以植物纖維紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙及其制備方法與流程
本發(fā)明涉及壁紙領域，特別涉及一種高阻燃性的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙及其制備方法。
背景技術：
中國是全球最大的壁紙產(chǎn)品生產(chǎn)國和消費國，根據(jù)IGI(國際壁紙制造商協(xié)會)2013年度墻紙銷售統(tǒng)計數(shù)據(jù)報告，中國壁紙總銷量達到186.7百萬卷，占世界消費量的29％。目前國內(nèi)市場上70％左右的室內(nèi)壁紙產(chǎn)品為以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)壁紙。中國于2013年10月1日開始實施的國家標準《建筑材料及制品燃燒性能分級》(GB 8624-2012)規(guī)定，壁紙的燃燒性能等級必須達到B1級，即極限氧指數(shù)≥32。而目前中國市場上以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙，其極限氧指數(shù)只有20左右，屬于易燃材料，在火災中嚴重威脅著人們生命和財產(chǎn)的安全。因此，研發(fā)阻燃型紙基/PVC壁紙，對于建筑的防火、滅火和人員安全疏散，以及提高產(chǎn)品的附加值具有重要的意義。
以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的阻燃改性主要包括：植物纖維原紙材料的阻燃改性和PVC糊料的阻燃改性。由于成本較低，PVC糊料的阻燃改性是目前研究的主要方向。
技術實現(xiàn)要素：
為解決上述現(xiàn)有壁紙成本高、阻燃性能不足等問題，本發(fā)明提供一種低成本、阻燃性能達到國家標準GB 8624-2012要求的高阻燃性的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙及其制備方法。
為此，發(fā)明人提供了如下技術方案：
以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙，其包括基材和涂布漿料，所述基材為植物纖維原紙，所述涂布漿料為聚氯乙烯PVC糊料，所述涂布用量為100-140g/m2；所述聚氯乙烯PVC糊料包括以下重量份數(shù)的組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 80-120份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 40-60份；
多聚磷酸銨APP 4.5-18份。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述PVC糊料包括以下重量份數(shù)的組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 90-110份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 45-55份；
多聚磷酸銨APP 6-10份。
更優(yōu)選的，本發(fā)明所述PVC糊料包括以下重量份數(shù)的組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 100份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 50份；
多聚磷酸銨APP 7.5份。
進一步，本發(fā)明所述PVC糊料還包括以下重量份數(shù)的組分：
所述鉀鋅復合熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鉀和硬脂酸鋅按任意比例的混合物。
本發(fā)明還公開一種以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的制備方法，其包括以下步驟：
步驟1：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟2：將多聚磷酸銨APP加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟3：將PVC糊料通過圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，干燥后凝固成型，得到所述以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。
進一步，本發(fā)明所述的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的制備方法，其具體包括以下步驟：
步驟1：將聚氯乙烯樹脂PVC、輔助增塑劑環(huán)氧大豆油ESO、鉀鋅復合熱穩(wěn)定劑、降粘劑D40溶劑油分別加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟2：將多聚磷酸銨APP、鈦白粉TiO2、發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺ADC、發(fā)泡助劑氧化鋅ZnO分別加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟3：將PVC糊料通過圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，干燥后發(fā)泡成型，得到所述以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙；
其中，各輔料組分的重量份數(shù)為：
所述鉀鋅復合熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鉀和硬脂酸鋅按任意比例的混合物。
優(yōu)選的，所述步驟3中，所述圓網(wǎng)的目數(shù)為50-100目。
優(yōu)選的，所述步驟3中，PVC糊料通過圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面后，在180-250℃下干燥0.5-1.5min凝固成型。
