技术领域
[0001] 本
发明属于膜材的制备技术领域，具体涉及一种建筑墙用隔音防火易洁膜材及其制备方法。
背景技术
[0002] 在20世纪60年代中期，膜材结构工程是当前最新的一种建筑结构形式，其起源于美国和日本，在国内，其是从90年代中后期才得到广泛应用。膜材结构建筑具有简洁、保温、耐火、防
水和自洁优美的曲面造型等特点，其被广大建筑师所青睐。此外，在家装行业，室内墙面装饰材料大部分含有的甲
醛、苯等有毒易挥发气体，从而会导致室内空气
质量被污染，影响人体健康。因此，人们开始认识到装修材料污染对身体健康造成危害，进而逐步改用其他污染少的墙面贴饰材料，如：壁纸、墙布和膜材等。在这些材料中，壁纸和墙布也有很多不足的地方，如：易破损、易脏，易被油污等缺点，而膜材刚好能弥补这些缺点，膜材具有不易破损、易清洗、造型活泼优美、价格相对低廉、自重轻、施工速度快等优点。因此，膜材在装修行业越来越受到消费者的欢迎，其市场占有率正逐步提高。
[0003] 当前，在我国建筑墙用膜材处于一个起步快速发展阶段，建筑墙用膜材的研究也有少量报道。陈超等报道了真丝织物/PE膜
复合材料用于室内墙面装饰的研究(《丝绸》，2011，48(3)：19～21)，该文献制备的膜的缺点是其主要原料真丝织物的价格高，
阻燃性能差；路国忠等报道了
纤维类
幕墙保温材料用阻燃型防水透气膜的研制(《新型
建筑材料》，
2014，2：64～67，76)，该文献选择乳液和有机
硅作为基料，制得的膜具有防水透气性，不足之处是其隔音效果不能得到保证，因为一个好的建筑墙用膜材，其隔音性能是最基本的要求。
[0004] 目前，性能优良的建筑墙用膜材必须具备隔音、防火、自清洁等功能，高档的建筑墙用膜材需要进口，针对建筑墙用膜材市场的不足和高标准高性能优良的建筑墙用膜材的要求，本发明拟在高性能建筑墙用膜材领域有所突破。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种建筑墙用隔音防火易洁膜材，以解决
现有技术中存在的不足，该膜材具有很好的阻燃性能和易洁性能。
[0006] 本发明的目的在于提供一种建筑墙用隔音防火易洁膜材，该膜材可由下述制备方法制得：以正
硅酸乙酯、三氯化
铝等为原料，分别制备硅溶胶和铝溶胶；分别将硅溶胶和铝溶胶进行纺丝，经过水洗、上油、烘干制得丝线；然后将丝线干燥制得凝胶纤维，将凝胶纤维高温
烧结，分别制得SiO2玻璃纤维和Al2O3玻璃纤维；将SiO2玻璃纤维和Al2O3玻璃纤维加入
玻璃纤维毡生产设备系统，制得SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡；其次，将SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡采用浸渍工艺设备涂覆聚氯乙烯等主体基材
浆液；最后，对膜材进行易洁处理，制得建筑墙用隔音防火易洁膜材。
[0007] 本发明的另一目的在于提供上述所述一种建筑墙用隔音防火易洁膜材的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0008] (1)SiO2玻璃纤维的制备：将正硅酸乙酯与无水
乙醇混合搅拌，制得混合溶液a；将去离子水和5％的稀
盐酸溶于无水乙醇，搅拌制得混合溶液b；将混合溶液b滴加到混合溶液a，滴加时间为1～3小时；滴加完成后，制得初始的硅溶胶，在20℃～40℃下将其放入烘箱中陈化2～6小时；不断测定硅溶胶的黏度，即用玻璃棒浸入溶胶中并缓慢提起，观察细长丝线的形成状态，待溶胶符合纺丝的黏度，其黏度达到40～90Pa·s时，制得待纺丝的硅溶胶；将硅溶胶加入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线；将丝线在60～80℃干燥4～6小时，制得凝胶纤维；将凝胶纤维于400～600℃高温烧结10～12小时，制得SiO2玻璃纤维。
[0009] 优选地，所述混合溶液a中正硅酸乙酯(mL)与无水乙醇(mL)的体积比为：1∶10～20；所述混合溶液b中去离子水(mL)、5％的稀盐酸(mL)和无水乙醇(mL)的体积比为：1∶1～2∶3～5。
[0010] (2)Al2O3玻璃纤维的制备：将
