能降低制冷和保暖的成本，減少二氧化碳的排放，又能同步提升EPS的阻燃性能。本發明制備的云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料具有優異的隔熱保溫性能和阻燃性能，該技術工藝簡單，易于工業化生產。目前，國內沒有云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料的技術報道。
[0003]目前，通常采用以下兩種方法制備云母鈦聚苯乙烯保溫材料。第一種方法是表面涂層法，在EPS保溫板的外層涂覆一層云母片，該方法必須利用膠黏劑將云母片與EPS保溫板粘合在一起，膠黏劑中含易揮發有毒溶劑，污染環境，還容易破壞EPS保溫板結構，工藝復雜，應用領域大大受限。第二種方法是共混造粒法，利用共混工藝將聚苯乙烯與云母鈦粉體加熱熔融，經共混、擠出造粒、發泡劑浸漬、發泡成型等工序制備，但是，云母鈦粉體與聚苯乙烯的界面相容性很差，難以在聚苯乙烯基體中均勻分散，大大降低了聚苯乙烯的力學性能，此外該工藝的工序復雜、成本高，難以廣泛應用。因此本發明立足解決上述工藝中的問題，設計了一種云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料的制備方法、其產品及應用。

【發明內容】

[0004]為解決現有技術的不足，本發明提供了一種云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料的制備方法、其產品及應用。
[0005]—種云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料的制備方法，包括以下步驟:
[0006]I)水相云母鈦的原位低溫疏水改性
[0007]以水為分散介質、在機械攪拌作用下，將云母鈦粉體分散在水中，在一定的改性溫度下加入疏水改性劑，對云母鈦表面進行疏水改性，再經抽濾、真空干燥得到親油性云母鈦粉體；
[0008]2)云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料的制備
[0009]在機械攪拌作用下，將油系輔料分散于水系輔料中，緩慢升溫至聚合溫度進行聚合反應，聚合后期加入發泡劑、升溫繼續聚合至粒子硬化、洗滌得到可發性云母鈦聚苯乙烯復合粒子，再經發泡成型，得到云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料，其中:
[0010]所述油系輔料包括苯乙烯單體、引發劑、阻燃劑和步驟I)得到的親油性云母鈦粉體；
[0011]所述水系輔料包括去離子水、無機主懸浮劑、無機助懸浮劑、水溶性高分子懸浮劑和表面活性劑。
[0012]具體的，步驟I)中:
[0013]所述的云母鈦是片狀黑色云母表面經納米二氧化鈦包覆過的復合粉體；
[0014]所述的疏水改性劑是十八烯酸、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種，優選的為十八烯酸。
[0015]具體的，步驟2)中:
[0016]所述引發劑選自過氧化苯甲酰或偶氮二異丁腈中的一種，優選的為過氧化苯甲酰。
[0017]所述阻燃劑選自六溴環十二烷或十溴二苯醚中的任意一種或兩者混合，優選的為六溴環十二烷；
[0018]所述無機主懸浮劑選自活性磷酸鈣、滑石粉或高嶺土中的任意一種，優選的為活性磷酸鈣；
[0019]所述無機助懸浮劑選自無水硫酸鈉或無水硫酸氫鈉中的任意一種，優選的為無水硫酸鈉；
[0020]所述水溶性高分子懸浮劑選自聚乙烯醇、羥乙基纖維素、聚丙烯酸鹽類、聚乙烯吡咯烷酮、明膠或纖維素醚中的任意一種，優選的為聚乙烯醇；
[0021]所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉、陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉、非離子表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚或非離子表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚中的任意一種，優選的為十二烷基苯磺酸鈉。
[0022]優選的，步驟I)中，改性溫度為55?65°C;步驟2)中，緩慢升溫至聚合溫度85?89 °C，升溫速率為0.5?1°C /min。
[0023]進一步的，步驟2)中，當體系達到聚合溫度后，第一次補加無機主懸浮劑；當聚合過程進入懸浮聚合危險期時，第二次補加無機主懸浮劑和表面活性劑。
[0024]具體的，第一次添加的無機主懸浮劑選自活性磷酸鈣、滑石粉或高嶺土中的任意一種，優選的為活性磷酸鈣；
[0025]第二次添加的無機主懸浮劑選自活性磷酸鈣、滑石粉或高嶺土中的任意一種，優選的為活性磷酸鈣；
[0026]第二次添加的表面活性劑選自陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉、陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉、非離子表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚或非離子表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚中的任意一種，優選的為十二烷基苯磺酸鈉。
[0027]優選的，云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料的制備方法包括以下步驟:
[0028]I)水相云母鈦的原位低溫疏水改性
[0029]在反應釜中依次加入去離子水400?800g、云母鈦粉體40?160g，三葉式攪拌槳轉速100?300轉/分，充分攪拌分散10?25分鐘，加熱至改性溫度55?65°C，加入疏水改性劑1.0?4.0g,反應25?35分鐘，冷卻并停止攪拌，抽濾、真空干燥得到親油性云母鈦粉體，放置備用；
[0030]2)云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料的制備
[0031]2a)水系輔料:依次向高壓反應釜中加入去離子水300?500g、無機主懸浮劑0.5?4.0g、無機助懸浮劑0.5?2.0g、質量分數為0.02?0.05%表面活性劑水溶液5?15g、質量分數為6.0?10.0%水溶性高分子懸浮劑的水溶液15?30g，機械攪拌轉速為150?300轉/分，預分散5?10分鐘；
[0032]2b)油系輔料:預先將苯乙烯單體150?250g、引發劑1.5?2.5g、阻燃劑3.0?
