CN103360667A - 高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料及其制备方法 - Google Patents

高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，按照重量百分比包括以下成份：高分子胶粘材料20％～50％、无卤阻燃剂38％～77％、阻燃增效剂7％～15％、发泡剂1.5％～5％、偶联剂0.5％～1.5％、交联剂0.5％～2.0％、流变剂0.5％～1.0％。本发明的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，原料易得，工艺易于控制，综合性价比优异，可挤出和注塑成型，可实现连续规模化生产。

Description

高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料及其制备方法。
背景技术
铝塑复合板是现代建筑主要建材之一。社会发展的需求对作为当前主要建筑材料之一的铝塑复合板在市场的应用提出了更高的要求。其环保性，安全性，在高阻燃条件下的易加工性以及自身的性价关系等都愈显重要起来。低烟、低毒、低腐蚀、高阻燃、高保温，环保化、可回收化、多功能化已逐渐成为该行业未来应用发展趋势。中国专利申请200510093592.7，200710133668/.3、200720088943.3、等专利公开了铝塑复合板用无卤阻燃高分子芯层材料及其制备方法，但没有涉及如何降低芯材的密度，减小铝塑复合板的重量。
发明内容
本发明的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种芯层材料的密度低、强度高的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现。
高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，按照重量百分比包括以下成份：高分子胶粘材料20％～50％、无卤阻燃剂38％～77％、阻燃增效剂7％～15％、发泡剂1.5％～5％、偶联剂0.5％～1.5％、交联剂0.5％～2.0％和流变剂0.5％～1.0％。
优选地是，所述高分子胶粘材料为聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、茂金属聚烯烃弹性体、高冲击聚苯乙烯中的一种或几种。更优选地是，高分子胶粘材料的熔体流动速率为5～50g/10min。这些树脂显著改善了阻燃剂填充所引起的材料力学性能和加工性能的恶化，保证了本发明的铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料优良的综合性能。聚乙烯为PE；乙烯醋酸乙烯共聚物为EVA；茂金属聚烯烃弹性体为POE。
更优选地是，所述的高分子胶粘材料具有10-30MPa的拉伸弹性强度和450-1000％的断裂伸长率。
更优选地是，以芯层材料的重量为基准，所述的高分子胶粘材料由5％-15％聚乙烯、5％-15％乙烯醋酸乙烯共聚物和5％-20％POE组成。
优选地是，所述的无卤阻燃剂含量为38％-60％。
优选地是，无卤阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、中空玻璃微珠、珍珠岩中的一种或几种的混合物。优选地是，无卤阻燃剂为粉末粒度为0.1～50mm的粉末或直径为0.1～0.5um、长度小于80um的晶须。更优选地是，所述的中空玻璃微珠粉末粒度为10～60μm、密度为0.6g/cm3。这些阻燃剂在220--320℃以上开始吸热分解生成的金属氧化物在材料表面形成一层坚固致密的隔氧层，起到绝热防护和阻滴成碳作用，从而抑制燃烧，降低发烟量。
更优选地是，以芯层材料的重量为基准，无卤阻燃剂由10％-45％的玻璃微珠和9％-32％的氢氧化镁组成。
优选地是，所述的阻燃增效剂选自无卤磷酸酯、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇中的一种或几种。这些物质的存在可更好地发挥不同阻燃剂间的协同效应，使阻燃效果更突出，阻燃剂总量降低。
优选地是，所述的发泡剂为微球发泡剂。微球发泡剂又称为微珠发泡剂。
所述的偶联剂是能有效提高阻燃剂和高分子粘胶材料间界面相容性的物质，优选地是，所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种或几种。具体包括钛酸酯偶联剂如异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯、异丙基三(异辛酰基)钛酸酯、异丙基三(葵酰基)钛酸酯、异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯KR-95、KR-TTS、KR-38S等，铝酸酯偶联剂如DL-411-D、DL-411-F等，硅烷偶联剂如A-150、A-151、A-171、A-172、A-1100、A-187、A-174、A-1891、A-189、A-1120。
