CN106349539A - 阻燃隔热发泡片材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃隔热发泡片材及其制备方法，所述发泡片材的原料按重量份数比计包括100份的聚乙烯、10～30份的乙烯–醋酸乙烯共聚物、4～20份的氯化聚乙烯、5～25份的复合阻燃剂、2～20份的发泡剂。该方法将聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、阻燃母料、发泡母料，混合2～6min，然后排入挤出机挤出成发泡体基片；再将发泡体基片进行电子辐照交联得发泡体母片；最后将发泡体母片自由式发泡，得到发泡片材。本发明的发泡片材中加入氯化聚乙烯可以对泡棉的阻燃隔热起到增强的作用，氯化聚乙烯本身是一种含卤素很高的材料，其阻燃效果就比一般的树脂好。
Description
技术领域
本发明涉及发泡片材，具体地指一种阻燃隔热发泡片材及其制备方法。
背景技术
辐照交联聚烯烃泡沫材料具有良好的综合性能。其具有良好的隔热、防潮、减震、隔音、阻燃及半导电等附加性能，而且有着较好的后加工处理性，耐候耐老化，无毒无害，属环保型新材料。但同大多数聚合物一样具有易燃性，遇火后会发生剧烈的燃烧，燃烧时伴有大量浓烟和有毒气体，由此造成众多的火灾事故，给国家的经济建设和人民的生命财产造成巨大损失。因此发泡材料的阻燃性越来越引起人们和社会各界的广泛关注与重视。为了提高其阻燃性等特性，通常添加阻燃剂等添加剂，然而，这些添加剂大部分都是粉末状的，而含有粉末状添加剂的发泡体，在制造时的混炼工序中，混炼负荷增大，生产性下降。
发明内容
本发明目的是提供了一种阻燃隔热发泡片材及其制备方法，该发泡片材极限氧指数为32～40，水平燃烧符合UL 94HF-1等级，导热系数小于0.032W/m·K。
为实现上述目的，本发明提供的一种阻燃隔热发泡片材，所述发泡片材的原料按重量份数比计包括100份的聚乙烯、10～30份的乙烯–醋酸乙烯共聚物、4～20份的氯化聚乙烯、1～20份聚烯烃弹性体、0～10份三元乙丙橡胶、5～25份的复合阻燃剂、2～20份的发泡剂。
进一步地，所述氯化聚乙烯中氯含量为30～50％。氯化聚乙烯呈现橡胶性质，自身导热系数较低，有很好的隔热效果，低于30％，氯含量较低，性能接近聚乙烯，阻燃性相对差一些，高于50％，性能接近聚氯乙烯，虽然具有阻燃效果，但是燃烧时会有一定的烟雾。
再进一步地，所述复合阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、空心玻璃微珠、氢氧化铝和聚二甲基硅氧烷中的二种或几种。
再进一步地，所述聚乙烯为低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯的一种或几种，其熔融指数的限定，0.5-3g/10min，测试条件(190℃/2.16KG)。
再进一步地，所述发泡片材的原料按重量份数比计还包括0.05～5份的抗氧剂、0.01～10份的润滑剂、0.01～6份的敏化剂、1～10份的成核剂。
再进一步地，所述发泡片材的原料按重量份数比计包括
100份的聚乙烯、10～20份的乙烯–醋酸乙烯共聚物、4～10份的氯化聚乙烯、1～10份聚烯烃弹性体、1～5份三元乙丙橡胶、10～25份的复合阻燃剂、10～20份的发泡剂，0.05～3份的抗氧剂、0.5～3份的润滑剂、0.1～2份的敏化剂、3～5份的成核剂；其中，
其中，复合阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑的混合物，氢氧化铝和聚二甲基硅氧烷的混合物或十溴二苯乙烷、三氧化二锑、氢氧化铝和聚二甲基硅氧烷的混合物；
发泡剂选自偶氮二甲酰胺和4,4′-氧代双苯磺酰肼(OBSH)；
抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168；
润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锌和PE蜡；
敏化剂选自氧化锌、硼酸锌和硬脂酸锌；
成核剂选自重质碳酸钙、滑石粉和二氧化硅。
再进一步地，所述发泡片材的极限氧指数为32～40、导热系数小于0.032W/m·K。
再进一步地，所述发泡片材的原料按重量份数比计包括100份的聚乙烯、20份的乙烯–醋酸乙烯共聚物、4份的氯化聚乙烯、8份的聚烯烃弹性体、4份的三元乙丙橡胶、25份的复合阻燃剂、10份的发泡剂、3份的抗氧剂、0.5份的润滑剂、2份的敏化剂、5份的成核剂；
