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CN108350212A - 阻燃颗粒、其制造方法和采用其的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料 - Google Patents

阻燃颗粒、其制造方法和采用其的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料 Download PDF

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CN108350212A
CN108350212A CN201680066379.3A CN201680066379A CN108350212A CN 108350212 A CN108350212 A CN 108350212A CN 201680066379 A CN201680066379 A CN 201680066379A CN 108350212 A CN108350212 A CN 108350212A
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Abstract

本发明涉及具有优异阻燃性或防水性的阻燃颗粒、其制造方法和采用其的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。

Description

阻燃颗粒、其制造方法和采用其的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料
技术领域
本发明涉及一种阻燃颗粒、其制造方法和采用其的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。更具体地，本发明涉及一种具有优异阻燃性或防潮性的阻燃颗粒、其制造方法和采用其的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
背景技术
聚苯乙烯泡沫塑料(EPS，可发性聚苯乙烯)作为多孔材料具有优异的保温效果，且轻质易于成型，因此被广泛用作保温材料。特别地，包含聚苯乙烯泡沫塑料作为芯材和附着在其两侧的金属板的所谓夹层板轻质、廉价，可以快速安装且具有优异的保温效果，因此被广泛用作建筑材料。此外，将聚苯乙烯泡沫塑料保温材料附着到要装饰的建筑的外墙上的外保温和装饰系统(EIFS)(所谓的快速干燥(drivit)系统)易于施用且由此缩短了施工工期且价廉，因此被广泛用于多户住宅或居住-商用复合体。
然而，由于聚苯乙烯泡沫塑料是易燃材料，因此在热方面很脆弱，因此在70℃或更高的温度下具有变形的问题，在燃烧过程中产生大量有毒气体，并引起结构坍塌。特别地，垂直安装的聚苯乙烯泡沫塑料可以起到点火并因此传播火焰的作用。
因此，正在积极开展对添加到原料树脂中并显示阻燃性的阻燃剂的研究。目前，阻燃剂大多是卤素类的，但关于非卤素类阻燃剂，广泛使用的是磷类阻燃剂和氮类阻燃剂。关于卤素类阻燃剂，溴系阻燃剂由于廉价且具有很高的阻燃效果而被广泛使用。而且，在溴系阻燃剂中，HBCD(六溴环十二烷)被最广泛应用于聚苯乙烯泡沫塑料。
然而，由于致癌性和肝毒性，一些溴系阻燃剂长期以来被禁止使用，此外，目前使用的一些溴系阻燃剂将很快被禁止使用，因为它们对儿童脑发育等的有害影响是众所周知的。
为了取代这类溴系阻燃剂，开发并应用了氮类阻燃剂或磷类阻燃剂等作为非卤素类阻燃剂，但显示出非常劣化的阻燃性，且比溴系阻燃剂要昂贵。因此，需要开发具有优异阻燃性且安全廉价的阻燃剂。
发明内容
【技术问题】
本发明提供了一种具有优异阻燃性或防潮性的阻燃颗粒。
【技术方案】
本发明提供了一种制造阻燃颗粒的方法。
本发明提供了一种采用阻燃颗粒的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
在本说明书中，阻燃颗粒包含干凝胶并包含29Si NMR光谱中化学位移为-91ppm至-95ppm的峰，所述干凝胶包含至少一种选自空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰和未燃碳的无机颗粒。
在本说明书中，制造阻燃颗粒的方法包含：在60℃至200℃的温度下对包含至少一种选自空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰和未燃碳的无机颗粒和在20℃具有小于100,000cP的粘度的无机粘合剂的阻燃组合物进行热处理；和粉碎所述热处理后形成的材料。
在本说明书中，提供了一种阻燃聚苯乙烯泡沫塑料，其包含：聚苯乙烯发泡颗粒；和形成在所述聚苯乙烯发泡颗粒上并包含阻燃颗粒的阻燃层。
下面详细说明根据本发明的具体实施方案的阻燃颗粒，制造阻燃颗粒的方法和采用阻燃颗粒的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
根据本发明的实施方案，阻燃颗粒包含干凝胶并包含29Si NMR光谱中化学位移为-91ppm至-95ppm的峰，所述干凝胶包含至少一种选自空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰和未燃碳的无机颗粒。
本发明人证实，通过采用上述包含特定无机颗粒的特定阻燃颗粒可以实现优异的阻燃性，且通过粉碎成颗粒增加接触面积可以使阻燃性效果最大化，且本发明人完成了本发明。
具体地，根据实施方案的阻燃颗粒可以包含干凝胶，所述干凝胶包含至少一种选自空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰和未燃碳的无机颗粒。
无机颗粒可以包含选自钠、硅、铝、铁、钙和镁的至少一种金属的氧化物。换言之，无机颗粒可以包含氧化钠、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁或它们中的两种或多种的化合物。
阻燃颗粒可以来源于无机颗粒和下面将会描述的无机粘合剂，并通过将无机颗粒和无机粘合剂混合，然后对混合物进行热处理并粉碎混合物来获得。
干凝胶可以包含至少两种无机颗粒的交联(共)聚合物。(共)聚合物全部包含聚合物和共聚物。使至少两种陶瓷化合物交联的方法不受特别限制，但可以包含例如通过共价键或分子键的交联。
共价键可以通过采用包含选自碳、硅、氮、氧、磷和硫的至少一个中心元素作为媒介的多价官能团来形成。多价官能团是包含至少两个连接点的官能团，而且当连接点的数量是二时，官能团为二价的，当连接点的数量是三时，官能团为三价的。
具体地，包含选自碳、硅、氮、氧、磷和硫的至少一个中心元素的多价官能团的一个连接点可以与一种无机颗粒中包含的选自钠、硅、铝、铁、钙和镁的至少一种金属形成键，且其另一个连接点可以与另一种无机颗粒中包含的选自钠、硅、铝、铁、钙和镁的至少一种金属形成键。
包含选自碳、硅、氮、氧、磷和硫中的至少一种的多价官能团的具体示例可以包含亚甲基基团、羰基基团、酯基团、酰胺基团、醚基团、氨基基团、偶氮基团等，且优选醚基团。
包含选自碳、硅、氮、氧、磷和硫中的至少一种的多价官能团可以通过另外添加的交联剂或无机颗粒中包含的官能团来引入。
