CN111016349B - 一种阻燃耐候导电泡棉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻燃耐候导电泡棉，所述阻燃耐候导电泡棉为三层结构，由外到内分别为聚酰亚胺导电织物、阻燃热熔胶和阻燃泡棉芯；所述聚酰亚胺导电织物为沿导电泡棉径向方向的聚酰亚胺纤维，与沿导电泡棉截面环向方向的镀金属聚酰亚胺纤维制得的平纹织物。本发明制得的阻燃耐候导电泡棉测试阻燃等级为UL94 HF‑1，在火焰下形成外部致密、内部多孔的碳化层后熄灭，有效阻止了火焰蔓延，在火焰下无融滴，无膨胀，不会对器件造成污染与挤压，能够为器件提供有效的保护。

Description

一种阻燃耐候导电泡棉
技术领域
本发明涉及导电泡棉领域，特别是涉及一种阻燃耐候导电泡棉。
背景技术
导电泡棉是由具有导电性的导电纤维布，内衬低压缩力的泡棉而制得，导电泡棉最主要的就是它的屏蔽性能和导电性能，屏蔽性能能够有效的屏蔽电磁波，防止外来电磁波的干扰和辐射的散发。导电性能够起到静电防护的作用，如连接电路板的接地点和金属外壳或部件，从而实现系统地电位的一致，降低电路板的电磁辐射；将手机和笔记本的屏幕、键盘的ESD静电泄放到产品接地线上，从而提高产品抗静电的能力；其具有的良好的可压缩性还可以容纳产品结构的尺寸公差，填充部件间的缝隙，为产品部件提供密封和缓冲等，从而广泛应用在电子产品等高附加值领域。
为了避免由于意外或者短路引起的火灾带来巨大损失，除了良好的导电性以及电磁屏蔽性能以外，导电泡棉还需要具有良好的阻燃性能，使之能够有效的阻止火焰传播，保护核心产品避免毁坏。
申请号为CN201710896641.3公布了一种具有阻燃性能的多层导电泡棉，包括泡棉本体和导电布，导电布包裹在泡棉本体的外表面，泡棉本体包括由下向上依次设置的第一导电胶层、泡棉层、金属层、第二导电胶层，泡棉层包括多层分体泡棉层，相邻两个分体泡棉层之间设有加强层，导电布的外侧由内至外依次设有隔热层和阻燃层，所述隔热层由隔热涂料喷涂而成，阻燃层由阻燃涂料喷涂而成，利用隔热层和阻燃层达到阻燃并阻止火源向四周扩散的目的。这种方案降低了导电层的导电性能，隔热层和阻燃层通过喷涂形成，在高温和振动下容易脱落，耐候性差。
申请号为CN201610668206.0公布了一种阻燃导电泡棉，包括泡棉本体和导电层，导电层包裹在泡棉本体的外表面，导电层的外表面均设置有环保水性阻燃涂料涂覆而成阻燃层和耐高温导电涂料喷涂而成耐高温层，以达到阻止泡棉易燃的现象，以及阻止火源向四周扩散的目的。但是这种方案一方面阻燃涂层的覆盖降低了导电层的导电性能，另一方面随着振动及工作温度的变化，还存在导电涂层脱落，给电子电路带来危害的隐患，耐候性差。
发明内容
本发明的目的是解决以上现有技术的不足，提供一种具有高阻燃、耐候性好、其不影响其导电性，同时还具有抗拉断性能的阻燃耐候导电泡棉。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种阻燃耐候导电泡棉，所述阻燃耐候导电泡棉为三层结构，由外到内分别为聚酰亚胺导电织物、阻燃热熔胶和阻燃泡棉芯；
所述聚酰亚胺导电织物为沿导电泡棉径向方向的聚酰亚胺纤维，与沿导电泡棉截面环向方向的镀金属聚酰亚胺纤维制得的平纹织物；
所述阻燃热熔胶含有EVA 50-70wt％，可膨胀石墨10-30wt％，磷酸三乙酯10-20wt％，石墨烯纤维10-20wt％，玻璃微球5-10wt％，抗氧剂1-1.5wt％，分散剂1-1.5wt％；
所述阻燃泡棉芯为含有膨胀阻燃剂的聚氨酯泡棉，膨胀阻燃剂含量为25-40wt％。
优选的，所述聚酰亚胺导电织物的面密度为80-220gsm。
优选的，所述镀金属聚酰亚胺纤维为聚酰亚胺纤维镀铜，镍，银，金中的任意一种，金属层厚度为0.5-2.5μm。
优选的，所述阻燃热熔胶厚度为0.04-0.08mm。
优选的，在所述阻燃热熔胶中：
所述可膨胀石墨尺寸为800目-1500目；
所述石墨烯纤维直径为5-10μm，长度为400-600μm；
所述玻璃微球尺寸为800目-1500目；
所述抗氧剂为抗氧化剂1010；
所述的分散剂为聚乙烯醇PEG4000。
优选的，在所述阻燃泡棉所中，所述膨胀阻燃剂为瑞士Clariant公司的
