CN112078205A - 一种防火铝塑复合板材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，由面铝板、防火板芯层、底铝板三层复合制成；所述面铝板与防火板芯层之间、防火板芯层与底铝板之间相互独立地由胶黏剂层粘结；所述防火板芯层是由如下重量份计的各原料制成：乙烯基改性氨基封端超支化聚苯并咪唑40‑50份、N‑芴甲氧羰基‑L‑谷氨酸1‑烯丙基酯3‑5份、1,1'‑砜基双[4‑(2‑丙烯)氧基苯]1‑3份、丙烯酸铝1‑2份、1‑烯丙基‑3‑甲基氯化咪唑2‑4份、碳酸氢钠0.3‑0.6份、磷矿粉2‑5份、偶联剂1‑3份、引发剂0.04‑0.06份。本发明还提供了一种所述防火铝塑复合板材料的制备方法。本发明公开的防火铝塑复合板材料综合性能佳，防火效果显著，环保性好。

Description

一种防火铝塑复合板材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑装饰材料技术领域，尤其涉及一种防火铝塑复合板材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着生活水平的不断提高，现代人们对居住和周围环境的品质要求也越来越高。作为现代建筑主要建材之一的铝塑复合板，由于其易加工、材质轻等众多的优异性能，近年来得到了飞速的发展，我国已经成为了世界上最大的铝塑板生产、消费和出口国。
铝塑复合板是以优质铝合金为面板，轻质塑料为芯材，通过粘结复合而成的新型复合材料，是一种新颖、高性能、先进的建筑装修材料，表面彩色涂覆，外观平整，具有安装方便、比强度和比刚度高、重量轻、价格适中等特点，被越来越多的建筑设计师和业主作为建筑幕墙的首选材料之一。常规的铝塑复合板为三层结构，自上而下依次为铝板层、塑料板层、铝板层，不具有阻燃效果。很难满足现代装饰对防火的要求；且现有的防火铝塑复合板在防火效果虽然比较好，但在受热膨胀后其会出现变形或爆开现象，且这些防火铝塑复合板均是通过添加大量的阻燃剂来实现防火性的，这些大量添加的阻燃剂会导致最终的铝塑复合板的强度和拉伸等力学性能大幅下降，且在材料长期使用过程中，这些阻燃剂会从材料中外渗，影响了产品的使用年限以及埋下了安全隐患，含卤素类阻燃剂还会带来环境问题。
申请号为201210120294.2的中国发明专利公开了一种无卤阻燃铝塑复合板芯材，其特征在于：其组份是由PE、超细氢氧化镁以及白油构成，其配方按重量百分比为：PE 20-30％、超细氢氧化镁68-78％、白油1.5-3％。该发明由于采用了超细氢氧化镁作为阻燃剂，从而大大提高了铝塑复合板的阻燃防火性能，达到了G B86241B1级标准。另外，该发明在燃烧时无毒气产生，特别适合于制作如内强隔板等防火要求较高的构建以及地铁用建材，极大提高了建筑物的防火安全，扩大了适用范围。然而，由于大量氢氧化镁的添加，使得材料综合性能下降，使用寿命缩短。
因此，开发一种综合性能佳，防火效果显著，环保性好的防火铝塑复合板材料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进铝塑复合板行业的发展具有非常重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防火铝塑复合板材料，该材料综合性能佳，防火效果显著，环保性好。同时，本发明还提供了一种所述防火铝塑复合板材料的制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，制备效率高，可有效实现经济效益、社会效益和生态效益的良好结合。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，由面铝板、防火板芯层、底铝板三层复合制成；所述面铝板与防火板芯层之间、防火板芯层与底铝板之间相互独立地由胶黏剂层粘结；所述防火板芯层是由如下重量份计的各原料制成：乙烯基改性氨基封端超支化聚苯并咪唑40-50份、N-芴甲氧羰基-L-谷氨酸1-烯丙基酯3-5份、1,1'-砜基双[4-(2-丙烯)氧基苯]1-3份、丙烯酸铝1-2份、1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑2-4份、碳酸氢钠0.3-0.6份、磷矿粉2-5份、偶联剂1-3份、引发剂0.04-0.06份。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
优选的，所述磷矿粉为白云石粉、云母粉、方解石粉中的至少一种。
优选的，所述防火板芯层的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、材料成型：将除碳酸氢钠之外的其他各原料按重量份混合均匀，得到混合料，然后将混合料加入到单螺杆挤出机中挤出热切造粒，然后压制成板，得到预制板；