此外，分子键的示例可以包含至少两个无机颗粒间的氢键、色散力等。
另一方面，阻燃颗粒可以包含29Si NMR光谱中化学位移为-91ppm至-95ppm或-92ppm至-93ppm的峰。该特定的化学位移峰可以通过干凝胶中包含的无机颗粒或上述至少两种无机颗粒的交联(共)聚合物来实现。该峰是在化学位移作为横坐标且强度作为纵坐标的图6的29Si NMR光谱中强度相对于化学位移的瞬时变化率变为0的点，特别是强度相对于化学位移的瞬时变化率随着化学位移向正值增加而从正值变为负值的点。
阻燃颗粒具有在0.01μm至1000μm范围内的最大直径。这样，阻燃颗粒具有微小的直径，体积减小且接触面积增加，因此，通过在后面描述的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的制造过程中包含相对大量的阻燃颗粒可以提高阻燃效果。
阻燃颗粒的形状不受特别限制，而是可以包含球形、椭圆形、多面体形等，如图1所示，且阻燃颗粒的截面可以包含圆形、椭圆形和具有3至50个边的多边形。
无机颗粒的具体示例可以包含煤灰中的空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰、未燃碳或它们中的至少两种的混合物。
相对于100重量份的无机颗粒，实施方案的阻燃颗粒中包含的干凝胶还可以包含1重量份至50重量份的氧化钛。氧化钛的具体示例可以包含二氧化钛(TiO2)，氧化钛作为任选的催化剂并具有与无机颗粒等中包含的二氧化硅(SiO2)组分形成的键，因此可以增加颗粒表面的耐久性。
此外，根据实施方案的阻燃颗粒中包含的干凝胶还可以包含硅氧烷基聚合物。本发明人发现，上述特定阻燃颗粒不仅可以包含陶瓷基材料从而实现优异的阻燃性，还可以包含硅氧烷基聚合物从而提高防潮性，此外，本发明人发现，当接触面积通过粉碎成颗粒而增加时，阻燃和防潮效果可以最大化。
硅氧烷基聚合物是主链中包含硅氧烷键的聚合物，且可以为疏水性的从而提高防潮性。硅氧烷基聚合物可以具有4000g/mol至10,000g/mol或5000g/mol至8000g/mol的重均分子量。
重均分子量表示以GPC方法测量的按聚苯乙烯折合的重均分子量。当以GPC方法测量按聚苯乙烯折合的重均分子量时，可以采用用于分析的探测器(如通常已知的分析仪、示差折光检测器等)和柱，此外，可以对其应用常用的温度条件、溶剂和流速。测量条件的具体示例可以为30℃、氯仿溶剂和1mL/min的流速。
具体地，硅氧烷基聚合物可以包含聚二甲基硅氧烷。聚二甲基硅氧烷可以包含作为主链的聚硅氧烷聚合物和连接到硅原子上作为支链的两个甲基基团。更具体地，聚二甲基硅氧烷可以用化学式1表示。
[化学式1]
在化学式1中，n为1或更大的整数。
硅氧烷基聚合物可以具有在20℃下测量的0.65cps至10,000cps、10cps至1000cps或50cps至200cps的粘度。
在干凝胶中，硅氧烷基聚合物可以作为与无机颗粒的混合物而存在。因此，阻燃颗粒可以是通过硅氧烷基聚合物而是疏水性的，由此实现优异的防潮性。
阻燃颗粒还可以包含选自无机填料、阻燃助剂、疏水剂、固化剂、分散剂和交联剂的至少一种添加剂。添加剂的具体示例没有特别限制，例如，无机填料可以包含硫酸铝等。硫酸铝可以促进无机粘合剂的凝胶化，并增加铝组分的量。硫酸铝可以以水溶液状态来添加，并且基于100重量份的无机颗粒，可以包含1重量份至20重量份的量的硫酸铝。
阻燃助剂可以包括石墨、膨胀石墨、炭黑、活性炭、沸石膨胀的蛭石、硅藻土、二氧化硅气凝胶、珍珠岩、铜、铝粉等，并且就增加碳原子的量和增加无机颗粒的柔性而言优选为炭黑。基于100重量份的无机颗粒，可以包含1重量份至50重量份的量的炭黑。
疏水剂可以包括磷酸钙、磷酸钾等，并且基于100重量份的无机颗粒，可以使用1重量份至20重量份的量的疏水剂。
固化剂可以包括生石灰、氢氧化钙、碳酸钙等，分散剂可以包括具有钛元素的钛基分散剂。
另一方面，根据本发明的另一个实施方案，制造阻燃颗粒的方法包含：在60℃至200℃的温度下对包含至少一种选自空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰和未燃碳的无机颗粒和在20℃具有小于100,000cP的粘度的无机粘合剂的阻燃组合物进行热处理；和粉碎热处理后形成的材料。
具体地，制造阻燃颗粒的方法可以包含在60℃至200℃的温度下对包含至少一种选自空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰和未燃碳的无机颗粒和在20℃具有小于100,000cP的粘度的无机粘合剂的阻燃组合物进行热处理。
阻燃组合物可以包含在20℃下具有小于100,000cP、大于等于100cP并小于100,000cP或大于等于5000cP并小于100,000cP的粘度的无机粘合剂。如上所述，无机粘合剂具有阻燃性，并且通过粘度可以容易地与无机颗粒混合。
粘度是指液体的粘着性程度，阻燃组合物中包含的无机粘合剂满足小于100,000cP的粘度，因此可以容易地与无机颗粒混合。
当无机粘合剂具有大于或等于100,000cP的极度增加的粘度时，难以将无机粘合剂与无机颗粒混合，因此可能对制备阻燃组合物具有负面影响。
无机粘合剂可以包含液态硅酸钠。液态硅酸钠也被称为水玻璃，当遇到火时，液态硅酸钠可以膨胀并呈现阻燃性。
液态硅酸钠可以具有大于或等于2.25或在2.25至4.50范围内或2.25至2.6范围内的根据等式1的摩尔比。
[等式1]
摩尔比＝{SiO2(重量％)/Na2O(重量％)*1.032}
液态硅酸钠颗粒可以例如包含30重量％至40重量％的量的二氧化硅(SiO2)和10重量％至20重量％的量的氧化钠(Na2O)，且根据等式1它们的摩尔比可以满足大于或等于2.25。可以将液态硅酸钠归类为KS标准1至4，且不包括KS标准1的KS标准2至4满足大于或等于2.25的摩尔比。
当根据等式1的摩尔比减少至小于2.25时，无机粘合剂由于其粘度增加可能难以与无机颗粒混合，因此可能对阻燃组合物的制备具有负面影响。
此外，阻燃组合物可以包含无机颗粒。无机颗粒在与阻燃组合物中的无机粘合剂混合的状态下通过与无机粘合剂的键合力可以赋予无机粘合剂防潮性。
无机颗粒可以包含选自钠、硅、铝、铁、钙和镁中的至少一种金属的氧化物。即，无机颗粒可以包含氧化钠、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁或它们中的两种或多种的混合物。
无机颗粒的具体示例可以为空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰、未燃碳或它们中的两种或多种的混合物。
特别地，空心微珠可以具有核壳结构，该核壳结构包括含氮气或二氧化碳气体的核和含二氧化硅或氧化铝的壳。因此，由于空心微珠颗粒的外表面的陶瓷材料(如二氧化硅或氧化铝)暴露，因此空心微珠颗粒具有优异的与无机粘合剂的可混合性和两者之间的强结合力。空心微珠具有在煤的燃烧过程中形成的球形形状，且具有100目至1000目或500目至1000目的直径。
