本申请涉及一种绝热用硬质泡沫复合塑料微泡板，尤其涉及一种外墙外保温用绝热硬质泡沫复合塑料微泡板及其制造方法。
背景技术：
建筑节能标准不断提高和能效提升工程、建筑产业化的逐步实施，对于寒冷地区来说，全面实施居住建筑节能75％设计标准，保温层厚度会大幅度增加，厚度几乎增加一倍。普通eps板的外保温系统其保温层厚度需达到120mm以上，xps板也需要达到90mm以上，对于超低能耗(节能92％)被动式绿色建筑而言，eps板厚度可达240mm-300mm，加剧了外墙保温的脱落和火灾危险性。
外保温单位面积内的可燃物总量增加了一倍以上，加剧了火灾时火焰传播和蔓延的危险性，近几年外保温火灾事故频出，给人民群众生命财产造成了重大损失。
保温材料厚度的增加带来成本不断提高，尤其对于装配式建筑用夹心保温墙板，内页墙与外页墙之间的保温层厚度增加接近一倍，结构性能降低，且连接件长度和数量增加，带来造价的大幅度提高。
在确保建筑节能效果基础上，如何提高保温系统的构造的安全性、提高保温系统的防火安全性，成为当前急需解决的重大社会问题。
技术实现要素：
为了解决上述问题，提供了一种硬质泡沫复合塑料微泡板及其制造方法。
本申请提供的一种硬质泡沫复合塑料微泡板，包括以重量份计的如下组份：
聚苯乙烯85.0-93.0份、evoh1.0份、单甘脂0.02-0.3份、石墨烯颗粒2.0-7.0份、纳米蒙脱土1.0-3.0份、磷酸盐1.0-1.5份、阻燃剂5.0-7.0份、发泡剂8-15份，上述组份首先经过配料、混合后，进入第一挤出机进行熔融混合工序，在一定温度和压力内实现初步熔融混炼，之后进入第二挤出机进行低温高压调性，再进入静态混炼段进一步混炼，之后进入动态混炼段进行动态混炼，最后通过模头挤出，制得复合塑料微泡板。
作为一种硬质泡沫复合塑料微泡板的优选技术方案，组份在温度条件由180℃-230℃、压力条件由20mpa-28mpa的动态变化状态下在第一挤出机内进行初步混炼，在第一挤出机末端注入发泡剂8-15份，第一挤出机输出端与第二挤出机输入端设有筛网板，物料经过过滤喂入第二挤出机；物料混炼体在温度条件由180℃-160℃、压力条件由18mpa-16mpa的动态变化状态下在第二挤出机内进行低温高压调性后，再进入静态混炼段进行静态混炼，实现进一步均化；进入动态混炼段进行动态混炼，混炼体在温度条件由160℃-120℃、压力条件由16mpa-12mpa的动态变化状态下，在压力与温度渐变过程中，实现混炼体物料横断面温度的一致性，再之后在温度条件为90±5℃、压力条件为8mpa-11mpa状态下通过模头挤出，制得复合塑料微泡板。
作为一种硬质泡沫复合塑料微泡板的优选技术方案，石墨烯颗粒包括以重量份计的如下组份：
石墨微粉1-9份、粘性载体1-9份，上述组份经熔融混炼，捏合30-120分钟后，进入石墨烯颗粒制备装置制得。
作为一种硬质泡沫复合塑料微泡板的优选技术方案，粘性载体为热塑性塑料或者生橡胶。
作为一种硬质泡沫复合塑料微泡板的优选技术方案，石墨烯颗粒包括以重量份计的如下组份：
石墨微粉40-70份、pe20-60份、纳米蒙脱土5-8份、氢氧化铝2-4份，上述组份经熔融混炼，捏合30-120分钟后，进入石墨烯颗粒制备装置制得。
作为一种硬质泡沫复合塑料微泡板的优选技术方案，包括以重量份计的如下组份：
聚苯乙烯80.0-88.0份、evoh1.0份、单甘脂0.03-0.08份、石墨烯颗粒3.0-4.5份、纳米蒙脱土3.0份、超细磷酸盐1.5份、阻燃剂6.0份、发泡剂10.0份。
作为一种硬质泡沫复合塑料微泡板的优选技术方案，还包括以重量份计的如下组份：
蛭石粉0.01份。
作为一种硬质泡沫复合塑料微泡板的优选技术方案，包括以重量份计的如下组份：
