[发明专利]一种无卤阻燃铝塑复合硬片材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种无卤阻燃铝塑复合硬片材料及其制备方法。

背景技术

铝塑复合硬片材料是在硬质塑料上贴覆铝膜而制得的复合材料。铝塑复合硬片材料具有质地坚硬、外观时尚、抗紫外辐射、阻隔性好、施工方便等特点，已广泛应用于建筑工程防护、广告宣传牌匾、装修装饰、家具制造等领域。铝塑复合硬片材料相对于纯铝片材更经济和绿色环保，符合社会循环经济和低碳经济的发展要求。目前，铝塑复合硬片材料的基材普遍使用易燃的聚苯乙烯、尼龙等高分子材料，这为发生火灾埋下了隐患。为提升铝塑复合硬片材料在建筑工程、装饰装修材料等领域的防火安全性，促进这类产品的规模推广应用，开发高效阻燃、低烟环保的铝塑复合硬片材料势在必行。

增强铝塑复合硬片材料的阻燃性能可以通过在基材和粘附层中添加阻燃剂来实现。由于硬片材料的厚度相对较薄，所以对于添加的阻燃剂的要求也相对较高。综合来看，适用于薄型片材的阻燃剂包含：(1)卤系阻燃剂，诸如十溴联苯醚、八溴代联苯等，这类阻燃剂通过捕捉高分子材料热裂解过程中产生的自由基来抑制燃烧行为，常与三氧化二锑联合使用，是一种传统高效的阻燃剂。然而，卤系阻燃剂热裂解时会释放出大量有毒烟尘，并且其通过自然界食物循环链进入人体内后很难再代谢出来，因此已被逐渐淘汰。(2)磷氮类阻燃剂，诸如有机磷酸酯、聚磷酸铵等，多数情况下磷-氮协同作用于被阻燃材料，通过在易燃高分子材料表面形成一层致密的膨胀型碳层，来阻隔氧气的渗透和火焰的蔓延。但是磷氮类阻燃剂的阻燃效率并不高，用于薄型片材时，碳源不丰富，从而导致碳层阻隔能力不足。(3)水合金属氧化物，主要是指氢氧化铝和氢氧化镁，这类阻燃剂价格低廉、热稳定性能好，不产生腐蚀气体且能中和高分子热裂解过程中释放出的酸性气体，通过失水吸热来降低环境温度，具有无毒、环保、抑烟的特点。例如，中国专利申请CN01114843.8公开了一种防火型塑铝复合板制造方法，包括将阻燃聚乙烯塑料加入单螺杆挤出机中挤成片材，以阻燃聚乙烯塑料成片材为芯层，外贴铝板复合外层，复合成铝塑复合板，其中，阻燃聚乙烯塑料的生产配方为:阻燃剂(氢氧化铝、氢氧化镁粉中一种或两种)75份、钛酸酯偶联剂(KH-201)0.75份、乙酸乙酯0.2份、聚乙烯27份、硬脂酸2份；阻燃聚乙烯塑料的加工工艺为：活化处理-混料-造粒；该塑铝复合板在燃烧时低烟、无有害气体产生，具有防火功能。然而，水合金属氧化物要使得被阻燃材料达到优异的阻燃性能，往往添加量很大，在一定程度上会破坏高分子材料固有的力学性能，无机分散相和高分子连续相之间的结合力较弱，复合材料变脆。另一方面，聚合物基复合材料体系中无机组份过大，使得材料熔体粘度过大、可塑性变差，难以加工成薄型的复合片材(厚度0.5mm-2.0mm)。

所以，针对质地坚硬、厚度较薄的铝塑复合材料，需通过合理的结构设计，引入新的阻燃工艺，制备出一种无卤、抑烟、高效阻燃的功能型铝塑复合硬片材料，以扩大铝塑复合硬片材料的应用范围。

发明内容

本发明提供了一种无卤阻燃铝塑复合硬片材料，其具有高效的阻燃和抑烟性能，抗拉强度高，阻隔和抗紫外老化性好等特点。

本发明还提供了一种无卤阻燃铝塑复合硬片材料的制备方法，该制备方法操作简单，适于工业化生产。

本发明采用如下技术方案：

一种无卤阻燃铝塑复合硬片材料，由涂有乙烯-醋酸乙烯(EVA)胶粘物层的铝膜与涂有有机硅聚合物层的聚乙烯基阻燃芯材复合制成，复合时所述的乙烯-醋酸乙烯胶粘物层与有机硅聚合物层相接。

所述的聚乙烯基阻燃芯材由如下重量份的原料主要经熔融共混挤出制成：54份-74份高密度聚乙烯(HDPE)、16份-28份磷酸三苯酯和10份-18份氮化硼纤维。在一定温度下磷酸三苯酯热分解产生磷酸，磷酸促使表层聚乙烯材料脱水成炭，炭层能有效隔离氧气和热量的蔓延，保护底层材料阻止其进一步燃烧；导热和耐火性能优异的氮化硼纤维纵横交错地均匀分布于阻燃芯材中，当燃烧使体系达到一定温度后，纤维表层与炭层相互粘结形成网状交联结构，该结构能够有效增强大面积炭层的强度，防止炭层结构坍塌导致芯材暴露于空气中而复燃。优选的，所述的氮化硼纤维长度为2mm-3mm，直径为4.5μm-9.5μm，可以更好地达到本发明的效果。