空心微珠颗粒具有100目至400目的平均直径，且可以粉碎为具有500目至1000目的直径。当空心微珠颗粒具有500目至1000目的较小直径时，阻燃组合物中的空心微珠颗粒的量增加，因此可以确保优异的阻燃性。
空心微珠是包含40重量％至70重量％的二氧化硅(SiO2)、10重量％至50重量％的氧化铝(Al2O3)、0.1重量％至10重量％的氧化铁(Fe2O3)、0.1重量％至10重量％的氧化钙(CaO)和0.1重量％至10重量％的氧化镁(MgO)的多孔无机材料，且通过形成内部包含氮气等的空核可以具有0.5至1.0的比重。此外，由于空心微珠可以通过回收工业废料而廉价地购买，因此与传统的非卤素类阻燃剂相比，阻燃组合物是环境友好且廉价的，因此是经济的。
相对于100重量份的无机颗粒，阻燃组合物还可以包含1重量份至50重量份的氧化钛。此外，阻燃组合物还可以包含硅氧烷基聚合物。
阻燃组合物中包含的氧化钛和硅氧烷基聚合物的说明与前述实施例相同。
基于100重量份的无机粘合剂，阻燃组合物可以包含0.1重量份至10重量份的硅氧烷基聚合物。基于100重量份的无机粘合剂，包含0.1重量份的量的硅氧烷基聚合物，如果硅氧烷基聚合物的量过度减少，则硅氧烷基聚合物的防潮改善效果可能难以实现。另一方面，基于100重量份的无机粘合剂，当包含大于10重量份的量的硅氧烷基聚合物时，无机粘合剂与硅氧烷基聚合物的相容性降低，因此无机粘合剂可能难以与硅氧烷基聚合物混合。
基于100重量份的无机粘合剂，阻燃组合物可以包含10重量份至100重量份、10重量份至50重量份或12重量份至30重量份的量的无机颗粒。基于100重量份的无机粘合剂，当包含10重量份的量的无机颗粒时，由于无机粘合剂的量过度增加，混合物可能难以干燥。另一方面，基于100重量份的无机粘合剂，当包含大于100重量份的量的无机颗粒时，无机粘合剂可能难以与无机颗粒混合。
阻燃组合物还可以包含选自无机填料、阻燃助剂、疏水剂、固化剂、分散剂和交联剂的至少一种添加剂。添加剂的具体示例没有特别限制，而是，例如，无机填料可以为硫酸铝等。硫酸铝可以促进无机粘合剂的凝胶化，并增加铝组分的量。硫酸铝可以以水溶液状态被添加，并且基于100重量份的无机颗粒，1重量份至20重量份的量的硫酸铝可被包含在内。
阻燃助剂可以包括石墨、膨胀石墨、炭黑、活性炭、沸石膨胀的蛭石、硅藻土、二氧化硅气凝胶、珍珠岩、铜、铝粉等，并且就增加碳的量和增加无机颗粒的柔性而言优选为炭黑。基于100重量份的无机颗粒，可以包含1重量份至50重量份的量的炭黑。
疏水剂可以为磷酸钙、磷酸钾等，并且基于100重量份的无机颗粒，可以使用1重量份至20重量份的量的疏水剂。
在阻燃组合物的热处理中，阻燃组合物可以被干燥以除去无机粘合剂中包含的溶剂，如水等，并同时引起内部组分间的凝胶化反应。
具体地，阻燃组合物的热处理可以在60℃至200℃下进行。当在低于60℃下进行热处理时，干燥效果可能不够，因此干燥时间会大大增加。当在高于200℃下进行热处理时，唯独表面会非常干燥，因此最终产物的性能会恶化。热处理的具体示例不受特别限制，但例如可以包含使用红外线辐射、热空气、蒸汽、微波辐射或紫外线辐射。热处理可以进行0.1小时至10小时。
此外，阻燃组合物的热处理可以在以100rpm至200rpm的速度搅拌阻燃组合物的同时来进行。因此，可以容易地形成根据实施方案的阻燃颗粒。
此外，制造阻燃颗粒的方法可以包含将热处理后形成的材料粉碎。这样，热处理后形成的材料具有微小的直径，因此具有减小的体积和增加的接触表面积，且在后面将会描述的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的制造过程中包含相对大量的阻燃颗粒，可以实现提高的阻燃效果。
具体地，在粉碎中，可以将阻燃颗粒粉碎成具有在0.01μm至1000μm范围内的直径。粉碎可以采用只要用于一般粉碎而无需特定本质限制而选择的任意方法。例如，可以通过使用选自针磨机、锤磨机、螺杆粉碎机、辊磨机、球磨机等的任意粉碎装置来进行粉碎。
另一方面，在60℃至200℃下对阻燃组合物进行热处理之前，还可以包含在500℃至1000℃下对选自空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰和未燃碳的至少一种无机颗粒进行热处理。当在500℃至1000℃下对无机颗粒进行热处理时，无机颗粒可以通过热处理软化同时变色。具体地，可以在500℃至1000℃下对无机颗粒热处理1分钟至20分钟或5分钟至15分钟。
另一方面，根据本发明的另一个实施方案提供阻燃聚苯乙烯泡沫塑料，该阻燃聚苯乙烯泡沫塑料包含聚苯乙烯发泡颗粒和形成在该聚苯乙烯发泡颗粒上并包含根据实施方案的阻燃颗粒的阻燃层。
阻燃聚苯乙烯泡沫塑料可以很容易地用刀线(knife line)或热线(heat line)处理而不扭曲，并具有防潮性和阻燃性，因此产生少量气体，并且当焚烧时，火焰可能不会蔓延而是可能会熄灭。
阻燃聚苯乙烯泡沫塑料具有比泡沫树脂的原始耐热温度高的阻燃性，因此可以用作用于成型热塑性树脂的填料或成型助剂，此外，阻燃聚苯乙烯泡沫塑料可以被精确地混合到水泥产品中以赋予其轻质和保温，且可以用作建筑用保温材料。
阻燃聚苯乙烯泡沫塑料可以包含聚苯乙烯发泡颗粒。聚苯乙烯发泡颗粒是通过对聚苯乙烯树脂进行发泡并内部浸渍发泡剂而形成的球状颗粒，并具有在2mm至100mm、3mm至50mm或3mm至10mm范围内的颗粒直径。
包含根据实施方案的阻燃颗粒的阻燃层可以形成在聚苯乙烯发泡颗粒上。对阻燃颗粒的描述可以与在实施方案中说明的相同。阻燃层包含分散在聚苯乙烯发泡颗粒的表面上的阻燃颗粒，且可以具有在0.01μm至100mm范围内的厚度。
基于100重量份的聚苯乙烯发泡颗粒，可以包含10重量份至500重量份的量的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。基于100重量份的聚苯乙烯泡沫，当阻燃颗粒的量过度降低至10重量份时，由于阻燃颗粒的数量减少，可以充分地实现阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃性改善效果。
另一方面，基于100重量份的聚苯乙烯泡沫，当阻燃颗粒的量增加至大于500重量份时，阻燃颗粒被过度添加，因此可能增加阻燃颗粒的损失。
另一方面，阻燃聚苯乙烯泡沫塑料还可以包含在聚苯乙烯发泡颗粒和阻燃层之间的粘胶层。粘胶层可以包括选自热固性树脂和热塑性树脂中的至少一种树脂，热固性树脂的示例不受特别限制，但可以包括例如酚醛树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂等，热塑性树脂的示例也不受特别限制，但可以包括例如丙烯酸树脂、乙烯基树脂、三聚氰胺树脂等。乙烯基树脂的具体示例可以包括聚醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醋酸乙烯酯共聚物树脂等。
阻燃聚苯乙烯泡沫塑料还可以包含阻燃层上的至少一个其它阻燃层。换言之，阻燃层形成在聚苯乙烯发泡颗粒上，且还可以包含形成在多个阻燃层之间的粘胶层。
