專利名稱：一種無鹵阻燃氈及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種防火用品及其制備方法，具體地涉及一種無鹵阻燃氈及其制備方法。
背景技術：
阻燃氈具有隔熱、保溫、吸音效果，可廣泛應用于汽車內飾件、空調壓縮機和其他需要隔熱阻燃的電子電器元件和設備。近年來，隨著阻燃氈應用領域的用量不斷增加，對氈的阻燃要求和含粉塵量、含游離氨量等方面的要求也越來越嚴格。由于阻燃氈絕大部分應用于電子電器設備，因此特別需要考慮到設備中的金屬零部件的腐蝕問題。例如，空調壓縮機中大部分零件由銅金屬材料制成，對阻燃氈的性能也提出了更為嚴格的要求。
一方面，在現(xiàn)有的阻燃氈中，通常是由酚醛樹脂作為粘接劑，再使用六次亞甲基四胺做固化劑來固化阻燃氈。六次亞甲基四胺中含氨，因此阻燃氈所含的游離氨含量偏高，從而會對銅金屬材料造成腐蝕。
另一方面，如果所用阻燃劑含鹵素，則含鹵難燃劑的阻燃氈且經長時間作用受熱而產生鹵素離子也會腐蝕金屬零部件，尤其在高濕度條件下這種腐蝕情況更為嚴重，并且含鹵系難燃劑的阻燃氈在廢棄焚燒處理時也會生成有腐蝕性的鹵化氫氣體。因此，含鹵含氮元素的阻燃劑盡量不用。
另外，進一步簡化阻燃氈的生產工藝并減少能源消耗也已成為當務之急。
JP 07-003594則介紹了將粉狀阻燃劑如磷酸、聚磷酸、磷酸酯、等與廢舊纖維材料均勻混合后，經開松、翻毛得到一均勻厚度的毛氈，再經加熱使酚醛樹脂粘接劑熔化、六次亞甲基甲胺就可直接得到阻燃氈，但所得阻燃氈易吸潮，故耐水性差，含氨量高。
在GB2227500中提出采用將樹脂膠粘劑如聚氯乙烯或聚醋酸乙烯和阻燃劑如尿醛樹脂混合并配成漿液對氈進行噴霧處理，然后通過熱風烘箱或紅外線加熱器予以烘干，但該技術所得阻燃氈阻燃效果差，無法達到阻燃等級UL94 HF-1。
綜上所述，本領域缺乏一種具備良好阻燃效果同時又能夠減少對金屬部件的腐蝕的阻燃氈。因此本領域迫切需要開發(fā)阻燃效果好、游離含氨量低、含鹵量低、減少對金屬部件的腐蝕的阻燃氈及其制備方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于獲得阻燃效果好、游離含氨量低、含鹵量低、減少對金屬部件的腐蝕的阻燃氈及其制備方法在本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于制備無鹵阻燃氈的混合物，所述的混合物包括以下組分(a)以混合物總重量計30-80wt％的纖維；(b)以混合物總重量計10-60wt％的無鹵阻燃劑；(c)以混合物總重量計10-50wt％的粘接劑；其中，所述纖維包括天然纖維、合成纖維或其組合；所述無鹵阻燃劑是無機酸與選自鋁、鈣、鎂、鋅的金屬形成的鹽或其組合，其中所述的無機酸選自磷酸、硫酸、硼酸或其組合；所述粘接劑包括熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其組合。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選例中，所述纖維中包括的天然纖維選自棉、毛、麻或其組合；所述合成纖維選自粘膠纖維、聚酯纖維、腈綸、氯綸、丙綸或其組合。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選例中，所述的無鹵阻燃劑選自磷酸二氫鋁、磷酸二氫鈣、磷酸鈣、磷酸鎂、硫酸鋁、硅灰石、硼酸鋅或其組合。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選例中，所述的無鹵阻燃劑包括以無鹵阻燃劑總重量計50-70wt％的磷酸二氫鹽、以無鹵阻燃劑總重量計30-50wt％的中性鹽，所述磷酸二氫鹽包括磷酸二氫鋁、磷酸二氫鈣或其組合，其中所述中性鹽包括磷酸鈣、磷酸鎂、硫酸鋁、硅灰石、硼酸鋅或其組合。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選例中，所述的熱塑性樹脂選自聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰胺或其共聚物、聚乙烯、聚丙烯或其組合；所述的熱固性樹脂選自蜜胺甲醛樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂或其組合。