其中，聚乙烯熔融指数为1.8g/10min，氯化聚乙烯中氯含量为50％；复合阻燃剂为氢氧化铝和聚二甲基硅氧烷的混合物，配比为1:2；发泡剂为4,4′-氧代双苯磺酰肼(OBSH)；抗氧剂为抗氧剂168；润滑剂为硬脂酸和PE蜡；敏化剂为硬脂酸锌；成核剂为重质碳酸钙和滑石粉。
本发明提供了一种阻燃隔热发泡片材制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量份数比称取聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、复合阻燃剂和发泡剂
2)复合阻燃剂的制备：将阻燃剂放入混合机均匀混合5～10min，得到复合阻燃剂；
3)阻燃母料的制备：将聚乙烯、复合阻燃剂、混合3～5min，然后排入密炼机中密炼，密炼温度为120±5℃，密炼时间为6～8min；排入挤出造粒机中，熔融塑化造粒制得阻燃母料；
4)发泡母料的制备：将聚乙烯、发泡剂放入高速混合机中，混合2～8min，然后排入挤出机造粒以获得发泡母料；
5)片材挤出：将聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、阻燃母料、发泡母料，混合2～6min，然后排入挤出机挤出成发泡体基片；
6)辐照交联：将发泡体基片进行电子辐照交联，辐照交联的电子能量选0.1～4.0MeV；辐照剂量为3～50兆拉德，得发泡体母片；
7)自由式发泡：将发泡体母片自由式发泡，得到发泡片材。
所述步骤3)中，还加入0.05～5份的抗氧剂、0.01～4份的润滑剂制备阻燃母料；
所述步骤4)中，还加入1～10份的成核剂、0.01～4份的润滑剂、0.01～5份的敏化剂制备发泡母料；
所述步骤5)中，还加入0.01～5份的敏化剂、0.01～5份的润滑剂制备发泡体基片。
利用上述阻燃隔热发泡片材制备得到的复合体，所述复合体是在发泡片材表面要复合一层防火铝箔玻纤布。
本发明的有益效果在于：
本发明的发泡片材中加入氯化聚乙烯可以对泡棉的阻燃隔热起到增强的作用，氯化聚乙烯本身是一种含卤素很高的材料，其阻燃效果就比一般的树脂好；另外氯化聚乙烯它的导热系数比PE树脂要低很多，经过发泡之后这种效果就会放大，其对材料整体的隔热性能加强。聚二甲基硅氧烷首先可以作为一种偶联剂来使用，一方面能够促进材料的混合均一性，使得发泡体的泡孔更加均匀，这也使得其隔热性能有所提高；另一方面它和无机粉体，如氢氧化铝等，能够产生协效作用，大大提高材料泡棉的极限氧指数，对泡棉的阻燃防火起到很大的促进作用。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
阻燃隔热发泡片材1组分及重量配比：
| 聚乙烯 | 100份 |
| 乙烯–醋酸乙烯共聚物 | 10份 |
| 氯化聚乙烯 | 10份 |
| 复合阻燃剂 | 6份 |
| 发泡剂 | 4份 |
| 聚烯烃弹性体 | 10份 |
聚乙烯为低密度聚乙烯与茂金属聚乙烯，融指为3.0g/10min；氯化聚乙烯中氯含量为35％；复合阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑的混合物，配比为4:6；发泡剂为偶氮二甲酰胺。
阻燃隔热发泡片材1的制备方法：
1)按上述重量份数比称取聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、偶氮二甲酰胺。
2)将十溴二苯乙烷和三氧化二锑烷放入混合机均匀混合5～10min，得到复合阻燃剂；
3)将步骤2制备的复合阻燃剂和10份聚乙烯混合3min，然后排入密炼机中密炼，密炼温度为120℃，密炼时间为6min，排入挤出造粒机中，熔融塑化造粒制得阻燃母料；
4)将10份聚乙烯、4份发泡剂放入高速混合机中，混合4min，然后排入挤出机造粒以获得发泡母料；
5)将80份聚乙烯、10份乙烯–醋酸乙烯共聚物、10份氯化聚乙烯、10份聚烯烃弹性体、阻燃母料、发泡母料，混合2～6min，然后排入挤出机挤出成发泡体基片；
6)将发泡体基片进行电子辐照交联，辐照交联的电子能量选0.3MeV；辐照剂量为20兆拉德，得发泡体母片；
7)将发泡体母片自由式发泡，得到发泡片材，发泡温度180-260℃。
发泡片材1主要性能：极限氧指数32、导热系数0.032W/m·K、水平燃烧符合UL94HF-1等级。
实施例2
阻燃隔热发泡片材2组分及重量配比：
