CN110343479B - 一种具有高温变色预警功能的阻燃胶带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有高温变色预警功能的阻燃胶带及其制备方法，采用液体阻燃剂和固体阻燃剂配合使用，加入胶粘剂制备阻燃胶粘剂，液体阻燃剂和固体阻燃剂均为无卤环保型磷系阻燃剂，能有效降低对环境的污染，可以达到高效的阻燃效果，通过选用合适熔点的固体磷酸酯阻燃剂，当在温度较低时，固体磷酸酯会呈现结晶状态，使得胶带呈现白色不透明状，当温度升高时，胶带中的固体磷酸酯熔化，此时胶带呈现透明状态，因此通过观察胶带的透明度可以有效的监测到使用环境温度的高低，达到对温度的高温变色预警。

Description

一种具有高温变色预警功能的阻燃胶带及其制备方法
技术领域
本发明属于粘合材料技术领域，涉及一种具有高温变色预警功能的阻燃胶带及其制备方法。
背景技术
胶带广泛应用于生活的各个方面，由于胶黏剂是有机化合物，因此具有易燃特性，容易导致火灾频繁发生，因为人们对火灾的预防十分重视，所以对胶带的阻燃性的研究是一件非常重要的工作。
有机磷系阻燃剂大都具有低毒或无毒、低卤等优点，符合阻燃剂的发展方向，具有很好的发展前景。有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸酯、有机磷盐，还有磷杂环化合物及聚合物磷(膦)酸酯等，但应用最广的是磷酸酯和膦酸酯等磷系阻燃剂。目前胶带主要通过两种方式达到阻燃效果，第一种，在基材两面涂布阻燃涂层从而达到阻燃效果，第二种，直接利用添加阻燃剂的胶粘剂制备胶带，从而实现胶带的阻燃效果，两种方式都能达到阻燃效果，第一种方式涂布阻燃涂层生产成本较高，第二种方式相对合理，但是两种方式不具备高温预警的功能。
因此，有必要寻求一种低成本、无毒、具有高温变色预警功能的阻燃胶带。
发明内容
本发明的目的在于发明一种具有高温变色预警功能的阻燃胶带及制备方法，解决上述技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有高温变色预警功能的阻燃胶带，由三层结构构成，分别为透明阻燃PET基材层、具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层和透明PET离型膜层。
作为本发明的一个优选的实施例，所述具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层是由胶粘剂、液体阻燃剂、具有高温变色功能的固体阻燃剂和有机溶剂四种均匀混合而成，按质量分数计算，所述胶粘剂为100份、所述液体阻燃剂为5-60份、所述固体阻燃剂为5-80份、所述有机溶剂为20-100份。
作为本发明的一个优选的实施例，所述胶粘剂选自硅胶、橡胶或丙烯酸酯胶中的任意一种或多种。
作为本发明的一个优选的实施例，所述丙烯酸酯胶的粘着力为100～4000g/inch。
作为本发明的一个优选的实施例，所述液体阻燃剂选自甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、N，N-双(2-羟乙基)氨甲基磷酸二乙酯、双(4-羧苯基)苯基氧化膦、9，10-二氢-9-氧杂-10-膦杂菲-10-氧化物或三氯乙基磷酸酯中的任意一种或多种。
作为本发明的一个优选的实施例，所述具有高温变色功能的固体阻燃剂选自磷酸三苯酯、聚磷酸铵、次磷酸铝、六苯氧基环三磷腈或聚磷酸三聚氰胺中的任意一种或多种。
本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种具有高温变色预警功能的阻燃胶带的制备方法，包括步骤：
(1)将胶粘剂、液体阻燃剂、具有高温变色功能的固体阻燃剂和有机溶剂混合均匀，获得具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂；
(2)在透明阻燃PET基材上涂布所述具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂，烘烤，形成透明阻燃PET基材层/具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层结构；
(3)在所述透明阻燃PET基材层/具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层结构上贴覆透明PET离型膜，形成透明阻燃PET基材层/具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层/透明PET离型膜层结构；
(4)将所述透明阻燃PET基材层/具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层/透明PET离型膜层结构放入熟化箱中熟化，获得具有高温变色预警功能的阻燃胶带。
