新型防火钢塑复合板及其无卤阻燃芯层材料的研发

王小红  廖建波

          （湖南科天新材料有限公司，长沙，410100）

摘要：本文主要研究了新型防火钢塑复合板材料的制备技术及其各项技术性能测试，并从试验结果参数对其燃烧性能和物理力学性能进行了评价分析，因而对防火钢塑板在建筑装饰装修上的材料选用具有一定的指导意义。

关键词：钢塑复合板； 铝塑复合板 ； 防火安全性； 性能评价 ；SBI试验； GB 8624、 GB/T17748、   

一、 前言

随着国民经济水平和人民消防意识的不断提高，特别是近年来多起建筑外墙外保温装饰材料引发的重大火灾事件的发生，使得钢塑复合装饰板材料越来越受到建筑装修行业以及社会各界的重视，因而对钢塑复合装饰材料的研究开发及防火安全性能评价分析越来越深入。新型防火钢塑复合板及其高阻燃芯层材料的研制成功，大大提高了建筑物抗火灾的能力，是一种新型的防火环保型装饰材料。

防火钢塑复合板（以下简称钢塑复合板）是以优质不锈钢或镀锌合金钢涂层板作上下面板、无卤阻燃塑料作芯材的新型建材装饰产品。防火钢塑复合板除保持了普通钢塑板较好的物理力学特性外，还具有优异的防火性能，达到相关国际防火建材燃烧性能分级标准，发烟稀少，是一种环保型绿色建材，目前已在建筑内外墙装饰领域和其他应用领域推广使用。

二、防火钢塑复合板研制的技术原理

防火钢塑板是一种环境友好型（无毒无公害化）和资源节约型（可节约60%以上的基础树脂）的阻燃安全材料。该技术项目以无毒无公害化的环保型阻燃剂（填充70%以上）来阻燃改性聚乙烯基础树脂，通过采用阻燃剂聚合包覆活化技术、无卤阻燃复配增效技术、接枝共聚改性相容剂等核心技术研发而成。

1、技术关键和难点

防火钢塑复合板研制的技术目的是在达到防火等级的基础上，保持钢塑复合板的其他性能，具有良好的物理机械性能；技术关键是低烟无卤高阻燃芯材的配方研制及挤出复合生产工艺技术参数的调整配合；技术难点是满足钢塑板连续热压复合生产线的工艺要求，具有良好的加工成型性能和滚筒剥离强度。

我们在高阻燃钢塑复合板芯材技术研究中，重视实现以下几个方面的突破：

1.1、优化高阻燃型芯材成本

目前，高阻燃型钢塑板的价格比普通钢塑板要高出25元—35元/M2左右，价格大约增加15%—25%，主要原因在于高阻燃钢塑板芯材的成本引起的。在研究中，优化芯材成本成为我们研究开发的一个主要目标。

1.2、优化芯材生产配料和工艺

优化配料工艺涉及到产品质量和生产效率等问题。我们经反复试验，已研发出一种较为优化的生产配料和工艺，并且易于掌握，稳定性和一致性很好。

1.3、继承原有金属复合板生产流程

据调研，目前国内金属复合板生产企业拥有近200家、连续热复合生产线有600条以上。我们研究实现的高阻燃钢塑复合板基本继承原有生产流程要求，只需适度调整挤出工艺设备和热复合工艺、张力等参数。

1.4、产品满足低碳环保要求

所研发的高阻燃芯材样品无卤、低烟，极难燃烧或不燃，燃烧或高温碳化时

基本没有有害气体及黑烟产生，符合建材的环保要求。

2、技术原理与工艺路线的选择

钢塑复合板是以塑料为芯层，外贴预滚涂镀锌钢板/或不锈钢板的三层复合板材。其生产工艺一般采用热贴工艺。其金属面板与芯层的粘合是通过多层共挤高分子热熔胶合高分子膜，在一定温度、压力和时间条件下，与塑料芯层软化相容而粘合，高分子热熔胶具有极性与钢塑板粘合，再经冷却定型得到钢塑复合板。该工艺能保持生产连续，自动化程度高，产品质量稳定性好，工艺操作简单，产品质量稳定。

三、防火钢塑复合板的试制开发与性能评价

选用湖南科天新材料有限公司研制开发、并产业化生产的无卤高阻燃专用料作为防火钢塑复合板的芯材，按照与普通钢塑复合板相同的工艺流程：阻燃专用料挤出阻燃板材；上下钢卷放料、张力控制、预热；高分子膜放料、预热→热贴合→热压轧→冷压定型→冷却→贴保护膜→驱动→裁切→成品等连续热压复合生产工艺，可生产出不同花色品种与厚度规格的防火钢塑复合板。

