[发明专利]一种膨胀阻火型防水卷材及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于通用材料的功能化和高性能化研发领域，是功能性有机聚合物基复合材料体系，尤其涉及一种膨胀阻火型防水卷材及制备方法。

背景技术

建筑技术的进步正向着工业化、现代化和产业化的方向发展，随之而来的是钢结构建筑和金属屋面使用量快速增长，金属结构及屋面的使用成为建筑技术进步的最明显的特征。大部分钢结构或金属屋面都伴有保温隔热层，能够达到建筑保温隔热有关标准要求的保温材料，基本都是可燃材料。

现有的阻燃型防水卷材采用的技术措施是在材料组分中使用阻燃剂，随着其含量达到一定要求，阻燃性能会有所提高。但其阻燃防水卷材一旦燃烧，随着热量向基层传递，基层或者底层结构会升温，燃烧会蔓延致基层和结构，导致结构失效。阻燃防水卷材仅仅提高了燃烧点，不具备阻止燃烧继续蔓延的功能。

在大多数的干燥地区，外部失火燃烧的机会正在增加，提高屋顶最外面的防水层的阻火性能，增强防火安全性已经很迫切。对金属建筑结构和金属屋顶支撑体系进行失火保护，保证失火燃烧过程的一定时间内金属承载能力得以保持，赢得更长的施救时间和施救机会，是金属建筑结构防火技术需要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种膨胀阻火型防水卷材及制备方法，技术原理是利用有机聚合物的高温可发泡膨胀特性，加入热膨胀剂、烧结成碳剂、催化脱水剂、消烟阻燃剂、耐高温纤维等复合功能成分，形成材料的高温烧蚀特——即在燃烧过程中会生成结碳层，其结碳层具有较高的热阻，起到了阻火和延缓燃烧的作用。利用了高氯化聚合物复合体系的可塑性、可挤出性、可延展成型性等加工特性，制备了柔韧性的板材或卷材。所选高含氯聚合物，高含氯增韧成分，高氯含量的增塑剂，赋予材料体系较高的阻燃特性。所发明的膨胀阻火型防水卷材具有防水和防火双重功效，特别适合于对于防水和阻火都有要求的用途。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：本发明的膨胀阻火型防水卷材，其材料组成为（以质量份数计）：高氯化聚合物60~100份；增韧聚合物5~10份；复合稳定剂3~6份；润滑剂0.5~1.5份；増塑剂10~35份；加工助剂5~10份；热膨胀剂10~15份；烧结成碳剂5~12份；催化脱水剂5~12份；消烟阻燃剂10~20份；耐高温纤维3~5份；偶联剂1~2份。

材料组分的热膨胀剂、烧结成炭剂、催化脱水剂、消烟阻燃剂、耐高温纤维等，在遇火燃烧过程中，可膨胀结炭，形成内部有微孔分布的阻热层，阻滞热量传递，减缓基层温升和燃烧速率。

本发明使用的高氯化聚合物是氯化聚氯乙烯树脂（CPVC），其含氯量大于68%，即对体系有相容性，也提高物理机械性能。高氯化聚合物，因为卤素氯元素的不燃性，比普通聚合物具有更高的阻燃特性和耐热特性，滴落温度提高，耐热持续时间延长，即有利于基于塑性材料体系保持高温热塑性的状态和不完全燃烧特性，在物理膨胀力的作用下膨胀成碳，提高烧蚀特性。

本发明的增韧聚合物为氯醋树脂，作为增韧剂，相对于使用其他增韧成分，提高了材料体系的氯含量，有利于提高阻燃性能。

本发明的增塑剂使用高氯化石蜡，高氯含量既可以使得聚氯乙烯材料柔性化，也可以保持其一定的的阻燃特性。

本发明基于发泡膨胀烧蚀的隔热阻火机理，热膨胀剂是三聚氰胺，所述烧结成碳剂是季戊四醇，催化脱水剂是聚磷酸铵，使用三聚氰胺受热分解气体发泡，受热的热塑性基体厚度膨胀，聚磷酸铵和季戊四醇形成碳骨架，随着燃烧发展而形成结碳层，结碳层具有高温隔热阻火的作用，阻滞热量的传递，保护或者延缓金属基层的失效。

本发明的耐高温纤维使用了高耐热的短切岩棉纤维，二氧化硅含量大于48%；短切岩棉纤维是发泡膨胀层的支撑组分，稳定了膨胀层的建立，短切岩棉纤维是聚氯乙烯柔性卷材的增强成分，提高了拉伸强度和断裂伸长率。

本发明的消烟阻燃剂是氢氧化铝和氢氧化镁的等质量比例共混物。使用的不同温度等级的消烟成分能够阻燃消烟，减少了燃烧烟雾的危害。其中氢氧化铝在200~250可以放出结晶水蒸汽，氢氧化镁则在260~300放出结晶水蒸汽，燃烧过程中形成连续消烟机制，减轻毒烟危害。

所述复合稳定剂是有机铅盐和无机铅盐按质量比1:1的混合物；润滑剂是聚乙烯蜡；加工助剂使用丙烯酸酯类共聚物（ACR）。

所述的偶联剂是有机硅烷，是A-172、A-174、KH-550中的任何一种，或者是至少两种以任意比例的复配物。