聚乙烯为线型低密度聚乙烯与茂金属聚乙烯，融指为1.0g/10min；氯化聚乙烯中氯含量为45％；复合阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑的混合物，配比为4:6；发泡剂为偶氮二甲酰胺。抗氧剂为抗氧剂1010；润滑剂选自硬脂酸和硬脂酸锌；敏化剂选自氧化锌；成核剂选自重质碳酸钙和滑石粉。
阻燃隔热发泡片材2的制备方法：
1)按上述重量份数比称取聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、偶氮二甲酰胺、抗氧剂1010、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化锌、重质碳酸钙、滑石粉。
2)将十溴二苯乙烷和三氧化二锑放入混合机均匀混合5～10min，得到复合阻燃剂；
3)将步骤2制备的复合阻燃剂、1份抗氧剂、0.1份润滑剂和10份聚乙烯混合3min，然后排入密炼机中密炼，密炼温度为120℃，密炼时间为6min，排入挤出造粒机中，熔融塑化造粒制得阻燃母料；
4)将10份聚乙烯、4份偶氮二甲酰胺、0.2份润滑剂、1份成核剂和0.4份敏化剂放入高速混合机中，混合4min，然后排入挤出机造粒以获得发泡母料；
5)将80份聚乙烯、10份乙烯–醋酸乙烯共聚物、10份氯化聚乙烯、5份聚烯烃弹性体、阻燃母料、发泡母料、0.2份润滑剂、0.6份敏化剂，混合2～6min，然后排入挤出机挤出成发泡体基片；
6)将发泡体基片进行电子辐照交联，辐照交联的电子能量选1MeV；辐照剂量为25兆拉德，得发泡体母片；
7)将发泡体母片自由式发泡，得到发泡片材，发泡温度180-260℃。
发泡片材2主要性能：极限氧指数38、导热系数0.027W/m·K、水平燃烧符合UL94HF-1等级。
实施例3
阻燃隔热发泡片材3组分及重量配比：
| 聚乙烯 | 100份 |
| 乙烯–醋酸乙烯共聚物 | 30份 |
| 氯化聚乙烯 | 4份 |
| 复合阻燃剂 | 10份 |
| 发泡剂 | 10份 |
| 聚烯烃弹性体 | 20份 |
| 三元乙丙橡胶 | 10份 |
聚乙烯为低密度聚乙烯，熔融指数为2.5g/10min，氯化聚乙烯中氯含量为30％；复合阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑和空心玻璃微珠的混合物，配比为1:2:3、发泡剂选自偶氮二甲酰胺。
阻燃隔热发泡片材3的制备方法：
1)按上述重量份数比称取聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、空心玻璃微珠和偶氮二甲酰胺
2)复合阻燃剂的制备：将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、空心玻璃微珠放入混合机均匀混合5～10min，得到复合阻燃剂；
3)阻燃母料的制备：将步骤2制备的复合阻燃剂、20份聚乙烯混合3～5min，然后排入密炼机中密炼，密炼温度为120±5℃，密炼时间为6～8min；排入挤出造粒机中，熔融塑化造粒制得阻燃母料；
4)发泡母料的制备：将10份聚乙烯、偶氮二甲酰胺放入高速混合机中，混合2～8min，然后排入挤出机造粒以获得发泡母料；
5)片材挤出：将70份聚乙烯、30份乙烯–醋酸乙烯共聚物、4份氯化聚乙烯、阻燃母料、发泡母料，混合2～6min，然后排入挤出机挤出成发泡体基片；
6)辐照交联：将发泡体基片进行电子辐照交联，辐照交联的电子能量选3MeV；辐照剂量为40兆拉德，得发泡体母片；
7)自由式发泡：将发泡体母片自由式发泡，得到发泡片材3。
发泡片材3主要性能：极限氧指数35、导热系数0.030W/m·K、水平燃烧符合UL94HF-1等级。
实施例4
阻燃隔热发泡片材4组分及重量配比：
| 聚乙烯 | 100份 |
| 乙烯–醋酸乙烯共聚物 | 20份 |
| 氯化聚乙烯 | 4份 |
| 复合阻燃剂 | 25份 |
| 发泡剂 | 10份 |
| 抗氧剂 | 3份 |
| 润滑剂 | 0.5份 |
| 敏化剂 | 2份 |
| 成核剂 | 5份 |
| 聚烯烃弹性体 | 8份 |
| 三元乙丙橡胶 | 4份 |
聚乙烯为低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯混合物，熔融指数为1.8g/10min，氯化聚乙烯中氯含量为50％；复合阻燃剂为氢氧化铝和聚二甲基硅氧烷的混合物，配比为1:2；发泡剂为4,4′-氧代双苯磺酰肼(OBSH)；抗氧剂为抗氧剂168；润滑剂为硬脂酸和PE蜡；敏化剂为硬脂酸锌；成核剂为重质碳酸钙和滑石粉。