优选地是，所述的流变剂为脂肪酸及其酰胺或盐类、低分子量聚烯烃、有机硅酮和含氟类流变剂中的一种或几种。
优选地是，，所述的交联剂为2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷，简称双25。
优选地是，其发泡率比为1～5。可根据铝塑板对发泡率的要求不同，添加不同含量的发泡剂，调整其发泡比。
优选地是，芯材密度为0.46～0.82g/cm3。更优选地是，所述的芯层材料燃烧热值7～12MJ/Kg。
优选地是，所述的芯层材料还包括有0.5％-1％抗氧剂、0.2％-0.5％抗滴落剂中的一种或两种。
本发明的目的之二是为了克服现有技术中的不足，提供一种芯层材料的密度低、强度高的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料的制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现。
高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料的制备方法，其特征在于，先将所选的无卤阻燃剂与偶联剂在高速混合机中进行混合，混合时间为10-15分钟，混合温度为90℃-120℃，然后与其他组分一起混合均匀后放入密炼机内密炼，在连续密炼机中密炼时间为5-15分钟，密炼温度为140℃-170℃；然后采用平行双螺杆挤出热切造粒，挤出造粒温度为120℃-185℃。
混合好的芯层材料倍送入与铝板连续复合装置的斜槽中，通过可转动的压制工艺与铝板连续复合，在温度100℃-200℃和压强2.0×105-10×105pa的条件下经加温加压固化后冷却定型即得高强度轻质防火铝塑板。
本发明的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料与传统的无卤阻燃聚乙烯相比，不含卤素，熔融不滴落，而且依靠经偶联活化处理的无机矿物类阻燃剂在高温(燃烧)环境下的吸热分解反应，生成无公害的二氧化碳气体和起降温稀释作用的水分、以及能覆盖材料表面起阻隔作用的金属氧化物。由于配方上采用了如上述的特殊设计，本发明的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料因此具有低成本、无卤低烟、阻燃、热压粘结强度高和板材可弯曲成卷等特性。
本发明不仅解决了现有无卤防火铝塑板的抗压抗折强度不够，尤其是开槽折弯韧性差、装饰效果不佳等问题，而且密度小，质地轻，强度高、隔音隔热性能好，成本低，同样重量的原料可生产更多面积的0.25复合板，可减少建筑物的自身负荷，增加建筑物的使用寿命。抗震减震功能强，保温效果好，各项技术性能指标为：拉伸强度为6.5～10.5MPa，缺口冲击强度：6.0～13.50KJ/m3，维卡软化温度为70～80℃，剥离强度8.5-11.5N/mm，密度为0.46-0.82g/cm3，氧指数高达34～45。
本发明的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，原料易得，工艺易于控制，综合性价比优异，可挤出和注塑成型，可实现连续规模化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的描述：
为了进一步阐明本发明具体内容，特列出以下实施例。但这些实施例只是示范性的，并不对本发明的范围构成任何限制。在不偏离本发明精神和范围的情况下，对本发明的细节和描述方式进行的任何常规替换均将落入本发明保护范围。
实施例1-6的配方见表1。
表1、实施例1-6的配方表
本发明中使用的中空玻璃微珠为3M公司生产。本发明中的微球发泡剂为上海剑徽塑胶科技有限公司生产。
先将实施例1-6配方中的中空玻璃微珠、氢氧化镁与偶联剂在高速混合机中进行预处理，混合时间为10-15分钟，混合温度为90℃-120℃，然后与其他组分一起混合均匀后放入密炼机内密炼，在连续密炼机中密炼时间为5-15分钟，密炼温度为140℃-170℃，然后采用平行双螺杆挤出热切造粒，挤出造粒温度为120℃-185℃即可得到不同发泡率的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料。
现将实施例1-6配方得到的不同发泡率的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料的密度列为表2。
表2不同发泡率的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯材的密度
Figure BDA0000147561040000061
现将实施例1-6配方得到的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料性能指标见表3。
表3高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯材的性能指标
Figure BDA0000147561040000062
Figure BDA0000147561040000071
应用本发明材料生产的高强度轻质防火铝塑板，其燃烧性能见表4.
