改性聚苯板与传统聚苯板的性能特点分析

桑 颖 慧

(山西省建筑科学研究院，山西 太原 030001)

改性聚苯板与传统聚苯板的性能特点分析

桑 颖 慧

(山西省建筑科学研究院，山西 太原 030001)

解释了膨胀聚苯乙烯泡沫板(EPS板)、石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(SEPS板)和热固性改性聚苯乙烯泡沫塑料板(热固性EPS板)的定义，对6个不同厂家生产的EPS板、SEPS板、热固性EPS板的主要物理性能进行了研究，得出了一些有实用价值的结论。

EPS板，SEPS板，热固性EPS板，密度，材料

0 引言

目前，我国建筑能耗约占总能耗的1/3，建筑节能已越来越引起人们的重视。绝热材料是实现建筑节能的最根本、最重要的材料，膨胀聚苯乙烯泡沫板(简称EPS板)因具备质轻、导热系数小、吸水率低等诸多优点而备受保温材料界的重视。但是传统的EPS板也存在诸多缺陷：首先，传统EPS板属易燃材料，虽然加入阻燃剂可提高其阻燃性，但随着阻燃剂的挥发，EPS板阻燃性能会下降；其次，传统EPS板属于热塑性材料，遇火攻击后收缩、熔化、流淌，火灾蔓延速度快，过火面积大，难以扑救，且燃烧释放烟雾，人体吸入易造成伤亡。于是，市场上相继出现了新的保温材料，石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(简称SEPS板)和热固性改性聚苯乙烯泡沫塑料板(简称热固性EPS板)。本文对这三种材料的主要性能进行了较系统的研究分析，对山西地区聚苯板的生产应用具有指导意义。

1 定义

EPS板是以苯乙烯通过悬浮聚合、充模、蒸气加热、发泡、冷却、养护而成的硬质泡沫塑料。其生产过程是聚乙丙烯材料在常压下自由发泡，发泡及养护过程经历数天，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温材料，其生产工艺是在可发性聚苯乙烯中添加阻燃剂，通过悬浮聚合的方法制备膨胀EPS颗粒，这样生产出来的同样厚度的SEPS板和普通的EPS板相比，所使用的苯乙烯的量明显减少。

热固性EPS板是以普通聚苯乙烯颗粒为主要原材料，改变原有的通过聚苯乙烯分子改性或添加阻燃剂来提高阻燃耐火性能的技术路线，运用新材料和新技术，采用“颗粒防火隔离膜”技术，在EPS颗粒外表面裹覆一层新型复合阻燃耐火材料，使覆膜后的EPS颗粒固化并在加热的条件下压制成型，每个EPS颗粒形成相对独立的防火单元，使EPS板由热塑性改进为热固性。

2 分析用产品及方法

2.1 分析用产品

取6个不同厂家生产的EPS板、SEPS板、热固性EPS板，产品规格：1 200 mm×600 mm×50 mm。

2.2 分析方法

依据GB/T 10801.1-2002绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料，GB/T 6343-2009泡沫塑料与橡胶表观密度的测定，GB/T 8810-2005硬质泡沫塑料吸水率试验方法，GB/T 8811-2008硬质泡沫塑料压缩强度试验方法，GB/T 10294-2008绝热材料稳态热阻及其相关特征的测定 防护热板法进行试样制备和性能测试。

3 研究方案

对6个生产厂家的产品进行表观密度、压缩密度、导热系数、体积吸水率和尺寸稳定性的分析研究。采用2.2的方法制得试件尺寸为100 mm×100 mm×50 mm的长方体试块，进行表观密度、压缩强度、体积吸水率和尺寸稳定性分析，采用试件尺寸为300 mm×300 mm×30 mm的长方体试块，进行导热系数分析。

4 结果分析

1)不同产品进行表观密度、压缩强度和导热系数结果分析。

选用6个厂家生产的EPS板、SEPS板和热固性EPS板来进行表观密度，压缩强度以及导热系数结果分析，其分析结果如表1所示。

表1 EPS板、SEPS板和热固性EPS板的表观密度、压缩强度及导热系数分析结果

由表1和图1可以看出，热固性EPS板的表观密度和压缩强度最大，EPS和SEPS板的较低。这是由于热固性EPS板添加了特殊的防火阻燃材料，采用“颗粒防火隔离膜”技术，在保持EPS板原有优异物理性能的基础上，使EPS板从热塑性改为热固性，通过改性提高了EPS板的压缩强度和保温性能，压缩强度增大，表观密度也随之增大。