阻燃隔热发泡片材4的制备方法：
1)按上述重量份数比称取聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、复合阻燃剂和发泡剂
2)复合阻燃剂的制备：将阻燃剂放入混合机均匀混合5～10min，得到复合阻燃剂；
3)阻燃母料的制备：将30份聚乙烯、复合阻燃剂、3份的抗氧剂、0.2份的润滑剂；混合3～5min，然后排入密炼机中密炼，密炼温度为120±5℃，密炼时间为6～8min；排入挤出造粒机中，熔融塑化造粒制得阻燃母料；
4)发泡母料的制备：将聚乙烯、发泡剂、5份的成核剂、0.1份的润滑剂、0.5份的敏化剂；放入高速混合机中，混合2～8min，然后排入挤出机造粒以获得发泡母料；
5)片材挤出：将聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、阻燃母料、发泡母料、1.5份的敏化剂、0.2份的润滑剂；混合2～6min，然后排入挤出机挤出成发泡体基片；
6)辐照交联：将发泡体基片进行电子辐照交联，辐照交联的电子能量选4MeV；辐照剂量为10兆拉德，得发泡体母片；
7)自由式发泡：将发泡体母片自由式发泡，得到发泡片材4。
发泡片材4主要性能：极限氧指数39、导热系数0.026W/m·K、水平燃烧符合UL94HF-1等级。
实施例5
阻燃隔热发泡片材5组分及重量配比：
聚乙烯为茂金属聚乙烯，熔融指数为1.5g/10min，氯化聚乙烯中氯含量为45％；复合阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、氢氧化铝和聚二甲基硅氧烷的混合物；发泡剂选自偶氮二甲酰胺和4,4′-氧代双苯磺酰肼(OBSH)；抗氧剂为抗氧剂1010；润滑剂选自硬脂酸；敏化剂选自氧化锌和硼酸锌；成核剂选自滑石粉和二氧化硅。
阻燃隔热发泡片5的制备方法：
1)按上述重量份数比称取聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、复合阻燃剂和发泡剂
2)复合阻燃剂的制备：将阻燃剂放入混合机均匀混合5～10min，得到复合阻燃剂；
3)阻燃母料的制备：将15份聚乙烯、复合阻燃剂、1份的抗氧剂、0.5份的润滑剂；混合3～5min，然后排入密炼机中密炼，密炼温度为120±5℃，密炼时间为6～8min；排入挤出造粒机中，熔融塑化造粒制得阻燃母料；
4)发泡母料的制备：将30份聚乙烯、发泡剂、4份的成核剂、0.2份的润滑剂、0.02份的敏化剂；放入高速混合机中，混合2～8min，然后排入挤出机造粒以获得发泡母料；
5)片材挤出：将55份聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、聚烯烃弹性体、阻燃母料、发泡母料、0.98份的敏化剂、0.3份的润滑剂；混合2～6min，然后排入挤出机挤出成发泡体基片；
6)辐照交联：将发泡体基片进行电子辐照交联，辐照交联的电子能量选1MeV；辐照剂量为50兆拉德，得发泡体母片；
7)自由式发泡：将发泡体母片自由式发泡，得到发泡片材5。
发泡片材5主要性能：极限氧指数37、导热系数0.028W/m·K、水平燃烧符合UL94HF-1等级。
实施例1-5，制备的发泡片材都具有阻燃隔热作用，水平燃烧均符合UL 94HF-1等级，其中实施例4的效果最好。
实施例6-10除了对发泡片材增加基材层与实施例1-5同样地制备发泡片材。
需要说明的是在实施例6-10中，对发泡后制备得到的片材表面热复合一层防火铝箔玻纤布，拓宽应用范围。
实施例6-10，制备的发泡片材都具有阻燃隔热作用，水平燃烧均符合UL 94HF-1等级，其中实施例9的效果最好。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种阻燃隔热发泡片材，其特征在于：所述发泡片材的原料按重量份数比计包括100份的聚乙烯、10～30份的乙烯–醋酸乙烯共聚物、4～20份的氯化聚乙烯、1～20份聚烯烃弹性体、0～10份三元乙丙橡胶、5～25份的复合阻燃剂、2～20份的发泡剂。
2.根据权利要求1所述阻燃隔热发泡片材，其特征在于：所述氯化聚乙烯中氯含量为30～50％；所述聚乙烯为低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯的一种或几种，其熔融指数为0.5-3g/10min 。