表4高强度轻质防火铝塑板的燃烧性能指标表
应用本发明材料生产的高强度轻质防火铝塑板，其物理力学性能见表5
表5高强度轻质防火铝塑板的物理力学性能指标表
  序号   检验项目   技术指标   检验值
  1   耐沸水性   无变化   无变化
  2   弯曲强度   ≥100MPa   110-135MPa
  3   弯曲弹性模量   ≥2.0*104MPa   (2.5-3.6)*104MPa
  4   贯穿阻力   ≥9.0KN   9.0-10.2KN
  5   剪切强度   ≥28.0MPa   28.0-30.0MPa
  6   180°剥离强度   ≥7.0N/mm   8.0-11.0N/mm
  7   耐温差性   无变化   无变化
  8   热膨胀系数   ≤4.00*10-5℃-1   (1.11-1.23)*10-5℃-1
  9   热变形温度   ≥105℃   105-112℃
本申请发明人经研究发现，现有技术中的阻燃铝塑板，虽然具有阻燃性能，但其密度大。因此导致铝塑板使用时增加了建筑物的负担，长期使用后容易掉落。本发明中的阻燃芯层材料，采用中空玻璃微珠和发泡剂降低芯层材料的密度。采用的中空玻璃微珠具有阻燃作用。由于中空玻璃微珠具有较小的密度，其具有较小的表面体积比，因此可增加其在芯层材料中的用量，降低高分子胶粘材料的用量。由于中空玻璃微珠具有可滚动的特点，因此其可增加芯层材料的流动性、更容易挤出。在芯层材料中使用中空玻璃微珠，一方面增加了阻燃物质的用量；另一方面同时可以降低填料的密度；降低高分子胶粘材料的用量，同时利用晶须材料及交联技术，在增强阻燃防火的性能同时，提高材料的强度。采用微珠发泡剂发泡，可使芯层材料发泡均匀，避免铝塑板挤出时因发泡不均而造成的表面缺陷。本发明中的高分子胶粘材料可选用多种材料，使其原料来源更广泛，拓展铝塑板的应用范围、生产更容易。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (16)

1.高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，按照重量百分比包括以下成份：高分子胶粘材料20％～50％、无卤阻燃剂38％～77％、阻燃增效剂7％～15％、发泡剂1.5％～5％、偶联剂0.5％～1.5％、交联剂0.5％～2.0％和流变剂0.5％～1.0％。
2.根据权利要求1所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，所述高分子胶粘材料为聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、茂金属聚烯烃弹性体、高冲击聚苯乙烯中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，高分子胶粘材料的熔体流动速率为5～50g/10min。
4.根据权利要求1所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，以芯层材料的重量为基准，所述的高分子胶粘材料由5％-15％聚乙烯、5％-15％乙烯-醋酸乙烯共聚物和5％-20％POE组成。
5.根据权利要求1所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，所述的无卤阻燃剂含量为38％-60％。
6.根据权利要求1或5所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，无卤阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、中空玻璃微珠、珍珠岩中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求6所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，以芯层材料的重量为基准，无卤阻燃剂由10％-45％的玻璃微珠和9％-32％的氢氧化镁组成。
8.根据权利要求1所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，所述的阻燃增效剂选自无卤磷酸酯、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，所述的发泡剂为微球发泡剂。
10.根据权利要求1所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种或几种。
11.根据权利要求1所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，所述的流变剂为脂肪酸及其酰胺或盐类、低分子量聚烯烃、有机硅酮和含氟类流变剂。
12.根据权利要求1所述的一种防火铝塑板用无卤阻燃交联聚乙烯发泡芯层材料，其特征在于，所述的交联剂为2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷。
13.根据权利要求1所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，其发泡率比为1～5。
14.根据权利要求1所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，芯层材料密度为0.46-0.82g/cm3。
15.根据权利要求1所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料，其特征在于，所述的芯层材料还包括有0.5％-1％抗氧剂、0.2％-0.5％抗滴落剂中的一种或两种。
16.权利要求1-15任一权利要求所述的高强度轻质防火铝塑板用无卤阻燃高分子芯层材料的制备方法，其特征在于，先将所选的无卤阻燃剂与偶联剂在高速混合机中进行混合，混合时间为10-15分钟，混合温度为90℃-120℃，然后与其他组分一起混合均匀后放入密炼机内密炼，在连续密炼机中密炼时间为5-15分钟，密炼温度为140℃-170℃；然后采用平行双螺杆挤出热切造粒，挤出造粒温度为120℃-185℃。
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