CN101736589A

CN101736589A - 耐热阻燃型工业保温用玻纤制品及其制备方法

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Publication number: CN101736589A
Application number: CN200910232305A
Authority: CN
Inventors: 郭彦; 何辉; 徐建强
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-08
Also published as: CN101736589B

Abstract

本发明涉及一种耐热阻燃型工业保温用玻纤制品及其制备方法，该玻纤制品，制备时首先按胶料配方将各组分按质量比混合均匀配成胶液，将胶液以涂覆或浸泡上胶的方式在玻纤布上形成涂层，最后干燥固化处理，得玻纤制品；其中：所述涂层在玻纤布表面涂覆量为20～220g/m²，涂层占玻纤制品质量的10～40％；胶料由各组分混配而成。干燥定型后所得成品用于工业管道或容器壁外的隔热、阻燃、保温，尤其适用于对耐热阻燃要求较高的场合。

Description

耐热阻燃型工业保温用玻纤制品及其制备方法

一、技术领域：

本发明涉及一种耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，主要应用于工业、建筑、装潢、电器及其它相关保温节能领域，尤其适用于对耐热阻燃要求较高的工业保温领域，如需要保温的工业器件、输送管道等。

二、背景技术：

目前，玻纤保温制品在建筑、装潢、电器及工业生产领域已广泛使用，但多数耐热阻燃等级不高，难以满足使用温度较高、阻燃等级要求高的工业保温领域的需要。耐热阻燃型玻纤制品成为了一个热门话题，而阻燃性的关键在于涂覆树脂的阻燃处理。采用环氧树脂或聚酯等热固性树脂为涂层材料的阻燃型玻璃钢制品耐热阻燃效果较好，但保温效果不佳，热固性树脂固化成型后刚性大、脆度高，采用现场固化工艺还需要高温处理、施工工艺性差，由于固化后失去塑性，受力时胶层易发生破坏，造成玻纤外露甚至断裂，难以应用于特殊形状工业部件的保温隔热。而耐热阻燃型玻纤网格布具有优良的尺寸稳定性和柔韧性，可以任意弯曲、折叠，能够以缠绕、包裹、卷曲等多种方式填塞到各种形状的工业保温层中，网格中包夹有大量空气，质轻且保温隔热性能突出，尤其适用于一些结构较为复杂的工业器、部件的保温，具有极大的便利性。由于保温网格布需要较好的柔韧性，要求基础树脂具有较好的柔软度，涂层采用热塑性树脂更合适。在现有技术中，可以使用有机硅树脂为玻纤粘结剂，有机硅树脂具有很好的耐热阻燃性和柔韧性，手感较好，色泽亮白，但是价格昂贵，限制了其使用范围，无法在工业中广泛推广应用；目前国内有一种工业保温玻纤网格布使用聚丙烯酸系热塑性树脂作为基底树脂，价格适中，但是产品手感发粘，随着使用时间延长有明显的黄变现象，耐热阻燃效果较差，与国外同类产品相比没有竞争优势。

三、发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的特点，提供一种耐热阻燃性好、隔热保温、节省投资、简单易行、生产便利的工业保温用玻纤制品。

本发明的另一目的是提供该耐热阻燃型工业保温用玻纤制品的制备方法，该方法工艺简单，适于工业化大批量生产。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，其特征在于，制备时首先按胶料配方将各组分按质量比混合均匀配成胶液，将胶液以涂覆或浸泡上胶的方式在玻纤布上形成涂层，最后干燥固化处理，得玻纤制品；其中：所述涂层在玻纤布表面涂覆量为20～220g/m²，涂层占玻纤制品质量的10～40％；所述胶料由以下质量份的组份混配而成：

