CN114213988A - 一种高初粘阻燃型铝箔胶带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及胶带技术领域，具体公开了一种高初粘阻燃型铝箔胶带，包括铝箔；隔离层，所述隔离层设于所述铝箔层的一侧且与所述铝箔固定相连；胶粘层，所述胶粘层设于所述铝箔的另一侧且由胶粘剂涂覆后固化而成；所述胶粘剂为经阻燃颗粒分散填充制备的压敏胶粘剂，所述阻燃颗粒为二氧化硅‑氢氧化铝互穿网络的气凝胶颗粒。制备方法包括以下制备步骤：S1、阻燃层包覆；S2、隔离层包覆；S3、胶粘剂包覆。本申请采用二氧化硅‑氢氧化铝互穿网络的气凝胶颗粒，使氢氧化铝颗粒有效分散均匀，从而进一步提高其在压敏胶粘剂中的分散性，有效提高了阻燃铝箔胶带初粘性，从而使阻燃铝箔胶带具有良好的初粘性和阻燃性。

Description

一种高初粘阻燃型铝箔胶带及其制备方法
技术领域
本发明属于胶带技术领域，尤其涉及一种高初粘阻燃型铝箔胶带及其制备方法。
背景技术
铝箔是一种常见的金属材料，但是铝箔的热物理性能和化学性能与纯铝材料并不相同，因为铝箔在长期使用过程中会与空气中的氧化合，生成一层致密的三氧化二铝膜，能有效改善其抗氧化性能的效果。但是铝箔单独使用，其刚度、强度和隔热特性不佳，故一般将其与其他材料进行复合，制成铝箔复合材料进行使用。
而铝箔胶带就是一种常见的铝箔复合材料，铝箔胶带是在铝箔的表面涂布压敏胶粘剂，再经过有机硅处理的隔离纸包覆成型制成。其具有良好的结构性能和隔热包覆强度，广泛应用于家用电冰箱壳体内制冷管、线材的固定和冷暖管道的保温装饰方面。
针对上述中的相关技术，发明人认为，由于与铝箔材料复合的材料的阻燃性能不佳，因此，在储存、运输、施工及使用过程中，均存在安全隐患，而简单添加阻燃剂材料改善铝箔胶带阻燃性能的方案，会降低铝箔胶带材料的粘性，限制了阻燃铝箔胶带的使用范围。
发明内容
为了改善现有阻燃铝箔胶带阻燃和初粘性不佳的缺陷，本发明提供一种高初粘阻燃型铝箔胶带及其制备方法，采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供了一种高初粘阻燃型铝箔胶带，采用如下技术方案：
一种高初粘阻燃型铝箔胶带，包括：
铝箔；
隔离层，所述隔离层设于所述铝箔层的一侧且与所述铝箔固定相连；
胶粘层，所述胶粘层设于所述铝箔的另一侧且由胶粘剂涂覆后固化而成；
所述胶粘剂为经阻燃颗粒分散填充制备的压敏胶粘剂，所述阻燃颗粒为二氧化硅-氢氧化铝互穿网络的气凝胶颗粒。
通过采用上述技术方案，本申请采用的气凝胶材料具有优异的孔洞结构，能有效改善压敏胶粘剂的阻燃性能。
但是二氧化硅气凝胶材料填充至胶粘剂中，由于该气凝胶中存在的Si-OR和Si-R有机基团，在出现燃烧或者高温环境时，会释放并加速燃烧，所以本申请采用了氢氧化铝与二氧化硅互穿网络的气凝胶颗粒进行改性，通过氢氧化铝高温分解后，脱除结晶水，吸收燃烧中的辐射能量，降低燃烧温度。
同时二氧化硅-氢氧化铝互穿网络的气凝胶颗粒，在改善二氧化硅气凝胶材料燃烧阻燃性能不佳的缺陷时，通过二氧化硅气凝胶的有效负载，使氢氧化铝颗粒有效分散均匀，从而进一步提高其在压敏胶粘剂中的分散性，从而通过二氧化硅-氢氧化铝互穿网络的气凝胶颗粒中二氧化硅和氢氧化铝的协同作用，有效提高了阻燃铝箔胶带初粘性，从而使阻燃铝箔胶带具有良好的初粘性和阻燃性。