Figure BDA0002289299910000021
AP422/AP423/AP462/AP750，美国Great Lakes公司的Reogard 2000，德国BSF公司的Melapur 200，中国潍坊万丰新材料科技有限公司的遁火8183中的任意一种或几种的组合。
所述一种阻燃耐候导电泡棉的制备方法，包括以下制备方法：
步骤一：将聚酰亚胺纤维作为纬向纤维、镀金属聚酰亚胺纤维作为径向纤维，按照平纹的编织方法制得为聚酰亚胺导电织物；
步骤二：按照配方比例，将EVA母粒、可膨胀石墨、磷酸三乙酯、石墨烯纤维、玻璃微球、抗氧剂、分散剂加入搅拌机中混合搅拌均匀后，加入双螺杆挤出机挤出，再进入加压密炼机中密炼，最后加入流延挤出机挤出制得阻燃热熔胶；
步骤三：按照配方比例将聚酯多元醇、膨胀阻燃剂、催化剂、发泡剂、水加入搅拌器后混合均匀，然后加入异氰酸酯，快速搅拌后倒入发泡模具中发泡5-10min，然后放置固化炉中固化成型，得到阻燃泡棉芯。
步骤四：将步骤一制得的聚酰亚胺导电织物、步骤二制得的阻燃热熔胶、步骤三制得的阻燃泡棉芯经过分切、包覆、加热、冷却、切割得到阻燃耐候导电泡棉。
优选的，所述步骤二中：
所述搅拌机中搅拌时间为45-90min，搅拌速度为100r/min；
所述双螺杆挤出机的长径比为44，输送段、熔融段、混炼段、排气段、均化段的温度分别为：80℃、90℃、95℃、100℃、105℃，螺旋杆的转速为440r/min；
所述加压密炼机中密炼的时间为45min，密炼的温度为105℃；
所述流延挤出机长径比为30，机筒1区、2区、3区、4区的温度分别为：90℃、100℃、105℃、100℃，模口温度为110℃，螺旋杆的转速为40r/min。
优选的，所述步骤三中：
所述固化炉中固化温度为80-100℃，固化时间为6-12h。
与现有技术相比，本发明具有以下的增益效果：
(1)本发明导电泡棉具有高阻燃、高隔热的优点：
导电层为聚酰亚胺导电织物，聚酰亚胺纤维为本质阻燃纤维，极限氧指数可达45以上，自身不燃烧，在300℃以上火焰下会快速收缩碳化，并能保持一定的强度。
阻燃热熔胶中含有的可膨胀石墨在火焰下迅速膨胀，在阻燃剂磷酸三乙酯的协同作用下形成了致密的碳化层；石墨烯纤维在高温下仍能保持较高的强度，为碳化层提供骨架支撑；玻璃微球在高温下融化，进一步填充了碳化层中的微小缝隙。可膨胀石墨形成的碳化层、石墨烯纤维形成的骨架以及玻璃微球融化后起的粘结填充，形成了密实坚固的“碳壳”，阻止了氧气进入泡棉内部。
阻燃泡棉芯中含有的膨胀阻燃剂，在接触到高温或者火焰时，会发生碳化、发泡，形成多孔泡沫炭层，阻燃的同时能够起到很好的隔热效果。
在三者的共同作用下，使得导电泡棉在受热时形成外部为致密碳化层、内部为多孔泡沫碳层的结构，既起到了隔绝氧气进入内部，阻止了火焰的蔓延和隔热作用，又具有固定的形态，避免过度膨胀挤压内部器件，造成对器件的损害。
(2)导电泡棉的耐候性好，聚酰亚胺纤维耐候性良好，金属镀层与纤维之间结合牢固，长久使用不会发生纤维脆化粉碎，导电金属脱落的现象；可膨胀石墨和膨胀阻燃剂与导电泡棉内部结合在一体，相对于在泡棉表面喷涂阻燃涂料的方法阻燃效果更持久。
(3)导电泡棉导电性优异。聚酰亚胺导电织物与阻燃热熔胶中的石墨烯纤维都具有良好的导电性。在聚酰亚胺导电织物中，沿导电泡棉径向方向的为聚酰亚胺纤维，沿导电泡棉截面环向方向的为镀金属聚酰亚胺纤维，通过分配两种纤维的取向，既充分发挥了纤维导电的功能，又减少了镀金属聚酰亚胺纤维的用量，降低了产品的成本。
附图说明
图1为本发明一种阻燃耐候导电泡棉结构示意图；
其中，1—聚酰亚胺导电织物；2—阻燃热熔胶；3—阻燃泡棉芯。
具体实施方式
下面结合具体实方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1一种阻燃耐候导电泡棉
结合图1所示，一种阻燃耐候导电泡棉，所述阻燃耐候导电泡棉为三层结构，由外到内分别为聚酰亚胺导电织物1、阻燃热熔胶2和阻燃泡棉芯3，各部分组成如下所示：
Figure BDA0002289299910000041
制备方法包括以下步骤：