(1)聚醋酸乙烯酯乳液或聚醋酸乙烯酯-乙烯乳液 30～65份

其中，聚醋酸乙烯酯-乙烯乳液中醋酸乙烯酯的含量为 20～60％；

(2)溴系阻燃剂或有机磷膨胀型阻燃剂 5～15份

(3)三氧化二锑 10～30份

(4)蒙脱土或凹凸棒土或二者组合 5～15份

(5)活性碳酸钙 0～5份

(6)水 10～40份。

所述溴系阻燃剂选用十溴二苯醚、四溴双酚A、五溴甲苯、六溴环十二烷、之一或它们的任意混合；所述的有机磷系阻燃剂选用三(2，2-二溴甲基-3-溴丙基膦酸脂)(TTBNP)、磷酸三苯基酯(TPP)、四苯基间苯二酚二磷酸酯(RDP)、双酚A二(二苯基)膦酸脂(BPAPP)、双酚A二(二甲基)膦酸脂(BBC)之一，或它们的任意混合。(均为常见阻燃剂，可以在市场上买到)

所述成品中涂料与玻纤制品的质量比为12-25％。

所述干燥固化采用室温干燥或在60～140℃条件下加热干燥。

胶料的中还包括抗氧化剂1-2份；所述抗老剂选用防老剂264或2246；以改善产品的抗老化性能。

胶料的中还包括增塑剂1-2份；所述增塑剂选用邻苯二甲酸丁酯、磷酸三异丙基苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯或亚磷酸三苯酯；使产品的伸长率、曲挠性和柔韧性提高。

胶料的中还包括增稠剂1-2份；所述增稠剂选用羟甲基纤维素醚或羟丙基纤维素醚；它可以提高高分子材料的粘度，使高分子制品保持均匀的稳定的悬浮状态或乳浊状态，或形成凝胶。

玻纤布选自玻纤网格布、玻纤平纹布或玻纤无纺布；玻纤布为中碱或无碱玻纤布。玻纤布碱含量对耐湿性影响很大，含碱量越高，吸湿后性能损失较大，所以优选无碱玻纤布。对于有碱玻纤网格布而言，使用本涂料可以大大提高其耐湿性能，但是随时间推移环境湿气对有碱玻纤或多或少会有一定影响，造成性能的下降，对于有碱玻纤布的耐湿性提高，比如建筑用玻纤网格布使用的都是价格较低廉的有碱玻纤布，所以对本发明而言，优选无碱网格布。

本发明耐热阻燃型工业保温用玻纤制品的制备方法，制备时首先按胶料配方将各组分按质量比混合均匀配成胶液，将胶液以涂覆或浸泡上胶的方式在玻纤布上形成涂层，最后干燥固化处理，得玻纤制品；其中：所述涂层在玻纤布表面涂覆量为20～220g/m²，涂层占玻纤制品质量的10～40％；所述胶料由以下质量份的组份混配而成：

(1)聚醋酸乙烯酯乳液或聚醋酸乙烯酯-乙烯乳液 30～65份

(2)溴系阻燃剂或有机磷膨胀型阻燃剂 5～15份

(3)三氧化二锑 10～30份

(4)蒙脱土或凹凸棒土或二者组合 5～15份

(5)活性碳酸钙 0～5份

(6)水 10～40份。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明选用低成本的商品化聚醋酸乙烯酯乳液(即PVAc)或聚醋酸乙烯酯-乙烯乳液(即EVA)，EVA是由醋酸乙烯酯和乙烯两种单体聚合来的，乙烯可以改善聚醋酸乙烯酯的性能，所以醋酸乙烯酯的含量要做要求，一般醋酸乙烯酯含量高粘合性能会比较好。本发明以PVAc和EVA为基底树脂，该类型树脂为热塑性树脂，具有粘结性强、柔顺性好、色泽稳定的优点，成品尺寸稳定性好、柔韧度极高、色泽亮白，能够有效保护玻璃纤维，提高耐碱能力，但是该型树脂玻璃化温度和熔点较低，易熔融滴落。

目前在国内有使用PVAc或EVA为保护树脂的玻纤网格布，应用于建筑装饰领域，起到墙面加固、防止开裂的作用，但是无法应用于工作环境温度较高的工业保温领域，也达不到工业保温所需的耐温阻燃等级。

