專利名稱：膨脹型組合物的制作方法
膨脹型組合物本發(fā)明涉及一種膨脹型組合物，其在保護(hù)結(jié)構(gòu)體中的用途以及涂覆有所述組合物的基材。許多材料如鋼在火中快速失去其強(qiáng)度并破壞。由于著火而導(dǎo)致“高層”辦公樓、油氣設(shè)備或其他基本設(shè)施的結(jié)構(gòu)倒塌以及工藝容器或管道系統(tǒng)破裂就事故的擴(kuò)大、財產(chǎn)的損失，甚至生命的喪失而言可能是災(zāi)難性的。在許多結(jié)構(gòu)上使用膨脹型防火涂料以延遲火的影響。該涂料降低了涂覆該涂料的基材的升溫速率。因此該涂料延長了該結(jié)構(gòu)由于火的熱量而損壞的時間。額外的時間使消防人員更有可能能撲滅火或至少在結(jié)構(gòu)損壞之前施用冷卻水。膨脹型防火涂料通常含有一些樹脂型基料，例如交聯(lián)的高溫聚合物如環(huán)氧樹脂或乙烯基甲苯/苯乙烯丙烯酸類聚合物。樹脂基料形成硬質(zhì)涂層。如果基料中存在環(huán)氧樹脂， 則該基料還提供碳源，其在火中轉(zhuǎn)化為炭。涂料組合物中通常包含助劑材料(通常為磷化合物)以提高含碳元素轉(zhuǎn)化為炭 (而不是二氧化碳或其他副產(chǎn)物)的轉(zhuǎn)化率。此外，涂料含有所謂的“起泡劑(spumifics)” 添加劑，其在火中釋放出氣體，這導(dǎo)致炭膨脹為泡沫。蜜胺、蜜胺焦磷酸鹽和多磷酸銨為常用的起泡劑。這些涂料的功效與由于熱作用而形成用作常規(guī)絕熱體的厚多孔炭泡沫有關(guān)。在許多情況下，該炭泡沫不具有高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度且易于由磨損或腐蝕而破壞。為了提高炭泡沫的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可將纖維或玻璃增強(qiáng)材料加入膨脹型防火涂料組合物中。已經(jīng)公開了使用無機(jī)和有機(jī)纖維以及玻璃增強(qiáng)材料。例如參見EP 0 568 354。本發(fā)明的目的是提供一種膨脹型組合物，其獲得可不使用纖維的硬質(zhì)泡沫層。該目的通過在組合物中存在含硅樹脂，優(yōu)選與有機(jī)樹脂的組合而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明涉及一種膨脹型組合物，其包含A)基料，其包含(i)包含聚硅氧烷鏈或所述鏈前體的樹脂，(ii)任選的有機(jī)樹脂，和(iii)至少一種選自環(huán)氧基、胺基、巰基、羧酸基、丙烯?；惽杷狨セ?、烷氧基甲硅烷基和酸酐基的官能團(tuán)，其中所述官能團(tuán)作為側(cè)基和/或端基存在于所述包含聚硅氧烷鏈或所述鏈前體的樹脂和/或有機(jī)樹脂上，條件是如果該基料僅含有烷氧基甲硅烷基作為所述官能團(tuán)，則這些烷氧基甲硅烷基存在于所述有機(jī)樹脂上，B)能與所述官能團(tuán)反應(yīng)或催化所述官能團(tuán)之間的反應(yīng)的化合物，和C)起泡劑和炭形成助劑。在火中，所述基料熱解，從而形成含有硅的炭絕熱泡沫層。不希望被理論所束縛， 據(jù)信在炭中存在硅提高了炭的硬度并且由于更多的獲得絕熱性能的殘留物質(zhì)而提高了炭的功效。此外，本發(fā)明組合物可作為膨脹型防火涂料、面漆和保護(hù)涂層。因此，當(dāng)涂覆本發(fā)明組合物時，可能不需要單獨(dú)的保護(hù)層以保護(hù)基材免于例如腐蝕。并且由于其具有保護(hù)性能和良好的美學(xué)外觀，也不需要單獨(dú)的面漆以改善外觀和/或保護(hù)該膨脹層免受大氣老化的影響。術(shù)語“聚硅氧烷”定義為包括線性、支化、梯形和/或籠形結(jié)構(gòu)并具有Si-O主鏈且所述主鏈具有通過碳或雜原子鍵連接至硅原子的有機(jī)側(cè)基的聚合物，其中至少部分硅原子連接有1個、2個或3個氧原子。盡管至少部分硅原子連接有1個、2個或3個氧原子，但部分，而不是全部硅原子也可連接有4個氧原子。聚硅氧烷優(yōu)選還含有連接至硅原子的可水解基團(tuán)如烷氧基、乙酰氧基、烯氧基(enoxy group)、肟基和胺基。根據(jù)聚硅氧烷的上述定義，存在于本發(fā)明組合物中的包含聚硅氧烷鏈的樹脂為(i)如上所定義的聚硅氧烷，因而其具有Si-O主鏈，或(ii)具有有機(jī)主鏈且所述主鏈具有一個或多個聚硅氧烷側(cè)鏈(即具有Si-O主鏈且所述主鏈具有通過碳或雜原子鍵連接至硅原子的有機(jī)側(cè)基的鏈)的樹脂，其中至少部分硅原子連接有1個、2個或3個氧原子。