作为本发明的一个优选的实施例，步骤(2)中透明阻燃PET基材层的厚度为10μm～50μm，具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层的厚度为10～40μm，烘烤温度为70℃～140℃，烘烤时间为1min～10min。
作为本发明的一个优选的实施例，步骤(3)中透明PET离型膜层的厚度为25～75μm。
作为本发明的一个优选的实施例，步骤(4)中所述熟化的温度为30℃～60℃，熟化的时间为1d～5d。
本发明的有益效果是：
1、达到较高等级的阻燃效果但不会降低胶带的性能；
2、在低温和高温下胶带颜色有着明显的差异，通过观察阻燃胶带的雾度可以有效的监测使用环境的温度；
3、加入环保的无卤素磷系阻燃剂制备的阻燃胶带阻燃等级高，并且对环境无污染。
具体实施方式
本发明所制备的具有高温变色预警功能的阻燃胶带，由三层结构构成，分别是透明阻燃PET基材、具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂、透明PET离型膜。具有高温变色预警功能的阻燃剂是由胶粘剂、液体阻燃剂、具有高温变色功能的固体阻燃剂、有机溶剂四者均匀混合而成，其质量比例为胶粘剂100份、液体阻燃剂5-60份、固体阻燃剂5-80份、有机溶剂20-100份。
在上述配方中，胶粘剂主要包括硅胶、橡胶、丙烯酸酯胶，优选丙烯酸酯胶；丙烯酸酯胶的粘着力在100～4000g/inch，更加优选500～2000g/inch；液体阻燃剂主要选择磷系液体阻燃剂，包括甲基膦酸二甲酯(DMMP)、乙基膦酸二乙酯(DEEP)、N，N-双(2-羟乙基)氨甲基磷酸二乙酯、双(4-羧苯基)苯基氧化膦(BCPPO)、9，10-二氢-9-氧杂-10-膦杂菲-10-氧化物(DOPO)、三氯乙基磷酸酯。优选DMMP；高温变色的固体阻燃剂主要包括在低温下呈现白色固体状态，高温下熔化的固体磷系阻燃剂，包括磷酸三苯酯(TPP)、聚磷酸铵(APP)、次磷酸铝、六苯氧基环三磷腈、聚磷酸三聚氰胺等，更加优选磷酸三苯酯。
上述结构的制备方式为：将胶粘剂、液体阻燃剂、固体阻燃剂、有机溶剂混合均匀，在10μm～50μm的透明阻燃PET基材上涂布，涂层厚度为10～40μm，在烘箱温度为70℃～140℃的条件下烘烤1min～10min后，贴覆厚度为25～75μmPET离型膜。然后放入熟化箱中在温度为30℃～60℃的条件下熟化1d～5d。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的范围并不限于这些实施例。
实施例1
丙烯酸胶粘剂100g、DMMP 5g、磷酸三苯酯10g、乙酸乙酯40g混合均匀，在15μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入90℃的烘箱中烘烤4min，贴上25μm的PET离型膜，放入40℃的烘箱中熟化1d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测23℃、60℃、80℃、120℃时的雾度。
实施例2
丙烯酸胶粘剂100g、DMMP 10g、磷酸三苯酯15g、乙酸乙酯30g混合均匀，在15μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入100℃的烘箱中烘烤3min，贴上38μm的PET离型膜，放入40℃的烘箱中熟化3d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测20℃、60℃、80℃、120℃的雾度。
实施例3
丙烯酸胶粘剂100g、DMMP 10g、磷酸三苯酯20g、乙酸乙酯20g混合均匀，在15μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入100℃的烘箱中烘烤4min，贴上38μm的PET离型膜，放入50℃的烘箱中熟化3d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测20℃、60℃、80℃、120℃的雾度。
实施例4
丙烯酸胶粘剂100g、DMMP 15g、磷酸三苯酯30g、乙酸乙酯60g混合均匀，在25μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入100℃的烘箱中烘烤3min，贴上50μm的PET离型膜，放入50℃的烘箱中熟化3d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测20℃、60℃、80℃、120℃的雾度。结果如表1所示。
实施例5