本發(fā)明以植物纖維原紙作為基底材料，在聚氯乙烯樹脂中添加無機阻燃劑多聚磷酸銨APP與阻燃型增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP制備以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。由于無機阻燃劑多聚磷酸銨APP可提高聚氯乙烯阻燃壁紙的阻燃性和熱穩(wěn)定性，增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP可輔助提高聚氯乙烯阻燃壁紙的阻燃效果，且這兩種原料成本均較低，因此，本發(fā)明制備得到的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙具有成本低、高阻燃性、高消煙性和高力學性能。
本發(fā)明制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙在阻燃改性后的極限氧指數(shù)可達33.3，比現(xiàn)有技術提高了58.6％；最大煙密度為9.5％，比現(xiàn)有技術降低了35.9％；橫、縱向濕抗張強度分別達到1.18和1.21kN·m-1，比現(xiàn)有技術提高了6.3％和7.1％。本發(fā)明制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙滿足國家標準GB 8624-2012中B1級材料極限氧指數(shù)≥32的阻燃要求。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：
圖1為參照實施例1-16制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的極限氧指數(shù)值檢測結果圖；
圖2為三種無機阻燃的熱失重分析圖；
圖3為未添加多聚磷酸銨APP及添加多聚磷酸銨APP制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的熱失重分析圖；
圖4為未添加多聚磷酸銨APP及添加多聚磷酸銨APP制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的模擬燃燒測試對比圖(A為無添加無機阻燃劑的聚氯乙烯壁紙；B為添加5％APP的聚氯乙烯壁紙)；
圖5為參照實施例17-19及本發(fā)明實施例1制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的極限氧指數(shù)值檢測結果對比圖；
圖6為兩種液體增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯DOP和磷酸甲苯二苯酯CDP進行熱失重分析圖；
圖7為參照實施例17及本發(fā)明實施例1制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙進行煙密度測定的對比圖；
圖8為本發(fā)明實施例2-6制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙進行極限氧指數(shù)值檢測結果圖。
具體實施方式
為詳細說明本發(fā)明的技術內(nèi)容、構造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結合實施方式詳予說明。
以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙，其包括基材和涂布漿料，所述基材為植物纖維原紙，所述涂布漿料為PVC糊料，所述涂布用量為100-140g/m2；所述PVC糊料包括以下重量份數(shù)的組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 80-120份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 40-60份；
多聚磷酸銨APP 4.5-18份。
本發(fā)明還公開一種高阻燃性的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的制備方法，其包括以下步驟：
步驟1：按配方稱取各組分；
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟3：將多聚磷酸銨APP加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過50-100目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為100-140g/m2，在180-250℃下干燥0.5-1.5min凝固成型，得到所述高阻燃性的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。
現(xiàn)有技術中，以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙一般采用Al(OH)3和Mg(OH)2為無機阻燃劑；采用鄰苯二甲酸二辛酯DOP為液體增塑劑。為了更好地對本發(fā)明制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙進行說明，根據(jù)現(xiàn)有技術進行以下參照實施例操作。參照實施例1-5為僅添加無機阻燃劑Al(OH)3制備以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。參照實施例6-10為僅添加無機阻燃劑Mg(OH)2制備以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙；參照實施例11-15為僅添加無機阻燃劑多聚磷酸銨APP制備以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙；參照實施例16為不添加任何無機阻燃劑制備以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。參照實施例17為以鄰苯二甲酸二辛酯DOP為液體增塑劑，未加入無機阻燃劑多聚磷酸銨APP制備以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙；參照實施例18為以鄰苯二甲酸二辛酯DOP為液體增塑劑，加入無機阻燃劑多聚磷酸銨APP制備以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。參照實施例19為以磷酸甲苯二苯酯CDP為液體增塑劑，未加入無機阻燃劑多聚磷酸銨APP制備以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。