所述鏈包括線性、支化、梯形和/或籠形結(jié)構(gòu)。包含聚硅氧烷鏈的樹脂優(yōu)選具有200-約6，000,優(yōu)選500_4，000的數(shù)均分子量 Mn。聚硅氧烷鏈的前體定義為具有一個或多個硅原子的單體硅氧烷，其中至少一個硅原子連接有(i) 1個、2個或3個，即小于4個氧原子和(ii)通過Si-C鍵連接的至少一個有機(jī)側(cè)基，其中所述前體能通過水解和縮合反應(yīng)聚合從而在層的干燥過程中形成聚硅氧烷鏈。應(yīng)當(dāng)注意的是其中所述前體含有超過一個硅原子，其中一些但不是全部硅原子可連接有4個氧原子。不含選自上文所列的除烷氧基硅烷基團(tuán)以外的官能團(tuán)的聚硅氧烷前體的實(shí)例為
乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、異辛基三甲氧基硅烷、異辛基三甲氧基硅烷、異辛基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、(十八烷基)甲基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、(環(huán)己基)甲基二甲氧基硅烷和二環(huán)戊基二甲氧基硅烷。含有選自上文所列的除烷氧基硅烷基團(tuán)以外的官能團(tuán)的聚硅氧烷前體的實(shí)例為乙烯基三乙酰氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二 -三甲氧基硅烷、N-環(huán)己基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-環(huán)己基氨基甲基甲基二乙氧基硅烷、 N-苯基氨基甲基三甲氧基硅烷、N-環(huán)己基氨基甲基三乙氧基硅烷、N-三甲氧基甲硅烷基甲基-0-甲基氨基甲酸酯、N- 二甲氧基(甲基)甲硅烷基甲基-0-甲基氨基甲酸酯、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙酰氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基甲基)甲基二甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基甲基) 甲基二乙氧基硅烷、3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、(異氰酸酯基甲基)甲基二甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷和3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酐。包含聚硅氧烷鏈的樹脂可為如上所定義的聚硅氧烷，其中所述官能團(tuán)存在于有機(jī)側(cè)鏈上?；蛘撸鰳渲哂杏袡C(jī)主鏈且所述主鏈具有一個或多個聚硅氧烷側(cè)鏈。在另一實(shí)施方案中，除烷氧基甲硅烷基以外，所述樹脂不含任何所述官能團(tuán)，而是與含有所述官能團(tuán)的有機(jī)樹脂共混。后一實(shí)施方案的聚硅氧鏈前體為上文所述的不含選自上文所列的官能團(tuán)(除烷氧基硅烷基團(tuán)以外)的那些。對于其他實(shí)施方案，取決于聚硅氧烷所含的官能團(tuán)， 可使用上文提及的所有前體。術(shù)語“有機(jī)樹脂”是指具有有機(jī)性質(zhì)的樹脂，其可含有雜原子，但不含聚合或低聚聚硅氧烷、硅氧烷或硅酸鹽結(jié)構(gòu)。然而，所述有機(jī)樹脂可含有烷氧基甲硅烷基官能團(tuán)。本發(fā)明包括4個主實(shí)施方案A-D，在下文中將對其進(jìn)一步說明。主實(shí)施方案A在該實(shí)施方案中，包含聚硅氧烷鏈的樹脂為如上所定義的聚硅氧烷，聚硅氧烷上的有機(jī)側(cè)基包含所述官能團(tuán)并且所述樹脂與有機(jī)樹脂預(yù)反應(yīng)或共混。該組合物另外含有能與所述官能團(tuán)反應(yīng)或催化所述官能團(tuán)之間反應(yīng)的化合物。該化合物還稱為“固化劑”。用于該實(shí)施方案的含有至少一種所選擇的官能團(tuán)的合適聚硅氧烷的實(shí)例為下文所述的那些
權(quán)利要求
