一种A级阻燃铝箔气泡隔热材料及其制备方法与流程

文档序号:15617240发布日期:2018-10-09 21:39阅读:376来源:国知局

【技术领域】

本发明涉及保温材料领域,尤其涉及一种a级阻燃铝箔气泡隔热材料及其制备方法。



背景技术:

工业建筑和维持室内舒适温度所消耗的能量占到世界每年总能耗的30%以上,隔热材料的使用可以提高建筑物的能量利用率、降低能耗。然而,无机隔热材料的热导率普遍偏高,传统的有机隔热材料普遍易燃,而有机阻燃剂的使用则会对环境和人类健康造成危害。近年来,已经有多起由于保温材料防火性能低下而引致的火灾事故发生,如2009年北京央视大楼火灾。因此,防火性能良好的保温材料在现代建筑中的重要性体现了越来越明显,如何进一步改善保温材料的燃烧性能,使其达到a级的阻燃性能,已经成为研究热点。



技术实现要素:

本发明的目的之一在于提供一种a级阻燃铝箔气泡隔热材料,通过蜂窝状排列的六边形气泡以及复配阻燃剂,减少了空气流通路径,降低了氧气含量,降低了铝箔气泡隔热材料的燃烧值。

本发明的另一目的在于提供上述a级阻燃铝箔气泡隔热材料的制备方法。

本发明的技术方案是:

一种a级阻燃铝箔气泡隔热材料,包括阻燃气泡层,其特征在于,所述阻燃气泡层的一侧依次设置有阻燃胶层、铝箔层和气凝胶层;所述阻燃气泡层由蜂窝状排列的六边形气泡结构组成,所述阻燃气泡层包含50-85重量份低密度聚乙烯和20-60重量份复配阻燃剂。相较于横竖排列的气泡层而言,蜂窝状排列的六边形气泡减少了空气流通的路径,能够提高材料的阻燃性能,同时通过复配阻燃剂,能够进一步降低材料的燃烧值。

进一步的,上述阻燃气泡层的气泡内部充满纯度≥95%的氮气。气泡内部的不可燃不助燃的氮气取代空气,能够进一步降低材料的燃烧值,且制备过程简单,成本不高。

进一步的,上述复配阻燃剂包含以下重量份数的成分:纳米氧化铝10-12份、氮化硅16-18份、酚醛树脂20-30份、10-30份乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、2-8份硅烷偶联剂。氧化铝和氮化硅是优异的隔热阻燃材料,且si-n键和al-o键的键能相近、键长相近,在高温下会形成结构稳定的无机三维网络结构;同样的,酚醛树脂在高温下也会形成结构稳定的有机三维网络结构;这两种网络结构相互独立,又彼此缠绕,大大提高了材料的阻燃性能,同时,通过酚醛树脂的连接作用,能够解决无机粉体无法与聚乙烯共融结合形成紧密结构的问题,解决了燃烧时无机粉体容易脱落失去阻燃作用的问题;乙烯-醋酸乙烯酯聚合物和硅烷偶联剂使各成分有效混合的同时,减弱了无机成分带来的韧性降低的影响。

进一步的,上述氮化硅的粒径为500目~1000目的α-si3n4,该尺寸的α-si3n4氮化硅反应活性高,且氧含量也比较低,粒径过小的氮化硅往往氧含量高,影响效果。

进一步的,上述阻燃气泡层通过以下方法制备:

a)按比例称取纳米氧化铝、氮化硅,混合,加入酚醛树脂、乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、硅烷偶联剂,在120-150℃高速搅拌,挤出造粒,形成复配阻燃剂;

b)按比例称取低密度聚乙烯和复配阻燃剂,加入气珠复合机,挤出流延两层改性聚乙烯淋膜,分别用于复合和成泡,辊筒增设蜂窝状排列的六边形凹形通气孔,通过真空负压使一层改性聚乙烯淋膜生成凹泡,另一层热熔融膜贴附在其上形成封闭气泡;上述凹泡形成和双层膜贴附过程在氮气保护环境下进行;通过简单的步骤即实现了氮气充斥的蜂窝状排列的六边形气泡层。

