一種膨脹型阻燃劑及其在無紡發(fā)泡阻燃防火壁紙中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及防火建筑材料領(lǐng)域，更具體地涉及防火壁紙領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無紡發(fā)泡壁紙是以無紡紙為基材，轉(zhuǎn)印發(fā)泡漿料、花型和顏色，經(jīng)高溫發(fā)泡而成的裝飾材料，廣泛應(yīng)用于墻面和頂棚裝飾。
[0003]無紡紙是以木纖維或合成纖維為原材料生產(chǎn)而成，屬于可燃材料或易燃材料；發(fā)泡漿料中的PVC糊樹脂P450和鄰苯二甲酸二辛酯(D0P)、發(fā)泡成碳劑、微球發(fā)泡劑(PG20)、環(huán)氧大豆油等易燃材料。因此，壁紙遇火后會迅速起火燃燒、蔓延、并釋放出大量有害氣體和煙霧，嚴(yán)重威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。
[0004]為消除火災(zāi)隱患，公安部和建設(shè)部于1992年頒布實(shí)施了《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局于2006發(fā)布了 GB 8624-2006《建筑材料及制品燃燒性能分級》、GB/T 20284-2006《建筑材料或制品的單體燃燒試驗(yàn)》、GB/T20285-2006《材料產(chǎn)煙毒性危險分級》及GB20286-2006《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求及標(biāo)識》等五項(xiàng)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，對建筑裝飾裝修材料的燃燒性能做了具體規(guī)定，要求應(yīng)用于公共建筑和高層民用建筑的裝飾裝修材料燃燒性能必須為不燃材料(A級)或難燃材料(B1級)。
[0005]因此，研制不改變壁紙的生產(chǎn)工藝流程和性能、成本低、燃燒性能符合8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》不燃材料(A級)或難燃材料(B1級)的阻燃防火壁紙，對擴(kuò)大壁紙的應(yīng)用領(lǐng)域，減小壁紙的火災(zāi)隱患具有重要意義。因此，需要提供一種阻燃劑，包含該阻燃劑具有的裝飾裝修材料具有不燃或難燃的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種阻燃劑，包含該阻燃劑具有的裝飾裝修材料具有不燃或難燃的性能。
[0007]本發(fā)明的要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種阻燃劑在無紡發(fā)泡阻燃防火壁紙中的應(yīng)用。本發(fā)明的阻燃防火壁紙，工藝簡單，成本低，在賦予壁紙阻燃防火功能的同時，完全保留了壁紙的裝飾效果。壁紙的阻燃性能達(dá)到不燃材料(A級)或難燃材料(B1級)(GB8624-2012)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0009]—種膨脹型阻燃劑，該阻燃劑是由下列質(zhì)量份的原料組成:
[0010]脫水催化劑:100 ;
[0011]膨脹碳化劑:0.05?10 ;
[0012]發(fā)泡成碳劑:1?50;
[0013]輔助發(fā)泡及增強(qiáng)劑:1?100。
[0014]優(yōu)選地，所述膨脹型阻燃劑由下列質(zhì)量份的原料組成:
[0015]脫水催化劑:100 ;
[0016]膨脹碳化劑:0.1?2.0 ;
[0017]發(fā)泡成碳劑:10?30;
[0018]輔助發(fā)泡及增強(qiáng)劑:10?30。
[0019]所述脫水催化劑選自硼酸、磷酸一氫銨、磷酸二氫銨、聚磷酸銨、密胺氰尿酸鹽、密胺磷酸鹽、密胺焦磷鹽、密胺聚磷酸鹽、脒基脲磷酸鹽、脒基脲、磷酸胍、磷酸雙胍和聚磷酸胍中的一種或多種。
[0020]所述膨脹碳化劑是指膨脹石墨。
[0021]所述發(fā)泡成碳劑是指三聚氰胺質(zhì)量百分比大于3.0%的三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粉和/或三聚氰胺樹脂膠粉。