进一步地，所述阻燃颗粒还包括氧化锌晶须，所述氧化锌晶须形成为长度15～20μm的四角针状晶须颗粒。
通过采用上述技术方案，本申请选用了氧化锌晶须为阻燃剂中添加的材料，并进一步优化了氧化锌晶须的结构形态，通过氧化锌晶须有效的分散在压敏胶粘剂中，改善了氧化锌晶须与压敏胶粘剂之间的界面结合强度，从而使大量细小的氧化锌晶须均匀分散在压敏胶粘剂中，改善阻燃剂分散不均导致初粘性不佳的缺陷，进一步提高了阻燃铝箔胶带初粘性。
进一步地，所述阻燃颗粒的采用以下方案制成：
按重量份数计，分别称量45～50份乙酸、15～20份甲醇、6～8份甲基三甲氧基硅烷、25～30份N，N-二甲基甲酰胺置于搅拌反应装置中，搅拌混合；
采用氨水调节pH至8.5，搅拌混合并对反应装置中添加氧化锌晶须，搅拌混合；
静置冷却至室温后，静置凝胶并经溶剂置换，常压干燥，破碎过筛，制备得阻燃颗粒。
通过采用上述技术方案，本申请通过选用氧化锌晶须在二氧化硅气凝胶制备过程中，形成有效的掺杂穿插结构。一方面，该掺杂穿插结构，在受到外力作用时，引入了新的能量吸收体系，通过气凝胶材料传递至氧化锌晶须结构，改善压敏胶粘剂的结构强度和粘接性能。另一方面，穿插至气凝胶颗粒内部的氧化锌晶须具有良好的阻燃性能，通过有效分散的结构，改善阻燃剂在压敏胶粘剂中的分散结构，从而进一步改善铝箔胶带阻燃性能的同时，提高了其初粘性。
进一步地，所述高初粘阻燃型铝箔胶带还包括阻燃层，所述阻燃层设于所述铝箔层与所述隔离层之间。
通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了高初粘阻燃型铝箔胶带的结构，通过在铝箔层与隔离层之间设置的阻燃层，能有效改善高初粘阻燃型铝箔胶带在燃烧过程中的阻燃性能，通过阻燃层有效阻燃，将燃烧主体有效包裹，从而有效防止内部的隔离层和胶粘层的燃烧，从而有效提高了高初粘阻燃型铝箔胶带的阻燃性能。
进一步地，所述阻燃层采用阻燃浆料涂覆固化而成，所述阻燃浆料包括按质量比1:3～5混合的膨胀石墨和胶粘剂材料。
通过采用上述技术方案，由于本申请通过膨胀石墨为主要阻燃主体，由于单层的阻燃层在使用传统阻燃材料时，虽有阻燃效果，但是其阻燃性能不佳，而膨胀石墨的结构，能在胶粘剂的黏附条件下，在铝箔层表面形成致密稳定的膨胀炭层，提高了膨胀石墨基体与铝箔之间的粘结性，有效抑制了膨胀石墨的继续燃烧，提高了膨胀石墨的阻燃性能，从而进一步改善铝箔胶带阻燃性能。
进一步地，所述阻燃浆料还包括与膨胀石墨等质量的铝溶胶。
通过采用上述技术方案，本申请通过铝溶胶与膨胀石墨的复合结构进行阻燃改性，由于在燃烧的过程中膨胀石墨能受热膨胀，而与之复合的铝溶胶受热后失去结晶水形成包覆结构的氧化铝颗粒，通过氧化铝与膨胀石墨的结合改性，改善膨胀石墨的氮源结构，在铝箔表面形成更加稳定的包覆层，从而进一步改善铝箔胶带阻燃性能。
进一步地，所述阻燃浆料采用以下步骤制备而成：
取铝溶胶与膨胀石墨搅拌混合并超声分散，收集分散浆液；
取分散浆液干燥后粉碎过筛，收集过筛颗粒；
将过筛颗粒与胶粘剂搅拌混合，再超声分散后过筛网，即可制备得阻燃浆料。
通过采用上述技术方案，本申请优化了阻燃浆料的制备步骤，通过将膨胀石墨有效分散在铝溶胶内部，能有效改善阻燃浆料的结构性能，提高其分散强度，从而进一步改善铝箔胶带阻燃性能的同时，提高了其初粘性。
