一种耐热阻燃无纺布及其制备方法与流程

1.本发明涉及无纺布技术领域，具体涉及一种耐热阻燃无纺布及其制备方法。


背景技术：

2.无纺布又被称为非织造布，它是一种不需要纺纱织布而形成的织物,只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列,形成纤网结构,然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。无纺布具有手感好、柔软、密度低等优点，被广泛应用于医疗卫生、家居装饰、服装等领域。无纺布作家居装饰用时，可作为高档装饰材料，例如可以用作无纺布墙纸。对家居装饰用的无纺布通常有耐热和阻燃要求，避免无纺布受热容易熔融滴落活以及遇火时容易着火而导致人身财产损失。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种耐热阻燃无纺布，该耐热阻燃无纺布具有良好的耐热性能和阻燃性能，尤其适合用于家居装饰。本发明的另一目的是提供该耐热阻燃无纺布的制备方法。
4.为实现本发明的目的，本发明提供了一种耐热阻燃无纺布，其包括以下质量百分比的原料：聚丙烯65％～70％；聚丙烯接枝马来酸酐15％～20％；六(对氨基苯氧基)环三磷腈1％～2％；磷酸三苯酯2％～3％；氢氧化物阻燃剂8％～10％；二元异氰酸酯1％～2％。
5.优选地，聚丙烯接枝马来酸酐的接枝率为1％～2％。
6.优选地，氢氧化物阻燃剂选自氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种。
7.优选地，二元异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。
8.优选地，耐热阻燃无纺布的原料还包括色母粒、抗老化剂中的至少一种。
9.为实现本发明的另一目的，本发明提供了上述任一方案的一种耐热阻燃无纺布的制备方法，其包括以下步骤：
10.步骤一：将聚丙烯接枝马来酸酐、六(对氨基苯氧基)环三磷腈、磷酸三苯酯、氢氧化物阻燃剂挤出造粒，得到阻燃母粒；
11.步骤二：将阻燃母粒、聚丙烯和二元异氰酸酯混合后熔喷得到无纺布。
12.优选地，在步骤一中，在挤出之前，将聚丙烯接枝马来酸酐、六(对氨基苯氧基)环三磷腈、磷酸三苯酯、氢氧化物阻燃剂在混合搅拌机中混合均匀。
13.优选地，在步骤二中，将阻燃母粒、聚丙烯和二元异氰酸酯在混合搅拌机中混合均匀。
14.优选地，在步骤一和步骤二中，在混合前先将原料烘干。
15.本发明与现有技术相比有益效果在于：
16.本发明的耐热阻燃无纺布以六(对氨基苯氧基)环三磷腈、磷酸三苯酯、氢氧化物
阻燃剂为复配阻燃剂，六(对氨基苯氧基)环三磷腈具有磷腈基团能够提供磷和氮等阻燃元素、苯环的存在能够促进成炭，磷酸三苯酯能够提供阻燃的磷元素并且含有促进成炭的苯环，氢氧化物阻燃剂通过分解也能够起到阻燃作用，三者协同作用，提高了聚丙烯无纺布的阻燃性能。且本发明采用一定量的聚丙烯接枝马来酸酐替换聚丙烯主体材料，聚丙烯接枝马来酸酐含有具有反应活性的酸酐基团，酸酐能够与六(对氨基苯氧基)环三磷腈的氨基反应从而促进六(对氨基苯氧基)环三磷腈的分散，六(对氨基苯氧基)环三磷腈与磷酸三苯酯结构上的相似性使得磷酸三苯酯也能够分散均匀、避免磷酸三苯酯容易析出，聚丙烯接枝马来酸酐同时也能够起到分散氢氧化物阻燃剂的作用。另外，由于氢氧化物阻燃剂等无机填料以及二元异氰酸酯的交联作用，耐热阻燃无纺布具有较高的耐热性能。
具体实施方式
17.本发明提供了一种耐热阻燃无纺布，其具有良好的耐热性能和阻燃性能，尤其适用于家居装饰领域例如制造无纺布墙纸等。该耐热阻燃无纺布可以单独使用，也可以与其他膜状或层状材料配合制成复合材料。耐热阻燃无纺布主要包括以下质量百分比的原料：聚丙烯65％～70％；聚丙烯接枝马来酸酐15％～20％；六(对氨基苯氧基)环三磷腈1％～2％；磷酸三苯酯2％～3％；氢氧化物阻燃剂8％～10％；二元异氰酸酯1％～2％。该耐热阻燃无纺布色还可以包括色母粒、抗老化剂等添加剂的至少一种，赋予无纺布颜色以及耐老化性能。
