CN101575450A

CN101575450A - 一种新型硅纤多功能柔性装饰材料及其制备方法

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Publication number: CN101575450A
Application number: CNA2009101078144A
Authority: CN
Inventors: 朱录勤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2029-06-05
Also published as: CN101575450B

Abstract

本发明公开了一种新型硅纤多功能柔性装饰材料及其制备方法。本发明以硅氧烷、纺织纤维和超短纤维等有机高分子为主要原料，结合数码图像技术，通过特殊复合工艺加工成一种新型硅纤多功能柔性装饰材料，同时具备有机材料与无机材料的综合特性。可在功能材料(耐电弧地板、耐腐地板、耐紫外线吸音内饰)和普通装饰材料(硅纤地板、硅纤壁纸、硅纤贴面和台布、沙发面)以及硅纤野外防护用品等方面得到应用。

Description

一种新型硅纤多功能柔性装饰材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型硅纤多功能柔性装饰材料及其制备方法。具体地说，本发明涉及一种耐酸碱、耐高低温、耐电弧、耐烟蒂灼烧、防水、防油、防火、防滑、防涂鸦、防粘贴、隔音、隔热、无毒、无味、具有生理惰性和抗菌自洁特点的新型硅纤多功能柔性装饰材料及其制备方法。

背景技术

传统装饰装饰材料以木地板、瓷砖、石材、油漆、涂料为基本体系，这些材料多为天然材料，有一定的环保性，但同时也有着各自的性能缺陷，如木地板遇水易变形、遇火易燃烧，瓷砖和石材因含有氡会产生辐射，油漆涂料易脱落、易涂鸦，并且这些材料生产过程中能耗高，原材料的资源日益匮乏，用新型装饰材料来补充和替代传统材料成为必然趋势。

在发达国家，装饰材料中有机材料与无机材料的比例为80∶20，在我国有机材料与无机材料的比例是20∶80，表明我国在有机装饰材料发展方面有较大的差距。

到目前为止我国已引进了近3000条装饰材料生产线，形成了地毯、橡塑地板、壁纸和涂料等材料的批量生产能力，但高端产品如弹性橡塑运动地板仍然依赖于进口。

以橡胶、塑料、合成纤维等有机材料为主要材料复合制成新型装饰材料成为今后装饰材料的发展方向和热点。

近年来我国有机装饰材料的研发生产已经取得了很多成果。专利：CN200310109134.9公开了高分子环保型防滑地砖，以聚乙烯高分子为主要原料通过聚合，解决了防滑、防火、防变形的问题，但未解决聚乙烯材料不耐高低温、不耐老化的问题；专利：200610052599公开了环氧地坪的制备方法，用环氧树脂和无机填料复合成整体地坪，解决了耐磨、耐刮、耐老化问题，但存在着不耐高低温、不耐涂鸦的问题；专利：200610000698公开了橡胶弹性地板新型材料和制备方法，以天然橡胶和丁苯橡胶等弹性高分子复合成装饰材料，解决了材料柔软有弹性、隔音、防腐等问题，但未能解决天然橡胶不耐紫外线容易老化的问题，同时天然胶由于以硫磺为硫化剂有一定气味，并且天然胶中的胶原蛋白易与人体产生过敏。

在众多的弹性高分子材料中，聚氨酯、聚丙烯酸、天然橡胶因具有良好的综合特性，被广泛的应用于装饰材料领域，但也有一定的局限性，聚氨酯耐磨、耐刮但不耐高温，聚丙烯酸耐一定程度的高低温但表面能较高易涂鸦，天然橡胶机械强度高但不耐老化、易龟裂。

硅橡胶是线性长链高分子聚合体，主链为硅氧链，侧链为有机基团，其有如下特性：

1、耐温特性：Si-O键能为121千卡/克分子，耐高温300℃、耐低温-60℃、辐照下也不会断裂。

2、耐候性：Si-O分子链中无双键存在，不易被紫外线和臭氧分解，自然寿命为50年。

3、电气绝缘性：电介损耗、耐电压、电弧、电晕、体电阻和表面电阻为同类材料的娇娇者，同时由于它的拒水性使电器设备在潮湿条件下也能得到安全保障。

4、生理惰性：是已知最无活性的化合物，耐生物老化，与动物无排异反应。

5、低表面能：疏水、防粘。

硅橡胶的弱点在于它的力学性能较差，但经过其它材料的化学修饰和补强，可赋予其很好的功能性。

发明内容

针对目前装饰材料存在的不足，本发明提供了一种新型硅纤多功能柔性装饰材料及其制备方法，目的就是在材料已有的装饰功能基础上，具备更高的环保性和节能性，并赋予材料防粘防污等多种新功能。

