CN107629354B - 一种主动型防火聚氯乙烯天花软膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑装饰材料领域，具体涉及一种主动型防火聚氯乙烯天花软膜及其制备方法，各组分的重量比例为：聚氯乙烯90～120重量份，热稳定剂2～5重量份，二氧化钛5～20重量份，增塑剂30～50重量份，阻燃剂2～12重量份。所使用热稳定剂为钙锌复合稳定剂，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，磷酸三甲酚酯和磷酸三氯乙酯的一种或多种的混合物，阻燃剂为脱水催化剂聚磷酸铵、碳化剂季戊四醇和发泡剂三聚氰胺的混合体。由于使用高效磷系阻燃增塑剂部分或全部代替传统无阻燃效果的增塑剂，该天火软膜防火性能良好，防火性能基本与纯聚氯乙烯相同，燃烧过程中发烟量无明显增大，同时保持了良好的加工性能；并且该软膜制造工艺简单，适合在各类室内外装饰工程中大面积使用。

Description

一种主动型防火聚氯乙烯天花软膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑装饰材料领域，具体涉及一种主动防火的聚氯乙烯天花软膜及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，人们生活质量的日益提高，人们对房屋所使用的建筑装饰材料的要求也不断提高，其中作为吊顶材料的天花软膜，质地相对柔软，能够较为方便地制作出平面、曲面、立体等多种形状效果，能够满足设计师的需求以实现其艺术构思，并且克服了传统天花造型颜色单一和小块拼装的局限性，因此深受人们的喜爱。由于其造型方便和整体性强的优点，天花软膜不仅用于普通住房，还广泛地应用于学校，体育馆和音乐厅等公共场所。基于对广大人民群众生命财产安全的考虑，对于公共场所使用的吊顶材料，我国对其防火等级有着十分严格要求，因此在天花软膜的各类性能中，其防火性能显得尤为重要。

目前天花软膜的主要材料为聚氯乙烯，聚氯乙烯自身的力学性能，耐腐蚀性，防火性能等各类性能均满足人们的要求，但在加工过程中需要引入部分增塑剂以改善其加工性能，而加入的大量增塑剂会显著降低天花软膜的防火性能。因此本发明提出了一种主动型防火聚氯乙烯天花软膜的制备方法和应用，该天花软膜在制备过程中使用高效磷系阻燃增塑剂和各类阻燃剂，在不降低聚氯乙烯天花软膜的力学性能和加工性能的基础上，能有效地提升了其防火性能。

发明内容

本发明的目的在于解决传统天花软膜防火性能较差，无法满足消防安全和环境保护要求等问题，提供一种主动型防火聚氯乙烯天花软膜。

为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现的：主动型防火聚氯乙烯天花软膜，其由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯90～120重量份，热稳定剂2～5重量份，二氧化钛5～20重量份，增塑剂30～50重量份，阻燃剂2～12重量份。

本发明所述的主动型防火聚氯乙烯天花软膜，优选地，其由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯100重量份，热稳定剂3重量份，二氧化钛5～20 重量份，增塑剂42重量份，阻燃剂3重量份。

本发明所述的主动型防火聚氯乙烯天花软膜，优选地，所述阻燃剂为聚磷酸铵、炭化剂季戊四醇和发泡剂三聚氰胺的混合体，其中聚磷酸铵为 0.5-1.5重量份，季戊四醇为0.5-1.5重量份，三聚氰胺为0.5-1.5重量份，三者总和为3重量份。

聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺等三种阻燃剂，具有协同作用，能够起到发泡成炭，隔绝热量的作用。其机理为：聚磷酸铵为酸源、季戊四醇为碳源、三聚氰胺为发泡组分，当温度达到220℃左右时，聚磷酸铵发生分解，分解产物中包含无机酸；随着温度的继续升高，聚磷酸铵分解生成的无机酸能够与碳源季戊四醇发生酯化反应，在酯化反应发生之前或者反应过程中，发泡组分三聚氰胺吸热后分解产生大量不燃性气体，气体在逸出的过程中使软化的组分膨胀发泡；随着反应的不断进行，逐渐形成“蜂窝状”的膨胀炭质层，该炭层能够起到隔绝热量，阻止进一步燃烧，保护内部结构的作用，因此称为主动型防火，区别于传统阻燃剂被动吸热的阻燃方式。

本发明所述的主动型防火聚氯乙烯天花软膜，优选地，所述聚氯乙烯的平均聚合度为1200-1500，挥发物-包括水含量不大于0.4％，筛余物的筛孔 0.063mm不大于1.0％，残留氯乙烯含量不大于10mg/kg。