丙烯酸胶粘剂100g、DMMP 20g、磷酸三苯酯15g、乙酸乙酯40g混合均匀，在25μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入110℃的烘箱中烘烤2min，贴上75μm的PET离型膜，放入50℃的烘箱中熟化3d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测20℃、60℃、80℃、120℃的雾度。
实施例6
丙烯酸胶粘剂100g、DMMP 20g、磷酸三苯酯30g、乙酸乙酯40g混合均匀，在38μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入100℃的烘箱中烘烤3min，贴上50μm的PET离型膜，放入50℃的烘箱中熟化3d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测20℃、60℃、80℃、120℃的雾度。
实施例7
丙烯酸胶粘剂100g、DMMP 30g、磷酸三苯酯40g、乙酸乙酯50g混合均匀，在38μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入100℃的烘箱中烘烤3min，贴上50μm的PET离型膜，放入50℃的烘箱中熟化3d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测20℃、60℃、80℃、120℃的雾度。
实施例8
丙烯酸胶粘剂100g、DMMP 40g、磷酸三苯酯70g、乙酸乙酯40g混合均匀，在38μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入100℃的烘箱中烘烤3min，贴上50μm的PET离型膜，放入50℃的烘箱中熟化3d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测20℃、60℃、80℃、120℃的雾度。
实施例9
丙烯酸胶粘剂100g、DMMP 50g、磷酸三苯酯80g、乙酸乙酯50g混合均匀，在38μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入100℃的烘箱中烘烤3min，贴上50μm的PET离型膜，放入50℃的烘箱中熟化3d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测20℃、60℃、80℃、120℃的雾度。
实施例10
丙烯酸胶粘剂100g、DMMP 60g、磷酸三苯酯100g、乙酸乙酯40g混合均匀，在38μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入110℃的烘箱中烘烤3min，贴上75μm的PET离型膜，放入50℃的烘箱中熟化3d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测20℃、60℃、80℃、120℃的雾度。
对比例1
丙烯酸胶粘剂100g在38μm的透明阻燃基材涂布25μm阻燃胶粘剂，放入110℃的烘箱中烘烤4min，贴上50μm的PET离型膜，放入40℃的烘箱中熟化3d，取出冷却后进行垂直燃烧测试和量测20℃、60℃、80℃、120℃的雾度。
表1各实施例阻燃等级及各温度下的雾度测试结构
Figure BDA0002139629190000071
从表1中可知，从实施例1到实施例10的阻燃等级随着阻燃剂量的增加而提高，当添加量较少时，DMMP为5g/磷酸三苯酯10g时，胶带的阻燃性能达到VTM-2，随着阻燃剂的增加，当DMMP添加量为15g，磷酸三苯酯添加量为25g时，阻燃等级提高到VTM-1，继续添加阻燃剂的量达到DMMP30g/磷酸三苯酯40g时，胶带的阻燃性能达到VTM-0，继续增加阻燃剂的量，胶带继续保持高效的阻燃效果。
从表1可知，对比例1由于没有加入阻燃剂，胶带的雾度比较低，胶带整体呈现透明状态，从实施例1到实施例10可知，随着胶带中阻燃剂的量增加，23℃时的雾度随着阻燃剂添加量增加而增加，当添加量较低时，雾度为40，胶带呈现白雾状，随着添加量的增加，雾度上升，透明度下降，胶带最后呈现白色不透明的状态，说明阻燃剂添加量的增加会使得胶带呈现可识别的白色不透明状态。观察每一个实施例的20℃、60℃、80℃、120℃的雾度数据可知，随着温度的升高，胶带的雾度下降，透明度上升，这是由于胶带中的固体阻燃剂在较低温度下会呈现结晶状态，使得胶带雾度较高，随着温度的升高，胶带中的固体阻燃剂熔化，丧失结晶状态，变成无色，导致胶带的雾度降低，透明性增加。因此使得胶带出现在低温下呈现白色，在温度升高时变成无色透明的特性。这个特性赋予了它预警高温的特性。当温度超过120℃时，胶带从白色变成了无色，肉眼即可辨识出使用环境温度过高。