步骤S2、离子交换：将碳酸氢钠溶于水中，形成质量分数为3-6％的溶液，然后将经过步骤S1制成的预制板浸泡在上述溶液中15-25小时，后用水洗产品3-6次，再置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重，得到防火板芯层。
优选的，所述胶黏剂层由普通胶黏剂、端环氧基超支化聚磷酸酯按质量比(3-5):0.2混合而成。
优选的，所述普通胶黏剂为聚氨酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂和丙烯酸酯胶黏剂中的至少一种。
优选的，所述面铝板和底铝板，均为相同材质、厚度，为现有市场所售，优选型号为3003H26的铝板，所述的铝板厚度为0.20-0.26mm。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述防火铝塑复合板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将防火板芯层上下两面上分别涂覆胶黏剂层，然后按面铝板、防火板芯层、底铝板顺序叠合，通过现行通用铝塑复合板复合设备复合成本发明防火铝塑复合板材料。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明提供的一种防火铝塑复合板材料的制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，制备效率高，可有效实现经济效益、社会效益和生态效益的良好结合。
(2)本发明提供的一种防火铝塑复合板材料，克服了传统铝塑复合板阻燃效果差，很难满足现代装饰对防火的要求的缺陷；也克服了现有的防火铝塑复合板在防火效果虽然比较好，但在受热膨胀后其会出现变形或爆开现象，且这些防火铝塑复合板均是通过添加大量的阻燃剂来实现防火性的，这些大量添加的阻燃剂会导致最终的铝塑复合板的强度和拉伸等力学性能大幅下降，且在材料长期使用过程中，这些阻燃剂会从材料中外渗，影响了产品的使用年限以及埋下了安全隐患，含卤素类阻燃剂还会带来环境问题的技术问题，具有综合性能佳，防火效果显著，环保性好的优点。
(3)本发明提供的一种防火铝塑复合板材料，防火板芯层中添加乙烯基改性氨基封端超支化聚苯并咪唑，超支化结构使得其与其他原料的相容性更好，聚苯并咪唑的引入，改善了材料的耐候性和阻燃性；通过乙烯基改性，引入乙烯基结构，为成型阶段交联固化提供反应位点。
(4)本发明提供的一种防火铝塑复合板材料，防火板芯层中添加N-芴甲氧羰基-L-谷氨酸1-烯丙基酯、1,1'-砜基双[4-(2-丙烯)氧基苯]、丙烯酸铝和1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑，各结构单元协同作用，使得复合板材料综合性能更佳，耐候性更优异，其中含有的铝与面铝层和底铝层相互渗透，能提高各层之间的粘结性能，使得其性能更佳，其中的季铵盐结构、苯并咪唑结构、苯砜基结构、芴协同作用，使得材料防火性能优异，1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑结构单元上的氯离子与碳酸氢钠中的碳酸氢根离子发生离子交换，使得材料中氯置换掉，有益于环保，碳酸氢盐在火灾时高温分解，产生二氧化碳，有利于灭火。
(5)本发明提供的一种防火铝塑复合板材料，添加的磷矿粉不仅对材料具有增强作用，还能改善阻燃防火性能，与其他有机阻燃成分一起协同作用，使得防火性能更佳。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例原料均为商业购买；所述环氧端基超支化聚(胺-酯)的制备方法参见申请号为200910067539.8的中国发明专利实施例8。
实施例1
一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，由面铝板、防火板芯层、底铝板三层复合制成；所述面铝板与防火板芯层之间、防火板芯层与底铝板之间相互独立地由胶黏剂层粘结；所述防火板芯层是由如下重量份计的各原料制成：乙烯基改性氨基封端超支化聚苯并咪唑40份、N-芴甲氧羰基-L-谷氨酸1-烯丙基酯3份、1,1'-砜基双[4-(2-丙烯)氧基苯]1份、丙烯酸铝1份、1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑2份、碳酸氢钠0.3份、白云石粉2份、硅烷偶联剂KH5501份、偶氮二异丁腈0.04份。
所述防火板芯层的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、材料成型：将除碳酸氢钠之外的其他各原料按重量份混合均匀，得到混合料，然后将混合料加入到单螺杆挤出机中挤出热切造粒，然后压制成板，得到预制板；