第二方面，本申请提供了一种高初粘阻燃型铝箔胶带的制备方法，采用如下技术方案：
一种高初粘阻燃型铝箔胶带的制备方法，包括以下制备步骤：
S1、阻燃层包覆：将阻燃浆料涂覆至铝箔的一侧，涂覆后，静置；
S2、隔离层包覆：待阻燃浆料静置且未固化前，将隔离层覆盖至阻燃浆料表面，再烘干，完成阻燃层和隔离层的包覆；
S3、胶粘剂包覆：将胶粘剂涂覆至铝箔的另一侧，涂覆后静置，裁剪、收卷并包装好，即可完成高初粘阻燃型铝箔胶带的制备。
通过采用上述技术方案，本申请优化了高初粘阻燃型铝箔胶带的制备方法，通过层层包覆的制备方法，既可以有效提高制备高初粘阻燃型铝箔胶带的效率，同时又能有效改善高初粘阻燃型铝箔胶带的结构性能，从而进一步改善铝箔胶带阻燃性能的同时，提高了其初粘性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
第一、本本申请采用的气凝胶材料具有优异的孔洞结构，能有效改善压敏胶粘剂的阻燃性能。同时二氧化硅-氢氧化铝互穿网络的气凝胶颗粒，在改善二氧化硅气凝胶材料燃烧阻燃性能不佳的缺陷时，通过二氧化硅气凝胶的有效负载，使氢氧化铝颗粒有效分散均匀，从而进一步提高其在压敏胶粘剂中的分散性，从而通过二氧化硅-氢氧化铝互穿网络的气凝胶颗粒中二氧化硅和氢氧化铝的协同作用，有效提高了阻燃铝箔胶带初粘性，从而使阻燃铝箔胶带具有良好的初粘性和阻燃性。
第二、本申请选用了氧化锌晶须为阻燃剂中添加的材料，并进一步优化了氧化锌晶须的结构形态，通过氧化锌晶须有效的分散在压敏胶粘剂中，改善了氧化锌晶须与压敏胶粘剂之间的界面结合强度，从而使大量细小的氧化锌晶须均匀分散在压敏胶粘剂中，改善阻燃剂分散不均导致初粘性不佳的缺陷，进一步提高了阻燃铝箔胶带初粘性。
第三、本申请进一步优化了高初粘阻燃型铝箔胶带的结构，通过在铝箔层与隔离层之间设置的阻燃层，能有效改善高初粘阻燃型铝箔胶带在燃烧过程中的阻燃性能，通过阻燃层有效阻燃，将燃烧主体有效包裹，从而有效防止内部的隔离层和胶粘层的燃烧，从而有效提高了高初粘阻燃型铝箔胶带的阻燃性能。
第四、本申请通过铝溶胶与膨胀石墨的复合结构进行阻燃改性，由于在燃烧的过程中膨胀石墨能受热膨胀，而与之复合的铝溶胶受热后失去结晶水形成包覆结构的氧化铝颗粒，通过氧化铝与膨胀石墨的结合改性，改善膨胀石墨的氮源结构，在铝箔表面形成更加稳定的包覆层，从而进一步改善铝箔胶带阻燃性能。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
若无特殊说明，本申请的制备例、实施例和对比例的原料均能通过市售购得。
硅溶胶购自宣城晶瑞新材料有限公司，货号VK-S01N；
离型剂购自陶氏化学（上海）有限公司，货号SYL-OFF7955；
压敏胶粘剂购自杭州汉特化工有限公司，货号9002；
四角针状氧化锌晶须购自成都天佑晶创科技有限公司，型号JC-01。
制备例
阻燃颗粒制备
制备例1
一种阻燃颗粒1：
取2kg的1mol/L碳酸氢钠溶液，将0.5kg0.1mol/L铝酸钠溶液置于25℃下搅拌混合，收集0.5kg混合液并置于2kg固含量15％的硅溶胶搅拌混合，干燥制备得阻燃颗粒1。
制备例2
一种阻燃颗粒2：
按重量份数计，分别称量45kg质量分数15％乙酸、15kg甲醇、6kg甲基三甲氧基硅烷、25kgN，N-二甲基甲酰胺置于搅拌反应装置中，搅拌混合，得混合液；