进一步的,上述气凝胶层由包含以下重量份数的组分制成:5-20份的二氧化硅气凝胶、20-30份环氧丙烷、80-130份乙酸、50-70份聚乙二醇600、10-30份甲酰胺、20-30份甲苯二异氰酸酯三聚体、10-15份异佛尔酮二异氰酸酯三聚体。以上组分能够使二氧化硅气凝胶紧密结合在铝箔表面,用3m胶带测试剥离强度,没有微粉掉落。

上述a级阻燃铝箔气泡隔热材料的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:

a)按比例称取纳米氧化铝、氮化硅,混合,加入酚醛树脂、乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、硅烷偶联剂,在120-150℃高速搅拌,挤出造粒,形成复配阻燃剂;

b)按比例称取低密度聚乙烯和复配阻燃剂,加入气珠复合机,挤出流延两层改性聚乙烯淋膜,分别用于复合和成泡,辊筒增设蜂窝状排列的六边形凹形通气孔,通过真空负压使一层改性聚乙烯淋膜生成凹泡,另一层热熔融膜贴附在其上形成封闭气泡;上述凹泡形成和双层膜贴附过程在氮气保护环境下进行。

c)将20-30份环氧丙烷、80-130份乙酸、50-70份聚乙二醇600、10-30份甲酰胺用高速微粉搅拌机搅拌5-10分钟,调节溶剂温度5-8度;加入二氧化硅气凝胶5-20份,调节溶剂温度为30℃-40℃,继续搅拌40-60分钟;加入20-30份甲苯二异氰酸酯三聚体、10-15份异佛尔酮二异氰酸酯三聚体,继续搅拌5-10分钟;然后气流分级,收集通过8000目过滤网的粉体;所述高速微粉搅拌机的转速为800-1000转/分钟;

d)气凝胶层与铝箔层的复合:将步骤c)收集到的粉体通过压缩空气、过滤、干燥后,进入800-1000℃高温气化室,经喷嘴形成超音速气流射入到铝箔一侧表面,在50-70℃熟化,形成一侧附着有气凝胶层的铝箔层。

e)多层结构的粘合:将阻燃胶黏剂均匀涂布在阻燃气泡层的表面,然后与铝箔未附着气凝胶层的一侧表面贴合、压紧,贴合辊温度为80-100℃,压力为100-150兆帕,贴合完毕后在30-45℃熟化72-80小时。

本发明具有以下有益的技术效果:

1)通过蜂窝状排列的六边形气泡以及复配阻燃剂,减少了空气流通路径,降低了氧气含量,综合防火性能达到了国家标准gb/t8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能》的a2级;

2)通过相互独立又彼此缠绕的si-al-o-n无机三维网络结构和酚醛树脂有机三维网络结构,大大提高了材料的阻燃性能,同时,通过酚醛树脂的连接作用,能够解决无机粉体无法与聚乙烯共融结合形成紧密结构的问题,解决了燃烧时无机粉体容易脱落失去阻燃作用的问题,铝箔气泡隔热材料的燃烧值≤2.3mj/kg;

3)乙烯-醋酸乙烯酯聚合物和硅烷偶联剂与其他成分的复配使用,使各成分有效混合的同时,减弱了无机成分带来的韧性降低的不良影响;

4)二氧化硅气凝胶与添加剂复配使用,能够使二氧化硅气凝胶紧密结合在铝箔表面,利用了二氧化硅优异的隔热性能和极高的孔隙率,也解决了干燥过程中二氧化硅容易开裂的问题;

5)本发明的制备过程相对简单,能够有效提高材料的隔热阻燃性能,同时保持较低的生产成本。

【具体实施方式】

以下结合具体实施例,对本发明做进一步描述。

以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围,所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进,亦落入本发明要求的保护范围之内。