步骤一：将聚酰亚胺纤维作为纬向纤维、镀金属聚酰亚胺纤维作为径向纤维，按照平纹的编织方法制得为聚酰亚胺导电织物1，聚酰亚胺导电织物1的面密度为150gsm；
步骤二：按照配方比例，将EVA母粒、可膨胀石墨、磷酸三乙酯、石墨烯纤维、玻璃微球、抗氧剂、分散剂加入搅拌机中混合搅拌，搅拌时间为45min，搅拌速度为100r/min；然后加入双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机的长径比为44，输送段、熔融段、混炼段、排气段、均化段的温度分别为：80℃、90℃、95℃、100℃、105℃，螺旋杆的转速为440r/min；再进入加压密炼机中密炼，密炼的时间为45min，密炼的温度为105℃；最后加入流延挤出机挤出，流延挤出机长径比为30，机筒1区、2区、3区、4区的温度分别为：90℃、100℃、105℃、100℃，模口温度为110℃，螺旋杆的转速为40r/min，制得阻燃热熔胶2，厚度为0.06mm；
步骤三：按照配方比例将聚酯多元醇、膨胀阻燃剂、催化剂、发泡剂、水加入搅拌器后混合均匀，然后加入异氰酸酯，快速搅拌后倒入发泡模具中发泡5-10min，然后放置固化炉中固化成型，固化温度为80℃，固化时间为12h，得到阻燃泡棉芯3。
步骤四：将步骤一制得的聚酰亚胺导电织物1、步骤二制得的阻燃热熔胶2、步骤三制得的阻燃泡棉芯3经过分切、包覆、加热、冷却、切割得到阻燃耐候导电泡棉。
实施例2一种阻燃耐候导电泡棉
结合图1所示，一种阻燃耐候导电泡棉，所述阻燃耐候导电泡棉为三层结构，由外到内分别为聚酰亚胺导电织物1、阻燃热熔胶2和阻燃泡棉芯3，各部分组成如下所示：
Figure BDA0002289299910000051
制备方法包括与实施例相同，得到实施例2阻燃耐候导电泡棉。
实施例3一种阻燃耐候导电泡棉
结合图1所示，一种阻燃耐候导电泡棉，所述阻燃耐候导电泡棉为三层结构，由外到内分别为聚酰亚胺导电织物1、阻燃热熔胶2和阻燃泡棉芯3，各部分组成如下所示：
Figure BDA0002289299910000052
制备方法包括与实施例相同，得到实施例3阻燃耐候导电泡棉。
对比例1
结合图1所示，对比例1导电泡棉为三层结构，由外到内分别为涤纶涂覆金属导电布、阻燃热熔胶2和阻燃泡棉芯3，各部分组成如下所示：
Figure BDA0002289299910000061
制备方法包括以下步骤：
步骤一：同实施例1步骤二，制得阻燃热熔胶2；
步骤二：同实施例1步骤三，制得阻燃泡棉芯3；
步骤三：将涤纶涂覆金属导电布、步骤一制得的阻燃热熔胶2、步骤二制得的阻燃泡棉芯3经过分切、包覆、加热、冷却、切割得到对比例1导电泡棉。
对比例2
结合图1所示，对比例2导电泡棉为三层结构，由外到内分别为导电织物、热熔胶和阻燃泡棉芯3，各部分组成如下所示：
Figure BDA0002289299910000062
制备方法包括以下步骤：
步骤一：同实施例1步骤三，制得阻燃泡棉芯3；
步骤二：将导电织物、热熔胶以及步骤一制得的阻燃泡棉芯3经过分切、包覆、加热、冷却、切割得到对比例2导电泡棉。
对比例3
结合图1所示，对比例3导电泡棉为三层结构，由外到内分别为导电织物、热熔胶和未改性聚氨酯泡棉，各部分组成如下所示：
Figure BDA0002289299910000071
制备方法包括以下步骤：
步骤一：同实施例1步骤三，制得未改性聚氨酯泡棉；
步骤二：将导电布、热熔胶以及步骤一制得的未改性聚氨酯泡棉经过分切、包覆、加热、冷却、切割得到对比例3导电泡棉。
性能测试
对实施例1-3及对比例1-3得到的导电泡棉按照标准《GB/T8332-2008泡沫塑料燃烧性能实验方法水平燃烧法》进行阻燃性UL94泡沫材料水平燃烧测试，按照《GB/T 22042-2008服装防静电性能表面电阻率试验方法》进行体积电阻率的测试。按照《BT2406.1-2008塑料_用氧指数法测定燃烧行为_第1部分:导则》进行阻燃泡棉芯的测试。
参考《GB/T 2792-2014胶粘带剥离强度的试验方法》分别进行热熔胶与导电织物或棉芯的剥离强度测试。
测试结果如下：
Figure BDA0002289299910000072
Figure BDA0002289299910000081
