CN101175803B - 用于建筑物面板的阻燃组合物 - Google Patents

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Abstract

一种阻燃剂，包括15-50wt％的一种或多种乙烯共聚物，5-50wt％的阻燃剂，和15-70wt％的填料，以组合物的总重量计，所述一种或多种乙烯共聚物包括EVA、乙烯-丙烯酸烷基酯、EVACO、和乙烯-丙烯酸烷基酯-一氧化碳共聚物。

Description

用于建筑物面板的阻燃组合物
本发明涉及阻燃组合物、由所述组合物制得的片材、和能够用于建筑物应用的包含所述片材的多层结构。
背景技术
对用于建筑物和建筑应用的面板，使用阻燃材料来抑制火势的蔓延是期望达到的。阻燃面板覆盖建筑物的外表面，而且通常具有“夹层”结构，两个由金属形成的外层和如下面一段所述的阻燃组合物的中间层。
用于建筑物面板的阻燃组合物的重要特征是高阻燃生、优异的热生能和优异的力学性能。为了获得要求的阻燃性特征，这种组合物必须具有至少29的限氧指数(LOI)，根据ASTM D2863测定。如今，适用于制造建筑物面板的通常的阻燃剂组合物基于聚乙烯(PE)和/或乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的共混物，有至多约70wt％的阻燃剂如三水合铝(ATH)。任选地，这种组合物包括高达7wt％的改性聚合物如用马来酸酐接枝的PE和/或EVA。另一方面，建筑物应用中的一个普通愿望是成本效率。阻燃剂如ATH如此昂贵，以至于包括大量这些化合物的通常的阻燃剂组合物变得高成本。
因此，本发明的根本问题是提供用于制造建筑物面板的低成本阻燃组合物，该组合物具有至少29或更高的LOI，根据ASTM D2863测定。
发明概述
现在，令人惊奇地发现，上述问题可以通过用于制造建筑物面板的阻燃组合物克服，所述组合物包括：
(a)15-50wt％的一种或多种选自EVA、乙烯-丙烯酸烷基酯、乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳(EVACO)和乙烯-丙烯酸烷基酯-一氧化碳的乙烯共聚物；
(b)5-50wt％阻燃剂；
(c)15-70wt％惰性填料；
上述重量百分含量基于组合物的总重量计算。
包括惰性填料的阻燃剂组合物可以降低组合物的整体成本，因此降低最终建筑物面板的制造成本。而且，由惰性填料代替部分阻燃剂不会降低、反而可以提高组合物本身的阻燃性。
本发明还提供了一种用于建筑物面板的、由上述阻燃组合物形成的片材。
本发明还提供了一种用于建筑物面板的、包括至少一种上述片材的多层结构，所述片材置于两层铝外层之间。
发明的详细说明
用于组合物的EVA共聚物优选包含25-90wt％的乙烯和10-75wt％的醋酸乙烯酯，或者55-75wt％的乙烯和20-45wt％的醋酸乙烯酯，所述重量百分含量基于EVA共聚物的总量计算。通常，组合物中的EVA共聚物具有0.05-100g/10min的熔体流动指数(MFI)，优选小于50g/10min，根据ASTM D-1238测定(2.16kg，190℃)。
用于本发明组合物的乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物优选含有25-90wt％的乙烯和10-75wt％的丙烯酸烷基酯，或者55-75wt％的乙烯和15-45wt％的丙烯酸烷基酯，所述重量百分含量基于乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物的总量计算。乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物具有0.05-100g/10min，或15-60g/10min的MFI，根据ASTM D-1238测定(2.16kg，190℃)。有利地是，乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物是一种或多种乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸乙酯和乙烯-丙烯酸丁酯。
用于本发明组合物的EVACO共聚物可以包含30-90wt％的乙烯和10-70wt％的醋酸乙烯酯和1-20wt％的一氧化碳，或者55-65wt％的乙烯，20-30wt％的醋酸乙烯酯，和5-15wt％的一氧化碳，所述重量百分含量基于EVACO的总量计算。通常，组合物中的EVACO共聚物具有1-50g/10min，或10-40g10min的MFI，根据ASTM D-1238测定(2.16kg，190℃)。
用于本发明组合物的乙烯-丙烯酸烷基酯-一氧化碳共聚物可以包含30-90wt％的乙烯，10-70wt％的丙烯酸烷基酯和1-20wt％的一氧化碳，或者55-65wt％的乙烯，20-30wt％的丙烯酸烷基酯和5-15wt％的一氧化碳，所述重量百分含量基于乙烯-丙烯酸烷基酯-一氧化碳共聚物的总量计算。通常，组合物中的乙烯-丙烯酸烷基酯-一氧化碳共聚物具有1-50g/10min，或10-40g/10min的MFI，根据ASTM D-1238测定(2.16kg，190℃)。乙烯-丙烯酸烷基酯-一氧化碳共聚物可以是乙烯-丙烯酸甲酯-一氧化碳(EMACO)、乙烯-丙烯酸乙酯-一氧化碳(EEACO)和乙烯-丙烯酸丁酯-一氧化碳(EBACO)中的一种或多种。