实施例1

一种a级阻燃铝箔气泡隔热材料,包括阻燃气泡层,其特征在于,所述阻燃气泡层的一侧依次设置有阻燃胶层、铝箔层和气凝胶层;所述阻燃气泡层由内部充满氮气的蜂窝状排列的六边形气泡结构组成,所述阻燃气泡层包含80重量份低密度聚乙烯和40重量份复配阻燃剂。

其中所述复配阻燃剂包含以下重量份数的成分:纳米氧化铝11份、600目的α-氮化硅17份、酚醛树脂25份、乙烯-醋酸乙烯酯聚合物15份、硅烷偶联剂6份。所述气凝胶层由包含以下重量份数的组分制成:10份的二氧化硅气凝胶、25份环氧丙烷、100份乙酸、60份聚乙二醇600、20份甲酰胺、25份甲苯二异氰酸酯三聚体、12份异佛尔酮二异氰酸酯三聚体。

上述a级阻燃铝箔气泡隔热材料的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:

a)按比例称取纳米氧化铝、氮化硅,混合,加入酚醛树脂、乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、硅烷偶联剂,在120-150℃高速搅拌,挤出造粒,形成复配阻燃剂;

b)按比例称取低密度聚乙烯和复配阻燃剂,加入气珠复合机,挤出流延两层改性聚乙烯淋膜,分别用于复合和成泡,辊筒增设蜂窝状排列的六边形凹形通气孔,通过真空负压使一层改性聚乙烯淋膜生成凹泡,另一层热熔融膜贴附在其上形成封闭气泡;上述凹泡形成和双层膜贴附过程在氮气保护环境下进行。

c)将环氧丙烷、乙酸、聚乙二醇600、甲酰胺用高速微粉搅拌机搅拌5-10分钟,调节溶剂温度5-8度;加入二氧化硅气凝胶,调节溶剂温度为30℃-40℃,继续搅拌40-60分钟;加入甲苯二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体,继续搅拌5-10分钟;然后气流分级,收集通过8000目过滤网的粉体;所述高速微粉搅拌机的转速为800-1000转/分钟;

d)气凝胶层与铝箔层的复合:将步骤c)收集到的粉体通过压缩空气、过滤、干燥后,进入800-1000℃高温气化室,经喷嘴形成超音速气流射入到铝箔一侧表面,在50-70℃熟化,形成一侧附着有气凝胶层的铝箔层。

e)多层结构的粘合:将阻燃胶黏剂均匀涂布在阻燃气泡层的表面,然后与铝箔未附着气凝胶层的一侧表面贴合、压紧,贴合辊温度为80-100℃,压力为100-150兆帕,贴合完毕后在30-45℃熟化72-80小时。

实施例2

一种a级阻燃铝箔气泡隔热材料,包括阻燃气泡层,其特征在于,所述阻燃气泡层的一侧依次设置有阻燃胶层、铝箔层和气凝胶层;所述阻燃气泡层由内部充满氮气的蜂窝状排列的六边形气泡结构组成,所述阻燃气泡层包含50重量份低密度聚乙烯和20重量份复配阻燃剂。

其中所述复配阻燃剂包含以下重量份数的成分:纳米氧化铝12份、1000目的α-氮化硅18份、酚醛树脂30份、30份乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、8份硅烷偶联剂。所述气凝胶层由包含以下重量份数的组分制成:20份的二氧化硅气凝胶、30份环氧丙烷、130份乙酸、70份聚乙二醇600、30份甲酰胺、30份甲苯二异氰酸酯三聚体、15份异佛尔酮二异氰酸酯三聚体。