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選例中，所述無鹵阻燃劑包括以無鹵阻燃劑總重量計50-70wt％的磷酸二氫鋁、以無鹵阻燃劑總重量計30-50wt％的硼酸鋅，所述的粘接劑包括以粘接劑總重量計60-80wt％的乙酸-醋酸乙烯共聚物、以粘接劑總重量計20-40wt％的脲醛樹脂；或者所述的粘接劑包括以粘接劑總重量計60-80wt％的聚醋酸乙烯、以粘接劑總重量計20-40wt％的蜜胺甲醛樹脂。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選例中，所述的無鹵阻燃劑為粒度在2--200μm之間的粉末。
本發(fā)明還提供一種制備無鹵阻燃氈的方法，包括以下的步驟(i)將(a)纖維、(b)無鹵阻燃劑和(c)粘接劑進行混合，形成混合物，其中所述(a)纖維占混合物總重量的30-80wt％，所述(b)無鹵阻燃劑占混合物總重量的10-60wt％，所述(c)粘接劑占混合物總重量的10-50wt％；(ii)將步驟(i)得到的混合物在190-230℃加熱2-6分鐘，使混合物固化成型，從而得到無鹵阻燃氈。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選例中，步驟(i)中先混合無鹵阻燃劑和粘接劑，然后與纖維混合，得到混合物。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選例中，還包括預先加熱步驟，即將步驟(i)得到的混合物在150-180℃預先加熱2-6分鐘，得到第一固化的阻燃氈；所述第一固化的阻燃氈進行步驟(ii)得到無鹵阻燃氈。
具體實施例方式
本發(fā)明人經過廣泛而深入的研究，通過改進制備工藝，在制備無鹵阻燃氈的混合物中采用新的無鹵阻燃劑，該新的無鹵阻燃劑本身就可以作為固化劑對本發(fā)明的粘接劑進行固化，因此不需要添加任何固化劑，從而使游離氨含量小于50ppm，所得阻燃氈具有優(yōu)異的阻燃效果。本發(fā)明的無鹵阻燃劑從而使游離含氨量進一步大幅下降，故同時滿足了阻燃效果好、游離含氨量低、含鹵量低、減少對金屬部件的腐蝕的多項要求。故特別適合在需要隔熱阻燃的電子電器元件和設備中進行應用。在此基礎上完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的用于制備無鹵阻燃氈的混合物，包括以下組分(a)以混合物總重量計30-80wt％的纖維；(b)以混合物總重量計10-60wt％的無鹵阻燃劑；(c)以混合物總重量計10-50wt％的粘接劑；其中，所述纖維包括天然纖維、合成纖維或其組合；所述無鹵阻燃劑是無機酸與選自鋁、鈣、鎂、鋅的金屬形成的鹽或其組合，其中所述的無機酸選自磷酸、硫酸、硼酸或其組合；所述粘接劑包括熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其組合。
顯然，本發(fā)明的混合物制備得到的無鹵阻燃氈也在本發(fā)明的保護范圍內。本發(fā)明的無鹵阻燃氈可以采用氈的形式，也可以采用其它本領域常見的阻燃用品的形式。
以下對本發(fā)明的各個技術特征進行詳細描述。
纖維本發(fā)明的纖維選自天然纖維、合成纖維的一種或幾種。其中，所述的天然纖維可以是本領域常見的天然纖維，例如選自棉、毛、麻或其組合；所述的合成纖維可以是本領域常見的合成纖維，例如選自粘膠纖維、聚酯纖維、腈綸、氯綸、丙綸或其組合。
本發(fā)明的纖維可以是新的，也可以出于節(jié)省資源的目的而選用廢舊邊角纖維材料并經切斷、細化、開松而制得。本發(fā)明中，開松的定義是將纏結的纖維打開成單絲。
本發(fā)明的纖維占阻燃氈總重量的30-80wt％，更好為40-60wt％。
無鹵阻燃劑所述無鹵阻燃劑是無機酸與選自鋁、鈣、鎂、鋅、的金屬形成的鹽或其組合，其中所述的無機酸選自磷酸、硫酸、硼酸、或其組合。所述鹽既可以是酸式鹽，也可以是中性鹽。
較佳地，所述無鹵阻燃劑中為酸式鹽和中性鹽的組合。較佳地，所述酸式鹽為磷酸二氫鋁、磷酸二氫鈣或其組合；所述中性鹽為磷酸鈣、磷酸鎂、硫酸鋁、硅灰石、硼酸鋅或其組合。
較佳地，無鹵阻燃劑中以無鹵阻燃劑的總重量計，包括50-70wt％的酸式鹽、30-50wt％的中性鹽。