聚苯乙烯90.0-93.0份、evoh1.0份、单甘脂0.1-0.3份、石墨烯颗粒4.0-5.5份、纳米蒙脱土1.0份、超细磷酸盐1.0份、阻燃剂7.0份、发泡剂8-15份。
作为一种硬质泡沫复合塑料微泡板的优选技术方案，发泡剂为二氧化碳复合发泡剂。
本申请公开的一种硬质泡沫复合塑料微泡板的制造方法，包括如下步骤：
(1)通过物料混合机将聚苯乙烯85.0-93.0份、evoh1.0份、单甘脂0.02-0.3份、石墨烯颗粒2.0-7.0份、纳米蒙脱土1.0-3.0份、磷酸盐1.0-1.5份、阻燃剂5.0-7.0份混合均匀形成混合物料；为提高成核数量，实现微泡，可进一步添加超细滑石粉0.6份；
(2)将混合物料输送到第一挤出机，在温度条件由180℃-230℃、压力条件由20mpa-28mpa的动态变化状态下进行初步混炼；
(3)在第一挤出机末端注入发泡剂8-15份；
(4)将注入发泡剂的混炼物料进行过滤处理；
(6)将处理完成的混炼物料喂入第二挤出机，在温度条件由180℃-160℃、压力条件由18mpa-16mpa的动态变化状态下进行低温高压混炼；
(7)进入静态混炼段进行静态混炼；
(8)进入动态混炼段进行动态混炼；
(9)在第二挤出机末端设置挤出模头，模头升温至90±5℃，膨胀释放压力8mpa-11mpa状态下将物料经模头挤出，压制成复合塑料微泡板。
本申请的有益效果包括但不限于：
1.本申请提供的由聚苯乙烯、evoh、单甘脂、石墨烯颗粒、纳米蒙脱土、磷酸盐、阻燃剂、发泡剂生产而成的硬质泡沫复合塑料微泡板，其中：
聚苯乙烯的作用在于泡沫塑料的主体材料。
evoh为乙烯/乙烯醇共聚物，对于气体具有较好的阻隔性，对于采用气体复合发泡剂的生产制备工艺而言，能够有效使气泡更加均匀密致，防止气体渗出；
单甘脂的作用在于调节混炼体挤出模头过程的摩擦系数，同时提高挤出的泡沫板表面平整度。
纳米蒙脱土的作用在于提高发泡剂成核数量实现微泡，以及与石墨烯协同阻燃作用。也可以采用超细滑石粉替代纳米蒙脱土，增加成核数量实现微泡。
磷酸盐采用超细磷酸盐，如磷酸铝、磷酸铵等材料，其作用在于与纳米蒙脱土实现协同阻燃作用。
阻燃剂的作用在于提高泡沫塑料的阻燃性能，提高氧指数。
石墨烯主要实现塑料体的混炼接枝，使短链聚苯乙烯实现接枝成长链混炼体，提高复合塑料的力学性能；利用石墨烯的超导热性能，实现挤出过程复合塑料混炼熔体温度稳定均匀，调节和保证挤出发泡过程一致，生产泡沫塑料的泡孔均齐一致；石墨烯接枝的复合塑料的高力学性能，保证了泡孔泡壁的保持拉伸不破孔，形成闭孔结构，实现复合泡沫塑料稳定的超低导热性能。
二氧化碳复合流体发泡剂主要作用是复合塑料实现发泡。二氧化碳是环保型发泡剂，也可以采用二氧化氮代替二氧化碳，可以采用一种或多种发泡剂复合，主要实现发泡剂环保目的。通常可以采用2-5份二氧化碳与5-8份的152a发泡剂实现复合发泡。
本申请中在原材料中加入蛭石粉，蛭石粉作为超细微粉可以在微泡板整体质量较轻的前提下，提高微泡板的耐腐蚀性能，同时利用其对光的折射性能，实现不同光学特征。
2.本申请中的制备方法采用全过程控压控温技术，在初步混炼过程中平稳升温升压、利用复合环保发泡剂在保证环保的前提下，确保成型产品发泡的密实度的一致性，较低的导热系数可以有效提高微泡板的保温特性，又在第二挤出机内平稳降温降压，实现低温高压混炼调性，静态混炼和动态混炼相互作用，使最终成型产品具有更好的结构性能，抗压、抗拉能力强，能够有效提高外墙保温系统抗拉性能，减少保温板脱落的可能，而且防火阻燃特性好，避免火势在墙体表面形成蔓延，使用过程中更加安全，此外，由于最终成型产品在保证高性能的同时，降低了板材厚度，提高了外墙保温系统的结构性能，显著降低了生产成本，能够达到节能减排的目的。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
实施例1