上述a级阻燃铝箔气泡隔热材料的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:

a)按比例称取纳米氧化铝、氮化硅,混合,加入酚醛树脂、乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、硅烷偶联剂,在120-150℃高速搅拌,挤出造粒,形成复配阻燃剂;

b)按比例称取低密度聚乙烯和复配阻燃剂,加入气珠复合机,挤出流延两层改性聚乙烯淋膜,分别用于复合和成泡,辊筒增设蜂窝状排列的六边形凹形通气孔,通过真空负压使一层改性聚乙烯淋膜生成凹泡,另一层热熔融膜贴附在其上形成封闭气泡;上述凹泡形成和双层膜贴附过程在氮气保护环境下进行。

c)将环氧丙烷、乙酸、聚乙二醇600、甲酰胺用高速微粉搅拌机搅拌5-10分钟,调节溶剂温度5-8度;加入二氧化硅气凝胶,调节溶剂温度为30℃-40℃,继续搅拌40-60分钟;加入甲苯二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体,继续搅拌5-10分钟;然后气流分级,收集通过8000目过滤网的粉体;所述高速微粉搅拌机的转速为800-1000转/分钟;

d)气凝胶层与铝箔层的复合:将步骤c)收集到的粉体通过压缩空气、过滤、干燥后,进入800-1000℃高温气化室,经喷嘴形成超音速气流射入到铝箔一侧表面,在50-70℃熟化,形成一侧附着有气凝胶层的铝箔层。

e)多层结构的粘合:将阻燃胶黏剂均匀涂布在阻燃气泡层的表面,然后与铝箔未附着气凝胶层的一侧表面贴合、压紧,贴合辊温度为80-100℃,压力为100-150兆帕,贴合完毕后在30-45℃熟化72-80小时。

实施例2

一种a级阻燃铝箔气泡隔热材料,包括阻燃气泡层,其特征在于,所述阻燃气泡层的一侧依次设置有阻燃胶层、铝箔层和气凝胶层;所述阻燃气泡层由内部充满氮气的蜂窝状排列的六边形气泡结构组成,所述阻燃气泡层包含85重量份低密度聚乙烯和60重量份复配阻燃剂。

其中所述复配阻燃剂包含以下重量份数的成分:纳米氧化铝10份、500目的α-氮化硅16份、酚醛树脂20份、10份乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、2份硅烷偶联剂。所述气凝胶层由包含以下重量份数的组分制成:5份的二氧化硅气凝胶、20份环氧丙烷、80份乙酸、50份聚乙二醇600、10份甲酰胺、20份甲苯二异氰酸酯三聚体、10份异佛尔酮二异氰酸酯三聚体。

上述a级阻燃铝箔气泡隔热材料的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:

a)按比例称取纳米氧化铝、氮化硅,混合,加入酚醛树脂、乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、硅烷偶联剂,在120-150℃高速搅拌,挤出造粒,形成复配阻燃剂;

b)按比例称取低密度聚乙烯和复配阻燃剂,加入气珠复合机,挤出流延两层改性聚乙烯淋膜,分别用于复合和成泡,辊筒增设蜂窝状排列的六边形凹形通气孔,通过真空负压使一层改性聚乙烯淋膜生成凹泡,另一层热熔融膜贴附在其上形成封闭气泡;上述凹泡形成和双层膜贴附过程在氮气保护环境下进行。

c)将环氧丙烷、乙酸、聚乙二醇600、甲酰胺用高速微粉搅拌机搅拌5-10分钟,调节溶剂温度5-8度;加入二氧化硅气凝胶,调节溶剂温度为30℃-40℃,继续搅拌40-60分钟;加入甲苯二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体,继续搅拌5-10分钟;然后气流分级,收集通过8000目过滤网的粉体;所述高速微粉搅拌机的转速为800-1000转/分钟;

d)气凝胶层与铝箔层的复合:将步骤c)收集到的粉体通过压缩空气、过滤、干燥后,进入800-1000℃高温气化室,经喷嘴形成超音速气流射入到铝箔一侧表面,在50-70℃熟化,形成一侧附着有气凝胶层的铝箔层。

e)多层结构的粘合:将阻燃胶黏剂均匀涂布在阻燃气泡层的表面,然后与铝箔未附着气凝胶层的一侧表面贴合、压紧,贴合辊温度为80-100℃,压力为100-150兆帕,贴合完毕后在30-45℃熟化72-80小时。

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