三氯化铝(AlCl3)和异丙醇混合均匀，搅拌1～3小时，通入
氨气反应，反应时间为2～4小时；反应结束后，过滤，制得滤液即为异丙醇铝-异丙醇的混合溶液；将异丙醇铝-异丙醇混合溶液溶于异丙醇制得混合溶液a，将5％盐酸溶于去离子水制得混合溶液b，将混合溶液b滴加于混合溶液a，搅拌滴加时间为1～3小时，反应
温度为80℃～90℃，滴加完成后，制得铝溶胶，室温下将其陈化4～6小时，不断测定铝溶胶的黏度，即用玻璃棒浸入溶胶中并缓慢提起，观察细长丝线的形成状态，待溶胶符合纺丝的黏度，其黏度达到30～80Pa·s时，制得待纺丝的铝溶胶；将铝溶胶加入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线；将丝线在70～90℃干燥6～8小时，制得凝胶纤维；
将凝胶纤维于400～600℃高温烧结14～16小时，制得Al2O3玻璃纤维。
[0011] 优选地，所述三氯化铝(g)和异丙醇(mL)的质量体积比为：1∶10～20；所述氨气的通入速度为：1～3mL/min。
[0012] 优选地，所述混合溶液a中异丙醇铝-异丙醇混合溶液(mL)与异丙醇(mL)的体积比为：1∶1～3；所述混合溶液b中5％盐酸(mL)与去离子水(mL)的质量体积比为：1∶10～20。
[0013] (3)玻璃纤维毡的制备：将步骤(1)制备的SiO2玻璃纤维和步骤(2)制备的Al2O3玻璃纤维加入玻璃纤维毡生产设备系统，制得SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡。
[0014] 优选地，所述步骤(1)制备的SiO2玻璃纤维和步骤(2)制备的Al2O3玻璃纤维的用量比例为：1∶1～2。
[0015] (4)主体基材的制备：将聚氯乙烯颗粒、PVC颜料、有机阻燃剂在180～200℃下搅拌混合，制得主体基材浆液。
[0016] 优选地，所述聚氯乙烯颗粒(g)、PVC颜料(g)、有机阻燃剂(g)的质量比例为：1∶0.1～0.2∶0.1～0.2；所述PVC颜料为下述颜料的其中一种：：黄色PVC颜料、蓝色PVC颜料、绿色PVC颜料、红色PVC颜料；所述有机阻燃剂为
磷酸季戊四醇酯三聚氰胺盐(MPP)。
[0017] (5)膜材的制备：将SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡采用浸渍工艺设备涂覆主体基材浆液，干燥6～12小时，制得建筑墙用膜材。
[0018] 优选地，所述干燥温度为30℃～50℃。
[0019] (6)膜材的易洁处理：膜材表面涂覆一层易洁的涂层，对膜材采用
喷涂方式进行，喷涂结束后室温
固化6～12小时，涂层的用量为：30～40平方米/kg。
[0020] 本发明具有如下显著优点：
[0021] (1)聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值为40以上)、机械强度及电绝缘性良好的优点，本发明选用聚氯乙烯作为建筑墙用隔音防火易洁膜材的基体材料，此外，掺加了有机阻燃剂，制得的膜材具有较好的防火性能。
[0022] (2)阻燃性能测试表明：建筑墙用隔音防火易洁膜材均表现为V-0级，这表明，本发明制备的建筑墙用隔音防火易洁膜材具有很好的防火性能。
[0023] (3)本发明选用SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡作为膜材的骨架材料，其可以提高膜材的强
力性能，防止其长时间使用产生开裂的问题。
[0024] (4)本发明对膜材进行了易洁处理，即在膜材表面涂覆一层易洁的涂层，使得膜材的易洁性能明显提高。
[0025] (5)本发明制备的建筑墙用隔音防火易洁膜材原料来源广泛，制备工艺简单，具有很好的市场前景。
附图说明
[0026] 图1
实施例1中的SiO2玻璃纤维的电镜图；
[0027] 图2实施例1中的Al2O3玻璃纤维的电镜图；
[0028] 图3实施例1～3中玻璃纤维毡生产设备系统示意图(1—电熔池窑炉；2—漏板；3—加浸润剂；4—机械装置；5—喷射粘接剂；6—金属网带；7—固化装置；8—卷筒)；
[0029] 图4实施例1～3中浸渍工艺设备示意图(1.浸渍槽；2.冷却固化装置；3.牵引装置；4.收卷装置；5.