步骤S2、离子交换：将碳酸氢钠溶于水中，形成质量分数为3％的溶液，然后将经过步骤S1制成的预制板浸泡在上述溶液中15小时，后用水洗产品3次，再置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重，得到防火板芯层。
所述胶黏剂层由普通胶黏剂、端环氧基超支化聚磷酸酯按质量比3:0.2混合而成；所述普通胶黏剂为聚氨酯胶黏剂。
所述面铝板和底铝板，均为相同材质、厚度，为现有市场所售，型号为3003H26的铝板，所述的铝板厚度为0.20mm。
一种所述防火铝塑复合板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将防火板芯层上下两面上分别涂覆胶黏剂层，然后按面铝板、防火板芯层、底铝板顺序叠合，通过现行通用铝塑复合板复合设备复合成本发明防火铝塑复合板材料。
实施例2
一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，由面铝板、防火板芯层、底铝板三层复合制成；所述面铝板与防火板芯层之间、防火板芯层与底铝板之间相互独立地由胶黏剂层粘结；所述防火板芯层是由如下重量份计的各原料制成：乙烯基改性氨基封端超支化聚苯并咪唑42份、N-芴甲氧羰基-L-谷氨酸1-烯丙基酯3.5份、1,1'-砜基双[4-(2-丙烯)氧基苯]1.5份、丙烯酸铝1.2份、1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑2.5份、碳酸氢钠0.4份、云母粉2.5份、硅烷偶联剂KH5601.5份、偶氮二异庚腈0.045份。
所述防火板芯层的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、材料成型：将除碳酸氢钠之外的其他各原料按重量份混合均匀，得到混合料，然后将混合料加入到单螺杆挤出机中挤出热切造粒，然后压制成板，得到预制板；
步骤S2、离子交换：将碳酸氢钠溶于水中，形成质量分数为4％的溶液，然后将经过步骤S1制成的预制板浸泡在上述溶液中17小时，后用水洗产品4次，再置于真空干燥箱87℃下干燥至恒重，得到防火板芯层。
所述胶黏剂层由普通胶黏剂、端环氧基超支化聚磷酸酯按质量比3.5:0.2混合而成；所述普通胶黏剂为环氧树脂胶黏剂。
所述面铝板和底铝板，均为相同材质、厚度，为现有市场所售，型号为3003H26的铝板，所述的铝板厚度为0.22mm。
一种所述防火铝塑复合板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将防火板芯层上下两面上分别涂覆胶黏剂层，然后按面铝板、防火板芯层、底铝板顺序叠合，通过现行通用铝塑复合板复合设备复合成本发明防火铝塑复合板材料。
实施例3
一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，由面铝板、防火板芯层、底铝板三层复合制成；所述面铝板与防火板芯层之间、防火板芯层与底铝板之间相互独立地由胶黏剂层粘结；所述防火板芯层是由如下重量份计的各原料制成：乙烯基改性氨基封端超支化聚苯并咪唑45份、N-芴甲氧羰基-L-谷氨酸1-烯丙基酯4份、1,1'-砜基双[4-(2-丙烯)氧基苯]2份、丙烯酸铝1.5份、1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑3份、碳酸氢钠0.45份、方解石粉3.5份、硅烷偶联剂KH5702份、偶氮二异丁腈0.05份。
所述防火板芯层的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、材料成型：将除碳酸氢钠之外的其他各原料按重量份混合均匀，得到混合料，然后将混合料加入到单螺杆挤出机中挤出热切造粒，然后压制成板，得到预制板；
步骤S2、离子交换：将碳酸氢钠溶于水中，形成质量分数为4.5％的溶液，然后将经过步骤S1制成的预制板浸泡在上述溶液中20小时，后用水洗产品5次，再置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重，得到防火板芯层。
所述胶黏剂层由普通胶黏剂、端环氧基超支化聚磷酸酯按质量比4:0.2混合而成；所述普通胶黏剂为丙烯酸酯胶黏剂。
所述面铝板和底铝板，均为相同材质、厚度，为现有市场所售，型号为3003H26的铝板，所述的铝板厚度为0.24mm。
一种所述防火铝塑复合板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将防火板芯层上下两面上分别涂覆胶黏剂层，然后按面铝板、防火板芯层、底铝板顺序叠合，通过现行通用铝塑复合板复合设备复合成本发明防火铝塑复合板材料。