根据本发明的一个实施方案，乙烯共聚物可以以20-30wt％，或约25wt％的量存在于组合物中，基于聚合物的总重量计。
根据本发明的另一个实施方案，一种或多种乙烯共聚物可以用0.2-3wt％的羧酸或羧酸酐官能团接枝和/或共聚合，所述重量百分含量基于乙烯共聚物的总重量计算。这种羧酸或羧酸酐官能团提高了阻燃组合物本身的断裂伸长率，也提高了组合物对金属表面如铝的粘合性。
用于本发明组合物的阻燃剂可以是本领域已知的任何阻燃剂。通常，阻燃剂是ATH或三水合镁中的一种或多种。它可以以10-30wt％，或约20wt％的量存在，基于组合物的总重量计算。
用于组合物的惰性填料可以是本领域已知的任何填料。通常，惰性填料是碳酸钙、滑石、煅烧粘土、云母和硼酸锌中的一种或多种。惰性填料优选以40-65wt％，或约55wt％的量存在，基于阻燃组合物的总重量计算。
除了上述组分，阻燃组合物还可以与普通添加剂如抗氧化剂、UV稳定剂、润滑剂(如油酰胺)、防结块剂、抗静电剂、石蜡、颜料、二氧化钛和聚合物复合领域中已知的其它加工助剂(如硬脂酸锌)共混。这些添加剂可以以本领域已知的量和形式存在于组合物中。
阻燃组合物可以使用普通素炼(masticating)设备，如橡胶研磨机、Brabender混炼机、Banbury混炼机、Buss-ko捏合机、Farrel连续混炼机或双螺杆连续混炼机，通过混合上述成分而制造。混合时间和加工温度可以调整以获得基本上均匀的共混物和当接枝聚合物包含在组合物中时的适当反应。通常，约1-5分钟的混合时间和160℃的混合温度是令人满意的。
由上述阻燃组合物制得的片材也是本发明的一个目的。这种片材可以具有0.01-15mm或1-10mm的厚度，而且可以由上述熔融共混挤出法直接制造或者可选择地，先制造组合物，随后通过任何普通技术如挤出、压延和热层压对其进行加工。
多层结构可以包括至少一层上述阻燃组合物层，其与至少一层铝层相邻，优选位于两层铝外层之间。至少一层铝层，或优选两层铝外层的功能是赋予片材结构本身以强度、劲度、耐各种天气条件、附加的阻燃生和有审美感的外观。本发明的多层结构用作建筑物墙壁的外层，由此至少一层铝层是可见的。
一层或多层铝层可以具有200μm-2mm，300μm-1mm，或约500μm的厚度。
上述多层结构可以通过普通方法制造。这些方法包括将阻燃组合物挤涂于铝片材上并将阻燃组合物挤出层压在两个铝片材之间。如果需要，在挤出或层压过程之前将一层普通粘合剂层施涂于铝片材之上。
下述实施例将对本发明作进一步描述。
实施例
一般程序
通过以下述实施例中给定的量熔融配混所述组分来制造共混物。熔融配混在双辊研磨机上，在150-170℃下经过约5分钟用100g的批量来进行。研磨后的产品在液压机下在150-170℃下经过约5分钟形成测试板。之后测定限氧指数(LOI，ASTM D2863)、拉伸强度(ASTM D638)和断裂伸长率(ASTMD638)。结果列于表1中。
实施例1
·20g来自E.I.du Pond de Nemours and Company(Dupont)、商品名为ElvaloyAC 1609的乙烯-丙烯酸甲酯。
·20g来自Alcan Chemicals Europe、商品名为Baco SF7的ATH。
·60g来自Alpha Calcit Fullstoff GmbH&Co.KG、商品名为Calcicon W 15的碳酸钙。
实施例2
·20g实施例1的乙烯-丙烯酸甲酯。
·20g实施例1的ATH。
·55g实施例1的碳酸钙。
实施例3
·20g来自DuPont、商品名为Elvaloy
Figure 200680016842X_1
AC 12024的乙烯-丙烯酸甲酯。
·20g实施例1的ATH。
·60g实施例1的碳酸钙。
实施例4
·2g来自DuPont、商品名为Fusabond
Figure 200680016842X_2
556D的用马来酸酐(MAH)接枝的乙烯--丙烯酸甲酯。
·18g实施例3的乙烯-丙烯酸甲酯。
·20g实施例1的ATH。
·60g实施例1的碳酸钙。
实施例5
·20g来自DuPont、商品名为Elvaloy
Figure 200680016842X_3
AC 1820的乙烯-丙烯酸甲酯。
·20g实施例1的ATH。
·60g实施例1的碳酸钙。
实施例6(对比实施例)
·31.5g密度为约0.920g/cm3的聚乙烯，根据ASTM 7920测定。
·68.5g实施例1的ATH。
实施例7(对比实施例)
·30g来自DuPont、商品名为Elvaloy
Figure 200680016842X_4
AC 1820的乙烯-丙烯酸甲酯。
·70g与实施例1中相同。
实施例8(对比实施例)
·20g实施例7的乙烯-丙烯酸甲酯。
·80g与实施例1中相同。
表1
实施例 1  2  3 4  5 6  7 8
LOI(％) 36  32  n.m(3) 33  33 29  22 27
TS(1)(MPa) 9.9  10  5.6 6.9  n.m(3) 4.6  n.m(3) n.m(3)
EB(2)(％) 12  15  17 21  n.m(3) 21  n.m(3) n.m(3)
(1)拉伸强度
(2)断裂伸长率
(3)未测量
表1表明，本发明的组合物(实施例1-5)比对比实施例6-8的组合物具有更高的LOI值。因此，本发明的组合物比普通组合物，例如聚乙烯和ATH的共混物(实施例6)，不仅便宜而且性能更加优异。实施例1-5的力学性能几乎比那些普通组合物更好，由此可以认为，接枝乙烯共聚物的存在提高了组合物的断裂伸长率(实施例4)。

