[发明专利]一种石墨烯聚苯板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯聚苯板及其制备方法，属于聚苯板技术领域，有效降低了其导热系数和吸水率，同时具有优良的抗拉强度、压缩强度、尺寸稳定性、抗菌性和抗霉性。本发明的技术要点是：一种石墨烯聚苯板，由包含以下重量份的原料制成：聚苯乙烯80‑100份、氧化石墨烯15‑20份、表面改性剂5‑10份、蜂蜡3‑5份和无机填充剂3‑8份，其主要通过初步发泡、初步熟化、二次发泡、二次熟化以及板材成型的操作工序制备而成。

技术领域

本发明属于聚苯板技术领域，特别涉及一种石墨烯聚苯板及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯(PS)是仅次于聚氨酯(PU)的第二大发泡材料，相对于如氯氟烃(CFCs)、氢氯氟烃(HCFCs)等的传统发泡剂，其采用超临界二氧化碳作为替代发泡剂，具有无毒且环境友好型的特点，被人们制成相应的聚苯板而广泛应用于建筑行业中。

其中，二氧化碳发泡聚苯乙烯过程中，二氧化碳的扩散速率快、溶解度低，经常导致发泡过程难以发泡过程难以控制。为此，添加无机颗粒作为异相成核剂，尤其是具有比表面积大且红外吸收效果优良的石墨烯，可降低成核所需的吉布斯自由能，阻碍二氧化碳的扩散，改善超临界二氧化碳发泡聚苯乙烯的发泡行为。

然而，经研究发现，将石墨烯直接添加至EPS体系中进行聚合，容易发生阻聚效应，甚至还会在聚合釜中出现结块现象，其制得的聚苯板的抗拉强度虽比国家标准(抗拉强度≥0.1MPa)能提高5％-20％，但是在吸水率和导热系数上反而出现上升的趋势。随着国家建筑节能行业标准的不断提高，因此研发出吸水率和导热系数更低、防水和保温性能更加优良的聚苯板是目前继续解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种石墨烯聚苯板，有效降低了其吸水率和导热系数，具有良好的防水和保温效果。

本发明的第二个目的在于提供一种石墨烯聚苯板的制备方法，其通过一步加料，减少了生产过程中有害气体的排出，具有操作简单方便的特点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种石墨烯聚苯板，其特征在于，所述聚苯板由包含以下重量份的原料制成：

本发明在聚苯乙烯和氧化石墨烯的基材基础上同时添加表面改性剂和蜂蜡，表面改性剂的分子表面含有较多的亲水基团和疏水基团，其亲水基团与氧化石墨烯相结合，其疏水基团能与蜂蜡和聚苯乙烯结合，以此形成交错排布的网状结构；而蜂蜡中含有大量的短链烷烃和饱和脂类，其能与聚苯乙烯具有良好的相容性同时具有良好的疏水性。当聚苯乙烯进行发泡时，蜂蜡能够迅速分解成二氧化碳、乙酸等挥发性物质，使得表面改性剂中游离的疏水基团数量增多，同时将氧化石墨烯限位于聚苯乙烯的内侧，进而增加了其制得的聚苯板的疏水性，有效降低了其吸水率和导热系数；

此外，蜂蜡分解产生的二氧化碳、乙酸等挥发性物质均无毒，其在氧化石墨烯的成核作用下，能够有效增加了聚苯乙烯的发泡效率和发泡效果；

填充剂在表面改性剂的作用下能够均匀分散于聚苯乙烯中，为聚苯乙烯起到良好的补强作用，保证其制得的聚苯板良好的机械强度的前提下，减少氧化石墨烯的使用量，降低了生产成本；综上，本发明制得的聚苯板具有吸水率低、导热系数小的特点，进而使得聚苯板具有良好的防水保温效果和机械强度。

进一步地，所述表面改性剂为硅氧烷表面改性剂。

通过采用上述技术方案，硅氧烷表面改性剂为非离子表面改性剂，其是由环氧乙烷和环氧丙烷以各种不同组合形成的，其能与蜂蜡发生协同作用，将氧化石墨烯均匀的分散于聚氧乙烯中，增加聚氧乙烯的机械强度。

进一步地，所述硅氧烷表面改性剂为苯乙烯二甲基硅氧烷醇醚共聚物。