也就是说，粘胶层作为阻燃层之间的介质可以直接将多个阻燃层结合。阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的具体示例可以包含：聚苯乙烯发泡颗粒；在聚苯乙烯发泡颗粒上的第一粘胶层；在第一粘胶层上并包含根据实施方案的阻燃颗粒的第一阻燃层；在第一阻燃层上的第二粘胶层；和在第一粘胶层上并包含根据实施方案的阻燃颗粒的第二阻燃层。
在本文中，第一阻燃层和第二阻燃层可以彼此相同或不同，且第一粘胶层和第二粘胶层也可以彼此相同或不同。
阻燃聚苯乙烯泡沫塑料还可以包含形成在阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的最外层表面上并包含硅氧烷基聚合物的表面层。阻燃聚苯乙烯泡沫塑料包含表面层，因此可以实现优异的防潮性。
表面层可以包含硅氧烷基聚合物，且基于100重量份的聚苯乙烯发泡颗粒，硅氧烷基聚合物可以包含0.1重量份至20重量份的阻燃颗粒。硅氧烷基聚合物具有与实施方案中所述的相同说明。
表面层可以形成在阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的最外层表面。最外层表面位于从阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的中心向外的最外侧，且可以确定阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的表面特性。
换言之，表面层可以形成在阻燃聚苯乙烯泡沫塑料所包含的阻燃层上。即，阻燃聚苯乙烯泡沫塑料可以包含：聚苯乙烯发泡颗粒；形成在聚苯乙烯发泡颗粒上并包含根据实施方案的阻燃颗粒的阻燃层；和形成在阻燃层并包含硅氧烷基聚合物的表面层。
当存在至少一个阻燃层时，表面层可以形成在最外侧的阻燃层的最外层表面上。阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的具体示例可以包含：聚苯乙烯发泡颗粒；形成在聚苯乙烯发泡颗粒上的第一粘胶层；形成在第一粘胶层上并包含根据实施方案的阻燃颗粒的第一阻燃层；形成在第一阻燃层上的第二粘胶层；形成在第一粘胶层上并包含根据实施方案的阻燃颗粒的第二阻燃层；和形成在第二阻燃层上并包含硅氧烷基聚合物的表面层。
在聚苯乙烯发泡颗粒上形成阻燃层的方法不受特别限制，但可以包含例如将聚苯乙烯发泡颗粒和阻燃颗粒混合的方法、将非发泡聚苯乙烯树脂和阻燃颗粒混合并使聚苯乙烯树脂发泡的方法等。
具体地，根据制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的第一实施方案，提供了制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的方法，其包含对聚苯乙烯发泡颗粒和阻燃颗粒的混合物进行热处理。
阻燃颗粒具有实施方案中所述的相同说明。聚苯乙烯发泡颗粒是通过对聚苯乙烯树脂进行发泡并内部浸渍发泡剂而形成的球状颗粒，并具有在2mm至100mm、3mm至50mm或3mm至10mm范围内的颗粒直径。
在对聚苯乙烯发泡颗粒和阻燃颗粒的混合物进行热处理之前，制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的方法还可以包含使可发泡聚苯乙烯树脂发泡。可发泡聚苯乙烯树脂具有与如在根据前述实施方案的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料制备方法中所述相同的说明。
可发泡聚苯乙烯树脂的发泡可以包含在50℃至200℃或100℃至110℃下对可发泡聚苯乙烯树脂的热处理。具体地，可发泡聚苯乙烯树脂的热处理可以进行20秒至200秒。在发泡过程中，可发泡聚苯乙烯树脂可以发泡以具有与可发泡聚苯乙烯树脂的体积相比经膨胀的体积。
可发泡聚苯乙烯树脂的发泡可以在0.05kg/cm2至1kg/cm2、0.1kg/cm2至0.5kg/cm2或0.1kg/cm2至0.4kg/cm2的压力下进行。
可发泡聚苯乙烯树脂的发泡可以在干燥或湿润条件下进行，且优选在湿润条件下进行。湿润条件的示例可以包含在0.05kg/cm2至1kg/cm2的压力下使蒸汽，特别是50℃至200℃下的蒸汽与可发泡聚苯乙烯树脂接触。蒸汽的示例不受特别限制，而是可以使用在湿法中广泛使用的各种材料而没有特别限制。
在湿润条件下发泡之后，还可以包含干燥1小时至2小时。
基于1重量份的聚苯乙烯发泡颗粒，聚苯乙烯发泡颗粒和阻燃颗粒的混合物可以包含0.1重量份至5重量份或0.3重量份至3重量份的阻燃颗粒。基于1重量份的聚苯乙烯发泡颗粒，当阻燃颗粒的量过度降低至0.1重量份时，由于阻燃颗粒的减少可以充分地实现阻燃性改善效果。
另一当面，基于1重量份的聚苯乙烯发泡颗粒，当阻燃颗粒的量过度增加至5重量份时，聚苯乙烯发泡颗粒难以与阻燃颗粒混合，在混合、发泡、压塑等过程中的成型性可能会降低，且耐久性可能会降低，即，模塑产品可能会破裂等。
将聚苯乙烯发泡颗粒和阻燃颗粒混合的示例不受特别限制，而是可以包含在使树脂组分混合的相关领域中广泛使用的各种混合方法。
混合物的热处理可以在80℃至250℃或100℃至120℃下进行。此外，热处理可以在1kg/cm2至50kg/cm2、5kg/cm2至20kg/cm2或6kg/cm2至7kg/cm2的压力下进行。而且，热处理可以进行20秒至200秒。
因此，发泡混合物可以被压塑，且具体地，聚苯乙烯发泡颗粒和阻燃颗粒的混合物随同压缩被另外发泡以制造具有预定形状的聚苯乙烯泡沫塑料。压塑的方法不受特别限制，而是可以包含例如将发泡混合物置于具有预定形状的塑膜机中并在对其进行热处理的同时对其施压。
混合物的热处理可以在80℃至250℃或100℃至120℃下在干燥或湿润条件，而优选在湿润条件下进行。湿润条件的示例可以包含在1kg/cm2至50kg/cm2的压力下使蒸汽，特别是80℃至250℃下的蒸汽与混合物接触。蒸汽的示例不受特别限制，而是可以使用在湿法中广泛使用的各种材料而没有特别限制。
在湿润条件下压塑之后，还可以包含干燥40小时至80小时。
另一发面，根据制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的第二实施方案，提供了一种制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的方法，其包含通过对根据实施方案的可发泡聚苯乙烯树脂和阻燃颗粒的混合物进行热处理而进行发泡。
通过在使聚苯乙烯树脂发泡之前使尺寸较小的聚苯乙烯树脂与阻燃颗粒混合，上述阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的制造方法可以允许混合装置的尺寸减小并使阻燃颗粒的量最小化，且可以采用常规的制造设备，这是通过完成本发明的实验确定过的。
此外，在发泡前使尺寸较小的聚苯乙烯树脂与阻燃颗粒混合之后，牢靠结合在聚苯乙烯泡沫表面的阻燃颗粒即使在发泡和压塑之后仍保持耐久性，因此，可以提高最终制造的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的防潮性和阻燃性。
阻燃颗粒可以具有如实施方案中所述的相同说明。
具体地，可发泡聚苯乙烯树脂为发泡前的聚苯乙烯树脂，并包含聚苯乙烯树脂和浸渍在其中的发泡剂且在随后的发泡步骤中进行发泡。