支架)。
具体实施方式
[0030] 以下所述实施例详细说明了本发明。
[0031] 实施例1
[0032] 在本实施例中，一种建筑墙用隔音防火易洁膜材采用如下方法制备而成，包括如下步骤：
[0033] (1)SiO2玻璃纤维的制备：将10mL正硅酸乙酯与150mL无水乙醇混合搅拌，制得混合溶液a；将50mL去离子水和75mL5％的稀盐酸溶于200mL无水乙醇，搅拌制得混合溶液b；将混合溶液b滴加到混合溶液a，滴加时间为2小时；滴加完成后，制得均匀的硅溶胶；在30℃下将其放入烘箱中陈化4小时，其黏度达到45.7Pa·s时，制得待纺丝的硅溶胶；将溶胶加入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线；将丝线在70℃干燥5小时，制得凝胶纤维；将凝胶纤维于500℃高温烧结11小时，制得SiO2玻璃纤维，所述SiO2玻璃纤维的电镜图如图1所示。
[0034] (2)Al2O3玻璃纤维的制备：将10g三氯化铝(AlCl3)和150mL异丙醇混合均匀，搅拌2小时，通入氨气反应，氨气的通入速度为：2mL/min，反应时间为3小时；反应结束后，过滤，制得滤液即为异丙醇铝-异丙醇的混合溶液；将150mL异丙醇铝-异丙醇混合溶液溶于300mL异丙醇制得混合溶液a，将10mL5％盐酸溶于150mL去离子水制得混合溶液b，将混合溶液b滴加于混合溶液a，搅拌滴加时间为2小时，反应温度为85℃，滴加完成后，制得铝溶胶；室温下将其陈化5小时，其黏度达到55.6Pa·s时，制得待纺丝的铝溶胶；将溶胶加入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线；将丝线在80℃干燥7小时，制得凝胶纤维；将凝胶纤维于500℃高温烧结15小时，制得Al2O3玻璃纤维，所述Al2O3玻璃纤维的电镜图如图2所示。
[0035] (3)SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡的制备：将1000g步骤(1)制备的SiO2玻璃纤维和1500g步骤(2)制备的Al2O3玻璃纤维加入玻璃纤维毡生产设备系统，所述玻璃纤维毡生产设备系统示意图如图3所示，制得SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡。
[0036] (4)主体基材的制备：将500g聚氯乙烯颗粒、75g黄色PVC颜料、75g磷酸季戊四醇酯三聚氰胺盐在190℃下搅拌混合，制得主体基材浆液；所述磷酸季戊四醇酯三聚氰胺盐(MPP)购于吉化集团公司精细化工技术中心。
[0037] (5)膜材的制备：将SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡采用浸渍工艺设备涂覆主体基材浆液，所述浸渍工艺设备示意图如图4所示，干燥8小时，干燥温度为40℃，制得建筑墙用膜材。
[0038] (6)膜材的易洁处理：膜材表面涂覆一层易洁的涂层，对膜材采用喷涂方式进行，喷涂结束后室温固化9小时，即可制得建筑墙用隔音防火易洁膜材a。所述涂层购于东莞达威表面技术有限公司(型号：180309105034)，涂层的用量为：32平方米/kg。
[0039] 实施例2
[0040] 在本实施例中，一种建筑墙用隔音防火易洁膜材采用如下方法制备而成，包括如下步骤：
