專利名稱：：防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：本專利申請日前公開、使用、銷售的鋁塑復(fù)合板用芯層材料，有純聚乙烯芯層材料和含齒阻燃芯層材料及無鹵阻燃芯層材料三種。第一種是純聚乙烯芯層材料目前在市場上大量銷售應(yīng)用于普通鋁塑復(fù)合板作芯層材料，約占90%以上，但由于其氧指數(shù)僅為17.5，不阻燃，屬易燃材料，燃燒后易熔融滴落，引發(fā)火災(zāi)蔓延，故目前被公安消防部門和建筑設(shè)計(jì)施工部門限制使用，尤其是在重要的公共場所，如飛機(jī)場、車站，高檔娛樂場所以及高檔高層建筑室內(nèi)外裝飾等場合，要求使用難燃燒或不燃級防火建筑裝飾材料。第二種為含鹵阻燃芯材，雖然具有一定的阻燃性，但因基體材料含鹵或加入鹵/銻阻燃劑，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)因燃燒會產(chǎn)生大量有毒的一氧化碳和強(qiáng)腐蝕性鹵化氫煙霧，造成二次污染，故用其作芯層材料生產(chǎn)的鋁塑板因不符合環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策要求和國際上阻燃化學(xué)建材的發(fā)展方向正逐步被淘汰。第三種是無鹵阻燃芯層材料，目前應(yīng)用比較廣泛，如飛機(jī)場、車站，高檔娛樂場所以及高檔高層建筑室內(nèi)外裝飾等場合。但是該無鹵阻燃芯層材料的有機(jī)物質(zhì)含量比較高，因此該無鹵阻燃芯層材料在燃燒時(shí)的熱值比較大。只能屬于B級(GB8624--2006)阻燃芯層材料。中國專利申請200510093592.7，公開了一種防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料及其制備方法，該芯層材料各組分以重量計(jì)的份數(shù)為低密度聚乙烯15-30份、線型低密度聚乙烯15-20份、乙烯和辛稀共聚物3-15份、氫氧化鋁30-45份、氫氧化鎂10-15份、阻燃增效劑2-25份、偶聯(lián)劑0.5-5份。由于該發(fā)明的烴類化合物在40%(重量份)以上，因此，該專利沒有涉及防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料在燃燒時(shí)制品完全燃燒后的最大熱釋總量。因此，該發(fā)明一般為B級防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有阻燃、阻滴且無毒、熱壓粘接強(qiáng)度高的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料，其特征在于，以重量份數(shù)計(jì)的，其組分包4括聚乙烯520、改性聚乙烯530、無鹵阻燃劑6080、阻燃增效劑210、偶聯(lián)劑0.12、抗氧劑0.53、其他助劑0.15。本發(fā)明防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料中聚乙烯及改性聚乙烯的存在，構(gòu)成了整個(gè)阻燃聚乙烯材料的基體樹脂。這些樹脂顯著改善了阻燃劑充填所引起的材料力學(xué)性能和加工性能的惡化，保證了本發(fā)明的鋁塑板用阻燃聚乙烯芯材優(yōu)良的綜合性能。其中，所述的聚乙烯為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯中的一種或幾種，其熔體流動速率為0.3~5.0g/10min。其中，所述的改性聚乙烯為乙烯一甲基丙烯酸共聚物(EM)、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、三元乙丙橡膠(EPDM)、乙丙橡膠。或者改性聚乙烯為聚烯烴與不飽和一元酸或不飽和二元酸或順丁烯二酸酐(MAH)的極性接枝共聚物中的一種或幾種，其熔體指數(shù)為0.40100g/10min。其中，所述的改性聚乙烯，其組分按重量份計(jì)甲基丙烯酸共聚物(EAA)30-50乙烯一醋酸乙烯酯聚物(EVA)10~30三元乙丙橡膠1540線性低密度聚乙烯20~50極性接枝單體0.15.0過氧化物類引發(fā)劑0.01-1.0接枝助劑0.05-0.5其中，聚乙烯與順丁烯二酸酐(MAH)的極性接枝共聚物的組分為線性低密度聚乙烯20~50極性接枝單體0.K5.0過氧化物類引發(fā)劑0.01~1.0接枝助劑0.050.5。其中，所述無鹵阻燃劑為不含鹵素的無機(jī)礦物類阻燃劑。