PL200581B1 - Sposób wytwarzania trudno palnego spienialnego polistyrenu - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania trudno palnego spienialnego polistyrenu, przez polimeryzację perełkową styrenu w obecności inicjatora i środka spieniającego, znamienny tym, że powierzchnię niespienionych lub wstępnie spienionych granulek polistyrenu pokrywa się ekspandowalnym grafitem przy użyciu wodnej emulsji polimeru.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania trudno palnego spienialnego polistyrenu.

Znane są sposoby wytwarzania spienionego polistyrenu przez polimeryzację perełkową styrenu w obecności inicjatora i środka spieniającego prowadzonej w zawiesinie wodnej zawierającej koloid ochronny uniemożliwiający sklejanie się perełek. Uzyskane perełki polimeru filtruje się, suszy, wstępnie spienia w gorącej wodzie lub w strumieniu gorącego powietrza i sezonuje. Ze wstępnie spienionych i sezonowanych granulek formuje się kształtki metodą dodatkowego, końcowego spieniania w zamkniętych formach.

Jako inicjatorów polimeryzacji używa się organicznych nadtlenków rozpuszczalnych w styrenie, na przykład nadtlenku benzoilu, nadtlenku dikumylu lub ich mieszanin. Środkiem spieniającym jest najczęściej węglowodór alifatyczny lub mieszanina węglowodorów alifatycznych o zakresie temperatury wrzenia 30-40°C, na przykład pentan lub eter naftowy.

Otrzymany w ten sposób spieniony polistyren w postaci płyt odznacza się bardzo dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi, ale jest łatwo palny i podczas palenia wytwarza duże ilości czarnego dymu. Znane są sposoby uniepalniania spienionego polistyrenu przez dodatek substancji, które hamują proces palenia przez usuwanie wolnych rodników, co przerywa łańcuchową reakcję gwałtownego utleniania.

Szczególnie przydatne są do tego celu nielotne organiczne związki wielochlorowcowe, a szczególnie wielobromowe, jak heksabromocyklododekan lub dekabromobifenyl. Są one bardzo efektywne, ale podczas pożaru wydzielają drażniące toksyczne opary.

Jako substancji zmniejszających palność polimeru używa się także związków nieorganicznych - wodorotlenku glinu, boranu cynku, tlenku antymonu lub polifosforanów. Jednak są to substancje stosunkowo słabo uniepalniające. Często też pogarszają one wytrzymałość mechaniczną wyrobu.

Z polskiego zgłoszenia patentowego P-345699 znany jest sposób modyfikowania spienionego polistyrenu przez dodawanie do niego ekspandowalnego grafitu. Według tego sposobu grafit dodaje się w stanie częściowo zekspandowanym, co ma na celu zmniejszenie przewodnictwa cieplnego polistyrenu oraz poprawę właściwości antystatycznych.

Sposób wytwarzania trudno palnego spienialnego polistyrenu według wynalazku polega na tym, że powierzchnię nie spienionych lub wstępnie spienionych granulek polistyrenu pokrywa się ekspandowalnym grafitem przy użyciu wodnej emulsji polimeru.

Korzystnie stosuje się ekspandowalny grafit w ilości 5-25% w stosunku do masy granulek polistyrenu.

Korzystnie jest powierzchnię granulek pokryć wodną emulsją polimeru zmieszaną z ekspandowalnym grafitem i usunąć wodę.

Powierzchnię granulek można też najpierw zwilżyć wodną emulsją polimeru a następnie nanieść na nią ekspandowalny grafit i usunąć wodę.

Jako wodną emulsję polimeru korzystnie stosuje się emulsję kauczuku naturalnego lub kauczuku butadienowo-styrenowego, emulsję polimeru lub kopolimeru akrylowego, polimeru lub kopolimeru winylowego, a także emulsję elastomeru uretanowego, zwłaszcza jonomerycznego elastomeru uretanowego.

Emulsja wodna polimeru korzystnie zawiera środek sieciujący polimer. Wyrób uformowany ze spienionego polistyrenu o powierzchni pokrytej ekspandowalnym grafitem wykazuje znacznie zmniejszoną palność w porównaniu do wyrobu ze spienionego polistyrenu o powierzchni nie modyfikowanej.

Ekspandowalny grafit jest produktem modyfikacji naturalnego grafitu. Sposób realizacji sposobu według wynalazku przedstawiono w przykładach.