例如，本發(fā)明的無鹵阻燃劑的例子中，以無鹵阻燃劑的總重量計，含有66wt％的磷酸二氫鋁、17wt％的硫酸鋁、17wt％的硼酸鋅。
無鹵阻燃劑的用量占阻燃氈總重量的10-60wt％，更好為20-40wt％。阻燃劑用量少于20wt％，則阻燃效果不理想；阻燃劑用量超過40wt％，雖然阻燃氈阻燃效果好但卻極大影響氈的粘接性，使阻燃氈所含粉塵量增加。
本發(fā)明的無鹵阻燃劑較佳是粉末狀的，其適宜粒度為2-200μm，最好為2-100μm。
粘接劑本發(fā)明的粘接劑可選自熱塑性樹脂、熱固性樹脂中的一種或幾種，也即所述粘接劑可以為熱塑性樹脂、熱固性樹脂、或熱塑性樹脂和熱固性樹脂組合而形成的混合物。其中熱塑性樹脂選自聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚酰胺共聚物如PA6，PA66等、聚乙烯和聚丙烯中的一種或幾種，熱固性樹脂選自蜜胺甲醛樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚甲醛樹脂中的一種或幾種。
較佳地，本發(fā)明的粘接劑采用上述熱塑性樹脂和熱固性樹脂的組合，組合形成的混合物包括以粘接劑重量計60-80wt％的熱塑性樹脂和20-40wt％的熱固性樹脂，較佳地，含有以粘接劑重量計65-75wt％上述熱塑性樹脂和25-35wt％的上述熱固性樹脂。
例如，粘接劑包括以粘接劑總重量計70wt％的乙烯-醋酸乙烯共聚物和以粘接劑重量計30wt％的脲醛樹脂。
又或者粘接劑包括以粘接劑總重量計60-80wt％的聚醋酸乙烯和以粘接劑總重量計20-40wt％的蜜胺甲醛樹脂。
粘接劑的用量占阻燃氈總重量的10-50wt％，更好為20-40wt％。粘接劑用量不可過少，否則影響阻燃氈的固化性能。
添加劑本發(fā)明的制備阻燃氈的混合物可以加入其它本領域常見的添加劑，如著色劑、抗氧化劑。
例如，可以在本發(fā)明的混合物中添加著色劑。過去通常是由酚醛樹脂作為粘接劑，六次亞甲基四胺做固化劑來固化阻燃氈，所得阻燃氈制品呈現(xiàn)色彩較為鮮艷的綠色，故俗稱綠氈。本發(fā)明組成物可根據(jù)實際需要，例如配入著色劑永固黃與大紅(加入量為纖維的0.1-2wt％)，將阻燃氈染成各種綠色。
制備方法為實現(xiàn)本發(fā)明目的，可直接將纖維開松后，與一定比例的阻燃劑粉末和粘接劑混合，使粉末均勻分布在纖維的內部及表面，然后加熱至150～230℃，較好地，210～220℃使粘接劑固化，最后得到阻燃氈。有時為得到成型用阻燃氈，也可在較低溫度下如120℃加熱使阻燃氈外表固化，內部還處于可塑性狀態(tài)，以便在下一步工序高溫下進一步固化成型而得到所需制品。
本發(fā)明所述的阻燃氈制造時不需要添加任何固化劑，所得阻燃氈具有優(yōu)異的阻燃效果和粘接性能，且游離氨含量小于50ppm。
以下結合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。比例和百分比基于重量，除非特別說明。
實施例1按表1各例子中所述組分比例來制備阻燃氈，具體為將纖維材料碎屑(其中，棉纖維與聚酯纖維的比例為70/30)松毛并細化，取該毛狀纖維加入混合均勻的阻燃劑粉末和粘接劑，然后經200℃加熱固化便可得到所需阻燃氈。
表1 表1中所有組分均以克為單位。
性能評價為比較阻燃氈的性能，采用下列測試方法如UL94水平燃燒試驗、游離氨含量、粉塵量來予以評價。
UL94水平燃燒試驗按UL94《設備和器具部件用塑料材料易燃性試驗》標準進行水平燃燒泡沫材料試驗。測試試樣樣條的厚度為5mm，阻燃等級分為HBF，HF-1，HF-2三個等級。
游離氨含量試驗從阻燃氈材料各部位取邊長不大于5mm的試樣約5克，浸泡于100ml純水中提取，按納氏實驗測定。
粉塵量的測定將100cm2的試樣放置于設置溫度為150℃的烘箱內，48小時后取出，自由落下4到5次，測量因落下?lián)p失的質量。
按上述測試方法所得結果見表2。
表2

本發(fā)明的阻燃氈主要用于電子電器設備，因而需要考慮設備中金屬部件的腐蝕問題。電子電器設備例如空調壓縮機中大部分的零件由銅制成。如果阻燃氈中所含游離氨偏高，就會造成銅腐蝕。本發(fā)明的阻燃氈游離氨含量小于50ppm，滿足了應用的需求。