3.根据权利要求1或2所述阻燃隔热发泡片材，其特征在于：所述复合阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、空心玻璃微珠、氢氧化铝和聚二甲基硅氧烷中的二种或几种。
4.根据权利要求3所述阻燃隔热发泡片材，其特征在于：所述发泡片材的原料按重量份数比计还包括0.05～5份的抗氧剂、0.1～10份的润滑剂、0.1～6份的敏化剂、1～10份的成核剂。
5.根据权利要求4所述阻燃隔热发泡片材，其特征在于：所述发泡片材的原料按重量份数比计包括100份的聚乙烯、10～20份的乙烯–醋酸乙烯共聚物、4～10份的氯化聚乙烯、1～10份聚烯烃弹性体、1～5份三元乙丙橡胶、10～25份的复合阻燃剂、10～20份的发泡剂、0.05～3份的抗氧剂、0.5～3份的润滑剂、0.1～2份的敏化剂和3～5份的成核剂；
其中，复合阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑的混合物，氢氧化铝和聚二甲基硅氧烷的混合物或十溴二苯乙烷、三氧化二锑、氢氧化铝和聚二甲基硅氧烷的混合物；
发泡剂选自偶氮二甲酰胺和4,4′-氧代双苯磺酰肼(OBSH)；
抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168；
润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锌和PE蜡；
敏化剂选自氧化锌、硼酸锌和硬脂酸锌；
成核剂选自重质碳酸钙、滑石粉和二氧化硅。
6.根据权利要求5所述阻燃隔热发泡片材，其特征在于：所述发泡片材的极限氧指数为32～40、导热系数小于0.032W/m·K。
7.根据权利要求6所述阻燃隔热发泡片材，其特征在于：所述发泡片材的原料按重量份数比计包括100份的聚乙烯、20份的乙烯–醋酸乙烯共聚物、4份的氯化聚乙烯、8份的聚烯烃弹性体、4份的三元乙丙橡胶、25份的复合阻燃剂、10份的发泡剂、3份的抗氧剂、0.5份的润滑剂、2份的敏化剂、5份的成核剂；
其中，聚乙烯熔融指数为1.8g/10min，氯化聚乙烯中氯含量为50％；复合阻燃剂为氢氧化铝和聚二甲基硅氧烷的混合物，配比为1:2；发泡剂为4,4′-氧代双苯磺酰肼(OBSH)；抗氧剂为抗氧剂168；润滑剂为硬脂酸和PE蜡；敏化剂为硬脂酸锌；成核剂为重质碳酸钙和滑石粉。
8.一种权利要求1所述阻燃隔热发泡片材制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按上述重量份数比称取聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、复合阻燃剂和发泡剂
2)复合阻燃剂的制备：将阻燃剂放入混合机均匀混合5～10min，得到复合阻燃剂；
3)阻燃母料的制备：将聚乙烯、复合阻燃剂、混合3～5min，然后排入密炼机中密炼，密炼温度为120±5℃，密炼时间为6～8min；排入挤出造粒机中，熔融塑化造粒制得阻燃母料；
4)发泡母料的制备：将聚乙烯、发泡剂放入高速混合机中，混合2～8min，然后排入挤出机造粒以获得发泡母料；
5)片材挤出：将聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、阻燃母料、发泡母料，混合2～6min，然后排入挤出机挤出成发泡体 基片；
6)辐照交联：将发泡体基片进行电子辐照交联，辐照交联的电子能量选0.1～4.0MeV；辐照剂量为3～50兆拉德，得发泡体母片；
7)自由式发泡：将发泡体母片自由式发泡，得到发泡片材。
9.根据权利要求8所述阻燃隔热发泡片材制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，还加入0.05～5份的抗氧剂、0.01～4份的润滑剂制备阻燃母料；
所述步骤4)中，还加入1～10份的成核剂、0.01～4份的润滑剂、0.01～5份的敏化剂制备发泡母料；
所述步骤5)中，还加入0.01～5份的敏化剂、0.01～5份的润滑剂制备发泡体基片。
10.利用权利要求1所述阻燃隔热发泡片材制备得到的复合体，其特征在于：所述复合体是在发泡片材表面要复合一层防火铝箔玻纤布。
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