[0041] (1)SiO2玻璃纤维的制备：将10mL正硅酸乙酯与100mL无水乙醇混合搅拌，制得混合溶液a；将50mL去离子水和50mL5％的稀盐酸溶于150mL无水乙醇，搅拌制得混合溶液b；将混合溶液b滴加到混合溶液a，滴加时间为2小时；滴加完成后，制得均匀的硅溶胶；在30℃下将其放入烘箱中陈化4小时，其黏度达到66.7Pa·s时，制得待纺丝的硅溶胶；将溶胶加入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线；将丝线在60℃干燥4小时，制得凝胶纤维；将凝胶纤维于400℃高温烧结10小时，制得SiO2玻璃纤维。
[0042] (2)Al2O3玻璃纤维的制备：将10g三氯化铝(AlCl3)和100mL异丙醇混合均匀，搅拌2小时，通入氨气反应，氨气的通入速度为：1mL/min，反应时间为3小时；反应结束后，过滤，制得滤液即为异丙醇铝-异丙醇的混合溶液；将150mL异丙醇铝-异丙醇混合溶液溶于150mL异丙醇制得混合溶液a，将10mL5％盐酸溶于100mL去离子水制得混合溶液b，将混合溶液b滴加于混合溶液a，搅拌滴加时间为2小时，反应温度为80℃，滴加完成后，制得铝溶胶；室温下将其陈化4小时，其黏度达到49.8Pa·s时，制得待纺丝铝溶胶；将溶胶加入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线；将丝线在80℃干燥7小时，制得凝胶纤维；将凝胶纤维于400℃高温烧结14小时，制得Al2O3玻璃纤维。
[0043] (3)玻璃纤维毡的制备：将1000g步骤(1)制备的SiO2玻璃纤维和1000g步骤(2)制备的Al2O3玻璃纤维加入玻璃纤维毡生产设备系统，所述玻璃纤维毡生产设备系统示意图如图3所示，制得SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡。
[0044] (4)主体基材的制备：将500g聚氯乙烯颗粒、50g蓝色PVC颜料、50g磷酸季戊四醇酯三聚氰胺盐在180℃下搅拌混合，制得主体基材浆液。所述磷酸季戊四醇酯三聚氰胺盐(MPP)购于吉化集团公司精细化工技术中心。
[0045] (5)膜材的制备：将SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡采用浸渍工艺设备涂覆主体基材浆液，所述浸渍工艺设备示意图如图4所示，干燥8小时，干燥温度为30℃，制得建筑墙用膜材。
[0046] (6)膜材的易洁处理：膜材表面涂覆一层易洁的涂层，对膜材采用喷涂方式进行，喷涂结束后室温固化6小时，即可制得建筑墙用隔音防火易洁膜材b。所述涂层购于东莞达威表面技术有限公司(型号：180309105034)，涂层的用量为：35平方米/kg。
[0047] 实施例3
[0048] 在本实施例中，一种建筑墙用隔音防火易洁膜材采用如下方法制备而成，包括如下步骤：
[0049] (1)SiO2玻璃纤维的制备：将10mL正硅酸乙酯与200mL无水乙醇混合搅拌，制得混合溶液a；将50mL去离子水和100mL5％的稀盐酸溶于250mL无水乙醇，搅拌制得混合溶液b；将混合溶液b滴加到混合溶液a，滴加时间为3小时；滴加完成后，制得均匀的硅溶胶，在30℃下将其放入烘箱中陈化6小时，其黏度达到52.8Pa·s时，制得待纺丝的硅溶胶；将溶胶加入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线；将丝线在70℃干燥5小时，制得凝胶纤维；将凝胶纤维于600℃高温烧结12小时，制得SiO2玻璃纤维。