本发明的目的是按下列方案实现的：

首先，按节能环保性(权数为60)——综合功能性(权数为30)——装饰性(权数为10)三因素中环保至上的降幂加权理念来筛选材料，最终选择了自然界中丰度87％硅氧材料作为研发方向。

其次，以液体硅氧烷、超短纤维、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、抗静电剂、交联剂、催化剂、阻燃剂和结构控制剂为主要成分。经密炼、开炼、压延、印刷、复合、烘烤最后形成新型硅纤多功能柔性装饰材料。

本发明具有下列优点：

1、通过硅烷偶联剂为分子桥，使纤维和硅氧烷交联聚合成为一个整体。硅氧烷对纤维进行外部包裹，屏蔽了纤维分子链上的羟基、羧基、酰胺基等有机基团对水、色素等极性物质的吸附使整体材料表现出生理惰性；长短纤维错综排列使硅氧烷的平面和立体结构同时得到加强。

2、在铂金催化剂作用下，硅氧烷端基中的乙烯基与交联剂中的硅氢基团发生交联反应，形成稳定的网状结构。交联反应式为：

≡Si-CH＝CH2+H-Si≡Pt≡SiCH2CH3-Si≡

3、由于纤维和纳米二氧化硅的同时补强以及阻燃剂和抗静电剂等材料多元化配伍并协同作用、多种有机与无机材料交联、杂化使材料同时具备了有机材料和无机材料的综合特性：

(1)材料具备很好的环保性：不含三苯、不含甲醛、不含重金属、无异味、不与人体产生排异、无辐射。

(2)材料具备多种功能

①、耐高温300℃，耐低温-60℃。

②、防水、防油、防火阻燃、耐烟蒂灼烧。

③、防污防粘，有超低表面能、可防止水渍、油渍、水彩笔、油性笔、油漆、涂料的污染，能防止口香糖、乳胶、万能胶、502强力胶等的粘附。

④、抗静电、耐电弧、耐电晕。

⑤、耐酸碱、耐溶剂。

⑥、隔音。隔热、隔紫外线

⑦、有弹性抗冲击、防滑、防跌伤、能消除疲劳。

⑧、含光触媒材料，抗菌、自洁、不发霉。

⑨、材料具有透明透光性。

(3)材料具有极高的装饰性

①、外观奢华、图形生动、色彩丰富

②、质感细腻、柔软有弹性。

③、高强度、抗撕裂、耐磨、耐刮。

④、整体性好。

⑤、不变形、不开裂、耐老化、材料寿命达50年

⑥、易切割、易施工、易更换

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

取：液体硅氧烷140份、纳米二氧化硅45份、纳米二氧化钛3份、交联剂2份、阻燃剂15份、结构控制剂1.5份放入密炼机密炼20分钟取出，在开炼机上加入1.5份铂金催化剂薄通3次，经压延成卷，送入IR线烘烤10分钟得到一种新型硅纤多功能柔性装饰材料。

对该材料进行测试结果如下：硬度ShA79、拉伸强度9.2Mpa、撕裂强度16.4KN·m-₁、伸长率220％、阻燃测试19秒。

实施例2、

取：液体硅氧烷140份、超短纤维15份(经3％硅烷偶联剂预处理)、纳米二氧化硅40份、纳米二氧化钛3份、交联剂2份、阻燃剂15份、结构控制剂1.5份放入密炼机密炼20分钟取出，在开炼机上加入1.5份铂金催化剂薄通3次，经压延成卷，送入IR线烘烤10分钟得到一种多功能装饰材料。

对该材料进行测试结果如下：硬度ShA76、拉伸强度13.5Mpa、撕裂强度22.8KN·m-₁、伸长率137％、阻燃测试13秒。

实施例3、

取：液体硅氧烷100份、超短纤维30份(经5％硅烷偶联剂预处理)、纳米二氧化硅20份、纳米二氧化钛3份、交联剂2份、阻燃剂30份、结构控制剂1.5份放入密炼机密炼40分钟取出，在开炼机上加入1.5份铂金催化剂薄通3次，经压延成卷，送入IR线烘烤20分钟得到一种多功能装饰材料。

