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石墨板懸浮法與擠出法的區(qū)別

2021-09-23

1、前言

石墨聚苯乙烯（GEPS）是在聚苯乙烯高分子聚合物中導(dǎo)入近納米級天然鱗片石墨、抗氧化劑、抗老化劑等功能材料，改性合成的石墨聚苯乙烯新型功能材料。由于石墨的特殊層狀結(jié)構(gòu)，使其能夠均勻分布在GEPS顆粒內(nèi)部，形成鏡面反射熱輻射，能夠大幅度提高材料的絕熱效果。除了具備普通EPS板的所有性能外，還具有以下特點(diǎn)：防火性能達(dá)到難燃B1級、絕熱能力更強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)≤0.032W/(m·K)。它含有近納米級的天然鱗片石墨，可以像鏡子一般反射熱輻射,它的絕熱能力比普通的EPS高出30%，有助于提高能效。石墨聚苯乙烯（GEPS）特點(diǎn)：良好的防火性能、導(dǎo)熱系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定性強(qiáng)、耐候性好、具有良好的耐久性和透汽性。

石墨聚苯板在超低能耗建筑項(xiàng)目中具有性價(jià)比優(yōu)勢，其構(gòu)造作法如圖1所示。工程實(shí)踐表明，聚苯板保溫產(chǎn)品在保溫領(lǐng)域里應(yīng)用最廣泛，不論是歐洲還是國內(nèi)，聚苯板保溫體系都具有最大的市場份額（如圖2、圖3所示）。

圖1石墨聚苯板在被動(dòng)房中的一體化應(yīng)用

圖2石墨聚苯乙烯在歐洲被動(dòng)房中的應(yīng)用

圖3石墨聚苯乙烯在中國被動(dòng)房中的應(yīng)用

優(yōu)質(zhì)石墨聚苯板產(chǎn)品必須滿足如下要求：一是優(yōu)質(zhì)原料用擠出法工藝生產(chǎn)；二是天然鱗片石墨含量在4.5%~5%，導(dǎo)熱系數(shù)低，絕熱性能穩(wěn)定，可保證導(dǎo)熱系數(shù)≤0.032W/(m·K)；三是凈容重18~30kg/m3，板材呈銀灰色；四是折斷泡粒斷面20%~30%以上，燃燒性能B1級。

石墨聚苯乙烯是由德國BASF公司首先開發(fā)的新型隔熱保溫材料。同普通的EPS板相比，石墨聚苯板具有更低的導(dǎo)熱系數(shù)和更好的耐久性和耐候性的特性，深受人們喜愛。無論在歐洲還是國內(nèi)，石墨聚苯乙烯常被選作為被動(dòng)房外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫材料。近年來，國內(nèi)有企業(yè)潛心研發(fā)，瞄準(zhǔn)中國被動(dòng)房市場的需求，開發(fā)出石墨聚苯乙烯專有技術(shù)，其綜合性能媲美世界先進(jìn)水平，在國內(nèi)外被動(dòng)房領(lǐng)域大量使用（如圖2、圖3所示）。

國內(nèi)的石墨聚苯乙烯的生產(chǎn)主要有兩種方法，不但生產(chǎn)工藝大相徑庭（如圖4所示），而且產(chǎn)品質(zhì)量有很大差異（見表1）。

圖4懸浮法與擠出法生產(chǎn)GEPS工藝對比

表1懸浮法GEPS和擠出法GEPS生產(chǎn)工藝對比

2.1懸浮法工藝

國內(nèi)眾多原料生產(chǎn)廠家利用白色聚苯乙烯生產(chǎn)裝置，采用懸浮法生產(chǎn)石墨聚苯乙烯，該工藝是以苯乙烯單體為主要原料，在反應(yīng)釜內(nèi)，單體與石墨、引發(fā)劑、阻燃劑、分散劑等混合，通過強(qiáng)力攪拌，被分散成無數(shù)的小液滴。

懸浮聚合生成的石墨聚苯乙烯分子量較低，內(nèi)部含水量高，因此板材的強(qiáng)度和穩(wěn)定性略差。另外，石墨對苯乙烯單體的聚合有一定的阻聚作用，石墨的添加量不能得到有效保證。