一款具有高温预警功能的阻燃胶带必须要存在两个必要因素，第一是在高温条件下有足够的辨识度，第二有优异的阻燃性能。从实施例中可知，一方面，随着温度的增加，胶带雾度降低，使得胶带对温度的升高有一定的辨识度，但是当阻燃剂添加量较少时，低温下的雾度比较小胶带呈现白雾状，胶带在低温和高温下的辨识度不够，当阻燃剂添加量较高时，低温下胶带呈现白色不透明状，升温变成透明状态，高温和低温的辨识度明显。因此要使得胶带对温度有足够的预警功能，需要提高阻燃剂的添加量从而使得高低温时外观差异明显。另一方面，随着阻燃剂含量的增加，胶带的阻燃性能上升。但是当阻燃剂添加量过高时，胶带的其他性能如粘着力、内聚力等严重下降。因此需综合考虑阻燃剂添加量对高温变色预警功能和阻燃性能的影响。实施例7和实施例8为最佳的配比，在此配比下，胶带的阻燃性能可达到VTM-0，胶带在低温下的雾度较高，呈现白色不透明状，高温下为透明状，具有较好的高温变色预警功能，同时在此配比下，胶带的粘着力、内聚力等性能并未受到严重影响。
综上所述，本发明所述的具有高温变色预警功能的阻燃胶带及其制备方法，采用液体阻燃剂和固体阻燃剂配合使用，加入胶粘剂制备阻燃胶粘剂，液体阻燃剂和固体阻燃剂均为无卤环保型磷系阻燃剂，能有效降低对环境的污染，可以达到高效的阻燃效果，通过选用合适熔点的固体磷酸酯阻燃剂，当在温度较低时，固体磷酸酯会呈现结晶状态，使得胶带呈现白色不透明状，当温度升高时，胶带中的固体磷酸酯熔化，此时胶带呈现透明状态，因此通过观察胶带的透明度可以有效的监测到使用环境温度的高低，达到对温度的高温变色预警。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种具有高温变色预警功能的阻燃胶带，其特征在于：阻燃胶带由三层结构构成，分别为透明阻燃PET基材层、具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层和透明PET离型膜层，所述具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层是由胶粘剂、液体阻燃剂、具有高温变色功能的固体阻燃剂和有机溶剂四种均匀混合而成，按质量分数计算，所述胶粘剂为100份、所述液体阻燃剂为5-60份、所述固体阻燃剂为5-80份、所述有机溶剂为20-100份，其中，所述液体阻燃剂选自甲基膦酸二甲酯，所述固体阻燃剂选自磷酸三苯酯。
2.根据权利要求1所述的具有高温变色预警功能的阻燃胶带，其特征在于：所述胶粘剂选自硅胶、橡胶或丙烯酸酯胶中的任意一种或多种。
3.根据权利要求2所述的具有高温变色预警功能的阻燃胶带，其特征在于：所述丙烯酸酯胶的粘着力为100~4000g/inch。
4.一种制备如权利要求1所述的具有高温变色预警功能的阻燃胶带的方法，其特征在于，包括步骤：
（1）将胶粘剂、液体阻燃剂、具有高温变色功能的固体阻燃剂和有机溶剂混合均匀，获得具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂；
（2）在透明阻燃PET基材上涂布所述具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂，烘烤，形成透明阻燃PET基材层/具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层结构；
（3）在所述透明阻燃PET基材层/具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层结构上贴覆透明PET离型膜，形成透明阻燃PET基材层/具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层/透明PET离型膜层结构；
（4）将所述透明阻燃PET基材层/具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层/透明PET离型膜层结构放入熟化箱中熟化，获得具有高温变色预警功能的阻燃胶带。
5.根据权利要求4所述的具有高温变色预警功能的阻燃胶带的制备方法，其特征在于：步骤（2）中透明阻燃PET基材层的厚度为10μm~50μm，具有高温变色预警功能的阻燃胶粘剂层的厚度为10~40μm，烘烤温度为70℃~140℃，烘烤时间为1 min~10min。
6.根据权利要求4所述的具有高温变色预警功能的阻燃胶带的制备方法，其特征在于：步骤（3）中透明PET离型膜层的厚度为25~75μm。
7.根据权利要求4所述的具有高温变色预警功能的阻燃胶带的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述熟化的温度为30℃~60℃，熟化的时间为1d~5d。
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