包括氫氧化鋁、氫氧化鎂、硫酸鈣，其化合物的或含有這些化合物的礦質(zhì)，其粉末粒度為0.150um和/或直徑為0.10.5um、長度小于80um的晶須。這些阻燃劑在195'C以上開始吸熱分解脫水，降低發(fā)熱量和火焰溫度，稀釋阻燃空氣；分解生成的金屬氧化物在材料表面形成一層堅(jiān)固致密的碳化層，起到絕熱防護(hù)和阻滴成碳作用，從而抑制燃燒，降低發(fā)煙量。其中，所述的阻燃增效劑選自無鹵磷酸酯、羥基硅油、硼酸鋅、氧化鋅、三氧化二銻、二氧化鉬、硅微粉和聚磷酸銨中的一種或幾種。這些物質(zhì)的存在可更好地發(fā)揮不同阻燃劑間的協(xié)同效應(yīng)，使阻燃效果更突出，阻燃劑總量降低。其中偶聯(lián)劑為能有效提高阻燃劑和聚乙烯基材間界面相容性的物質(zhì)，所述的偶聯(lián)劑選自酞酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑中的一種或幾種。具體包括鈦酸酯偶聯(lián)劑如異丙基三(硬脂酰基)鈦酸酯、異丙基三(異辛?；?鈦酸酯、異丙基三(葵?；?鈦酸酯、異丙基三(十二烷基苯磺?；?鈦酸酯(KR-95)，KR-TTS、KR-38S等，鋁酸酯偶聯(lián)劑如DL-411-D、DL411F、鋁酸酯偶聯(lián)劑1628。硅烷偶聯(lián)劑如A-150，A-151，A-171，A-172，A-1100,A-187，A-174，A-麵，A-189，A-1120。其中，所述的其他助劑選自分散劑、流變劑、抗氧劑、抗滴落劑、交聯(lián)劑和著色劑中的一種或幾種。分散劑如硬酯酸鎂，與流變劑等是為改善各組分分散性和擠出加工流動性，從而降低混合物粘度的化學(xué)物質(zhì)，具體包括脂肪酸及其酰胺或鹽類、低分子量聚烯烴、有機(jī)硅酮和/或含氟類流變劑等；抗氧劑(如1010)、交聯(lián)劑(如DCP)、著色劑(如Ti02或炭黑)等是為有效提高材料抗熱氧老化、光老化、交聯(lián)度及顏色等性能的物質(zhì)。本發(fā)明中還可加入紫外線吸收劑，如UV-531、UV-T。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制備防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料的方法，其特征在于，先將所選無鹵阻燃劑與偶聯(lián)劑在高速混合機(jī)中進(jìn)行預(yù)處理，混合時(shí)間為210分鐘，混合溫度為9012(TC，然后與其他組分一起混合均勻后放入密煉機(jī)內(nèi)密煉，連續(xù)密煉機(jī)中密煉時(shí)間為515分鐘，密煉溫度為14017(TC，然后采用平行雙螺桿擠出熱切造粒，擠出造粒溫度為120~185'C。本發(fā)明組分中，聚乙烯與改性聚乙烯含量相對較低，為增加其與其它組分的相容性，制備方法中采用密煉機(jī)密煉步驟，改善了聚乙烯和改性聚乙烯與其它組分的相容性。本發(fā)明的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料與傳統(tǒng)的阻燃聚乙烯芯材相比，不含鹵素，熔融不滴落，而且依靠經(jīng)偶聯(lián)活化處理的無機(jī)礦物類阻燃劑在高溫(燃燒)環(huán)境下的吸熱分解反應(yīng)，生成無公害的二氧化碳?xì)怏w和起降溫稀釋作用的水分、以及能覆蓋材料表面起阻隔作用的金屬氧化物。由于配方上采用了如上述的特殊設(shè)計(jì)，本發(fā)明的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料因此具有低成本、無鹵低煙、阻燃、熱壓粘接強(qiáng)度高和板材可彎曲成巻等特性，而且采用本發(fā)明的材料復(fù)合生產(chǎn)防火鋁塑板時(shí)，復(fù)合成型工藝性能良好，能滿足鋁塑板標(biāo)準(zhǔn)及連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)線的工藝要求。該無鹵阻燃芯層材料的燃燒性能完全符合GB20286-2006規(guī)定的B-sl，dO,tl級的要求。燃燒時(shí)的熱值比較小。非常接近A2級(GB8624-2006)阻燃芯層材料。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述-實(shí)施例配方見附表1和表2，其具體操作步驟基本相同，即第一步按配方全部或部分無鹵阻燃劑復(fù)配后用復(fù)合偶聯(lián)劑進(jìn)行表面預(yù)處理，在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行。