实施例4
一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，由面铝板、防火板芯层、底铝板三层复合制成；所述面铝板与防火板芯层之间、防火板芯层与底铝板之间相互独立地由胶黏剂层粘结；所述防火板芯层是由如下重量份计的各原料制成：乙烯基改性氨基封端超支化聚苯并咪唑48份、N-芴甲氧羰基-L-谷氨酸1-烯丙基酯4.5份、1,1'-砜基双[4-(2-丙烯)氧基苯]2.5份、丙烯酸铝1.8份、1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑3.5份、碳酸氢钠0.55份、磷矿粉4.5份、偶联剂2.5份、引发剂0.055份；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比3:5混合而成；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570按质量比1:3:2混合而成；所述磷矿粉为白云石粉、云母粉、方解石粉按质量比3:2:4混合而成。
所述防火板芯层的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、材料成型：将除碳酸氢钠之外的其他各原料按重量份混合均匀，得到混合料，然后将混合料加入到单螺杆挤出机中挤出热切造粒，然后压制成板，得到预制板；
步骤S2、离子交换：将碳酸氢钠溶于水中，形成质量分数为5.5％的溶液，然后将经过步骤S1制成的预制板浸泡在上述溶液中24小时，后用水洗产品6次，再置于真空干燥箱93℃下干燥至恒重，得到防火板芯层。
所述胶黏剂层由普通胶黏剂、端环氧基超支化聚磷酸酯按质量比4.5:0.2混合而成；所述普通胶黏剂为聚氨酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂和丙烯酸酯胶黏剂按质量比1:3:2混合而成。
所述面铝板和底铝板，均为相同材质、厚度，为现有市场所售，型号为3003H26的铝板，所述的铝板厚度为0.25mm。
一种所述防火铝塑复合板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将防火板芯层上下两面上分别涂覆胶黏剂层，然后按面铝板、防火板芯层、底铝板顺序叠合，通过现行通用铝塑复合板复合设备复合成本发明防火铝塑复合板材料。
实施例5
一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，由面铝板、防火板芯层、底铝板三层复合制成；所述面铝板与防火板芯层之间、防火板芯层与底铝板之间相互独立地由胶黏剂层粘结；所述防火板芯层是由如下重量份计的各原料制成：乙烯基改性氨基封端超支化聚苯并咪唑50份、N-芴甲氧羰基-L-谷氨酸1-烯丙基酯5份、1,1'-砜基双[4-(2-丙烯)氧基苯]3份、丙烯酸铝2份、1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑4份、碳酸氢钠0.6份、云母粉5份、硅烷偶联剂KH5603份、偶氮二异庚腈0.06份。
所述防火板芯层的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、材料成型：将除碳酸氢钠之外的其他各原料按重量份混合均匀，得到混合料，然后将混合料加入到单螺杆挤出机中挤出热切造粒，然后压制成板，得到预制板；
步骤S2、离子交换：将碳酸氢钠溶于水中，形成质量分数为6％的溶液，然后将经过步骤S1制成的预制板浸泡在上述溶液中25小时，后用水洗产品6次，再置于真空干燥箱95℃下干燥至恒重，得到防火板芯层。
所述胶黏剂层由普通胶黏剂、端环氧基超支化聚磷酸酯按质量比5:0.2混合而成；所述普通胶黏剂为聚氨酯胶黏剂。
所述面铝板和底铝板，均为相同材质、厚度，为现有市场所售，型号为3003H26的铝板，所述的铝板厚度为0.26mm。
一种所述防火铝塑复合板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将防火板芯层上下两面上分别涂覆胶黏剂层，然后按面铝板、防火板芯层、底铝板顺序叠合，通过现行通用铝塑复合板复合设备复合成本发明防火铝塑复合板材料。
对比例1
本例提供一种防火铝塑复合板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是防火板芯层的制备过程中没有添加N-芴甲氧羰基-L-谷氨酸1-烯丙基酯。
对比例2
本例提供一种防火铝塑复合板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是防火板芯层的制备过程中没有添加1,1'-砜基双[4-(2-丙烯)氧基苯]。