1.膨脹型組合物，其包含A)基料，其包含(i)包含聚硅氧烷鏈或所述鏈前體的樹脂，( )任選的有機(jī)樹脂，和(iii)至少一種選自環(huán)氧基、胺基、巰基、羧酸基、丙烯?；惽杷狨セ?、烷氧基甲硅烷基和酸酐基的官能團(tuán)，其中所述官能團(tuán)作為側(cè)基和/或端基存在于所述包含聚硅氧烷鏈或所述鏈前體的樹脂和/或所述有機(jī)樹脂上，條件是如果所述基料僅含有烷氧基甲硅烷基作為所述官能團(tuán)，則這些烷氧基甲硅烷基存在于所述有機(jī)樹脂上，B)能與所述官能團(tuán)反應(yīng)或催化所述官能團(tuán)之間反應(yīng)的化合物，和C)起泡劑和炭形成助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的膨脹型組合物，其中所述基料包含有機(jī)樹脂，所述包含聚硅氧烷鏈的樹脂為具有含有所述官能團(tuán)的有機(jī)側(cè)基的聚硅氧烷，并且其中所述包含聚硅氧烷鏈的樹脂與所述有機(jī)樹脂預(yù)反應(yīng)或共混。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的膨脹型組合物，其中所述包含聚硅氧烷鏈的樹脂為具有含有所述官能團(tuán)的有機(jī)側(cè)基的聚硅氧烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的膨脹型組合物，其中能與所述官能團(tuán)反應(yīng)或催化所述官能團(tuán)之間反應(yīng)的化合物選自有機(jī)樹脂和聚硅氧烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的膨脹型組合物，其中所述基料包含所述有機(jī)樹脂并且所述官能團(tuán)存在于所述有機(jī)樹脂上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的膨脹型組合物，其中所述包含聚硅氧烷鏈的樹脂具有有機(jī)主鏈且所述有機(jī)主鏈具有一個或多個聚硅氧烷側(cè)鏈，并且所述官能團(tuán)作為側(cè)基或端基存在于所述有機(jī)主鏈或聚硅氧烷鏈上。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的膨脹型組合物，其中所述官能團(tuán)為環(huán)氧官能團(tuán)或丙烯酸酯官能團(tuán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的膨脹型組合物，其中能與所述官能團(tuán)反應(yīng)或催化所述官能團(tuán)之間反應(yīng)的化合物包含胺官能團(tuán)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的膨脹型組合物，其中所述起泡劑也為炭形成助劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的膨脹型組合物，其中所述起泡劑為多磷酸銨。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的組合物在結(jié)構(gòu)體防火中的用途。
12.基材，其包含通過將根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的組合物涂覆至基材表面，然后固化所述組合物以形成層而形成的層。
全文摘要
膨脹型組合物，A)基料，其包含(i)包含聚硅氧烷鏈或所述鏈前體的樹脂，(ii)任選的有機(jī)樹脂，和(iii)至少一種選自環(huán)氧基、胺基、巰基、羧酸基、丙烯酰基、異氰酸酯基、烷氧基甲硅烷基和酸酐基的官能團(tuán)，其中所述官能團(tuán)作為側(cè)基和/或端基存在于所述包含聚硅氧烷鏈或所述鏈前體的樹脂和/或所述有機(jī)樹脂上，條件是如果所述基料僅含有烷氧基甲硅烷基作為所述官能團(tuán)，則這些烷氧基甲硅烷基存在于所述有機(jī)樹脂上；B)能與所述官能團(tuán)反應(yīng)或催化所述官能團(tuán)之間反應(yīng)的化合物，和C)起泡劑和炭形成助劑。
文檔編號C08K13/02GK102209762SQ200980144914
公開日2011年10月5日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者R·J·韋德 申請人:阿克佐 諾貝爾國際涂料股份有限公司