对该材料进行测试结果如下：硬度ShA72、拉伸强度18Mpa、撕裂强度28.3KN·m-₁、伸长率113％、阻燃测试5.5秒。

实施例4、

取：液体硅氧烷140份、超短纤维50份(经5％硅烷偶联剂预处理)、纳米二氧化硅20份、纳米二氧化钛3份、交联剂2份、阻燃剂15份、结构控制剂1.5份放入密炼机密炼20分钟取出，在开炼机上加入1.5份铂金催化剂薄通3次，经压延成卷，送入IR线烘烤10分钟得到一种多功能装饰材料。

对该材料进行测试结果如下：硬度ShA70、拉伸强度11.5Mpa、撕裂强度18.7KN·m-₁、伸长率106％、阻燃测试14秒。

实施结论：添加超短纤维可以提高材料的拉伸强度和撕裂强度、会降低伸长率，但当添加量超过50份时力学性能反而会下降；适当增加阻燃剂用量能提高材料阻燃性能。

Claims

1、一种新型硅纤多功能柔性装饰材料，主要由硅氧烷100-140份、超短纤维15-40份、纳米二氧化硅20-40份、纳米二氧化钛3-6份、抗静电剂1-5份、交联剂1-5份、阻燃剂15-40份、铂金催化剂1-3份和结构控制剂1-2份组成(按重量份数计算)。

2、根据权利要求1所述的新型硅纤多功能柔性装饰材料，其特征在于纤维和超短纤维是经过偶联剂预处理或硅氧烷交联的；偶联剂是硅烷偶联剂乙烯基3-甲氧基硅烷，分子式CH₂＝CHSi(OCH₃)₃；硅氧烷是R(CH₃)₂SiO[(CH₃)₂SiO]m[CH₃)(CH＝CH₂)SIO]nSi(CH₃)₂R，其中R可以是碳链长度在1-4的取代基；二氧化硅的粒径在20-35nm之间；交联剂是聚甲基氢硅氧烷，分子式(CH₃)₃-SiO-(SiO)n-Si-(CH₃)₃CH₃；结构控制剂是羟基硅油，或者是甲基苯基二乙氧基硅烷。

3、根据权利要求1所述的新型硅纤多功能柔性装饰材料，其特征在于是通过复合技术制备的。

4、根据权利要求3所述的新型硅纤多功能柔性装饰材料，其制备方法是按照重量份数取硅烷偶联剂A：3-5份倒入100份水中调PH值至3-3.5之间搅拌形成处理液A1；取定型纤维B：15份浸入100份A1中10分钟，取出烘干形成B1；取超短纤维C：30份加入100份A1中搅拌10分钟后过滤烘干形成C1。

5、根据权利要求3所述的新型硅纤多功能柔性装饰材料，其制备方法是将15份B1浸入100份液体硅橡胶D中4分钟取出，送进IR线130℃烘烤3分钟形成B2；将30份C1放入100份D中搅拌生成E。

6、根据权利要求3所述的新型硅纤多功能柔性装饰材料，其制备方法是取E：130份、SiO₂：25份、纳米二氧化钛：4份、阻燃剂：20份、抗静电剂：5份、交联剂：2.5份、结构控制剂2份投入密炼机进行40分钟密炼形成F。

7、根据权利要求3所述的新型硅纤多功能柔性装饰材料，其制备方法是将F在开炼机上加入铂金催化剂1.5份，包辊薄通三次生成F1。将F1通过压延机压出弹性基础层(未硫化)形成F2；将B2与F2通过复合机进行复合并送入IR线用170℃烘烤3-10分钟形成F3。

8、根据权利要求3所述的新型硅纤多功能柔性装饰材料，其制备方法是将F3通过数码图像机进行图像喷绘形成F4

9、根据权利要求3所述的新型硅纤多功能柔性装饰材料，其制备方法是①将F1通过压延机生成保护层F5；②将F4与F5通过复合机复合生成F6。

10、根据权利要求3所述的新型硅纤多功能柔性装饰材料，其制备方法是将F6送入IR线用170℃烘烤10-20分钟，形成F7。将F7裁边、包装、最后形成一种新型硅纤多功能柔性装饰材料。