參照實施例1
步驟1：按配方稱取各組分；
聚氯乙烯樹脂PVC 100份；
鄰苯二甲酸二辛脂DOP 50份；
無機阻燃劑Al(OH)3 7.5份；
步驟2：將聚氯乙烯糊樹脂PVC加入鄰苯二甲酸二辛脂DOP中，以400r/min的轉速攪拌均勻得到PVC預混料；
步驟3：往PVC預混料中加入無機阻燃劑Al(OH)3，再以1000r/min的轉速進行攪拌，直至攪拌均勻，得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。
參照實施例2-5
參照實施例2-5調(diào)整無機阻燃劑Al(OH)3的加入量，其余操作均與參照實施例1相同。參照實施例2中，無機阻燃劑Al(OH)3的加入量為PVC預混料重量的1％，為1.5份；參照實施例3中，無機阻燃劑Al(OH)3的加入量為PVC預混料重量的3％，為4.5份；參照實施例4中，無機阻燃劑Al(OH)3的加入量為PVC預混料重量的8％，為12份；參照實施例5中，無機阻燃劑Al(OH)3的加入量為PVC預混料重量的10％，為15份。
參照實施例6
步驟1：按配方稱取各組分；
聚氯乙烯樹脂PVC 100份；
鄰苯二甲酸二辛脂DOP 50份；
無機阻燃劑Mg(OH)2 7.5份；
步驟2：將聚氯乙烯糊樹脂PVC加入鄰苯二甲酸二辛脂DOP中，以400r/min的轉速攪拌均勻得到PVC預混料；
步驟3：往PVC預混料中加入無機阻燃劑Mg(OH)2，再以1000r/min的轉速進行攪拌，直至攪拌均勻，得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。
參照實施例7-10
參照實施例7-10調(diào)整無機阻燃劑Mg(OH)2的加入量，其余操作均與參照實施例6相同。參照實施例7中，無機阻燃劑Mg(OH)2的加入量為PVC預混料重量的1％，為1.5份；參照實施例8中，無機阻燃劑Mg(OH)2的加入量為PVC預混料重量的3％，為4.5份；參照實施例9中，無機阻燃劑Mg(OH)2的加入量為PVC預混料重量的8％，為12份；參照實施例10中，無機阻燃劑Mg(OH)2的加入量為PVC預混料重量的10％，為15份。
參照實施例11
步驟1：按配方稱取各組分；
聚氯乙烯樹脂PVC 100份；
無機阻燃劑多聚磷酸銨APP 7.5份；
鄰苯二甲酸二辛脂DOP 50份；
步驟2：將聚氯乙烯糊樹脂PVC加入鄰苯二甲酸二辛脂DOP中，以400r/min的轉速攪拌均勻得到PVC預混料；
步驟3：往PVC預混料中加入無機阻燃劑多聚磷酸銨APP，再以1000r/min的轉速進行攪拌，直至攪拌均勻，得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。
參照實施例12-15
參照實施例12-15調(diào)整無機阻燃劑多聚磷酸銨APP的加入量，其余操作均與參照實施例11相同。參照實施例12中，無機阻燃劑多聚磷酸銨APP的加入量為PVC預混料重量的1％，為1.5份；參照實施例13中，無機阻燃劑多聚磷酸銨APP的加入量為PVC預混料重量的3％，為4.5份；參照實施例14中，無機阻燃劑多聚磷酸銨APP的加入量為PVC預混料重量的8％，為12份；參照實施例15中，無機阻燃劑多聚磷酸銨APP的加入量為PVC預混料重量的10％，為15份。
參照實施例16
步驟1：按配方稱取組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 100份；
鄰苯二甲酸二辛脂DOP 50份；
重質碳酸鈣CaCO3 55份；
步驟2：將聚氯乙烯糊樹脂PVC加入到鄰苯二甲酸二辛脂DOP中，以400r/min的轉速攪拌均勻得到PVC預混料。
步驟3：往PVC預混料中加入重質碳酸鈣CaCO3，以1000r/min的轉速進行攪拌，直至PVC糊料攪拌均勻，得到PVC糊料。
步驟4：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。
分別對以上參照實施例1-16制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙進行檢測極限氧指數(shù)值。其中，極限氧指數(shù)值的測定方法參照國家標準GB/T2406.2-2009中非自撐材料(V類)標準制作材料的燃燒試樣，用JF-3型氧指數(shù)測定儀測定燃燒80mm試樣所需的最低氧濃度。每種試樣進行3次平行試驗，取平均值作為樣品的極限氧指數(shù)值。本發(fā)明所有的極限氧指數(shù)值檢測試驗均采用該方法。
參照實施例1-16制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的極限氧指數(shù)值檢測結果見圖1。由圖1可知，不添加無機阻燃劑多聚磷酸銨APP和液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP改性前，即參照實施例16制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的極限氧指數(shù)僅為21.0，遠低于國家標準GB8624-2012中B1級材料極限氧指數(shù)≥32的要求。隨著三種無機阻燃劑Al(OH)3、Mg(OH)2和多聚磷酸銨APP添加量的不斷增加，制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的極限氧指數(shù)均呈上升趨勢。當多聚磷酸銨APP的添加量達到10％時，制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的極限氧指數(shù)達到26.7，比改性前提高了27.1％。添加多聚磷酸銨APP改性的聚氯乙烯壁紙，其極限氧指數(shù)始終大于添加Al(OH)3和Mg(OH)2改性的聚氯乙烯壁紙。這說明本發(fā)明通過添加多聚磷酸銨APP可以較好地提高聚氯乙烯壁紙的阻燃性。多聚磷酸銨APP的添加量超過5％后，聚氯乙烯壁紙極限氧指數(shù)的提升并不顯著，因此從成本角度考慮，多聚磷酸銨APP的添加量優(yōu)選為5％。