基于100重量份的聚苯乙烯树脂，可发泡聚苯乙烯树脂可以包含2至10重量份的发泡剂，且发泡剂的示例不受特别限制，而是可以包含例如丙烷、丁烷、己烷、戊烷、庚烷、环丁烷、环己烷、氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷、二甲醚、乙醚、甲基乙基醚、氮气、二氧化碳、氩气或其两种或多种的混合物。另外，可发泡聚苯乙烯树脂还可以包含阻燃剂等作为添加剂。
可发泡聚苯乙烯树脂可以具颗粒直径为0.5mm至1.5mm的球形聚苯乙烯颗粒形状。颗粒直径为0.5mm至1.5mm的球形聚苯乙烯颗粒具有较小的颗粒直径，因此可以使用于结合在聚苯乙烯颗粒表面上的阻燃颗粒的混合量最小化，并可以减小混合装置的尺寸。
可发泡球形聚苯乙烯颗粒的制造方法不受特别限制，而是可以例如包含悬浮聚合法、配混法等。悬浮聚合法的示例可以包含：苯乙烯单体在水性反应介质中的悬浮聚合法或包含苯乙烯单体与至少一种共聚单体的悬浮聚合；并在悬浮聚合前、在悬浮聚合过程中或在悬浮聚合之后向其添加发泡剂的悬浮聚合法。
配混法的示例可以包含：在将苯乙烯基聚合物配混之后通过挤出并切割苯乙烯基聚合物而制备苯乙烯基聚合物颗粒；和向苯乙烯基聚合物颗粒中添加发泡剂。
可发泡聚苯乙烯树脂可以具有在14g/l至20g/l范围内的密度。
基于1重量份的可发泡聚苯乙烯树脂，可发泡聚苯乙烯树脂和阻燃颗粒的混合物可以包含0.0005重量份至0.5重量份的阻燃颗粒。基于1重量份的可发泡聚苯乙烯树脂，当阻燃颗粒的量过度降低至0.0005重量份时，由于阻燃颗粒的量的减少，阻燃性改善效果可能不能得到充分实现。
另一方面，基于1重量份的可发泡聚苯乙烯树脂，当可发泡聚苯乙烯树脂的量过度增加至大于0.5重量份时，可发泡聚苯乙烯树脂可能难以与阻燃颗粒混合，在混合、发泡、压塑等过程中的成型性可能会降低，且耐久性可能会恶化，例如，模塑产品可能会破裂等。
可发泡聚苯乙烯树脂和阻燃颗粒的混合示例不受特别限制，而是可以包含在使树脂组分混合的相关领域中广泛使用的各种混合方法。
另一方面，热处理可以在50℃至200℃或100℃至110℃下进行。具体地，热处理可以进行20秒至200秒。在发泡过程中，混合物中包含的可发泡聚苯乙烯树脂被发泡并产生具有与可发泡聚苯乙烯树脂的体积相比膨胀的体积的聚苯乙烯泡沫。
在发泡前的混合物中，可以将阻燃颗粒结合到可发泡聚苯乙烯树脂的表面，且在发泡后，该结合可以在产生的聚苯乙烯泡沫膜表面得到保持。
发泡可以在0.05kg/cm2至1kg/cm2、0.1kg/cm2至0.5kg/cm2或0.1kg/cm2至0.4kg/cm2的压力下进行。
通过在50℃至200℃或100℃至110℃下对混合物进行热处理而进行的发泡可以在干燥或湿润条件下进行，且优选在湿润条件下进行。湿润条件的示例可以包含在0.05kg/cm2至1kg/cm2的压力下使蒸汽，特别是50℃至200℃下的蒸汽与混合物接触。蒸汽的示例不受特别限制，而是可以使用在湿法中广泛使用的各种材料而没有特别限制。
这样，在湿润条件下发泡之后，还可以将发泡处理的混合物干燥1小时至2小时。
此外，在发泡之后，可以在80℃至250℃或100℃至120℃下对发泡混合物进一步进行热处理。具体地，热处理可以进行20秒至200秒。另外的热处理可以在1kg/cm2至50kg/cm2、5kg/cm2至20kg/cm2或6kg/cm2至7kg/cm2的压力下进行。
因此，发泡混合物可以被压缩成型，且具体地，发泡混合物随着压缩被成型以具有预定的形状，因为聚苯乙烯发泡颗粒和阻燃颗粒的混合物是另外发泡的。压缩成型的实施例不受特别限制，但可以例如包含在将发泡混合物置于具有预定形状的塑膜机中后对其压缩同时对其进行热处理的方法。
混合物的热处理可以在80℃至250℃或100℃至120℃下在干燥或湿润条件下进行，而优选在湿润条件下进行。湿润条件的示例可以包含在1kg/cm2至50kg/cm2的压力下使蒸汽，特别是80℃至250℃下的蒸汽与混合物接触。蒸汽的示例不受特别限制，而是可以使用在湿法中广泛使用的各种材料而没有特别限制。
这样，在湿润条件下压塑后还可以包含干燥40小时至80小时。
【有益效果】
根据本发明，提供了具有优异阻燃性或防潮性的阻燃颗粒和其制造方法和采用其的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
附图说明
图1为示出根据实施例1的阻燃颗粒的表面SEM图像。
图2为示出根据实施例1的阻燃颗粒的照相机拍摄的图像。
图3为示出实施例10的聚苯乙烯泡沫塑料在发泡前的照相机拍摄的图像。
图4为示出实施例10的聚苯乙烯泡沫塑料在发泡后的照相机拍摄的图像。
图5为示出实施例10的聚苯乙烯泡沫塑料在成型后的照相机拍摄的图像。
图6示出了根据实施例1的阻燃颗粒的29Si NMR光谱。
图7为示出根据实施例2的阻燃颗粒的表面SEM图像。
图8示出了根据实施例2的阻燃颗粒的29Si NMR光谱。
图9示出了作为参考实施例的水玻璃的29Si NMR光谱。
图10示出了作为参考实施例的空心微珠的29Si NMR光谱。
图11为示出根据实施例5的阻燃颗粒的表面SEM图像。
图12为示出根据实施例6的阻燃颗粒的表面SEM图像。
图13为示出根据实施例7的阻燃颗粒的表面SEM图像。
图14为示出根据实施例8的阻燃颗粒的表面SEM图像。
具体实施方式
下面参考实施例详细描述本发明。然而，以下实施例仅说明了本发明，且不以任何方式限制本发明的公开。
<实施例1至9：阻燃颗粒的制造>
实施例1
将100g空心微珠(二氧化硅(SiO2)：约60重量％、氧化铝(Al2O3)：约30重量％、氧化铁(Fe2O3)：约4重量％、氧化钙(CaO)：约4重量％和氧化镁颗粒(200目)(MgO)：约2重量％)、400g水玻璃(KS标准2：Na2SiO2·nH2O)和20g在20℃下粘度为100cps的聚二甲基硅氧烷(由Momentive Chemicals Co.制备的Element 14PDMS 100；重均分子量：6000g/mol)混合，并将混合物放入约100℃的热空气搅拌器中，然后热空气干燥并凝胶化约1.5小时，同时以约150rpm的速度搅拌。用研磨机将凝胶混合物粉碎得到阻燃颗粒。
实施例2
将100g空心微珠(二氧化硅(SiO2)：约60重量％、氧化铝(Al2O3)：约30重量％、氧化铁(Fe2O3)：约4重量％、氧化钙(CaO)：约4重量％和氧化镁颗粒(200目)(MgO)：约2重量％)和400g水玻璃(KS标准2：Na2SiO2·nH2O)混合，并将混合物放入约100℃的热空气搅拌器中，然后热空气干燥并凝胶化，同时以约150rpm的速度搅拌。用研磨机将凝胶混合物粉碎以制备阻燃颗粒。
实施例3
将100g空心微珠(二氧化硅(SiO2)：约60重量％、氧化铝(Al2O3)：约30重量％、氧化铁(Fe2O3)：约4重量％、氧化钙(CaO)：约4重量％和氧化镁颗粒(200目)(MgO)：约2重量％)、400g水玻璃(KS标准2：Na2SiO2·nH2O)、4g二氧化钛、8g硫酸铝水溶液(硫酸铝：3g)、6g磷酸钙水溶液(磷酸钙：2g)、2g炭黑和20g在20℃下粘度为100cps的聚二甲基硅氧烷(Element14PDMS 100，Momentive Chemicals Co.；重均分子量：6000g/mol)混合，并将混合物放入约100℃的热空气搅拌器中，然后热空气干燥并凝胶化，同时以约150rpm的速度搅拌。用研磨机将凝胶混合物粉碎以制备阻燃颗粒。