2、针对其PVAc或EVA胶粘剂基底树脂的耐热阻燃性能的不足，加入十溴二苯醚等溴系阻燃剂(考虑到环保方面问题，亦可使用有机磷系膨胀型阻燃剂)，同时选择三氧化锑作为助阻燃剂以提高阻燃效果。根据实验结果，单纯使用阻燃剂不能有效改善胶粘剂的热稳定性，为提高涂层的耐热稳定性(消除醋酸乙烯酯树脂受热易熔融滴落及玻璃化温度低的缺点)和颜色稳定性，配方中加入了耐热稳定性高的无机组分，如凹凸棒土、蒙脱土、活性碳酸钙等，这些组分与有机树脂具有较好的相容性，对提高基底树脂的阻燃性能也有很大帮助，尤其是凹凸棒土、蒙脱土与有机组分之间具有插层作用，耐热阻燃效果突出。

但是无机组分会降低涂层的柔韧性，需要根据产品性能需要来调整配方中无机组分的用量；配方中所选用无机组分和助阻燃剂的颜色均为白色，具有很强的颜色遮蔽力，能有效稳定产品白度，消除黄变现象。最后，可根据实际需要加入一些助剂，如抗氧化剂、增塑剂、增稠剂等改善制品的最终性能。

3、本涂层配方可以应用于商品化的玻纤网格布或玻纤平纹布复合制成各类隔热保温玻纤制品，其中玻纤网格布效果更佳，玻纤根据实际需要选用有碱、中碱和无碱的玻璃纤维，玻纤的尺寸和编织方式亦可依据产品需要(如柔韧度、剪切力等)条件进行调整，以制成不同刚性和柔韧度的玻纤制品。

4、本发明原料成本低，涂层工艺成熟(可使用现有工艺，不需要特殊生产设备)，隔热保温性能优异，色泽亮白稳定，消除了黄变现象，质轻高强，手感好(不发粘)，玻纤尺寸稳定性高，具有很好的柔韧性和耐热阻燃性。

5、由于考虑到柔韧度，本申请没有选择耐热阻燃性好的热固性的环氧树脂类基材，而是选择了柔韧性好的热塑性的聚醋酸乙烯酯体系，因而耐热阻燃改性要求更高。普通的改性只是基于加入一般的阻燃剂，比如溴系和三氧化锑，但是这种通常手段改性聚醋酸乙烯酯是无法达到高等级耐热阻燃的，因此本申请加入了耐热稳定性好的无机材料协同阻燃，但其中是有选择的，选择蒙脱土、凹凸棒土都具有有机基团，因而和聚合物有插层作用，与聚合物相容性好。

四、附图说明：

图1为产品的红外光谱(FT-IR)图。

图2为产品的热重分析(TGA)谱图(氮气氛)。

五、具体实施方式：

一、胶料配方实例：

胶料配方列表如下：

其中：例2配方中EVA乳液成份的质量比为：醋酸乙烯酯：乙烯＝2∶8；例4配方中为：醋酸乙烯酯：乙烯＝4∶6；例7配方中为：醋酸乙烯酯：乙烯＝6∶4。

上述每一例中，取各成份混合均匀即得所需胶料。

二、玻璃纤维网格布实例：

采用国产玻璃纤维网格布，其中：玻纤为e-glass(e-glass实质上是无碱玻纤布的代称，对于网格布的具体的尺寸和大小规格无特定要求，一般市面上的无碱玻纤网格布均可使用)，玻纤细度为纤维细度9.2微米。胶料选用上述例6制得的胶料，将玻纤网格布浸渍在涂层胶料的料槽中，或经导辊装置将混合胶料完整地、均匀地涂布到玻璃纤维网格布上，再经装有毛刷的导辊除去多余的胶料，保持60g/m²(20-220g/m²范围均可)胶料/每平方米玻璃纤维网格布的胶量，成品中涂层所占质量比15-20％(8～40％范围均可)。该工序可以在国产浮刀式涂层机上完成，然后在120℃(室温或在60～140℃均可)条件下干燥，干燥后即得所述的耐热阻燃型工业保温用玻纤网格布制品。