分別將三種無機阻燃劑Al(OH)3、Mg(OH)2和多聚磷酸銨APP進行熱失重分析。具體分析方法為：用STA449F3型熱重分析儀(德國耐馳儀器制造有限公司)測試三種無機阻燃劑的熱質量損失。測試氛圍為氧氣，參比物為Al2O3，升溫范圍為25-800℃，升溫速率為10℃·min-1，以聚氯乙烯壁紙熱處理后質量損失達到1％時的溫度為初始熱分解溫度。本發(fā)明所有的熱失重分析試驗均采用該方法。
無機阻燃劑Al(OH)3、Mg(OH)2和多聚磷酸銨APP的熱失重分析結果見圖2。由圖2可知，Al(OH)3、Mg(OH)2和多聚磷酸銨APP的初始熱分解溫度分別為227、200和250℃，其中多聚磷酸銨APP的熱穩(wěn)定性最好。Al(OH)3與Mg(OH)2的阻燃機理類似，在200℃以后開始熱解，逐漸失去結晶水變成金屬氧化物Al2O3和MgO，同時釋放出的水蒸汽能夠起到稀釋氧氣、吸收火焰中的輻射能的作用，從而降低了PVC表面的火焰溫度，減緩了PVC的熱解速度。多聚磷酸銨APP在250℃以后開始加速失重，釋放出大量CO2、NH3氣體，這些氣體不易燃燒，能起到隔絕O2的作用。隨著溫度的進一步升高，多聚磷酸銨APP逐漸熱解生成P2O5和P2O3，覆蓋在PVC表面形成物理隔熱層。該隔熱層可以抑制可燃性氣體產(chǎn)生，也可以阻止PVC進一步地氧化和熱分解。
采用與上述相同的熱失重分析方法對參照實施例16未添加多聚磷酸銨APP進行改性的聚氯乙烯壁紙和參照實施例11添加多聚磷酸銨APP制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙進行熱失重分析，分析結果見圖3。
由圖3可知，以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的熱失重過程可以分為2個階段。第一階段是220-300℃，熱失重速率較快，此階段表現(xiàn)為PVC脫除HCl后質量迅速減少的反應；第二階段為300-800℃，熱失重速率較慢，此階段為PVC中共軛多烯結構的改變和含碳化合物的燃燒分解過程。參照實施例11添加5％的多聚磷酸銨APP改性后，聚氯乙烯壁紙的熱分解速率在250℃之后始終小于改性前的材料。這一分界點的溫度與多聚磷酸銨APP的初始分解溫度相符合，說明多聚磷酸銨APP的熱分解提高了以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的熱穩(wěn)定。
對參照實施例16未添加多聚磷酸銨APP進行改性的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙和參照實施例11制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙進行模擬燃燒的測試，參照實施例16和參照實施例11在300℃環(huán)境下模擬燃燒1-6min后外觀形貌的照片見圖4。具體測試方法為：將制備的聚氯乙烯壁紙裁剪成邊長2cm的正方形，放入SX2-5-12箱式電阻爐(上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠)中進行不同時間的模擬燃燒，觀察材料在模擬燃燒后的外觀形貌。爐內(nèi)氣氛為空氣，溫度設置為300℃，模擬燃燒時間為1-6min。
由圖4可知，參照實施例16改性前的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙在模擬燃燒2min后出現(xiàn)了明顯的表面碳化現(xiàn)象；隨著時間的增加，聚氯乙烯壁紙表面的碳化愈發(fā)明顯；聚氯乙烯壁紙在模擬燃燒5min之后開始出現(xiàn)嚴重的卷曲現(xiàn)象。而參照實施例11添加5％多聚磷酸銨APP改性后的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙在模擬燃燒4min后才出現(xiàn)明顯的表面碳化現(xiàn)象；聚氯乙烯壁紙在模擬燃燒的6min內(nèi)均保持了較好的尺寸穩(wěn)定性。這說明本發(fā)明多聚磷酸銨APP的添加可以延緩聚氯乙烯壁紙表面碳化的時間，從而提高以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和阻燃性。
參照實施例17
步驟1：按配方稱取各組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 100份；
液體增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯DOP 50份；
重質碳酸鈣CaCO3 55份；
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到鄰苯二甲酸二辛酯DOP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟3：將重質碳酸鈣CaCO3加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟3：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。
參照實施例18
步驟1：按配方稱取各組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 100份；
液體增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯DOP 50份；
多聚磷酸銨APP 7.5份；
