熱固型改性SEPS石墨保溫板的研發與應用

宋 紅 旗

(山西六建集團有限公司，山西 太原 030024)

0 引言

自20世紀80年代以來，國家提出建筑節能能耗在原有50%基礎上再降低至65%，公共及住宅建筑均要求采取節能設計及采用節能保溫材料。隨著時代的發展，節能能耗會降至更低甚至達到被動房保溫要求。

研發的熱固型改性SEPS石墨保溫板“阻燃性能好、表觀密度小、絕熱性能優異、導熱系數小及性能環保”等特性正是我們需要既能滿足導熱系數小、重量輕，又能滿足阻燃性能好的極佳的建筑材料。

1 技術突破及技術創新點

1)本項目研究一種懸浮覆膜固化旋窯分離造粒工藝，該工藝將無機懸混覆膜液通過高壓霧化噴嘴噴入覆膜倉內形成負離子與EPS發泡顆粒懸浮攪拌吸附粘結覆膜、固化干燥過程完成EPS顆粒造粒。

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

2 技術方案和路線

2.1 熱固改性SEPS石墨聚苯板阻燃原理

熱固型改性SEPS石墨保溫板生產工藝是在聚苯乙烯EPS中添加可膨脹石墨及發泡劑等助劑，采用“顆粒防火隔離膜”技術，使石墨混合液包裹在泡壁外壁形成防火層，運用共聚改性使EPS單體顆粒具有與防火物質相同的特性，每個顆粒形成相對獨立的有機顆粒防火單元，遇火焰形成斷熱阻隔連續蜂窩狀結構，阻隔火焰傳播和穿透，杜絕燃燒的發生。

2.2 熱固改性石墨聚苯板實驗、研發過程

2.2.1實驗樣品采集

試樣統一采用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燃燒試驗程序及步驟

試樣和濾紙狀態調節根據EN13238進行八周的狀態調節期，調節環境溫度為(23±2)℃，相對濕度(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)內放置兩張鋁箔→點燃燃燒器，測量火焰高度應為(20±1) mm，火焰穩定，將燃燒器角度調整為45°，采用表面點火方式，水平推向前直至火焰抵達預設的試樣接觸點→開始計時，點火30 s撤離燃燒器。

2.2.3實驗結果記錄

記錄點火位置，試樣是否被引燃，有無滴落物及是否引燃濾紙現象。記錄10 s,30 s,60 s,600 s試樣狀態。

經過對石墨聚苯板的生產配比進行多次研究調試，分別進行了大量試驗，并形成測試報告，見表1。

表1 實驗結果

通過上述六組實驗數據分析如下：

1)顆粒粒徑d越大，其材料本身表觀密度ρ呈下降趨勢，阻燃性能減弱，導熱系數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，同組分無機化合物阻燃劑情況下，石墨摻量加大，則導熱系數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明顯。導熱系數下降同時阻燃性能提高。

4)石墨摻量不大，而隨著無機化合物摻量加大造成導熱系數的提高，同時材料的表觀密度加大。

由此得出，石墨對材料的阻燃效果明顯，對材料的表觀密度影響遠遠弱于無機化合物阻燃劑。適當的無機化合物阻燃劑和石墨摻量的加大對材料的阻燃性能的提高和導熱系數的優化起到很好的作用。

3 熱固改性石墨聚苯板生產工藝

3.1 生產工藝流程

生產工藝流程圖見圖1。

3.2 入料發泡

把聚苯顆粒加入發泡機內，通過蒸汽直接加熱，控制溫度在120 ℃左右，將EPS發泡。

3.3 配置無機覆膜液

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

3.4 覆膜

將EPS發泡顆粒置入氣懸覆膜倉，在氣懸覆膜倉的底部通壓力為0.5 MPa～1.5 MPa的蒸汽將EPS發泡顆粒懸浮于氣懸覆膜倉內；接著將無機覆膜液通過霧化噴嘴噴入氣懸覆膜倉內與EPS發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、烘干發泡、固化成型

將覆膜SEPS發泡顆粒吸入熟化料倉內熟化后吸入SEPS全自動真空板機進行成型。

4 與同類產品的性能比較

與其他保溫材料性能指標比較見表2。

由表2對比分析，熱固型改性SEPS石墨保溫板在密度上屬于輕質，在阻燃性能上能達到B1級甚至A級，在薄抹灰外墻外保溫系統及經過加強處理的外墻面磚墻面上均能得到廣泛應用。

5 結語

根據以上工藝原理采用無機懸混液及負離子吸附工藝將EPS顆粒有機材料與無機材料有效融合，在不改變EPS顆粒物理性能的基礎上充分利用石墨等無機材料阻燃性能，達到既保溫又阻燃的效果，同時由于質量輕便，施工操作簡單，質量容易保證，受外界環境變化影響因素較小，是很好的保溫節能材料。

在改善人們居住環境的同時降低了建筑能耗水平，必定會成為高性價比的外墻外保溫系統產品，對建設節約型社會，具有十分重要的現實意義和長遠的社會意義。

[1] GB 8624—2012,建筑材料及制品燃燒性能分級[S].

[2] GB/T 8626—2007,建筑材料可燃性試驗方法[S].

[3] GB/T 20285—2006,材料產煙毒性危險分級[S].

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

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

[6] DB J04/T337—2007,熱固改性聚苯板外墻外保溫系統應用技術規程[S].

[7] EN 13238—2010,建材著火試驗反應.基材選擇調節規程和通則[S].