实施例4
将100g空心微珠(二氧化硅(SiO2)：约60重量％、氧化铝(Al2O3)：约30重量％、氧化铁(Fe2O3)：约4重量％、氧化钙(CaO)：约4重量％和氧化镁颗粒(200目)(MgO)：约2重量％)、400g水玻璃(KS标准2：Na2SiO2·nH2O)、4g二氧化钛、8g硫酸铝水溶液(3g硫酸铝)、6g磷酸钙水溶液(2g磷酸钙)和2g炭黑混合，并将混合物放入约100℃的热空气搅拌器中，然后热空气干燥并凝胶化，同时以约150rpm的速度搅拌。用研磨机将凝胶混合物粉碎以制备阻燃颗粒。
实施例5
根据与实施例3相同的方法制备阻燃颗粒，除了用陶瓷微球颗粒代替空心微珠颗粒。
实施例6
根据与实施例3相同的方法制备阻燃颗粒，除了用未燃碳颗粒代替空心微珠颗粒。
实施例7
根据与实施例3相同的方法制备阻燃颗粒，除了用精煤灰颗粒代替空心微珠颗粒。
实施例8
根据与实施例3相同的方法制备阻燃颗粒，除了用粉煤灰颗粒代替空心微珠颗粒。
实施例9
根据与实施例3相同的方法制备阻燃颗粒，除了采用空心微珠(二氧化硅(SiO2)：约60重量％、氧化铝(Al2O3)：约30重量％、氧化铁(Fe2O3)：约4重量％、氧化钙(CaO)：约4重量％和氧化镁颗粒(200目)(MgO)：约2重量％)，并在800℃下热处理10分钟。
<实施例10至21：阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的制造>
实施例10
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与15g醋酸乙烯酯树脂在搅拌器中混合以在珠表面形成醋酸乙烯酯涂层，在搅拌器中另外加入80g根据实施例1的阻燃颗粒，并将混合物混合并干燥。
随后，将20g丙烯酸树脂添加到搅拌器中以在表面形成丙烯酸树脂涂层，另外添加40g根据实施例1的阻燃颗粒，并将所得混合物混合并干燥。
然后，将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，然后干燥约2天以制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
实施例11
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与15g醋酸乙烯酯树脂在搅拌器中混合以在珠表面形成醋酸乙烯酯涂层，将80g根据实施例1的阻燃颗粒加入搅拌器中，并将混合物混合并干燥。
随后，将20g丙烯酸树脂添加到搅拌器中以在表面形成丙烯酸树脂涂层，另外添加40g根据实施例1的阻燃颗粒，并将所得混合物混合并干燥。随后，额外添加在20℃下粘度为100cps的5g聚二甲基硅氧烷(Element 14PDMS 100，Momentive Chemicals Co.；重均分子量：6000g/mol)，并将所得混合物进行干燥。
将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，并通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽进行第二次压缩发泡80秒，然后干燥约2天以制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
实施例12
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与20g丙烯酸树脂混合以在珠表面形成丙烯酸树脂涂层，向搅拌器中加入40g根据实施例1的阻燃颗粒，并将混合物混合并干燥。
随后，将15g醋酸乙烯酯树脂添加到搅拌器中以在表面形成醋酸乙烯酯树脂涂层，另外添加80g根据实施例1的阻燃颗粒，并将混合物混合并干燥。
将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，并干燥约2天以制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
实施例13
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与20g丙烯酸树脂在搅拌器中混合以在珠表面形成丙烯酸树脂涂层，将40g根据实施例1的阻燃颗粒加入搅拌器中，并将混合物混合并干燥。
随后，将15g醋酸乙烯酯树脂添加到搅拌器中以在表面形成醋酸乙烯酯树脂涂层，另外添加80g根据实施例1的阻燃颗粒，并将所得混合物混合并干燥。然后，在20℃下额外添加粘度为100cps的5g聚二甲基硅氧烷(Element 14PDMS 100，Momentive Chemicals Co.；重均分子量：6000g/mol)，并将所得混合物进行干燥。
然后，将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，并干燥约2天以制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
实施例14
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与25g淀粉基丙烯酸树脂在搅拌器中混合约1分钟以在珠表面形成淀粉基丙烯酸树脂涂层，另外添加60g根据实施例1的阻燃颗粒，并将混合物混合约1分钟并干燥。
随后，将15g酚树脂添加到搅拌器中并混合1分钟以在表面形成酚树脂涂层，另外添加40g根据实施例1的阻燃颗粒，将所得混合物混合1分钟并在烘箱中用室温的热空气干燥约1小时。
将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，并干燥约2天。
实施例15
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与25g酚树脂在搅拌器中混合约1分钟以在珠表面形成酚树脂涂层，另外添加60g根据实施例1的阻燃颗粒，并将混合物混合约1分钟并干燥。
随后，将25g淀粉基丙烯酸树脂添加到搅拌器中并混合1分钟以在表面形成淀粉基丙烯酸树脂涂层，另外添加40g根据实施例1的阻燃颗粒，将所得混合物混合1分钟并在烘箱中用室温的热空气干燥约1小时。
将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，并干燥约2天以形成阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
实施例16
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与15g醋酸乙烯酯树脂在搅拌器中混合约1分钟以在珠表面形成醋酸乙烯酯树脂涂层，另外添加80g根据实施例2的阻燃颗粒，并将混合物混合约1分钟并干燥。
随后，将20g丙烯酸树脂添加到搅拌器中并混合以在表面形成丙烯酸树脂涂层，另外添加40g根据实施例1的阻燃颗粒，将所得混合物混合并干燥。