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到鄰苯二甲酸二辛酯DOP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟3：將多聚磷酸銨APP加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。
參照實施例19
步驟1：按配方稱取各組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 100份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 50份；
重質碳酸鈣CaCO3 55份；
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到磷酸甲苯二苯酯CDP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟3：將重質碳酸鈣CaCO3加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙。
本發(fā)明以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的制備方法
實施例1
步驟1：按配方稱取各組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 100份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 50份；
多聚磷酸銨APP 7.5份；
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟3：將多聚磷酸銨APP加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。
參照實施例17-19是分別以鄰苯二甲酸二辛酯DOP或磷酸甲苯二苯酯CDP為液體增塑劑，不添加無機阻燃劑或添加5％多聚磷酸銨APP制備以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙，當不添加無機阻燃劑時，組分中加入填料重質碳酸鈣CaCO3使得聚氯乙烯壁紙固化成型。對參照實施例17-19及本發(fā)明實施例1制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙進行檢測極限氧指數(shù)值，具體檢測結果見圖5。
由圖5可知，參照實施例19以磷酸甲苯二苯酯CDP為液體增塑劑且不添加阻燃劑制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙，其極限氧指數(shù)可達26.2，比參照實施例17以DOP為增塑劑且不添加無機阻燃劑制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙?zhí)岣吡?4.8％；本發(fā)明實施例1進一步添加5％多聚磷酸銨APP后，制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的極限氧指數(shù)可達33.3，比參照實施例16提高了58.6％，滿足了國家標準GB8624-2012中B1級材料極限氧指數(shù)≥32的阻燃要求。這說明本發(fā)明以磷酸甲苯二苯酯CDP為液體增塑劑可以提高聚氯乙烯壁紙的阻燃性，同時，磷酸甲苯二苯酯CDP可以協(xié)同多聚磷酸銨APP進一步提高聚氯乙烯壁紙的阻燃性。這是因為磷酸甲苯二苯酯CDP在燃燒時能生成聚偏磷酸類產(chǎn)物，該產(chǎn)物呈粘稠狀液態(tài)膜覆蓋于未燃聚氯乙烯壁紙的表面，同時能使PVC碳化成固態(tài)膜，2種形態(tài)的膜均能阻止PVC與O2接觸，從而起到阻燃效果。
對兩種液體增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯DOP或磷酸甲苯二苯酯CDP進行熱失重分析，具體分析結果見圖6。由圖6可知，DOP和CDP的初始分解溫度分別為167和240℃；兩種液體增速劑的熱失重曲線從167℃開始分離，在此后的升溫過程中，CDP的熱穩(wěn)定性均好于DOP。這是因為DOP含有酯基，其中的“C-O鍵”熱穩(wěn)定性較差，在受熱后容易斷裂，從而造成DOP的熱解。所以以CDP為液體增塑劑制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙比以DOP為增塑劑制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙具有更好的阻燃性。
現(xiàn)有技術以植物纖維原紙為基材制備的聚氯乙烯壁紙在燃燒時會發(fā)出大量的黑煙，對于火場中群眾的生命安全和現(xiàn)場撤離、救援造成很大的危害。在PVC中添加適量的無機阻燃劑，通常能起到阻燃和消煙的雙重作用。將參照實施例17以DOP為增塑劑且不添加無機阻燃劑制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙、及本發(fā)明實施例1制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙進行煙密度的測定。其具體操作為：參照國家標準GB/T8627-2007，用JCY-1型建材煙密度測試儀(南京市江寧區(qū)分析儀器廠)對制備的聚氯乙烯壁紙靜態(tài)燃燒的產(chǎn)煙量進行測定，將每組3個樣品每隔15s所測得的煙密度繪制成折線圖。從圖中可以反映出樣品在燃燒過程中煙密度的變化，具體結果見圖7。
由圖7可知，本發(fā)明實施例1以CDP為液體增塑劑，添加5％多聚磷酸銨APP制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙，其最大煙密度為9.5％，比參照實施例17以DOP為增塑劑且不添加無機阻燃劑的傳統(tǒng)材料降低了35.9％。阻燃改性后，制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的煙密度在整個燃燒過程中均低于改性之前。這說明本發(fā)明制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙阻燃改性后發(fā)煙量減少，具有較好的消煙性。