目前，在中國市場上出現(xiàn)用炭黑來代替石墨的制品，其顏色為黑色或者淺灰色，導(dǎo)熱系數(shù)偏高，性能不穩(wěn)定。主要原因在于：懸浮聚合不穩(wěn)定，反應(yīng)周期長，石墨添加量少。為了達(dá)到顏色黑的效果，部分原料廠家向反應(yīng)體系加入少量石墨輔以炭黑調(diào)色，或者純粹加入炭黑代替石墨，生產(chǎn)“黑色”聚苯乙烯。由于石墨/炭黑的阻聚作用，產(chǎn)品分子量偏低，預(yù)發(fā)后泡粒產(chǎn)生空心現(xiàn)象。這種方法生產(chǎn)出的聚苯乙烯制板粘結(jié)性差，板材熟化后收縮變形。其密度≥18kg/m3板材的壓縮強(qiáng)度達(dá)不到≥0.1MPa的指標(biāo)要求，石墨含量少，達(dá)不到所需的4.5%~5%的最佳加入量，無法滿足被動(dòng)房要求的導(dǎo)熱系數(shù)≤0.033W/(m·K)的性能指標(biāo)。

2.2擠出法工藝

擠出法工藝是選用分子量高的聚苯乙烯為主要原料，添加近納米級的天然鱗片石墨、增韌劑、抗氧劑、阻燃劑等功能材料，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融、切粒而成。顆粒的外形為橢圓形，制品的顏色為銀灰色，帶有金屬光澤，該工藝屬于物理混合，可以有效保證石墨的添加量，分子量高，強(qiáng)度大，熱導(dǎo)性能更佳、更穩(wěn)定，同時(shí)，由于添加的天然石墨具有阻燃功能，更增強(qiáng)了石墨聚苯乙烯的阻燃性。

3石墨聚苯板在被動(dòng)房中應(yīng)用可能存在的問題

3.1沒有選擇合格石墨聚苯乙烯

石墨聚苯乙烯板材是由石墨聚苯乙烯顆粒預(yù)發(fā)、成型、切割而成。顆粒的性能對制品的應(yīng)用性能有決定性作用。石墨聚苯乙烯在國內(nèi)的使用時(shí)間相對較短。有些廠商用非石墨料，如炭黑聚苯乙烯頂替石墨聚苯乙烯。這將導(dǎo)致保溫材料抗拉強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、彎曲變形、導(dǎo)熱系數(shù)等指標(biāo)達(dá)不到性能指標(biāo)要求。在被動(dòng)房項(xiàng)目一定采用真正的石墨聚苯乙烯作為保溫材料，以保證保溫絕熱效果。

3.2聚苯乙烯板材加工廠故意造假

為了降低造價(jià)，部分板材加工廠存在以次充好以獲得市場競爭優(yōu)勢。以下是常見做法：

(1)短斤少兩，降低原材料的使用量。這種做法導(dǎo)致板材強(qiáng)度低、導(dǎo)熱系數(shù)變大，保溫隔熱性能受損。

(2)摻沙子增加板材重量。這種做法降低了石墨聚苯乙烯的綜合物理性能，導(dǎo)致強(qiáng)度低、粘結(jié)性差、導(dǎo)熱系數(shù)變大，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量和房屋使用壽命。

(3)在水中加入表面活性劑，向板材中大量滲水。這種做法導(dǎo)致板材內(nèi)部的水難以揮發(fā)，從而引起保溫層鼓泡、脫落；同時(shí)，保溫隔熱效果大大降低。

(4)使用含結(jié)晶水的鹽做增重物質(zhì)來提高密度。這種做法損害了保溫板的物理性能，導(dǎo)致保溫隔熱性能、壓縮強(qiáng)度、耐久性等嚴(yán)重受損，達(dá)不到石墨聚苯乙烯板材品質(zhì)要求。

3.3板材生產(chǎn)廠家出廠不合格的石墨聚苯板

板材生產(chǎn)廠家出廠養(yǎng)護(hù)期過短的板材。熟化時(shí)間不夠的板材制品性能不穩(wěn)定，上墻后產(chǎn)生較大的后收縮，進(jìn)而引起面層開裂；養(yǎng)護(hù)期短的聚苯板含水率達(dá)不到要求，切板后板材彎曲，板面平整度差。

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