9.0混合均勻，然后加入步驟I)得到的親油性云母鈦粉體2.0?10.0g，分散均勻后，將所有油系輔料加入步驟2a)所在的反應釜中，通入氮氣排空反應釜中的空氣，調節攪拌槳轉速為150?300轉/分，使苯乙烯單體小液滴在復配型懸浮劑、表面活性劑和機械攪拌剪切作用下，以設計的尺寸大小懸浮分散在水中，緩慢升溫至聚合溫度85?89°C，升溫速率為0.5?1°C /min,補加無機主懸浮劑0.5?4.0g,反應1.5?2.5小時后，懸浮聚合危險期，需再補加無機主懸浮劑0.5?4.0g和質量分數為0.02?0.05%表面活性劑水溶液1.0?5.0g，保護聚合著的單體液滴不增大、不變形、反應平穩進行，并通過不斷取樣觀察聚合粒子的長勢及大小。隨著聚合單體轉化率增加，云母鈦粉體被均勻地錨定在聚苯乙烯基體中；
[0033]2c)發泡劑填充:向步驟2a)反應釜中加入發泡劑戊烷10?20g，關閉加料和取樣口，逐漸升高溫度至108?114°C，繼續反應4?6h，戊烷充分滲透到聚苯乙烯基體中，單體聚合完全，通過取樣觀察可發性云母鈦聚苯乙烯復合粒子完全硬化，停止反應；
[0034]2d)洗滌:冷卻出料，將合成的可發性云母鈦聚苯乙烯復合粒子用6?10%的鹽酸水溶液和清水洗滌，除去表面的無機懸浮劑；
[0035]2e)發泡成型:用水蒸氣對可發性云母鈦聚苯乙烯復合粒子進行發泡成型得到云母鈦聚苯乙烯銀灰色保溫材料。
[0036]進一步的，步驟I)中，加入疏水改性劑1.0?4.0g時還加入無水乙醇作為疏水改性劑的助溶劑，相應的添加量為0.5?2.0g。
[0037]本發明還提供了根據上述制備方法制備得到的云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料。
[0038]本發明還提供了上述云母鈦原位填充的聚苯乙烯銀灰色保溫材料的應用，用于制作建筑外墻保溫板或泡沫保溫箱。
[0039]本發明所提供的制備方法先利用水相云母鈦的原位低溫疏水改性工藝，在機械攪拌作用下，將云母鈦分散在去離子水中，加入疏水改性劑，在較低的改性溫度下反應，即得到疏水性云母鈦粉體。再采用懸浮聚合原位填充工藝，直接將改性后的親油性云母鈦粉體分散于苯乙烯單體中，再加入引發劑和阻燃劑組成油系輔料，然后，在機械攪拌作用下，將油系輔料分散于由去離子水、表面活性劑、無機主懸浮劑、無機助懸浮劑、水溶性高分子懸浮劑，經加熱聚合，后期通入發泡劑，聚合完全得到可發性云母鈦聚苯乙烯復合粒子，發泡成型得到云母鈦聚苯乙烯銀灰色保溫材料。片狀云母鈦的反射熱輻射和隔熱隔