采用1mol/L氨水调节混合液pH至8.5，搅拌混合并对反应装置中添加长度15～20μm的四角针状氧化锌晶须，搅拌混合；
静置冷却至室温后，静置凝胶并经溶剂置换，常压干燥，破碎过500目筛，制备得阻燃颗粒2。
制备例3
一种阻燃颗粒3：
按重量份数计，分别称量47kg质量分数15％乙酸、18kg甲醇、7kg甲基三甲氧基硅烷、27kgN，N-二甲基甲酰胺置于搅拌反应装置中，搅拌混合，得混合液；
采用1mol/L氨水调节混合液pH至8.5，搅拌混合并对反应装置中添加长度17μm的四角针状氧化锌晶须，搅拌混合；
静置冷却至室温后，静置凝胶并经溶剂置换，常压干燥，破碎过500目筛，制备得阻燃颗粒3。
制备例4
一种阻燃颗粒4：
按重量份数计，分别称量5kg0质量分数15％乙酸、20kg甲醇、8kg甲基三甲氧基硅烷、30kgN，N-二甲基甲酰胺置于搅拌反应装置中，搅拌混合，得混合液；
采用1mol/L氨水调节混合液pH至8.5，搅拌混合并对反应装置中添加长度15～20μm的四角针状氧化锌晶须，搅拌混合；
静置冷却至室温后，静置凝胶并经溶剂置换，常压干燥，破碎过500目筛，制备得阻燃颗粒4。
制备例5
一种阻燃浆料1：
取1lg膨胀石墨与3kg聚氨酯胶粘剂，搅拌混合后研磨分散，收集得阻燃浆料1。
制备例6
一种阻燃浆料2：
取1lg膨胀石墨与4kg聚氨酯胶粘剂，搅拌混合后研磨分散，收集得阻燃浆料2。
制备例7
一种阻燃浆料3：
取1lg膨胀石墨与5kg聚氨酯胶粘剂，搅拌混合后研磨分散，收集得阻燃浆料3。
制备例8
一种阻燃浆料4：
取2kg固含量20％水合氧化铝溶胶与1kg膨胀石墨搅拌混合并超声分散，收集分散浆液；
取2kg分散浆液干燥后粉碎过筛，收集过筛颗粒；
将0.5kg过筛颗粒与3kg聚氨酯胶粘剂搅拌混合，再超声分散后过0.28μm的筛网，即可制备得阻燃浆料4。
制备例9
一种胶粘剂1：
取0.3kg制备例1制备的阻燃颗粒与6kg压敏胶粘剂搅拌混合，制备得胶粘剂1。
制备例10～12
一种胶粘剂2～4，与制备例9制备的胶粘剂区别在于，分别采用制备例2～4制备的阻燃颗粒与压敏胶粘剂搅拌混合，制备胶粘剂2～4。
实施例
实施例1
一种高初粘阻燃型铝箔胶带：
先取0.018mm厚的铝箔，先在其一侧的表面包覆上0.015mm厚度的聚乙烯膜，待包覆完成后，对聚乙烯膜表面涂覆一层离型剂，控制涂覆厚度为0.01mm，待涂覆完成后，再在铝箔另一侧涂覆一层厚度为0.015mm的胶粘剂1，干燥固化静置即可制备得高初粘阻燃型铝箔胶带。
实施例2～4
一种高初粘阻燃型铝箔胶带：与实施例1的区别在于，实施例2～4分别采用了制备例10～12中的胶粘剂2～4代替实施例1中的胶粘剂1，其余制备步骤和操作步骤均与实施例1相同。
实施例5
一种高初粘阻燃型铝箔胶带：
先取0.010mm厚的铝箔，先在其一侧的表面包覆上0.010mm厚度的阻燃浆料1，干燥固化后形成阻燃层，再在阻燃层表面包覆0.010mm厚度的聚乙烯膜，待包覆完成后，对聚乙烯膜表面涂覆一层离型剂，控制涂覆厚度为0.01mm，待涂覆完成后，再在铝箔另一侧涂覆一层厚度为0.015mm的胶粘剂1，干燥固化静置即可制备得高初粘阻燃型铝箔胶带。
实施例6～8
一种高初粘阻燃型铝箔胶带：与实施例5的区别在于，实施例6～8分别采用了制备例6～8中的阻燃浆料2～4，其余制备步骤和操作步骤均与实施例5相同。
