改性聚苯板與傳統聚苯板的性能特點分析

桑 穎 慧

(山西省建筑科學研究院，山西 太原 030001)

改性聚苯板與傳統聚苯板的性能特點分析

桑 穎 慧

(山西省建筑科學研究院，山西 太原 030001)

解釋了膨脹聚苯乙烯泡沫板(EPS板)、石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(SEPS板)和熱固性改性聚苯乙烯泡沫塑料板(熱固性EPS板)的定義，對6個不同廠家生產的EPS板、SEPS板、熱固性EPS板的主要物理性能進行了研究，得出了一些有實用價值的結論。

EPS板，SEPS板，熱固性EPS板，密度，材料

0 引言

目前，我國建筑能耗約占總能耗的1/3，建筑節能已越來越引起人們的重視。絕熱材料是實現建筑節能的最根本、最重要的材料，膨脹聚苯乙烯泡沫板(簡稱EPS板)因具備質輕、導熱系數小、吸水率低等諸多優點而備受保溫材料界的重視。但是傳統的EPS板也存在諸多缺陷：首先，傳統EPS板屬易燃材料，雖然加入阻燃劑可提高其阻燃性，但隨著阻燃劑的揮發，EPS板阻燃性能會下降；其次，傳統EPS板屬于熱塑性材料，遇火攻擊后收縮、熔化、流淌，火災蔓延速度快，過火面積大，難以撲救，且燃燒釋放煙霧，人體吸入易造成傷亡。于是，市場上相繼出現了新的保溫材料，石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(簡稱SEPS板)和熱固性改性聚苯乙烯泡沫塑料板(簡稱熱固性EPS板)。本文對這三種材料的主要性能進行了較系統的研究分析，對山西地區聚苯板的生產應用具有指導意義。

1 定義

EPS板是以苯乙烯通過懸浮聚合、充模、蒸氣加熱、發泡、冷卻、養護而成的硬質泡沫塑料。其生產過程是聚乙丙烯材料在常壓下自由發泡，發泡及養護過程經歷數天，形成大板材后切割成不同厚度的板材。

EPS板是高阻燃聚苯乙烯保溫材料，其生產工藝是在可發性聚苯乙烯中添加阻燃劑，通過懸浮聚合的方法制備膨脹EPS顆粒，這樣生產出來的同樣厚度的SEPS板和普通的EPS板相比，所使用的苯乙烯的量明顯減少。

熱固性EPS板是以普通聚苯乙烯顆粒為主要原材料，改變原有的通過聚苯乙烯分子改性或添加阻燃劑來提高阻燃耐火性能的技術路線，運用新材料和新技術，采用“顆粒防火隔離膜”技術，在EPS顆粒外表面裹覆一層新型復合阻燃耐火材料，使覆膜后的EPS顆粒固化并在加熱的條件下壓制成型，每個EPS顆粒形成相對獨立的防火單元，使EPS板由熱塑性改進為熱固性。

2 分析用產品及方法

2.1 分析用產品

取6個不同廠家生產的EPS板、SEPS板、熱固性EPS板，產品規格：1 200 mm×600 mm×50 mm。

2.2 分析方法

依據GB/T 10801.1-2002絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料，GB/T 6343-2009泡沫塑料與橡膠表觀密度的測定，GB/T 8810-2005硬質泡沫塑料吸水率試驗方法，GB/T 8811-2008硬質泡沫塑料壓縮強度試驗方法，GB/T 10294-2008絕熱材料穩態熱阻及其相關特征的測定 防護熱板法進行試樣制備和性能測試。

3 研究方案

對6個生產廠家的產品進行表觀密度、壓縮密度、導熱系數、體積吸水率和尺寸穩定性的分析研究。采用2.2的方法制得試件尺寸為100 mm×100 mm×50 mm的長方體試塊，進行表觀密度、壓縮強度、體積吸水率和尺寸穩定性分析，采用試件尺寸為300 mm×300 mm×30 mm的長方體試塊，進行導熱系數分析。

4 結果分析

1)不同產品進行表觀密度、壓縮強度和導熱系數結果分析。

選用6個廠家生產的EPS板、SEPS板和熱固性EPS板來進行表觀密度，壓縮強度以及導熱系數結果分析，其分析結果如表1所示。

表1 EPS板、SEPS板和熱固性EPS板的表觀密度、壓縮強度及導熱系數分析結果

由表1和圖1可以看出，熱固性EPS板的表觀密度和壓縮強度最大，EPS和SEPS板的較低。這是由于熱固性EPS板添加了特殊的防火阻燃材料，采用“顆粒防火隔離膜”技術，在保持EPS板原有優異物理性能的基礎上，使EPS板從熱塑性改為熱固性，通過改性提高了EPS板的壓縮強度和保溫性能，壓縮強度增大，表觀密度也隨之增大。

由表1和圖2可以看出，SEPS板的導熱系數最小。這是由于SEPS板中含有特殊的石墨顆粒，可以像鏡子一般反射熱輻射，并且其中含有能夠大幅度提升保溫隔熱性能的紅外線吸收物，從而減少房屋的熱損失。EPS板可以穿透過去，而石墨聚苯板可以將一部分反射回來，并且可以吸收一部分紅外線。