将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，并干燥约2天以制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
实施例17
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与20g丙烯酸树脂在搅拌器中混合约1分钟以在珠表面形成丙烯酸树脂涂层，另外添加40g根据实施例2的阻燃颗粒，并将混合物混合约1分钟并干燥。
随后，将15g醋酸乙烯酯树脂添加到搅拌器中以在表面形成醋酸乙烯酯树脂涂层，另外添加80g根据实施例2的阻燃颗粒，将所得混合物混合并干燥。
将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，并干燥约2天以制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
实施例18
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与25g淀粉基丙烯酸树脂在搅拌器中混合约1分钟以在珠表面形成淀粉基丙烯酸树脂涂层，另外添加60g根据实施例2的阻燃颗粒，并将混合物混合约1分钟并干燥。
随后，将15g酚树脂添加到搅拌器中并混合约1分钟以在表面形成酚树脂涂层，另外添加40g根据实施例2的阻燃颗粒，将所得混合物混合1分钟并在烘箱中用室温的热空气干燥约1小时。
将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，并干燥约2天以制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
实施例19
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与25g酚树脂在搅拌器中混合约1分钟以在珠表面形成酚树脂涂层，另外添加60g根据实施例2的阻燃颗粒，并将混合物混合约1分钟并干燥。
随后，将25g淀粉基丙烯酸树脂添加到搅拌器中并混合约1分钟以在表面形成淀粉基丙烯酸树脂涂层，另外添加40g根据实施例2的阻燃颗粒，将所得混合物混合1分钟并在烘箱中用室温的热空气干燥约1小时。
将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，并干燥约2天以制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
实施例20
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与15g醋酸乙烯酯树脂在搅拌器中混合约1分钟以在珠表面形成醋酸乙烯酯树脂涂层，另外添加50g根据实施例3的阻燃颗粒，并将混合物混合并干燥。
随后，将20g丙烯酸树脂添加到搅拌器中以在表面形成丙烯酸树脂涂层，另外添加30g根据实施例3的阻燃颗粒，将所得混合物混合并干燥。
将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，并干燥约2天以制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
实施例21
将70g包含94重量％的聚苯乙烯树脂和6重量％的戊烷的聚苯乙烯珠(由SHEnergy&Chemical Co.,Ltd.制备的SB 2,000；颗粒直径1.1mm)与15g醋酸乙烯酯树脂在搅拌器中混合约1分钟以在珠表面形成醋酸乙烯酯树脂涂层，另外添加50g根据实施例4的阻燃颗粒，并将混合物混合并干燥。
随后，将20g丙烯酸树脂添加到搅拌器中并混合1分钟以在表面形成丙烯酸树脂涂层，另外添加30g根据实施例4的阻燃颗粒，将所得混合物混合并干燥。
将经干燥的混合物放入蒸汽式搅拌器中，然后通过在0.2kg/cm2的压力下用105℃的蒸汽热处理80秒来首先进行发泡并在空气中干燥1小时。将首先发泡并干燥的聚苯乙烯泡沫塑料放入蒸汽塑膜机中，然后通过在6.5kg/cm2的压力下用120℃的蒸汽热处理80秒进行第二次压缩发泡，并干燥约2天以制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料。
<对比实施例1至2：阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的制造>
对比实施例1
(1)阻燃组合物的制备
将100g空心微珠(二氧化硅(SiO2)：约60重量％、氧化铝(Al2O3)：约30重量％、氧化铁(Fe2O3)：约4重量％、氧化钙(CaO)：约4重量％、氧化镁颗粒(200目)(MgO)：约2重量％)、400g水玻璃(KS标准2：Na2SiO2·nH2O)、4g二氧化钛、8g硫酸铝水溶液(3g硫酸铝)、6g磷酸钙水溶液(2g磷酸钙)、2g炭黑和20g在20℃下粘度为100cps的聚二甲基硅氧烷(Element14PDMS 100，Momentive Chemicals Co.，重均分子量：6000g/mol)混合以制备阻燃组合物。
(2)阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的制造
根据与实施例10相同的方法制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料，除了使用阻燃组合物代替根据实施例的阻燃颗粒。
对比实施例2
(1)阻燃组合物的制备
根据与对比实施例1相同的方法制备阻燃组合物。
(2)阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的制造
根据与实施例16相同的方法制造阻燃聚苯乙烯泡沫塑料，除了使用阻燃组合物代替根据实施例的阻燃颗粒。
<实验实施例：阻燃颗粒和阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的性能的测量>
测量根据实施例和对比实施例的阻燃颗粒和阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的性能，并将结果示于表1。
实验1：表面特性
图1示出了根据实施例1的阻燃颗粒的FE-SEM图像，且其照相机拍摄的图像示于图2。
此外，图3示出了根据实施例10的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料在发泡前的照相机拍摄的图像，图4示出了根据实施例10的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料在发泡后的照相机拍摄的图像，以及图5示出了压塑后的最终阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的照相机拍摄的图像。
如图1所示，实施例1的阻燃颗粒具有约50μm的最大直径并显示出不规则的形状。此外，如图2所示，实施例1的阻燃颗粒结果为黑色粉末。
如图3所示，由于阻燃颗粒形成在聚苯乙烯珠的表面，因此表面呈现为黑色。