第二步，按配方稱量，與其余組分一起混合均勻用密煉機(jī)密煉，密煉工藝溫度和時(shí)間基本相同。第三步，上述密煉塑化均勻的混合物經(jīng)雙螺桿擠出造粒機(jī)組，擠出模面熱切粒；第四步，熱切粒經(jīng)二次旋風(fēng)分離器冷卻、振動篩分檢包裝即制成阻燃聚乙烯粒料。所制備的阻燃PE粒料采用螺桿長徑比大于32的真空排氣式單螺桿擠板機(jī)組，經(jīng)三輥壓光成無鹵阻燃PE巻板材。本發(fā)明制備方法，第一步，使用高速攪拌機(jī)混合，高速混合機(jī)中混合時(shí)間為210分鐘，混合溫度為卯120。C;實(shí)施例1-2溫度為9(TC;實(shí)施例3、4溫度為IOO'C，實(shí)施例5溫度為95'C，實(shí)施例6、7溫度為110'C，實(shí)施例8、9溫度為120'C;第二步、在連續(xù)密煉機(jī)中密煉時(shí)間為515分鐘，密煉溫度為14017CTC，實(shí)施例1-2溫度為14(TC;實(shí)施例3、4溫度為145。C，實(shí)施例5溫度為14(TC，實(shí)施例6、7溫度為15(TC，實(shí)施例8、9溫度為165。C;擠出造粒溫度為120185'C，優(yōu)選為130185°C，實(shí)施例1-2溫度為120'C;實(shí)施例3、4溫度為16(TC，實(shí)施例5溫度為130t;，實(shí)施例6、7溫度為175°C，實(shí)施例8、9溫度為15(TC;。擠出板材工藝溫度為13019(TC,最好為140185°C，三輥壓延機(jī)溫度5095°C，優(yōu)選為6095'C，真空度為-0.02Mpa以上，螺桿長徑比為32以上，優(yōu)選35以上。表l:配方組成<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本發(fā)明的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料技術(shù)性能指標(biāo)為拉伸強(qiáng)度為6.510.5Mpa，缺口沖擊強(qiáng)度6.013.50KJ/m2，維卡軟化溫度為829(TC，剝離強(qiáng)度8.511.5N/咖，氧指數(shù)高達(dá)34%-42。應(yīng)用本發(fā)明的無鹵阻燃高分子芯層材料復(fù)合生產(chǎn)的防火鋁塑板，燃燒性能完全符合GB20286-2006規(guī)定的B-sl，d0，tl級的要求。燃燒時(shí)的熱值比較小。非常接近A2級(GB8624—2006)阻燃芯層材料。經(jīng)國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行檢測，燃燒增長速率指數(shù)(W/S)(GB/T20284-2006)為0;600s內(nèi)總熱釋放量(WJ)(GB/T20284-2006)為0.9;火焰橫向蔓延長度(m)(GB/T20284-2006)符合要求；燃燒長度(m)(GB/T8626-2007)為0;煙氣生成速率指數(shù)(m2/32)(GB/T20284-2006)為2，600s內(nèi)總產(chǎn)煙量(m2)(GB/T20284-2006)為38;燃燒滴落物/微粒(GB/T20284-2006)技術(shù)指標(biāo)為600s內(nèi)無燃燒滴落物/微粒，測試結(jié)果符合要求；過濾紙是否被引燃(GB/T8626-2007)技術(shù)指標(biāo)為過濾紙未被引燃，測試結(jié)果符合要求；產(chǎn)煙毒性(級)(GB/T20285-2006)，技術(shù)指標(biāo)為達(dá)到ZA3，測試結(jié)果為ZA3。本發(fā)明中的實(shí)施例僅用于對本發(fā)明進(jìn)行說明，并不構(gòu)成對權(quán)利要求范圍的限制，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以想到的其他實(shí)質(zhì)上等同的替代，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。9權(quán)利要求1.