由表1可以看出，EPS板的導熱系數不一定隨著表觀密度的增大而增加，相近密度的EPS板導熱系數并不完全相同，這種情況主要與生產廠家生產所用的原材料及生產工藝有關。因為EPS板是由可發性的聚苯乙烯顆粒加熱預發泡后，在模具中加熱成型。EPS板由直徑為0.2 mm～0.5 mm，壁厚為0.001 mm的完全封閉的多面體形蜂窩構成，而截留在蜂窩內的空氣是惰性氣體，對其絕熱性能起決定性作用。由于目前各廠家的原材料質量不同，導致材料內形成的蜂窩的數量及大小都不同，即使密度相近，導熱系數也有一定差異。

2)不同產品進行體積吸水率和尺寸穩定性結果分析。

選用6個廠家生產的EPS板，SEPS板和熱固性EPS板進行體積吸水率和尺寸穩定性結果分析，分析結果如表2所示。

表2 EPS板、SEPS板和熱固性

體積吸水率是EPS材料的重要指標之一，它與原材料在加工時的性能和加工條件有密切的關系。含水率是影響保溫材料導熱系數變化的因素之一，EPS板吸水后，保溫性能下降，在低溫情況下，水易結冰，破壞了EPS板的結構，使EPS板的壓縮強度及保溫性能下降。

EPS板的尺寸變化分為熱效應和后收縮兩種。每延米EPS板熱膨脹系數為0.05 mm/℃～0.07 mm/℃，即約17 ℃的溫度變化就引起0.1%的尺寸變化。后收縮是指由于EPS板中殘留發泡劑向外擴散而導致進一步尺寸變化，殘留發泡劑的含量與EPS板加工條件有關。

由表2可以看出，熱固性EPS板的體積吸水率和尺寸穩定性較EPS板和SEPS板好很多，熱固性EPS板通過改變EPS泡沫的性質，使EPS板由熱塑性變為熱固性，蜂窩壁不透水，熔結性好，水蒸氣擴散阻力增大，吸水率降低。

經過改性的熱固性EPS板形成閉合的球狀分子結構，和EPS板、SEPS板比較，線性膨脹系數較低，不會因氣候變化收縮變形。

3)不同產品進行燃燒性能結果分析。

選用6個廠家生產的EPS板、SEPS板和熱固性EPS板進行燃燒性能結果分析，分析結果如表3所示。

表3 EPS板、SEPS板和熱固性EPS板的燃燒性能結果分析

由表3可以看出，熱固性EPS板燃燒性能最好，SEPS板燃燒性能次之，EPS板燃燒性能較差。熱固性EPS板采用全新的防火隔離分倉顆粒的慨念，運用共聚改性使EPS單體顆粒具有與防火物質相同的特征，并運用微相復合技術在每個有機顆粒表面形成防火隔離膜，使每一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。

SEPS板引入了高熔點石墨，提高了苯乙烯的熔化溫度以及延長了苯乙烯的熔化時間。同條件下，SEPS板局部熔化，熔化時間為50 s；而EPS板幾乎全部熔化，熔化時間為14 s；近火源烘烤時，SEPS板無明火，而EPS板有瞬時明火，火焰容易蔓延。

5 結語

1)熱固性EPS板燃燒性能、體積吸水率、尺寸穩定性最好，性價比高，施工方便。但熱固性EPS板導熱系數、表觀密度、阻燃性能呈反方向線性發展，苯粒含量越高，則阻燃骨料越少，表觀密度越低，阻燃性能越差。

2)SEPS板的導熱系數比EPS板，熱固性EPS板的導熱系數小，但其他物理性能不及熱固性聚苯板。

3)熱固性EPS板和SEPS板均是EPS板的改進產品，雖保溫性能、阻燃性能、性價比具備明顯優勢，但目前市場應用的不是很多，且生產廠家也較少，未來隨著國內產能的提升，推廣速度有望加快，前景廣闊。

[1] 常儇宇，張金花，王小安，等.常見保溫材料密度與導熱系數關系的研究[J].工程質量，2009，27(2)：66-70.

[2] 馬麗萍.聚苯板生產生命周期環境影響評價研究[J].新型建筑材料，2014(1)：67-68.

[3] 李東輝.外墻外保溫用聚苯板的性能指標[J].山東建材，2004(6)：21-22.

AnalysisonperformanceofmodifiedEPSboardandtraditionalEPSboard

SANGYing-hui

(ShanxiAcademyofBuildingScience,Taiyuan030001,China)

The paper explains definitions of EPS board, SEPS board and thermosetting EPS board, studies major physical performance of EPS board, SEPS board and thermosetting EPS board produced by six plants, and finally draws some valuable conclusions.

EPS board, SEPS board, thermosetting EPS board, density, material

1009-6825(2014)33-0100-02

2014-09-17

桑穎慧(1982- )，女，工程師

TU532.4

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