本發(fā)明的所述的混合物或其制品中鹵素的含量小于2ppm，游離氨的含量小于50ppm。
在本發(fā)明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
權利要求
1.一種用于制備無鹵阻燃氈的混合物，其特征在于，所述的混合物包括以下組分(a)以混合物總重量計30-80wt％的纖維；(b)以混合物總重量計10-60wt％的無鹵阻燃劑；(c)以混合物總重量計10-50wt％的粘接劑；其中，所述纖維包括天然纖維、合成纖維或其組合；所述無鹵阻燃劑是無機酸與選自鋁、鈣、鎂、鋅的金屬形成的鹽或其組合，其中所述的無機酸選自磷酸、硫酸、硼酸或其組合；所述粘接劑包括熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其組合。
2.如權利要求1所述的混合物，其特征在于，所述纖維中包括的天然纖維選自棉、毛、麻或其組合；所述合成纖維選自粘膠纖維、聚酯纖維、腈綸、氯綸、丙綸或其組合。
3.如權利要求1所述的混合物，其特征在于，所述的無鹵阻燃劑選自磷酸二氫鋁、磷酸二氫鈣、磷酸鈣、磷酸鎂、硫酸鋁、硅灰石、硼酸鋅或其組合。
4.如權利要求3所述的混合物，其特征在于，所述的無鹵阻燃劑包括以無鹵阻燃劑總重量計50-70wt％的磷酸二氫鹽、以無鹵阻燃劑總重量計30-50wt％的中性鹽，其中所述磷酸二氫鹽包括磷酸二氫鋁、磷酸二氫鈣或其組合，其中所述中性鹽包括磷酸鈣、磷酸鎂、硫酸鋁、硅灰石、硼酸鋅或其組合。
5.如權利要求1所述的混合物，其特征在于，所述的熱塑性樹脂選自聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰胺或其共聚物、聚乙烯、聚丙烯或其組合；所述的熱固性樹脂選自蜜胺甲醛樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂或其組合。
6.如權利要求1所述的混合物，其特征在于，所述無鹵阻燃劑包括以無鹵阻燃劑總重量計50-70wt％的磷酸二氫鋁、以無鹵阻燃劑總重量計30-50wt％的硼酸鋅，所述的粘接劑包括以粘接劑總重量計60-80wt％的乙酸-醋酸乙烯共聚物、以粘接劑總重量計20-40wt％的脲醛樹脂；或者所述的粘接劑包括以粘接劑總重量計60-80wt％的聚醋酸乙烯、以粘接劑總重量計20-40wt％的蜜胺甲醛樹脂。
7.如權利要求1、4、5、6中任一項所述的混合物，其特征在于，所述的無鹵阻燃劑為粒度在2--200μm之間的粉末。
8.一種制備無鹵阻燃氈的方法，其特征在于，包括以下的步驟(i)將(a)纖維、(b)無鹵阻燃劑和(c)粘接劑進行混合，形成混合物，其中所述(a)纖維占混合物總重量的30-80wt％，所述(b)無鹵阻燃劑占混合物總重量的10-60wt％，所述(c)粘接劑占混合物總重量的10-50wt％；(ii)將步驟(i)得到的混合物在190-230℃加熱2-6分鐘，使混合物固化成型，從而得到無鹵阻燃氈。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(i)中先混合無鹵阻燃劑和粘接劑，然后與纖維混合，得到混合物。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，還包括預先加熱步驟，即將步驟(i)得到的混合物在150-180℃預先加熱2-6分鐘，得到第一固化的阻燃氈；所述第一固化的阻燃氈進行步驟(ii)得到無鹵阻燃氈。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制備無鹵阻燃氈的混合物，所述的混合物包括以下組分(a)以混合物總重量計30－80wt％的纖維；(b)以混合物總重量計10－60wt％的無鹵阻燃劑；(c)以混合物總重量計10－50wt％的粘接劑。本發(fā)明還提供了上述無鹵阻燃氈的制備方法。本發(fā)明的阻燃氈阻燃效果好、游離含氨量低、含鹵量低、減少了對金屬部件的腐蝕。
文檔編號D06M11/00GK1990928SQ20051011200
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權日2005年12月26日
發(fā)明者劉彥明, 張晉軍, 陳崇偉, 單淵復 申請人:上?；ぱ芯吭?br>