在以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙中添加無機阻燃劑，必須以不降低其力學性能為前提。將參照實施例17以DOP為增塑劑且不添加無機阻燃劑制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙、及本發(fā)明實施例1制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙進行潤濕抗張強度測定。具體測定方法為：參照輕工行業(yè)標準QB/T 4034-2010裁剪所制聚氯乙烯壁紙的拉伸試樣，用超純水浸泡試樣5min，取出試樣后用濾紙吸干水分。利用DCP-KZ(W)300電腦測控臥式抗張試驗機(四川長江造紙儀器有限責任公司)測定試樣橫向與縱向的濕潤抗張強度。每種試樣進行10次平行試驗，取平均值作為樣品的橫、縱向濕潤抗張強度值，測試結果見表1。
由表1可知，本發(fā)明實施例1以CDP為增塑劑，添加5％多聚磷酸銨APP制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙，其橫/縱向濕抗張強度分別比參照實施例17提高了6.3％和7.1％。在張應力作用下，PVC在某些薄弱地方會出現(xiàn)應力集中，從而產(chǎn)生局部的塑性形變，以至于在聚氯乙烯阻燃壁紙表面或內(nèi)部垂直于應力方向上產(chǎn)生微細的凹槽或裂紋，稱之為“銀紋”現(xiàn)象。在PVC中添加適量的無機粉體，可以改善這種不良的現(xiàn)象，從而提高以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的力學性能。從表1還可以看出，本發(fā)明參照實施例17和實施例1制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的縱向濕抗張強度均大于橫向濕抗張強度。這是因為本發(fā)明制備的聚氯乙烯阻燃壁紙的基底為植物纖維原紙，其縱向濕抗張強度大于橫向濕抗張強度。因此植物纖維原紙橫/縱向力學性能的差異決定了材料橫/縱向力學性能的差別。所以，本發(fā)明以植物纖維原紙為基材，以CDP為增塑劑，以多聚磷酸銨APP為無機阻燃劑制備以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙，不會降低聚氯乙烯阻燃壁紙的力學性能。
表1參照實施例17和實施例1制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的濕抗張強度對比
實施例2
步驟1：按配方稱取各組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 100份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 50份；
多聚磷酸銨APP 15份。
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟3：將多聚磷酸銨APP加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過90目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為110g/m2，在180℃下干燥1.5min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。
實施例3
步驟1：按配方稱取各組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 80份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 55份；
多聚磷酸銨APP 10份。
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟3：將多聚磷酸銨APP加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過100目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為100g/m2，在250℃下干燥0.5min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。
實施例4
步驟1：按配方稱取各組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 120份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 45份；
多聚磷酸銨APP 12份。
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟3：將多聚磷酸銨APP加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。
實施例5
步驟1：按配方稱取各組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 90份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 40份；
多聚磷酸銨APP 4.5份。
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟3：將多聚磷酸銨APP加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過70目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為130g/m2，在220℃下干燥0.8min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。
實施例6
步驟1：按配方稱取各組分：
聚氯乙烯樹脂PVC 110份；
液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP 60份；
多聚磷酸銨APP 18份。