Claims (7)

1.一种用于制造建筑物面板的阻燃组合物，包含：
(a)15-50wt％的一种或多种乙烯共聚物，该共聚物包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳共聚物、乙烯-丙烯酸烷基酯-一氧化碳共聚物、或它们中两种或多种的组合；
(b)10-30wt％的阻燃剂，该阻燃剂是一种和多种三水合铝、三水合镁、或其组合；和
(c)40-65wt％的惰性填料，该惰性填料是一种或多种碳酸钙、滑石、煅烧粘土、云母和硼酸锌、或其两种或多种的组合；
所述重量百分含量基于组合物的总重量计算，且各组分含量总和为100wt％。
2.根据权利要求1的组合物，其中，乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物是一种或多种乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、或其两种或多种的组合。
3.根据权利要求1或2的组合物，其中，乙烯-丙烯酸烷基酯-一氧化碳共聚物是一种和多种乙烯-丙烯酸甲酯-一氧化碳共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯-一氧化碳共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-一氧化碳共聚物、或其两种或多种的组合。
4.根据权利要求1或2的组合物，其中，乙烯共聚物以组合物总重量的20-30wt％的量存在于组合物中。
5.根据权利要求1或2的组合物，其中，阻燃剂以组合物总重量的10-30wt％的量存在于组合物中。
6.根据权利要求1或2的组合物，其中，乙烯共聚物用0.2-3wt％的羧酸或羧酸酐接枝和/或共聚合，基于乙烯共聚物的总重量计算。
7.包含或由权利要求1-6中任一项的表征的组合物制造的用于建筑物面板的片材，其中，所述片材任选地具有1-10mm的厚度，且任选地位于两层铝层之间。
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