[0022]所述輔助發(fā)泡及增強(qiáng)劑是指氫氧化鋁或/和氫氧化鎂。
[0023]所述阻燃劑屬于膨脹型阻燃劑。膨脹型阻燃劑的阻燃機(jī)理如下:當(dāng)壁紙遇到火源或長時間高溫(多220V )作用時，膨脹碳化劑首先受熱膨脹，使壁紙的涂層厚度膨脹至2?50倍，隔絕熱源向發(fā)泡層和無紡紙的傳遞；脫水催化劑吸熱分解，釋放出酸源，作為催化劑，使纖維素等含羥基的化合物脫水，生成非活性的C = C結(jié)構(gòu)，并釋放出水蒸氣；發(fā)泡成碳劑在溫度低于300°C時作為整個體系的粘合劑；隨著體系溫度的進(jìn)一步提高，發(fā)泡成碳劑在脫水催化劑和溫度的作用下分解，釋放出大量不燃性氣體，與輔助發(fā)泡及增強(qiáng)劑熱解釋放出的水蒸氣一起，使發(fā)泡層進(jìn)一步膨脹，隔絕熱量的傳遞，并產(chǎn)生吸熱效應(yīng)；發(fā)泡成碳劑產(chǎn)生的C = C和膨脹碳化劑一起，作為膨脹層的骨架；輔助發(fā)泡及增強(qiáng)劑與脫水催化劑發(fā)生反應(yīng)生成高溫膠粘劑多聚磷酸鋁和磷酸鎂，覆蓋在碳源表面，起到膠結(jié)作用，粘稠液隔斷了熱源的對流傳導(dǎo)。
[0024]在膨脹型阻燃劑體系中，脫水催化劑的質(zhì)量份為100時，膨脹碳化劑的質(zhì)量份小于0.05，由于添加量過少，其受熱膨脹后的總體積對膨脹型阻燃劑體系的作用基本忽略不計(jì)；當(dāng)膨脹碳化劑的質(zhì)量份數(shù)達(dá)到0.1份時，壁紙涂層受到火源或熱源作用時，涂層厚度可膨脹至2.0倍；當(dāng)膨脹碳化劑的質(zhì)量份數(shù)達(dá)到10.0份時，壁紙涂層受到火源或熱源作用時，涂層厚度可膨脹至50.0倍；當(dāng)膨脹碳化劑的質(zhì)量份數(shù)大于10.0份時，壁紙涂層受到火源或熱源作用時，涂層劇烈膨脹，難于形成連續(xù)致密的碳化層，反而降低了阻燃劑的阻燃效果。
[0025]在膨脹型阻燃劑體系中，脫水催化劑的質(zhì)量份為100時，發(fā)泡成碳劑的質(zhì)量份數(shù)小于1.0，由于添加量過少，不能起到對體系的粘合作用，其受熱分解出的不燃?xì)怏w對膨脹型阻燃劑體系的作用基本忽略不計(jì)；當(dāng)發(fā)泡成碳劑的質(zhì)量份數(shù)達(dá)到10份時，可滿足對體系的粘合作用，熱解釋放出的不燃?xì)怏w可有效稀釋壁紙燃燒時釋放出的可燃?xì)怏w濃度，使體系進(jìn)一步膨脹；當(dāng)發(fā)泡成碳劑的質(zhì)量份數(shù)大于50.0份時，導(dǎo)致阻燃劑體系中脫水催化劑的質(zhì)量百分比減少，影響了羥甲基的脫水碳化作用，反而降低了阻燃劑的阻燃效果。
[0026]在膨脹型阻燃劑體系中，脫水催化劑的質(zhì)量份為100份時，輔助發(fā)泡及增強(qiáng)劑的質(zhì)量份數(shù)小于1.0，由于添加量過少，其吸熱和熱解釋放出的水蒸氣對膨脹型阻燃劑體系的作用基本忽略不計(jì)；當(dāng)輔助發(fā)泡及增強(qiáng)劑的質(zhì)量份數(shù)達(dá)到10份時，吸熱作用可有效降低體系溫度上升的速度，熱解釋放出的水蒸氣可有效稀釋壁紙燃燒時釋放出的可燃?xì)怏w濃度；當(dāng)輔助發(fā)泡及增強(qiáng)劑的質(zhì)量份數(shù)大于100.0時，導(dǎo)致阻燃劑體系中脫水催化劑的質(zhì)量百分比減少，影響了羥甲基的脫水碳化作用，反而降低了阻燃劑的阻燃效果。
[0027]膨脹型阻燃劑可應(yīng)用于無紡發(fā)泡阻燃防火壁紙的制造。
[0028]使用所述膨脹型阻燃劑的無紡發(fā)泡阻燃防火壁紙的制造方法，包括如下步驟:
[0029]將無紡紙裝在開卷機(jī)上；
[0030]調(diào)配阻燃發(fā)泡漿料；
[0031]將阻燃發(fā)泡漿料轉(zhuǎn)印到無紡紙上，干燥；
[0032]高溫發(fā)泡成型；
[0033]冷卻、裁邊、截?cái)唷z驗(yàn)、收卷、包裝，制成阻燃防火壁紙。
[0034]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)印可以根據(jù)產(chǎn)品所需花型和顏色，可多次轉(zhuǎn)印。
