石墨聚苯乙烯(GEPS)是在聚苯乙烯高分子聚合物中导入近纳米级天然鳞片石墨、抗氧化剂、抗老化剂等功能材料,改性合成的石墨聚苯乙烯新型功能材料。由于石墨的特殊层状结构,使其能够均匀分布在GEPS颗粒内部,形成镜面反射热辐射,能够大幅度提高材料的绝热效果。除了具备普通EPS板的所有性能外,还具有以下特点:防火性能达到难燃B1级、绝热能力更强、导热系数≤0.032W/(m·K)。它含有近纳米级的天然鳞片石墨,可以像镜子一般反射热辐射,它的绝热能力比普通的EPS高出30%,有助于提高能效。石墨聚苯乙烯(GEPS)特点:良好的防火性能、导热系数低、尺寸稳定性强、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项目中具有性价比优势,其构造作法如图1所示。工程实践表明,聚苯板保温产品在保温领域里应用最广泛,不论是欧洲还是国内,聚苯板保温体系都具有最大的市场份额。
国内的悬浮法可发性聚苯乙烯产业已居全球之冠,近期随着房地产市场的缩量,白色可发性聚苯乙烯已产能严重过剩。现在,国内众多EPS生产厂家利用白色聚苯乙烯生产装置,采用悬浮法生产石墨聚苯乙烯,该工艺是以苯乙烯单体为主要原料,在反应釜内,单体与石墨、引发剂、阻燃剂、分散剂等混合,通过强力搅拌,被分散成无数的小液滴。悬浮聚合生成的石墨聚苯乙烯分子量较低,内部含水量高,因此板材的强度和稳定性略差。另外,石墨对苯乙烯单体的聚合有一定的阻聚作用,石墨的添加量不能得到有效保证。目前,在中国市场上出现用炭黑来代替石墨的制品,其颜色为黑色或者浅灰色,导热系数偏高,性能不稳定。主要原因在于:悬浮聚合不稳定,反应周期长,石墨添加量少。为了达到颜色黑的效果,部分EPS厂家向反应体系加入少量石墨辅以炭黑调色,或者纯粹加入炭黑代替石墨,生产“黑色”聚苯乙烯。由于石墨/炭黑的阻聚作用,产品分子量偏低,预发后泡粒产生空心现象。这种方法生产出的聚苯乙烯制板粘结性差,板材熟化后收缩变形。其密度≥18kg/m3板材的压缩强度达不到≥0.1MPa的指标要求,石墨含量少,达不到所需的4.5%~5%的最佳加入量,无法满足被动房要求的导热系数≤0.033W/(m·K)的性能指标。
挤出法石墨聚苯乙烯最初通过德国、奥地利进口进入国内市场。国内个别企业很早就紧跟行业发展动态,投巨资引进世界先进设备,自主开发石墨聚苯乙烯新型保温材料。其产品性能优良,能满足高端市场需求。
挤出法工艺是选用分子量高的聚苯乙烯为主要原料,添加近纳米级的天然鳞片石墨、增韧剂、抗氧剂、阻燃剂等功能材料,通过双螺杆挤出机熔融、切粒而成。颗粒的外形为椭圆形,制品的颜色为银灰色,带有金属光泽,该工艺属于物理混合,可以有效保证石墨的添加量,分子量高,强度大,热导性能更佳、更稳定,同时,由于添加的天然石墨具有阻燃功能,更增强了石墨聚苯乙烯的阻燃性。