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，高速攪拌混勻后得到PVC預混料；
步驟3：將多聚磷酸銨APP加入到所述PVC預混料中，高速攪拌混勻后得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過80目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為120g/m2，在190℃下干燥1.5min凝固成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。
實施例7
步驟1：按配方稱取各組分：
所述鉀鋅復合熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鉀和硬脂酸鋅按任意比例的混合物。
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC、輔助增塑劑環(huán)氧大豆油ESO、鉀鋅復合熱穩(wěn)定劑、降粘劑D40溶劑油分別加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，以400r/min的轉速攪拌均勻得到PVC預混料；
步驟3：將多聚磷酸銨APP、鈦白粉TiO2、發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺ADC、發(fā)泡助劑氧化鋅ZnO分別加入到所述PVC預混料中，以1000r/min的轉速進行攪拌，直至攪拌均勻，得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min發(fā)泡成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。
實施例8
步驟1：按配方稱取各組分：
所述鉀鋅復合熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鉀和硬脂酸鋅按任意比例的混合物。
步驟2：將聚氯乙烯樹脂PVC、輔助增塑劑環(huán)氧大豆油ESO、鉀鋅復合熱穩(wěn)定劑、降粘劑D40溶劑油分別加入到液體增塑劑磷酸甲苯二苯酯CDP中，以400r/min的轉速攪拌均勻得到PVC預混料；
步驟3：將多聚磷酸銨APP、鈦白粉TiO2、發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺ADC、發(fā)泡助劑氧化鋅ZnO分別加入到所述PVC預混料中，以1000r/min的轉速進行攪拌，直至攪拌均勻，得到PVC糊料；
步驟4：將PVC糊料通過60目的圓網(wǎng)印刷涂布于植物纖維原紙基材表面，所述涂布用量為140g/m2，在200℃下干燥1min發(fā)泡成型，得到以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。
將實施例2-8制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙分別再進行檢測極限氧指數(shù)值，具體檢測結果見圖8。由圖8可知，采用本發(fā)明的制備方法，得到的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙的極限氧指數(shù)值均大于32，符合滿足國家標準GB 8624-2012中B1級材料極限氧指數(shù)≥32的阻燃要求。
由本發(fā)明上述分析可知，無機阻燃劑Mg(OH)2、Al(OH)3和多聚磷酸銨APP均可不同程度地提高以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙阻燃效果，其中多聚磷酸銨APP阻燃效果最好；多聚磷酸銨APP在250℃時加速熱解，釋放出釋放出大量CO2、NH3氣體，以及產(chǎn)生分解產(chǎn)物P2O5和P2O3，覆蓋在聚氯乙烯表面，抑制可燃性氣體產(chǎn)生，從而減緩聚氯乙烯阻燃壁紙材料的燃燒速度，提高聚氯乙烯阻燃壁紙材料的尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和阻燃性。
同時，本發(fā)明加入的無機阻燃劑多聚磷酸銨APP還可作為填料的作用，可替代現(xiàn)有技術中的重質碳酸鈣，不僅可降低生產(chǎn)成本，還可提高制備的聚氯乙烯阻燃壁紙的阻燃性能。
傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝以可燃性材料鄰苯二甲酸二辛酯為增塑劑，會影響以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯壁紙的阻燃性能。本發(fā)明采用磷酸甲苯二苯酯CDP不僅具有增塑劑效果，還具有一定的阻燃作用。在未使用無機阻燃劑的情況下，與鄰苯二甲酸二辛酯相比，本發(fā)明以磷酸甲苯二苯酯CDP為增塑劑的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙極限氧指數(shù)提高了27.1％。
所以，本發(fā)明以植物纖維原紙為基材，以價格較低的多聚磷酸銨APP為無機阻燃劑，以磷酸甲苯二苯酯CDP為液體增塑劑，可制備出低成本、高阻燃性、高消煙性和高力學性能的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙。本發(fā)明制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙在阻燃改性后的極限氧指數(shù)可達33.3，比現(xiàn)有技術提高了58.6％；最大煙密度為9.5％，比現(xiàn)有技術降低了35.9％；橫、縱向濕抗張強度分別達到1.18和1.21kN·m-1，比現(xiàn)有技術提高了6.3％和7.1％。本發(fā)明制備的以植物纖維原紙為基材的聚氯乙烯阻燃壁紙滿足國家標準GB 8624-2012中B1級材料極限氧指數(shù)≥32的阻燃要求。
以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
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