一種防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料，其特征在于，以重量份數(shù)計(jì)的，其組分包括聚乙烯5～20、改性聚乙烯5～30、無鹵阻燃劑60～80、阻燃增效劑2～10、偶聯(lián)劑0.1～2、抗氧劑0.5～3、其他助劑0.1～5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料，其特征在于，所述的聚乙烯為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯中的一種或幾種，其熔體流動速率為0.3~5,0g/10min。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料，其特征在于，所述的改性衆(zhòng)乙烯為乙烯一qp基丙烯酸共聚物、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物、二元乙丙橡膠、乙內(nèi)橡膠、聚烯烴與不飽和一元酸或不飽和二元酸或順丁烯二酸酐的極性接枝共聚物中的一種或幾種，其熔體指數(shù)為0.40100g/10min。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料，其特征在于，所述的改性聚乙烯其組分按重量份計(jì)-甲基丙烯酸共聚物30-50乙烯一醋酸乙烯酯聚物10~30三元乙丙橡膠15~40線性低密度聚乙烯20-50極性接枝單體0.1~5.0過氧化物類引發(fā)劑0.011.0接枝助劑0.050.5。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料，其特征在于，所述無鹵阻燃劑為不含鹵素的無機(jī)礦物類阻燃劑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料，其特征在于，所述的阻燃增效劑選自無鹵磷酸酯、羥基硅油、硼酸鋅、氧化鋅、三氧化二銻、二氧化鉬、硅微粉和聚磷酸銨中的一種或幾種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑選自酞酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和硅垸偶聯(lián)劑中的一種或幾種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料，其特征在于，所述的其他助劑選自分散劑、紫外線吸收劑、流變劑、抗氧劑、抗滴落劑、交聯(lián)劑和著色劑中的一種或幾種。9.權(quán)利要求1-8任一權(quán)利要求所述的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料的制備方法，其特征在于，先將所選無鹵阻燃劑與偶聯(lián)劑在高速混合機(jī)中進(jìn)行預(yù)處理，混合時(shí)間為210分鐘，混合溫度為90120°C，然后與其他組分一起混合均勻后放入密煉機(jī)內(nèi)密煉，連續(xù)密煉機(jī)中密煉時(shí)間為515分鐘，密煉溫度為140170°C,然后采用平行雙螺桿擠出熱切造粒，擠出造粒溫度為120185°C。全文摘要本發(fā)明公開了一種防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料，其特征在于，以重量份數(shù)計(jì)的，其組分包括聚乙烯5～20、改性聚乙烯5～30、無鹵阻燃劑60～80、阻燃增效劑2～10、偶聯(lián)劑0.1～2、抗氧劑0.5～3、其他助劑0.1～5。本發(fā)明的防火鋁塑板用無鹵阻燃高分子芯層材料具有低成本、無鹵低煙、阻燃、熱壓粘接強(qiáng)度高和板材可彎曲成卷等特性，而且采用本發(fā)明的材料復(fù)合生產(chǎn)防火鋁塑板時(shí)，復(fù)合成型工藝性能良好，能滿足鋁塑板標(biāo)準(zhǔn)及連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)線的工藝要求。該無鹵阻燃芯層材料的燃燒性能完全符合GB20286-2006規(guī)定的B-s1，d0，t1級的要求。燃燒時(shí)的熱值比較小。非常接近A2級(GB8624-2006)阻燃芯層材料。文檔編號C08L23/00GK101463160SQ20091004515公開日2009年6月24日申請日期2009年1月12日優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日發(fā)明者梅陳申請人:上海雅祥新型高分子材料有限公司