一种硬质泡沫复合塑料微泡板，它包括按重量份计的如下组分：
聚苯乙烯85.0份、evoh1.0份、单甘脂0.02份、石墨烯颗粒7.0份、纳米蒙脱土3.0份、磷酸盐1.5份、阻燃剂7.0份、发泡剂14份；
本实施例中，硬质泡沫复合塑料微泡板的制造步骤如下：
(1)将上述混合物料加入第一双螺杆挤出机中；
(2)在温度条件由180℃-230℃、压力条件由20mpa-28mpa的动态变化状态下在第一挤出机内进行初步混炼，在第一挤出机末端注入发泡剂8-15份，第一挤出机输出端与第二挤出机输入端设有筛网板，物料经过过滤喂入第二挤出机；物料混炼体在温度条件由180℃-160℃、压力条件由18mpa-16mpa的动态变化状态下在第二挤出机内进行低温高压调性后，进入静态混炼段进行静态混炼，实现进一步均化；进入动态混炼段进行动态混炼，混炼体在温度条件由160℃-120℃、压力条件由16mpa-12mpa的动态变化状态下，在压力与温度渐变过程中，实现混炼体物料横断面温度的一致性，再之后在温度条件为90±5℃、压力条件为8mpa-11mpa状态下通过模头挤出，制得复合塑料微泡板。
所生产的泡沫板性能指标：
(1)抗压强度：485kpa。
(2)密度：33kg/m3。
(3)闭孔率：98％。
(4)导热系数：出机：0.0148w/(m·k)，标准导热系数0.021w/(m·k)。
(5)燃烧分级b1级。氧指数：30.8％。
(6)抗拉强度：460kpa。
(7)微孔直径<85μm。
(8)泡壁厚度<600nm。
本实施例中出机导热系数仅为0.0148w/(m·k)，标准导热系数仅为0.021w/(m·k)，导热系数为最优方案，有效提高外墙保温板的保温能力。
实施例2
聚苯乙烯92.0份、evoh1.0份、单甘脂0.03份、石墨烯颗粒5.50份、超细滑石粉0.6份、纳米蒙脱土1.0份、磷酸盐1.0份、阻燃剂6.0份、发泡剂13份；
本实施例与实施例1相同之处不再赘述。
所生产的泡沫板性能指标：
(1)抗压强度：520kpa。
(2)密度：34kg/m3。
(3)闭孔率：98％。
(4)导热系数：出机：0.015w/(m·k)，标准导热系数0.020w/(m·k)。
(5)燃烧分级b1级。氧指数：31.8％。
(6)抗拉强度：420kpa。
(7)微孔直径<60μm。
(8)泡壁厚度<550nm。
相比于实施例1，本实施例中，增加了聚苯乙烯所占比重，并相应的降低了其他组份所占比重，同时在本实施例中添加超细滑石粉，提高成核数量，实现微泡，本实施例中阻燃性能与抗压强度为最优方案。
实施例3
聚苯乙烯88.0份、evoh1.0份、单甘脂0.02份、石墨烯颗粒4.0份、纳米蒙脱土3.0份、磷酸盐1.5份、阻燃剂5.0份、发泡剂12份；
本实施例与实施例1相同之处不再赘述。
所生产的泡沫板性能指标：
(1)抗压强度：386kpa。
(2)密度：33kg/m3。
(3)闭孔率：96％。
(4)导热系数：出机0.018w/(m·k)，标准导热系数0.023w/(m·k)。
(5)燃烧分级b1级。氧指数：30.8％。
(6)抗拉强度：312kpa。
(7)微孔直径<70μm。
(8)泡壁厚度<500nm。
本实施例相对于实施例1，适量增加了聚苯乙烯所占比重，并适量减少了石墨烯颗粒、阻燃剂和发泡剂所占比重，成型后的微泡板各项指标均为较优方案，具有较好的泛用性。
实施例4
聚苯乙烯90.0份、evoh1.0份、单甘脂0.02份、石墨烯颗粒5.5份、超细滑石粉0.6份、纳米蒙脱土1.0份、磷酸盐1.0份、阻燃剂6.0份、发泡剂12份。
本实施例与实施例1相同之处不再赘述。
(1)抗压强度:415kpa。
(2)密度:33.8kg/m3。
(3)闭孔率:98％。
(4)导热系数：出机0.017w/(m·k)，标准导热系数0.021w/(m·k)。