18.其中，聚丙烯作为基础树脂材料，聚丙烯可以市购而得，聚丙烯的熔体质量流动速率例如可以是30～40g/10min，满足喷熔工艺制备无纺布的要求。
19.聚丙烯接枝马来酸酐是指在聚丙烯分子链上接枝有马来酸酐的改性聚合物，马来酸酐的碳碳双键打开后连接到聚丙烯分子链的次甲基上，保留马来酸酐的酸酐基团，酸酐基团具有反应活性，能够与六(对氨基苯氧基)环三磷腈的氨基基团等进行反应，起到连接六(对氨基苯氧基)环三磷腈和聚丙烯分子链的作用，避免六(对氨基苯氧基)环三磷腈容易从聚合物析出，同时聚丙烯接枝马来酸酐也是一种增容剂，能够提高氢氧化物阻燃剂等原料在聚丙烯中的分散性。聚丙烯接枝马来酸酐中的聚丙烯主链能够很好地与聚丙烯相容。优选地，聚丙烯接枝马来酸酐的接枝率为1～2％，该接枝率范围内的聚丙烯接枝马来酸酐是现有的成熟的产品，原料易得，成本较低。
20.六(对氨基苯氧基)环三磷腈是带有氨基的磷腈类阻燃剂，例如可以选购自张家港信谊化工有限公司的六(对氨基苯氧基)环三磷腈，也可以通过现有技术(例如参考：吴勇等.六-对氨基苯氧基环三磷腈固化环氧树脂热稳定性研究.中国化学会第30届学术年会摘要集-第十分会:高分子2016)公开的方法制备得到。六(对氨基苯氧基)环三磷腈中环三磷腈基团具有较高的磷和氮含量，结构中的苯基能够促进成炭，氨基能够参与反应从而将六(对氨基苯氧基)环三磷腈结合到树脂基体中。六(对氨基苯氧基)环三磷腈价格较高，但对无纺布阻燃性能有较大提高，本发明中六(对氨基苯氧基)环三磷腈用量较少，无纺布总体成本较低。
21.磷酸三苯酯是一种无卤环保型阻燃剂，磷酸三苯酯具阻燃的磷元素和有助于成炭的苯基，具有较好的阻燃作用。磷酸三苯酯还起到增塑剂的作用，便于阻燃母粒的制备以及喷熔制备无纺布。
22.氢氧化物阻燃剂是无机阻燃剂，其具有分解温度高等优点，且具有吸热分解、分解产生水等特点。氢氧化物阻燃剂可以选自氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种。氢氧化物阻燃剂添加到树脂基体中能够起到阻燃和提高耐热性的双重作用。氢氧化物与六(对氨基苯氧基)环三磷腈、磷酸三苯酯能够起到很好的协效阻燃作用。氢氧化物阻燃剂还具有成本低等优点。
23.二元异氰酸酯能够提到交联的作用，反应活性高，能够与六(对氨基苯氧基)环三磷腈的多个氨基反应起到交联的作用，提高无纺布的交联度，从而提高无纺布的耐热性。而且在反应结束后无纺布的放置和使用过程中二元异氰酸酯能够在空气的水或二氧化炭的作用下反应，无需处理残留基团。优选地二元异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。
24.本发明的耐热阻燃无纺布的制备方法可以包括以下步骤：
25.步骤一：将聚丙烯接枝马来酸酐、六(对氨基苯氧基)环三磷腈、磷酸三苯酯、氢氧化物阻燃剂挤出造粒，得到阻燃母粒。先制备阻燃母粒能够提高物料的分散均匀性。优选地，在挤出之前，将聚丙烯接枝马来酸酐、六(对氨基苯氧基)环三磷腈、磷酸三苯酯、氢氧化物阻燃剂在混合搅拌机中混合均匀。优选地，在混合前先将原料烘干。
26.步骤二：将阻燃母粒、聚丙烯和二元异氰酸酯混合后熔喷得到无纺布。优选地，在步骤二中，将阻燃母粒、聚丙烯和二元异氰酸酯在混合搅拌机中混合均匀，再进行熔喷。优选地，在混合前先将原料烘干。
27.以下将通过具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
28.实施例1
29.本实施例的耐热阻燃无纺布包括以下质量百分比的原料：聚丙烯65％；聚丙烯接枝马来酸酐(接枝率1.4％)20％；六(对氨基苯氧基)环三磷腈1％；磷酸三苯酯3％；氢氧化铝10％；六亚甲基二异氰酸酯1％。各原料在使用前烘干备用。