本发明所述的主动型防火聚氯乙烯天花软膜，优选地，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂，其主要成分为钙皂和锌皂，钙皂为硬脂酸钙、棕榈酸钙、油酸钙，亚油酸钙，戊二酸钙和癸二酸钙的一种或多种的混合体；锌皂为硬脂酸锌，棕榈酸锌，油酸锌，月桂酸锌，戊二酸锌和癸二酸锌的一种或多种的混合体。该钙锌复合稳定剂是一种无毒、环保型的热稳定剂。

本发明所述的主动型防火聚氯乙烯天花软膜，优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、磷酸三甲酚酯(TCP)和磷酸三氯乙酯(TECP)的一种或多种的混合。

本发明第二方面所要解决的技术问题是提供一种主动型防火聚氯乙烯天花软膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)按比例称取各组分备用；

(2)将称取的聚氯乙烯、钙锌复合热稳定剂、二氧化钛、增塑剂和阻燃剂加入高速搅拌器中搅拌，使其分散均匀；

(3)将混合均匀的混合物加入双辊混炼机进行开炼加工，直至成膜表面光滑且无龟裂；

(4)将开炼过的混合物置于平板硫化仪中加压成型，得到本发明的天花软膜。

优选地，步骤(3)中的加工温度为145～165℃。

优选地，步骤(4)中，压力为3～8MPa，加工温度为145～165℃，硫化时间20～60min。

本发明所述的主动型防火聚氯乙烯天花软膜具有如下优点：

(1)该主动型防火聚氯乙烯天花软膜由于使用了高效磷系阻燃增塑剂磷酸三甲酚酯(TCP)和磷酸三氯乙酯(TECP)部分或全部代替了传统无阻燃效果的增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，在不影响防火性能的同时，保持了良好的加工性能；

(2)该主动型防火聚氯乙烯天花软膜的防火性能良好，防火性能基本与纯聚氯乙烯相同，同时燃烧过程中发烟量无明显增大；

(3)该主动型防火聚氯乙烯天花软膜的原料价格低，制造工艺简单，综合成本较低，适合在各类室内外装饰工程中大面积使用。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

介绍和概述

本发明通过举例而非给出限制的方式来进行说明。应注意的是，在本公开文件中所述的“一”或“一种”实施方式未必是指同一种具体实施方式，而是指至少有一种。

下文将描述本发明的各个方面。然而，对于本领域中的技术人员显而易见的是，可根据本发明的仅一些或所有方面来实施本发明。为说明起见，本文给出具体的编号、材料和配置，以使人们能够透彻地理解本发明。然而，对于本领域中的技术人员将显而易见的是，本发明无需具体的细节即可实施。在其他例子中，为不使本发明费解而省略或简化了众所周知的特征。

将各种操作作为多个分立的步骤而依次进行描述，且以最有助于理解本发明的方式来说明；然而，不应将按次序的描述理解为暗示这些操作必然依赖于顺序。

将根据典型种类的反应物来说明各种实施方式。对于本领域中的技术人员将显而易见的是，本发明可使用任意数量的不同种类的反应物来实施，而不只是那些为说明目的而在这里给出的反应物。此外，也将显而易见的是，本发明并不局限于任何特定的混合示例。

具体实施例

实施例1

(1)按以下配比称取各组分：聚氯乙烯100g，钙锌复合热稳定剂3g，二氧化钛10g，磷酸三甲酚酯21g，磷酸三氯乙酯21g，聚磷酸铵1g，季戊四醇1g，三聚氰胺1g；

(2)将上一步称取的聚氯乙烯、钙锌复合热稳定剂、二氧化钛、磷酸三甲酚酯、磷酸三氯乙酯、聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺加入高速搅拌器中，搅拌3min，使其分散均匀；

(3)将混合均匀的混合物加入双辊混炼机进行开炼，加工温度为 155℃，直至成膜表面光滑且无龟裂；

(4)将开炼过的混合物至于平板硫化仪中加压成型，压力为5MPa，加工温度为150℃，硫化时间30min。

为了进一步表征本发明中所述的主动型防火聚氯乙烯天花软膜的防火性能，按照以下标准和方法分别进行了测试：

(1)EN 13823:2010建筑制品对火反应(不含铺地材料的建筑制品单项燃烧试验方法)，测试结果取3次试验结果的平均值；

(2)EN ISO 11925-2:2010对火反应试验，建筑制品在直接火焰冲击下的可燃性(第2部分：单个火源试验)，测试结果取6次试验结果的平均值。测试样品密度为478g/m²，试样安装与固定方法参照GB/T 20284：用密度约为1800kg/m³，厚度为8mm的防火水泥板作为基材，样品用螺钉固定在基材上，无接缝。