(5)燃烧分级b1级。氧指数：30.2％。
(6)抗拉强度：356kpa。
(7)微孔直径<65μm。
(8)泡壁厚度<450nm。
本实施例相对于实施例1，适量增加了聚苯乙烯所占比重，并适量减少了石墨烯颗粒、纳米蒙脱土、磷酸盐、阻燃剂所占比重，同时在本实施例中添加超细滑石粉，提高成核数量，实现微泡，成型后的微泡板多参数均衡，微泡泡壁厚度最优。
实施例5
聚苯乙烯92.0份、evoh1.0份、单甘脂0.02份、石墨烯颗粒5.0份、超细滑石粉0.6份、纳米蒙脱土2.0份、磷酸盐1.0份、阻燃剂6.0份、发泡剂12份、蛭石粉0.01份。
本实施例与实施例1相同之处不再赘述。
所生产的泡沫板性能指标：
(1)抗压强度：356kpa。
(2)密度：34.0kg/m3。
(3)闭孔率：99％。
(4)导热系数：出机导热系数0.0168w/(m·k)；
标准导热系数0.0205w/(m·k)。
(5)燃烧分级b1级。氧指数：32.5％。
(6)抗拉强度：320kpa。
(7)微孔直径<50μm。
(8)泡壁厚度<450nm。
本实施例相对于实施例1，适量增加了聚苯乙烯所占比重，减少了石墨烯颗粒、纳米蒙脱土、磷酸盐、阻燃剂及发泡剂所占比重，同时在本实施例中添加超细滑石粉，提高成核数量，实现微泡，成型后的微泡板具有闪光点，在太阳光下，不同角度闪现不同颜色，以区别板材的不同。
泡沫板材性能指标符合本发明产品性能要求的方案。
结合实施例1-实施例5所公开的技术方案及技术效果，本申请公开的一种硬质泡沫复合微泡板的性能指标如下：
(1)抗压强度：350-550kpa。
(2)密度：33-35kg/m3。
(3)闭孔率：95-99％。
(4)导热系数：出机0.0148-0.018w/(m·k)；
标准导热系数0.020-0.023w/(m·k)。
(5)燃烧分级b1级。氧指数：30.0-32.5％。
(6)抗拉强度：320-500kpa。
(7)微孔直径<50μm。
(8)泡壁厚度<450nm。
本申请公开的一种硬质泡沫复合微泡板，抗压、抗拉强度参数可以确保微泡板的结构强度，外墙保温安装完成后的脱落几率大幅降低，且导热系数最大不超过0.018w/(m·k)，较小的导热系数能够确保微泡板的保温性能，且燃烧分级为b1级，可以有效实现阻燃的效果，微泡板中的微孔分布均匀且密致，进一步保证了板材的受力能力。
对比例1
本申请实施例5与现有gpes泡沫板材性能指标对比参见表一：
表一
从上述表格可以看出，本申请公开的一种硬质泡沫复合微泡板，相对于现有gpes泡沫板，改进了制造方法，原有的gpes泡沫板在进行生产制备时，需要经过连续十二个区段进行加工处理，包括第一区段至第三区段的升温融化区、第四区段至第五区段的熔融加压混炼区、第六区段至第七区段的高温高压混炼区、第八区段至第十区段的降温减压区、第十一区段的机械动态混炼降温区以及第十二区段的静态混炼区，最终在挤出模头进行挤出成型。工序复杂，各道工序使得微泡板的生产成本较高，而本申请所公开的一种硬质泡沫复合微泡板，其制造方法被大量简化，得到的最终成型产品的性能相对于现有gpes泡沫板各项性能更科学合理，更适应外墙外保温系统的性能要求，保温性能进一步提高，工程成本进一步降低。在保证满足高性能的前提下，生产成本被大幅降低，更利于市场推广。
以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
1.一种硬质泡沫复合塑料微泡板，其特征在于，包括以重量份计的如下组份：