由表1和图2可以看出，SEPS板的导热系数最小。这是由于SEPS板中含有特殊的石墨颗粒，可以像镜子一般反射热辐射，并且其中含有能够大幅度提升保温隔热性能的红外线吸收物，从而减少房屋的热损失。EPS板可以穿透过去，而石墨聚苯板可以将一部分反射回来，并且可以吸收一部分红外线。

由表1可以看出，EPS板的导热系数不一定随着表观密度的增大而增加，相近密度的EPS板导热系数并不完全相同，这种情况主要与生产厂家生产所用的原材料及生产工艺有关。因为EPS板是由可发性的聚苯乙烯颗粒加热预发泡后，在模具中加热成型。EPS板由直径为0.2 mm～0.5 mm，壁厚为0.001 mm的完全封闭的多面体形蜂窝构成，而截留在蜂窝内的空气是惰性气体，对其绝热性能起决定性作用。由于目前各厂家的原材料质量不同，导致材料内形成的蜂窝的数量及大小都不同，即使密度相近，导热系数也有一定差异。

2)不同产品进行体积吸水率和尺寸稳定性结果分析。

选用6个厂家生产的EPS板，SEPS板和热固性EPS板进行体积吸水率和尺寸稳定性结果分析，分析结果如表2所示。

表2 EPS板、SEPS板和热固性

体积吸水率是EPS材料的重要指标之一，它与原材料在加工时的性能和加工条件有密切的关系。含水率是影响保温材料导热系数变化的因素之一，EPS板吸水后，保温性能下降，在低温情况下，水易结冰，破坏了EPS板的结构，使EPS板的压缩强度及保温性能下降。

EPS板的尺寸变化分为热效应和后收缩两种。每延米EPS板热膨胀系数为0.05 mm/℃～0.07 mm/℃，即约17 ℃的温度变化就引起0.1%的尺寸变化。后收缩是指由于EPS板中残留发泡剂向外扩散而导致进一步尺寸变化，残留发泡剂的含量与EPS板加工条件有关。

由表2可以看出，热固性EPS板的体积吸水率和尺寸稳定性较EPS板和SEPS板好很多，热固性EPS板通过改变EPS泡沫的性质，使EPS板由热塑性变为热固性，蜂窝壁不透水，熔结性好，水蒸气扩散阻力增大，吸水率降低。

经过改性的热固性EPS板形成闭合的球状分子结构，和EPS板、SEPS板比较，线性膨胀系数较低，不会因气候变化收缩变形。

3)不同产品进行燃烧性能结果分析。

选用6个厂家生产的EPS板、SEPS板和热固性EPS板进行燃烧性能结果分析，分析结果如表3所示。

表3 EPS板、SEPS板和热固性EPS板的燃烧性能结果分析

由表3可以看出，热固性EPS板燃烧性能最好，SEPS板燃烧性能次之，EPS板燃烧性能较差。热固性EPS板采用全新的防火隔离分仓颗粒的慨念，运用共聚改性使EPS单体颗粒具有与防火物质相同的特征，并运用微相复合技术在每个有机颗粒表面形成防火隔离膜，使每一个颗粒形成相对独立的有机颗粒防火单元，遇火焰形成断热阻隔连续蜂窝状结构，阻隔火焰传播和穿透，杜绝燃烧的发生。

SEPS板引入了高熔点石墨，提高了苯乙烯的熔化温度以及延长了苯乙烯的熔化时间。同条件下，SEPS板局部熔化，熔化时间为50 s；而EPS板几乎全部熔化，熔化时间为14 s；近火源烘烤时，SEPS板无明火，而EPS板有瞬时明火，火焰容易蔓延。

5 结语

1)热固性EPS板燃烧性能、体积吸水率、尺寸稳定性最好，性价比高，施工方便。但热固性EPS板导热系数、表观密度、阻燃性能呈反方向线性发展，苯粒含量越高，则阻燃骨料越少，表观密度越低，阻燃性能越差。

2)SEPS板的导热系数比EPS板，热固性EPS板的导热系数小，但其他物理性能不及热固性聚苯板。

3)热固性EPS板和SEPS板均是EPS板的改进产品，虽保温性能、阻燃性能、性价比具备明显优势，但目前市场应用的不是很多，且生产厂家也较少，未来随着国内产能的提升，推广速度有望加快，前景广阔。

[1] 常儇宇，张金花，王小安，等.常见保温材料密度与导热系数关系的研究[J].工程质量，2009，27(2)：66-70.

[2] 马丽萍.聚苯板生产生命周期环境影响评价研究[J].新型建筑材料，2014(1)：67-68.

[3] 李东辉.外墙外保温用聚苯板的性能指标[J].山东建材，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

桑颖慧(1982- )，女，工程师

TU532.4

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