对比例3
本例提供一种防火铝塑复合板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是防火板芯层的制备过程中没有添加1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑。
对比例4
本例提供一种防火铝塑复合板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是防火板芯层的制备过程中没有添加碳酸氢钠。
对比例5
本例提供一种防火铝塑复合板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是所述胶黏剂层是聚氨酯胶黏剂。
对上述实施例1-5以及对比例1-5所得防火铝塑复合板材料进行测试，测试结果和测试方法见表1。
从表1可以看出，本发明实施例公开的防火铝塑复合板材料，具有更加优异的防火性，且层间剥离强度更大，这是各原料协同作用的结果。
表1防火铝塑复合板材料性能
测试项目 氧指数 燃烧性能 剥离强度下降率(％)
检测方法 GB/T2406-2 GB8624-2006 GB/T17748-2008
实施例1 39.2 A2 3.8
实施例2 39.5 A2 3.6
实施例3 39.9 A2 3.3
实施例4 40.3 A2 3.1
实施例5 40.5 A2 2.9
对比例1 33.4 A2 4.3
对比例2 35.1 A2 4.1
对比例3 32.2 A2 4.6
对比例4 31.6 A2 3.8
对比例5 33.3 A2 4.0
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，由面铝板、防火板芯层、底铝板三层复合制成；所述面铝板与防火板芯层之间、防火板芯层与底铝板之间相互独立地由胶黏剂层粘结；所述防火板芯层是由如下重量份计的各原料制成：乙烯基改性氨基封端超支化聚苯并咪唑40-50份、N-芴甲氧羰基-L-谷氨酸1-烯丙基酯3-5份、1,1'-砜基双[4-(2-丙烯)氧基苯]1-3份、丙烯酸铝1-2份、1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑2-4份、碳酸氢钠0.3-0.6份、磷矿粉2-5份、偶联剂1-3份、引发剂0.04-0.06份。
2.根据权利要求1所述的一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种；所述磷矿粉为白云石粉、云母粉、方解石粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，所述防火板芯层的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、材料成型：将除碳酸氢钠之外的其他各原料按重量份混合均匀，得到混合料，然后将混合料加入到单螺杆挤出机中挤出热切造粒，然后压制成板，得到预制板；
步骤S2、离子交换：将碳酸氢钠溶于水中，形成质量分数为3-6％的溶液，然后将经过步骤S1制成的预制板浸泡在上述溶液中15-25小时，后用水洗产品3-6次，再置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重，得到防火板芯层。
5.根据权利要求1所述的一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，所述胶黏剂层由普通胶黏剂、端环氧基超支化聚磷酸酯按质量比(3-5):0.2混合而成。
6.根据权利要求5所述的一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，所述普通胶黏剂为聚氨酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂和丙烯酸酯胶黏剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，所述面铝板和底铝板，均为相同材质、厚度，为现有市场所售，型号为3003H26的铝板，所述的铝板厚度为0.20-0.26mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种防火铝塑复合板材料，其特征在于，所述防火铝塑复合板材料的制备方法，包括如下步骤：将防火板芯层上下两面上分别涂覆胶黏剂层，然后按面铝板、防火板芯层、底铝板顺序叠合，通过现行通用铝塑复合板复合设备复合成本发明防火铝塑复合板材料。
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