[0035]所述干燥采用導(dǎo)熱油加熱方式干燥風(fēng)箱干燥。
[0036]所述冷卻為利用冷卻輥冷卻。
[0037]所述阻燃發(fā)泡漿料包括如下質(zhì)量份的原料:
[0038]聚氯乙烯(P450):30 ?80 ；
[0039]鄰苯二甲酸二辛酯(D0P):30?80 ；
[0040]膨脹型阻燃劑:15?110 ;
[0041]重鈣:5?50;
[0042]鈦白粉:5?70;
[0043]AC發(fā)泡成碳劑:1?15 ;
[0044]微球發(fā)泡劑(PG20):2?20 ;
[0045]烷烴類溶劑(D80):0.1?10 ;
[0046]環(huán)氧大豆油:0.1?10 ;
[0047]穩(wěn)定劑:0.1 ?10。
[0048]優(yōu)選地，所述阻燃發(fā)泡漿料包括如下質(zhì)量份的原料:
[0049]P450:45 ?60 ；
[0050]D0P:40 ?55 ;
[0051]膨脹型阻燃劑:22?77 ;
[0052]重鈣:15?35;
[0053]鈦白粉:10?20;
[0054]AC發(fā)泡成碳劑:3?8 ;
[0055]PG20:4 ?8 ;
[0056]D80:1 ?3 ;
[0057]環(huán)氧大豆油:1?3;
[0058]穩(wěn)定劑:1?3。
[0059]所述調(diào)配阻燃發(fā)泡漿料的方法為:將膨脹型阻燃劑原料裝入粉碎機(jī)，粉碎、混合，通過80目以上的篩網(wǎng)；將所述阻燃發(fā)泡漿料的原料在勻漿機(jī)中混合均勻、過濾。
[0060]通過80目以上的篩網(wǎng)，是為了獲得比剛好通過80目篩孔的粉末更細(xì)的粉末。
[0061]所述阻燃發(fā)泡漿料中，膨脹型阻燃劑的質(zhì)量為發(fā)泡漿料的4.0被％以下時，由于膨脹型阻燃劑的添加量不足，壁紙的燃燒性能僅能達(dá)到GB8624規(guī)定的可燃材料(D級)規(guī)定；膨脹型阻燃劑的質(zhì)量為發(fā)泡漿料的4.0wt%以上時，壁紙的燃燒性能達(dá)到GB8624規(guī)定的難燃性材料(B1-C級)規(guī)定；膨脹型阻燃劑的質(zhì)量為發(fā)泡漿料的10.0wt%以上時，壁紙的燃燒性能達(dá)到GB8624規(guī)定的難燃性材料(B1-B級)規(guī)定；膨脹型阻燃劑的質(zhì)量為發(fā)泡漿料的28.0wt%以上時，壁紙的燃燒性能達(dá)到GB8624規(guī)定的不燃材料(A級)規(guī)定；阻燃發(fā)泡漿料中，膨脹型阻燃劑的質(zhì)量為發(fā)泡漿料的40.0wt%以上時，隨著阻燃劑所占質(zhì)量百分比的進(jìn)一步提高，阻燃防火壁紙的燃燒性能基本沒有變化，產(chǎn)品的成本相應(yīng)提高；當(dāng)膨脹型阻燃劑的質(zhì)量為發(fā)泡漿料60.0wt%以上時，產(chǎn)品的柔韌性和加工性能由于阻燃劑的添加量過量而降低。
[0062]膨脹型阻燃劑在阻燃發(fā)泡漿料中所占的質(zhì)量百分比不同，產(chǎn)品的燃燒性能等級也不同。生產(chǎn)燃燒性能符合GB8624 B1-C級的阻燃防火壁紙時，膨脹型阻燃劑在阻燃發(fā)泡漿料中所占的質(zhì)量百分比采用4.0wt%?10.0wt% ;生產(chǎn)燃燒性能符合GB8624 B1-B級的阻燃防火壁紙時，膨脹型阻燃劑在阻燃發(fā)泡漿料中所占的質(zhì)量百分比采用10.0wt%?28.0wt% ;生產(chǎn)燃燒性能符合GB8624 A級不燃壁紙時，膨脹型阻燃劑在阻燃發(fā)泡漿料中所占的質(zhì)量百分比采用28.0wt%?40.0wt%。
[0063]本發(fā)明的有益效果如下:
[0064]1、使用膨脹型阻燃劑代替發(fā)泡漿料中的部分重鈣和鈦白粉，配成發(fā)泡漿料，降低壁紙燃燒時的放熱量和火焰?zhèn)鞑ニ俣?、減少無紡紙燃燒時的有毒氣體和煙氣濃度。
[0065]2、本發(fā)明提供的阻燃防火壁紙制造方法，在不改變無紡發(fā)泡壁紙的生產(chǎn)工藝、流程和裝備的情況下，生產(chǎn)出燃燒性能和煙氣毒性符合GB8624-2012 A級或B1-B級建筑材料規(guī)定的阻燃防火壁紙。
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