防火性能测试结果如表1 和表2 所示：

表1 一种主动型防火聚氯乙烯天花软膜防火性能测试结果

根据EN 13501-1:2007+A1:2009对样品进行分级，燃烧性能等级：B-s1, d0。

表2 一种主动型防火聚氯乙烯天花软膜燃烧性能等级

如上文所述，发明中所述的主动型防火聚氯乙烯天花软膜具有良好的防火性能的同时，对其各项力学性能也按照以下标准和方法进行了测试：

(1)撕裂强度测试中，测试方法为ASTM D1004-13，试样厚度为0.197 mm，测试速度为51mm/min，测试环境温度为23±2℃，测试环境湿度为 50±5％RH；

(2)拉伸强度和断裂伸长率测试中，测试方法为ISO 527-1:2012&ISO 527-3:1995/Cor.2:2001，试样宽度为25mm，试样厚度为0.196mm，测试速度为500mm/min，夹头距离为50mm，测试环境温度为23±2℃，测试环境湿度为50±5％RH。

力学性能测试结果如表3所示：

表3 一种主动型防火聚氯乙烯天花软膜力学性能测试结果

实施例2

与实施例1相比，将第一步中聚氯乙烯用量变为110g，其他条件保持不变。

实施例3

与实施例1相比，将第一步中热稳定剂用量变为5g，其他条件保持不变。

实施例4

与实施例1相比，将第一步中二氧化钛用量变为14g，其他条件保持不变。

实施例5

与实施例1相比，将第一步中磷酸三甲酚酯(TCP)用量变为17g，磷酸三氯乙酯(TECP)用量变为25g，其他条件保持不变。

实施例6

与实施例1相比，将第一步中聚磷酸铵，季戊四醇和三聚氰胺的用量均变为2g，其他条件保持不变。

实施例7

与实施例1相比，将第二步中搅拌时间变为4min，其他条件保持不变。

实施例8

与实施例1相比，将第三步中加工温度变为150℃，其他条件保持不变。

实施例9

与实施例1相比，将第四步中加压压力变为8MPa，其他条件保持不变。

实施例10

与实施例1相比，将第四步中加工温度变为148℃，其他条件保持不变。

实施例2-10中获得的主动型防火聚氯乙烯天花软膜与实施例1的产品具有类似的性能。

以上所述具体实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或替换，这些改进或替换也应当视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.主动型防火聚氯乙烯天花软膜，其特征在于，其由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯100重量份，热稳定剂3重量份，二氧化钛10重量份，增塑剂42重量份，阻燃剂3重量份；所述增塑剂为磷酸三甲酚酯21重量份，磷酸三氯乙酯21重量份；所述阻燃剂为聚磷酸铵、炭化剂季戊四醇和发泡剂三聚氰胺的混合体，其中聚磷酸铵为1重量份，季戊四醇为1重量份，三聚氰胺为1重量份；

制备方法，包括以下步骤：

(1) 按比例称取各组分备用；

(2) 将称取的聚氯乙烯、热稳定剂、二氧化钛、增塑剂和阻燃剂加入高速搅拌器中搅拌，使其分散均匀；

(3) 将混合均匀的混合物加入双辊混炼机进行开炼加工，直至成膜表面光滑且无龟裂；

(4) 将开炼过的混合物置于平板硫化仪中加压成型，得到天花软膜。

2.根据利要求1所述主动型防火聚氯乙烯天花软膜，其特征在于，所述聚氯乙烯的平均聚合度为1200-1500，挥发物-包括水含量不大于0.4%，筛余物的筛孔0.063mm不大于1.0%，残留氯乙烯含量不大于10mg/kg。

3.根据利要求1所述主动型防火聚氯乙烯天花软膜，其特征在于，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂。

4.根据利要求1所述的主动型防火聚氯乙烯天花软膜，其特征在于，步骤（3）中的加工温度为145~165 ℃。

5.根据利要求1所述的主动型防火聚氯乙烯天花软膜，其特征在于，步骤（4）中，压力为3~8 MPa，加工温度为145~165 ℃，硫化时间20~60 min。