30.该耐热阻燃无纺布的制备方法包括：
31.步骤一：将聚丙烯接枝马来酸酐、六(对氨基苯氧基)环三磷腈、磷酸三苯酯、氢氧化物阻燃剂在混合搅拌机中混合均匀，然后挤出造粒，得到阻燃母粒。
32.步骤二：将阻燃母粒、聚丙烯和二元异氰酸酯在混合搅拌机中混合均匀，然后熔喷得到耐热阻燃无纺布，无纺布克重约为50g/m2。
33.实施例2
34.本实施例的耐热阻燃无纺布包括以下质量百分比的原料：聚丙烯70％；聚丙烯接枝马来酸酐(接枝率1.4％)15％；六(对氨基苯氧基)环三磷腈2％；磷酸三苯酯3％；氢氧化镁8％；甲苯二异氰酸酯2％。各原料在使用前烘干备用。该耐热阻燃无纺布的制备方法与实施例1的制备方法相同。
35.对比例1
36.本对比例的耐热阻燃无纺布包括以下质量百分比的原料：聚丙烯63％；聚丙烯接枝马来酸酐(接枝率1.4％)20％；磷酸三苯酯5％；氢氧化铝12％。各原料在使用前烘干备用。该耐热阻燃无纺布的制备方法与实施例1的制备方法相同。
37.对比例2
38.本对比例的耐热阻燃无纺布包括以下质量百分比的原料：聚丙烯65％；聚丙烯接枝马来酸酐(接枝率1.4％)20％；六(对氨基苯氧基)环三磷腈3％；氢氧化铝10％；六亚甲基二异氰酸酯2％。各原料在使用前烘干备用。该耐热阻燃无纺布的制备方法与实施例1的制备方法相同。
39.对比例3
40.本对比例的耐热阻燃无纺布包括以下质量百分比的原料：聚丙烯65％；聚丙烯接枝马来酸酐(接枝率1.4％)20％；六(对氨基苯氧基)环三磷腈2％；磷酸三苯酯12％；六亚甲基二异氰酸酯1％。各原料在使用前烘干备用。该耐热阻燃无纺布的制备方法与实施例1的制备方法相同。
41.对比例4
42.本对比例的耐热阻燃无纺布包括以下质量百分比的原料：聚丙烯63％；聚丙烯接枝马来酸酐(接枝率1.4％)20％；六(对氨基苯氧基)环三磷腈1％；磷酸三苯酯3％；氢氧化铝10％；六亚甲基二异氰酸酯3％。各原料在使用前烘干备用。该耐热阻燃无纺布的制备方法与实施例1的制备方法相同。
43.将上述实施例和对比例所得的无纺布按照英国家具防火测试bs5852标准(part 1：1979)(火源为丁烷，每次点燃时间为20
±
1s)测试其阻燃性能，按照gb/t 13767-1992测试其耐热性能，试验结果如下表所示。
[0044][0045]
备注：等级3#为通过测试，火源移开后样品不点着；等级4#为通过测试，点着但自行熄灭。
[0046]
由上可见，本发明实施例所制得的无纺布阻燃性能优于对比例1至3中六(对氨基苯氧基)环三磷腈、磷酸三苯酯和氢氧化物采用其他用量时所得的无纺布的阻燃性能。具体地，通过实施例1与对比例1的对比，可知当不采用六(对氨基苯氧基)环三磷腈时，即使磷酸三苯酯、氢氧化铝作为阻燃剂质量总和增加，也不能取得更好的阻燃效果。通过实施例1和对比例2的对比，可知不采用磷酸三苯酯时，即使提高六(对氨基苯氧基)环三磷腈的用量，阻燃效果比不上采用磷酸三苯酯时。通过实施例1和对比例3的对比，可知不采用氢氧化铝
时，只采用磷酸三苯酯和六(对氨基苯氧基)环三磷腈进行组合，阻燃效果会变差。
[0047]
在耐热性能方面，对比例1不采用六(对氨基苯氧基)环三磷腈会导致体系交联密度降低，无纺布耐热性降低；对比例2不采用磷酸三苯酯，无纺布耐热性有所增加但阻燃性下降；对比例3不采用氢氧化铝时耐热性下降严重。本发明实施例能够兼顾阻燃性和耐热性。
[0048]
此外，对比例4虽然在阻燃性能和耐热性能方面与实施例1和2效果相当，但是对比例4中交联剂二元异氰酸酯用量过大，喷熔时容易堵塞机头，且所制得的无纺布表面较为粗糙，因此优选二元异氰酸酯用量小于3％。
[0049]
最后强调的是，上述仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明。凡在本发明的精神之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。