此外，如图4和5所示，实施例10的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料表明实施例1的阻燃颗粒形成在表面。
图7示出了实施例2的阻燃颗粒的FE-SEM图像。
如图7所示，实施例2的阻燃颗粒具有约50μm的最大直径并显示出不规则形状。
此外，如图11至14所示，根据实施例5至8的阻燃颗粒显示出约50μm的最大直径并显示出不规则形状。
实验2：组分分析
通过采用固体400MHz WB NMR光谱仪(79.51MHz，D2O的溶剂条件)测量实施例1的阻燃颗粒的29Si NMR光谱，且结果示于图6。
如图6所示，实施例1的阻燃颗粒在-92.27ppm处显示出化学位移。
通过采用固体400MHz WB NMR光谱仪(79.51MHz，D2O的溶剂条件)测量实施例2的阻燃颗粒的29Si NMR光谱，且结果示于图8。
如图8所示，根据实施例2的阻燃颗粒在-92.27ppm处显示出化学位移。
作为参考实施例，如图9所示，水玻璃在-80.41ppm、-88.57ppm、-90.57ppm、-96.52ppm、-97.41ppm和-106.53ppm处显示出化学位移，且如图10所示，空心微珠在-90.16ppm和-108.9ppm处显示出化学位移，其为与阻燃颗粒的峰不同的峰。
换言之，阻燃颗粒不是水玻璃和空心微珠的简单混合物，而是通过对混合物进行热处理形成了凝胶聚合物。
实验实施例3：阻燃性
采用根据实施例10至21和对比实施例1和2的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料制备试样，每个试样具有10cm宽*10cm长*5cm厚的尺寸，并用气炬对试样加热5分钟以评估阻燃性。
具体地，当试样在5分钟的燃烧过程中既不被点燃也不冒烟，并且保留了70％以上的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒，那么给定为“优异”，但是当试样在5分钟的燃烧过程中被点燃并冒烟，且30％以上的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒被燃烧，那么给定为“差”。
实验实施例4：防潮性
采用根据实施例10至21和对比实施例1至2的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料制备试样，每个试样具有10cm宽*10cm长*5cm厚的尺寸，并将试样浸在水中以评估防潮性。
具体地，当试样浸在10cm深的水中24小时而没有在其中溶解，则给定为“优异”，但是当试样浸在10cm深的水中24小时而在其中溶解，则给定为“差”。
【表1】
根据实施例和对比实施例的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料的实验实施例结果
阻燃性 防潮性
实施例10 优异 优异
实施例11 优异 优异
实施例12 优异 优异
实施例13 优异 优异
实施例14 优异 优异
实施例15 优异 优异
实施例16 优异 优异
实施例17 优异 优异
实施例18 优异 优异
实施例19 优异 优异
实施例20 优异 优异
实施例21 优异 优异
对比实施例1 差 差
对比实施例2 差 差
如表1所示，通过将根据实施例1或21的阻燃颗粒与聚苯乙烯珠混合而制造的聚苯乙烯泡沫塑料显示出优异的阻燃性和防潮性。
另一方面，因为阻燃材料未被充分地粘附在聚苯乙烯泡沫塑料上，通过简单添加含阻燃材料的组合物而没有采用通过如实施例中所示的凝胶化和粉碎方法制备的阻燃颗粒而形成的聚苯乙烯泡沫塑料未能充分实现阻燃性和防潮性。

Claims (20)

1.一种阻燃颗粒，包括干凝胶，所述干凝胶包含至少一种选自空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰和未燃碳的无机颗粒，其中所述阻燃颗粒包含29Si NMR光谱中化学位移为-91ppm至-95ppm的峰。
2.根据权利要求1所述的阻燃颗粒，其中所述阻燃颗粒具有0.01μm至1000μm的最大直径。
3.根据权利要求1所述的阻燃颗粒，其中所述干凝胶包含至少两种无机颗粒的交联(共)聚合物。
4.根据权利要求1所述的阻燃颗粒，其中相对于100重量份的无机颗粒，所述干凝胶还包含1重量份至50重量份的氧化钛。
5.根据权利要求1所述的阻燃颗粒，其中所述干凝胶还包含硅氧烷基聚合物。
6.根据权利要求5所述的阻燃颗粒，其中所述硅氧烷基聚合物具有在20℃测量的0.65cps至10000cps的粘度。
7.根据权利要求5所述的阻燃颗粒，其中所述硅氧烷基聚合物具有4000g/mol至10,000g/mol的重均分子量。
8.一种制造阻燃颗粒的方法，包括：
在60℃至200℃的温度下对包含至少一种选自空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰和未燃碳的无机颗粒和在20℃具有小于100,000cP的粘度的无机粘合剂的阻燃组合物进行热处理；和
粉碎所述热处理后形成的材料。
9.根据权利要求8所述的制造阻燃颗粒的方法，其中相对于100重量份的无机颗粒，所述阻燃组合物还包含1重量份至50重量份的氧化钛。
10.根据权利要求8所述的制造阻燃颗粒的方法，其中在以100rpm至200rpm的速度搅拌所述阻燃组合物的同时进行所述阻燃组合物的所述热处理。
11.根据权利要求8所述的制造阻燃颗粒的方法，其中所述阻燃组合物还包含硅氧烷基聚合物。
12.根据权利要求11所述的制造阻燃颗粒的方法，其中基于100重量份的所述无机粘合剂，所述阻燃组合物包含0.1重量份至10重量份的所述硅氧烷基聚合物。
13.根据权利要求8所述的制造阻燃颗粒的方法，其中基于100重量份的所述无机粘合剂，所述阻燃组合物包含10重量份至100重量份的所述无机颗粒。
14.根据权利要求8所述的制造阻燃颗粒的方法，其中所述无机粘合剂包含液态硅酸钠。
15.根据权利要求14所述的制造阻燃颗粒的方法，其中所述液态硅酸钠具有大于或等于2.25的根据等式1的摩尔比：
[等式1]
摩尔比＝{SiO2(重量％)/Na2O(重量％)*1.032}。
16.根据权利要求8所述的制造阻燃颗粒的方法，其中所述无机颗粒具有100目至1000目的直径。
17.根据权利要求8所述的制造阻燃颗粒的方法，其中在60℃至200℃的温度下对所述阻燃组合物进行热处理之前，所述方法还包含在500℃至1000℃的温度下对选自空心微珠、粉煤灰、陶瓷微球、精煤灰和未燃碳的至少一种无机颗粒进行热处理。
18.一种阻燃聚苯乙烯泡沫塑料，包括：
聚苯乙烯发泡颗粒；和
形成在所述聚苯乙烯发泡颗粒上并包含权利要求1所述的阻燃颗粒的阻燃层。
19.根据权利要求18所述的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料，其中基于100重量份的所述聚苯乙烯发泡颗粒，包含10重量份至500重量份的所述阻燃颗粒。
20.根据权利要求18所述的阻燃聚苯乙烯泡沫塑料，其中在所述聚苯乙烯发泡颗粒和所述阻燃层之间还形成粘胶层。
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