聚苯乙烯85.0-93.0份、evoh1.0份、单甘脂0.02-0.3份、石墨烯颗粒2.0-7.0份、纳米蒙脱土1.0-3.0份、磷酸盐1.0-1.5份、阻燃剂5.0-7.0份、发泡剂8-15份，上述组份首先经过配料、混合后，进入第一挤出机进行熔融混合工序，在一定温度和压力内实现初步熔融混炼，之后进入第二挤出机进行低温高压调性，再进入静态混炼段进一步混炼，之后进入动态混炼段进行动态混炼，最后通过模头挤出，制得复合塑料微泡板。
2.根据权利要求1所述的一种硬质泡沫复合塑料微泡板，其特征在于，所述组份在温度条件由180℃-230℃、压力条件由20mpa-28mpa的动态变化状态下在第一挤出机内进行初步混炼，在第一挤出机末端注入发泡剂8-15份，第一挤出机输出端与第二挤出机输入端设有筛网板，物料经过过滤喂入第二挤出机；物料混炼体在温度条件由180℃-160℃、压力条件由18mpa-16mpa的动态变化状态下在第二挤出机内进行低温高压调性后，进入静态混炼段进行静态混炼，实现进一步均化；再进入动态混炼段进行动态混炼，混炼体在温度条件由160℃-120℃、压力条件由16mpa-12mpa的动态变化状态下，在压力与温度渐变过程中，实现混炼体物料横断面温度的一致性，再之后在温度条件为90±5℃、压力条件为8mpa-11mpa状态下通过模头挤出，制得复合塑料微泡板。
3.根据权利要求1所述的一种硬质泡沫复合塑料微泡板，其特征在于，所述石墨烯颗粒包括以重量份计的如下组份：
石墨微粉1-9份、粘性载体1-9份，上述组份经熔融混炼，捏合30-120分钟后，进入石墨烯颗粒制备装置制得。
4.根据权利要求3所述的一种硬质泡沫复合塑料微泡板，其特征在于，所述粘性载体为热塑性塑料或者生橡胶。
5.根据权利要求1所述的一种硬质泡沫复合塑料微泡板，其特征在于，所述石墨烯颗粒包括以重量份计的如下组份：
石墨微粉40-70份、pe20-60份、纳米蒙脱土5-8份、氢氧化铝2-4份，上述组份经熔融混炼，捏合30-120分钟后，进入石墨烯颗粒制备装置制得。
6.根据权利要求1所述的一种硬质泡沫复合塑料微泡板，其特征在于，包括以重量份计的如下组份：
聚苯乙烯80.0-88.0份、evoh1.0份、单甘脂0.03-0.08份、石墨烯颗粒3.0-4.5份、纳米蒙脱土3.0份、超细磷酸盐1.5份、阻燃剂6.0份、发泡剂10.0份。
7.根据权利要求1所述的一种硬质泡沫复合塑料微泡板，其特征在于，还包括以重量份计的如下组份：
蛭石粉0.01份。
8.根据权利要求1或7所述的一种硬质泡沫复合塑料微泡板，其特征在于，包括以重量份计的如下组份：
聚苯乙烯90.0-93.0份、evoh1.0份、单甘脂0.1-0.3份、石墨烯颗粒4.0-5.5份、纳米蒙脱土1.0份、超细磷酸盐1.0份、阻燃剂7.0份、发泡剂8-15份。
9.根据权利要求1所述的一种硬质泡沫复合塑料微泡板，其特征在于，所述发泡剂为二氧化碳复合发泡剂。
10.一种硬质泡沫复合塑料微泡板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过物料混合机将聚苯乙烯85.0-93.0份、evoh1.0份、单甘脂0.02-0.3份、石墨烯颗粒4.0-5.5份、纳米蒙脱土1.0-3.0份、磷酸盐1.0-1.5份、阻燃剂5.0-7.0份混合均匀形成混合物料；
(2)将混合物料输送到第一挤出机，在温度条件由180℃-230℃、压力条件由20mpa-28mpa的动态变化状态下进行初步混炼；
(3)在第一挤出机末端注入发泡剂8-15份；
(4)将注入发泡剂的混炼物料进行过滤处理；
(6)将处理完成的混炼物料喂入第二挤出机，在温度条件由180℃-160℃、压力条件由18mpa-16mpa的动态变化状态下进行低温高压混炼；
(7)进入静态混炼段进行静态混炼；
(8)进入动态混炼段进行动态混炼；
(9)在第二挤出机末端设置挤出模头，模头升温至90±5℃，膨胀释放压力8mpa-11mpa状态下将物料经模头挤出，压制成复合塑料微泡板。
技术总结