对比例
对比例1：一种高初粘阻燃型铝箔胶带，与实施例1相比，胶粘剂中未添加阻燃颗粒，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。
对比例2：一种高初粘阻燃型铝箔胶带，与实施例1相比，胶粘剂中采用二氧化硅气凝胶颗粒代替实施例1中的阻燃颗粒1，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。
对比例3：一种高初粘阻燃型铝箔胶带，与实施例1相比，胶粘剂中采用氢氧化铝颗粒代替实施例1中的阻燃颗粒1，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。
对比例4：一种高初粘阻燃型铝箔胶带，与实施例1相比，胶粘剂中采用纤维素气凝胶颗粒代替实施例1中的阻燃颗粒1，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。
对比例5：一种高初粘阻燃型铝箔胶带，与实施例1相比，胶粘剂中采用氢氧化镁颗粒代替实施例1中的阻燃颗粒1，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。
性能检测试验
分别对实施例1～8、对比例1～5中制备的高初粘阻燃型铝箔胶带测试其使用的性能。
检测方法/试验方法
初粘性和持粘性：按GB/T 4852—2002，采用斜面滚球法初粘性测试仪测试初粘性，采用持粘性测试仪测试持粘性；具体测试结果如下表表1所示。
阻燃性：根据UL 94—2006 标准，使用垂直燃烧测试仪对高初粘阻燃型铝箔胶带进行垂直燃烧测试，样品的尺寸为100×13×3 mm3。每组高初粘阻燃型铝箔胶带样品重复三次取平均值。
极限氧指数（LOI）：按照 GB/T 2406.1—2008和 GB/T 2406.2—2009 标准，采用氧指数测试仪进行测定，具体测试结果如下表表1所示：
表1实验例1～8和对比例1～5的性能表征
Figure DEST_PATH_IMAGE002
将实施例1、实施例2～4、实施例5、实施例6～8设置为4组，结合对比例1～5和表2进行性能分析。
（1）将实施例1和对比例1进行对比，由于本申请中添加了阻燃颗粒，能有效改善高初粘阻燃型铝箔胶带的初粘性和阻燃性，同时将实施例2～4与对比例2～5对比可以发现，本申请采用气凝胶材料改善压敏胶粘剂的阻燃性能，在改善二氧化硅气凝胶材料燃烧阻燃性能不佳的缺陷时，通过二氧化硅气凝胶的有效负载，使氢氧化铝颗粒有效分散均匀，从而进一步提高其在压敏胶粘剂中的分散性，从而通过二氧化硅-氢氧化铝互穿网络的气凝胶颗粒中二氧化硅和氢氧化铝的协同作用，有效提高了阻燃铝箔胶带初粘性，从而使阻燃铝箔胶带具有良好的初粘性和阻燃性。
同时进一步将实施例1和实施例2～4进行对比，结合表1数据，实施例2～4技术方案中的初粘性和阻燃性能更加优异，说明本申请技术方案通过氧化锌晶须能有效填充二氧化硅复合气凝胶孔隙结构，使其在受到外力作用时，引入了新的能量吸收体系，通过气凝胶材料传递至氧化锌晶须结构，改善压敏胶粘剂的结构强度。在此基础上，本申请通过穿插至气凝胶颗粒内部的氧化锌晶须具有良好的阻燃性能，通过有效分散的结构，改善阻燃剂在压敏胶粘剂中的分散结构，从而进一步改善铝箔胶带阻燃性能的同时，提高了其初粘性。