本发明制得的阻燃耐候导电泡棉测试阻燃等级为UL94 HF-1，在火焰下形成外部致密、内部多孔的碳化层后熄灭，有效阻止了火焰蔓延，在火焰下无融滴，无膨胀，不会对器件造成污染与挤压，能够为器件提供有效的保护。泡棉导电性和泡棉芯的阻燃性明显优于对比例。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种阻燃耐候导电泡棉，其特征在于，所述阻燃耐候导电泡棉为三层结构，由外到内分别为聚酰亚胺导电织物、阻燃热熔胶和阻燃泡棉芯；
所述聚酰亚胺导电织物为沿导电泡棉径向方向的聚酰亚胺纤维，与沿导电泡棉截面环向方向的镀金属聚酰亚胺纤维制得的平纹织物；
所述阻燃热熔胶含有EVA 50-70wt%，可膨胀石墨10-30wt%，磷酸三乙酯10-20wt%，石墨烯纤维10-20wt%，玻璃微球5-10wt%，抗氧剂1-1.5wt%，分散剂1-1.5wt%；
所述阻燃热熔胶厚度为0.04-0.08mm；
所述可膨胀石墨尺寸为800-1500目；
所述石墨烯纤维直径为5-10μm，长度为400-600μm；
所述玻璃微球尺寸为800-1500目；
所述抗氧剂为抗氧化剂1010；
所述的分散剂为聚乙烯醇PEG4000；
所述阻燃泡棉芯为含有膨胀阻燃剂的聚氨酯泡棉，膨胀阻燃剂含量为25-40wt%。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候导电泡棉，其特征在于，所述聚酰亚胺导电织物的面密度为80-220gsm。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候导电泡棉，其特征在于，所述镀金属聚酰亚胺纤维为聚酰亚胺纤维镀铜，镍，银，金中的任意一种，金属层厚度为0.5-2.5μm。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候导电泡棉，其特征在于，所述膨胀阻燃剂为瑞士Clariant公司的Exolit® AP422/AP423/AP462/AP750，美国Great Lakes公司的Reogard2000，德国BSF公司的Melapur 200，中国潍坊万丰新材料科技有限公司的遁火8183中的任意一种或几种的组合。
5.如权利要求1所述的一种阻燃耐候导电泡棉的制备方法，其特征在于，包括以下制备方法：
步骤一：将聚酰亚胺纤维作为纬向纤维、镀金属聚酰亚胺纤维作为径向纤维，按照平纹的编织方法制得为聚酰亚胺导电织物；
步骤二：按照配方比例，将EVA母粒、可膨胀石墨、磷酸三乙酯、石墨烯纤维、玻璃微球、抗氧剂、分散剂加入搅拌机中混合搅拌均匀后，加入双螺杆挤出机挤出，再进入加压密炼机中密炼，最后加入流延挤出机挤出制得阻燃热熔胶；
步骤三：按照配方比例将聚酯多元醇、膨胀阻燃剂、催化剂、发泡剂、水加入搅拌器后混合均匀，然后加入异氰酸酯，快速搅拌后倒入发泡模具中发泡5-10min，然后放置固化炉中固化成型，得到阻燃泡棉芯；
步骤四：将步骤一制得的聚酰亚胺导电织物、步骤二制得的阻燃热熔胶、步骤三制得的阻燃泡棉芯经过分切、包覆、加热、冷却、切割得到阻燃耐候导电泡棉。
6.根据权利要求5所述的一种阻燃耐候导电泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤二中：
所述搅拌机中搅拌时间为45-90min，搅拌速度为100r/min；
所述双螺杆挤出机的长径比为44，输送段、熔融段、混炼段、排气段、均化段的温度分别为：80℃、90℃、95℃、100℃、105℃，螺旋杆的转速为440r/min；
所述加压密炼机中密炼的时间为45min，密炼的温度为105℃；
所述流延挤出机长径比为30，机筒1区、2区、3区、4区的温度分别为：90℃、100℃、105℃、100℃，模口温度为110℃，螺旋杆的转速为40r/min。
7.根据权利要求5所述的一种阻燃耐候导电泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤三中：
所述固化炉中固化温度为80-100℃，固化时间为6-12h。
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