[0050] (2)Al2O3玻璃纤维的制备：将10g三氯化铝(AlCl3)和200mL异丙醇混合均匀，搅拌2小时，通入氨气反应，氨气的通入速度为：3mL/min，反应时间为3小时；反应结束后，过滤，制得滤液即为异丙醇铝-异丙醇的混合溶液；将150mL异丙醇铝-异丙醇混合溶液溶于450mL异丙醇制得混合溶液a，将10mL5％盐酸溶于200mL去离子水制得混合溶液b，将混合溶液b滴加于混合溶液a，搅拌滴加时间为2小时，反应温度为90℃，滴加完成后，制得铝溶胶，室温下将其陈化6小时，其黏度达到71.4Pa·s时，制得待纺丝的铝溶胶；将溶胶加入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线；将丝线在90℃干燥8小时，制得凝胶纤维；将凝胶纤维于600℃高温烧结16小时，制得Al2O3玻璃纤维。
[0051] (3)玻璃纤维毡的制备：将1000g步骤(1)制备的SiO2玻璃纤维和2000g步骤(2)制备的Al2O3玻璃纤维加入玻璃纤维毡生产设备系统，所述玻璃纤维毡生产设备系统示意图如图3所示，制得SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡。
[0052] (4)主体基材的制备：将500g聚氯乙烯颗粒、100g绿色PVC颜料、100g磷酸季戊四醇酯三聚氰胺盐在190℃下搅拌混合，制得主体基材浆液。所述磷酸季戊四醇酯三聚氰胺盐(MPP)购于吉化集团公司精细化工技术中心。
[0053] (5)膜材的制备：将SiO2-Al2O3复合玻璃纤维毡采用浸渍工艺设备涂覆主体基材浆液，所述浸渍工艺设备示意图如图4所示，干燥8小时，干燥温度为50℃，制得建筑墙用膜材。
[0054] (6)膜材的易洁处理：膜材表面涂覆一层易洁的涂层，对膜材采用喷涂方式进行，喷涂结束后室温固化12小时，即可制得建筑墙用隔音防火易洁膜材c。所述涂层购于东莞达威表面技术有限公司(型号：180309105034)，涂层的用量为：38平方米/kg。
[0055] 应用性能评价实施例：
[0056] 将本发明中上述具体实施例1～3制备得到的建筑墙用隔音防火易洁膜材a、b、c进行测试其易洁性能，测试方法参考GB/T 9755—2001的测试方法，计算其反射系数下降率，测试试样不少于10个，取测试平均值。测试结果如表1所示。
[0057] 将本发明中上述具体实施例1～3制备得到的建筑墙用隔音防火易洁膜材a、b、c进行测试其阻燃性能，测试方法参考《GB4609-84塑料燃烧性能试验方法垂直燃烧法》，测试试样不少于3个，取测试平均值。测试结果如表1所示。
[0058] 表1建筑墙用隔音防火易洁膜材a、b、c的性能评价
[0059] 项目 膜材a 膜材b 膜材c反射系数下降率(％) 1.89 1.44 1.65
阻燃级别 V-0 V-0 V-0
[0060] 易洁性能通过耐沾污性反映，耐沾污性由反射系数下降率表示，反射系数下降率越小，耐沾污性越好，则易洁性能越好。由表1可见，本发明制备的建筑墙用隔音防火易洁膜材a、b、c表现了较低的反射系数下降率，说明其易洁性良好。
[0061] 《GB4609-84塑料燃烧性能试验方法垂直燃烧法》的级别可分为：V-0、V-1和V-2，其中，V-0为阻燃最高级别。建筑墙用隔音防火易洁膜材a、b、c均表现为V-0，这表明，本发明制备的建筑墙用隔音防火易洁膜材具有很好的防火性能。