（2）将实施例5、实施例6～8和实施例2～4进行对比，进一步说明本申请技术方案进一步优化了高初粘阻燃型铝箔胶带的结构，通过在铝箔层与隔离层之间设置的阻燃层，能有效改善高初粘阻燃型铝箔胶带在燃烧过程中的阻燃性能，通过阻燃层有效阻燃，将燃烧主体有效控制，从而防止内部的隔离层和胶粘层的有效燃烧，从而有效提高了高初粘阻燃型铝箔胶带的阻燃性能。
其次，实施例6～8和实施例5进行对比，由表1可知，通过铝溶胶与膨胀石墨的复合结构进行阻燃改性，由于在燃烧的过程中膨胀石墨能受热膨胀，而与之复合的铝溶胶受热后失去结晶水形成包覆结构的氧化铝颗粒，通过氧化铝与膨胀石墨的结合改性，改善膨胀石墨的氮源结构，在铝箔表面形成更加稳定的包覆层，从而进一步改善铝箔胶带阻燃性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种高初粘阻燃型铝箔胶带，其特征在于，包括：
铝箔；
隔离层，所述隔离层设于所述铝箔层的一侧且与所述铝箔固定相连；
胶粘层，所述胶粘层设于所述铝箔的另一侧且由胶粘剂涂覆后固化而成；
所述胶粘剂为经阻燃颗粒分散填充制备的压敏胶粘剂，所述阻燃颗粒为二氧化硅-氢氧化铝互穿网络的气凝胶颗粒。
2.根据权利要求1所述的高初粘阻燃型铝箔胶带，其特征在于，所述阻燃颗粒还包括氧化锌晶须，所述氧化锌晶须形成为长度15～20μm的四角针状晶须颗粒。
3.根据权利要求2所述的高初粘阻燃型铝箔胶带，其特征在于，所述阻燃颗粒的采用以下方案制成：
按重量份数计，分别称量45～50份乙酸、15～20份甲醇、6～8份甲基三甲氧基硅烷、25～30份N，N-二甲基甲酰胺置于搅拌反应装置中，搅拌混合；
采用氨水调节pH至8.5，搅拌混合并对反应装置中添加氧化锌晶须，搅拌混合；
静置冷却至室温后，静置凝胶并经溶剂置换，常压干燥，破碎过筛，制备得阻燃颗粒。
4.根据权利要求1所述的高初粘阻燃型铝箔胶带，其特征在于，所述高初粘阻燃型铝箔胶带还包括阻燃层，所述阻燃层设于所述铝箔层与所述隔离层之间。
5.根据权利要求4所述的高初粘阻燃型铝箔胶带，其特征在于，所述阻燃层采用阻燃浆料涂覆固化而成，所述阻燃浆料包括按质量比1:3～5混合的膨胀石墨和胶粘剂材料。
6.根据权利要求5所述的高初粘阻燃型铝箔胶带，其特征在于，所述阻燃浆料还包括与膨胀石墨等质量的铝溶胶。
7.根据权利要求5所述的高初粘阻燃型铝箔胶带，其特征在于，所述阻燃浆料采用以下步骤制备而成：
取铝溶胶与膨胀石墨搅拌混合并超声分散，收集分散浆液；
取分散浆液干燥后粉碎过筛，收集过筛颗粒；
将过筛颗粒与胶粘剂搅拌混合，再超声分散后过筛网，即可制备得阻燃浆料。
8.根据权利要求1～7任一项所述的高初粘阻燃型铝箔胶带的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1、阻燃层包覆：将阻燃浆料涂覆至铝箔的一侧，涂覆后，静置；
S2、隔离层包覆：待阻燃浆料静置且未固化前，将隔离层覆盖至阻燃浆料表面，再烘干，完成阻燃层和隔离层的包覆；
S3、胶粘剂包覆：将胶粘剂涂覆至铝箔的另一侧，涂覆后静置，裁剪、收卷并包装好，即可完成高初粘阻燃型铝箔胶带的制备。
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