上述玻纤网格布制品的红外光谱图及热重分析谱图分别见图1和图2，从傅立叶红外光谱图可以看出涂层中各组分均有对应的官能团吸收峰，从TGA谱图可以看出产品具有较好的耐热稳定性，产品在242℃条件下开始发生分解，在500℃条件下热失重仅7.3％，涂层有效的保护了玻璃纤维组分，使用本涂层配方的玻纤制品在200℃条件下可稳定使用。

干燥定型后所得成品用于工业管道或容器壁外的隔热、阻燃、保温，尤其适用于对耐热阻燃要求较高的场合。

本发明的应用实例：

上例制得的耐热阻燃型工业保温用玻纤网格布制品，可以任意弯曲、折叠，能够以缠绕、包裹、卷曲等多种方式填塞到各种形状的工业保温层中，具有广泛的适应性，性能与国外同类产品相当。该耐热阻燃型工业保温用玻纤制品的阻燃等级可达到UL94V0级，耐热等级为F级，耐热性(120min)可达到180℃，并且可通过工艺设计对产品柔韧度进行调节。

Claims

1.一种耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，其特征在于，制备时首先按胶料配方将各组分按质量比混合均匀配成胶液，将胶液以涂覆或浸泡上胶的方式在玻纤布上形成涂层，最后干燥固化处理，得玻纤制品；其中：所述涂层在玻纤布表面涂覆量为20～220g/m²，涂层占玻纤制品质量的10～40％；所述胶料由以下质量份的组份混配而成：

(1)聚醋酸乙烯酯乳液或聚醋酸乙烯酯-乙烯乳液 30～65份

(2)溴系阻燃剂或有机磷膨胀型阻燃剂 5～15份

(3)三氧化二锑 10～30份

(4)蒙脱土或凹凸棒土或二者组合 5～15份

(5)活性碳酸钙 0～5份

(6)水 10～40份。

2.根据权利要求1所述的耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，其特征是：所述溴系阻燃剂选用十溴二苯醚、四溴双酚A、五溴甲苯、六溴环十二烷之一，或它们的任意混合；所述的有机磷系阻燃剂选用TTBNP、TPP、RDP、BPAPP、BBC之一，或它们的任意混合。

3.根据权利要求1所述的耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，其特征是：所述玻纤布选自玻纤网格布、玻纤平纹布或玻纤无纺布。

4.根据权利要求4所述的耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，其特征是：所述玻纤布为中碱、低碱或无碱玻纤布；优选无碱玻纤布。

5.根据权利要求1所述的耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，其特征是：所述成品中涂料与玻纤制品的质量比为12-25％。

6.根据权利要求1所述的耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，其特征是：所述干燥固化采用室温干燥或在60～140℃条件下加热干燥。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，其特征是：胶料的中还包括抗氧化剂1-2份；所述抗老剂选用防老剂264或2246。

8.根据权利要求7所述的耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，其特征是：胶料的中还包括增塑剂1-2份；所述增塑剂选用邻苯二甲酸丁酯、磷酸三异丙基苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯或亚磷酸三苯酯。

9.根据权利要求8所述的耐热阻燃型工业保温用玻纤制品，其特征是：胶料的中还包括增稠剂1-2份；所述增稠剂选用羟甲基纤维素醚或羟丙基纤维素醚。

10.一种耐热阻燃型工业保温用玻纤制品的制备方法，其特征在于，制备时首先按胶料配方将各组分按质量比混合均匀配成胶液，将胶液以涂覆或浸泡上胶的方式在玻纤布上形成涂层，最后干燥固化处理，得玻纤制品；其中：所述涂层在玻纤布表面涂覆量为20～220g/m²，涂层占玻纤制品质量的10～40％；所述胶料由以下质量份的组份混配而成：

(1)聚醋酸乙烯酯乳液或聚醋酸乙烯酯-乙烯乳液 30～65份

(2)溴系阻燃剂或有机磷膨胀型阻燃剂 5～15份

(3)三氧化二锑 10～30份

(4)蒙脱土或凹凸棒土或二者组合 5～15份

(5)活性碳酸钙 0～5份

(6)水 10～40份。