3.1 主要原材料

无卤阻燃专用料：KT-A1621/2621，湖南科天新材料有限公司研发生产；

氟碳辊涂花纹钢板：镀锌合金钢板/不锈钢板 厚度0.30-0.40 mm，工业品；

氟碳辊涂铝板：厚度0.50 mm，工业品；

高分子粘接膜：厚度0.05~0.10 mm，工业品。

4.2 主要生产设备

在线挤出连续热压复合生产线：180/280KW单螺杆挤出机；或75/3600双螺杆挤出机，132-160 kW变频主电机

4.3 工艺流程

阻燃专用料→挤出板材  ↘

上下钢卷→放料、预热   →  热压贴合→冷压定型→冷却→贴保护膜→驱动→裁切→成品→性能检测

高分子膜→放料、预热  ↗

4.4  试验应用样品参数选择

   我们筛选了三种金属复合板材料用于试验研究，具体规格见表1。

表1 试验研究用钢塑复合板样品规格参数

4.5 试验结果与评价分析

4.5.1 不同阻燃防火类型的芯材技术性能指标要求及测试结果对比

我司研发生产的环境友好型无卤阻燃功能材料，经湖南省塑料产品质量监督授权站和中国铝塑复合建材行业阻燃技术研发中心联合检测，其物理力学性能检测见表2。

表2  KT-A高阻燃料物理力学性能检测数据

4.5.2 产品应用试验评价结果

4.5.2.1 不同类型的防火钢塑复合板SBI试验参数和烟气毒性结果对比

采用我司研发开发的无卤高阻燃料KT-A1621/2621，在国内两家建材企业的金属复合板生产线上，分别连续热压复合生产的建筑幕墙用防火铝塑复合板和防火钢塑复合板，经国家防火建筑材料监督检验中心对产品按照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准进行测试，符合B-s1,d0,t0级。其燃烧测试结果见表3。

    由表3可知，在总厚度均为4 mm、合金钢板厚0.30/0.30 mm、铝合金板厚度0.50/0.50mm条件下，采用无卤阻燃芯材制作的防火钢塑板，无论是铝塑复合板还是钢塑复合板，其各项燃烧性能指标均很好。按照GB8624-2012<建筑材料及制品燃烧性能分级>标准判定，其燃烧性能等级均达到B1（B-s1,d0，t0）的较高防火等级要求。国家防火建材质检中心报告编号：201412058，201410696。

表3 不同类型的防火钢塑复合装饰板SBI和烟气毒性试验结果对比

             

4.5.2.2、不同芯材类型的钢塑复合板物理力学性能指标与分析对比

    研制的0.30*0.30*4.0防火钢塑复合板，经国家建筑材料质量监督检验中心对产

品按照GB 17748《建筑幕墙铝塑复合板》标准进行测试，各项物理力学性能指标，符

合GB/T17748标准要求。国家建材质监中心检测报告，编号： WT2014B02N01229，20131I02689

表4  不同芯材类型的钢塑复合板物理力学性能试验结果对比

由表4可知，按照GB/T 17748标准，在总厚度均为4 mm、钢板厚0.30/0.30 mm条件下，采用无卤阻燃芯材制作的防火钢塑复合板其各项物理力学性能指标上均比普通钢塑复合板还好。尤其是热变形温度112℃，高于最新报批稿标准。滚筒剥离强度实测数据结果为平均值≥221N.mm/mm、最小值≥198N.mm/mm，全部超过标准技术要求。

   5、生产制造工艺和挤出复合生产工艺参数对性能的影响

     拥有了无卤阻燃材料技术不等于就能生产出合格的B-s1,d0，t0级防火钢塑复合板。根据配方特点要求，因无卤阻燃剂在芯材中的用量较大，达70%以上，如果使用不当，会降低板材的理化性能，尤其是滚筒剥离强度和热变形温度，并影响加工流动性，从而在连续热压复合生产时会影响复合效果，废品率提高，不能连续生产，这便是目前许多企业同样拥有了无卤阻燃技术却不能形成规模生产的原因之一。

挤出生产钢塑复合板材时，除严格控制原材料的低分子物如水分含量<0.3%外，还应控制好挤出工艺温度、挤出速度与喂料速度的匹配、熔体压力、真空度等参数，以保证挤出的板材表面平整无凹陷、密实无气孔、塑化均匀。 复合时，应适当调整复合工艺参数如：放料张力、热压辊轮温度、驱动线速度、辊轮间隙等及其配合，以保证连续热压复合生产的防火钢塑板各项物理力学性能指标，尤其是滚筒剥离强度和热变形温度，不低于GB/T17748-2015最新报批稿标准要求。

六、结语

（1） 本项目研制的新型防火钢塑复合板用无卤高阻燃芯层材料，制备的防火钢塑复合板，经权威检测，各项燃烧性能和物理机械性能均达到或超过GB8624-2012及GB／T17748-2015《建筑幕墙用铝塑复合板》标准修订版（报批稿）的指标要求，性能达到国外同类最新产品先进水平；

   （2） 研制的新型防火钢塑复合板用无卤高阻燃芯层材料已建成产业化生产线并批量投产，打破了该材料仅有德国、日本等少数品牌公司能够生产的格局，各项性能达到国外同类产品先进水平；

   （3） 本项目产品应用推广后，可以满足人们对防火安全与低碳环保的要求，遇大火时无有害烟毒释放、有利于人员的撤离和消防预防工作，提高公共安全，并可减少二氧化碳的排放，节约大量有色金属材料和石油资源等塑料树脂材料。