P r z y k ł a d I. 100 części wagowych perełek polistyrenu, zawierających n-pentan jako środek spieniający, spienia się wstępnie w strumieniu gorącego powietrza, a następnie sezonuje. Po 20 godzinach sezonowania do komory sezonującej wprowadza się mieszaninę 10 części wagowych 50% wodnej emulsji polioctanu winylu i 40 części wagowych wody. Przez zbiornik z granulkami przepuszcza się powietrze w ciągu 1 godziny, następnie wsypuje się 8 części wagowych ekspandowalnego grafitu GRAFGuard™ firmy UCAR Carbon Company Inc. (USA) o temperaturze ekspansji 220°C i rozdrobnieniu 80 mesr 55,47 gm nadal przepuszcza się powietrze przez zbiornik z granulkami w ciągu 1 godziny.

Pokryte grafitem granulki przenosi się do formy i prowadzi się ostateczne spienianie w znany sposób, formując spieniony polistyren w płyty.

PL 200 581 B1

Wycięte z płyt beleczki do badań palności według normy PN-88/C-89297 gasną po 3 sekundach, a droga palenia wynosi 32 mm.

P r z y k ł a d II. 100 części wagowych perełek polistyrenu zawierających n-pentan jako porofor, spienia się wstępnie w wodzie o temperaturze 90°C, następnie otrzymane granulki filtruje, suszy się i sezonuje. Przygotowuje się mieszaninę 12 części wagowych 50-procentowej wodnej emulsji jonomeru poliuretanowego otrzymanego z prepolimeru uretanowego na bazie izoforonodiizocyjanianu i oligo(oksytetrametyleno)diolu o ciężarze cząsteczkowym 650, z grupami izocyjanianowymi i z kwasu 1,1-di(hydroksymetylo)propionowego, zalkalizowanej wodorotlenkiem sodu do pH 8,7 oraz 8 części ekspandowalnego grafitu GRAFGuard™ firmy UCAR Carbon Company Inc. (USA) o temperaturze ekspansji 220°C i rozdrobnieniu 80 mesh 55,47 „m. Mieszaninę tę wprowadza się do komory sezonowania w strumieniu powietrza na częściowo spienione granulki polistyrenu. Po 2 godzinach przedmuchiwania powietrzem, pokryte grafitem granulki przenosi się do formy i prowadzi końcowe spienianie formując spieniony polistyren w płyty. Wycięte z płyt beleczki do badań palności według normy PN-88/C-89297 gasną po 5 sekundach, a droga palenia wynosi 30 mm.

P r z y k ł a d III. Postępowano jak w przykładzie I stosując do pokrycia granulek mieszaninę 10 części wagowych 30-procentowej emulsji kauczuku butadienowego i 60 części wagowych wody.

Badane kształtki spienionego polistyrenu wykazały czas gaśnięcia 3 sekundy a droga palenia wyniosła 30 mm.

P r z y k ł a d IV. Postępowano jak w przykładzie I stosując do pokrycia granulek mieszaninę 10 części wagowych 50-procentowej emulsji kopolimeru otrzymanego przez kopolimeryzację emulsyjną akrylami etylu i akrylami butylu w stosunku molowym 1:1 oraz 40 części wagowych wody.

Badane kształtki spienionego polistyrenu wykazały czas gaśnięcia 4 sekundy a droga palenia wyniosła 32 mm.

Claims (8)

1. Sposób wytwarzania trudno palnego spienialnego polistyrenu, przez polimeryzację perełkową styrenu w obecności inicjatora i środka spieniającego, znamienny tym, że powierzchnię niespienionych lub wstępnie spienionych granulek polistyrenu pokrywa się ekspandowalnym grafitem przy użyciu wodnej emulsji polimeru.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się ekspandowalny grafit w ilości 5-25% w stosunku do masy granulek styropianu.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię granulek pokrywa się wodną emulsją polimeru zmieszaną z ekspandowalnym grafitem i usuwa wodę.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię granulek zwilża, się wodną emulsją polimeru a następnie nanosi na nią ekspandowalny grafit i usuwa wodę.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wodną emulsję polimeru stosuje się emulsję kauczuku naturalnego lub kauczuku butadienowo-styrenowego,

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wodną emulsję polimeru stosuje się emulsję polimeru lub kopolimeru akrylowego.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wodną emulsję polimeru stosuje się emulsję elastomeru uretanowego, zwłaszcza jonomerycznego elastomeru uretanowego.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wodną emulsję polimeru zawierającą środek sieciujący.